(57)【要約】 【課題】  基板への損傷や環境への影響を低減すると共に、複雑な工程を必要とせずに、保護膜となる樹脂層を低コストで平坦に加工することができる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  集積回路が形成された半導体基板１上にポスト電極２を形成する。続いて、ポスト電極２および半導体基板１の表面を覆うように樹脂３を塗布する。続いて、樹脂３の表面をバックグラインド装置などを用いた機械的なグラインドにより研磨し、ポスト電極２の頭頂部を表面に露出させる。続いて、酸素含有雰囲気中で樹脂３を加熱分解し、ポスト電極２の側壁を露出させ、露出した部分にメッキ４を付着させる。【選択図】    図１
2006005231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上にポスト電極を形成する工程と、
前記半導体基板および前記ポスト電極を保護する保護膜を前記半導体基板上に形成する工程と、
前記ポスト電極が露出するまで前記保護膜を研磨する工程と、
酸素含有雰囲気中で前記保護膜を加熱分解することにより、前記保護膜の一部を除去し、前記ポスト電極の側壁を露出させる工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体基板上にポスト電極を形成する工程と、
前記半導体基板および前記ポスト電極を保護する保護膜を前記半導体基板上に形成する工程と、
酸素含有雰囲気中で前記保護膜を加熱分解することにより、前記保護膜の一部を除去し、前記ポスト電極を露出させる工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ポスト電極を露出させる工程において、前記ポスト電極の側壁が露出するまで前記保護膜の一部を除去す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。
【請求項４】
前記ポスト電極の表面をメッキ処理する工程をさらに具備することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの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、ＷＬ−ＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）における半導体装置の製造方法に関する。特に、保護膜となる樹脂層のエッチングに係る問題点の改善を図った半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程はウェハ上に集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を形成する前工程と、前工程において処理されたチップをパッケージ化する後工程とに大きく分かれる。この後工程の際に用いられる技術としてＷＬ−ＣＳＰがある。ＷＬ−ＣＳＰは、パッケージサイズがチップサイズと同じリアルチップサイズとなる、究極の小型化・薄型化・軽量化を実現する省スペースパッケージである。ＷＬ−ＣＳＰには、前工程と後工程とにおいてウェハ状態で一括した処理を行うことができるという利点もある。
【０００３】
図３は従来のＷＬ−ＣＳＰにおける半導体装置の製造方法を示している。図には各工程が断面図として図示されている。なお、半導体基板１上には前工程において予め集積回路が形成されているが、図３においては図示を省略している。まず、半導体基板１上に感光性フィルムを塗布し、露光および現像を行い、選択的に開口部を形成する。そして、電解メッキにより開口部に銅を付着させた後、感光性フィルムを除去し、外部との電気的接続用のポスト電極２を形成する。
【０００４】
続いて、アルカリ金属イオンなどの可動イオン、水分（湿気）などからポスト電極２および半導体基板１を保護するために、ポスト電極２および半導体基板１の表面を覆うようにエポキシ樹脂などの樹脂３を塗布すると図３（ａ）で示される構造が形成される。この樹脂３は、エポキシ系樹脂等からなる樹脂成分に、シリカ等からなる充填剤と硬化剤とが含まれている。充填剤は、樹脂３の線膨張係数を半導体基板１の線膨張係数に近づけると共に、樹脂３の熱伝導性を向上させるために含まれている。また、硬化剤は樹脂３を加熱硬化させるために含まれている。続いて、樹脂３の表面をバックグラインド装置などを用いた機械的なグラインドにより研磨（研削）し、ポスト電極２の頭頂部を表面に露出させ、ポスト電極２の高さの均一化を行うと図３（ｂ）で示される構造が形成される。
【０００５】
続いて、チップを基板にハンダ付けした際に、ハンダの濡れ性を向上させ、ハンダとの付着強度を上げるために、露出したポスト電極２の頭頂部にメッキ処理を行う。金およびニッケルなどの金属をポスト電極２に付着させ、金属メッキ層４を形成すると、図３（ｃ）で示される構造が形成される。このとき、メッキはポスト電極２にのみ選択的に行われる。図示しないが、続いてウェハをダイシングして個々のチップに分割すると、パッケージ化された半導体装置が完成する。各半導体装置は、例えばプリント基板上にハンダ付けされる。
