JP2013026367A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents

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Mitsuhiko Kurihara
光彦 栗原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device including an interconnection consisting of an underlying metal layer and an upper metal layer on an insulating film, in which deterioration of adhesion between the insulating film and the upper metal layer due to side etching of the underlying metal layer can be minimized, and to provide a manufacturing method therefor.SOLUTION: In the upper surface of an insulating film 14 on which an interconnection body 16 is formed, a recess 14a corresponding to the pattern of the interconnection body 16 and having a predetermined depth from the upper surface of the insulating film 14 is provided. On the upper surface of the insulating film 14 including the recess 14a, the interconnection body 16 is provided via a titanium thin film 15 that is a part of the interconnection, and an adhesion layer. The recess 14a has a width which is set narrower than that of the interconnection body 16. The titanium thin film 15 is formed narrower than the width of the interconnection body 16.

Description

本発明は、半導体装置、及び、その製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

近年、携帯電話機や携帯情報端末、デジタルカメラ、マルチメディアプレーヤ等の携帯型の電子機器の普及が著しい。携帯型の電子機器においては、小型化や高機能化に対する市場の要望が高く、このような要望に応えるため電子機器に搭載される半導体装置の高密度実装技術が重要な役割を担っている。   In recent years, portable electronic devices such as cellular phones, portable information terminals, digital cameras, and multimedia players have been widely used. In portable electronic devices, market demands for miniaturization and higher functionality are high, and high-density mounting technology for semiconductor devices mounted on electronic devices plays an important role in order to meet such demands.

従来、高密度実装技術を用いた半導体装置としては、半導体装置の大きさを個々の半導体チップの外形寸法と略同じ外形寸法に近づけることができるチップサイズパッケージ(Chip Size Package;以下、「CSP」と略記する)と呼ばれるパッケージ構造を備えた半導体装置が知られている。そして、近年においては、このCSPの一形態として、半導体ウエハのサイズを維持した状態で封止層を形成したのち、個々のCSPに個片化して完成されるウエハレベルCSP(又は、WLP;Wafer Level Package)と呼ばれる半導体装置(以下、単に「半導体装置」と略記する)が実用化されている。   Conventionally, as a semiconductor device using a high-density mounting technology, a chip size package (hereinafter referred to as “CSP”) that can bring the size of the semiconductor device close to the external dimensions of the individual semiconductor chips. A semiconductor device having a package structure called “abbreviated”) is known. In recent years, as one form of the CSP, a wafer level CSP (or WLP; Wafer) which is completed by forming a sealing layer while maintaining the size of the semiconductor wafer and then singulating into individual CSPs. A semiconductor device called “Level Package” (hereinafter simply abbreviated as “semiconductor device”) has been put into practical use.

この半導体装置は、半導体基板の一面(以下、上面と記す)側に所望の半導体素子や集積回路が形成されており、これらの半導体素子等を覆うように、当該上面側に絶縁膜が設けられている。この絶縁膜上には、さらに再配線が設けられている。再配線は、一端側が絶縁膜に設けられた開口部を介して、半導体基板の上面に形成された半導体素子等の接続パッドに接続され、他端側が絶縁膜上に任意の配線パターンを有して延在するように形成されている。そして、これらの再配線及び絶縁膜を含む半導体基板の上面側には、さらに保護絶縁膜が設けられている。ここで、保護絶縁膜には、上記再配線の他端側のランドが露出する開口部が設けられ、当該開口部を介して、外部接続用電極としての半田ボールや突起電極(半田バンプ)が接続されている。   In this semiconductor device, desired semiconductor elements and integrated circuits are formed on one side (hereinafter referred to as an upper surface) side of a semiconductor substrate, and an insulating film is provided on the upper surface side so as to cover these semiconductor elements and the like. ing. A rewiring is further provided on the insulating film. The rewiring is connected to a connection pad of a semiconductor element or the like formed on the upper surface of the semiconductor substrate through an opening provided on one side of the insulating film, and the other side has an arbitrary wiring pattern on the insulating film. It is formed to extend. A protective insulating film is further provided on the upper surface side of the semiconductor substrate including the rewiring and the insulating film. Here, the protective insulating film is provided with an opening through which the land on the other end of the rewiring is exposed, and a solder ball or a protruding electrode (solder bump) as an external connection electrode is provided through the opening. It is connected.

そして、このような半導体装置は、概略、以下のように製造される。まず、半導体基板の上面において区画された複数の半導体装置形成領域の各々に、半導体素子や集積回路が形成された半導体ウエハを準備する。この半導体ウエハに対して、絶縁膜形成、及び、再配線形成の各工程からなる配線形成工程を行う。次いで、半導体ウエハの状態で、保護絶縁膜形成、及び、外部接続用電極形成の各工程を経た後、ダイシングして個々の半導体チップとして切り出すことにより、各半導体装置が完成する。   Such a semiconductor device is generally manufactured as follows. First, a semiconductor wafer is prepared in which semiconductor elements and integrated circuits are formed in each of a plurality of semiconductor device formation regions partitioned on the upper surface of a semiconductor substrate. The semiconductor wafer is subjected to a wiring forming process including insulating film formation and rewiring process. Next, after each process of forming a protective insulating film and forming an external connection electrode in the state of a semiconductor wafer, the semiconductor device is completed by dicing and cutting out as individual semiconductor chips.

このような半導体装置によれば、小型・高性能化、実装の高密度化、製造プロセスの効率化を図ることができる。なお、上述したようなウエハレベルCSP型のパッケージ構造を有する半導体装置やその製造方法については、例えば特許文献1、2に記載されている。   According to such a semiconductor device, it is possible to achieve a reduction in size and performance, an increase in packaging density, and an increase in manufacturing process efficiency. For example, Patent Documents 1 and 2 describe a semiconductor device having a wafer level CSP type package structure as described above and a manufacturing method thereof.

特開2009−246218号公報JP 2009-246218 A 特開2011−114133号公報JP 2011-114133 A

上述したような半導体装置においては、半導体素子等が形成された半導体基板面上に、絶縁膜を形成し、その絶縁膜上に再配線を形成することにより、当該再配線の一端側に接続された半導体素子等の接続パッドと、他端側のランドに接続された外部接続用電極とが電気的に接続されている。ここで、上述した特許文献1、2には、再配線の配線構造として、チタン(Ti)等からなるメッキ用の下地金属層上に、銅(Cu)等からなるメッキ配線層が積層された構成が開示されている。メッキ用金属層は、電解メッキによりメッキ配線層を形成する際のシード層となるとともに、下層の絶縁膜と上層のメッキ配線層との密着性を高める機能を有して効果を有している。   In the semiconductor device as described above, an insulating film is formed on a semiconductor substrate surface on which a semiconductor element or the like is formed, and a rewiring is formed on the insulating film, thereby being connected to one end side of the rewiring. A connection pad such as a semiconductor element is electrically connected to an external connection electrode connected to the land on the other end side. Here, in Patent Documents 1 and 2 described above, as a wiring structure for rewiring, a plated wiring layer made of copper (Cu) or the like is laminated on a base metal layer for plating made of titanium (Ti) or the like. A configuration is disclosed. The metal layer for plating serves as a seed layer when the plated wiring layer is formed by electrolytic plating, and has an effect of improving the adhesion between the lower insulating film and the upper plated wiring layer. .

そして、このような配線構造を有する再配線は、概略、以下のように製造される。まず、半導体基板上に開口部を設けた絶縁膜を形成した後、半導体基板の全面を被覆するように、チタン等のメッキ用の下地金属層を形成する。次いで、メッキ用の下地金属層上に、所定の配線パターンに応じた開口部を有するフォトレジストを形成した後、電解メッキを行うことにより、開口部内に露出するメッキ金属層上にのみ、銅等のメッキ配線層を形成する。次いで、フォトレジストを除去した後、所定のパターン形状で形成されたメッキ配線層をマスクにして、メッキ用の下地金属層をエッチングすることにより、メッキ配線層の直下にのみメッキ用の下地金属層が残留した積層構造を有する再配線が形成される。   A rewiring having such a wiring structure is generally manufactured as follows. First, after forming an insulating film having an opening on a semiconductor substrate, a base metal layer for plating such as titanium is formed so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate. Next, after forming a photoresist having an opening corresponding to a predetermined wiring pattern on the base metal layer for plating, by performing electroplating, only on the plated metal layer exposed in the opening, copper or the like A plated wiring layer is formed. Next, after removing the photoresist, by using the plated wiring layer formed in a predetermined pattern shape as a mask and etching the underlying metal layer for plating, the underlying metal layer for plating only under the plated wiring layer Thus, a rewiring having a laminated structure in which is left is formed.

