JP2005123247A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】 必要なバンプ高さを確保すると共に信頼性を損なわずに大幅な金の節減ができる金バンプを有する半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 Alパッド12上及びその周囲上のパッシベーション膜13上に下地用金属層14が形成されている。下地用金属層14上にAu以外のバンプ基礎部材例えばCuめっきによるCuポスト15が形成されている。Cuポスト15上にはAuめっき層16が形成されている。Cuポスト15は、バンプ全体の2/3程度の厚さを占めている。Auめっき層16はCuポスト15の半分以下の厚さになっている。さらに、Cuポスト15及びAuめっき層16全体表面を被覆するAuめっき層17が形成されている。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having a gold bump capable of securing a necessary bump height and saving a great amount of gold without impairing reliability, and a manufacturing method thereof.
A base metal layer is formed on an Al pad and on a passivation film on the periphery of the Al pad. A bump base member other than Au, for example, a Cu post 15 by Cu plating is formed on the base metal layer 14. An Au plating layer 16 is formed on the Cu post 15. The Cu post 15 occupies a thickness of about 2/3 of the entire bump. The Au plating layer 16 is less than half the thickness of the Cu post 15. Further, an Au plating layer 17 that covers the entire surface of the Cu post 15 and the Au plating layer 16 is formed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体装置のバンプ構造に係り、特に経済性に着目した金バンプを有する半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a bump structure of a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device having a gold bump with a focus on economy, and a manufacturing method thereof.
ICチップのパッド上に形成される金バンプは、まず、半導体ウェハに形成したパッド上にUBM(アンダーバンプメタル)をスパッタ形成する。UBMはバリアメタルや密着力を高める金属層を含む。次に、UBM上にパッド上を開口したフォトレジストパターンを形成する。その後、半導体ウェハはめっき液に接触させ、例えば電解めっき法によりパッド上に金をめっき形成する。金めっき液はフォトレジストパターンを保つため、金化合物としては特殊で高価な亜硫酸化合物を用いている(例えば、特許文献1参照)。
ICチップのバンプ全体の高さは、一般に15〜25μmは必要である。上記のような金バンプにおいても同様である。しかし、これらのバンプに回路基板等のインナーリードをボンディングする場合、バンプ全体の高さは15〜25μm必要であるものの、すべてを金にする必要性があるのかどうかは検討する余地がある。近年のICチップは狭ピッチのバンプ配列が要求され、チップ1個当りのバンプ数もかなり多くなってきている。従って、バンプ高さ全体をすべて金で形成することは、バンプコスト増大につながる。 In general, the height of the entire bump of the IC chip needs to be 15 to 25 μm. The same applies to the gold bumps as described above. However, when bonding inner leads such as circuit boards to these bumps, the height of the entire bumps needs to be 15 to 25 μm, but there is room for studying whether it is necessary to make all of them gold. Recent IC chips are required to have a narrow pitch bump array, and the number of bumps per chip has increased considerably. Therefore, forming the entire bump height with gold leads to an increase in bump cost.
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、必要なバンプ高さを確保すると共に信頼性を損なわずに大幅な金の節減ができる金バンプを有する半導体装置及びその製造方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and provides a semiconductor device having a gold bump that can secure a necessary bump height and can save a large amount of gold without impairing reliability, and a method for manufacturing the same. It is something to be offered.
本発明に係る半導体装置は、集積回路内部への経路に接続され外部との電気的接続領域を有するパッド部材と、前記パッド部材上の周囲部を含み前記電気的接続領域の周りに形成された一層以上の絶縁膜と、前記パッド部材及びその周辺の前記絶縁膜上に被覆された下地金属層と、前記下地金属層上に設けられた、金以外のバンプ基礎部材及びその上の金めっき層の積層でなるバンプ電極と、を含む。 The semiconductor device according to the present invention is formed around the electrical connection region including a pad member connected to a path into the integrated circuit and having an electrical connection region with the outside, and a peripheral portion on the pad member. One or more insulating films, a base metal layer coated on the pad member and the surrounding insulating film, a bump base member other than gold provided on the base metal layer, and a gold plating layer thereon A bump electrode formed of a laminate of
上記本発明に係る半導体装置によれば、バンプ電極として実質的に必要な金の厚みを確保すれば、その下の金属はバンプ基礎部材として金以外の物質でも問題ない。これにより、金の大幅な節約が可能である。
なお、上記本発明に係る半導体装置において、好ましくは、次のような特徴を少なくとも一つ有する。
前記金めっき層は前記バンプ電極の高さの1/3以下の厚さとなっている。
前記バンプ基礎部材はCu、Agいずれかを含む。
According to the semiconductor device of the present invention, as long as the gold thickness substantially required as the bump electrode is secured, the underlying metal may be a substance other than gold as the bump base member. This can save a lot of money.
