JP2005322705A

JP2005322705A - 半導体ウエハ及び半導体チップ並びにそれらの製造方法

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Publication number: JP2005322705A
Application number: JP2004138052A
Authority: JP
Inventors: Michiyoshi Takano; 道義高野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2024-05-07
Also published as: JP4348538B2

Abstract

【課題】信頼性の高い半導体ウエハ及び半導体チップ並びにそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】複数のパッド１４と、それぞれのパッド１４の一部を露出させる開口１８を有するパッシベーション膜１６とを有する、複数の集積回路が形成された半導体基板１０を用意する。半導体基板１０に、金属層２０を形成する。電解メッキ工程によって、金属層２０上に、開口１８とオーバーラップするバンプ３０を形成する。エッチング工程によって、最下層の金属層２２以外の金属層２０におけるバンプ３０よりも外側の部分を除去する。その後、最下層の金属層２２上であってバンプ３０の周囲に、パッシベーション膜１６における開口１８の周縁部１９とオーバーラップするマスク４０を、バンプ３０の側面に密着するように形成する。第２のエッチング工程によって、最下層の金属層２２におけるマスク４０からの露出部を除去する。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体ウエハ及び半導体チップ並びにそれらの製造方法に関する。

半導体基板にバンプを形成して半導体ウエハを製造することが知られている。また、半導体ウエハを切断して半導体チップを形成することが知られている。このとき、バンプを、半導体ウエハから剥離しないように形成することができれば、信頼性の高い半導体ウエハ及び信頼性の高い半導体チップを製造することができる。

本発明の目的は、信頼性の高い半導体ウエハ及び半導体チップ並びにそれらの製造方法を提供することにある。
特開昭６３−１６０２４９号公報

（１）本発明に係る半導体ウエハの製造方法は、内部と電気的に接続された複数のパッドと、それぞれの前記パッドの一部を露出させる開口を有するパッシベーション膜とを有する、複数の集積回路が形成された半導体基板を用意すること、
前記パッド及び前記パッシベーション膜上に、複数の金属層を形成すること、
電解メッキ工程によって、前記金属層上における前記パッシベーション膜の前記開口の内側の領域に、前記開口とオーバーラップするバンプを形成すること、
エッチング工程によって、最下層の金属層以外の前記金属層における前記バンプよりも外側の部分を除去すること、その後、
前記最下層の金属層上であって前記バンプの周囲に、前記パッシベーション膜における前記開口の周縁部とオーバーラップするマスクを、前記バンプの側面に密着するように形成すること、及び、
第２のエッチング工程によって、前記最下層の金属層における前記マスクからの露出部を除去することを含む。本発明によれば、バンプを、パッシベーション膜の開口の内側の領域に形成する。そのため、バンプの先端面を平坦面とすることができる。また、最下層の金属層を除去する工程を、他の金属層を除去した後に行うため、金属層間での剥離が発生しにくくなる。さらに、バンプの周囲に形成されたマスクを利用して最下層の金属層をエッチングするため、エッチング工程でパッドが露出することを防止することができる。そのため、信頼性の高い半導体ウエハを製造することができる。
（２）この半導体ウエハの製造方法において、
前記バンプを、断面形状が前記開口の形状と同じとなるように形成してもよい。
（３）本発明に係る半導体チップの製造方法は、上記方法によって製造された半導体ウエハを、それぞれの前記集積回路毎に分割することを含む。
（４）本発明に係る半導体ウエハは、上記方法によって製造されてなる。
（５）本発明に係る半導体チップは、上記方法によって製造されてなる。

以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。図１（Ａ）〜図７は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法を説明するための図である。

本実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法は、半導体基板１０を用意することを含む。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、半導体基板１０を説明するための図である。ここで、図１（Ａ）は、半導体基板１０の全体図であり、図１（Ｂ）は、半導体基板１０の断面図である。半導体基板１０は、図１（Ａ）に示すように、複数の半導体チップとなる領域１１を含む。図１（Ｂ）に示すように、半導体基板１０には、複数の集積回路１２が形成されてなる。集積回路１２の内容は特に限定されないが、例えば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいてもよい。集積回路１２は、半導体チップとなる領域１１毎に形成されていてもよい。半導体基板１０は、図１（Ｂ）に示すように、複数のパッド１４を有する。パッド１４は、半導体基板１０の内部と電気的に接続されてなる。パッド１４は、集積回路１２と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路１２と電気的に接続されていないパッドを含めて、パッド１４と称してもよい。パッド１４は、例えばAuやAlによって薄く平らに形成されていてもよい。パッド１４の外形は特に限定されず、矩形であってもよく円形をなしていてもよい。パッド１４は、半導体基板１０のいずれの位置に配置されていてもよい。例えば、半導体チップとなる領域１１毎に（集積回路１２毎に）、２つ以上（１グループ）のパッド１４が形成されていてもよい。パッド１４は、集積回路１２を囲むようにその周囲に配置されていてもよい。あるいは、パッド１４は、集積回路１２とオーバーラップする領域に形成されていてもよい。半導体基板１０は、図１（Ｂ）に示すように、パッシベーション膜１６を有する。パッシベーション膜１６は、パッド１４の一部を露出させる開口１８を有する。図１（Ｂ）に示すように、パッシベーション膜１６は、パッド１４の周縁部を覆うように形成されていてもよい。すなわち、開口１８によって、パッド１４の中央部が露出していてもよい。パッド１４における開口１８からの露出部を、露出部１５と称してもよい。パッシベーション膜１６は、集積回路１２を保護する絶縁性保護膜であってもよい。パッシベーション膜１６は、例えば、SiN、SiO_２あるいはポリイミド樹脂によって形成されていてもよい。

