JP2007258354A - Process for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
近年急速に普及している半導体パッケージの構造として、例えばチップサイズパッケージ(CSP:Chip Size Package) と呼ばれ、パッケージの平坦な表面に電極を平面状に配置した、いわゆるボールグリッドアレイ(BGA)技術の採用により、同一電極端子数をもつ同一投影面積の半導体チップを従来よりも小さい面積で電子回路基板に高密度実装を可能とするパッケージ構造が開発され、電子機器の小型軽量化に大きく貢献している。 As a structure of a semiconductor package that has been rapidly spread in recent years, for example, a so-called ball grid array (BGA) technique called a chip size package (CSP), in which electrodes are arranged in a plane on a flat surface of the package. Has developed a package structure that enables high-density mounting of semiconductor chips with the same number of electrode terminals and the same projected area on an electronic circuit board in a smaller area than before, greatly contributing to the reduction in size and weight of electronic devices. ing.
一般的に「ウエハレベルCSP」と呼ばれる製法においては、シリコンウエハ上に、絶縁層、再配線層、封止樹脂層を形成し、はんだバンプを形成する。そして最終工程においてウエハを所定のチップ寸法に切断することで、パッケージ構造を具備した半導体チップを得ることができる。ウエハ全面にこれらの回路を積層し、最終工程においてウエハをダイシングすることから、切断したチップそのものの大きさが、パッケージの施された半導体チップとなり、実装基板に対して最小投影面積を有する半導体チップを得ることが可能となる(例えば、特許文献1参照)。 In a manufacturing method generally called “wafer level CSP”, an insulating layer, a rewiring layer, and a sealing resin layer are formed on a silicon wafer to form solder bumps. Then, by cutting the wafer into a predetermined chip size in the final process, a semiconductor chip having a package structure can be obtained. Since these circuits are stacked on the entire surface of the wafer and the wafer is diced in the final process, the size of the cut chip itself becomes a packaged semiconductor chip, which has a minimum projected area with respect to the mounting substrate. (For example, refer to Patent Document 1).
このように、「ウエハレベルCSP」は、高密度な実装を実現することができるという優れた特徴を示す半導体パッケージであるが、半導体パッケージを実装基板に実装した状態では、従来のパッケージ基板に比べて接続寿命が劣るといった問題点がある。この問題を解決する手段として、ポストと呼ばれる金属製、または樹脂製の柱を、はんだバンプと半導体デバイスの間に形成する(例えば、特許文献2参照)、厚い樹脂層を形成する(例えば、特許文献3参照)といった手段が講じられている。 As described above, the “wafer level CSP” is a semiconductor package having an excellent feature that high-density mounting can be realized, but in a state where the semiconductor package is mounted on the mounting substrate, it is compared with the conventional package substrate. Connection life is inferior. As means for solving this problem, a metal or resin column called a post is formed between a solder bump and a semiconductor device (for example, see Patent Document 2), and a thick resin layer is formed (for example, a patent). (Refer to Document 3).
「ウエハレベルCSP」と呼ばれる製法で作られた半導体チップは、シリコン上に、絶縁層、再配線層、封止層等を形成するという構造となっている。 A semiconductor chip manufactured by a manufacturing method called “wafer level CSP” has a structure in which an insulating layer, a rewiring layer, a sealing layer, and the like are formed on silicon.
このうち、再配線層は、ウエハ上に絶縁層を形成した後、薄いシード層を全面または必要な領域に形成し、シード層上にレジスト層を形成する。このレジスト層は、開口部を有している。その後、レジスト層をマスクとして露出したシード層上に、めっき層を例えば電界銅めっきにより形成する。以上の工程によりSiウエハ上にはCuめっき層による配線路(回路パターン)が形成される。続いて、レジスト層を剥離し、ウエハの面上に露出している不要なシード層をエッチングにより除去して配線層以外の部分に絶縁層を露出させる。 Of these, the rewiring layer is formed by forming an insulating layer on the wafer, forming a thin seed layer on the entire surface or in a necessary region, and forming a resist layer on the seed layer. This resist layer has an opening. Thereafter, a plating layer is formed, for example, by electrolytic copper plating on the exposed seed layer using the resist layer as a mask. Through the above steps, a wiring path (circuit pattern) made of a Cu plating layer is formed on the Si wafer. Subsequently, the resist layer is peeled off, and an unnecessary seed layer exposed on the surface of the wafer is removed by etching to expose the insulating layer in portions other than the wiring layer.
