JP2004200420A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an electrode on a semiconductor substrate from being damaged in a manufacturing process, related to a semiconductor device, along with its manufacturing method where a plurality of metal films are laminated on the semiconductor substrate in which the electrode and an insulating film where an opening part is formed at a position facing the electrode are formed. <P>SOLUTION: The semiconductor device comprises: a semiconductor substrate 10 where an electrode 12 is formed; a passivation film 13 that is formed on the semiconductor substrate 10 and in which a passivation opening 14 is formed at the position facing the electrode 10; and a plurality of laminated metal films 15 and 16. At least one metal film 16 between the plurality of metal films 15 and 16 acts as a mask to remove (etch) the metal film 15 which is closer to the semiconductor substrate 10 than the metal film 16. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置及びその製造方法に係り、特に電極及びこの電極と対向する位置に開口部が形成された絶縁膜が形成された半導体基板に対して複数の金属膜が積層形成された半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
半導体装置の高密度化/高速化/小型化は、今後ますます加速/促進されると予想される。半導体装置は高速化/高集積化/高性能化が進んでおり、このベアチップ状態の半導体装置(半導体チップ)をインターポーザ或いは実装基板(以下、実装基板等という)に実装する実装技術として種々の実装方法が開発されている。具体的には、この実装技術として、ワイヤーボンディング法、TAB(テープ・オートメイテッド・ボンディング)法、フリップチップ法等が挙げられる。
【0003】
ワイヤーボンディング法は、半導体チップを実装基板上にフェイスアップに配置し、この半導体装置の電極と実装基板等上のパッドとをアルミ線または金線によって接続する方法である。また、TAB法は、ポリイミド等の耐熱性絶縁膜上に銅配線を設けTABテープを形成し、半導体装置の電極とTABテープの銅リードとをバンプを介して接続させる方法である。また、フリップチップ法は、半導体装置上の電極上に金属バンプを真空蒸着/スパッタ/溶融金属ディップ/メッキ法等で形成し、このバンプと実装基板等の表面のパッドとを位置合わせをして接合する方法である。
【0004】
これらの各方法において、半導体装置を実装基板等に実装(接続)する方法は、フェイスアップ実装のワイヤーボンディング法から、フェイスダウン実装のバンプを用いたTAB法或いはフリップチップ実装の方法に変更されている。これは、TAB法或いはフリップチップ実装の方が、ワイヤーボンディング法に比べて高密度化及び小型化が図れるためである。
【0005】
【従来の技術】
上記のように、ベアチップ状の半導体装置を実装基板等に実装(接続)する方法は、フェイスアップ実装のワイヤーボンディング法から、フェイスダウンの実装バンプを用いたTAB法或いはフリップチップ実装方法に変更されている。これは、TAB法或いはフリップチップ実装の方が、ワイヤーボンディング法に比べて高密度化及び小型化が図れるためである。よって、TAB法或いはフリップチップ実装方法を用いる場合、半導体装置にバンプを形成する必要がある。
【0006】
以下、バンプを半導体装置に形成する工程を含む半導体装置の製造方法の従来例について説明する。また、以下の説明においては、バンプを半田ボールとし、この半田ボールの製造を電解メッキにより行なう例について説明する。ここで、半田を用いた理由は、信頼性の高い接続ができるからである。また、バンプ形成方法として電解メッキを用いた理由は、電解メッキによれば半田ボールを均一な高さで、かつ低コスト,高歩留で形成することができるためである。
【0007】
図1及び図2は、第1従来例である半導体装置の製造方法を説明するための図である。尚、図1及び図2では、半導体装置の製造方法における半田ボールの製造方法のみを示している。
【0008】
図1(A)は、アルミニウムよりなる電極102を有した半導体基板101にパッシベーション膜103が形成された状態を示している。パッシベーション膜103の電極102と対向する位置にはパッシベーション開口104が形成されており、よって電極102はパッシベーション開口104を介して外部に露出した状態となっている。尚、図中左側に位置する電極102は外部接続用の電極であり、後に半田ボール112が形成されるものである(図2(G)参照)。これに対し、図中右側に位置する電極102は試験用の電極であり、試験時においてプローブ115が接続されるものである(図2(G)参照)。
【0009】
このプローブ115は、半導体基板101の電気的試験を実施するときに電極102に接続されるものである。プローブ115は直接半田ボール112に当接させることも可能であるが、この方法では半田ボール112に傷が付いてしまう。このため、近年では半田ボール112が形成される電極102と別個にプローブ115を当接するための電極102を形成し、試験時に半田ボール112に傷が付くのを防止する方法が多く採用されている。
【0010】
上記の半導体基板101には、図1(B)に示すように、その上面全面に第1の金属膜105及び第2の金属膜106がスパッタにより積層形成される。続いて、第2の金属膜106の上部にはフォトレジスト107がスピンナーにより塗布され、その後に露光/現像/キュアーの工程を実施して半田ボール112が形成される左側の電極102上にフォトレジスト開口108を形成する(図1(C)参照)。
【0011】
続いて、第1の金属膜105及び第2の金属膜106を電解メッキ用の電源供給膜として使用し、電解Niメッキ処理を行なうことによりNiメッキ膜109を形成し、更にその上部に電界半田メッキ110を形成する。図1(D)は、Niメッキ膜109及び電界半田メッキ110が形成された状態を示している。この際、右側に位置する電極102はフォトレジスト107に覆われているため、Niメッキ膜109及び電界半田メッキ110は形成されない。
【0012】
続いて、図1(E)示すようにフォトレジスト107を除去し、電界半田メッキ110をマスクとして、第1の金属膜105及び第2の金属膜106をウェットエッチングする。これにより、図2(F)に示すように、第1の金属膜105及び第2の金属膜106の不要部分は除去される。
【0013】
この第1及び第2の金属膜105,106を除去する方法は、ドライエッチングとウェットエッチングがある。ドライエッチングは装置が高価であると共にエッチング工程が複雑である等の問題点があるため、ウェットエッチングが通常使用される。また、電界半田メッキ110をマスクとして、第1及び第2の金属膜105,106をエッチングするため、マスクとして電界半田メッキ110以外のレジストを用いる構成に比べ、製造工程の簡略化及び使用する材料の低減を図ることができる。
【0014】
上記のように第1及び第2の金属膜105,106の不要部分が除去されると、次に半導体基板101の上面にフラックス(図示せず)を塗布し、これを窒素雰囲気加熱することにより半田酸化物の除去及びバンプ整形処理を行なう。これにより、図2(G)に示すように、半導体基板101の左側の電極102上に半田ボール112が形成される。
【0015】
尚、半田ボール112の下部に形成された第1の金属膜105,第2の金属膜106,及びNiメッキ膜109よりなる金属積層膜は、半田ボール112と電極102の接合密着のために必要なものであり、バリアメタル或いはUBM(Under Bump Metal)と呼ばれるものである。
このバリアメタルは、導電性が高いこと、電極102との密着性が良好であること、半田ボール112との密着性が良好であること、電極102および半田ボール112との間で拡散が発生しないこと、半田ボール112の整形の妨げとならないこと等の特性が要求される。
【0016】
上記したように電界半田メッキ110をマスクとして、その下部に形成されている第1及び第2の金属膜105,106等をエッチングしバリアメタルを形成する方法は、例えば特許文献1に示されるように公知の技術である。
【0017】
一方、図3及び図4は、第2従来例である半導体装置の製造方法を示している。尚、図3及び図4においても半導体装置の製造方法中、半田ボールの製造方法のみを示している。また、図3及び図4において、図1及び図2に示した構成と対応する構成には同一符号を付しその説明を省略するものとする。
【0018】
図3(A)は、アルミニウムよりなる電極102を有した半導体基板101にパッシベーション膜103が形成された状態を示している。パッシベーション膜103の電極102と対向する位置には、直径W1のパッシベーション開口104が形成されている。尚、第1従来例と異なり、本従来例では図に示すいずれの電極102に対しても半田ボール112が形成される(図4(G)参照)。
【0019】
上記の半導体基板101には、図3(B)に示すように第1及び第2の金属膜105,106が積層形成され、更に第2の金属膜106の上部にはフォトレジスト107がスピンナーにより塗布される。このフォトレジスト107には露光/現像/キュアーの工程が実施され、半田ボール112を形成するためのフォトレジスト開口108が形成される(図3(C)参照)。従来、このフォトレジスト開口108の直径W2は、形成される半田ボール112に大きさにより決められていたため、パッシベーション膜103に形成されたパッシベーション開口104の直径よりも小さく設定されていた(W1>W2)。
【0020】
続いて、図3(D)に示すように第1及び第2の金属膜105,106を電解メッキ用の電源供給膜として使用することによりNiメッキ膜109及び電界半田メッキ110を形成し、次に図3(E)示すようにフォトレジスト107を除去する。
【0021】
続いて、電界半田メッキ110をマスクとして、第1の金属膜105及び第2の金属膜106をウェットエッチングする。これにより、図4(F)に示すように、第1の金属膜105及び第2の金属膜106の不要部分は除去される。
【0022】
次に、半導体基板101の上面にフラックス(図示せず)を塗布し、これを窒素雰囲気加熱することにより半田酸化物の除去及びバンプ整形処理を行なうことにより、図4(G)に示すように各電極102上に半田ボール112が形成される。
【0023】
【特許文献1】
特許第2748530号公報(第2頁、図1図)
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図2(F)及び図4(F)に示した電界半田メッキ110をマスクとし、第1の金属膜105及び第2の金属膜106をウェットエッチングする工程に注目する。
【0025】
第1従来例のように、半田ボール112が形成されない電極102の形成位置においては、図2(F)に示す第1及び第2の金属膜105,106のウェットエッチング工程において、第1及び第2の金属膜105,106を溶かすエッチング液がアルミニウム製の電極102にも作用してしまう。このため、ウェットエッチング工程の終了時点で、電極102が大きく損傷したり、また図2(F)に示すように電極102が全て除去されてしまう場合がある(除去された電極102Aを一点鎖線で示す)。
【0026】
このように電極102が損傷した場合には、プローブ115との接続が適正に行なわれないおそれがある。また、電極102が完全に除去されてしまった場合には、半導体基板101のパッシベーション開口104と対向する部分は、パッシベーション膜103に保護されることなく直接露出した状態となる。このため、
半導体基板101上に形成された回路が損傷してしまうおそれがある。
【0027】
一方、半田ボール112が半導体基板101上のいずれの電極102上にも形成される場合においても、図4(F)に示すように、第1及び第2の金属膜105,106のウェットエッチングを実施することにより、電極102の電界半田メッキ110により覆われていない部位はエッチング液により大きく損傷或いは除去されてしまう。
【0028】
これは、従来ではパッシベーション開口104の直径W1(図3(A)に示す)がフォトレジスト開口108の直径W2(図3(C)参照)に比べて大きく(W1>W2)形成されていたため、ウェットエッチングにより第1及び第2の金属膜105,106が除去されると、各開口104,108の直径差(面積差)により、エッチング液がパッシベーション開口104から電極102に進行し、これにより電極102の電界半田メッキ110により覆われていない部位が損傷或いは除去されてしまう。
【0029】
尚、上記の問題点を解決する手段として、図1(E)に示す時点において電極102の上部にレジスト或いはマスクを形成し、これによりウェットエッチング工程を実施しても電極102上の第1及び第2の金属膜105,106がエッチングされることを防止することが考えられる。同様に図3(E)に示す時点において、上記した各開口104,108の直径差に相当する位置(図4(G)参照)にレジスト或いはマスクを形成し、これによりウェットエッチング工程を実施しても電極102上の第1及び第2の金属膜105,106がエッチングされることを防止することが考えられる。
【0030】
しかしながら、この方法では、ウェットエッチング工程を実施する前工程として、所定位置にレジスト或いはマスクを形成する困難な工程(バンプが存在するため、レジスト塗布や露光処理が困難)が必要となり、製造工程の複雑化、及び使用する材料が多くなることにより製造コストが上昇してしまう。
【0031】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、製造工程中に半導体基板上の電極が損傷するのを防止しうる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0032】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【0033】
請求項1記載の発明は、
電極が形成された半導体基板と、
該半導体基板上に形成されており、前記電極と対向する位置に開口部が形成された絶縁膜と、
積層形成された複数の金属膜と、
を有する半導体装置において、
前記複数の金属膜の内、少なくとも一の金属膜をマスクとして該一の金属膜よりも前記半導体基板に近い金属膜がパターニングされた構成であることを特徴とするものである。
【0034】
上記発明によれば、製造工程において電界メッキ用の電源供給膜として機能した一の金属膜をそのまま残存させることができるため、マスクを複数の金属膜と異なる部材で形成する方法に比べ、製造工程の簡単化を図ることができる。
【0035】
また、請求項2記載の発明は、
請求項1記載の半導体装置において、
前記複数の金属膜を前記電極と接続するよう前記開口部上に形成したことを特徴とするものである。
