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JP3162464B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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Publication number
JP3162464B2
JP3162464B2 JP06163592A JP6163592A JP3162464B2 JP 3162464 B2 JP3162464 B2 JP 3162464B2 JP 06163592 A JP06163592 A JP 06163592A JP 6163592 A JP6163592 A JP 6163592A JP 3162464 B2 JP3162464 B2 JP 3162464B2
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JP
Japan
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conductive layer
bump electrode
semiconductor chip
semiconductor device
electrode
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浩 山田
雅之 斉藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

Landscapes

  • Weting (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り、特にストレートウォール構造のバンプ電極が高精
度に半導体チップ面上に形成された半導体装置の製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device in which bump electrodes having a straight wall structure are formed on a semiconductor chip surface with high precision.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置(半導体チップもしくは半導
体素子)は近年高集積化の方向にあり、またこの種の半
導体装置を高密度に配線基板へ実装する要求も高まって
いる。そして、半導体装置を配線基板面へ、高密度に実
装する手段として、様々な方法も提案されているが、最
近は主にフリップチップ実装方法が行われている。この
フリップチップ実装方法を可能にするためには、半導体
装置のボンディングパッド上に、突起形状を有するバン
プ電極の形成が前提となる。このバンプ電極の形成方法
に関しては、いろいろな方法が提案されており、“半導
体実装ハンドブック”サイエンスフォーラム pp131に詳
しく説明されている。たとえば、図6に断面的に示すご
とく、半導体チップ1のボンディングパッド2上にバリ
アメタル層3を形成し、その上にバンプ電極4を電気メ
ッキなどにより形成する手段があり、一般にはマッシュ
ルームバンプと呼ばれている。なお、図6において5は
半導体チップ1面に設けられたパッシベーション膜であ
る。さらに、図7に断面的に示すごとく、半導体チップ
1のボンディングパッド2上に、バリアメタル層3を形
成し、ボンディングパッド2部分が開口された厚膜レジ
スト(図示せず)を用いて、電気メッキなどによりバン
プ電極4を垂直に形成する手段もあり、一般にはストレ
ートウォールバンプと呼ばれている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices (semiconductor chips or semiconductor elements) have been highly integrated, and there has been an increasing demand for mounting such a semiconductor device on a wiring board at high density. Various methods have been proposed as means for mounting a semiconductor device on a wiring board surface at high density, but recently, a flip chip mounting method is mainly used. In order to enable the flip-chip mounting method, it is premised that a bump electrode having a projecting shape is formed on a bonding pad of a semiconductor device. Various methods for forming the bump electrode have been proposed, and are described in detail in "Semiconductor Packaging Handbook" Science Forum pp131. For example, as shown in cross section in FIG. 6, there is a means for forming a barrier metal layer 3 on a bonding pad 2 of a semiconductor chip 1 and forming a bump electrode 4 thereon by electroplating or the like. being called. In FIG. 6, reference numeral 5 denotes a passivation film provided on the surface of the semiconductor chip 1. Further, as shown in cross section in FIG. 7, a barrier metal layer 3 is formed on the bonding pad 2 of the semiconductor chip 1, and an electrical connection is made using a thick film resist (not shown) in which the bonding pad 2 portion is opened. There is also a means for forming the bump electrode 4 vertically by plating or the like, which is generally called a straight wall bump.

【0003】ところで、フリップチップ接続は、図8に
断面的に示すごとく、半導体チップ1のバンプ電極4と
配線基板6の接続電極部7とを位置を合わせした後、ハ
ンダ層8をリフローして接続を行っている。そして、通
常、ハンダ層8をバンプ電極4上に予め形成しておく場
合と、配線基板6の接続電極部7上に予備ハンダの形で
供給する場合のいずれか一方、または両方の組合せで行
っている。
In flip-chip connection, as shown in FIG. 8, a bump electrode 4 of a semiconductor chip 1 and a connection electrode portion 7 of a wiring board 6 are aligned, and then the solder layer 8 is reflowed. Connection is being made. Usually, the solder layer 8 is formed on the bump electrode 4 in advance, or the solder layer 8 is supplied on the connection electrode portion 7 of the wiring board 6 in the form of preliminary solder, or a combination of both. ing.

【0004】また、フリップチップ実装は、一般に半導
体チップ(半導体装置)1と配線基板6との熱膨張係数
の相異から発生する応力が、バンプ電極4に集中するの
を防止するために、半導体チップ1と配線基板6との間
に樹脂を充填・配置(図示せず)している。このよう
に、半導体チップ1と配線基板6との間に樹脂を充填・
配置することにより、熱膨張に起因する故障はある程度
減少できるが必ずしも十分ではない。特に、半導体チッ
プ1と配線基板6との熱膨脹係数が大きく異なるとき
は、配線基板6と樹脂との界面に応力が集中してバンプ
電極4が破壊する場合がしばしば起こる。このバンプ電
極4は、電気的接続と機械的接続とを同時に行っている
ので、破壊すると直ちに電気特性に影響が現れ半導体チ
ップ1を実装した回路装置の故障になる。
[0004] In addition, flip-chip mounting is generally used to prevent stress generated from a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip (semiconductor device) 1 and the wiring board 6 from being concentrated on the bump electrodes 4. A resin is filled and arranged (not shown) between the chip 1 and the wiring board 6. Thus, the resin is filled between the semiconductor chip 1 and the wiring board 6.
By arranging, failures due to thermal expansion can be reduced to some extent, but not always enough. In particular, when the coefficient of thermal expansion between the semiconductor chip 1 and the wiring board 6 is largely different, stress often concentrates on the interface between the wiring board 6 and the resin, and the bump electrode 4 is often broken. Since the bump electrode 4 performs the electrical connection and the mechanical connection at the same time, when it is destroyed, the electrical characteristics are immediately affected and the circuit device on which the semiconductor chip 1 is mounted is broken.

【0005】そこで、配線基板6の熱膨張係数を、半導
体チップ1を構成するシリコンの熱膨張係数に近づける
試みがなされている。たとえば、配線基板6にシリコン
を用いる COW (Chip On Wafer)が提案されているが、基
板製作上、半導体チップ1の場合と同等、あるいはそれ
以上の複雑な工程を必要とし、極めてコストの高いもの
になる。
Therefore, attempts have been made to make the coefficient of thermal expansion of the wiring board 6 close to that of silicon constituting the semiconductor chip 1. For example, a COW (Chip On Wafer) using silicon for the wiring board 6 has been proposed, but requires a complicated process that is equal to or more than that of the semiconductor chip 1 in manufacturing the board, and is extremely expensive. become.