【０００６】
以上の製造方法によって作製される半導体装置は、小型化・薄型化が要求される電子機器用の半導体装置として利用価値が高い。その一例として、ダイオード・トランジスタ等のディスクリート半導体装置や半導体集積回路が挙げられる。例えば、図３の半導体基板１としてｐ型のＳｉ基板を用い、その表面に不純物注入を行い、ｎ型の領域を選択的に形成すると横型のｐｎ接合が形成される。そしてｐ型およびｎ型の領域上にそれぞれポスト電極を形成し、上述した方法によりパッケージングを行うとダイオードが完成する。
【０００７】
本出願人は、図３（ａ）と同様の図４（ａ）の構造を形成した後に、樹脂３の表面を研磨して図４（ｂ）で示される構造を形成し、続いてＨ２ＳＯ４等の薬液を用いて樹脂３をエッチングし、ポスト電極２の頭頂部および側壁を露出させて図４（ｃ）で示される構造を形成し、このポスト電極２に金属メッキ層４を形成し、図４（ｄ）で示される構造を形成する半導体装置の製造方法を考案した（特願２００３−３５４０７９号）。この製造方法によれば、ポスト電極２の側壁部にも金属メッキ層４が形成されるため、半導体装置と基板との接着強度を高めることができる。なお、特許文献１には、半導体基板上にポスト電極を形成し、半導体基板およびポスト電極表面を絶縁膜で覆った後、絶縁膜をエッチングすることによりポスト電極を露出させる半導体装置の接続方法が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−３４０９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した半導体装置の製造方法においては、保護膜となる樹脂層をエッチングするため、以下に説明するような問題点があった。反応性イオン（プラズマ）を用いたドライエッチングによって樹脂層をエッチングする場合には、以下の問題点があった。
（１）基板がプラズマによって損傷を受ける。
（２）特殊なエッチングガスを用いるため、コストが高くなると共に、反応後に大気中に排気される使用済のガスが環境に与える影響が大きい。
【０００９】
また、薬液を用いた液エッチング（ウェットエッチング）によって樹脂層をエッチングする場合には、以下の問題点があった。
（１）薬液のコストがかかる。
（２）エッチング後に洗浄を行うなど、複雑な工程が必要であり、手間がかかる。
（３）じわじわと樹脂を分解させることが難しく、ある時点で一気に分解が始まるため、エッチングレートを制御することが難しい。
（４）部分的にエッチングの進行が早い領域が生じやすく、樹脂層の厚さを半導体基板上の全体にわたって均一に形成することが困難である。例えば、薬液エッチングによって樹脂層をエッチングすると、図５で示されるように、樹脂３の表面は平坦性が失われる。
【００１０】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、基板への損傷や環境への影響を低減すると共に、複雑な工程を必要とせずに、保護膜となる樹脂層を低コストで平坦に加工することが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】
【００１１】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、半導体基板上にポスト電極を形成する工程と、前記半導体基板および前記ポスト電極を保護する保護膜を前記半導体基板上に形成する工程と、前記ポスト電極が露出するまで前記保護膜を研磨する工程と、酸素含有雰囲気中で前記保護膜を加熱分解することにより、前記保護膜の一部を除去し、前記ポスト電極の側壁を露出させる工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、半導体基板上にポスト電極を形成する工程と、前記半導体基板および前記ポスト電極を保護する保護膜を前記半導体基板上に形成する工程と、酸素含有雰囲気中で前記保護膜を加熱分解することにより、前記保護膜の一部を除去し、前記ポスト電極を露出させる工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、前記ポスト電極を露出させる工程において、前記ポスト電極の側壁が露出するまで前記保護膜の一部を除去することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかの項に記載の半導体装置の製造方法において、前記ポスト電極の表面をメッキ処理する工程をさらに具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、酸素含有雰囲気中で保護膜を加熱分解するようにしたので、基板への損傷や環境への影響を低減すると共に、複雑な工程を必要とせずに、保護膜となる樹脂層を低コストで平坦に加工することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による半導体装置の製造方法を示す概略工程図である。図には各工程が断面図として図示されている。図において、半導体基板１はシリコンなどの半導体基板である。なお、半導体基板１上には半導体製造工程の前工程において予め集積回路が形成されているが、図１においては図示を省略している。半導体基板１上に感光性フィルムを塗布し、露光および現像を行い、選択的に開口部を形成する。なお、感光性フィルムの代わりにフォトレジストを用いてもよい。