このとき、レジスト層の有する開口部にテーパーをつけていないことで、レジスト層とウエハ表面による角部にめっき液がうまく回り込めず、めっき不良となる場合がある。めっき不良ができることで、できあがった半導体パッケージにおいて、断線や一部の抵抗値が大きくなるなどの問題や、その後の信頼性試験で剥離がおきるなどの問題が生じていた。 At this time, since the opening portion of the resist layer is not tapered, the plating solution may not be able to go around the corner portion formed by the resist layer and the wafer surface, resulting in poor plating. Due to the poor plating, the finished semiconductor package has problems such as wire breakage and partial resistance increase, and subsequent reliability tests such as peeling.
また、絶縁層上に直接シード層を形成することで、絶縁層上にパターン外に形成されたシード層が残ることもある。この場合、絶縁層とその上に形成される封止層との間にシード層の残渣があるために、この2つの層の密着力が低下し、その後の信頼性試験等で剥離がおきるなどの問題もあった。 In addition, by directly forming the seed layer on the insulating layer, the seed layer formed outside the pattern may remain on the insulating layer. In this case, since there is a residue of the seed layer between the insulating layer and the sealing layer formed on the insulating layer, the adhesion between the two layers decreases, and peeling occurs in a subsequent reliability test or the like. There was also a problem.
これらの問題を解決するために、絶縁層の上に第一のレジスト層を設け、その上にシード層を形成し、さらに第二のレジスト層を設け、めっき法などにより再配線層を形成するという方法が提案されている(例えば、特許文献4参照)。この方法では、絶縁層と封止層の間にシード層の残渣はなくなるため、2つの層で剥離が起きるといった問題は解決されるが、シード層を形成する際、レジスト層とウエハ表面による角部にまでシード層が形成されないため、さらにはその後のめっき法においてもレジスト層とウエハ表面による角部にまでめっき形成することができずに、その結果めっき不良となってしまうといった問題があった。
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、めっき層形成時に、レジスト層とウエハ表面による角部にもめっき層を好適に形成することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of such a conventional situation, and manufacture of a semiconductor device capable of suitably forming a plating layer also at a corner portion formed by a resist layer and a wafer surface when forming the plating layer. It aims to provide a method.
本発明の請求項1に記載の半導体装置の製造方法は、一方の面側に電極が設けられた半導体基板上に、該電極に対応する位置に第一開口部が設けられた絶縁樹脂層を形成するA1工程と、前記絶縁樹脂層上にシード層を形成するA2工程と、前記シード層上に、テーパーを有する第二開口部が設けられたレジスト層を形成するA3工程と、前記シード層上にめっき層を形成するA4工程と、前記レジスト層および露出しているシード層を除去するA5工程と、を順に備えることを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の半導体装置の製造方法は、請求項1において、前記A3工程において、前記テーパーをなす傾斜面を、その他の平坦面に対して45〜85°の範囲内となるように制御することを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の半導体装置の製造方法は、一方の面側に電極が設けられた半導体基板上に、該電極に対応する位置に第一開口部が設けられた絶縁樹脂層を形成するB1工程と、前記絶縁樹脂層上に、テーパーを有する第二開口部が設けられた第一レジスト層を形成するB2工程と、前記絶縁樹脂層および前記第一レジスト層上にシード層を形成するB3工程と、前記シード層上であって前記第一レジスト層に対応する位置に、第二レジスト層を形成するB4工程と、前記シード層上にめっき層を形成するB5工程と、前記第一レジスト層および前記第二レジスト層を除去するB6工程と、を順に備えることを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の半導体装置の製造方法は、請求項3において、前記B2工程において、前記テーパーをなす傾斜面を、その他の平坦面に対して45〜85°の範囲内となるように制御することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device comprising: forming an insulating resin layer having a first opening at a position corresponding to an electrode on a semiconductor substrate having an electrode on one surface side. A1 step to form, A2 step to form a seed layer on the insulating resin layer, A3 step to form a resist layer having a tapered second opening on the seed layer, and the seed layer An A4 step of forming a plating layer thereon and an A5 step of removing the resist layer and the exposed seed layer are sequentially provided.
