(57)【要約】  製造が容易で、パッド数が多く取れ、また厚みも薄くできる半導体装置及びその製造方法を提供する。  ＬＳＩチップと、ＬＳＩチップ上に設けられた非感光性樹脂から構成される絶縁層であって、外部接続用パッドに対応する位置にビアホールを有する絶縁層と、絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層と、を有し、ビアホールの少なくとも一部は、前記絶縁層にレーザ光を照射することによって形成されたものであることを特徴とする半導体装置。
2008093531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続用パッドを有し、個片化されたＬＳＩチップと、
前記ＬＳＩチップ上に設けられた非感光性樹脂から構成される絶縁層であって、前記外部接続用パッドに対応する位置にビアホールを有する絶縁層と、
前記絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層と、
を有し、
前記ビアホールの少なくとも一部は、前記絶縁層にレーザ光を照射することによって形成されたものであることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ビアホールの全部が、前記絶縁層にレーザ光を照射することによって形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記外部接続用パッドが、前記ＬＳＩチップの基準面と同一の面を構成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。
【請求項４】
前記外部接続用パッドの全体が、前記ＬＳＩチップの基準面よりも下方のＬＳＩチップ側に存在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。
【請求項５】
前記外部接続用パッドの一部が、前記ＬＳＩチップの基準面よりも下方のＬＳＩチップ側に存在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。
【請求項６】
前記外部接続用パッドは、Ａｌを主成分とする層を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記外部接続用パッドは、Ｃｕを主成分とする層を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記外部接続用パッドが、ワイヤーボンディングパッドであることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記外部接続用パッドの厚みが１．０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記非感光性樹脂の９５％分解温度が、前記外部接続用パッドを構成する材料の融点よりも低いことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
（１）外部接続用パッドを有し、個片化されたＬＳＩチップを準備する工程と、
（２）前記ＬＳＩチップ上に、非感光性樹脂から構成される絶縁層を形成する工程と、
（３）前記絶縁層の外部接続用パッドに対応する位置にレーザ光を照射することにより前記絶縁層を除去して、前記絶縁層内を外部接続用パッドが露出するまで貫通するビアホールを形成する工程と、
（４）前記絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層を形成する工程と、
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１２】
（Ａ）外部接続用パッドを有し、個片化されたＬＳＩチップを準備する工程と、
（Ｂ）前記ＬＳＩチップ上に、非感光性樹脂から構成される絶縁層を形成する工程と、
（Ｃ）前記絶縁層の外部接続用パッドに対応する位置にレーザ光を照射して、前記外部接続用パッドに対応する位置に絶縁層が残留するように絶縁層内に開口を形成する工程と、
（Ｄ）前記開口の底部にドライエッチング又はウエットエッチングを行うことにより前記外部接続用パッドに対応する位置に残留した絶縁層を除去して、前記絶縁層内を外部接続用パッドが露出するまで貫通するビアホールを形成する工程と、
（Ｅ）前記絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層を形成する工程と、
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】
前記外部接続用パッドはＡｌを主成分とするＡｌ層と、前記Ａｌ層上に表面層として設けられたＴｉＮ層とを有し、
前記工程（Ｄ）において、
前記ドライエッチングを行うことにより前記絶縁層及びＴｉＮ層を除去して、前記外部接続用パッドのＡｌ層を露出させることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記外部接続用パッドは、Ａｌを主成分とする層を有することを特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記外部接続用パッドは、Ｃｕを主成分とする層を有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記外部接続用パッドが、前記ＬＳＩチップの基準面と同一の面を構成することを特徴とする請求項１１〜１５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記外部接続用パッドの全体が、前記ＬＳＩチップの基準面よりも下方のＬＳＩチップ側に存在することを特徴とする請求項１１〜１５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記外部接続用パッドの一部が、前記ＬＳＩチップの基準面よりも下方のＬＳＩチップ側に存在することを特徴とする請求項１１〜１５の何れか１項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、ＬＳＩチップを含む半導体装置及びその製造方法に関し、特に、製造が容易で、高歩留まりで信頼性に優れる半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、個片化されたＬＳＩチップ等を樹脂基板等に埋め込んだ「チップ内蔵基板」と呼ばれる半導体装置や、ＬＳＩチップ上に絶縁樹脂層及び配線層を形成した半導体装置が注目されている。