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JPH07221108A - 半導体装置の電極構造およびその電極形成方法 - Google Patents

半導体装置の電極構造およびその電極形成方法

Info

Publication number
JPH07221108A
JPH07221108A JP2908994A JP2908994A JPH07221108A JP H07221108 A JPH07221108 A JP H07221108A JP 2908994 A JP2908994 A JP 2908994A JP 2908994 A JP2908994 A JP 2908994A JP H07221108 A JPH07221108 A JP H07221108A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
organic film
film
organic
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2908994A
Other languages
English (en)
Inventor
Michihiko Yamamoto
充彦 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
Priority to JP2908994A priority Critical patent/JPH07221108A/ja
Publication of JPH07221108A publication Critical patent/JPH07221108A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置において、電極形成が技術的に困
難なウェット方式の電解メッキ法を用いず、完全ドライ
方式で電極を形成することができるようにする。 【構成】 基板1のアルミ電極3およびパッシベーショ
ン膜4の上に、ポリイミド等の有機材料の絶縁物質によ
り有機膜5を形成して、アルミ電極3の上方部だけ残る
ようにパターンニングすることで、有機膜突起6を形成
する。次いで、この有機膜突起6に酸素ラジカル等の高
エネルギー粒子7を照射して、少なくとも一部がアモル
ファス化されてアモルファスカーボン状態の導電性物質
(変質層8)に変質した導電性有機膜電極9を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板に形成する
バンプ電極等の半導体装置の電極構造と、その電極形成
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、半導体基板(以下、単に基板と
呼ぶ)にバンプ電極を形成する場合、基板のバンプ電極
形成面にメッキレジスト層を形成し、このメッキレジス
ト層をエッチングして開口を形成することにより、この
開口からパッド部を露出させ、その露出したパッド部に
メッキ装置を用いて金等のメッキを施し、その施したメ
ッキによってバンプ電極を形成している。
【0003】図3(a)〜(e)はこのような基板にバ
ンプ電極を形成する従来の電極形成方法を示したもので
ある。先ず、図3(a)に示すように、基板31に酸化
シリコンからなる酸化膜32を介してアルミ電極33が
形成されており、アルミ電極33の周囲はパッシベーシ
ョン膜34により覆われている。このパッシベーション
膜34は酸化シリコンまたは窒化シリコンからなる絶縁
膜による保護膜である。
【0004】そして、この電極形成方法では、図3
(b)に示すように、アルミ電極33およびパッシベー
ション膜34の上に、後述するメッキ処理時におけるメ
ッキ電流の通電のための下地金属層35を真空蒸着法、
スパッター等の薄膜形成方法により形成する。この下地
金属層35の構造は、図示しないが詳細には、2層また
は3層構造がある。
【0005】なお、この2層または3層構造による下地
金属層35において、各々の層構造の1層目(アルミ電
極33側から)の接着層は、アルミ電極33およびパッ
シベーション膜34との接着の役目をしており、その使
用される金属材料には、Cr,Ti,TiとWとの合金
等の材料が用いられる。また、2層目のバリア層は、ア
ルミとバンプ電極に用いられる金属材料の相互拡散を防
止または遅延させるために用いられるもので、その使用
される金属材料には、Pt,Pd,Cu,Ni等の材料
が用いられる。さらに、3層目として、2層目のバリア
層の表面酸化防止の目的や、電極形成方法のバンプメッ
キにおいて良好な剪断強度を維持するために用いられる
場合があり、Au等の材料が500〜2000Å程度の
層厚で用いられる。
【0006】次に、以上の下地金属層35の表面に、メ
ッキレジストをスピンコート法等の方法を用いて塗布
し、既知のように、図示しないガラスマスクを用いて露
光、現像を実施してパターンニングを行い、図3(c)
に示すように、メッキレジスト層36および所定のレジ
