JP2009060020A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Koichi Igarashi
浩一 五十嵐
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a semiconductor device capable of preventing metal wiring layers from being short-circuited with each other. <P>SOLUTION: When an interlayer insulating film 22D is made of a positive type material, a predetermined region of a part of the interlayer insulating film 22D which is opposed to metal wiring layers 23 and 24 are exposed with an exposure amount less than exposure sensitivity such that the remaining film rate of the opposed parts is 0, and then the interlayer insulating film 22D is exposed. When the interlayer insulating film 22D is made of a negative type material, the predetermined region is exposed with an exposure amount larger than the exposure sensitivity and the region of the interlayer insulating film 22D except the predetermined region is exposed with an exposure amount larger than the exposure amount larger than the exposure sensitivity. Then the entire surface including the interlayer insulating film 22D is subjected to metal oxidation processing and then subjected to ashing using oxidation reaction to remove the part (remaining film 22E) of the interlayer insulating film 22D corresponding to the predetermined region. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体基板上に、絶縁層および複数の金属配線層を交互に積層してなる多層配線構造を備えた半導体装置の製造法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure in which insulating layers and a plurality of metal wiring layers are alternately stacked on a semiconductor substrate.

近年、半導体装置の高機能化および小型化に伴い、半導体装置の高密度化が要求されている。この要求を満たすために、チップサイズパッケージ構造(CSP構造)を用い、半導体装置のうち集積回路の形成されている側に、集積回路の電極パッドと配線層を介して接続された外部電極端子をエリアアレイ状に配列する方策が一般的に用いられている。このCSP構造は、同一サイズのクワッドフラットパッケージ構造(QFP構造)よりも外部電極端子数を増加させることが可能なものであることから、高密度表面実装型の半導体装置における主たる構造となっている。   In recent years, with higher functionality and smaller size of semiconductor devices, higher density of semiconductor devices is required. In order to satisfy this requirement, a chip size package structure (CSP structure) is used, and an external electrode terminal connected to an electrode pad of the integrated circuit via a wiring layer is provided on the side of the semiconductor device where the integrated circuit is formed. A method of arranging in an area array is generally used. Since this CSP structure can increase the number of external electrode terminals as compared to a quad flat package structure (QFP structure) of the same size, it is a main structure in a high-density surface-mount type semiconductor device. .

このCSP構造の半導体装置において、電極パッドの数は、高機能化に伴い、飛躍的に増加している。その結果、電極パッド同士の間のピッチが狭くなり、一の面内だけで配線層を引き回して外部電極端子をエリアアレイ状に配列することが困難となっている。そこで、最近では、配線層を多層化することにより、配線層の引き回しを容易にしている。   In the semiconductor device having the CSP structure, the number of electrode pads has been dramatically increased as the functionality has been increased. As a result, the pitch between the electrode pads becomes narrow, and it is difficult to route the wiring layers only within one plane and arrange the external electrode terminals in an area array. Therefore, recently, the wiring layer has been made multi-layered to facilitate the routing of the wiring layer.

以下、図24ないし図39を参照して、CSP構造の半導体装置における多層配線構造の一般的な形成方法について説明する。   Hereinafter, a general method for forming a multilayer wiring structure in a semiconductor device having a CSP structure will be described with reference to FIGS.

図24は半導体ウェハ100の上面構成の一部(ダイシングストリートで囲まれた部分)を表したものである。図25(A)は図24の半導体ウェハ100のA−A矢視方向の断面構成を、図25(B)は図24の半導体ウェハ100のB−B矢視方向の断面構成をそれぞれ表すものである。図26、図28、図30、図32、図34、図36および図38は製造過程におけるチップの上面構成を表すものである。図27(A)、図29(A)、図31(A)、図33(A)、図35、図37および図39はそれぞれ、一つ前の図面におけるA−A矢視方向の断面構成を表すものであり、図27(B)、図29(B)、図31(B)および図33(B)はそれぞれ、一つ前の図面におけるB−B矢視方向の断面構成を表すものである。   FIG. 24 shows a part of the upper surface configuration of the semiconductor wafer 100 (a portion surrounded by dicing streets). 25A shows a cross-sectional configuration in the direction of arrow AA of the semiconductor wafer 100 in FIG. 24, and FIG. 25B shows a cross-sectional configuration in the direction of arrow BB of the semiconductor wafer 100 in FIG. It is. 26, 28, 30, 32, 34, 36 and 38 show the top surface configuration of the chip in the manufacturing process. 27A, FIG. 29A, FIG. 31A, FIG. 33A, FIG. 35, FIG. 37, and FIG. 39 are cross-sectional configurations in the direction of arrows AA in the previous drawing, respectively. 27 (B), FIG. 29 (B), FIG. 31 (B), and FIG. 33 (B) each represent a cross-sectional configuration in the direction of arrow BB in the previous drawing. It is.

まず、多層配線構造を形成する半導体ウェハ100を準備する(図24、図25(A),(B))。この半導体ウェハ100は、一の表面に集積回路(図示せず)の形成されたシリコン基板110の集積回路側の表面上に、層間絶縁膜120およびパッシベーション層130をこの順に形成したものである。層間絶縁膜120内には、集積回路と電気的に接続された配線層およびビア(いずれも図示せず)が形成されている。また、層間絶縁膜120の上面には、複数の電極パッド140が例えば一列に配列して形成されており、各電極パッド140は、層間絶縁膜120の配線層およびビアを介して、集積回路と電気的に接続されている。また、パッシベーション層130には、各電極パッド140に対応して開口が設けられており、その開口から各電極パッド140が露出している。   First, a semiconductor wafer 100 for forming a multilayer wiring structure is prepared (FIGS. 24, 25A, 25B). In this semiconductor wafer 100, an interlayer insulating film 120 and a passivation layer 130 are formed in this order on the surface on the integrated circuit side of a silicon substrate 110 on which an integrated circuit (not shown) is formed on one surface. In the interlayer insulating film 120, a wiring layer and a via (both not shown) electrically connected to the integrated circuit are formed. In addition, a plurality of electrode pads 140 are formed, for example, in a line on the upper surface of the interlayer insulating film 120, and each electrode pad 140 is connected to the integrated circuit via the wiring layer and vias of the interlayer insulating film 120. Electrically connected. The passivation layer 130 has openings corresponding to the electrode pads 140, and the electrode pads 140 are exposed from the openings.

ここで、集積回路は、例えば、素子分離、拡散層、チャネル、ゲートなどで構成された一般的なMOS(Metal Oxide Semiconductor)、またはバイポーラなどのトランジスタ、ダイオード、キャパシタなどで構成されている。層間絶縁膜120およびパッシベーション層130は、例えばシリコン酸化物(SiO)や、シリコン窒化物(SiN)、またはこれらよりも低い比誘電率を有する絶縁性材料からなる。配線層、ビアおよび電極パッド140は、例えばアルミニウム(Al)や銅(Cu)からなる。 Here, the integrated circuit includes, for example, a general MOS (Metal Oxide Semiconductor) configured by element isolation, a diffusion layer, a channel, a gate, or the like, or a bipolar transistor, a diode, a capacitor, or the like. The interlayer insulating film 120 and the passivation layer 130 are made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or an insulating material having a relative dielectric constant lower than these. The wiring layers, vias, and electrode pads 140 are made of, for example, aluminum (Al) or copper (Cu).

次に、半導体ウェハ100上に、各電極パッド140に対応して開口200Aを有する層間絶縁膜200を形成する(図26、図27(A),(B))。これにより、各電極パッド140が開口200Aから露出する。この層間絶縁膜200は、例えば感光性樹脂(ポリイミドなど)からなり、例えば、半導体ウェハ100上に感光性樹脂を塗布したのち、プリベークし、続いてパターン露光および現像を行うことにより形成される。なお、必要に応じて現像残り(スカム)を酸素プラズマ下にてエッチングするディスカム工程を追加しても良い。   Next, an interlayer insulating film 200 having an opening 200A corresponding to each electrode pad 140 is formed on the semiconductor wafer 100 (FIGS. 26, 27A and 27B). Thereby, each electrode pad 140 is exposed from the opening 200A. The interlayer insulating film 200 is made of, for example, a photosensitive resin (polyimide or the like). For example, the interlayer insulating film 200 is formed by applying a photosensitive resin on the semiconductor wafer 100, pre-baking, and subsequently performing pattern exposure and development. If necessary, a discum process may be added in which the development residue (scum) is etched under oxygen plasma.

次に、各電極パッド140の表面から半導体ウェハ100の表面の所定の部位にまで延在する複数の金属配線層300と、各電極パッド140および各金属配線層300と接することなく半導体ウェハ100の表面上に延在する金属配線層310とを形成する(図28、図29(A),(B))。ここで、金属配線層300,310は、例えば、チタン(Ti)およびCuを半導体ウェハ100側から順に積層してなる下地層上に、Cuからなる配線層を形成したものであり、例えばセミアディティブ法を用いて形成される。   Next, a plurality of metal wiring layers 300 extending from the surface of each electrode pad 140 to a predetermined site on the surface of the semiconductor wafer 100, and the semiconductor wafer 100 without contacting each electrode pad 140 and each metal wiring layer 300. A metal wiring layer 310 extending on the surface is formed (FIGS. 28, 29A and 29B). Here, the metal wiring layers 300 and 310 are formed by forming a wiring layer made of Cu on a base layer formed by sequentially laminating titanium (Ti) and Cu in order from the semiconductor wafer 100 side, for example, semi-additive. Formed using the method.

なお、セミアディティブ法とは、例えば、半導体ウェハ100の表面全体に、スパッタンリングによりTiおよびCu(下地層)を成膜し、その上に、金属配線層300,310を形成することとなる部分に開口を有するめっき用レジストを形成した上で、Cu(配線層)を電解めっき等により成膜したのち、めっき用レジストを剥離除去し、さらに、Cu(配線層)をマスクとして、TiおよびCu(下地層)をウエットエッチングにより除去する方法のことを指す。   In the semi-additive method, for example, Ti and Cu (underlayer) are formed on the entire surface of the semiconductor wafer 100 by sputtering, and the metal wiring layers 300 and 310 are formed thereon. After forming a plating resist having an opening in a portion, Cu (wiring layer) is formed by electrolytic plating or the like, and then the plating resist is peeled and removed. Further, using Cu (wiring layer) as a mask, Ti and It refers to a method of removing Cu (underlayer) by wet etching.

