(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁層を有する半導体基板の前記第１の絶縁層上に電極パッドを形成する工程と、
前記電極パッドを含む前記第１の絶縁層上に導電層を形成する工程と、
前記電極パッドに対応する位置に開孔部を有する第２の絶縁層を前記導電層上に形成する工程と、
前記開孔部に前記第２の絶縁層に対して溶解作用のある溶剤を供給して、前記第２の絶縁層の前記導電層との界面に広がり部を形成する工程と、
前記開孔部に露出している前記導電層の表面をエッチングする工程と、
前記導電層を電極として前記開孔部内にメッキ層を形成する工程と、
前記第２の絶縁層を除去する工程と、
前記メッキ層をマスクとして前記導電層を除去する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記開孔部に露出している前記導電層の前記表面をエッチングする工程は、エッチング液を前記導電層の前記表面に供給することにより行なわれることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記開孔部に露出している前記導電層の表面をエッチングする工程は、前記導電層を第１の電極として前記導電層の前記表面を電解除去することにより行なわれ、
前記導電層を電極として前記開孔部内にメッキ層を形成する工程では、前記導電層を前記第１の電極とは反対の電極である第２の電極とすることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記開孔部に露出している前記導電層の前記表面をエッチングする工程は、シアン浴のメッキ液に前記導電層の前記表面をさらすことにより行なわれることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記メッキ層はＡｕを材料とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記導電層は、第１の導電層と前記第１の導電層上に形成された第２の導電層とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１の導電層の材料はＴｉであり、前記第２の導電層の材料はＰｄであることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記メッキ層をマスクとして前記導電層を除去する工程は、前記第１の導電層を選択的に除去する工程と、前記第２の導電層を選択的に除去する工程とを備えることを特徴とする請求項６又は７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンプ電極を有する半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来半導体基板上に形成するバンプの製造方法としては以下に説明するものが一般的に行われている。
まず、半導体基板上に電極パッドを形成し、この基板全面に表面保護膜を形成する。次に、表面保護膜の電極パッド上に対応する部分にスルーホールを開孔する。その後、半導体基板全面にスパッタ法などにより複数の下地金属層を順じ形成する。この下地金属層としてはＣｒ−Ｃｕ，Ｃｒ−Ｃｕ−Ａｕ，Ｔｉ−Ａｕ，Ｔｉ−Ｐｔ，Ｔｉ−Ｐｄ，Ｔｉ／Ｗ−Ａｕ，Ｔｉ／Ｗ−Ｐｄなどが用いられる。
【０００３】
下地金属上に感光性の樹脂膜を全面に被着した後、電極パッド上の一部にバンプ形成用のパターンを開孔する。次に、下地金属層を一方の共通電極として一定の電流を供給することにより金、銅、または半田等を電気めっきにより電着させてバンプ電極を形成する。
【０００４】
感光性樹脂膜を除去溶剤等で除去した後、バンプ電極をマスクとしてこのバンプ電極で覆われた以外の下地金属層をウエットエッチング除去することにより最終的な電極構造が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体装置の製造方法では、以下のような課題があった。
