バンプ製造方法

【目的】バンプの抵抗の増大、Ａｌパッドとの密着強度の低下を防止する為に、厄介で困難な残渣・残留物の除去を簡単に行い、またポリイミドの保護膜が、後のポリイミドバンプの作成時に現像液で侵されず、またその後のキュア時にクラックが入ることのないバンプ製造方法を提供する。
【構成】相互に電気的導通をとるウェハーの半導体素子と実装基板のいずれかの面に電極が形成されているその表面に、感光性ポリイミドを塗布し、乾燥し、電極に対して露光し、現像し、キュアしてポリイミドバンプを形成した後、アッシング処理を行う。またウェハーのＡｌパッドを有する半導体素子上に感光性ポリイミドを塗布し、露光し、現像して、Ａｌパッドを周縁以外に露出し、然る後バンプ用感光性ポリイミドの現像液に侵されない温度でキュアし、保護膜を作成する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばＬＳＩチップの実装用フリップチップなどの半導体素子と実装用基板とを電気的導通をとる為のバンプを電極上に作成する製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば半導体素子上にポリイミドバンプを作成するには、図１に示すように半導体素子１上にＡｌパッド２を形成し、次にＡｌパッド２の周縁及び半導体素子１を図２に示すように保護膜３で被覆し、次いで全面に図３に示すように感光性ポリイミド４を塗布し、次に乾燥し、Ａｌパッド２に対し図４に示すように露光し、次いで図５に示すように現像してＡｌパッド２上にのみ感光性ポリイミド４′を残し、次に感光性ポリイミド４′をキュアして図６に示すようにポリイミドバンプ５を形成し、然る後図７に示すようにポリイミドバンプ５の外表面及びＡｌパッド周縁に導電膜６を被覆している。この際、保護膜３をポリイミドで作成するときはＡｌパッド２を有する半導体素子１上に感光性ポリイミドを塗布し、露光し、現像してＡｌパッド２を周縁以外露出し、然る後 300℃でキュアしてポリイミド化し、保護膜３を作成すればよい。また、半導体素子上に金属（Ｐｂ−Ｓｎ又はＡｕ）バンプを作成するには、図２R>２に示すようにＡｌパッド２の周縁及び半導体素子１を保護膜３で被ったその全面に、図８に示すようにＴｉ（又はＣｒ）、その上層にＣｕの２層の導電性バリヤ７を被覆し、次にその上に図９に示すように感光性レジスト８を塗布し、次いで乾燥後、Ａｌパッド２に対し図10に示すように露光し、次に、図11に示すように現像してＡｌパッド２上の感光性レジスト８を除去し、凹部９を形成し、次いで図12に示すように凹部９内にＰｂ−Ｓｎメッキ10を施し、次に図13に示すように感光性ジレスト８を除去し、さらにＣｕ、Ｔｉ（又はＣｒ）の導電性バリヤ７をエッチンッグにより除去している。ところで、前者のポリイミドバンプ作成方法では、図６に示すように現像し、キュアしてポリイミドバンプ５を形成した際、Ａｌパッド２の露出した周縁上に現像時の残渣・残留物が、またキュア時に揮発性の残渣・残留物11が生じ、また後者の金属（Ｐｂ−Ｓｎ又はＡｕ）バンプ作成方法では、図11に示すように現像してＡｌパッド２上の感光性レジスト８を除去し、凹部９を形成した際、現像むらにより凹部９の底面のＡｌパッド上に現像時の残渣・残留物11が生じる。このように残渣・残留物11が生じたまま図７に示すようにポリイミドバンプ５の外表面及びＡｌパッド周縁に導電膜６を形成したり、図13に示すように金属（Ｐｂ−Ｓｎ、Ａｕ）メッキ10を行ったりすると、導電膜６とＡｌパッド２の周縁間の抵抗が増大したり、またＰｂ−ＳｎめっきあるいはＡｕめっきとＡｌパッド２との密着強度が低下したりした。