スト開口部37を形成する。
【0007】次に、図3(d)に示すように、基板31
をフェイスダウン(基板31の表面を下に向ける)に
し、既知のように、図示しないバンプメッキカップに設
置して、メッキ処理を行う。このメッキ処理により、レ
ジスト開口部37に電極金属材料(金または半田)38
が析出する。この電極金属材料38の厚みは15〜25
μm程度である。
【0008】次に、メッキレジスト層36および下地金
属層35を、既知のように、エッチング等により次々に
除去することで、図3(e)に示したように、バンプ電
極39を形成する。このように、バンプ電極39の形成
方法は、ウェット方法であるメッキ液を用いた電解メッ
キ法であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、ウェッ
ト方法である電解メッキ法によるバンプ電極39の形成
方法では、メッキ液の管理が非常に難しい。即ち、基板
31がその表面を下に向けてメッキカップにセットされ
るため、メッキ液を噴き上げた際、基板31の表面やレ
ジスト開口部37にメッキ液中の気泡(エアー)が溜っ
てしまい、安定してバンプメッキをすることができな
い。また、メッキ金属の電解析出中の電気化学反応にお
いて発生するガスもレジスト開口部37や基板31表面
に溜り、バンプメッキの形成を妨げてしまう。
【0010】従って、メッキ液中の気泡により電極外観
不良が発生し、製品の歩留まりが低い、電極表面状態が
安定しない、電極硬度が安定しない、電極高さバラツキ
が大きい等の欠点が発生し、メッキ方法による均一な電
極形成は技術的に困難なものであった。
【0011】そこで、本発明の目的は、半導体装置にお
いて、ウェット方式の電解メッキ法を用いず、完全ドラ
イ方式で電極を形成することができる電極構造を提供す
るとともに、その電極形成方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項1記載の発明は、半導体装置の電極構造であっ
て、有機材料の絶縁物質を高エネルギー粒子により導電
性物質に変質させた導電性有機膜からなる突起電極を備
えた構成を特徴としている。
【0013】そして、請求項2記載の発明は、請求項1
記載の発明において、前記有機材料はポリイミドで、前
記高エネルギー粒子はラジカルであり、このラジカルの
照射により前記ポリイミドによる有機膜の少なくとも一
部をアモルファス化して導電性を具備させるようにした
ことを特徴としている。
【0014】また、請求項3記載の発明は、半導体装置
の電極形成方法であって、有機材料の絶縁物質により有
機膜を形成し、次いで、この有機膜に高エネルギー粒子
を照射して、導電性物質に変質した導電性有機膜からな
る突起電極を形成することを特徴としている。
【0015】さらに、請求項4記載の発明は、請求項3
記載の発明において、前記有機材料はポリイミドで、前
記高エネルギー粒子はラジカルであり、このラジカルの
照射により前記ポリイミドによる有機膜の少なくとも一
部をアモルファス化させて導電性を具備させるようにし
たことを特徴としている。
【0016】
【作用】請求項1記載の発明によれば、有機材料の絶縁
物質を高エネルギー粒子により導電性物質に変質させた
導電性有機膜からなる突起電極であるので、従来のよう
なウェット方式の電解メッキ法を用いずに、下地金属層
も形成せずに、完全ドライ方式で電極を形成できる。従
って、従来のような気泡による電極外観不良やメッキ液
管理の問題は根本的になくなる。
【0017】そして、請求項2記載の発明によれば、有
機材料をポリイミド、高エネルギー粒子をラジカルとし
たことにより、ラジカルの照射によりポリイミドによる
有機膜の少なくとも一部をアモルファス化させて、導電
性を具備させることによって、導電性有機膜からなる突
起電極が得られる。
【0018】また、請求項3記載の発明によれば、有機
材料の絶縁物質により形成した有機膜に高エネルギー粒
子を照射して、導電性物質に変質した導電性有機膜から
なる突起電極を形成したので、従来のようなウェット方
式の電解メッキ法を用いずに、下地金属層も形成せず
に、完全ドライ方式で電極を形成できる。従って、従来
のような気泡による電極外観不良やメッキ液管理の問題
は根本的になくなる。
【0019】さらに、請求項4記載の発明によれば、有
機材料をポリイミド、高エネルギー粒子をラジカルとし
たことにより、ラジカルの照射によりポリイミドによる
有機膜の少なくとも一部をアモルファス化して、導電性
を具備させることによって、導電性有機膜からなる突起
電極を形成できる。
【0020】
【実施例】以下に、本発明に係る半導体装置の電極構造
およびその電極形成方法の実施例を図1および図2に基
づいて説明する。
【0021】先ず、図1(a)〜(e)は基板にバンプ
電極を形成する本発明による電極形成方法を示したもの
で、1は基板、2は酸化膜、3はアルミ電極、4はパッ
シベーション膜、5は有機膜、6は有機膜突起、7は高
エネルギー粒子、8は変質層、9は導電性有機膜電極
