(57)【要約】【課題】  複数の樹脂層を備えた電子デバイスを製造するにあたって、樹脂層に変形、亀裂、剥離を生じさせることなく、樹脂層を厚く形成することができる製造方法および電子デバイスを提供する。【解決手段】  基板１上に設けられた第１の絶縁樹脂層１１と、第１の絶縁樹脂層１１上に設けられた配線層１２と、第１の絶縁樹脂層１１および配線層１２の上に設けられた第２の絶縁樹脂層とを備えた電子デバイスを製造する方法であって、第２の絶縁樹脂層を形成するに先だって、第１の絶縁樹脂層１１の表面にプラズマ処理を施す。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた第１の絶縁樹脂層と、
この第１の絶縁樹脂層上に設けられた配線層と、
前記第１の絶縁樹脂層および配線層の上に設けられた第２の絶縁樹脂層とを備えた電子デバイスを製造する方法であって、
前記第２の絶縁樹脂層を形成するに先だって、第１の絶縁樹脂層の表面にプラズマ処理を施すことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
プラズマ処理のソースガスとして、Ａｒ、Ｏ２およびＣＦ４から選択される１または２以上を用いることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
基板上に設けられた第１の絶縁樹脂層と、
この第１の絶縁樹脂層上に設けられた配線層と、
前記第１の絶縁樹脂層および配線層の上に設けられた第２の絶縁樹脂層とを備えた電子デバイスであって、
第１の絶縁樹脂層は、表面にプラズマ処理が施されていることを特徴とする電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置などの電子デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナコイル、ＬＣＲ素子などが形成された半導体装置等の電子デバイスが用いられている（例えば特許文献１を参照）。
この種の電子デバイスとしては、インピーダンスマッチング等を目的として、スパイラルインダクタ等の誘導素子が半導体基板上に設けられた半導体装置がある。
半導体装置としては、半導体基板上に、第１の樹脂層を介して第１の配線層が形成され、その上に、第２の樹脂層を介して、誘導素子を構成する第２の配線層が形成されたものを例示できる。
この半導体装置では、半導体基板と配線層の間、または配線層どうしの間に生じる寄生キャパシタンスのため、誘導素子で得られる電磁エネルギーの一部が失われることがある。
そこで、上記樹脂層を厚く形成することによって、半導体基板と第２の配線層との距離、または第１の配線層と第２の配線層との距離を大きくし、電磁エネルギーの損失を抑制することが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−０９２５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、樹脂層を厚く形成した半導体装置では、次に示す問題がある。
樹脂層を加熱等により硬化させる際には、樹脂の膨張、収縮が起こり、樹脂層内に残留応力が生じる。この残留応力は、樹脂層が厚いほど大きくなり、樹脂層の変形、亀裂、剥離などの原因となるおそれがある。特に、２つの樹脂層の界面で亀裂や剥離が起りやすかった。
また、樹脂層を厚く形成すると、製造方法によっては、樹脂層に亀裂などが生じやすくなることがあった。例えば、樹脂層を硬化させる際には問題が生じなくても、その樹脂層を超音波洗浄する際などに、この樹脂層に亀裂が生じることがあった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、複数の樹脂層を備えた電子デバイスを製造するにあたって、樹脂層に変形、亀裂、剥離を生じさせることなく、樹脂層を厚くしエネルギー損失を抑えることができる製造方法および電子デバイス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】
【０００５】
本発明の請求項１に係る電子デバイスの製造方法は、基板上に設けられた第１の絶縁樹脂層と、この第１の絶縁樹脂層上に設けられた配線層と、前記第１の絶縁樹脂層および配線層の上に設けられた第２の絶縁樹脂層とを備えた電子デバイスを製造する方法であって、前記第２の絶縁樹脂層を形成するに先だって、第１の絶縁樹脂層の表面にプラズマ処理を施すことを特徴とする。