次に、金属配線層300,310を含む表面上に、各金属配線層300のうち電極パッド140と対向していない方の端部300Aと、金属配線層310の両端部とに対応して開口400Aを有する層間絶縁膜400を形成する(図30、図31(A),(B))。これにより、各金属配線層300の端部300Aと、金属配線層310の両端部が開口400Aから露出する。この層間絶縁膜400は、例えば感光性樹脂(ポリイミドなど)からなり、例えば、金属配線層300,310を含む表面上に感光性樹脂を塗布したのち、プリベークし、続いてパターン露光および現像を行うことにより形成される。なお、必要に応じて現像残り(スカム)を酸素プラズマ下にてエッチングするディスカム工程を追加しても良い。   Next, on the surface including the metal wiring layers 300 and 310, openings corresponding to the end portions 300A of the metal wiring layers 300 not facing the electrode pads 140 and both end portions of the metal wiring layers 310 are opened. An interlayer insulating film 400 having 400A is formed (FIGS. 30, 31A, and B). As a result, the end portion 300A of each metal wiring layer 300 and both end portions of the metal wiring layer 310 are exposed from the opening 400A. The interlayer insulating film 400 is made of, for example, a photosensitive resin (polyimide or the like). For example, the photosensitive resin is applied on the surface including the metal wiring layers 300 and 310, and then pre-baked, followed by pattern exposure and development. Is formed. If necessary, a discum process may be added in which the development residue (scum) is etched under oxygen plasma.

次に、一の金属配線層300の端部300Aの表面から他の金属配線層300との対向部分を通過して層間絶縁膜400の表面の所定の部位にまで延在する金属配線層500と、複数の金属配線層300のうち金属配線層500と接触していない金属配線層300の端部300Aに接するランド部610とを形成する(図32、図33(A),(B))。ここで、金属配線層300,ランド部610は、例えば、チタン(Ti)およびCuを半導体ウェハ100側から順に積層してなる下地層上に、Cuからなる配線層を形成したものであり、例えばセミアディティブ法を用いて形成される。   Next, the metal wiring layer 500 extending from the surface of the end portion 300A of one metal wiring layer 300 to a predetermined portion on the surface of the interlayer insulating film 400 through a portion facing the other metal wiring layer 300; Then, a land portion 610 that is in contact with the end portion 300A of the metal wiring layer 300 that is not in contact with the metal wiring layer 500 among the plurality of metal wiring layers 300 is formed (FIGS. 32, 33A, and 33B). Here, the metal wiring layer 300 and the land portion 610 are formed by forming a wiring layer made of Cu on an underlayer formed by sequentially laminating titanium (Ti) and Cu from the semiconductor wafer 100 side, for example. It is formed using a semi-additive method.

次に、必要に応じて、各ランド部610上に柱状の柱状電極620Aを形成する(図34、図35)。この柱状電極620Aは、例えば、チタン(Ti)およびCuを半導体ウェハ100側から順に積層してなる下地層上に、Cuからなる配線層を形成したものであり、例えばセミアディティブ法を用いて形成される。   Next, a columnar columnar electrode 620A is formed on each land portion 610 as necessary (FIGS. 34 and 35). For example, the columnar electrode 620A is formed by forming a wiring layer made of Cu on an underlayer formed by sequentially laminating titanium (Ti) and Cu from the semiconductor wafer 100 side. For example, the columnar electrode 620A is formed using a semi-additive method. Is done.

次に、柱状電極620Aを形成した場合には、柱状電極620Aを含む表面全体に、例えばトランスファモールド法、ディスペンサ法、ディッピング法または印刷法などにより、柱状電極620Aの高さよりも厚く封止樹脂を成膜したのち、封止樹脂の上面を研磨し除去する。これにより、上面が露出した柱状電極620が形成されると共に、柱状電極620の上面とほぼ同一面内に上面を有する封止層700が形成される(図36、図37)。なお、研磨により柱状電極620の上面にバリが生じた場合には、このバリをウエットエッチングなどにより除去したり、さらにこの後の酸化を防止するため、柱状電極620の上面に無電界めっきによるニッケル層を形成するなどの表面処理を行ってもよい。   Next, when the columnar electrode 620A is formed, a sealing resin thicker than the columnar electrode 620A is formed on the entire surface including the columnar electrode 620A by, for example, a transfer molding method, a dispenser method, a dipping method, or a printing method. After film formation, the upper surface of the sealing resin is polished and removed. Thereby, the columnar electrode 620 with the upper surface exposed is formed, and the sealing layer 700 having the upper surface in substantially the same plane as the upper surface of the columnar electrode 620 is formed (FIGS. 36 and 37). When burrs are generated on the upper surface of the columnar electrode 620 by polishing, the burrs are removed by wet etching or the like, and further, nickel is formed on the upper surface of the columnar electrode 620 by electroless plating in order to prevent subsequent oxidation. Surface treatment such as forming a layer may be performed.

次に、柱状電極620を形成した場合には柱状電極620の上面に、柱状電極620を形成していない場合にはランド部610の上面に、半田バンプ630を形成する(図38、図39)。半田バンプ630は、例えば、柱状電極620の上面に直接、半田ボールを搭載した後にリフローするか、あるいは、印刷法やディスペンサ法などにより、半田ペーストを柱状電極620の上面に塗布した後にリフローするなどの方法により形成される。   Next, solder bumps 630 are formed on the upper surface of the columnar electrode 620 when the columnar electrode 620 is formed, and on the upper surface of the land portion 610 when the columnar electrode 620 is not formed (FIGS. 38 and 39). . For example, the solder bump 630 is reflowed after mounting a solder ball directly on the upper surface of the columnar electrode 620, or reflowed after a solder paste is applied to the upper surface of the columnar electrode 620 by a printing method or a dispenser method. It is formed by the method.

最後に、ダイシングストリートSに沿って、半導体ウェハ100を切断する(図示せず)。このようにして、CSP構造の半導体装置における多層配線構造が形成される。   Finally, the semiconductor wafer 100 is cut along the dicing street S (not shown). In this manner, a multilayer wiring structure in the CSP structure semiconductor device is formed.

ところで、上記した多層配線構造の形成過程において、何らかの原因(例えば材料、設備、環境)により発生したパーティクルがシリコン基板100上に付着し、金属配線層同士でショートを起こしたり、金属配線層内でオープンとなる不良を発生させることがある。これは、パーティクル自体が導電性材料である場合には、配線間に存在するだけでショートを引き起こす。また、パーティクルの材料に拘らず、付着したパーティクルによって層間絶縁膜が変形したり、時として層間絶縁膜の膜形成が妨げられたりすることがある。例えば、図40、図41(A),(B)に示したように、製造過程において、何らかの原因で半導体ウェハ100上にパーティクルPが付着した場合には、パーティクルPによって金属配線層300が押し上げられ、金属配線層300と金属配線層500との短絡が発生し得ることがわかる。ここで、パーティクルPの存在によって短絡した金属配線層300と金属配線層500とは本来は絶縁分離されている必要があることから、パーティクルPの存在によって配線異常が生じていることがわかる。このように、パーティクルに起因して配線異常が発生した場合には、歩留まりが低下する虞がある。   By the way, in the formation process of the multilayer wiring structure described above, particles generated due to some cause (for example, material, equipment, environment) adhere to the silicon substrate 100 and cause short-circuit between the metal wiring layers, or within the metal wiring layer. May cause an open defect. If the particles themselves are a conductive material, this will cause a short circuit only between the wires. Regardless of the material of the particles, the interlayer insulating film may be deformed by the adhered particles, and sometimes the film formation of the interlayer insulating film may be hindered. For example, as shown in FIGS. 40, 41 (A) and (B), when particles P adhere to the semiconductor wafer 100 for some reason in the manufacturing process, the metal wiring layer 300 is pushed up by the particles P. It can be seen that a short circuit between the metal wiring layer 300 and the metal wiring layer 500 may occur. Here, since the metal wiring layer 300 and the metal wiring layer 500 that are short-circuited due to the presence of the particles P are originally required to be insulated and separated, it can be understood that a wiring abnormality occurs due to the presence of the particles P. Thus, when a wiring abnormality occurs due to particles, the yield may be reduced.

また、パーティクル以外にも、ピンホール等の層間絶縁膜の欠陥や配線材料のヒロック等の異常により、上層と下層の金属配線層同士がショートし、歩留まりの低下を引き起こす場合がある。   In addition to particles, there are cases where the upper and lower metal wiring layers are short-circuited due to defects such as pinholes and other interlayer insulation films and wiring material hillocks, leading to a decrease in yield.

そこで、例えば特許文献1に示されているように、あらかじめ金属配線層の表面全体を酸化して、その表面全体に酸化膜を形成することにより、金属配線層同士のショートを防止することが考えられる。   Therefore, for example, as disclosed in Patent Document 1, it is considered that the entire surface of the metal wiring layer is oxidized in advance and an oxide film is formed on the entire surface, thereby preventing a short circuit between the metal wiring layers. It is done.

また、例えば特許文献2に示されているように、何らかの原因により金属配線層が層間絶縁膜から露出した場合に、その露出部分を酸素雰囲気にて酸化して、その露出部分に酸化膜を形成することにより、金属配線層同士のショートを防止することが考えられる。   For example, as disclosed in Patent Document 2, when a metal wiring layer is exposed from an interlayer insulating film for some reason, the exposed portion is oxidized in an oxygen atmosphere, and an oxide film is formed on the exposed portion. By doing so, it is conceivable to prevent a short circuit between the metal wiring layers.