The semiconductor device according to the present invention preferably has at least one of the following characteristics.
The gold plating layer has a thickness of 1/3 or less of the height of the bump electrode.
The bump base member contains either Cu or Ag.
本発明に係る半導体装置は、集積回路内部への経路に接続され外部との電気的接続領域を有するパッド部材と、前記パッド部材上の周囲部を含み前記電気的接続領域の周りに形成された一層以上の絶縁膜と、前記パッド部材及びその周辺の前記絶縁膜上に被覆された下地金属層と、前記下地金属層上に設けられた、Cuを含むバンプ基礎部材及び前記バンプ基礎部材の上部を厚く側部を薄くした金めっき層の積層でなるバンプ電極と、を含む。 The semiconductor device according to the present invention is formed around the electrical connection region including a pad member connected to a path into the integrated circuit and having an electrical connection region with the outside, and a peripheral portion on the pad member. One or more insulating films, a base metal layer coated on the pad member and the surrounding insulating film, a bump base member containing Cu, and an upper part of the bump base member provided on the base metal layer A bump electrode made of a laminate of gold plating layers with thicker side portions and thinner side portions.
上記本発明に係る半導体装置によれば、バンプ電極として実質的に必要な金の厚みを確保し、その下の金属はバンプ基礎部材としてCuを用いる。さらにバンプ電極全体は金めっき層でCuを覆うことにより信頼性を向上させる。これにより、高信頼性を得ると共に金の大幅な節約が可能である。
なお、好ましくは、前記金めっき層は前記バンプ電極の高さの1/3以下の厚さとなっていることを特徴とする。
According to the semiconductor device of the present invention, a gold thickness substantially necessary as a bump electrode is ensured, and the underlying metal uses Cu as a bump base member. Further, the entire bump electrode is improved in reliability by covering Cu with a gold plating layer. This provides high reliability and significant savings in gold.
Preferably, the gold plating layer has a thickness of 1/3 or less of the height of the bump electrode.
本発明に係る半導体装置は、集積回路内部への経路に接続され外部との電気的接続領域を有するパッド部材と、前記パッド部材上の周囲部を含み前記電気的接続領域の周りに形成された一層以上の絶縁膜と、前記パッド部材及びその周辺の前記絶縁膜上に被覆された下地金属層と、前記下地金属層上に設けられた、Agを含むバンプ基礎部材及び前記バンプ基礎部材の上部を厚く側部を薄くした金めっき層の積層でなるバンプ電極と、を含む。 The semiconductor device according to the present invention is formed around the electrical connection region including a pad member connected to a path into the integrated circuit and having an electrical connection region with the outside, and a peripheral portion on the pad member. One or more insulating films, a base metal layer coated on the pad member and the surrounding insulating film, a bump base member containing Ag, and an upper part of the bump base member provided on the base metal layer A bump electrode made of a laminate of gold plating layers with thicker side portions and thinner side portions.
上記本発明に係る半導体装置によれば、バンプ電極として実質的に必要な金の厚みを確保し、その下の金属はバンプ基礎部材としてAgを用いる。さらにバンプ電極全体は金めっき層でAgを覆うことにより信頼性を向上させる。これにより、高信頼性を得ると共に金の大幅な節約が可能である。
なお、好ましくは、前記金めっき層は前記バンプ電極の高さの1/3以下の厚さとなっていることを特徴とする。
According to the semiconductor device of the present invention, a gold thickness substantially necessary as a bump electrode is ensured, and the underlying metal uses Ag as a bump base member. Further, the entire bump electrode is improved in reliability by covering Ag with a gold plating layer. This provides high reliability and significant savings in gold.