本実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法は、パッド１４及びパッシベーション膜１６上に、複数の金属層を形成することを含む。本工程は、半導体基板１０に、パッド１４及びパッシベーション膜１６上から複数の金属層を形成すると言ってもよい。本工程は、例えば、図２（Ａ）に示すように、半導体基板１０に最下層の金属層２２を形成することを含んでいてもよい。最下層の金属層２２は、パッド１４における露出部１５及びパッシベーション膜１６上に形成してもよい。そして、本工程は、図２（Ｂ）に示すように、最下層の金属層２２上に、最表層の金属層２４を形成することを含んでいてもよい。最下層の金属層２２と最表層の金属層２４とを合わせて、金属層２０と称してもよい。本実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法では、金属層２０は、最下層の金属層２２及び最表層の金属層２４のみからなっていてもよい。あるいは、金属層２０は、最下層の金属層２２と最表層の金属層２４との間に、さらに他の金属層を含んでいてもよい（図示せず）。最下層の金属層２２は、拡散防止機能を有してもよく、例えば、Ti−W（チタンタングステン）で形成してもよい。また、最表層の金属層２４の材料は、電解メッキ工程（後述）に適したいずれかの材料を利用してもよく、例えばAuであってもよい。金属層２０を形成する方法は特に限定されず、スパッタリングやCVD法等、既に公知となっているいずれかの方法で形成してもよい。

本実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法は、金属層２０上にバンプ３０を形成することを含む（図３（Ｃ）参照）。バンプ３０は、最表層の金属層２４上に形成する。バンプ３０は、開口１８とオーバーラップするように形成する。また、バンプ３０は、開口１８の内側の領域に形成する。本実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法では、バンプ３０を、電解メッキ工程によって形成する。例えば、図３（Ａ）に示すように、半導体基板１０にマスク３５を形成する。マスク３５は、パッシベーション膜１６の開口１８とオーバーラップする開口３６を有する。このとき、図３（Ａ）に示すように、開口３６は、開口１８よりも内側の領域に形成されていてもよい。金属層２０上（最表層の金属層２４上）に全面にマスク材料を設けた後に露光現像することによって、開口３６を有するマスク３５を形成してもよい。その後、電解メッキ工程を行って、図３（Ｂ）に示すように、開口３６の内側にバンプ３０を形成する。バンプ３０の材料は特に限定されず、例えばＡｕで形成してもよい。図３（Ｂ）に示すように、バンプ３０を、最表層の金属層２４と一体的に形成してもよい。その後、図３（Ｃ）に示すように、マスク３５を除去して、バンプ３０を形成する。なお、マスクを、開口がパッシベーション膜１６の開口１８と同じ形状となるように形成してもよい。該マスクを利用することによって、バンプ３０を、断面形状がパッシベーション膜１６の開口１８の形状と同じとなるように形成してもよい（図示せず）。

本実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法は、図４に示すように、エッチング工程によって、最下層の金属層２２以外の金属層２０におけるバンプ３０よりも外側の部分を除去することを含む。図４に示す例では、最表層の金属層２４におけるバンプ３０よりも外側の部分を除去する。なお、最下層の金属層２２と最表層の金属層２４との間に他の金属層が形成されている場合、該他の金属層におけるバンプ３０よりも外側の部分も除去する。このとき、バンプ３０をマスクとしてエッチング工程を行ってもよい。バンプ３０をマスクとして利用することで、別途マスクを設ける工程が不要になるため、効率よく半導体ウエハを製造することができる。本工程では、最下層の金属層２２を除去しないようにエッチングする。すなわち、最下層の金属層２２を残すようにエッチング工程を行う。

