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JP2006518115A - 集積回路基板および関連する構造の選択的バンピング方法 - Google Patents

集積回路基板および関連する構造の選択的バンピング方法 Download PDF

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JP2006518115A
JP2006518115A JP2006503894A JP2006503894A JP2006518115A JP 2006518115 A JP2006518115 A JP 2006518115A JP 2006503894 A JP2006503894 A JP 2006503894A JP 2006503894 A JP2006503894 A JP 2006503894A JP 2006518115 A JP2006518115 A JP 2006518115A
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barrier layer
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conductive
metal layer
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JP2006503894A
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Inventor
ジャン，ジョン‐ロン
ルー，ツァイ‐フア
チウ，サオ‐リン
クン，リン‐チェン
Original Assignee
ユニティブ・エレクトロニクス，インコーポレイテッド
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Publication date
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    • H10W72/251—
    • H10W72/252—
    • H10W72/923—
    • H10W72/9415—
    • H10W72/952—

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

上部に金属層を有する基板をバンピングすることが、金属層を含む基板上に障壁層を形成することと、障壁層上に伝導性バンプを形成することを含む。さらに、障壁層は、伝導性バンプと基板との間にあってもよく、伝導性バンプは、金属層から横方向にオフセットされてもよい。伝導性バンプを形成した後に、障壁層は、金属層から除去されることによって、伝導性バンプと基板との間に障壁層の一部分を維持しながら、金属層を露出させてもよい。関連する構造についても記載する。

Description

（関連出願）
本願は、２００３年２月１８日に出願された米国仮特許出願第６０／４４８，０９６号の優先権の利益を享受し、同出願の内容全体を引用することにより、本明細書の一部をなすものとする。
本発明は、集積回路の分野に関し、より詳しく言えば、集積回路基板のバンピング方法に関する。
高性能なマイクロ電子デバイスでは、他のマイクロ電子デバイスとの電気配線用に、はんだボールまたははんだバンプが使用されることが多い。例えば、はんだボールまたははんだバンプを用いて、回路基板や他の次のレベルのパッケージング基板に超大規模集積回路（ＶＬＳＩ：ｖｅｒｙ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）チップを電気的に接続することができる。この接続技術は、Ｃ４（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｌｌａｐｓｅ Ｃｈｉｐ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）または「フリップチップ」技術とも呼ばれ、本明細書でははんだバンプと呼ばれる。
ＩＢＭによって開発されたはんだバンプ技術によれば、はんだバンプは、集積回路ウェハに固定されたシャドウマスクの開口を介した蒸着によって形成される。例えば、Ｋａｔｚ ｅｔ ａｌ．の「Ｄｅｂｏｎｄａｂｌｅ Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ」という発明の名称の米国特許第５，２３４，１４９号明細書には、チップワイヤリング端子および金属化層を備えた電子デバイスが開示されている。ワイヤリング端子は、典型的には、本質的にアルミニウムであり、金属化層は、チタンまたはクロム局在接着層（chromium localized adhesive layer）、共堆積局在クロム銅層(codeposited localized chromium copper layer)、局在水和銅層(localized wettable copper layer)、局在金層または錫キャップ層(localized gold or tin capping layer)を含みうる。キャップ層上には、蒸着した局在鉛−錫はんだ層(lead-tin solder layer)が配置される。
電気めっき方法に基づいたはんだバンプ技術も積極的に推し進められてきた。電気めっき方法は、より大きな基板とより小さなバンプに特に有用である。この方法において、典型的に、蒸着またはスパッタリングによって、コンタクトパッドを上部に有するマイクロ電子基板上に、アンダーバンプ冶金（ｕｎｄｅｒ ｂｕｍｐ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ：ＵＢＭ）層が堆積される。典型的に、パッド上、およびはんだめっき中に電流が流れるパッド間の基板上に、連続したアンダーバンプ冶金層が設けられる。
本願と同一の譲受人に譲渡された、Ｙｕｎｇの「Ｓｏｌｄｅｒ Ｂｕｍｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ」という発明の名称の米国特許第５，１６２，２５７号明細書に、アンダーバンプ冶金層に関する電気めっき方法の一例が記載されている。同特許において、アンダーバンプ冶金層は、基板およびパッドに隣接したクロム層と、はんだ付け可能な金属として作用する上部銅層と、クロム層と銅層との間にある段階的なクロム／銅層とを含む。はんだバンプのベースは、はんだバンプとコンタクトパッドとの間のアンダーバンプ冶金層を、アンダーバンプ冶金層のはんだおよびはんだ付け可能な成分の金属間に変えることによって保持される。
本発明の実施形態によれば、集積回路基板が上部に金属層を含み、金属層を含む集積回路基板上に障壁層が形成され、障壁層上に伝導性バンプが形成される。さらに詳しく言えば、障壁層は伝導性バンプと基板との間にあり、伝導性バンプは金属層からオフセットされる。伝導性バンプの形成後に、障壁層の少なくともある部分が金属層から除去されて、金属層を露出するのに対して、障壁層の一部分が、伝導性バンプと基板との間に維持される。金属層はアルミニウム層であってもよく、および／または、障壁層はＴｉＷ層であってもよい。さらに、金属層と障壁層と伝導性バンプとは異なる材料の層であってもよい。
また、伝導性バンプの形成前に、伝導性アンダーバンプ冶金層が障壁層上に形成されてもよい。障壁層の除去前に、伝導性アンダーバンプ冶金層は、伝導性バンプと基板との間に伝導性アンダーバンプ冶金層の一部分を維持しながら、金属層と反対にある障壁層から除去されてもよい。伝導性アンダーバンプ冶金層は銅の層を含んでもよく、伝導性アンダーバンプ冶金層および障壁層は異なる材料の層であってもよい。