【0036】
上記発明によれば、複数の金属膜を電極の外部接続用の端子として用いることができる。また、外部接続端子として半田ボール等を用いる場合には、複数の金属膜はこの半田ボール等の外部接続端子と電極との間に介在するため、バリアメタルとして機能させることができる。
【0037】
また、請求項3記載の発明は、
請求項1または2記載の半導体装置において、
前記一の金属膜の面積は、前記絶縁膜に形成された開口部の面積よりも広いことを特徴とするものである。
【0038】
上記発明によれば、電極と対向する位置に形成された開口部の面積よりも一の金属膜の面積が広いため、開口部は一の金属膜及びこれよりも下部に形成される金属膜により覆われることとなる。よって、電極が開口部より直接露出することがないため、電極を確実に保護することができる。
【0039】
また、請求項4記載の発明は、
請求項1または2記載の半導体装置において、
前記複数の金属膜の内、一または複数の金属膜が前記絶縁膜の上部に形成されてなることを特徴とするものである。
【0040】
上記発明によれば、複数の金属膜を絶縁膜上の任意の位置に形成することができる。絶縁膜は半導体基板上に広く形成されているため、自由度を持って金属膜の形成位置を選定することができ、種々の用途に用いることが可能となる。
【0041】
具体記には、上記請求項4記載の金属膜は、アライメントマークとして用いることができる。また、上記請求項4記載の金属膜は、電源またはグランド配線として用いることができる。また、上記請求項4記載の金属膜は、引き出しパッドとして用いることができる。また、上記請求項4記載の金属膜は、再配線として用いることができる。また、上記請求項4記載の金属膜は、放熱部材として用いることができる。
【0042】
また、請求項5記載の発明は、
電極が形成された半導体基板と、
該半導体基板上に形成されており、前記電極と対向する位置に開口部が形成された絶縁膜と、
前記電極と接続するよう前記開口部上に積層形成された複数の電極上金属膜と、
前記絶縁膜上に形成された絶縁膜上金属膜と、
を有する半導体装置であって、
複数の電極上金属膜は、前記複数の金属膜の内、少なくとも一の金属膜をマスクとして該一の金属膜よりも前記半導体基板に近い金属膜がパターニングされた構成であり、
かつ、前記絶縁膜上金属膜は、前記電極上金属膜を構成する前記金属膜の内、いずれか一の金属膜と同時に形成されてなることを特徴とするものである。
【0043】
上記発明によれば、電極上金属膜は複数の金属膜の少なくとも一の金属膜をマスクとして形成されるため、複数の金属膜と異なる部材でマスクを形成する方法に比べ、製造工程の簡単化を図ることができる。
【0044】
また、絶縁膜上金属膜は、電極上金属膜を構成する金属膜の内、いずれか一の金属膜と同時に形成されるため、絶縁膜上金属膜を電極上金属膜と別個に形成する方法に比べ、製造工程の簡単化を図ることができる。
【0045】
また、請求項6記載の発明は、
請求項5記載の半導体装置において、
前記電極上金属膜の面積は、前記絶縁膜に形成された開口の面積よりも広いことを特徴とするものである。
【0046】
上記発明によれば、電極上金属膜の面積は、前記絶縁膜に形成された開口の面積よりも広いため、開口部は電極上金属膜及びこれよりも下部に形成される金属膜により覆われることとなる。よって、電極が開口部より直接露出することがないため、電極を確実に保護することができる。
【0047】
また、上記請求項5または6記載の半導体装置において、前記絶縁膜上金属膜をアライメントマーク、電源またはグランド配線、引き出しパッド、再配線、及び放熱部材として用いることができる。
【0048】
また、請求項7記載の発明は、
電極及び該電極と対向する位置に開口部が形成された絶縁膜が形成された半導体基板に対し、複数の金属膜を積層形成する金属膜形成工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記金属膜形成工程は、
異なる材質を含む複数の金属膜を積層形成する積層工程と、
積層形成された前記複数の金属膜の内、少なくとも一の金属膜をマスクとして該他の金属膜を除去する除去工程とを有することを特徴とするものである。
【0049】
上記発明によれば、除去工程では複数の金属膜の少なくとも一の金属膜をマスクとして実施されるため、複数の金属膜と異なる部材でマスクを形成する方法に比べ、製造工程の簡単化を図ることができる。
【0050】
また、請求項8記載の発明は、
請求項7記載の半導体装置の製造方法において、
前記複数の金属膜の形成位置が前記開口部の形成位置を含むよう選定し、
かつ、前記一の金属膜を前記開口部上にパターニングしてマスクを形成する際、前記一の金属膜の面積が前記開口部の面積よりも広くなるよう形成することを特徴とするものである。
【0051】
上記発明によれば、開口部は一の金属膜により覆われることとなるため、除去工程において前記の他の金属膜を除去する際、電極が他の金属膜を除去と同時に除去されることを防止できる。
【0052】
また、請求項9記載の発明は、
請求項7または8記載の半導体装置の製造方法において、
更に、マスクとして使用した前記一の金属膜を除去する第2の除去工程を有することを特徴とするものである。
【0053】
上記発明によれば、一の金属膜をマスクとして他の金属膜を除去する除去工程において、他の金属膜にオーバエッチ(アンダーカット)が発生していても、第2の除去工程により一の金属膜は除去されるため、オーバエッチ発生部分における一の金属膜が剥離して半導体基板上や金属膜上に付着することを防止できる。
【0054】
また、請求項10記載の発明は、
請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の除去工程は、
前記開口部上に形成された前記複数の金属膜上に、該第2の除去工程では除去されない材料よりなる電極部材を形成した後に実施することを特徴とするものである。
【0055】
上記発明によれば、第2の除去工程を実施することにより前記一の金属膜を除去する処理を実施しても、半導体基板上の電極は、第2の除去工程では除去されない材料よりなる電極部材で保護されている。このため、第2の除去工程の実施中に、半導体基板上に形成された電極が損傷することを確実に防止することができる。
【0056】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【0057】
図5乃至図8は、本発明の第1実施例である半導体装置50A及びその製造方法を説明するための図である。図5は半導体装置50Aの底面図であり、図6乃至図8は、半導体装置50Aの製造方法を製造工程に沿って示す図である。尚、図6乃至図8では、半導体装置50Aの製造工程の内、本発明の要部となる半田ボール112の製造方法のみ図示し説明するものとする。
【0058】
先ず、図5及び図8(O)を用いて半導体装置50Aの構成について説明する。半導体装置50Aは、大略すると電極12が形成された半導体基板10、バッシベーション膜13(絶縁膜)、バリアメタル21、及びプローブ用電極30等により構成されている。
【0059】
半導体基板10は例えばシリコン基板であり、その回路形成面にはアルミニウムよりなる複数の電極12が形成されている。また、半導体基板10の回路形成面は絶縁膜(本実施例では窒化珪素)であるパッシベーション膜13により覆われており、電極12と対向する位置にはパッシベーション開口14が形成されている。
【0060】
図8(O)における左側に位置する電極12の上部には、バリアメタル21(請求項記載の電極上金属膜に相当する)及び半田ボール22が形成されている。バリアメタル21の下部はパッシベーション開口14を介して電極12と接合しており、またバリアメタル21の上部は半田ボール22と接合している。また、図8(O)における右側に位置する電極12の上部には、プローブ用電極30が形成されている。
【0061】
バリアメタル21は、電極12上に第1の金属膜15,第2の金属膜16,Niメッキ膜19が積層された構成とされている。このバリアメタル21を構成する第1の金属膜15は、後述するように第2の金属膜16をマスクとして形成される。
【0062】
即ち、バリアメタル21は、前記複数の金属膜15,16,19の内、その中の一の金属膜である第2の金属膜16をマスクとし、この第2の金属膜16よりも半導体基板10に近い第1の金属膜15をエッチングした構成とされている。よって、バリアメタル21を構成する各金属膜15,16,19と異なる部材(例えば、レジスト)を用いてマスクを形成する方法に比べ、製造工程の簡単化及び製造コストの低減を図ることができる。
【0063】
更に、バリアメタル21は、導電性が高いこと、電極12との密着性が良好であること、半田ボール22との密着性が良好であること、電極12および半田ボール22との間で拡散が発生しないこと、半田ボール112の整形の妨げとならないこと等の特性が要求される。このため、第1の金属膜15の材質としてチタン(Ti)が選定されており、第2の金属膜16及びNiメッキ膜19の材質としてニッケル(Ni)が選定されている。
【0064】
一方、プローブ用電極30(請求項に記載の絶縁膜上金属膜に相当する)は、電極12上に第1の金属膜15のみが形成された構成とされている。このプローブ用電極30を構成する第1の金属膜15は、後述するようにバリアメタル21を構成する第1の金属膜15と同時に形成されるものである。よって、プローブ用電極30をバリアメタル21で用いている材料と異なる材料で形成する方法に比べ、製造工程の簡単化及び製造コストの低減を図ることができる。
【0065】
上記構成とされた半導体装置50Aにおいて、半田ボール22は外部接続端子として機能するものであり、半導体装置50Aを実装基板等に実装する際に実装基板に形成されたパッドと接合される。これに対し、プローブ用電極30は試験用の電極であり、試験時においてプローブ32が接続されるものである。
【0066】
このように、実装に用いる半田ボール22と試験に用いるプローブ用電極30を別個に形成しておくことにより、試験時に半田ボール22にプローブ32を当接させる必要がなくなり、半田ボール22に傷が付くのを防止することができる。尚、上記の説明における「上部」は図8(O)における矢印X1方向側であり、「下部」は矢印X2方向側である。
【0067】
次に、上記構成とされた半導体装置50Aの製造方法について説明する。
【0068】
図6(A)は、アルミニウムよりなる電極12を有した半導体基板10にパッシベーション膜13が形成された状態を示している。パッシベーション膜13の電極12と対向する位置にはパッシベーション開口14が形成されており、よって電極12はパッシベーション開口14を介して外部に露出した状態となっている。
【0069】
尚、図中左側に位置する電極12は外部接続用の電極であり、後にバリアメタル21及び半田ボール22が形成されるものである(図8(O)参照)。これに対し、図中右側に位置する電極12は試験用の電極であり、試験時においてプローブ32が接続されるものである(図2(O)参照)。
【0070】
上記半導体基板10に対し、先ず電極12のパッシベーション開口14から露出した部分に形成されている2nm程度の表面酸化物を、シリコンウェハーをターゲットにしたスパッタリングにより除去(パターニング)する。続いて、この半導体基板10上には、図6(B)に示されるように、第1の金属膜15及び第2の金属膜16が形成される。
【0071】
具体的には、半導体基板10はスパッタ装置に装着され、先ず第1の金属膜15となるチタン(Ti)を、100秒,500nmの厚さで半導体基板10の電極12が形成された回路形成面側の全面に形成する。続いて、第2の金属膜16となるニッケル(Ni)を、120秒,500nmの厚さで第1の金属膜15の上面全面に形成する。
【0072】
上記のように第1及び第2の金属膜15,16が形成されると、続いてフォトレジストを半導体基板10上にスピナーにより塗布する。次に、このフォトレジストに対しプリベーキングを行った後、露光処理、現像処理、及びベーキング処理が順次行なわれる。これにより、図6(C)に示されるように、所定形状にパターニングされたフォトレジスト17が形成される。このフォトレジスト17は、各電極12の上部位置に形成されている。また、その直径W4は、パッシベーション膜13に形成されているパッシベーション開口14の直径W3よりも大きくなるよう設定されている(W4>W3)。
【0073】
続いて、フォトレジスト17をマスクとし、HNO3を含むエッチャントにより第2の金属膜16をエッチングする。図6(D)は、このエッチング処理が終了した状態を示している。このエッチングは、フォトレジスト17をマスクとして実施されるため、かつ上記のエッチャントは第1の金属膜15(Ti)を腐食しないため、第2の金属膜16のフォトレジスト17に形状に対応した部分は溶けずに残存する。
【0074】
第2の金属膜16のエッチング後の直径は、フォトレジスト17の直径と等しくなるためW4となる。よって、第2の金属膜16の直径W4も、パッシベーション開口14の直径W3よりも大きくなる(W4>W3)。上記の第2の金属膜16に対するエッチング処理が終了すると、フォトレジスト17をレジスト剥離装置により除去する。図6(E)は、フォトレジスト17を除去した状態を示している。
【0075】
続いて、半導体基板10はスピナーに装着され、半導体基板10上にフォトレジストが塗布される。次に、このフォトレジストに対しプリベーキングを行った後、露光処理、現像処理、及びベーキング処理が順次行なわれ、これにより図7(F)に示されるように、フォトレジスト用開口26Aを有した第2のフォトレジスト25Aが形成される。
【0076】
この第2のフォトレジスト25Aの形成時には、フォトレジスト用開口26Aが開口された第2の金属膜16の上部にレジスト残であるスカム27が存在している場合がある。このため、半導体基板10をアッシング装置に装着し、スカム27をアッシング除去する処理が行なわれる。図7(G)は、スカム27のアッシング除去が終了した状態を示している。
【0077】
続いて、半導体基板10に形成されている第1の金属膜15を電源供給膜として使用することにより、フォトレジスト用開口26A内に位置する第2の金属膜16をメッキ液のカソードとし、ニッケル(Ni)の電界メッキ処理を実施する。これにより、図9(H)に示されるように、フォトレジスト用開口26A内の第2の金属膜16上に2μm厚のNiメッキ膜19を形成する。このNiメッキ膜19は、第2の金属膜16と、後に形成される半田ボール22との密着性を高める機能を奏する中間層として機能する。
【0078】
Niメッキ膜19の形成が終了すると、続いて連続処理により電解半田メッキ20が電解メッキにより形成される。本実施例における電解半田メッキ20のメッキ組成は、Pb/Snの共晶半田であり重量比でPb:Sn=38:62である。図7(I)は、Niメッキ膜19上に電解半田メッキ20が形成された状態を示している。
【0079】
電解半田メッキ20のメッキ処理が終了すると、第2のフォトレジスト25Aの除去が行なわれる。これにより、図7(J)に示すように、第1の金属膜15及び右側に位置する電極12上の第2の金属膜16が露出した状態となる。
【0080】
続いて、第1の金属膜15の不要部分を除去(パターニング)するエッチング処理を実施する。このエッチング処理を行なう際、左側に位置する電極12上の第1の金属膜15は電解半田メッキ20がマスクとなり、右側に位置する電極12上の第1の金属膜15は第2の金属膜16がマスクとなる。
【0081】
このエッチングに用いるエッチャントは、NH4OHを含む混合液である。このエッチャントは、第1の金属膜15(Ti)のみを溶解し、第2の金属膜16(Ni),Niメッキ膜19,及び電解半田メッキ20を溶解しない選択性エッチャントである。よって、このエッチング処理を実施することにより、図8(K)に示すように、電解半田メッキ20及び第2の金属膜16の形成位置を除き、第1の金属膜15は除去(パターニング)される。