Preferably, the gold plating layer has a thickness of 1/3 or less of the height of the bump electrode.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に選択的にパッド部材を形成する工程と、前記パッド部材を覆うように一層以上の絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に前記パッド部材の電気的接続領域上を選択的に開口し、前記パッド部材における電気的接続領域表面を露出させる工程と、前記パッド部材上への少なくとも1層以上の下地用金属層の堆積工程と、前記電気的接続領域及びその周辺を除くバンプ用のレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンに応じて前記下地用金属層上に前記レジストパターンの途中の高さまで金以外のバンプ基礎部材をめっきする工程と、前記レジストパターンに応じて前記バンプ基礎部材上に前記バンプ基礎部材の半分以下の厚さで金めっきする工程と、前記レジストパターンを除去し前記バンプ基礎部材及び金めっきの積層形状をマスクとして前記下地用金属層をエッチングする工程と、を含む。 The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of selectively forming a pad member on a substrate, a step of forming one or more insulating films so as to cover the pad member, and the pad on the insulating film. Selectively opening on the electrical connection region of the member to expose the surface of the electrical connection region in the pad member; depositing at least one underlying metal layer on the pad member; and A step of forming a resist pattern for bumps excluding the electrical connection region and its periphery, and plating a bump base member other than gold on the base metal layer according to the resist pattern to a height in the middle of the resist pattern Removing the resist pattern, a step of gold plating on the bump base member with a thickness less than half of the bump base member according to the resist pattern, And including a step of etching the underlying metal layer as the mask a laminated shape of the bump base member and gold plating.
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、金以外のバンプ基礎部材をめっき後、バンプ基礎部材上にバンプ基礎部材の半分以下の厚さで金めっきする。バンプ電極として実質的に必要な金の厚みを確保すれば、その下の金属はバンプ基礎部材として金以外の物質でも問題ない。これにより、金の大幅な節約が可能である。
なお、好ましくは、前記バンプ基礎部材は硬度が金により近い金属が選ばれることを特徴とする。
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, after plating a bump base member other than gold, gold plating is performed on the bump base member with a thickness less than half of the bump base member. If the gold thickness substantially necessary for the bump electrode is secured, the underlying metal may be a substance other than gold as the bump base member. This can save a lot of money.
Preferably, the bump base member is selected from metals whose hardness is closer to that of gold.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に選択的にパッド部材を形成する工程と、前記パッド部材を覆うように一層以上の絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に前記パッド部材の電気的接続領域上を選択的に開口し、前記パッド部材における電気的接続領域表面を露出させる工程と、前記パッド部材上への少なくとも1層以上の下地用金属層の堆積工程と、前記電気的接続領域及びその周辺を除くバンプ用のレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンに応じて前記レジストパターンの途中の高さまでCu部材をめっきする第1めっき工程と、前記レジストパターンに応じて前記Cu部材上に前記Cu部材の半分以下の厚さでAu部材をめっきする第2めっき工程と、前記レジストパターンを除去し前記Cu部材及びAu部材の積層形状をマスクとして前記下地用金属層をエッチングする工程と、少なくとも前記Cu部材及びAu部材の露出表面をAu部材で被覆する第3めっき工程と、を含む。 The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of selectively forming a pad member on a substrate, a step of forming one or more insulating films so as to cover the pad member, and the pad on the insulating film. Selectively opening on the electrical connection region of the member to expose the surface of the electrical connection region in the pad member; depositing at least one underlying metal layer on the pad member; and A step of forming a resist pattern for bumps excluding the electrical connection region and its periphery, a first plating step of plating a Cu member to a height in the middle of the resist pattern according to the resist pattern, and according to the resist pattern A second plating step of plating an Au member on the Cu member with a thickness of half or less of the Cu member, and removing the resist pattern to remove the Cu member and The laminate shape of Au member comprises etching the underlying metal layer as a mask, a third plating step of coating the exposed surface of at least the Cu member and Au member Au member.
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、第1めっき工程でCu部材をめっき後、Cu部材上にこのCu部材の半分以下の厚さで金めっきする(第2めっき工程)。さらに、第3めっき工程によってCuを含めたバンプ電極全体表面を金めっき層で覆うことにより信頼性を向上させる。すなわち、バンプ電極として実質的に必要な金の厚みを確保し、その下の金属はCu部材で代替する。さらにバンプ電極全体は金めっきされる。これにより、高信頼性を得ると共に金の大幅な節約が可能である。
なお、好ましくは、前記第1、第2めっき工程は電解めっき法、第3めっき工程は無電解めっき法を利用して達成することを特徴とする。
According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, after the Cu member is plated in the first plating step, gold plating is performed on the Cu member with a thickness less than half of the Cu member (second plating step). Furthermore, reliability is improved by covering the whole bump electrode surface including Cu by a 3rd plating process with a gold plating layer. That is, a gold thickness substantially necessary as a bump electrode is secured, and the underlying metal is replaced with a Cu member. Furthermore, the entire bump electrode is plated with gold. This provides high reliability and significant savings in gold.