また、電導性バンプの形成前に、アンダーバンプ冶金層上に第２の障壁層が形成されてもよく、第２の障壁層およびアンダーバンプ冶金層は異なる材料の層であってもよい。さらに、第２の障壁層は、伝導性バンプと伝導性アンダーバンプ冶金層との間にあってもよい。第２の障壁層はニッケルの層であってもよく、アンダーバンプ冶金層は銅の層であってもよい。
第２の障壁層はアンダーバンプ冶金層の一部分上に選択的に形成されてもよく、第２の障壁層は金属層からオフセットされてもよい。さらに、伝導性バンプは、金属層からオフセットされた第２の障壁層上に選択的に形成されてもよい。さらに、第２の障壁層および伝導性バンプは、同一のマスクを用いて選択的に形成されてもよい。伝導性バンプは、はんだバンプ、金バンプ、および／または銅バンプの少なくとも１つでありうる。さらに、伝導性バンプは、金属層からオフセットされた障壁層上に選択的にめっきされてもよい。
また、集積回路基板は、上部に入出力パッドを含みうる。障壁層は金属層および入出力パッドを含む基板上に形成されてもよく、伝導性バンプは入出力パッドの反対にある障壁層上に形成されてもよい。さらに詳しく言えば、金属層およびバンプパッドの両方はアルミニウムの層であってもよい。
集積回路基板は上部に入出力パッドを含んでもよく、障壁層は金属層および入出力パッドを含む基板上に形成されてもよく、伝導性バンプは、金属層から障壁層を除去した後に、入出力パッドに電気的に連結されてもよい。さらに、金属層および入出力パッドの両方は、アルミニウムの層であってもよい。さらに、伝導性バンプは入出力パッドと反対の障壁層上に形成されてもよく、または、伝導性バンプは入出力パッドからオフセットされてもよい。また、金属層から障壁層を除去した後に、伝導性バンプに第２の基板が結合されてもよい。
本発明のさらなる実施形態によれば、集積回路デバイスのバンピング方法は、集積回路基板上に障壁層を形成することを含み、障壁層は、集積回路基板上の露出された金属層からオフセットされる。障壁層上に伝導性バンプが形成され、障壁層は伝導性バンプと基板との間にある。さらに、伝導性バンプは金属層からオフセットされ、障壁層と伝導性バンプと金属層とは異なる伝導性材料の層であってもよい。
障壁層はチタンタングステンの層であってもよく、露出された金属層はアルミニウムの層であってもよい。さらに、伝導性バンプは、はんだバンプ、金バンプ、および／または、銅バンプの少なくとも１つでありうる。また、障壁層と伝導性バンプとの間に伝導性アンダーバンプ冶金層が設けられてもよく、伝導性バンプに第２の基板が結合されてもよい。
また、集積回路基板は集積回路基板上に入出力パッドを含んでもよく、障壁層および伝導性バンプは入出力パッドに電気的に接続される。さらに、入出力パッドおよび金属層の各々はアルミニウムの層でありうる。さらに、伝導性バンプは入出力パッドの反対にある障壁層上にあってもよく、伝導性バンプは入出力パッドからオフセットされてもよい。また、障壁層と伝導性バンプとの間に、アンダーバンプ冶金層があってもよく、アンダーバンプ冶金層および障壁層は異なる材料の層であってもよい。
本発明のさらなる実施形態によれば、集積回路デバイスが、上部に露出された金属層を有する集積回路基板を含む。露出された金属層からオフセットされた集積回路基板上に障壁層があり、障壁層上に伝導性バンプがある。さらに詳しく言えば、障壁層は伝導性バンプと基板との間にあり、伝導性バンプは金属層からオフセットされ、障壁層と伝導性バンプと金属層との全ては異なる伝導性材料を含む。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明についてさらに詳しく記載し、同図には、本発明の好ましい実施形態が示されている。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態において実施されてもよく、本明細書に示す実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、これらの実施形態は、本明細書が徹底的かつ完全なものになるように、さらに当業者に本発明の範囲を完全に伝えるように与えられる。図面において、層および領域の厚みは、明確に示すために誇張されている。図面において、同様の参照番号は、同様の要素をさす。
層、領域、または基板などの要素が、別の要素「上」にあると言及される場合には、他の要素上に直接存在することもあるし、介在する要素が存在してもよいことを理解されたい。対照的に、要素が別の要素「上に直接」あると言及される場合には、介在する要素は存在しない。また、要素が別の要素に「結合」されると言及される場合には、他の要素に直接結合されることもあるし、介在する要素が存在してもよい。対照的に、要素が別の要素に「直接結合」されると言及される場合には、介在する要素は存在しない。また、要素が別の要素に「接合」または「連結」されると言及される場合には、他の要素に直接接続または連結されることもあるし、介在する要素が存在してもよいことを理解されたい。最後に、「直接」という用語は、介在する要素がないことを意味する。
本発明の実施形態によれば、（露出されたアルミニウム層などの）基板上の露出された金属層を設けながら、（集積回路ウェハなどの）集積回路基板のバンピングが可能である方法が提供されてもよい。ワイヤボンド接触、露出された入出力パッド、ヒューズ、および／またはリフレクタを与えるために、アルミニウム層などの金属層が使用されてもよい。さらに、別の基板との電気的および／または機械的配線を与えるために、基板上に、はんだバンプなどの伝導性バンプが設けられてもよい。基板上にバンプを形成した後に露出された金属層を設けることによって、金属層の入出力パッドが、バンピング後にワイヤボンドパッドを与えることができ、および／またはバンプを形成した後に、レーザを用いて金属層レーザヒューズを開くことができる。
以下、図１〜図４を参照しながら、本発明の第１の実施形態について記載する。図１に示すように、集積回路基板２１が、金属層２３と、その上部にパッシベーション層２５とを有してもよい。集積回路基板２１は、（トランジスタ、ダイオード、レジスタ、コンデンサ、および／またはインダクタなどの）電子デバイスが上部に形成された（ケイ素、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、および／または炭化ケイ素基板などの）半導体基板を含みうる。本明細書において使用する場合には、基板という用語は、複数の集積回路デバイスを上部に含むウェハや、単一の集積回路デバイスを上部に含む集積回路ダイについて言及するために用いられてもよい。通常、単一のウェハ上に複数の集積回路デバイスを作製した後、単一のウェハから複数のダイが切り取られる。他の代替では、基板という用語は、印刷回路基板などの基板をパッケージングする別の層を言及するために用いられてもよい。
例えば、金属層２３は、後続するワイヤボンディング用の入出力パッドとして使用されるように、基板２１の電子デバイス用の入出力パッドを与えてもよい。代替として、金属層２３は、基板２１上の冗長回路の連結／分断を与えるために、機械的および／またはレーザで切り離すことができるヒューズを与えてもよい。別の代替として、金属層２３は、基板２１上の回路の電気的プローブ用のパッドを与えてもよい。
パッシベーション層２５は、（二酸化ケイ素および／または窒化ケイ素などの）無機材料、および／または、（ポリイミドなどの）有機材料を含みうる。図示したように、パッシベーション層２５にある開口が、金属層２３の部分を露出してもよい。さらに詳しく言えば、パッシベーション層２５は金属層２３にわたって形成されてもよく、パッシベーション層２５の部分が金属層２３の部分を露出するために選択的に除去されてもよい。金属層２３の部分が露出されるようにすることにより、金属層は、引き続き、プローブされ、カットされ、および／または、ワイヤボンディングパッドとして使用されてもよい。