バンプ電極を形成した後に、このバンプ電極をエッチングマスクとして該バンプ電極で覆われた以外の下地金属層をエッチング除去する必要がある。このエッチングの際に、バンプ電極の寸法より内側まで下地金属層がエッチングされる（以下サイドエッチングと呼ぶ）現象が起こる。そのため、バンプ電極と下地金属層との接触面積が減少して、バンプ電極の剪断強度が低下するという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、半導体装置の製造方法において、第１の絶縁層を有する半導体基板の前記第１の絶縁層上に電極パッドを形成する工程と、前記電極パッドを含む前記絶縁層上に導電層を形成する工程と、前記パッドに対応する位置に開孔部を有するとともに、導電層との界面において広がり部を有する第２の絶縁層を前記導電層上に形成する工程と、前記開孔部に露出している前記導電層の表面をエッチングする工程と、前記導電層を電極として前記開孔部内にメッキ層を形成する工程と、前記第２の絶縁層を除去する工程と、前記メッキ層をマスクとして前記導電層を除去する工程とを施す。
以上のように本発明を構成したので、下地金属のエッチングを開始する位置はメッキ電極直下の下地金属よりも外側になり、メッキ電極直下の下地金属がエッチングされることがなくなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態
図１〜図４は、本発明の第1の実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【０００８】
まず、図１（Ａ）に示すように、半導体基板１上に図示しない回路素子および酸化膜２を形成する。その後、スパッタ法などによりアルミを全面に形成し、フォトリソ・エッチングによりアルミをパターニングして、バンプ電極を形成すべき位置に、例えば５０μm×７０μm程度の大きさのアルミ電極パッド３を形成する。
【０００９】
ＣＶＤ法によりＳｉＯ２等の絶縁膜を全面に、例えば０．８〜１．４μm程度の膜厚で、表面保護膜４を形成した後、フォトリソ・エッチングによりアルミ電極パッド３上の表面保護膜４を除去して、そのアルミ電極パッド３上にスルーホールを開孔する。
【００１０】
次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体基板１の表面全体にスパッタ法等により、複数の下地金属を順次積層形成する。この下地金属層の構成としては、例えばアルミと密着性のよいＴｉ５−ａ、Ａｕの拡散を防止するためのＰｄ５−ｂにより形成する。
【００１１】
次に、図２（Ａ）に示すように、下地金属層Ｔｉ５−ａ、Ｐｄ５−ｂ上にポジ型の感光性樹脂膜６を全面に２５〜３０μm程度の膜厚に被着した後、マスクを用いて、アルミ電極パッド３上の一部の感光性樹脂膜６を露光し、感光性樹脂膜エッチング溶剤に浸して、露光した部位をエッチングし、アルミ電極パッド３よりも２０μm程度内側のこのアルミパッド１８の上方に、３０×５０μm程度の開孔を有する感光性樹脂膜６からなるバンプ電極形成用パターンを形成する。
【００１２】
次に、バンプ電極と下地金属層の密着面積を大きくする為の処理工程として、感光性樹脂膜６に対して溶解作用のある溶剤等をバンプ電極形成用パターンの開孔部分に滴下し、感光性樹脂膜の開孔部を横方向に２〜５μm大きくする。図２（Ｂ）は図２（Ａ）における拡大図を示している。
【００１３】
次に、下地金属層表面の酸化膜等の不純物を除去する為の処理工程として、下地金属層のＰｄ５−ｂに対して溶解作用のあるエッチング液（硝酸，塩酸，硫酸及びこれらの混合液等）をバンプ電極形成用パターンの開孔部分に滴下し、図３（Ａ）に示すように、下地金属層のＰｄ５−ｂを１００〜５００Åエッチングする。この後下地金属層５−ａ、５−ｂを一方の共通電極として電流を供給することによりＡｕメッキで図３（Ｂ）の様にバンプ電極７を形成する。
【００１４】
次に図４の様に、感光性樹脂膜６を除去溶剤等で除去し、更に下地金属層５−ａ、５−ｂをバンプ電極７をマスクにエッチング除去することにより最終的なバンプ電極構造が得られる。
【００１５】
このように、第１の実施形態によればバンプ電極形成の電気メッキ直前に感光性樹脂膜の開孔寸法を大きくする工程と下地金属層表面を微量エッチングする工程を設けている。このため、バンプ電極と下地金属の接着面積を大きくできるとともに下地金属層表面の不純物等を除去することによりバンプ電極と下地金属層の密着力が向上し、下地金属層のエッチング時にサイドエッチング量を低減させること、更に発生しても、バンプ電極と下地金属層との密着面積が従来に比べ大きくなること、更に感光性樹脂膜の開孔寸法を大きくした後で、下地金属層表面の不純物等を除去することにより下地金属層の不純物等を除去した面積が大きくなることからバンプ電極のせん断強度を向上させ、バンプ電極形成工程の品質向上が期待できる。
【００１６】
