JP2005294546A

JP2005294546A - メッキパターンの形成方法

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Publication number: JP2005294546A
Application number: JP2004107797A
Authority: JP
Inventors: Junji Shioda; 純司塩田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】ＣＳＰと呼ばれる半導体装置において、柱状電極を形成するためのメッキレジスト膜を剥離した際に発生するレジスト残渣を大幅に低減する。
【解決手段】柱状電極形成用のメッキレジスト膜を形成するためのネガ型のドライフォトレジストフィルムを露光するための露光マスク２４には、柱状電極形成領域に対応する領域に円形状の遮光部２５がマトリクス状に形成され、それ以外の領域にレジスト分断用溝形成用遮光部２６が形成されている。レジスト分断用溝形成用遮光部２６の幅は、ドライフォトレジストフィルムの厚さに依存する解像限界以下の大きさとなっている。この露光マスク２４を用いて露光を行ない、次いで、現像を行なうと、メッキレジスト膜に柱状電極形成用開口部が形成されるとともに、この開口部の周囲におけるメッキレジスト膜の上面にレジスト分断用溝が放射状に形成される。このレジスト分断用溝の存在により、メッキレジスト膜を剥離した際に発生するレジスト残渣を大幅に低減することができる。
【選択図】図５

Description

この発明はメッキパターンの形成方法に関する。

例えば、従来の半導体装置には、ＣＳＰ(chip size package)と呼ばれるもので、半導体基板上に形成された配線の接続パッド部上に柱状電極を形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、柱状電極は、比較的高いため、その形成方法としては、精度が高く、透光率の高いネガ型のドライフォトレジストフィルムを用い、下地金属層および配線が形成された半導体基板上に、このネガ型のドライフォトレジストフィルムを密着させ、フォトリソグラフィ技術により柱状電極形成領域に配線の接続パッド部に達する開口部を有するメッキレジスト膜を形成し、このメッキレジスト膜をマスクとして電解メッキを行なって、メッキレジスト膜の開口部内に柱状電極を形成し、この後、メッキレジスト膜をレジスト剥離液を用いて剥離する方法が用いられている。

特開２０００−１９５８９０号公報

ところで、上記のような半導体装置の製造方法において、ネガ型のドライフォトレジストフィルムからなるメッキレジスト膜をレジスト剥離液を用いて剥離するとき、メッキレジスト膜がレジスト剥離液に対して溶解ではなく膨潤して剥がれていくため、柱状電極の高さが高くなったり配線間の間隔が狭くなったりすると、柱状電極の根元部外周面、その下の配線の接続パッド部表面、配線の側面にレジスト残渣が発生することが判明した。このレジスト残渣は、下地金属層のエッチングの際、マスクとなってエッチング不良を引き起こし、配線間の短絡の原因となってしまう。

そこで、この発明は、ネガ型のフォトレジストフィルムからなるメッキレジスト膜を剥離した際に発生するレジスト残渣を大幅に低減することができるメッキパターンの形成方法を提供することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するため、形成すべきメッキパターンに対応する領域に遮光部を有し、且つ、少なくとも前記遮光部間の領域にレジスト分断用遮光部を有する露光マスクを用いてネガ型のフォトレジストフィルムに対して露光を行なう工程と、現像により、前記露光マスクの遮光部に対応する部分に開口部を有し、且つ、前記露光マスクのレジスト分断用遮光部に対応する部分にレジスト分断用溝を有するメッキレジスト膜を形成する工程と、前記メッキレジスト膜をマスクとして電解メッキを行なうことにより、前記メッキレジスト膜の開口部内にメッキパターンを形成する工程と、レジスト剥離液を用いて前記レジスト分断用溝を有する前記メッキレジスト膜を剥離する工程とを有することを特徴とするものである。

この発明によれば、レジスト剥離液を用いてレジスト分断用溝を有するメッキレジスト膜を剥離しているので、ネガ型のフォトレジストフィルムからなるメッキレジスト膜を剥離した際に発生するレジスト残渣を大幅に低減することができる。

図１はこの発明のメッキパターンの形成方法により形成された柱状電極を有する半導体装置の一例の断面図を示す。この半導体装置はシリコン基板（半導体基板）１を備えている。シリコン基板１の上面には所定の機能の集積回路（図示せず）が設けられ、上面周辺部にはアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド２が集積回路に接続されて設けられている。

接続パッド２の中央部を除くシリコン基板１の上面には酸化シリコン等からなる絶縁膜３が設けられ、接続パッド２の中央部は絶縁膜３に設けられた開口部４を介して露出されている。絶縁膜３の上面にはポリイミドやＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等からなる保護膜５が設けられている。この場合、絶縁膜３の開口部４に対応する部分における保護膜５には開口部６が設けられている。

