JP4765947B2

JP4765947B2 - 半導体装置およびその製造方法

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Publication number: JP4765947B2
Application number: JP2007014533A
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Inventors: 一郎河野
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Description

この発明は半導体装置およびその製造方法に関する。

従来の半導体装置には、ＣＳＰ(chip size package)と呼ばれるもので、半導体基板上に設けられた絶縁膜の上面に配線が設けられ、配線の接続パッド部上面に柱状電極が設けられ、配線を含む絶縁膜の上面に封止膜がその上面が柱状電極の上面と面一となるように設けられ、柱状電極の上面に半田ボールが設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３４９６１１号公報

ところで、上記従来の半導体装置の製造方法では、配線の接続パッド部上面に柱状電極を形成した後に、配線および柱状電極を含む絶縁膜の上面にスピンコート法等によりエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等の有機樹脂からなる封止膜をその厚さが柱状電極の高さよりも厚くなるように形成し、封止膜の上面側を適宜に研削して除去することにより、柱状電極の上面を露出させるとともに、この露出された柱状電極の上面を含む封止膜の上面を平坦化している。この場合、研削という特殊工程が必要であるという問題があった。

また、上記従来の半導体装置では、封止膜をエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等の有機樹脂によって形成しているので、エレクトロマイグレーションの発生により、配線や柱状電極中の金属（銅）イオンが封止膜中等を移動し、配線相互間、柱状電極相互間あるいは配線と柱状電極との間で短絡が発生する要因の一つになるという問題があった。