これらチップ内蔵基板等の半導体装置においては、樹脂基板等にチップを埋め込んだ後に絶縁層を積層させ、更にこの絶縁層内にビアホールを形成してチップの電極パッドと外部電気端子等を電気的に接続する必要がある。【０００３】
ここで、絶縁層内にビアホールを形成する方法としては、チップ内蔵基板上に絶縁層として感光性樹脂を形成し、この感光性樹脂に対して露光・現像を行うことによりビアホールを形成する方法がある。しかしながら、感光性樹脂は一般に機械的強度が小さく、装置の信頼性に問題が生じることが多かった。また、絶縁層に使用するシート状の樹脂材料の多くは非感光性樹脂であり、感光性樹脂は生産量が少ないため使用するとコストアップにもなるという問題もあった。【０００４】
一方、非感光性樹脂はプリント配線板等に使用されるシート状絶縁材料として汎用的に使用されている。このため、非感光性樹脂は生産量が多く、非感光性樹脂の使用によりコストダウンを図ることができる。しかしながら、チップを内蔵等した半導体装置の絶縁層として非感光性樹脂を使用する場合には、ビアホールの形成方法が問題となる。【０００５】
すなわち、非感光性樹脂の場合、ビアホールの形成にレーザが用いられることが一般的である。この場合、非感光性樹脂製の絶縁層内をレーザにより貫通させた場合には、絶縁層の下層にあるＡｌ等からなる電極パッドがレーザの照射によって飛散してしまい、半導体チップのデバイスがダメージを受けてしまうという問題が生じていた。【０００６】
このような問題を解決するため、特開２００３−７８９６号公報に開示されているプリント配線技術（図６）では、レーザストッパ層としてトランジション層（Ａ）を設けている。このトランジション層は、２層以上の金属層（３３、３６、３７）からなり、半導体素子であるＩＣチップ（２０）のダイパッド（２４）よりも大きく設けられている。特開２００３−７８９６号公報の技術では、これによって、ダイパッドにダメージを与えることなくレーザによるビアホールホール加工を可能にしている（段落番号（０００９））。【０００７】
一方、特開２００５−３３２８８７号公報のプリント配線技術においては、チップ１０１上の電極パッド１０４上にスタットバンプ１０５を形成し、スタットバンプ上に更にエポキシなどの樹脂からなる絶縁層１０９をラミネートすることにより形成する。この後、レーザ加工を行うことによりスタットバンプまで到達するビアホール１１０を形成する（図７）。【０００８】
この技術においてはスタットバンプ１０５がレーザ加工の際のストッパ層として機能するため、レーザが直接、電極パッド１０４に照射されることがない。このため、レーザによって電極パッドが飛散したり、半導体チップのデバイスにダメージが及ぶことを防止している（段落番号（００２２）、（００６２））。
【発明の開示】
【０００９】
しかしながら、上記特開２００３−７８９６号公報及び特開２００５−３３２８８７号公報に例示されるような従来技術においては以下のような課題があった。
すなわち、特開２００３−７８９６号公報に記載の保護パターンを形成する場合には、レジストの塗布又は貼り付けと、レジストのパターニング工程、更にはレジストの剥離のためのウェット処理の工程などが必要であった。このため、工程が複雑となり、コストが増大するという問題があった。また、レジスト材料やウェット処理のための薬液などの材料費がかかるという問題があった。また、トランジション層を、ダイパッド（電極パッド）よりも大きく設ける必要があることから、この点を考慮してパッド間距離を予め少し大きく取る必要があり、半導体装置全体としてパッド数を十分、多くとることができないという課題があった。
【００１０】
一方、特開２００５−３３２８８７号公報の方法では、レジストのパターニング工程等は必要ないが、スタットバンプを形成するという付加工程が必要であった。また、スタットバンプには高さがあるため樹脂層はこれよりも厚くしなければならず、最低でも樹脂厚はスタットバンプの高さ以上としなければならなかった。このため、バンプ高さより厚い絶縁層が必要になるといった構造上の制約が加わり、携帯機器等、半導体装置を極薄に製造したい用途には不向きであった。さらにスタットバンプの形状は一般に円形であるため、レーザ光線を妨げるためには下層のパッド（円形でない場合もある）を覆うように作製する必要があった。このため、半導体装置全体としてパッド数を十分、多くとることができないという課題があった。
【００１１】
更には、特開２００３−７８９６号公報及び特開２００５−３３２８８７号公報に開示されている技術は、プリント配線技術に関するものであり、配線の大きさや基板全体の形態などが全く異なるチップ内蔵基板にこの技術をそのまま適用することは困難であった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、製造が容易で、パッド数が多く取れ、また厚みも薄くできる半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の典型的な態様では、