Preferably, the first and second plating steps are achieved using an electrolytic plating method, and the third plating step is accomplished using an electroless plating method.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に選択的にパッド部材を形成する工程と、前記パッド部材を覆うように一層以上の絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に前記パッド部材の電気的接続領域上を選択的に開口し、前記パッド部材における電気的接続領域表面を露出させる工程と、前記パッド部材上への少なくとも1層以上の下地用金属層の堆積工程と、前記電気的接続領域及びその周辺を除くバンプ用のレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンに応じて前記レジストパターンの途中の高さまでAg部材をめっきする第1めっき工程と、前記レジストパターンに応じて前記Ag部材上に前記Ag部材の半分以下の厚さでAu部材をめっきする第2めっき工程と、前記レジストパターンを除去し前記Ag部材及びAu部材の積層形状をマスクとして前記下地用金属層をエッチングする工程と、少なくとも前記Ag部材及びAu部材の露出表面をAu部材で被覆する第3めっき工程と、を含む。 The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of selectively forming a pad member on a substrate, a step of forming one or more insulating films so as to cover the pad member, and the pad on the insulating film. Selectively opening on the electrical connection region of the member to expose the surface of the electrical connection region in the pad member; depositing at least one underlying metal layer on the pad member; and A step of forming a resist pattern for bumps excluding the electrical connection region and its periphery, a first plating step of plating an Ag member to a height in the middle of the resist pattern according to the resist pattern, and according to the resist pattern A second plating step of plating an Au member on the Ag member with a thickness less than half that of the Ag member, and removing the resist pattern to form the Ag member and The laminate shape of Au member comprises etching the underlying metal layer as a mask, a third plating step of coating the exposed surface of at least the Ag member and Au member Au member.
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、第1めっき工程でAg部材をめっき後、Ag部材上にこのAg部材の半分以下の厚さで金めっきする(第2めっき工程)。さらに、第3めっき工程によってAgを含めたバンプ電極全体表面を金めっき層で覆うことにより信頼性を向上させる。すなわち、バンプ電極として実質的に必要な金の厚みを確保し、その下の金属はAg部材で代替する。さらにバンプ電極全体は金めっきされる。これにより、高信頼性を得ると共に金の大幅な節約が可能である。
なお、好ましくは、前記第1、第2めっき工程は電解めっき法、第3めっき工程は無電解めっき法を利用して達成することを特徴とする。
According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, after the Ag member is plated in the first plating step, gold plating is performed on the Ag member with a thickness less than half of the Ag member (second plating step). Furthermore, reliability is improved by covering the whole bump electrode surface including Ag by a 3rd plating process with a gold plating layer. That is, a gold thickness substantially necessary as a bump electrode is secured, and the underlying metal is replaced with an Ag member. Furthermore, the entire bump electrode is plated with gold. This provides high reliability and significant savings in gold.
Preferably, the first and second plating steps are achieved using an electrolytic plating method, and the third plating step is accomplished using an electroless plating method.
