JP4868379B2 - 半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1はこの発明の第1実施形態としての半導体素子の断面図を示す。この半導体素子はシリコン基板(半導体基板)1を備えている。シリコン基板1の上面には所定の機能の集積回路(図示せず)が設けられ、上面周辺部にはAlからなる複数の接続パッド2が集積回路に接続されて設けられている。
次に、図1に示す半導体素子の製造方法の一例について説明する。まず、図2に示すように、ウエハ状態のシリコン基板(半導体基板)1上にAlからなる接続パッド2、窒化シリコン等からなる絶縁膜3およびポリイミド系樹脂等からなる保護膜5が設けられ、接続パッド2の中央部が絶縁膜3および保護膜5に形成された開口部4、6を介して露出されたものを用意する。
次に、図1に示す半導体素子の製造方法の他の例について説明する。この場合、図4に示すように、Niメッキ層8を形成した後に、メッキレジスト膜11を剥離する。ただし、この場合のメッキレジスト膜11はNiメッキ層8のみを形成するためのものであるので、その厚さは、図4に示すように厚くする必要はなく、形成すべきNiメッキ層8の厚さに応じた厚さとなっている。
図10はこの発明の第2実施形態としての半導体素子の断面図を示す。この半導体素子において、図1に示す半導体素子と異なる点は、Niメッキ層8を備えておらず、Cu層7bの上面に半田ボール9を設けた点である。この場合、Niメッキ層8を有していないが、Ni−Ti層7aにより、半田ボール9に含まれるSn等の拡散が防止されるので、別に支障は生じない。なお、Niメッキ層8は一般的にテンションが大きいため、シリコン基板1の材料によっては、シリコン基板1に機械的ダメージを与える可能性がある場合には、Niメッキ層8を有しない方が好ましい。
次に、図10に示す半導体素子の製造方法の一例について説明する。この場合、上記第1実施形態の製造方法の一例において、図4に示すNiメッキ層8を形成する工程を省略し、メッキレジスト膜11の開口部12内のCu層7bの上面に半田層13(図5参照)を直接形成すればよい。
次に、図10に示す半導体素子の製造方法の他の例について説明する。この場合、図3に示すように、Ni−Ti層7aおよびCu層7bを成膜した後に、図11に示すように、接続パッド2上におけるCu層7bの上面の所定の箇所にレジスト膜21をパターン形成する。
図13はこの発明の第3実施形態としての半導体素子の断面図を示す。この半導体素子において、図10に示す半導体素子と異なる点は、Cu層7bを備えておらず、Ni−Ti層7aのみからなる下地金属層7の上面に半田ボール9を設けた点である。この場合も、Ni−Ti層7aにより、半田ボール9に含まれるSn等の拡散が防止されるので、別に支障は生じない。
次に、図13に示す半導体素子の製造方法の一例について説明する。この場合、図2に示すものを用意した後に、図14に示すように、両開口部4、6を介して露出された接続パッド2の上面を含む保護膜5の上面全体に、スパッタ法等により、Ni−Ti層7aを膜厚600nm程度に成膜する。
次に、図10に示す半導体素子の製造方法の他の例について説明する。この場合、図2に示すものを用意した後に、図16に示すように、両開口部4、6を介して露出された接続パッド2の上面を含む保護膜5の上面全体に、スパッタ法等により、Ni−Ti層7aを膜厚600nm程度に成膜する。次に、接続パッド2上におけるNi−Ti層7aの上面の所定の箇所にレジスト膜33をパターン形成する。
図18はこの発明の第4実施形態としての半導体素子の断面図を示す。この半導体素子において、図1に示す半導体素子と大きく異なる点は、下地金属層41を含む配線42、柱状電極43、封止膜44および半田ボール45を有する構造とした点である。
次に、図18に半導体装置の製造方法の一例について説明する。この場合、図2に示すものを用意した後に、図19に示すように、両開口部4、6を介して露出された接続パッド2の上面を含む保護膜5の上面全体に、スパッタ法等により、Ni−Ti層41aおよびCu層41bを連続して成膜する。この場合も、一例として、Ni−Ti層41aの膜厚は600nm程度であり、Cu層41bの膜厚は300nm程度である。
上記第1〜第3実施形態において、Niメッキ層8の代わりに、Cuメッキ層を形成するようにしてもよい。また、上記各実施形態では、窒化シリコン等からなる絶縁膜3の上面にポリイミド系樹脂等からなる保護膜5を設けた場合について説明したが、これに限らず、保護膜5を有しないものにも適用可能である。
2 接続パッド
3 絶縁膜
5 保護膜
7 下地金属層
7a Ni−Ti層
7b Cu層
8 Niメッキ層
9 半田ボール
41 下地金属層
41a Ni−Ti層
41b Cu層
42 配線
43 柱状電極
44 封止膜
45 半田ボール
Claims (15)
- 半導体基板上に設けられた下地金属層上に半田ボールが設けられた半導体素子において、
前記半導体基板には、接続パッド及び前記接続パッドの少なくとも一部を露出する保護膜が設けられ、
前記下地金属層は、前記接続パッド上及び前記保護膜上にそれぞれ接するように設けられ、
前記下地金属層は、少なくともNi−Ti層及びCu層からなり、かつ、前記Ni−Ti層及び前記Cu層を1回のエッチングによりパターニングして形成されたものであることを特徴とする半導体素子。 - 請求項1に記載の発明において、前記Ni−Ti層のTi含有量は6.5〜10wt%であることを特徴とする半導体素子。
