JP3440070B2 - ウェハー及びウェハーの製造方法 - Google Patents
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Description
方法及びそのウェハーに関する。
おいて、ウェハー処理の工程でパッケージングを組み入
れるウェハーレベルチップサイズパッケージ(wafe
r 1ebel chip size packag
e;以下「WCSP」という。)技術が、研究・開発さ
れている。このWCSP技術の一例が、文献(日経マイ
クロデバイス、1998年4月号、日経BP社)に開示
されている。
文献に開示されているWCSP技術を参考にして、従来
構成のWCSP技術について、概略的に説明する。図1
6〜図18は、WSCP技術によるウェハーの製造工程
図であって、ウェハーが製造されるまでに至る過程を、
断面図として示してある。図17の工程は、図16の工
程の続きである。又、図18の工程は、図17の工程の
続きである。
〜第11工程を具える。各工程を、順次説明する。
ば、材料をシリコンとする。)の主表面100A上に、
例えばスパッタ及びフォトリソエッチングによって、複
数個の電極パッド102(例えば、材料をアルミニウム
とする。)を形成する(図16(A))。各電極パッド
102は、中央の第1表面領域102A、この第1表面
領域102Aを囲む第2表面領域102B、及びこの第
2表面領域102Bを囲む第3表面領域102Cからな
る表面を有する。各電極パッド102には、基板100
の内部で所定の関係によって互いに接続された、不図示
の配線が接続されている。
第3表面領域102C及び露出されている領域上に、例
えばCVD及びフォトリソエッチングによって、表面保
護膜104(例えば、材料を窒化シリコンとする。)を
形成する(図16(B))。
B及び表面保護膜104上に、例えばスパッタ及びフォ
トリソエッチングによって、層間膜106(例えば、材
料をポリイミドとする。)を形成する(図16
(C))。
106Aを、例えばアルゴン雰囲気中でプラズマエッチ
ングによって、変質させる(図16(D))。変質され
た表層106Aを、太線で示す。表層106Aを変質さ
せることによって、表層106Aと、(第5工程)にて
後述する金属薄膜層108との密着性は、向上する。
A、及び層間膜106の変質済の表層106A上に、例
えばスパッタによって、金属薄膜層108(例えば、材
料をチタン及び銅からなる複合層とする。)を形成する
(図16(E))。
の、電極パッド102の直上から金属配線層110のバ
ンプ形成予定領域110A((第7工程)にて後述)の
直下に至る領域上に、例えばフォトリソ及び電解メッキ
によって、当該金属配線層110(例えば、材料を銅と
する。)を形成する(図16(F))。
110A上に、例えばフォトリソ及び電解メッキによっ
て、バンプ112(例えば、材料を銅とする。)を形成
する(図17(A))。
露出されている領域を、酸素雰囲気中でプラズマエッチ
ングによって、除去する(図17(B))。
除去することによって露出された、層間膜106の表層
106Aの領域を、酸素雰囲気中でプラズマエッチング
によって、除去する(図17(C))。これは、金属薄
膜層108を流れる電流が表層106Aを経由して他の
金属薄膜層108にリーク(例えば、外部端子116
(後述)に5V印加時、1〜10μAのリーク)しやす
いので、変質された当該表層106Aを除去することに
よって、これら金属薄膜層108間におけるリークを防
止する為である。
献参照)内で、主表面100A側に封止樹脂層114を
形成した後、この封止樹脂層114の表面を研磨してバ
ンプ112の頂部112Aを露出させる(図17
(D))。
に例えば半田製ボール状の外部端子116を形成して、
ウェハーが完成される(図18)。このウェハーを切断
して個別化することにより、多数のチップが生産され
る。
れば、ウェハー処理工程でチップを一括して樹脂封止し
た後、チップのサイズに切り出すので、従来のチップの
サイズと同一の寸法まで小型化することができ、効率的
であり、かつ、大幅なコスト削減が可能になる。
封止樹脂層との密着性が良い。しかしながら、外部端子
数の増加及びチップの微細化に伴って、封止樹脂層と接
触する層間膜の面積が減少した。その結果、封止樹脂層
がウェハー(又はチップ)から剥がれやすくなる。
プ)から剥がれにくいウェハーの製造方法、及びこの製
造方法によって製造されたウェハーの出現が求められて
いた。
層間膜の変質された表層をエッチングによって除去する
工程が必要である為に、ウェハーの生産効率が向上しな
い。
チングによって除去する工程が不必要なウェハーの製造
方法、及びこの製造方法によって製造されたウェハーの
出現が求められていた。
に、この発明のウェハーの第1の製造方法は、下記の第
1〜第11工程を具える。第1工程では、基板の主表面
上に、中央の第1表面領域、この第1表面領域を囲む第
2表面領域、及びこの第2表面領域を囲む第3表面領域
からなる表面を有する電極パッドを形成する。第2工程
では、第3表面領域、及び主表面の露出されている領域
上に、表面保護膜を形成する。第3工程では、第2表面
領域及び表面保護膜上に、層間膜を形成する。第4工程
では、層間膜の表層を変質させる。第5工程では、第1
表面領域及び層間膜上に、金属薄膜層を形成する。第6
工程では、金属薄膜層の、電極パッドの直上から金属配
線層のバンプ形成予定領域の直下に至る領域上に、当該
金属配線層を形成する。第7工程では、バンプ形成予定
領域上に、バンプを形成する。第8工程では、金属薄膜
層の露出されている領域を除去する。第9工程では、金
属薄膜層を除去することによって露出された、層間膜の
表層の領域を、ウェットエッチングによって除去する。
第10工程では、主表面側で、バンプの頂部以外の部分
が被覆されるように、封止樹脂層を形成する。第11工
程では、頂部に、外部端子を形成する。
のウェハーは、基板、電極パッド、表面保護膜間膜、金
属薄膜層、金属配線層、バンプ、封止樹脂層及び外部端