特開2005−252162号公報JP 2005-252162 A 特開平01−110749号公報Japanese Patent Laid-Open No. 01-11049

しかし、特許文献1の方策では、金属配線層の表面全体を酸化して酸化膜を形成したのち、フォトリソグラフィ工程と酸化膜エッチング工程を新たに追加して、その酸化膜のうち上層の金属配線層とコンタクトをとる部分に開口部を設けることが必要となる。ここで、フォトリソグラフィ工程は一般的に高価であることから、フォトリソグラフィ工程を追加した場合には、製造コストが大幅に上昇してしまう。また、表面全体を酸化した金属配線層上に、上層の金属配線層とコンタクトをとる部分に対応して開口部を有する層間絶縁膜を感光性樹脂等で形成したのち、その層間絶縁膜をマスクとしてエッチングすることにより酸化膜の露出部分を除去する場合においては、酸化膜の除去に希硫酸等のエッチャントを用いる必要があり、エッチャントによる層間絶縁膜の膨潤や、場合によっては層間絶縁膜の剥離が発生し、層間絶縁膜としての機能が損なわれる虞がある。   However, in the measure of Patent Document 1, after the entire surface of the metal wiring layer is oxidized to form an oxide film, a photolithography process and an oxide film etching process are newly added, and the upper layer metal wiring in the oxide film is added. It is necessary to provide an opening in the portion that contacts the layer. Here, since the photolithography process is generally expensive, when the photolithography process is added, the manufacturing cost is significantly increased. In addition, an interlayer insulating film having an opening corresponding to a portion in contact with the upper metal wiring layer is formed on a metal wiring layer whose surface is oxidized with a photosensitive resin, and then the interlayer insulating film is masked. In the case of removing the exposed portion of the oxide film by etching, it is necessary to use an etchant such as dilute sulfuric acid for removing the oxide film. The etchant may swell the interlayer insulating film or possibly peel off the interlayer insulating film. May occur, and the function as an interlayer insulating film may be impaired.

また、特許文献2の方策では、金属配線層を酸化することにより形成された酸化膜に開口部を設ける工程を新たに追加する必要はない。しかし、下層の金属配線層の一部がその上の層間絶縁膜を貫通し、大幅に突出するような突起状となっている場合には、酸化膜を形成した金属配線層を含む表面全体に酸化シリコンからなる層間絶縁膜を形成したのち、その層間絶縁膜のうち上層の金属配線層とコンタクトをとる部分に開口部を有するレジストを設けた際に、金属配線層の突起状となっている部分がレジストによって被膜されず、露出してしまう可能性がある。そして、実際に金属配線層の突起状となっている部分がレジストから露出してしまった場合には、レジストをマスクとして層間絶縁膜をエッチングする際に、酸化シリコンからなる層間絶縁膜と、金属配線層を酸化することにより形成された酸化膜との選択比を十分にとることができず、せっかく形成した酸化膜も一緒にエッチングされてしまう場合があり、歩留まりの向上に結びつかない虞がある。   Further, according to the measure of Patent Document 2, it is not necessary to newly add a step of providing an opening in an oxide film formed by oxidizing a metal wiring layer. However, if a part of the lower metal wiring layer penetrates the interlayer insulating film thereabove and has a protruding shape that protrudes significantly, the entire surface including the metal wiring layer on which the oxide film is formed After forming an interlayer insulating film made of silicon oxide, when a resist having an opening is provided in a portion of the interlayer insulating film that contacts the upper metal wiring layer, the metal wiring layer has a protruding shape. There is a possibility that the portion is not coated with the resist and exposed. When the protruding portion of the metal wiring layer is actually exposed from the resist, when the interlayer insulating film is etched using the resist as a mask, the interlayer insulating film made of silicon oxide and the metal The selective ratio with the oxide film formed by oxidizing the wiring layer cannot be taken sufficiently, and the oxide film formed may be etched together, which may not lead to an improvement in yield. .

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属配線層同士のショートを防止することの可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of preventing a short circuit between metal wiring layers.

本発明の半導体装置の製造方法は、まず、半導体基板上に第1絶縁層を形成したのち、第1絶縁層の表面上に互いに独立した複数の金属配線層を形成し、さらに各金属配線層を含む表面上に感光性の第2絶縁層を形成する。次に、第2絶縁層がポジ型の材料からなる場合には、第2絶縁層のうち金属配線層との対向部分の残膜率がゼロとなる露光感度よりも低い第1露光量で上記対向部分の所定の領域を露光したのち第2絶縁層を現像する。一方、第2絶縁層がネガ型の材料からなる場合には、露光感度よりも高い第2露光量で上記所定の領域を露光すると共に第2露光量よりも高い第3露光量で第2絶縁層のうち上記所定の領域を除く領域を露光する。次に、第2絶縁層を含む表面全体に対して金属酸化処理を行ったのち、酸化反応を利用したアッシングを行うことにより第2絶縁層のうち上記所定の領域に対応する部分を除去する。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, first, after forming a first insulating layer on a semiconductor substrate, a plurality of metal wiring layers independent from each other are formed on the surface of the first insulating layer, and each metal wiring layer is further formed. A photosensitive second insulating layer is formed on the surface containing the. Next, when the second insulating layer is made of a positive type material, the first exposure amount is lower than the exposure sensitivity at which the remaining film ratio of the second insulating layer facing the metal wiring layer is zero. The second insulating layer is developed after exposing a predetermined region of the facing portion. On the other hand, when the second insulating layer is made of a negative material, the predetermined region is exposed with a second exposure amount higher than the exposure sensitivity, and the second insulation is performed with a third exposure amount higher than the second exposure amount. An area of the layer excluding the predetermined area is exposed. Next, after performing a metal oxidation process on the entire surface including the second insulating layer, ashing using an oxidation reaction is performed to remove a portion corresponding to the predetermined region in the second insulating layer.

本発明の半導体装置の製造方法では、第2絶縁層がポジ型の材料からなる場合には、第2絶縁層のうち金属配線層との対向部分の残膜率がゼロとなる露光感度よりも低い第1露光量で上記対向部分の所定の領域が露光されたのち第2絶縁層が現像され、第2絶縁層がネガ型の材料からなる場合には、露光感度よりも高い第2露光量で上記所定の領域が露光されると共に第2露光量よりも高い第3露光量で第2絶縁層のうち上記所定の領域を除く領域が露光される。これにより、上記所定の領域に第2絶縁膜の残膜が形成される。次に、第2絶縁層を含む表面全体に対して金属酸化処理が行われる。これにより、何らかの原因により第2絶縁層を含む表面に金属配線層の一部が露出していた場合には、その露出部分の表面に酸化膜が形成される。このとき、上記所定の領域には第2絶縁膜の残膜が形成されており、金属配線層のうち上記所定の領域との対向部分が残膜によって保護されているので、金属配線層のうち上記所定の領域との対向部分が酸化されることはない。次に、酸化反応を利用したアッシングを行うことにより第2絶縁層のうち上記所定の領域に対応する部分が除去される。これにより、先の工程において金属配線層の露出部分の表面に酸化膜が形成されていた場合であっても、その酸化膜を除去することなく、金属配線層のうち上記所定の領域との対向部分を露出させることができる。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, when the second insulating layer is made of a positive type material, the exposure sensitivity is such that the remaining film ratio of the second insulating layer facing the metal wiring layer is zero. When the second insulating layer is developed after the predetermined region of the facing portion is exposed with a low first exposure amount, and the second insulating layer is made of a negative material, the second exposure amount higher than the exposure sensitivity. Then, the predetermined region is exposed and a region other than the predetermined region in the second insulating layer is exposed with a third exposure amount higher than the second exposure amount. Thereby, a remaining film of the second insulating film is formed in the predetermined region. Next, a metal oxidation process is performed on the entire surface including the second insulating layer. Thereby, when a part of the metal wiring layer is exposed on the surface including the second insulating layer for some reason, an oxide film is formed on the surface of the exposed part. At this time, the remaining film of the second insulating film is formed in the predetermined region, and the portion of the metal wiring layer facing the predetermined region is protected by the remaining film. The portion facing the predetermined region is not oxidized. Next, by performing ashing utilizing an oxidation reaction, a portion corresponding to the predetermined region in the second insulating layer is removed. Thus, even if an oxide film is formed on the surface of the exposed portion of the metal wiring layer in the previous step, the metal wiring layer is opposed to the predetermined region without removing the oxide film. The part can be exposed.

本発明の半導体装置の製造方法によれば、金属配線層のうち上記所定の領域との対向部分を第2絶縁膜の残膜で保護した状態で、第2絶縁層を含む表面全体に対して金属酸化処理を行ったのち、酸化反応を利用したアッシングを行うことにより第2絶縁層のうち上記所定の領域に対応する部分を除去するようにしたので、何らかの原因により第2絶縁層を含む表面に、金属配線層のうち上記所定の領域との対向部分を除く部分が露出していた場合であっても、その露出部分の表面に酸化膜を形成すると共に、金属配線層のうち上記所定の領域との対向部分を露出させることができる。これにより、何らかの原因により表面上に付着したパーティクルに起因して金属配線層の一部が第2絶縁膜を含む表面に露出した場合であっても、第2絶縁層上に、金属配線層のうち上記所定の領域との対向部分と電気的に接続された金属配線層を新たに形成した際に、その金属配線層が第2絶縁膜直下の金属配線層のうち上記所定の領域との対向部分を除く部分と直接に接触する虞をなくすることができる。その結果、パーティクルに起因する金属配線層同士のショートを防止することができるので、歩留まりが向上する。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, with respect to the entire surface including the second insulating layer in a state where the portion facing the predetermined region of the metal wiring layer is protected by the remaining film of the second insulating film. Since the portion corresponding to the predetermined region of the second insulating layer is removed by performing ashing using an oxidation reaction after the metal oxidation treatment, the surface including the second insulating layer for some reason In addition, even when a portion of the metal wiring layer excluding the portion facing the predetermined region is exposed, an oxide film is formed on the surface of the exposed portion, and the predetermined portion of the metal wiring layer is formed. A portion facing the region can be exposed. Thereby, even when a part of the metal wiring layer is exposed on the surface including the second insulating film due to particles adhering to the surface for some reason, the metal wiring layer is formed on the second insulating layer. When a metal wiring layer electrically connected to a portion facing the predetermined region is newly formed, the metal wiring layer is opposed to the predetermined region in the metal wiring layer immediately below the second insulating film. It is possible to eliminate the possibility of direct contact with a portion other than the portion. As a result, a short circuit between the metal wiring layers caused by particles can be prevented, so that the yield is improved.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施の形態に係る製造方法によって製造されたCSP構造の半導体装置1の上面構成を表したものである。図2は図1の半導体装置1のA−A矢視方向の断面構成の一例を、図3(A)は図1の半導体装置1のB−B矢視方向の断面構成の一例を、図3(B)は図1の半導体装置1のC−C矢視方向の断面構成の一例をそれぞれ表すものである。なお、図1、図2、図3(A),(B)は模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。   FIG. 1 shows a top surface configuration of a semiconductor device 1 having a CSP structure manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. 2 shows an example of a cross-sectional configuration in the direction of arrows AA of the semiconductor device 1 in FIG. 1, and FIG. 3A shows an example of a cross-sectional configuration in the direction of arrow BB of the semiconductor device 1 in FIG. 3B represents an example of a cross-sectional configuration of the semiconductor device 1 in FIG. 1, 2, 3 </ b> A, and 3 </ b> B are schematically shown and are different from actual dimensions and shapes.