図２に示すように、（ＴｉＷ、ＴｉＮ、および／またはそれらの組み合わせの層などの）第１の障壁層２７が、例えば、スパッタリング、蒸着、および／または、化学気相成長（ＣＶＤ）を用いて、パッシベーション層２５および金属層２３の露出部分上に形成されてもよい。第１の障壁層２７の露出表面は、ウェットおよび／またはドライ洗浄作業を用いて洗浄が施された後に、アンダーバンプ冶金層２９を形成する次のステップが施されてもよい。第１の障壁層２７は、アンダーバンプ冶金層２９とパッシベーション層２５との間に接着性を与え、アンダーバンプ冶金層２９と基板２１との間に信号の電気伝導性を与え、および／または、金属層２３に対してエッチ選択性を与えるように選択されてもよい。したがって、第１の障壁層２７は、金属層２３に著しくダメージを与えることなく、金属層２３から除去されてもよい。
次いで、伝導性アンダーバンプ冶金層２９は、基板２１および金属層２３とは反対の障壁層２７上に形成されてもよい。さらに詳しく言えば、伝導性アンダーバンプ冶金層２９は、銅（Ｃｕ）を含みうる。伝導性アンダーバンプ冶金層２９上には、（フォトレジストおよび／またはポリマーの層などの）マスク層３１が形成されてもよく、めっきテンプレートを与えるために、マスク層３１に開口３３が形成されてもよい。さらに詳しく言えば、マスク層３１は、開口３３を形成するために、フォトリソグラフィ技術を用いて選択的に露光および現像されたフォトレジスト層でありうる。
次いで、開口３３によって露出された伝導性アンダーバンプ冶金層２９の部分上に、（ニッケル層などの）第２の障壁層３２および（錫ベースのはんだ、金、および／または銅などの）バンピング材料３５が選択的に形成されてもよい。例えば、第２の障壁層３２およびバンピング材料３５は電気めっきされてもよく、アンダーバンプ冶金層２９がめっき電極を与え、マスク３１下の電流路を与える。代替として、めっき中にマスク下の電流路が不要なように、無電解めっきが使用されてもよい。他の堆積技術も使用してよい。第２の障壁層３２およびバンピング材料３５を形成した後、マスク３１は、例えば、ドライおよび／またはウェットプロセス化学作用を用いて剥がすこともできる。
図３に示すように、バンピング材料３５および／または第２の障壁層３２によって覆われていない伝導性アンダーバンプ冶金層２９の部分が除去され得る。さらに詳しく言えば、伝導性アンダーバンプ冶金層２９の部分が、優先的に第１の障壁層２７に対して伝導性アンダーバンプ冶金層２９除去するエッチ化学作用を用いて除去され得る。したがって、第１の障壁層２７は、アンダーバンプ冶金層２９の部分を除去しながら、金属層２３を保護してもよい。伝導性アンダーバンプ冶金層２９が銅（Ｃｕ）、第１の障壁層２７がチタン−タングステン（ＴｉＷ）からなる場合には、金属層２３を維持しながら、伝導性アンダーバンプ冶金層２９を選択的に除去するために、水酸化アンモニウムが使用されてもよい。
次いで、バンピング材料３５、第２の障壁層３２、および／または、アンダーバンプ冶金層２９の残りの部分によって覆われていない第１の障壁層２７の部分が、優先的に金属層２３に対して第１の障壁層２７を除去するエッチ化学作用を用いて除去され得る。したがって、第１の障壁層２７は、金属層２３に著しいダメージを与えることなく除去されうる。第１の障壁層２７がチタン−タングステン（ＴｉＷ）からなり金属層２３がアルミニウム（Ａｌ）からなる場合には、第１の障壁層２７の部分は、以下のものを含む混合物を用いて除去されてもよい。
過酸化水素−１０〜２０％
スルホサリチル酸−２〜３０グラム／リットル
硫化カリウム−２５〜２００グラム／リットル
ベンゾトリゾール−１〜１０グラム／リットル
補給水
温度：３０〜７０℃
ｐＨ＜７
次いで、図３の構造は、図４に示すように、（アルミニウム層などの）金属層２３が露出されたまま、バンピング材料３５がボールを形成するように加熱され得る。例えば、錫ベースのはんだバンピング材料の場合には、バンピング材料３５は、図４のバンピング材料３５のボールを与えるために、溶かされ、リフロー処理され、洗浄されてもよい。金バンピング材料の場合には、バンピング材料３５は、アニール処理されてもよい。代替として、アンダーバンプ冶金層２９および障壁層２７の部分は、ボールを形成するためのバンピング材料を加熱した後に除去され得る。別の代替として、バンピング材料３５は、最初にボールを形成せずに融和性の基板に結合されてもよい。
図４に示していないが、バンピング材料３５と、第２の障壁層３２と、伝導性アンダーバンプ冶金層２９の残りの部分と、第１の障壁層２７の残りの部分とは、パッシベーション層２５にある開口および／または再分配経路導体を介して基板に電気的に連結されてもよい。バンピング材料３５は、例えば、米国特許第５，８９２，１７９号、米国特許第６，３２９，６０８号明細書、および／または米国特許第６，３８９，６９１号明細書において開示されているような再分配経路導体を用いて、遠隔コンタクトパッドに電気的に連結され得る。これらの特許の各々の開示の内容全体を引用することにより、本明細書の一部をなすものとする。
したがって、バンピング材料３５は、金属層２３が露出されたまま、（別の集積回路半導体デバイスおよび／またはプリント回路基板などの）別の基板に電気的および／または機械的に連結されるようにするために用いることができる。したがって、金属層２３は、バンピング材料３５を形成した後に、および／または、バンピング材料３５を別の基板に結合した後、焼成され、カットされ、プローブされ、および／またはワイヤボンディングされてもよい。
以下、図５〜図８を参照しながら、本発明の第２の実施形態について記載する。図５に示すように、集積回路基板１２１が、上部に金属層１２３および配線層１１９を有してもよく、金属層１２３と配線層１１９と基板１２１の上に、パッシベーション層１２５が設けられてもよい。金属層１２３および配線層１１９は、（同一のアルミニウム層などの）同一の金属層からパターン化されてもよい。集積回路基板１２１は、（トランジスタ、ダイオード、レジスタ、コンデンサ、および／またはインダクタなどの）電子デバイスが上部に形成された（ケイ素、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、および／または炭化ケイ素基板などの）半導体基板を含みうる。本明細書において使用する場合には、基板という用語は、複数の集積回路デバイスを上部に含むウェハや、単一の集積回路デバイスを上部に含む集積回路ダイについて言及するために用いられてもよい。通常、単一のウェハ上に複数の集積回路デバイスを作製した後に、単一のウェハから複数のダイが切り取られる。他の代替では、基板という用語は、印刷回路基板などの基板をパッケージングする別の層を言及するために用いられてもよい。
例えば、金属層１２３は、後続するワイヤボンディング用の入出力パッドとして使用されるように、基板１２１の電子デバイス用の入出力パッドを与えてもよい。代替として、金属層１２３は、基板１２１上の冗長回路の連結／分断を与えるために、機械的および／またはレーザにより切り離すことができるヒューズを与えてもよい。別の代替として、金属層１２３は、基板１２１上の回路の電気的プローブ用のパッドを与えてもよい。配線層１１９は、以下にさらに詳細に記載するように、（プリント回路基板や集積回路デバイスなどの）次のレベルの基板へバンピング材料を介して電気的および機械的配線を与えてもよい。金属層１２３および配線層１１９の両方は、アルミニウムを含みうる。
パッシベーション層１２５は、（二酸化ケイ素および／または窒化ケイ素などの）無機材料、および／または、（ポリイミドなどの）有機材料を含みうる。図示したように、パッシベーション層１２５にある開口が、金属層１２３の部分および配線層１１９の部分を露出してもよい。さらに詳しく言えば、パッシベーション層１２５は金属層１２３および配線層１１９にわたって形成されてもよく、パッシベーション層１２５の部分が金属層１２３および配線層１１９の部分を露出するために選択的に除去されてもよい。金属層１２３の部分が露出されるようにすることにより、金属層は、引き続き、プローブされ、カットされ、および／または、ワイヤボンディングパッドとして使用されてもよい。