保護膜５の上面には銅等からなる下地金属層７が設けられている。下地金属層７の上面全体には銅からなる配線８が設けられている。下地金属層７を含む配線８の一端部は、両開口部４、６を介して接続パッド２に接続されている。配線８の接続パッド上面には銅からなる柱状電極９が設けられている。配線８を含む保護膜５の上面にはエポキシ系樹脂等からなる封止膜１０がその上面が柱状電極９の上面と面一となるように設けられている。柱状電極９の上面には半田ボール１１が設けられている。

次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図２に示すように、ウエハ状態のシリコン基板（半導体基板）１上にアルミニウム系金属等からなる接続パッド２、酸化シリコン等からなる絶縁膜３およびポリイミド等からなる保護膜５が設けられ、接続パッド２の中央部が絶縁膜３および保護膜５に形成された開口部４、６を介して露出されたものを用意する。上記において、ウエハ状態のシリコン基板１には、各半導体装置が形成される領域に所定の機能の集積回路が形成され、接続パッド２は、それぞれ、対応する領域に形成された集積回路に電気的に接続されている。

次に、図３に示すように、両開口部４、６を介して露出された接続パッド２の上面を含む保護膜７の上面全体に下地金属層７を形成する。この場合、下地金属層７は、無電解メッキにより形成された銅層のみであってもよく、またスパッタにより形成された銅層のみであってもよく、さらにスパッタにより形成されたチタン等の薄膜層上にスパッタにより銅層を形成したものであってもよい。

次に、下地金属層７の上面にメッキレジスト膜２１をパターン形成する。この場合、配線８形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜２１には開口部２２が形成されている。次に、下地金属層７をメッキ電流路として銅の電解メッキを行なうことにより、メッキレジスト膜２１の開口部２２内の下地金属層７の上面に配線８を形成する。次に、メッキレジスト膜２１を剥離する。

次に、図４に示すように、配線８を含む下地金属層６の上面に柱状電極９形成用のネガ型のドライフォトレジストフィルム２３を密着させる。次に、一例として、図５に示す露光マスク２４を用意する。この露光マスク２４には、柱状電極９形成領域に対応する領域に円形状の遮光部２５がマトリクス状に形成され、それ以外の領域にレジスト分断用溝形成用遮光部２６が形成されている。

レジスト分断用溝形成用遮光部２６は、左右方向に隣接する遮光部２５を連結する線上に配置された線状部２６ａと、上下方向に隣接する遮光部２５を連結する線上に配置された直線部２６ｂと、斜め方向に隣接する遮光部２５を連結する２つの線上に配置された×形状の２つの直線部２６ｃとからなっている。

直線部２６ａ、２６ｂ、２６ｃの幅は、ドライフォトレジストフィルム２３の厚さに依存する解像限界以下の大きさであり、一例として、ドライフォトレジストフィルム２３の厚さが１００μｍである場合には、１５０μｍ以下である。また、直線部２６ａ、２６ｂ、２６ｃの各端部は、遮光部２５による遮光を乱さないようにするために、遮光部２５には接続されておらず、遮光部２５からある程度離間する位置に配置されている。

次に、図５に示す露光マスク２４を用いて露光を行ない、次いで、現像を行なうと、図６に示すようになる。すなわち、炭酸ソーダ等の現像液を用いると、ドライフォトレジストフィルム２３の未露光部（露光マスク２４の遮光部２５に対応する部分）は架橋していないため溶解され、配線８の接続パッド部に対応する部分におけるメッキレジスト膜２７に開口部２８が形成される。

一方、露光マスク２４のレジスト分断用溝形成用遮光部２６（直線部２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）の幅はドライフォトレジストフィルム２３の厚さに依存する解像限界以下の大きさであるため、これに対応する部分におけるドライフォトレジストフィルム２３では露光光の回り込みによる露光が行なわれ、現像を行なっても、メッキレジスト膜２７の底面まで現像が進行せず、メッキレジスト膜２７の上面にレジスト分断用溝２９が形成される。なお、露光マスク２４のレジスト分断用溝形成用遮光部２６の幅が５０μｍ以下であると、メッキレジスト膜２７は底面まで確実に現像されない。

次に、図７に示すように、下地金属層７をメッキ電流路として銅の電解メッキを行うことにより、メッキレジスト膜２７の開口部２８内における配線８の接続パッド部上面に柱状電極９を形成する。この状態では、図８に示すように、柱状電極９の周囲におけるメッキレジスト膜２７の上面にレジスト分断用溝２９が放射状に形成されている。次に、レジスト剥離液を用いてメッキレジスト膜２７を剥離する。