しかしながら、上述した製造方法に示したように、所定のパターン形状で形成されたメッキ配線層をマスクにして、下層のメッキ用の下地金属層をエッチングする工程において、メッキ配線層の配線パターンの端部近傍直下のメッキ用の下地金属層がエッチングにより除去される、サイドエッチングが生じる場合がある。この場合、メッキ配線層の配線パターンの端部近傍にはメッキ用の下地金属層が存在しないため、メッキ用の下地金属層による下層の絶縁膜と上層のメッキ配線層との密着幅が狭くなって、密着性が劣化し、半導体装置の製造歩留まりや信頼性の低下を招くという問題を有している。特に、このメッキ用の下地金属層のサイドエッチングは、メッキ用の下地金属層の材質やエッチング条件等に応じて、そのエッチング量は略一定であるため、半導体装置の小型化や高集積化に伴って再配線の配線パターンが微細化されるほど、相対的にエッチング量の比率が高まって、下層の絶縁膜と上層のメッキ配線層との密着幅がさらに狭くなって、密着性が著しく劣化するという問題を有している。   However, as shown in the manufacturing method described above, in the step of etching the underlying metal layer for plating using the plated wiring layer formed in a predetermined pattern shape as a mask, the end of the wiring pattern of the plated wiring layer Side etching may occur in which the underlying metal layer for plating just below the portion is removed by etching. In this case, the base metal layer for plating does not exist in the vicinity of the end of the wiring pattern of the plated wiring layer, so that the adhesion width between the lower insulating film and the upper plated wiring layer by the base metal layer for plating is narrowed. As a result, there is a problem that the adhesiveness is deteriorated and the manufacturing yield and reliability of the semiconductor device are lowered. In particular, the side etching of the base metal layer for plating has a substantially constant etching amount depending on the material of the base metal layer for plating and the etching conditions, so that the semiconductor device can be miniaturized and highly integrated. As the wiring pattern of the rewiring becomes finer, the ratio of the etching amount increases relatively, the contact width between the lower insulating film and the upper plated wiring layer becomes narrower, and the adhesiveness deteriorates significantly. Have the problem of

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、絶縁膜上に下地金属層と上部金属層からなる配線を備えた半導体装置において、絶縁膜と上部金属層との密着性の劣化を抑制することができる半導体装置、及び、その製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above-described problems, the present invention suppresses deterioration in adhesion between an insulating film and an upper metal layer in a semiconductor device including a wiring made of a base metal layer and an upper metal layer on the insulating film. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that can perform the same and a manufacturing method thereof.

本発明に係る半導体装置は、
一面側に接続パッドを有する半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ、前記接続パッドの一部を露出する開口部と、上面に凹部を有する絶縁膜と、
前記凹部内の前記絶縁膜上に設けられた密着層と、
前記密着層上に設けられた配線層と、
を有することを特徴とする。
A semiconductor device according to the present invention includes:
A semiconductor substrate having connection pads on one side;
An opening provided on the semiconductor substrate and exposing a part of the connection pad; an insulating film having a recess on an upper surface;
An adhesion layer provided on the insulating film in the recess;
A wiring layer provided on the adhesion layer;
It is characterized by having.

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、
一面側に設けられた接続パッドを被覆するように絶縁膜が設けられた半導体基板を用意し、
前記絶縁膜に、前記接続パッドの一面側が露出する開口部を形成すると共に、前記絶縁膜の上面の一部に凹部を形成し、
前記開口部内及び前記凹部が形成された前記絶縁膜の上面に、密着層を含む下地金属層を形成し、
前記下地金属層の上面側の前記凹部内を含む領域に、所定のパターンを有する上部金属層を形成することを特徴とする。
In addition, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
Prepare a semiconductor substrate provided with an insulating film so as to cover the connection pad provided on one side,
In the insulating film, an opening that exposes one side of the connection pad is formed, and a recess is formed in a part of the upper surface of the insulating film.
Forming a base metal layer including an adhesion layer on the upper surface of the insulating film in which the recess and the recess are formed;
An upper metal layer having a predetermined pattern is formed in a region including the inside of the recess on the upper surface side of the base metal layer.

本発明に係る半導体装置及びその製造方法によれば、絶縁膜上に下地金属層と上部金属層からなる配線を備えた半導体装置において、下地金属層のサイドエッチングによる絶縁膜と上部金属層との密着性の劣化を抑制して、製造歩留まりや信頼性の高い配線構造を提供することができる。   According to the semiconductor device and the method for manufacturing the same according to the present invention, in the semiconductor device having the wiring composed of the base metal layer and the upper metal layer on the insulating film, the insulating film and the upper metal layer formed by side etching of the base metal layer It is possible to provide a wiring structure with high manufacturing yield and high reliability by suppressing deterioration of adhesion.

本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す概略平面図である。1 is a schematic plan view showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention. 本実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その1)である。It is process sectional drawing (the 1) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その2)である。It is process sectional drawing (the 2) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その3)である。It is process sectional drawing (the 3) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その4)である。It is process sectional drawing (the 4) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その5)である。It is process sectional drawing (the 5) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の比較例を示す概略プロセス図である。It is a schematic process figure which shows the comparative example of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の作用効果を説明するために比較例に対比させた概略プロセス図である。FIG. 6 is a schematic process diagram compared with a comparative example in order to explain the operation effect of the semiconductor device according to the embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の他の作用効果を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the other effect of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置に適用される絶縁膜上面の凹部の他の構成例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other structural example of the recessed part of the upper surface of the insulating film applied to the semiconductor device which concerns on this embodiment.

以下、本発明に係る半導体装置及びその製造方法について、実施形態を示して詳しく説明する。
まず、本発明に係る半導体装置について説明する。ここでは、ウエハレベルCSP型のパッケージ構造を有する半導体装置を例に示す。
Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments.
First, a semiconductor device according to the present invention will be described. Here, a semiconductor device having a wafer level CSP type package structure is shown as an example.

(半導体装置)
図1は、本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す概略平面図であり、図2は、本実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。ここで、図2(a)は、図1に示した半導体装置におけるIIA−IIA線(本明細書においては図1中に示したローマ数字の「2」に対応する記号として便宜的に「II」を用いる。)に沿った断面を示す図であり、図2(b)は、図1に示した半導体装置におけるIIB−IIB線に沿った断面を示す図である。
(Semiconductor device)
FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to this embodiment. 2A is a IIA-IIA line in the semiconductor device shown in FIG. 1 (in this specification, “II” is conveniently used as a symbol corresponding to the Roman numeral “2” shown in FIG. 2 is a diagram showing a cross section taken along line IIB-IIB in the semiconductor device shown in FIG.

本実施形態に係る半導体装置10は、例えば図1、図2(a)、(b)に示すように、所定の機能を有する集積回路(図示を省略)が上面11a側(図1の紙面表面側、又は、図2(a)、(b)の上面側;一面側)に形成されたシリコン、GaAs等からなる半導体基板11を備えている。ここで、集積回路は、周知のトランジスタやダイオード、抵抗、コンデンサ等の素子により形成されている。   In the semiconductor device 10 according to the present embodiment, for example, as shown in FIGS. 1, 2A, and 2B, an integrated circuit (not shown) having a predetermined function is provided on the upper surface 11a side (the surface of FIG. 1). A semiconductor substrate 11 made of silicon, GaAs, or the like is formed on the side or the upper surface side of FIG. 2A and FIG. Here, the integrated circuit is formed by a known element such as a transistor, a diode, a resistor, or a capacitor.

図1、図2(a)、(b)に示すように、半導体基板11の上面11aには、上記集積回路の各素子に接続されたアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド12が設けられている。また、半導体基板11の上面11aには、酸化シリコンや窒化シリコン等からなるパッシベーション膜13が設けられている。ここで、パッシベーション膜13は、例えば、半導体基板11の上面11aの周縁部分を除く、中央部に矩形状または正方形状に形成されている。また、パッシベーション膜13は、半導体基板11の上面11aの周縁部分には形成されておらず、当該周縁部分において半導体基板11の上面11aが略枠状に露出されている。パッシベーション膜13には、各接続パッド12の上面の、例えば中央部分を露出させる複数の開口部13hが設けられている。   As shown in FIGS. 1, 2A, and 2B, the upper surface 11a of the semiconductor substrate 11 is provided with a plurality of connection pads 12 made of an aluminum-based metal or the like connected to each element of the integrated circuit. ing. A passivation film 13 made of silicon oxide, silicon nitride, or the like is provided on the upper surface 11a of the semiconductor substrate 11. Here, for example, the passivation film 13 is formed in a rectangular shape or a square shape in the central portion excluding the peripheral portion of the upper surface 11 a of the semiconductor substrate 11. Further, the passivation film 13 is not formed on the peripheral portion of the upper surface 11a of the semiconductor substrate 11, and the upper surface 11a of the semiconductor substrate 11 is exposed in a substantially frame shape at the peripheral portion. The passivation film 13 is provided with a plurality of openings 13 h that expose, for example, the central portion of the upper surface of each connection pad 12.

パッシベーション膜13の上面には、ポリイミド系樹脂等からなる絶縁膜14が、半導体基板11の上面11aに関する法線の方向から見て、すなわち、半導体基板11を平面視して、例えばパッシベーション膜13と略同一の形状となるように設けられている。パッシベーション膜13の開口部13hに対応する部分の絶縁膜14には、開口部14hが設けられている。すなわち、各接続パッド12の上面は、パッシベーション膜13に設けられた開口部13h、及び、絶縁膜14に設けられた開口部14hを介して露出されている。なお、本実施形態では、複数の接続パッド12が、半導体基板11の上面11aの外周縁に沿って、全体として略矩形枠状をなすように配列された構成を示したが、各接続パッド12の配列はこれに限られるものではなくい。   An insulating film 14 made of polyimide resin or the like is formed on the upper surface of the passivation film 13 when viewed from the normal direction with respect to the upper surface 11a of the semiconductor substrate 11, that is, when the semiconductor substrate 11 is viewed in plan view, for example, with the passivation film 13 They are provided so as to have substantially the same shape. An opening 14 h is provided in a portion of the insulating film 14 corresponding to the opening 13 h of the passivation film 13. That is, the upper surface of each connection pad 12 is exposed through the opening 13 h provided in the passivation film 13 and the opening 14 h provided in the insulating film 14. In the present embodiment, a configuration in which the plurality of connection pads 12 are arranged so as to form a substantially rectangular frame as a whole along the outer peripheral edge of the upper surface 11a of the semiconductor substrate 11 is shown. The arrangement of is not limited to this.