また、エッチング液（硝酸，塩酸，硫酸及びこれらの混合液等）をバンプ電極形成用パターンの開孔部分に滴下し、下地金属層のＰｄ５−ｂを１００〜５００Åエッチングした後に、下地金属層を陽極とし、金メッキ時使用する陽極を陰極として通常の電解とは逆の電解を下地金属層に与えることにより、下地金属層の表面を１００Å程度電解除去してから金メッキを形成してもよい。このようにすると、下地金属層表面をエッチングした後に発生する微量の不純物なども除去することが可能となり、金メッキと下地金属との密着力をより向上することができる。
【００１７】
また、エッチング液（硝酸，塩酸，硫酸及びこれらの混合液等）をバンプ電極形成用パターンの開孔部分に滴下し、下地金属層のＰｄ５−ｂを１００〜５００Åエッチングした後に、シアンメッキ液中に６０秒〜３００秒程度（これ以上でも良い）さらすことにより、下地金属層を１００Å程度電解除去してから金メッキを形成してもよい。このようにすると、下地金属層表面が平坦化されながらエッチングされるため、バンプ電極形状異常の発生率の低減が期待できる。
【００１８】
また、第１の実施形態では、図２（Ａ）に示した感光性樹脂膜を形成し、感光性樹脂膜６に対して溶解作用のある溶剤等をバンプ電極形成用パターンの開孔部分に滴下し、感光性樹脂膜の開孔部を横方向に２〜５μm大きくした後に、バンプ電極と下地金属層の密着面積を大きくし下地金属層表面の酸化膜等の不純物を除去する為の処理としては以下のような工程がある。
【００１９】
例えば、金メッキ処理直前に下地金属層を陽極とし、金メッキ時使用する陽極を陰極として通常の電解とは逆の電解を下地金属層に与えることにより、下地金属層の表面を１００〜５００Å電解除去する。
この直後、同一メッキ槽内で下地金属層５を一方の共通電極として電流を供給することにより、Ａｕメッキでバンプ電極を形成する。このようにすれば、特別な（メッキ前処理用の）設備を設けることなくバンプ電極形成工程の品質向上が期待できる。
【００２０】
また、その他の方法としては、金メッキ処理直前にシアンメッキ液にて下地金属層を溶解させるため半導体基板表面をメッキ液中に６０秒〜３００秒程度（これ以上でも良い）さらしてもよい。これにより、下地金属層が１００〜５００Å程度溶解除去される。
この直後下地金属層を一方の共通電極として電流を供給することにより、Ａｕメッキでバンプ電極を形成する。このようにすれば、特別な（メッキ前処理用の）設備を設けることなく、バンプ電極形成工程の品質向上が期待できるとともに、下地金属層表面を平坦化しながら微量エッチングするため、バンプ電極形状異常の発生率の低減も可能となり、バンプ電極形成工程の品質向上が期待できるものである。
【００２１】
第２の実施形態
図５〜図６は、本発明の第２の実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２２】
第２の実施形態では、半導体基板１上に図示しない回路素子および酸化膜２を形成する。その後、スパッタ法などによりアルミを全面に形成し、フォトリソ・エッチングによりアルミをパターニングして、バンプ電極を形成すべき位置に、例えば５０μm×７０μm程度の大きさのアルミ電極パッド３を形成する。その後、ＣＶＤ法によりＳｉＯ２等の絶縁膜を全面に、例えば０．８〜１．４μm程度の膜厚で、表面保護膜４を形成した後、フォトリソ・エッチングによりアルミ電極パッド３上の表面保護膜４を除去して、そのアルミ電極パッド３上にスルーホールを開孔する。
【００２３】
次に、半導体基板１の表面全体にスパッタ法等により、複数の下地金属を順次積層形成する。この下地金属層の構成としては、例えばアルミと密着性のよいＴｉ５−ａ、Ａｕの拡散を防止するためのＰｄ５−ｂにより形成する。
【００２４】
次に、下地金属層Ｔｉ５−ａ、Ｐｄ５−ｂ上にポジ型の感光性樹脂膜６を全面に２５〜３０μm程度の膜厚に被着した後、マスクを用いて、アルミ電極パッド３上の一部の感光性樹脂膜６を露光し、感光性樹脂膜エッチング溶剤に浸して、露光した部位をエッチングし、アルミ電極パッド３よりも２０μm程度内側のこのアルミパッド１８の上方に、３０×５０μm程度の開孔を有する感光性樹脂膜６からなるバンプ電極形成用パターンを形成する。ここまでは、第１の実施形態と同様の工程により形成する。
【００２５】
次にバンプ電極と下地金属層の密着面積を大きくし更に下地金属層表面の酸化膜等の不純物を除去する為の処理工程として、下地金属層のＰｄ５−ｂに対して溶解作用のあるエッチング液（硝酸，塩酸，硫酸及びこれらの混合液等）をバンプ電極形成部の開孔部分に滴下し、下地金属層のＰｄ５−ｂを１００〜５００Åエッチングする。
【００２６】
