JPS6336548A

JPS6336548A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPS6336548A
Application number: JP61178838A
Authority: JP
Inventors: Susumu Hasunuma; 蓮沼　晋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-07-31
Filing date: 1986-07-31
Publication date: 1988-02-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は金属バンプを有する半導体装置及びその製造方
法に関する。

〔従来の技術〕

従来、回路素子が形成された半導体基板上に金属バンプ
を形成して外部回路との接続を行う半導体装置が提案さ
れているが、この金属バンプは大略第３図（ａ）〜（ｆ
）に示す工程で製造されている。

先ず、同図（ａ）のように、半導体基板２１上の第１の
絶縁膜２２に形成した回路素子間を接続するための第１
の金属膜としてアルミニウム配線を形成し、その一部を
パッド電極２３として構成する。この上には第２の絶縁
膜２４を全面に被着し、更に図示を省略する第１のフォ
トレジストを用いて前記第２の絶縁膜２４を選択的に除
去してパッド電極２３を露出させる。そして、この上に
アルミニウム等の第２の金属膜２５を全面に形成し、更
にパッド電極２３近傍のみに開孔部を設けた第２のフォ
トレジスト膜２６をパターン形成する。

次いで、同図（ｂ）のように、チタン−白金等の二重膜
構造の第３の金属膜２７を全面に被着させ、前記フォト
レジスト膜２６を利用したリフトオフ法によって同図（
ｃ）のようにパッド電極２３上にのみ第３の金属膜２７
を残存形成する。その後、改めて第３のフォトレジスト
膜２８を形成し、パッド電極２３上を開孔する。

続いて、同図（ｄ）のように前記第３の金属膜２７上に
メッキ法により金属バンブ２９を形成する。その後、同
図（ｅ）のように第３のフォトレジスト膜２８を除去し
、次いで第３の金属膜２７をマスクとして第２の金属膜
２５をエツチングする。

しかる上で、同図（ｆ）　　のように素子の保護膜とし
てのポリイミド等の膜３０を付着させ、図外の第４のフ
ォトレジストにより選択的にバターニ′ングして金属バ
ンブ２９上のみを除去して製造を完成する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した製造方法で形成された金属バンブは、第２の絶
縁膜２４の段差が金属バンブ２９の下側に位置されるた
め、この段差がそのまま金属バンプ２９の表面に現れて
表面が凹状とされる。そして、この凹状の段差は第２の
絶縁膜２４の段差よりも大きくなる傾向がある。

このため、この凹状段差によって、金属バンプ２９をリ
ードに接続する際に、金属バンプ２９の周囲に先に圧力
が加えられることになり、半導体基板にクランクが生じ
たり、絶縁膜２４にクラックが生じ、膜剥がれや耐湿性
の劣化等の信頼性が低下される原因になっている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、以上の問題°を解消してクラッ
ク等を発生することなくその信頼性を向上させるために
、半導体基板の一主面に設けた第１の絶縁膜上に形成し
た第１の金属膜と、この第１の金属膜上に形成し、第１
の金属膜の一部を露呈するように開孔した第２の絶縁膜
と、この第２の絶縁膜の開孔よりも大きい寸法で前記第
１の金属膜上に形成した第２及び第３の金属膜と、前記
第２の絶縁膜の開孔の内側において前記第３の金属膜上
に形成した金属バンプとを備える構成としている。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記半導体装
置を製造工程を複雑化することなく製造可能とするもの
で、半導体基板の一主面に設けた第１の絶縁膜上に第１
の金属膜を形成する工程と、この第１の金属膜上に第２
の絶縁膜を形成し、かつその一部に前記第１の金属膜を
露呈させる第１の開孔を開設する工程と、前記第１の金
属膜の露呈部分に前記第１の開孔よりも大きな寸法の第
２及び第３の金属膜を形成する工程と、この第２゜第３
の金属膜上に感光性膜を形成しかつ前記第１の開孔の内
側にこれよりも小さな第２の開孔を開設する工程と、こ
の第２の開孔を通して前記第２゜第３の金属膜上に電極
バンプをメッキ法により形−成する工程と、この電極バ
ンプの下側にのみ前記感光性膜を残し、この電極バンプ
と感光性膜とをマスクにして前記第２の金属膜をエツチ
ングする工程とを含むものである。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の半導体装置の断面図であり、半導体基
板１上に第１の絶縁膜２を形成し、この上に形成した第
１の金属膜３を第２の絶縁膜４の開孔４ａ内に露呈させ
ている。この開孔４ａ内では第２及び第３の金属膜５．
７を形成し、この開孔の内側において金属バンブ９を形
成している。