そこで、この発明は、研削という特殊工程を不要とすることができ、且つ、エレクトロマイグレーションの発生を抑制することができる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた複数の配線と、前記配線の表面に設けられ、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する無機絶縁膜と、前記無機絶縁膜を含む前記半導体基板上に設けられ、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する有機樹脂からなるオーバーコート膜と、前記無機絶縁膜の開口部内、前記オーバーコート膜の開口部内およびその上方に前記配線の接続パッド部に接続されて設けられた柱状電極と、前記無機絶縁膜の開口部の内壁面および前記オーバーコート膜の開口部の内壁面と前記柱状電極との間に設けられた別の無機絶縁膜と、を備えていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記配線は前記半導体基板上に設けられた有機樹脂からなる有機絶縁膜上に設けられていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明に係る半導体装置は、請求項２に記載の発明において、前記無機絶縁膜は前記配線を含む前記有機絶縁膜上に設けられていることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面に前記柱状電極の下地となる下地金属層が設けられていることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記柱状電極は、前記無機絶縁膜および前記オーバーコート膜の開口部内における前記配線の接続パッド部上に設けられた下部柱状電極部と、前記下部柱状電極部上およびその周囲における前記オーバーコート膜上に前記下部柱状電極部に連続して設けられた上部柱状電極部とからなることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明に係る半導体装置は、請求項５に記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面および前記オーバーコート膜の上面に下地金属層が設けられていることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明に係る半導体装置は、請求項５に記載の発明において、前記無機絶縁膜の開口部の内壁面、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面およびその周囲における前記オーバーコート膜の上面と前記柱状電極との間に別の無機絶縁膜が設けられていることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた複数の配線と、前記配線の表面に設けられ、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する無機絶縁膜と、前記無機絶縁膜を含む前記半導体基板上に設けられ、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する有機樹脂からなるオーバーコート膜と、前記無機絶縁膜の開口部内、前記オーバーコート膜の開口部内およびその上方に前記配線の接続パッド部に接続されて設けられた柱状電極と、を備え、前記柱状電極は、前記無機絶縁膜および前記オーバーコート膜の開口部内における前記配線の接続パッド部上に設けられた下部柱状電極部と、前記下部柱状電極部上およびその周囲における前記オーバーコート膜上に前記下部柱状電極部に連続して設けられた上部柱状電極部とからなり、前記無機絶縁膜の開口部の内壁面、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面およびその周囲における前記オーバーコート膜の上面と前記柱状電極との間に別の無機絶縁膜が設けられていることを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明に係る半導体装置は、請求項８に記載の発明において、前記配線は前記半導体基板上に設けられた有機樹脂からなる有機絶縁膜上に設けられていることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明に係る半導体装置は、請求項９に記載の発明において、前記無機絶縁膜は前記配線を含む前記有機絶縁膜上に設けられていることを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明に係る半導体装置は、請求項８〜１０のいずれかに記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面に前記柱状電極の下地となる下地金属層が設けられていることを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明に係る半導体装置は、請求項８〜１１のいずれかに記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面および上部柱状電極部と上部柱状電極部との間に下地金属層が設けられていることを特徴とするものである。
請求項１３に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に複数の配線を形成する工程と、前記配線の表面に、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する無機絶縁膜を形成する工程と、前記無機絶縁膜を含む前記半導体基板上に、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する有機樹脂からなるオーバーコート膜を形成する工程と、前記無機絶縁膜の開口部の内壁面および前記オーバーコート膜の開口部の内壁面に別の無機絶縁膜を形成する工程と、前記無機絶縁膜の開口部内、前記オーバーコート膜の開口部内およびその上方に電解メッキにより柱状電極を形成する工程と、を有することを特徴とするものである。
請求項１４に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１３に記載の発明において、前記配線は前記半導体基板上に形成された有機絶縁膜上に形成することを特徴とするものである。
請求項１５に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１４に記載の発明において、前記無機絶縁膜は前記配線を含む前記有機絶縁膜上に形成することを特徴とするものである。
請求項１６に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１３〜１５のいずれかに記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面に前記柱状電極の下地となる下地金属層を形成することを特徴とするものである。
請求項１７に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１３〜１６のいずれかに記載の発明において、前記柱状電極を形成する工程は、電解メッキにより、前記無機絶縁膜および前記オーバーコート膜の開口部内における前記配線の接続パッド部上に下部柱状電極部を形成し、続いて、前記下部柱状電極部上およびその周囲における前記オーバーコート膜上に上部柱状電極部を形成する工程であることを特徴とするものである。
請求項１８に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１７に記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面および前記オーバーコート膜の上面に下地金属層を形成することを特徴とするものである。
請求項１９に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１７に記載の発明において、前記柱状電極を形成する前に、前記無機絶縁膜の開口部の内壁面、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面およびその周囲における前記オーバーコート膜の上面に別の無機絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とするものである。
請求項２０に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に複数の配線を形成する工程と、前記配線の表面に、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する無機絶縁膜を形成する工程と、前記無機絶縁膜を含む前記半導体基板上に、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する有機樹脂からなるオーバーコート膜を形成する工程と、前記無機絶縁膜の開口部の内壁面、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面およびその周囲における前記オーバーコート膜の上面に別の無機絶縁膜を形成する工程と、前記無機絶縁膜の開口部内、前記オーバーコート膜の開口部内およびその上方に電解メッキにより柱状電極を形成する工程と、を有し、前記柱状電極を形成する工程は、電解メッキにより、前記無機絶縁膜および前記オーバーコート膜の開口部内における前記配線の接続パッド部上に下部柱状電極部を形成し、続いて、前記下部柱状電極部上およびその周囲における前記オーバーコート膜上に上部柱状電極部を形成する工程であることを特徴とするものである。
請求項２１に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項２０に記載の発明において、前記配線は前記半導体基板上に形成された有機絶縁膜上に形成することを特徴とするものである。
請求項２２に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項２１に記載の発明において、前記無機絶縁膜は前記配線を含む前記有機絶縁膜上に形成することを特徴とするものである。
請求項２３に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項２０〜２２のいずれかに記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面に前記柱状電極の下地となる下地金属層を形成することを特徴とするものである。
請求項２４に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項２０〜２３のいずれかに記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面および前記オーバーコート膜の上面に下地金属層を形成することを特徴とするものである。