子を具える。電極パッドは、中央の第1表面領域、この
第1表面領域を囲む第2表面領域、及びこの第2表面領
域を囲む第3表面領域からなる表面を有し、かつ、基板
の主表面上に設けられている。表面保護膜は、第3表面
領域、及び主表面の、電極パッドが設けられていない領
域上に設けられている。層間膜は、第2表面領域及び表
面保護膜上に設けられている。金属薄膜層は、第1表面
領域、及び、層間膜の、電極パッドの直上から金属配線
層のバンプ形成予定領域の直下に至る領域上に設けられ
ている。金属配線層は、金属薄膜層上に設けられてい
る。バンプは、バンプ形成予定領域上に設けられてい
る。封止樹脂層は、主表面側で、バンプの頂部以外の部
分が被覆されるように設けられている。外部端子は、頂
部に設けられている。層間膜の表層の、金属薄膜層と接
触している領域は、変質している。層間膜の表層の、封
止樹脂層と接触している領域は、主表面に向かって、窪
んでいる。
おいて、層間膜の表層を、ウェットエッチングによって
除去するから、この層間膜の表層は、主表面に向かって
窪んでいる。よって、層間膜と封止樹脂層の接触面積
は、増大する。層間膜は、封止樹脂層との密着性が良
い。よって、封止樹脂層がウェハー(又はチップ)から
剥がれにくい。従って、ウェハー(又はチップ)の信頼
性は、向上する。
のウェハーの第2製造方法は、下記の第1〜第11工程
を具える。第1工程では、基板の主表面上に、中央の第
1表面領域、この第1表面領域を囲む第2表面領域、及
びこの第2表面領域を囲む第3表面領域からなる表面を
有する電極パッドを形成する。第2工程では、第3表面
領域、及び主表面の露出されている領域上に、表面保護
膜を形成する。第3工程では、第2表面領域及び表面保
護膜上に、層間膜を形成する。第4工程では、層間膜の
表層を変質させる。第5工程では、第1表面領域及び層
間膜上に、金属薄膜層を形成する。第6工程では、金属
薄膜層の、電極パッドの直上から金属配線層のバンプ形
成予定領域の直下に至る領域上に、当該金属配線層を形
成する。第7工程では、バンプ形成予定領域上に、バン
プを形成する。第8工程では、金属薄膜層の露出されて
いる領域を除去する。第9工程では、金属薄膜層を除去
することによって露出された、層間膜の表層の領域を、
酸素雰囲気中でプラズマエッチングによって、主表面に
対して鉛直方向に除去する。第10工程では、主表面側
で、バンプの頂部以外の部分が被覆されるように、封止
樹脂層を形成する。第11工程では、頂部に、外部端子
を形成する。
のウェハーは、基板、電極パッド、表面保護膜間膜、金
属薄膜層、金属配線層、バンプ、封止樹脂層及び外部端
子を具える。電極パッドは、中央の第1表面領域、この
第1表面領域を囲む第2表面領域、及びこの第2表面領
域を囲む第3表面領域からなる表面を有し、かつ、基板
の主表面上に設けられている。表面保護膜は、第3表面
領域、及び主表面の、電極パッドが設けられていない領
域上に設けられている。層間膜は、第2表面領域及び表
面保護膜上に設けられている。金属薄膜層は、第1表面
領域、及び、層間膜の、電極パッドの直上から金属配線
層のバンプ形成予定領域の直下に至る領域上に設けられ
ている。金属配線層は、金属薄膜層上に設けられてい
る。バンプは、バンプ形成予定領域上に設けられてい
る。封止樹脂層は、主表面側で、バンプの頂部以外の部
分が被覆されるように設けられている。外部端子は、頂
部に設けられている。層間膜の表層の、金属薄膜層と接
触している領域は、変質している。層間膜の表層の、封
止樹脂層と接触している領域は、主表面に向かって、表
面保護膜に到達する直前の深さ程度まで、鉛直方向に窪
んでいる。
おいて、層間膜の表層を、酸素雰囲気中でプラズマエッ
チングによって、主表面に対して鉛直方向に除去する。
よって、層間膜の表層は、主表面に向かって、鉛直方向
に窪んでいる。よって、層間膜と封止樹脂層の接触面積
は、増大する。層間膜は、封止樹脂層との密着性が良
い。よって、封止樹脂層がウェハー(又はチップ)から
剥がれにくい。従って、ウェハー(チップ)の信頼性
は、向上する。更に、金属薄膜層の直下にある層間膜は
除去されていないので、金属薄膜層及び金属配線層にと
って、土台(層間膜に相当している。)が安定してい
る。よって、金属薄膜層及び金属配線層が、ぐらつくこ
とはない。従って、金属薄膜層及び金属配線層による配
線の信頼性は、保たれる。
のウェハーの第3の製造方法は、下記の第1〜第10工
程を具える。第1工程では、基板の主表面上に、中央の
第1表面領域、この第1表面領域を囲む第2表面領域、
及びこの第2表面領域を囲む第3表面領域からなる表面
を有する電極パッドを形成する。第2工程では、第3表
面領域、及び主表面の露出されている領域上に、表面保
護膜を形成する。第3工程では、第2表面領域、及び、
表面保護膜の、第3表面領域の直上並びに電極パッドの
周辺部から金属配線層のバンプ形成予定領域の直下に至
る領域上に、層間膜を形成する。第4工程では、層間膜
の表層を変質させる。第5工程では、第1表面領域、層
間膜、及び表面保護膜の露出されている領域上に、金属
薄膜層を形成する。第6工程では、金属薄膜層の、第1
表面領域の直上及び層間膜の直上に形成された領域上
に、金属配線層を形成する。第7工程では、バンプ形成
予定領域上に、バンプを形成する。第8工程では、金属
薄膜層の露出されている領域を除去する。第9工程で
は、主表面側で、バンプの頂部以外の部分が被覆される
ように、封止樹脂層を形成する。第10工程では、頂部
に、外部端子を形成する。
のウェハーは、基板、電極パッド、表面保護膜間膜、金
属薄膜層、金属配線層、バンプ、封止樹脂層及び外部端
子を具える。電極パッドは、中央の第1表面領域、この
第1表面領域を囲む第2表面領域、及びこの第2表面領
域を囲む第3表面領域からなる表面を有し、かつ、基板
の主表面上に設けられている。表面保護膜は、第3表面
領域、及び主表面の、電極パッドが設けられていない領
域上に設けられている。層間膜は、第2表面領域、及