本発明の請求項２に係る電子デバイスの製造方法は、請求項１において、プラズマ処理のソースガスとして、Ａｒ、Ｏ２およびＣＦ４から選択される１または２以上を用いることを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項３に係る電子デバイスは、基板上に設けられた第１の絶縁樹脂層と、この第１の絶縁樹脂層上に設けられた配線層と、前記第１の絶縁樹脂層および配線層の上に設けられた第２の絶縁樹脂層とを備えた電子デバイスであって、第１の絶縁樹脂層は、表面にプラズマ処理が施されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電子デバイスの製造方法では、第１の絶縁樹脂層の表面にプラズマ処理を施すので、粗面化によるアンカー効果、ポリマー層形成による密着性向上などによって、第１の絶縁樹脂層と第２の絶縁樹脂層との接合強度を高めることができる。
このため、前記絶縁樹脂層の内部に残留応力が生じた場合でも、これらに変形、亀裂、剥離が起きるのを防ぐことができる。よって、前記絶縁樹脂層を厚く形成することができる。
従って、半導体基板と配線層との距離、または配線層どうしの距離を大きくし、電磁エネルギーの損失を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１〜図６を参照して、本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を説明する。
図１に示すように、シリコンウエハなどの基材２上に、集積回路（図示略）の電極３と、無機絶縁膜４を形成し、半導体基板１を得る。
電極３は、Ａｌ、Ｃｕなどで構成することができる。
無機絶縁膜４は、不動態化された絶縁膜であり、ＳｉＮ、ＳｉＯ２等からなる。無機絶縁膜４は、電極３が露出するように形成されている。無機絶縁膜４は、例えばＣＶＤ法等により形成することができる。
【０００９】
図２に示すように、半導体基板１上に、電極３に整合する位置に第１の開口部５を有する第１の絶縁樹脂層１１を形成する。
第１の絶縁樹脂層１１は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等からなり、その厚さは例えば１〜３０μｍとすると良い。
第１の絶縁樹脂層１１は、回転塗布法、印刷法、ラミネート法などによって、上記樹脂からなる膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術等を利用して、電極３と整合する位置に第１の開口部５を形成し、加熱により硬化させる方法によって形成することができる。
【００１０】
図３に示すように、第１の絶縁樹脂層１１上に、第１の配線層１２を形成する。第１の配線層１２は、第１の開口部５を介して電極３に接続される。
第１の配線層１２の材料としては例えばＣｕ等が用いられ、その厚さは例えば１〜２０μｍとすると良い。
第１の配線層１２は、例えば次のようにして形成することができる。
スパッタ法、蒸着法などによって、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ等からなる金属層を第１の絶縁樹脂層１１上に形成する。
次いで、金属層の上に、レジスト層（図示略）を形成する。レジスト層は、フォトリソグラフィ技術等を利用して、第１の配線層１２を形成すべき領域以外の領域に形成する。
金属層上に、メッキ法、スパッタ法、蒸着法等により、Ｃｕ等からなる第１の配線層１２を形成する。
第１の配線層１２を形成した後、不要なレジスト層をアッシング処理によって除去するとともに、不要な金属層をエッチング等により除去する。
以下、第１の絶縁樹脂層１１、第１の配線層１２を形成した半導体基板１を、積層体６という。
【００１１】
次いで、第１の絶縁樹脂層１１の表面にプラズマ処理を施す。プラズマ処理には、反応性イオンエッチング装置を用いることができる。
以下、第１の絶縁樹脂層１１にプラズマ処理を施す方法の一例を説明する。
図４に示すように、プラズマ処理装置２１（反応性イオンエッチング装置）は、処理室２２と、処理室２２内に設けられたプラズマ発生電極２３と、処理室２２内に設けられた載置台２４と、高周波電源２５と、処理室２２内にソースガスを導入する導入経路２６と、処理室２２内のガスを排出する排出経路２７とを備えている。