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, in the step A3, the tapered inclined surface is within a range of 45 to 85 ° with respect to another flat surface. It is characterized by controlling as follows.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising: forming an insulating resin layer having a first opening at a position corresponding to an electrode on a semiconductor substrate having an electrode provided on one side. B1 step to form, B2 step to form a first resist layer provided with a tapered second opening on the insulating resin layer, and a seed layer on the insulating resin layer and the first resist layer B3 step to be formed, B4 step of forming a second resist layer on the seed layer at a position corresponding to the first resist layer, B5 step of forming a plating layer on the seed layer, B6 process of removing a 1st resist layer and said 2nd resist layer in order is provided, It is characterized by the above-mentioned.
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the third aspect, in the step B2, the tapered inclined surface is within a range of 45 to 85 ° with respect to the other flat surface. It is characterized by controlling as follows.
本発明の請求項1と請求項3に記載の半導体装置の製造方法では、いずれも、めっき層を形成する際に、その前工程において形成されるレジスト層に設けられる開口部を、テーパーを有する形態とすることで、レジスト層とウエハ表面による角部において発生するめっき不良を低減し、ひいては良好なめっき層を形成することが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。 In both of the semiconductor device manufacturing methods according to the first and third aspects of the present invention, when the plating layer is formed, the opening provided in the resist layer formed in the preceding step has a taper. By adopting the form, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of reducing plating defects that occur at the corners of the resist layer and the wafer surface and thus forming a good plating layer.
<第一実施形態>
以下、本発明に係る半導体装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
<First embodiment>
Hereinafter, an embodiment of a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明により製造された半導体装置の一例を示す断面図である。
この半導体装置10においては、集積回路(図示略)が形成された半導体基板1の表面に集積回路(IC、図示略)の電極2が形成されている。
さらにこの半導体装置10は、半導体基板1のパッシベーション膜3上に設けられた絶縁樹脂層11と、この絶縁樹脂層11の上に設けられた配線層12と、配線層12を覆うように設けられた封止樹脂層13と、を有する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device manufactured according to the present invention.
In this
Further, the
半導体基板1は、少なくとも表層が絶縁部(図示略)をなす基材1aの一面上に、例えば電極2としてAlパッドを設け、さらにその上にSiNまたはSiO2等のパッシベーション膜3(不動態化による絶縁膜)を形成してなるものである。このパッシベーション膜3には、電極2と整合する位置に開口部4が設けられており、この開口部4を通して電極2が露出されている。パッシベーション膜3は、例えばLP−CVD法等により形成することができ、その膜厚は例えば0.1〜0.5μmである。
The
半導体基板1は、シリコンウエハ等の半導体ウエハでもよく、半導体ウエハをチップ寸法に切断(ダイシング)した半導体チップであってもよい。半導体基板1が半導体チップである場合は、まず、半導体ウエハの上に、各種半導体素子やIC、誘導素子等を複数組、形成した後、チップ寸法に切断することで複数の半導体チップを得ることができる。
The
絶縁樹脂層11は、各電極2と整合する位置に形成された開口部(第一開口部)11aを有する。絶縁樹脂層11は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等からなり、その厚さは例えば5〜50μmである。
絶縁樹脂層11は、例えば回転塗布法、印刷法、ラミネート法などにより形成することができる。また開口部11aは、例えばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。
The
The
配線層12は、開口部11aを介して絶縁樹脂層11を貫通し、電極2と電気的に接続されている。
配線層12の材料としては、例えばCu等が用いられ、その厚さは例えば1〜20μmである。これにより十分な導電性が得られる。配線層12は、電解銅めっき法等のめっき法により形成することができる。