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の要部であり、パッドに設けられたバンプの構成を示す断面図である。半導体基板上の絶縁膜11上にAlパッド12が形成されている。このAlパッド12は図示しない集積回路内部への経路に接続されるものである。上記絶縁膜11上とこのAlパッド12上の周囲部にパッシベーション膜13が形成されている。Alパッド12上及びその周囲上のパッシベーション膜13上にバリアメタルや密着用の保護金属層の機能を果たす下地用金属層14が形成されている。下地用金属層14はアンダーバンプメタル(UBM)とも呼ばれ、例えばTiW/Cuの積層構成であって、めっき用金属層を兼ねている。その他、TiやPdを含む構成も考えられる。この下地用金属層14上にAu以外のバンプ基礎部材例えばCuめっきによるCuポスト15が形成されている。Cuポスト15上にはAuめっき層16が形成されている。さらに、Cuポスト15及びAuめっき層16全体表面を被覆するAuめっき層17が形成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of bumps provided on a pad, which is a main part of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. An
上記Cuポスト15は、バンプ全体の2/3程度の厚さを占めている。Auめっき層16はCuポスト15の半分以下の厚さになっている。例えば、バンプ全体の高さが15〜25μmである場合、Au部分の厚みは5〜10μmあれば十分である。これにより、硬度がAuに近いCuポスト15を10〜15μm程度形成しておき、バンプ基礎部材とする。その上にAuめっき層16、さらにはAuめっき層17が構成される。
The Cu post 15 occupies a thickness of about 2/3 of the entire bump. The
上記実施形態の構成によれば、バンプ電極として実質的に必要なAuの厚みを確保すれば、その下の金属はバンプ基礎部材としてAu以外の物質でも問題ない。これにより、金の大幅な節約が可能である。なお、バンプ基礎部材はCuポスト15としたが、Cu合金物質、Cu以外の物質や、合金物質を用いることも考えられる。また、Auめっき層17を省略することも考えられる。ただし、Cuポスト15が変質、腐食し難い環境、または多少の変質でも支障のない環境で使われる場合など、限られた環境においての構成が可能である。
According to the structure of the said embodiment, if the thickness of Au substantially required as a bump electrode is ensured, there will be no problem even if the metal under it is a substance other than Au as a bump base member. This can save a lot of money. The bump base member is the
図2〜図4は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。第1実施形態と同様の箇所には図1と同一の符号を付して説明する。
図2に示すように、半導体基板上の絶縁膜11上に集積回路内部への経路(図示せず)に接続されるAlパッド12を形成する。絶縁膜11上とこのAlパッド12上の周囲部にパッシベーション膜13を形成する。Alパッド12上及びパッシベーション膜13上にTiW及びCuを順にスパッタ積層し、下地用金属層(UBM)14を形成する。
2 to 4 are cross-sectional views showing the main part of the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention in the order of steps. The same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals as those in FIG.
As shown in FIG. 2, an
次に、下地用金属層14上に、Alパッド12とその周辺上方を開口するレジストパターン21を形成する。次に電解めっき法により、レジストパターン21の途中の高さまでCuをめっき成長させる。これによりCuポスト15を形成する。Cuポスト15の高さはバンプ全体の高さの略2/3とする。電解めっき液には例えば硫酸銅めっき液またはピロリン酸銅めっき液が使用される。次いで、電解めっき法により、レジストパターン21に応じてAuをめっき成長させる。これにより、Auめっき層16を形成する。Auめっき層16の高さはCuポスト15の高さの略半分とする。電解めっき液には亜硫酸化合物で構成される金めっき液が使用される。各めっき工程における析出量はめっき時間によって制御される。
Next, a resist
次に、図3に示すように、レジストパターン21を剥離する。次に、Cuポスト15及びAuめっき層16の積層形状をマスクにして下地用金属層14をウェットエッチにて除去する。
Next, as shown in FIG. 3, the resist
次に、図4に示すように、Auイオン、還元剤、安定剤、緩衝剤等を含む無電解金めっき液に浸漬し、無電解Auめっきを施す。例えばAuの自己析出量が0.3〜1.0μm程度になるまでめっき時間を制御する。これにより、下地用金属層14、Cuポスト15及びAuめっき層16の積層形状を含む露出金属表面を薄い金めっきで被覆する。これにより、Auめっき層17が形成され、前記図1のような構成を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 4, it is immersed in an electroless gold plating solution containing Au ions, a reducing agent, a stabilizer, a buffering agent, etc., and electroless Au plating is performed. For example, the plating time is controlled until the amount of self-deposition of Au reaches about 0.3 to 1.0 μm. Thereby, the exposed metal surface including the laminated shape of the