ここで、図2(a)、(b)に示すように、絶縁膜14の上面には、後述する配線本体16のパターンに対応する領域に、当該絶縁膜14の上面から半導体基板11方向に所定の深さの凹状の凹部14aが設けられている。具体的には、凹部14aは、絶縁膜14の上面から、例えば、当該絶縁膜14の膜厚の1/3程度の深さを有し、さらに、後述する配線本体16の配線幅よりも狭く、かつ、配線本体16のパターンに沿って連続的に延在するように設けられている。   Here, as shown in FIGS. 2A and 2B, the upper surface of the insulating film 14 is in a region corresponding to the pattern of the wiring main body 16 to be described later, from the upper surface of the insulating film 14 toward the semiconductor substrate 11. A concave recess 14a having a predetermined depth is provided. Specifically, the recess 14a has a depth of, for example, about 1/3 of the film thickness of the insulating film 14 from the upper surface of the insulating film 14, and is narrower than the wiring width of the wiring body 16 described later. And it is provided so as to continuously extend along the pattern of the wiring body 16.

また、図2(a)、(b)に示すように、絶縁膜14の上面には、後述する配線本体16のパターンに対応する領域であって、かつ、上記凹部14aを含む領域に、下地金属層(アンダーバンプメタル;UBM)の一部であるチタン(Ti)等の薄膜(以下、チタン薄膜と記す)15が設けられている。具体的には、チタン薄膜15は、後述する製造方法に示すように、上層に形成される銅薄膜16−1及び銅配線層16−2からなる配線本体16を、マスクに用いてエッチングすることにより形成される。このとき、チタン薄膜15はサイドエッチングされることにより、配線本体16の端部近傍の領域(サイドエッチング部15x)が除去されるため、例えば図2(a)、(b)に示すように、配線本体16の配線幅よりも狭く形成されている。ここで、チタン薄膜15は、下層の絶縁膜14と上層の配線本体16との密着性を高める、密着層としての機能を有しているとともに、配線本体16を構成する銅薄膜16−1及び銅配線層16−2とともに、配線の一部(下地金属層)としての機能も有している。   Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, the upper surface of the insulating film 14 is a region corresponding to a pattern of the wiring body 16 described later and a region including the concave portion 14a. A thin film (hereinafter referred to as a titanium thin film) 15 such as titanium (Ti) which is a part of a metal layer (under bump metal; UBM) is provided. Specifically, the titanium thin film 15 is etched using the wiring main body 16 composed of the copper thin film 16-1 and the copper wiring layer 16-2 formed in the upper layer as a mask, as shown in a manufacturing method described later. It is formed by. At this time, since the titanium thin film 15 is side-etched, the region near the end of the wiring body 16 (side-etched portion 15x) is removed. For example, as shown in FIGS. The wiring body 16 is formed to be narrower than the wiring width. Here, the titanium thin film 15 has a function as an adhesion layer that enhances the adhesion between the lower insulating film 14 and the upper wiring body 16, and the copper thin film 16-1 constituting the wiring body 16 and Along with the copper wiring layer 16-2, it also functions as a part of the wiring (underlying metal layer).

絶縁膜14上のチタン薄膜15の上面には、図1、図2(a)、(b)に示すように、配線本体16が設けられている。配線本体16は、例えば、上述したチタン薄膜15とともに下地金属層を形成する銅(Cu)等の薄膜(以下、銅薄膜と記す)と、当該銅薄膜の上面に設けられた上部金属層である銅等の配線層(以下、銅配線層と記す)とを積層した配線構造を有するものを適用することができる。具体的には、配線本体16は、後述する製造方法に示すように、上述した密着層であるチタン薄膜15上に形成された銅薄膜をシード層として電解メッキを行い、当該銅薄膜の上面に上部金属層である銅配線層を成長させることにより形成される。このとき、下地金属層の銅薄膜と上部金属層の銅配線層の2層からなる金属層が一体化するように形成されるので、図2(a)、(b)においてはそれらの境界の図示を省略した。   A wiring main body 16 is provided on the upper surface of the titanium thin film 15 on the insulating film 14 as shown in FIGS. 1, 2A, and 2B. The wiring body 16 is, for example, a thin film such as copper (Cu) (hereinafter referred to as a copper thin film) that forms a base metal layer together with the titanium thin film 15 described above, and an upper metal layer provided on the upper surface of the copper thin film. A wiring structure in which a wiring layer of copper or the like (hereinafter referred to as a copper wiring layer) is laminated can be applied. Specifically, as shown in a manufacturing method to be described later, the wiring body 16 performs electrolytic plating using the copper thin film formed on the titanium thin film 15 that is the adhesion layer described above as a seed layer, and is formed on the upper surface of the copper thin film. It is formed by growing a copper wiring layer which is an upper metal layer. At this time, since the metal layer composed of two layers of the copper thin film of the base metal layer and the copper wiring layer of the upper metal layer is formed so as to be integrated, in FIGS. Illustration is omitted.

ここで、絶縁膜14の上面に設けられた各配線本体16の一端部16aは、絶縁膜14及びパッシベーション膜13に設けられた開口部14h及び13h内において、チタン薄膜15を介して、各接続パッド12に接続されている。また、各配線本体16の他端部にはランド16bが形成されている。そして、各配線本体16の一端部16aと他端部(ランド16b)の間は、これらと一体的に形成された引き回し線部16cにより接続されている。   Here, one end portion 16 a of each wiring body 16 provided on the upper surface of the insulating film 14 is connected to each other through the titanium thin film 15 in the openings 14 h and 13 h provided in the insulating film 14 and the passivation film 13. It is connected to the pad 12. A land 16 b is formed at the other end of each wiring body 16. The one end portion 16a and the other end portion (land 16b) of each wiring body 16 are connected by a lead wire portion 16c formed integrally therewith.

また、図2(a)、(b)に示すように、配線本体16、絶縁膜14及び半導体基板11の各上面には、熱硬化性のエポキシ樹脂等からなる保護絶縁膜17が設けられている。保護絶縁膜17には、各配線本体16のランド16bの上面を露出させる複数の開口部17hが設けられている。保護絶縁膜17の上面には、開口部17hを介して露出するランド16bに接続された外部接続用の半田ボール18が設けられている。   Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, a protective insulating film 17 made of a thermosetting epoxy resin or the like is provided on each upper surface of the wiring body 16, the insulating film 14, and the semiconductor substrate 11. Yes. The protective insulating film 17 is provided with a plurality of openings 17 h that expose the upper surface of the land 16 b of each wiring body 16. On the upper surface of the protective insulating film 17, there are provided solder balls 18 for external connection connected to the lands 16b exposed through the openings 17h.

このように、本実施形態に係る半導体装置10においては、配線本体16のパターンに対応する領域の絶縁膜14上面に、当該絶縁膜14の上面から所定の深さの凹部14aが設けられ、当該凹部14aを含む絶縁膜14上面に、配線の一部であり、かつ、密着層であるチタン薄膜15を介して配線本体16が設けられている。これにより、チタン薄膜15が、サイドエッチングにより、配線本体16の配線幅よりも狭く形成された場合であっても、絶縁膜14上面の凹部14aにより、チタン薄膜15を介して配線本体16と絶縁膜14とが密着する面積を十分広く確保することができる。これは換言すれば、半導体装置の小型化や高集積化に伴って、配線が微細化された場合であっても、配線と絶縁膜との間に介在するチタン層による密着面積を十分確保することができることを意味する。したがって、本実施形態によれば、配線本体16と絶縁膜14との密着性を向上させて信頼性の高い半導体装置を提供することができる。   As described above, in the semiconductor device 10 according to the present embodiment, the upper surface of the insulating film 14 in the region corresponding to the pattern of the wiring body 16 is provided with the recess 14a having a predetermined depth from the upper surface of the insulating film 14. A wiring body 16 is provided on the upper surface of the insulating film 14 including the recess 14a via a titanium thin film 15 which is a part of the wiring and is an adhesion layer. Thereby, even if the titanium thin film 15 is formed by side etching so as to be narrower than the wiring width of the wiring main body 16, it is insulated from the wiring main body 16 via the titanium thin film 15 by the recess 14 a on the upper surface of the insulating film 14. It is possible to ensure a sufficiently large area where the film 14 is in close contact. In other words, even when the wiring is miniaturized as the semiconductor device is miniaturized and highly integrated, a sufficient contact area is ensured by the titanium layer interposed between the wiring and the insulating film. Means that you can. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide a highly reliable semiconductor device by improving the adhesion between the wiring body 16 and the insulating film 14.

また、本実施形態においては、絶縁膜14の上面に凹状の凹部14aを設けて、当該凹部14aを含む領域に、チタン薄膜15を介して配線本体16を設けた構成を有している。これにより、配線本体16の膜厚を厚くした場合であっても、半導体基板11の上面11aから配線本体16の上面までの高さを抑制することができる。したがって、配線本体16が形成された半導体基板11上に、保護絶縁膜17等を形成する場合であっても、絶縁膜14と保護絶縁膜17間に気泡が入りにくくして信頼性の高い半導体装置を提供することができる。   In the present embodiment, a concave recess 14 a is provided on the upper surface of the insulating film 14, and a wiring body 16 is provided in a region including the recess 14 a via a titanium thin film 15. Thereby, even if it is a case where the film thickness of the wiring main body 16 is thickened, the height from the upper surface 11a of the semiconductor substrate 11 to the upper surface of the wiring main body 16 can be suppressed. Therefore, even when the protective insulating film 17 or the like is formed on the semiconductor substrate 11 on which the wiring body 16 is formed, a highly reliable semiconductor in which bubbles are difficult to enter between the insulating film 14 and the protective insulating film 17. An apparatus can be provided.

