(57)【要約】はんだバンプの形成方法は、はんだバンプ構造および、好ましくはＩＩＩ−Ｖ族半導体回路を有する基板上で、好ましくは絶縁フィルムを塗布すること、続いて、多層アンダーバンプメタライゼーション、フォトレジスト層およびチタン薄層を塗布することを含む。
2004502294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法であって、
（ａ）前記基板上に多層アンダーバンプメタライゼーションを形成するステップと、
（ｂ）チタン、クロム、チタン−ニッケル−チタン複合物、チタン−ニッケル−クロム複合物、チタン−プラチナ−チタン複合物およびチタン−ニッケル−酸化シリコン複合物から成る群から選択された金属の薄層を前記多層アンダーバンプメタライゼーションの上または下に形成するステップと、
（ｃ）はんだバンプを前記アンダーバンプメタライゼーション上に形成するステップと、
（ｄ）前記アンダーバンプメタライゼーションから離隔した領域にある前記金属の前記薄層を除去するステップと、
（ｅ）前記基板を加熱して、前記はんだバンプを溶解し、そして、前記はんだバンプに前記金属の前記薄層からぬれ性を付与するステップと
を含む方法。
【請求項２】
（ｆ）除去可能な保護層を形成し、そして、パターンニングして、前記多層アンダーバンプメタライゼーションを露出させるステップと、
（ｇ）前記はんだバンプの前記形成後であって、且つ、前記金属の前記薄層の前記除去後に、前記保護層を除去するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項３】
フォトレジストの前記除去可能な層を形成する前記ステップは、
（ａ）前記フォトレジストを前記基板上にスピンコートするステップと、
（ｂ）前記フォトレジストの前記層を前記表面上にパターンニングするステップと、
（ｃ）前記フォトレジストの前記層を境界ベーキングして、縁を丸めるステップと
を含む、請求項２に記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項４】
前記除去可能な保護層は、フォトレジスト、感光性ポリイミド、スピンオンガラスおよびスピンオン導電性ポリマーから成る群から選択された材料で作られる、請求項２または３に記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項５】
前記フォトレジストの前記除去可能な層は、約０．５マイクロメートル〜約４０マイクロメートルの間の範囲内の厚さを有する、請求項２から４のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項６】
前記フォトレジストの前記保護層を除去する前記ステップは、溶剤およびドライエッチングを使用することを含む、請求項２から５のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項７】
前記はんだバンプを形成する前記ステップは、前記はんだバンプを前記金属の前記薄層上に形成することを含む、請求項１から６のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項８】
前記基板は、実質的にＸおよびＹ−Ｚから成る群から選択された材料から形成され、Ｘは周期律表の周期ＩＶの元素から成る群から選択された元素であり、Ｙは周期律表の周期ＩＩＩの元素から成る群から選択された元素であり、そして、Ｚは周期律表の周期Ｖの元素から成る群から選択された元素である、請求項１から７のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項９】
多層アンダーバンプメタライゼーションを形成する前記ステップは、
（ａ）約０．０２マイクロメートル〜約０．０５マイクロメートルの間の範囲内の厚さを有するチタン層を形成すること、
（ｂ）約０．５マイクロメートル〜約１．０マイクロメートルの間の範囲内の厚さを有するニッケル層を、前記チタン層上に形成すること、
（ｃ）約０．０５マイクロメートル〜約０．２マイクロメートルの間の範囲内の厚さを有する金層を、前記ニッケル層上に塗布することを含む、請求項１から８のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項１０】
前記多層アンダーバンプメタライゼーションを形成する前記ステップは、多層構造をリフトオフすることを含む、請求項１から９のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項１１】
