JP2004273591A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】再配線を微細で精密に加工することが容易な半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板１の上に配線９ａ，９ｂを形成する工程と、前記配線の上にパッシベーション膜１０を形成する工程と、前記パッシベーション膜の上に第１の絶縁膜１１を形成する工程と、前記第１の絶縁膜に再配線用溝を形成する工程と、前記再配線用溝内及び前記第１の絶縁膜上に導電層を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に存在する前記導電層をＣＭＰで研磨除去することにより、前記再配線用溝内及び前記接続孔内に埋め込まれた導電層からなる再配線１５を形成する工程と、を具備するものである。
【選択図】 図１

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わり、特に、ウエーハレベルＣＳＰ（ｃｈｉｐ ｓｉｚｅ ｐａｃｋａｇｅ）についての半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１（Ａ）〜（Ｄ）は、従来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。この半導体装置はウエーハレベルＣＳＰである。
まず、図１１（Ａ）に示すように、半導体素子が作り込まれたシリコン基板１１１のＡｌ合金配線パッド１１２上のシリコン窒化膜等の保護絶縁層１１３及びポリイミド層１１４を開孔した後に、ＣｒやＴｉＷ等の密着層１１５上にＣｕをそれぞれスパッタしてシード層１１６を形成後、更にレジスト１１７をマスクにＣｕを選択メッキして引き出し用の再配線層１１８を形成する。
【０００３】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、新たなレジスト１１９をマスクに厚いＣｕ層と、バリア層（図示せず）を選択メッキして、バリアが積層されたＣｕポスト１３０を形成する。
次に、図１１（Ｃ）に示すように、レジスト１１９を剥離した後、再配線層１１８をマスクにシード層１１６、密着層１１５をエッチング除去すると、各々分離した再配線が形成される。
【０００４】
更に、図１１（Ｄ）に示すように、シリコン基板１１１全体の少なくとも表面を封止樹脂１２１で密閉した後、該樹脂１２１を研削もしくは機械研磨によってＣｕポスト１３０表面のバリア層を露出させる。更に自動移載機によって各ポスト１３０領域にハンダボールを搭載し、ハンダボールがポストに溶着するように熱処理を施し、外部端子１２２を形成する。その後、電気特性がチェックされチップ毎にダイシングし、携帯機器類のマザーボード等に装着される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２４４３７２号公報（２〜３頁、図７、図８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の半導体装置の製造方法では、密着層１１５及びシード層１１６をスパッタリングにより形成し、再配線層１１８を選択メッキにより形成している。このため、再配線層を微細で精密に加工することが比較的困難である。従って、製造時の歩留まりが低減しやすく、外部端子を多ピン化することも容易ではない。
【０００７】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、再配線を微細で精密に加工することが容易な半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の上に配線を形成する工程と、
前記配線の上にパッシベーション膜を形成する工程と、
前記パッシベーション膜の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜に再配線用溝を形成する工程と、
前記再配線用溝内及び前記第１の絶縁膜上に導電層を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上に存在する前記導電層をＣＭＰで研磨除去することにより、前記再配線用溝内及び前記接続孔内に埋め込まれた導電層からなる再配線を形成する工程と、
を具備する。
【０００９】
上記半導体装置の製造方法によれば、パッシベーション膜の上に第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜に再配線用溝を形成し、この再配線用溝内に再配線を形成している。このため、微細で精密な再配線の加工が容易となる。
【００１０】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法においては、前記再配線を形成する工程の後に、前記再配線及び前記第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜に、前記再配線上に位置する開孔部を形成する工程と、前記開孔部内及び前記第２の絶縁膜上に金属ポストを形成する工程と、をさらに具備することも可能である。
【００１１】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法においては、前記再配線を形成する工程の後に、前記再配線上に電解メッキ法又は無電解メッキ法により金属ポストを形成する工程をさらに具備することも可能である。
