(57)【要約】【課題】  ワイヤボンド接続電極部の電極パッドに直接バリア層をスパッタリングするとＴｉ−Ａｌ合金が生じ、このＴｉ−Ａｌ合金上に金ワイヤをワイヤボンドすると金ワイヤの接合強度が低下する問題がある。【解決手段】  ワイヤボンド接続電極部１２２ｂに金ワイヤ１６１でワイヤボンドをする前に、ワイヤ接続電極パッド１５１ｂをポリイミドからなるパッド被覆絶縁膜１５４ｂで覆う工程、パッド被覆絶縁膜１５４ｂを含む基板１５０上にチタン・タングステン合金からなるバリア層１５５と共通電極層１５６を形成する工程、共通電極層１５６により他のバンプ（例えば、半田バンプ）１５８、１５９又は素子（例えば、磁気センサー）をメッキ形成する工程、バリア層１５５及び共通電極層１５６を除去する工程、パッド被覆絶縁膜１５３を除去後、金ワイヤ１６１でワイヤボンドする工程を有する。【選択図】      図３
2011029314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の能動面側にボンディングパッド部とメッキにより形成した突起部とを有する半導体装置の製造方法において、
前記ボンディングパッド部の電極パッドの全面を覆うパッド被覆保護膜を形成する工程と、
前記保護膜を含む前記半導体基板の能動面側にバリア層と共通電極層を形成する工程と、
前記共通電極層を用いて突起部形成領域に前記突起部をメッキにより形成する工程と、
前記突起部形成領域以外の前記バリア層及び前記共通電極層を除去する工程と、
前記ボンディングパッド部の電極パッド上の前記パッド被覆保護膜を除去する工程と、
前記ボンディングパッド部の電極パッドにワイヤでボンディングをする工程と、
よりなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記ボンディングパッド部の電極パッドに開口を有するパッシベーション膜と、該パッシベーション膜上に形成され前記ボンディングパッド部の電極パッドに開口を有する第１の保護膜と、を更に有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の保護膜と前記パッド被覆保護膜は、いずれもポリイミド又はＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）にて形成されてい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の製造方法。
【請求項４】
前記パッド被覆保護膜は、前記第１の保護膜よりも薄い膜にて形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記バリア層はチタン又はチタン合金を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記バリア層はクロムを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ワイヤは金線または金合金の線であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ボンディングパッド部には、ワイヤボンディング又はスタッドバンプボンディングが形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記メッキにより形成した突起部は、はんだバンプ電極部であることを特徴とする請求項１から８のいずれか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、半導体基板の能動面側にボンディングパッド部と例えばバンプやセンサなどのようなメッキにより形成する突起部とを有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミの電極パッド上にバリア層と共通電極層の積層膜であるＵＢＭ（アンダーバンプメタル）を形成した後に、再びＵＢＭを除去して露出したアルミ電極パッドにワイヤボンドを形成するとワイヤボンドの密着強度が低下する問題がある。ワイヤボンド及びはんだ接続の両方の電極パッドを有する電気的接続の処理方法として例えば特許文献１がある。この特許文献１に記載されている半導体装置の製造方法を、図１４（ａ）〜図１５（ｃ）の断面図を用いて説明する。
【０００３】
最初に図１４（ａ）を用いて、特許文献１のはんだ接続電極部４２２ａ及びワイヤボンド接続電極部４２２ｂの電極パッド（以下「アルミパッド」とも言う）上と電極パッド周辺にバリア層４２６と金層４２８を形成し、はんだ接続電極部４２２ａの金層４２８ａを露出させるまでの製造方法を説明する。（尚、全面塗布層をａ、ｂ無しの符号で表示する、以下同じ）