この発明によれば、電解メッキにより形成した柱状電極はオーバーコート膜上に突き出ているので、研削という特殊工程を不要とすることができる。また、少なくとも配線の表面のうち接続パッド部以外を無機絶縁膜で覆っているので、少なくとも配線相互間および配線と柱状電極との間におけるエレクトロマイグレーションの発生を抑制することができる。

（参考例）
図１はこの発明の参考例としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置は、ＣＳＰと呼ばれるもので、シリコン基板（半導体基板）１を備えている。シリコン基板１の上面には集積回路（図示せず）が設けられ、上面周辺部にはアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド２が集積回路に接続されて設けられている。

接続パッド２の中央部を除くシリコン基板１の上面には酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする無機材料からなる第１の無機絶縁膜３が設けられ、接続パッド２の中央部は第１の無機絶縁膜３に設けられた開口部４を介して露出されている。第１の無機絶縁膜３の上面にはポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂等の有機樹脂からなる有機保護膜（有機絶縁膜）５が設けられている。第１の無機絶縁膜３の開口部４に対応する部分における有機保護膜５には開口部６が設けられている。

有機保護膜５の上面には銅等からなる下地金属層７が設けられている。下地金属層７の上面全体には銅からなる配線８が設けられている。下地金属層７を含む配線８の一端部は、第１の無機絶縁膜３および有機保護膜５の開口部４、６を介して接続パッド２に接続されている。配線８を含む有機保護膜５の上面には酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする無機材料からなる第２の無機絶縁膜９が設けられている。配線８の接続パッド部に対応する部分における第２の無機絶縁膜９には開口部１０が設けられている。

第２の無機絶縁膜９の上面にはポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂等の有機樹脂からなるオーバーコート膜１１が設けられている。配線８の接続パッド部に対応する部分におけるオーバーコート膜１１には開口部１２が設けられている。第２の無機絶縁膜９およびオーバーコート膜１１の開口部１０、１２を介して露出された配線８の接続パッド部上面、第２の無機絶縁膜９の開口部１０の内壁面、オーバーコート膜１１の開口部１２の内壁面およびその周囲におけるオーバーコート膜１１の上面には銅等からなる下地金属層１３が設けられている。下地金属層１３の上面全体には銅からなる柱状電極１４が設けられている。

この場合、柱状電極１４は、第２の無機絶縁膜９およびオーバーコート膜１１の開口部１０、１２内に設けられた下部柱状電極部１４ａと、下部柱状電極部１４ａの上面およびその周囲におけるオーバーコート膜１１上に設けられた上部柱状電極部１４ｂとからなっている。第２の無機絶縁膜９およびオーバーコート膜１１の開口部１０、１２内に設けられた下地金属層１３を含む柱状電極１４の下部柱状電極部１４ａは配線８の接続パッド部に接続されている。オーバーコート膜１１の上面に設けられた下地金属層１３の端面を含む柱状電極１４の上部柱状電極部１４ｂの表面には半田ボール１５が設けられている。

次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図２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という）の上面にアルミニウム系金属等からなる接続パッド２、酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする無機材料からなる第１の無機絶縁膜３およびポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂等の有機樹脂からなる有機保護膜５が形成され、接続パッド２の中央部が第１の無機絶縁膜３および有機保護膜５に形成された開口部４、６を介して露出されたものを用意する。

この場合、半導体ウエハ２１の上面において各半導体装置が形成される領域には所定の機能の集積回路（図示せず）が形成され、接続パッド２はそれぞれ対応する部分に形成された集積回路に電気的に接続されている。なお、図２において、符号２２で示す領域はダイシングラインに対応する領域である。

次に、図３に示すように、第１の無機絶縁膜３および有機保護膜５の開口部４、６を介して露出された接続パッド２の上面を含む有機保護膜５の上面全体に下地金属層７を形成する。この場合、下地金属層７は、無電解メッキにより形成された銅層のみであってもよく、またスパッタにより形成された銅層のみであってもよく、さらにスパッタにより形成されたチタン等の薄膜層上にスパッタにより銅層を形成したものであってもよい。