なお、保護膜３をポリイミドとしたときはＡｌパッド２上にポリイミドバンプ５を作成すべく、半導体素子１上に感光性ポリイミド４を塗布し、露光し、現像してＡｌパッド１上の感光性ポリイミド４′以外を除去し、然る後 350℃でキュアしてポリイミドバンプ５を作成する際、注意深く作成しなければバンプ用ポリイミドの現像液で前記保護膜３のポリイミドが侵されてしまい、Ａｌパッド上の感光性ポリイミドをキュアした際、保護膜にクラックが入ることがあった。そこで本発明者らは、バンプ用感光性ポリイミドの現像液で保護膜のポリイミドが侵されないようにする為に、種々実験を試みた結果、保護膜用の感光性ポリイミドのキュア温度をバンプ用の温度より高くすると、バンプ用感光性ポリイミドの現像液に侵されないことを知見した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、バンプの導電性の低下、電極との密着強度の低下を防止する為に、厄介で困難な残渣・残留物の除去を簡単に且つ完全に行うことのできる、また、ポリイミドで作成された保護膜が、後のポリイミドバンプの作成時に現像液で侵されず、キュア時にクラックが入らないようにしたバンプ製造方法を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するための本発明のバンプ製造方法の１つは、相互に電気的導通をとるウェハーの半導体素子と実装基板のいずれかの面に電極が形成されているその表面に、感光性ポリイミドを塗布し、乾燥し、電極に対して露光し、現像し、キュアしてポリイミドバンプを形成した後、アッシング処理を行ない、その後ポリイミドバンプの表面に導電膜を被覆することを特徴とするものである。本発明のバンプ製造方法の応用は、相互に電気的導通をとるウェハーの半導体素子と実装基板のいずれかの面に電極が露出形成されているその表面に、感光性レジストを塗布し、乾燥後、電極に対して露光し、現像して感光性レジストを除去し、凹部を形成した後、アッシンッグ処理を行い、その後凹部内にＰｂ−ＳｎメッキあるいはＡｕメッキを施し、次に感光性レジストと除去することを特徴とするものである。前記アッシング処理には、ドライエッチング又は逆スパッタリングも有効であるが、特にＯ₂プラズマが残渣・残留物を完全に除去できるので好ましい。本発明のバンプ製造方法の更に他の１つは、ウェハーのＡｌパッドを有する半導体素子上に感光性ポリイミドを塗布し、露光し、現像して、Ａｌパッドを周縁以外露出し、然る後バンプ用感光性ポリイミドの現像液に侵されない温度でキュアし、保護膜を作成し、その後半導体素子上に感光性ポリイミドを塗布し、露光し、現像してＡｌパッド上の感光性ポリイミド以外を除去し、その後、キュアしてポリイミドバンプを形成した後、ポリイミドバンプの表面に導電膜を被覆することを特徴とするものである。前記キュア温度は、Ａｌパッド上に作成されるポリイミドバンプのキュア温度と同温又はそれ以上高い温度であることが好ましい。より具体的には 350℃〜400℃のキュア温度が好ましい。その理由は 350℃未満では効果が無く、 400℃を超えると半導体素子に悪影響を与えるからである。
【０００５】
【作用】上記のように本発明は、バンプ作成時に電極上に生じた残渣・残留物をアッシング処理、ドライエッチング又は逆スパッタリングにより簡単且つ完全に除去できるので、その後、電極上のポリイミドバンプの外表面に導電膜を被覆したり、電極上に金属（Ｐｂ−Ｓｎ、Ａｕ）バンプを作成すると導電膜と電極周縁間の接触抵抗が低く安定し、また金属（Ｐｂ−Ｓｎ、Ａｕ）バンプと電極との密着強度が高く安定した品質、性能の良いものとなる。また、さらに上記のように本発明は、保護膜を、バンプ用感光性ポリイミドの現像液に侵されない温度でキュアして作成するので、その後Ａｌパッド上にポリイミドバンプを作成すべく、半導体素子上に感光性ポリイミドを塗布し、露光し、現像してＡｌパッド上の感光性ポリイミド以外を除去した際、バンプ用ポリイミドの現像液で前記保護膜のポリイミドが全く侵されず、またこの後 350℃でキュアしてポリイミドバンプを作成しても保護膜にクラックが入ることがない。