【００１２】
積層体６を、プラズマ処理装置２１の処理室２２内に入れる。
導入経路２６を通してソースガスを処理室２２内に導入するとともに、処理室２２内のガスを排出経路２７から排出する。
高周波電源２５を用いてプラズマ発生電極２３に給電し、放電させることによってプラズマを発生させ、このプラズマによって第１の絶縁樹脂層１１の表面を処理する。
プラズマ発生電極２３に供給する電力は、例えば１０〜１０００Ｗとすることができる。
【００１３】
ソースガスとして好適なものとしては、Ａｒ、Ｏ２、ＣＦ４を挙げることができる。これらは単独で使用してもよいし、これらのうち２以上の混合ガスを用いることもできる。
混合ガスとしては、反応性の高いガスであるＯ２、ＣＦ４のうち一方または両方と、不活性ガスであるＡｒとの混合ガスを挙げることができる。
【００１４】
Ａｒを含むソースガスを用いると、第１の配線層１２を形成する際に形成された金属層が除去されずに第１の絶縁樹脂層１１表面に残った場合においても、この金属層をプラズマ処理によって除去することができる。
このため、第１の絶縁樹脂層１１表面に残った金属層を原因として第２の絶縁樹脂層１３（後述）が剥離しやすくなるのを防ぐことができる。
また、プラズマ処理によって第１の絶縁樹脂層１１の表面を粗面化し、アンカー効果によって第２の絶縁樹脂層１３を剥離しにくくすることができる。
【００１５】
Ｏ２を含むソースガスを用いる場合には、第１の絶縁樹脂層１１の表層部分を除去し、第１の絶縁樹脂層１１表面を清浄な状態にすることができる。
また、Ａｒを用いた場合と同様に、第１の絶縁樹脂層１１の表面を粗面化し、アンカー効果によって第２の絶縁樹脂層１３を剥離しにくくすることができる。
【００１６】
ＣＦ４を含むガスをソースガスとして用いる場合には、第１の絶縁樹脂層１１表面に、ＣＦ４を原料としてポリマー層が形成される。このポリマー層によって、第２の絶縁樹脂層１３に対する密着性を高め、絶縁樹脂層１１、１３間の接合強度を高めることができる。
【００１７】
プラズマ処理を行った積層体６には、表面洗浄を施すのが好ましい。表面洗浄によって、プラズマ処理により発生したスカムを除去することができる。
洗浄方法としては、水洗浄または超臨界流体洗浄を採用すると、第１の絶縁樹脂層１１および第１の配線層１２に悪影響を与えず、しかも効率よくスカムを除去することができる。
スカムの除去によって、第１の絶縁樹脂層１１と第２の絶縁樹脂層１３との接合強度をさらに高めることができる。
【００１８】
図５に示すように、第１の絶縁樹脂層１１および第１の配線層１２を覆うように、第２の開口部７を有する第２の絶縁樹脂層１３を形成する。
第２の絶縁樹脂層１３は、第１の絶縁樹脂層１１と同様にして形成することができる。
第２の絶縁樹脂層１３は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等からなる。
【００１９】
第２の絶縁樹脂層１３の厚さは、１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上とするのが好適である。第２の絶縁樹脂層１３の厚さをこの範囲とすることによって、半導体基板１と第２の配線層１４（後述）との距離、および第１の配線層１２と第２の配線層１４との距離を大きくし、電磁エネルギーの損失を抑制することができる。
【００２０】
図６に示すように、第２の絶縁樹脂層１３上に、螺旋状に形成されたスパイラルコイル１５（誘電素子）を有する第２の配線層１４を形成する。
第２の配線層１４は、第２の開口部７を介して第１の配線層１２に接続される。
第２の配線層１４の材料としては例えばＣｕ等が用いられ、その厚さは例えば１〜３０μｍとすると良い。
【００２１】
第２の絶縁樹脂層１３および第２の配線層１４の上には、必要に応じて、少なくとも第２の配線層１４を覆う封止層（図示略）を設けることができる。
封止層は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等からなり、その厚さは例えば１０〜１５０μｍである。
封止層には、開口部を設け、この開口部を介して第２の配線層１４に接続されたバンプを設けることができる。
【００２２】
上記製造方法では、第１の絶縁樹脂層１１の表面にプラズマ処理を施すので、粗面化によるアンカー効果、ポリマー層形成による密着性向上などによって、第１の絶縁樹脂層１１と第２の絶縁樹脂層１３との接合強度を高めることができる。