The
As a material of the
封止樹脂層13は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等からなり、その厚さは例えばが10〜150μmである。封止樹脂層13には、外部への端子を出力するための開口部(図示略)が設けられる。
The sealing
そして、この半導体装置10では、その製造方法について後述するように、めっきにより上記配線層12を形成する際に、その前工程において形成されるレジスト層14に設けられる開口部(第二開口部)15を、テーパーを有するものとしている。これにより、めっき時にレジスト層14とウエハ表面による角部が広くなるため、レジスト層14とウエハ表面による角部にめっき液が入り込みやすくなり、めっき不良を低減することができる。その結果、配線層12の開口部15付近における断線不良などが改善され、配線層12の電気的安定性を向上することができる。
And in this
次に、図1に示す半導体装置10の製造方法について説明する。
本発明の半導体装置の製造方法は、一方の面側に電極が設けられた半導体基板1上に、該電極2に対応する位置に第一開口部11aが設けられた絶縁樹脂層11を形成するA1工程と、前記絶縁樹脂層11上にシード層12aを形成するA2工程と、前記シード層12a上に、テーパー15aを有する第二開口部15が設けられたレジスト層14を形成するA3工程と、前記シード層12a上にめっき層(配線層12)を形成するA4工程と、前記レジスト層14および露出しているシード層12aを除去するA5工程と、を順に備えることを特徴とする。
Next, a method for manufacturing the
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, an insulating
本発明では、めっきにより上記配線層12(めっき層)を形成する際に、その前工程において形成されるレジスト層14に設けられる開口部15を、テーパー15aを有するものとしている。これにより、めっき時にレジスト層14とウエハ表面による角部が広くなるため、めっき液が入り込みやすくなり、めっき不良を低減することができる。その結果、配線層12の開口部15付近における断線不良などが改善され、電気的安定性に優れた配線層12を形成することができる。
In the present invention, when the wiring layer 12 (plating layer) is formed by plating, the
本発明の半導体装置の製造方法(第一実施形態)について、図2及び図3を用いて説明する。
まず、図2(a)に示すように、集積回路(図示略)、電極2およびパッシベーション膜3を有する半導体基板1を用意する。この半導体基板1は、上述したように、基材1aの一面上に電極2とパッシベーション膜3が形成されており、パッシベーション膜3には、電極2と整合する位置に開口部4が設けられた半導体ウエハである。パッシベーション膜3は例えばLP−CVD等により形成され、その膜厚は例えば0.1〜0,5μmである。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention (first embodiment) will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 2A, a
次いで、図2(b)に示すように、半導体基板1のパッシベーション膜3の上に、開口部(第一開口部)11aを有する絶縁樹脂層11を形成する[A1工程]。その厚さは、例えば5〜50μmである。
Next, as shown in FIG. 2B, an insulating
このような絶縁樹脂層11は、例えば上記樹脂からなる膜を例えば回転塗布法、印刷法、ラミネート法などによってパッシベーション膜3の全面に成膜した後、例えばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより、電極2と整合する位置に開口部11aを形成することによって形成することができる。
Such an insulating
次いで、図2(c)に示すように、スパッタリング法等により、電解めっき用の薄いシード層12aを絶縁樹脂層11上の全面または必要な領域に形成する[A2工程]。シード層12aは、例えばスパッタリング法により形成されたCu層およびCr層からなる積層体、またはCu層およびTi層からなる積層体である。また、無電解Cuめっき層でもよいし、蒸着法、塗布法または化学気相成長法(CVD)等により形成された金属薄膜層であってもよいし、上記の金属層形成方法を組み合わせてもよい。
Next, as shown in FIG. 2C, a
次いで、図2(d)に示すように、シード層12aの上に、電解めっき用のレジスト層14を形成する[A3工程]。このレジスト層14には配線層12の形成すべき領域(半導体基板1上の電極2に整合する位置)に開口部(第二開口部)15を設け、該開口部15において、前記シード層12aを露出させておく。レジスト層14は、例えば、フォトリソグラフィ技術によるパターニング、フィルムレジストをラミネートする方法、液体レジストを回転塗布する方法等により形成することができる。
Next, as shown in FIG. 2D, a resist
ここで本発明では、上記レジスト層14に設けられる開口部15を、テーパー15aを有するものとしている。これにより、後述するA4工程において、めっき時にレジスト層14とウエハ表面による角部が広くなるため、レジスト層14とウエハ表面による角部にめっき液が入り込みやすくなり、めっき不良を低減することができる。その結果、配線層12の開口部15付近における断線不良などが改善され、電気的安定性に優れた配線層12を形成することができる。
Here, in the present invention, the
なお、前記テーパー15aをなす傾斜面と、その他の平坦面とがなす角度θが、45°以上、85°以下となるように制御することが好ましい。角度θが45°よりも小さいと、めっきにより形成された配線層12が大きなくびれを持つことになり、その後の工程で形成される封止樹脂層13が入り込みにくくなるため、封止樹脂層13の形成不良が起きるおそれがある。あるいは、そのくびれにより配線層12の強度が低下する。一方、角度θが85°よりも大きいと、めっき液が入り込みにくくなるためめっき不良を起こすおそれがある。
In addition, it is preferable to control so that angle (theta) which the inclined surface which makes the said
次いで、図3(a)に示すように、前記レジスト層14をマスクとして露出したシード層12a上に、配線層12であるCuめっき層を電解銅めっきにより形成する[A4工程]。以上の工程によりSiウエハ上にはCuめっき層による配線路(回路パターン)が形成される。Cuめっき層の厚さは、例えば5〜50μmである。その後、Cuめっき層上に、例えばNiめっき層及びAuめっき層を、その後に形成する半田バンプの濡れ性向上のために形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 3A, a Cu plating layer as the