【0006】一方、熱ストレスによるバンプ電極4接合
部分での破断不良を解決するために、バンプ電極4構造
を熱ストレスに対して耐性ある構造にすることが試みら
れている。たとえば、接続方法を考慮して、バンプ電極
4の形状を鼓型にする手段が提案されている。この手段
は、バンプ電極4を設けた半導体チップ1を、配線基板
6面に接続・実装するとき、半導体チップ1のバンプ電
極4を配線基板6面の接続電極部7に一旦接続してか
ら、前記バンプ電極4を溶融させた状態とし、半導体チ
ップ1の配線基板6との距離を引き離すことで鼓型にす
るものである。しかし、この方法・手段の場合は、引き
離す距離を十分に計算しないと接続不良が生じたりし
て、形状制御が十分にできないという問題とともに、バ
ンプ電極4の高さを高くしないと所要の効果が発揮され
ないという問題がある。
[0006] On the other hand, in order to solve the failure at the junction of the bump electrodes 4 due to the thermal stress, attempts have been made to make the bump electrode 4 structure resistant to thermal stress. For example, a means has been proposed in which the shape of the bump electrode 4 is shaped like a drum in consideration of the connection method. When the semiconductor chip 1 provided with the bump electrodes 4 is connected and mounted on the surface of the wiring board 6, this means is to first connect the bump electrodes 4 of the semiconductor chip 1 to the connection electrode portions 7 on the surface of the wiring board 6, The bump electrode 4 is in a molten state, and the distance between the semiconductor chip 1 and the wiring board 6 is increased to form a drum shape. However, in the case of this method and means, if the distance to be separated is not sufficiently calculated, a connection failure may occur, and the shape control may not be sufficiently performed. In addition, a required effect may be obtained unless the height of the bump electrode 4 is increased. There is a problem that it is not exhibited.

【0007】さらに、フリップチップ接続は、フェイス
ダウン実装であることから、半導体チップ(半導体素
子)1の発熱面が配線基板6と対向しており、発熱した
熱量が半導体チップ1に蓄積され易く、この蓄積した熱
によって半導体チップ1の機能が損われ易いという問題
がある。特に、半導体チップ1と配線基板6との間に、
樹脂を充填・配置した場合は、前記蓄熱の影響が著し
い。そこで、本発明者らは、先に、半導体チップ1のボ
ンデングパッド2と配線基板6の接続電極部7とを、Cu
などの熱伝導性の良好な金属を中心に配設して接続し、
その周囲をハンダで覆う構造を提案した(特願平3-2136
19号)。
Further, since the flip-chip connection is a face-down mounting, the heat generation surface of the semiconductor chip (semiconductor element) 1 is opposed to the wiring board 6, and the amount of heat generated is easily accumulated in the semiconductor chip 1. There is a problem that the function of the semiconductor chip 1 is easily impaired by the accumulated heat. In particular, between the semiconductor chip 1 and the wiring board 6,
When the resin is filled and arranged, the effect of the heat storage is significant. Therefore, the present inventors first set the bonding pad 2 of the semiconductor chip 1 and the connection electrode portion 7 of the wiring substrate 6 to Cu
Arrange and connect metal with good thermal conductivity such as
We proposed a structure to cover the area with solder (Japanese Patent Application No. Hei 3-2136)
No. 19).

【0008】一方、半導体チップ1においては、ASICな
どに代表されるように、外部信号処理回路との接続を行
うためのボンデイングパッド2が増加する傾向にあり、
100ピンを超える半導体チップ(半導体装置ないし半導
体素子)も少なくない。このような多ピンの半導体チッ
プ1を、高密度にフリップチップ実装するためには、高
さの均一な、かつ高さの高いバンプ電極4を有する半導
体チップ1の形成が要求される。つまり、バンプ電極4
高さが不均一な場合、対応する配線基板6面の接続電極
部7との間の接続が行われない場合を生じ、一方ではバ
ンプ電極4を高くするほど、熱ストレスに対する接続強
度の信頼性が高くなる。そして、バンプ電極4の高さを
高くするためには、たとえば電気メッキ法を用い所要の
金属を析出させて、バンプ電極4を形成しているが、前
記メッキは析出速度が電流密度に依存するため、半導体
チップ1内の高さのバラツキをなくすように、制御する
ことが困難である。なお、メッキ法でバンプ電極4を形
成する場合、パンプ電極4の高さのバラツキは、半導体
チップ1内で一般に±10%程度である。したがって、た
とえば50μm 高さのバンプ電極4では、± 5μm 程度の
バラツキを半導体チッ極4を形成する手段としは、蒸着
方法,ディップ方法,ボールボンディング方法などある
が、いずれの場合においても高さの制御が不充分であっ
たり、高さを高くできないなどの問題点があった。いず
れにせよ、半導体チップ1のフリップチップ実装方式で
は、バンプ電極4の高さのバラツキが、実装の信頼性に
著しい影響を及ぼすにも拘らず、十分な対応が確立して
いないのが実情である。
On the other hand, in the semiconductor chip 1, as represented by an ASIC or the like, the number of bonding pads 2 for connection to an external signal processing circuit tends to increase.
There are not a few semiconductor chips (semiconductor devices or semiconductor elements) exceeding 100 pins. In order to flip-chip mount such a multi-pin semiconductor chip 1 at a high density, it is required to form the semiconductor chip 1 having bump electrodes 4 having a uniform height and a high height. That is, the bump electrode 4
If the height is not uniform, a connection may not be made between the corresponding connection electrode portion 7 on the surface of the wiring substrate 6, while the higher the bump electrode 4, the higher the reliability of the connection strength against thermal stress. Will be higher. In order to increase the height of the bump electrode 4, a required metal is deposited by, for example, an electroplating method to form the bump electrode 4. In the plating, the deposition rate depends on the current density. For this reason, it is difficult to control the semiconductor chip 1 so as to eliminate variations in height. In the case where the bump electrode 4 is formed by a plating method, the height variation of the pump electrode 4 is generally about ± 10% in the semiconductor chip 1. Therefore, for example, in the case of a bump electrode 4 having a height of 50 μm, means for forming the semiconductor chip 4 having a variation of about ± 5 μm include a vapor deposition method, a dip method, and a ball bonding method. There have been problems such as insufficient control and an inability to increase the height. In any case, in the flip chip mounting method of the semiconductor chip 1, despite the fact that the variation in the height of the bump electrode 4 has a remarkable influence on the mounting reliability, a sufficient response has not been established. is there.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記説明したように、
ボンデイングパッド2上にバンプ電極4を形成・具備さ
せた半導体チップ(半導体装置)1を、所要の配線基板
6面にフリップチップ実装した場合、配線基板6と半導
体チップ1との熱膨張係数の相異に起因する熱ストレス
により、バンプ電極4部分での破断が生じる問題があ
る。このような問題の回避策として、配線基板6の熱膨
張係数を半導体チップ1の熱膨張係数と同等にして熱ス
トレスを緩和する COW方式も提案されているが、製作上
極めてコストの高い工程を必要とする。さらに、実装工
程上の制御により、バンプ電極4の高さが高い鼓型にす
るなど、バンプ電極4に加わる応力を緩和する構造も提
案されている。一方、フリップチップ接続の放熱方法と
して、バンプ電極4中に熱伝導係数が高い金属を埋め込
み、放熱経路とする方法も提案されている。そして、こ
れらのバンプ電極4は、いずれの場合においても均一な
バンプ高さが要求されており、特に高さの高いバンプ電
極を、一般的な電気メッキ法で形成しようとしても、そ
の高さの制御が極めて困難である。つまり、これまでの
バンプ電極4の形成方法は、バンプ電極4自体の形成は
可能であったが、バンプ電極4の高さ制御が困難であ
り、このバンプ電極4の高さが不均一な場合、半導体チ
ップ1とそれをフリップチップ実装する配線基板6との
接続抵抗が大きくなったり、Cuなどの熱伝導の良好な金
属を中心にして周囲をハンダで覆う構造のバンプ電極4
では、放熱性が悪くなったりしてフリップチップ実装し
た半導体チップ1の信頼性が低下する問題があった。
As described above,
When a semiconductor chip (semiconductor device) 1 having a bump electrode 4 formed and provided on a bonding pad 2 is flip-chip mounted on a required wiring board 6, the phase of the thermal expansion coefficient between the wiring board 6 and the semiconductor chip 1 is increased. There is a problem that breakage occurs in the bump electrode 4 due to thermal stress caused by the difference. As a workaround for such a problem, a COW method in which the thermal expansion coefficient of the wiring board 6 is made equal to the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip 1 to reduce the thermal stress has been proposed. I need. Further, there has been proposed a structure in which the stress applied to the bump electrode 4 is reduced by controlling the mounting process so that the bump electrode 4 has a high drum shape. On the other hand, as a heat dissipation method for flip-chip connection, a method has been proposed in which a metal having a high thermal conductivity is buried in the bump electrode 4 and used as a heat dissipation path. These bump electrodes 4 are required to have a uniform bump height in any case, and even if a bump electrode having a particularly high height is to be formed by a general electroplating method, the bump electrode 4 must have a uniform height. Very difficult to control. That is, although the bump electrode 4 itself can be formed by the conventional method of forming the bump electrode 4, it is difficult to control the height of the bump electrode 4. The bump electrode 4 has a structure in which the connection resistance between the semiconductor chip 1 and the wiring board 6 on which the chip is flip-chip mounted is increased, and the periphery of the bump electrode 4 is covered with solder centered on a metal having good thermal conductivity such as Cu.
In this case, there is a problem that the heat dissipation deteriorates and the reliability of the flip-chip mounted semiconductor chip 1 is reduced.