(半導体装置の製造方法)
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図3〜図7は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。ここでは、図2(a)に示した断面構造を有する半導体装置について製造方法を説明する。
(Method for manufacturing semiconductor device)
Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
3 to 7 are process cross-sectional views illustrating an example of a semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment. Here, a manufacturing method for the semiconductor device having the cross-sectional structure shown in FIG.

上述した半導体装置10の製造方法は、まず、図3(a)に示すように、ウエハ状態のシリコン基板(以下、半導体ウエハ21と記す;半導体基板)の上面21aに、図示を省略した集積回路、及び、当該集積回路に接続されたアルミニウム軽金属等からなる接続パッド12が形成されたものを予め準備する。ここで、半導体ウエハ21の上面21aには、集積回路及び接続パッド12を被覆するように、酸化シリコン等からなるパッシベーション膜13、及び、ポリイミド系樹脂等の感光性の絶縁膜14が積層形成されている。   In the method of manufacturing the semiconductor device 10 described above, first, as shown in FIG. 3A, an integrated circuit whose illustration is omitted on an upper surface 21a of a silicon substrate in a wafer state (hereinafter referred to as a semiconductor wafer 21; semiconductor substrate). In addition, a device in which connection pads 12 made of aluminum light metal or the like connected to the integrated circuit are formed is prepared in advance. Here, on the upper surface 21 a of the semiconductor wafer 21, a passivation film 13 made of silicon oxide or the like and a photosensitive insulating film 14 made of polyimide resin or the like are laminated so as to cover the integrated circuit and the connection pads 12. ing.

次いで、図3(b)、図4(a)に示すように、フォトリソグラフィ法を用いて、パッシベーション膜13及び絶縁膜14に、接続パッド12の上面の、例えば中央部分が露出する開口部13h、14hを形成すると同時に、絶縁膜14の上面に、配線本体16のパターンに対応し、かつ、所定の深さを有する凹状の凹部14aを形成する。具体的には、図3(b)に示すように、少なくとも、開口部13h、14hの形成箇所に対応する領域には、露光装置の光源からの光(露光光)40を高い比率(透過率)で透過させる透過部(第1の透過部)32を有し、また、凹部14aの形成箇所に対応する領域には、透過部32における露光光40の透過比率を1とした場合に、露光光40を例えば1/3の比率で透過させる1/3透過部(第2の透過部)33(又は、露光光40を例えば2/3の比率で遮光する2/3遮光部)を有し、パッシベーション膜13及び絶縁膜14を残存させる領域には、露光光40を遮断する遮光部31を有する露光マスク(レチクル)40を用意する。   Next, as shown in FIGS. 3B and 4A, an opening 13h in which, for example, the central portion of the upper surface of the connection pad 12 is exposed to the passivation film 13 and the insulating film 14 by using a photolithography method. , 14h are formed at the same time, and a concave recess 14a corresponding to the pattern of the wiring body 16 and having a predetermined depth is formed on the upper surface of the insulating film 14. Specifically, as shown in FIG. 3B, at least in a region corresponding to the positions where the openings 13h and 14h are formed, light (exposure light) 40 from the light source of the exposure apparatus has a high ratio (transmittance). ), And the region corresponding to the position where the recess 14a is formed is exposed when the transmission ratio of the exposure light 40 in the transmission portion 32 is 1. For example, it has a 1/3 transmission part (second transmission part) 33 that transmits light 40 at a ratio of 1/3 (or a 2/3 light shielding part that blocks exposure light 40 at a ratio of 2/3, for example). In the region where the passivation film 13 and the insulating film 14 remain, an exposure mask (reticle) 40 having a light shielding portion 31 that blocks the exposure light 40 is prepared.

フォトリソグラフィ法の露光工程において、このようなマスク30を用いることにより、図3(b)に示すように、露光光40に対して、透過部32では例えば露光光40に近似する高い光エネルギーを有する透過光41が絶縁膜14及びパッシベーション膜13に照射され、1/3透過部33では例えば露光光40の1/3の光エネルギーを有する透過光42が絶縁膜14及びパッシベーション膜13に照射される。このような露光工程における光エネルギーに依存して、絶縁膜14及びパッシベーション膜13の感光深さが異なるため、現像工程において、マスク30の透過部32に対応する領域では、絶縁膜14及びパッシベーション膜13が完全に除去されて、その下層の接続パッド12の上面が露出する開口部13h、14hが形成され、同時に、マスク30の1/3透過部33に対応する領域では、絶縁膜14の上面から膜厚の1/3程度のみが除去された凹部14aが形成される。   By using such a mask 30 in the exposure process of the photolithography method, as shown in FIG. 3B, the transmissive part 32 has a high light energy that approximates the exposure light 40 with respect to the exposure light 40, for example. The transmitted light 41 is irradiated to the insulating film 14 and the passivation film 13, and the transmitted light 42 having a light energy of 1/3 of the exposure light 40 is irradiated to the insulating film 14 and the passivation film 13 in the 1/3 transmitting portion 33. The Since the photosensitive depth of the insulating film 14 and the passivation film 13 is different depending on the light energy in the exposure process, the insulating film 14 and the passivation film are formed in a region corresponding to the transmission part 32 of the mask 30 in the developing process. 13 is completely removed to form openings 13h and 14h in which the upper surface of the underlying connection pad 12 is exposed. At the same time, in the region corresponding to the 1/3 transmission portion 33 of the mask 30, the upper surface of the insulating film 14 is formed. Thus, a recess 14a from which only about 1/3 of the film thickness is removed is formed.

なお、この開口部13h、14h及び凹部14aを形成する工程においては、半導体ウエハ21を個別の半導体装置10に個片化する際のダイシングストリート22及びその両側の近傍領域における、絶縁膜14及びパッシベーション膜13も同時に、完全に除去されて、図4(a)に示すように、当該領域の半導体ウエハ21の上面21aが露出する。そして、開口部13h、14h、凹部14aが形成された絶縁膜14及びパッシベーション膜13をベーク処理して固化する。   In the step of forming the openings 13h and 14h and the recess 14a, the insulating film 14 and the passivation film in the dicing street 22 when the semiconductor wafer 21 is divided into individual semiconductor devices 10 and the adjacent regions on both sides thereof are formed. At the same time, the film 13 is completely removed, and as shown in FIG. 4A, the upper surface 21a of the semiconductor wafer 21 in the region is exposed. Then, the insulating film 14 and the passivation film 13 in which the openings 13h and 14h and the recess 14a are formed are baked and solidified.

次いで、図4(b)、(c)に示すように、半導体ウエハ21の上面側の全域、すなわち、パッシベーション膜13及び絶縁膜14の各開口部13h、14hを介して露出された接続パッド12の上面、絶縁膜14の上面、並びに、ダイシングストリート22及びその両側の近傍領域に対応する部分の半導体ウエハ21の上面21aに、下地金属層を構成するチタン薄膜15、及び、銅薄膜16−1を形成する。ここで、チタン薄膜15及び銅薄膜16−1は、例えばスパッタリング法を用いて形成される。   Next, as shown in FIGS. 4B and 4C, the connection pad 12 exposed through the entire upper surface side of the semiconductor wafer 21, that is, through the openings 13 h and 14 h of the passivation film 13 and the insulating film 14. On the upper surface 21a, the upper surface of the insulating film 14, and the upper surface 21a of the semiconductor wafer 21 corresponding to the dicing street 22 and the adjacent regions on both sides thereof, the titanium thin film 15 constituting the base metal layer, and the copper thin film 16-1. Form. Here, the titanium thin film 15 and the copper thin film 16-1 are formed using, for example, a sputtering method.

次いで、図5(a)に示すように、銅薄膜16−1の上面にポジ型の液状レジストからなるメッキレジスト膜23をパターン形成する。ここで、後述する銅配線層16−2の形成領域に対応する部分のメッキレジスト膜23には、開口部23hが形成されている。次いで、図5(b)に示すように、銅薄膜16−1をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうことにより、メッキレジスト膜23の開口部23h内の銅薄膜16−1の上面に銅配線層16−2が形成される。その後、銅薄膜16−1の上面からメッキレジスト膜23が剥離される。   Next, as shown in FIG. 5A, a plating resist film 23 made of a positive liquid resist is patterned on the upper surface of the copper thin film 16-1. Here, an opening 23h is formed in a portion of the plating resist film 23 corresponding to a formation region of a copper wiring layer 16-2 described later. Next, as shown in FIG. 5B, by performing copper electroplating using the copper thin film 16-1 as a plating current path, the upper surface of the copper thin film 16-1 in the opening 23h of the plating resist film 23 is formed. Copper wiring layer 16-2 is formed. Thereafter, the plating resist film 23 is peeled off from the upper surface of the copper thin film 16-1.