また、本発明に係る半導体装置の製造方法においては、前記金属ポストを形成する工程の後に、前記金属ポストの側面と前記再配線を覆うように樹脂を形成する工程をさらに具備することも可能である。
【００１２】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法においては、前記樹脂を形成する工程の後に、前記金属ポストの上に外部端子を配置する工程をさらに具備することも可能である。
また、本発明に係る半導体装置の製造方法においては、前記再配線を形成する工程の後に、前記再配線上に外部端子を配置する工程をさらに具備することも可能である。
【００１３】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の上に配線を形成する工程と、
前記配線の上にパッシベーション膜を形成する工程と、
前記パッシベーション膜の上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に再配線用溝を形成する工程と、
前記再配線用溝内及び前記絶縁膜上に導電層を形成する工程と、
前記絶縁膜上に存在する前記導電層をＣＭＰで研磨除去することにより、前記再配線用溝内に埋め込まれた導電層からなる再配線を形成する工程と、
前記再配線及び前記絶縁膜の上にエッチング保護膜を形成する工程と、
前記エッチング保護膜に、前記再配線上に位置する開孔部を形成する工程と、
前記開孔部内及び前記エッチング保護膜上に密着層を形成する工程と、
前記密着層上に金属ポストを形成する工程と、
前記金属ポストの側壁にサイドウオールを形成する工程と、
前記サイドウオール及び前記金属ポストをマスクとして前記密着層をエッチングする工程と、
を具備する。
【００１４】
上記半導体装置の製造方法によれば、再配線用溝内に再配線を形成しているため、微細で精密な再配線の加工が容易となる。また、金属ポストの側壁にサイドウォールを形成しているため、金属ポストをマスクとして密着層をエッチングする際、サイドウォールによって金属ポストをエッチングダメージや腐食から保護することができる。
【００１５】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法においては、前記密着層が高融点金属、高融点金属の合金又は高融点金属の窒化物からなる層であり、前記エッチング保護膜がシリコン窒化膜であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板の上に形成された配線と、
前記配線の上に形成されたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜及び前記パッシベーション膜に形成された再配線用溝と、
前記再配線用溝内に埋め込まれた再配線と、
を具備する。
【００１７】
また、本発明に係る半導体装置においては、前記再配線及び前記第１の絶縁膜の上に形成された第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜に形成され、前記再配線上に位置する開孔部と、前記開孔部内及び前記第２の絶縁膜上に形成された金属ポストと、をさらに具備することも可能である。
【００１８】
また、本発明に係る半導体装置においては、前記第１の絶縁膜及び第２の絶縁膜の少なくとも一方がポリイミドからなる膜であることが好ましい。
また、本発明に係る半導体装置においては、前記再配線上に形成された金属ポストをさらに具備することも可能である。
また、本発明に係る半導体装置においては、前記金属ポストの上に配置された外部端子をさらに具備することも可能である。
【００１９】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板の上に形成された配線と、
前記配線の上に形成されたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜及び前記パッシベーション膜に形成された再配線用溝と、
前記再配線用溝内に埋め込まれた再配線と、
前記再配線上に配置された外部端子と、
を具備する。
【００２０】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板の上に形成された配線と、
前記配線の上に形成されたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に形成された再配線用溝と、
前記再配線用溝内に埋め込まれた再配線と、
前記再配線及び前記絶縁膜の上に形成されたエッチング保護膜と、
前記エッチング保護膜に形成された、前記再配線上に位置する開孔部と、
前記開孔部内及び前記エッチング保護膜上に形成された密着層と、
前記密着層上に形成された金属ポストと、
前記金属ポストの側壁に形成されたサイドウオールと、
を具備する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る第１の実施の形態による半導体装置を示す断面図である。この半導体装置は、ウエーハレベルＣＳＰであってダイシング工程でチップ化する前の半導体ウエーハの状態を示すものである。
【００２２】
