JP4413240B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
このようなCSP型の従来の半導体装置の製造方法においては、半導体ウェハの半導体基板のおもて面に内部回路を形成し、このおもて面上に形成された絶縁層上に内部回路に電気的に接続する電極パッドを設け、電極パッドおよび絶縁層上を表面保護膜で覆った後に、電極パッド上の表面保護膜をエッチングにより除去し、表面保護膜上にポリイミドからなる絶縁膜を形成し、絶縁膜をエッチングして電極パッドに達するスルーホールを形成する。
このような、フィルム残渣を除去するために、従来の半導体装置の製造方法においては、上記と同様にして再配線を形成した後に、再配線を含む下地金属層に上にドライフィルムを貼付し、フォトリソグラフィにより再配線上の電極形成領域を露出させ、電気メッキ法により銅等でポスト電極を形成し、レジスト剥離液によりドライフィルムを剥離した後に、120℃以上の水蒸気を半導体ウェハ上に吹き付けて、ポスト電極の付根部外周面やその周囲の接続パッド部上に残留するフィルム残渣を除去している(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、上述した特許文献2の技術においては、120℃以上の水蒸気を半導体ウェハ上に吹き付けてフィルム残渣を除去しているため、高温の水蒸気を噴射するための新たな洗浄設備を導入する必要があり、そのための設備費用や製造ラインの変更等の多大な負担が発生するという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、再配線間の下地金属層の残留による短絡を防止して、半導体装置の信頼性の向上を図る手段を提供することを目的とする。
なお、図1、図2に示す各図は、半導体ウェハに形成される電極パッドとこれに電気的に接続するポスト電極が形成された再配線およびこれに隣り合う再配線の近傍を示す部分断面図である(他の図において同じ。)。
図1、図2において、1は半導体ウェハであり、CSP型の半導体装置2を複数同時に製造するための半導体ウェハである。
4は絶縁層であり、半導体基板3のおもて面上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法等により2酸化珪素(SiO2)等の絶縁材料を堆積して形成されており、半導体基板3の内部回路の所定の部位に開口する図示しないコンタクトホールが形成されている。
6は表面保護膜であり、CVD法等により窒化珪素(Si3N4)等の絶縁材料を堆積して形成された絶縁層4上および電極パッド5の縁部を覆う保護膜である。
スルーホール8は、底部に電極パッド5を露出させた、絶縁膜7を貫通して電極パッド5上に達する開口である。
10は再配線であり、フォトリソグラフィ等により下地金属層9の電極パッド5上からその電極パッド5に接続するポスト電極11を形成する領域(電極形成領域12という。)到る再配線10や電極パッド5間を接続する再配線10等の形成領域を除く領域をマスキングし、露出している下地金属層9上に電気メッキ法により下地金属層9を一方の共通電極として、銅等の導電材料を電着させて形成された下地金属層9を介して絶縁膜7上に延在する配線パターンであって、スルーホール8に埋込まれた導電材料により下地金属層9を介して電極パッド5と電気的に接続しており、電極パッド5とポスト電極11との間や電極パッド5間等を電気的に接続する機能を有している。
14は封止層であり、半導体ウェハ1の半導体基板3のおもて面側に塗布または注入された熱硬化性および絶縁性を有するエポキシ樹脂等の封止樹脂を加熱硬化させて形成され、半導体ウェハ1の半導体基板3のおもて面側に形成された絶縁膜7上、下地金属層9、再配線10上およびポスト電極11の側面を覆い、おもて面にポスト電極11のポスト端面を露出させて形成されている。
本実施例では、区別のために、第1のレジストマスクには網掛けを付し、第2のレジストマスクにはハッチングを付して示す(図1参照)。
本実施例では再配線保護金属膜18を形成する金属として錫(Sn)が用いられ、エッチング液として水酸化カリウム(KOH)が用いられる。
本実施例では、環境に配慮した除去溶剤として、
(1)ジエチレングリコールモノブチルエーテル:65wt%、モノエタノールアミン:35wt%の混合液
(2)ジメチルスホキシド:77wt%、多価アルコール:11wt%、N−メチル−2−ピロリドン:10wt%、有機アルカリ:2wt%の混合液
