(57)【要約】【課題】多層配線構造における再配線パターンに、段差による断線等の欠陥が生じないような半導体装置を製造する半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】１の絶縁層の上に配線層を形成するのに先立って、当該１の絶縁層の直下の配線層における配線路の配置位置及びビアの配置位置に応じた弱露光部及び強露光部を有するマスクを介して当該１の絶縁層を露光する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に交互に積層された複数の絶縁層及び複数の配線層と、前記配線層の少なくとも２つの間に電導路を形成する少なくとも１つのビアと、を含む半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁層のうちの１の上に前記配線層の１を形成するのに先立って当該１の絶縁層の直下の配線層における配線路の配置位置に対応した弱露光部及び前記ビアの配置位置に対応した強露光部を有するマスクを介して当該１の絶縁層を露光することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
少なくとも前記弱露光部は、各々が所定の大きさの複数の開口からなる開口群であ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。
【請求項３】
前記強露光部が、各々が所定の大きさの複数の開口からなる開口群であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁層と配線層とが交互に積層された多層配線構造の半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型化及び薄型化の要求に応じて提唱されているウエハレベルサイズパッケージの多くは図１に示す如き多層配線構造を採用している。従来、多層配線構造ウエハレベルサイズパッケージは以下の如く製造されている。最初に半導体基板２１０上に絶縁層２２０を形成する。このとき、絶縁層２２０のうちの金属パッド２２０上のビア部Ｖ１に対応する部分は除去する。次にスパッタ法により絶縁層２３０上に下地金属を形成し、その上に電解めっき技術により配線層２４０を形成する。続いて配線層２４０上に絶縁層２５０を形成する。このとき、絶縁層２５０のうちのビア部Ｖ１及びＶ２に対応する部分は除去する。次にスパッタ法により絶縁層２５０上に下地金属層を形成し、その上に電解めっき技術により配線層２６０を形成する。このような処理を繰り返すことにより、多層配線構造の半導体パッケージを製造している。例えば特許文献１には段差を有する基体上に平坦化絶縁膜を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２３２３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来技術により多層配線構造のパッケージを製造した場合、図１に示す如く配線層２６０に段差ＳＴが生ずることがある。それ故、配線層２６０において段差ＳＴを跨いで形成された配線パターンが段差ＳＴ部分において断線する等の障害が発生するという問題があった。特許文献１に開示される方法は多層配線構造の形成に対応したものではなく、異なる配線層に形成された配線パターン同士を接続するビア配置に応じて適当に絶縁膜を形成できるものでもない。
【０００５】
本発明は上記した如き問題点に鑑みてなされたものであって、多層配線構造における再配線パターンに段差による断線等の欠陥が生じないように多層配線構造の半導体装置を製造できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による半導体装置の製造方法は、半導体基板上に交互に積層された複数の絶縁層及び複数の配線層と、前記配線層の少なくとも２つの間に電導路を形成する少なくとも１つのビアと、を含む半導体装置の製造方法であって、前記絶縁層のうちの１の上に前記配線層の１を形成するのに先立って当該１の絶縁層の直下の配線層における配線路の配置位置に対応した弱露光部及び前記ビアの配置位置に対応した強露光部を有するマスクを介して当該１の絶縁層を露光することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による半導体装置の製造方法によれば、多層配線構造における再配線パターンに段差による断線等の欠陥が生じないように半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来の多層配線構造パッケージの断面図である。