次に、下地金属層７の上面にメッキレジスト膜２３をパターン形成する。この場合、配線８形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜２３には開口部２４が形成されている。次に、下地金属層７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２４内の下地金属層７の上面に配線８を形成する。次に、メッキレジスト膜２３を剥離し、次いで、配線８をマスクとして配線８下以外の領域における下地金属層７をエッチングして除去すると、図４に示すように、配線８下にのみ下地金属層７が残存される。

次に、図５に示すように、配線８を含む有機保護膜５の上面に、プラズマＣＶＤ法により、酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする無機材料からなる第２の無機絶縁膜９を成膜する。この場合、すでに形成されているポリイミド系樹脂等の有機樹脂からなる有機保護膜５が熱的ダメージを受けないようにするため、第２の無機絶縁膜９を成膜する際のプロセス温度は２５０℃以下が好ましい。

例えば、プロセスガスとしてＳｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄（ＴＥＯＳ）を用いると、プロセス温度１２０℃程度で、膜厚５００〜１０００ｎｍのＳｉＯ₂膜を１０〜２０分で成膜することができる。プロセスガスとしてＳｉＨ（ＯＣＨ₃）₃（ＴＭＳ）を用いると、プロセス温度８０℃程度で、膜厚５００〜１０００ｎｍのＳｉＯ₂膜を１０〜２０分で成膜することができる。

次に、図６に示すように、第２の無機絶縁膜９の上面に、スピンコート法等により、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂等の有機樹脂からなるオーバーコート膜１１を形成する。次に、配線８の接続パッド部に対応する部分におけるオーバーコート膜１１に、フォトマスク（図示せず）を用いたフォトリソグラフィ法により、開口部１２を形成する。

次に、図７に示すように、オーバーコート膜１１の上面に、ノボラック樹脂等からなるポジ型のレジスト膜２５をパターン形成する。この場合、オーバーコート膜１１の開口部１２（つまり配線８の接続パッド部）に対応する部分におけるレジスト膜２５には開口部２６が形成されている。

次に、レジスト膜２５をマスクとして第２の無機絶縁膜９をドライエッチングすると、図８に示すように、オーバーコート膜１１の開口部１２（つまり配線８の接続パッド部）に対応する部分における第２の無機絶縁膜９に開口部１０が形成される。この場合、ドライエッチングとしては、一般的なＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等であってもよく、また後述する高密度プラズマドライエッチングであってもよい。

次に、レジスト膜２５を剥離する。なお、レジスト膜２５を用いずに、オーバーコート膜１１をマスクとしてドライエッチングを行なうようにしてもよい。この場合も、ドライエッチングとしては、一般的なＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等であってもよく、また後述する高密度プラズマドライエッチングであってもよい。

次に、図９に示すように、第２の無機絶縁膜９およびオーバーコート膜１１の開口部１０、１２を介して露出された配線８の接続パッド部上面を含むオーバーコート膜１１の上面全体に、銅のスパッタ等により、下地金属層１３を形成する。次に、下地金属層１３の上面にメッキレジスト膜２７をパターン形成する。この場合、柱状電極１４の上部柱状電極部１４ｂ形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜２７には、オーバーコート膜１１の開口部１２よりもやや大きめの開口部２８が形成されている。

次に、下地金属層１３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、第２の無機絶縁膜９およびオーバーコート膜１１の開口部１０、１２内の下地金属層１３内に下部柱状電極部１４ａを形成し、続いて、メッキレジスト膜２７の開口部２８内の下部柱状電極部１４ａおよび下地金属層１３の上面に上部柱状電極部１４ｂを形成する。