次いで、図6(a)に示すように、銅配線層16−2をエッチングマスクとして用いて、当該銅配線層16−2が形成されていない領域(すなわち、銅配線層16−2に被覆されず露出している領域)の銅薄膜16−1をエッチングして除去することにより、銅配線層16−2の直下にのみ銅薄膜16−1を残存させる。これにより、銅配線層16−2とその直下に残存する銅薄膜16−1が配線本体16として一体的に形成される。   Next, as shown in FIG. 6A, using the copper wiring layer 16-2 as an etching mask, a region where the copper wiring layer 16-2 is not formed (that is, covered with the copper wiring layer 16-2). The copper thin film 16-1 in the exposed region) is removed by etching, so that the copper thin film 16-1 remains only directly under the copper wiring layer 16-2. As a result, the copper wiring layer 16-2 and the copper thin film 16-1 remaining immediately below the copper wiring layer 16-2 are integrally formed as the wiring body 16.

次いで、図6(b)に示すように、配線本体16をエッチングマスクとして用いて、当該配線本体16が形成されていない領域(すなわち、配線本体16に被覆されず露出している領域)のチタン薄膜15をウェットエッチングにより除去することにより、配線本体16の直下にのみチタン薄膜15を残存させる。これにより、配線本体16が密着層であるチタン薄膜15を介して絶縁膜14の上面に密着した構成が得られる。また、チタン薄膜15が配線本体16とともに、配線の一部を構成する。ここで、チタン薄膜15をエッチングする工程においては、オーバーエッチング気味に処理を行うことにより、絶縁膜14や半導体ウエハ21上に、チタン薄膜15の残渣が存在しないように、完全に除去する。これにより、絶縁膜14や半導体ウエハ21上に残存するチタン薄膜15の残渣が除去されて、配線間ショート等の導通不良が防止されるとともに、後述する保護絶縁膜17と絶縁膜14及び半導体ウエハ21との密着性を向上させることができる。このとき、チタン薄膜15がオーバーエッチングされることにより、図6(b)に示すように、配線本体16の端部近傍の領域(サイドエッチング部15x)においてチタン薄膜15が除去されるサイドエッチングが生じる。   Next, as shown in FIG. 6B, using the wiring main body 16 as an etching mask, titanium in a region where the wiring main body 16 is not formed (that is, a region exposed without being covered by the wiring main body 16). By removing the thin film 15 by wet etching, the titanium thin film 15 remains only directly under the wiring body 16. Thereby, the structure which the wiring main body 16 contact | adhered to the upper surface of the insulating film 14 through the titanium thin film 15 which is an adhesion layer is obtained. Further, the titanium thin film 15 together with the wiring body 16 constitutes a part of the wiring. Here, in the step of etching the titanium thin film 15, it is completely removed so that the residue of the titanium thin film 15 does not exist on the insulating film 14 or the semiconductor wafer 21 by performing a process like over-etching. As a result, residues of the titanium thin film 15 remaining on the insulating film 14 and the semiconductor wafer 21 are removed to prevent conduction failure such as a short circuit between wirings, and a protective insulating film 17, the insulating film 14, and the semiconductor wafer described later. Adhesion with 21 can be improved. At this time, when the titanium thin film 15 is over-etched, side etching in which the titanium thin film 15 is removed in a region near the end of the wiring body 16 (side etching portion 15x) is performed as shown in FIG. Arise.

次いで、図7(a)に示すように、半導体ウエハ21の上面側の全域、すなわち、配線本体16の上面、絶縁膜14の上面、並びに、ダイシングストリート22及びその両側の近傍領域に対応する部分の半導体ウエハ21の上面21aに、熱硬化性のエポキシ樹脂等からなる保護絶縁膜17が形成される。ここで、保護絶縁膜17には、配線本体16のランド16bが露出する開口部17hが形成される。   Next, as shown in FIG. 7A, the entire region on the upper surface side of the semiconductor wafer 21, that is, the upper surface of the wiring body 16, the upper surface of the insulating film 14, and the portions corresponding to the dicing street 22 and the neighboring regions on both sides thereof. A protective insulating film 17 made of a thermosetting epoxy resin or the like is formed on the upper surface 21 a of the semiconductor wafer 21. Here, the protective insulating film 17 is formed with an opening 17 h through which the land 16 b of the wiring body 16 is exposed.

そして、図7(a)に示すように、保護絶縁膜17に形成された開口部17hを介して、配線本体16のランド16bに接続されるように外部接続用の半田ボール18が形成される。なお、ここでは、半田ボール18を形成する場合について説明したが、ランドグリッドアレイ(Land grid array;LGA)型のパッケージに適用されるような、半田印刷による突起状の電極パッドを形成するものであってもよい。   7A, solder balls 18 for external connection are formed so as to be connected to the lands 16b of the wiring body 16 through the openings 17h formed in the protective insulating film 17. . Although the case where the solder balls 18 are formed has been described here, a protruding electrode pad is formed by solder printing as applied to a land grid array (LGA) type package. There may be.

次いで、図7(b)に示すように、保護絶縁膜17及び半田ボール18が形成された半導体ウエハ21を、ダイシングストリート22に沿って切断して個片化することにより、図1、図2(a)、(b)に示した半導体装置10が複数個得られる。   Next, as shown in FIG. 7B, the semiconductor wafer 21 on which the protective insulating film 17 and the solder balls 18 are formed is cut along the dicing street 22 into individual pieces, so that FIGS. A plurality of semiconductor devices 10 shown in (a) and (b) are obtained.

このような半導体装置10の製造方法においては、絶縁膜14及びパッシベーション膜13に被覆された接続パッド12の上面を露出する開口部14h、13hと、絶縁膜14の上面に、配線本体16のパターンに対応し、かつ、所定の深さを有する凹状の凹部14aと、を同一の工程により形成することができる。したがって、製造プロセスの増加や変更を伴うことなく、配線本体16と絶縁膜14との密着性を向上させて信頼性の高い半導体装置を提供することができる。   In such a manufacturing method of the semiconductor device 10, the openings 14 h and 13 h exposing the upper surfaces of the connection pads 12 covered with the insulating film 14 and the passivation film 13, and the pattern of the wiring body 16 on the upper surface of the insulating film 14. And a concave recess 14a having a predetermined depth can be formed by the same process. Therefore, it is possible to provide a highly reliable semiconductor device by improving the adhesion between the wiring body 16 and the insulating film 14 without increasing or changing the manufacturing process.

次に、上述した実施形態に係る半導体装置及びその製造方法の作用効果について、比較対象となる配線構造(以下、比較例と記す)を示して詳しく説明する。ここでは、上述した実施形態に示した半導体装置の比較例として、シリコン基板上に形成された絶縁膜の上面に、本発明の特徴である凹部を設けることなく、配線が直接設けられた構成を示す。   Next, operational effects of the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the above-described embodiment will be described in detail with reference to a wiring structure to be compared (hereinafter referred to as a comparative example). Here, as a comparative example of the semiconductor device described in the above-described embodiment, a configuration in which wiring is directly provided on the upper surface of an insulating film formed on a silicon substrate without providing a concave portion which is a feature of the present invention. Show.

図8は、本実施形態に係る半導体装置の比較例を示す概略プロセス図であり、図9は、本実施形態に係る半導体装置の作用効果を説明するために比較例に対比させた概略プロセス図である。ここで、図8(a)、(c)は、比較例における配線の製造プロセスの概略平面図であり、図8(b)、(d)は、各々、図8(a)、(c)に示したVIIIB−VIIIB線、VIIID−VIIID線(本明細書においては図8中に示したローマ数字の「8」に対応する記号として便宜的に「VIII」を用いる。)に沿った断面を示す図である。また、図9(a)、(c)は、本実施形態における配線の製造プロセスの概略平面図であり、図9(b)、(d)は、各々、図9(a)、(c)に示したIXB−IXB線、IXD−IXD線に沿った断面を示す図である。図10は、本実施形態に係る半導体装置の他の作用効果を説明するための概略断面図である。ここでは、本実施形態に係る半導体装置との対比を簡易にするために、同等の構成については同一の符号を付して示す。   FIG. 8 is a schematic process diagram showing a comparative example of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 9 is a schematic process diagram compared with the comparative example in order to explain the operation effect of the semiconductor device according to the present embodiment. It is. Here, FIGS. 8A and 8C are schematic plan views of the wiring manufacturing process in the comparative example, and FIGS. 8B and 8D are FIGS. 8A and 8C, respectively. Sections along line VIIIB-VIIIB and line VIIID-VIIID (in this specification, “VIII” is used as a symbol corresponding to the Roman numeral “8” shown in FIG. 8 for convenience). FIG. FIGS. 9A and 9C are schematic plan views of the wiring manufacturing process according to this embodiment. FIGS. 9B and 9D are FIGS. 9A and 9C, respectively. It is a figure which shows the cross section along the IXB-IXB line | wire and IXD-IXD line | wire which were shown in FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining another function and effect of the semiconductor device according to the present embodiment. Here, in order to simplify the comparison with the semiconductor device according to the present embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals.

まず、比較例について説明する。
本実施形態の比較例における配線の製造プロセスは、まず、図8(a)、(b)に示すように、半導体ウエハ21の上面に、各接続パッド12を被覆するように、それぞれ、上面が略平坦なパッシベーション膜13及び絶縁膜14が順次積層形成され、そのパッシベーション膜13及び絶縁膜14に、接続パッド12の上面が露出する開口部13h、14h、及び、ダイシングストリート22を含む領域の半導体ウエハ21の上面21aが露出する開口部が形成される。
First, a comparative example will be described.
As shown in FIGS. 8A and 8B, the wiring manufacturing process in the comparative example of the present embodiment is such that the upper surface of the semiconductor wafer 21 is covered with the connection pads 12 as shown in FIGS. A substantially flat passivation film 13 and an insulating film 14 are sequentially stacked, and a semiconductor in a region including the openings 13 h and 14 h where the upper surface of the connection pad 12 is exposed and the dicing street 22 are exposed on the passivation film 13 and the insulating film 14. An opening through which the upper surface 21a of the wafer 21 is exposed is formed.