(3)ジエチレンジアミン:30wt%、安定剤:10wt%、水60wt%の混合液
(4)有機アルカリ:64wt%、アミン:30wt%、剥離促進剤:6wt%の混合液
等の中から選択された一つの除去溶剤が用いられる。
P1(図1)、半導体ウェハ1の半導体基板3のおもて面に、図示しない複数の半導体素子を有する内部回路を形成し、内部回路の所定の部位に開口する図示しないコンタクトホールを設けた絶縁層4を形成した後に、絶縁層4上にスパッタ法によりアルミニウムからなる導電層を形成し、これを所定の形状にエッチングして内部回路の所定の部位と電気的に接続する電極パッド5を形成する。
P3(図1)、フォトリソグラフィにより下地金属層9上に、電極パッド5上から電極形成領域12上に到る再配線10および電極パッド5間を接続する再配線10の形成領域を露出させた第1のレジストマスク16を形成し、露出している下地金属層9上に下地金属層9を一方の共通電極として銅を電気メッキ法により電着させ、電極パッド5上から電極形成領域12上に到る再配線10および電極パッド5間を接続する再配線10を形成する。
これにより、再配線10の周囲に溝底を下地金属層9としたスリット状の溝が形成される。
P5(図1)、再配線保護金属膜18の形成後に、溶解液を用いて工程P4で形成したの第2のレジストマスク17を除去する。
P6(図2)、半導体ウェハ1上に、つまり半導体ウェハ1のおもて面側に形成された再配線10の再配線保護金属膜18上、再配線10間の再配線保護金属膜18に挟まれた下地金属層9上に、感光性を有するドライフィルム19を貼付し、フォトリソグラフィにより再配線10上の電極形成領域12を露出させ、これをマスクとして、電気メッキ法により、露出している再配線10上に下地金属層9を一方の共通電極として、銅を電着させてポスト電極11を形成する。
この再配線保護金属膜18の除去ときに、再配線10間に機械的に挟まったフィルム残渣が残留していたとしても、そのフィルム残渣は再配線10の側面に形成された再配線保護金属膜18に挟まれているので、再配線保護金属膜18の溶解によりフィルム残渣の機械的な束縛が解除され、再配線10間に挟まったフィルム残渣が除去されると共に、他のポスト電極11の外周面の付根付近等の部位に付着したフィルム残渣も洗浄により除去される。
以上の工程により、個片に分割される前の複数の半導体装置2が形成された半導体ウェハ1が形成され、この半導体ウェハ1を個片に分割することにより本実施例の半導体装置2が製造される。
以上説明したように、本実施例では、絶縁膜上に下地金属層を介して延在する再配線の周囲に再配線保護金属膜を形成し、電極ポストを形成した後のドライフィルムの除去後に、再配線保護金属膜を選択的にエッチングして除去するようにしたことによって、再配線保護金属膜を選択的に溶解させて、再配線間に挟まったフィルム残渣を確実に除去することができ、再配線間に残留した下地金属層による短絡を防止して、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
なお、上記実施例1と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
以下に、図3、図4にPAで示す工程に従って、本実施例の半導体装置の製造方法について説明する。
本実施例の工程PA1(図3)〜PA3(図3)の作動は、上記実施例1の工程P1(図1)〜P3(図1)の作動と同様であるので、その説明を省略する。
PA5(図4)、第2のレジストマスク17を含む半導体ウェハ1上に、つまり半導体ウェハ1のおもて面側に形成された第2のレジストマスク17に覆われていない再配線10上および下地金属層9上、並びに第2のレジストマスク17上に、感光性を有するドライフィルム19を貼付し、実施例1の工程P6と同様にして、露出している再配線10上に銅を電着させてポスト電極11を形成する。
このとき、配線間隔の狭い再配線10間には、第2のレジストマスク17が埋込まれているので、再配線10間にフィルム残渣が機械的に挟まることはなく、フィルム残渣が第2のレジストマスク17上やポスト電極11の外周面の付根付近の第2のレジストマスク上に残留していたとしても、そのフィルム残渣は第2のレジストマスク17の溶解により除去されると共に、他の部位に付着したフィルム残渣も洗浄により除去される。
