(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンプ電極を有する半導体装置であって、前記バンプ電極は保護膜開口部の周囲に広がっており、前記バンプ電極と前記バンプ電極の下の所望の領域に設けられた金属配線との電気的接触のために設けられた前記保護膜開口部以外の前記バンプ電極の下の領域において保護膜は凹凸を有して配置され、前記保護膜に前記凹凸がない場合と比べ前記バンプ電極と半導体装置基板間の接触面積が増大した構造を持つ半導体装置。
【請求項２】
前記凹凸がポリシリコン、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ｃｕ、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、ポリイミド膜の群から一つまたはそれ以上から選択される層によって形成される請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記凹凸が平行した配列であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記凹凸が格子状に配列されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記凹凸が２層以上からなる交叉した配列であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
バンプ電極を有する半導体装置において、前記バンプ電極の下の領域であって、前記バンプ電極と電気的に接触している前記バンプ電極の下の所望の領域に設けられた金属配線が配置されていない領域において保護膜には凹凸段差があり、前記保護膜に前記凹凸段差がない場合と比べ前記バンプ電極と半導体装置基板間の接触面積が増大した構造を持つ半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置上に形成されるバンプ電極と半導体装置基板間の機械的強度を向上させる半導体装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置の実装においては、パッケージ形態による手段が多く用いられてきたが、電子機器の小型、軽量化のニーズの高まりによって、携帯電話、デジタルカメラなどの携帯電子機器は、さらなる高密度実装の実現が要求され、現在、BGA、CSPといった小型パッケージの適用、さらには高密度実装が実現できる手段としてベアチップの状態で実装回路基板などとバンプ電極を直接接続するフリップチップ実装が利用されている。
フリップチップ実装は、図５に示す半導体装置上のバンプ電極１と実装回路基板などを直接接続する方法で行われる。接続に用いられるバンプ電極は、次の１〜５の手順で形成される。
【０００３】
１、半導体基板８上に絶縁膜７を堆積させる。
２、接続、配線層としてAlなどの金属配線４を絶縁膜７の上にパターニングする。
３、金属配線４の上にチッ化シリコンなどの保護膜３を被着させ、電極が形成される部分のみ開口させる。
【０００４】
４、Ｃｒなどのバリアメタル２をスパッタリングによって被着させる。
５、半田などのバンプ電極１を電解メッキ法によって形成させる。
一般的に、以上のような手法で形成された半導体装置が、フリップチップ実装に広く用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記半導体装置において、さらに高密度実装を実現させるためには、電極エリアおよびバンプ径を縮小させるなどの手段が必要となる。このような方法を用いると、バンプ電極と半導体装置基板との接触面積が減少し、バンプ電極の機械的強度が不足するなどの問題が発生する。
【０００６】
そこで、本発明は、バンプ電極と半導体装置基板との機械的強度を向上させ、高密度実装を可能にする半導体装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の半導体装置は、保護膜開口部以外のバンプ電極下領域の配線層、絶縁膜および保護膜などに凹凸の段差パターンを形成することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施例を図１を用いて説明する。図１は、バンプ電極を有する半導体装置のバンプ近傍を示す断面図である。第一の実施例の半導体装置は、次の１〜６の手順で形成される。
１、半導体基板８上に絶縁膜７を形成させる。
【０００９】
２、バンプ電極１の下層にポリシリコン６などの層を格子状にパターニングする。