更にエッチング後の洗浄，乾燥等の処理の際に付着する下地金属層表面の酸化膜等の不純物を除去する為の処理として、金メッキ処理直前に下地金属層５を陽極とし金メッキ時使用する陽極を陰極として通常の電解とは逆の電解を下地金属層５に与えることにより、図５（Ａ）の様に下地金属層Ｐｄ５−ｂの表面を１００Å程度電解除去する。
【００２７】
この直後、下地金属層Ｐｄ５−ｂを電解除去したメッキ槽内で、下地金属層５を一方の共通電極として電流を供給することにより、Ａｕメッキで図５（Ｂ）の様にバンプ電極７を形成する。
【００２８】
次に図６の様に、感光性樹脂膜６を除去溶剤等で除去し、更に下地金属層５−ａ、５−ｂをエッチング除去することにより最終的なバンプ電極構造が得られる。
【００２９】
以上の様に、第２の実施形態によれば下地金属層表面を微量エッチングする工程とメッキ装置内部で電解方向を逆転させることによって下地金属層表面の酸化膜などを除去する工程を設けることにより、バンプ電極と下地金属の接着面積を大きくするとともに、下地金属層表面の不純物等を除去することによるバンプ電極と下地金属層の密着力の向上が可能となる。
【００３０】
従って、下地金属層のエッチング時にサイドエッチング量を低減させること、更に発生しても、バンプ電極と下地金属層との密着面積が従来に比べ大きくなることと、下地金属層表面を微量エッチングする工程の後に発生する微量の不純物等も除去する工程を設けたことにより下地金属層との界面に含有する不純物が減少し密着力を向上することが可能となり、バンプ電極のせん断強度を向上させ、バンプ電極形成工程の品質向上が期待できるものである。
【００３１】
また、金メッキ処理直前に下地金属層５を陽極とし金メッキ時使用する陽極を陰極として通常の電解とは逆の電解を下地金属層５に与えることにより下地金属を電解除去した後、下地金属層表面を平坦化するための処理として、シアンメッキ液に半導体基板表面を６０〜３００秒程度（これ以上でもよい）さらすことにより、下地金属層Ｐｄ５−ｂを１００Å程度電解除去してもよい。
【００３２】
また、エッチング液（硝酸，塩酸，硫酸及びこれらの混合液等）をバンプ電極形成部の開孔部分に滴下し、下地金属層のＰｄ５−ｂを１００〜５００Åエッチングする工程を省略し、金メッキ処理直前に下地金属層５を陽極とし金メッキ時使用する陽極を陰極として通常の電解とは逆の電解を下地金属層５に与えることにより下地金属を１００〜５００Å電解除去した後、下地金属層表面を平坦化するための処理として、シアンメッキ液に半導体基板表面を６０〜３００秒程度（これ以上でもよい）さらすことにより、下地金属層Ｐｄ５−ｂを１００Å程度電解除去してもよい。
【００３３】
また、第２の実施形態では、金メッキ処理直前に下地金属層５を陽極とし金メッキ時使用する陽極を陰極として通常の電解とは逆の電解を下地金属層５に与えることにより下地金属を電解除去したが、これに代えて、金メッキ処理直前にシアンメッキ液に半導体基板表面を６０〜３００秒程度（これ以上でもよい）さらすことにより、下地金属層Ｐｄ５−ｂを１００Å程度電解除去してもよい。このようにすれば、メッキ装置の電解方式の切替をすることなく下地金属層の表面を電解除去することができる。また、下地金属層表面を平坦化しながら微量エッチングすることができ、バンプ電極形状異常の発生率の低減も可能となる。
【００３４】
第３の実施形態
図７〜図８は、本発明の第３の実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、他の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
第３の実施形態では、下地金属層のＴｉ５−ａ、Ｐｄ５−ｂ上に、感光性樹脂膜６を全面に被着した後、アルミ電極パッド３上の一部にバンプ電極形成部の開孔を形成する。
【００３６】
この後、下地金属層５を一方の共通電極として電流を供給することにより、図７（Ａ）の様に、Ａｕメッキでバンプ電極７を形成し、感光性樹脂膜６を除去溶剤等で除去する。そして、ＨＮＯ3（硝酸）とＨ2ＳＯ4（硫酸）とＣＨ3ＣＯＯＨ（酢酸）の混合液にて  下地金属層のうちＰｄ５−ｂのみを選択的にバンプ電極自身をエッチングすることなくエッチング除去する。さらにＨ2Ｏ2（過酸化水素水）又はフッ化水素酸等でバンプ電極７の接着部以外のＴｉ５−ａのみを選択的にエッチング除去することにより図７（Ｂ）の様に、最終的なバンプ電極構造が得られる。
【００３７】
