JP3116396B2 - Metal bump forming method - Google Patents
Metal bump forming methodInfo
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- Wire Bonding (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、金属バンプの形成方
法、特に半導体装置表面上の絶縁膜で覆われた電極にバ
ンプ用開口部を形成し、バリアメタル膜を形成した後該
バンプ用開口部上に金属バンプを形成し、バリアメタル
膜の不要部分を除去する金属バンプの形成方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a metal bump, and more particularly, to a method for forming a bump opening in an electrode covered with an insulating film on the surface of a semiconductor device, forming a barrier metal film and then forming the bump opening. The present invention relates to a metal bump forming method for forming a metal bump on a portion and removing an unnecessary portion of a barrier metal film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】金属バンプの形成方法として、半導体基
板の電極部と絶縁膜上にバリアメタル膜を形成し、該バ
リアメタル膜の電極の周囲にあたる部分を溝状にエッチ
ングし、その溝状部を含む電極部上にバンプ材料膜を形
成し、レジスト膜で金属バンプを形成すべき部分以外マ
スクした状態で半田バンプを形成し、次いで、レジスト
膜を除去し、更に半田膜及びバリアメタル膜の不要部分
を除去するという方法が特公平２−５７７０２号公報に
より紹介されている。本方法は、バリアメタル膜の不要
部分を除去の際にバリアメタル膜がサイドエッチングさ
れ半田バンプの接着力が弱くなるという問題を解決した
ものとして評価できる。2. Description of the Related Art As a method for forming a metal bump, a barrier metal film is formed on an electrode portion of a semiconductor substrate and an insulating film, and a portion of the barrier metal film around the electrode is etched in a groove shape. A bump material film is formed on the electrode portion including the above, a solder bump is formed in a state where a mask is formed except a portion where a metal bump is to be formed with a resist film, then the resist film is removed, and a solder film and a barrier metal film are further formed. A method of removing unnecessary portions is introduced in Japanese Patent Publication No. 2-57702. This method can be evaluated as solving the problem that the barrier metal film is side-etched when the unnecessary portion of the barrier metal film is removed, and the adhesive strength of the solder bump is weakened.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公平２−５７７０２号公報にはレジスト膜を選択的に形
成する工程を多く必要とするので製造コスト増を招くと
いう問題があった。即ち、電極を選択的に形成した後に
おいて半田バンプを形成するために必要なレジスト膜の
選択的形成回数は４回にもなる。第１回目は全面的に形
成した絶縁膜にバンプ用開口部を形成するためのマスク
としてのレジスト膜の形成、第２回目はバリアメタル膜
の電極の周囲にあたる部分を溝状にエッチングするため
のマスクとしてのレジスト膜の形成、第３回目は半田バ
ンプ膜の不要部分を除去するためのマスクとしてのレジ
スト膜の形成、第４回目は半田バンプを選択的に形成す
るためのマスクとしてのレジスト膜の形成である。レジ
スト膜の選択的形成は非常に多くの工数を要するので、
レジスト膜の選択的形成回数が４回も必要であることは
大きなコスト増を招く。However, Japanese Patent Publication No. 2-57702 mentioned above has a problem in that the number of steps for selectively forming a resist film is required, which leads to an increase in manufacturing cost. That is, after the electrodes are selectively formed, the number of times of selective formation of the resist film necessary for forming the solder bumps is as high as four times. The first is to form a resist film as a mask for forming a bump opening in the insulating film formed entirely, and the second is to etch a portion of the barrier metal film around the electrode in a groove shape. Formation of a resist film as a mask, third time, formation of a resist film as a mask for removing unnecessary portions of the solder bump film, fourth time, formation of a resist film as a mask for selectively forming solder bumps Is the formation of Since the selective formation of the resist film requires a lot of man-hours,
The fact that the number of times of selective formation of the resist film is required four times causes a great increase in cost.
