(57)【要約】【課題】  柱状電極を備えた半導体装置において、柱状電極形成用メッキレジスト膜の密着性が低下しないようにする。【解決手段】  配線形成用の上部金属層９および下地金属層８の上面にドライフィルムレジストからなる柱状電極形成用メッキレジスト膜２５をパターン形成する。この場合、上部金属層９の接続パッド部９ｂおよびその周囲に対応する部分における柱状電極形成用メッキレジスト膜２５には開口部２６が形成されている。この状態では、開口部２６を有する柱状電極形成用メッキレジスト膜２５は、上部金属層９の接続パッド部９ｂの周辺部上面には接着されず、該接続パッド部９ｂの周囲における下地金属層８の上面に主として接着されている。これにより、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５の密着性が低下しにくいようにすることができる。そして、開口部２６内の下地金属層８をエッチングして除去した後、開口部２６内に柱状電極１０を形成する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた複数の配線と、前記配線の接続パッド部上に設けられた柱状電極とを備え、前記配線の接続パッド部は前記柱状電極の内側に設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記配線は、前記絶縁膜上に設けられた下地金属層と、前記下地金属層上に設けられた上部金属層とからなる２層構造であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発明において、前記上部金属層の接続パッド部の直径は前記下地金属層の接続パッド部の直径と同一であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発明において、前記配線の接続パッド部の直径は前記柱状電極の直径よりも数μｍ小さくなっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載の発明において、前記柱状電極の周囲に封止膜が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の発明において、前記柱状電極上に半田ボールが設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
半導体ウエハ上の全面に下地金属層を形成する工程と、
前記下地金属層の上面に複数の配線用の上部金属層を形成する工程と、
前記上部金属層および前記下地金属層の上面に、ドライフィルムレジストからなり、前記上部金属層の接続パッド部およびその周囲に対応する部分に該接続パッド部よりも大径の開口部を有する柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成する工程と、
前記柱状電極形成用メッキレジスト膜およびその開口部内における前記上部金属層をマスクとして前記下地金属層をエッチングする工程と、
前記下地金属層をメッキ電流路とした電解メッキを行なうことにより、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の開口部内の前記上部金属層の接続パッド部の上面およびその周囲に柱状電極を形成する工程と、
前記柱状電極形成用メッキレジスト膜を剥離する工程と、
前記上部金属層をマスクとして該上部金属層下以外の領域における前記下地金属層をエッチングして除去し、前記上部金属層と該上部金属層下に残存された前記下地金属層とにより２層構造の配線を形成する工程と、
前記半導体ウエハを切断して半導体装置を複数個得る工程と、
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８】
請求項７に記載の発明において、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の開口部の直径は前記上部金属層の接続パッド部の直径よりも数μｍ大きくなっていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載の発明において、前記柱状電極の周囲に封止膜を形成する工程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１０】
請求項９に記載の発明において、前記柱状電極上に半田ボールを形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置には、ＣＳＰ(chip size package)と呼ばれるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この半導体装置では、半導体基板上に設けられた絶縁膜の上面に、下地金属層と該下地金属層上に設けられた上部金属層とからなる２層構造の配線が設けられている。配線の接続パッド部上面には柱状電極が設けられている。配線を含む絶縁膜の上面において柱状電極の周囲には封止膜が設けられている。柱状電極の上面には半田ボールが設けられている。この場合、柱状電極の台座となる配線の接続パッド部の直径は柱状電極の直径よりも大きくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４９４６１号公報