また、金属バンプ９以外の領域は保護１１！ＪＩＯで被
覆している。

第２図（ａ）〜（ｆ）は第１図の金属バンプを製造工程
順に示す図である。

先ず、同図（ａ）のように、半導体基板１上に第１の絶
縁膜２を全面に形成し、この上に図外の回路素子に接続
するアルミニウム配線を形成し、その一部を外部配線に
接続するパッドとして構成する第１の金属膜３を形成す
る。そして、この金属膜３を被覆する第２の絶縁膜４を
ＣＶＤ法等により形成し、かつこれを図示を省略する第
１のフォトレジストを用いて選択エツチングして前記バ
ンド上に第１の開孔４ａを開設する。

次いで、同図（ｂ）のようにスパッタ法等によりアルミ
ニウム等の第２の金属膜５を３０００〜１００００人の
厚さに形成する。そして、第２のフォトレジスト膜６を
スピンナ法等で塗布して形成しこのフォトレジスト膜６
にはバッド近傍のみに開窓６ａを形成する。このとき、
開窓６ａは前記第１の開孔４ａよりも大きくすることが
肝要である。

次に、同図（Ｃ）のように、第３の金属膜７を形成する
。この金属膜７は例えばチタン−白金の二重構造からな
り、膜厚はチタン５００〜２０００人。

白金５００〜３０００人程度である。この膜の形成には
、同一真空容器内で真空を止めることなくチタン。

白金の連続スパッタを行うことにより接着性を向上でき
る。そして、この第３の金属膜７は第２のフォトレジス
ト膜６の段差により分断形成されているため、この第２
のフォトレジスト膜６を溶解法等によって除去し、これ
とともに所謂リフトオフ法によってバッド上以外の領域
の第３の金属膜７を除去する。

その後、同図（ｄ）のように第３のフォトレジスト膜８
を塗布し、パッド上には前記第１の開孔４ａよりも小さ
い第２の開孔８ａを開設する。

次いで、同図（ｅ）のように第２の金属膜５及び第３の
金属膜５をメッキ用電極とし、第３のフォトレジスト膜
８をマスクとして金メッキを１０〜２０μｍの厚さに行
い金属バンプ９を形成する。メッキ浴としてはシアン化
浴、酸性クエン酸浴等が利用でき、このメッキ浴中で電
界を与え、電流を必要な電流密度骨だけ流すことにより
実行できる。

通常、下地の金属によってはメッキの前処理が必要とさ
れるがチタン−白金の場合には前処理はなくても可能で
ある。

そして、同図（ｆ）のように金属バンプ９をマスクにし
て第３のフォトレジスト膜８を例えばＣＣ１，を用いて
異方性エツチングし、更に金属バンプ９と第３のフォト
レジスト膜８をマスクにして例えばリン酸系の溶液で第
２の金属膜５をエツチングする。

次いで、金属バンプ９の下側に残存される第３のフォト
レジスト膜８を除去し、素子の保護膜として有機物の保
護膜１０、例えばポリイミドをスピンナ法により塗布し
て０．５〜４μｍ付着させる。

保護膜１０は金属バンプ９の下側にも入り込んで形成さ
れ、その上で金属バンプ９上のみ除去することにより第
１図の構造を完成する。

この構成の金属バンプ９によれば、金属バンプ９は第２
の絶縁膜４に開設した第１の開孔４ａよりも小さく形成
した第３のフォトレジスト膜８の第２の開孔８ａの内側
に形成しているので、金属バンプ９の寸法を第１の開孔
４ａよりも小さくでき、金属バンプ９の下側に第１の開
孔４ａの段差が存在されることはない。このため、金属
バンプ９をメッキ形成しても金属バンプ表面に凹状の窪
みが発生することがなく、略平坦な形状に形成できる。

