JP2007012811A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 信頼性の高い半導体装置を製造する方法を提供する。
【解決手段】 半導体装置の製造方法は、電極パッド１４と、電極パッド１４上に配置された開口１７を有するパッシベーション膜１６と、電極パッド１４における開口１７とオーバーラップする領域を覆う酸化膜１８とを有する半導体基板１０を用意する工程と、パッシベーション膜１６上に樹脂突起２０を形成する工程と、樹脂突起２０を覆うマスク３０を、酸化膜１８の少なくとも一部が露出するように形成する工程と、Ａｒガスを利用して酸化膜１８を除去して、電極パッド１４を露出させる工程と、マスク３０を除去する工程と、電極パッド１４と電気的に接続された配線４０を、樹脂突起２０上に至るように形成する工程と、を含む。
【選択図】 図４

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

電子部品を小型化するためには、半導体装置の外形は小さい方が好ましい。しかし、半導体装置の役割が多様化するにつれ、半導体チップに形成される集積回路の高集積化が進み、これに伴って、半導体チップのピン数の増加が進んでいる。すなわち、現在では、半導体装置の小型化と、集積回路の高集積化という２つの要求を同時に満たすことが可能な半導体装置が求められている。

この要求に応えることができる半導体装置として、半導体チップ上に配線が形成されたタイプの半導体装置が注目を集めている。このタイプの半導体装置では、半導体装置の外形を半導体チップの外形とほぼ同じにすることができるため、従来の半導体パッケージに較べて、半導体装置の小型化が可能である。

しかし、この半導体装置であっても、従来の半導体装置と同等又はそれ以上の信頼性が要求される。また、この半導体装置を、信頼性を確保しつつ、効率よく製造する方法の開発が望まれている。

本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造する方法を提供することにある。
特開平２−２７２７３７号公報

（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、電極パッドと、前記電極パッド上に配置された開口を有するパッシベーション膜と、前記電極パッドにおける前記開口とオーバーラップする領域を覆う酸化膜とを有する半導体基板を用意する工程と、
前記パッシベーション膜上に樹脂突起を形成する工程と、
前記樹脂突起を覆うマスクを、前記酸化膜の少なくとも一部が露出するように形成する工程と、
Ａｒガスを利用して前記酸化膜を除去して、前記電極パッドを露出させる工程と、
前記マスクを除去する工程と、
前記電極パッドと電気的に接続された配線を、前記樹脂突起上に至るように形成する工程と、
を含む。本発明によると、樹脂突起表面の絶縁抵抗を低下させることなく、酸化膜を除去する工程を行うことができる。そのため、隣り合う配線間で電気的なショートが起こりにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
（２）本発明に係る半導体装置の製造方法は、電極パッドと、前記電極パッド上に配置された開口を有するパッシベーション膜と、前記電極パッドにおける前記開口とオーバーラップする領域を覆う酸化膜とを有する半導体基板を用意する工程と、
前記パッシベーション膜上に樹脂突起を形成する工程と、
前記樹脂突起を部分的に覆うマスクを、前記酸化膜の少なくとも一部が露出するように形成する工程と、
Ａｒガスを利用して前記酸化膜を除去して、前記電極パッドを露出させる工程と、
前記電極パッドと電気的に接続された配線を、前記樹脂突起における前記マスクからの露出部を覆うように形成する工程と、
前記マスクを除去する工程と、
を含む。本発明によると、樹脂突起表面の、配線間の領域の絶縁抵抗が低下しないように、酸化膜を除去する工程を行うことができる。そのため、隣り合う配線間で電気的なショートが起こりにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記マスクを、無機絶縁材料で形成してもよい。
（４）この半導体装置の製造方法において、
前記マスクを、シリコンで形成してもよい。

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８は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板１０を用意することを含む。半導体基板１０は、例えばシリコン基板であってもよい。半導体基板１０は、ウエハ状をなしていてもよい（図１（Ａ）参照）。ウエハ状の半導体基板１０は、複数の半導体装置となる領域１１を含んでいてもよい。ただし、半導体基板１０は、チップ状をなしていてもよい。半導体基板１０には、１つ又は複数の（半導体チップには１つの、半導体ウエハには複数の）集積回路１２が形成されていてもよい（図１（Ｂ）参照）。集積回路１２の構成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。