図１に示すように、半導体素子や配線等（図示せず）が形成された半導体ウエーハ（半導体基板）１の能動面上にはシリコン窒化膜からなる第１のエッチングストッパー膜２が形成されている。第１のエッチングストッパー膜２の上にはシリコン酸化膜からなる第１の層間絶縁膜３が形成されており、第１の層間絶縁膜３の上にはシリコン窒化膜からなる第２のエッチングストッパー膜４が形成されている。第２のエッチングストッパー膜４の上にはシリコン酸化膜又はＬｏｗｋ材料膜（低誘電率材料膜）からなる第２の層間絶縁膜５が形成されている。
【００２３】
第１、第２の層間絶縁膜３，５及び第１、第２のエッチングストッパー膜２，４にはダマシン法によりＣｕ配線９ａが形成されており、第２の層間絶縁膜５及び第２のエッチングストッパー膜４にはダマシン法によりＣｕ配線９ｂが形成されている。Ｃｕ配線９ａ，９ｂの下及び側面には密着層８が形成されている。Ｃｕ配線９ａ，９ｂ及び第２の層間絶縁膜５の上に最終保護絶縁層（パッシベーション膜）１０が形成されている。最終保護絶縁層１０の上にはシリコン酸化膜又はＬｏｗｋ材料膜からなる第１の絶縁膜１１が形成されている。
【００２４】
第１の絶縁膜１１及び最終保護絶縁層１０にはダマシン法によりＣｕからなる再配線１５が形成されており、この再配線１５の下及び側面には高融点金属からなる密着層１４が形成されている。再配線１５及び第１の絶縁膜１１の上にはシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜１６が形成されている。
【００２５】
第２の絶縁膜１６には再配線１５上に位置する開孔部が形成されており、この開孔部内及び第２の絶縁膜１６上にはＴｉ、Ｔａ、Ｗ等の高融点金属、その合金もしくはその窒化膜からなる密着層１７が形成されている。この密着層１７の上にはＣｕシード層１８が形成されており、このＣｕシード層１８の上にはＣｕ層からなる金属ポスト１９が形成されている。この金属ポスト１９上にはメッキ法によりＮｉ又はＡｕなどからなる異種金属キャップ２０が形成されている。
【００２６】
金属ポスト１９の側面及び第２の絶縁膜１６の上にはエポキシ等の封止樹脂２１が形成されており、金属ポスト１９の上面は封止樹脂２１から露出している。この露出した金属ポスト１９の上面上には必要に応じてハンダボールなどの実装用外部端子２２が形成されている。
尚、実装用外部端子２２は必ずしも必要ではなく、実装用外部端子が形成されていない半導体装置とすることも可能である。
【００２７】
次に、図１に示す半導体装置を製造する方法について説明する。
図２〜図５は、図１に示す半導体装置を製造する方法を示す断面図である。
まず、図２（Ａ）に示すように、半導体基板（半導体ウエーハ）１を準備する。この半導体基板１の内部には、ＭＯＳトランジスタ等の半導体素子、これと電気的に接続された各種金属配線、層間絶縁膜などが形成されている。
【００２８】
次いで、前記半導体基板１の上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により例えばシリコン窒化膜からなる第１のエッチングストッパー膜２を形成する。次いで、第１のエッチングストッパー膜２上にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜からなる第１の層間絶縁膜３を堆積し、第１の層間絶縁膜３上にＣＶＤ法によりシリコン窒化膜からなる第２のエッチングストッパー膜４を形成する。この後、第２のエッチングストッパー膜４の上にシリコン酸化膜からなる第２の層間絶縁膜５を堆積する。次に、第２の層間絶縁膜５上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像することにより、第２の層間絶縁膜５上には接続孔用の開孔部を有するレジストパターン６が形成される。
【００２９】
次に、図２（Ｂ）に示すように、レジストパターン６をマスクとして第２の層間絶縁膜５、第２のエッチングストッパー膜４及び第１の層間絶縁膜３をエッチングする。これにより、第１、第２の層間絶縁膜３，５及びエッチングストッパー膜４にはビアホール（接続孔）３ａが形成される。
【００３０】
この後、図２（Ｃ）に示すように、レジストパターン６を剥離した後、第２の層間絶縁膜５上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像する。これにより、第２の層間絶縁膜５上には配線用溝を形成するための開孔部を有するレジストパターン７が設けられる。次に、レジストパターン７をマスクとし且つ第１及び第２のエッチングストッパー膜２，４をストッパーとして第２の層間絶縁膜５をエッチングする。これにより、第２の層間絶縁膜５には配線用溝５ａ，５ｂが形成され、配線用溝５ａはビアホール３ａに繋げられる。
【００３１】
次に、レジストパターン７をマスクとして第１及び第２のエッチングストッパー膜２，４をエッチングした後、レジストパターン１７を剥離する。
この後、図３（Ｄ）に示すように、ビアホール３ａ内、配線用溝５ａ，５ｂ内及び第２の層間絶縁膜５上にＴａＮ、ＴｉＷ又はＴｉＮからなる密着層（バリア層）８をスパッタリングにより形成する。次いで、この密着層８上に電解メッキ用のＣｕシード層（図示せず）をスパッタリングにより形成する。次いで、このＣｕシード層上、配線用溝５ａ，５ｂ内及び接続孔３ａ内に電解メッキ法によりＣｕ層９を形成する。
【００３２】
