JP2008010449A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、ウエハプロセスパッケージ(Wafer Process Package;WPP)技術を用いた半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly, to a semiconductor device manufacturing method using a wafer process package (WPP) technique.
WPP技術は、ウエハプロセス(前工程)とパッケージプロセス(後工程)とを一体化し、半導体ウエハの状態のまま複数の半導体チップに対して一括してパッケージプロセスを施すものである。このWPP技術によれば、ウエハプロセス後、半導体ウエハから切断した半導体チップ毎にパッケージプロセスを処理する方法に比べて工程数を大幅に低減することができる。 In the WPP technology, a wafer process (pre-process) and a package process (post-process) are integrated, and a package process is performed on a plurality of semiconductor chips in the same state as a semiconductor wafer. According to this WPP technology, the number of steps can be greatly reduced as compared with a method of processing a package process for each semiconductor chip cut from a semiconductor wafer after the wafer process.
特開2000−349189号公報(特許文献1)には、WPP技術を用いた半導体装置のパッケージプロセスにおいて、外部端子(バンプ電極)と再配線とを接続する接続孔内における再配線の段差被覆性を向上する技術が、開示されている。
本発明者らが検討したウエハプロセスとパッケージプロセスとを一体化したWPP技術を用いた半導体装置は、以下に示すような工程を経ることにより製造される。 A semiconductor device using the WPP technology in which the wafer process and the package process studied by the present inventors are integrated is manufactured through the following steps.
ウエハプロセスでは、半導体ウエハの主面上にMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)などの半導体素子を形成した後、半導体素子の上部に多層の配線(配線層)を形成する。この配線層は層間絶縁膜に溝を形成した後、この溝に導体膜を埋め込むことにより形成することができる。 In the wafer process, a semiconductor element such as a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) is formed on the main surface of a semiconductor wafer, and then a multilayer wiring (wiring layer) is formed on the semiconductor element. This wiring layer can be formed by forming a groove in the interlayer insulating film and then embedding a conductor film in the groove.
パッケージプロセスでは、まず、半導体素子の上部にAl配線を形成した後、Al配線を覆うように例えば酸化シリコン膜および窒化シリコン膜が積層した絶縁膜を形成する。次いで、その絶縁膜に第1開口部を形成し、Al配線を露出する。この露出したAl配線が電極パッドとなる。次いで、第1開口部を埋め込むように絶縁膜上に第1ポリイミド膜を形成する。電極パッドを露出するように第1ポリイミド膜に第2開口部を形成し、露出した電極パッドを覆うように例えば窒化チタン膜および銅膜が積層した第1導体膜を形成する。次いで、電解めっき法によって第2開口部を埋め込むように第1導体膜上に例えば銅膜およびニッケル膜が積層した再配線を形成した後、再配線に覆われていない第1導体膜を除去する。次いで、再配線を覆うように第2ポリイミド膜を形成した後、第2ポリイミド膜に第3開口部を形成し、再配線を露出する。次いで、無電解めっき法によって露出した再配線上に例えば金膜からなる第2導体膜を形成した後、第2導体膜上にバンプ電極(外部端子)を形成する。 In the package process, first, an Al wiring is formed on the semiconductor element, and then an insulating film in which, for example, a silicon oxide film and a silicon nitride film are stacked so as to cover the Al wiring. Next, a first opening is formed in the insulating film, and the Al wiring is exposed. This exposed Al wiring becomes an electrode pad. Next, a first polyimide film is formed on the insulating film so as to fill the first opening. A second opening is formed in the first polyimide film so as to expose the electrode pad, and a first conductor film in which, for example, a titanium nitride film and a copper film are laminated so as to cover the exposed electrode pad is formed. Next, after forming a rewiring in which, for example, a copper film and a nickel film are laminated on the first conductor film so as to fill the second opening by electrolytic plating, the first conductor film not covered with the rewiring is removed. . Next, after forming a second polyimide film so as to cover the rewiring, a third opening is formed in the second polyimide film to expose the rewiring. Next, after forming a second conductor film made of, for example, a gold film on the rewiring exposed by the electroless plating method, a bump electrode (external terminal) is formed on the second conductor film.
