(57)【要約】【課題】  信頼性の高い半導体装置を効率よく製造する方法を提供する。【解決手段】  半導体装置の製造方法は、導電パターン１４と、導電パターン１４を覆うように形成されたパッシベーション膜１６とを有する半導体基板１０を用意する工程と、パッシベーション膜１６上に樹脂突起２０を形成する工程と、パッシベーション膜１６及び樹脂突起２０上を通る金属層３０を形成する工程と、パッシベーション膜１６に開口１８を形成し、導電パターン１４を部分的に露出させる工程と、導電パターン１４における開口１８からの露出部と金属層３０とを電気的に接続する電気的接続部４０を形成する工程と、を含む。【選択図】      図４
2006351922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電パターンと、前記導電パターンを覆うように形成されたパッシベーション膜とを有する半導体基板を用意する工程と、
前記パッシベーション膜上に樹脂突起を形成する工程と、
前記パッシベーション膜及び前記樹脂突起上を通る金属層を形成する工程と、
前記パッシベーション膜に開口を形成し、前記導電パターンを部分的に露出させる工程と、
前記導電パターンにおける前記開口からの露出部と前記金属層とを電気的に接続する電気的接続部を形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記金属層及び前記電気的接続部上に、第２の金属層を形成する工程をさらに含む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、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を小型化するためには、半導体装置の外形は小さい方が好ましい。しかし、半導体装置の役割が多様化するにつれ、半導体チップに形成される集積回路の高集積化が進み、これに伴って、半導体チップのピン数の増加が進んでいる。すなわち、現在では、半導体装置の小型化と、集積回路の高集積化という２つの要求を同時に満たすことが可能な半導体装置の開発が進んでいる。
【０００３】
この要求に応えることができる半導体装置として、半導体チップ上に配線が形成されたタイプの半導体装置が注目を集めている。このタイプの半導体装置では、半導体装置の外形を半導体チップの外形とほぼ同じにすることができるため、従来の半導体パッケージに較べて、半導体装置の小型化が可能である。
【０００４】
しかし、この半導体装置であっても、従来の半導体装置と同等又はそれ以上の信頼性が要求される。また、この半導体装置を、信頼性を確保しつつ、効率よく製造する方法の開発が望まれている。
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造する方法を提供することにある。
【特許文献１】特開平２−２７２７３７号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、導電パターンと、前記導電パターンを覆うように形成されたパッシベーション膜とを有する半導体基板を用意する工程と、
前記パッシベーション膜上に樹脂突起を形成する工程と、
前記パッシベーション膜及び前記樹脂突起上を通る金属層を形成する工程と、
前記パッシベーション膜に開口を形成し、前記導電パターンを部分的に露出させる工程と、
前記導電パターンにおける前記開口からの露出部と前記金属層とを電気的に接続する電気的接続部を形成する工程と、
を含む。本発明によると、導電パターンがパッシベーション膜に覆われた状態で、樹脂突起を形成する工程及び金属層を形成する工程を行う。そのため、導電パターンに酸化膜が形成されることなく、樹脂突起及び金属層を形成することができる。そして、本発明によると、パッシベーション膜に開口を形成して導電パターンを露出させた後に、電気的接続部を形成する。本方法によると、導電パターンがパッシベーション膜から露出している時間を極めて短くすることができるため、導電パターンに酸化膜が形成される前に、電気的接続部を形成することが可能になる。すなわち、本発明によると、酸化膜を除去する工程を行うことなく半導体装置の製造することができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することが可能になる。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記金属層及び前記電気的接続部上に、第２の金属層を形成する工程をさらに含んでもよい。これによると、さらに信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。図１（Ａ）〜図８は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。
【０００７】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板１０を用意することを含む。半導体基板１０は、例えばシリコン基板であってもよい。半導体基板１０は、ウエハ状をなしていてもよい（図１（Ａ）参照）。ウエハ状の半導体基板１０は、複数の半導体装置となる領域１１を含んでいてもよい。ただし、半導体基板１０は、チップ状をなしていてもよい。半導体基板１０には、１つ又は複数の（半導体チップには１つの、半導体ウエハには複数の）集積回路１２が形成されていてもよい（図１（Ｂ）参照）。集積回路１２の構成は特に限定されないが、例えば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいてもよい。