図６に示すように、（ＴｉＷ、ＴｉＮ、および／またはそれらの組み合わせの層などの）第１の障壁層１２７が、例えば、スパッタリング、蒸着、および／または、化学気相成長（ＣＶＤ）を用いて、パッシベーション層１２５と、金属層１２３の露出部分と、配線層１１９の露出部分との上に形成されてもよい。第１の障壁層１２７の露出表面は、ウェットおよび／またはドライ洗浄作業を用いて洗浄が施された後に、アンダーバンプ冶金層１２９を形成する次のステップが施されてもよい。第１の障壁層１２７は、アンダーバンプ冶金層１２９とパッシベーション層１２５との間に接着性を与え、アンダーバンプ冶金層１２９と配線層１１９との間に接着性を与え、アンダーバンプ冶金層１２９と基板１２１との間に信号の電気伝導性を与え、および／または、金属層１２３に対してエッチ選択性を与えるように選択されてもよい。したがって、第１の障壁層１２７は、金属層１２３に著しくダメージを与えることなく、金属層１２３から除去されてもよい。
次いで、伝導性アンダーバンプ冶金層１２９は、基板１２１と、金属層１２３と、配線層１１９とは反対の障壁層１２７との上に形成されてもよい。さらに詳しく言えば、伝導性アンダーバンプ冶金層１２９は、銅（Ｃｕ）を含みうる。伝導性アンダーバンプ冶金層１２９上には、（フォトレジストおよび／またはポリマーの層などの）マスク層１３１が形成されてもよく、配線層１１９とは反対のアンダーバンプ冶金層１２９の部分を露出するめっきテンプレートを与えるために、マスク層１３１に開口１３３が形成されてもよい。さらに詳しく言えば、マスク層１３１は、開口１３３を形成するために、フォトリソグラフィ技術を用いて選択的に露光および現像されたフォトレジスト層でありうる。
次いで、開口１３３によって露出された伝導性アンダーバンプ冶金層１２９の部分上に、（ニッケル層などの）第２の障壁層１３２および（錫ベースのはんだ、金、および／または銅などの）バンピング材料１３５が選択的に形成されてもよい。例えば、第２の障壁層１３２およびバンピング材料１３５は電気めっきされてもよく、アンダーバンプ冶金層１２９がめっき電極を与え、マスク１３１下の電流路を与える。代替として、めっき中にマスク下の電流路が不要なように、無電解めっきが使用されてもよい。他の堆積技術を使用してもよい。第２の障壁層１３２およびバンピング材料１３５を形成した後に、マスク１３１は、例えば、ドライおよび／またはウェットプロセス化学作用を用いて剥がすこともできる。
図７に示すように、バンピング材料１３５および／または第２の障壁層１３２によって覆われていない伝導性アンダーバンプ冶金層１２９の部分が除去され得る。さらに詳しく言えば、伝導性アンダーバンプ冶金層１２９の部分が、優先的に第１の障壁層１２７に対して伝導性アンダーバンプ冶金層１２９除去するエッチ化学作用を用いて除去され得る。したがって、第１の障壁層１２７は、アンダーバンプ冶金層１２９の部分を除去しながら、金属層１２３を保護してもよい。伝導性アンダーバンプ冶金層１２９が銅（Ｃｕ）からなり第１の障壁層１２７がチタン−タングステン（ＴｉＷ）からなる場合には、金属層１２３を維持しながら、伝導性アンダーバンプ冶金層１２９を選択的に除去するために、水酸化アンモニウムが使用されてもよい。
次いで、バンピング材料１３５、第２の障壁層１３２、および／または、アンダーバンプ冶金層１２９の残りの部分によって覆われていない第１の障壁層１２７の部分が、優先的に金属層１２３に対して第１の障壁層１２７を除去するエッチ化学作用を用いて除去され得る。したがって、第１の障壁層１２７は、金属層１２３に著しいダメージを与えることなく除去されてもよい。第１の障壁層１２７がチタン−タングステン（ＴｉＷ）からなり金属層１２３がアルミニウム（Ａｌ）からなる場合には、第１の障壁層１２７の部分は、以下のものを含む混合物を用いて除去されてもよい。
過酸化水素−１０〜２０％
スルホサリチル酸−２〜３０グラム／リットル
硫化カリウム−２５〜２００グラム／リットル
ベンゾトリゾール−１〜１０グラム／リットル
補給水
温度：３０〜７０℃
ｐＨ＜７
次いで、図７の構造は、図８に示すように、（アルミニウム層などの）金属層１２３が露出されたまま、バンピング材料１３５がボールを形成するように加熱され得る。例えば、錫ベースのはんだバンピング材料の場合には、バンピング材料１３５は、図８のバンピング材料１３５のボールを与えるために、溶かされ、リフロー処理され、洗浄されてもよい。金バンピング材料の場合には、バンピング材料１３５はアニール処理されてもよい。代替として、アンダーバンプ冶金層１２９および障壁層１２７の部分は、ボールを形成するためのバンピング材料を加熱した後に除去され得る。別の代替として、バンピング材料１３５は、最初にボールを形成せずに融和性の基板に結合されてもよい。
図８に示していないが、バンピング材料１３５と、第２の障壁層１３２と、伝導性アンダーバンプ冶金層１２９の残りの部分と、第１の障壁層１２７の残りの部分とは、バンピング材料１３５が配線層１１９からオフセットされるように、再分配経路導体を介して配線層１１９に電気的に連結されてもよい。
したがって、バンピング材料１３５は、金属層１２３が露出されたまま、（別の集積回路半導体デバイスおよび／またはプリント回路基板などの）別の基板に電気的および／または機械的に連結されるようにするために用いることができる。したがって、金属層１２３は、バンピング材料１３５を形成した後、および／または、バンピング材料１３５を別の基板に結合した後に、焼成され、カットされ、プローブされ、および／または、ワイヤボンディングされてもよい。
以下、図９〜図１２を参照しながら、本発明の第３の実施形態について記載する。図９に示すように、集積回路基板３２１が、金属層３２３および配線層３１９を有してもよく、金属層３２３と配線層３１９と基板３２１との上に、パッシベーション層３２５が設けられてもよい。金属層３２３および配線層３１９は、（同一のアルミニウム層などの）同一の金属層からパターン化されてもよい。集積回路基板３２１は、（トランジスタ、ダイオード、レジスタ、コンデンサ、および／またはインダクタなどの）電子デバイスが上部に形成された（ケイ素、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、および／または炭化ケイ素基板などの）半導体基板を含みうる。本明細書において使用する場合には、基板という用語は、複数の集積回路デバイスを上部に含むウェハや、単一の集積回路デバイスを上部に含む集積回路ダイについて言及するために用いられてもよい。通常、単一のウェハ上に複数の集積回路デバイスを作製した後に、単一のウェハから複数のダイが切り取られる。他の代替では、基板という用語は、印刷回路基板などの基板をパッケージングする別の層を言及するために用いられてもよい。
例えば、金属層３２３は、後続するワイヤボンディング用の入出力パッドとして使用されるように、基板３２１の電子デバイス用の入出力パッドを与えてもよい。代替として、金属層３２３は、基板３２１上の冗長回路の連結／分断を与えるために、機械的および／またはレーザにより切り離すことができるヒューズを与えてもよい。別の代替として、金属層３２３は、基板３２１上の回路の電気的プローブ用のパッドを与えてもよい。配線層２１９は、以下にさらに詳細に記載するように、（プリント回路基板や集積回路デバイスなどの）次のレベルの基板へバンピング材料を介して電気的および機械的配線を与えてもよい。金属層３２３および配線層３１９の両方は、アルミニウムを含みうる。
パッシベーション層３２５は、（二酸化ケイ素および／または窒化ケイ素などの）無機材料、および／または、（ポリイミドなどの）有機材料を含みうる。図示したように、パッシベーション層３２５にある開口が、金属層３２３の部分および配線層３１９の部分を露出してもよい。さらに詳しく言えば、パッシベーション層３２５は金属層３２３および配線層３１９にわたって形成されてもよく、パッシベーション層３２５の部分が金属層３２３および配線層３１９の部分を露出するために選択的に除去されてもよい。金属層３２３の部分が露出されるようにすることにより、金属層は、引き続き、プローブされ、カットされ、および／または、ワイヤボンディングパッドとして使用されてもよい。
