JP4533436B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
このような半導体装置の製造方法としては、パッド電極、層間絶縁膜、下地金属層が順次形成されたシリコンウエハ上に再配線を設け、再配線上面に柱状電極を形成した後に、下地金属層を除去して樹脂封止する製造方法が挙げられる(例えば、特許文献1参照)。
具体的には、図7〜図10に沿って説明する。
図7(A)に示すように、半導体基板101に形成された酸化膜102上に、Al電極パッド103を形成する。そして、表面保護膜104及び層間絶縁膜105を形成した後Al電極パッド103上にスルーホールを開孔する。
次いで、図7(B)に示すように、Al電極パッド103上及び層間絶縁膜105の表面に、スパッタ法等により、例えばTiからなる下地金属密着層106と、例えばCuからなる下地金属酸化防止層107を順次積層形成する。
その後、図7(C)に示すように、感光性樹脂層を全面に被着し、パターンの露光及び感光性樹脂層のパターン開口のための現像処理を行い、感光性樹脂膜108のパターンを形成する。次に、下地金属酸化防止層107を一方の共通電極として、銅を電気メッキ法にて電着させ、Al電極パッド103から後述する銅製の柱状電極を形成する部分へ引き回すための再配線109を形成する。
そして、図8(A)に示すように、感光性樹脂膜108を溶剤等で除去し、図8(B)に示すように、下地金属酸化防止層107上に感光性樹脂膜110を全面に貼着した後、柱状電極111を形成するための開孔部を露光・現像処理により形成する。そして、下地金属酸化防止層107を一方の共通電極として、銅を電気メッキ法にて電着させ、柱状電極111を形成する。
さらに、図8(C)に示すように、感光性樹脂膜110を溶剤等で除去し、下地金属酸化防止層107と下地金属密着層106とを随時エッチング除去する。
最後に、図9に示すように、柱状電極111の表面が露出するように封止樹脂112を形成し、柱状電極111上に半田端子113をリフロー処理により形成し、個片分割して図10に示すような半導体装置を製造する。
即ち、本発明の目的は、再配線の形状のばらつきにより再配線の導電率が変化することを抑制し、品質の高い半導体装置を製造する方法を提供することにある。
請求項1に記載の半導体装置の製造方法によると、柱状電極を形成する前に第1の下地金属層をエッチングするため、柱状電極が存在した場合におけるエッチング液の流れの不均一を抑制し、第1の下地金属層をムラなくエッチングすることができる。従って、再配線のエッジ部がわずかにエッチングされたとしても、いずれの箇所も同じようにエッチングされるため、再配線の形状のばらつきを許容範囲におさめることができ、半導体装置の歩留まりが向上する。さらには、第2の下地金属層は再配線を被覆しているため、柱状電極が形成されていてもエッチング液の不均一に起因する再配線の過度のエッチングを抑制し、半導体装置の品質が向上することができる。
請求項3に記載の半導体装置の製造方法は、前記第1の下地金属層が下地金属密着層と下地金属酸化防止層とを有することを特徴とする。
請求項2、3に記載の半導体装置の製造方法によると、下地金属酸化防止層と下地金属密着層の酸化の2層構造であるため、下地金属密着層の酸化を防止することができる。
請求項5に記載の半導体装置の製造方法は、前記第2の下地金属層の膜厚が、0.4μm以上1.0μm以下であることを特徴とする。
請求項4、5に記載の半導体装置の製造方法によると、半導体装置の切断部にも十分に下地金属密着層を形成することができる。すなわち、下地金属密着層が端部の角にも十分な膜厚で下地金属密着層を形成することにより、柱状電極を形成する際に半導体ウエハ全体に均一な高さで形成することができる。
上記参考例1に係る半導体装置の製造方法によると、従来の製造方法と同等の工程数で、工程の順番を組み替えるだけで半導体装置の品質が向上する。また、柱状電極を形成する前に下地金属酸化防止層をエッチングするため、エッチング液の流れが均一になり、再配線の形状のばらつきを許容範囲におさめることができ、半導体装置の品質が向上する。また、下地金属密着層をエッチングしても再配線はエッチングされないため、柱状電極によりエッチング液の流れが不均一であっても、エッチング残部が発生しないように下地金属密着層をエッチングすることができる。従って、再配線のばらつきを抑制し半導体装置の品質が向上する。