図18は、本発明者らが検討した半導体装置におけるバンプ電極形成の不良検査結果である。図中、半導体ウエハ1Wの主面に形成されたバンプ電極において、バンプ電極の形成不良(例えば欠損など)があるものには、ハッチングが付されている。この検査結果から、本発明者らが検討した半導体装置において、そのバンプ電極の形成不良が多数発生しており、特に、半導体ウエハ1Wの外周部で生じている。このようなバンプ電極の形成不良は、半導体装置の製造歩留まりを低下させる。
FIG. 18 is a result of defect inspection of bump electrode formation in the semiconductor device examined by the present inventors. In the figure, the bump electrodes formed on the main surface of the
本発明の目的は、WPP技術を用いた半導体装置の製造歩留まりを向上することのできる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the manufacturing yield of a semiconductor device using the WPP technique.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明は、再配線とバンプ電極との間に配置される金膜からなる導体膜を無電解めっき法によって形成するにあたり、半導体ウエハの外周部のめっき給電領域のAl配線が露出しない状態で行うものである。フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によって製品取得領域のAl配線上の絶縁膜に開口部を形成する際の露光条件を調整して、めっき給電領域のAl配線上の絶縁膜に開口部を形成しない。 In the present invention, when a conductive film made of a gold film disposed between a rewiring and a bump electrode is formed by an electroless plating method, the Al wiring in the plating power feeding region on the outer periphery of the semiconductor wafer is not exposed. Is. The exposure conditions for forming the opening in the insulating film on the Al wiring in the product acquisition region are adjusted by the photolithography technique and the etching technique, and the opening is not formed in the insulating film on the Al wiring in the plating power supply region.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
本発明によれば、WPP技術を用いた半導体装置の製造歩留まりを向上することができる。 According to the present invention, the manufacturing yield of semiconductor devices using WPP technology can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態によるWPP技術を用いた半導体装置の製造方法について、図1〜図11を参照して説明する。
(Embodiment 1)
A method of manufacturing a semiconductor device using WPP technology according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、図1に示すように、例えばp型の単結晶シリコンなどの半導体からなる半導体ウエハ(円盤状の半導体)1Wを準備する。この半導体ウエハの平面領域には、MISFETなどの半導体素子が形成される第1領域51(以下、「製品取得領域」という)と、電解めっきによる再配線形成時の給電するための第2領域52(以下、「めっき給電領域」という)とが配置されている。製品取得領域51は、半導体ウエハ1Wの中央部の領域であり、例えば半導体ウエハ1Wのエッジから5.0mm以上離れた領域である。また、めっき給電領域52は、製品取得領域51を囲む領域であり、また半導体ウエハの外周部の領域でもあり、例えば半導体ウエハのエッジから5.0mm以下の領域である。
First, as shown in FIG. 1, a semiconductor wafer (disk-shaped semiconductor) 1W made of a semiconductor such as p-type single crystal silicon is prepared. In the planar region of the semiconductor wafer, a first region 51 (hereinafter referred to as “product acquisition region”) in which a semiconductor element such as MISFET is formed, and a
続いて、半導体ウエハ1Wの主面(素子形成面)に半導体素子を周知の製造技術によって形成する。図2に、半導体素子として例えば高速SRAMやロジック回路を構成するnチャネル型MISFET(Q1)およびpチャネル型MISFET(Q2)を示す。これらMISFETについて以下説明する。
Subsequently, a semiconductor element is formed on the main surface (element formation surface) of the
半導体基板1(半導体ウエハ1Wの一部)の主面には、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)構造をした素子分離領域21が形成されており、素子分離領域21で活性領域が分離されている。この活性領域には、p型ウエル22およびn型ウエル23が形成されており、それぞれにnチャネル型MISFET(Q1)およびpチャネル型MISFET(Q2)が形成される。
An
このnチャネル型MISFET(Q1)の構成は以下のようになっている。p型ウエル22は、例えばホウ素(B)などのp型不純物が導入された半導体領域となっている。p型ウエル22上にはゲート絶縁膜24が形成されており、このゲート絶縁膜24上にゲート電極25aが形成されている。ゲート絶縁膜24は、例えば酸化シリコン膜から形成されるが、酸化シリコン膜より誘電率の高い高誘電体膜から形成してもよい。ゲート電極25aは、例えばポリシリコン膜から形成されるが、このポリシリコン膜には、例えばn型不純物が導入されている。これは、nチャネル型MISFET(Q1)のしきい値電圧を下げるために行なわれる。ゲート電極25aの両側の側壁には、サイドウォール26が形成されており、このサイドウォール26下のp型ウエル22内には、低濃度n型不純物拡散領域27aが形成されている。そして、この低濃度n型不純物拡散領域27aの外側には、高濃度n型不純物拡散領域28aが形成されている。低濃度n型不純物拡散領域27aおよび高濃度n型不純物拡散領域28aは、n型不純物を導入した半導体領域となっており、低濃度n型不純物拡散領域27aよりも高濃度n型不純物拡散領域28aの方が高濃度にn型不純物が導入されている。この低濃度n型不純物拡散領域27aと高濃度n型不純物拡散領域28aにより、nチャネルMISFET(Q1)のソース領域あるいはドレイン領域が形成される。ソース領域あるいはドレイン領域を低濃度n型不純物拡散領域27aおよび高濃度n型不純物拡散領域28aより構成することにより、いわゆるLDD(Lightly Doped Drain)構造が形成される。これによりゲート電極25a下の電界集中を緩和することができる。