この後、図３（Ｅ）に示すように、第２の層間絶縁膜５上に存在するＣｕ層９、Ｃｕシード層及び密着層８をＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により研磨除去する。これにより、第１の層間絶縁膜３のビアホール３ａ内及び第２の層間絶縁膜５の配線用溝５ａ，５ｂ内にＣｕ層９が埋め込まれる。つまり、配線用溝５ａ，５ｂ内にはＣｕ配線９ａ，９ｂが形成され、Ｃｕ配線９ａは、ビアホール３ａ内に埋め込まれたＣｕ層を介して図示せぬ下層配線に電気的に接続される。
【００３３】
次に、図３（Ｆ）に示すように、Ｃｕ配線９ａ，９ｂを含む全面上にシリコン窒化膜からなる最終保護絶縁層（パッシベーション膜）１０をプラズマＣＶＤ法により形成する。次いで、最終保護絶縁層１０の上にシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜１１をＣＶＤ法により形成する。次いで、第１の絶縁膜１１の上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像することにより、第１の絶縁膜１１上にはレジストパターン１２が形成される。
【００３４】
この後、図４（Ｇ）に示すように、レジストパターン１２をマスクとして第１の絶縁膜１１及び最終保護絶縁層１０をエッチングすることにより、第１の絶縁膜１１及び最終保護絶縁層１０にはビアホール（接続孔）１０ａが形成される。
【００３５】
次に、図４（Ｈ）に示すように、レジストパターン１２を剥離した後、第１の絶縁膜１１上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像する。これにより、第１の絶縁膜１１上には再配線用溝を形成するための開孔部を有するレジストパターン１３が設けられる。次に、レジストパターン１３をマスクとし且つ最終保護絶縁層１０をエッチングストッパーとして第１の絶縁膜１１をエッチングする。これにより、第１の絶縁膜１１には再配線用溝１１ａが形成され、再配線用溝１１ａはビアホール１０ａに繋げられる。
【００３６】
この後、図４（Ｉ）に示すように、レジストパターン１３を剥離した後、ビアホール１０ａ内、再配線用溝１１ａ内及び第１の絶縁膜１１上に高融点金属からなる密着層１４をスパッタリングにより形成する。次いで、この密着層１４の上にＣｕシード層（図示せず）をスパッタリングにより形成する。次いで、Ｃｕシード層の上にＣｕ層をメッキ法により成膜する。次いで、第１の絶縁膜１１上に存在するＣｕ層及び密着層１４をＣＭＰで研磨除去することにより、再配線用溝１１ａ内には再配線１５が埋め込まれ、この再配線１５はビアホール１０ａ内に埋め込まれたＣｕ層によりＣｕ配線９ａに電気的に接続される。
【００３７】
次に、図５（Ｊ）に示すように、再配線１５を含む全面上にシリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜１６をＣＶＤ法により形成する。次いで、第２の絶縁膜１６の上にフォトレジスト膜（図示せず）を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像することにより、第２の絶縁膜１６上にはレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとして第２の絶縁膜１６をエッチングすることにより、第２の絶縁膜１６には再配線１５上に位置する開孔部が形成される。
【００３８】
次いで、開孔部内及び第２の絶縁膜１６上にＴｉ、Ｔａ、Ｗ等の高融点金属、その合金もしくはその窒化膜からなる密着層１７をスパッタリングにより形成する。次いで、この密着層１７の上にフォトレジスト膜（図示せず）を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像することにより、密着層１７上にはポスト領域が開孔されたレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとして開孔部内の密着層１７上にメッキ法によりＣｕシード層１８を形成する。次いで、このレジストパターンを剥離する。
【００３９】
この後、Ｃｕシード層１８及び密着層１７の上にフォトレジスト膜（図示せず）を塗布、もしくはフォトフィルム（図示せず）を貼り、これらを露光、現像することにより、Ｃｕシード層１８上にはポスト領域が開孔されたレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとして開孔内のＣｕシード層１８上に厚さが数〜数十μｍ程度のＣｕ層を選択メッキ法により形成する。これにより、Ｃｕシード層上にはＣｕ層からなる金属ポスト１９が形成される。尚、Ｃｕメッキ膜からなる金属ポストは厚みや寸法の制御が比較的に容易である。次いで、金属ポスト１９上にメッキ法によりＮｉ又はＡｕなどからなる異種金属キャップ２０を形成する。次に、レジストパターンを剥離した後、金属ポスト１９及びＣｕシード層１８をマスクとして密着層１７をエッチングする。
【００４０】
次に、図５（Ｋ）に示すように、第２の絶縁膜１６及び金属ポスト１９を覆うようにモールド装置によりエポキシ等の封止樹脂２１をモールドする。次いで、この封止樹脂２１をグラインダー（図示せず）で所望量研削する。ここで、所望量とは、金属ポストの頭部（上部）が露出する程度の研削量である。次に、金属ポストの露出部分にフラックス（図示せず）を塗布した後、自動搭載機でハンダボールを必要な金属ポスト上に搭載する。次いで、金属ポスト及びハンダボールに１７０〜２００℃程度の熱処理を行う。これにより、図１に示すような金属ポスト１９上にはハンダボールが融着されて実装用外部端子２２が形成される。