【０００４】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、バリアメタル膜の不要部分除去時に
サイドエッチングが進行し、それがバンプの接着力の原
因となるという虞れを伴うことなくレジスト膜の選択的
形成回数を少なくしてコストの低減を図ることを目的と
する。The present invention has been made in order to solve such a problem, and there is a possibility that side etching proceeds when an unnecessary portion of the barrier metal film is removed, which may cause an adhesive force of the bump. It is an object of the present invention to reduce the number of times the resist film is selectively formed without accompanying the cost reduction.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明金属バンプの形成
方法は、電極とそれの表面を露出させるバンプ用開口部
を有する絶縁膜上にバリアメタル膜を形成し、該バリア
メタル膜の金属バンプを形成すべき部分及びその周囲部
が開口したパターンのレジスト膜を形成し、該膜をマス
クとしてメッキによりバリアメタル膜の露出した面に金
属バンプを形成し、該レジスト膜の除去後金属バンプを
マスクとしてバリアメタル膜の不要部分を除去し、金属
バンプをレジスト膜の金属バンプ内に残存する残存部が
露出するまでライトエッチングし、その後、該レジスト
膜残存部を除去することを特徴とする。According to the present invention, there is provided a method of forming a metal bump, comprising forming a barrier metal film on an insulating film having an electrode and a bump opening for exposing the surface of the electrode, and forming the metal bump on the barrier metal film. Forming a resist film having a pattern in which a portion to be formed and its periphery are opened, forming a metal bump on the exposed surface of the barrier metal film by plating using the film as a mask, and removing the metal bump after removing the resist film. An unnecessary portion of the barrier metal film is removed as a mask, the metal bump is light-etched until the remaining portion of the resist film remaining in the metal bump is exposed, and then the remaining portion of the resist film is removed.
【０００６】[0006]
【実施例】以下、本発明金属バンプの形成方法を図示実
施例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）乃至（Ｉ）は
本発明金属バンプの形成方法の一つの実施例を工程順に
示す断面図である。 （Ａ）半導体素子が形成された半導体基板１上にアルミ
ニウムからなる電極（厚さ例えば２μｍ）２を形成した
後、該電極２上を含め半導体基板１上に例えばＳｉＯ2
あるいはＰＳＧ等からなる絶縁膜３を形成する。図１の
（Ａ）は絶縁膜３形成後の状態を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1A to 1I are cross-sectional views showing one embodiment of a method for forming a metal bump according to the present invention in the order of steps. (A) After an electrode (thickness, for example, 2 μm) 2 made of aluminum is formed on a semiconductor substrate 1 on which a semiconductor element is formed, for example, SiO 2 is formed on the semiconductor substrate 1 including the electrode 2.
Alternatively, an insulating film 3 made of PSG or the like is formed. FIG. 1A shows a state after the insulating film 3 is formed.
【０００７】（Ｂ）次に、図１の（Ｂ）に示すように上
記絶縁膜３を、レジスト膜４をマスクとしてエッチング
することにより電極２の表面を露出させるバンプ用開口
部を形成する。 （Ｃ）次に、レジスト膜４を除去した後、図１の（Ｃ）
に示すようにバリアメタル膜（厚さ例えば３μｍ）６を
形成する。バリアメタル膜６は例えばチタン（０．５μ
ｍ）、銅（２．０μｍ）、ニッケル（０．５μｍ）の三
層の膜からなる。(B) Next, as shown in FIG. 1B, the insulating film 3 is etched using the resist film 4 as a mask to form a bump opening for exposing the surface of the electrode 2. (C) Next, after removing the resist film 4, FIG.
A barrier metal film (thickness, for example, 3 μm) 6 is formed as shown in FIG. The barrier metal film 6 is made of, for example, titanium (0.5 μm).
m), copper (2.0 μm) and nickel (0.5 μm).
【０００８】（Ｄ）次に、図１の（Ｄ）に示すように、
バリアメタル膜６上にレジスト膜７を選択的に形成す
る。該レジスト膜７は、半田バンプ９を形成すべき部分
に開口（内径例えば１５０μｍ）８を有し、該開口８の
外側に例えば２５μｍ程度離間してリング状の溝（溝幅
５〜１０μｍ）９を有したパターンに形成されている。
１０はレジスト膜７のリング状の溝９と開口８の間に存
在するリング状部である。(D) Next, as shown in FIG.