【０００４】
上記従来の半導体装置の製造方法では、まず、ウエハ状態の半導体基板（以下、半導体ウエハという）上に絶縁膜が形成されたものを準備する。次に、絶縁膜の上面全体に下地金属層を形成する。次に、下地金属層の上面に、上部金属層形成領域に対応する部分に開口部を有する上部金属層用メッキレジスト膜を形成する。次に、下地金属層をメッキ電流路とした電解メッキを行うことにより、上部金属層用メッキレジスト膜の開口部内の下地金属層の上面に上部金属層を形成する。次に、上部金属層用メッキレジスト膜を剥離する。
【０００５】
次に、上部金属層および下地金属層の上面に、上部金属層の接続パッド部つまり柱状電極形成領域に対応する部分に上部金属層の接続パッド部よりも小径の開口部を有する柱状電極用メッキレジスト膜を形成する。次に、下地金属層をメッキ電流路とした電解メッキを行なうことにより、柱状電極用メッキレジスト膜の開口部内の上部金属層の接続パッド部上面に該接続パッド部よりも小径の柱状電極を形成する。次に、柱状電極用メッキレジスト膜を剥離する。
【０００６】
次に、上部金属層をマスクとして上部金属層下以外の領域における下地金属層をエッチングして除去し、上部金属層下にのみ下地金属層を残存させる。この状態では、上部金属層とその下に残存された下地金属層とにより、２層構造の配線が形成されている。次に、柱状電極の周囲における配線および絶縁膜の上面に封止膜を形成する。次に、柱状電極の上面に半田ボールを形成する。次に、封止膜、絶縁膜および半導体ウエハをダイシングストリートに沿って切断すると、上記構造の半導体装置が複数個得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のような半導体装置の製造方法では、特許文献１には記載が無いが、柱状電極形成用メッキレジスト膜の材料としてドライフィルムレジストを用いることが多い。そして、下地金属層の上面には上部金属層が形成されているので、上部金属層および下地金属層の上面にドライフィルムレジストをラミネートすることになる。
【０００８】
上部金属層および下地金属層の上面にドライフィルムレジストをラミネートする方法としては、特許文献１には記載が無いが、ラミネートローラを用いた熱圧着方法がある。ところで、最近では、配線のデザインルールの狭ピッチ化の進行に伴い、配線の接続パッド部と配線の引き回し線部との間隔も狭くなってきている。しかも、柱状電極の台座となる上部金属層の接続パッド部の直径は柱状電極の直径よりも例えば数μｍ〜１０μｍ大きくなっている。また、上部金属層の厚さは例えば６μｍ程度と比較的厚くなっている。
【０００９】
この結果、ラミネートローラを用いた熱圧着方法では、ローラ圧力が上部金属層の接続パッド部と上部金属層の引き回し線部との間に十分に伝わらず、上部金属層の接続パッド部の周辺部上面へのドライフィルムレジストの密着性が低下し、メッキ液が上部金属層の接続パッド部と上部金属層の引き回し線部との間に染み出し、配線間でショートが発生してしまうことがある。
【００１０】
そこで、この発明は、ドライフィルムレジストからなる柱状電極形成用メッキレジスト膜の密着性が低下しにくいようにすることができ、ひいてはメッキ液の染み出しが起こりにくいようにすることができる半導体装置およびそ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】
請求項１に記載の発明に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた複数の配線と、前記配線の接続パッド部上に設けられた柱状電極とを備え、前記配線の接続パッド部は前記柱状電極の内側に設けられていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記配線は、前記絶縁膜上に設けられた下地金属層と、前記下地金属層上に設けられた上部金属層とからなる２層構造であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明に係る半導体装置は、請求項２に記載の発明において、前記上部金属層の接続パッド部の直径は前記下地金属層の接続パッド部の直径と同一であることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記配線の接続パッド部の直径は前記柱状電極の直径よりも数μｍ小さくなっていることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記柱状電極の周囲に封止膜が設けられていることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明に係る半導体装置は、請求項５に記載の発明において、前記柱状電極上に半田ボールが設けられていることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウエハ上の全面に下地金属層を形成する工程と、前記下地金属層の上面に複数の配線用の上部金属層を形成する工程と、前記上部金属層および前記下地金属層の上面に、ドライフィルムレジストからなり、前記上部金属層の接続パッド部およびその周囲に対応する部分に該接続パッド部よりも大径の開口部を有する柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成する工程と、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜およびその開口部内における前記上部金属層をマスクとして前記下地金属層をエッチングする工程と、前記下地金属層をメッキ電流路とした電解メッキを行なうことにより、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の開口部内の前記上部金属層の接続パッド部の上面およびその周囲に柱状電極を形成する工程と、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜を剥離する工程と、前記上部金属層をマスクとして該上部金属層下以外の領域における前記下地金属層をエッチングして除去し、前記上部金属層と該上部金属層下に残存された前記下地金属層とにより２層構造の配線を形成する工程と、前記半導体ウエハを切断して半導体装置を複数個得る工程と、を有することを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項７に記載の発明において、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の開口部の直径は前記上部金属層の接続パッド部の直径よりも数μｍ大きくなっていることを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項７に記載の発明において、前記柱状電極の周囲に封止膜を形成する工程を有することを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項９に記載の発明において、前記柱状電極上に半田ボールを形成する工程を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、上部金属層および下地金属層の上面に、ドライフィルムレジストからなり、上部金属層の接続パッド部およびその周囲に対応する部分に該接続パッド部よりも大径の開口部を有する柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成しているので、開口部を有する柱状電極形成用メッキレジスト膜が上部金属層の接続パッド部の周辺部上面ではなくその周囲における下地金属層の上面に接着され、これにより、柱状電極形成用メッキレジスト膜の密着性が低下しにくいようにすることができ、ひいてはメッキ液の染み出しが起こりにくいようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態としての半導体装置の要部の平面図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線に沿う部分に相当する断面図。
【図２】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、当初準備したものの断面図。
【図３】図２に続く工程の断面図。
【図４】図３に続く工程の断面図。
【図５】図４に続く工程の断面図。
【図６】図５に続く工程の断面図。
【図７】図６に続く工程の断面図。
【図８】図７に続く工程の断面図。
【図９】図８に続く工程の断面図。
【図１０】図９に続く工程の断面図。
【図１１】図１０に続く工程の断面図。
【図１２】図１１に続く工程の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１（Ａ）はこの発明の一実施形態としての半導体装置の要部の平面図を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う部分に相当する断面図を示す。この場合、図１（Ａ）においては、図１（Ｂ）に示す封止膜１１および半田ボール１２が省略されている。この半導体装置は、ＣＳＰと呼ばれるもので、シリコン基板（半導体基板）１を備えている。
【００１５】