図１０に示すように、（ＴｉＷ、ＴｉＮ、および／またはそれらの組み合わせの層などの）第１の障壁層３２７が、例えば、スパッタリング、蒸着、および／または化学気相成長（ＣＶＤ）を用いて、パッシベーション層３２５と金属層３２３の露出部分と配線層３１９の露出部分との上に形成されてもよい。第１の障壁層３２７の露出表面は、ウェットおよび／またはドライ洗浄作業を用いて洗浄が施された後に、アンダーバンプ冶金層３２９を形成する次のステップが施されてもよい。第１の障壁層３２７は、アンダーバンプ冶金層３２９とパッシベーション層３２５との間に接着性を与え、アンダーバンプ冶金層３２９と配線層３１９との間に接着性を与え、アンダーバンプ冶金層３２９と基板３２１との間に信号の電気伝導性を与え、および／または、金属層３２３に対してエッチ選択性を与えるように選択されてもよい。したがって、第１の障壁層３２７は、金属層３２３に著しくダメージを与えることなく、金属層３２３から除去されてもよい。
次いで、伝導性アンダーバンプ冶金層３２９は、基板３２１と金属層３２３と配線層３１９とは反対の障壁層３２７との上に形成されてもよい。さらに詳しく言えば、伝導性アンダーバンプ冶金層３２９は、銅（Ｃｕ）を含みうる。さらに、基板とは反対のアンダーバンプ冶金層３２９上に、ダム層３３０が形成されてもよい。ダム層３３０は、リフロー中に後で形成されるバンピング材料が湿らない、クロムなどの材料から形成されてもよい。
伝導性アンダーバンプ冶金層３２９上には、（フォトレジストおよび／またはポリマーの層などの）マスク層３３１が形成されてもよく、配線層３１９とは反対のアンダーバンプ冶金層３２９の部分を露出するめっきテンプレートを与えるために、マスク層３３１に開口３３３が形成されてもよい。マスク層３３１は、開口３３３を形成するために、フォトリソグラフィ技術を用いて選択的に露光および現像されたフォトレジスト層でありうる。開口３３３を形成した後に、アンダーバンプ冶金層３２９の部分を露出するために、開口３３３を介して露出されたダム層３３０の部分が除去されてもよい。
マスク層３３１を介した開口３３３は、基板３２１から垂直に見た場合（すなわち、図１０に示す向きで基板３２１の上方から見た場合）には、細長い部分および比較的幅広の部分を有してもよい。さらに詳しく言えば、開口３３３の比較的幅広の部分は、配線層３１９からオフセットされてもよく、開口３３３の細長い部分は、開口の比較的幅広の部分から配線層３１９に隣接する位置まで延在してもよい。例えば、開口３３３は、鍵穴形状を有してもよく、鍵穴形状の比較的幅広の（すなわち、円形の）部分は、配線層３１９からオフセットされ、鍵穴形状の細長い部分は、配線層３１９に隣接した位置に延在する。
次いで、開口３３３によって露出された伝導性アンダーバンプ冶金層３２９の部分上に、（ニッケル層などの）第２の障壁層３３２および（錫ベースのはんだ、金、および／または銅などの）バンピング材料３３５が選択的に形成されてもよい。例えば、第２の障壁層３３２およびバンピング材料３３５は電気めっきされてもよく、アンダーバンプ冶金層３２９が、めっき電極を与え、マスク３３１下の電流路を与える。代替として、めっき中にマスク下の電流路が不要なように、無電解めっきが使用されてもよい。他の堆積技術も使用してよい。第２の障壁層３３２およびバンピング材料３３５を形成した後に、マスク３３１は、例えば、ドライプロセス化学作用および／またはウェットプロセス化学作用を用いて剥がすこともできる。したがって、第２の障壁層３３２およびバンピング材料３３５は、配線層３１９から間隔を置いた位置にある拡大された幅広い部分と、拡大された幅広い部分と配線層３１９との間の細長い部分とを有してもよい。図１１に示すように、マスク３３１が除去されてもよい。
図１２に示すように、バンピング材料３３５にリフロー作業が施されてもよい。バンピング材料３３５の拡大された幅広の部分および細長い部分にわたって曲率半径に差があるため、内圧により、バンピング材料が細長い部分から拡大された幅広の部分に追いやられることがある。したがって、比較的薄い部分３３５ｂが細長い部分にとどまるのに対して、比較的厚い部分３３５ａが、拡大された幅広の部分に形成されることがある。さらに、ダム層３３０は、バンピング材料３３５を、リフロー中、拡大された幅広の部分および細長い部分に閉じ込める。
（比較的厚いおよび薄い部分３３５ａ〜ｂを含む）バンピング材料３３５および／または第２の障壁層３３２によって覆われていない伝導性アンダーバンプ冶金層３２９の部分が除去され得る。さらに詳しく言えば、伝導性アンダーバンプ冶金層３２９の部分が、優先的に第１の障壁層３２７に対して伝導性アンダーバンプ冶金層３２９除去するエッチ化学作用を用いて除去され得る。したがって、第１の障壁層３２７は、アンダーバンプ冶金層３２９の部分を除去しながら、金属層３２３を保護してもよい。伝導性アンダーバンプ冶金層３２９が銅（Ｃｕ）からなり第１の障壁層３２７がチタン−タングステン（ＴｉＷ）からなる場合には、金属層３２３を維持しながら、伝導性アンダーバンプ冶金層３２９を選択的に除去するために、水酸化アンモニウムが使用されてもよい。
次いで、バンピング材料３３５、第２の障壁層３３２、および／または、アンダーバンプ冶金層３２９の残りの部分によって覆われていない第１の障壁層３２７の部分が、優先的に金属層３２３に対して第１の障壁層３２７を除去するエッチ化学作用を用いて除去され得る。したがって、第１の障壁層３２７は、金属層３２３に著しいダメージを与えることなく除去されてもよい。第１の障壁層３２７がチタン−タングステン（ＴｉＷ）からなり金属層３２３がアルミニウム（Ａｌ）からなる場合には、第１の障壁層３２７の部分は、以下のものを含む混合物を用いて除去されてもよい。
過酸化水素−１０〜２０％
スルホサリチル酸−２〜３０グラム／リットル
硫化カリウム−２５〜２００グラム／リットル
ベンゾトリゾール−１〜１０グラム／リットル
補給水
温度：３０〜７０℃
ｐＨ＜７
例えば、米国特許第５，８９２，１７９号明細書、米国特許第６，３２９，６０８号明細書、および／または、米国特許第６，３８９，６９１号明細書に、再分配経路導体が開示されている。これらの特許の各々の開示の内容全体を引用することにより、本明細書の一部をなすものとする。
代替として、図１１の第２の障壁層３３２および／またはバンピング材料３３５によって覆われていないアンダーバンプ冶金層３２７および第１の障壁層３２９の部分が、バンピング材料３３５をリフロー処理する前に除去されてもよい。したがって、ダム層３３０が省かれてもよく、バンピング材料３３５のフローは、バンピング材料が、パッシベーション層３２５によって、バンピング材料が湿らないように閉じ込められてもよい。アンダーバンプ冶金層３２９および第１の障壁層３２７の部分を除去した後に、図１２に示すように、比較的薄い層３３５ｂが細長い部分上に設けられ、比較的厚い層３３５ａが拡大された幅広の部分上に設けられるように、バンプ材料にリフロー作業が施されてもよい。
例えば、錫ベースのはんだバンピング材料の場合には、バンピング材料３３５は、図１２のバンピング材料３３５のボールを与えるために、溶かされ、リフロー処理され、洗浄されてもよい。金バンピング材料の場合には、バンピング材料３３５は、アニール処理されてもよい。
図１２に示すように、バンピング材料３３５のボールが形成されてもよく、バンピング材料３３５のボール（比較的厚い部分３３５ｂ）は、第１の障壁層３２７、アンダーバンプ冶金層３２９、および／または、バンピング材料３３５の比較的薄い部分３３５ｂの残りの細長い部分を含む再分配経路導体を介して、配線層３１９に電気的に接続されてもよい。さらに、（アルミニウム層などの）金属層３２３は、図１２に示すように、露出されてもよい。