この半導体装置1は、半導体基板10上に、多層配線構造20を備えたものである。   The semiconductor device 1 includes a multilayer wiring structure 20 on a semiconductor substrate 10.

半導体基板10は、一の表面に集積回路(図示せず)の形成されたシリコン基板11の集積回路側の表面上に、層間絶縁膜12およびパッシベーション層13をこの順に形成したものである。層間絶縁膜12内には、集積回路と電気的に接続された配線層およびビア(いずれも図示せず)が形成されている。また、層間絶縁膜12の上面には、複数の電極パッド14が例えば一列に配列して形成されており、各電極パッド14は、層間絶縁膜12の配線層およびビアを介して、集積回路と電気的に接続されている。また、パッシベーション層13には、各電極パッド14に対応して開口が設けられており、その開口から各電極パッド14が露出している。なお、図1、図2、図3(A),(B)には、電極パッド14が5つ設けられている場合が例示されている。   The semiconductor substrate 10 is obtained by forming an interlayer insulating film 12 and a passivation layer 13 in this order on a surface on the integrated circuit side of a silicon substrate 11 having an integrated circuit (not shown) formed on one surface. In the interlayer insulating film 12, a wiring layer and a via (both not shown) electrically connected to the integrated circuit are formed. In addition, a plurality of electrode pads 14 are formed, for example, in a line on the upper surface of the interlayer insulating film 12, and each electrode pad 14 is connected to the integrated circuit via the wiring layer and vias of the interlayer insulating film 12. Electrically connected. The passivation layer 13 is provided with openings corresponding to the electrode pads 14, and the electrode pads 14 are exposed from the openings. 1, 2, 3 </ b> A, and 3 </ b> B illustrate the case where five electrode pads 14 are provided.

ここで、集積回路は、例えば、素子分離、拡散層、チャネル、ゲートなどで構成された一般的なMOS、またはバイポーラなどのトランジスタ、ダイオード、キャパシタなどで構成されている。層間絶縁膜12およびパッシベーション層13は、例えばシリコン酸化物(SiO)や、シリコン窒化物(SiN)、またはこれらよりも低い比誘電率を有する絶縁性材料からなる。配線層、ビアおよび電極パッド14は、例えばアルミニウム(Al)や銅(Cu)からなる。 Here, the integrated circuit is configured by, for example, a general MOS configured by element isolation, a diffusion layer, a channel, a gate, or the like, or a transistor such as a bipolar, a diode, a capacitor, or the like. The interlayer insulating film 12 and the passivation layer 13 are made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or an insulating material having a relative dielectric constant lower than these. The wiring layer, via and electrode pad 14 are made of, for example, aluminum (Al) or copper (Cu).

多層配線構造20は、半導体基板10の集積回路の形成された側の表面上に形成されたものであり、層間絶縁膜21,22と、金属配線層23,24,25と、外部電極端子26とを有している。層間絶縁膜21,22および金属配線層23,24,25は、半導体基板10(パッシベーション層13)側から、層間絶縁膜21、金属配線層23,24、層間絶縁膜22、金属配線層25の順に積層されている。   The multilayer wiring structure 20 is formed on the surface of the semiconductor substrate 10 on the side where the integrated circuit is formed, and includes interlayer insulating films 21 and 22, metal wiring layers 23, 24 and 25, and external electrode terminals 26. And have. The interlayer insulating films 21 and 22 and the metal wiring layers 23, 24, and 25 are formed from the semiconductor substrate 10 (passivation layer 13) side by the interlayer insulating film 21, the metal wiring layers 23 and 24, the interlayer insulating film 22, and the metal wiring layer 25. They are stacked in order.

層間絶縁膜21は、半導体基板10の表面上に形成されたものであり、各電極パッド14に対応して開口部21Aを有している。これにより、各電極パッド14は層間絶縁膜21の表面において開口部21Aから露出している。   The interlayer insulating film 21 is formed on the surface of the semiconductor substrate 10 and has an opening 21 </ b> A corresponding to each electrode pad 14. Thereby, each electrode pad 14 is exposed from the opening 21 </ b> A on the surface of the interlayer insulating film 21.

層間絶縁膜22は、金属配線層23,24を含む表面上に形成されたものであり、各金属配線層23の端部23A(後述)と、金属配線層24の両端部とに対応して開口22Aを有している。これにより、各金属配線層23の端部23Aと、金属配線層24の両端部が層間絶縁膜22の表面において開口部22Aから露出している。   The interlayer insulating film 22 is formed on the surface including the metal wiring layers 23 and 24, and corresponds to end portions 23 </ b> A (described later) of the metal wiring layers 23 and both end portions of the metal wiring layers 24. An opening 22A is provided. As a result, end portions 23 </ b> A of each metal wiring layer 23 and both end portions of metal wiring layer 24 are exposed from opening 22 </ b> A on the surface of interlayer insulating film 22.

ここで、層間絶縁膜21,22は、例えばポリイミドやPBO(ポリベンゾオキサゾール)等の耐熱性の感光性樹脂を含んで構成されており、耐熱性の感光性樹脂だけで構成されていてもよいし、感光性を有しない絶縁性樹脂層上に感光性樹脂層を重ね合わせた多層構造としてもよい。なお、感光性樹脂には、露光された(紫外線が照射された)部分がその後の現像工程にて溶解除去されるポジ型と、逆に、露光された部分が硬化しそれ以外の未露光部分が現像工程にて溶解除去されるネガ型の2種類がある。層間絶縁膜21については、どちらのタイプの感光性樹脂を使用してもかまわないが、層間絶縁膜22については、残膜コントロールの容易なポジ型の感光性樹脂を使用することが好ましい。   Here, the interlayer insulating films 21 and 22 are configured to include a heat-resistant photosensitive resin such as polyimide or PBO (polybenzoxazole), for example, and may be configured only from the heat-resistant photosensitive resin. A multilayer structure in which a photosensitive resin layer is superposed on an insulating resin layer having no photosensitivity may be employed. The photosensitive resin has a positive type in which the exposed part (irradiated with ultraviolet rays) is dissolved and removed in the subsequent development process. Conversely, the exposed part is cured and the other unexposed part. There are two types of negatives that are dissolved and removed in the development process. Either type of photosensitive resin may be used for the interlayer insulating film 21, but it is preferable to use a positive photosensitive resin that can easily control the remaining film for the interlayer insulating film 22.

金属配線層23は、電極パッド14の表面および層間絶縁膜21の表面上に形成されたものであり、各電極パッド14の表面から層間絶縁膜21の表面の所定の部位にまで延在して形成されている(図1、図2、図3(B))。ここで、金属配線層23のうち電極パッド14と対向していない方の端部を23Aとする。なお、図1、図2、図3(B)には、5つの電極パッド14のそれぞれに金属配線層23が1つずつ設けられている場合が例示されている。   The metal wiring layer 23 is formed on the surface of the electrode pad 14 and the surface of the interlayer insulating film 21, and extends from the surface of each electrode pad 14 to a predetermined portion on the surface of the interlayer insulating film 21. It is formed (FIGS. 1, 2, and 3B). Here, the end of the metal wiring layer 23 not facing the electrode pad 14 is defined as 23A. 1, 2, and 3 (B) exemplify a case where one metal wiring layer 23 is provided on each of the five electrode pads 14.

金属配線層24は、層間絶縁膜21の表面上に形成されたものであり、各電極パッド14および各金属配線層23と接することなく半導体基板10(パッシベーション層13)の表面上に延在して形成されている(図1)。なお、図1には、金属配線層24が1つだけ設けられている場合が例示されている。   The metal wiring layer 24 is formed on the surface of the interlayer insulating film 21, and extends on the surface of the semiconductor substrate 10 (passivation layer 13) without contacting each electrode pad 14 and each metal wiring layer 23. (FIG. 1). FIG. 1 illustrates the case where only one metal wiring layer 24 is provided.

金属配線層25は、複数の金属配線層23のうち少なくとも1つの金属配線層23の端部を23Aの表面、金属配線層24の一方の端部の表面、および層間絶縁膜22の表面上に連続して形成されたものであり、金属配線層23の端部23Aの表面から金属配線層23との対向部分を通過して金属配線層24の一方の端部の表面にまで延在して形成されている(図1、図3(A))。なお、図1、図3(A)には、金属配線層25が2つの金属配線層23の端部23Aの表面と連結されている場合が例示されている。   The metal wiring layer 25 has an end portion of at least one of the plurality of metal wiring layers 23 on the surface of 23A, the surface of one end portion of the metal wiring layer 24, and the surface of the interlayer insulating film 22. It is formed continuously and extends from the surface of the end portion 23A of the metal wiring layer 23 through the portion facing the metal wiring layer 23 to the surface of one end portion of the metal wiring layer 24. It is formed (FIG. 1, FIG. 3 (A)). 1 and 3A illustrate the case where the metal wiring layer 25 is connected to the surfaces of the end portions 23A of the two metal wiring layers 23. FIG.

金属配線層23,24,25は、例えば、チタン(Ti)および銅(Cu)を半導体ウェハ100側から順に積層してなる下地層(図示せず)上に、例えば硫酸銅を使用したメッキCuからなる配線層(図示せず)を形成したものである。   The metal wiring layers 23, 24, and 25 are, for example, plated Cu using copper sulfate, for example, on a base layer (not shown) formed by sequentially laminating titanium (Ti) and copper (Cu) from the semiconductor wafer 100 side. A wiring layer (not shown) made of is formed.

外部電極端子26は、複数の金属配線層23のうち金属配線層25と連結されていない各金属配線層23のうち電極パッド14と対向していない方の端部23Aの表面上に形成されたものであり、例えば、ランド部26A、柱状電極部26Bおよびバンプ部26Cを端部23Aの表面側から順に積層したものである。   The external electrode terminal 26 is formed on the surface of the end portion 23 </ b> A that is not opposed to the electrode pad 14 among the metal wiring layers 23 that are not connected to the metal wiring layer 25 among the plurality of metal wiring layers 23. For example, the land portion 26A, the columnar electrode portion 26B, and the bump portion 26C are sequentially stacked from the surface side of the end portion 23A.