び、表面保護膜の、第3表面領域の直上並びに電極パッ
ドの周辺部から金属配線層のバンプ形成予定領域の直下
に至る領域上に設けられている。金属薄膜層は、第1表
面領域及び層間膜上に設けられている。金属配線層は、
金属薄膜層上に設けられている。バンプは、バンプ形成
予定領域上に設けられている。封止樹脂層は、主表面側
で、バンプの頂部以外の部分が被覆されるように設けら
れている。外部端子は、頂部に設けられている。層間膜
の表層の、金属薄膜層及び封止樹脂層と接触している領
域は、変質している。
おいて、層間膜を、第2表面領域及び上述の表面保護膜
上にのみ、形成している。すなわち、金属薄膜層及び金
属配線層の直下以外の領域には、層間膜を形成していな
い。よって、互いに離間した層間膜間には層間膜が予め
ないので、この層間膜の変質された表層を除去する工程
を省略することができる。従って、ウェハーの生産効率
は、向上する。
のウェハーの製造方法は、下記の第1〜第10工程を具
える。第1工程では、基板の主表面上に、中央の第1表
面領域、及びこの第1表面領域を囲む第2表面領域から
なる表面を有する電極パッドを形成する。第2工程で
は、第2表面領域、及び主表面の露出されている領域上
に、表面保護膜を形成する。第3工程では、表面保護膜
の、第2表面領域の直上から金属配線層のバンプ形成予
定領域の直下に至る領域上に、第1表面領域が開口する
ように、層間膜を形成する。第4工程では、層間膜の表
層を変質させる。第5工程では、第1表面領域、層間
膜、及び表面保護膜の露出されている領域上に、金属薄
膜層を形成する。第6工程では、金属薄膜層の、電極パ
ッドの直上から層間膜の直上に至る領域上に、金属配線
層を形成する。第7工程では、バンプ形成予定領域上
に、バンプを形成する。第8工程では、金属薄膜層の露
出されている領域を除去する。第9工程では、主表面側
で、バンプの頂部以外の部分が被覆されるように、封止
樹脂層を形成する。第10工程では、頂部に、外部端子
を形成する。
のウェハーは、基板、電極パッド、表面保護膜間膜、金
属薄膜層、金属配線層、バンプ、封止樹脂層及び外部端
子を具える。電極パッドは、中央の第1表面領域、及び
この第1表面領域を囲む第2表面領域からなる表面を有
し、かつ、基板の主表面上に設けられている。表面保護
膜は、第2表面領域、及び主表面の、電極パッドが設け
られていない領域上に設けられている。層間膜は、表面
保護膜の、第2表面領域の直上から金属配線層のバンプ
形成予定領域の直下に至る領域上に、第1表面領域が開
口するように設けられている。金属薄膜層は、第1表面
領域、層間膜、及び表面保護膜の、第2表面領域の直上
の領域上に設けられている。金属配線層は、金属薄膜層
上に設けられている。バンプは、バンプ形成予定領域上
に設けられている。封止樹脂層は、主表面側で、バンプ
の頂部以外の部分が被覆されるように設けられている。
外部端子は、頂部に設けられている。層間膜の表層の、
金属薄膜層及び封止樹脂層と接触している領域は、変質
している。
おいて、層間膜を、上述の表面保護膜上にのみ、形成し
ている。先ず、金属薄膜層及び金属配線層の直下以外の
領域には、層間膜を形成していない。よって、互いに離
間した層間膜間には層間膜が予めないので、この層間膜
の変質された表層を除去する工程を省略することができ
る。従って、ウェハーの生産効率は、向上する。更に、
第1表面領域が開口するように、層間膜を形成している
ので、電極パッド及び金属薄膜層間の接触面積は、増大
する。従って、電極パッド及び金属薄膜層間の電気的接
続の信頼性は、向上する。
実施の形態について、説明する。尚、図中、各構成成分
の大きさ、形状及び配置関係は、この発明が理解できる
程度に概略的に示してあるにすぎず、従って、この発明
は、図示例に限定されるものではない。
の実施の形態におけるウェハー90の構成の一例につい
て、説明する。
ーの部分的な構成図であって、当該ウェハーを切断して
後に1個のチップとなる部分を、当該ウェハーを構成す
る基板の主表面側から透視して見た場合の平面図として
示している。図2は、図1における一点鎖線a−aで切
って取った断面図である。
ド12、表面保護膜14、層間膜16、金属薄膜層1
8、金属配線層20、バンプ22、封止樹脂層24及び
外部端子26を具える。
属配線層20及び外部端子26のみが、示されている。
図1に示すように、この構成例では、チップの形状は、
四角形(例えば、80μm×80μm、又は90μm×
90μm等)である。この四角形の各辺に沿って、かつ
各辺の近傍に、4個の電極パッド12が等間隔(例え
ば、100μm)で設けられている。よって、チップ1
個当たり、合計16個の電極パッド12が含まれる。
は、16個の外部端子26が、4個×4個のマトリクス
状に配置されている。このマトリクス配列の行列方向
は、それぞれ、該四角形の互いに直交する2辺に沿って
平行である。各外部端子26には、金属配線層20が個
別に接続されている。又、各電極パッド12には、金属
薄膜層18を挟んで金属配線層20が、個別にかつ所定
の関係で接続されている。よって、各外部端子26は、
各電極パッド12と、1対1の関係で対応している。
電極パッド12が有する端子の機能を、外部端子26と
して、チップの表面の内側領域にシフトすることができ
る。一般的に、このようなシフトは、「再配置」といわ
れる。外部端子26を、チップの表面の内側領域に集中
して配置させることによって、このチップの外部端子2
6に接続させるべき装置(不図示。例えば、LSI集積
回路を搭載している基板)の小型化が可能になる。
る。
えば、直径6インチ(約15.24cm)のシリコン基
板である。この基板10の内部には、不図示の複数本の
導電性の配線(例えば、材料をアルミニウムとする。従
来文献参照。)が設けられていて、所定の関係によって
互いに接続されている。各配線の端部は、基板10の主
表面10Aにある。
ッド12は、主表面10Aにある配線の端部に個別に接
続されていて、かつ、図1に示したように、この主表面
10A上に互いに離間して設けられている。各電極パッ