上記実施形態の方法によれば、第1の電解めっき工程でCuポスト15を形成する。次いで、第2の電解めっき工程により、Cuポスト15上にこのCuの半分以下の厚さでAuめっき層16を形成する。さらに、無電解めっき工程を経てバンプ電極全体表面をAuめっき層17で覆うことにより信頼性を向上させる。すなわち、バンプ電極として実質的に必要なAuの厚みを確保し、その下の金属はCu部材で代替する。さらにバンプ電極全体はAuで被覆される。これにより、高信頼性を得ると共に金の大幅な節約が可能である。
According to the method of the above embodiment, the
図5は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の要部であり、パッドに設けられたバンプの構成を示す断面図である。第1実施形態と同様の箇所には同一の符号を付す。半導体基板上の絶縁膜11上にAlパッド12が形成されている。このAlパッド12は図示しない集積回路内部への経路に接続されるものである。上記絶縁膜11上とこのAlパッド12上の周囲部にパッシベーション膜13が形成されている。Alパッド12上及びその周囲上のパッシベーション膜13上にバリアメタルや密着用の保護金属層の機能を果たす下地用金属層34が形成されている。すなわち、アンダーバンプメタル(UBM)であり、例えばTiW/Agの積層構成であって、めっき用金属層を兼ねている。その他、TiやPdを含む構成も考えられる。この下地用金属層34上にAu以外のバンプ基礎部材例えばAgめっきによるAgポスト35が形成されている。Agポスト35上にはAuめっき層16が形成されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the bumps provided on the pad, which is a main part of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. An
上記Agポスト35は、バンプ全体の2/3程度の厚さを占めている。Auめっき層16はAgポスト35の半分以下の厚さになっている。例えば、バンプ全体の高さが15〜25μmである場合、Au部分の厚みは5〜10μmあれば十分である。そこで、Agポスト35を10〜15μm程度形成しておき、バンプ基礎部材とする。その上にAuめっき層16が構成される。
The Ag post 35 occupies a thickness of about 2/3 of the entire bump. The
上記実施形態の構成によれば、バンプ電極として実質的に必要なAuの厚みを確保すれば、その下の金属はバンプ基礎部材としてAu以外の物質でも問題ない。これにより、金の大幅な節約が可能である。また、Agポスト35が変質、腐食し易い環境、またはわずかな変質により支障がある環境で使われる場合には、前記図1と同様に、Auめっき層17をバンプ表面として構成することも考えられる(図8)。
According to the structure of the said embodiment, if the thickness of Au substantially required as a bump electrode is ensured, there will be no problem even if the metal under it is a substance other than Au as a bump base member. This can save a lot of money. Further, when the
図6、図7は、本発明の第4実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。第3実施形態と同様の箇所には図5と同一の符号を付して説明する。
図6に示すように、半導体基板上の絶縁膜11上に集積回路内部への経路(図示せず)に接続されるAlパッド12を形成する。絶縁膜11上とこのAlパッド12上の周囲部にパッシベーション膜13を形成する。Alパッド12上及びパッシベーション膜13上にTiW及びAgを順にスパッタ積層し、下地用金属層(UBM)34を形成する。
6 and 7 are cross-sectional views showing the main part of the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention in order of steps. The same parts as those in the third embodiment will be described with the same reference numerals as those in FIG.
As shown in FIG. 6, an
次に、下地用金属層34上に、Alパッド12とその周辺上方を開口するレジストパターン21を形成する。次に電解めっき法により、レジストパターン21の途中の高さまでAgをめっき成長させる。これによりAgポスト35を形成する。Agポスト35の高さはバンプ全体の高さの略2/3とする。電解めっき液には例えば低シアン、弱アルカリ性の高純度銀めっき液が使用される。次いで、電解めっき法により、レジストパターン21に応じてAuをめっき成長させる。これにより、Auめっき層16を形成する。Auめっき層16の高さはAgポスト35の高さの略半分とする。電解めっき液には亜硫酸化合物で構成される金めっき液が使用される。各めっき工程における析出量はめっき時間によって制御される。
Next, a resist
次に、図7に示すように、レジストパターン21を剥離する。次に、Agポスト35及びAuめっき層16の積層形状をマスクにして下地用金属層34をウェットエッチにて除去する。これにより、図5のような構成が得られる。
Next, as shown in FIG. 7, the resist
図8は、本発明の第5実施形態に係る半導体装置の要部であり、前記第3実施形態にさらに、前記第1実施形態と同様にAuめっき層17を付加した構成である。すなわち、前記図7の構成において、Auイオン、還元剤、安定剤、緩衝剤等を含む無電解金めっき液に浸漬し、無電解Auめっきを施す。例えばAuの自己析出量が0.3〜1.0μm程度になるまでめっき時間を制御する。これにより、下地用金属層34、Agポスト35及びAuめっき層16の積層形状を含む露出金属表面を薄い金めっきで被覆し、Auめっき層17を構成する。
FIG. 8 shows the main part of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention, which is configured by adding an
上記各実施形態及び方法によれば、第1の電解めっき工程でAgポスト35を形成する。次いで、第2の電解めっき工程により、Agポスト35上にこのAgの半分以下の厚さでAuめっき層16を形成する。すなわち、バンプ電極として実質的に必要なAuの厚みを確保し、その下の金属はAg部材で代替する。さらに、無電解めっき工程を経てバンプ電極全体表面をAuめっき層17で覆うことにより信頼性を向上させることができる。これにより、高信頼性を得ると共に金の大幅な節約が可能である。