(突起電極)である。
【0022】図1(a)に示すように、基板1には、従
来と同様に、酸化シリコンからなる酸化膜2を介してア
ルミ電極3が形成されており、このアルミ電極3の周囲
は、酸化シリコンまたは窒化シリコンからなる絶縁膜に
よる保護膜であるパッシベーション膜4により覆われて
いる。
【0023】そして、本発明による電極形成方法では、
以上の基板1の表面に、特に、ポリイミド等の有機膜5
を塗布し、この有機膜5がアルミ電極3上部だけに残る
ようにパターンニングする。
【0024】即ち、図1(b)に示すように、基板1表
面のアルミ電極3およびパッシベーション膜4の上に、
絶縁性を有する有機材料をスピンコート法またはロール
コート法により塗布して、膜厚が15〜25μm程度の
有機膜5を形成する。この有機膜5は、感光性のもので
も非感光性のものでも構わないが、実施例では、感光性
有機材料のポリイミドを用いている。
【0025】次に、以上の有機膜5の表面に、図示しな
いガラスマスクを用いて露光、現像を実施してパターン
ニングを行い、図1(c)に示すように、絶縁性の有機
膜突起6を形成する。
【0026】次に、図1(d)に示すように、この状態
で基板1の表面に高エネルギー粒子7を照射する。この
高エネルギー粒子7は、例えば、アルゴン(Ar)等の
原子、酸素のプラズマ状態により得られる酸素ラジカル
(O+)や電子等の荷電粒子等であり、具体的には、真
空中で電界を印加することによって、特に、有機膜突起
6の表面に照射する。なお、この高エネルギー粒子7を
照射する前までは、有機膜突起6は絶縁性を示してい
る。
【0027】このように、有機膜突起6の表面に高エネ
ルギー粒子7を照射することによって、有機膜突起6
は、その表面から化学反応により導電性を有する変質層
8に変質していき、図1(e)に示すように、導電性有
機膜電極9となる。なお、この導電性有機膜電極9の厚
みは上述した膜厚と同様に15〜25μm程度となる。
【0028】ここで、絶縁性の有機膜突起6に高エネル
ギー粒子7を照射することにより、導電性有機膜電極9
に変質することについて、ポリイミドにO+を照射した
場合で説明する。
【0029】先ず、〔化1〕に示すように、ポリイミド
は化学式(I)で表される。このポリイミドにO+を照
射すると、O+のエネルギーによってポリイミド構造に
おける結合力の弱い部分が切断される。即ち、図2に示
すように、ポリイミドは、水酸基と、炭素基(A)また
はエステル基(B)またはアミノ基(C)に分解し、残
りの部分がアモルファス化されてアモルファスカーボン
状態に変質し、導電性を示すようになる。
【0030】従って、基板1のアルミ電極3上に導電性
有機膜電極9を形成することができて、これによりバン
プ電極を形成することができる。
【0031】以上の通り、本発明による電極形成方法に
よれば、全プロセスをドライ方式で対応することができ
るため、従来のウェット方式の電解メッキ法によるよう
な下地金属層が不要となり、メッキ液中の気泡による電
極外観不良やメッキ液管理の問題を根本的になくすこと
ができる。
【0032】そして、以下に列挙する利点を得ることが
できる。プロセスの単純化のため、コストダウンが図
れる。使用材料が高価でないため、コストダウンが図
れる。バンプ電極高さのバラツキが従来より1/2〜
1/3程度に向上する。気泡の影響が全くない。
【0033】なお、以上の実施例においては、バンプ電
極を形成する有機材料としてポリイミドを挙げたが、本
発明はこれのみに限定されるものではなく、高エネルギ
ー粒子の照射により導電性物質に変質する他の有機材料
による絶縁物質であってもよい。また、その他、具体的
な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿
論である。
【0034】
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明に係
る半導体装置の電極構造によれば、有機材料の絶縁物質
を高エネルギー粒子により導電性物質に変質させた導電
性有機膜からなる突起電極を形成したため、従来のよう
なウェット方式の電解メッキ法を用いずに、下地金属層
も形成せずに、完全ドライ方式で有機材料により電極を
形成することができる。従って、従来のような気泡によ
る電極外観不良やメッキ液管理の問題は根本的になくす
ことができる。
【0035】そして、請求項2記載の発明に係る半導体
装置の電極構造によれば、ラジカルの照射によりポリイ
ミドによる有機膜の少なくとも一部をアモルファス化さ
せて、導電性を具備させることによって、導電性有機膜
からなる突起電極を得ることができる。
【0036】また、請求項3記載の発明に係る半導体装
置の電極形成方法によれば、有機材料の絶縁物質により
形成した有機膜に高エネルギー粒子を照射して、導電性
物質に変質した導電性有機膜からなる突起電極を形成す
るようにしたため、従来のようなウェット方式の電解メ
ッキ法を用いずに、下地金属層も形成せずに、完全ドラ