A resist film 7 is selectively formed on the barrier metal film 6. The resist film 7 has an opening (inner diameter, for example, 150 μm) 8 in a portion where the solder bump 9 is to be formed, and a ring-shaped groove (groove width 5 to 10 μm) 9 spaced apart, for example, by about 25 μm outside the opening 8. Is formed in a pattern having
Reference numeral 10 denotes a ring-shaped portion existing between the ring-shaped groove 9 and the opening 8 of the resist film 7.
【０００９】（Ｅ）次に、電気メッキにより、図１の
（Ｅ）に示すようにバリアメタル膜６の露出部上に半田
バンプ（厚さ例えば１５０μｍ）１１を形成する。開口
８上に成長した半田と溝９上に成長した半田とが一体に
なって半田バンプ１１となる。しかして、上記レジスト
膜７のリング状部１０は半田バンプ１１内に隠れてしま
うことになる。 （Ｆ）次に、レジスト膜７を除去し、その後、半田バン
プ１１をマスクとしてバリアメタル膜６の不要部分を除
去する。バリアメタル膜６のニッケル膜と銅膜は硝酸と
燐酸の混液を用いて除去し、チタン膜は燐酸を用いて除
去する。図１の（Ｆ）はバリアメタル膜６の不要部分を
除去した後の状態を示す。尚、レジスト膜７を除去して
も半田バンプ１１内に隠れたリング状部１０は隠れてい
るが故に除去されないことはいうまでもない。(E) Next, a solder bump (thickness, for example, 150 μm) 11 is formed on the exposed portion of the barrier metal film 6 by electroplating as shown in FIG. The solder grown on the opening 8 and the solder grown on the groove 9 are integrated into a solder bump 11. Thus, the ring-shaped portion 10 of the resist film 7 is hidden in the solder bump 11. (F) Next, the resist film 7 is removed, and thereafter, unnecessary portions of the barrier metal film 6 are removed using the solder bumps 11 as a mask. The nickel film and the copper film of the barrier metal film 6 are removed using a mixed solution of nitric acid and phosphoric acid, and the titanium film is removed using phosphoric acid. FIG. 1F shows a state after the unnecessary portion of the barrier metal film 6 has been removed. It is needless to say that even if the resist film 7 is removed, the ring-shaped portion 10 hidden in the solder bump 11 is not removed because it is hidden.
【００１０】そして、バリアメタル膜６の不要部分のエ
ッチングの際にバリアメタル膜６の必要部分は半田バン
プ１１及びレジスト膜７のリング状部１０によりマスク
されているのでサイドエッチングにより侵蝕される虞れ
はなく、延いては半田バンプ１１の接着力が低下する虞
れはない。When the unnecessary portion of the barrier metal film 6 is etched, the necessary portion of the barrier metal film 6 is masked by the solder bumps 11 and the ring-shaped portion 10 of the resist film 7, and thus may be eroded by side etching. Therefore, there is no possibility that the adhesive force of the solder bump 11 is reduced.
【００１１】（Ｇ）次に、図１の（Ｇ）に示すように、
半田バンプ１１を上記レジスト膜７のリング状部１０が
露出するまでライトエッチングする。このライトエッチ
ングは例えばエチレンジアミン四酢酸とＨ2 Ｏ2 とアン
モニアの混合液を用いて行う。 （Ｈ）次に、図１の（Ｈ）に示すように露出したレジス
ト膜７のリング状残存部１０を除去する。 （Ｉ）その後、例えば３００℃の温度で熱処理すること
により図１の（Ｉ）に示すように半田バンプ１１を略ド
ーム状に整形する。このとき、レジスト膜７のリング状
残存部１０の除去によってリング状の欠け部となってい
た部分が整形によってなくなる。(G) Next, as shown in FIG.
The solder bump 11 is lightly etched until the ring-shaped portion 10 of the resist film 7 is exposed. This light etching is performed by using, for example, ethylenediaminetetraacetic acid and H 2 O 2 and a mixture of ammonia. (H) Next, as shown in FIG. 1H, the ring-shaped remaining portion 10 of the exposed resist film 7 is removed. (I) Then, the solder bump 11 is shaped into a substantially dome shape as shown in FIG. At this time, the ring-shaped notched portion due to the removal of the ring-shaped remaining portion 10 of the resist film 7 disappears by shaping.