外部接続用パッドを有し、個片化されたＬＳＩチップと、
前記ＬＳＩチップ上に設けられた非感光性樹脂から構成される絶縁層であって、前記外部接続用パッドに対応する位置にビアホールを有する絶縁層と、
前記絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層と、
を有し、
前記ビアホールの少なくとも一部は、前記絶縁層にレーザ光を照射することによって形成されたものであることを特徴とする半導体装置に関する。
【００１３】
本発明の他の典型的な態様では、（１）外部接続用パッドを有し、個片化されたＬＳＩチップを準備する工程と、
（２）前記ＬＳＩチップ上に、非感光性樹脂から構成される絶縁層を形成する工程と、
（３）前記絶縁層の外部接続用パッドに対応する位置にレーザ光を照射することにより前記絶縁層を除去して、前記絶縁層内を外部接続用パッドが露出するまで貫通するビアホールを形成する工程と、
（４）前記絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【００１４】
また、本発明の他の典型的な態様では、（Ａ）外部接続用パッドを有し、個片化されたＬＳＩチップを準備する工程と、
（Ｂ）前記ＬＳＩチップ上に、非感光性樹脂から構成される絶縁層を形成する工程と、
（Ｃ）前記絶縁層の外部接続用パッドに対応する位置にレーザ光を照射して、前記外部接続用パッドに対応する位置に絶縁層が残留するように絶縁層内に開口を形成する工程と、
（Ｄ）前記開口の底部にドライエッチング又はウエットエッチングを行うことにより前記外部接続用パッドに対応する位置に残留した絶縁層を除去して、前記絶縁層内を外部接続用パッドが露出するまで貫通するビアホールを形成する工程と、
（Ｅ）前記絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【００１５】
レーザによるビアホール形成時のＬＳＩ配線や半導体素子のダメージがなく、パッド数を多く確保することができる。また、製造が容易であり、高歩留まりで信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の半導体装置の一例の断面を示す図である。
【図２】本発明の半導体装置の一部の断面を示す図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【図６】従来の半導体装置を説明する図である。
【図７】従来の半導体装置を説明する図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  ＬＳＩチップ
２  外部接続用パッド
３  非感光性樹脂
４  ビアホール
５  配線層
６  残存した絶縁層
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の半導体装置及びその製造方法の特徴及び利点を明確にすべく、以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。【００１９】
（半導体装置）
図１は、本発明の半導体装置の一例の断面を示したものである。図１に示されるように、本発明の半導体装置は、個片化された、外部接続用パッド２を有するＬＳＩチップ１上の、パッドに対応する位置にビアホール４を有する絶縁層３が形成されている。そして、この絶縁層３上からビアホール４内を介して外部接続用パッド２まで延在するように電気的に接続された配線層５が形成されている。また、この絶縁層は非感光性樹脂からなり、このビアホールの少なくとも一部はレーザ光の照射により外部接続用パッド上に直接、形成されたものである。【００２０】
本発明の半導体装置では、レーザ光照射により外部接続用パッド上に直接、ビアホールの少なくとも一部を形成した構造により、容易に製造でき、かつパッド数が多く取れ、安定な半導体装置が得られる。また、このビアホールの少なくとも一部は、レーザ光照射により外部接続用パッド上に形成されている。このようにレーザストッパ層を設けないでビアホールの少なくとも一部を外部接続用パッド上に直接、形成するため、工程を簡素化することができる。また、レーザストッパ層を設けないため、外部接続用パッドとレーザストッパ層との目ずれ等を考える必要がない。このため、狭い間隔で外部接続用パッドを設けることができ、チップから取り出せる外部接続用パッド数を最大化することができる。【００２１】
好ましくは、ビアホールの全部がレーザ照射のみによって形成されているのが良い。この際、絶縁層の材質に合わせてレーザの照射条件を調節し、外部接続用パッドに達する深さ、すなわち、外部接続用パッドが露出する深さまでビアホールを開口し、外部接続用パッドがレーザ照射によって劣化しないようにする。このようにレーザ照射によって外部接続用パッドに達する深さまでビアホールを形成することにより、上記のような効果をより有効に発現させることができる。【００２２】
一般的にＬＳＩはウエハ上に一括して形成されるが、本発明の「ＬＳＩチップ」はこのように形成したＬＳＩをダイシング等により個片化したものである。また、外部接続用パッドもウエハ状態で一括して形成することが好ましい。【００２３】
この絶縁層としては非感光性樹脂製のものであれば特に限定されないが、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂や、耐熱性に優れるポリイミド樹脂を用いることが好ましい。また、この他に液晶性ポリマー、カルド樹脂、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリアミド等、各種樹脂材料を使用することができる。また、樹脂材料は樹脂のみから構成されていても良いが、有機、無機の各種フィラーを含むものやガラスクロスやアラミド繊維等の繊維状補強材を含むものも好適に用いることができる。【００２４】