【図２】本実施例による半導体装置の製造方法による各製造工程を表す断面図である。
【図３】マスクと、配線及びビア部とを重ねて上面から見た平面図である。
【図４】（ａ）はマスクの一例を表す平面図である。（ｂ）はマスクの別の一例を表す平面図である。
【図５】本実施例による半導体装置の製造方法による各製造工程を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１０】
図２は本実施例による多層配線構造の半導体装置１の製造方法による各製造工程を表す断面図である。以下、図２及を参照しつつ、各製造工程について説明する。
【００１１】
先ず、図２（ａ）に示すように、表面に例えばアルミニウムなどの金属パッド２０が形成された例えばシリコンからなる半導体基板１０を準備する。
【００１２】
次に、半導体基板１０に感光性の第１絶縁膜３０を例えば回転塗布（スピンコート）により形成する。第１絶縁膜３０は、ポジ型の例えばポリイミド系のコーティング剤であり、その膜厚は例えば１０μｍである。続いて、第１絶縁膜３０のうちの金属パッド２０に対応する部分を通常の露光及び現像処理により除去する。その後、第１絶縁膜３０を例えば温度１８０〜２５０℃にて硬化させる。
【００１３】
次に、スパッタリング等により例えばチタン又は銅からなる第１下地金属膜４０を第１絶縁膜３０上に形成する。続いて、第１下地金属膜４０のうちの金属パッド２０に対応する部分から所定の位置までに亘って例えば電界めっき技術により例えば層厚１０μｍの第１金属配線層を形成し、その後、不要な第１下地金属膜４０を除去することにより、第１金属配線路４１を形成する。第１金属配線路４１の配線長や配線幅には特に制限はない。第１金属配線路４１の配線幅は例えば７０μｍであり、配線長は例えば１ｍｍ〜５００ｍｍである。
【００１４】
次に、第１絶縁膜３０及び第１金属配線路４１の表面上に感光性の第２絶縁膜５０を形成する。第２絶縁膜５０は、ポジ型の例えばポリイミド系のコーティング剤であり、その膜厚は例えば１０μｍである。このとき、第２絶縁膜５０には第１下地金属膜４０の断面形状に応じた例えば段差ＳＴ１及びＳＴ２が形成される。
【００１５】
続いて、図２（ｂ）に示すように、第２絶縁膜５０形成後、マスク１００を介して例えば波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光などの照射光ＬＴを第２絶縁膜５０に照射する。マスク１００には、強露光部１１０ａ及び１１０ｂと、弱露光部１２０ａ、１２０ｂ及び１２０ｃと、遮光部１３０と、が形成されている。
【００１６】
強露光部１１０ａはビア部Ｖ１に対応する位置に形成されている単一の開口である。強露光部１１０ｂはビア部Ｖ２に対応する位置に形成されている単一の開口である。照射光ＬＴは強露光部１１０ａ及び１１０ｂによって遮光されることなく、第２絶縁膜５０に照射される。第２絶縁膜５０のうちの強露光部１１０ａ及び１１０ｂに対応する部分の露光量は例えば１５０ｍＪ／ｃｍ２である。
【００１７】
弱露光部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、それぞれ隆起部５１ａ、５１ｂ、５１ｃに対応する位置に形成されている。隆起部５１ａ、５１ｂ及び５１ｃは、第２絶縁膜５０のうちの第１金属配線路４１を形成したことにより盛り上がっている部分のうちのビア部Ｖ１及びＶ２に対応する部分を除いた部分である。弱露光部１２０ａ、１２０ｂ及び１２０ｃの各々は、強露光部１１０ａ及び１１０ｂの開口に比較して小さい複数の開口が比較的高密度で形成された開口群である。照射光ＬＴは弱露光部１２０ａ、１２０ｂ及び１２０ｃによって弱められて第２絶縁膜５０に照射される。第２絶縁膜５０のうちの隆起部５１ａ、５１ｂ及び５１ｃに対応する部分の露光量は例えば７０ｍＪ／ｃｍ２である。つまり、弱露光部１２０ａ、１２０ｂ及び１２０ｃにおける単位面積当たりの光透過量すなわち光透過率は、強露光部１１０ａ及び１１０ｂにおける光透過率に比較して小さい。