このように、本実施例の半導体装置2の製造方法においては、ドライフィルム19を貼付する前に、配線間隔の狭い再配線10間に容易に溶解することが可能な第2のレジストマスク17を埋込み、ドライフィルム19の除去後に、再配線10間に埋込まれた第2のレジストマスク17を溶解させてフィルム残渣を除去するので、環境に配慮した除去溶剤によりドライフィルム19の除去を行ったとしても、フィルム残渣が再配線10間に挟まることはなく、これに伴う下地金属層9のエッチング不良により残留した再配線10間の下地金属層9による短絡を防止して、半導体装置2の製造における歩留りを向上させることができると共に半導体装置2の信頼性の向上を図ることができる他、半導体装置2の製造における環境保全に貢献することができる。
以上説明したように、本実施例では、絶縁膜上に下地金属層を介して延在する再配線の配線間隔の狭い再配線の間に、ドライフィルムを貼付する前に第2のレジストマスクを形成しておき、電極ポストを形成した後のドライフィルムの除去後に、第2のレジストマスクを溶解液により除去するようにしたことによって、再配線間にフィルム残渣が挟まることはなく、再配線間の第2のレジストマスクを溶解させて容易に除去することができ、再配線間に残留した下地金属層による短絡を防止して、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
なお、上記実施例1および実施例2と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
以下に、図5、図6にPBで示す工程に従って、本実施例の半導体装置の製造方法について説明する。
PB4(図5)、工程PB3で形成した第1のレジストマスク16を除去せずに、再度、フォトリソグラフィにより、再配線10上の電極形成領域12を露出させた第2のレジストマスク17を形成する。
PB5(図6)、第2のレジストマスク17上に、感光性を有するドライフィルム19を貼付し、実施例1の工程P6と同様にして、露出している再配線10上に銅を電着させてポスト電極11を形成する。
このとき、再配線10間には、第1のレジストマスク16が埋込まれ、再配線10上および電極ポスト11の付根付近は第2のレジストマスク17で覆われているので、再配線10間にフィルム残渣が機械的に挟まることはなく、フィルム残渣が第2のレジストマスク17上に残留していたとしても、そのフィルム残渣は第1および第2のレジストマスク16、17の溶解により除去され、再配線10間の下地金属層9上やポスト電極11の外周面の付根付近等の部位にフィルム残渣が残留することはなく、他の部位に付着したフィルム残渣も洗浄により除去される。
このように、本実施例の半導体装置2の製造方法においては、ドライフィルム19を貼付する前に、容易に溶解することが可能な第1のレジストマスク16を再配線19の間に埋込んだ半導体ウェハ1上の電極形成領域12を除く全面を、容易に溶解することが可能な第2のレジストマスク17で覆い、その上にドライフィルム19を貼付してポスト電極11を形成し、ドライフィルムの除去後に、再配線10間に埋込まれた第1のレジストマスク16およびその上の第2のレジストマスクを溶解させてフィルム残渣を除去するので、環境に配慮した除去溶剤によりドライフィルムの除去を行ったとしても、フィルム残渣が再配線10間に挟まることはなく、これに伴う下地金属層9のエッチング不良により残留した再配線10間の下地金属層9による短絡を防止して、半導体装置2の製造における歩留りを向上させることができると共に半導体装置2の信頼性の向上を図ることができる他、半導体装置の製造における環境保全に貢献することができる。
また、第1のレジストマスク16を含む半導体ウェハ1上の全面を第2のレジストマスク17で覆うので、ドライフィルム19を貼付するときの半導体ウェハ1の面を平坦化することができ、ドライフィルム19の半導体ウェハ1への密着性を向上させて、半導体装置2の製造における歩留りを更に向上させることができる。
なお、上記実施例1および実施例2と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図7、図8において、21は再配線保護絶縁膜であり、絶縁膜7上にポジ型またはネガ型の感光性および絶縁性を有するポリイミド等の絶縁樹脂材料を塗布し、これを露光、現像処理して電極形成領域12の開口部22を形成した後に、熱処理により固化させて形成された図7、図8に破線のハッチングを付して示す5〜10μm程度の膜厚の膜である。