The configuration of this n-channel type MISFET (Q1) is as follows. The p-
一方、pチャネル型MISFET(Q2)の構成は以下のようになっている。n型ウェル23は、例えばリン(P)や砒素(As)などのn型不純物が導入された半導体領域となっている。n型ウエル23上にはゲート絶縁膜24が形成されており、このゲート絶縁膜24上にゲート電極25bが形成されている。ゲート電極25bは、例えばポリシリコン膜から形成され、p型不純物が導入されている。このようにpチャネル型MISFET(Q2)においては、ゲート電極25bにp型不純物を導入することによりしきい値電圧を下げることができる。本実施の形態1では、nチャネル型MISFET(Q1)のゲート電極25aにn型不純物を導入する一方、pチャネル型MISFET(Q2)のゲート電極25bにp型不純物を導入している。このため、nチャネル型MISFET(Q1)とpチャネル型MISFET(Q2)の両方でしきい値電圧を低下させることが可能となっている。ゲート電極25bの両側の側壁には、サイドウォール26が形成されており、このサイドウォール26下のn型ウエル23内には、低濃度p型不純物拡散領域27bが形成されている。そして、低濃度p型不純物拡散領域27bの外側には、高濃度p型不純物拡散領域28bが形成されている。低濃度p型不純物拡散領域27bおよび高濃度p型不純物拡散領域28bは、p型不純物を導入した半導体領域となっており、低濃度p型不純物拡散領域27bよりも高濃度p型不純物拡散領域28bの方が高濃度にp型不純物が導入されている。この低濃度p型不純物拡散領域27bと高濃度p型不純物拡散領域28bにより、pチャネルMISFET(Q2)のソース領域あるいはドレイン領域が形成される。ソース領域あるいはドレイン領域を低濃度p型不純物拡散領域27bおよび高濃度p型不純物拡散領域28bより構成することにより、いわゆるLDD(Lightly Doped Drain)構造が形成される。
On the other hand, the configuration of the p-channel type MISFET (Q2) is as follows. The n-
続いて、これらnチャネル型MISFET(Q1)およびpチャネル型MISFET(Q2)の上部に多層の配線(配線層)を周知の製造技術によって形成する。この配線層について以下説明する。半導体基板1上に形成したnチャネル型MISFET(Q1)およびpチャネル型MISFET(Q2)上には、層間絶縁膜となる酸化シリコン膜29が形成されている。そして、酸化シリコン膜29には、nチャネル型MISFET(Q1)あるいはpチャネル型MISFET(Q2)のソース領域、ドレイン領域に達するプラグ30が形成されている。このプラグ30は、例えばバリアメタル膜となる窒化チタン膜とタングステン膜の積層膜から形成される。次に、プラグ30を形成した酸化シリコン膜29上には、層間絶縁膜となる酸化シリコン膜31が形成され、この酸化シリコン膜31に埋め込むようにタングステン配線32が形成されている。このタングステン配線32は、下層に形成されたプラグ30と電気的に接続されている。続いて、タングステン配線32上には、酸化シリコン膜33が形成され、この酸化シリコン膜33に埋め込むようにプラグ34が形成されている。このプラグ34もプラグ30と同様にバリアメタル膜およびタングステン膜の積層膜から構成されている。プラグ34は、下層に形成されているタングステン配線32と電気的に接続されるようになっている。
Subsequently, a multilayer wiring (wiring layer) is formed on the n-channel MISFET (Q1) and the p-channel MISFET (Q2) by a well-known manufacturing technique. This wiring layer will be described below. On the n-channel MISFET (Q1) and the p-channel MISFET (Q2) formed on the
このプラグ34を形成した酸化シリコン膜33上には、層間絶縁膜となる酸化シリコン膜35が形成されており、この酸化シリコン膜35へ埋め込むように第1配線層36が形成されている。この第1配線層36は、例えば銅の拡散を防止するためのバリアメタル膜および銅膜の積層膜から構成されている。第1配線層36上には、銅の拡散を防止するための窒化シリコン膜37aが形成されており、この窒化シリコン膜37a上に酸化シリコン膜37bが形成されている。酸化シリコン膜37b上には、窒化シリコン膜38aおよび酸化シリコン膜38bが積層して形成され、窒化シリコン膜38aおよび酸化シリコン膜38bへ埋め込むように第2配線層39が形成されている。この第2配線層39は、第1配線層36と同様に、例えばバリアメタル膜および銅膜の積層膜から形成され、また、下層の第1配線層36と電気的に接続されている。同様にして、第2配線層39上に第3配線層40およびプラグ41が形成されている。第3配線層40およびプラグ41は、例えばバリアメタル膜および銅膜の積層膜から形成されている。そして、この層間絶縁膜に埋め込むように最上配線層(第4配線層)43が形成されている。最上配線層43もその他の銅配線と同様に、例えばバリアメタル膜および銅膜の積層膜から形成されている。
On the
これまでの半導体素子形成工程および配線層形成工程は、いわゆるウエハプロセスである。このウエハプロセスの後、図10に示すような工程で、いわゆるパッケージプロセスが行われる。具体的にはウエハプロセスの後、Al配線工程(ALP工程)、パッド形成工程(PAD工程)、ポリイミド形成工程(PI工程)、再配線形成工程(WM工程)、ポリイミド形成工程(WPI工程)、Auめっき工程およびバンプ電極形成工程の順でパッケージプロセスが行われる。 The conventional semiconductor element forming step and wiring layer forming step are so-called wafer processes. After this wafer process, a so-called package process is performed in a process as shown in FIG. Specifically, after the wafer process, an Al wiring process (ALP process), a pad forming process (PAD process), a polyimide forming process (PI process), a rewiring forming process (WM process), a polyimide forming process (WPI process), The package process is performed in the order of the Au plating step and the bump electrode formation step.