この場合、レジスト分断用溝２９の部分ではレジスト剥離液との接触面積が他の部分よりも増大しているため、このレジスト分断用溝２９の部分での剥離が他の部分よりも進行し、図９および図１０に示すように、柱状電極９間におけるメッキレジスト膜２７がレジスト分断用溝２９の部分で裂けて分断され、メッキレジスト膜２７と柱状電極９との間に隙間が形成され、メッキレジスト膜２７の柱状電極９およびその下の配線８の接続パッド部からの分離が促進される。

この結果、柱状電極９の根元部外周面、その下の配線８の接続パッド部表面および配線８の側面にレジスト残渣が発生しくにいようにすることができる。したがって、ネガ型のドライフォトレジストフィルムからなるメッキレジスト膜２７を剥離した際に発生するレジスト残渣を大幅に低減することができる。

次に、配線８をマスクとして下地金属層７の不要な部分をエッチングして除去すると、図１１に示すように、配線８下にのみ下地金属層７が残存される。この場合、上述の如く、メッキレジスト膜２７を剥離した際に発生するレジスト残渣が大幅に低減しているので、下地金属層７をエッチングする際にエッチング不良を引き起こすことがなく、したがって、配線８間に短絡が発生しないようにすることができる。

次に、図１２に示すように、スクリーン印刷法やトランスファモールド法等により、柱状電極９および配線８を含む保護膜５の上面全体にエポキシ系樹脂等からなる封止膜１０をその厚さが柱状電極９の高さよりも厚くなるように形成する。したがって、この状態では、柱状電極９の上面は封止膜１０によって覆われている。

次に、封止膜１０および柱状電極９の上面側を適宜に研磨し、図１３に示すように、柱状電極９の上面を露出させ、且つ、この露出された柱状電極９の上面を含む封止膜１０の上面を平坦化する。ここで、柱状電極９の上面側を適宜に研磨するのは、電解メッキにより形成される柱状電極９の高さにばらつきがあるため、このばらつきを解消して、柱状電極９の高さを均一にするためである。

次に、図１４に示すように、柱状電極９の上面に半田ボール１１を形成する。次に、シリコン基板１の下面をダイシングテープ（図示せず）に貼り付け、図１５に示すダイシング工程を経た後に、ダイシングテープから剥がすと、図１に示す半導体装置が複数個得られる。

次に、上記製造方法において、複数の配線８が狭い間隔で平行に配置された領域におけるドライフォトレジストフィルム２３の露光工程およびメッキレジスト膜２７の剥離工程について説明する。まず、図１７に示すように、保護膜５の上面全体に形成された下地金属層７の上面に例えば４本の配線８が狭い間隔で平行に配置されているとする。

一方、図５に示す露光マスク２４の他の領域には、図１７に示すように、狭い間隔で平行に配置された４本の配線８に対応する領域に、配線８に沿う方向に配置された１本の直線部２６ｄと、配線８を横切る方向に配置され、且つ、配線８に沿う方向に間隔をおいて配置された複数本の直線部２６ｅとからなるレジスト分断用溝形成用遮光部が設けられている。この場合、直線部２６ｄは４本の配線８のうちの内側の２本の配線８に対応する領域に配置しているが、当該２本の配線８間あるいは当該２本の配線８のいずれか一方の配線８に対応する領域に配置するようにしてもよい。

ここで、直線部２６ｄ、２６ｅの幅は、図５に示す直線部２６ａ、２６ｂ、２６ｃの幅と同じとなっている。ただし、図１７と図５とでは、図示の都合上、寸法は一致していない。なお、図１６は図１７のXVI−XVI線に沿う部分に相当する断面図である。ただし、この場合も、図１６と図１とでは、図示の都合上、寸法は一致していない。

そして、図１７に示す露光マスク２４を用いて露光を行ない、次いで、現像を行なうと、図１８に示すように、露光マスク２４の直線部２６ｄ、２６ｅに対応する領域におけるメッキレジスト膜２７の上面にレジスト分断用溝３０が形成される。次に、電解メッキにより柱状電極９を形成した後に、レジスト剥離液を用いてメッキレジスト膜２７を剥離する。

この場合も、レジスト分断用溝３０の部分ではレジスト剥離液との接触面積が他の部分よりも増大しているため、このレジスト分断用溝３０の部分での剥離が他の部分よりも進行し、図１９に示すように、メッキレジスト膜２７がレジスト分断用溝３０の部分で裂けて分断され、すなわち、図１７を参照して説明すると、配線８に沿う方向および配線８を横切る方向に裂けて分断され、メッキレジスト膜２７の配線８からの分離が促進される。