前記金属の前記薄層は、好ましくは、２００オングストロームと１，０００オングストロームの間の範囲の厚さを有する、請求項１から１０のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項１２】
前記はんだバンプは、スズおよび鉛の合金からなっている、請求項１から１１のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項１３】
前記はんだバンプを形成する前記ステップは、前記金属の前記薄層に重なるマスクに形成されたビアの中に前記はんだを電気めっきすることを含む、請求項１から１２のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項１４】
前記金属の前記薄層を除去する前記ステップは、マスクをパターンニングし、ウェットエッチングおよび／またはドライエッチングを使用することを含む、請求項１から１３のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項１５】
前記金属の前記薄層を形成する前記ステップは、前記金属の前記薄層を蒸着により析出し、そして、これをリフトオフすることにより前記金属の前記薄層を形成することを含む、請求項１から１４のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項１６】
前記多層アンダーバンプメタライゼーションを形成する前記ステップに先立って、絶縁フィルム窒化シリコンおよび／またはポリイミドを塗布するステップを行う、請求項１から１５のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項１７】
前記多層アンダーバンプメタライゼーションを形成する前記ステップに先立って、シーラント材を塗布するステップを行う、請求項１から１６のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項１８】
前記シーラント材はチタンで作られる、請求項１７に記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項１９】
前記シーラント材は約０．０２マイクロメートル〜０．２０マイクロメートルの間の厚さを有している、請求項１８に記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項２０】
前記多層アンダーバンプメタライゼーションを形成する前記ステップに先立って、前記シーラント材を塗布し、そしてパターンニングするステップを行う、請求項１から１９のいずれか１つに記載の基板上で使用するためのはんだバンプ構造を形成する方法。
【請求項２１】
（ａ）多層アンダーバンプメタライゼーションと、
（ｂ）前記多層アンダーバンプメタライゼーションの上または下に析出され、前記多層アンダーバンプメタライゼーションに隣接している、チタン、クロム、チタン−ニッケル−チタン複合物、チタン−ニッケル−クロム複合物、チタン−プラチナ−チタン合金およびチタン−ニッケル−酸化シリコン複合物から成る群から選択された金属の薄層と、
（ｃ）前記アンダーバンプメタライゼーションの頂部のはんだバンプと
を有する、基板上で使用するためのはんだバンプ構造。
【請求項２２】
前記はんだバンプは前記金属の前記薄層上に形成される、請求項２１に記載のはんだバンプ構造。
【請求項２３】
本質的にＸおよびＹ−Ｚから成る群から選択された材料から形成され、Ｘは周期律表の周期ＩＶの元素から成る群から選択された元素であり、Ｙは周期律表の周期ＩＩＩの元素から成る群から選択された元素であり、Ｚは周期律表の周期Ｖの元素から成る群から選択された元素である、請求項２１または２２に記載のはんだバンプ構造。
【請求項２４】
前記多層アンダーバンプメタライゼーションは、
（ａ）約０．０２マイクロメートル〜約０．０５マイクロメートルの間の範囲内の厚さを有するチタン層と、
（ｂ）前記チタン層上の、約０．５マイクロメートル〜約１．０マイクロメートルの間の範囲内の厚さを有するニッケル層と、
（ｃ）前記ニッケル層上の、約０．０５マイクロメートル〜約０．２マイクロメートルの間の範囲内の厚さを有する金層と
を含む、請求項２１から２３のいずれか１つに記載のはんだバンプ構造。
【請求項２５】
前記金属の前記薄層は、約２００オングストローム〜約１，０００オングストロームの間の範囲の厚さを有する、請求項２１から２４のいずれか１つに記載のはんだバンプ構造。
【請求項２６】
前記はんだバンプは、スズおよび鉛の合金からなる、請求項２１から２５のいずれか１つに記載のはんだバンプ構造。