ランド部26Aは、端部23Aとの連結をとるためのものであり、例えば、チタン(Ti)および銅(Cu)を半導体ウェハ100側から順に積層してなる下地層(図示せず)上に、例えば硫酸銅を使用したメッキCuからなる配線層(図示せず)を形成したものである。   The land portion 26A is for connection with the end portion 23A. For example, the land portion 26A is formed on an underlayer (not shown) formed by sequentially laminating titanium (Ti) and copper (Cu) from the semiconductor wafer 100 side. For example, a wiring layer (not shown) made of plated Cu using copper sulfate is formed.

柱状電極部26Bは、外部電極端子26の高さを一定にすると共にモジュールへの実装時の応力を緩和するためのものであり、例えば、ランド部26Aと同様にして形成されている。   The columnar electrode portion 26B is for making the height of the external electrode terminal 26 constant and relieving stress during mounting on the module, and is formed, for example, in the same manner as the land portion 26A.

バンプ部26Cは、プリント基板などの電極パッド(図示せず)との連結をとるためのものであり、例えば、半球形状の半田からなる。   The bump portion 26C is for connection with an electrode pad (not shown) such as a printed circuit board, and is made of, for example, hemispherical solder.

また、金属配線層25および層間絶縁膜22を含む表面上には、封止層27が形成されている。この封止層27は、例えば、エポキシ系樹脂などの有機樹脂からなり、金属配線層25および層間絶縁膜22を覆うと共に、外部電極端子26の一部(ランド部26Aおよび柱状電極部26B)を覆っている。   A sealing layer 27 is formed on the surface including the metal wiring layer 25 and the interlayer insulating film 22. The sealing layer 27 is made of, for example, an organic resin such as an epoxy resin, covers the metal wiring layer 25 and the interlayer insulating film 22, and partially covers the external electrode terminal 26 (land portion 26 </ b> A and columnar electrode portion 26 </ b> B). Covering.

ところで、半導体装置1内には、例えば、図2、図3(A)に例示したように、パーティクルPが混入している。このパーティクルPは、製造過程における様々な要因によって発生したダストが付着したものであり、例えば、直径が層間絶縁膜22または24の厚さよりも大きな異形状となっている。   Incidentally, in the semiconductor device 1, for example, as illustrated in FIGS. 2 and 3A, particles P are mixed. The particles P are attached with dust generated by various factors in the manufacturing process. For example, the diameter of the particles P is larger than the thickness of the interlayer insulating film 22 or 24.

一般に、半導体装置1の製造工程は、クリーンルームと呼ばれる、パーティクルの極めて少ない管理された環境下で行われるが、工程中で使用している各種設備の不具合や、クリーンルーム環境の部分的な汚染、さらにはクリーンルーム内でウェーハをハンドリングする人間を起因としたもの等、パーティクル発生の原因としては様々な理由が挙げられる。   In general, the manufacturing process of the semiconductor device 1 is performed in a controlled environment called “clean room” with extremely few particles. However, the malfunction of various facilities used in the process, partial contamination of the clean room environment, There are various reasons for the generation of particles, such as those caused by a person handling a wafer in a clean room.

従って、パーティクルPの構成材料は、パーティクルPの発生要因によって異なるが、例えば、導電性または絶縁性の材料により構成されている。   Therefore, although the constituent material of the particle P differs depending on the generation factor of the particle P, it is made of, for example, a conductive or insulating material.

パーティクルPが、図2、図3(A)に例示したように、金属配線層23と金属配線層25とが積層方向から見て互いに交差する箇所に混入している場合には、金属配線層23が、パーティクルPの上面を含む領域に形成され、パーティクルPによって積層方向の上方に押し上げられた状態で形成されている。   As illustrated in FIG. 2 and FIG. 3A, when the metal wiring layer 23 and the metal wiring layer 25 are mixed at a location where they intersect each other when viewed from the stacking direction, as illustrated in FIGS. 23 is formed in a region including the upper surface of the particle P and is pushed up by the particle P in the stacking direction.

このとき、金属配線層23のうちパーティクルPによって積層方向の上方に押し上げられた部分の頂部が、層間絶縁膜22から露出しており、上層の金属配線層25と層間絶縁膜22を介さずに接しているが、金属配線層23のうち層間絶縁膜22から露出した部分の表層には絶縁膜28が設けられている。この絶縁膜28は、後述するように、金属配線層23のうち層間絶縁膜22から露出した部分を酸化することにより形成されたものであり、金属配線層23の一部をなしている。従って、金属配線層23と金属配線層25とは、金属配線層23のうち層間絶縁膜22から露出した部分において、絶縁膜28によって絶縁分離されており、電気的に導通していない。   At this time, the top of the portion of the metal wiring layer 23 that is pushed upward in the stacking direction by the particles P is exposed from the interlayer insulating film 22, so that the upper metal wiring layer 25 and the interlayer insulating film 22 are not interposed. An insulating film 28 is provided on the surface layer of the metal wiring layer 23 exposed from the interlayer insulating film 22. As will be described later, the insulating film 28 is formed by oxidizing a portion of the metal wiring layer 23 exposed from the interlayer insulating film 22 and forms a part of the metal wiring layer 23. Therefore, the metal wiring layer 23 and the metal wiring layer 25 are insulated and separated by the insulating film 28 in the portion exposed from the interlayer insulating film 22 in the metal wiring layer 23 and are not electrically conductive.

次に、図4ないし図23を参照して、半導体装置1における多層配線構造20の形成方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for forming the multilayer wiring structure 20 in the semiconductor device 1 will be described with reference to FIGS.

図4は半導体ウェハ10Aの上面構成の一部(ダイシングストリートで囲まれた部分)を表したものである。なお、半導体ウェハ10Aをダイシングストリートにそって切断したものが半導体基板10に対応する。図5(A)は図4の半導体ウェハ10AのA−A矢視方向の断面構成を、図5(B)は図3の半導体ウェハ10AのB−B矢視方向の断面構成をそれぞれ表すものである。図6、図8、図12、図14、図16、図18、図20および図22は製造過程におけるチップの上面構成を表すものである。図7(A)、図9(A)、図13(A)、図15(A)、図17(A)、図19(A)、図21(A)および図23(A)はそれぞれ、一つ前の図面におけるA−A矢視方向の断面構成を表すものであり、図7(B)、図9(B)、図13(B)、図15(B)、図17(B)、図19(B)、図21(B)および図23(B)はそれぞれ、一つ前の図面におけるB−B矢視方向の断面構成を表すものである。   FIG. 4 shows a part of the upper surface configuration of the semiconductor wafer 10A (a portion surrounded by dicing streets). The semiconductor wafer 10A cut along the dicing street corresponds to the semiconductor substrate 10. 5A shows the cross-sectional configuration of the semiconductor wafer 10A in FIG. 4 in the direction of arrows AA, and FIG. 5B shows the cross-sectional configuration of the semiconductor wafer 10A in FIG. 3 in the direction of arrows BB. It is. 6, FIG. 8, FIG. 12, FIG. 14, FIG. 16, FIG. 18, FIG. 20 and FIG. 22 show the top surface configuration of the chip in the manufacturing process. 7A, FIG. 9A, FIG. 13A, FIG. 15A, FIG. 17A, FIG. 19A, FIG. 21A, and FIG. FIG. 7B, FIG. 9B, FIG. 13B, FIG. 15B, and FIG. 17B show cross-sectional configurations in the direction of arrows AA in the previous drawing. FIG. 19B, FIG. 21B, and FIG. 23B each show a cross-sectional configuration in the direction of arrows BB in the previous drawing.

まず、多層配線構造20を形成する半導体ウェハ10Aを準備する(図4、図5(A),(B))。このとき、半導体ウェハ10Aの表面には、パッシベーション層13が露出しており、電極パッド14Aがパッシベーション層13の開口部から露出している。また、パッシベーション層13の表面上には、パーティクルPが付着している。なお、ここでは、パーティクルPは、以下の工程で形成する層間絶縁膜22Dの厚さよりも大きな直径を有しており、金属配線層23と金属配線層25とが積層方向の上方から見て互いに交差する部分に付着しているものとする。   First, a semiconductor wafer 10A for forming the multilayer wiring structure 20 is prepared (FIGS. 4, 5A, and 5B). At this time, the passivation layer 13 is exposed on the surface of the semiconductor wafer 10 </ b> A, and the electrode pad 14 </ b> A is exposed from the opening of the passivation layer 13. Further, particles P are attached on the surface of the passivation layer 13. Here, the particle P has a diameter larger than the thickness of the interlayer insulating film 22D formed in the following process, and the metal wiring layer 23 and the metal wiring layer 25 are viewed from above in the stacking direction. It shall be attached to the intersecting part.

次に、半導体ウェハ10Aの集積回路側の表面上に、各電極パッド14に対応して開口21Aを有する層間絶縁膜21を形成する(図6、図7(A),(B))。これにより、各電極パッド14が開口21Aから露出する。この層間絶縁膜21は、例えば、半導体ウェハ10A上に感光性樹脂(ポリイミドなど)を塗布したのち、プリベークし、続いてパターン露光および現像を行うことにより形成される。なお、このとき、必要に応じて現像残り(スカム)を酸素プラズマ下にてエッチングするディスカム工程を追加しても良い。   Next, an interlayer insulating film 21 having openings 21A corresponding to the electrode pads 14 is formed on the surface of the semiconductor wafer 10A on the integrated circuit side (FIGS. 6, 7A, and 7B). Thereby, each electrode pad 14 is exposed from the opening 21A. The interlayer insulating film 21 is formed, for example, by applying a photosensitive resin (polyimide or the like) on the semiconductor wafer 10A, pre-baking, and subsequently performing pattern exposure and development. At this time, if necessary, a discum process for etching the undeveloped residue (scum) under oxygen plasma may be added.