- 請求項1又は2に記載の発明において、前記Cu層と前記半田ボールとの間にNiまたはCuからなるメッキ層が設けられていることを特徴とする半導体素子。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記接続パッドはAlを有し、前記保護膜は、ポリイミド系樹脂を有することを特徴とする半導体素子。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記下地金属層は前記半導体基板の上面に設けられた前記接続パッドに接続されて設けられた配線用の下地金属層であり、前記下地金属層上に配線が設けられ、前記配線の接続パッド部上に柱状電極が設けられ、前記柱状電極の周囲における前記半導体基板上に封止膜が設けられ、前記柱状電極上に前記半田ボールが設けられていることを特徴とする半導体素子。
- 請求項5に記載の発明において、前記配線および前記柱状電極はCuメッキからなることを特徴とする半導体素子。
- 半導体基板上に設けられた下地金属層上に半田ボールが設けられた半導体素子の製造方法において、
前記半導体基板には、接続パッド及び前記接続パッドの少なくとも一部を露出する保護膜が設けられており、
前記半導体基板上の前記接続パッド上及び前記保護膜上に少なくともNi−Ti層及びCu層を成膜して、前記Ni−Ti層及び前記Cu層を含む下地金属層形成用層を形成し、前記下地金属層形成用層を1回のエッチングによりパターニングして、前記接続パッド上及び前記保護膜上にそれぞれ接する前記下地金属層を形成することを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 請求項7に記載の発明において、前記Ni−Ti層のTi含有量は6.5〜10wt%であることを特徴とする半導体素子の製造方法。
- 請求項7又は8に記載の発明において、前記下地金属層形成用層をエッチングする際に用いるエッチング液は、酢酸、過酸化水素水、硝酸、純水の混合液であることを特徴とする半導体素子の製造方法。
- 請求項9に記載の発明において、前記エッチング液は、酢酸5wt%、過酸化水素水1wt%、硝酸10wt%、純水84wt%の混合液であることを特徴とする半導体素子の製造方法。
- 請求項7〜10のいずれかに記載の発明において、
前記Cu層上に、前記接続パッドに対応する部分に開口部を有するメッキレジスト膜を形成する工程と、
前記Cu層をメッキ電流路としたNiまたはCuの電解メッキにより前記メッキレジスト膜の開口部内における前記Cu層上にメッキ層を形成する工程と、
前記Cu層をメッキ電流路とした半田の電解メッキにより前記メッキレジスト膜の開口部内における前記メッキ層上に半田層を形成する工程と、
前記メッキレジスト膜を剥離する工程と、
前記半田層をマスクとして前記Cu層および前記Ni−Ti層を1回のエッチングによりパターニングして前記半田層下の前記メッキ層下にNi−Ti層およびCu層からなる下地金属層を形成する工程と、
前記半田層をリフローすることにより前記下地金属層上に半田ボールを形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 請求項7〜10のいずれかに記載の発明において、
前記Cu層上に、前記接続パッドに対応する部分に開口部を有するメッキレジスト膜を形成する工程と、
前記Cu層をメッキ電流路としたNiまたはCuの電解メッキにより前記メッキレジスト膜の開口部内における前記Cu層上にメッキ層を形成する工程と、
前記メッキレジスト膜を剥離する工程と、
前記メッキ層をマスクとして前記Cu層および前記Ni−Ti層を1回のエッチングによりパターニングして前記メッキ層下にNi−Ti層およびCu層からなる下地金属層を形成する工程と、
前記下地金属層上に半田ボールを形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 請求項7〜10のいずれかに記載の発明において、
前記Cu層上に、前記接続パッドに対応する部分に開口部を有するメッキレジスト膜を形成する工程と、
前記Cu層をメッキ電流路とした半田の電解メッキにより前記メッキレジスト膜の開口部内における前記Cu層上に半田層を形成する工程と、
前記メッキレジスト膜を剥離する工程と、
前記半田層をマスクとして前記Cu層および前記Ni−Ti層を1回のエッチングによりパターニングして前記半田層下にNi−Ti層およびCu層からなる下地金属層を形成する工程と、
前記半田層をリフローすることにより前記下地金属層上に半田ボールを形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 請求項7〜10のいずれかに記載の発明において、
前記接続パッド上における前記Cu層上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜をマスクとして前記Cu層および前記Ni−Ti層を1回のエッチングによりパターニングして前記レジスト膜下にNi−Ti層およびCu層からなる下地金属層を形成する工程と、
前記レジスト膜を剥離する工程と、
前記下地金属層上に半田ボールを形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 請求項7〜10のいずれかに記載の発明において、
前記Cu層上にCuの電解メッキにより配線を形成する工程と、
前記配線の接続パッド部上にCuの電解メッキにより柱状電極を形成する工程と、
前記配線をマスクとして前記Cu層および前記Ni−Ti層を1回のエッチングによりパターニングして前記配線下にNi−Ti層およびCu層からなる下地金属層を形成する工程と、
前記柱状電極の周囲における前記保護膜上に封止膜を形成する工程と、
前記柱状電極上に半田ボールを形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
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