シリコン基板１の上面には所定の機能の集積回路を構成する素子、例えば、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ等の素子（図示せず）が形成され、その上面周辺部には、上記集積回路の各素子に接続されたアルミニウム系金属等からなる接続パッド２が設けられている。接続パッド２は２個のみを図示するが、実際にはシリコン基板１の上面周辺部に多数配列されている。
【００１６】
シリコン基板１の周辺部および接続パッド２の中央部を除くシリコン基板１の上面には酸化シリコン等からなるパッシベーション膜（絶縁膜）３が設けられ、接続パッド２の中央部はパッシベーション膜３に設けられた開口部４を介して露出されている。パッシベーション膜３の上面にはポリイミド系樹脂等からなる保護膜（絶縁膜）５が設けられている。パッシベーション膜３の開口部４に対応する部分における保護膜５には開口部６が設けられている。
【００１７】
保護膜５の上面には複数の配線７が設けられている。配線７は、保護膜５の上面に設けられた銅等からなる下地金属層８と、下地金属層８の上面に設けられた銅からなる上部金属層９との２層構造となっている。配線７の一端部は、パッシベーション膜３および保護膜５の開口部４、６を介して接続パッド２に接続されている。
【００１８】
ここで、配線７は、接続パッド２に接続された接続部７ａと、先端の接続パッド部７ｂと、その間の引き回し線部７ｃとからなっている。この場合、接続パッド部７ｂを構成する上部金属層９の接続パッド部９ｂの直径は、接続パッド部７ｂを構成する下地金属層８の接続パッド部８ｂの直径と同一となっている。
【００１９】
配線７の接続パッド部７ｂの上面および側面には銅からなる柱状電極１０が設けられている。ここで、配線７の接続パッド部７ｂの直径は、柱状電極１０の直径よりも例えば数μｍ小さくなっている。したがって、配線７の接続パッド部７ｂは柱状電極１０の内側に設けられている。
【００２０】
配線７および保護膜５の上面において柱状電極１０の周囲にはエポキシ系樹脂等からなる封止膜１１が設けられている。柱状電極１０は、その上面が封止膜１１の上面と面一乃至数μｍ低くなるように設けられている。柱状電極１０の上面には半田ボール１２が設けられている。
【００２１】
次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図２に示すように、ウエハ状態のシリコン基板（以下、半導体ウエハ２１という）の上面にアルミニウム系金属等からなる接続パッド２、酸化シリコン等からなるパッシベーション膜３およびポリイミド系樹脂等からなる保護膜５が形成され、接続パッド２の中央部がパッシベーション膜３および保護膜５に形成された開口部４、６を介して露出されたものを準備する。
【００２２】
この場合、半導体ウエハ２１の厚さは、図１に示すシリコン基板１の厚さよりも厚くなっている。なお、図２において、符号２２で示す領域はダイシングストリートである。そして、ダイシングストリート２２およびその両側に対応する部分におけるパッシベーション膜３および保護膜５は除去されている。
【００２３】
次に、図３に示すように、パッシベーション膜３および保護膜５の開口部４、６を介して露出された接続パッド２の上面を含む保護膜５の上面並びにダイシングストリート２２およびその両側に対応する部分における半導体ウエハ２１の上面に下地金属層８を形成する。この場合、下地金属層８は、無電解メッキにより形成された銅層のみであってもよく、またスパッタにより形成された銅層のみであってもよく、さらにスパッタにより形成されたチタン等の薄膜層上にスパッタにより銅層を形成したものであってもよい。
【００２４】
次に、下地金属層８の上面にポジ型の液状レジストからなる配線形成用メッキレジスト膜２３をパターン形成する。この場合、上部金属層９形成領域に対応する部分における上部金属層形成用メッキレジスト膜２３には開口部２４が形成されている。次に、下地金属層８をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうことにより、上部金属層形成用メッキレジスト膜２３の開口部２４内の下地金属層８の上面に上部金属層９を形成する。次に、上部金属層形成用メッキレジスト膜２３をレジスト剥離液を用いて剥離する。
【００２５】
次に、図４に示すように、上部金属層９および下地金属層８の上面にネガ型のドライフィルムレジストからなる柱状電極形成用メッキレジスト膜２５をパターン形成する。この場合、上部金属層９の接続パッド部９ｂおよびその周囲に対応する部分における柱状電極形成用メッキレジスト膜２５には開口部２６が形成される。開口部２６の直径は上部金属層９の接続パッド部９ｂの直径よりも例えば数μｍ大きくなっている。
【００２６】
このように、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５の開口部２６の直径は上部金属層９の接続パッド部９ｂの直径よりも例えば数μｍ大きくなっているので、開口部２６を有する柱状電極形成用メッキレジスト膜２５は、上部金属層９の接続パッド部９ｂの周辺部上面には接着されず、当該接続パッド部９ｂの周囲における引き回し線部９ｃおよび下地金属層８の上面に接着されている。