ド12は、基板10内の配線及び基板10外の金属薄膜
層18間を接続している。各電極パッド12は、例え
ば、アルミニウム、アルミニウム及び珪素の混合物、若
しくはアルミニウム、シリカ及び銅の混合物から構成さ
れる。電極パッド12の厚さは、例えば、約1μmであ
る。
り出して、ウェハーの主表面側から見た場合の平面図で
ある。
ド12の中央の領域である第1表面領域12A、この第
1表面領域12Aを囲む第2表面領域12B、及びこの
第2表面領域12Bを囲む第3表面領域12Cからなる
表面を有する。第3表面領域12Cは、この表面の最も
外側の周辺領域である。
膜14は、第3表面領域12C、及び主表面10Aの、
電極パッド12が設けられていない領域上に設けられて
いる。表面保護膜14は、基板10及び基板10の内部
の配線を保護する。表面保護膜14は、例えば、二酸化
珪素又は窒化シリコンから構成される。表面保護膜14
の厚さは、例えば、約1μmである。
は、第2表面領域12B及び表面保護膜14上に設けら
れている。層間膜16は、基板10に加わる、製品とし
て使用後における電気の流れによる発熱による応力を緩
和する。層間膜16は、例えば、高分子感光性樹脂(ポ
リイミド)又は高分子非感光性樹脂から構成される。層
間膜16の厚さは、例えば、約1μmである。
層18Bと接触している領域は、変質している。変質さ
れた表層は、太線で示される。この変質された表層16
Aと金属薄膜層18との密着性は、良好である。
層24と接触している領域は、従来構成と異なり、主表
面10Aに向かって、窪んでいて、変質されていない。
よって、層間膜16と封止樹脂層24の接触面積は、従
来構成と比較して増大する。層間膜16は、封止樹脂層
24との密着性が良い。よって、封止樹脂層24がウェ
ハー90(又はチップ)から剥がれにくい。従って、ウ
ェハー90の信頼性は、向上する。
層18は、第1表面領域12A、及び層間膜16の、電
極パッド12の直上から金属配線層20のバンプ形成予
定領域20Aの直下に至る領域上に設けられている。金
属薄膜層18は、単層構成でも複合層構成でも良いが、
好ましくは、複合層構成とするのが良い。この構成例で
は、金属薄膜層18は、複合層である。この複合層は、
下層側(層間膜16側)の金属薄膜層(不図示であるが
以下18Aとする。)、及び、この金属薄膜層18A上
の金属薄膜層(不図示であるが以下18Bとする。)か
らなる。
構成する物質が基板10内に拡散するのを防止し、か
つ、電極パッド12との密着性及び金属薄膜層18Bと
の密着性を向上させる。一方、金属薄膜層18Bは、こ
の金属薄膜層18B上の金属配線層20との密着性を向
上させる。
としては、例えば、クロム−銅、クロム−金、ニッケル
−銅、ニッケル−金、チタン及びタングステン−銅、若
しくはチタン及びタングステン−金等がある。金属薄膜
層18A及び18Bの厚さは、例えば、それぞれ、15
00Å及び6000Åである。
層20は、金属薄膜層18上に設けられていて、バンプ
22を形成する為のバンプ形成予定領域20Aを具え
る。金属配線層20は、金属薄膜層18及びバンプ22
を接続していて、好ましくは、電気抵抗の小さい成分
(銅、金若しくはアルミニウム等)から構成されるのが
望ましい。金属薄膜層20の厚さは、例えば、5μmで
ある。
は、バンプ形成予定領域20A上に、この例ではほぼ垂
直に設けられている。バンプ22の形状は、例えば、円
柱状である。この円柱の底部22Aが、バンプ形成予定
領域20A上にある。一方、この円柱の頂部22Bに
は、後述するように、外部端子26が設けられている。
バンプ22は、金属配線層20及び外部端子26間を接
続している。バンプ22は、通常、金属配線層20を構
成する材料と同一の材料から構成されている。バンプ2
2の厚さは、例えば、約100μmである。
層24は、主表面10A側で、バンプ22の頂部22B
以外の部分が被覆されるように設けられている。すなわ
ち、封止樹脂層24は、層間膜16、金属薄膜層18、
金属配線層20、及び、頂部22Bを除くバンプ22を
覆っている。封止樹脂層24の表面24Aは、頂部22
Bと同一平面を形成していて、かつ主表面10Aと平行
である。封止樹脂層24は、例えば、エポキシ樹脂から
構成される。
6は、頂部22Bに設けられている。ウェハー90が切
断されてチップに個別化された後、外部端子26は、外
部の配線(不図示)と接続される。よって、基板10内
の配線(不図示)は、電極パッド12、金属薄膜層1
8、金属配線層20、バンプ22及び外部端子26を経
由して、外部の装置(例えば、LSI集積回路を搭載し
ている基板)と接続される。外部端子26は、半田から
構成されている。外部端子26の形状は、半円球状(直
径は、例えば500μm)である。球面側に、不図示の
外部の装置(例えば、LSI集積回路を搭載している基
板)が接続される。
参照して、第1の実施の形態におけるウェハー90の製
造方法について、説明する。
ウェハーの製造工程図であって、図1における一点鎖線
a−aで切って取った断面図として示している。図5の
工程は、図4の工程の続きである。又、図6の工程は、
図5の工程の続きである。又、図7の工程は、図6の工
程の続きである。
記の(第1工程)〜(第11工程)を具える。各工程
を、順次説明する。
0A(より詳細には、基板10内の配線(不図示)が露
出されている部分)上に、例えばスパッタ及びフォトリ
ソエッチングによって、複数個の電極パッド12を形成
する(図1及び図4(A))。これにより、電極パッド
12は、基板10内の配線と接続される。図3に示した
ように、電極パッド12は、第1表面領域12A、第2
表面領域12B及び第3表面領域12Cを有する。
C、及び主表面10Aの露出されている領域上に、例え
ばCVD及びフォトリソエッチングによって、表面保護
膜14を形成する(図4(B))。この時点において、
第1表面領域12A及び第2表面領域12Bは、それぞ
れ、開口している。
及び表面保護膜14上に、層間膜16を形成する。
例えばポリイミドを使用する場合、先ず、ポリイミド前