次いで、開口部13h、14hを有するパッシベーション膜13及び絶縁膜14が形成された半導体ウエハ21の上面に、下地金属層であるチタン薄膜15及び銅薄膜16−1が形成される。ここで、チタン薄膜15及び銅薄膜16−1は、開口部13h、14hを介して各接続パッド12に接続されている。次いで、銅薄膜16−1の上面に、所定のパターンを有する上部金属層である銅配線層16−2を電解メッキにより形成し、当該銅配線層16−2をマスクとして、銅配線層16−2に被覆されず露出している領域の銅薄膜16−1及びチタン薄膜15を順次エッチングすることにより、図8(c)、(d)に示すように、絶縁膜14の上面に、チタン薄膜15を介して、銅薄膜16−1と銅配線層16−2からなる配線本体16が形成された構成が得られる。この銅薄膜16−1と銅配線層16−2は一体的に形成されている。   Next, a titanium thin film 15 and a copper thin film 16-1 are formed on the upper surface of the semiconductor wafer 21 on which the passivation film 13 having the openings 13 h and 14 h and the insulating film 14 are formed. Here, the titanium thin film 15 and the copper thin film 16-1 are connected to each connection pad 12 through the openings 13h and 14h. Next, a copper wiring layer 16-2, which is an upper metal layer having a predetermined pattern, is formed on the upper surface of the copper thin film 16-1 by electrolytic plating, and the copper wiring layer 16-2 is used as a mask. By sequentially etching the copper thin film 16-1 and the titanium thin film 15 in the exposed region that is not covered with 2, the titanium thin film is formed on the upper surface of the insulating film 14 as shown in FIGS. 15, a configuration in which the wiring body 16 including the copper thin film 16-1 and the copper wiring layer 16-2 is formed is obtained. The copper thin film 16-1 and the copper wiring layer 16-2 are integrally formed.

ここで、銅配線層16−2及び銅薄膜16−1からなる配線本体16をマスクとして、上述したように、チタン薄膜15をオーバーエッチング気味に除去した場合のサイドエッチング量について、詳しく検証する。例えばチタン薄膜15の膜厚を180nmに設定し、所定のエッチング条件を適用することにより、図8(d)に示すように、サイドエッチングにより配線本体16の端部から配線本体16の下部に沿って除去されるチタン薄膜15の寸法(すなわち、サイドエッチング部15xの寸法;サイドエッチング量)を2μmとする。ここで、チタン薄膜15のサイドエッチング量は、チタン薄膜15の膜厚や材質、エッチング条件等に依存するため、配線本体16の幅に関わらず、略一定の値になることが知られている。そして、チタン薄膜15に対するサイドエッチングは、配線本体16のパターン全周の端部近傍において生じることから、図8(d)に示すように、特定の断面に着目した場合、サイドエッチング部15xの総寸法は配線本体16の左右両端部近傍において、概ね(2×2=)4μmになる。このことから、例えば、配線幅が15μmの配線本体16の場合、チタン薄膜15の残存寸法は、(15−2×2=)11μmと計算される。したがって、配線本体16の幅(15μm)の2/3以上の領域でチタン薄膜15を介して、配線本体16と絶縁膜14が密着することになり、相互の密着性は概ね確保される。   Here, as described above, the side etching amount when the titanium thin film 15 is removed in an over-etched manner as described above will be examined in detail using the wiring main body 16 including the copper wiring layer 16-2 and the copper thin film 16-1 as a mask. For example, by setting the film thickness of the titanium thin film 15 to 180 nm and applying predetermined etching conditions, as shown in FIG. 8D, side etching leads from the end of the wiring body 16 to the lower part of the wiring body 16. The dimension of the titanium thin film 15 to be removed (that is, the dimension of the side etching portion 15x; the amount of side etching) is set to 2 μm. Here, since the side etching amount of the titanium thin film 15 depends on the film thickness, material, etching conditions and the like of the titanium thin film 15, it is known that the side etching amount becomes a substantially constant value regardless of the width of the wiring body 16. . Since the side etching on the titanium thin film 15 occurs in the vicinity of the end of the entire periphery of the pattern of the wiring main body 16, as shown in FIG. The dimensions are approximately (2 × 2 =) 4 μm in the vicinity of the left and right ends of the wiring body 16. From this, for example, in the case of the wiring body 16 having a wiring width of 15 μm, the remaining dimension of the titanium thin film 15 is calculated as (15−2 × 2 =) 11 μm. Therefore, the wiring main body 16 and the insulating film 14 are in close contact with each other through the titanium thin film 15 in a region of 2/3 or more of the width (15 μm) of the wiring main body 16, and mutual adhesion is generally ensured.

しかしながら、今後、半導体装置の小型化や高集積化に伴って、配線がさらに微細化された場合、例えば配線本体16の配線幅が10μm以下になった場合には、上記と同等寸法のサイドエッチングが生じることにより、チタン薄膜15の残存寸法は、例えば(10−2×2=)6μmと計算される。この残存寸法は、配線本体16の幅(10μm)の2/3以下となり、配線本体16と絶縁膜14との間に介在するチタン薄膜15による密着面積が小さくなって、相互の密着性が損なわれるという問題を有している。   However, in the future, when the wiring is further miniaturized as the semiconductor device is miniaturized and highly integrated, for example, when the wiring width of the wiring body 16 is 10 μm or less, side etching having the same dimensions as described above is performed. As a result, the remaining dimension of the titanium thin film 15 is calculated as, for example, (10−2 × 2 =) 6 μm. This remaining dimension is 2/3 or less of the width (10 μm) of the wiring body 16, the adhesion area by the titanium thin film 15 interposed between the wiring body 16 and the insulating film 14 is reduced, and the mutual adhesion is impaired. Have the problem of being

また、上面が平坦な絶縁膜14上に、チタン薄膜15を介して配線本体16を形成した構成を有しているため、配線本体16の膜厚を厚くした場合には、半導体基板11の上面11aから配線本体16の上面までの高さが増大することになる。そのため、配線本体16が形成された半導体基板11上に、保護絶縁膜17等を形成する場合に、絶縁膜14と保護絶縁膜17間に気泡が入りやすくなるという問題を有している。   Further, since the wiring main body 16 is formed on the insulating film 14 having a flat upper surface via the titanium thin film 15, the upper surface of the semiconductor substrate 11 is increased when the wiring main body 16 is thickened. The height from 11a to the upper surface of the wiring body 16 increases. For this reason, when the protective insulating film 17 or the like is formed on the semiconductor substrate 11 on which the wiring body 16 is formed, there is a problem that bubbles easily enter between the insulating film 14 and the protective insulating film 17.

これに対して、上述した本実施形態においては、まず、図9(a)、(b)に示すように、半導体ウエハ21上の接続パッド12を被覆するように形成されたパッシベーション膜13及び絶縁膜14に対して、接続パッド12の上面が露出する開口部13h、14hを形成する。このとき同時に、絶縁膜14上に形成される配線本体16のパターンに対応し、かつ、絶縁膜14の膜厚の、例えば1/3を除去した凹状の凹部14aを形成する。ここで、凹部14aの幅は、例えば配線本体16の幅よりも、例えば数μm狭くなるように設定する。そして、凹部14aが形成された絶縁膜14の上面に、下地金属層であるチタン薄膜15及び銅薄膜16−1を全面に形成した後、銅薄膜16−1の上面に、上部金属層であるパターニングされた銅配線層16−2を形成する。次いで、銅配線層16−2をマスクとして、露出している銅薄膜16−1及びチタン薄膜15を順次エッチングすることにより、図9(c)、(d)に示すように、絶縁膜14の上面の凹部14a上に、チタン薄膜15を介して、銅薄膜16−1と銅配線層16−2からなる配線本体16が形成された構成が得られる。   In contrast, in the present embodiment described above, first, as shown in FIGS. 9A and 9B, the passivation film 13 formed so as to cover the connection pads 12 on the semiconductor wafer 21 and the insulating film 13 are insulated. Openings 13h and 14h in which the upper surfaces of the connection pads 12 are exposed are formed in the film 14. At the same time, a concave recess 14a corresponding to the pattern of the wiring body 16 formed on the insulating film 14 and from which, for example, 1/3 of the thickness of the insulating film 14 is removed is formed. Here, the width of the recess 14a is set to be, for example, several μm narrower than the width of the wiring body 16, for example. And after forming the titanium thin film 15 and the copper thin film 16-1 which are base metal layers in the whole surface on the upper surface of the insulating film 14 in which the recessed part 14a was formed, it is an upper metal layer on the upper surface of the copper thin film 16-1. A patterned copper wiring layer 16-2 is formed. Next, by using the copper wiring layer 16-2 as a mask, the exposed copper thin film 16-1 and titanium thin film 15 are sequentially etched, as shown in FIGS. 9C and 9D. A configuration is obtained in which the wiring body 16 composed of the copper thin film 16-1 and the copper wiring layer 16-2 is formed on the concave portion 14a on the upper surface via the titanium thin film 15.