絶縁層の厚さとしては、絶縁特性、特性インピーダンス等の電気的な特性や信頼性試験におけるクラックの発生等の機械的な特性から適宜、好適な厚さを選択できる。また、絶縁層としては単層としても、多層としても良い。単層の絶縁層又は多層の絶縁層を用いる場合の各層の厚さは１μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、５μｍ以上２００μｍ以下がより好ましく、１０μｍから５０μｍが更に好ましい。【００２５】
本発明の「外部接続用パッド」とは、ＬＳＩチップの表面近傍に作り込まれたＬＳＩと外部を電気的に接続するためのパッドであり、電源、グランド、信号等の何れかに電気的に接続されている。外部接続用パッド断面の径は、ＬＳＩチップのチップサイズや取り出し端子数に依存するが、典型的には、数μｍ以上数百μｍ以下であり、例えば、数十μｍ程度とすることができる。また、外部接続用パッドの断面形状としては、丸形、楕円形や八角形、四角形等の多角形とすることができる。【００２６】
ビアホールの断面径は外部接続用パッドの大きさや間隔に依存するが、典型的には、数μｍ以上数百μｍ以下である。すなわち、パッドの大きさや間隔が小さい場合には、ビアホールも小さくなる傾向があり数μｍから数十μｍとなる。一方、パッドの大きさや間隔が大きい場合には、ビアホールも大きくなる傾向があり、数十μｍから数百μｍである。ビアホールの断面形状は円形が一般的であるが、楕円や多角形に近い形状とすることも可能である。ビアホール深さは下層の配線と接続するというビアホールの機能から絶縁層の厚みと等しいか、絶縁層の厚みから下層の配線厚みを引いた厚みとほぼ等しくなる。【００２７】
また、ビアホール形成に使用するレーザとしては、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザの他、エキシマレーザ等を使用することができる。チップ上に形成するビアホールはプリント配線板で使用されるビアホールと比較して小さいことが多い。このため、レーザとしては、数十ミクロン以下のビアホールが形成できるＮｄ−ＹＡＧレーザ（三次高調波）やエキシマレーザを用いることが好ましい。また、開口できるビアホール径がレーザの波長に依存するため、小さいビアホールを形成する場合はエキシマレーザやＵＶ−ＹＡＧレーザを使用することが好ましい。一方、大きなビアホールを形成する場合はＣＯ２レーザを使用することが好ましい。【００２８】
ここで、「絶縁層内の外部接続用パッドに対応する位置」とは、外部接続用パッドの位置とビアホールの位置があっている（対応している；位置合わせされている）ことであり、特に、ビアホール底がパッドから外れていないことが重要である。ビアホール底がパッドから外れている場合は、レーザのダメージが直接、パッド下層に到達してしまい、下層のＬＳＩ配線、半導体素子等を破壊することになるからである。【００２９】
ビアホールを介して外部接続用パッドに接続される配線は、単層であっても、複数層であっても良い。また、最上層に配線の少なくとも一部を覆うように樹脂層が形成されていても良い。この配線層はＣｕから構成されていることが好ましい。【００３０】
配線の厚さは、特性インピーダンス等の電気的な特性や信頼性試験における断線の発生等の機械的な特性から適宜、選択することができる。具体的には、配線の厚さは０．１μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１μｍ以上５０μｍ以下がより好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下が更に好ましい。【００３１】
本発明の半導体装置においては典型的には、ＬＳＩチップは基板上に配置され、ＬＳＩチップは外部接続用パッド−ビアホール内から絶縁層上まで延在する配線層を介して基板上の配線と電気的に接続されている。そして、このＬＳＩチップを配置した基板は、「チップ内蔵基板」を構成している。このＬＳＩチップを配置する基板としては、エポキシ樹脂、ＢＴ樹脂、フェノール樹脂などにガラスエポキシ樹脂などの補強材や芯材を含浸させた樹脂、エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグを積層させたものなどが用いられるが、一般的にプリント配線板で使用されるものを用いることができる。また、これ以外にも両面銅張積層板、片面板、金属膜を有しない樹脂板、樹脂フィルムを用いることができる。【００３２】
本発明の半導体装置の外部接続用パッドはＬＳＩチップの基準面と同一の面を構成することが好ましい。また、外部接続用パッドの全体又はその一部が、ＬＳＩチップの基準面よりも下方のＬＳＩチップ側に存在していても良い（図２）。本発明でいうＬＳＩチップの基準面とは、ＬＳＩ前工程により形成されたＬＳＩチップの最終面（表面）のことをいい、前工程で形成された最終の金属層であるグローバル配線層又はその上に形成された酸化シリコン、窒化シリコン等の絶縁層（ただし、本発明の非感光性樹脂から構成されビアホールが形成された絶縁層を除く）の上面を言う。すなわち、基準面とは、ＬＳＩチップが、非感光性樹脂から構成されビアホールが形成された絶縁層と接する面のことを表す。【００３３】
また、半導体素子は通常、酸化処理等をされたＳｉウエハの最初の層に形成され、この上方に外部接続用パッド等が形成される。このため、「ＬＳＩチップ側」とは、基準面よりもＳｉウエハ側（非感光性樹脂から構成されビアホールが形成された絶縁層側と反対側）の部分にあたる。すなわち、この場合には、外部接続用パッドは、その一部がＬＳＩチップの基準面と同一の面を構成するか、或いはその全部又は一部が基準面よりも下方（Ｓｉウエハ側；ＬＳＩチップ側；非感光性樹脂から構成されビアホールが形成された絶縁層側と反対側）に存在していることとなる。なお、「外部接続用パッドの全体が基準面よりも下方に存在する」とは、外部接続用パッドの全部が基準面よりも下方に存在する場合を表す。【００３４】