【００１８】
遮光部１３０は、第１金属配線路４１、ビア部Ｖ１及びＶ２のいずれにも対応しない位置に形成されている。照射光ＬＴは遮光部１３０によって遮光されるので、第２絶縁膜５０のうちの遮光部１３０に対応する部分には照射されない。
【００１９】
このように、マスク１００は、第２絶縁膜５０の直下に形成された第１金属配線路４１の形成位置、ビア部Ｖ１及びＶ２の配置位置に応じた光透過分布を有するものである。
【００２０】
図３は、マスク１００と、第１金属配線路４１、隆起部５１ａ、５１ｂ及び５１ｃ、ビア部Ｖ１及びＶ２とを重ねて上面から見た平面図である。強露光部１１０ａはビア部Ｖ２に、強露光部１１０ｂはビア部Ｖ１に、それぞれ対応している。弱露光部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、隆起部５１ａ、５１ｂ及び５１ｃにそれぞれ対応している。遮光部１３０は、第１金属配線路４１、ビア部Ｖ１及びＶ２のいずれにも対応しない位置にある。なお、マスク１００には、第１絶縁膜３０上に形成された図示せぬ第１金属配線路毎に対応するように同様の強露光部及び弱露光部が形成されている。
【００２１】
図４（ａ）は、弱露光部１２０ａの一例を表す図である。弱露光部１２０ａは、各々がスリット幅ｗ１からなるスリット１２１−１〜１２１−ｎ（ｎは２以上の整数）がスリット間隔ｗ２おきに並列形成された開口群である。スリット１２１−１〜１２１−ｎの各々は、強露光部１１０ａ及び１１０ｂの開口に比較して小さい開口である。弱露光部１２０ａのうちのスリット１２１−１〜１２１−ｎ以外の部分では照射光ＬＴが遮光されるので、強露光部１１０ａ及び１１０ｂに比較して露光量が低減される。このように強露光部１１０ａ及び１１０ｂの開口に比較して小さい開口であるスリット１２１−１〜１２１−ｎが比較的高密度で形成されてなる弱露光部１２０ａにおける光透過率は、強露光部１１０ａ及び１１０ｂにおける光透過率に比較して小さい。
【００２２】
スリット幅ｗ１及びスリット間隔ｗ２に制限は無く、光源となる例えばＡｒＦエキシマレーザー光の強度や照射距離などに応じた大きさとすれば良い。スリット幅ｗ１及びｗ２の各々は例えば１ｍｍである。また、スリット１２１−１〜１２１−ｎの各々のスリット幅ｗ１を必ずしも同一幅にする必要はなく、例えばスリット幅ｗ１が０．５ｍｍのスリットと１ｍｍのスリットとが交互に並置されるようにしても良い。
【００２３】
また、弱露光部１２０ａは、例えば図４（ｂ）に示す如き各々が開口幅ｗ３からなる方形開口１２２−１〜１２２−ｍ（ｍは２以上の整数）が開口間隔ｗ４おきに並列形成された開口群であっても良い。方形開口１２２−１〜１２２−ｍの各々は、強露光部１１０ａ及び１１０ｂの開口に比較して小さい開口である。なお、当該開口の形状は、正方形以外の他の多角形でも良いし、円形その他の形状でも良い。また、スリット１２１−１〜１２１−ｎ又は方形開口１２２−１〜１２２−ｍの各々に例えばポリエステルなどの薄膜シートを貼り付けて更に照射光ＬＴを弱めるようにしても良い。
【００２４】
弱露光部１２０ｂ及び１２０ｃの各々も、弱露光部１２０ａと同様の構成である。また、第２絶縁膜５０の断面形状に応じて、弱露光部１２０ａ、１２０ｂ及び１２０ｃの各々で、開口各々の大きさ及び開口の密度を相互に異なるようにしても良い。なお、強露光部１１０ａも、図４（ａ）又は（ｂ）に示す如く複数の開口からなる開口群としても良い。この場合、強露光部１１０ａ及び１２０ｃの各々における開口各々の大きさは、弱露光部１２０ａ、１２０ｂ及び１２０ｃの各々における開口各々の大きさよりも大きいものとする。
【００２５】
図２（ｂ）に示されるように、マスク１００を介して第２絶縁膜５０を露光することにより、第２絶縁膜５０のうちのビア部Ｖ１及びＶ２に対応する透過度の大きい部分は深い位置まで感光する。一方、隆起部５１ａ、５１ｂ及び５１ｃに対応する透過度の小さい部分は、露光量が低減されているので、ビア部Ｖ１及びＶ２に対応する部分に比較して浅い位置までしか感光しない。また、その他の部分では、照射光ＬＴが遮光部１３０により遮光されているので感光しない。