According to the above embodiments and methods, the
以上説明したように本発明によれば、バンプ電極として実質的に必要な金の厚みを確保すれば、その下の金属はバンプ基礎部材として金以外の物質を代替可能である。これにより、全体のバンプ形状、高さを整え、バンプコストの大幅な削減に寄与する。この結果、必要なバンプ高さを確保すると共に信頼性を損なわずに大幅な金の節減ができる金バンプを有する半導体装置及びその製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, if a gold thickness substantially necessary as a bump electrode is ensured, the underlying metal can be replaced with a material other than gold as a bump base member. As a result, the overall bump shape and height are adjusted, which contributes to a significant reduction in bump cost. As a result, it is possible to provide a semiconductor device having a gold bump that can secure a necessary bump height and can save a large amount of gold without impairing reliability, and a manufacturing method thereof.
11…絶縁膜、12…Alパッド、13…パッシベーション膜、14,34…下地用金属層、15…Cuポスト、16,17…Auめっき層、21…レジストパターン、35…Agポスト。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記パッド部材上の周囲部を含み前記電気的接続領域の周りに形成された一層以上の絶縁膜と、
前記パッド部材及びその周辺の前記絶縁膜上に被覆された下地金属層と、
前記下地金属層上に設けられた、金以外のバンプ基礎部材及びその上の金めっき層の積層でなるバンプ電極と、を含む半導体装置。 A pad member connected to a path to the inside of the integrated circuit and having an electrical connection region with the outside;
One or more insulating films formed around the electrical connection region including a peripheral portion on the pad member;
A base metal layer coated on the pad member and the insulating film around the pad member;
A semiconductor device comprising: a bump base member other than gold provided on the base metal layer and a bump electrode formed by stacking a gold plating layer thereon.
前記パッド部材上の周囲部を含み前記電気的接続領域の周りに形成された一層以上の絶縁膜と、
前記パッド部材及びその周辺の前記絶縁膜上に被覆された下地金属層と、
前記下地金属層上に設けられた、Cuを含むバンプ基礎部材及び前記バンプ基礎部材の上部を厚く側部を薄くした金めっき層の積層でなるバンプ電極と、を含む半導体装置。 A pad member connected to a path to the inside of the integrated circuit and having an electrical connection region with the outside;
One or more insulating films formed around the electrical connection region including a peripheral portion on the pad member;
A base metal layer coated on the pad member and the insulating film around the pad member;
A semiconductor device comprising: a bump base member including Cu provided on the base metal layer; and a bump electrode formed by stacking a gold plating layer in which an upper part of the bump base member is thick and a side part is thin.
前記パッド部材上の周囲部を含み前記電気的接続領域の周りに形成された一層以上の絶縁膜と、
前記パッド部材及びその周辺の前記絶縁膜上に被覆された下地金属層と、
前記下地金属層上に設けられた、Agを含むバンプ基礎部材及び前記バンプ基礎部材の上部を厚く側部を薄くした金めっき層の積層でなるバンプ電極と、を含む半導体装置。 A pad member connected to a path to the inside of the integrated circuit and having an electrical connection region with the outside;
One or more insulating films formed around the electrical connection region including a peripheral portion on the pad member;
A base metal layer coated on the pad member and the insulating film around the pad member;
A semiconductor device comprising: a bump base member including Ag provided on the base metal layer; and a bump electrode formed by stacking a gold plating layer in which an upper part of the bump base member is thick and a side part is thin.