【0010】本発明は以上の問題点に鑑みてなされたも
ので、半導体装置(半導体チップ)を配線基板(回路基
板)に、フリップチップ実装する場合に要求されるバン
プ電極の高さを電気メッキにより均一に形成し得る手段
を備えた半導体装置の製造方法の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and the height of bump electrodes required for flip-chip mounting a semiconductor device (semiconductor chip) on a wiring board (circuit board) is determined by electroplating. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device provided with means capable of forming a semiconductor device more uniformly.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体チップ
のボンデングパッド面上にバンプ電極を形成する手段を
具備する半導体装置の製造方法において、前記バンプ電
極を形成する半導体チップ主面上に第1導電層を形成す
る工程と、前記第1導電層面上にバンプ電極の形成部分
が開口されたメッキレジスト膜を形成する工程と、前記
メッキレジスト膜の側壁面を除く主面上に第2導電層を
形成する工程と、前記第1導電層を短絡保護回路付き電
源の陰極に接続し、第2導電層およびバンプ電極の主成
分を構成する材料からなる対向電極を電源の陽極に接続
し、半導体チップを電解液中に浸漬してバンプ電極形成
メッキを行う工程とを有することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising means for forming a bump electrode on a bonding pad surface of a semiconductor chip. A step of forming a first conductive layer, a step of forming a plating resist film having a bump electrode formed on the surface of the first conductive layer, and a step of forming a second resist film on a main surface of the plating resist film excluding a side wall surface. Forming a conductive layer, connecting the first conductive layer to a cathode of a power supply with a short-circuit protection circuit, and connecting a second conductive layer and a counter electrode made of a material constituting main components of the bump electrode to an anode of the power supply. And immersing the semiconductor chip in an electrolytic solution to perform plating for forming a bump electrode.

【0012】すなわち、本発明は半導体チップ面のボン
デイングパッド上に、ストレートウォールなバンプ電極
を電気メッキ法により形成する手段を具備した半導体装
置の製造方法において、カソードとなる第1導電層とは
別に、バンプ電極の選択的形成用メッキレジスト膜の表
面部分に第2導電層を形成して、前記第1導電層から析
出するバンプ電極形成用の金属を前記第2導電層に接触
させてメッキ金属の析出を自動的に停止せしめ、形成さ
れるバンプ電極の高さ(厚み)のバラツキを抑制ないし
低減することを骨子とする。そして、前記バンプ電極の
メッキによる形成工程において、要すれば、前記第1導
電層が電解液と接する部分に比較して充分広い面積を有
する補助電極を第2導電層に接続し、さらに好ましく
は、前記第1導電層を複数に分割し、また補助電極を第
1導電層構成材料と同種の材質としその面積を第2導電
層の面積よりも大きく設定する。
That is, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having means for forming a straight-walled bump electrode on a bonding pad on a semiconductor chip surface by an electroplating method, separately from the first conductive layer serving as a cathode. Forming a second conductive layer on a surface portion of a plating resist film for selectively forming a bump electrode, and bringing a metal for forming a bump electrode deposited from the first conductive layer into contact with the second conductive layer; The main point is to automatically stop the deposition of GaN and suppress or reduce the variation in height (thickness) of the formed bump electrode. Then, in the step of forming the bump electrode by plating, if necessary, an auxiliary electrode having a sufficiently large area as compared with a portion where the first conductive layer is in contact with the electrolyte is connected to the second conductive layer, and more preferably. The first conductive layer is divided into a plurality of parts, and the auxiliary electrode is made of the same material as that of the first conductive layer, and the area thereof is set to be larger than the area of the second conductive layer.