この場合、メッキレジスト膜２７の開口部２８はオーバーコート膜１１の開口部１２よりもやや大きいので、メッキレジスト膜２７の開口部２８内においてはメッキが等方的に堆積される。このため、メッキレジスト膜２７の開口部２８内に形成される上部柱状電極部１４ｂは盛り上がった形状となる。かくして、下部柱状電極部１４ａおよび上部柱状電極部１４ｂからなる柱状電極１４が形成される。

次に、メッキレジスト膜２７を剥離し、次いで、柱状電極１４をマスクとして柱状電極１４下以外の領域における下地金属層１３をエッチングして除去すると、図１０に示すように、柱状電極１４下にのみ下地金属層１３が残存される。次に、柱状電極１４の上部柱状電極部１４ｂの上面に、スクリーン印刷法により、フラックス（図示せず）を塗布し、次いで、フラックスの上面に半田ボール（図示せず）を搭載する。

次に、リフロー工程を経ると、フラックスの上面に搭載された半田ボールが溶融した後に表面張力により丸まって固化し、図１１に示すように、オーバーコート膜１１の上面に形成された下地金属層１３の端面を含む柱状電極１４の上部柱状電極部１４ｂの表面に半田ボール１５が形成される。次に、図１２に示すように、半導体ウエハ２１、第１の無機絶縁膜３、有機保護膜５、第２の無機絶縁膜９およびオーバーコート膜１１をダイシングライン２２に沿って切断すると、図１に示す半導体装置が複数個得られる。

ここで、上記半導体装置の製造方法では、図９に示すように、配線８を含む有機保護膜５上に、配線８の接続パッド部に対応する部分に開口部１０を有する第２の無機絶縁膜９を形成し、第２の無機絶縁膜９上に、配線８の接続パッド部に対応する部分に開口部１２を有するオーバーコート膜１１を形成し、第２の無機絶縁膜９およびオーバーコート膜１１の開口部１０、１２内における配線８の接続パッド部上に電解メッキにより柱状電極１４を形成しているので、研削という特殊工程を不要とすることができる。

また、上記製造方法により得られた半導体装置では、図１に示すように、配線８の表面のうち接続パッド部以外を酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする無機材料からなる第２の無機絶縁膜９で覆っているので、配線８相互間および配線８と柱状電極１４との間におけるエレクトロマイグレーションの発生を抑制することができる。

（第１実施形態）
図１３はこの発明の第１実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１に示す半導体装置と異なる点は、開口部１０を有する第２の無機絶縁膜９を下地金属層７を含む配線８の表面のみに設け、第２の無機絶縁膜９の開口部１０の内壁面、オーバーコート膜１１の開口部１２の内壁面およびその周囲におけるオーバーコート膜１１の上面に第３の無機絶縁膜１６を設けた点である。

次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。この場合、図５に示す工程後に、図１４に示すように、第２の無機絶縁膜９の上面に、ノボラック樹脂等からなるポジ型のレジスト膜３１をパターン形成する。この場合、配線８の接続パッド部に対応する部分におけるレジスト膜３１には第１の開口部３２が形成されている。また、配線８の端面を覆う第２の無機絶縁膜９間に対応する部分におけるレジスト膜３１には第２の開口部３３が形成されている。

次に、レジスト膜３１をマスクとして第２の無機絶縁膜９をドライエッチングすると、図１５に示すように、レジスト膜３１の第１の開口部３２（つまり配線８の接続パッド部）に対応する部分における第２の無機絶縁膜９に開口部１０が形成され、レジスト膜３１の第２の開口部３３に対応する部分における第２の無機絶縁膜９が除去される。

この場合、ドライエッチングとしては、一般的なＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等であってもよく、また後述する高密度プラズマドライエッチングであってもよい。また、この状態では、開口部１０を有する第２の無機絶縁膜９は下地金属層７を含む配線８の表面のみに形成されている。次に、レジスト膜３１を剥離する。

次に、図１６に示すように、第２の無機絶縁膜９を含む有機保護膜５の上面にポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂等の有機樹脂からなるオーバーコート膜１１をパターン形成する。この場合、配線８の接続パッド部に対応する部分におけるオーバーコート膜１１には、フォトマスク（図示せず）を用いたフォトリソグラフィ法により、開口部１２が形成されている。