このとき、レジスト層14の開口部15が、テーパー15aを有していることでレジスト層14とウエハ表面による角部が広くなるため、レジスト層14とウエハ表面による角部にめっき液が入り込みやすくなり、めっき不良を低減することができる。その結果、配線層12の開口部15付近における断線不良などが改善され、電気的安定性に優れた配線層12を形成することができる。
At this time, since the
次いで、図3(b)に示すように、所望の領域に配線層12が形成された後、不要なレジスト層14およびシード層12aをエッチングにより除去し、配線層12が形成された領域以外の部分では絶縁樹脂層11が露出されるようにする[A5工程]。
Next, as shown in FIG. 3B, after the
次いで、図3(c)に示すように、配線層12上に、外部への端子を出力するための開口部(図示略)を有する絶縁性の封止樹脂層13を形成する。その厚さは、例えばが10〜150μmである。
このような封止樹脂層13は、例えば、感光性ポリイミド樹脂等の感光性樹脂をフォトリソグラフィ技術によりパターニングすることによって、所望の位置に開口部を有する封止樹脂層13を形成することができる。なお、封止樹脂層13の形成方法は、この方法に限定されるものではない。
Next, as shown in FIG. 3C, an insulating
Such a sealing
その後、必要に応じて、封止樹脂層13の開口部に、例えば半田バンプを形成してもよい。この半田バンプの形成方法としては、めっき法、印刷法、メタルジェット法、及び半田ボールを載置する方法等が挙げられる。
Thereafter, for example, solder bumps may be formed in the openings of the sealing
以上のようにして形成される半導体装置10は、めっきにより配線層12を形成する際に、その前工程において形成されるレジスト層14に設けられる開口部15を、テーパー15aを有するものとしている。これにより、めっき時にレジスト層14とウエハ表面による角部が広くなるので、レジスト層14とウエハ表面による角部にめっき液が入り込みやすくなり、めっき不良を低減することができる。その結果、配線層12の開口部15付近における断線不良などが改善され、配線層12の電気的安定性を向上することができる。
In the
ここで、レジスト層の開口部において前記テーパーをなす傾斜面と、その他の平坦面とがなす角度θを45°として、上述した方法により半導体装置を作製し、該半導体装置について断面観察および抵抗値の測定により確認した。その結果、めっき不良は確認されず、また85℃、RH85%の条件下で吸湿リフロー試験を行ったところ、剥離は観察されなかった。 Here, the angle θ formed between the tapered inclined surface and the other flat surface in the opening of the resist layer is set to 45 °, and the semiconductor device is manufactured by the above-described method. It was confirmed by measurement. As a result, no plating failure was confirmed, and when a moisture absorption reflow test was performed under the conditions of 85 ° C. and RH 85%, no peeling was observed.
また、レジスト層の開口部において前記テーパーをなす傾斜面と、その他の平坦面とがなす角度θを85°として、同様に半導体装置を作製し、該半導体装置について断面観察および抵抗値の測定により確認した。その結果、めっき不良は確認されず、また85℃、RH85%の条件下で吸湿リフロー試験を行ったところ、剥離は観察されなかった。 Further, an angle θ formed by the tapered inclined surface and the other flat surface in the opening of the resist layer is set to 85 °, and a semiconductor device is similarly manufactured. By observing the cross section of the semiconductor device and measuring a resistance value, confirmed. As a result, no plating failure was confirmed, and when a moisture absorption reflow test was performed under the conditions of 85 ° C. and RH 85%, no peeling was observed.
このように、配線層をめっき法により形成するためのレジスト層において、開口部をテーパーを有する形状とし、その傾斜面と、その他の平坦面とがなす角度θを45°以上85°以下とすることで、めっき不良を起こすことなく配線層を形成することができる。また、シード層の残渣が残るという問題も無くなり、配線層と絶縁樹脂層および封止樹脂層との密着性も得ることができ、その後の信頼性試験でも問題がおきることはなかった。
<第二実施形態>
Thus, in the resist layer for forming the wiring layer by plating, the opening has a tapered shape, and the angle θ between the inclined surface and the other flat surface is 45 ° or more and 85 ° or less. Thus, the wiring layer can be formed without causing plating defects. Further, the problem that the seed layer residue remains is eliminated, and adhesion between the wiring layer, the insulating resin layer, and the sealing resin layer can be obtained, and no problem occurs in the subsequent reliability test.