本実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法は、図５に示すように、最下層の金属層２２上であってバンプ３０の周囲に、マスク４０を形成することを含む。マスク４０は、図５に示すように、パッシベーション膜１６における開口１８の周縁部１９とオーバーラップするように形成する。また、マスク４０は、図５に示すように、バンプ３０の側面に密着するように形成する。マスク４０を形成する工程は特に限定されない。例えば、最下層の金属層２２上にマスク材料を設けた後に露光現像することによって、マスク４０を形成してもよい。このとき、マスク材料として、ポジ型、ネガ型のいずれの材料を利用してもよい。

本実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法は、図６に示すように、第２のエッチング工程によって、最下層の金属層２２におけるマスク４０からの露出部を除去することを含む。最下層の金属層２２をエッチングして、金属層２１を形成してもよい（図６参照）。

本実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法は、図７に示すように、マスク４０を除去することを含んでいてもよい。以上の工程によって、半導体ウエハ１を製造してもよい（図７、図８参照）。本実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法では、先に述べたとおり、最下層の金属層２２以外の金属層におけるバンプ３０よりも外側の部分を除去する工程の後に、最下層の金属層２２をエッチングする。すなわち、金属層２０を段階的にエッチングする。そのため、最下層の金属層２２が、その上層の金属層よりも深くエッチングされることを防止することができ、金属層間での剥離を防止することができる。また、最下層の金属層２２をエッチングする工程は、バンプ３０の周囲に形成されたマスク４０を利用して行う。そのため、金属層２１は、他の金属層及びバンプ３０よりも大きくなる。これにより、バンプ３０を、金属層２１から剥離しにくくすることができる。また、マスク４０は、バンプ３０の側面に密着するように、かつ、パッシベーション膜１６における開口１８の周縁部１９とオーバーラップするように形成されてなる。そのため、金属層２１が、パッド１４における露出部１５を覆うように形成することができる。すなわち、パッド１４が露出することを防止することができる。そのため、信頼性の高い半導体ウエハを製造することができる。

そして、図８に示すように、半導体ウエハ１を切断して、半導体チップとなる領域１１毎に（集積回路１２毎に）分割することによって、半導体チップ２を形成してもよい。図９には、半導体チップ２が実装された電子モジュール１０００を示す。図９に示す例では、半導体チップ２は、基板３に実装されている。ここで、基板３はリジッド基板（例えばガラス基板、シリコン基板）であってもよいし、フレキシブル基板（例えばフィルム基板）であってもよい。半導体チップ１を基板３に実装する方法は特に限定されず、既に公知となっている実装方法のいずれかを適用してもよい。なお、電子モジュール１０００は、表示デバイスであってもよい。表示デバイスは、例えば液晶表示デバイスやＥＬ（Electrical Luminescence）表示デバイスであってもよい。さらに、半導体チップ１を有する電子機器として、図１０にノート型パーソナルコンピュータ２０００を、図１１に携帯電話３０００を、それぞれ示す。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法を説明するための図である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法を説明するための図である。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法を説明するための図である。図４は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法を説明するための図である。図５は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法を説明するための図である。図６は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法を説明するための図である。図７は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法を説明するための図である。図８は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体チップの製造方法を説明するための図である。図９は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体チップが実装された電子モジュールを示す図である。図１０は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体チップを有する電子機器を示す図である。図１１は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体チップを有する電子機器を示す図である。

符号の説明

１０半導体基板、１２集積回路、１４パッド、１５露出部、１６パッシベーション膜、１８開口、１９周縁部、２０金属層、２２最下層の金属層、２４最表層の金属層、３０バンプ、４０マスク

Claims

内部と電気的に接続された複数のパッドと、それぞれの前記パッドの一部を露出させる開口を有するパッシベーション膜とを有する、複数の集積回路が形成された半導体基板を用意すること、
前記パッド及び前記パッシベーション膜上に、複数の金属層を形成すること、
電解メッキ工程によって、前記金属層上における前記パッシベーション膜の前記開口の内側の領域に、前記開口とオーバーラップするバンプを形成すること、
エッチング工程によって、最下層の金属層以外の前記金属層における前記バンプよりも外側の部分を除去すること、その後、
前記最下層の金属層上であって前記バンプの周囲に、前記パッシベーション膜における前記開口の周縁部とオーバーラップするマスクを、前記バンプの側面に密着するように形成すること、及び、
第２のエッチング工程によって、前記最下層の金属層における前記マスクからの露出部を除去することを含む半導体ウエハの製造方法。
請求項１記載の半導体ウエハの製造方法において、
前記バンプを、断面形状が前記開口の形状と同じとなるように形成する半導体ウエハの製造方法。
請求項１又は請求項２記載の方法によって製造された半導体ウエハを、それぞれの前記集積回路毎に分割することを含む半導体チップの製造方法。
請求項１又は請求項２記載の方法によって製造された半導体ウエハ。
請求項３記載の方法によって製造された半導体チップ。