このため、従来の、バンプ電極をマスクとして、下地金属層とバンプ電極自身の両方を同時にエッチングしていた為エッチング処理時間の経過と共にマスクとなっているバンプ電極自身がエッチングされ下地金属層と密着している面積が減少し、（マスク自体の寸法が減少する為）エッチング後の下地金属層の面積も減少することによる不具合を解消できる。また、バンプ電極を下地金属層エッチング時に常に一定の面積を確保しているマスクとして使用することが可能となり、バンプ電極と下地金属層の密着面積を確保することが可能となる。更に、ＣＨ3ＣＯＯＨの効果によってバンプ電極下へのサイドエッチングの発生も抑制出来、バンプ電極と下地金属層の密着面積を常に一定にすることが可能となる。
【００３８】
また、Ｐｄを選択的にエッチングしようとする液に関して、エッチング液中のＨＮＯ3とＨ2ＳＯ4とＣＨ3ＣＯＯＨそれぞれの濃度と、Ｐｄエッチング速度について図８に示す。この場合、エッチング液の濃度，液量等の作業条件は、バンプ電極形成工程でのＰｄエッチング時と同じ条件でエッチングを行い、各濃度毎にエッチングされるＰｄの量を測定することによって求める。図８では、一例として上記エッチング液に関して得られたエッチング液中のＨＮＯ3−９％，Ｈ2ＳＯ4−８５％（水−６％）の混合液とＣＨ3ＣＯＯＨの濃度比と、Ｐｄエッチング速度の相関関係をグラフに示す。ここで、それぞれの比率は重量比（ｗｔ％）を示している。
【００３９】
この図８からエッチング処理時間を短くするためには、ＨＮＯ3−９％，Ｈ2ＳＯ4−８５％（水−６％）の混合液に対してＣＨ3ＣＯＯＨを３５％〜５０％の重量比で混合することが望ましい。また、その混合比を４０％前後に設定した場合は、そのエッチング速度が著しく向上し、Ｐｄエッチングの作業性が大きく向上することが分かる。（水−６％）の組成の場合Ｐｄに対するエッチング速度が最も速い事が分かる。
【００４０】
また、エッチング液の濃度に変化が生じた場合でも、その液中のＨＮＯ3，Ｈ2ＳＯ4，ＣＨ3ＣＯＯＨの濃度を分析することにより、Ｐｄエッチングの最適なエッチング時間を容易に設定することができエッチング液を長期間に渡って使用出来ることによる部材費の低減も期待できる。
【００４１】
また、第３の実施形態に記載した発明は、第１の実施形態や第２の実施形態において記載した発明に適宜用いることが可能である。すなわち、第１および第２の実施形態において記載した発明によって、バンプ形成までを行い、このバンプをマスクとして下地金属層をエッチングする際に第３の実施形態におけるエッチング液を用いることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の第１および第２の実施形態に係る半導体装置によれば、バンプ電極と下地金属層との接着面積を大きくできる、あるいは、それらの密着力を向上させることができるため、バンプ電極をマスクに下地金属層をエッチングする際にサイドエッチングを防止でき、また、下地金属層の表面を平坦化しているので、バンプ電極形状異常の発生率の低減が可能となる。
さらに、第３の実施形態によれば、下地金属層をエッチング除去する際にＣＨ３ＣＯＯＨを３５％〜５０％の重量比で含むエッチング液にて除去するため、バンプ電極自身をエッチングすることなく下地金属層をサイドエッチングの発生を抑制しつつエッチング除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す工程図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示す工程図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示す工程図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示す工程図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す工程図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す工程図である。
【図７】本発明の第３の実施形態を示す工程図である。
【図８】本発明の第３の実施形態を示す工程図である。
【符号の説明】
１  半導体基板
２  酸化膜
３  アルミ電極パッド
４  表面保護膜
５−ａ  下地金属層
５−ｂ  下地金属層
６  感光性樹脂膜
７  バンプ電極
【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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