<Second embodiment>
以下、本発明の第二実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図4は、本発明により製造された半導体装置の一例を示す断面図である。
なお、図4において、図1と同じ構成要素については同じ符号を付し、共通部分の詳細な説明を省略する。
この半導体装置30は、半導体基板1のパッシベーション膜3上に設けられた絶縁樹脂層11と、この絶縁樹脂層11の上に設けられた配線層12と、配線層12を覆うように設けられた封止樹脂層13と、を有する。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device manufactured according to the present invention.
In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of common parts is omitted.
The
そして、この半導体装置30では、その製造方法について後述するように、めっきにより上記配線層12を形成する際に、その前工程において形成される第一レジスト層20に設けられる開口部21を、テーパー21aを有するものとしている。これにより、めっき時に第一レジスト層20とウエハ表面による角部が広くなるため、第一レジスト層20とウエハ表面による角部にめっき液が入り込みやすくなり、めっき不良を低減することができる。その結果、配線層12の開口部21付近における断線不良などが改善され、配線層12の電気的安定性を向上することができる。
And in this
次に、図4に示す半導体装置30の製造方法について説明する。
本発明の半導体装置の製造方法は、一方の面側に電極2が設けられた半導体基板1上に、該電極に対応する位置に第一開口部11aが設けられた絶縁樹脂層11を形成するB1工程と、前記絶縁樹脂層11上に、テーパー21aを有する第二開口部21が設けられた第一レジスト層20を形成するB2工程と、前記絶縁樹脂層11および前記第一レジスト層20上にシード層12aを形成するB3工程と、前記シード層12a上であって前記第一レジスト層20に対応する位置に、第二レジスト層22を形成するB4工程と、前記シード層12a上にめっき層(配線層12)を形成するB5工程と、前記第一レジスト層20および前記第二レジスト層22を除去するB6工程と、を順に備えることを特徴とする。
Next, a method for manufacturing the
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an insulating
本発明では、めっきにより上記配線層12(めっき層)を形成する際に、その前工程において形成される第一レジスト層20に設けられる開口部21を、テーパー21aを有するものとしている。これにより、めっき時に第一レジスト層20とウエハ表面による角部が広くなるため、めっき液が入り込みやすくなり、めっき不良を低減することができる。その結果、配線層12の開口部21付近における断線不良などが改善され、電気的安定性に優れた配線層12を形成することができる。
In this invention, when forming the said wiring layer 12 (plating layer) by plating, the opening
本発明の半導体装置の製造方法(第二実施形態)について、図5、図6を用いて説明する。
まず、図5(a)に示すように、集積回路(図示略)、電極2およびパッシベーション膜3を有する半導体基板1を用意する。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention (second embodiment) will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 5A, a
次いで、図5(b)に示すように、半導体基板1のパッシベーション膜3の上に、開口部(第一開口部)11aを有する絶縁樹脂層11を形成する[B1工程]。
Next, as shown in FIG. 5B, an insulating
次いで、図5(c)に示すように、絶縁樹脂層11の上に、第一レジスト層20を形成する[B2工程]。この第一レジスト層20には配線層12の形成すべき領域(半導体基板1上の電極2に整合する位置)に開口部(第二開口部)21を設けておく。
Next, as shown in FIG. 5C, the first resist
ここで本発明では、上記第一レジスト層20に設けられる開口部21を、テーパー21aを有するものとしている。これにより、後述するB5工程において、めっき時に第一レジスト層20とウエハ表面による角部が広くなるため、第一レジスト層20とウエハ表面による角部にめっき液が入り込みやすくなり、めっき不良を低減することができる。その結果、配線層12の開口部21付近における断線不良などが改善され、電気的な安定性に優れた配線層12を形成することができる。
Here, in the present invention, the
なお、前記テーパー21aをなす傾斜面と、その他の平坦面とがなす角度θが、45°以上、85°以下となるように制御することが好ましい。角度θが45°よりも小さいと、めっきにより形成された配線層12が大きなくびれを持つことになり、その後の工程で形成される封止樹脂層13が入り込みにくくなるため、封止樹脂層13の形成不良が起きるおそれがある。あるいは、そのくびれにより配線層12の強度が低下する。一方、角度θが85°よりも大きいと、めっき液が入り込みにくくなるためめっき不良を起こすおそれがある。
In addition, it is preferable to control so that angle (theta) which the inclined surface which makes the said