【0013】[0013]

【作用】本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、
高さの高いストレートウォールなバンプ電極を電気メッ
キ法により形成する場合に当たり、カソードとなる第1
導電層とは別に、バンプ電極形成用のメッキレジスト膜
の表面部分に第2導電層を形成後、第1導電層を短絡保
護回路を備えた電源の陰極に、第2導電層および対向電
極を電源の陽性に接続し、その半導体チップを電解液中
に浸漬してバンプ電極形成のための電気メッキを行う。
そして、この電気メッキの進行に伴うバンプ電極金属
が、メッキ成長してメッキレジスト膜の開口端面に達し
たとき、換言すると成長するメッキ先端面が第2導電層
に接触したとき、短絡保護回路が作用して電流供給が停
止しバンプ電極の形成が自動的に終了する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
In forming a high straight wall bump electrode by an electroplating method, the first electrode serving as a cathode is used.
Separately from the conductive layer, after forming the second conductive layer on the surface portion of the plating resist film for forming the bump electrode, the first conductive layer is connected to the cathode of the power supply having the short-circuit protection circuit, and the second conductive layer and the counter electrode are connected to the second conductive layer. A positive power supply is connected, and the semiconductor chip is immersed in an electrolytic solution to perform electroplating for forming bump electrodes.
Then, when the bump electrode metal accompanying the progress of the electroplating grows by plating and reaches the opening end face of the plating resist film, in other words, when the growing plating tip face comes into contact with the second conductive layer, the short-circuit protection circuit is activated. As a result, the current supply is stopped, and the formation of the bump electrode is automatically terminated.

【0014】この工程において、前記第1導電層が半導
体チップ面上で少なくとも1領域以上に分割されて電源
の陰極に接続されている場合は、分割された領域ごとに
メッキ形成されるバンプ電極の高さが一様に制御され易
いため、バンプ電極の高さのバラツキをさらに低減でき
る。また、カソードとなる前記第1導電層とは別に、バ
ンプ電極形成用のメッキレジスト膜の表面部分に第2導
電層を形成する一方、第1導電層が電解液と接する部分
に比較して充分広い面積を有する補助電極を第2導電層
に接続して、バンプ電極形成メッキを行った場合は、バ
ンプ電極金属が第2導電層に接触したとき、補助電極に
も電流が流れ電流密度が急激に低下する。したがって、
前記補助電極の面積が充分大きいときは、実質的にメッ
キ膜の成長が停止しバンプ電極形成が終了する。いずれ
にしろ、第1導電層から析出するバンプ電極金属が、メ
ッキレジスト膜表面上に形成した第2導電層に接触した
時点で、そのメッキ金属の析出を停止させることが可能
になる。
In this step, if the first conductive layer is divided into at least one region on the surface of the semiconductor chip and connected to a cathode of a power supply, a bump electrode formed by plating is divided for each divided region. Since the height is easily controlled uniformly, the variation in the height of the bump electrode can be further reduced. Further, separately from the first conductive layer serving as a cathode, a second conductive layer is formed on a surface portion of a plating resist film for forming a bump electrode. When an auxiliary electrode having a large area is connected to the second conductive layer and plating for forming a bump electrode is performed, when the bump electrode metal contacts the second conductive layer, a current also flows to the auxiliary electrode and the current density sharply increases. To decline. Therefore,
When the area of the auxiliary electrode is sufficiently large, the growth of the plating film is substantially stopped, and the formation of the bump electrode is completed. In any case, when the bump electrode metal deposited from the first conductive layer contacts the second conductive layer formed on the plating resist film surface, the deposition of the plating metal can be stopped.

【0015】つまり、メッキレジスト膜の厚さを任意に
設定し、前記のように電気メッキによって半導体チップ
のバンプ電極を形成すれば、前記メッキレジスト膜の厚
さに規制されて、高さが一様な(もしくは均一な)バン
プ電極を形成することが可能になる。そして、高さの均
一なバンプ電極を具備する半導体チップのフリップチッ
プ実装により、接続抵抗の低い,熱ストレスや放熱性に
すぐれた半導体装置の実現が可能になる。
That is, if the thickness of the plating resist film is arbitrarily set and the bump electrodes of the semiconductor chip are formed by electroplating as described above, the height is restricted by the thickness of the plating resist film. Such (or uniform) bump electrodes can be formed. By flip-chip mounting a semiconductor chip having bump electrodes of uniform height, it is possible to realize a semiconductor device having low connection resistance and excellent thermal stress and heat dissipation.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図1(a) 〜(i) 、図2、図3、図4お
よび図5を参照して本発明の実施例を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (i), 2, 3, 4 and 5. FIG.

【0017】図1(a) 〜(i) は本発明に係る半導体装置
の製造方法の実施態様を模式的に示す断面図、図2およ
び図3は本発明に係る半導体装置の製造方法における工
程でのバンプ電極形成状態を示す要部断面図、図4およ
び図5は本発明に係る半導体装置の製造方法のそれぞれ
異なる実施態様の主要部を模式的に示す断面図である。
先ず、本発明に係る半導体装置の製造方法の第1の実
施例を説明する。
FIGS. 1A to 1I are cross-sectional views schematically showing an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 show steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. 4 and 5 are cross-sectional views schematically showing main parts of different embodiments of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
First, a first embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described.

【0018】図1(a) に要部を断面的に示すごとく、一
主面上にボンディングパッド2が形成され、かつ前記ボ
ンディングパッド2領域を除いてパッシベーション膜5
が形成されている半導体チップ(半導体装置ないし素
子)1を用意し、この半導体チップ1のボンディングパ
ッド2面およびパッシベーション膜5面上に、たとえば
Cu/Ti を厚さ 2μm 程度に全面蒸着して、第1導電層9
を被着形成する。
As shown in FIG. 1 (a), a principal part is shown in cross section, a bonding pad 2 is formed on one main surface, and a passivation film 5 is formed except for the bonding pad 2 region.
A semiconductor chip (semiconductor device or element) 1 in which is formed is prepared, and for example, on the surface of the bonding pad 2 and the surface of the passivation film 5 of the semiconductor chip 1, for example,
Cu / Ti is deposited on the entire surface to a thickness of about 2 μm to form the first conductive layer 9.
Is formed.

【0019】次いで、厚膜レジストAZ4903(ヘキストジ
ャパン社製,商品名)をスピンコートして、厚さ50μm
程度のレジスト層10を形成し 200℃でベークを行う(図
1(b))。
Then, a thick film resist AZ4903 (trade name, manufactured by Hoechst Japan Co., Ltd.) was spin-coated to a thickness of 50 μm.
A resist layer 10 is formed to a degree and baked at 200 ° C. (FIG. 1B).