【0082】
この際、前記したように第2の金属膜16の直径W4はパッシベーション開口14の直径W3よりも大きい(W4>W3)であるため、第2のフォトレジスト25Aの除去(パターニング)により電極12が直接外部に露出することはない。このため、エッチング処理時に、エッチャントが電極12に至ることはなく、よって第1の金属膜15のエッチング時に電極12が損傷することを確実に防止し保護することができる。
【0083】
また、上記の第1の金属膜15をエッチング処理する際、左側に位置する電極12上の第1の金属膜15は、電解半田メッキ20,Niメッキ膜19,及び第2の金属膜16がマスクとして機能しても、エッチャントにより側部がエッチングされオーバエッチ部28(アンダーカット)が発生してしまうことがある。右側に位置する電極12上の第1の金属膜15も同様であり、第2の金属膜16がマスクとして機能しても、エッチャントにより側部がエッチングされオーバエッチ部28が発生してしまうことがある。
【0084】
図では、図示の便宜上第1の金属膜15及び第2の金属膜16の膜厚を大きく描いているためオーバエッチ部28の深さは小さく見えるが、エッチング時間管理の制御にもよるが実際は深いものである。よって、第1の金属膜15に対して第2の金属膜16の外周縁は外方に向け長く延出した状態となる。
【0085】
このため、この第2の金属膜16の延出部分(以下、これを延出金属膜という)は、例えば半導体基板10のダイシング時に吹き付けられる冷却水により飛散した場合、電解半田メッキ20,第2の金属膜16,或いはパッシベーション膜13上に付着してしまう。この延出金属膜が電解半田メッキ20等に付着したままであると、実装時にこの飛散金属膜による悪影響が発生し、実装処理が確実に行なわれなかったり、またアンダーフィルレジンを配設する場合にはアンダーフィルレジンの接合力が弱まったりする不都合が発生する。
【0086】
そこで、本実施例では、電解半田メッキ20等をマスクとする第1の金属膜15のエッチング処理が終了した後、第2の金属膜16を除去するエッチング処理(請求項に記載の第2の除去工程に相当する)を実施する。このエッチング処理に用いるエッチャントは、第2の金属膜16のみを除去するものが選定されている。図8(L)は、第2の金属膜16が除去された状態を示している。
【0087】
このように、第2の金属膜16を除去するエッチング処理を実施することにより、前記した延出金属膜が電解半田メッキ20,第2の金属膜16,或いはパッシベーション膜13等に付着することを防止でき、半導体装置50Aの実装信頼性の向上を図ることができる。また、第2の金属膜16を除去するエッチング処理を実施しても、電極12は第1の金属膜15により保護されているため、このエッチング処理に用いるエッチャントにより電極12が損傷することを確実に防止することができる。
【0088】
上記のように第2の金属膜16の除去が終了すると、図8(M)に示すように半導体基板10の上面全面にフラックス31が塗布され、続いて半導体基板10に対してウエハー温度が200℃となる窒素雰囲気加熱をリフロー装置で実施する。これにより、電解半田メッキ20に対する酸下物除去が行なわれると共に、図8(N)に示されるように半田ボール22のバンプ整形が行われる。続いて、有機化合物によりフラックス31の洗浄処理が実施され、これにより図8(O)に示される半導体装置50Aが完成する。
【0089】
次に、上記した第1実施例に係る製造方法の変形例について説明する。
図9は、第1実施例の変形例を示す工程図である。尚、図9において図6乃至図8に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。また、第1実施例で示した図6(A)〜図7(J)までの製造方法は本変形例と全く等しいため、以下の説明では図7(J)以降の製造方法について説明するものとする。
【0090】
前記した第1実施例に係る半導体装置50Aの製造方法では、オーバエッチ部28を問題として第2の金属膜16を除去するエッチング処理(第2の除去工程)を実施した。しかしながら、第1の金属膜15のエッチング処理を精度よく制御できる場合、或いはドライエッチングを行なう場合には、オーバエッチ部28の発生を抑制することも可能である。
【0091】
オーバエッチ部28が発生しない場合には、前記した延出金属膜が発生することはなく、よって第1の金属膜15のエッチング後に第2の金属膜16を除去する必要はない。このため、本変形例では、図9(A)に示すように、右側の電極12上に形成された第1の金属膜15と第2の金属膜16によりプローブ用電極30Aを形成した構成としている。
【0092】
よって、図9(A)に示す第1及び第2の金属膜15,16よりなるプローブ用電極30Aは、第2の金属膜16を除去(バターニング)することなく、図9(B)〜図9(D)に示すようにフラックス31の塗布処理、電解半田メッキ20に対する酸下物除去処理、半田ボール22のバンプ整形処理、及び有機化合物によりフラックス31の洗浄処理が実施され、これにより図9(D)に示される半導体装置50Bが製造される。
【0093】
次に、本発明の第2実施例について説明する。
【0094】
図10及び図11は、第2実施例である半導体装置50Dの製造方法を示す図である。尚、図10及び図11において図6乃至図8に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。また、第1実施例で示した図6(A)〜(E)までの製造方法は本実施例と全く等しいため、以下の説明では図6(E)以降の製造方法について説明するものとする。
【0095】
前記した図6(E)は、フォトレジスト17を除去した状態を示している。このフォトレジスト17を除去した後、この半導体基板10をスピナーに装着し、半導体基板10上にフォトレジストを塗布する処理を実施する。次に、このフォトレジストに対しプリベーキングを行った後、露光処理、現像処理、及びベーキング処理を順次行ない、これにより図10(F)に示されるように、フォトレジスト用開口26Bを有した第2のフォトレジスト25Bが形成される。
【0096】
この際、本実施例においてはフォトレジスト用開口26Bの深さH2が、前記した第1実施例におけるフォトレジスト用開口26Aの深さH1(図7(F)参照)に比べて深くなるよう形成されている(H2>H1)。
【0097】
上記のようにフォトレジスト用開口26Bを有した第2のフォトレジスト25Bが形成されると、続いて図10(G)に示すように、スカム27のアッシングによる除去処理が行なわれる。続いて、半導体基板10に形成されている第1の金属膜15を電源供給膜として使用することにより、フォトレジスト用開口26A内に位置する第2の金属膜16をメッキ液のカソードとし、ニッケル(Ni)の電界メッキ処理を実施する。これにより、図10(H)に示されるように、フォトレジスト用開口26A内の第2の金属膜16上にNiメッキ膜19を形成する。
【0098】
Niメッキ膜19の形成が終了すると、続いて連続処理により金バンプ33が電解メッキにより形成される。図10(I)は、Niメッキ膜19上に金バンプ33が形成された状態を示している。
【0099】
金バンプ33のメッキ処理が終了すると、第2のフォトレジスト25Bの除去が行なわれる。これにより、図10(J)に示すように、第1の金属膜15及び右側に位置する電極12上の第2の金属膜16が露出した状態となる。
【0100】
続いて、第1の金属膜15の不要部分を除去(パターニング)するエッチング処理を実施する。このエッチング処理を行なう際、本実施例においても左側に位置する電極12上の第1の金属膜15は電解半田メッキ20がマスクとなり、右側に位置する電極12上の第1の金属膜15は金バンプ33がマスクとなる。
【0101】
このエッチングに用いるエッチャントは、第1の金属膜15(Ti)のみを溶解し、第2の金属膜16(Ni),Niメッキ膜19,及び金バンプ33を溶解しない選択性エッチャントである。よって、このエッチング処理を実施することにより、図11(K)に示すように、金バンプ33及び第2の金属膜16の形成位置を除き、第1の金属膜15は除去(パターニング)される。
【0102】
この際、第2の金属膜16の直径W4はパッシベーション開口14の直径W3よりも大きい(W4>W3)であるため、本実施例においても第2のフォトレジスト25Aの除去(パターニング)により電極12が直接外部に露出することはない。このため、エッチング処理時に、エッチャントが電極12に至ることはなく、よって第1の金属膜15のエッチング時に電極12が損傷することを確実に防止し保護することができる。
【0103】
また、本実施例においても第1の金属膜15をエッチング処理する際にオーバエッチ部28(アンダーカット)が発生しているため、上記の第1の金属膜15に対するエッチング処理が終了した後、第2の金属膜16を除去するエッチング処理を実施している。よって、本実施例においても、延出金属膜が金バンプ33,第2の金属膜16,或いはパッシベーション膜13等に付着することを防止でき、半導体装置50Cの実装信頼性の向上を図ることができる。
【0104】
また、前記した第1実施例では、第2の金属膜16を除去するエッチング処理を実施した後、半田ボール22を形成するためにフラックス31の塗布処理、電解半田メッキ20に対する酸下物除去処理、半田ボール22のバンプ整形処理を実施したが、本実施例では半田を用いておらず、半田ボール22に代えて金バンプ33を形成した構成としている。このため、半田ボール22を形成するのに必要な前述のフラックス塗布処理等が不要となり、第2の金属膜16を除去するエッチング処理を実施した時点で図11(L)に示すように半導体装置50Cが完成する。よって、本実施例によれば、第1実施例に比べて半導体装置50Dの製造工程の簡単化を図ることができる。
【0105】
尚、図12は第2実施例の変形例を示している。第2実施例においても、第1の金属膜15のエッチング処理を精度よく制御できる場合、或いはドライエッチングを行なう場合には、第1の金属膜15のエッチング後に第2の金属膜16を除去する必要はない。このため、本変形例では、図12に示すように、右側の電極12上に形成された第1の金属膜15と第2の金属膜16によりプローブ用電極30Aを形成した構成としている。
【0106】
次に、本発明の第3実施例について説明する。
【0107】
図13乃至図15は、第3実施例である半導体装置50Eの製造方法を示す図である。尚、図13乃至図15において図6乃至図8に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【0108】
図13(A)は、アルミニウムよりなる電極12を有した半導体基板10にパッシベーション膜13が形成された状態を示している。パッシベーション膜13の電極12と対向する位置にはパッシベーション開口14が形成されており、よって電極12はパッシベーション開口14を介して外部に露出した状態となっている。尚、本実施例では、左右のいずれの電極12に対しても後にバリアメタル21及び半田ボール22が形成される(図15(K)参照)。
【0109】
上記半導体基板10に対し、先ず電極12のパッシベーション開口14から露出した部分に形成されている2nm程度の表面酸化物を、シリコンウェハーをターゲットにしたスパッタリングにより除去する。続いて、この半導体基板10上には、図13(B)に示されるように、第1の金属膜15及び第2の金属膜16が第1実施例と同様に形成される。
【0110】
上記のように第1及び第2の金属膜15,16が形成されると、続いてフォトレジストを半導体基板10上にスピナーにより塗布し、次にこのフォトレジストに対しプリベーキング、露光処理、現像処理、及びベーキング処理が順次行なわれることにより、図13(C)に示されるように、所定形状にパターニングされた第1のフォトレジスト17が形成される。この第1のフォトレジスト17は、各電極12の上部位置に形成されている。また、その直径W6は、パッシベーション膜13に形成されているパッシベーション開口14の直径W5よりも大きくなるよう設定されている(W6>W5)。
【0111】
続いて、第1のフォトレジスト17をマスクとし、HNO3を含むエッチャントにより第2の金属膜16をエッチングする。図13(D)は、このエッチング処理が終了した状態を示している。このエッチングは、第1のフォトレジスト17をマスクとして実施されるため、かつ上記のエッチャントは第1の金属膜15(Ti)を腐食しないため、第2の金属膜16のフォトレジスト17に形状に対応した部分は溶けずに残存する。この際、第2の金属膜16のエッチング後の直径はフォトレジスト17の直径と等しくなるためW4となり、パッシベーション開口14の直径W3よりも大きくなる(W4>W3)。
【0112】
上記の第2の金属膜16に対するエッチング処理が終了すると、第1のフォトレジスト17をレジスト剥離装置により除去する。図13(E)は、フォトレジスト17を除去した状態を示している。
【0113】
続いて、半導体基板10はスピナーに装着され、半導体基板10上にフォトレジストが塗布される。次に、このフォトレジストに対しプリベーキングを行った後、露光処理、現像処理、及びベーキング処理が順次行なわれ、これにより図14(F)に示されるように、各電極12の上部に共にフォトレジスト用開口26Cを有した第2のフォトレジスト25Cが形成される。
【0114】
続いて、半導体基板10に形成されている第1の金属膜15を電源供給膜として使用することにより、フォトレジスト用開口26C内に位置する第2の金属膜16をメッキ液のカソードとし、電界メッキ処理を実施することにより、Niメッキ膜19及び電解半田メッキ20を形成する。図14(G)は、Niメッキ膜19及び電解半田メッキ20が形成された状態を示している(スカム27のアッシングによる除去処理の説明は省略している)。
【0115】
電解半田メッキ20のメッキ処理が終了すると、図14(H)に示すように、第2のフォトレジスト25Cの除去が行なわれる。続いて、第1の金属膜15の不要部分を除去(パターニング)するエッチング処理を実施する。このエッチング処理を行なう際、各電解半田メッキ20がマスクとなり第1の金属膜15のエッチング処理が行なわれる。
【0116】
このエッチングに用いるエッチャントも第1の金属膜15(Ti)のみを溶解し、第2の金属膜16(Ni),Niメッキ膜19,及び電解半田メッキ20を溶解しない選択性エッチャントである。よって、このエッチング処理を実施することにより、図14(I)に示すように、各電解半田メッキ20の形成位置を除き、第1の金属膜15は除去される。
【0117】
また、本実施例においても、オーバエッチ部28(アンダーカット)が発生し延出金属膜が発生するおそれがあるため、第1の金属膜15のエッチング処理が終了した後、第2の金属膜16を除去するエッチング処理を実施している。このエッチング処理に用いるエッチャントは、第2の金属膜16のみを除去するものが選定されている。図14(J)は、第2の金属膜16が除去された状態を示している。
【0118】
続いて、半田ボール22を形成するためのフラックス31の塗布処理、電解半田メッキ20に対する酸下物除去処理、半田ボール22のバンプ整形処理、及び有機化合物によりフラックス31の洗浄処理が実施され、これにより図15(K)に示される半導体装置50Eが製造される。上記したように、各電極12上にバリアメタル21及び半田ボール22を形成する半導体装置50Eにおいても、上記の製造方法を用いることにより、製造工程中に電極12に損傷が発生することを確実に防止することができる。
【0119】
図16は、第3実施例の変形例を示す工程図である。尚、図16において図13乃至図15に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。また、第3実施例で示した図13(A)〜図14(H)までの製造方法は本変形例と全く等しいため、以下の説明では図14(I)以降の製造方法について説明するものとする。
【0120】