次いで、図5(d)に示すように、スパッタリング法等により、電解めっき用の薄いシード層12aを第一レジスト層20上の全面または必要な領域に形成する[B3工程]。
Next, as shown in FIG. 5D, a
次いで、図6(a)に示すように、シード層12aの上に、第二レジスト層22を形成する[B4工程]。この第二レジスト層22には配線層12の形成すべき領域(半導体基板1上の電極2に整合する位置)に開口部23を設け、該開口部23において、前記シード層12aを露出させておく。
Next, as shown in FIG. 6A, a second resist
ここで、上記第二レジスト層22に設けられる開口部23も、第一レジスト層20における開口部21と同様に、テーパー23aを有するものとすることが好ましい。
Here, it is preferable that the
次いで、図6(b)に示すように、前記第二レジスト層22をマスクとして露出したシード層12a上に、配線層12であるCuめっき層を電解銅めっきにより形成する[B5工程]。
Next, as shown in FIG. 6B, a Cu plating layer, which is the
このとき、第一レジスト層20の開口部21が、テーパー21aを有していることで第一レジスト層20とウエハ表面による角部が広くなるため、第一レジスト層20とウエハ表面による角部にめっき液が入り込みやすくなり、めっき不良を低減することができる。その結果、配線層12の開口部21付近における断線不良などが改善され、電気的安定性に優れた配線層12を形成することができる。
At this time, since the
次いで、図6(c)に示すように、所望の領域に配線層12が形成された後、不要な第一レジスト層20、第二レジスト層22およびシード層12aはエッチングにより除去し、配線層12が形成された領域以外の部分では絶縁樹脂層11が露出されるようにする[B6工程]。
Next, as shown in FIG. 6C, after the
次いで、図6(d)に示すように、配線層12上に、外部への端子を出力するための開口部(図示略)を有する絶縁性の封止樹脂層13を形成する。
Next, as shown in FIG. 6D, an insulating
その後、必要に応じて、封止樹脂層13の開口部に、例えば半田バンプを形成してもよい。
Thereafter, for example, solder bumps may be formed in the openings of the sealing
以上のようにして形成される半導体装置20は、めっきにより配線層12を形成する際に、その前工程において形成される第一レジスト層20に設けられる開口部21を、テーパー21aを有するものとしている。これにより、めっき時に第一レジスト層20とウエハ表面による角部が広くなるので、第一レジスト層20とウエハ表面による角部にめっき液が入り込みやすくなり、めっき不良を低減することができる。その結果、配線層12の開口部21付近における断線不良などが改善され、配線層12の電気的安定性を向上することができる。
In the
ここで、レジスト層の開口部において前記テーパーをなす傾斜面と、その他の平坦面とがなす角度θを45°として、上述した方法により半導体装置を作製し、該半導体装置について断面観察および抵抗値の測定により確認した。その結果、めっき不良は確認されず、また85℃、RH85%の条件下で吸湿リフロー試験を行ったところ、剥離は観察されなかった。 Here, the angle θ formed between the tapered inclined surface and the other flat surface in the opening of the resist layer is set to 45 °, and the semiconductor device is manufactured by the above-described method. It was confirmed by measurement. As a result, no plating failure was confirmed, and when a moisture absorption reflow test was performed under the conditions of 85 ° C. and RH 85%, no peeling was observed.
また、レジスト層の開口部において前記テーパーをなす傾斜面と、その他の平坦面とがなす角度θを85°として、同様に半導体装置を作製し、該半導体装置について断面観察および抵抗値の測定により確認した。その結果、めっき不良は確認されず、また85℃、RH85%の条件下で吸湿リフロー試験を行ったところ、剥離は観察されなかった。 Further, an angle θ formed by the tapered inclined surface and the other flat surface in the opening of the resist layer is set to 85 °, and a semiconductor device is similarly manufactured. By observing the cross section of the semiconductor device and measuring a resistance value, confirmed. As a result, no plating failure was confirmed, and when a moisture absorption reflow test was performed under the conditions of 85 ° C. and RH 85%, no peeling was observed.