このような外部接続用パッドの例を図２示す。なお、図２ではビアホール、絶縁層、配線層等は省略されている。ここで、図２（ａ）は外部接続用パッドの上面がＬＳＩチップの基準面７と一致する（同一の面を構成する）場合、図２（ｂ）は外部接続用パッドの全体がＬＳＩチップの基準面７よりも下方のＬＳＩチップ側に存在する例を表す。また、図２（ｃ）は、外部接続用パッドの一部がＬＳＩチップの基準面７よりも下方のＬＳＩチップ側に存在する例を表す。【００３５】
本発明の、全部又は一部がＬＳＩチップの基準面よりも下方のＬＳＩチップ側に存在する場合、外部接続用パッドは前工程により形成される。このため、外部接続用パッドはダマシン工程等で平坦化されている面上に形成されることとなり、平坦性に優れ、レーザ照射によるビアホール加工時において安定的にビアホールを形成することができ、高信頼の接続が得られるという利点がある。【００３６】
本発明の半導体装置では、外部接続用パッドがＡｌを主成分とする層を有することが好ましい。Ａｌを主成分とする層とは、Ａｌが原子比で５０％以上含まれている層のことであり、Ａｌ単体の他、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等のアルミ合金を挙げることができる。Ａｌ単体よりもこのような合金とすることにより、エレクトロマイグレーション耐性や腐食耐性が向上するという利点がある。また、Ａｌを主成分とする外部接続用パッドはＬＳＩ製造工程となじみがよく、高歩留まりの半導体装置とすることができる。なお、この外部接続用パッドは、Ａｌを主成分とする層のみにより構成されていても、Ａｌを主成分とする層と他の層とから構成されていても良い。【００３７】
なお、このＡｌはＣｕ等に比べて融点が約６６０℃とＣｕ等の金属の半分程度しかない。このため、そのままレーザ光線を照射した場合には飛散してしまう。従って、Ａｌが飛散しないような条件を設定して、レーザを照射する必要がある。【００３８】
また、本発明の半導体装置は外部接続用パッドがＣｕを主成分とする層を有しても良い。Ｃｕを主成分とする層とは、Ｃｕが原子比で５０％以上含まれている層のことである。Ｃｕは前工程における配線形成材料として使用されており、前工程プロセスによる形成が容易である。また、Ｃｕを主成分とする外部接続用パッドはＬＳＩ製造工程となじみがよく、高歩留まりの半導体装置とすることができる。なお、この外部接続用パッドは、Ｃｕを主成分とする層のみにより構成されていても、Ｃｕを主成分とする層と他の層とから構成されていても良い。【００３９】
また、外部接続用パッドは、ワイヤーボンディングパッドである（ワイヤーボンディングパッドと兼用可能である）ことが好ましい。このように外部接続用パッドがワイヤーボンディングパッドであるためには、その断面の大きさや形状がワイヤーボンディングに適していることが好ましい。ワイヤーボンディングに適した断面の大きさや形状としては例えば、長方形の形状で、短辺又は長辺が１００μｍ程度でチップ周辺部に規則的に配列しているものを挙げることができる。このように外部接続用パッドがワイヤーボンディングパッドであることにより、同じＬＳＩチップに対して通常のワイヤーボンディング接続及びビアホール形成後の配線接続の何れの方法でも使用することができる。【００４０】
また、一般的にＬＳＩチップは一枚のウエハから非常に多くの個数が取れるため、十分な需要があることが必要である。上記のように外部接続用パッドが、ワイヤーボンディング接続が可能なようになっている場合には、ワイヤーボンディング接続、ビアホール形成後の配線接続の何れの需要に対しても同一のチップを使用することができ、消費量が多くなり、コストダウンが図れる。また、レーザ光照射により表面の酸化層が厚くなり、Ａｌ層の耐デスミア性等が向上するという効果もある。【００４１】
外部接続用パッドは種々の厚みとすることができるが、レーザ光のダメージの点からはある程度の厚みがあることが好ましく、１．０μｍ以上であることが好ましい。パッド厚さがこれよりも薄い場合には、レーザ光により外部接続用パッドがダメージを受ける可能性がある。また、外部接続用パッドをワイヤーボンディングパッドとする場合には、ワイヤーボンディング操作に耐えられるだけの厚みが必要となり、この観点からも厚みは１．０μｍ以上であることが好ましい。また、外部接続用パッドの厚みを１．０μｍ以上とすることにより、レーザ光により下層にある半導体素子等に対するダメージを小さく抑えることができる。また、レーザ光の照射エネルギーに対する許容量が大きくなり、半導体素子や配線等が損傷を受けることがなくなり、信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。【００４２】
外部接続用パッドをＡｌを主成分とする層から構成する場合、外部接続用パッドはスパッタとドライエッチングを組み合わせて作製することが多い。このような場合、外部接続用パッドが１０μｍを超える厚さを有する場合には、その製造が困難になる。従って、外部接続用パッドの厚みは１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。一方、厚みの下限は、安定した電気特性を有するために１．０μｍ以上であることが好ましい。【００４３】