半導体基板１０は、図１（Ｂ）に示すように、電極パッド１４を有する。電極パッド１４は、半導体基板１０の内部と電気的に接続されていてもよい。電極パッド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に電気的に接続されていない導電体を含めて、電極パッド１４と称してもよい。電極パッド１４は、例えば、アルミニウムによって形成されていてもよい。電極パッド１４は、半導体基板の内部配線の一部であってもよい。このとき、電極パッド１４は、半導体基板の内部配線のうち、外部との電気的な接続に利用される部分であってもよい。電極パッド１４は、アルミニウム又は銅等の金属で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には、開口１７が形成されてなる。開口１７は、パッド１４上に配置されてなる。すなわち、開口１７は、電極パッド１４とオーバーラップするように形成されていてもよい。開口１７は、電極パッド１４の中央領域とオーバーラップするように形成されていてもよい。パッシベーション膜１６は、電極パッド１４を部分的に覆うように形成されていてもよい。パッシベーション膜は、例えば、ＳｉＯ_２やＳｉＮ等の無機絶縁膜であってもよい。あるいは、パッシベーション膜１６は、ポリイミド樹脂などの有機絶縁膜であってもよい。

半導体基板１０は、図１（Ｂ）に示すように、電極パッド１４におけるパッシベーション膜１６の開口１７とオーバーラップする領域１５を覆う酸化膜１８を有する。酸化膜１８は、パッシベーション膜１６の開口１７内に形成されていてもよい。酸化膜１８は、電極パッド１４の表面に形成されていてもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、パッシベーション膜１６上に樹脂突起２０を形成することを含む（図２（Ｃ）参照）。樹脂突起２０は、既に公知となっているいずれかの材料によって形成してもよい。例えば、樹脂突起２０は、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；benzocyclobutene）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；polybenzoxazole）等の樹脂で形成してもよい。樹脂突起２０を形成する方法は特に限定されるものではないが、以下、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）を参照して、樹脂突起２０を形成する方法の一例について説明する。はじめに、図２（Ａ）に示すように、パッシベーション膜１６（半導体基板１０）上に、樹脂材料２２を設ける。そして、図２（Ｂ）に示すように、樹脂材料２２をパターニングする。その後、樹脂材料２２を硬化（例えば熱硬化）させることによって、図２（Ｃ）に示すように、樹脂突起２０を形成してもよい。なお、樹脂突起２０の形状は特に限定されるものではない。例えば、樹脂突起２０は、直線状に形成されていてもよい（図７参照）。このとき、半導体基板１０の領域１１の境界に沿って延びるように形成されていてもよい。領域１１が長方形をなす場合、樹脂突起２０は、領域１１の長辺に沿って延びるように形成されていてもよい。そして、樹脂突起２０の表面は、曲面になっていてもよい。このとき、樹脂突起２０の断面形状は、半円状をなしていてもよい。樹脂材料２２を硬化させる工程で、樹脂材料２２を溶融させ、その後硬化させることによって、表面が曲面になるように樹脂突起２０を形成することができる。ただし、樹脂突起２０は、半球状をなしていてもよい（図示せず）。なお、樹脂突起２０は、パッシベーション膜１６の開口１７を避けて配置してもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図３に示すように、樹脂突起２０を覆うマスク３０を、酸化膜１８の少なくとも一部が露出するように形成することを含む。マスク３０は、例えば、酸化膜１８とオーバーラップする開口３２を有するように形成してもよい。マスク３０の材料は特に限定されるものではなく、既に公知となっているいずれかの材料を利用してもよい。マスク３０は、例えば、無機絶縁材料で形成してもよい。このとき、マスク３０として、シリコンを含有するマスクを利用してもよい。この場合、ＣＶＤによって、樹脂突起２０に、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物のいずれか１つあるいは２つ以上を蒸着させて、マスク３０を形成してもよい。このとき、マスク３０を、シリコンマスクと称してもよい。なお、シリコンを利用してマスクを形成する場合には、薬液による異方性エッチングやプラズマ加工を適用することによって、立体的なマスクを設計通りの形状に形成することが可能になる。そのため、後述する酸化膜除去工程で、目標領域のみに、Ａｒガスを作用させることが可能になり、酸化膜除去工程を、精度よく行うことができる。ただし、マスク３０として、樹脂マスクを利用してもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、酸化膜１８を除去して、電極パッド１４を露出させることを含む（図４（Ａ）〜図４（Ｃ）参照）。本工程によって、酸化膜１８のうち、マスク３０から露出した部分（開口３２とオーバーラップする領域）を除去してもよい。本工程は、例えば、Ａｒガスを利用して行ってもよい。例えば、半導体基板１０をＡｒガスの雰囲気内（Ａｒイオンを含む雰囲気内）に配置し、電位差を利用してＡｒイオン１００を加速させ、Ａｒイオン１００を酸化膜１８に衝突させることを含んでいてもよい。このとき、Ａｒイオン１００を酸化膜１８に衝突させることによって酸化膜１８を飛散させ、電極パッド１４を露出させてもよい。なお、本工程は、マスク３０を形成する工程の後に行う。また、本工程は、Ａｒガス以外のガスを利用してもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図５に示すように、マスク３０を除去することを含む。本工程は、マスク３０に適したいずれかの方法を適用してもよい。なお、本工程は、酸化膜１８を除去する工程の後に行う。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図６に示すように、電極パッド１４と電気的に接続された配線４０を、樹脂突起２０上に至るように形成することを含む。配線４０を形成する方法は特に限定されない。例えば、スパッタリングによって金属箔を形成し、その後、該金属箔をパターニングすることによって配線４０を形成してもよい。配線４０の構造も特に限定されるものではない。例えば、配線４０は、複数層で形成されていてもよい。このとき、配線４０は、チタンタングステンによって形成された第１の層と、金によって形成された第２の層とを含んでいてもよい（図示せず）。あるいは、配線４０は、単層で形成されていてもよい。配線４０を、パッシベーション膜１６と接触するように形成してもよい。このとき、配線４０を、樹脂突起２０の両側で、パッシベーション膜１６に接触するように形成してもよい。また、配線４０は、電極パッド１４と接触するように形成してもよい。これにより、配線４０と電極パッド１４とを電気的に接続させてもよい。