次に、図１７に示すように、第２の無機絶縁膜９およびオーバーコート膜１１の開口部１０、１２を介して露出された配線８の接続パッド部上面を含むオーバーコート膜１１の上面全体に、プラズマＣＶＤ法により、酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする無機材料からなる第３の無機絶縁膜１６を成膜する。この場合も、すでに形成されているポリイミド系樹脂等の有機樹脂からなる有機保護膜５およびオーバーコート膜１１が熱的ダメージを受けないようにするため、第３の無機絶縁膜１６を成膜する際のプロセス温度は２５０℃以下が好ましい。

次に、第３の無機絶縁膜１６の上面に、ノボラック樹脂等からなるポジ型のレジスト膜３４をパターン形成する。この場合、レジスト膜３４は、オーバーコート膜１１の開口部１２の内壁面に形成された第３の無機絶縁膜１６の上面およびその周囲における第３の無機絶縁膜１６の上面のみに形成されている。

次に、レジスト膜３４をマスクとして第３の無機絶縁膜１６をドライエッチングすると、図１８に示すように、レジスト膜３４下にのみ第３の無機絶縁膜１６が残存される。すなわち、第２の無機絶縁膜９の開口部１０の内壁面、オーバーコート膜の開口部１２の内壁面およびその周囲におけるオーバーコート膜１１の上面に第３の無機絶縁膜１６が形成される。この状態では、配線８の接続パッド部は、第３の無機絶縁膜１６に形成された開口部１７を介して露出されている。次に、レジスト膜３４を剥離する。

ここで、この場合のドライエッチングは、特に、第２の無機絶縁膜９およびオーバーコート膜１１の開口部１０、１２の内壁面に成膜された第３の無機絶縁膜１６を極力エッチングしないようにするために、プラズマ化されたガスの平均自由行程を長くとることができる高密度プラズマドライエッチングが好ましい。

例えば、ヘリコン波（ホイスラー波）エッチング装置は、高真空下で高密度プラズマを発生させることが可能であり、好ましい。この場合、プロセスガスとしてＣＦ₄を用い、それに全体の５〜１０％のＯ₂を加えると、エッチング効率を上げることができる。また、高密度プラズマを発生させることが可能な誘導結合プラズマエッチング装置を用いてもよい。

次に、図１９に示すように、第３の無機絶縁膜１６の開口部１７を介して露出された配線８の接続パッド部上面および第３の無機絶縁膜１６を含むオーバーコート膜１１の上面全体に、銅のスパッタ等により、下地金属層１３を形成する。次に、下地金属層１３の上面にメッキレジスト膜３５をパターン形成する。この場合、柱状電極１４の上部柱状電極部１４ｂ形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜３５には、第３の無機絶縁膜１６の開口部１７よりもやや大きめの開口部３６が形成されている。

次に、下地金属層１３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、第３の無機絶縁膜１６の開口部１７内の下地金属層１３内に下部柱状電極部１４ａを形成し、続いて、メッキレジスト膜３５の開口部３６内の下部柱状電極部１４ａおよび下地金属層１３の上面に上部柱状電極部１４ｂを形成する。

この場合も、メッキレジスト膜３５の開口部３６は第３の無機絶縁膜１６の開口部１７よりもやや大きいので、メッキレジスト膜３５の開口部３６内においてはメッキが等方的に堆積される。このため、メッキレジスト膜３５の開口部３６内に形成される上部柱状電極部１４ｂは盛り上がった形状となる。かくして、下部柱状電極部１４ａおよび上部柱状電極部１４ｂからなる柱状電極１４が形成される。