イ方式で有機材料により電極を形成することができる。
従って、従来のような気泡による電極外観不良やメッキ
液管理の問題を根本的になくすことができる。
【0037】さらに、請求項4記載の発明に係る半導体
装置の電極形成方法によれば、ラジカルの照射によりポ
リイミドによる有機膜の少なくとも一部をアモルファス
化して、導電性を具備させることによって、導電性有機
膜からなる突起電極を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】基板にバンプ電極を形成する本発明による電極
形成方法を示したもので、(a)はアルミ電極およびパ
ッシベーション膜の形成工程を示す断面図、(b)は有
機膜の塗布工程を示す断面図、(c)は有機膜のパター
ンニング工程を示す断面図、(d)は高エネルギー粒子
の照射工程を示す断面図、(e)は導電性有機膜電極を
示す断面図である。
【図2】有機膜の変質を説明する概要図である。
【図3】基板にバンプ電極を形成する従来の電極形成方
法を示したもので、(a)はアルミ電極およびパッシベ
ーション膜の形成工程を示す断面図、(b)は下地金属
層の形成工程を示す断面図、(c)はメッキレジストの
パターンニング工程を示す断面図、(d)はバンプメッ
キ工程を示す断面図、(e)はバンプ電極を示す断面図
である。
【符号の説明】
1 基板 2 酸化膜 3 アルミ電極 4 パッシベーション膜 5 有機膜 6 有機膜突起 7 高エネルギー粒子 8 変質層 9 導電性有機膜電極(突起電極)
【化1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/92 F

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置の電極構造であって、 有機材料の絶縁物質を高エネルギー粒子により導電性物
    質に変質させた導電性有機膜からなる突起電極を備えた
    ことを特徴とする半導体装置の電極構造。
  2. 【請求項2】 前記有機材料はポリイミドで、前記高エ
    ネルギー粒子はラジカルであり、 このラジカルの照射により前記ポリイミドによる有機膜
    の少なくとも一部をアモルファス化して導電性を具備さ
    せたことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の電極
    構造。
  3. 【請求項3】 半導体装置の電極形成方法であって、 有機材料の絶縁物質により有機膜を形成し、 次いで、この有機膜に高エネルギー粒子を照射して、導
    電性物質に変質した導電性有機膜からなる突起電極を形
    成することを特徴とする半導体装置の電極形成方法。
  4. 【請求項4】 前記有機材料はポリイミドで、前記高エ
    ネルギー粒子はラジカルであり、 このラジカルの照射により前記ポリイミドによる有機膜
    の少なくとも一部をアモルファス化させて導電性を具備
    させることを特徴とする請求項3記載の半導体装置の電
    極形成方法。
JP2908994A 1994-01-31 1994-01-31 半導体装置の電極構造およびその電極形成方法 Pending JPH07221108A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100769162B1 (ko) * 2001-03-07 2007-10-23 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시소자 및 그 제조방법
KR100769161B1 (ko) * 2001-03-05 2007-10-23 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시소자 및 그 제조방법
KR100769185B1 (ko) * 2001-02-27 2007-10-23 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시소자 및 그 제조방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100769185B1 (ko) * 2001-02-27 2007-10-23 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시소자 및 그 제조방법
KR100769161B1 (ko) * 2001-03-05 2007-10-23 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시소자 및 그 제조방법
KR100769162B1 (ko) * 2001-03-07 2007-10-23 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시소자 및 그 제조방법

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