駆体28を、スパッタによって、第1表面領域12A、
第2表面領域12B及び表面保護膜14上に形成する
(図4(C))。
リソエッチングによって、開口させる(図4(D))。
て、ポリイミド(層間膜16)を形成する(図4
(E))。この熱硬化の為に、層間膜16の上層に向か
うにつれて、層間膜16は圧縮変形する。
が残っている場合は、例えば、酸素雰囲気中でプラズマ
エッチングによって、この層間膜16を除去する。
6Aを、不活性ガス(例えば、アルゴンガスとする。)
雰囲気中でプラズマエッチングによって、変質させる
(図4(F))。表層16Aを変質させることによっ
て、表層16Aと金属薄膜層1との密着性は、向上す
る。変質された表層16Aを、太線で示す。
及び層間膜16上に、例えばスパッタによって、金属薄
膜層18を形成する(図4(G))。
電極パッド12の直上(又は直上付近)から金属配線層
20のバンプ形成予定領域20Aの直下(又は直下付
近)に至る領域上に、当該金属配線層20を形成する。
形成領域に、スパッタ及びフォトリソによって、レジス
ト30(例えば、材料をノボラック系レジスト、厚さを
10μmとする。)を形成する(図5(A))。
域の金属薄膜層18上に、金属配線層20を形成する
(図5(B))。
0の厚さより小さく、この構成例では、上述のように、
例えば5μmである。金属配線層20を金から構成する
場合は、電解メッキのメッキ液として、例えば、シアン
系メッキ液又はノンシアン系メッキ液を使用する。又、
金属配線層20を銅から構成する場合は、電解メッキの
メッキ液として、例えば、硫酸溶液を用いる。
る。)によって、レジスト30を除去する(図5
(C))。
20A上に、バンプ22を形成する。
の金属薄膜層18、及び金属配線層20のバンプ非形成
領域(バンプ形成予定領域20A以外の領域)に、スパ
ッタ及びフォトリソによって、レジスト32(例えば、
アクリルエステル又はアクリル樹脂系ドライフィルムと
し、かつ、金属配線層20の表面から厚さを120μm
とする。)を形成する(図5(D))。
定領域20A上に、バンプ22を形成する(図5
(E))。
厚さより小さく、この構成例では、上述のように、例え
ば100μmである。又、バンプ22は、通常、金属配
線層20と同一の物質から構成される。よって、この場
合も、(第6工程)で述べたメッキ液を使用すれば良
い。
溶液、ジエチレングリコールモノプチルエーテル、若し
くはモノエタノールアミンとする。)によって、レジス
ト32を除去する(図6(A))。
の金属薄膜層18を、酸素雰囲気中でプラズマエッチン
グによって、除去する(図6(B))。
去することによって露出された、層間膜16の表層16
Aの領域を、ウェットエッチングによって除去する(図
6(C))。
層16Aを経由して他の金属薄膜層18にリークしやす
い、変質された表層16Aを除去することによって、こ
れら金属薄膜層18間におけるリークを防止する為であ
る。
到達する直前の深さ程度まで、層間膜16を除去するの
が良い。
ガン酸、ヒドラジン、若しくは硫酸がある。エッチング
に要する時間は、数分〜数十分である。
で、バンプ22の頂部22B以外の部分が被覆されるよ
うに、封止樹脂層24を形成する。
来文献参照)内で、主表面10A側に封止樹脂層24を
形成する(図6(D))。封止樹脂層24は、層間膜1
6、金属薄膜層18、金属配線層20、及び頂部22B
を除くバンプ22を覆っている。
して、バンプ22の頂部22Bを露出させる(図7
(A))。表面24Aは、頂部22Bと同一平面を形成
していて、かつ主表面10Aと平行である。
部端子26を形成する(図2)。この構成例では、外部
端子26を半田製とし、かつ、その形状を半球状とす
る。球面側に、不図示の外部の装置(例えば、LSI集
積回路を搭載している基板)が接続される。
される。このウェハー90を切断して個別化することに
より、多数のチップが生産される。
において、層間膜16の表層16Aを、ウェットエッチ
ングによって除去するから、層間膜16の表層16A
は、主表面10Aに向かって窪んでいる。
触面積は、増大する。層間膜16は、封止樹脂層24と
の密着性が良い。よって、封止樹脂層24がウェハー9
0(又はチップ)から剥がれにくい。従って、ウェハー
90(又はチップ)の信頼性は、向上する。
形態におけるウェハー90の構成の一例について、説明
する。
って取った断面図である。
16Aの、封止樹脂層24と接触している領域は、主表
面10Aに向かって、表面保護膜14に到達する直前の
深さ程度まで、鉛直方向に窪んでいる。この点が、第1
の実施の形態と異なる。
て、第1の実施の形態と異なり、かつ第2の実施の形態
におけるウェハー90の製造方法の特徴部分である(第
9工程)についてのみ、説明する。第2の実施の形態に
おける(第1工程)〜(第8工程)は、それぞれ、第1
の実施の形態における(第1工程)〜(第8工程)と同
一であるから、その説明を省略する。
ーの製造工程図であって、図1における一点鎖線a−a
で切って取った断面図として示している。。
去することによって露出された、層間膜16の表層16
Aの領域を、酸素雰囲気中でプラズマエッチングによっ
て、表面保護膜14が露出される直前の深さ程度まで、
主表面10Aに対して鉛直方向に除去する(図9
(A))。
熱状態及び圧力0.05〜0.15Torrの条件下に
おいて、数分間行う。
る(第10工程)と同一である(図9(B)及び図9
(C))。
る(第11工程)と同一である(図8)。
る構成によれば、(第9工程)において、層間膜16
を、酸素雰囲気中でプラズマエッチングによって、表面
保護膜14が露出される直前の深さ程度まで、主表面1
0Aに対して鉛直方向に除去する。よって、層間膜16
の表層は、主表面10Aに向かって、表面保護膜14が
露出される直前の深さ程度まで、鉛直方向に窪んでい
る。
触面積は、増大する。層間膜16は、封止樹脂層24と
の密着性が良い。よって、封止樹脂層24がウェハー9
0(又はチップ)から剥がれにくい。従って、ウェハー