次に、各電極パッド14の表面から層間絶縁膜21の表面の所定の部位にまで延在する複数の金属配線層23と、各電極パッド14および各金属配線層22と接することなく層間絶縁膜21の表面上に延在する金属配線層24とを形成する(図8、図9(A),(B))。ここで、金属配線層23,24は、例えばセミアディティブ法などのメッキ技法を用いて形成される。具体的には、層間絶縁膜21の表面全体に、スパッタンリングによりTiおよびCu(下地層)を成膜し、その上に、金属配線層23,24を形成することとなる部分に開口を有するめっき用レジストを形成した上で、Cu(配線層)を電解めっき等により成膜したのち、めっき用レジストを剥離除去し、さらに、Cu(配線層)をマスクとして、TiおよびCu(下地層)をウエットエッチングにより除去することにより、金属配線層23,24を形成する。   Next, a plurality of metal wiring layers 23 extending from the surface of each electrode pad 14 to a predetermined portion of the surface of the interlayer insulating film 21, and the interlayer insulating film without being in contact with each electrode pad 14 and each metal wiring layer 22 And a metal wiring layer 24 extending on the surface of 21 (FIGS. 8, 9A and 9B). Here, the metal wiring layers 23 and 24 are formed using a plating technique such as a semi-additive method. Specifically, Ti and Cu (underlying layer) are formed on the entire surface of the interlayer insulating film 21 by sputtering, and openings are formed in portions where the metal wiring layers 23 and 24 are to be formed thereon. After forming a plating resist having Cu, the Cu (wiring layer) is formed by electrolytic plating, and then the plating resist is peeled and removed. Further, using Cu (wiring layer) as a mask, Ti and Cu (underlayer) ) Are removed by wet etching to form metal wiring layers 23 and 24.

このとき、金属配線層23と金属配線層25とが積層方向から見て互いに交差することとなる部分にパーティクルPが付着しているため、金属配線層23のうちパーティクルP上に形成された部分は、パーティクルPによって積層方向の上方に押し上げられた状態となっている。   At this time, since the particle P is attached to a portion where the metal wiring layer 23 and the metal wiring layer 25 cross each other when viewed from the stacking direction, a portion of the metal wiring layer 23 formed on the particle P Are pushed upward by the particles P in the stacking direction.

次に、金属配線層23,24を含む表面上に、耐熱性の感光性樹脂を成膜したのち、成膜した感光性樹脂のうち、各金属配線層23の端部23Aと、各金属配線層24の両端部とに対応する部分を露光したのち現像する。   Next, after forming a heat-resistant photosensitive resin on the surface including the metal wiring layers 23 and 24, among the formed photosensitive resin, the end 23A of each metal wiring layer 23 and each metal wiring The portions corresponding to both ends of the layer 24 are exposed and developed.

このとき、感光性樹脂としてポジ型の材料(例えばポリイミドやPBO(ポリベンゾオキサゾール))を用いた場合には、成膜した感光性樹脂のうち金属配線層23,24との対向部分の残膜率がゼロとなる露光感度(図10のDに相当する露光量)よりも低い露光量(第1露光量)で、各金属配線層23の端部23Aと、各金属配線層24の両端部とに対応する部分を露光したのち、成膜した感光性樹脂を現像する。 At this time, when a positive type material (for example, polyimide or PBO (polybenzoxazole)) is used as the photosensitive resin, the remaining film in the portion facing the metal wiring layers 23 and 24 in the formed photosensitive resin. End portions 23A of the respective metal wiring layers 23 and both ends of the respective metal wiring layers 24 at an exposure amount (first exposure amount) lower than the exposure sensitivity (the exposure amount corresponding to DT in FIG. 10) at which the rate becomes zero. After exposing the part corresponding to the part, the formed photosensitive resin is developed.

また、感光性樹脂としてネガ型の材料を用いた場合には、成膜した感光性樹脂のうち金属配線層23,24との対向部分の残膜率がゼロとなる露光感度(図11のDに相当する露光量)よりも高い露光量(第2露光量)で、各金属配線層23の端部23Aと、各金属配線層24の両端部とに対応する部分を露光すると共に、Dよりも高い露光量(第3露光量)で、成膜した感光性樹脂のうち上で露光する領域を除く領域を露光したのち、成膜した感光性樹脂を現像する。 Further, when a negative type material is used as the photosensitive resin, the exposure sensitivity (D in FIG. 11) in which the remaining film ratio in the portion facing the metal wiring layers 23 and 24 in the formed photosensitive resin becomes zero. (Exposure amount corresponding to T ) is exposed at a higher exposure amount (second exposure amount), and the portions corresponding to the end portions 23A of each metal wiring layer 23 and both end portions of each metal wiring layer 24 are exposed, and D After exposing the area | region except the area | region exposed above among the photosensitive resin formed into a film with the exposure amount (3rd exposure amount) higher than T , the formed photosensitive resin is developed.

なお、図10、図11は、露光量と残膜率の関係を表した表であり、この図から、露光量と残膜率が比較的比例していることがわかる。そのため、ポジ型の場合には露光感度より若干低い露光量で露光し、ネガ型の場合には露光感度より若干高い露光量で露光するなど、露光量を微調整することにより、露光した箇所に故意に残膜を発生させることが可能である。   10 and 11 are tables showing the relationship between the exposure amount and the remaining film rate, and it can be seen from this figure that the exposure amount and the remaining film rate are relatively proportional. Therefore, in the case of the positive type, exposure is performed with an exposure amount slightly lower than the exposure sensitivity. In the case of the negative type, exposure is performed with an exposure amount slightly higher than the exposure sensitivity. It is possible to intentionally generate a residual film.

これにより、図12、図13(A),(B)に示したように、各金属配線層23の端部23Aと、各金属配線層24の両端部とに対応する部分に感光性樹脂の残膜22Eを有する層間絶縁膜22Dが形成される。   As a result, as shown in FIGS. 12, 13A, and 13B, the photosensitive resin is applied to the portions corresponding to the end portions 23A of each metal wiring layer 23 and both end portions of each metal wiring layer 24. An interlayer insulating film 22D having a remaining film 22E is formed.

ここで、残膜22Eの厚さは、後の工程において残膜22Eを除去する際の除去しやすさを考慮すると、0.5〜2μm程度であることが好ましく、0.5〜0.8μm程度であることがより好ましい。   Here, the thickness of the remaining film 22E is preferably about 0.5 to 2 μm, considering the ease of removal when the remaining film 22E is removed in a later step, and preferably 0.5 to 0.8 μm. More preferably, it is about.

ここで、金属配線層23のうちパーティクルP上に形成された部分が、層間絶縁膜22Dからむき出しの状態となっており、このむき出しの状態となっている部分(露出部分23B)は層間絶縁膜22Dで覆われて(保護されて)いない。なお、金属配線層23は、感光性樹脂を成膜した段階で、本来であれば、すべて覆われていることが必要であるが、このケースでは、パーティクルPの存在によって露出部分23Bが生じてしまっている。   Here, the portion of the metal wiring layer 23 formed on the particle P is exposed from the interlayer insulating film 22D, and the exposed portion (exposed portion 23B) is the interlayer insulating film. Not covered (protected) by 22D. It should be noted that the metal wiring layer 23 is originally required to be entirely covered at the stage of forming the photosensitive resin, but in this case, the exposed portion 23B occurs due to the presence of the particles P. I'm stuck.

次に、半導体ウェハ10Aを200〜400℃程度に加熱できるオーブンにセットし、露出部分23Bを含む表面全体に対して、大気雰囲気中又は酸素雰囲気中にて金属酸化処理を行い、露出部分23Bの表層に、熱酸化による酸化膜28を形成する(図14、図15(A),(B))。   Next, the semiconductor wafer 10A is set in an oven that can be heated to about 200 to 400 ° C., and the entire surface including the exposed portion 23B is subjected to metal oxidation treatment in an air atmosphere or an oxygen atmosphere, and the exposed portion 23B. An oxide film 28 is formed on the surface layer by thermal oxidation (FIGS. 14, 15A and 15B).

ここで、設定温度は、露出部分23Bの表層が酸化される程度の温度(露出部分23Bが銅からなる場合には200℃程度)とする。200℃に設定されたオーブンにて銅からなる露出部分23Bを2時間加熱した場合には、酸化膜28の厚さを50nm〜70nm程度にまで厚くすることができる。   Here, the set temperature is a temperature at which the surface layer of the exposed portion 23B is oxidized (about 200 ° C. when the exposed portion 23B is made of copper). When the exposed portion 23B made of copper is heated in an oven set at 200 ° C. for 2 hours, the thickness of the oxide film 28 can be increased to about 50 nm to 70 nm.

なお、オーブンの設定温度や加熱時間は、露出部分23Bの材料や、酸化膜28の厚さをどれくらいにしたいかによって変化する。また、酸化膜28を、大気雰囲気中又は酸素雰囲気中にて加熱する方法だけでなく、他の方法を用いて形成するようにしてもよい。例えば、過酸化水素水等の薬品(薬液)を用いて形成してもよいし、亜酸化銅被膜(いわゆる黒化膜)を形成する黒化処理を施して形成してもよい。また、露出部分23Bを酸素プラズマ中に曝すことによって形成してもよい。   The oven set temperature and heating time vary depending on the material of the exposed portion 23B and the thickness of the oxide film 28. Further, the oxide film 28 may be formed not only by a method of heating in an air atmosphere or an oxygen atmosphere but also by using another method. For example, it may be formed using a chemical (chemical solution) such as hydrogen peroxide solution, or may be formed by performing a blackening treatment for forming a cuprous oxide film (so-called blackened film). Moreover, you may form by exposing the exposed part 23B in oxygen plasma.

次に、露光量を調整することにより故意に発生させた残膜22Eに対して、酸素プラズマ中でアッシングを行う。これにより、残膜22Eが除去され、層間絶縁膜22には開口部22Aが形成されると共に、その開口部22Aから金属配線層23が露出する(図16、図17(A),(B))。   Next, ashing is performed in oxygen plasma on the remaining film 22E intentionally generated by adjusting the exposure amount. As a result, the remaining film 22E is removed, an opening 22A is formed in the interlayer insulating film 22, and the metal wiring layer 23 is exposed from the opening 22A (FIGS. 16, 17A, and B). ).

このとき、露出部分23Bに形成された酸化膜28は、酸素プラズマに対しては不動体であり、酸素プラズマによる影響を受けることがないので、残膜22Eだけを選択的に除去することができる。   At this time, since the oxide film 28 formed in the exposed portion 23B is a non-moving body with respect to oxygen plasma and is not affected by the oxygen plasma, only the remaining film 22E can be selectively removed. .

ここで、アッシング条件としては、使用する設備によっても異なるが、平行平板のRIEタイプの設備を使用した場合には、印加電力=500W、チャンバー内圧力=150Pa、酸素流量=1000sccm、基板加熱温度=100℃の条件において、0.5μm/min程度のアッシングレートが得られる。   Here, the ashing conditions vary depending on the equipment to be used, but when a parallel plate RIE type equipment is used, applied power = 500 W, chamber internal pressure = 150 Pa, oxygen flow rate = 1000 sccm, substrate heating temperature = Under the condition of 100 ° C., an ashing rate of about 0.5 μm / min can be obtained.