【請求項２７】
前記多層アンダーバンプメタライゼーションの下に配置された絶縁フィルムをさらに有し、前記絶縁フィルムは窒化シリコンおよびポリイミドを有する、請求項２１から２６のいずれか１つに記載のはんだバンプ構造。
【請求項２８】
前記多層アンダーバンプメタライゼーションの下に配置されたシーラント材をさらに有する、請求項２１から２７のいずれか１つに記載のはんだバンプ構造。
【請求項２９】
前記シーラント材はチタンで作られる、請求項２８に記載のはんだバンプ構造。
【請求項３０】
前記シーラント材は、約０．０２マイクロメートル〜約０．２０マイクロメートルの間の厚さを有する、請求項２８または２９に記載のはんだバンプ構造。
【請求項３１】
前記多層アンダーバンプメタライゼーションの下に配置された前記絶縁フィルムと、そして、前記多層アンダーバンプメタライゼーションと前記絶縁フィルムの間に配置された前記シーラント材とをさらに有する、請求項２１から３０のいずれか１つに記載のはんだバンプ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
１．発明の分野
本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料に適合するはんだバンプ構造の分野に関する。より詳細には、本発明は、はんだバンプを形成する新規な電気めっき法の使用に関し、この方法は、この方法を用いずに、はんだバンプを形成する従来法が使用される場合に損傷を受ける可能性がある、エアブリッジ、微小電気機械構造または光学表面に損傷を与えない。
【０００２】
２．関連技術の説明
従来の関連する技術は、多数のはんだバンプ構造を形成する方法を教示している。従来技術の方法は真空蒸着法および電気めっき法を含む。
【０００３】
図１（ａ）に示す構造は、真空蒸着器内で析出によって形成されたはんだバンプを含む。Ｗ．Ｒ．Ｉｍｌｅｒらの文献、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ、Ｈｙｂｒｉｄｓ、ａｎｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ｖ．１５、ｐ．９７７、１９９２を参照されたい。はんだバンプは、チタン、窒化タングステン、ニッケル合金および金から成る多層パッド上にある。この構造はまた、はんだウェットバックを抑制するために、ぬれ性のないダムとして役立つ酸化シリコンパシベーションフィルムを含む。はんだバンプは、基板ウェハの表面上でクランプされた金属シャドウマスクを通して析出される。この技術を用いて、１５６マイクロメートルのピッチで７５マイクロメートルのはんだパッド直径が得られている。シャドウマスク蒸着法の欠点は、より小さな直径およびより微細なピッチのバンプがしばしば必要とされるが、より小さな直径およびより微細なピッチを有するはんだバンプを得ることが難しいことである。
【０００４】
図１（ｂ）に示す構造は、電気めっきによって形成されたはんだバンプを含む。Ｔ．Ｋａｗａｎｏｂｅ、Ｋ．ＭｉｙａｍｏｔｏおよびＹ．Ｉｎａｄａによる文献、ＩＥＥＥ　ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ　ＣＨ１６７１−７／００００、ｐ．１４９、１９８１を参照されたい。はんだバンプは、チタンと銅フィルムおよび電気めっきされたニッケルパッドから成る多層アンダーバンプメタライゼーション（以下、ＵＢＭ）上にある。２マイクロメートル厚の銅フィルムは、鉛／スズはんだの電気めっき用のめっき膜として役立つ。チタンフィルムは、銅フィルムと、下地のアルミニウムメタライゼーション、パシベーションフィルムまたはシリコン基板の間の接着層として役立つように設計される。電気めっき後、銅およびチタンフィルムは、ウェットエッチングされ、はんだの下地にはＵＢＭ材料の小さなパッドのみが残る。電気めっきされたはんだバンプは、１００マイクロメートルが一般的であるが、微細ピッチ、たとえば、５０マイクロメートル直径のパッドを有することができる。
【０００５】
しかし、はんだバンプが電気めっきによって形成される時、基板上に存在する種々のはんだバンプ接合が短絡することを避けるために、その後、めっき膜が除去されなければならない。はんだまたは下地の回路を冒すこともなく、エッチング除去できる適当なアンダーバンプメタライゼーションおよびめっき膜を見出すことは難しい。銅エッチング液は鉛／スズはんだを攻撃しないため、通常、銅がめっき膜として使用される。しかし、銅は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料に適合していない。はんだバンプ自身への攻撃を避けることに加えて、めっき浴による攻撃および膜の除去に使用されるエッチング液による攻撃から回路素子を保護するために、何らかの準備が必要である。図１（ｂ）の構造において、ＵＢＭの下に形成され、通常二酸化シリコンまたはポリイミドから成る永久パシベーションフィルムは回路素子を保護する。そのパシベーションフィルムもまた、ぬれ性のない表面またはめっきされたはんだをパッド上でウェットバックさせるはんだダムとして役立つ。