90(チップ)の信頼性は、向上する。
16は除去されていないので、金属薄膜層18及び金属
配線層20にとって、土台(層間膜16に相当してい
る。)が安定している。よって、金属薄膜層18及び金
属配線層20が、ぐらつくことはない。従って、金属薄
膜層18及び金属配線層20による配線の信頼性μは、
保たれる。
の形態におけるウェハー90の構成の一例について、説
明する。
切って取った断面図である。
の構成が、第1及び第2の実施の形態の場合と異なる。
そこで、第1及び第2の実施の形態と異なる構成部分に
ついて、説明する。
は、第2表面領域12B、及び、表面保護膜14の、第
3表面領域12Cの直上並びに電極パッド12の周辺部
34から金属配線層20のバンプ形成予定領域20Aの
直下に至る領域上に設けられている。
層18は、第1表面領域12A及び層間膜16上に設け
られている。
て、図11及び図12を参照して、第3の実施の形態に
おけるウェハー90の製造方法について、説明する。
おけるウェハーの製造工程図であって、図1における一
点鎖線a−aで切って取った断面図として示している。
図12の工程は、図11の工程の続きである。
記の第1〜第10工程を具える。各工程を、順次説明す
る。
(第1工程)と同一である(図4(A))。
(第2工程)と同一である(図4(B))。
B、及び、表面保護膜14の、第3表面領域12Cの直
上並びに電極パッド12の周辺部から金属配線層20の
バンプ形成予定領域20Aの直下に至る領域上に、層間
膜16を形成する。
例えばポリイミドを使用する場合、第1の実施の形態に
おける(第3工程)と同様に、先ず、ポリイミド前駆体
28を、スパッタによって、第1表面領域12A、第2
表面領域12B及び表面保護膜14上に形成する(図4
(C))。
ミド前駆体28の、第3表面領域12Cの直上(又は直
上付近)並びに電極パッド12の周辺部から金属配線層
20のバンプ形成予定領域20Aの直下(又は直下付
近)に至る領域以外の領域を、フォトリソエッチングに
よって、削除する(図11(A))。
て、ポリイミド(層間膜16)を形成する(図11
(B))。この熱硬化の為に、層間膜16の上層に向か
うにつれて、層間膜16は圧縮変形する。
が残っている場合は、例えば、酸素雰囲気中でプラズマ
エッチングによって、この層間膜16を除去する。
(第4工程)と同一である(図11(C))。
A、層間膜16、及び表面保護膜14の露出されている
領域上に、第1の実施の形態における(第5工程)と同
様にして、金属薄膜層18を形成する(図11
(D))。
第1表面領域12Aの直上及び層間膜16の直上に形成
された領域上に、第1の実施の形態における(第6工
程)と同様にして、金属配線層20を形成する(図11
(E))。
(第7工程)と同一である(図11(F))。
(第8工程)と同一である(図12(A))。これによ
り、表面保護膜14が露出される領域が現れる。
(第10工程)と同一である(図12(B))。
る(第11工程)と同一である(図10)。
る構成によれば、(第3工程)において、層間膜16
を、第2表面領域12B及び上述の表面保護膜14上に
のみ、形成している。すなわち、金属薄膜層18及び金
属配線層20の直下以外の領域には、層間膜16を形成
していない。よって、互いに離間した層間膜16間には
層間膜16が予めないので、この層間膜16の変質され
た表層16Aを除去する工程を省略することができる。
従って、ウェハー90の生産効率は、向上する。
の形態におけるウェハー90の構成の一例について、説
明する。
切って取った断面図である。
パッド12の表面上に設けられていない点が、第3の実
施の形態における構成と異なる。そこで、第3の実施の
形態と異なる構成部分について、説明する。
域12Aは、第3の実施の形態における第1表面領域1
2A及び第2表面領域12Bを合わせた領域に相当して
いる。又、第4の実施の形態における第2表面領域12
Bは、第3の実施の形態における第3表面領域12Cに
相当している。
は、第2表面領域12Bの直上(又は直上付近)から金
属配線層20のバンプ形成予定領域20Aの直下(又は
直下付近)に至る表面保護膜14上に、第1表面領域1
2Aが開口するように設けられている。
2表面領域12Bの直上全体ではなくて、第2表面領域
12Bの一部分の直上に設けられているのが良い。
層18は、第1表面領域12A、層間膜16、及び表面
保護膜14の、第2表面領域12Bの直上の領域上に設
けられている。このように、第1表面領域12A(第3
の実施の形態における第1表面領域12A及び第2表面
領域12Bを合わせた領域)上全体に、金属薄膜層18
が設けられている点が、第4の実施の形態の特色であ
る。
て、図14及び図15を参照して、第4の実施の形態に
おけるウェハー90の製造方法について、説明する。
おけるウェハーの製造工程図であって、図1における一
点鎖線a−aで切って取った断面図として示している。
図15の工程は、図14の工程の続きである。
記の第1〜第10工程を具える。各工程を、順次説明す
る。
(第1工程)と同一である(図4(A))。
(第2工程)と同一である(図4(B))。
第2表面領域12Bの直上(又は直上付近)から金属配
線層20のバンプ形成予定領域20Aの直下(又は直下
付近)に至る領域上に、第1表面領域12Aが開口する
ように、層間膜16を形成する。
2表面領域12Bの直上全体ではなくて、第2表面領域
12Bの一部分の直上にかかるように形成するのが良
い。
例えばポリイミドを使用する場合、第3の実施の形態に
おける(第3工程)と同様に、先ず、ポリイミド前駆体
28を、スパッタによって、第1表面領域12A、第2
表面領域12B及び表面保護膜14上に形成する(図4
(C))。
領域12Bの直上(又は直上付近)から金属配線層20
のバンプ形成予定領域20Aの直下(又は直下付近)に
至る領域以外の領域を、フォトリソエッチングによっ
て、削除する(図14(A))。
て、ポリイミド(層間膜16)を形成する(図14
(B))。この熱硬化の為に、層間膜16の上層に向か