第3実施例においても、第1の金属膜15のエッチング処理を精度よく制御できる場合、或いはドライエッチングを行なう場合には、図16(A)に示すように、オーバエッチ部28は発生しておらず、第1の金属膜15のエッチング後に第2の金属膜16を除去する必要はない。このため、本変形例では、図16(B)に示すように、第2の金属膜16のエッチング処理を行なうことなく、略同一の直径を有する第1の金属膜15と第2の金属膜16によりバリアメタル21を有した半導体装置50Fを製造することとした。
【0121】
次に、本発明の第4乃至第9実施例について、図17乃至図23を参照して説明する。
図17及び図18は、第4実施例である半導体装置50Gを示している。図17は半導体装置50Gの底面図であり、図18は半導体装置50Gの断面図である。
【0122】
上記した各実施例では、第1の金属膜15または/及び第2の金属膜16を半導体基板10上に残存させる際、プローブ用電極30として電極12の上部に形成する構成とされていた。しかしながら、第1の金属膜15または/及び第2の金属膜16はプローブ用電極30以外にも種々の利用が可能なものであり、またその形成位置も必ずしも電極12の上部に限定されものではない。即ち、第1の金属膜15または/及び第2の金属膜16は、パッシベーション膜13上の任意の位置に形成することが可能なものである。
【0123】
そこで本実施例では、先に説明した第1実施例における図8(L)のようにして形成される第1の金属膜15を電極12の上部位置ではなく、図17に示すように半導体基板10のコーナ部に形成することにより、アライメントマーク40として用いたものである。
【0124】
図19は、第5実施例である半導体装置50Hを示している。本実施例では、電源用半田ボール22Aを第1の金属膜15により形成される電源配線41により接続した構成としたものである。この構成することにより、電源配線41のインピーダンス低減を図ることができ、また高周波ノイズの低減を図ることができ、安定した電源供給を行なうことができる。
【0125】
図20は、第6実施例である半導体装置50Iを示している。本実施例では、半田ボール22が形成されたバリアメタル21を構成する第1の金属膜15を直接引き出すことにより、プローブが当接される引き出しパッド42を形成したものである。この構成とすることにより、半導体基板10にプローブ接続用の電極12を形成する必要がなくなり、半導体基板10の配線設計を容易化することができる。
【0126】
図21は、第7実施例である半導体装置50Jを示している。本実施例では、第1の金属膜15により再配線43を形成したことを特徴としている。これにより、電極形成位置44と異なる位置に半田ボール22を形成することが可能となる。
【0127】
本実施例の構成とすることにより、等ピッチでかつ近接させて半田ボール22を配置することが可能となり、半田ボール22の疲労破破壊寿命を長くすることができる。即ち、疲労破壊寿命は全バンプセンターと最遠バンプ間距離の2乗に反比例することが知られており、よって本実施例の構成することにより疲労破壊寿命の向上を図ることができる。また、再配線43を設けることにより、アルミニウムよりなる電極12への熱疲労ストレス低減、及び半田ボール22の配設位置の自由度が広がり、半導体装置50Jの高密度を図ることができる。
【0128】
図22は、第8実施例である半導体装置50Kを示している。本実施例では、第1の金属膜15をいわゆるグランドベタ層として用いたことを特徴としている。このため、第1の金属膜15はグランド用半田ボール22Bに電気的に接続された構成とされている。
【0129】
この構成することにより、半導体基板10に形成された電子回路に電磁波等の外乱が影響することを防止でき、半導体装置50Kの動作信頼性を高めることができる。更に、この第1の金属膜15を放熱部材としても用いることも可能であり、この場合には半導体基板10の回路形成面で発生した熱を効率よく放熱することができ、これによっても半導体装置50Kの動作信頼性を高めることができる。
【0130】
図23は、第9実施例である半導体装置50Lを示している。本実施例は第8実施例である半導体装置50Kの背面中央位置にダミーバンプ45を形成したことを特徴とするものである。このダミーバンプ45を設けることにより、回路形成面で発生した熱をより効率よく放熱することができる。尚、図22及び図23では、第1の金属膜15をベタ層としたが、メッシュ状としてもよい。
【0131】
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
【0132】
(付記1) 電極が形成された半導体基板と、
該半導体基板上に形成されており、前記電極と対向する位置に開口部が形成された絶縁膜と、
積層形成された複数の金属膜と、
を有する半導体装置において、
前記複数の金属膜の内、少なくとも一の金属膜をマスクとして該一の金属膜よりも前記半導体基板に近い金属膜がパターニングされた構成であることを特徴とする半導体装置。
【0133】
(付記2) 付記1記載の半導体装置において、
前記複数の金属膜を前記電極と接続するよう前記開口部上に形成したことを特徴とする半導体装置。
【0134】
(付記3) 付記1または2記載の半導体装置において、
前記一の金属膜の面積は、前記絶縁膜に形成された開口部の面積よりも広いことを特徴とする半導体装置。
【0135】
(付記4) 付記1または2記載の半導体装置において、
前記複数の金属膜の内、一または複数の金属膜が前記絶縁膜の上部に形成されてなることを特徴とする半導体装置。
【0136】
(付記5) 付記4記載の半導体装置において、
前記金属膜をアライメントマークとして用いることを特徴とする半導体装置。
【0137】
(付記6) 付記4記載の半導体装置において、
前記金属膜を電源またはグランド配線として用いたことを特徴とする半導体装置。
【0138】
(付記7) 付記4記載の半導体装置において、
前記金属膜を引き出しパッドとして用いたことを特徴とする半導体装置。
【0139】
(付記8) 付記4記載の半導体装置において、
前記金属膜を再配線として用いたことを特徴とする半導体装置。
【0140】
(付記9) 付記4記載の半導体装置において、
前記金属膜を放熱部材として用いたことを特徴とする半導体装置。
【0141】
(付記10) 電極が形成された半導体基板と、
該半導体基板上に形成されており、前記電極と対向する位置に開口部が形成された絶縁膜と、
前記電極と接続するよう前記開口部上に積層形成された複数の電極上金属膜と、
前記絶縁膜上に形成された絶縁膜上金属膜と、
を有する半導体装置であって、
複数の電極上金属膜は、前記複数の金属膜の内、少なくとも一の金属膜をマスクとして該一の金属膜よりも前記半導体基板に近い金属膜がパターニングされた構成であり、
かつ、前記絶縁膜上金属膜は、前記電極上金属膜を構成する前記金属膜の内、いずれか一の金属膜と同時に形成されてなることを特徴とする半導体装置。
【0142】
(付記11) 付記10記載の半導体装置において、
前記電極上金属膜の面積は、前記絶縁膜に形成された開口の面積よりも広いことを特徴とする半導体装置。
【0143】
(付記12) 付記10または11記載の半導体装置において、
前記絶縁膜上金属膜をアライメントマークとして用いることを特徴とする半導体装置。
【0144】
(付記13) 付記10または11記載の半導体装置において、
前記絶縁膜上金属膜を電源またはグランド配線として用いたことを特徴とする半導体装置。
【0145】
(付記14) 付記10または11記載の半導体装置において、
前記絶縁膜上金属膜を引き出しパッドとして用いたことを特徴とする半導体装置。
【0146】
(付記15) 付記10または11記載の半導体装置において、
前記絶縁膜上金属膜を再配線として用いたことを特徴とする半導体装置。
【0147】
(付記16) 付記10または11記載の半導体装置において、
前記絶縁膜上金属膜を放熱部材として用いたことを特徴とする半導体装置。
【0148】
(付記17) 電極及び該電極と対向する位置に開口部が形成された絶縁膜が形成された半導体基板に対し、複数の金属膜を積層形成する金属膜形成工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記金属膜形成工程は、
異なる材質を含む複数の金属膜を積層形成する積層工程と、
積層形成された前記複数の金属膜の内、少なくとも一の金属膜をマスクとして該他の金属膜を除去する除去工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【0149】
(付記18) 付記17記載の半導体装置の製造方法において、
前記複数の金属膜の形成位置が前記開口部の形成位置を含むよう選定し、
かつ、前記一の金属膜を前記開口部上にパターニングしてマスクを形成する際、前記一の金属膜の面積が前記開口部の面積よりも広くなるよう形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【0150】
(付記19) 付記17または18記載の半導体装置の製造方法において、更に、マスクとして使用した前記一の金属膜を除去する第2の除去工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【0151】
(付記20) 付記19記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の除去工程は、
前記開口部上に形成された前記複数の金属膜上に、該第2の除去工程では除去されない材料よりなる電極部材を形成した後に実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【0152】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【0153】
請求項1記載の発明によれば、製造工程において電界メッキ用の電源供給膜として機能した一の金属膜をそのまま残存させることができるため、マスクを複数の金属膜と異なる部材で形成する方法に比べ、製造工程の簡単化を図ることができる。
【0154】
また、請求項2記載の発明によれば、複数の金属膜を電極の外部接続用の端子として用いることができると共に、複数の金属膜に外部接続端子(半田ボール等)を配設する場合には、複数の金属膜をバリアメタルとして機能させることができる。
【0155】
また、請求項3記載の発明によれば、開口部は一の金属膜及びこれよりも下部に形成される金属膜により覆われることとなり、よって電極が開口部より直接露出することがないため電極を確実に保護することができる。
【0156】
また、請求項4記載の発明によれば、複数の金属膜は絶縁膜上の任意の位置に形成することが可能であるため、自由度を持って金属膜の形成位置を選定することができる。
【0157】
また、請求項5記載の発明によれば、マスクを複数の金属膜と異なる部材で形成する方法に比べ、製造工程の簡単化を図ることができる。また、絶縁膜上金属膜を電極上金属膜と別個に形成する方法に比べ、製造工程の簡単化を図ることができる。
【0158】
また、請求項6記載の発明によれば、開口部は電極上金属膜及びこれよりも下部に形成される金属膜により覆われることとなるため、電極が開口部より直接露出することはなく、よって電極を確実に保護することができる。
【0159】
また、請求項7記載の発明によれば、除去工程では複数の金属膜の少なくとも一の金属膜をマスクとして実施されるため、複数の金属膜と異なる部材でマスクを形成する方法に比べ、製造工程の簡単化を図ることができる。
【0160】
また、請求項8記載の発明によれば、開口部は一の金属膜により覆われることとなるため、除去工程において前記の他の金属膜を除去する際、電極が他の金属膜を除去と同時に除去されることを防止できる。
【0161】
また、請求項9記載の発明によれば、一の金属膜をマスクとして他の金属膜を除去する除去工程において、他の金属膜にオーバエッチ(アンダーカット)が発生していても、第2の除去工程により一の金属膜は除去されるため、オーバエッチ発生部分における一の金属膜が剥離して半導体基板上や金属膜上に付着することを防止できる。
【0162】
また、請求項10記載の発明によれば、半導体基板上の電極は第2の除去工程では除去されない材料よりなる電極部材で保護されているため、第2の除去工程の実施中に、半導体基板上に形成された電極が損傷することを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1従来例である半導体装置の製造方法を説明する工程図である(その1)。
【図2】第1従来例である半導体装置の製造方法を説明する工程図である(その2)。
【図3】第2従来例である半導体装置の製造方法を説明する工程図である(その1)。
【図4】第2従来例である半導体装置の製造方法を説明する工程図である(その2)。
【図5】本発明の第1実施例である半導体装置の底面図である。
【図6】本発明の第1実施例である半導体装置の製造方法を説明するための工程図である(その1)。
【図7】本発明の第1実施例である半導体装置の製造方法を説明するための工程図である(その2)。
【図8】本発明の第1実施例である半導体装置の製造方法を説明するための工程図である(その3)。
【図9】本発明の第1実施例である半導体装置の製造方法の変形例を説明するための工程図である。
【図10】本発明の第2実施例である半導体装置の製造方法を説明するための工程図である(その1)。
【図11】本発明の第2実施例である半導体装置の製造方法を説明するための工程図である(その2)。
【図12】本発明の第2実施例である半導体装置の製造方法の変形例を説明するための工程図である。
【図13】本発明の第3実施例である半導体装置の製造方法を説明するための工程図である(その1)。
【図14】本発明の第3実施例である半導体装置の製造方法を説明するための工程図である(その2)。
【図15】本発明の第3実施例である半導体装置の製造方法を説明するための工程図である(その3)。
【図16】本発明の第3実施例である半導体装置の製造方法の変形例を説明するための工程図である。
【図17】本発明の第4実施例である半導体装置の底面図である。
【図18】本発明の第4実施例である半導体装置の断面図である。
【図19】本発明の第5実施例である半導体装置の底面図である。
【図20】本発明の第6実施例である半導体装置の底面図である。
【図21】本発明の第7実施例である半導体装置の底面図である。
【図22】本発明の第8実施例である半導体装置の底面図である。
【図23】本発明の第9実施例である半導体装置の底面図である。
【符号の説明】
10 半導体基板
12 電極
12A 電極
13 パッシベーション膜
14 パッシベーション開口
15 第1の金属膜
16 第2の金属膜
17 フォトレジスト
19 Niメッキ膜
20 電解半田メッキ
21 バリアメタル
22 半田ボール
22A 電源用半田ボール
22B グランド用半田ボール
25A〜25C 第2のフォトレジスト
26A〜26C フォトレジスト用開口
27 スカム
28 オーバエッチ部
30 プローブ用電極
30A プローブ用電極
32 プローブ
33 金バンプ
40 アライメントマーク
41 電源配線
42 引き出しパッド
43 再配線
44 電極形成位置
45 ダミーバンプ
50A〜50K 半導体装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, a semiconductor device in which a plurality of metal films are stacked on a semiconductor substrate on which an electrode and an insulating film having an opening formed at a position facing the electrode are formed. And a manufacturing method thereof.