【０００６】
上述した公知の電気めっき法は、いくつかの重大な欠点を有しており、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料とともに使用できない。ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料との不適合によって銅が使用できないことに加えて、いくらかのＭＭＩＣ、微小電気機械素子または光電子光学デバイスに対して、エアブリッジ、片持ち梁または光学コーティングおよび光学表面のような重要な特徴を、永久パシベーションフィルムによって保護することができない可能性がある。除去可能な保護フィルムが必要である。別の必要は、はんだバンプの近傍のみをカバーするはんだダムを有することである。また、ＩＩＩ−Ｖ族材料に適合し、まためっきされたはんだに攻撃することなく、エッチング除去できるめっき膜が必要である。
【０００７】
上述の理由により、除去可能な保護フィルムが利用される、小さな直径と非常に微細なピッチを有するはんだバンプを形成する方法に対する必要が存在する。ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料に適合しており、めっきされたはんだに攻撃することなくエッチング除去できるめっき膜が必要である。本発明は、こうしたはんだバンプおよびその形成方法を提供する。
【０００８】
（発明の概要）
本発明は、はんだダムが好ましくはバンプの近傍の空間をカバーするだけでありながら、非常に微細なサイズのバンプを得ることを可能にするところのはんだバンプを形成する方法に向けられる。方法は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料に、またＩＶ族半導体材料に適合するめっき膜を使用する。形成工程の完了後、膜は確実に除去され、はんだは、膜を除去するために使用される薬品によって影響を受けない。本発明はまた、本方法を利用した結果として得られるはんだバンプ構造に向けられる。
【０００９】
本発明のはんだバンプ構造および形成方法は、回路をはんだバンプ処理から保護するために回路上に永久層を析出させる必要性を回避する。こうした永久層は、回路およびデバイスの性能を変える可能性がある。本発明によれば、今や、回路素子をこうした性能の変化から保護しながら、電気めっきされたはんだバンプを形成することが可能である。たとえば、ワイヤレス通信用回路は、従来技術において見出されたもののような永久層によって悪影響を生ずるであろうエアブリッジを有する、インダクタ、送信ラインまたはトランジスタを含む可能性がある。また、将来の高速度で高密度な、プロセッサ間の相互接続は、やはりこのような層で覆われるに違いないはんだバンプを有する光電子光学デバイスのチップに基づく可能性がある。
【００１０】
本発明は、はんだ膜およびはんだダムの両方として役立つ、保護フィルム上に析出された、好ましくはチタンの金属フィルムを使用し、また感光性ポリイミド、スピンオンガラス、スピンオン導電性ポリマーまたは好ましくは除去可能な保護フィルムとしてのフォトレジストを使用する。フォトレジストは、はんだめっきおよび膜エッチング後、はんだを攻撃しない溶剤によって除去できる。チタンフィルムは、はんだおよび下地の回路素子のいずれをも攻撃することなくウェットエッチングされる。チタンフィルムの厚さは、通常０．０５マイクロメートル〜０．２マイクロメートルの間で、フォトレジスト保護フィルム上に容易に析出できる。チタンのこの厚さはめっき膜として以前に使用された他のフィルムの厚さよりかなり薄い。薄いチタンフィルムが、はんだの電気めっき膜として適当であることは予期できないことである。本方法は銅の使用を必要としない。
【００１１】
本発明の特徴および利点は、以下の説明、併記の特許請求の範囲および添付図面に関してよりよく理解されるであろう。
【００１２】
（発明の詳細な説明）
１．好ましい実施形態