【００１２】本金属バンプの形成方法によれば、バリア
メタル膜６の不要部分のエッチングの際にバリアメタル
膜６の必要部分は半田バンプ１１及びレジスト膜７のリ
ング状部１０によりマスクされているのでサイドエッチ
ングにより侵蝕される虞れはなく、延いては半田バンプ
の接着力が低下する虞れはない。そして、電極形成後半
田バンプ１１形成のために必要とするレジスト膜５、７
の選択的形成は工程（Ｂ）と工程（Ｄ）の２回で済み、
レジスト膜の選択的形成回数が特公平２−５７７０２号
公報により紹介された技術よりも２回少なくて済む。依
って、その分コスト低減を図ることができる。また、特
公平２−５７７０２号公報の技術において必要としたバ
ンプ材料膜を全面的に形成する工程も本金属バンプの形
成方法においては必要としない。そして、バリアメタル
膜６のエッチング、半田バンプ１１のライトエッチング
及びレジスト膜７のリング状部１０の除去は連続的に行
うことができ、作業性が良い。従って、この点でもコス
ト低減を図ることができる。尚、金属バンプとして半田
バンプに代えて他の材料、例えば金バンプを形成する方
法にも本発明を適用することができる。According to the present method for forming a metal bump, the unnecessary portion of the barrier metal film 6 is masked by the solder bump 11 and the ring-shaped portion 10 of the resist film 7 when the unnecessary portion of the barrier metal film 6 is etched. Therefore, there is no danger of corrosion due to side etching, and there is no danger that the adhesive strength of the solder bumps will be reduced. Then, after the electrodes are formed, the resist films 5 and 7 necessary for forming the solder bumps 11 are formed.
Is formed only twice in the step (B) and the step (D).
The number of times of selective formation of the resist film may be two times smaller than the technique introduced in Japanese Patent Publication No. 2-57702. Therefore, the cost can be reduced accordingly. Further, the step of entirely forming the bump material film required in the technique of Japanese Patent Publication No. 2-57702 is not required in the method of forming a metal bump. The etching of the barrier metal film 6, the light etching of the solder bumps 11, and the removal of the ring-shaped portion 10 of the resist film 7 can be performed continuously, and the workability is good. Therefore, the cost can be reduced in this respect as well. The present invention can be applied to a method of forming another material, for example, a gold bump instead of a solder bump as a metal bump.
【００１３】[0013]
【発明の効果】本発明金属バンプの形成方法は、電極形
成後絶縁膜を全面的に形成し、上記絶縁膜に上記電極の
表面を露出させるバンプ用開口部を形成し、表面に全面
的にバリアメタル膜を形成し、該バリアメタル膜上に金
属バンプを形成すべき部分と該部分を稍離間して囲繞す
る部分とが開口したパターンを有するレジスト膜を形成
し、上記バリアメタル膜の表面に上記レジスト膜をマス
クとして金属バンプをメッキにより形成し、該レジスト
膜を除去した後、該金属バンプをマスクとしてバリアメ
タル膜をエッチングし、該金属バンプをその外周縁から
稍内側に寄った部分に残存するレジスト膜残存部が露出
するまでライトエッチングし、その後、該レジスト膜残
存部を除去することを特徴とするものである。従って、
本金属バンプの形成方法によれば、電極形成後金属バン
プを形成するのに必要なレジスト膜の選択的形成は、絶
縁膜の選択的エッチングのためのマスクとしてのレジス
ト膜の形成と、金属バンプの選択的形成のためのマスク
としてのレジスト膜の形成の２回で済み製造工数が少な
くなる。また、バンプ材料膜の全面的形成工程も必要で
はない。依って、コスト低減を図ることができる。そし
て、バリアメタル膜の不要部分のエッチングの際にバリ
アメタル膜の必要部分は金属バンプ及びレジスト膜のリ
ング状部（レジスト残存部）によりマスクされているの
でサイドエッチングにより侵蝕される虞れはなく、延い
ては金属バンプの接着力が低下する虞れはない。According to the method of forming a metal bump of the present invention, an insulating film is formed over the entire surface after forming an electrode, a bump opening for exposing the surface of the electrode is formed on the insulating film, and the entire surface is formed over the surface. Forming a barrier metal film, forming a resist film having a pattern in which a portion where a metal bump is to be formed on the barrier metal film and a portion surrounding the portion with a slight gap therebetween are opened, and a surface of the barrier metal film is formed; A metal bump is formed by plating using the resist film as a mask, and after removing the resist film, a barrier metal film is etched using the metal bump as a mask, and the metal bump is shifted slightly inward from an outer peripheral edge thereof. Then, light etching is performed until the remaining portion of the resist film is exposed, and then the remaining portion of the resist film is removed. Therefore,