[0002]
It is expected that higher density / higher speed / miniaturization of semiconductor devices will be accelerated / promoted in the future. Semiconductor devices have been increased in speed, integration, and performance. Various mounting techniques are available for mounting the bare chip semiconductor device (semiconductor chip) on an interposer or a mounting substrate (hereinafter referred to as a mounting substrate or the like). A method has been developed. Specifically, examples of the mounting technique include a wire bonding method, a TAB (tape automated bonding) method, and a flip chip method.
[0003]
The wire bonding method is a method in which a semiconductor chip is disposed face up on a mounting substrate, and an electrode of the semiconductor device and a pad on the mounting substrate or the like are connected by an aluminum wire or a gold wire. The TAB method is a method in which a copper wiring is formed on a heat-resistant insulating film such as polyimide to form a TAB tape, and the electrodes of the semiconductor device and the copper leads of the TAB tape are connected via bumps. In the flip chip method, metal bumps are formed on the electrodes on the semiconductor device by vacuum deposition / sputtering / molten metal dip / plating, etc., and the bumps and pads on the surface of the mounting substrate are aligned. It is a method of joining.
[0004]
In each of these methods, the method for mounting (connecting) a semiconductor device to a mounting substrate or the like is changed from a wire bonding method for face-up mounting to a TAB method using bumps for face-down mounting or a flip-chip mounting method. Yes. This is because the TAB method or flip chip mounting can achieve higher density and smaller size than the wire bonding method.
[0005]
[Prior art]
As described above, the method for mounting (connecting) a bare chip semiconductor device to a mounting substrate or the like is changed from the wire bonding method of face-up mounting to the TAB method or flip chip mounting method using mounting bumps of face-down. ing. This is because the TAB method or flip chip mounting can achieve higher density and smaller size than the wire bonding method. Therefore, when using the TAB method or the flip chip mounting method, it is necessary to form bumps in the semiconductor device.
[0006]
Hereinafter, a conventional example of a method for manufacturing a semiconductor device including a step of forming bumps on the semiconductor device will be described. In the following description, an example will be described in which bumps are used as solder balls and the solder balls are manufactured by electrolytic plating. Here, the reason for using solder is that a highly reliable connection can be achieved. The reason why electrolytic plating is used as a bump forming method is that according to electrolytic plating, solder balls can be formed at a uniform height, low cost, and high yield.
[0007]
1 and 2 are views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device as a first conventional example. 1 and 2 show only the solder ball manufacturing method in the semiconductor device manufacturing method.
[0008]
FIG. 1A shows a state in which a passivation film 103 is formed on a semiconductor substrate 101 having an electrode 102 made of aluminum. A passivation opening 104 is formed at a position facing the electrode 102 of the passivation film 103, so that the electrode 102 is exposed to the outside through the passivation opening 104. Note that the electrode 102 located on the left side in the drawing is an electrode for external connection, and a solder ball 112 is formed later (see FIG. 2G). On the other hand, the electrode 102 located on the right side in the figure is a test electrode, and the probe 115 is connected during the test (see FIG. 2G).
[0009]
The probe 115 is connected to the electrode 102 when an electrical test of the semiconductor substrate 101 is performed. Although the probe 115 can be brought into direct contact with the solder ball 112, this method damages the solder ball 112. For this reason, in recent years, many methods have been adopted in which the electrode 102 for contacting the probe 115 is formed separately from the electrode 102 on which the solder ball 112 is formed, and the solder ball 112 is prevented from being damaged during the test. .
[0010]
As shown in FIG. 1B, a first metal film 105 and a second metal film 106 are stacked over the entire upper surface of the semiconductor substrate 101 by sputtering. Subsequently, a photoresist 107 is applied onto the second metal film 106 by a spinner, and then an exposure / development / curing process is performed to form a photoresist on the left electrode 102 where the solder balls 112 are formed. An opening 108 is formed (see FIG. 1C).
[0011]
Subsequently, the first metal film 105 and the second metal film 106 are used as a power supply film for electrolytic plating, and Ni plating film 109 is formed by performing electrolytic Ni plating, and further, electric field solder is formed thereon. A plating 110 is formed. FIG. 1D shows a state in which the Ni plating film 109 and the electric field solder plating 110 are formed. At this time, since the electrode 102 located on the right side is covered with the photoresist 107, the Ni plating film 109 and the electric field solder plating 110 are not formed.
[0012]
Subsequently, as shown in FIG. 1E, the photoresist 107 is removed, and the first metal film 105 and the second metal film 106 are wet-etched using the electric field solder plating 110 as a mask. Thereby, as shown in FIG. 2F, unnecessary portions of the first metal film 105 and the second metal film 106 are removed.
[0013]
Methods for removing the first and second metal films 105 and 106 include dry etching and wet etching. Since dry etching has problems such as an expensive apparatus and a complicated etching process, wet etching is usually used. In addition, since the first and second metal films 105 and 106 are etched using the electric field solder plating 110 as a mask, the manufacturing process is simplified and the material used is compared with a configuration using a resist other than the electric field solder plating 110 as a mask. Can be reduced.
[0014]
When the unnecessary portions of the first and second metal films 105 and 106 are removed as described above, a flux (not shown) is then applied to the upper surface of the semiconductor substrate 101, and this is heated in a nitrogen atmosphere. Solder oxide removal and bump shaping are performed. Thereby, as shown in FIG. 2G, a solder ball 112 is formed on the left electrode 102 of the semiconductor substrate 101.
[0015]
Note that the metal laminated film formed of the first metal film 105, the second metal film 106, and the Ni plating film 109 formed below the solder ball 112 is necessary for bonding and bonding the solder ball 112 and the electrode 102. It is a so-called barrier metal or UBM (Under Bump Metal).
This barrier metal has high conductivity, good adhesion to the electrode 102, good adhesion to the solder ball 112, and no diffusion occurs between the electrode 102 and the solder ball 112. In addition, characteristics such as not obstructing the shaping of the solder ball 112 are required.
[0016]
As described above, a method of forming a barrier metal by etching the first and second metal films 105 and 106 formed under the field solder plating 110 as a mask is disclosed in Patent Document 1, for example. This is a known technique.
[0017]
On the other hand, FIGS. 3 and 4 show a semiconductor device manufacturing method which is a second conventional example. 3 and 4 also show only the solder ball manufacturing method in the semiconductor device manufacturing method. 3 and 4, the same reference numerals are given to the components corresponding to those shown in FIGS. 1 and 2, and the description thereof will be omitted.
[0018]
FIG. 3A shows a state in which a passivation film 103 is formed on a semiconductor substrate 101 having an electrode 102 made of aluminum. A passivation opening 104 having a diameter W1 is formed at a position facing the electrode 102 of the passivation film 103. Unlike the first conventional example, in this conventional example, solder balls 112 are formed on any of the electrodes 102 shown in the figure (see FIG. 4G).
[0019]
As shown in FIG. 3B, the first and second metal films 105 and 106 are stacked on the semiconductor substrate 101, and a photoresist 107 is formed on the second metal film 106 by a spinner. Applied. The photoresist 107 is subjected to an exposure / development / curing process, and a photoresist opening 108 for forming the solder ball 112 is formed (see FIG. 3C). Conventionally, since the diameter W2 of the photoresist opening 108 is determined by the size of the solder ball 112 to be formed, it is set to be smaller than the diameter of the passivation opening 104 formed in the passivation film 103 (W1> W2). ).
[0020]
Subsequently, as shown in FIG. 3D, the Ni plating film 109 and the electric field solder plating 110 are formed by using the first and second metal films 105 and 106 as a power supply film for electrolytic plating. As shown in FIG. 3E, the photoresist 107 is removed.
[0021]
Subsequently, the first metal film 105 and the second metal film 106 are wet-etched using the electric field solder plating 110 as a mask. Accordingly, as shown in FIG. 4F, unnecessary portions of the first metal film 105 and the second metal film 106 are removed.
[0022]
Next, a flux (not shown) is applied to the upper surface of the semiconductor substrate 101, and this is heated in a nitrogen atmosphere to remove solder oxide and perform bump shaping, as shown in FIG. 4 (G). A solder ball 112 is formed on each electrode 102.
[0023]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2748530 (second page, FIG. 1)
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
Here, attention is paid to the step of wet etching the first metal film 105 and the second metal film 106 using the electric field solder plating 110 shown in FIGS. 2F and 4F as a mask.
[0025]
As in the first conventional example, at the formation position of the electrode 102 where the solder ball 112 is not formed, the first and second metal films 105 and 106 shown in FIG. The etching solution for dissolving the second metal films 105 and 106 also acts on the aluminum electrode 102. For this reason, at the end of the wet etching process, the electrode 102 may be greatly damaged, or all of the electrode 102 may be removed as shown in FIG. 2F (the removed electrode 102A is indicated by a one-dot chain line). Show).
[0026]
When the electrode 102 is damaged in this manner, the connection with the probe 115 may not be performed properly. In addition, when the electrode 102 is completely removed, the portion of the semiconductor substrate 101 facing the passivation opening 104 is directly exposed without being protected by the passivation film 103. For this reason,
There is a possibility that a circuit formed on the semiconductor substrate 101 may be damaged.
[0027]
On the other hand, even when the solder ball 112 is formed on any electrode 102 on the semiconductor substrate 101, the first and second metal films 105 and 106 are wet-etched as shown in FIG. As a result, the portion of the electrode 102 that is not covered by the electric field solder plating 110 is greatly damaged or removed by the etching solution.
[0028]
This is because the diameter W1 of the passivation opening 104 (shown in FIG. 3A) is conventionally larger (W1> W2) than the diameter W2 of the photoresist opening 108 (see FIG. 3C). When the first and second metal films 105 and 106 are removed by wet etching, the etching solution advances from the passivation opening 104 to the electrode 102 due to the difference in diameter (area difference) between the openings 104 and 108, whereby the electrode The part which is not covered with the electric field solder plating 110 of 102 will be damaged or removed.
[0029]
As a means for solving the above-described problems, a resist or a mask is formed on the electrode 102 at the time shown in FIG. It is conceivable to prevent the second metal films 105 and 106 from being etched. Similarly, at the time shown in FIG. 3E, a resist or a mask is formed at a position (see FIG. 4G) corresponding to the difference in diameter between the openings 104 and 108 described above, thereby performing a wet etching process. However, it is conceivable to prevent the first and second metal films 105 and 106 on the electrode 102 from being etched.
[0030]
However, this method requires a difficult process of forming a resist or a mask at a predetermined position as a pre-process for performing the wet etching process (because bumps exist, resist coating and exposure processing are difficult), and the manufacturing process The manufacturing cost increases due to the complexity and the use of more materials.
[0031]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of preventing an electrode on a semiconductor substrate from being damaged during the manufacturing process and a manufacturing method thereof.
[0032]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention is characterized by the following measures.
[0033]
The invention described in claim 1
A semiconductor substrate on which electrodes are formed;
An insulating film formed on the semiconductor substrate and having an opening formed at a position facing the electrode;
A plurality of stacked metal films;
In a semiconductor device having
Among the plurality of metal films, a metal film closer to the semiconductor substrate than the one metal film is patterned using at least one metal film as a mask.
[0034]
According to the above invention, since one metal film functioning as a power supply film for electroplating can be left as it is in the manufacturing process, the manufacturing process is compared with a method of forming a mask with a member different from a plurality of metal films. Can be simplified.
[0035]
The invention according to claim 2
The semiconductor device according to claim 1,
The plurality of metal films are formed on the openings so as to be connected to the electrodes.
[0036]
According to the said invention, a some metal film can be used as a terminal for the external connection of an electrode. Further, when a solder ball or the like is used as the external connection terminal, a plurality of metal films are interposed between the external connection terminal such as the solder ball and the electrode, and thus can function as a barrier metal.
[0037]
The invention according to claim 3
The semiconductor device according to claim 1 or 2,
The area of the one metal film is larger than the area of the opening formed in the insulating film.
[0038]
According to the above invention, since the area of the one metal film is larger than the area of the opening formed at the position facing the electrode, the opening is formed by the one metal film and the metal film formed below the metal film. It will be covered. Therefore, since the electrode is not directly exposed from the opening, the electrode can be reliably protected.
[0039]
The invention according to claim 4
The semiconductor device according to claim 1 or 2,
Among the plurality of metal films, one or more metal films are formed on the insulating film.
[0040]
According to the above invention, a plurality of metal films can be formed at arbitrary positions on the insulating film. Since the insulating film is widely formed on the semiconductor substrate, the formation position of the metal film can be selected with flexibility and can be used for various applications.
[0041]
Specifically, the metal film according to claim 4 can be used as an alignment mark. The metal film according to the fourth aspect can be used as a power supply or a ground wiring. The metal film according to the fourth aspect can be used as a drawer pad. In addition, the metal film according to claim 4 can be used as a rewiring. Moreover, the metal film of the said Claim 4 can be used as a heat radiating member.
[0042]
The invention according to claim 5
A semiconductor substrate on which electrodes are formed;
An insulating film formed on the semiconductor substrate and having an opening formed at a position facing the electrode;
A plurality of on-electrode metal films stacked on the opening to be connected to the electrodes;
A metal film on an insulating film formed on the insulating film;
A semiconductor device comprising:
The plurality of metal films on the electrode has a configuration in which a metal film closer to the semiconductor substrate than the one metal film is patterned using at least one of the plurality of metal films as a mask,
In addition, the metal film on the insulating film is formed simultaneously with any one of the metal films constituting the metal film on the electrode.
[0043]
According to the above invention, since the metal film on the electrode is formed using at least one metal film of the plurality of metal films as a mask, the manufacturing process is simplified compared to the method of forming the mask with a member different from the plurality of metal films. Can be achieved.
[0044]
In addition, since the metal film on the insulating film is formed simultaneously with any one of the metal films constituting the metal film on the electrode, a method of forming the metal film on the insulating film separately from the metal film on the electrode Compared to the above, the manufacturing process can be simplified.