うにつれて、層間膜16は圧縮変形する。
が残っている場合は、例えば、酸素雰囲気中でプラズマ
エッチングによって、この層間膜16を除去する。
(第4工程)と同一である(図14(C))。
A、層間膜16、及び表面保護膜14の露出されている
領域上に、第3の実施の形態における(第5工程)と同
様に、金属薄膜層18を形成する(図14(D))。
電極パッド12の直上(又は直上付近)から層間膜16
の直上(又は直上付近)に至る領域上に、第3の実施の
形態における(第6工程)と同様にして、金属配線層2
0を形成する(図14(E))。
(第7工程)と同一である(図14(F))。
(第8工程)と同一である(図15(A))。
(第10工程)と同一である(図15(B))。
る(第11工程)と同一である(図13)。
る構成によれば、(第3工程)において、層間膜16
を、上述の表面保護膜14上に形成しているが、金属薄
膜層18及び金属配線層20の直下以外の領域には、こ
の層間膜16を形成していない。すなわち、この構成例
では、層間膜16は、互いに離間した2つの島状領域と
して、形成される。
間には最初から変質された表層16Aが形成されないの
で、この表層16Aを除去する工程を省略することがで
きる。従って、ウェハーの生産効率は、向上する。
に、層間膜16を形成しているので、電極パッド12及
び金属薄膜層18間の接触面積は、増大する。従って、
電極パッド12及び金属薄膜層18間の電気的接続の信
頼性は、向上する。
の形態にのみ限定されるものではなく、設計に応じて種
々の変更を加えることができる。
膜層18の構成を2層としているが、単層でも、又は3
層以上の複合層としても良い。
明のウェハーの製造方法によれば、封止樹脂層がウェハ
ー(又はチップ)から剥がれにくい当該ウェハーの製造
が可能になり、この製造方法によって生産された、この
発明のウェハーが得られる。
ば、層間膜の、変質された表層をエッチングによって除
去する工程が不必要になり、この製造方法によって生産
された、この発明のウェハーが得られる。
平面図である。
断面図である。
図(1)である。
図(2)である。
図(3)である。
図(4)である。
断面図である。
図である。
な断面図である。
程図(1)である。
程図(2)である。
な断面図である。
程図(1)である。
程図(2)である。
Claims (8)
- 【請求項1】 基板の主表面上に、中央の第1表面領
域、該第1表面領域を囲む第2表面領域、及び該第2表
面領域を囲む第3表面領域からなる表面を有する電極パ
ッドを形成する第1工程と、 前記第3表面領域、及び前記主表面の露出されている領
域上に、表面保護膜を形成する第2工程と、 前記第2表面領域及び前記表面保護膜上に、層間膜を形
成する第3工程と、 前記層間膜の表層を変質させる第4工程と、 前記第1表面領域及び前記層間膜上に、金属薄膜層を形
成する第5工程と、 前記金属薄膜層の、前記電極パッドの直上から金属配線
層のバンプ形成予定領域の直下に至る領域上に、当該金
属配線層を形成する第6工程と、 前記バンプ形成予定領域上に、バンプを形成する第7工
程と、 前記金属薄膜層の露出されている領域を除去する第8工
程と、 前記金属薄膜層を除去することによって露出された、前
記層間膜の前記表層の領域を、ウェットエッチングによ
って除去する第9工程と、 前記主表面側で、前記バンプの頂部以外の部分が被覆さ
れるように、封止樹脂層を形成する第10工程と、 前記頂部に、外部端子を形成する第11工程とを具える
ことを特徴とするウェハーの製造方法。 - 【請求項2】 基板の主表面上に、中央の第1表面領
域、該第1表面領域を囲む第2表面領域、及び該第2表
面領域を囲む第3表面領域からなる表面を有する電極パ
ッドを形成する第1工程と、 前記第3表面領域、及び前記主表面の露出されている領
域上に、表面保護膜を形成する第2工程と、 前記第2表面領域及び前記表面保護膜上に、層間膜を形
成する第3工程と、 前記層間膜の表層を変質させる第4工程と、 前記第1表面領域及び前記層間膜上に、金属薄膜層を形
成する第5工程と、 前記金属薄膜層の、前記電極パッドの直上から金属配線
層のバンプ形成予定領域の直下に至る領域上に、当該金
属配線層を形成する第6工程と、 前記バンプ形成予定領域上に、バンプを形成する第7工
程と、 前記金属薄膜層の露出されている領域を除去する第8工
程と、 前記金属薄膜層を除去することによって露出された、前
記層間膜の表層の領域を、酸素雰囲気中でプラズマエッ
チングによって、前記主表面に対して鉛直方向に除去す
る第9工程と、 前記主表面側で、前記バンプの頂部以外の部分が被覆さ
れるように、封止樹脂層を形成する第10工程と、 前記頂部に、外部端子を形成する第11工程とを具える
ことを特徴とするウェハーの製造方法。 - 【請求項3】 基板の主表面上に、中央の第1表面領
域、該第1表面領域を囲む第2表面領域、及び該第2表
面領域を囲む第3表面領域からなる表面を有する電極パ
ッドを形成する第1工程と、 前記第3表面領域、及び前記主表面の露出されている領
域上に、表面保護膜を形成する第2工程と、 前記第2表面領域、及び、前記表面保護膜の、前記第3
表面領域の直上並びに前記電極パッドの周辺部から金属
配線層のバンプ形成予定領域の直下に至る領域上に、層
間膜を形成する第3工程と、 前記層間膜の表層を変質させる第4工程と、 前記第1表面領域、前記層間膜、及び前記表面保護膜の
露出されている領域上に、金属薄膜層を形成する第5工
程と、 前記金属薄膜層の、前記第1表面領域の直上及び前記層
間膜の直上に形成された領域上に、前記金属配線層を形
成する第6工程と、 前記バンプ形成予定領域上に、バンプを形成する第7工
程と、 前記金属薄膜層の露出されている領域を除去する第8工
程と、 前記主表面側で、前記バンプの頂部以外の部分が被覆さ
れるように、封止樹脂層を形成する第9工程と、 前記頂部に、外部端子を形成する第10工程とを具える
ことを特徴とするウェハーの製造方法。 - 【請求項4】 基板の主表面上に、中央の第1表面領
域、及び該第1表面領域を囲む第2表面領域からなる表