したがって、バンピング材料３３５は、金属層３２３が露出されたまま、（別の集積回路半導体デバイスおよび／またはプリント回路基板などの）別の基板に電気的および／または機械的に連結されるようにするために用いることができる。したがって、金属層３２３は、バンピング材料３３５を形成した後、および／または、バンピング材料３３５を別の基板に結合した後に、焼成され、カットされ、プローブされ、および／または、ワイヤボンディングされてもよい。
以下、図１３〜図１４を参照しながら、本発明の第４の実施形態について記載する。図１３に示すように、集積回路基板４２１が、第１および第２の金属層４２３ａ〜ｂを有してもよく、金属層４２３ａ〜ｂおよび基板４２１上に、第１のパッシベーション層４２５ａが設けられてもよい。金属層４２３ａ〜ｂは、（同一のアルミニウム層などの）同一の金属層からパターン化されてもよい。集積回路基板４２１は、（トランジスタ、ダイオード、レジスタ、コンデンサ、および／またはインダクタなどの）電子デバイスが上部に形成された（ケイ素、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、および／または炭化ケイ素基板などの）半導体基板を含みうる。本明細書において使用する場合、基板という用語は、複数の集積回路デバイスを上部に含むウェハや、単一の集積回路デバイスを上部に含む集積回路ダイについて言及するために用いられてもよい。通常、単一のウェハ上に複数の集積回路デバイスを作製した後、単一のウェハから複数のダイが切り取られる。他の代替では、基板という用語は、印刷回路基板などの基板をパッケージングする別の層を言及するために用いられてもよい。
例えば、金属層４２３ａは、後続するワイヤボンディング用の入出力パッドとして使用されるように、基板４２１の電子デバイス用の入出力パッドを与えてもよい。代替として、金属層４２３は、基板４２１上の冗長回路の連結／分断を与えるために、機械的および／またはレーザにより切り離すことができるヒューズを与えてもよい。別の代替として、金属層４２３は、基板４２１上の回路の電気的プローブ用のパッドを与えてもよい。金属層４２３ｂは、基板４２１の電子デバイスに入出力パッドを与えてもよい。金属層４２３ａ〜ｂの両方は、アルミニウムを含みうる。
第１のパッシベーション層４２５ａは、（二酸化ケイ素および／または窒化ケイ素などの）無機材料、および／または、（ポリイミドなどの）有機材料を含みうる。図示したように、第１のパッシベーション層４２５ａにある開口が、金属層４２３ａ〜ｂの部分を露出してもよい。さらに詳しく言えば、第１のパッシベーション層４２５ａは金属層４２３ａ〜ｂにわたって形成されてもよく、第１のパッシベーション層４２５ａの部分が金属層４２３ａ〜ｂの部分を露出するために選択的に除去されてもよい。金属層４２３ａの部分が露出されるようにすることにより、金属層４２３ａは、引き続き、プローブされ、カットされ、および／または、ワイヤボンディングパッドとして使用されてもよい。
次いで、第１のパッシベーション層４２５ａ上および第２の金属層４２３ｂの部分上に、配線層４１９が形成されてもよい。さらに詳しく言えば、配線層４１９は、金属層４２３ｂからオフセットされた後に形成されるバンピング材料との電気的接続を与えるように、第２の金属層４２３ｂの露出された部分から延在してもよい。金属層４２３ａ〜ｂおよび配線層４１９の両方は、アルミニウムを含みうる。
さらに、配線層４１９と第１のパッシベーション層４２５ａと第１の金属層４２３ａの露出された部分との上に、第２のパッシベーション層４２５ｂが形成されてもよい。次いで、配線層４１９および第１の金属層４２３ａの部分を露出するために、第２のパッシベーション層４２５ｂに開口が形成されてもよい。第２のパッシベーション層４２５ｂは、（二酸化ケイ素および／または窒化ケイ素など）無機材料、および／または、（ポリイミドなどの）有機材料を含みうる。配線層４１９は、以下にさらに詳細に記載するように、（プリント回路基板や集積回路デバイスなどの）次のレベルの基板へバンピング材料を介して電気的および機械的配線を与えてもよい。
（ＴｉＷ、ＴｉＮ、および／またはそれらの組み合わせの層などの）第１の障壁層４２７が、例えば、スパッタリング、蒸着、および／または化学気相成長（ＣＶＤ）を用いて、第２のパッシベーション層４２５ｂと、配線層４１９の露出部分と、第１のパッシベーション層４２５ａと、金属層４２３ａの露出部分との上に形成されてもよい。第１の障壁層４２７の露出表面は、ウェットおよび／またはドライ洗浄作業を用いて洗浄が施された後に、アンダーバンプ冶金層４２９を形成する次のステップが施されてもよい。第１の障壁層４２７は、アンダーバンプ冶金層４２９とパッシベーション層４２５ａおよび／または４２５ｂとの間に接着性を与え、アンダーバンプ冶金層４２９と配線層４１９との間に接着性を与え、アンダーバンプ冶金層４２９と基板４２１との間に信号の電気伝導性を与え、および／または、第１の金属層４２３ａに対してエッチ選択性を与えるように選択されてもよい。したがって、第１の障壁層４２７は、金属層４２３ａに著しくダメージを与えることなく、第１の金属層４２３ａから除去されてもよい。
次いで、伝導性アンダーバンプ冶金層４２９は、基板４２１、第１の金属層４２３ａ、および配線層４１９とは反対の障壁層４２７上に形成されてもよい。さらに詳しく言えば、伝導性アンダーバンプ冶金層４２９は、銅（Ｃｕ）を含みうる。伝導性アンダーバンプ冶金層４２９上には、マスク層４３１（フォトレジストおよび／またはポリマーの層など）が形成されてもよく、配線層４１９からオフセットされたアンダーバンプ冶金層４２９の部分を露出するめっきテンプレートを与えるために、マスク層４３１に開口４３３が形成されてもよい。さらに詳しく言えば、マスク層４３１は、開口４３３を形成するために、フォトリソグラフィ技術を用いて選択的に露光および現像されたフォトレジスト層でありうる。
次いで、開口４３３によって露出された伝導性アンダーバンプ冶金層４２９の部分上に、（ニッケル層などの）第２の障壁層４３２および（錫ベースのはんだ、金、および／または銅などの）バンピング材料４３５が選択的に形成されてもよい。例えば、第２の障壁層４３２およびバンピング材料４３５は電気めっきされてもよく、アンダーバンプ冶金層４２９がめっき電極を与え、マスク４３１下の電流路を与える。代替として、めっき中にマスク下の電流路が不要なように、無電解めっきが使用されてもよい。他の堆積技術も使用してよい。
第２の障壁層４３２およびバンピング材料４３５を形成した後に、マスク４３１は、例えば、ドライおよび／またはウェットプロセス化学作用を用いて剥がすこともできる。図１４に示すように、バンピング材料４３５および／または第２の障壁層４３２によって覆われていない伝導性アンダーバンプ冶金層４２９の部分が除去され得る。さらに詳しく言えば、伝導性アンダーバンプ冶金層４２９の部分が、優先的に第１の障壁層４２７に対して伝導性アンダーバンプ冶金層４２９除去するエッチ化学作用を用いて除去され得る。したがって、第１の障壁層４２７は、アンダーバンプ冶金層４２９の部分を除去しながら、第１の金属層４２３ａを保護してもよい。伝導性アンダーバンプ冶金層４２９が銅（Ｃｕ）からなり第１の障壁層４２７がチタン−タングステン（ＴｉＷ）からなる場合には、第１の金属層４２３ａを維持しながら、伝導性アンダーバンプ冶金層４２９を選択的に除去するために、水酸化アンモニウムが使用されてもよい。
次いで、バンピング材料４３５、第２の障壁層４３２、および／または、アンダーバンプ冶金層４２９の残りの部分によって覆われていない第１の障壁層４２７の部分が、優先的に第１の金属層４２３ａに対して第１の障壁層４２７を除去するエッチ化学作用を用いて除去され得る。したがって、第１の障壁層４２７は、第１の金属層４２３ａに著しいダメージを与えることなく除去されてもよい。第１の障壁層４２７がチタン−タングステン（ＴｉＷ）からなり金属層４２３ａがアルミニウム（Ａｌ）からなる場合には、第１の障壁層４２７の部分は、以下のものを含む混合物を用いて除去されてもよい。