はんだ接続電極部４２２ａの電極パッド（アルミパッド）４２４ａとワイヤボンド接続電極部４２２ｂの電極パッド（アルミパッド）４２４ｂを有する基板４２０において、アルミパッド４２４ａ及びアルミパッド４２４ｂの上にバリア層であるＴｉ−Ｗ層４２６と金層４２８を連続してスパッタリングする。
【０００４】
金層４２８の上にフォトレジストをスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術を用いて、アルミパッド４２４ａ及びアルミパッド４２４ｂの上の金層４２８上にフォトレジストを残し、このフォトレジストをマスクとしてアルミパッド４２４ａ及び４２４ｂ周辺の金層４２８をウェットエッチングして除去する。次にフォトレジストとパターンニングした金層４２８ａと金層４２８ｂをエッチングのマスクとし、ウェットエッチングでＴｉ−Ｗ層４２６を除去し、Ｔｉ−Ｗ層４２６ａとＴｉ−Ｗ層４２６ｂをパターンニング形成してアルミパッド周辺を露出した後、フォトレジストをレジスト剥離液に溶解させて除去する。
【０００５】
次に、ポリイミド４３０をスピン塗布後硬化させ、ポリイミド４３０上にアルミ層４３２をスパッタリングで形成する。アルミ層４３２上にフォトレジスト４３４をスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術で、はんだ接続電極部４２２ａ領域のフォトレジスト４３４を開口させる。さらにフォトレジスト４３４をエッチングのマスクとしてはんだ接続電極部４２２ａ領域のアルミ層４３２をエッチングして除去する。次に、フォトレジスト４３４をエッチングのマスクとしてはんだ接続電極部４２２ａ領域のポリイミド４３０をエッチングして（以上、図１４（ａ）参照）、その後フォトレジスト４３４をレジスト剥離液で溶解して剥離する。
【０００６】
次に、図１４（ｂ）を参照してはんだ接続電極部４２２ａ上にはんだ層を形成する方法について説明する。基板４２０を溶融はんだバスにさらして、フォトレジスト４３４とアルミ層４３２を除去した状態のポリイミド４３０上と露出された金層４２８ａの上に、はんだ層４３８を形成する。この時、はんだ接続電極部４２２ａ部分においては、金層４２８ａが溶融はんだ中へ拡散するため、はんだ層４３８は、はんだ接続電極部４２２ａのＴｉ−Ｗ層４２６ａの上に形成される。
【０００７】
次に、図１５（ｃ）に示すように、ワイヤボンド接続電極部４２２ｂを露出するまでと、はんだ接続用の電極パッド４２４ａ上にはんだ層４５２を形成するまでの製造方法を説明する。まず、ワイヤボンドが要望されるワイヤボンド接続電極部４２２ｂやはんだ接続電極部４２２ａ上以外の余剰なはんだは熱いエアーナイフで除去されることによって、はんだ接続電極部４２２ａにバンプ用はんだ層４５２を形成する。
【０００８】
次に、フォトレジストを基板４２０へスピン塗布し、フォトリソグラフィーでワイヤボンド接続電極部４２２ｂのフォトレジストを除去しポリイミド４３０を露出させる。そして、フォトレジストをエッチングのマスクとしてワイヤボンド接続電極部４２２ｂのポリイミド４３０をエッチングし、金層４２８ｂを露出させる。その後、フォトレジストをレジスト剥離液で溶解して剥離すると図１５（ｃ）に示したワイヤボンド接続電極部４２２ｂのポリイミド４３０に開口部が形成され、ワイヤボンド可能な接続電極部が得られる。
【０００９】
このような特許文献1の製造方法は、工程が長く、金層でパッドを覆う工程があるためコストが高くなる欠点がある。そこで、製造工程が短く、金層を省略することのできる技術として、例えば特許文献２がある。特許文献２の製造方法を、図１６（ａ）から図１９（ｈ）の断面図を用いて、説明する。
最初に図１６（ａ）を用いて、特許文献２のはんだ接続電極部とワイヤボンド接続電極部とが同一表面内に存在する半導体基板の実装断面図を説明する。第1の半導体チップ５５０の表面に第２の半導体チップ５５１をフェースダウンで実装し、はんだ５０３とはんだ５０４を電気的に接続する。
【００１０】
一方、第1の半導体チップ５５０の周辺には、ワイヤボンド接続するためのパッドを有しているパッケージが設けられており、第1の半導体チップ５５０のワイヤボンド用接続電極部とパッケージのリード端子５６０とをワイヤ５５９でワイヤボンドされるようになっている。尚、５０５は回路基板であり、第1の半導体チップ５５０がダイボンドパターン５０６上に実装されている。また、５６１は封止樹脂で、封止樹脂５６１によって第1の半導体チップ５５０と第２の半導体チップ５５１及び回路基板５０５が樹脂によって封止され外気から遮断されている。