本発明において参考例3に係る半導体装置の製造方法は上記参考例1において、前記下地金属密着層の膜厚が、0.4μm以上1.0μm以下であることを特徴とする。
上記参考例2、3に係る半導体装置の製造方法によると、半導体装置の切断部にも十分に下地金属密着層を形成することができる。すなわち、下地金属密着層が端部の角にも十分な膜厚で下地金属密着層を形成することにより、柱状電極を形成する際に半導体ウエハ全体に均一な高さで形成することができる。
発明が理解できる程度に各構成部位の形状、大きさ及び配置関係が概略的に示されている
にすぎず、これによりこの発明が特に限定されるものではない。以下の説明において、特定の材料、条件及び数値条件等を用いることがあるが、これは好適例の一つにすぎず、従って、何らこれらに限定されない。
本発明の第1の実施形態における半導体装置の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上に絶縁層を積層する工程と、前記絶縁層上に第1の下地金属層を積層する工程と、前記第1の下地金属層上に該第1の下地金属層を共通電極として電気メッキ法により再配線を形成する工程と、露出した前記第1の下地金属層をエッチング液により除去する工程と、前記再配線及び前記絶縁層上に第2の下地金属層を積層する工程と、前記再配線上に前記第2の下地金属層を介し該第2の下地金属層を共通電極として電気メッキ法により柱状電極を形成する工程と、露出した前記第2の下地金属層を、該第2の下地金属層と前記再配線とのエッチング選択比が大きいエッチング液により除去する工程と、を有する。
以下に、各工程を図1〜図3に沿って詳述する。
本発明の半導体装置の製造方法は、図1(A)に示すような再配線19を形成するにあたり、図7(A)〜(C)と同様の工程を経る。
まず、図7(A)と同様に、絶縁層12が形成された半導体基板10を準備する。そして、絶縁層12上に、電極パッド13を形成する。そして、表面保護膜14及び絶縁層15(層間絶縁膜)を形成した後、電極パッド13上にスルーホールを開孔する。
次いで、図7(B)と同様に、電極パッド13上及び絶縁層15の表面に、スパッタ法等により、例えばTiからなる下地金属密着層16と、例えばCuからなる下地金属酸化防止層17を順次積層形成する。
その後、図7(C)と同様に、感光性樹脂層(不図示)を全面に被着し、パターンの露光及び感光性樹脂層のパターン開口のための現像処理を行い、感光性樹脂膜108のパターンを形成する。次に、下地金属酸化防止層17を一方の共通電極として、銅を電気メッキ法にて電着させ、電極パッド13から後述する銅製の柱状電極を形成する部分へ引き回すための再配線19を形成する。
そして、図1(A)のように、感光性樹脂膜108を除去して下地金属層20を露出させる。
本発明の半導体装置の製造方法では、第1の下地金属層20を露出させた後、図1(B)のように、露出した第1の下地金属層20を除去する。
ここで、第1の下地金属層20をエッチング液に晒すと、同時に再配線19もエッチング液にさらされることとなる。しかしながら、この場合においては、下地金属層20をエッチングする際に柱状電極が存在しないため、エッチング液の流れが不均一になることなく、露出している下地金属層20はいずれの箇所においてもムラなくエッチングされる。このため、再配線19がエッチングされたとしても、いずれの箇所においても均一にエッチングされる。従って、再配線の形状のばらつきの許容値を満足することができる。
なお、下地金属酸化防止層17としては、先に例示したCu以外には、Au、Pd、Pt等の酸化されにくい金属を用いることが好ましい。
また、第1の下地金属酸化防止層17のエッチング液としては、例えば硫酸系溶液を用いることができ、第1の下地金属密着層16のエッチング液としては、例えば、過酸化水素溶液を挙げることができる。
本発明の半導体装置の製造方法では、露出した第1の下地金属層20を除去した後、図1(C)に示すように、絶縁層15と再配線19上に、スパッタ法等により第2の下地金属層30を形成する。
この第2の下地金属層30は、後述する柱状電極22を形成するための一方の共通電極として機能するばかりでなく、第2の下地金属層30をエッチングする際における再配線19のエッチングによる侵食をも抑制するものである。