[0045]
Further, the invention described in claim 6
The semiconductor device according to claim 5.
The area of the metal film on the electrode is larger than the area of the opening formed in the insulating film.
[0046]
According to the above invention, since the area of the metal film on the electrode is larger than the area of the opening formed in the insulating film, the opening is covered with the metal film on the electrode and the metal film formed below the metal film. It will be. Therefore, since the electrode is not directly exposed from the opening, the electrode can be reliably protected.
[0047]
In the semiconductor device according to claim 5 or 6, the metal film on the insulating film can be used as an alignment mark, a power supply or ground wiring, a lead pad, a rewiring, and a heat dissipation member.
[0048]
The invention according to claim 7
In a semiconductor device manufacturing method including a metal film forming step of forming a plurality of metal films on a semiconductor substrate on which an electrode and an insulating film having an opening formed at a position facing the electrode are formed,
The metal film forming step includes
A laminating step of laminating a plurality of metal films containing different materials;
And a removal step of removing the other metal film using at least one of the plurality of metal films formed as a mask as a mask.
[0049]
According to the above invention, since the removal process is performed using at least one metal film of the plurality of metal films as a mask, the manufacturing process is simplified compared to the method of forming the mask with a member different from the plurality of metal films. be able to.
[0050]
The invention according to claim 8
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7.
The formation position of the plurality of metal films is selected to include the formation position of the opening,
In addition, when the mask is formed by patterning the one metal film on the opening, the area of the one metal film is formed larger than the area of the opening. .
[0051]
According to the above invention, since the opening is covered with one metal film, when removing the other metal film in the removal step, the electrode is removed simultaneously with the removal of the other metal film. Can be prevented.
[0052]
The invention according to claim 9
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 7 or 8,
Furthermore, it has the 2nd removal process which removes said one metal film used as a mask, It is characterized by the above-mentioned.
[0053]
According to the above invention, in the removal step of removing another metal film using one metal film as a mask, even if overetching (undercut) occurs in the other metal film, Since the metal film is removed, it is possible to prevent the one metal film in the overetching portion from peeling off and adhering to the semiconductor substrate or the metal film.
[0054]
The invention according to claim 10
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 9,
The second removal step includes
It is carried out after forming an electrode member made of a material that is not removed in the second removal step on the plurality of metal films formed on the opening.
[0055]
According to the above invention, the electrode on the semiconductor substrate is an electrode made of a material that is not removed in the second removal step even if the first metal film is removed by performing the second removal step. It is protected by a member. For this reason, it can prevent reliably that the electrode formed on the semiconductor substrate is damaged during implementation of a 2nd removal process.
[0056]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0057]
5 to 8 are diagrams for explaining a semiconductor device 50A according to the first embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof. FIG. 5 is a bottom view of the semiconductor device 50A, and FIGS. 6 to 8 are views showing a method of manufacturing the semiconductor device 50A along the manufacturing process. 6 to 8, only the method for manufacturing the solder ball 112, which is a main part of the present invention, in the manufacturing process of the semiconductor device 50A is shown and described.
[0058]
First, the configuration of the semiconductor device 50A will be described with reference to FIGS. The semiconductor device 50A is roughly composed of the semiconductor substrate 10 on which the electrode 12 is formed, the passivation film 13 (insulating film), the barrier metal 21, the probe electrode 30, and the like.
[0059]
The semiconductor substrate 10 is, for example, a silicon substrate, and a plurality of electrodes 12 made of aluminum are formed on its circuit formation surface. The circuit formation surface of the semiconductor substrate 10 is covered with a passivation film 13 which is an insulating film (silicon nitride in this embodiment), and a passivation opening 14 is formed at a position facing the electrode 12.
[0060]
A barrier metal 21 (corresponding to the metal film on the electrode described in claims) and a solder ball 22 are formed on the upper portion of the electrode 12 located on the left side in FIG. The lower part of the barrier metal 21 is joined to the electrode 12 through the passivation opening 14, and the upper part of the barrier metal 21 is joined to the solder ball 22. In addition, a probe electrode 30 is formed on the electrode 12 located on the right side in FIG.
[0061]
The barrier metal 21 has a configuration in which a first metal film 15, a second metal film 16, and a Ni plating film 19 are laminated on the electrode 12. The first metal film 15 constituting the barrier metal 21 is formed using the second metal film 16 as a mask as will be described later.
[0062]
That is, the barrier metal 21 uses the second metal film 16, which is one of the metal films 15, 16, and 19, as a mask, and a semiconductor substrate rather than the second metal film 16. The first metal film 15 close to 10 is etched. Therefore, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced as compared with the method of forming a mask using a member (for example, resist) different from each of the metal films 15, 16, and 19 constituting the barrier metal 21. .
[0063]
Further, the barrier metal 21 has high conductivity, good adhesion to the electrode 12, good adhesion to the solder ball 22, and diffusion between the electrode 12 and the solder ball 22. Characteristics such as not occurring and not obstructing the shaping of the solder ball 112 are required. For this reason, titanium (Ti) is selected as the material of the first metal film 15, and nickel (Ni) is selected as the material of the second metal film 16 and the Ni plating film 19.
[0064]
On the other hand, the probe electrode 30 (corresponding to the metal film on an insulating film described in the claims) is configured such that only the first metal film 15 is formed on the electrode 12. The first metal film 15 constituting the probe electrode 30 is formed simultaneously with the first metal film 15 constituting the barrier metal 21 as will be described later. Therefore, compared to a method in which the probe electrode 30 is formed of a material different from the material used for the barrier metal 21, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
[0065]
In the semiconductor device 50A configured as described above, the solder ball 22 functions as an external connection terminal, and is joined to a pad formed on the mounting substrate when the semiconductor device 50A is mounted on the mounting substrate or the like. On the other hand, the probe electrode 30 is a test electrode, and the probe 32 is connected during the test.
[0066]
Thus, by separately forming the solder ball 22 used for mounting and the probe electrode 30 used for the test, it is not necessary to bring the probe 32 into contact with the solder ball 22 during the test, and the solder ball 22 is damaged. It can be prevented from sticking. In the above description, the “upper part” is the arrow X1 direction side in FIG. 8 (O), and the “lower part” is the arrow X2 direction side.
[0067]
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 50A configured as described above will be described.
[0068]
FIG. 6A shows a state in which a passivation film 13 is formed on a semiconductor substrate 10 having an electrode 12 made of aluminum. A passivation opening 14 is formed at a position facing the electrode 12 of the passivation film 13, so that the electrode 12 is exposed to the outside through the passivation opening 14.
[0069]
In addition, the electrode 12 located on the left side in the drawing is an electrode for external connection, and a barrier metal 21 and a solder ball 22 are formed later (see FIG. 8O). On the other hand, the electrode 12 located on the right side in the figure is a test electrode, and the probe 32 is connected during the test (see FIG. 2O).
[0070]
First, the surface oxide of about 2 nm formed in the portion exposed from the passivation opening 14 of the electrode 12 is removed (patterned) from the semiconductor substrate 10 by sputtering using a silicon wafer as a target. Subsequently, as shown in FIG. 6B, a first metal film 15 and a second metal film 16 are formed on the semiconductor substrate 10.
[0071]
Specifically, the semiconductor substrate 10 is mounted on a sputtering apparatus, and first, titanium (Ti), which becomes the first metal film 15, is formed in a circuit in which the electrodes 12 of the semiconductor substrate 10 are formed with a thickness of 100 nm for 500 seconds. It is formed on the entire surface side. Subsequently, nickel (Ni) to be the second metal film 16 is formed on the entire upper surface of the first metal film 15 with a thickness of 500 nm for 120 seconds.
[0072]
When the first and second metal films 15 and 16 are formed as described above, a photoresist is subsequently applied onto the semiconductor substrate 10 by a spinner. Next, after pre-baking the photoresist, exposure processing, development processing, and baking processing are sequentially performed. As a result, as shown in FIG. 6C, a photoresist 17 patterned into a predetermined shape is formed. The photoresist 17 is formed at the upper position of each electrode 12. The diameter W4 is set to be larger than the diameter W3 of the passivation opening 14 formed in the passivation film 13 (W4> W3).
[0073]
Subsequently, using the photoresist 17 as a mask, the second metal film 16 is etched with an etchant containing HNO3. FIG. 6D shows a state in which this etching process is completed. Since this etching is performed using the photoresist 17 as a mask, and the above etchant does not corrode the first metal film 15 (Ti), the portion of the second metal film 16 corresponding to the shape of the photoresist 17 Remains undissolved.
[0074]
Since the diameter of the second metal film 16 after the etching is equal to the diameter of the photoresist 17, it is W4. Therefore, the diameter W4 of the second metal film 16 is also larger than the diameter W3 of the passivation opening 14 (W4> W3). When the etching process for the second metal film 16 is completed, the photoresist 17 is removed by a resist stripping apparatus. FIG. 6E shows a state where the photoresist 17 is removed.
[0075]
Subsequently, the semiconductor substrate 10 is mounted on a spinner, and a photoresist is applied on the semiconductor substrate 10. Next, after pre-baking the photoresist, an exposure process, a development process, and a baking process were sequentially performed. As a result, as shown in FIG. A second photoresist 25A is formed.
[0076]
When the second photoresist 25A is formed, there may be a scum 27 that is a resist residue on the second metal film 16 in which the photoresist opening 26A is opened. For this reason, the process of attaching the semiconductor substrate 10 to the ashing device and ashing and removing the scum 27 is performed. FIG. 7G shows a state where the ashing removal of the scum 27 has been completed.
[0077]
Subsequently, by using the first metal film 15 formed on the semiconductor substrate 10 as a power supply film, the second metal film 16 located in the photoresist opening 26A is used as a cathode of the plating solution, and nickel. (Ni) electroplating is performed. As a result, as shown in FIG. 9H, a Ni plating film 19 having a thickness of 2 μm is formed on the second metal film 16 in the photoresist opening 26A. The Ni plating film 19 functions as an intermediate layer that functions to improve the adhesion between the second metal film 16 and the solder balls 22 to be formed later.
[0078]
When the formation of the Ni plating film 19 is completed, the electrolytic solder plating 20 is subsequently formed by electrolytic plating by continuous processing. The plating composition of the electrolytic solder plating 20 in this example is a Pb / Sn eutectic solder, and the weight ratio is Pb: Sn = 38: 62. FIG. 7I shows a state in which the electrolytic solder plating 20 is formed on the Ni plating film 19.
[0079]
When the plating process of the electrolytic solder plating 20 is completed, the second photoresist 25A is removed. As a result, as shown in FIG. 7J, the first metal film 15 and the second metal film 16 on the electrode 12 located on the right side are exposed.
[0080]
Subsequently, an etching process for removing (patterning) unnecessary portions of the first metal film 15 is performed. When this etching process is performed, the first metal film 15 on the electrode 12 located on the left side uses the electrolytic solder plating 20 as a mask, and the first metal film 15 on the electrode 12 located on the right side becomes the second metal film. 16 becomes a mask.
[0081]
The etchant used for this etching is a mixed solution containing NH4OH. This etchant is a selective etchant that dissolves only the first metal film 15 (Ti) and does not dissolve the second metal film 16 (Ni), the Ni plating film 19, and the electrolytic solder plating 20. Therefore, by performing this etching process, as shown in FIG. 8K, the first metal film 15 is removed (patterned) except for the positions where the electrolytic solder plating 20 and the second metal film 16 are formed. The
[0082]
At this time, since the diameter W4 of the second metal film 16 is larger than the diameter W3 of the passivation opening 14 (W4> W3) as described above, the electrode 12 is formed by removing (patterning) the second photoresist 25A. There is no direct exposure to the outside. For this reason, the etchant does not reach the electrode 12 during the etching process, so that it is possible to reliably prevent and protect the electrode 12 from being damaged during the etching of the first metal film 15.
[0083]
When the first metal film 15 is etched, the first metal film 15 on the electrode 12 located on the left side is composed of the electrolytic solder plating 20, the Ni plating film 19, and the second metal film 16. Even if it functions as a mask, the side portion may be etched by the etchant and an over-etched portion 28 (undercut) may occur. The same applies to the first metal film 15 on the electrode 12 located on the right side, and even if the second metal film 16 functions as a mask, the side portion is etched by the etchant and the overetched portion 28 is generated. There is.
[0084]
In the drawing, since the thickness of the first metal film 15 and the second metal film 16 is drawn large for the sake of illustration, the depth of the overetched portion 28 seems to be small, but in reality it depends on the control of the etching time management. It's deep. Therefore, the outer peripheral edge of the second metal film 16 extends longer outward than the first metal film 15.
[0085]
Therefore, when the extended portion of the second metal film 16 (hereinafter referred to as the extended metal film) is scattered by, for example, cooling water sprayed when the semiconductor substrate 10 is diced, the electrolytic solder plating 20, the second On the metal film 16 or the passivation film 13. If the extended metal film remains attached to the electrolytic solder plating 20 or the like, the scattered metal film may have an adverse effect during mounting, and the mounting process may not be performed reliably, or an underfill resin is provided. Inconvenience that the bonding force of the underfill resin is weakened occurs.
[0086]
Therefore, in this embodiment, after the etching process of the first metal film 15 using the electrolytic solder plating 20 or the like as a mask is completed, the etching process for removing the second metal film 16 (the second process described in the claims). Corresponding to the removal step). The etchant used for this etching process is selected to remove only the second metal film 16. FIG. 8L shows a state where the second metal film 16 has been removed.
[0087]
As described above, by performing the etching process for removing the second metal film 16, the above-described extended metal film adheres to the electrolytic solder plating 20, the second metal film 16, the passivation film 13, or the like. Therefore, the mounting reliability of the semiconductor device 50A can be improved. Even when the etching process for removing the second metal film 16 is performed, the electrode 12 is protected by the first metal film 15, so that it is ensured that the electrode 12 is damaged by the etchant used for the etching process. Can be prevented.