【0020】前記によりレジスト層10を形成した半導体
チップ1の、前記レジスト層10上にたとえばCu-Ti を厚
さ 2μm 程度に全面蒸着して、第2の導電層11を被着形
成する(図1(c))。次に、前記被着形成した第2の導電
層11上に、たとえばOFPR-800(東京応化社製,商品名)
をスピンコートして、露光、現像により80μm の開口
を有するボンディングパッド2よりも1辺が20μm 小さ
い、60μm の寸法の開口部をレジストOFPRに形成して所
用のパターンニングを行う。前記パターンニングしたレ
ジストOFPRをマスクにして、過硫酸アンモニウム,硫
酸,エタノールからなる混合溶液で、第2の導電層11の
一部を成すCuをエッチング後、EDTA,アンモニア,過酸
化水素からなる混合溶液で、第2の導電層11の他の一部
を成すTiをエッチングして、OFPR-800をアセントで除去
する。このときAZ-4903 は 200℃でベークされているた
め、OFPRを剥離するのに用いたアセトンでは溶解・除去
されずそのまま残っている(図1(d))。
On the semiconductor chip 1 on which the resist layer 10 is formed as described above, for example, Cu-Ti is vapor-deposited on the entire surface of the resist layer 10 to a thickness of about 2 μm, and a second conductive layer 11 is deposited and formed. 1 (c)). Next, for example, OFPR-800 (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) is formed on the second conductive layer 11 thus formed.
The spin-coating, exposure, one side than the bonding pads 2 have a 80 [mu] m opening of the developer is small 20 [mu] m, patterning is performed for Shoyo openings are formed in the size of 60μm to resist OFPR. Using the patterned resist OFPR as a mask, Cu forming a part of the second conductive layer 11 is etched with a mixed solution of ammonium persulfate, sulfuric acid, and ethanol, and then a mixed solution of EDTA, ammonia, and hydrogen peroxide. Then, Ti as another part of the second conductive layer 11 is etched to remove OFPR-800 by ascent. At this time, since AZ-4903 has been baked at 200 ° C., the acetone used for stripping the OFPR remains undissolved / removed (FIG. 1 (d)).

【0021】次いで、前記一部を選択エッチングされた
第2導電層 Cu/Ti11をマスクにして、 RIEを用いてレジ
スト AZ-4903層10をドライエッチングする。こうして第
1の導電層9と第2の導電層11が形成されたバンプ電極
形成用の半導体チップを形成する(図1(e))。なお、図
1(e) に図示したバンプ電極形成用半導体チップは、た
とえばレジスト AZ-4903をスピンコートし膜厚50μm の
レジストを形成後、露光、現像により80μm の開口を
有するボンディングパッド2よりも1辺が20μm 小さい
寸法を有する60μm の寸法の開口部をレジストに形成
し、再度Cuを厚さ1μm 程度蒸着する方法により形成す
ることも可能である。
Next, the resist AZ-4903 layer 10 is dry-etched using RIE, using the second conductive layer Cu / Ti11 partially etched as a mask, as a mask. Thus, a semiconductor chip for forming bump electrodes on which the first conductive layer 9 and the second conductive layer 11 are formed is formed (FIG. 1E). The semiconductor chip for forming a bump electrode shown in FIG. 1E is formed, for example, by spin-coating a resist AZ-4903 to form a 50 μm thick resist, and then exposing and developing the bonding pad 2 having an opening of 80 μm square. Alternatively, it is also possible to form an opening having a size of 60 .mu.m, each side having a size smaller by 20 .mu.m, in the resist, and to deposit Cu again by a thickness of about 1 .mu.m.

【0022】しかる後、前記第2の導電層11をマスクと
して、バンプ電極形成領域のレジスト AZ-4903層10を選
択的に除去した半導体チップ1を、図4に示すごとく、
第1導電層9短絡保護回路が形成された電源14の陰極
に、また第2導電層11および高純度銅板からなる対向電
極12を電源14の陽極にそれぞれ接続する。さらに硫酸銅
250g/l,硫酸(比重1.84)50g/l から成る溶液15を用い
て、浴温度を25℃に設定し、電流密度 5A/dm2 印加し
て、穏やかに攪拌しながらCuを高さ50μm メッキする。
第1導電層9から析出するバンプ電極4金属である銅
は、図2に断面的に示すごとく、第2導電層11に接触す
ると、電流供給電源14の短絡保護回路が作用し、電流供
給が停止するためバンプメッキが終了する(図1(f))。
Thereafter, using the second conductive layer 11 as a mask, the semiconductor chip 1 from which the resist AZ-4903 layer 10 in the bump electrode formation region has been selectively removed is, as shown in FIG.
The first conductive layer 9 is connected to the cathode of the power supply 14 on which the short-circuit protection circuit is formed, and the second conductive layer 11 and the counter electrode 12 made of a high-purity copper plate are connected to the anode of the power supply 14. More copper sulfate
250 g / l, with a solution 15 consisting of sulfuric acid (specific gravity 1.84) 50 g / l, set the bath temperature 25 ° C., a current density of 5A / dm 2 was applied, with gentle agitation height 50μm plating Cu I do.
When copper, which is the metal of the bump electrode 4 deposited from the first conductive layer 9, comes into contact with the second conductive layer 11, as shown in cross section in FIG. In order to stop, the bump plating ends (FIG. 1 (f)).

【0023】前記により、ボンディングパッド2領域面
上にのみ、Cuを選択的にメッキ形成した後、メッキレジ
スト AZ-4903層10をアセトンにより除去する。次いで、
再度ポジレジストOFPR-800を被覆して、形成されたバン
プ電極4周囲を中心として100μm 残してポジレジストO
FPR-800をパターンニングし、このパターンニングされ
たポジレジストOFPR-800をマスクとして過硫酸アンモニ
ウム,硫酸,エタノールから成る混合溶液で、前記第1
の導電層9の一部を成すCuをエッチング後、EDTA,アン
モニア,過酸化水素水から成る溶液で、同じく第1の導
電層9の一部を成すTiをエッチングして、最後にOFPR-8
00をアセトンで除去する(図1(g))。図3はこのように
して、所要のバンプ電極4を複数個形成した構造を示す
断面図である。
As described above, after selectively forming Cu only on the surface of the bonding pad 2 region, the plating resist AZ-4903 layer 10 is removed with acetone. Then
Cover the positive resist OFPR-800 again, and leave the positive resist O
The FPR-800 is patterned, and the first resist is mixed with ammonium persulfate, sulfuric acid and ethanol using the patterned positive resist OFPR-800 as a mask.
After etching Cu which forms a part of the conductive layer 9, the Ti which also forms a part of the first conductive layer 9 is etched with a solution composed of EDTA, ammonia and aqueous hydrogen peroxide, and finally OFPR-8
00 is removed with acetone (FIG. 1 (g)). FIG. 3 is a sectional view showing a structure in which a plurality of required bump electrodes 4 are formed in this way.