３、層間絶縁膜５を堆積させた後、その上に配線層としてAlなどの金属膜をスパッタリングなどで被着させ、所望の形状に金属配線４をパターニングする。
４、金属配線４の上にチッ化シリコンなどの保護膜３を被着させ、電極が形成される部分のみ開口させる。
【００１０】
５、Ｃｒなどのバリアメタル２をバンプ電極１と保護膜３の間にスパッタリングあるいは蒸着法によって被着させる。
６、半田あるいは金などのバンプ電極１を電解メッキ法を用いて形成させる。
バンプ電極１は、ボール状あるいは柱状などに形成させる。また、電極下層膜の凹凸段差の配列を、図６に示す平行に配列されるパターン、図７に示す格子状のパターン、あるいは図８に示す多層で形成される交叉したパターンに形成し、効果的にバンプ電極と半導体基板間の接触面積を増大させる。以上のような手法によって、バンプ電極下の保護膜開口部以外の領域に凹凸段差を形成させることで、バンプ電極と半導体装置基板間の接触面積が増大した機械的強度の高い半導体装置を製造することができる。
【００１１】
次に、本発明の第二の実施例について説明する。図２は、半導体装置のバンプ近傍を示す断面図である。図２に示すように凹凸段差を形成する層として金属配線４を用いても、第一の実施例と同様の効果を得ることができる。第二の実施例では、凹凸段差を形成する層として金属配線４を選択したが、この他にも保護膜、シリコンチッ化膜、絶縁膜などを用いても同様の効果を得ることができる。
次に、本発明の第三の実施例について説明する。図３は、半導体装置のバンプ近傍を示す断面図である。第三の実施例の半導体装置は、次の▲１▼〜▲６▼の手順で形成される。
【００１２】
１、半導体基板８上に絶縁膜７を形成させる。
２、バンプ電極１の下層にポリシリコン６などの層を格子状にパターニングする。
３、層間絶縁膜５を堆積させた後、コンタクトホールをポリシリコン６上に形成させる。その上に配線層としてAlなどの金属膜をスパッタリングなどで被着させ、所望の形状に金属配線４をパターニングする。
【００１３】
４、金属配線４の上にチッ化シリコンなどの保護膜３を被着させ、電極が形成される部分のみ開口させる。
５、Ｃｒなどのバリアメタル２をバンプ電極１と保護膜３の間にスパッタリングあるいは蒸着法によって被着させる。
６、半田あるいは金などのバンプ電極１を電解メッキ法によって形成させる。
【００１４】
以上のような手法を用いて、ポリシリコン６によって形成された凹凸段差とコンタクトホールによって形成された凹凸段差を組み合わせることで、バンプ電極と半導体装置基板との接触面積を増大させた機械的強度の高い半導体装置を製造することができる。図４は、従来型のバンプ電極の強度と第三の実施例で示した半導体装置のバンプ電極の強度を比較したグラフである。試験には、ともに１１０μｍ径のバンプ電極を有する半導体装置を用いた。図４に示すように第三の実施例で示した半導体装置の方が、従来の半導体装置よりも１５％以上バンプ電極の強度が向上することがわかる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の半導体装置のように保護膜開口部以外のバンプ電極下の領域に凹凸パターンを形成することで、バンプ電極と半導体装置基板との接触面積を増大させることができ、バンプ電極の機械的強度を高めることができる。従って、従来の半導体装置よりも電極エリアおよびバンプ径を縮小することができ、さらに高密度実装を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例の半導体装置の断面図。
【図２】本発明の第二の実施例の半導体装置の断面図。
【図３】本発明の第三の実施例の半導体装置の断面図。
【図４】従来の半導体装置と本発明の第三の実施例の半導体装置のバンプ電極の強度を比較した説明図。
【図５】従来のバンプ電極を有する半導体装置の断面図。
【図６】バンプ電極下の保護膜開口部以外の領域に形成される凹凸段差の配列例を示す模式図。
【図７】バンプ電極下の保護膜開口部以外の領域に形成される凹凸段差の配列例を示す模式図。
【図８】バンプ電極下の保護膜開口部以外の領域に形成される凹凸段差の配列例を示す模式図。
【符号の説明】
１  バンプ電極
２  バリアメタル
３  保護膜
４  金属配線
５  層間絶縁膜
６  ポリシリコン
７  絶縁膜
８  半導体基板
９  保護膜開口部
１０  バンプ下層膜１
１１  バンプ下層膜２
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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