まず、Al配線形成工程において、図3に示すように、半導体基板1の主面に形成された半導体素子および多層配線層(図示せず)の上部に、配線層の最上配線層43(図2参照)と電気的に接続されたAl配線2を形成する。このAl配線2は、スパッタ技術を用いて半導体基板1の主面上にバリアメタル膜2a、アルミニウム膜2b、バリアメタル膜2cの順で形成された後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングされてなる。このAl配線2を形成する工程(ALP工程)の露光条件(S1)は、図11に示すように、ポジ型マスクを用いて製品取得領域51、めっき給電領域52を含む半導体ウエハ1Wの全面を露光(全面露光)し、さらに半導体ウエハ1Wの周辺領域、例えば半導体ウエハ1Wのエッジから2.0mmまでの領域を露光するものである。
First, in the Al wiring forming step, as shown in FIG. 3, the uppermost wiring layer 43 (FIG. 2) of the wiring layer is formed on the semiconductor element and the multilayer wiring layer (not shown) formed on the main surface of the
このAl配線2は、例えば窒化チタン膜よりなるバリアメタル膜2a、2cとアルミニウム膜2bの積層膜から構成されている。このアルミニウム膜2bは、アルミニウムを主成分とする膜であればアルミニウム膜に代えてアルミニウム合金膜から構成するようにしてもよい。Al配線2は、再配線および再配線の周囲にあるポリイミド膜の応力を緩和する機能を有している。つまり、低温と高温との温度サイクルを繰り返す信頼性試験によって再配線および再配線の周囲にあるポリイミド膜に膨張・収縮が発生するが、この発生した応力を緩和するようにAl配線2が設けられている。したがって、製品取得領域51およびその近傍の他に、めっき給電領域52にもAl配線2を設けている。
The
続いて、パッド形成工程において、図4に示すように、Al配線2を覆うように半導体基板1の主面上に絶縁膜3を形成した後、製品取得領域51の絶縁膜3に開口部4を形成し、Al配線2を露出して電極パッドを形成する。この絶縁膜3は、プラズマCVD技術を用いて酸化シリコン膜3a、窒化シリコン膜3bの順で形成されてなる。また、電極パッドは、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて形成される。この電極パッドを形成する工程(PAD工程)の露光条件(S2)は、図11に示すように、ポジ型マスクを用いて製品取得領域51のみを露光(ブレード露光)し、さらに半導体ウエハ1Wの周辺領域、例えば半導体ウエハ1Wのエッジから2.0mmまでの領域を露光するものである。前述したように、本実施の形態1では、製品取得領域51は半導体ウエハ1Wのエッジから5.0mm以上離れた領域であり、また、めっき給電領域52は半導体ウエハのエッジから5.0mm以下の領域である。このため、パッド形成工程では、めっき給電領域52のAl配線2は絶縁膜3によって覆われ、Al配線2の表面は露出しないこととなる。
Subsequently, in the pad forming step, as shown in FIG. 4, after forming the insulating
このように、めっき給電領域52において、Al配線2の表面を露出させない理由を以下に説明する。図18に示したように、本発明者らが検討したWPP技術を用いた半導体装置では、バンプ電極の形成不良(例えば欠損など)が半導体ウエハ1Wの外周部で生じた。そこで、本発明者らは、この半導体ウエハ1Wの外周部の観察を行ったところ、外周部に露出しているAl配線が腐食していることがわかった。このため、バンプ電極と再配線と接続性を良くするための金膜が、形成されにくくなったものと考えられる。すなわち、図12に示すような、Al配線2が露出した状態では、金膜を無電解めっき技術によって形成する場合、半導体ウエハ1Wの外周部のAl配線2のアルミニウムが溶け出し、その溶け出したアルミニウムが障害となって半導体ウエハ1Wの外周部で金膜が形成されず、バンプ電極の形成不良(例えば欠損など)が発生しているものと考えられる。すなわち、金膜の被着性低下によりはんだ濡れ不良が発生しているものと考えられる。そこで、本発明者らは、めっき給電領域52のAl配線2を絶縁膜3によって覆い、Al配線2の表面を露出しないこととしている。なお、図12の本発明者らが検討した製造工程中の半導体装置の露光条件を図13に示す。
The reason why the surface of the
続いて、ポリイミド形成工程において、図5に示すように、開口部4を埋め込むように絶縁膜3上にポリイミド膜5を形成した後、製品取得領域51のポリイミド膜5に開口部6を形成し、電極パッド(Al配線2)を露出すると共に、めっき給電領域52のポリイミド膜5を除去する。このポリイミド膜5は、スピンコート技術を用いて半導体基板1の主面上にポリイミド膜5を塗布し、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いてパターニングされた後、キュアされてなる。このポリイミド膜5を形成する工程(PI工程)の露光条件は、図11に示すように、ネガ型マスクを用いて製品取得領域51のみを露光(ブレード露光)するものである。
Subsequently, in the polyimide forming step, as shown in FIG. 5, after forming the
続いて、再配線形成工程において、露出した電極パッド(Al配線2)を覆うように導体膜7を形成する。この導体膜7は、スパッタ技術を用いて半導体基板1の主面上に窒化チタン膜7a、銅膜7bの順で形成されてなる。
Subsequently, in the rewiring forming step, the