[0088]
When the removal of the second metal film 16 is completed as described above, the flux 31 is applied to the entire upper surface of the semiconductor substrate 10 as shown in FIG. Nitrogen atmosphere heating at a temperature of 0 ° C. is performed with a reflow apparatus. As a result, removal of acid substances from the electrolytic solder plating 20 is performed, and bump shaping of the solder balls 22 is performed as shown in FIG. Subsequently, the flux 31 is cleaned with an organic compound, whereby the semiconductor device 50A shown in FIG. 8O is completed.
[0089]
Next, a modified example of the manufacturing method according to the first embodiment will be described.
FIG. 9 is a process diagram showing a modification of the first embodiment. In FIG. 9, the same components as those shown in FIGS. 6 to 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Further, the manufacturing method shown in FIGS. 6A to 7J shown in the first embodiment is exactly the same as that of the present modification. Therefore, the following description will be made on the manufacturing method after FIG. 7J. And
[0090]
In the method of manufacturing the semiconductor device 50A according to the first embodiment described above, the etching process (second removal process) for removing the second metal film 16 was performed with the overetched portion 28 as a problem. However, when the etching process of the first metal film 15 can be accurately controlled, or when dry etching is performed, it is possible to suppress the occurrence of the overetched portion 28.
[0091]
When the overetched portion 28 does not occur, the above-described extended metal film does not occur, and therefore it is not necessary to remove the second metal film 16 after the etching of the first metal film 15. For this reason, in this modification, as shown in FIG. 9A, the probe electrode 30A is formed by the first metal film 15 and the second metal film 16 formed on the right electrode 12. Yes.
[0092]
Therefore, the probe electrode 30A composed of the first and second metal films 15 and 16 shown in FIG. 9A does not remove (butter) the second metal film 16, and FIG. As shown in FIG. 9D, a flux 31 coating process, an acid deposit removal process for the electrolytic solder plating 20, a bump shaping process for the solder ball 22, and a cleaning process for the flux 31 with an organic compound are performed. The semiconductor device 50B shown in 9 (D) is manufactured.
[0093]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0094]
10 and 11 are views showing a method of manufacturing the semiconductor device 50D according to the second embodiment. 10 and 11, the same components as those shown in FIGS. 6 to 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Also, the manufacturing method shown in FIGS. 6A to 6E shown in the first embodiment is exactly the same as that of this embodiment, and therefore, the manufacturing method after FIG. 6E will be described in the following description. .
[0095]
FIG. 6E described above shows a state where the photoresist 17 is removed. After removing the photoresist 17, the semiconductor substrate 10 is mounted on a spinner, and a process of applying a photoresist on the semiconductor substrate 10 is performed. Next, after pre-baking the photoresist, an exposure process, a development process, and a baking process are sequentially performed. As a result, as shown in FIG. A second photoresist 25B is formed.
[0096]
At this time, in this embodiment, the depth H2 of the photoresist opening 26B is formed to be deeper than the depth H1 of the photoresist opening 26A in the first embodiment (see FIG. 7F). (H2> H1).
[0097]
When the second photoresist 25B having the photoresist opening 26B is formed as described above, a removal process by ashing of the scum 27 is subsequently performed as shown in FIG. Subsequently, by using the first metal film 15 formed on the semiconductor substrate 10 as a power supply film, the second metal film 16 located in the photoresist opening 26A is used as a cathode of the plating solution, and nickel. (Ni) electroplating is performed. Thus, as shown in FIG. 10H, the Ni plating film 19 is formed on the second metal film 16 in the photoresist opening 26A.
[0098]
When the formation of the Ni plating film 19 is completed, the gold bumps 33 are subsequently formed by electrolytic plating by continuous processing. FIG. 10I shows a state in which gold bumps 33 are formed on the Ni plating film 19.
[0099]
When the plating process for the gold bump 33 is completed, the second photoresist 25B is removed. As a result, as shown in FIG. 10J, the first metal film 15 and the second metal film 16 on the electrode 12 located on the right side are exposed.
[0100]
Subsequently, an etching process for removing (patterning) unnecessary portions of the first metal film 15 is performed. When performing this etching process, the first metal film 15 on the electrode 12 located on the left side also uses the electrolytic solder plating 20 as a mask in this embodiment, and the first metal film 15 on the electrode 12 located on the right side The gold bump 33 becomes a mask.
[0101]
The etchant used for this etching is a selective etchant that dissolves only the first metal film 15 (Ti) and does not dissolve the second metal film 16 (Ni), the Ni plating film 19, and the gold bump 33. Therefore, by performing this etching process, the first metal film 15 is removed (patterned) except for the formation positions of the gold bumps 33 and the second metal film 16 as shown in FIG. .
[0102]
At this time, since the diameter W4 of the second metal film 16 is larger than the diameter W3 of the passivation opening 14 (W4> W3), also in this embodiment, the electrode 12 is removed by the removal (patterning) of the second photoresist 25A. Is not directly exposed to the outside. For this reason, the etchant does not reach the electrode 12 during the etching process, so that it is possible to reliably prevent and protect the electrode 12 from being damaged during the etching of the first metal film 15.
[0103]
Also, in this embodiment, since the over-etched portion 28 (undercut) occurs when the first metal film 15 is etched, after the etching process for the first metal film 15 is finished, An etching process for removing the second metal film 16 is performed. Therefore, also in this embodiment, the extension metal film can be prevented from adhering to the gold bump 33, the second metal film 16, or the passivation film 13, and the mounting reliability of the semiconductor device 50C can be improved. it can.
[0104]
Further, in the first embodiment described above, after performing the etching process for removing the second metal film 16, the flux 31 is applied to form the solder balls 22, and the acid oxide removal process for the electrolytic solder plating 20. The bump shaping process of the solder ball 22 was performed, but in this embodiment, solder is not used, and the gold bump 33 is formed instead of the solder ball 22. For this reason, the above-described flux application process or the like necessary for forming the solder ball 22 is not necessary, and the semiconductor device is formed as shown in FIG. 11L when the etching process for removing the second metal film 16 is performed. 50C is completed. Therefore, according to the present embodiment, the manufacturing process of the semiconductor device 50D can be simplified as compared with the first embodiment.
[0105]
FIG. 12 shows a modification of the second embodiment. Also in the second embodiment, when the etching process of the first metal film 15 can be accurately controlled or when dry etching is performed, the second metal film 16 is removed after the etching of the first metal film 15. There is no need. For this reason, in this modification, as shown in FIG. 12, the probe electrode 30 </ b> A is formed by the first metal film 15 and the second metal film 16 formed on the right electrode 12.
[0106]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
[0107]
13 to 15 are views showing a method of manufacturing the semiconductor device 50E according to the third embodiment. 13 to 15, the same components as those shown in FIGS. 6 to 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0108]
FIG. 13A shows a state in which a passivation film 13 is formed on a semiconductor substrate 10 having an electrode 12 made of aluminum. A passivation opening 14 is formed at a position facing the electrode 12 of the passivation film 13, so that the electrode 12 is exposed to the outside through the passivation opening 14. In this embodiment, the barrier metal 21 and the solder ball 22 are formed later on both the left and right electrodes 12 (see FIG. 15K).
[0109]
First, a surface oxide of about 2 nm formed on the semiconductor substrate 10 in a portion exposed from the passivation opening 14 of the electrode 12 is removed by sputtering using a silicon wafer as a target. Subsequently, as shown in FIG. 13B, a first metal film 15 and a second metal film 16 are formed on the semiconductor substrate 10 as in the first embodiment.
[0110]
When the first and second metal films 15 and 16 are formed as described above, a photoresist is subsequently applied onto the semiconductor substrate 10 by a spinner, and then pre-baking, exposure processing, and development are performed on the photoresist. By sequentially performing the process and the baking process, as shown in FIG. 13C, a first photoresist 17 patterned into a predetermined shape is formed. The first photoresist 17 is formed at an upper position of each electrode 12. The diameter W6 is set to be larger than the diameter W5 of the passivation opening 14 formed in the passivation film 13 (W6> W5).
[0111]
Subsequently, using the first photoresist 17 as a mask, the second metal film 16 is etched with an etchant containing HNO3. FIG. 13D shows a state in which this etching process is completed. Since this etching is performed using the first photoresist 17 as a mask, and the etchant does not corrode the first metal film 15 (Ti), the photoresist 17 of the second metal film 16 is shaped. The corresponding part remains undissolved. At this time, the diameter of the second metal film 16 after etching is equal to the diameter of the photoresist 17, so that it becomes W4, which is larger than the diameter W3 of the passivation opening 14 (W4> W3).
[0112]
When the etching process for the second metal film 16 is completed, the first photoresist 17 is removed by a resist stripping apparatus. FIG. 13E shows a state where the photoresist 17 is removed.
[0113]
Subsequently, the semiconductor substrate 10 is mounted on a spinner, and a photoresist is applied on the semiconductor substrate 10. Next, after pre-baking the photoresist, an exposure process, a development process, and a baking process are sequentially performed. As a result, as shown in FIG. A second photoresist 25C having a resist opening 26C is formed.
[0114]
Subsequently, by using the first metal film 15 formed on the semiconductor substrate 10 as a power supply film, the second metal film 16 positioned in the photoresist opening 26C is used as a cathode of the plating solution, and an electric field is applied. By performing the plating process, the Ni plating film 19 and the electrolytic solder plating 20 are formed. FIG. 14G shows a state in which the Ni plating film 19 and the electrolytic solder plating 20 are formed (the description of the removal process by ashing of the scum 27 is omitted).
[0115]
When the plating process of the electrolytic solder plating 20 is completed, the second photoresist 25C is removed as shown in FIG. Subsequently, an etching process for removing (patterning) unnecessary portions of the first metal film 15 is performed. When this etching process is performed, the first metal film 15 is etched using each electrolytic solder plating 20 as a mask.
[0116]
The etchant used for this etching is also a selective etchant that dissolves only the first metal film 15 (Ti) and does not dissolve the second metal film 16 (Ni), the Ni plating film 19, and the electrolytic solder plating 20. Therefore, by performing this etching process, as shown in FIG. 14I, the first metal film 15 is removed except for the position where each electrolytic solder plating 20 is formed.
[0117]
Also in this embodiment, since the overetched portion 28 (undercut) may occur and an extended metal film may be generated, the second metal film is formed after the etching process of the first metal film 15 is completed. An etching process for removing 16 is performed. The etchant used for this etching process is selected to remove only the second metal film 16. FIG. 14J shows a state where the second metal film 16 has been removed.
[0118]
Subsequently, a flux 31 application process for forming the solder balls 22, an oxalate removal process for the electrolytic solder plating 20, a bump shaping process for the solder balls 22, and a cleaning process for the flux 31 using an organic compound are performed. As a result, the semiconductor device 50E shown in FIG. As described above, also in the semiconductor device 50E in which the barrier metal 21 and the solder ball 22 are formed on each electrode 12, the use of the above manufacturing method ensures that the electrode 12 is damaged during the manufacturing process. Can be prevented.
[0119]
FIG. 16 is a process diagram showing a modification of the third embodiment. In FIG. 16, the same components as those shown in FIGS. 13 to 15 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In addition, the manufacturing method shown in FIGS. 13A to 14H shown in the third embodiment is exactly the same as that of the present modification. Therefore, the following description will be made on the manufacturing method after FIG. And
[0120]
Also in the third embodiment, when the etching process of the first metal film 15 can be accurately controlled, or when dry etching is performed, the overetched portion 28 is generated as shown in FIG. There is no need to remove the second metal film 16 after the etching of the first metal film 15. For this reason, in the present modification, as shown in FIG. 16B, the first metal film 15 and the second metal film having substantially the same diameter without etching the second metal film 16. 16 to manufacture the semiconductor device 50F having the barrier metal 21.
[0121]
Next, fourth to ninth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
17 and 18 show a semiconductor device 50G according to the fourth embodiment. FIG. 17 is a bottom view of the semiconductor device 50G, and FIG. 18 is a cross-sectional view of the semiconductor device 50G.
[0122]
In each of the above-described embodiments, when the first metal film 15 and / or the second metal film 16 is left on the semiconductor substrate 10, the probe electrode 30 is formed on the electrode 12. However, the first metal film 15 and / or the second metal film 16 can be used in various ways other than the probe electrode 30, and the formation position is not necessarily limited to the upper part of the electrode 12. Absent. That is, the first metal film 15 and / or the second metal film 16 can be formed at any position on the passivation film 13.
[0123]
Therefore, in this embodiment, the first metal film 15 formed as shown in FIG. 8L in the first embodiment described above is not the upper position of the electrode 12, but a semiconductor substrate as shown in FIG. It is used as the alignment mark 40 by forming it at 10 corners.
[0124]
FIG. 19 shows a semiconductor device 50H according to the fifth embodiment. In this embodiment, the power supply solder balls 22A are connected by the power supply wiring 41 formed by the first metal film 15. With this configuration, the impedance of the power supply wiring 41 can be reduced, high-frequency noise can be reduced, and stable power supply can be performed.
[0125]
FIG. 20 shows a semiconductor device 50I according to the sixth embodiment. In this embodiment, the first metal film 15 constituting the barrier metal 21 on which the solder balls 22 are formed is directly drawn, thereby forming a drawing pad 42 with which the probe comes into contact. With this configuration, it is not necessary to form the probe connection electrode 12 on the semiconductor substrate 10, and the wiring design of the semiconductor substrate 10 can be facilitated.
[0126]
FIG. 21 shows a semiconductor device 50J according to the seventh embodiment. The present embodiment is characterized in that the rewiring 43 is formed by the first metal film 15. As a result, the solder ball 22 can be formed at a position different from the electrode formation position 44.
[0127]
By adopting the configuration of the present embodiment, the solder balls 22 can be arranged at an equal pitch and close to each other, and the fatigue fracture life of the solder balls 22 can be extended. In other words, it is known that the fatigue failure life is inversely proportional to the square of the distance between all bump centers and the farthest bump, and therefore the fatigue failure life can be improved by the configuration of this embodiment. Further, by providing the rewiring 43, the thermal fatigue stress can be reduced to the electrode 12 made of aluminum, and the degree of freedom of the arrangement position of the solder ball 22 can be expanded, so that the semiconductor device 50J can have a high density.