そして、半導体基板１０を個片に切断する工程や検査工程などを経て、図７に示す、半導体装置１を製造してもよい。

一般的に、金属は空気（酸素）と接触すると酸化し、酸化膜が形成される。そして、酸化膜は、金属に較べて電気抵抗が高い。そのため、電極パッドの表面に酸化膜が形成されると、電極パッドを他の導電部材と電気的に接続させることが難しくなる。そのため、電極パッドの表面に酸化膜が形成された場合、これを除去する工程の後に、電極パッドと他の導電部材とを電気的に接続させる工程が行われていた。そして、酸化膜を除去する方法として、Ａｒガスを利用した方法が広く採用されてきた。

しかし、Ａｒガスは、樹脂に作用して、その表面を炭化させることが知られている。そして、樹脂は、炭化することによって、絶縁抵抗が低下する。そのため、樹脂表面に複数の配線が引き回される場合には、酸化膜を除去する工程を行うことで、配線間の絶縁抵抗が低下することが予想される。配線間の絶縁抵抗が下がると、例えば、マイグレーションを原因とする配線間の電気的なショートが発生する危険がある。すなわち、半導体装置の信頼性を確保するためには、樹脂突起の絶縁抵抗の低下を防止することが重要である。

ところで、本方法では、マスク３０によって樹脂突起２０を覆った状態で、酸化膜１８を除去する工程を行う。これによると、酸化膜１８を除去する工程で、樹脂突起２０の表面が炭化することを防止することができる。そのため、樹脂突起２０の絶縁抵抗を低下させることなく半導体装置を製造することができる。すなわち、本方法によると、配線４０間の絶縁抵抗が確保された、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。なお、マスク３０が無機絶縁材料によって形成されている場合、特に、マスク３０がシリコンによって形成されている場合、マスク３０を、立体的かつ高精度に形成することができる。そのため、Ａｒイオンの回りこみを抑えることができ、Ａｒイオンの照射領域を高精度に制御することが可能になる。そのため、さらに信頼性の高い半導体装置を製造することができる。

図８には、半導体装置１が実装された電子モジュール１０００を示す。図８に示す例では、半導体装置１は、基板２に実装されている。ここで、基板２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。半導体装置１は、配線４０が形成された面が基板２と対向するように搭載されていてもよい。このとき、基板２の配線と半導体装置１の配線４０とは、接触して電気的に接続されていてもよい。詳しくは、基板２の配線と配線４０における樹脂突起２０の上端部とオーバーラップする部分とが、接触して電気的に接続されていてもよい。これによると、樹脂突起２０の弾性力によって、配線４０を、基板２の配線に押し付けることができる。そのため、電気的な接続信頼性の高い半導体装置を提供することができる。また、半導体装置１は、接着剤（樹脂系接着剤）によって、基板２に接着されていてもよい。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。そして、半導体装置１は、表示デバイスを制御するドライバＩＣであってもよい。

（変形例）
以下、図９（Ａ）〜図１０（Ｂ）を参照して、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法について説明する。