次いで、図6に示すように、後述の電解めっき法において再配線が形成される領域を確保するようにパターニングされたフォトレジスト膜8を形成する。このフォトレジスト膜8は、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて形成される。このフォトレジスト膜8を形成する工程(WM工程)の露光条件(S4)は、図11に示すように、ポジ型マスクを用いて製品取得領域51、めっき給電領域52を含む半導体ウエハ1Wの全面を露光(全面露光)し、さらに半導体ウエハ1Wの周辺領域、例えば半導体ウエハ1Wのエッジから4.0mmまでの領域を露光するものである。
Next, as shown in FIG. 6, a
次いで、開口部6を埋め込むように導体膜7上に再配線9を形成する。この再配線9は、めっき給電領域52の導体膜7に給電する電解めっき技術を用いて導体膜7上に銅膜9a、ニッケル膜9bの順で形成されてなる。なお、めっき給電される領域のため、めっき給電領域52の導体膜7上には再配線9が形成されない。
Next, a
次いで、フォトレジスト膜8を除去した後、図7に示すように、エッチング技術を用いて再配線9に覆われていない導体膜7を除去する。
Next, after removing the
続いて、ポリイミド形成工程において、図8に示すように、再配線9を覆うようにポリイミド膜10を形成した後、製品取得領域51のポリイミド膜10に開口部11を形成し、再配線9を露出すると共に、めっき給電領域52のポリイミド膜10の一部を除去する。このポリイミド膜10は、スピンコート技術を用いて半導体基板1の主面上にポリイミド膜10を塗布し、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングされた後、キュアされてなる。このポリイミド膜10を形成する工程(WPI工程)の露光条件(S5)は、図11に示すように、ネガ型マスクを用いて製品取得領域51およびめっき給電領域52を含む半導体ウエハ1Wの全面を露光(全面露光)し、さらに半導体ウエハ1Wの周辺領域、例えば半導体ウエハ1Wのエッジから2.6mmまでの領域を露光するものである。
Subsequently, in the polyimide forming step, as shown in FIG. 8, after forming the
次いで、Auめっき工程において、無電解めっき技術を用いて露出した再配線9上に例えば金膜からなる導体膜12を形成する。このとき、めっき給電領域52ではAl配線2が露出しない状態で、無電解めっき技術による導体膜12の形成が行われる。したがって、金膜を形成する際の無電解めっきの際に、Al配線2のアルミニウムが溶け出すことを防止し、半導体ウエハ1Wの外周側の製品取得領域51の金膜の成長が阻害されることなく、金膜からなる導体膜12を形成することができる。
Next, in the Au plating step, a
続いて、バンプ電極形成工程において、図9に示すように、導体膜12上に半球状のバンプ電極13を形成する。このバンプ電極13は、例えば、導体膜12上に半田印刷技術を使用して半田ペーストを印刷し、半導体基板1を加熱して半田ペーストをリフロー(溶融・再結晶化)させてなる。バンプ電極56は、例えば錫(Sn)、銀(Ag)および銅(Cu)からなる鉛(Pb)フリー半田から構成される。
Subsequently, in the bump electrode forming step, as shown in FIG. 9, a
このように、本実施の形態1における半導体装置の製造方法は、再配線9とバンプ電極12との間に配置される金膜からなる導体膜12を無電解めっき法によって形成するにあたり、半導体ウエハ1Wの外周部のめっき給電領域52のAl配線2が露出しない状態で行うものである。具体的には、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によって製品取得領域51のAl配線2上の絶縁膜3に開口部4を形成する際の露光条件を調整して、めっき給電領域52のAl配線2上の絶縁膜3に開口部を形成しない。これにより、WPP技術を用いた半導体装置の製造歩留まりを向上することができる。
As described above, the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment includes forming a
(実施の形態2)
前記実施の形態1では、再配線とバンプ電極との間に配置される金膜からなる導体膜を無電解めっき法によって形成するにあたり、めっき給電領域のAl配線上の絶縁膜に開口部を形成しない状態で行った。本実施の形態2では、ポリイミド膜でめっき給電領域のAl配線を露出しない状態で行うものである。なお、前記実施の形態1と同一の工程の説明は省略する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, when forming a conductive film made of a gold film disposed between the rewiring and the bump electrode by the electroless plating method, an opening is formed in the insulating film on the Al wiring in the plating power supply region. I went without doing it. In the second embodiment, the polyimide film is used without exposing the Al wiring in the plating power feeding region. The description of the same steps as those in the first embodiment is omitted.