面を有する電極パッドを形成する第1工程と、 前記第2表面領域、及び前記主表面の露出されている領
域上に、表面保護膜を形成する第2工程と、 前記表面保護膜の、前記第2表面領域の直上から金属配
線層のバンプ形成予定領域の直下に至る領域上に、前記
第1表面領域が開口するように、層間膜を形成する第3
工程と、 前記層間膜の表層を変質させる第4工程と、 前記第1表面領域、前記層間膜、及び前記表面保護膜の
露出されている領域上に、金属薄膜層を形成する第5工
程と、 前記金属薄膜層の、前記電極パッドの直上から前記層間
膜の直上に至る領域上に、前記金属配線層を形成する第
6工程と、 前記バンプ形成予定領域上に、バンプを形成する第7工
程と、 前記金属薄膜層の露出されている領域を除去する第8工
程と、 前記主表面側で、前記バンプの頂部以外の部分が被覆さ
れるように、封止樹脂層を形成する第9工程と、 前記頂部に、外部端子を形成する第10工程とを具える
ことを特徴とするウェハーの製造方法。 - 【請求項5】 基板、電極パッド、表面保護膜、層間
膜、金属薄膜層、金属配線層、バンプ、封止樹脂層及び
外部端子を具え、 前記電極パッドは、中央の第1表面領域、該第1表面領
域を囲む第2表面領域、及び該第2表面領域を囲む第3
表面領域からなる表面を有し、かつ、前記基板の主表面
上に設けられていて、 前記表面保護膜は、前記第3表面領域、及び前記主表面
の、前記電極パッドが設けられていない領域上に設けら
れていて、 前記層間膜は、前記第2表面領域及び前記表面保護膜上
に設けられていて、 前記金属薄膜層は、前記第1表面領域、及び、前記層間
膜の、前記電極パッドの直上から前記金属配線層のバン
プ形成予定領域の直下に至る領域上に設けられていて、 前記金属配線層は、前記金属薄膜層上に設けられてい
て、 前記バンプは、前記バンプ形成予定領域上に設けられて
いて、 前記封止樹脂層は、前記主表面側で、前記バンプの頂部
以外の部分が被覆されるように設けられていて、 前記外部端子は、前記頂部に設けられていて、 前記層間膜の表層の、前記金属薄膜層と接触している領
域は、変質していて、 前記層間膜の表層の、前記封止樹脂層と接触している領
域は、前記主表面に向かって、窪んでいることを特徴と
するウェハー。 - 【請求項6】 基板、電極パッド、表面保護膜、層間
膜、金属薄膜層、金属配線層、バンプ、封止樹脂層及び
外部端子を具え、 前記電極パッドは、中央の第1表面領域、該第1表面領
域を囲む第2表面領域、及び該第2表面領域を囲む第3
表面領域からなる表面を有し、かつ、前記基板の主表面
上に設けられていて、 前記表面保護膜は、前記第3表面領域、及び前記主表面
の、前記電極パッドが設けられていない領域上に設けら
れていて、 前記層間膜は、前記第2表面領域及び前記表面保護膜上
に設けられていて、 前記金属薄膜層は、前記第1表面領域、及び、前記層間
膜の、前記電極パッドの直上から前記金属配線層のバン
プ形成予定領域の直下に至る領域上に設けられていて、 前記金属配線層は、前記金属薄膜層上に設けられてい
て、 前記バンプは、前記バンプ形成予定領域上に設けられて
いて、 前記封止樹脂層は、前記主表面側で、前記バンプの頂部
以外の部分が被覆されるように設けられていて、 前記外部端子は、前記頂部に設けられていて、 前記層間膜の表層の、前記金属薄膜層と接触している領
域は、変質していて、 前記層間膜の表層の、前記封止樹脂層と接触している領
域は、前記主表面に向かって、鉛直方向に窪んでいるこ
とを特徴とするウェハー。 - 【請求項7】 基板、電極パッド、表面保護膜、層間
膜、金属薄膜層、金属配線層、バンプ、封止樹脂層及び
外部端子を具え、 前記電極パッドは、中央の第1表面領域、該第1表面領
域を囲む第2表面領域、及び該第2表面領域を囲む第3
表面領域からなる表面を有し、かつ、前記基板の主表面
上に設けられていて、 前記表面保護膜は、前記第3表面領域、及び前記主表面
の、前記電極パッドが設けられていない領域上に設けら
れていて、 前記層間膜は、前記第2表面領域、及び、前記表面保護
膜の、前記第3表面領域の直上並びに前記電極パッドの
周辺部から前記金属配線層のバンプ形成予定領域の直下
に至る領域上に設けられていて、 前記金属薄膜層は、前記第1表面領域及び層間膜上に設
けられていて、 前記金属配線層は、前記金属薄膜層上に設けられてい
て、 前記バンプは、前記バンプ形成予定領域上に設けられて
いて、 前記封止樹脂層は、前記主表面側で、前記バンプの頂部
以外の部分が被覆されるように設けられていて、 前記外部端子は、前記頂部に設けられていて、 前記層間膜の表層の、前記金属薄膜層及び前記封止樹脂
層と接触している領域は、変質していることを特徴とす
るウェハー。 - 【請求項8】 基板、電極パッド、表面保護膜、層間
膜、金属薄膜層、金属配線層、バンプ、封止樹脂層及び
外部端子を具え、 前記電極パッドは、中央の第1表面領域、及び該第1表
面領域を囲む第2表面領域からなる表面を有し、かつ、
前記基板の主表面上に設けられていて、 前記表面保護膜は、前記第2表面領域、及び前記主表面
の、前記電極パッドが設けられていない領域上に設けら
れていて、 前記層間膜は、前記表面保護膜の、前記第2表面領域の
直上から前記金属配線層のバンプ形成予定領域の直下に
至る領域上に、前記第1表面領域が開口するように設け
られていて、 前記金属薄膜層は、前記第1表面領域、前記層間膜、及
び前記表面保護膜の、前記第2表面領域の直上の領域上
に設けられていて、 前記金属配線層は、前記金属薄膜層上に設けられてい
て、 前記バンプは、前記バンプ形成予定領域上に設けられて
いて、 前記封止樹脂層は、前記主表面側で、前記バンプの頂部
以外の部分が被覆されるように設けられていて、 前記外部端子は、前記頂部に設けられていて、 前記層間膜の表層の、前記金属薄膜層及び前記封止樹脂
層と接触している領域は、変質していることを特徴とす
るウェハー。
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