【０００８】
半導体基板１０は、図１（Ｂ）に示すように、導電パターン１４を有する。導電パターン１４は、半導体基板１０の内部と電気的に接続されていてもよい。導電パターン１４は、集積回路１２と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路１２に電気的に接続されていない導電体を含めて、導電パターン１４と称してもよい。導電パターン１４は、半導体基板の内部配線と称してもよい。導電パターン１４の材料は特に限定されないが、例えば、アルミニウム又は銅等の金属で形成されていてもよい。
【０００９】
さらに、半導体基板１０は、パッシベーション膜１６を有する。パッシベーション膜１６は導電パターン１４を覆うように形成されてなる。パッシベーション膜は、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮ等の無機絶縁膜であってもよい。あるいは、パッシベーション膜１６は、ポリイミド樹脂等の有機絶縁膜であってもよい。
【００１０】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、パッシベーション膜１６上に樹脂突起２０を形成することを含む。樹脂突起２０は、既に公知となっているいずれかの材料によって形成してもよい。例えば、樹脂突起２０は、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；benzocyclobutene）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；polybenzoxazole）等の樹脂で形成してもよい。樹脂突起２０を形成する方法は特に限定されるものではないが、以下、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）を参照して、樹脂突起２０を形成する方法の一例について説明する。はじめに、図２（Ａ）に示すように、パッシベーション膜１６（半導体基板１０）上に、樹脂材料２２を設ける。そして、図２（Ｂ）に示すように、樹脂材料２２をパターニングする。その後、樹脂材料２２を硬化（例えば熱硬化）させることによって、図２（Ｃ）に示すように、樹脂突起２０を形成してもよい。なお、樹脂突起２０の形状は特に限定されるものではない。例えば、樹脂突起２０は、直線状に形成されていてもよい（図７参照）。このとき、半導体基板１０の領域１１の境界に沿って延びるように形成されていてもよい。領域１１が長方形をなす場合、樹脂突起２０は、領域１１の長辺に沿って延びるように形成されていてもよい。そして、樹脂突起２０の表面は、曲面になっていてもよい。このとき、樹脂突起２０の断面形状は、半円状をなしていてもよい。樹脂突起２０を形成する工程で、樹脂材料２２を溶融させ、その後硬化させることによって、表面が曲面になるように樹脂突起２０を形成することができる。ただし、樹脂突起２０は、半球状をなしていてもよい（図示せず）。
【００１１】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、パッシベーション膜１６及び樹脂突起２０上を通る金属層３０を形成することを含む（図３（Ｂ）参照）。金属層３０を形成する方法は特に限定されない。例えば、スパッタリングによって金属箔３２を形成し（図３（Ａ）参照）、その後、金属箔３２をパターニングすることによって金属層３０を形成してもよい（図３（Ｂ）参照）。すなわち、金属層３０は、パターニングされていてもよい。金属層３０は、配線パターンであってもよい。金属層３０の構成も特に限定されるものではない。例えば、金属層３０は、複数層で形成されていてもよい。このとき、金属層３０は、チタンタングステンによって形成された第１の層と、金によって形成された第２の層とを含んでいてもよい（図示せず）。あるいは、金属層３０は、単層で形成されていてもよい。金属層３０は、パッシベーション膜１６と接触するように形成してもよい。このとき、金属層３０を、樹脂突起２０の両側で、パッシベーション膜１６に接触するように形成してもよい。なお、金属層３０は、図３（Ｂ）に示すように、導電パターン１４とオーバーラップする貫通穴３４を有していてもよい。貫通穴３４は、パッシベーション膜１６を露出させるように形成されていてもよい。
【００１２】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、パッシベーション膜１６に開口１８を形成することを含む。開口１８を形成して、導電パターン１４を部分的に露出させる。このとき、導電パターン１４における開口１８からの露出部を電極パッド１５と称してもよい。開口１８を形成する方法は特に限定されるものではない。例えば、図４（Ａ）に示すように、パッシベーション膜１６上に開口１７を有するマスク１９を形成し、その後、パッシベーション膜１６における開口１７からの露出部をエッチングして、図４（Ｂ）に示すように、開口１８を形成してもよい。なお、マスク１９は、開口１７から金属層３０が部分的に露出するように形成してもよい。また、マスク１９は、樹脂突起２０を覆うように形成してもよい。