この第2の下地金属層30は、Tiを主成分とするものであることが好ましい。後述する第2の下地金属層を除去する工程において、再配線19を目減りさせることなく除去することができる点でも有効であるからである。なお、第1の下地金属層20と同様に第2の下地金属密着層26と第2の下地金属酸化防止層27が順次積層されていることが好ましい。そして、この場合には、第2の下地金属密着層26はTiを主成分とする金属、第2の下地金属酸化防止層27はCu、Au、Pd、Pt等の酸化されにくい金属を用いることが好ましい。これは、第1の下地金属層20と同様の方法で形成することができるためであり、尚且つ下地金属密着層26の酸化を下地金属酸化防止層27が阻止することができるためである。なお、下地金属層30の膜厚は、前述の下地金属層20と同様である。
図2(A)に示すように、第2の下地金属層30上に感光性樹脂層21を形成した後、柱状電極22を形成する部分のみに開孔するため、パターンの露光及び現像処理を行う。次いで、第2の下地金属層30を一方の共通電極として、電気メッキ法にて電着させ、柱状電極22を形成する。
この工程により、柱状電極22は第2の下地金属層30上に形成されるが、下地金属層30は主にCuやTi等から構成されているため、再配線19と柱状電極22との電気抵抗にはほとんど影響を与えない。
柱状電極22としては、例えばCu、Al、W等が挙げられる。
なお、第2の下地金属層30は、前記柱状電極をメッキ法により形成することができる程度に積層されていることが好ましい。すなわち、ウエハ上に、個片化(チップ化)のための切りしろが設けられていることによって形成された、個々の半導体装置の外周の段差部によって第2の下地金属層30が破断されることなく層として形成されていることが好ましい。柱状電極22は基板の端部から電圧を印加してメッキ法により形成するが、層が破断していると基板の中心部に近い程所望の電流が流れず、メッキ不良の原因となってしまうからである。また、メッキ不良を抑制するためには、下地金属密着層26と下地金属酸化防止層27との膜厚の合計が0.4μm〜1μm程度であることが特に好ましい。なお、この膜厚は、半導体装置の断面観察により計測することができる。
次に、図2(B)に示すように、感光性樹脂層21を除去溶剤等で除去した後、図2(C)に示すように、露出している第2の下地金属層30を除去する。
まず、第2の下地金属酸化防止層27を、ウエットエッチング法によって除去する。次に、第2の下地金属密着層26を除去する。このとき、柱状電極22が介在しているため、エッチング液の流れは、柱状電極22の近傍において不均一となる。しかし、本発明によれば、第2の下地金属密着層26の除去に用いられるエッチング液による場合は、下地金属密着層26と再配線19とのエッチング選択比が非常に大きいことから、再配線19は除去されることはない。したがって、第2の下地金属密着層26除去の際にいくら過剰にエッチング液に晒そうとも、従来に比べ再配線19が目減りすることはない。したがって、再配線19は許容値を満たすことができる。
本発明において参考例としての半導体装置の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上に絶縁層を積層する工程と、前記絶縁層上に下地金属密着層及び下地金属酸化防止層を順次積層する工程と、前記下地金属酸化防止層上に該下地金属酸化防止層を共通電極として電気メッキ法により再配線を形成する工程と、露出した前記下地金属酸化防止層をエッチング液により除去する工程と、前記再配線上に前記下地金属密着層を共通電極として電気メッキ法により柱状電極を形成する工程と、前記下地金属密着層をエッチング液により除去する工程と、を有する。
以下に、各工程を図4〜図6に沿って詳述する。
参考例における半導体装置の製造方法は、図4(A)に示すような再配線49を形成するにあたり、図7(A)〜(C)と同様の工程を経る。
まず、図7(A)と同様に、絶縁層42が形成された半導体基板40を準備する。そして、絶縁層42上に、電極パッド43を形成する。そして、表面保護膜44及び絶縁層45(層間絶縁膜)を形成した後、電極パッド43上にスルーホールを開孔する。
次いで、図7(B)と同様に、電極パッド43上及び絶縁層45の表面に、スパッタ法等により、例えばTiからなる下地金属密着層46と、例えばCuからなる下地金属酸化防止層47を順次積層形成する。