このため、本実施例のポスト電極11は、露出している再配線10上に第2の下地金属層23を一方の共通電極として電気メッキ法により形成され、封止層14は、半導体ウェハ1の半導体基板3のおもて面側に形成された再配線保護絶縁膜21上およびポスト電極11の側面を覆って形成される。
本実施例の工程PC1(図7)〜PC3(図7)の作動は、上記実施例1の工程P1(図1)〜P3(図1)の作動と同様であるのでその説明を省略する。
PC4(図7)、溶解液を用いて工程PC3で形成した第1のレジストマスク16を除去し、実施例1の工程P8と同様にして、露出した第1の下地金属層9を再配線10下の領域を除いて除去し、露出した絶縁膜7上および再配線10上に感光性を有するポリイミドからなる絶縁樹脂材料を塗布し、フォトリソグラフィにより再配線保護絶縁膜21を貫通して再配線10上の電極形成領域12に達する開口部22を形成し、熱処理により固化させて再配線保護絶縁膜21を形成する。
PC5(図7)、半導体ウェハ1の半導体基板3のおもて面側の再配線保護絶縁膜21上に、スパッタ法により再配線保護絶縁膜21上および底部の再配線10上を含む開口部22の内面を覆う複数層からなる第2の下地金属層23を形成する。
PC7(図8)、除去溶剤を用いてドライフィルム19を除去し、ウェットエッチングにより半導体ウェハ1の半導体基板3のおもて面側の全面をエッチングして、電極ポスト11下を除く領域の第2の下地金属層23を除去し、その後に洗浄してフィルム残渣を除去する。
その後の作動は、上記実施例1の作動と同様であるので、その説明を省略する。
このように、本実施例の半導体装置2の製造方法においては、ドライフィルム19を貼付する前に、再配線10下を除く第1の下地金属層9を除去し、半導体ウェハ1上の電極形成領域12を除く全面を再配線保護絶縁膜21で覆い、その上に第2の下地金属層を形成した後に、ドライフィルム19を貼付してポスト電極11を形成し、ドライフィルムの除去後に、再配線10間に埋込まれた再配線保護絶縁膜21上の第2の下地金属層をエッチングにより溶解させてフィルム残渣を除去するので、環境に配慮した除去溶剤によりドライフィルムの除去を行ったとしても、フィルム残渣が再配線10間に挟まることはなく、これに伴う第1の下地金属層9のエッチング不良により残留した再配線10間の第1の下地金属層9による短絡を防止して、半導体装置2の製造における歩留りを向上させることができると共に半導体装置2の信頼性の向上を図ることができる他、半導体装置2の製造における環境保全に貢献することができる。
また、半導体ウェハ1上の全面を再配線保護絶縁膜21で覆い、その上に第2の下地金属層を形成するので、ドライフィルム19を貼付するときの半導体ウェハ1の面を平坦化することができ、ドライフィルム19の半導体ウェハ1への密着性を向上させて、半導体装置2の製造における歩留りを更に向上させることができる。
このように、本実施例の半導体装置2は、再配線10間および再配線10上を覆う再配線保護絶縁膜21上に封止層14が形成されているので、再配線保護絶縁膜21と封止層14との密着性を向上させることができ、外部からの水分の浸入を防止してその耐湿信頼性を向上させることができる。
上記各実施例においては、絶縁膜は、感光性を有するポリイミド等の絶縁樹脂材料であるとして説明したが、感光性が付与されていないポリイミド等の絶縁樹脂材料であってもよい。この場合にスルーホールは、絶縁樹脂材料を塗布して硬化させた後に、プラズマエッチング等により形成するとよい。
2 半導体装置
3 半導体基板
4 絶縁層
5 電極パッド
6 表面保護膜
7 絶縁膜
8 スルーホール
9 下地金属層(第1の下地金属層)
10 再配線
11 ポスト電極
12 電極形成領域
14 封止層
15 バンプ電極
16 第1のレジストマスク
17 第2のレジストマスク
18 再配線保護金属膜
19 ドライフィルム
21 再配線保護絶縁膜
22 開口部
23 第2の下地金属層
Claims (4)
- 半導体基板と、該半導体基板に形成された内部回路に電気的に接続する電極パッドと、該電極パッドに達するスルーホールが形成された絶縁膜と、前記スルーホールの内面および前記絶縁膜上に形成された下地金属層と、前記電極パッドに前記下地金属層を介して電気的に接続し、該下地金属層上に延在する再配線と、該再配線上に形成されたポスト電極とを備えた半導体装置の製造方法において、
半導体基板に、前記電極パッドと、前記スルーホールが形成された絶縁膜と、前記下地金属層とが形成された半導体ウェハを準備する工程と、
前記下地金属層上に、前記再配線の形成領域を露出させた第1のレジストマスクを形成する工程と、