なお、上記実施形態では、図５に示す露光マスク２４を用いているが、これに限定されるものではない。例えば、図２０に示すように、露光マスク２４のレジスト分断用溝形成用遮光部２６は、左右方向に隣接する遮光部２５を連結する線上に配置された破線部２６ｆと、上下方向に隣接する遮光部２５を連結する線上に配置された破線部２６ｇと、斜め方向に隣接する遮光部２５を連結する２つの線上に配置された×形状の２つの破線部２６ｈとからなるものであってもよい。

この図２０に示す露光マスク２４を用いて露光を行ない、次いで、現像を行なった場合には、メッキレジスト膜の上面に破線状のレジスト分断用溝が形成される。そして、その後の剥離工程では、破線状のレジスト分断用溝の部分での剥離が他の部分よりも進行することにより、破線状のレジスト分断用溝が繋がって直線状となり、そして、図９および図１０に示すように、柱状電極９間におけるメッキレジスト膜２７がレジスト分断用溝の部分で裂けて分断され、メッキレジスト膜２７と柱状電極９との間に隙間が形成され、メッキレジスト膜２７の柱状電極９およびその下の配線８の接続パッド部からの分離が促進される。なお、図１７に示す直線部２６ｄ、２６ｅを破線部としてもよい。

この発明のメッキパターンの形成方法により形成された柱状電極を有する半導体装置の一例の断面図。図１に示す半導体装置の製造に際し、当初の工程の断面図。図２に続く工程の断面図。図３に続く工程の断面図。露光マスクの一例の一部の平面図。図４に続く工程の断面図。図６に続く工程の断面図。図７に示す状態の一部の平面図。図７に続く工程の断面図。図９に示す状態の一部の平面図。図９に続く工程の断面図。図１１に続く工程の断面図。図１２に続く工程の断面図。図１３に続く工程の断面図。図１４に続く工程の断面図。配線配置領域の露光を説明するために示す断面図。図１６の示す露光マスクの一部の平面図。図１６に続く工程の断面図。図１８に続く工程の断面図。露光マスクの他の例の一部の平面図。

符号の説明

１シリコン基板
２接続パッド
３絶縁膜
５保護膜
７下地金属層
８配線
９柱状電極
１０封止膜
１１半田ボール
２３ドライフォトレジストフィルム
２４露光マスク
２５遮光部
２６レジスト分断用溝形成用遮光部
２７メッキレジスト膜
２８開口部
２９レジスト分断用溝

Claims

形成すべきメッキパターンに対応する領域に遮光部を有し、且つ、少なくとも前記遮光部間の領域にレジスト分断用遮光部を有する露光マスクを用いてネガ型のフォトレジストフィルムに対して露光を行なう工程と、現像により、前記露光マスクの遮光部に対応する部分に開口部を有し、且つ、前記露光マスクのレジスト分断用遮光部に対応する部分にレジスト分断用溝を有するメッキレジスト膜を形成する工程と、前記メッキレジスト膜をマスクとして電解メッキを行なうことにより、前記メッキレジスト膜の開口部内にメッキパターンを形成する工程と、レジスト剥離液を用いて前記レジスト分断用溝を有する前記メッキレジスト膜を剥離する工程とを有することを特徴とするメッキパターンの形成方法。
請求項１に記載の発明において、前記露光マスクのレジスト分断用遮光部の幅は前記フォトレジストフィルムの厚さに依存する解像限界以下の大きさであることを特徴とするメッキパターンの形成方法。
請求項１に記載の発明において、前記露光マスクの遮光部は円形状でマトリクス状に配置されていることを特徴とするメッキパターンの形成方法。
請求項３に記載の発明において、前記露光マスクのレジスト分断用遮光部は、互いに隣接する前記遮光部を連結する線上に配置された直線部または破線部からなり、前記遮光部には接続されていないことを特徴とするメッキパターンの形成方法。
請求項１に記載の発明において、前記メッキパターン形成工程は、下地金属層上に形成された配線の接続パッド部上に柱状電極を形成する工程であることを特徴とするメッキパターンの形成方法。
請求項５に記載の発明において、前記露光工程および前記現像工程は、前記配線上または前記配線に沿う部分あるいは前記配線を横切る部分における前記メッキレジスト膜の上面にレジスト分断用溝を形成する工程を含むことを特徴とするメッキパターンの形成方法。
請求項６に記載の発明において、前記配線は狭い間隔で平行に配置された複数本の配線からなることを特徴とするメッキパターンの形成方法。