なお、このアッシング工程については、この後の層間絶縁膜22の硬化を行った後に行ってよい。このようにした場合には、層間絶縁膜22の耐性が増しているので、先に述べたアッシング条件を使用した場合には、硬化前にアッシングした場合と比較して、アッシング量が1/3以下になり生産性は悪くなる。しかし、硬化前にアッシングを行う場合と同様に、酸素プラズマによる影響を受けることがないので、残膜22Eだけを選択的に除去することができる。   The ashing process may be performed after the subsequent interlayer insulating film 22 is cured. In such a case, since the resistance of the interlayer insulating film 22 is increased, the ashing amount is reduced to 1/3 when the ashing conditions described above are used as compared with the case of ashing before curing. The productivity becomes worse. However, as in the case where ashing is performed before curing, it is not affected by oxygen plasma, so that only the remaining film 22E can be selectively removed.

次に、半導体ウェハ10Aをオーブンにセットし、層間絶縁膜22に対して硬化ベークを行う。このとき、上記の金属酸化処理工程において使用したオーブンを兼用することもできるが、ポリイミドやPBOの本硬化は、窒素置換され酸素濃度が20ppm以下に制御できるオーブン内で200〜400℃の温度で硬化するのが一般的である。この状態においては、開口部22A内に露出している金属配線層23の表面は、硬化が低酸素状態で行われていることから、露出表面が酸化されることは少ないが、何らかの原因で多少酸化されてしまった場合には、この後に、酸素およびアルゴンの混合ガス等を使用して、開口部22A内に露出している金属配線層23の表面の酸化膜(図示せず)を軽く除去してもよい。ただし、この除去処理を多く行うと、酸化膜28も同時に除去されてしまうことから注意を要する。   Next, the semiconductor wafer 10 </ b> A is set in an oven, and the interlayer insulating film 22 is baked. At this time, the oven used in the above-mentioned metal oxidation treatment step can also be used. However, the main curing of polyimide or PBO is performed at a temperature of 200 to 400 ° C. in an oven in which nitrogen substitution is performed and the oxygen concentration can be controlled to 20 ppm or less. It is common to cure. In this state, the surface of the metal wiring layer 23 exposed in the opening 22A is hardly oxidized because the curing is performed in a low oxygen state. If it has been oxidized, an oxide film (not shown) on the surface of the metal wiring layer 23 exposed in the opening 22A is lightly removed by using a mixed gas of oxygen and argon. May be. However, if this removal process is performed a lot, the oxide film 28 is also removed at the same time.

次に、複数の金属配線層23のうち少なくとも1つの金属配線層23の端部を23Aの表面、金属配線層24の一方の端部の表面、および層間絶縁膜22の表面上に渡って金属配線層25を形成すると共に、複数の金属配線層23のうち金属配線層25と連結されていない各金属配線層23のうち電極パッド14と対向していない方の端部23Aの表面上にランド部26Aを形成する(図18、図19(A),(B))。これら金属配線層25およびランド部26Aは、上記金属配線層23と同様の方法により形成される。   Next, the end of at least one metal wiring layer 23 among the plurality of metal wiring layers 23 is placed over the surface of 23A, the surface of one end of the metal wiring layer 24, and the surface of the interlayer insulating film 22. A wiring layer 25 is formed, and a land is formed on the surface of the end portion 23A of the plurality of metal wiring layers 23 that is not connected to the metal wiring layer 25 and that is not opposed to the electrode pad 14. A portion 26A is formed (FIGS. 18, 19A and 19B). The metal wiring layer 25 and the land portion 26 </ b> A are formed by the same method as that for the metal wiring layer 23.

ここで、金属配線層25は、金属配線層23のうち層間絶縁膜22から露出した部分の表層に形成された絶縁膜28によって、金属配線層23と絶縁分離されており、電気的に導通していない。   Here, the metal wiring layer 25 is electrically isolated from the metal wiring layer 23 by an insulating film 28 formed on the surface layer of the metal wiring layer 23 exposed from the interlayer insulating film 22. Not.

次に、必要に応じて、各ランド部26A上に柱状の柱状電極26Bを形成する(図20、図21(A),(B))。この柱状電極26Bについても、上記金属配線層23と同様の方法により形成される。   Next, columnar columnar electrodes 26B are formed on each land portion 26A as necessary (FIGS. 20, 21A, and B). The columnar electrode 26B is also formed by the same method as that for the metal wiring layer 23.

次に、柱状電極26Bを形成した場合には、柱状電極26Bを含む表面全体に、例えばトランスファモールド法、ディスペンサ法、ディッピング法または印刷法などにより、柱状電極26Bの高さよりも厚く封止樹脂を成膜したのち、封止樹脂の上面を研磨し除去する。これにより、上面が露出した柱状電極26Bが形成されると共に、柱状電極26Bの上面とほぼ同一面内に上面を有する封止層27が形成される(図22、図23(A),(B))。   Next, when the columnar electrode 26B is formed, the sealing resin thicker than the columnar electrode 26B is formed on the entire surface including the columnar electrode 26B by, for example, a transfer molding method, a dispenser method, a dipping method, or a printing method. After film formation, the upper surface of the sealing resin is polished and removed. As a result, the columnar electrode 26B having an exposed upper surface is formed, and the sealing layer 27 having the upper surface in substantially the same plane as the upper surface of the columnar electrode 26B is formed (FIGS. 22, 23A, and B). )).

なお、研磨により柱状電極26Bの上面にバリが生じた場合には、このバリをウエットエッチングなどにより除去したり、さらにこの後の酸化を防止するため、柱状電極26Bの上面に無電界めっきによるニッケル層を形成するなどの表面処理を行ってもよい。   When burrs are generated on the upper surface of the columnar electrode 26B by polishing, the burrs are removed by wet etching or the like, and further, nickel is formed on the upper surface of the columnar electrode 26B by electroless plating in order to prevent subsequent oxidation. Surface treatment such as forming a layer may be performed.

次に、柱状電極26Bを形成した場合には柱状電極26Bの上面に、柱状電極26Bを形成していない場合にはランド部26Aの上面に、半田バンプ26Cを形成する(図1、図2、図3(A))。これにより、外部電極端子26が形成される。半田バンプ26Cは、例えば、柱状電極26Bの上面に直接、半田ボールを搭載した後にリフローするか、あるいは、印刷法やディスペンサ法などにより、半田ペーストを柱状電極26Bの上面に塗布した後にリフローするなどの方法により形成される。   Next, a solder bump 26C is formed on the upper surface of the columnar electrode 26B when the columnar electrode 26B is formed, and on the upper surface of the land portion 26A when the columnar electrode 26B is not formed (FIGS. 1 and 2). FIG. 3 (A)). Thereby, the external electrode terminal 26 is formed. For example, the solder bump 26C is reflowed after mounting a solder ball directly on the upper surface of the columnar electrode 26B, or reflowed after a solder paste is applied to the upper surface of the columnar electrode 26B by a printing method or a dispenser method. It is formed by the method.

最後に、ダイシングストリートSに沿って、半導体ウェハ10Aを切断する(図示せず)。このようにして、CSP構造の半導体装置1における多層配線構造20が形成される。   Finally, the semiconductor wafer 10A is cut along the dicing street S (not shown). In this way, the multilayer wiring structure 20 in the semiconductor device 1 having the CSP structure is formed.

本実施の形態の半導体装置1の製造方法では、金属配線層23,24のうち所定の領域との対向部分を層間絶縁膜22の残膜22Eで保護した状態で、層間絶縁膜22を含む表面全体に対して金属酸化処理を行ったのち、酸化反応を利用したアッシングを行うことにより層間絶縁膜22のうち上記所定の領域に対応する部分を除去するようにしたので、何らかの原因により層間絶縁膜22を含む表面に、金属配線層23,24のうち上記所定の領域との対向部分を除く部分が露出していた場合であっても、その露出した部分(露出部分23B)の表面に酸化膜28を形成すると共に、金属配線層23,24のうち上記所定の領域との対向部分を露出させることができる。   In the method of manufacturing the semiconductor device 1 according to the present embodiment, the surface including the interlayer insulating film 22 in a state where the facing portions of the metal wiring layers 23 and 24 facing a predetermined region are protected by the remaining film 22E of the interlayer insulating film 22. After performing the metal oxidation treatment on the whole, the portion corresponding to the predetermined region is removed from the interlayer insulating film 22 by performing ashing utilizing an oxidation reaction. Even when a portion of the metal wiring layers 23 and 24 excluding the portion facing the predetermined region is exposed on the surface including the exposed portion 22, an oxide film is formed on the surface of the exposed portion (exposed portion 23B). 28 can be formed, and portions of the metal wiring layers 23 and 24 facing the predetermined region can be exposed.

これにより、何らかの原因により表面上に付着したパーティクルPに起因して金属配線層23,24の一部が層間絶縁膜22を含む表面に露出した場合であっても、層間絶縁膜22上に、金属配線層23,24のうち上記所定の領域との対向部分と電気的に接続された金属配線層25を新たに形成した際に、その金属配線層25が層間絶縁膜22直下の金属配線層23,24のうち上記所定の領域との対向部分を除く部分と直接に接触する虞をなくすることができる。その結果、パーティクルPに起因する金属配線層同士のショートを防止することができるので、歩留まりが向上する。   Thereby, even when a part of the metal wiring layers 23 and 24 is exposed on the surface including the interlayer insulating film 22 due to the particles P adhering to the surface for some reason, When the metal wiring layer 25 electrically connected to the portion facing the predetermined region of the metal wiring layers 23 and 24 is newly formed, the metal wiring layer 25 is a metal wiring layer immediately below the interlayer insulating film 22. It is possible to eliminate the possibility of direct contact with a portion other than the portion facing the predetermined region. As a result, the short circuit between the metal wiring layers caused by the particles P can be prevented, and the yield is improved.

以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。   Although the present invention has been described with reference to the embodiment and the modification, the present invention is not limited to the above-described embodiment and the like, and various modifications can be made.