このため、リードへの接続時に金属バンプ°９に均一な
力が加えられ、偏った力が原因とされる絶縁膜や半導体
基板におけるクランクの発生を防止できる。

また、この製造方法では第２の金属膜５を除去するため
のエツチング時に、マスクとしての第３の金属膜７との
間に隙間が生じていても、この部分は第３のフォトレジ
スト膜８で覆われることになるのでエツチング液が侵入
されることはなく、第１の金属膜３がエツチングされて
回路素子に主配線の断線が生じることはない。

ここで、前記第２図（ｅ）、　　（ｆ）の工程は次のよ
うに変更することもできる。即ち、第３のフォトレジス
ト膜８にポジ型レジストを用い、メッキにより金属バン
プ９を形成した後にこの金属バンブをマスクにして第３
のフォトレジスト膜８に再度露光、現像を行なう。これ
により、露光されない金属バンプ９の下側の第３のフォ
トレジスト膜８のみが残り、他は現像によって除去され
る。

次いで、リン酸系の溶液を用いて第２の金属膜５をエツ
チングすればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の半導体装置は、金属バンプ
を第２の絶縁膜の開孔よりも小さく形成した第３のフォ
トレジスト膜の開孔内に形成して金属バンプの寸法を第
２の絶縁膜の開孔よりも小さくしているので、金属バン
プの下側に第２の絶縁膜の開孔の段差が存在されること
はなく、金属バンプ表面に凹状の窪みを発生させること
なく略平坦な形状に形成できる。このため、リードへの
接続時に金属バンプに均一な力が加えられ、偏った力が
原因とされる絶縁膜や半導体基板におけるクランクの発
生を防止できる。

また、本発明の製造方法では電極バンブの下側に第３の
フォトレジスト膜を残存させた状態で第２の金属膜を除
去するためのエツチングを行っているので、このエツチ
ング時に、マスクとしての第３の金属膜との間に隙間が
生じていても、第３のフォトレジスト膜で覆われている
のでエツチング液が侵入されることはなく、第１の金属
膜がエツチングされることにより断線の発生を防止でき
る。

更に、本発明の製造方法は、従来工程に単に第３フオト
レジスト膜の異方性エツチングを追加し、或いはポジ型
レジストを用いた上で全面露光及び現像を追加するのみ
でよいので、製造工程を大幅に増大させることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図（ａ）〜（
ｆ）は本発明の製造方法を工程順に示す断面図、第３図
（ａ）〜（ｆ）は従来方法を工程順に示す断面図である
。１．２１・・・半導体基板、２．２２・・・第１の絶縁
膜、３．２３・・・第１の金属膜、４，２４・・・第２
の絶縁膜、４ａ・・・第１の開孔、５，２５・・・第２
の金属膜、６．２６・・・第２のフォトレジスト、６ａ
・・・開窓、７．２７・・・第３の金属膜、８，２８・
・・第３のフォトレジスト、８ａ・・・第２の開孔、９
，２９・・・金属バンプ、１０．３０・・・保護膜。ス、八代理人　弁理士　　鈴　木　章　夫、′漫＋　、　、ｊ
’Ｈ’、′ 第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基板の一主面に設けた第１の絶縁膜上に形
成した第１の金属膜と、この第１の金属膜上に形成し、
第１の金属膜の一部を露呈するように開孔した第２の絶
縁膜と、この第２の絶縁膜の開孔よりも大きい寸法で前
記第１の金属膜上に形成した第２及び第３の金属膜と、
前記第２の絶縁膜の開孔の内側において前記第３の金属
膜上に形成した金属バンプとを備えることを特徴とする
半導体装置。
（２）半導体基板の一主面に設けた第１の絶縁膜上に第
１の金属膜を形成する工程と、この第１の金属膜上に第
２の絶縁膜を形成し、かつその一部に前記第１の金属膜
を露呈させる第１の開孔を開設する工程と、前記第１の
金属膜の露呈部分に前記第１の開孔よりも大きな寸法の
第２及び第３の金属膜を形成する工程と、この第２、第
３の金属膜上に感光性膜を形成しかつ前記第１の開孔の
内側にこれよりも小さな第２の開孔を開設する工程と、
この第２の開孔を通して前記第２、第３の金属膜上に電
極バンプをメッキ法により形成する工程と、この電極バ
ンプの下側にのみ前記感光性膜を残し、この電極バンプ
と感光性膜とをマスクにして前記第２の金属膜をエッチ
ングする工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法。