また、外部接続用パッドをＣｕを主成分とする層から構成する場合も、半導体の前工程の一部として、又は前工程と類似の装置により、スパッタとドライエッチングプロセスにより外部接続用パッドを形成することとなる。このため、外部接続用パッドが１０μｍを超える厚さの場合には、その製造が困難となる。従って、外部接続用パッドの厚みは１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。一方、厚みの下限はＡｌと同様に１．０μｍ以上であることが好ましいが、ＣｕはＡｌよりも融点が高く耐熱性があるため、場合によっては０．５μｍ以上であっても良い。特に、ＣｕパッドをＬＳＩの最外層配線（グローバル配線）と同層で作成する場合、厚みを０．５μｍ程度とすることができる。【００４４】
絶縁層を構成する非感光性樹脂は、その９５％分解温度が、外部接続用パッドを構成する材料の融点よりも低いものであることが好ましい。非感光性樹脂が分解する反応は吸熱反応であり、この分解の際に周りの系から分解熱を奪うものと考えられる。このため、この９５％分解温度が外部接続用パッドを構成する材料の融点以下であれば、この材料の熱変形等は発生しないと考えられる。また、これにより非感光性樹脂が分解するまで、ビアホール部の温度が上がらないため下層のダメージが抑えられる。この結果、安定な接続、信頼性の高い半導体装置とすることができる。【００４５】
また、外部接続用パッドを構成する材料がＡｌの場合、その融点は約６６０℃であり、この温度以下で非感光性樹脂の９５％以上が分解することが好ましい。なお、非感光性樹脂がシリカ等の無機フィラー（繊維状補強材など）を含んでいる場合、この９５％分解温度については無機フィラーを除いた樹脂成分について９５％、分解しているか否かを算出するものとする。また、非感光性樹脂の９５％分解温度はＪＩＳ  Ｋ７１２０の方法に則して測定する。具体的には非感光性樹脂を所定量（約１０ｍｇ）計量し、熱天秤を用いて加熱下での質量減少を測定し、質量が９５％減少する温度を９５％分解温度と定義する。【００４６】
（半導体装置の製造方法）
本発明の第１の半導体装置の製造方法は、以下の工程を有する。
（１）外部接続用パッドを有し、個片化されたＬＳＩチップを準備する工程
（２）ＬＳＩチップ上に、非感光性樹脂から構成される絶縁層を形成する工程
（３）絶縁層の外部接続用パッドに対応する位置にレーザ光を照射することにより絶縁層を除去して、絶縁層内を外部接続用パッドが露出するまで貫通するビアホールを形成する工程
（４）絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層を形成する工程。【００４７】
図３は、第１の半導体装置の製造方法の一例を示したものである。まず、外部接続用パッド２を有し、個片化されたＬＳＩチップ１を準備する（工程（１））。この外部接続用パッドを有するＬＳＩチップは、ＬＳＩの最上層配線（グローバル配線）形成後にＡｌ等からなる外部接続用パッドをスパッタ等で形成することによって準備することができる。この際、予め樹脂等による保護層を形成後に外部接続用パッドを形成しても良い。また、外部接続用パッドとしては、ＡｌやＴｉＮ等の複数の導電性材料を積層することによって形成しても良い。【００４８】
次に、このＬＳＩチップ１上に、非感光性樹脂から構成される絶縁層３を形成する（工程（２）；図３（ａ））。この後、外部接続用パッド２上の絶縁層３の外部接続用パッド２に対応する位置にレーザ光を照射することにより絶縁層３を除去して、絶縁層３内を外部接続用パッド２が露出する深さまで貫通するビアホール４を形成する（工程（３）；図３（ｂ））。図４は、このようにして外部接続用パッド２上に形成されたビアホール４近傍の部分を表す拡大図である。次に、絶縁層３上からビアホール４内を経由して外部接続用パッド２まで延在して電気的に接続された配線層５を形成する（工程（４）；図３（ｃ））。【００４９】
第１の半導体装置の製造方法では、スタッドバンプからなるレーザストッパ層等を形成する必要がないため工程を簡略化できる。また、外部接続用パッドと整合する位置にレーザ光照射によりビアホールを形成する方法により簡便にビアホールを形成することができ、それに続く配線形成も容易になるとともに、高密度でパッドを設けることができる。【００５０】
第１の半導体装置の製造方法では、工程（２）において、ＬＳＩチップ上に、非感光性樹脂から構成される絶縁層を形成する。しかし、この工程では、ＬＳＩチップの活性面（ＬＳＩ素子面）を上にしてその上に非感光性樹脂層を形成する方法だけでなく、予め準備しておいた非感光性樹脂にＬＳＩ面の活性面を下向きにしてチップを搭載する方法を用いることもできる。【００５１】
また、上記工程（３）の「絶縁層内を外部接続用パッドが露出する深さまで貫通する」とは、ビアホールの深さが外部接続用パッド２にまで届くように、すなわち、外部接続用パッド２上にビアホールの開口が形成されるように（ビアホールの開口を設けることによって外部接続用パッド２が外部に露出するように）ビアホールを形成することをいう。【００５２】
具体的には、レーザーショット数とビアホール深さの関係を予め調べておくことにより、このように外部接続用パッドが露出する深さのビアホールを形成することができる。第１の半導体装置の製造方法では、上記工程（３）において、ビアホール形成に使用するレーザ光の強度、照射量を外部接続用パッドが露出する深さまでビアホールが形成されるように制御する。これにより、レーザ光による外部接続用パッドへのダメージは、ほとんどなくなる。なお、ＬＳＩの下層配線等は、プリント配線板の上部や内部に形成されている配線に比べてその幅や厚みが１桁から２桁、あるいはそれ以上小さい。このため、配線板においては問題になることがないビアホール形成時のレーザによるダメージが、このＬＳＩの下層配線等では大きな問題となる。しかし、上記のようにレーザ光の強度、照射量を制御することによって、下層配線、下層にあるＬＳＩへのダメージをほとんどなくすことができる。【００５３】
本発明の第２の半導体装置の製造方法は、以下の工程を有する。
（Ａ）外部接続用パッドを有し、個片化されたＬＳＩチップを準備する工程