【００４１】
尚、実装用外部端子となるハンダボールは、径１５０〜３００μｍでＰｂ／Ｓｎ６０〜７０ｗｔ％の材料からなるＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）用のものを使用することが好ましい。また、実装用外部端子２２の大きさは用途に応じて適宜選択可能である。ハンダ組成はＡｇ／Ｓｎ系やＣｕやＢｉを含むＰｂレス材料を用いることも可能である。また、実装用外部端子は、ハンダボールに限定されるものではなく、ハンダボールを搭載する代わりに、印刷法、メッキ法やメタルジェット法により形成された実装用外部端子を適用することも可能である。
【００４２】
この後、スクライブラインに沿ってダイシングソーやレーザーを用いて樹脂２１及び半導体基板を切断することにより、ＣＳＰ型の半導体装置を作製することができる（図示せず）。尚、この半導体装置を搭載する一例としての電子機器のプリント基板が挙げられ、このプリント基板には半導体装置の回路に応じて配線がパターニングされており、この半導体装置は実装工程でプリント基板の必要位置に搭載される。
【００４３】
上記第１の実施の形態によれば、最終保護絶縁層１０の上にダマシン法により再配線１５を形成し、この再配線１５上に金属ポスト１９を形成してウエーハレベルＣＳＰとしている。このように再配線をダマシン法で形成するため、微細で精密な再配線の加工が可能となると共に再配線が剥がれることを抑制できる。従って、長く細い再配線の下地との密着不良の発生を抑制でき、密着層、Ｃｕシード層の断切れなどの発生を抑制することができる。
【００４４】
また、微細で精密な再配線の加工が容易となるため、製造時の歩留まりを向上でき、製造コストを低減でき、外部端子を多ピン化することも容易となる。従って、多ピンの長辺チップの表示用ドライバーＩＣなどｎ有効である。
また、微細で精密な再配線の加工が可能となるため、チップサイズを縮小することができ、パッケージの小型化、軽量化が可能となる。
【００４５】
また、微細で精密な再配線の加工が容易となるため、半導体装置の信頼性を向上できる。また、再配線１５をシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜１６で覆っているため、実装プロセス中のコロージョン等を抑制することができ、品質、信頼性を向上させることができる。
【００４６】
尚、上記第１の実施の形態は次のように変形して実施することも可能である。本実施の形態では、最終保護絶縁層１０の上にシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜１１を形成しているが、最終保護絶縁層１０の上にポリイミド層を形成することも可能である。また、ポリイミド層はストレス緩和層としても作用する。また、感光性のポリイミドを用いることが好ましい。これにより、図３（Ｆ）、図４（Ｇ）、図４（Ｈ）に示す工程でフォトレジスト膜を用いる必要がなくなり、工程数を低減することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、再配線１５を含む全面上にシリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜１６を形成しているが、再配線１５を含む全面上にポリイミド層を形成することも可能である。この場合、感光性のポリイミドを用いることが好ましい。これにより、このポリイミド層を加工する工程でフォトレジスト膜を用いる必要がなくなり、工程数を低減することができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、Ｃｕを用いたダマシン法によりＣｕ配線９ａ，９ｂ、再配線１５を形成しているが、Ａｌを用いたダマシン法によりＡｌ配線及びＡｌ再配線を形成することも可能である。
【００４９】
図６は、本発明に係る第２の実施の形態による半導体装置を示す断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
再配線１５の上にはＴｉ、Ｔａ、Ｗ等の高融点金属、その合金もしくはその窒化膜からなる密着層１７が形成されており、この密着層１７の上にはＣｕシード層１８が形成されている。このＣｕシード層１８の上にはＣｕ層からなる金属ポスト１９が形成されている。金属ポスト１９の側面、再配線１５上及び第１の絶縁膜１１上には封止樹脂２１が形成されている。
【００５０】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、図６に示す半導体装置を製造する方法を示す断面図であり、図２〜図５と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
第１の実施の形態の図２（Ａ）から図４（Ｉ）までの工程は本実施の形態においても同様であるので、説明を省略する。
【００５１】
図４（Ｉ）に示す工程の後に、図７（Ａ）に示すように、再配線１５及び第１の絶縁膜１１の上にＴｉ、Ｔａ、Ｗ等の高融点金属、その合金もしくはその窒化膜からなる密着層１７をスパッタリングにより形成する。次いで、この密着層１７の上にメッキ法又はスパッタリング法によりＣｕシード層（図示せず）を形成する。
【００５２】