【００１７】
続いて、電解メッキにより開口部に銅を付着させた後、感光性フィルムを除去し、外部との電気的接続用のポスト電極２を形成する。そして、アルカリ金属イオンなどの可動イオン、水分（湿気）などからポスト電極２および半導体基板１を保護するために、ポスト電極２および半導体基板１の表面を覆うようにエポキシ樹脂などの樹脂３を塗布すると図１（ａ）で示される構造が形成される。なお、ポスト電極２として金、ニッケル、パラジウムなどの金属を用いてもよい。また、樹脂３としてポリイミド系の樹脂を用いてもよい。
【００１８】
樹脂３の塗布においては、半導体基板１上に液状樹脂を定量滴下し、スピンナ（回転数１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍ）を用いて回転塗布を行う。塗布を行った後、ホットプレート上で８０℃で２時間かけて樹脂３をプレベークし、続いて１５０℃で３〜６時間ベークして樹脂３を硬化させる。なお、上述したスピンナの回転数、樹脂３のベーク時の温度・時間は一例であり、これに限定されない。また、樹脂３の形成方法として、上述したスピンナの代わりに、ディスペンサや印刷技術などを用いてもよい。樹脂３のベークに関してはホットプレートの代わりにクリーンオーブンなどを用いてもよい。
【００１９】
続いて、樹脂３の表面をバックグラインド装置などを用いた機械的なグラインドにより研磨し、ポスト電極２の頭頂部を表面に露出させると図１（ｂ）で示される構造が形成される。これにより、ポスト電極２の高さを均一化することができる。このポスト電極２の高さは例えば、３０μｍ程度である。なお、樹脂３の研磨としてＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置を用いた機械的・化学的な研磨を行ってもよい。
【００２０】
続いて、４００℃程度に加熱されたホットプレートを用意し、樹脂３が形成された半導体基板１を酸素含有雰囲気中（空気中など）でホットプレート上に数十秒から数分間載置する。これにより、有機物を含む樹脂３が酸素と反応して熱分解し、樹脂３の上面側が除去される。この結果、図１（ｃ）で示されるように、ポスト電極２の頭頂部（上面）および側壁（側面）が露出する。ポスト電極２の露出した部分の高さは、例えば１０μｍである。
【００２１】
続いて、チップを基板にハンダ付けした際に、ハンダの濡れ性を向上させ、ハンダとの付着強度を上げるために、露出したポスト電極２の頭頂部および側壁部にメッキ処理を行う。金およびニッケルなどの金属をポスト電極２に付着させると図１（ｄ）で示される構造が形成される。このとき、メッキはポスト電極２にのみ選択的に行われる。メッキ処理によってポスト電極２に付着する金属の厚さは例えば、１μｍ程度である。図示しないが、続いてウェハをダイシングして個々のチップに分割すると、パッケージ化された半導体装置が完成する。各半導体装置は、例えばプリント基板上にハンダ付けされる。
【００２２】
上述した半導体装置の製造方法によれば、反応性イオン（プラズマ）を用いずに、酸素含有雰囲気中で樹脂３を加熱分解により加工するので、半導体基板１が損傷することはない。また、特殊なエッチングガスを用いずに樹脂３を加工するので、低コストであり、環境に対する影響を大きく低減することができる。また、薬液を用いずに樹脂３を加工するので、低コストであり、複雑な工程を必要とせず、製造時の手間を削減することができる。また、加熱の際の温度と時間とを制御することにより、ガス化する分子の量を制御し、徐々に樹脂３を分解することができるので、樹脂３の除去量および加工後の樹脂３の厚さを容易に制御することができ、平坦性に優れた加工を行うことができる。したがって、樹脂３に対するポスト電極２の突出高さを高精度に制御することができる。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す概略工程図である。以下、図２を用いてこの半導体装置の製造方法について説明する。図２（ａ）における処理は図１（ａ）の場合と同様であるので説明を省略する。続いて、４００℃程度に加熱されたホットプレートを用意し、第１の実施形態と同様に、樹脂３が形成された半導体基板１を酸素含有雰囲気中（空気中など）でホットプレート上に数十秒から数分間載置する。この結果、図２（ｂ）で示されるように、ポスト電極２の頭頂部および側壁が露出する。ポスト電極２の露出した部分の高さは、例えば１０μｍである。