本実施の形態2で示すパッケージプロセスの露光条件を図15に示す。本発明者らが検討したパッケージプロセスの露光条件(図13)と比較してポリイミド形成工程の露光条件(S5)のみが異なる。本実施の形態2では、ポリイミド形成工程において、図14に示すように、再配線9を覆うようにポリイミド膜10を形成した後、製品取得領域51のポリイミド膜10に開口部11を形成し、再配線9を露出する。この際、めっき給電領域52のポリイミド膜10を除去しない。このポリイミド膜10は、スピンコート技術を用いて半導体基板1の主面上にポリイミド膜10を塗布し、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングされた後、キュアされてなる。このポリイミド膜10を形成する工程(WPI工程)の露光条件(S5)は、図15に示すように、ネガ型マスクを用いて製品取得領域51およびめっき給電領域52を含む半導体ウエハ1Wの全面を露光(全面露光)し、さらに半導体ウエハ1Wの周辺領域、例えば半導体ウエハ1Wのエッジから5.0mmより広い領域を露光するものである。
FIG. 15 shows exposure conditions for the package process shown in the second embodiment. Only the exposure conditions (S5) of the polyimide forming step are different from the exposure conditions (FIG. 13) of the package process studied by the present inventors. In the second embodiment, in the polyimide forming step, as shown in FIG. 14, after forming the
このように、本実施の形態2における半導体装置の製造方法は、再配線9とバンプ電極13との間に配置される金膜からなる導体膜12を無電解めっき法によって形成するにあたり、半導体ウエハ1Wの外周部のめっき給電領域52のAl配線2が露出しない状態で行うものである。具体的には、ポリイミド膜10の露光条件を調整して、めっき給電領域52のAl配線2をポリイミド膜10によって露出しない。これにより、WPP技術を用いた半導体装置の製造歩留まりを向上することができる。
As described above, the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment includes the step of forming a
(実施の形態3)
前記実施の形態1では、再配線とバンプ電極との間に配置される金膜からなる導体膜を無電解めっき法によって形成するにあたり、めっき給電領域のAl配線上の絶縁膜に開口部を形成しない状態で行った。本実施の形態3では、めっき給電領域にAl配線を形成しない状態で行うものである。なお、前記実施の形態1と同一の工程の説明は省略する。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, when forming a conductive film made of a gold film disposed between the rewiring and the bump electrode by the electroless plating method, an opening is formed in the insulating film on the Al wiring in the plating power supply region. I went without doing it. In the third embodiment, it is performed in a state where no Al wiring is formed in the plating power supply region. The description of the same steps as those in the first embodiment is omitted.
本実施の形態3で示すパッケージプロセスの露光条件を図17に示す。本発明者らが検討したパッケージプロセスの露光条件(図13)と比較してAl配線形成工程の露光条件(S1)のみが異なる。本実施の形態3では、Al配線形成工程において、図16に示すように、半導体基板1の主面に形成された半導体素子および多層配線層(図示せず)の上部に、配線層の最上配線層43(図2参照)と電気的に接続されたAl配線2を形成する。このAl配線2は、スパッタ技術を用いて半導体基板1の主面上にバリアメタル膜2a、アルミニウム膜2b、バリアメタル膜2cの順で形成された後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングされてなる。このAl配線2を形成する工程(ALP工程)の露光条件(S1)は、図17に示すように、ポジ型マスクを用いて製品取得領域51、めっき給電領域52を含む半導体ウエハ1Wの全面を露光(全面露光)し、さらに半導体ウエハ1Wの周辺領域、例えば半導体ウエハ1Wのエッジから5.0mmより広い領域を露光するものである。
FIG. 17 shows exposure conditions for the package process shown in the third embodiment. Only the exposure condition (S1) of the Al wiring forming step is different from the exposure condition (FIG. 13) of the package process investigated by the present inventors. In the third embodiment, in the Al wiring formation step, as shown in FIG. 16, the uppermost wiring of the wiring layer is formed on the semiconductor element and the multilayer wiring layer (not shown) formed on the main surface of the
このように、本実施の形態3における半導体装置の製造方法は、再配線9とバンプ電極13との間に配置される金膜からなる導体膜12を無電解めっき法によって形成するにあたり、半導体ウエハ1Wの外周部のめっき給電領域52のAl配線2が露出しない状態で行うものである。具体的には、Al配線2の露光条件を調整して、めっき給電領域52にAl配線2を形成しない。これにより、WPP技術を用いた半導体装置の製造歩留まりを向上することができる。
As described above, the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment includes the step of forming a
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば、前記実施の形態では、最上配線層として、アルミニウムからなる場合について説明したが、アルミニウムを主成分としてなる場合にも適用することができる。 For example, in the above embodiment, the case where the uppermost wiring layer is made of aluminum has been described. However, the present invention can also be applied to the case where aluminum is the main component.