【００２６】
続いて、図２（ｃ）に示すように、ポジ型感光性の第２絶縁膜５０を現像し、感光部分すなわち第２絶縁膜５０のうちのビア部Ｖ１、Ｖ２及び隆起部５１ａ、５１ｂ及び５１ｃに対応する部分を除去する。その後、第２絶縁膜５０を例えば温度１８０〜２５０℃にて硬化させる。これにより、第２絶縁膜５０の表面が平坦化される。
【００２７】
以下、図５及を参照しつつ、各製造工程について説明する。図５（ｄ）に示すように、表面が平坦化された第２絶縁膜５０上にスパッタにより例えばチタン又は銅からなる第２下地金属膜６０を形成する。続いて、第２下地金属膜６０上に電界めっき技術により例えば層厚１０μｍの第２金属配線層６１を形成する。
【００２８】
続いて、図５（ｅ）に示すように、不要な第２下地金属膜６０を除去することにより、いわゆる再配線路である第２金属配線路６２及び６３を形成する。第２金属配線路６２及び６３の配線幅は例えば７０μｍであり、配線長は例えば１ｍｍ〜５００ｍｍである。第２金属配線層６１の形成に先立って、第２絶縁膜５０の表面を平坦化したので、第２金属配線路６２及び６３には段差が形成されていない。
【００２９】
続いて、図５（ｆ）に示すように、第２金属配線路６２上に例えば銅などの金属からなる例えば直径５００μｍの円柱形状のポスト電極７０を電気めっき法により形成する。次に、第２下地金属膜６０のうちの不要な部分を除去し、例えばエポキシ樹脂などの封止樹脂８０により、第２絶縁膜５０、第２金属配線路６２及び６３の表面を被覆する。続いて切削加工により封止樹脂８０の表面を削り、ポスト電極７０の端面を露出させて、その端面上に例えば半田ボールなどの電極端子９０を形成する。以上の工程により半導体装置１を製造する。
【００３０】
上記したように本実施例による半導体装置の製造方法によれば、多層配線構造パッケージにおける再配線パターンの形成に先立って、下層配線路の形成位置及びビアの配置位置に応じた光透過分布を有するマスクを介して絶縁膜を露光する。詳細には、下層配線路の形成位置に対応する弱露光部とビアの配置位置に対応する強露光部とを含むマスクを介して絶縁膜を露光する。弱露光部は、各々が強露光部の開口に比較して小さい複数の開口からなる開口群であり、弱露光部の光透過率は強露光部の光透過率よりも小さい。このようなマスクを介して露光することにより、現像したときにビア部に対応する部分の絶縁膜を除去すると共に絶縁膜表面を平坦化できる。これにより、再配線パターンを形成したときにも段差が生じず、再配線パターンの断線などの欠陥の発生を防ぐことができる。
【００３１】
また、ビア部に対応する部分の絶縁膜の除去と、絶縁膜表面の平坦化とを単一のマスクを介した露光により実現できるので、露光工程自体が簡単であり且つ工程数及びコストを増加させること無く、多層配線構造における配線パターンに段差による断線等の欠陥が生じない半導体装置を製造することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  半導体装置
１０  半導体基板
２０  電極パッド
３０  第１絶縁膜
４０  第１下地金属膜
４１  第１金属配線路
５０  第２絶縁膜
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ  隆起部
６０  第２下地金属膜
６１  第２金属配線層
６２、６３  第２金属配線路
７０  ポスト電極
８０  封止樹脂
９０  電極端子
１００  マスク
１１０ａ、１１０ｂ  強露光部
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ  弱露光部
１２１−１〜１２１−ｎ  スリット
１２２−１〜１２２−ｍ  方形開口
１３０  遮光部
ＬＴ  照射光
ＳＴ１、ＳＴ２  段差部
Ｖ１、Ｖ２  ビア部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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