【０００６】
【実施例１】本発明のバンプ製造方法の１つの実施例を説明すると、図１に示すように半導体素子１上にＡｌパッド２を形成し、次にＡｌパッド２の周縁及び半導体素子１を図２に示すように保護膜３で被覆し、次いで全面に図３に示すように感光性ポリイミド４を塗布し、次に乾燥し、Ａｌパッド２に対し図４にしめすように露光し、次に図５に示すように現像してＡｌパッド２上にのみ感光性ポリイミド４′を残し、次に感光性ポリイミド４′をキュアして図６に示すようにポリイミドバンプ５を形成した後、現像時に完全に除去できずにＡｌパッド２の周縁に残った感光性ポリイミド４′からの残渣・残留物11やキュア時に生じる揮発性残渣・残留物11をアッシング処理として、本例の場合Ｏ₂プラズマによるアッシング処理を行って除去した。そしてＡｌパッド２の周縁を検査した処、揮発性残渣・残留物11は完全に消失していた。その後、ポリイミドバンプ５の外表面に図７に示すようにＡｌの導電膜６を被覆してバンプを完成させた。このバンプはＡｌパッド周縁の残滓・残留物11が完全に除去されているので、外表面の導電膜６はＡｌパッド２の周縁に確実に密着し、接触抵抗が低く安定する。
【０００７】
【実施例２】次に本発明の残渣・残留物除去方法の他の１つの実施例を説明すると、図２に示すようにＡｌパッド２の周縁及び半導体素子１を保護膜３で被ったその全面に、図８に示すようにＴｉ、その上にＣｕの２層の導電性バリヤ７を被覆し、次にその上に図９に示すように感光性レジスト８を塗布し、次いで乾燥後Ａｌパッド２に対し、図10に示すように露光し、次に図11に示すように現像してＡｌパッド２上の感光性レジスト８を除去し、凹部９を形成した後、現像むらにより、凹部９の底面のＡｌパッド２に生じた現像時の残渣・残留物11′をアッシング処理として本例の場合逆スパッタリングを行って除去した。そしてＡｌパッド２の底面を検査した処、現像時の残渣・残留物11′は完全に消失していた。その後、凹部９内に図12に示すようにＰｂ−Ｓｎメッキ10を施し、次に図13に示すように感光性レジスト８を除去し、さらにＣｕ、Ｔｉの導電性バリヤ７をエッチングにより除去して、バンプを完成させた。このバンプは、凹部９の底面のＡｌパッド２の現像時の残渣・残留物11′が完全に除去されているので、Ａｌパッド２との密着強度が高く安定する。
【０００８】
【実施例３】特に、ポリイミドで作成された保護膜の場合は、感光性ポリイミド４を塗布し、次に露光し、現像して、図３に示すようにＡｌパッド１を周縁以外露出し、然る後 350℃、60分間キュアして保護膜３を作成した。その後Ａｌパッド１上にポリイミドバンプを作成すべく、半導体素子２上に図３に示す如く感光性ポリイミド４を塗布し、露光し、現像してＡｌパッド１上の感光性ポリイミド４以外を除去した際、バンプ用ポリイミドの現像液で前記保護膜３が全く侵されなかった。またこの後 350℃でキュアして図６に示すようにポリイミドバンプ５を作成した際、保護膜３にクラックが入ることがなかった。