例えば、層間絶縁膜22D(図12、図13(A),(B)参照)を形成する際に、耐熱性の感光性樹脂を用いる代わりに、感光性を有しない絶縁性樹脂を用いてもよい。ただし、その場合には、例えば、以下のようにして層間絶縁膜22Dを形成することができる。   For example, when forming the interlayer insulating film 22D (see FIGS. 12, 13A and 13B), instead of using a heat-resistant photosensitive resin, an insulating resin having no photosensitivity may be used. Good. However, in that case, for example, the interlayer insulating film 22D can be formed as follows.

まず、金属配線層23,24を含む表面上に、感光性を有しない絶縁性樹脂層を成膜したのち、プリベークする。次に、プリベークした絶縁性樹脂層の表面全体に渡ってポジ型のレジスト層を成膜したのち、各金属配線層23の端部23Aと、各金属配線層24の両端部とに対応する部分を露光する。次に、例えばTMAH水溶液(水酸化アンモニウム)等の強アルカリ液を用いてポジ型のレジスト層を現像したのち、例えば現像に用いたエッチャントを用いて、現像により形成されたレジスト層の開口部を介して絶縁性樹脂層をエッチングする。このとき、絶縁性樹脂層のエッチング量を微調整することにより、エッチングした箇所に故意に残膜を発生させることが可能である。これにより、図12、図13(A),(B)に示したように、各金属配線層23の端部23Aと、各金属配線層24の両端部とに対応する部分に感光性樹脂の残膜22Eを有する層間絶縁膜22Dを形成することができる。   First, an insulating resin layer having no photosensitivity is formed on the surface including the metal wiring layers 23 and 24, and then prebaked. Next, after forming a positive resist layer over the entire surface of the pre-baked insulating resin layer, portions corresponding to the end portions 23A of each metal wiring layer 23 and both end portions of each metal wiring layer 24 To expose. Next, after developing the positive resist layer using a strong alkali solution such as TMAH aqueous solution (ammonium hydroxide), for example, using the etchant used for the development, the openings of the resist layer formed by development are opened. The insulating resin layer is etched through. At this time, by finely adjusting the etching amount of the insulating resin layer, it is possible to intentionally generate a remaining film at the etched portion. As a result, as shown in FIGS. 12, 13A, and 13B, the photosensitive resin is applied to the portions corresponding to the end portions 23A of each metal wiring layer 23 and both end portions of each metal wiring layer 24. An interlayer insulating film 22D having a remaining film 22E can be formed.

本発明の一実施の形態に係る半導体装置の断面構成図である。It is a section lineblock diagram of a semiconductor device concerning one embodiment of the present invention. 図1の半導体装置のA−A矢視方向の断面構成図である。2 is a cross-sectional configuration diagram of the semiconductor device of FIG. 図1の半導体装置のB−B,C−C矢視方向の断面構成図である。FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of the semiconductor device of FIG. 1 in the direction of arrows BB and CC. 図1の半導体装置の製造方法について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 2 is a top view of a semiconductor wafer for explaining a method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 1. 図4の半導体ウェハの断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the semiconductor wafer of FIG. 図4に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 5 is a top view of a semiconductor wafer for explaining a process following FIG. 4. 図6の半導体ウェハの断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the semiconductor wafer of FIG. 図6に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 7 is a top structural view of a semiconductor wafer for explaining a process following FIG. 6. 図8の半導体ウェハの断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the semiconductor wafer of FIG. ポジ型の樹脂における残膜率と露光量との関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram between a remaining film ratio and an exposure amount in a positive type resin. ネガ型の樹脂における残膜率と露光量との関係図である。FIG. 4 is a relationship diagram between a remaining film ratio and an exposure amount in a negative resin. 図8に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 9 is a top structural view of a semiconductor wafer for explaining a process following FIG. 8. 図12の半導体ウェハの断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the semiconductor wafer of FIG. 図12に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。It is a top surface block diagram of the semiconductor wafer for demonstrating the process following FIG. 図14の半導体ウェハの断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the semiconductor wafer of FIG. 図14に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 15 is a top structural view of a semiconductor wafer for explaining a process following FIG. 14. 図16の半導体ウェハの断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the semiconductor wafer of FIG. 図16に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 17 is a top surface configuration diagram of a semiconductor wafer for describing a process following FIG. 16. 図18の半導体ウェハの断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the semiconductor wafer of FIG. 図18に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 19 is a top surface configuration diagram of a semiconductor wafer for describing a process following the process in FIG. 18. 図20の半導体ウェハの断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the semiconductor wafer of FIG. 図20に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 21 is a top structural view of a semiconductor wafer for explaining a process following FIG. 20. 図22の半導体ウェハの断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the semiconductor wafer of FIG. 従来の半導体装置の製造方法について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。It is a top surface block diagram of the semiconductor wafer for demonstrating the manufacturing method of the conventional semiconductor device. 図1の半導体ウェハの断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the semiconductor wafer of FIG. 図24に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 25 is a top surface configuration diagram of a semiconductor wafer for describing a process following FIG. 24. 図26の半導体ウェハの断面構成図である。FIG. 27 is a cross-sectional configuration diagram of the semiconductor wafer of FIG. 26. 図26に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 27 is a top surface configuration diagram of a semiconductor wafer for describing a process following FIG. 26; 図28の半導体ウェハの断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the semiconductor wafer of FIG. 図28に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 29 is a top surface configuration diagram of a semiconductor wafer for illustrating a process following the process in FIG. 28. 図30の半導体ウェハの断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the semiconductor wafer of FIG. 図30に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 31 is a top surface configuration diagram of a semiconductor wafer for describing a process following the process in FIG. 30; 図32の半導体ウェハの断面構成図である。FIG. 33 is a cross-sectional configuration diagram of the semiconductor wafer of FIG. 32. 図32に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 33 is a top surface configuration diagram of a semiconductor wafer for illustrating a process following the process in FIG. 32. 図34の半導体ウェハの断面構成図である。FIG. 35 is a cross-sectional configuration diagram of the semiconductor wafer of FIG. 34. 図34に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 35 is a top structural view of a semiconductor wafer for explaining a step following FIG. 34; 図36の半導体ウェハの断面構成図である。FIG. 37 is a cross-sectional configuration diagram of the semiconductor wafer of FIG. 36. 図36に続く工程について説明するための半導体ウェハの上面構成図である。FIG. 37 is a top structural view of a semiconductor wafer for explaining a step following FIG. 36. 図38の半導体ウェハの断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the semiconductor wafer of FIG. 半導体装置内にパーティクルが混入した様子を模式的に表した上面構成図である。It is a top surface block diagram showing typically a mode that particles mixed into a semiconductor device. 図40の半導体装置の断面構成図である。FIG. 41 is a cross-sectional configuration diagram of the semiconductor device of FIG. 40.

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体装置、10…半導体基板、10A…半導体ウェハ、11…シリコン基板、12,21,22…層間絶縁膜、13…パッシベーション層、14…電極パッド、20…多層配線構造、23,24,25…金属配線層、26…外部電極端子、26A…ランド部、26B…柱状電極部、26C…バンプ部、27…封止層。28…絶縁膜、P…パーティクル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor device, 10 ... Semiconductor substrate, 10A ... Semiconductor wafer, 11 ... Silicon substrate, 12, 21, 22 ... Interlayer insulation film, 13 ... Passivation layer, 14 ... Electrode pad, 20 ... Multilayer wiring structure, 23, 24, 25 ... Metal wiring layer, 26 ... External electrode terminal, 26A ... Land part, 26B ... Columnar electrode part, 26C ... Bump part, 27 ... Sealing layer. 28: Insulating film, P: Particle.

Claims (9)

半導体基板上に第1絶縁層を形成したのち、前記第1絶縁層の表面上に互いに独立した複数の金属配線層を形成し、さらに前記各金属配線層を含む表面上に感光性の第2絶縁層を形成する工程と、
前記第2絶縁層がポジ型の材料からなる場合には前記第2絶縁層のうち前記金属配線層との対向部分の残膜率がゼロとなる露光感度よりも低い第1露光量で前記対向部分の所定の領域を露光したのち前記第2絶縁層を現像し、前記第2絶縁層がネガ型の材料からなる場合には前記露光感度よりも高い第2露光量で前記所定の領域を露光すると共に前記第2露光量よりも高い第3露光量で前記第2絶縁層のうち前記所定の領域を除く領域を露光する工程と、
前記第2絶縁層を含む表面全体に対して金属酸化処理を行ったのち、酸化反応を利用したアッシングを行うことにより前記第2絶縁層のうち前記所定の領域に対応する部分を除去する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
After forming the first insulating layer on the semiconductor substrate, a plurality of independent metal wiring layers are formed on the surface of the first insulating layer, and a photosensitive second layer is formed on the surface including the metal wiring layers. Forming an insulating layer;
When the second insulating layer is made of a positive-type material, the opposing surface is exposed at a first exposure amount lower than the exposure sensitivity at which the remaining film ratio of the opposing portion of the second insulating layer to the metal wiring layer is zero. The second insulating layer is developed after exposing a predetermined area of the portion, and when the second insulating layer is made of a negative material, the predetermined area is exposed with a second exposure amount higher than the exposure sensitivity. And exposing a region excluding the predetermined region of the second insulating layer with a third exposure amount higher than the second exposure amount;
Removing a portion of the second insulating layer corresponding to the predetermined region by performing ashing utilizing an oxidation reaction after performing a metal oxidation process on the entire surface including the second insulating layer; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記アッシングは酸素プラズマを用いて行われる
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the ashing is performed using oxygen plasma.
前記金属酸化処理は前記第2絶縁層を含む表面全体を、酸素を含む雰囲気中に曝した状態で加熱することにより行われる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal oxidation treatment is performed by heating the entire surface including the second insulating layer in a state of being exposed to an atmosphere containing oxygen. 4. Production method.
前記金属酸化処理は酸化反応を利用したアッシングである
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the metal oxidation treatment is ashing using an oxidation reaction.
前記アッシングは酸素プラズマを用いて行われる
ことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the ashing is performed using oxygen plasma.
前記第2絶縁層は、ポジ型の感光性樹脂からなる
ことを特徴とする請求項2ないし請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the second insulating layer is made of a positive photosensitive resin.
前記第2絶縁層は、ポリイミドからなる
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the second insulating layer is made of polyimide.
前記第2絶縁層は、ポリベンゾオキサゾールからなる
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the second insulating layer is made of polybenzoxazole.
前記残膜は、0.5μm以上2μm以下の厚さを有する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the remaining film has a thickness of 0.5 μm to 2 μm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011014749A (en) * 2009-07-02 2011-01-20 Fuji Electric Systems Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device

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