この後、Ｃｕシード層及び密着層１７の上にフォトレジスト膜を塗布、もしくはフォトフィルムを貼り、これらを露光、現像することにより、Ｃｕシード層上にはポスト領域が開孔されたレジストパターン２３が形成される。次いで、このレジストパターン２３をマスクとして開孔内のＣｕシード層上に厚さが数〜数十μｍ程度のＣｕ層を選択メッキ法により形成する。これにより、Ｃｕシード層上にはＣｕ層からなる金属ポスト１９が形成される。次いで、金属ポスト１９上にメッキ法によりＮｉ又はＡｕなどからなる異種金属キャップ２０を形成する。
【００５３】
次に、図７（Ｂ）に示すように、レジストパターン２３を剥離した後、金属ポスト１９をマスクとして密着層１７及びＣｕシード層を加工する。この際の加工方法は、ＲＩＥ、ウエットエッチング又はイオンミーリングなどを用いることができる。尚、第１の絶縁膜にポリイミド膜を用いた場合は、ストレスなどのダメージを低減できる。
【００５４】
次に、図７（Ｃ）に示すように、金属ポスト１９を覆うようにモールド装置によりエポキシ等の封止樹脂２１をモールドする。次いで、この封止樹脂２１をグラインダー（図示せず）で所望量研削する。ここで、所望量とは、金属ポストの頭部（上部）が露出する程度の研削量である。次に、金属ポストの露出部分にフラックス（図示せず）を塗布した後、自動搭載機でハンダボールを必要な金属ポスト上に搭載する。次いで、金属ポスト及びハンダボールに１７０〜２００℃程度の熱処理を行う。これにより、図６に示すような金属ポスト１９上にはハンダボールが融着されて実装用外部端子２２が形成される。
【００５５】
上記第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、再配線１５上に密着層１７を介して金属ポスト１９を形成しているため、第１の実施の形態に比べて工程数を削減できる。
【００５６】
尚、上記第２の実施の形態は次のように変形して実施することも可能である。
本実施の形態では、金属ポスト１９を電界メッキ法により形成しているが、金属ポスト１９を無電解メッキ法により形成することも可能である。この場合は、Ｃｕ再配線に直接ポストを形成できるので、Ｃｕシード層が不要となり、工程数を削減できると共に、比較的困難な密着層の選択除去も不要となり、シード層などへのエッチングダメージも低減できる。
【００５７】
図８は、本発明に係る第３の実施の形態による半導体装置を示す断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
第２の絶縁膜１６の開孔部内及び第２の絶縁膜１６上にはハンダボールなどの実装用外部端子２２が配置されている。実装用外部端子２２の底部及び第２の絶縁膜上には封止樹脂２１が配置されている。
【００５８】
次に、図８に示す半導体装置を製造する方法について、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。
第２の絶縁膜１６に再配線１５上に位置する開孔部を形成する工程までは第１の実施の形態と同一である。この次に、開孔部内にフラックス（図示せず）を塗布した後、自動搭載機でハンダボールを開孔部上に搭載する。次いで、ハンダボールに１７０〜２００℃程度の熱処理を行う。これにより、再配線１５上にはハンダボールが融着されて実装用外部端子２２が形成される。
【００５９】
上記第３の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、開孔部内の再配線１５上に外部端子２２を直接形成しているため、第１の実施の形態に比べて工程数を削減できる。
【００６０】
図９は、本発明に係る第４の実施の形態による半導体装置を示す断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
再配線１５及び第１の絶縁膜１１の上にはシリコン窒化膜２４が形成されている。このシリコン窒化膜２４には再配線１５上に位置する開孔部が形成されており、この開孔部内及びシリコン窒化膜２４上にはＴｉ、Ｔａ、Ｗ等の高融点金属、その合金もしくはその窒化膜からなる密着層１７が形成されている。
【００６１】
この密着層１７の上にはＣｕ層からなる金属ポスト１９が形成されている。異種金属キャップ２０及び金属ポスト１９の側壁で且つ密着層１７上にはサイドウォール２５が形成されている。サイドウォール２５の側面、再配線１５上及び第１の絶縁膜１１上には封止樹脂２１が形成されている。
【００６２】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、図９に示す半導体装置を製造する方法を示す断面図であり、図２〜図５と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
第１の実施の形態の図２（Ａ）から図４（Ｉ）までの工程は本実施の形態においても同様であるので、説明を省略する。
【００６３】
図４（Ｉ）に示す工程の後に、図１０（Ａ）に示すように、再配線１５及び第１の絶縁膜１１の上にプラズマＣＶＤ法によりエッチング保護膜としてのシリコン窒化膜２４を形成する。次いで、このシリコン窒化膜２４に再配線１５上に位置する開孔部を形成し、この開孔部内及びシリコン窒化膜２４上にＴｉ、Ｔａ、Ｗ等の高融点金属、その合金もしくはその窒化膜からなる密着層１７をスパッタリングにより形成する。
【００６４】