該第1のレジストマスクをマスクとして、前記電極パッドに接続し、前記ポスト電極の電極形成領域に延在する再配線を形成する工程と、
前記第1のレジストマスクを溶解液により除去し、前記再配線の前記電極形成領域を除く領域を露出させると共に、前記再配線の側面から隔置された第2のレジストマスクを形成する工程と、
該第2のレジストマスクをマスクとして、前記露出している前記再配線の上面および側面に、再配線保護金属膜を形成する工程と、
前記第2のレジストマスクを溶解液により除去し、該半導体ウェハ上にドライフィルムを貼付し、前記再配線上の前記電極形成領域を露出させる工程と、
前記ドライフィルムをマスクとして、前記電極形成領域にポスト電極を形成する工程と、
前記ドライフィルムを、除去溶剤により除去する工程と、
該ドライフィルムの除去後に、前記再配線保護金属膜を除去する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板と、該半導体基板に形成された内部回路に電気的に接続する電極パッドと、該電極パッドに達するスルーホールが形成された絶縁膜と、前記スルーホールの内面および前記絶縁膜上に形成された下地金属層と、前記電極パッドに前記下地金属層を介して電気的に接続し、該下地金属層上に延在する再配線と、該再配線上に形成されたポスト電極とを備えた半導体装置の製造方法において、
半導体基板に、前記電極パッドと、前記スルーホールが形成された絶縁膜と、前記下地金属層とが形成された半導体ウェハを準備する工程と、
前記下地金属層上に、前記再配線の形成領域を露出させた第1のレジストマスクを形成する工程と、
該第1のレジストマスクをマスクとして、前記電極パッドに接続し、前記ポスト電極の電極形成領域に延在する再配線を形成する工程と、
前記第1のレジストマスクを溶解液により除去し、配線間隔の狭い前記再配線間の下地金属層上を覆い、前記再配線上の前記電極形成領域を露出させると共にその周囲の前記電極ポストの付根領域を覆う第2のレジストマスクを形成する工程と、
該第2のレジストマスクを含む半導体ウェハ上にドライフィルムを貼付し、前記再配線上の前記電極形成領域を露出させる工程と、
前記ドライフィルムをマスクとして、前記電極形成領域にポスト電極を形成する工程と、
前記ドライフィルムを、除去溶剤により除去する工程と、
該ドライフィルムの除去後に、溶解液により前記第2のレジストマスクを除去する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板と、該半導体基板に形成された内部回路に電気的に接続する電極パッドと、該電極パッドに達するスルーホールが形成された絶縁膜と、前記スルーホールの内面および前記絶縁膜上に形成された下地金属層と、前記電極パッドに前記下地金属層を介して電気的に接続し、該下地金属層上に延在する再配線と、該再配線上に形成されたポスト電極とを備えた半導体装置の製造方法において、
半導体基板に、前記電極パッドと、前記スルーホールが形成された絶縁膜と、前記下地金属層とが形成された半導体ウェハを準備する工程と、
前記下地金属層上に、前記再配線の形成領域を露出させた第1のレジストマスクを形成する工程と、
該第1のレジストマスクをマスクとして、前記電極パッドに接続し、前記ポスト電極の電極形成領域に延在する再配線を形成する工程と、
前記第1のレジストマスクを含む半導体ウェハ上に、前記再配線上の前記電極形成領域を露出させた第2のレジストマスクを形成する工程と、
該第2のレジストマスク上にドライフィルムを貼付し、前記再配線上の前記電極形成領域を露出させる工程と、
前記ドライフィルムをマスクとして、前記電極形成領域にポスト電極を形成する工程と、
前記ドライフィルムを、除去溶剤により除去する工程と、
該ドライフィルムの除去後に、溶解液により前記第1および第2のレジストマスクを除去する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項3において、
前記ドライフィルムを除去する工程と、前記第1および第2のレジストマスクを除去する工程とに代えて、
前記第1および第2のレジストマスクを、溶解液により溶解して、前記ドライフィルムを剥離する工程、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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