本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用されるものである。 The present invention is widely used in the manufacturing industry for manufacturing semiconductor devices.
1 半導体基板
1W 半導体ウエハ
2 Al配線
2a バリアメタル膜
2b アルミニウム膜
2c バリアメタル膜
3 絶縁膜
3a 酸化シリコン膜
3b 窒化シリコン膜
4 開口部
5 ポリイミド膜
6 開口部
7 導体膜
8 フォトレジスト膜
9 再配線
9a 銅膜
9b ニッケル膜
10 ポリイミド膜
11 開口部
12 導体膜
13 バンプ電極
21 素子分離領域
22 p型ウエル
23 n型ウエル
24 ゲート絶縁膜
25a ゲート電極
25b ゲート電極
26 サイドウォール
27a 低濃度n型不純物拡散領域
27b 低濃度p型不純物拡散領域
28a 高濃度n型不純物拡散領域
28b 高濃度p型不純物拡散領域
29 酸化シリコン膜
30 プラグ
31 酸化シリコン膜
32 タングステン配線
33 酸化シリコン膜
34 プラグ
35 酸化シリコン膜
36 第1配線層
37a 窒化シリコン膜
37b 酸化シリコン膜
38a 窒化シリコン膜
38b 酸化シリコン膜
39 第2配線層
40 第3配線層
41 プラグ
43 最上配線層(第4配線層)
51 製品取得領域(第1領域)
52 めっき給電領域(第2領域)
Q1 nチャネル型MISFET
Q2 pチャネル型MISFET
DESCRIPTION OF
51 Product acquisition area (first area)
52 Plating feeding area (second area)
Q1 n-channel MISFET
Q2 p-channel MISFET
Claims (5)
(b)前記半導体ウエハの主面に前記半導体素子を形成する工程、
(c)前記半導体素子の上部に第1配線を形成する工程、
(d)前記第1配線を覆うように絶縁膜を形成する工程、
(e)前記絶縁膜に第1開口部を形成し、前記第1配線を露出する工程、
(f)前記第1開口部を埋め込むように前記絶縁膜上に第1ポリイミド膜を形成する工程、
(g)前記第1ポリイミド膜に第2開口部を形成し、前記第1配線を露出する工程、
(h)前記工程(g)の後、露出した前記第1配線を覆うように第1導体膜を形成する工程、
(i)前記第1領域を囲み、前記半導体ウエハの外周の第2領域を給電領域として、前記第2領域に形成された前記第1導体膜に給電する電解めっき法によって、前記第2開口部を埋め込むように前記第1導体膜上に第2配線を形成する工程、
(j)前記第2配線に覆われていない前記第1導体膜を除去する工程、
(k)前記第2配線を覆うように第2ポリイミド膜を形成する工程、
(l)前記第2ポリイミド膜に第3開口部を形成し、前記第2配線を露出する工程、
(m)無電解めっき法によって露出した前記第2配線上に第2導体膜を形成する工程、
を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(c)では前記第2領域に前記第1配線を形成し、前記工程(d)では前記第2領域の前記第1配線を覆うように前記絶縁膜を形成し、
前記第2領域では前記第1配線が露出しない状態で前記工程(m)が行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。 (A) preparing a semiconductor wafer having a first region in which a semiconductor element is formed;
(B) forming the semiconductor element on the main surface of the semiconductor wafer;
(C) forming a first wiring on the semiconductor element;
(D) forming an insulating film so as to cover the first wiring;
(E) forming a first opening in the insulating film and exposing the first wiring;
(F) forming a first polyimide film on the insulating film so as to fill the first opening;
(G) forming a second opening in the first polyimide film and exposing the first wiring;
(H) after the step (g), a step of forming a first conductor film so as to cover the exposed first wiring;
(I) surrounding the first region and using the second region on the outer periphery of the semiconductor wafer as a power feeding region, the second opening is formed by an electrolytic plating method for feeding power to the first conductor film formed in the second region. Forming a second wiring on the first conductive film so as to embed
(J) removing the first conductor film not covered with the second wiring;
(K) forming a second polyimide film so as to cover the second wiring;
(L) forming a third opening in the second polyimide film and exposing the second wiring;
(M) forming a second conductor film on the second wiring exposed by the electroless plating method;
A method of manufacturing a semiconductor device having
In the step (c), the first wiring is formed in the second region, and in the step (d), the insulating film is formed so as to cover the first wiring in the second region,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step (m) is performed in the second region in a state where the first wiring is not exposed.