次いで、この密着層１７の上にフォトレジスト膜を塗布、もしくはフォトフィルムを貼り、これらを露光、現像することにより、密着層１７上にはポスト領域が開孔されたレジストパターン２３が形成される。次いで、このレジストパターン２３をマスクとして開孔内の密着層１７上に厚さが数〜数十μｍ程度のＣｕ層を選択メッキ法により形成する。これにより、Ｃｕシード層上にはＣｕ層からなる金属ポスト１９が形成される。次いで、金属ポスト１９上にメッキ法によりＮｉ又はＡｕなどからなる異種金属キャップ２０を形成する。
【００６５】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、レジストパターン２３を剥離した後、金属ポスト１９を含む全面上にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜をＣＶＤ法により堆積し、このシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜をエッチバックすることにより、金属ポスト１９の側壁にはシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなるサイドウォール２５が形成される。
【００６６】
この後、図１０（Ｃ）に示すように、このサイドウォール２５及び金属ポスト１９をマスクとして密着層１７をエッチングする。尚、密着層のエッチングとサイドウォールを形成するためのエッチングは、同一チャンバー内の連続工程で処理しても良い。次いで、金属ポスト１９を覆うようにモールド装置によりエポキシ等の封止樹脂２１をモールドする。次いで、この封止樹脂２１をグラインダー（図示せず）で所望量研削する。ここで、所望量とは、金属ポストの頭部（上部）が露出する程度の研削量である。次に、金属ポストの露出部分にフラックス（図示せず）を塗布した後、自動搭載機でハンダボールを必要な金属ポスト上に搭載する。次いで、金属ポスト及びハンダボールに１７０〜２００℃程度の熱処理を行う。これにより、図９に示すような金属ポスト１９上にはハンダボールが融着されて実装用外部端子２２が形成される。
【００６７】
上記第４の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、金属ポスト１９の側壁にサイドウォール２５を形成しているため、金属ポストをマスクとして密着層１７をエッチングする際、サイドウォールによって金属ポストをエッチングダメージや腐食から保護することができる。従って、金属ポストに酸化膜が形成されたり、金属ポストが剥がれたり、コロージョンが発生する等の劣化が無くなり、製造時の歩留まりを向上し、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００６８】
また、再配線１５上にシリコン窒化膜２４を形成しているため、密着層１７をエッチングする際、シリコン窒化膜２４によって再配線１５をエッチングダメージや腐食から保護することができる。従って、再配線１５の抵抗が上昇する等の再配線の劣化が無くなり、製造時の歩留まりを向上し、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００６９】
尚、本発明は上記第１〜第４の実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による半導体装置を示す断面図。
【図２】図１に示す半導体装置を製造する方法を示す断面図。
【図３】図１に示す半導体装置を製造する方法を示す断面図。
【図４】図１に示す半導体装置を製造する方法を示す断面図。
【図５】図１に示す半導体装置を製造する方法を示す断面図。
【図６】第２の実施の形態による半導体装置を示す断面図。
【図７】図６に示す半導体装置を製造する方法を示す断面図。
【図８】第３の実施の形態による半導体装置を示す断面図。
【図９】第４の実施の形態による半導体装置を示す断面図。
【図１０】図９に示す半導体装置を製造する方法を示す断面図。
【図１１】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
１…半導体ウエーハ（半導体基板）、２…第１のエッチングストッパー膜、３…第１の層間絶縁膜、３ａ…ビアホール（接続孔）、４…第２のエッチングストッパー膜、５…第２の層間絶縁膜、５ａ，５ｂ…配線用溝、６…レジストパターン、７…レジストパターン、８…密着層、９…Ｃｕ層、９ａ、９ｂ…Ｃｕ配線、１０…最終保護絶縁層（パッシベーション膜）、１０ａ…ビアホール（接続孔）、１１…第１の絶縁膜、１１ａ…再配線用溝、１２，１３…レジストパターン、１４…密着層、１５…再配線、１６…第２の絶縁膜、１７…密着層、１８…Ｃｕシード層、１９…金属ポスト、２０…異種金属キャップ、２１…封止樹脂、２２…実装用外部端子、２３…レジストパターン、２４…シリコン窒化膜、２５…サイドウオール、１１１…シリコン基板、１１２…Ａｌ合金配線パッド、１１３…保護絶縁層、１１４…ポリイミド層、１１５…密着層、１１６…シード層、１１７…レジスト、１１８再配線層、１１９…レジスト、１２１…封止樹脂、１２２…外部端子、１３０…金属ポスト

Claims (15)

  1. 半導体基板の上に配線を形成する工程と、
    前記配線の上にパッシベーション膜を形成する工程と、
    前記パッシベーション膜の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
    前記第１の絶縁膜に再配線用溝を形成する工程と、