本発明の好ましいはんだバンプ構造は、図２、２（ａ）および３に図示されている。構造は、ＩＶ族またはＩＩＩ−Ｖ族半導体デバイスおよび回路のいずれかを含む基板１上に形成される。デバイスおよび回路は、露出されたエアブリッジ２、ＭＥＭＳスイッチ（図示せず）のような微小電気機械素子および／または露出した光学表面および光学コーティング（いずれも図示せず）を有する光電子光学デバイスを含むことができる。これらデバイスおよび回路は、通常、露出した金および／またはチタンおよび／またはプラチナの相互接続ライン３を利用する。はんだバンプを画定する構造は多層構造である。第１の層は、好ましくは任意選択の光学的にパターンニングされた絶縁フィルム４またはシーラント材であり、その上部に、アンダーバンプメタライゼーションＵＢＭ５が塗布され、それに続いて、パターンニングされたフォトレジスト層６、そして最後に金属、好ましくはチタンの薄層７が塗布される。
【００１３】
好ましくは、相互接続３は、ＵＢＭ５の付近で絶縁フィルム４によって少なくとも部分的に覆われる。ＵＢＭ５の少なくとも１部は絶縁フィルム４に重なる（図２）。絶縁フィルム４は電気的に絶縁された材料または誘電体、好ましくは窒化物またはポリイミドで作られる。絶縁フィルム４の好ましい厚さは、０．１マイクロメートル〜３．０マイクロメートルの間である。ビアは、公知のフォトリソグラフィを用いたパターンニングおよびエッチング法を使用して絶縁フィルムを通してエッチングされて、ビアを占有するところの、後に析出されるＵＢＭ５と相互接続金属３の間の電気的接続を可能にする。
【００１４】
また、同様に適切な選択である代替法として、好ましくはチタンで作られた、パターンニングされたシーラント材７ｂは、図３で示されるように、ＵＢＭ５の付近の領域を占有するものがある。このシーラント材７ｂは、ＵＢＭ５の縁部または周囲を越えて少なくとも数マイクロメートル延びるのが好ましく、またリングまたは環状形状であるのが好ましい。別法として、チタンシーラント７ｂは、ＵＢＭ５の下を全体にまたは部分的に延びることができる（図３（ａ）を参照されたい）。このシーラント材７ｂの好ましい厚さは、０．０２マイクロメートル〜０．２０マイクロメートルの間である。このシーラント材７ｂは、絶縁フィルム４の代わりに、または、絶縁フィルムとともに存在してもよい。シーラント材７ｂが絶縁フィルム４とともに存在する場合、シーラント材７ｂは、図３（ｂ）に示されるように、ＵＢＭ５と絶縁フィルム４の間に配置される。
【００１５】
はんだバンプ構造は、金属相互接続３の一部の上側またはその上に形成された、はんだパッドまたはＵＢＭ５を含む。好ましい実施形態において、ＵＢＭ５は、絶縁フィルム４の一部の上側に形成される。以下に説明されるように、図２（ｂ）および図３、３（ａ）および３（ｂ）を参照すると、多層ＵＢＭ５のパッドは、接着改善層、好ましくはチタン層５ａ、拡散バリア層、好ましくはニッケル層５ｂおよびはんだぬれ性を有するキャップ層、好ましくは金層５ｃを含む。もちろん、以下でその機能が詳細に議論される、同じかまたは同様な機能を果たす他の材料をさらに代わりに使用することができる。
【００１６】
ＵＢＭ５の層５ａは接着改善層である。その層は、回路の下地の相互接続ライン３に対するパッド５の接着性を改善するのに役立つチタン層であるのが好ましい（図２および３を参照されたい）。接着改善層５ａに対する通常の厚さは、０．０２マイクロメートル〜０．０５マイクロメートルの間の好ましい範囲内にある。めっき膜７とともに、接着改善層５ａはまた、相互接続３でしばしば使用される金をはんだ９からシールするのに役立つ（図２参照）。
【００１７】
金と接触する任意の鉛／スズはんだは、金によって迅速に内部拡散できる。こうした内部拡散は、相互接続の金属、しばしば金を消費し、また、はんだの機械的および熱的特性を劣化させる可能性がある。したがって、相互接続３内の金属をはんだ９から分離するのが望ましい。
【００１８】
拡散バリア層５ｂ、好ましくは、ニッケル層は、相互接続３内で使用される金属が鉛／スズはんだ９によって攻撃されることを防ぐ拡散バリアを提供する。拡散バリア層５ｂに対する通常の厚さは、０．５マイクロメートル〜１．０マイクロメートルの範囲内であることが好ましい。
【００１９】
拡散バリア層５ｂの上側に形成される、薄い、はんだぬれ性を有するキャップ層５ｃ、好ましくは、金層は、はんだぬれ性を有する酸化されないキャップとして役立つ。キャップ層５ｃは、好ましくは薄く保たれ、それによって、その後加熱される時に、はんだを大きく劣化させることなく、はんだに消費される。はんだぬれ性を有するキャップ層５ｃに対する通常の厚さは、０．０５マイクロメートル〜０．２マイクロメートルの範囲内にあることが好ましい。ＵＢＭパッド５は、蒸着およびリフトオフによって形成されることが好ましい。像反転（ｉｍａｇｅ−ｒｅｖｅｒｓａｌ）フォトリソグラフィ工程は、上部での直径が少し小さい、台形形状を有するＵＢＭパッド５を形成するのに好ましい工程である。