（Ｂ）ＬＳＩチップ上に、非感光性樹脂から構成される絶縁層を形成する工程
（Ｃ）絶縁層の外部接続用パッドに対応する位置にレーザ光を照射して、外部接続用パッドに対応する位置に絶縁層が残留するように絶縁層内に開口を形成する工程
（Ｄ）開口の底部にドライエッチング又はウエットエッチングを行うことにより外部接続用パッドに対応する位置に残留した絶縁層を除去して、絶縁層内を外部接続用パッドが露出するまで貫通するビアホールを形成する工程
（Ｅ）絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層を形成する工程。【００５４】
図５は、第２の半導体装置の製造方法の一例を示したものである。第２の半導体装置の製造方法では、工程（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、第１の半導体装置の製造方法の工程（１）及び（２）と同様にして行う。【００５５】
次に、工程（Ｃ）において、ビアホール底の少なくとも一部に非感光性樹脂６が残存するようにレーザ光の照射を行う（絶縁層の外部接続用パッドに対応する位置上に非感光性樹脂６が残留するようにレーザ光の照射を行う；図５（ａ））。この後、非感光性樹脂６が残存した状態で、ドライエッチング又はウエットエッチングによりビアホール底の残存樹脂６を除去する（工程（Ｄ）；図５（ｂ））。【００５６】
第２の半導体装置の製造方法では、ビアホール底に樹脂が残存しているため、レーザのエネルギーが直接、外部接続用パッドに伝達されず、下層のダメージを抑えることができる。【００５７】
この工程（Ｃ）では、ビアホール形成のためのレーザ照射をギリギリまで弱くすることができる。すなわち、外部接続用パッドの下層配線等がダメージを受けないよう、非感光性樹脂がビアホール底に残る状態でレーザ光照射を止め、わずかに残った非感光性樹脂層をドライエッチング又はウエットエッチング等のＬＳＩ配線や下層への影響が少ないマイルドな方法で除去するものである。このドライエッチングの方法としては、Ｏ２、Ｎ２，Ａｒ、ＣＦ４等の気体を用いたアッシング、ＩＢＥ（イオンビームエッチング）、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等を挙げることができる。また、ウエットエッチングでは、デスミア等に用いられる樹脂を酸化除去する薬液等を用いることができる。【００５８】
また、第２の半導体装置の製造方法では、工程（Ａ）において、Ａｌを主成分とするＡｌ層と、Ａｌ層上に表面層として設けられたＴｉＮ層とを有する外部接続用パッドを準備することが好ましい。ここで、Ａｌを主成分とする材料とは、Ａｌが原子比で５０％以上含まれている材料のことであり、Ａｌ単体の他、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等のアルミ合金を挙げることができる。この場合、工程（Ｃ）では、絶縁層の一部及びＴｉＮ層が残存するようにレーザ光照射を行う。この後、ドライエッチングを行うことにより残存した絶縁層及びＴｉＮ層を除去して外部接続用パッドのＡｌ層を露出させることが好ましい。この製造方法ではドライエッチングによりＴｉＮ層が除去されるまで、ＴｉＮ層が存在するため、ビアホール形成時のダメージからＡｌを主成分とするＡｌ層からなる外部接続用パッドを保護することができる。【００５９】
この製造方法では、ＴｉＮ層が残った状態でレーザ照射を止めることで、レーザ照射による外部接続用パッドの下層へのダメージを少なくすることができる。また、デスミア液に対する耐性がやや少ないＡｌ上に、これらデスミア液に対する耐性のあるＴｉＮ層を残すことで、デスミア等の処理を容易に行うことができる。この結果、その後、ドライエッチングにより残留した絶縁層とＴｉＮ層を開口することによりビアホールを形成して、外部接続用パッドと外部配線との導通を取ることができる。また、この製造方法では歩留まりがよく、信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。なお、ＴｉＮ層は通常の半導体前工程の一部として、又は同様の工程であるスパッタ工程で作成できる。【００６０】
本発明の半導体装置は、携帯電話、電気機器等に使用されるチップを基板に内蔵した装置として使用できる。【００６１】
以上、実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術的範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２００７年１月２９日に出願された日本出願の特願２００７−１８１４１を基礎とする優先権を主張し、その開示範囲の全てをここに取り込む。
【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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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月1日(2008.5.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続用パッドを有し、個片化されたＬＳＩチップと、
前記ＬＳＩチップ上に設けられた非感光性樹脂から構成される絶縁層であって、前記外部接続用パッドに対応する位置にビアホールを有する絶縁層と、
前記絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層と、
を有し、
前記ビアホールの少なくとも一部は、前記絶縁層にレーザ光を照射することによって形成されものであり、