    前記再配線用溝内及び前記第１の絶縁膜上に導電層を形成する工程と、
    前記第１の絶縁膜上に存在する前記導電層をＣＭＰで研磨除去することにより、前記再配線用溝内及び前記接続孔内に埋め込まれた導電層からなる再配線を形成する工程と、
    を具備する半導体装置の製造方法。
  2. 前記再配線を形成する工程の後に、前記再配線及び前記第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜に、前記再配線上に位置する開孔部を形成する工程と、前記開孔部内及び前記第２の絶縁膜上に金属ポストを形成する工程と、をさらに具備する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記再配線を形成する工程の後に、前記再配線上に電解メッキ法又は無電解メッキ法により金属ポストを形成する工程をさらに具備する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記金属ポストを形成する工程の後に、前記金属ポストの側面と前記再配線を覆うように樹脂を形成する工程をさらに具備する請求項２又は３に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記樹脂を形成する工程の後に、前記金属ポストの上に外部端子を配置する工程をさらに具備する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記再配線を形成する工程の後に、前記再配線上に外部端子を配置する工程をさらに具備する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 半導体基板の上に配線を形成する工程と、
    前記配線の上にパッシベーション膜を形成する工程と、
    前記パッシベーション膜の上に絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜に再配線用溝を形成する工程と、
    前記再配線用溝内及び前記絶縁膜上に導電層を形成する工程と、
    前記絶縁膜上に存在する前記導電層をＣＭＰで研磨除去することにより、前記再配線用溝内に埋め込まれた導電層からなる再配線を形成する工程と、
    前記再配線及び前記絶縁膜の上にエッチング保護膜を形成する工程と、
    前記エッチング保護膜に、前記再配線上に位置する開孔部を形成する工程と、
    前記開孔部内及び前記エッチング保護膜上に密着層を形成する工程と、
    前記密着層上に金属ポストを形成する工程と、
    前記金属ポストの側壁にサイドウオールを形成する工程と、
    前記サイドウオール及び前記金属ポストをマスクとして前記密着層をエッチングする工程と、
    を具備する半導体装置の製造方法。
  8. 前記密着層が高融点金属、高融点金属の合金又は高融点金属の窒化物からなる層であり、前記エッチング保護膜がシリコン窒化膜である請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 半導体基板の上に形成された配線と、
    前記配線の上に形成されたパッシベーション膜と、
    前記パッシベーション膜の上に形成された第１の絶縁膜と、
    前記第１の絶縁膜及び前記パッシベーション膜に形成された再配線用溝と、
    前記再配線用溝内に埋め込まれた再配線と、
    を具備する半導体装置。
  10. 前記再配線及び前記第１の絶縁膜の上に形成された第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜に形成され、前記再配線上に位置する開孔部と、前記開孔部内及び前記第２の絶縁膜上に形成された金属ポストと、をさらに具備する請求項９に記載の半導体装置。
  11. 前記第１の絶縁膜及び第２の絶縁膜の少なくとも一方がポリイミドからなる膜である請求項１０に記載の半導体装置。
  12. 前記再配線上に形成された金属ポストをさらに具備する請求項９に記載の半導体装置。
  13. 前記金属ポストの上に配置された外部端子をさらに具備する請求項１０〜１２のうちのいずれか一項に記載の半導体装置。
  14. 半導体基板の上に形成された配線と、
    前記配線の上に形成されたパッシベーション膜と、
    前記パッシベーション膜の上に形成された第１の絶縁膜と、
    前記第１の絶縁膜及び前記パッシベーション膜に形成された再配線用溝と、
    前記再配線用溝内に埋め込まれた再配線と、
    前記再配線上に配置された外部端子と、
    を具備する半導体装置。
  15. 半導体基板の上に形成された配線と、
    前記配線の上に形成されたパッシベーション膜と、
    前記パッシベーション膜の上に形成された絶縁膜と、
    前記絶縁膜に形成された再配線用溝と、
    前記再配線用溝内に埋め込まれた再配線と、
    前記再配線及び前記絶縁膜の上に形成されたエッチング保護膜と、
    前記エッチング保護膜に形成された、前記再配線上に位置する開孔部と、
    前記開孔部内及び前記エッチング保護膜上に形成された密着層と、
    前記密着層上に形成された金属ポストと、
    前記金属ポストの側壁に形成されたサイドウオールと、
    を具備する半導体装置。
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