このように、配線層をめっき法により形成するためのレジスト層において、開口部をテーパーを有する形状とし、その傾斜面と、その他の平坦面とがなす角度θを45°以上85°以下とすることで、めっき不良を起こすことなく配線層を形成することができる。また、シード層の残渣が残るという問題も無くなり、配線層と絶縁樹脂層および封止樹脂層との密着性も得ることができ、その後の信頼性試験でも問題がおきることはなかった。 Thus, in the resist layer for forming the wiring layer by plating, the opening has a tapered shape, and the angle θ between the inclined surface and the other flat surface is 45 ° or more and 85 ° or less. Thus, the wiring layer can be formed without causing plating defects. Further, the problem that the seed layer residue remains is eliminated, and adhesion between the wiring layer, the insulating resin layer, and the sealing resin layer can be obtained, and no problem occurs in the subsequent reliability test.
特に、本実施形態では、レジスト層を、シード層を挟んで2層構成としていることで、パターン以外の絶縁樹脂層上にシード層が形成されることがなくなる。これにより、絶縁樹脂層とその上に形成される封止樹脂層との間にシード層の残渣が残ることがなくなり、2層の密着性が保たれる状態となる。さらにめっき不良も減らすことができる。また、第一レジスト層の開口部にテーパーをつけることで、スパッタ法などでシード層の形成を行ったときに、第一レジスト層とウエハ表面による角部までシード層が形成されるため、そのあとの配線層の形成等で不良が生じるという問題がなくなる。その結果、配線層の電気的安定性をさらに向上することができる。 In particular, in this embodiment, the resist layer has a two-layer structure with the seed layer interposed therebetween, so that the seed layer is not formed on the insulating resin layer other than the pattern. Thereby, the seed layer residue is not left between the insulating resin layer and the sealing resin layer formed thereon, and the adhesiveness between the two layers is maintained. Further, plating defects can be reduced. In addition, by tapering the opening of the first resist layer, when the seed layer is formed by sputtering or the like, the seed layer is formed up to the corner by the first resist layer and the wafer surface. The problem that a defect is caused by the formation of a later wiring layer is eliminated. As a result, the electrical stability of the wiring layer can be further improved.
以上、本発明の半導体装置の製造方法について説明してきたが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更が可能である。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described example, and can be appropriately changed as necessary.
本発明は、めっきにより形成される配線層などを備えた半導体装置の製造方法に適用可能である。 The present invention can be applied to a method for manufacturing a semiconductor device including a wiring layer formed by plating.
1 半導体基板、2 電極、3 パッシベーション膜、4 開口部、10、30 半導体装置、11 絶縁樹脂層、11a 開口部、12 配線層、12a シード層、13 封止樹脂層、14 レジスト層、15 開口部、15a テーパー、20 第一レジスト層、21 開口部、21a テーパー、22 第二レジスト層、23 開口部、23a テーパー。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記絶縁樹脂層上にシード層を形成するA2工程と、
前記シード層上に、テーパーを有する第二開口部が設けられたレジスト層を形成するA3工程と、
前記シード層上にめっき層を形成するA4工程と、
前記レジスト層および露出しているシード層を除去するA5工程と、を順に備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an insulating resin layer provided with a first opening at a position corresponding to the electrode on a semiconductor substrate provided with an electrode on one side;
A2 step of forming a seed layer on the insulating resin layer;
Forming a resist layer provided with a second opening having a taper on the seed layer; and
A4 step of forming a plating layer on the seed layer;
A method of manufacturing a semiconductor device comprising: an A5 step of removing the resist layer and the exposed seed layer in order.
前記絶縁樹脂層上に、テーパーを有する第二開口部が設けられた第一レジスト層を形成するB2工程と、
前記絶縁樹脂層および前記第一レジスト層上にシード層を形成するB3工程と、
前記シード層上であって前記第一レジスト層に対応する位置に、第二レジスト層を形成するB4工程と、
前記シード層上にめっき層を形成するB5工程と、
前記第一レジスト層および前記第二レジスト層を除去するB6工程と、を順に備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 B1 step of forming an insulating resin layer provided with a first opening at a position corresponding to the electrode on a semiconductor substrate provided with an electrode on one surface side;
B2 step of forming a first resist layer provided with a tapered second opening on the insulating resin layer;
B3 step of forming a seed layer on the insulating resin layer and the first resist layer;
B4 step of forming a second resist layer on the seed layer at a position corresponding to the first resist layer;
B5 step of forming a plating layer on the seed layer;
B6 process of removing said 1st resist layer and said 2nd resist layer in order, The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned.
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein, in the step B <b> 2, the tapered inclined surface is controlled to be within a range of 45 to 85 ° with respect to another flat surface.
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JP2010062178A (en) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Toyota Motor Corp | Semiconductor device |
JP2016225460A (en) * | 2015-05-29 | 2016-12-28 | 株式会社東芝 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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