ここで、絶縁膜14の上面に形成される凹部14aは、絶縁膜14の膜厚を例えば3μmに設定した場合、その深さが概ね1μmになるように形成される。また、凹部14aの端部は、絶縁膜14及びパッシベーション膜13に開口部13h、14hや凹部14aを形成した後、ベーク処理して固化することにより、概ね45°の傾斜面を有している。このとき、チタン薄膜15の配線幅方向の寸法は、配線本体16の幅に比較して、[(√2−1)×2≒]0.828μmだけ大きくなる。これにより、比較例と同様に、例えば配線幅が10μmの配線本体16において、4μmのサイドエッチングが生じた場合であっても、チタン薄膜15の残存寸法は、6.828μmと計算される。したがって、配線本体16の幅(10μm)の2/3以上の領域で、チタン薄膜15を介して、配線本体16と絶縁膜14が密着することになり、比較例の場合に比較して、相互の密着性が良好に確保される。
このように、絶縁膜14の上面に凹部14aを形成しているので、絶縁膜14とチタン薄膜15との密着面積、及び、チタン薄膜15と配線本体16との密着面積を増加させることができ、従って密着性を向上させて、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
Here, the recess 14a formed on the upper surface of the insulating film 14 is formed to have a depth of about 1 μm when the thickness of the insulating film 14 is set to 3 μm, for example. The end of the recess 14a has an inclined surface of approximately 45 ° by forming the openings 13h and 14h and the recess 14a in the insulating film 14 and the passivation film 13 and then solidifying by baking. . At this time, the dimension of the titanium thin film 15 in the wiring width direction is larger than the width of the wiring body 16 by [(√2-1) × 2≈] 0.828 μm. Thus, as in the comparative example, for example, even when 4 μm side etching occurs in the wiring body 16 having a wiring width of 10 μm, the remaining dimension of the titanium thin film 15 is calculated to be 6.828 μm. Therefore, the wiring main body 16 and the insulating film 14 are in close contact with each other through the titanium thin film 15 in a region of 2/3 or more of the width (10 μm) of the wiring main body 16. Good adhesion is ensured.
As described above, since the recess 14a is formed on the upper surface of the insulating film 14, the adhesion area between the insulating film 14 and the titanium thin film 15 and the adhesion area between the titanium thin film 15 and the wiring body 16 can be increased. Therefore, the adhesion can be improved and a highly reliable semiconductor device can be realized.

また、絶縁膜14の上面に凹状の凹部14aを設けて、当該凹部14aを覆うようにチタン薄膜15を介して配線本体16を形成することにより、半導体基板11の上面11aから配線本体16の上面までの高さを抑制することができる。したがって、配線本体16が形成された半導体基板11上に保護絶縁膜17等を形成する場合であっても、絶縁膜14と保護絶縁膜17間に気泡が入りにくくすることができる。   Further, a concave recess 14 a is provided on the upper surface of the insulating film 14, and the wiring body 16 is formed via the titanium thin film 15 so as to cover the recess 14 a, so that the upper surface of the wiring body 16 from the upper surface 11 a of the semiconductor substrate 11. The height up to can be suppressed. Therefore, even when the protective insulating film 17 or the like is formed on the semiconductor substrate 11 on which the wiring body 16 is formed, it is possible to prevent bubbles from entering between the insulating film 14 and the protective insulating film 17.

さらに、凹部14aの幅を、配線本体16の幅よりも狭くなるように設定することにより、凹部14aの深さや幅、配線本体16の膜厚、物性によっては、図10(a)に示すように、配線本体16の他端部に設けられるランド16bの上面に、凹部14aの形状に応じた凹凸16dが生じる場合がある。本実施形態では、図10(b)に示すように、このような断面形状を有するランド16bの上面に、半田ボール18等の外部接続用電極を形成することにより、図8(d)に示したように、ランド16bの上面が平坦である場合に比較して、ランド16bと半田ボール18との密着面積を増加させることができるので、密着性を向上させて、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。   Furthermore, by setting the width of the recess 14a to be narrower than the width of the wiring body 16, depending on the depth and width of the recess 14a, the film thickness of the wiring body 16, and physical properties, as shown in FIG. In addition, irregularities 16d corresponding to the shape of the recesses 14a may occur on the upper surface of the lands 16b provided at the other end of the wiring body 16. In this embodiment, as shown in FIG. 10B, by forming external connection electrodes such as solder balls 18 on the upper surface of the land 16b having such a cross-sectional shape, as shown in FIG. As described above, since the contact area between the land 16b and the solder ball 18 can be increased as compared with the case where the upper surface of the land 16b is flat, the adhesion can be improved and a highly reliable semiconductor device can be obtained. Can be realized.

(他の構成例)
図11は、本実施形態に係る半導体装置に適用される絶縁膜上面の凹部の他の構成例を示す概略断面図である。
(Other configuration examples)
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing another configuration example of the concave portion on the upper surface of the insulating film applied to the semiconductor device according to the present embodiment.

上述した実施形態においては、図9(a)に示したように、絶縁膜14の上面に、配線本体16のパターンに対応し、かつ、所定の深さを有する凹状の凹部14aを設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、凹部の形状は、配線本体16と絶縁膜14との間に介在するチタン薄膜15による密着面積を十分確保することができるものであれば、例えば次に示すような各種の断面形状を有するものであってもよい。   In the above-described embodiment, as shown in FIG. 9A, when the concave portion 14a corresponding to the pattern of the wiring body 16 and having a predetermined depth is provided on the upper surface of the insulating film 14. However, the present invention is not limited to this. That is, the shape of the recess has various cross-sectional shapes as shown below, for example, as long as the adhesion area by the titanium thin film 15 interposed between the wiring body 16 and the insulating film 14 can be sufficiently secured. It may be a thing.

例えば、図11(a)に示す凹部は、配線本体16の両端部近傍の配線直下に、幅の狭いV字状の溝部14bを有するものである。また、図11(b)に示す凹部は、配線幅よりも狭く浅い溝部14cと、浅い溝部14cの配線本体16の両端部近傍の配線直下に、幅の狭い深いV字状の溝部14bを有するものである。また、図11(c)に示す凹部は、配線幅よりも狭い凹部14a内の底面部に細かな凹凸14dを有するもの、又は、底面部表面が粗加工されているものである。また、図11(d)、(e)に示す凹部は、配線幅よりも広い幅の凹部14a内に1又は複数の突部eを有するものである。   For example, the recess shown in FIG. 11A has a narrow V-shaped groove 14 b immediately below the wiring near the both ends of the wiring body 16. Further, the concave portion shown in FIG. 11B has a shallow groove portion 14c narrower than the wiring width, and a narrow and deep V-shaped groove portion 14b directly below the wiring in the vicinity of both ends of the wiring body 16 of the shallow groove portion 14c. Is. Further, the concave portion shown in FIG. 11C is one having fine irregularities 14d on the bottom surface in the concave portion 14a narrower than the wiring width, or the surface of the bottom surface is roughly processed. Moreover, the recessed part shown to FIG.11 (d), (e) has 1 or several protrusion part e in the recessed part 14a wider than a wiring width.

このような構成の凹部14aを有する半導体装置10においても、上述したように、チタン薄膜15を介して、配線本体16と絶縁膜14との密着性が良好に確保されるとともに、配線本体16の高さを抑制して、保護絶縁膜17形成時に気泡が入りにくくすることができ、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。   Also in the semiconductor device 10 having the concave portion 14a having such a configuration, as described above, good adhesion between the wiring body 16 and the insulating film 14 is ensured through the titanium thin film 15, and the wiring body 16 The height can be suppressed and bubbles can be prevented from entering when the protective insulating film 17 is formed, and a highly reliable semiconductor device can be realized.

なお、本発明は、上述した実施形態に示した構成に限定されるものではなく、例えば図11(f)に示すように、絶縁膜14の上面に配線本体16の幅よりも狭い突部14fを1又は複数有するものであっても、上述した効果のうち、配線本体16と絶縁膜14の密着性を向上させることができる。   The present invention is not limited to the configuration shown in the above-described embodiment. For example, as shown in FIG. 11 (f), the protrusion 14 f narrower than the width of the wiring body 16 on the upper surface of the insulating film 14. Even if it has 1 or more, among the effects mentioned above, the adhesiveness of the wiring main body 16 and the insulating film 14 can be improved.

また、上述した実施形態においては、絶縁膜14の上面に形成される凹部14aについて、幅や深さ等、種々のパラメータの具体的な数値を示したが、本発明はこれに限定さるものではない。すなわち、本発明は、配線本体16と絶縁膜14との間に介在するチタン薄膜15に、所定のサイドエッチングが生じた場合であっても、相互の密着面積を十分確保することができるものであれば、他の形状や数値を有するものであってもよい。   In the embodiment described above, specific numerical values of various parameters such as the width and depth of the recess 14a formed on the upper surface of the insulating film 14 are shown. However, the present invention is not limited to this. Absent. That is, according to the present invention, even when predetermined side etching occurs in the titanium thin film 15 interposed between the wiring main body 16 and the insulating film 14, a sufficient mutual contact area can be secured. If it exists, it may have other shapes and numerical values.

さらに、本実施形態においては、本発明が適用される構成として、ウエハレベルCSP型のパッケージ構造を有する半導体装置を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、感光性の絶縁膜の上面にサイドエッチングの影響を受けやすい金属層を含む配線が形成された構成及び製造プロセスを有するものであれば、他の半導体装置であってもよいし、半導体装置以外の他の電子部品等であっても良好に適用することができる。   Furthermore, in the present embodiment, a semiconductor device having a wafer level CSP type package structure is shown as a configuration to which the present invention is applied, but the present invention is not limited to this. That is, the present invention may be another semiconductor device as long as it has a configuration in which a wiring including a metal layer susceptible to side etching is formed on the upper surface of a photosensitive insulating film and a manufacturing process. However, the present invention can be satisfactorily applied even to electronic parts other than semiconductor devices.