According to the method of forming a metal bump according to the present invention, the selective formation of the resist film necessary for forming the metal bump after forming the electrode includes forming the resist film as a mask for the selective etching of the insulating film, and forming the metal bump. The formation of the resist film as a mask for the selective formation of the resist is performed twice, and the number of manufacturing steps is reduced. Further, a step of forming the entire bump material film is not required. Therefore, cost can be reduced. When the unnecessary portion of the barrier metal film is etched, the necessary portion of the barrier metal film is masked by the metal bump and the ring-shaped portion (resist remaining portion) of the resist film. Therefore, there is no possibility that the adhesive strength of the metal bumps is reduced.
【図１】（Ａ）乃至（Ｉ）は本発明金属バンプの形成方
法の一つの実施例を工程順に示す断面図である。FIGS. 1A to 1I are sectional views showing one embodiment of a method for forming a metal bump of the present invention in the order of steps.
１ 半導体基板 ２ 電極 ３ 絶縁膜 ４ レジスト膜 ７ レジスト膜 ８ レジスト膜の開口 ９ レジスト膜の開口をそれと稍離間して囲繞するリン
グ状溝 １０ レジスト膜のリング状部（残存部） １１ 金属バンプDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Electrode 3 Insulating film 4 Resist film 7 Resist film 8 Opening of resist film 9 Ring-shaped groove which surrounds opening of resist film slightly apart from it 10 Ring-shaped portion (residual portion) of resist film 11 Metal bump
Claims (1)
記絶縁膜に上記電極の表面を露出させるバンプ用開口部
を形成し、表面に全面的にバリアメタル膜を形成し、上
記バリアメタル膜上に、金属バンプを形成すべき部分と
該部分を稍離間して囲繞する部分とが開口したパターン
を有するレジスト膜を形成し、上記バリアメタル膜の表
面に上記レジスト膜をマスクとして金属バンプをメッキ
により形成し、上記レジスト膜を除去した後金属バンプ
をマスクとしてバリアメタル膜をエッチングし、上記金
属バンプをその外周縁から稍内側に寄った部分に残存す
るレジスト膜残存部が露出するまでライトエッチング
し、その後、上記レジスト膜残存部を除去することを特
徴とする金属バンプの形成方法。An insulating film is formed over the entire surface after the electrode is formed; a bump opening for exposing a surface of the electrode is formed on the insulating film; a barrier metal film is formed over the entire surface; On the metal film, a resist film having a pattern in which a portion where a metal bump is to be formed and a portion surrounding the portion at a slight distance is opened, is formed on the surface of the barrier metal film using the resist film as a mask. After forming the bumps by plating, removing the resist film, etching the barrier metal film using the metal bumps as a mask, and exposing the remaining portions of the resist film remaining on the metal bumps slightly inward from the outer peripheral edge thereof. A method of forming a metal bump, wherein light etching is performed until the remaining portion of the resist film is removed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03068813A JP3116396B2 (en) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | Metal bump forming method |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP03068813A JP3116396B2 (en) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | Metal bump forming method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04280635A JPH04280635A (en) | 1992-10-06 |
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| JP03068813A Expired - Fee Related JP3116396B2 (en) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | Metal bump forming method |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3116396B2 (en) |
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1991
- 1991-03-08 JP JP03068813A patent/JP3116396B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH04280635A (en) | 1992-10-06 |
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