【００２０】
保護フィルム６は、はんだバンプを含まない回路の領域を覆うことが好ましい。ＵＢＭ５の前または後のいずれかに塗布されることができる、この保護フィルム６は、はんだバンプ構造の残りの部分が形成されている間存在し、通常また好ましくは除去可能なフォトレジスト層を有する。保護フィルム６は、保護される必要のある回路素子の全てを覆わねばならない。フォトレジストの厚さは、この適用範囲を確保するように選択され、０．５マイクロメートル〜４０マイクロメートルの間の範囲にあることが好ましい。保護層６はまた、めっき膜７に対する機械的ベースとして役立つ。めっき膜７が、好ましくは蒸着によってフィルム上に析出される時に、めっき膜７にブレークを生じる可能性があるフィルム内の縁を丸めるために、保護層６が基板上にスピンコートされ、パターンニングされた後に、通常輪郭ベーキングされる。保護層６は、導電性ポリマーまたはスピンオンガラスのような非導電性材料を含む他の材料で形成されることは明らかである。保護層６は、少なくともＵＢＭ５の一部が露出するようにパターンニングされる。はんだバンプ８が電気めっきによって形成された後、保護フィルム６を、好ましくはドライエッチングによって、または溶剤によって除去することができる。電気めっきされたはんだは、図２の数字８で識別される。
【００２１】
フィルムまたはめっき膜７、好ましくは、チタンフィルムは、はんだの電気めっき用の膜であること、電気めっきされたはんだ８のウェットバック用のぬれ性のないダムであることの二重の機能において役に立つ。電気めっきされたはんだ８は、図２および２（ａ）で示すように、円盤形状であってよい。はんだ８は、溶解させられるために加熱され、それによって、はんだがウェットバックされ、図２では破線によって識別され、マーキングされ、図３では実線および数字９として識別される、球形またはドーム様の外形をとる。こうした球形またはドーム様構造の直径は、通常１０マイクロメートル〜１００マイクロメートルの間にある。
【００２２】
はんだの電気めっき用のめっき膜７としての役割において、フィルム７は、基板上のはんだバンプ場所の全てに対して適当な導電性を提供するのに十分な厚さを有するのが好ましい。少なくとも数百オングストロームの厚さで十分な場合が多い。フィルム７はフォトレジスト上に析出され、内部に、パターンニングされていないブレークを有するべきでないことが好ましいため、フィルムの厚さは、好ましくは、フィルムまたはフォトレジスト上に過度の応力を生ずるのを避けるのに十分に小さくなければならない。したがって、厚さは、数百オングストロームより小さくなければならない。したがって、フィルム７の好ましい厚さは、２００オングストローム〜１，０００オングストロームの間の範囲内にあることが好ましい。
【００２３】
１つまたは複数の開口またはビア７１がフィルム７にエッチングされ、下地のＵＢＭ５の一部を露出させる。フィルム７は、最初、基板全部にわたって連続したカバーを形成するため、分離された島にははんだバンプ領域が全く配置されていないことが好ましい。スピンオン導電性ポリマーが保護フィルム６として使用される場合、薄いチタンフィルムが導電性めっき膜として使用される必要はない。その理由は、その後、導電性ポリマーが、はんだ８の電気めっきをサポートするために電流を導く経路を提供するためである。この場合、チタンフィルム７がぬれ性のないはんだダムとして使用され、基板１のまわりの領域の一部を覆う必要があるだけである。
【００２４】
１つまたは複数のビア７１が形成され、はんだバンプが電気めっきされた後、露出されたフィルム７の多くが、好ましくは、マスクしてウェットエッチングするか、またはドライエッチングすることによって除去され、図２および２（ａ）に示されるように、はんだの円盤８を囲むかまたは部分的に円盤の下にある、金属、好ましくはチタンの帯状部７ａのみを残すことが好ましい。この帯状部７ａは、はんだを、加熱時に、チタンによって覆われていないＵＢＭ５の部分の上でウェットバックさせる、ぬれ性のないダムとして役立つ。
【００２５】
ぬれ性のないダムとしてのフィルム７の機能は図３で説明される。ＵＢＭパッド５（および、使用されている場合には、任意選択のシーラント材７ｂ）とともに、ぬれ性のないダム７ａは、回路の相互接続金属３を、はんだ８に対する露出から完全にシールする。ウェットバック後、はんだは、はんだが消費する薄い金キャップ１３、ニッケルバリア５ｂおよびダム７ａとだけ接触すべきである。結果として、金属フィルム７はパッド５の側壁を十分に覆い、相互接続３を保護する。数百オングストロームの厚さは、チタンフィルムが析出される時に、基板が回転プラネタリー固定具に保持される場合、この適用範囲を確保するのに十分でなければならない。