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It includes the invention described in the claim, and its equivalent range.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.

(付記)
請求項1に記載の発明は、
一面側に接続パッドを有する半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ、前記接続パッドの一部を露出する開口部と、上面に凹部を有する絶縁膜と、
前記凹部内の前記絶縁膜上に設けられた密着層と、
前記密着層上に設けられた配線層と、
を有することを特徴とする半導体装置である。
(Appendix)
The invention described in claim 1
A semiconductor substrate having connection pads on one side;
An opening provided on the semiconductor substrate and exposing a part of the connection pad; an insulating film having a recess on an upper surface;
An adhesion layer provided on the insulating film in the recess;
A wiring layer provided on the adhesion layer;
It is a semiconductor device characterized by having.

請求項2に記載の発明は、
前記密着層の幅は、前記配線層の幅よりも狭く、前記凹部の幅は、前記配線層の幅よりも狭いことを特徴とする請求項1記載の半導体装置である。
The invention described in claim 2
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a width of the adhesion layer is narrower than a width of the wiring layer, and a width of the concave portion is narrower than a width of the wiring layer.

請求項3に記載の発明は、
前記密着層は、下地金属層を構成し、前記配線層は、上部金属層を構成し、前記下地金属層及び前記上部金属層が一体的に形成された配線を構成することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置である。
The invention according to claim 3
The adhesion layer constitutes a base metal layer, the wiring layer constitutes an upper metal layer, and constitutes a wiring in which the base metal layer and the upper metal layer are integrally formed. Item 3. The semiconductor device according to Item 1 or 2.

請求項4に記載の発明は、
前記絶縁膜はポリイミドを含み、前記密着層はチタンを含む金属層であり、前記配線層は銅を含む金属層であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置である。
The invention according to claim 4
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film includes polyimide, the adhesion layer is a metal layer including titanium, and the wiring layer is a metal layer including copper. is there.

請求項5に記載の発明は、
前記配線の一端側は、前記開口部を介して、前記接続パッドの一面側に接続され、
前記配線の他端側には、外部接続用端子が設けられていることを特徴とする請求項1乃至4記載の半導体装置である。
The invention described in claim 5
One end side of the wiring is connected to one surface side of the connection pad through the opening,
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein an external connection terminal is provided on the other end side of the wiring.

請求項6に記載の発明は、
一面側に設けられた接続パッドを被覆するように絶縁膜が設けられた半導体基板を用意し、
前記絶縁膜に、前記接続パッドの一面側が露出する開口部を形成すると共に、前記絶縁膜の上面の一部に凹部を形成し、
前記開口部内及び前記凹部が形成された前記絶縁膜の上面に、密着層を含む下地金属層を形成し、
前記下地金属層の上面側の前記凹部内を含む領域に、所定のパターンを有する上部金属層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
The invention described in claim 6
Prepare a semiconductor substrate provided with an insulating film so as to cover the connection pad provided on one side,
In the insulating film, an opening that exposes one side of the connection pad is formed, and a recess is formed in a part of the upper surface of the insulating film.
Forming a base metal layer including an adhesion layer on the upper surface of the insulating film in which the recess and the recess are formed;
In the semiconductor device manufacturing method, an upper metal layer having a predetermined pattern is formed in a region including the inside of the concave portion on the upper surface side of the base metal layer.

請求項7に記載の発明は、
前記密着層の幅は、前記下地金属層をエッチングすることにより、前記上部金属層の前記パターンの幅よりも狭くなり、
露光光を高い透過率で透過させる第1の透過部と、前記第1の透過部の前記透過率よりも低い透過率で前記露光光を透過させる第2の透過部と、を有する露光マスクを用いて、一の露光処理により、前記絶縁膜の感光深さを異ならせて、前記開口部及び前記凹部を共に形成することを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法である。
The invention described in claim 7
The width of the adhesion layer becomes narrower than the width of the pattern of the upper metal layer by etching the base metal layer,
An exposure mask comprising: a first transmission part that transmits exposure light at a high transmittance; and a second transmission part that transmits the exposure light at a transmittance lower than the transmittance of the first transmission part. 7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the opening and the recess are formed together by changing the photosensitive depth of the insulating film by one exposure process.

請求項8に記載の発明は、
前記密着層の一面側にシード層を形成し、
前記シード層を用いて電解メッキにより前記所定のパターンを有する前記上部金属層を形成することを特徴とする請求項6又は7記載の半導体装置の製造方法である。
The invention according to claim 8 provides:
Forming a seed layer on one side of the adhesion layer;
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the upper metal layer having the predetermined pattern is formed by electrolytic plating using the seed layer.

10 半導体装置
11 半導体基板
12 接続パッド
13 パッシベーション膜(絶縁膜)
14 絶縁膜
14a 凹部
15 チタン薄膜(密着層、下地金属層)
15x サイドエッチング部
16 配線本体
16−1 銅薄膜(下地金属層)
16−2 銅配線層(上部金属層)
17 保護絶縁膜
18 半田ボール(外部接続用端子)
21 半導体ウエハ(半導体基板)
22 ダイシングストリート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor device 11 Semiconductor substrate 12 Connection pad 13 Passivation film (insulating film)
14 Insulating film 14a Recess 15 Titanium thin film (adhesion layer, base metal layer)
15x side etching part 16 wiring body 16-1 copper thin film (underlying metal layer)
16-2 Copper wiring layer (upper metal layer)
17 Protective insulation film 18 Solder ball (external connection terminal)
21 Semiconductor wafer (semiconductor substrate)
22 Dicing Street

Claims (8)

一面側に接続パッドを有する半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ、前記接続パッドの一部を露出する開口部と、上面に凹部を有する絶縁膜と、
前記凹部内の前記絶縁膜上に設けられた密着層と、
前記密着層上に設けられた配線層と、
を有することを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate having connection pads on one side;
An opening provided on the semiconductor substrate and exposing a part of the connection pad; an insulating film having a recess on an upper surface;
An adhesion layer provided on the insulating film in the recess;
A wiring layer provided on the adhesion layer;
A semiconductor device comprising:
前記密着層の幅は、前記配線層の幅よりも狭く、前記凹部の幅は、前記配線層の幅よりも狭いことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a width of the adhesion layer is narrower than a width of the wiring layer, and a width of the concave portion is narrower than a width of the wiring layer. 前記密着層は、下地金属層を構成し、前記配線層は、上部金属層を構成し、前記下地金属層及び前記上部金属層が一体的に形成された配線を構成することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。   The adhesion layer constitutes a base metal layer, the wiring layer constitutes an upper metal layer, and constitutes a wiring in which the base metal layer and the upper metal layer are integrally formed. Item 3. The semiconductor device according to Item 1 or 2. 前記絶縁膜はポリイミドを含み、前記密着層はチタンを含む金属層であり、前記配線層は銅を含む金属層であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film contains polyimide, the adhesion layer is a metal layer containing titanium, and the wiring layer is a metal layer containing copper. 前記配線の一端側は、前記開口部を介して、前記接続パッドの一面側に接続され、
前記配線の他端側には、外部接続用端子が設けられていることを特徴とする請求項1乃至4記載の半導体装置。
One end side of the wiring is connected to one surface side of the connection pad through the opening,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an external connection terminal is provided on the other end side of the wiring.
一面側に設けられた接続パッドを被覆するように絶縁膜が設けられた半導体基板を用意し、
前記絶縁膜に、前記接続パッドの一面側が露出する開口部を形成すると共に、前記絶縁膜の上面の一部に凹部を形成し、
前記開口部内及び前記凹部が形成された前記絶縁膜の上面に、密着層を含む下地金属層を形成し、
前記下地金属層の上面側の前記凹部内を含む領域に、所定のパターンを有する上部金属層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Prepare a semiconductor substrate provided with an insulating film so as to cover the connection pad provided on one side,
In the insulating film, an opening that exposes one side of the connection pad is formed, and a recess is formed in a part of the upper surface of the insulating film.
Forming a base metal layer including an adhesion layer on the upper surface of the insulating film in which the recess and the recess are formed;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an upper metal layer having a predetermined pattern in a region including the inside of the recess on the upper surface side of the base metal layer.
前記密着層の幅は、前記下地金属層をエッチングすることにより、前記上部金属層の前記パターンの幅よりも狭くなり、
露光光を高い透過率で透過させる第1の透過部と、前記第1の透過部の前記透過率よりも低い透過率で前記露光光を透過させる第2の透過部と、を有する露光マスクを用いて、一の露光処理により、前記絶縁膜の感光深さを異ならせて、前記開口部及び前記凹部を共に形成することを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
The width of the adhesion layer becomes narrower than the width of the pattern of the upper metal layer by etching the base metal layer,
An exposure mask comprising: a first transmission part that transmits exposure light at a high transmittance; and a second transmission part that transmits the exposure light at a transmittance lower than the transmittance of the first transmission part. 7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the opening and the recess are formed together by changing the photosensitive depth of the insulating film by one exposure process.
前記密着層の一面側にシード層を形成し、
前記シード層を用いて電解メッキにより前記所定のパターンを有する前記上部金属層を形成することを特徴とする請求項6又は7記載の半導体装置の製造方法。
Forming a seed layer on one side of the adhesion layer;
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the upper metal layer having the predetermined pattern is formed by electrolytic plating using the seed layer.
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