【００２７】
したがって、ラミネートローラを用いた熱圧着方法により、上部金属層９および下地金属層８の上面にドライフィルムレジストをラミネートした状態において、上部金属層９の接続パッド部９ｂの周辺部上面へのドライフィルムレジストの密着性が低下しても、当該接続パッド部９ｂの周囲における引き回し線部９ｃおよび下地金属層８の上面へのドライフィルムレジスト（柱状電極形成用メッキレジスト膜２５）の密着性が低下しにくいようにすることができる。
【００２８】
次に、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５および開口部２６内における上部金属層９の接続パッド部９ｂおよび引き回し線部９ｃをマスクとして下地金属層８をエッチングすると、図５に示すように、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５の開口部２６内における上部金属層９の接続パッド部９ｂおよび引き回し線部９ｃ下以外の領域における下地金属層８が除去される。
【００２９】
次に、図６に示すように、下地金属層８をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうと、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５の開口部２６内の上部金属層９の接続パッド部９ｂのおよび引き回し線部９ｃの上面と側面およびその下に残存する下地金属層８の側面に柱状電極１０が形成される。この場合、上部金属層９の接続パッド部９ｂの周囲における引き回し線部９ｃおよび下地金属層８の上面への柱状電極形成用メッキレジスト膜２５の密着性が低下しにくいようにすることができるので、メッキ液の染み出しが起こりにくく、上部金属層９（配線７）間でのショートが発生しにくいようにすることができる。
【００３０】
次に、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５をレジスト剥離液を用いて剥離し、次いで、上部金属層９をマスクとして上部金属層９下以外の領域における下地金属層８をエッチングして除去すると、図７に示すように、上部金属層９下にのみ下地金属層８が残存される。この状態では、上部金属層９と該上部金属層９下に残存された下地金属層８とにより、２層構造の配線７が形成されている。
【００３１】
次に、図８に示すように、配線７および柱状電極１０を含む保護膜５の上面に、スピンコート法やスクリーン印刷法等により、エポキシ系樹脂等からなる封止膜１１をその厚さが柱状電極１０の高さよりもやや厚くなるように形成する。したがって、この状態では、柱状電極１０の上面は封止膜１１によって覆われている。
【００３２】
次に、封止膜１１の上面側を適宜に研削し、図９に示すように、柱状電極１０の上面を露出させるとともに、この露出された柱状電極１０の上面を含む封止膜１１の上面を平坦化する。次に、図１０に示すように、柱状電極１０の上面に半田ボール１２を形成する。次に、図１１に示すように、半導体ウエハ２１の下面側を適宜に研削し、半導体ウエハ２１の厚さを薄くする。次に、図１２に示すように、ダイシングストリート２２に沿って、封止膜１１および半導体ウエハ２１を切断すると、図１に示す半導体装置が複数個得られる。
【００３３】
ところで、このようにして得られた半導体装置では、図１に示すように、配線７の接続パッド部７ｂを柱状電極１０の内側に設けているので、配線７の接続パッド部７ｂが柱状電極１０の外側に突出する場合と比較して、配線７の接続パッド部７ｂ間の間隔を大きくすることができ、ひいては配線７の接続パッド部７ｂ間に配置し得る配線７の引き回し線部７ｃの本数を増加することが可能となる。
【００３４】
例えば、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す場合には、配線７の接続パッド部７ｂ間に配置し得る配線７の引き回し線部７ｃの本数は４本である。これに対し、配線７の接続パッド部７ｂが柱状電極１０の外側に突出する場合には、それに応じて、配線７の接続パッド部７ｂ間の間隔が小さくなるので、配線７の接続パッド部７ｂ間に配置し得る配線７の引き回し線部７ｃの本数は３本となる。
【符号の説明】
【００３５】
１  シリコン基板
２  接続パッド
３  絶縁膜
５  保護膜
７  配線
８  下地金属層
９  上部金属層
１０  柱状電極
１１  封止膜
１２  半田ボール
２１  半導体ウエハ
２２  ダイシングストリート
２３  上部金属層形成用メッキレジスト膜
２５  柱状電極形成用メッキレジスト膜
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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