(b)前記半導体ウエハの主面に前記半導体素子を形成する工程、
(c)前記半導体素子の上部に第1配線を形成する工程、
(d)前記第1配線を覆うように絶縁膜を形成する工程、
(e)前記絶縁膜に第1開口部を形成し、前記第1配線を露出する工程、
(f)前記第1開口部を埋め込むように前記絶縁膜上に第1ポリイミド膜を形成する工程、
(g)前記第1ポリイミド膜に第2開口部を形成し、前記第1配線を露出する工程、
(h)前記工程(g)の後、露出した前記第1配線を覆うように第1導体膜を形成する工程、
(i)前記第1領域を囲み、前記半導体ウエハの外周の第2領域を給電領域として、前記第2領域に形成された前記第1導体膜に給電する電解めっき法によって、前記第2開口部を埋め込むように前記第1導体膜上に第2配線を形成する工程、
(j)前記第2配線に覆われていない前記第1導体膜を除去する工程、
(k)前記第2配線を覆うように第2ポリイミド膜を形成する工程、
(l)前記第2ポリイミド膜に第3開口部を形成し、前記第2配線を露出する工程、
(m)無電解めっき法によって露出した前記第2配線上に第2導体膜を形成する工程、
を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(c)では前記第2領域に前記最上配線層を形成し、前記工程(l)では前記第2領域の前記第1配線を覆うように前記第2ポリイミド膜を形成し、
前記第2領域では前記第1配線が露出しない状態で前記工程(m)が行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。 (A) preparing a semiconductor wafer having a first region in which a semiconductor element is formed;
(B) forming the semiconductor element on the main surface of the semiconductor wafer;
(C) forming a first wiring on the semiconductor element;
(D) forming an insulating film so as to cover the first wiring;
(E) forming a first opening in the insulating film and exposing the first wiring;
(F) forming a first polyimide film on the insulating film so as to fill the first opening;
(G) forming a second opening in the first polyimide film and exposing the first wiring;
(H) after the step (g), a step of forming a first conductor film so as to cover the exposed first wiring;
(I) surrounding the first region and using the second region on the outer periphery of the semiconductor wafer as a power feeding region, the second opening is formed by an electrolytic plating method for feeding power to the first conductor film formed in the second region. Forming a second wiring on the first conductive film so as to embed
(J) removing the first conductor film not covered with the second wiring;
(K) forming a second polyimide film so as to cover the second wiring;
(L) forming a third opening in the second polyimide film and exposing the second wiring;
(M) forming a second conductor film on the second wiring exposed by the electroless plating method;
A method of manufacturing a semiconductor device having
In the step (c), the uppermost wiring layer is formed in the second region, and in the step (l), the second polyimide film is formed so as to cover the first wiring in the second region,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step (m) is performed in the second region in a state where the first wiring is not exposed.
(b)前記半導体ウエハの主面に前記半導体素子を形成する工程、
(c)前記半導体素子の上部に第1配線を形成する工程、
(d)前記第1配線を覆うように絶縁膜を形成する工程、
(e)前記絶縁膜に第1開口部を形成し、前記第1配線を露出する工程、
(f)前記第1開口部を埋め込むように前記絶縁膜上に第1ポリイミド膜を形成する工程、
(g)前記第1ポリイミド膜に第2開口部を形成し、前記第1配線を露出する工程、
(h)前記工程(g)の後、露出した前記第1配線を覆うように第1導体膜を形成する工程、
(i)前記第1領域を囲み、前記半導体ウエハの外周の第2領域を給電領域として、前記第2領域に形成された前記第1導体膜に給電する電解めっき法によって、前記第2開口部を埋め込むように前記第1導体膜上に第2配線を形成する工程、
(j)前記第2配線に覆われていない前記第1導体膜を除去する工程、
(k)前記第2配線を覆うように第2ポリイミド膜を形成する工程、
(l)前記第2ポリイミド膜に第3開口部を形成し、前記第2配線を露出する工程、
(m)無電解めっき法によって露出した前記第2配線上に第2導体膜を形成する工程、
を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(c)では前記第2領域に前記第1配線を形成せず、
前記第2領域では前記第1配線が存在しない状態で前記工程(m)が行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。 (A) preparing a semiconductor wafer having a first region in which a semiconductor element is formed;
(B) forming the semiconductor element on the main surface of the semiconductor wafer;
(C) forming a first wiring on the semiconductor element;
(D) forming an insulating film so as to cover the first wiring;
(E) forming a first opening in the insulating film and exposing the first wiring;
(F) forming a first polyimide film on the insulating film so as to fill the first opening;
(G) forming a second opening in the first polyimide film and exposing the first wiring;
(H) after the step (g), a step of forming a first conductor film so as to cover the exposed first wiring;
(I) surrounding the first region and using the second region on the outer periphery of the semiconductor wafer as a power feeding region, the second opening is formed by an electrolytic plating method for feeding power to the first conductor film formed in the second region. Forming a second wiring on the first conductive film so as to embed
(J) removing the first conductor film not covered with the second wiring;
(K) forming a second polyimide film so as to cover the second wiring;
(L) forming a third opening in the second polyimide film and exposing the second wiring;
(M) forming a second conductor film on the second wiring exposed by the electroless plating method;
A method of manufacturing a semiconductor device having
In the step (c), the first wiring is not formed in the second region,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step (m) is performed in the second region without the first wiring.
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