前記外部接続用パッドが、前記ＬＳＩチップの基準面と同一の面を構成することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
外部接続用パッドを有し、個片化されたＬＳＩチップと、
前記ＬＳＩチップ上に設けられた非感光性樹脂から構成される絶縁層であって、前記外部接続用パッドに対応する位置にビアホールを有する絶縁層と、
前記絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層と、
を有し、
前記ビアホールの少なくとも一部は、前記絶縁層にレーザ光を照射することによって形成されものであり、
前記外部接続用パッドの全体が、前記ＬＳＩチップの基準面よりも下方のＬＳＩチップ側に存在することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
外部接続用パッドを有し、個片化されたＬＳＩチップと、
前記ＬＳＩチップ上に設けられた非感光性樹脂から構成される絶縁層であって、前記外部接続用パッドに対応する位置にビアホールを有する絶縁層と、
前記絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層と、
を有し、
前記ビアホールの少なくとも一部は、前記絶縁層にレーザ光を照射することによって形成されものであり、
前記外部接続用パッドの一部が、前記ＬＳＩチップの基準面よりも下方のＬＳＩチップ側に存在することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記ビアホールの全部が、前記絶縁層にレーザ光を照射することによって形成されたものであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記外部接続用パッドは、Ａｌを主成分とする層を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記外部接続用パッドは、Ｃｕを主成分とする層を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記外部接続用パッドが、ワイヤーボンディングパッドであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記外部接続用パッドの厚みが１．０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記非感光性樹脂の９５％分解温度が、前記外部接続用パッドを構成する材料の融点よりも低いことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
（１）外部接続用パッドを有し、個片化されたＬＳＩチップを準備する工程と、
（２）前記ＬＳＩチップ上に、非感光性樹脂から構成される絶縁層を形成する工程と、
（３）前記絶縁層の外部接続用パッドに対応する位置にレーザ光を照射することにより前記絶縁層を除去して、前記絶縁層内を外部接続用パッドが露出するまで貫通するビアホールを形成する工程と、
（４）前記絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層を形成する工程と、
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１２】
（Ａ）外部接続用パッドを有し、個片化されたＬＳＩチップを準備する工程と、
（Ｂ）前記ＬＳＩチップ上に、非感光性樹脂から構成される絶縁層を形成する工程と、
（Ｃ）前記絶縁層の外部接続用パッドに対応する位置にレーザ光を照射して、前記外部接続用パッドに対応する位置に絶縁層が残留するように絶縁層内に開口を形成する工程と、
（Ｄ）前記開口の底部にドライエッチング又はウエットエッチングを行うことにより前記外部接続用パッドに対応する位置に残留した絶縁層を除去して、前記絶縁層内を外部接続用パッドが露出するまで貫通するビアホールを形成する工程と、
（Ｅ）前記絶縁層上からビアホール内を経由して外部接続用パッドまで延在する配線層を形成する工程と、
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】
前記外部接続用パッドはＡｌを主成分とするＡｌ層と、前記Ａｌ層上に表面層として設けられたＴｉＮ層とを有し、
前記工程（Ｄ）において、
前記ドライエッチングを行うことにより前記絶縁層及びＴｉＮ層を除去して、前記外部接続用パッドのＡｌ層を露出させることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記外部接続用パッドは、Ａｌを主成分とする層を有することを特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記外部接続用パッドは、Ｃｕを主成分とする層を有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記外部接続用パッドが、前記ＬＳＩチップの基準面と同一の面を構成することを特徴とする請求項１１〜１５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記外部接続用パッドの全体が、前記ＬＳＩチップの基準面よりも下方のＬＳＩチップ側に存在することを特徴とする請求項１１〜１５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記外部接続用パッドの一部が、前記ＬＳＩチップの基準面よりも下方のＬＳＩチップ側に存在することを特徴とする請求項１１〜１５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【国際調査報告】
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