【0024】次いで、高さの均一な(一様な)バンプ電
極4が形成された半導体チップ1をアルミナ系配線基板
6面に実装・接続する方法を説明する。アルミナ系配線
基板6の接続電極部7面上には、予めハンダ層8が印刷
により形成されており、この配線基板6面に、前記半導
体装置(半導体チップ)1を、いわゆるフェイスダウン
の位置関係を保ち、半導体チップ1のバンプ電極4を配
線基板6の接続電極部7に、公知の技術であるハーフミ
ラーを用いた方法により、位置合せして半導体チップ1
のバンプ電極4と配線基板6の厚膜配線からなる接続電
極部7とを接触させる(図1(h))。このとき、前記配線
基板6は加熱機構を有するステージ上に保持し、予備ハ
ンダの形で配線基板6に形成されている共晶ハンダ8の
融点よりも高い 280℃に予備加熱しておく。
Next, a method of mounting and connecting the semiconductor chip 1 on which the bump electrodes 4 having a uniform height (uniform) are formed on the surface of the alumina-based wiring board 6 will be described. A solder layer 8 is formed in advance on the surface of the connection electrode portion 7 of the alumina-based wiring board 6 by printing, and the semiconductor device (semiconductor chip) 1 is mounted on the wiring board 6 in a so-called face-down positional relationship. And the bump electrodes 4 of the semiconductor chip 1 are aligned with the connection electrode portions 7 of the wiring board 6 by a method using a half mirror, which is a known technique.
(FIG. 1 (h)). The bump electrode 4 of FIG. At this time, the wiring substrate 6 is held on a stage having a heating mechanism, and is preliminarily heated to 280 ° C. higher than the melting point of the eutectic solder 8 formed on the wiring substrate 6 in the form of preliminary solder.

【0025】一方、バンプ電極4を形成した半導体チッ
プ1を保持するコレットを、配線基板6を搭載するステ
ージと同じ温度 280℃に窒素雰囲気中で加熱して、バン
プ電極4面に形成されているハンダ層8を溶融させ、半
導体チップ1と配線基板6とを電気的に接続・実装する
(図1(i))。この接続・実装後、前記実装した半導体素
子(半導体チップ)1を覆うように、たとえばシリコー
ン樹脂を半導体素子1と配線基板6との隙間に充填して
配線基板6に半導体チップ1をフリップチップ実装した
半導体装置を形成する。
On the other hand, the collet holding the semiconductor chip 1 on which the bump electrodes 4 are formed is heated on the surface of the bump electrodes 4 by heating in a nitrogen atmosphere at the same temperature of 280 ° C. as the stage on which the wiring board 6 is mounted. The solder layer 8 is melted, and the semiconductor chip 1 and the wiring board 6 are electrically connected and mounted (FIG. 1 (i)). After the connection and mounting, the gap between the semiconductor element 1 and the wiring board 6 is filled with, for example, silicone resin so as to cover the mounted semiconductor element (semiconductor chip) 1 and the semiconductor chip 1 is flip-chip mounted on the wiring board 6. The formed semiconductor device is formed.

【0026】次に本発明に係る半導体装置の製造方法の
他の実施例を説明する。
Next, another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described.

【0027】この製造方法例は、前記製造方法例におけ
るバンプ電極4の電気メッキ形成方法の点で相違する
が、その他の工程は基本的に同様である。すなわち、第
2導電層11マスクとして、メッキレジスト AZ-4903層10
のバンプ電極4形成領域を選択的に除去する図1(a) 〜
(e) までの工程が進められる。
This example of the manufacturing method is different from the above-described example of the manufacturing method in the method of electroplating the bump electrode 4, but the other steps are basically the same. That is, a plating resist AZ-4903 layer 10 is used as a mask for the second conductive layer 11.
1 (a) for selectively removing the bump electrode 4 forming region of FIG.
The process up to (e) is advanced.

【0028】次いで、図5に断面的に示すごとく、第1
導電層9および第2導電層11を形成したバンプ電極形成
用の半導体チップ1の第1導電層9を電源の陰極に、第
1導電層9が電解液と接する部分に比較して充分広い面
積を有する高純度銅板からなる補助電極13を第2導電層
11に接続し、同様の高純度銅板からなる対向電極12を陽
極に接続し、電気メッキを行い所要のバンプ電極4を形
成する。なお、この実施例ではメッキ液組成,浴温度,
電流密度などのメッキ条件は、前記例示の場合と同様に
設定した。
Next, as shown in cross section in FIG.
The first conductive layer 9 of the semiconductor chip 1 for forming a bump electrode on which the conductive layer 9 and the second conductive layer 11 are formed is used as a cathode of a power source, and has a sufficiently large area as compared with a portion where the first conductive layer 9 is in contact with an electrolytic solution. The auxiliary electrode 13 made of a high-purity copper plate having a second conductive layer
Then, a counter electrode 12 made of a similar high-purity copper plate is connected to the anode, and electroplating is performed to form a required bump electrode 4. In this example, the plating solution composition, bath temperature,
The plating conditions such as the current density were set in the same manner as in the above example.

【0029】前記バンプ電極4を電気メッキで形成した
後は前記例示の場合と同様に、第2導電層11,メッキレ
ジスト膜10の除去、第1導電層9の選択的な除去を行
い、図1(g) に断面的に示すような構造を採るバンプ電
極4を備えた半導体チップを得る。そして、このような
熱伝導係数の高い銅によってバンプ電極4が形成された
半導体チップ(半導体装置)のアルミナ系配線基板6と
の接続は、前記図1(h),(i) に断面的に示した場合と同
様になされる。
After the bump electrodes 4 are formed by electroplating, the removal of the second conductive layer 11, the plating resist film 10, and the selective removal of the first conductive layer 9 are performed in the same manner as in the above example. A semiconductor chip having a bump electrode 4 having a structure as shown in cross section in FIG. 1 (g) is obtained. The connection of the semiconductor chip (semiconductor device) on which the bump electrodes 4 are formed with copper having a high thermal conductivity to the alumina-based wiring board 6 is shown in FIG. 1 (h) and (i) in cross section. This is done in the same way as shown.

【0030】以上に説明した本発明に係る半導体装置の
製造方法で製造した半導体装置においては、電解メッキ
で形成したバンプ電極4の高さのバラツキが、メッキレ
ジスト膜10の半導体チップ1面内でのバラツキ± 2%以
内の値と同じ値であり、またメッキレジスト膜10の厚さ
を20μm もしくは50μm とし場合でも、電解メッキで形
成されるバンプ電極の高さのバラツキは、いずれも± 2
%以内の値であった。このことは、従来の電解メッキに
よるバンプ電極の形成の場合、メッキレジスト膜の厚さ
を20μm のとき高さのバラツキが±10%、50μm のとき
高さのバラツキが± 5%であったのに比べて、バラツキ
の程度が大幅に低減していることを示している。
In the semiconductor device manufactured by the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above, variations in the height of the bump electrodes 4 formed by electrolytic plating are caused within the surface of the semiconductor chip 1 of the plating resist film 10. And the variation of the height of the bump electrode formed by electrolytic plating is ± 2% even if the thickness of the plating resist film 10 is set to 20 μm or 50 μm.
%. This means that when the bump electrode is formed by the conventional electrolytic plating, when the thickness of the plating resist film is 20 μm, the height variation is ± 10%, and when the thickness is 50 μm, the height variation is ± 5%. This indicates that the degree of variation is significantly reduced as compared with.