前記パッド部材を覆うように一層以上の絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に前記パッド部材の電気的接続領域上を選択的に開口し、前記パッド部材における電気的接続領域表面を露出させる工程と、
前記パッド部材上への少なくとも1層以上の下地用金属層の堆積工程と、
前記電気的接続領域及びその周辺を除くバンプ用のレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンに応じて前記下地用金属層上に前記レジストパターンの途中の高さまで金以外のバンプ基礎部材をめっきする工程と、
前記レジストパターンに応じて前記バンプ基礎部材上に前記バンプ基礎部材の半分以下の厚さで金めっきする工程と、
前記レジストパターンを除去し前記バンプ基礎部材及び金めっきの積層形状をマスクとして前記下地用金属層をエッチングする工程と、を含む半導体装置の製造方法。 Forming a pad member selectively on the substrate;
Forming one or more insulating films so as to cover the pad member;
Selectively opening the electrical connection region of the pad member on the insulating film, and exposing the electrical connection region surface of the pad member;
Depositing at least one underlying metal layer on the pad member;
Forming a resist pattern for bumps excluding the electrical connection region and its periphery; and
Plating a bump base member other than gold up to a height in the middle of the resist pattern on the base metal layer according to the resist pattern;
A step of gold plating on the bump base member according to the resist pattern with a thickness of half or less of the bump base member;
Removing the resist pattern, and etching the base metal layer using the bump base member and the gold-plated laminated shape as a mask.
前記パッド部材を覆うように一層以上の絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に前記パッド部材の電気的接続領域上を選択的に開口し、前記パッド部材における電気的接続領域表面を露出させる工程と、
前記パッド部材上への少なくとも1層以上の下地用金属層の堆積工程と、
前記電気的接続領域及びその周辺を除くバンプ用のレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンに応じて前記レジストパターンの途中の高さまでCu部材をめっきする第1めっき工程と、
前記レジストパターンに応じて前記Cu部材上に前記Cu部材の半分以下の厚さでAu部材をめっきする第2めっき工程と、
前記レジストパターンを除去し前記Cu部材及びAu部材の積層形状をマスクとして前記下地用金属層をエッチングする工程と、
少なくとも前記Cu部材及びAu部材の露出表面をAu部材で被覆する第3めっき工程と、を含む半導体装置の製造方法。 Forming a pad member selectively on the substrate;
Forming one or more insulating films so as to cover the pad member;
Selectively opening the electrical connection region of the pad member on the insulating film, and exposing the electrical connection region surface of the pad member;
Depositing at least one underlying metal layer on the pad member;
Forming a resist pattern for bumps excluding the electrical connection region and its periphery; and
A first plating step of plating a Cu member to a height in the middle of the resist pattern according to the resist pattern;
A second plating step of plating an Au member on the Cu member in a thickness less than half of the Cu member according to the resist pattern;
Removing the resist pattern and etching the underlying metal layer using the stacked shape of the Cu member and Au member as a mask;
And a third plating step of covering at least the exposed surfaces of the Cu member and Au member with the Au member.
前記パッド部材を覆うように一層以上の絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に前記パッド部材の電気的接続領域上を選択的に開口し、前記パッド部材における電気的接続領域表面を露出させる工程と、
前記パッド部材上への少なくとも1層以上の下地用金属層の堆積工程と、
前記電気的接続領域及びその周辺を除くバンプ用のレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンに応じて前記レジストパターンの途中の高さまでAg部材をめっきする第1めっき工程と、
前記レジストパターンに応じて前記Ag部材上に前記Ag部材の半分以下の厚さでAu部材をめっきする第2めっき工程と、
前記レジストパターンを除去し前記Ag部材及びAu部材の積層形状をマスクとして前記下地用金属層をエッチングする工程と、
少なくとも前記Ag部材及びAu部材の露出表面をAu部材で被覆する第3めっき工程と、を含む半導体装置の製造方法。 Selectively forming a pad member on the substrate;
Forming one or more insulating films so as to cover the pad member;
Selectively opening the electrical connection region of the pad member on the insulating film, and exposing the electrical connection region surface of the pad member;
Depositing at least one underlying metal layer on the pad member;
Forming a resist pattern for bumps excluding the electrical connection region and its periphery; and
A first plating step of plating the Ag member to a height in the middle of the resist pattern according to the resist pattern;
A second plating step of plating an Au member on the Ag member according to the resist pattern with a thickness of half or less of the Ag member;
Removing the resist pattern and etching the underlying metal layer using the laminated shape of the Ag member and Au member as a mask;
A third plating step of covering at least the exposed surfaces of the Ag member and the Au member with an Au member.
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