過酸化水素−１０〜２０％
スルホサリチル酸−２〜３０グラム／リットル
硫化カリウム−２５〜２００グラム／リットル
ベンゾトリゾール−１〜１０グラム／リットル
補給水
温度：３０〜７０℃
ｐＨ＜７
次いで、図１４の構造は、第１の金属層４２３ａ（アルミニウム層など）が露出されたまま、バンピング材料４３５がボールを形成するように加熱され得る。例えば、錫ベースのはんだバンピング材料の場合、バンピング材料４３５は、バンピング材料４３５のボールを与えるために、溶かされ、リフロー処理され、および洗浄されてもよい。金バンピング材料の場合、バンピング材料４３５は、アニール処理されてもよい。代替として、バンピング材料４３５は、最初にボールを形成せずに融和性の基板に結合されてもよい。
したがって、バンピング材料４３５は、第１の金属層４２３ａが露出されたまま、（別の集積回路半導体デバイスおよび／またはプリント回路基板などの）別の基板に電気的および／または機械的に連結されるようにするために用いることができる。したがって、第１の金属層４２３ａは、バンピング材料４３５を形成した後、および／または、バンピング材料４３５を別の基板に結合した後に、焼成され、カットされ、プローブされ、および／または、ワイヤボンディングされてもよい。
図１５〜図１７は、本発明のさらなる実施形態による集積回路デバイスのアセンブリを示す。図１５の集積回路デバイスは、基板６２１と、パッシベーション層６２５とを含んでもよく、パッシベーション層６２５には、各々が（アルミニウム層などの）それぞれの金属層６２３の部分を露出した複数の開口６３３がある。また、図１５のデバイスは、それぞれの支持構造体６５１上に複数のバンプ６３５を含みうる。このようにして、図１５の集積回路デバイスは、図１〜図４に対して、図５〜図８に対して、図９〜図１２に対して、および／または図１３〜図１４に対して上述したように、本発明の実施形態により提供されてもよい。
各支持構造体６５１は、例えば、（ＴｉＷ、ＴｉＮ、および／またはそれらの組み合わせなどの）第１の障壁層と、（銅層などの）第１の障壁上のアンダーバンプ冶金層と、（ニッケル層などの）第２の障壁層の層とを含みうる。各バンプ６３５は、例えば、錫ベースのはんだバンプ、金バンプ、および／または、銅バンプでありうる。さらに、バンプ６３５の１つ以上は、例えば、図５〜図８に対して上述したように、基板６２１の入出力パッドとは反対の支持基板６５１上にあってもよい。代替として、バンプ６３５の１つ以上は、図９〜図１２に対して、そして図１３〜図１４に対して上述したように、例えば、基板６２１のそれぞれの入出力パッドに電気的に接続され、そこからオフセットされてもよい。さらに、パッシベーション層６２５にある開口６３３を介して露出された金属層６２３の各々は、例えば、図１〜図４に対して、図５〜図８に対して、図９〜図１２に対して、および／または、図１３〜図１４に対して上述したように与えられてもよい。パッシベーション層６２５は、例えば、（二酸化ケイ素および／または窒化ケイ素などの）無機材料、および／または、（ポリイミドなどの）有機材料を含みうる。
図１６に示すように、基板７１１およびボンディングパッド７１５を含む第２の電子デバイスが、図１５のデバイスとの連結用に提供されてもよい。図１６のデバイスは、内部に電子回路を含む半導体集積回路デバイスであってもよい。さらに、ボンディングパッド７１５は、結合対象の図１５のそれぞれのバンプ６３５に対応するものであってもよい。代替として、図１５のバンプ６３５に加え、またはその代わりとして、ボンディングパッド７１５上にバンプが設けられてもよい。
図１７に示すように、基板６２１および７１１が電気的および機械的に接続されるように、それぞれのバンプ６３５に、基板７１１のボンディングパッド７１５が結合されてもよい。さらに、（アルミニウム層などの）金属層６２３は、バンプ６３５を設けてバンプ６３５を用いて基板７１１を結合した後に露出されてもよい。このようにして、金属層６２３は、バンプ６３５を形成した後、および／または、バンプ６３５を第２の基板７１１に結合した後に、例えば、焼成され、カットされ、プローブされ、および／または、ワイヤボンディングされてもよい。金属層６３３の１つ以上は、例えば、レーザを用いて焼成されてもよく、および／または、機械的にカットされて、基板６２１内の冗長および／または故障回路の連結および／または分断を与えてもよい。代替として、金属層６３５の１つ以上は、基板６１２内の回路をテストするようにプローブされてもよい。別の代替として、金属層６３５の１つ以上は、基板６２１内の回路と別の電子基板および／またはデバイスとの間を電気的に連結するためにワイヤボンドを受け入れてもよい。
図面および本明細書では、本発明の典型的な好ましい実施形態を開示しており、特定の用語が用いられているが、それらの用語は、総称的で説明的な意味のみで使用されており、限定するために使用されているわけではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲に示される。
本発明の第１の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の第２の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の第２の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の第２の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の第２の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の第３の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の第３の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の第３の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の第３の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の第４の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の第４の実施形態による中間作製ステップ中の集積回路デバイスを示す断面図である。 本発明の実施形態による電気デバイスのアセンブリを示す斜視図である。 本発明の実施形態による電気デバイスのアセンブリを示す斜視図である。 本発明の実施形態による電気デバイスのアセンブリを示す斜視図である。

Claims (49)

  1. 金属層を含む基板上に障壁層を形成するステップと、
    前記障壁層上に伝導性バンプを形成するステップであって、前記障壁層が該伝導性バンプと前記基板との間にあり、該伝導性バンプが前記金属層からオフセットされるステップと、
    前記伝導性バンプを形成した後に、前記障壁層の少なくともいくらかを前記金属層から除去することによって、前記伝導性バンプと前記基板との間に前記障壁層の一部分を維持しながら、前記金属層を露出するステップと
    を含んでなる、上部に金属層を含む基板をバンピングする方法。
  2. 前記基板が集積回路基板を含む請求項１に記載の方法。
  3. 前記金属層がアルミニウム層を含む請求項１に記載の方法。
  4. 前記障壁層がチタンタングステン層を含む請求項１に記載の方法。
  5. 前記金属層と前記障壁層と前記伝導性バンプとの全てが異なる材料を含む請求項１に記載の方法。
  6. 前記伝導性バンプを形成するステップの前に、前記障壁層上に伝導性アンダーバンプ冶金層を形成するステップと、