【0031】また、前記で製造した半導体装置1をアル
ミナ系配線基板6面にフリップチップ実装したところ、
バンプ電極4とアルミナ系配線基板6の接続電極部7と
の接続抵抗は 0.005Ω/パッドとなり、 100ピンを有す
る半導体装置の各パッドに対する接続抵抗はいずれのパ
ッドにおいても 0.005Ω±0.0005Ω/パッドとなり、抵
抗値は±10%以内のばらつきで一致していた。一方、従
来の製造方法で得たバンプ電極の高さのバラツキ± 5μ
m の半導体装置を、同様にフリップチップ実装したとこ
ろ、高さの低いバンプ電極の接続部においては抵抗値が
0.1Ω/パッドを示しており、接続抵抗値のばらつきが
極めて大きくなっていた。
When the semiconductor device 1 manufactured above was flip-chip mounted on the surface of the alumina-based wiring board 6,
The connection resistance between the bump electrode 4 and the connection electrode portion 7 of the alumina-based wiring board 6 is 0.005Ω / pad, and the connection resistance for each pad of the semiconductor device having 100 pins is 0.005Ω ± 0.0005Ω / pad. And the resistance values were consistent with a variation within ± 10%. On the other hand, the height variation of the bump electrode obtained by the conventional manufacturing method is ± 5μ.
m was flip-chip mounted in the same way.
0.1Ω / pad, and the variation in the connection resistance value was extremely large.

【0032】さらに、熱膨張係数が 6.0〜 6.5×10-6
℃と、シリコンの 3.5×10-6/℃に比較して 2倍もある
アルミナ系配線基板6面上に、前記図1(h) に図示した
接続構造でフリップチップ実装した結果、温度サイクル
試験(-55 ℃(30min)〜25℃( 5min)〜 150℃(30min)
〜25℃( 5min))を1000サイクル行っても接続抵抗の増
加は認められなかった。さらに半導体素子1と配線基板
6との間に樹脂を封入した場合は3000サイクルまで故障
は認められなかった。このように、本発明に係る製造方
法で得た半導体装置(半導体チップ)は、信頼性などす
ぐれており、実用に十分満足して供し得るものであっ
た。
Further, the coefficient of thermal expansion is 6.0 to 6.5 × 10 -6 /
The result of flip-chip mounting with the connection structure shown in FIG. 1 (h) on the surface of the alumina-based wiring substrate 6 which is twice as high as 3.5 ° C./° C. and 3.5 × 10 −6 / ° C. of silicon, (-55 ℃ (30min) ~ 25 ℃ (5min) ~ 150 ℃ (30min)
No increase in connection resistance was observed even after 1000 cycles at 2525 ° C. (5 min)). Further, when resin was sealed between the semiconductor element 1 and the wiring board 6, no failure was observed up to 3000 cycles. As described above, the semiconductor device (semiconductor chip) obtained by the manufacturing method according to the present invention has excellent reliability and the like, and can be provided with satisfactory practical use.

【0033】なお、本発明は上記実施例に限られるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
ある。たとえば、電解メッキで形成するバンプ電極を成
す金属は、Cuに限定されるものではなく、Au,Pd,Pt,Ni
などを用いてもよい。また、電解メッキの際に、陰極と
なる第1導電層は Cu/Tiなど、その材料,寸法,厚み,
構成について限定されない。さらに、第2導電層につい
ても、その材料,寸法,厚み,構成については同様に限
定されないし、メッキレジストやエッチングレジストの
種類,厚みなどに関しても同様に限定されるものではな
い。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified without departing from the gist thereof. For example, the metal forming the bump electrode formed by electrolytic plating is not limited to Cu, but may be Au, Pd, Pt, Ni
Or the like may be used. In the case of electrolytic plating, the first conductive layer serving as a cathode is made of a material such as Cu / Ti, whose dimensions, thickness,
The configuration is not limited. Further, the material, dimensions, thickness, and configuration of the second conductive layer are not similarly limited, and the types and thicknesses of the plating resist and the etching resist are not similarly limited.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によれば、高さが高くて、かつそ
の高さも均一(一様)なストレートウォールバンプ電極
を、電気メッキにより半導体装置(半導体素子)面に容
易に形成・具備させることが可能となる。すなわち、本
発明方法においては、カソードとなる第1導電層とは別
に、バンプ電極形成用メッキレジスト膜の表面部分に第
2導電層を形成し、前記第1導電層を短絡保護回路を備
えた電源の陰極に、第2導電層および対向電極を電源の
陽極に接続し、電解液中でバンプ電極形成のための電気
メッキを行うため、メッキ成長するバンプ電極金属の先
端が第2導電層に接触したとき、短絡保護回路が作用し
て電流供給が停止するためバンプ電極形成も自動的に停
止・終了する。つまり、メッキにより形成されるバンプ
電極の高さは、バンプ電極形成用メッキレジスト膜の厚
さに応じて、常に自動的に制御されるため、高さが均一
(一様)なストレートウォールバンプ電極を形成する。
According to the present invention, a straight wall bump electrode having a high height and a uniform height can be easily formed and provided on a semiconductor device (semiconductor element) surface by electroplating. It becomes possible. That is, in the method of the present invention, a second conductive layer is formed on a surface portion of a plating resist film for forming a bump electrode separately from the first conductive layer serving as a cathode, and the first conductive layer is provided with a short-circuit protection circuit. The second conductive layer and the counter electrode are connected to the anode of the power supply to the cathode of the power supply, and the electroplating for forming the bump electrode in the electrolytic solution is performed. When the contact is made, the short-circuit protection circuit operates to stop the current supply, so that the formation of the bump electrode is automatically stopped and terminated. In other words, the height of the bump electrode formed by plating is always automatically controlled according to the thickness of the plating resist film for forming the bump electrode. To form

【0035】そして、前記バンプ電極のメッキ形成にお
いて、第1導電層を半導体素子面上で、少なくとも1領
域以上に分割した構成とし、電源の陰極に接続させた場
合は、メッキにより形成されるバンプ電極高さのバラツ
キを極めて小さくできる。
In the plating of the bump electrode, the first conductive layer is divided into at least one region on the semiconductor element surface, and when the first conductive layer is connected to a cathode of a power supply, the bump formed by plating is formed. Variations in electrode height can be extremely reduced.