[0128]
FIG. 22 shows a semiconductor device 50K according to the eighth embodiment. This embodiment is characterized in that the first metal film 15 is used as a so-called ground solid layer. Therefore, the first metal film 15 is configured to be electrically connected to the ground solder ball 22B.
[0129]
With this configuration, the electronic circuit formed on the semiconductor substrate 10 can be prevented from being affected by disturbances such as electromagnetic waves, and the operation reliability of the semiconductor device 50K can be improved. Furthermore, the first metal film 15 can also be used as a heat radiating member. In this case, heat generated on the circuit formation surface of the semiconductor substrate 10 can be efficiently radiated, and this also allows the semiconductor device to be radiated. The operational reliability of 50K can be increased.
[0130]
FIG. 23 shows a semiconductor device 50L according to the ninth embodiment. The present embodiment is characterized in that a dummy bump 45 is formed at the center of the back surface of the semiconductor device 50K according to the eighth embodiment. By providing the dummy bump 45, the heat generated on the circuit forming surface can be radiated more efficiently. In FIGS. 22 and 23, the first metal film 15 is a solid layer, but may be a mesh.
[0131]
Regarding the above description, the following items are further disclosed.
[0132]
(Supplementary note 1) a semiconductor substrate on which an electrode is formed;
An insulating film formed on the semiconductor substrate and having an opening formed at a position facing the electrode;
A plurality of stacked metal films;
In a semiconductor device having
A semiconductor device characterized in that, among the plurality of metal films, a metal film closer to the semiconductor substrate than the one metal film is patterned using at least one metal film as a mask.
[0133]
(Appendix 2) In the semiconductor device according to Appendix 1,
The semiconductor device, wherein the plurality of metal films are formed on the opening so as to be connected to the electrode.
[0134]
(Appendix 3) In the semiconductor device according to Appendix 1 or 2,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an area of the one metal film is larger than an area of an opening formed in the insulating film.
[0135]
(Appendix 4) In the semiconductor device according to Appendix 1 or 2,
One or a plurality of metal films among the plurality of metal films are formed on top of the insulating film.
[0136]
(Appendix 5) In the semiconductor device according to Appendix 4,
A semiconductor device using the metal film as an alignment mark.
[0137]
(Appendix 6) In the semiconductor device described in Appendix 4,
A semiconductor device using the metal film as a power source or a ground wiring.
[0138]
(Appendix 7) In the semiconductor device described in Appendix 4,
A semiconductor device using the metal film as a lead pad.
[0139]
(Appendix 8) In the semiconductor device according to Appendix 4,
A semiconductor device using the metal film as a rewiring.
[0140]
(Supplementary note 9) In the semiconductor device according to supplementary note 4,
A semiconductor device using the metal film as a heat dissipation member.
[0141]
(Additional remark 10) The semiconductor substrate in which the electrode was formed,
An insulating film formed on the semiconductor substrate and having an opening formed at a position facing the electrode;
A plurality of on-electrode metal films stacked on the opening to be connected to the electrodes;
A metal film on an insulating film formed on the insulating film;
A semiconductor device comprising:
The plurality of metal films on the electrode has a configuration in which a metal film closer to the semiconductor substrate than the one metal film is patterned using at least one of the plurality of metal films as a mask,
In addition, the metal film on the insulating film is formed simultaneously with any one of the metal films constituting the metal film on the electrode.
[0142]
(Supplementary note 11) In the semiconductor device according to supplementary note 10,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the area of the metal film on the electrode is larger than the area of the opening formed in the insulating film.
[0143]
(Appendix 12) In the semiconductor device according to Appendix 10 or 11,
A semiconductor device using the metal film on an insulating film as an alignment mark.
[0144]
(Supplementary note 13) In the semiconductor device according to supplementary note 10 or 11,
A semiconductor device characterized in that the metal film on the insulating film is used as a power supply or a ground wiring.
[0145]
(Appendix 14) In the semiconductor device according to Appendix 10 or 11,
A semiconductor device characterized in that the metal film on the insulating film is used as a lead pad.
[0146]
(Supplementary Note 15) In the semiconductor device according to Supplementary Note 10 or 11,
A semiconductor device characterized in that the metal film on the insulating film is used as a rewiring.
[0147]
(Supplementary note 16) In the semiconductor device according to supplementary note 10 or 11,
A semiconductor device characterized in that the metal film on the insulating film is used as a heat dissipation member.
[0148]
(Additional remark 17) In the manufacturing method of the semiconductor device which has the metal film formation process which laminates and forms a several metal film with respect to the semiconductor substrate with which the electrode and the insulating film in which the opening part was formed in the position facing this electrode were formed ,
The metal film forming step includes
A laminating step of laminating a plurality of metal films containing different materials;
A removal step of removing the other metal film using at least one metal film as a mask among the plurality of metal films formed in a stack;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
[0149]
(Supplementary note 18) In the method for manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 17,
The formation position of the plurality of metal films is selected to include the formation position of the opening,
In addition, when the mask is formed by patterning the one metal film on the opening, the area of the one metal film is formed to be larger than the area of the opening. Production method.
[0150]
(Supplementary note 19) The method for manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 17 or 18, further comprising a second removal step of removing the one metal film used as a mask.
[0151]
(Supplementary note 20) In the method for manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 19,
The second removal step includes
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an electrode member made of a material that is not removed in the second removal step on the plurality of metal films formed on the opening.
[0152]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, various effects described below can be realized.
[0153]
According to the first aspect of the present invention, since one metal film functioning as a power supply film for electroplating can be left as it is in the manufacturing process, the mask is formed of a member different from a plurality of metal films. In comparison, the manufacturing process can be simplified.
[0154]
According to the invention described in claim 2, when a plurality of metal films can be used as terminals for external connection of electrodes, and when external connection terminals (solder balls or the like) are provided on the plurality of metal films. Can make a plurality of metal films function as barrier metals.
[0155]
According to the invention described in claim 3, the opening is covered with one metal film and a metal film formed below the metal film, so that the electrode is not directly exposed from the opening. Can be reliably protected.
[0156]
According to the invention described in claim 4, since the plurality of metal films can be formed at arbitrary positions on the insulating film, the formation position of the metal film can be selected with a degree of freedom. .
[0157]
According to the invention described in claim 5, the manufacturing process can be simplified as compared with the method of forming the mask with a member different from the plurality of metal films. In addition, the manufacturing process can be simplified as compared with the method in which the metal film on the insulating film is formed separately from the metal film on the electrode.
[0158]
Further, according to the invention of claim 6, since the opening is covered with the metal film on the electrode and the metal film formed below this, the electrode is not directly exposed from the opening, Therefore, the electrode can be reliably protected.
[0159]
According to the invention described in claim 7, since the removal step is performed using at least one metal film of the plurality of metal films as a mask, it is manufactured in comparison with the method of forming the mask with a member different from the plurality of metal films. Simplification of the process can be achieved.
[0160]
According to the eighth aspect of the invention, since the opening is covered with one metal film, when removing the other metal film in the removal step, the electrode removes the other metal film. It can be prevented from being removed simultaneously.
[0161]
According to the ninth aspect of the present invention, even if overetching (undercut) occurs in the other metal film in the removal step of removing the other metal film using the one metal film as a mask, Since the one metal film is removed by this removing step, it is possible to prevent the one metal film in the overetched portion from peeling off and adhering to the semiconductor substrate or the metal film.
[0162]
According to the tenth aspect of the invention, since the electrode on the semiconductor substrate is protected by the electrode member made of a material that is not removed in the second removal step, the semiconductor substrate is subjected to the second removal step. It can prevent reliably that the electrode formed on it is damaged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram for explaining a semiconductor device manufacturing method according to a first conventional example (part 1);
FIG. 2 is a step diagram for explaining the semiconductor device manufacturing method of the first conventional example (part 2);
FIG. 3 is a process diagram for explaining a semiconductor device manufacturing method which is a second conventional example (part 1);
FIG. 4 is a process diagram for explaining a semiconductor device manufacturing method which is a second conventional example (part 2);
FIG. 5 is a bottom view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a process diagram for explaining the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention (No. 1).
FIG. 7 is a step diagram for explaining the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention (No. 2);
FIG. 8 is a process diagram for explaining the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention (No. 3).
FIG. 9 is a process diagram for describing a modification of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention (No. 1).
FIG. 11 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention (No. 2).
FIG. 12 is a process diagram for describing a modification of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention (No. 1);
FIG. 14 is a step diagram for explaining the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention (No. 2).
FIG. 15 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention (No. 3);
FIG. 16 is a process diagram for describing a modification of the semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 17 is a bottom view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a bottom view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a bottom view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a bottom view of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a bottom view of a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a bottom view of a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Semiconductor substrate
12 electrodes
12A electrode
13 Passivation film
14 Passivation opening
15 First metal film
16 Second metal film
17 photoresist
19 Ni plating film
20 Electrolytic solder plating
21 barrier metal
22 Solder balls
22A Solder ball for power supply
22B Ground solder balls
25A-25C second photoresist
26A-26C Photoresist opening
27 Scum
28 Over-etched section
30 Electrode for probe
30A Probe electrode
32 probes
33 gold bump
40 Alignment mark
41 Power supply wiring
42 Drawer pad
43 Rewiring
44 Electrode formation position
45 dummy bump
50A-50K semiconductor device

Claims (10)

電極が形成された半導体基板と、
該半導体基板上に形成されており、前記電極と対向する位置に開口部が形成された絶縁膜と、
積層形成された複数の金属膜と、
を有する半導体装置において、
前記複数の金属膜の内、少なくとも一の金属膜をマスクとして該一の金属膜よりも前記半導体基板に近い金属膜がパターニングされた構成であることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate on which electrodes are formed;
An insulating film formed on the semiconductor substrate and having an opening formed at a position facing the electrode;
A plurality of stacked metal films;
In a semiconductor device having
A semiconductor device characterized in that, among the plurality of metal films, a metal film closer to the semiconductor substrate than the one metal film is patterned using at least one metal film as a mask.
請求項1記載の半導体装置において、
前記複数の金属膜を前記電極と接続するよう前記開口部上に形成したことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the plurality of metal films are formed on the opening so as to be connected to the electrode.
請求項2記載の半導体装置において、
前記一の金属膜の面積は、前記絶縁膜に形成された開口部の面積よりも広いことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an area of the one metal film is larger than an area of an opening formed in the insulating film.
請求項1または2記載の半導体装置において、
前記複数の金属膜の内、一または複数の金属膜が前記絶縁膜の上部に形成されてなることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 or 2,
One or a plurality of metal films among the plurality of metal films are formed on top of the insulating film.
電極が形成された半導体基板と、
該半導体基板上に形成されており、前記電極と対向する位置に開口部が形成された絶縁膜と、
前記電極と接続するよう前記開口部上に積層形成された複数の電極上金属膜と、
前記絶縁膜上に形成された絶縁膜上金属膜と、
を有する半導体装置であって、
複数の電極上金属膜は、前記複数の金属膜の内、少なくとも一の金属膜をマスクとして該一の金属膜よりも前記半導体基板に近い金属膜がパターニングされた構成であり、
かつ、前記絶縁膜上金属膜は、前記電極上金属膜を構成する前記金属膜の内、いずれか一の金属膜と同時に形成されてなることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate on which electrodes are formed;
An insulating film formed on the semiconductor substrate and having an opening formed at a position facing the electrode;
A plurality of on-electrode metal films stacked on the opening to be connected to the electrodes;
A metal film on an insulating film formed on the insulating film;
A semiconductor device comprising:
The plurality of metal films on the electrode has a configuration in which a metal film closer to the semiconductor substrate than the one metal film is patterned using at least one of the plurality of metal films as a mask,
In addition, the metal film on the insulating film is formed simultaneously with any one of the metal films constituting the metal film on the electrode.
請求項5記載の半導体装置において、
前記電極上金属膜の面積は、前記絶縁膜に形成された開口の面積よりも広いことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 5.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the area of the metal film on the electrode is larger than the area of the opening formed in the insulating film.
電極及び該電極と対向する位置に開口部が形成された絶縁膜が形成された半導体基板に対し、複数の金属膜を積層形成する金属膜形成工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記金属膜形成工程は、
異なる材質を含む複数の金属膜を積層形成する積層工程と、
積層形成された前記複数の金属膜の内、少なくとも一の金属膜をマスクとして該他の金属膜を除去する除去工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a semiconductor device manufacturing method including a metal film forming step of forming a plurality of metal films on a semiconductor substrate on which an electrode and an insulating film having an opening formed at a position facing the electrode are formed,
The metal film forming step includes
A laminating step of laminating a plurality of metal films containing different materials;
A removal step of removing the other metal film using at least one metal film as a mask among the plurality of metal films formed in a stack;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項7記載の半導体装置の製造方法において、
前記複数の金属膜の形成位置が前記開口部の形成位置を含むよう選定し、
かつ、前記一の金属膜を前記開口部上にパターニングしてマスクを形成する際、前記一の金属膜の面積が前記開口部の面積よりも広くなるよう形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7.
The formation position of the plurality of metal films is selected to include the formation position of the opening,
In addition, when the mask is formed by patterning the one metal film on the opening, the area of the one metal film is formed to be larger than the area of the opening. Production method.
請求項7または8記載の半導体装置の製造方法において、
更に、マスクとして使用した前記一の金属膜を除去する第2の除去工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 7 or 8,
Furthermore, the manufacturing method of the semiconductor device characterized by having the 2nd removal process of removing said one metal film used as a mask.
請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の除去工程は、
前記開口部上に形成された前記複数の金属膜上に、該第2の除去工程では除去されない材料よりなる電極部材を形成した後に実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 9,
The second removal step includes
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an electrode member made of a material that is not removed in the second removal step on the plurality of metal films formed on the opening.
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