次に、メッキレジスト膜３５を剥離し、次いで、柱状電極１４をマスクとして柱状電極１４下以外の領域における下地金属層１３をエッチングして除去すると、図２０に示すように、柱状電極１４下にのみ下地金属層１３が残存される。以下、上記第１実施形態における製造方法と同様に、フラックス塗布工程、半田ボール形成工程およびダイシング工程を経ると、図１３に示す半導体装置が複数個得られる。

このようにして得られた半導体装置では、配線８の表面のうち接続パッド部以外を酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする無機材料からなる第２の無機絶縁膜９で覆い、且つ、柱状電極１４の下部柱状電極部１４ａの外周面を酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする無機材料からなる第３の無機絶縁膜１６で覆っているので、配線８相互間、柱状電極１４相互間および配線８と柱状電極１４との間におけるエレクトロマイグレーションの発生を抑制することができる。

（第２実施形態）
図２１はこの発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１３に示す半導体装置と異なる点は、開口部１０を有する第２の無機絶縁膜９を配線９を含む有機保護膜５の上面全体に設けた点である。この半導体装置の製造方法の一例としては、図８に示す工程後に、図１７に示す工程を行なえばよく、その詳細な説明は省略する。

この発明の参考例としての半導体装置の断面図。図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、当初用意したものの断面図。図２に続く工程の断面図。図３に続く工程の断面図。図４に続く工程の断面図。図５に続く工程の断面図。図６に続く工程の断面図。図７に続く工程の断面図。図８に続く工程の断面図。図９に続く工程の断面図。図１０に続く工程の断面図。図１１に続く工程の断面図。この発明の第１実施形態としての半導体装置の断面図。図１３に示す半導体装置の製造方法の一例において、所定の工程の断面図。図１４に続く工程の断面図。図１５に続く工程の断面図。図１６に続く工程の断面図。図１７に続く工程の断面図。図１８に続く工程の断面図。図１９に続く工程の断面図。この発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図。

符号の説明

１シリコン基板
２接続パッド
３第１の無機絶縁膜
５有機保護膜
７下地金属層
８配線
９第２の無機絶縁膜
１１オーバーコート膜
１３下地金属層
１４柱状電極
１４ａ下部柱状電極部
１４ｂ上部柱状電極部
１５半田ボール
１６第３の無機絶縁膜