【0036】さらに、カソードとなる第1導電層とは別
に、バンプ電極形成用メッキレジスト膜の表面部分に第
2導電層を形成する一方、第1導電層が電解液と接する
部分に比較して充分広い面積を有する補助電極を第2導
電層に接続し、第1導電層を電源の陰極に、対向電極を
電源の陽極に接続し、電解液中に浸漬してバンプ電極形
成のための電気メッキを行った場合は、バンプ電極金属
が第2導電層に接触したとき補助電極にも電流が流れ電
流密度が急激に低下する。そして、このとき補助電極面
積が充分大きいと、実質的にメッキ膜の成長が停止しバ
ンプ電極形成が終了する。いずれにしても、本発明に係
る製造方法によれば、第1導電層から析出するバンプ金
属が第2導電層に接触したとき、メッキ金属の析出を自
動的に停止・終了させるため、高さの均一なバンプ電極
の形成が可能になる。また、このような高さの均一なバ
ンプ電極を有する半導体装置を、いわゆるフリップチッ
プ実装することにより、接続抵抗の低い,熱ストレス,
放熱性にすぐれた実装回路装置を実現することが可能に
なる。
Further, a second conductive layer is formed on the surface of the plating resist film for forming a bump electrode separately from the first conductive layer serving as a cathode, while the first conductive layer is in contact with the electrolyte. An auxiliary electrode having a sufficiently large area is connected to the second conductive layer, the first conductive layer is connected to the cathode of the power supply, the counter electrode is connected to the anode of the power supply, and immersed in an electrolytic solution to form an electrode for forming a bump electrode. When plating is performed, when the bump electrode metal comes into contact with the second conductive layer, a current also flows through the auxiliary electrode, and the current density sharply decreases. At this time, if the area of the auxiliary electrode is sufficiently large, the growth of the plating film is substantially stopped, and the formation of the bump electrode is completed. In any case, according to the manufacturing method of the present invention, when the bump metal deposited from the first conductive layer comes into contact with the second conductive layer, the deposition of the plating metal is automatically stopped and terminated, This makes it possible to form a uniform bump electrode. Also, by mounting a semiconductor device having bump electrodes having such a uniform height in a so-called flip-chip manner, low connection resistance, thermal stress,
It is possible to realize a mounted circuit device having excellent heat dissipation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施態様
例を模式的に示すもので、(a)は第1導電層を形成した
状態を示す断面図、(b) は第1導電層上にメッキレジス
ト膜を形成した状態を示す断面図、(c) はメッキレジス
ト膜上に第2導電層を形成した状態を示す断面図、(d)
は第2導電層をパターンニングした状態を示す断面図、
(e) はパターンニングした第2導電層をマスクとしてメ
ッキレジスト膜をパターンニングした状態を示す断面
図、(f) は第1導電層上に選択的にバンプ電極をメッキ
形成する状態を示す断面図、(g) は所要のバンプ電極を
形成した状態を示す断面図、(h) は配線基板面に半導体
装置をフリップチップ実装する状態を示す断面図、(i)
は配線基板面に半導体装置をフリップチップ実装した状
態を示す断面図。
FIGS. 1A and 1B schematically show an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, wherein FIG. 1A is a cross-sectional view showing a state in which a first conductive layer is formed, and FIG. Sectional view showing a state in which a plating resist film is formed thereon, (c) is a sectional view showing a state in which a second conductive layer is formed on the plating resist film, (d)
Is a cross-sectional view showing a state where the second conductive layer is patterned,
(e) is a cross-sectional view showing a state where a plating resist film is patterned using the patterned second conductive layer as a mask, and (f) is a cross-sectional view showing a state where bump electrodes are selectively formed on the first conductive layer by plating. FIG. 1G is a cross-sectional view showing a state where required bump electrodes are formed, FIG. 2H is a cross-sectional view showing a state where a semiconductor device is flip-chip mounted on a wiring board surface, and FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where the semiconductor device is flip-chip mounted on the wiring board surface.

【図2】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施態様
例の一工程における状態を模式的に示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state in one step of an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図3】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施態様
例の他の一工程における状態を模式的に示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in another step of the embodiment of the method of manufacturing the semiconductor device according to the present invention.

【図4】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施態様
例の電気メッキ工程の実施状態を模式的に示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an implementation state of an electroplating step in an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図5】本発明に係る半導体装置の製造方法の他の実施
態様例の電気メッキ工程の実施状態を模式的に示す断面
図。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an implementation state of an electroplating step in another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図6】従来の半導体装置におけるバンプ電極の構成を
示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a bump electrode in a conventional semiconductor device.

【図7】従来の半導体装置におけるバンプ電極の他の構
成を示す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing another configuration of a bump electrode in a conventional semiconductor device.

【図8】従来の半導体装置を配線基板面にフリップチッ
プ実装した状態を示す断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which a conventional semiconductor device is flip-chip mounted on a wiring board surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体装置(半導体素子もしくは半導体チップ)
2…ボンデイングパッド 3…バリアメタル層
バンプ電極 5…パッシベーション膜 6…配線基
板 7…配線基板の接続電極部 8…半田層 9
…第1導電層 10…メッキレジスト層 11…第2導電層 12…対向
電極 13…補助電極 14…メッキ電源 15…メッキ液
1. Semiconductor device (semiconductor element or semiconductor chip)
2. Bonding pad 3. Barrier metal layer
Bump electrode 5 Passivation film 6 Wiring board 7 Connection electrode part of wiring board 8 Solder layer 9
... First conductive layer 10 ... Plating resist layer 11 ... Second conductive layer 12 ... Counter electrode 13 ... Auxiliary electrode 14 ... Plating power supply 15 ... Plating solution

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体チップのボンデングパッド面上に
バンプ電極を形成する手段を具備する半導体装置の製造
方法において、 前記バンプ電極を形成する半導体チップ主面上に第1導
電層を形成する工程と、前記第1導電層上面にバンプ電
極の形成部分が開口されたメッキレジスト膜を形成する
工程と、前記メッキレジスト膜の側壁面を除く主面上に
第2の導電層を形成する工程と、前記第1導電層を短絡
保護回路付き電源の陰極に接続し、第2導電層およびバ
ンプ電極の主成分を構成する材料からなる対向電極を電
源の陽極に接続し、半導体チップを電解液中に浸漬して
バンプ電極の形成メッキを行う工程とを有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device comprising means for forming a bump electrode on a bonding pad surface of a semiconductor chip, wherein a first conductive layer is formed on a main surface of the semiconductor chip on which the bump electrode is formed. Forming a plating resist film in which a bump electrode forming portion is opened on the upper surface of the first conductive layer, and forming a second conductive layer on a main surface of the plating resist film excluding a side wall surface; Connecting the first conductive layer to a cathode of a power supply with a short-circuit protection circuit, connecting the second conductive layer and a counter electrode made of a material constituting a main component of the bump electrode to an anode of the power supply, and connecting the semiconductor chip to an electrolyte. Performing a plating process for forming a bump electrode by immersion in a semiconductor device.
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