    前記障壁層を除去する前に、前記伝導性バンプと前記基板との間に前記伝導性アンダーバンプ冶金層の一部分を維持しながら、前記金属層とは反対の前記障壁層から前記伝導性アンダーバンプ冶金層を除去するステップと
    をさらに含む請求項１に記載の方法。
  7. 前記伝導性アンダーバンプ冶金層が銅を含む請求項６に記載の方法。
  8. 前記伝導性アンダーバンプ冶金層および前記障壁層が異なる材料を含む請求項６に記載の方法。
  9. 前記伝導性バンプを形成するステップの前に、前記アンダーバンプ冶金層上に第２の障壁層を形成するステップをさらに含み、前記第２の障壁層および前記アンダーバンプ冶金層が異なる材料を含み、前記第２の障壁層が前記伝導性バンプと前記伝導性アンダーバンプ冶金層との間にある請求項６に記載の方法。
  10. 前記第２の障壁層がニッケルを含む請求項９に記載の方法。
  11. 前記アンダーバンプ冶金層が銅を含む請求項１０に記載の方法。
  12. 前記第２の障壁層を形成するステップが、前記アンダーバンプ冶金層の一部分上に前記第２の障壁層を選択的に形成するステップを含み、前記第２の障壁層が前記金属層からオフセットされる請求項９に記載の方法。
  13. 前記伝導性バンプを形成するステップが、前記金属層からオフセットされた前記第２の障壁層上に前記伝導性バンプを選択的に形成するステップを含む請求項１２に記載の方法。
  14. 前記第２の障壁層を形成し、前記伝導性バンプを選択的に形成するステップが、同一のマスクを用いて、前記第２の障壁層および前記伝導性バンプを選択的に形成するステップを含む請求項１３に記載の方法。
  15. 前記伝導性バンプが、はんだ、金、および／または、銅の少なくとも１つを含む請求項１に記載の方法。
  16. 前記伝導性バンプを形成するステップが、前記金属層からオフセットされた前記障壁層上に前記バンプを選択的にめっきするステップを含む請求項１に記載の方法。
  17. 前記集積回路基板が上部に入出力パッドを含み、前記障壁層が前記金属層および前記入出力パッドを含む前記基板上に形成され、前記伝導性バンプが前記入出力パッドの反対の前記障壁層上に形成される請求項１に記載の方法。
  18. 前記金属層および前記バンプパッドの両方がアルミニウムを含む請求項１７に記載の方法。
  19. 前記基板が上部に入出力パッドを含み、前記障壁層が前記金属層および前記入出力パッドを含む前記基板上に形成され、前記金属層から前記障壁層を除去した後に、前記伝導性バンプが前記入出力パッドに電気的に連結される請求項１に記載の方法。
  20. 前記金属層および前記入出力パッドの両方がアルミニウムを含む請求項１９に記載の方法。
  21. 前記伝導性バンプが前記入出力パッドとは反対の前記障壁層上に形成される請求項１９に記載の方法。
  22. 前記伝導性バンプが前記入出力パッドからオフセットされる請求項１９に記載の方法。
  23. 前記金属層から前記障壁層を除去した後に、前記伝導性バンプに第２の基板を結合するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
  24. 上部に露出された金属層を含む基板と、
    該露出された金属層からオフセットされた前記基板上にある障壁層と、
    該障壁層上にある伝導性バンプであって、前記障壁層が前記伝導性バンプと前記基板との間にあり、前記伝導性バンプが前記金属層からオフセットされ、前記障壁層と前記伝導性バンプと前記金属層との全てが異なる伝導性材料を含むものである伝導性バンプと
    を含んでなる電子デバイス。
  25. 前記電子デバイスが集積回路デバイスを含み、前記基板が集積回路基板を含む請求項２４に記載の電子デバイス。
  26. 前記障壁層がチタンタングステンを含む請求項２４に記載の電子デバイス。
  27. 前記露出された金属層がアルミニウムを含む請求項２５に記載の電子デバイス。
  28. 前記伝導性バンプが、はんだ、金、および／または、銅の少なくとも１つを含む請求項２５に記載の電子デバイス。
  29. 前記障壁層と前記伝導性バンプとの間に、伝導性アンダーバンプ冶金層をさらに含む請求項２４に記載の電子デバイス。
  30. 前記伝導性バンプに結合された第２の基板をさらに含む請求項２４に記載の電子デバイス。
  31. 前記集積回路基板上に入出力パッドをさらに含み、前記障壁層および前記伝導性バンプが前記入出力パッドに電気的に接続される請求項２４に記載の電子デバイス。
  32. 前記入出力パッドおよび前記金属層の各々がアルミニウムを含む請求項３１に記載の電子デバイス。
  33. 前記伝導性バンプが、前記入出力パッドとは反対の前記障壁層上にある請求項３１に記載の電子デバイス。
  34. 前記伝導性バンプが、前記入出力パッドからオフセットされている請求項３１に記載の電子デバイス。
  35. 前記障壁層と前記伝導性バンプとの間にアンダーバンプ冶金層をさらに含み、前記アンダーバンプ冶金層および前記障壁層が異なる材料を含む請求項２５に記載の電子デバイス。
  36. 露出された金属層からオフセットされた基板上に障壁層を形成するステップと、
    該障壁層上に伝導性バンプを形成するステップであって、該障壁層が該伝導性バンプと前記基板との間にあり、該伝導性バンプが前記金属層からオフセットされ、該障壁層と該伝導性バンプと前記金属層との全てが異なる伝導性材料を含むものであるステップと
    を含んでなる、上部に露出された金属層を含む基板を含む電子デバイスをバンピングする方法。
  37. 前記電子デバイスが集積回路デバイスを含み、前記基板が集積回路基板を含む請求項３６に記載の方法。
  38. 前記障壁層がチタンタングステンを含む請求項３６に記載の方法。
  39. 前記露出された金属層がアルミニウムを含む請求項３８に記載の方法。
  40. 前記伝導性バンプが、はんだ、金、および／または、銅の少なくとも１つを含む請求項３８に記載の方法。
  41. 前記障壁層と前記伝導性バンプとの間に伝導性アンダーバンプ冶金層を形成するステップをさらに含む請求項３６に記載の方法。
  42. 前記伝導性バンプに結合された第２の基板を結合するステップをさらに含む請求項３６に記載の方法。
  43. 前記集積回路基板が上部に入出力パッドを含み、前記障壁層および前記伝導性バンプが前記入出力パッドに電気的に接続される請求項３６に記載の方法。
  44. 前記入出力パッドおよび前記金属層の各々がアルミニウムを含む請求項４３に記載の方法。
  45. 前記伝導性バンプが前記入出力パッドとは反対の前記障壁層にある請求項４３に記載の方法。
  46. 前記伝導性バンプが前記入出力パッドからオフセットされる請求項４３に記載の方法。
  47. 前記障壁層と前記伝導性バンプとの間にアンダーバンプ冶金層をさらに含み、前記アンダーバンプ冶金層および前記障壁層が異なる材料を含む請求項３６に記載の方法。
  48. 金属層を含む基板上に障壁層を形成するステップと、
    該障壁層上に伝導性バンプを形成するステップであって、該障壁層が該伝導性バンプと前記基板との間にあり、該伝導性バンプが前記金属層から横方向にオフセットされているステップと、
    前記伝導性バンプを形成した後に、前記金属層から前記障壁層を除去することによって、前記伝導性バンプと前記基板との間に前記障壁層の一部分を維持しながら、前記金属層を露出するステップと
    を含んでなる、上部に金属層を含む集積回路基板をバンピングする方法。
  49. 集積回路基板と、
    該集積回路基板上にある露出された金属層と、
    該露出された金属層から横方向にオフセットされた前記集積回路基板上にある障壁層と、
    該障壁層上にある伝導性バンプであって、該障壁層が該伝導性バンプと前記基板との間にあり、前記伝導性バンプが前記金属層から離れている伝導性バンプと
    を含んでなる集積回路デバイス。
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