【００１３】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、導電パターン１４における開口１８からの露出部（電極パッド１５）と金属層３０とを電気的に接続する電気的接続部４０を形成することを含む。電気的接続部４０を形成する方法は特に限定されるものではないが、例えば、スパッタリングを利用してもよい。例えば、図５（Ａ）に示すように、マスク１９上からスパッタリング工程を行って、マスク１９の開口１７の内側に、電気的接続部４０を形成してもよい。これにより、電極パッド１５上に電気的接続部４０を形成することができる。なお、スパッタリング以外にも、例えばメッキ法などを利用して、電気的接続部４０を形成してもよい。その後、マスク１９を除去する工程を行ってもよい（図５（Ｂ）参照）。なお、マスク１９を、開口１８を形成する工程及び電気的接続部４０を形成する工程に利用することで、効率よく半導体装置を製造することが可能になる。また、マスク１９を、開口１７から金属層３０が露出するように形成することで、金属層３０と電気的接続部４０とを、確実に電気的に接続させることができる。
【００１４】
なお、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、パッシベーション膜１６に開口１８を形成する工程と、電気的接続部４０を形成する工程との間に、Ａｒガスによるエッチング工程を行ってもよい。本工程によって、導電パターン１４における開口１８からの露出部から、酸化膜を完全に除去してもよい。これにより、電気的接続部４０と、金属層３０との電気的な接続信頼性がさらに高い半導体装置を製造することができる。なお、本工程は、半導体基板１０上にマスク１９が形成された状態で行ってもよい。ただし、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、Ａｒガスによるエッチング工程を行うことなく、電気的接続部４０を形成する工程を行ってもよい。
【００１５】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図６に示すように、金属層３０及び電気的接続部４０上に、第２の金属層４２を形成することを含んでいてもよい。第２の金属層４２によると、金属層３０と電気的接続部４０との電気的な接続信頼性を高めることができる。ただし、第２の金属層４２を形成する工程を行わず、半導体装置の製造工程を終了してもよい（図５（Ｂ）参照）。そして、半導体基板１０を個片に切断する工程や検査工程などを経て、図７に示す、半導体装置１を製造してもよい。
【００１６】
一般的に、金属は空気（酸素）と接触すると酸化し、酸化膜が形成される。そして、酸化膜は、金属に較べて電気抵抗が高い。そのため、電極パッドの表面に酸化膜が形成されると、電極パッドを他の導電部材と電気的に接続させることが難しくなる。そのため、電極パッドの表面に酸化膜が形成された場合、これを除去する工程の後に、電極パッドと他の導電部材とを電気的に接続させる工程が行われていた。
【００１７】
ところで、先に説明したように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、金属層３０を形成する工程の後に、パッシベーション膜１６に開口１８を形成する。すなわち、金属層３０が形成されるまでは、導電パターン１４はパッシベーション膜１６に覆われている。そのため、導電パターン１４に酸化膜が形成されない。そして、パッシベーション膜１６に開口１８が形成された後に、電気的接続部４０を形成する工程が行われる。そのため、導電パターン１４（電極パッド１５）がパッシベーション膜１６から露出している時間を、極めて短くすることができる。そのため、電極パッド１５に新たな酸化膜が形成される前に、電気的接続部４０を形成することが可能になる。そのため、電極パッドから酸化膜を除去する工程を行わずに電気的接続部４０を形成する工程を行った場合にも、電気的接続部４０を、導電パターン３０と電気的に接続させることができる。そのため、本方法によると、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することが可能になる。
【００１８】
また、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によると、電極パッドから酸化膜を除去する工程を行う場合にも、酸化膜を除去するためにかかる工程時間を最小限に抑えることができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することが可能になる。
【００１９】
なお、電極に酸化膜が形成されている場合、酸化膜を除去するためには、Ａｒガスを利用する方法が一般的である。しかし、Ａｒガスは、樹脂に作用して、その表面を炭化させることが知られている。そして、樹脂は、炭化することによって、絶縁抵抗が低下する。そのため、樹脂の表面に複数の配線が引き回される場合には、酸化膜を除去する工程を行うことで、配線間の絶縁抵抗が低下する事態が発生することが予想される。
【００２０】