【００２４】
図示しないが、続いて露出したポスト電極２の頭頂部および側壁部にメッキ処理を行うと、図２（ｃ）で示される構造が形成される。続いて、ウェハをダイシングして個々のチップに分割すると、パッケージ化された半導体装置が完成する。各半導体装置は、例えばプリント基板上にハンダ付けされる。
【００２５】
上述した半導体装置の製造方法によれば、第１の実施形態による効果に加えて、以下の効果を得ることができる。すなわち、第１の実施形態のような、バックグラインド装置やＣＭＰ装置を用いて樹脂３を研磨する工程を削除したので、高価な装置を用いることなく、さらに低コストで樹脂３を加工することができる。また、第１の実施形態のように樹脂３を研磨する場合には、ポスト電極２の高さが不均一であると、より高いポスト電極２にバックグラインド装置の切削刃が接触し、ポスト電極２が損傷する可能性があるが、本実施形態の製造方法によれば、ポスト電極２が損傷することはない。
【００２６】
以下、本実施形態による他の効果について説明する。ポスト電極２および半導体基板１の表面を覆う樹脂３には、エポキシ系樹脂等からなる樹脂成分に、シリカ等からなる充填剤と硬化剤とが含まれている。充填剤は、樹脂３の線膨張係数を半導体基板１の線膨張係数に近づけると共に、樹脂３の熱伝導性を向上させるために含まれている。また、硬化剤は樹脂３を加熱硬化させるために含まれている。
【００２７】
ここで、樹脂３に含まれている充填剤はシリカ等の球状の粒体からなり、樹脂３の上面を機械的なグラインドにより研磨すると、この充填剤が研磨によって樹脂３の表面から剥がれ落ち、凹部が樹脂３の表面に生じる。この凹部が半導体基板１の表面まで達すると、ピンホール（貫通孔）が形成され、このピンホールが半導体装置の耐湿性の劣化等を招く。このようなピンホールによる特性の劣化を確実に防止することができるように、従来は樹脂３を厚く、例えば４０μｍ以上で形成する必要があった。しかし、樹脂３を厚く形成することは、ＷＬ−ＣＳＰの薄型化の効果を損なう。
【００２８】
これに対し、本実施形態による半導体装置の製造方法によれば、樹脂３に含まれる充填剤に対して強制的な機械的外力が加わらず、樹脂３に被覆されたシリカはそのまま樹脂３によって保持されるので、充填剤が樹脂３の表面から剥がれ落ちることを比較的良好に防止することができ、樹脂３におけるピンホールの発生を防止することができる。したがって、樹脂３の厚さをより薄型化することができる。
【００２９】
なお、本実施形態において、ポスト電極２の側壁を露出させず、ポスト電極２の頭頂部が露出した時点で樹脂３の加熱分解を終了し、続いてポスト電極２の頭頂部にメッキ処理を行うようにしてもよい。
【００３０】
上述した第１または第２の実施形態において、ポスト電極２に対してメッキ処理を行う前に、半導体基板１をＨＦ水溶液またはＨＦとＮＨ４Ｆとの混合液に含浸することにより、樹脂３の表面に残ったシリカを除去し、さらに樹脂３の表面を純水で洗浄することが望ましい。
【００３１】
上述した第１または第２の実施形態による樹脂３の加熱分解において、樹脂３を４００℃付近まで加熱すると、分解速度がピークに達する。樹脂３を加熱分解する際には、樹脂３を３００℃〜５００℃の範囲内の温度で加熱することが望ましい。また、上述した実施形態においては、ホットプレート上に半導体基板１を載置して樹脂３の加熱分解を行っているが、半導体基板１を拡散炉のような石英チューブ内に配置し、酸素を供給しながら加熱を行うことにより樹脂３を分解してもよい。さらに、樹脂３を完全に硬化させた後に樹脂３を加熱分解しているが、樹脂３が完全に硬化する前に樹脂３を加熱分解してもよい。この場合には、樹脂３の除去と硬化とを同時に進行させることができるので、ランニングタイムを削減することができる。
【００３２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態による半導体装置の製造方法を示す概略工程図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造方法を示す概略工程図である
【図３】従来の半導体装置の製造方法を示す概略工程図である。
【図４】本出願人が考案した半導体装置の製造方法を示す概略工程図である。
【図５】従来の半導体装置の製造方法による保護膜の加工時の問題点を説明するための参考図である。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・半導体基板、２・・・ポスト電極、３・・・樹脂、４・・・金属メッキ層。
【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】
2006005231.tif 000007