【０００９】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、バンプ作成時に電極上に生じた残渣・残留物を簡単且つ完全に除去できるので、その後バンプを完成させると、該バンプは抵抗が低く安定し、且つＡｌパッドとの密着強度が高く安定した、品質、性能の良いものとなる。また、特に、ポリイミドで作成された保護膜の場合も、保護膜が、後のポリイミドバンプの作成時に現像液で侵されず、またその後のキュア時にクラックが入ることのない保護膜を容易に得ることができる。従って抵抗が低く、Ａｌパッドとの密着強度が高く安定した、クラックのない保護膜を有しバンプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体素子上にポリイミドバンプを作成する工程を示す図である。
【図２】半導体素子上にポリイミドバンプを作成する工程を示す図である。
【図３】半導体素子上にポリイミドバンプを作成する工程を示す図である。
【図４】半導体素子上にポリイミドバンプを作成する工程を示す図である。
【図５】半導体素子上にポリイミドバンプを作成する工程を示す図である。
【図６】半導体素子上にポリイミドバンプを作成する工程を示す図である。
【図７】半導体素子上にポリイミドバンプを作成する工程を示す図である。
【図８】半導体素子上にＰｂ−Ｓｎバンプを作成する工程を示す図である。
【図９】半導体素子上にＰｂ−Ｓｎバンプを作成する工程を示す図である。
【図10】半導体素子上にＰｂ−Ｓｎバンプを作成する工程を示す図である。
【図11】半導体素子上にＰｂ−Ｓｎバンプを作成する工程を示す図である。
【図12】半導体素子上にＰｂ−Ｓｎバンプを作成する工程を示す図である。
【図13】半導体素子上にＰｂ−Ｓｎバンプを作成する工程を示す図である。
【符号の説明】
１半導体素子
２Ａｌパッド
３保護膜
４感光性ポリイミド
４′ 感光性ポリイミド
５ポリイミドバンプ
６導電膜
７導電性バリヤ
８感光性レジスト
９凹部
10 Ｐｂ−Ｓｎメッキ
11 残渣・残留物

【特許請求の範囲】
【請求項１】相互に電気的導通をとるウェハーの半導体素子と実装基板のいずれかの面に電極が形成されているその表面に、感光性ポリイミドを塗布し、乾燥し、電極に対して、露光し、現像し、キュアしてポリイミドバンプを形成した後、アッシング処理を行ない、その後ポリイミドバンプの表面に導電膜を被覆することを特徴とするバンプ製造方法。
【請求項２】相互に電気的導通をとるウェハーの半導体素子と実装基板のいずれかの面に電極が露出形成されているその表面に感光性レジストを塗布し、乾燥後、電極に対して露光し、現像して感光性レジストを除去し、凹部を形成した後、アッシング処理を行ない、その後凹部内にＰｂ−ＳｎメッキあるいはＡｕメッキを施し、次に感光性レジストを除去することを特徴とするパンプ製造方法。
【請求項３】アッシング処理がドライエッチング又は逆スパッタリングするることを特徴とする請求項１又は２記載のバンプ製造方法。
【請求項４】アッシング処理が、Ｏ₂プラズマであることを特徴とする請求項１又は２記載のバンプ製造方法。
【請求項５】ウェハーのＡｌパッドを有する半導体素子上に感光性ポリイミドを塗布し、露光し、現像して、Ａｌパッドを周縁以外露出し、然る後バンプ用感光性ポリイミドの現像液に侵されない温度でキュアし、保護膜を作成し、その後、半導体素子上に感光性ポリイミドを塗布し、露光し、現像してＡｌパッド上の感光性ポリイミド以外を除去し、その後キュアしてポリイミドバンプを形成した後、ポリイミドバンプの表面に導電膜を被覆することを特徴とするバンプ製造方法。
【請求項６】キュア温度が、Ａｌパッド上に作成されるポリイミドバンプのキュア温度と同温又はそれ以上高い温度であることを特徴とする請求項５記載のバンプ製造方法。
【請求項７】キュア温度が 350℃〜 400℃であることを特徴とする請求項５又は６記載のバンプ製造方法。

【図１】