【００２６】
上述したように、回路基板上の完全なはんだバンプ構造は、その後、基板を加熱して、はんだ８を溶解し、ダム７ａからまたパッド５上ではんだをウェットバックすることによって形成される。はんだバンプ構造の別の部分は、最初別の基板１０上に形成され、別の基板はその後はんだによって、好ましくは熱を使用することによって、第１の基板に接合される。この他の部分は、第２のＵＢＭパッド１１および第２のチタンダム１２から成る。
【００２７】
２．他の実施形態
はんだバンプ構造のいくつかの他の実施形態を以下に説明する。これらの実施形態は、好ましい構造の簡略化したものか、またはその構造のある素子が変更されている変形形態であるかのいずれかである。一実施形態において、回路は、除去可能な保護フィルム６によって保護される必要のある素子を有していない。したがって、そのフィルムは存在せず、めっき膜７は、直接回路基板上に析出される。
【００２８】
他の実施形態を図４に図示する。この実施形態において、ＵＢＭパッド５を十分に覆う代わりに、フィルム７は、そのパッドの底部のみを覆う。そして、はんだ８は、ＵＢＭパッドの上部と同様に側壁を覆う。しかし、はんだは、依然として相互接続金属３からシールされるであろう。
【００２９】
この実施形態は、これらに限定されるものではないが、保護フィルム６が不必要かまたは望ましくないこうした場合に特に有益である。フィルム７を、ＵＢＭ５の下に析出することができ、その場合、フィルム７は、ＵＢＭ５のチタン下部層５ａおよび任意選択のシーラント材７ｂと集積化される。
【００３０】
フィルム７およびＵＢＭ５の両方は、リフトオフによってパターンニングされる。はんだバンプ構造の変形例において、図４（ａ）で示すように、膜７用の材料として、チタンの代わりにクロムが使用される。別の変形例において、膜７用の多層フィルムが使用される。こうした多層フィルムを作るのに使用される材料の例は、限定はしないが、図４（ｂ）で示すように、チタン−ニッケル−チタン、図４（ｃ）で示すように、チタン−ニッケル−クロム、図４（ｄ）で示すように、チタン−プラチナ−チタン、または図４（ｅ）で示すように、チタン−ニッケル−酸化シリコンを有する。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態に関連して本発明を説明してきたが、これらは、当業者に対して変形例を示唆している。したがって、本発明は、併記の特許請求の範囲によって要求されない限り、上述した実施形態によって限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１（ａ）】シャドウマスク蒸着法による従来技術のはんだバンプ形成を示す略図である。
【図１（ｂ）】電気めっき法による従来技術のはんだバンプ形成を示す略図である。
【図２】本発明のはんだバンプ構造の好ましい実施形態を示す略図である。
【図２（ａ）】図２で示した構造の、同じ構造を上から示す平面図である。
【図２（ｂ）】アンダーバンプメタライゼーション層の好ましい実施形態の構造を示す略図である。
【図３】チタンシーラント材の使用を含む、本発明のはんだバンプ構造における、はんだ、パッドおよびはんだダムの間の界面の詳細な例を示す略図である。
【図３（ａ）】チタンシーラント材が相互接続とパッド間の全界面を占有する、チタンシーラント材の使用を含む、本発明のはんだバンプ構造における、はんだ、パッドおよびはんだダムの間の界面の別の変形形態の詳細な例を示す略図である。
【図３（ｂ）】チタンシーラント材および絶縁フィルムの両方が使用されている、パッド、チタンシーラント材および絶縁フィルムの相対的な位置の例を示す略図である。
【図４】はんだバンプ構造の別の実施形態を示す略図である。
【図４（ａ）〜４（ｅ）】めっき膜の別の実施形態をそれぞれ示す略図である。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図２】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図４（ｄ）】
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【図４（ｅ）】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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