その後、図7(C)と同様に、感光性樹脂層(不図示)を全面に被着し、パターンの露光及び感光性樹脂層のパターン開口のための現像処理を行い、感光性樹脂膜のパターンを形成する。次に、下地金属酸化防止層47を一方の共通電極として、銅を電気メッキ法にて電着させ、電極パッド43から後述する銅製の柱状電極を形成する部分へ引き回すための再配線49を形成する。
そして、図4(A)のように、感光性樹脂膜を除去して下地金属層50を露出させる。
参考例における半導体装置の製造方法では、下地金属層50を露出させた後、図4(B)のように、露出した下地金属酸化防止層47を除去する。
このように、第1の実施形態と同様に、後述する柱状電極52を形成する前に下地金属酸化防止層47を除去する際にエッチング液を用いるため、エッチング液の流れが均一となり、下地金属酸化防止層47の残部の発生を抑制することができる。
当該工程で、下地金属酸化防止層47のみをエッチングするのは、下地金属密着層46を共通電極として後述する柱状電極を形成するためである。従って、メッキ法により柱状電極を形成するための共通電極として機能するため、前述の下地金属密着層46及び下地金属酸化防止層47が、後述する柱状電極をメッキ法により形成することができることが好ましい。また、同様に、後述する柱状電極を形成する直前では、露出されている下地金属酸化防止層47が除去されているため、下地金属密着層46が柱状電極をメッキ法により形成することができる程度に積層されていることが好ましい。
図4(C)のように、図2(A)と同様にして柱状電極を形成する。
その後、図5(A)のように、感光性樹脂層51を除去し、図5(B)のように、露出している下地金属密着層46をウエットエッチング法により除去する。
このとき、柱状電極52が介在しているため、エッチング液の流れは、柱状電極52の近傍において不均一となる。しかし、上記参考例によれば、下地金属密着層46の除去に用いられるエッチング液による場合には、下地金属密着層46と再配線49の選択比が非常に大きいことから、再配線49が除去されることはない。したがって、下地金属密着層46除去の際にいくら過剰にエッチング液に晒そうとも、再配線49が目減りすることはない。したがって、再配線19は許容地を満たすことができる。
12、42 絶縁層
13、43 電極パッド
14、44 表面保護膜
15、45 絶縁層(層間絶縁膜)
16、46 (第1の)下地金属密着層
17、47 (第1の)下地金属酸化防止層
19、49 再配線
20、50 (第1の)下地金属層
21、51 感光性樹脂層
22、52 柱状電極
23、53 封止樹脂
24、54 半田電極
26 第2の下地金属密着層
27 第2の下地金属酸化防止層
30 第2の下地金属層
100、200 半導体装置
Claims (5)
- 基板を準備する工程と、
前記基板上に絶縁層を積層する工程と、
前記絶縁層上に第1の下地金属層を積層する工程と、
前記第1の下地金属層上に該第1の下地金属層を共通電極として電気メッキ法により再配線を形成する工程と、
露出した前記第1の下地金属層をエッチング液により除去する工程と、
前記再配線及び前記絶縁層上に第2の下地金属層を積層する工程と、
前記再配線上に前記第2の下地金属層を介し該第2の下地金属層を共通電極として電気メッキ法により柱状電極を形成する工程と、
露出した前記第2の下地金属層を、該第2の下地金属層と前記再配線とのエッチング選択比が大きいエッチング液により除去する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第2の下地金属層が下地金属密着層と下地金属酸化防止層とを有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の下地金属層が下地金属密着層と下地金属酸化防止層とを有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の製造方法。
- 前記第2の下地金属層が、前記柱状電極をメッキ法により形成することができる程度に積層されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の下地金属層の膜厚が、0.4μm以上1.0μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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