このため、絶縁樹脂層１１、１３の内部に残留応力が生じた場合でも、これらに変形、亀裂、剥離が起きるのを防ぐことができる。
よって、絶縁樹脂層１１、１３を厚く形成することができる。例えば第２の絶縁樹脂層１３の厚さを１０μｍ以上（好ましくは２０μｍ以上）とすることができる。
従って、半導体基板１と第２の配線層１４との距離、および配線層１２、１４どうしの距離を大きくし、電磁エネルギーの損失を抑制することができる。
【００２３】
図１には、２つの絶縁樹脂層１１、１３が設けられた構成を例示したが、これに限らず、３以上の絶縁樹脂層を形成することもできる。
また、第１の絶縁樹脂層１１の表面にプラズマ処理を施す方法を例示したが、本発明では、第２の絶縁樹脂層１３の表面にプラズマ処理を施すことによって、第２の絶縁樹脂層１３と封止層との接合強度を高めることも可能である。
【００２４】
図７に示す半導体装置は、半導体基板１上にポリイミド樹脂などからなる絶縁樹脂層３１が形成され、その上に配線層３２が形成され、その上にポリイミド樹脂などからなる封止層３３が形成され、封止層３３上に、配線層３２に接続されたはんだバンプ３４が設けられている。
この半導体装置を製造する際には、封止層３３の形成に先だって、絶縁樹脂層３１の表面にプラズマ処理を施すことによって、絶縁樹脂層３１と封止層３３との接合強度を高めることができる。
【００２５】
（実施例）
半導体基板の全面に、ポリイミド樹脂からなる第１の絶縁樹脂層１１（厚さ１０μｍ）を形成し、第１の絶縁樹脂層１１の表面を、図４に示すプラズマ処理装置２１を用いてプラズマ処理した。処理条件は以下の通りである。
ソースガス：ＣＦ４とＯ２の混合ガス（ＣＦ４とＯ２の混合比（容量基準）は９５：５）
プラズマ発生電極への供給電力：５０Ｗ
処理室内の圧力：２０Ｐａ
処理時間：５分
処理温度：５０℃
次いで、第１の絶縁樹脂層１１上に、ポリイミド樹脂からなる第２の絶縁樹脂層１３を形成した。第２の絶縁樹脂層１３の厚さは２０μｍとした。第２の絶縁樹脂層１３を３８０℃に加熱し硬化させた。
図８は、第１の絶縁樹脂層１１および第２の絶縁樹脂層１３を示す平面視写真である。
この図に示すように、第２の絶縁樹脂層１３の剥離は観察されなかった。
【００２６】
（比較例）
第１の絶縁樹脂層１１にプラズマ処理を行わないこと以外は実施例と同様にして、半導体基板上に第１の絶縁樹脂層１１および第２の絶縁樹脂層１３を形成した。
図９に示すように、第２の絶縁樹脂層１３の周縁部に、第１の絶縁樹脂層１１から剥離した部分１６が観察された。
【００２７】
これらの結果より、第１の絶縁樹脂層１１をプラズマ処理することによって、第２の絶縁樹脂層１３の剥離を防ぐことができたことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の電子デバイスの製造方法は、半導体装置に限らず、プリント基板、ガラス基板などを用いた電子デバイス、例えば液晶表示装置、有機ＥＬ装置などの製造にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の電子デバイスの製造方法の一例を説明する工程図である。
【図２】前図に続く製造方法を示す工程図である。
【図３】前図に続く製造方法を示す工程図である。
【図４】前図に続く製造方法を示す工程図である。
【図５】前図に続く製造方法を示す工程図である。
【図６】前図に続く製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明の電子デバイスの他の例を示す概略構成図である。
【図８】試験結果を示す写真である。
【図９】試験結果を示す写真である。
【符号の説明】
【００３０】
１…半導体基板（基板）、１１…第１の絶縁樹脂層、１２…第１の配線層、１３…第２の絶縁樹脂層、１４…第２の配線層、２１…プラズマ処理装置
【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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【図８】
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【図９】
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