本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すように、マスク３５を形成することを含む。なお、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、マスク３５の形状を説明するための図である。ここで、図９（Ａ）は、マスク３５を示す上視図である。また、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のIXB−IXB線断面の一部拡大図であり、図９（Ｃ）は、図９（Ａ）のIXC−IXC線断面の一部拡大図である。マスク３５は、樹脂突起２０を部分的に覆うように形成してもよい。すなわち、マスク３５は、パターニングされたマスクであってもよい。マスク３５は、樹脂突起２０の一部を露出させる開口３６を有するように形成してもよい。マスク３５は、半導体基板１０及び樹脂突起２０のうち、配線４０が形成されない領域を覆うように形成してもよい。言い換えると、マスク３５は、開口３６から、配線４０を形成するための領域が露出するように形成してもよい。また、マスク３５は、開口３６から、酸化膜１８の少なくとも一部が露出するように形成してもよい。

本変形例に係る半導体装置の製造方法は、酸化膜１８を除去することを含む（図１０（Ａ）参照）。本工程によって、電極パッド１４を露出させる。本工程は、マスク３５が形成された状態で行う。本工程は、例えば、Ａｒガスを利用して行ってもよい。

そして、本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、電極パッド１４と電気的に接続された配線４０を形成することを含む。配線４０を、樹脂突起２０上に至るように形成してもよい。配線４０は、樹脂突起２０におけるマスク３５からの露出部を覆うように形成してもよい。配線４０は、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、マスク３５の開口３６の内側に形成してもよい。マスク３５を利用して配線４０を形成することで、設計通りの配線を、効率よく形成することができる。

本変形例に係る半導体装置の製造方法は、マスク３５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、また、半導体基板１０を個片に切断する工程や検査工程などを経て、半導体装置１（図７参照）を製造してもよい。

本方法では、樹脂突起２０のうち、配線４０が形成されない領域をマスク３５で覆った状態で、酸化膜１８を除去する工程を行う（図９（Ｃ）及び図１０（Ｂ）参照）。そのため、本方法によると、樹脂突起２０のうち、配線４０が形成されない領域には炭化層が形成されない。すなわち、本方法によると、樹脂突起２０のうち、隣り合う２つの配線４０の間の部分に炭化層が形成されないように、酸化膜１８を除去することができる。そのため、本方法によると、隣り合う２つの配線間で、樹脂突起２０の絶縁抵抗が低下しないように半導体装置を製造することができる。また、本方法によると、１つのマスク３５を、樹脂突起２０の絶縁抵抗の低下の防止と、配線４０の形成のために利用することができるため、効率よく半導体装置を製造することが可能になる。

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装置の製造方法を説明するための図である。 図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図３は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置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装置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装置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装置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装置の製造方法を説明するための図である。 図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。

符号の説明

１…半導体装置、 １０…半導体基板、 １１…領域、 １２…集積回路、 １４…電極パッド、 １５…領域、 １６…パッシベーション膜、 １７…開口、 １８…酸化膜、 ２０…樹脂突起、 ２２…樹脂材料、 ３０…マスク、 ３２…開口、 ３５…マスク、 ３６…開口、 ４０…配線

Claims (4)

1. 電極パッドと、前記電極パッド上に配置された開口を有するパッシベーション膜と、前記電極パッドにおける前記開口とオーバーラップする領域を覆う酸化膜とを有する半導体基板を用意する工程と、
   前記パッシベーション膜上に樹脂突起を形成する工程と、
   前記樹脂突起を覆うマスクを、前記酸化膜の少なくとも一部が露出するように形成する工程と、
   Ａｒガスを利用して前記酸化膜を除去して、前記電極パッドを露出させる工程と、
   前記マスクを除去する工程と、
   前記電極パッドと電気的に接続された配線を、前記樹脂突起上に至るように形成する工程と、
   を含む半導体装置の製造方法。
2. 電極パッドと、前記電極パッド上に配置された開口を有するパッシベーション膜と、前記電極パッドにおける前記開口とオーバーラップする領域を覆う酸化膜とを有する半導体基板を用意する工程と、
   前記パッシベーション膜上に樹脂突起を形成する工程と、
   前記樹脂突起を部分的に覆うマスクを、前記酸化膜の少なくとも一部が露出するように形成する工程と、
   Ａｒガスを利用して前記酸化膜を除去して、前記電極パッドを露出させる工程と、
   前記電極パッドと電気的に接続された配線を、前記樹脂突起における前記マスクからの露出部を覆うように形成する工程と、
   前記マスクを除去する工程と、
   を含む半導体装置の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
   前記マスクを、無機絶縁材料で形成する半導体装置の製造方法。
4. 請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
   前記マスクを、シリコンによって形成する半導体装置の製造方法。
   

Images