しかし、本方法によると、酸化膜を除去する工程が不要になる。そのため、樹脂突起２０の表面の絶縁抵抗を低下させることなく半導体装置を製造することができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を製造することが可能になる。
【００２１】
また、本方法によると、Ａｒガスを利用した酸化膜除去工程を行う場合にも、マスク１９上から、酸化膜除去工程を行うことができる。そのため、樹脂突起２０の表面に炭化層が形成されることなく、酸化膜除去工程を行うことができ、信頼性の高い半導体装置を製造することが可能になる。
【００２２】
図８には、半導体装置１が実装された電子モジュール１０００を示す。図８に示す例では、半導体装置１は、基板２に実装されている。ここで、基板２はリジッド基板（例えばガラス基板、シリコン基板）であってもよいし、フレキシブル基板（例えばフィルム基板）であってもよい。半導体装置１は、金属層３０が形成された面が基板２と対向するように搭載されていてもよい。このとき、基板２の配線と金属層３０とは、接触して電気的に接続されていてもよい。詳しくは、基板２の配線と金属層３０における樹脂突起２０の上端部とオーバーラップする部分とが、接触して電気的に接続されていてもよい。これによると、樹脂突起２０の弾性力によって、金属層３０を、基板２の配線に押し付けることができる。そのため、電気的な接続信頼性の高い半導体装置を提供することができる。そして、半導体装置１は、接着剤（樹脂系接着剤）によって、基板２に接着されていてもよい。なお、電子モジュール１０００は、表示デバイスであってもよい。表示デバイスは、例えば液晶表示デバイスやＥＬ（Electrical Luminescence）表示デバイスであってもよい。そして、半導体装置１は、表示デバイスを制御するドライバＩＣであってもよい。
【００２３】
（変形例）
以下、図９〜図１２を参照して、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法について説明する。
【００２４】
本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図９に示すように、金属層３５を形成することを含む。金属層３５は、金属箔であってもよい。なお、金属層３５は、パッシベーション膜１６及び樹脂突起２０の表面をすべて覆うように形成してもよい。
【００２５】
本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図１０に示すように、金属層３５及びパッシベーション膜１６に、開口３６を形成することを含む。開口３６を形成して、導電パターン１４を部分的に露出させる。
【００２６】
本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図１１に示すように、金属層３５と導電パターン１４とを電気的に接続する電気的接続部４５を形成することを含む。
【００２７】
本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図１２に示すように、金属層３５をパターニングすることを含む。金属層３５をパターニングして、配線パターン３７を形成してもよい。
【００２８】
以上の方法を適用した場合でも、導電パターン１４の表面に酸化膜が形成されないように、半導体装置の製造工程を行うことができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を、効率よく製造することが可能になる。
【００２９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図１１】図１１は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図１２】図１２は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…半導体装置、  １０…半導体基板、  １１…領域、  １２…集積回路、  １４…導電パターン、  １５…電極パッド、  １６…パッシベーション膜、  １７…開口、  １８…開口、  １９…マスク、  ２０…樹脂突起、  ２２…樹脂材料、  ３０…金属層、  ３２…金属箔、  ３５…金属層、  ３６…開口、  ３７…配線パターン、  ４０…電気的接続部、  ４２…第２の金属層、  ４５…電気的接続部、  ４７…第２の金属層
【図１】
2006351922.tif 000003
【図２】
2006351922.tif 000004
【図３】
2006351922.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006351922.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006351922.tif 000009
【図８】
2006351922.tif 000010
【図９】
2006351922.tif 000011
【図１０】
2006351922.tif 000012
【図１１】
2006351922.tif 000013
【図１２】
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