Claims

半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた複数の配線と、
前記配線の表面に設けられ、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する無機絶縁膜と、
前記無機絶縁膜を含む前記半導体基板上に設けられ、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する有機樹脂からなるオーバーコート膜と、
前記無機絶縁膜の開口部内、前記オーバーコート膜の開口部内およびその上方に前記配線の接続パッド部に接続されて設けられた柱状電極と、
前記無機絶縁膜の開口部の内壁面および前記オーバーコート膜の開口部の内壁面と前記柱状電極との間に設けられた別の無機絶縁膜と、
を備えていることを特徴とする半導体装置。
請求項１に記載の発明において、前記配線は前記半導体基板上に設けられた有機樹脂からなる有機絶縁膜上に設けられていることを特徴とする半導体装置。
請求項２に記載の発明において、前記無機絶縁膜は前記配線を含む前記有機絶縁膜上に設けられていることを特徴とする半導体装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面に前記柱状電極の下地となる下地金属層が設けられていることを特徴とする半導体装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記柱状電極は、前記無機絶縁膜および前記オーバーコート膜の開口部内における前記配線の接続パッド部上に設けられた下部柱状電極部と、前記下部柱状電極部上およびその周囲における前記オーバーコート膜上に前記下部柱状電極部に連続して設けられた上部柱状電極部とからなることを特徴とする半導体装置。
請求項５に記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面および前記オーバーコート膜の上面に下地金属層が設けられていることを特徴とする半導体装置。
請求項５に記載の発明において、前記無機絶縁膜の開口部の内壁面、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面およびその周囲における前記オーバーコート膜の上面と前記柱状電極との間に別の無機絶縁膜が設けられていることを特徴とする半導体装置。
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた複数の配線と、
前記配線の表面に設けられ、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する無機絶縁膜と、
前記無機絶縁膜を含む前記半導体基板上に設けられ、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する有機樹脂からなるオーバーコート膜と、
前記無機絶縁膜の開口部内、前記オーバーコート膜の開口部内およびその上方に前記配線の接続パッド部に接続されて設けられた柱状電極と、
を備え、
前記柱状電極は、前記無機絶縁膜および前記オーバーコート膜の開口部内における前記配線の接続パッド部上に設けられた下部柱状電極部と、前記下部柱状電極部上およびその周囲における前記オーバーコート膜上に前記下部柱状電極部に連続して設けられた上部柱状電極部とからなり、
前記無機絶縁膜の開口部の内壁面、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面およびその周囲における前記オーバーコート膜の上面と前記柱状電極との間に別の無機絶縁膜が設けられていることを特徴とする半導体装置。
請求項８に記載の発明において、前記配線は前記半導体基板上に設けられた有機樹脂からなる有機絶縁膜上に設けられていることを特徴とする半導体装置。
請求項９に記載の発明において、前記無機絶縁膜は前記配線を含む前記有機絶縁膜上に設けられていることを特徴とする半導体装置。
請求項８〜１０のいずれかに記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面に前記柱状電極の下地となる下地金属層が設けられていることを特徴とする半導体装置。
請求項８〜１１のいずれかに記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面および前記オーバーコート膜の上面に下地金属層が設けられていることを特徴とする半導体装置。
半導体基板上に複数の配線を形成する工程と、
前記配線の表面に、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する無機絶縁膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜を含む前記半導体基板上に、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する有機樹脂からなるオーバーコート膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜の開口部の内壁面および前記オーバーコート膜の開口部の内壁面に別の無機絶縁膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜の開口部内、前記オーバーコート膜の開口部内およびその上方に電解メッキにより柱状電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１３に記載の発明において、前記配線は前記半導体基板上に形成された有機絶縁膜上に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１４に記載の発明において、前記無機絶縁膜は前記配線を含む前記有機絶縁膜上に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１３〜１５のいずれかに記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面に前記柱状電極の下地となる下地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。
請求項１３〜１６のいずれかに記載の発明において、前記柱状電極を形成する工程は、電解メッキにより、前記無機絶縁膜および前記オーバーコート膜の開口部内における前記配線の接続パッド部上に下部柱状電極部を形成し、続いて、前記下部柱状電極部上およびその周囲における前記オーバーコート膜上に上部柱状電極部を形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１７に記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面および前記オーバーコート膜の上面に下地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。
請求項１７に記載の発明において、前記柱状電極を形成する前に、前記無機絶縁膜の開口部の内壁面、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面およびその周囲における前記オーバーコート膜の上面に別の無機絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
半導体基板上に複数の配線を形成する工程と、
前記配線の表面に、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する無機絶縁膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜を含む前記半導体基板上に、前記配線の接続パッド部に対応する部分に開口部を有する有機樹脂からなるオーバーコート膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜の開口部の内壁面、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面およびその周囲における前記オーバーコート膜の上面に別の無機絶縁膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜の開口部内、前記オーバーコート膜の開口部内およびその上方に電解メッキにより柱状電極を形成する工程と、
を有し、
前記柱状電極を形成する工程は、電解メッキにより、前記無機絶縁膜および前記オーバーコート膜の開口部内における前記配線の接続パッド部上に下部柱状電極部を形成し、続いて、前記下部柱状電極部上およびその周囲における前記オーバーコート膜上に上部柱状電極部を形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項２０に記載の発明において、前記配線は前記半導体基板上に形成された有機絶縁膜上に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項２１に記載の発明において、前記無機絶縁膜は前記配線を含む前記有機絶縁膜上に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項２０〜２２のいずれかに記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面に前記柱状電極の下地となる下地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。
請求項２０〜２３のいずれかに記載の発明において、前記配線の接続パッド部、前記オーバーコート膜の開口部の内壁面および前記オーバーコート膜の上面に下地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。