【００１１】
図１６（ｂ）以下は、図１６（ａ）のＡ部における第1の半導体チップ５５０の拡大図である。図１６（ｂ）から図１９（ｈ）を用いて、はんだ接続電極部５２２ａとワイヤボンド接続電極部５２２ｂの製造方法を説明する。
図１６（ｂ）において、第1の半導体チップ５５０上に、はんだ接続電極部５２２ａとワイヤボンド接続電極部５２２ｂがあり、はんだ接続用電極パッド５５１ａとワイヤボンド接続用電極パッド５５１ｂが形成されている。そして、第1の半導体チップ５５０に形成されている電極パッド５５１ａ及び電極パッド５５１ｂの各中央部が露出するように第１の絶縁膜５５２の開口を形成する。この電極パッドは半導体装置の入出力端子であり、はんだ接続用の電極パッド５５１ａとワイヤボンド接続用の電極パッド５５１ｂである。各接続用電極パッド５５１ａ、５５１ｂの材質は、アルミニウムを含んでいる。また、電極パッド５５１ａ、５５１ｂの周辺を被覆する第１の絶縁膜５５２の材質としては、例えばシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、ポリイミドがある。
【００１２】
次に、図１７（ｃ）において、第１の絶縁膜５５２の上及び電極パッド５５１ａ、５５１ｂを含むウエハー全面に、バリア層５５３をスパッタリングなどで形成する。次に図１７（ｄ）に示すように、バリア層５５３の上に共通電極層５５４を形成する。この際、真空破壊せずに連続的にスパッタリングにて形成するのが良い。バリア層５５３は、例えばチタン、チタン・タングステン合金、クロムなどであり、共通電極層５５４は、金、銅などが用いられる。
【００１３】
電極パッド５５１ａ、５５１ｂのアルミ材上にチタン又はチタン・タングステン合金を形成すると、アルミとチタンが合金化してチタン・アルミ合金層５５１ｃができる。このチタン・アルミ合金層５５１ｃが形成されるのは、バリア層であるチタンやチタン・タングステン合金をスパッタリングで形成時に、高速でＴｉ原子がアルミパッドへ衝突するため、Ｔｉ原子が運動エネルギーを失うときに熱エネルギーとなり、アルミパッドの温度が上昇しチタンとアルミニウムが合金化されるためである。
【００１４】
図１８（ｅ）において、まず、共通電極層５５４上のウエハー全面にフォトレジスト５５５をスピン塗布にて形成する。そして、フォトリソグラフィーでパターンニングすることでフォトレジスト５５５のはんだ接続電極部５２２ａに開口を形成する。その後図１８（ｆ）に示すように、その開口部に電解メッキ法で、ポストとなる第１のメッキ５５６として銅を、また第２のメッキ５５７としてはんだ層を連続してメッキをする。この時、フォトレジスト５５５の膜厚を超えてメッキすると等方的にメッキが成長するので、きのこ状のメッキ形状となる。
【００１５】
図１９（ｇ）において、フォトレジスト５５５を有機溶剤からなるレジスト剥離液に浸漬してレジスト剥離液にフォトジストを溶解させて除去し共通電極層５５４を露出する。その後、ウェットエッチングで、共通電極層５５４とバリア層５５３をエッチングして除去することで第１の絶縁膜５５２を露出させる。この時、チタン・アルミ合金層５５１ｃはアルミパッド５５１ａ、５５１ｂ部に残った状態となる。
【００１６】
次に図１９（ｈ）において、フラックスをスピンコートし、リフロー炉ではんだ層５５７を融点以上に加熱し、フラックスの表面張力ではんだ層５５７を丸めて突起電極５５８の形状にする。さらにワイヤボンド接続電極部５２２ｂには、ワイヤ５５９でワイヤボンド接続電極部５２２ｂ中央近辺にワイヤボンドして、ワイヤ５５９を電気的に第１の半導体チップ５５０のワイヤボンド接続電極部５２２ｂへ接続する。
【００１７】
上記で説明した特許文献２は、はんだ接続電極部とワイヤボンド接続電極部とが同一表面内に存在する半導体基板において、ワイヤボンド接続電極部のアルミ（Ａｌ）パッド上のチタン・タングステン合金層と共通電極層を除去してＡｌパッドを露出する。しかし、露出させたＡｌパッドへ金ワイヤをワイヤボンドすると密着強度が低下する問題が発生した。この理由は、露出したワイヤボンド接続電極部のＡｌパッドにアルゴンイオンを照射してイオンボンバードさせ、飛び出してくるオージェ電子を分光器に入射させて、分析するオージェ電子分光分析をした所、Ａｌパッド表面からバリア層の元素Ｔｉを検出した。
【００１８】
このＴｉは、スパッタリング法でアルゴンイオンがターゲットのＴｉへ衝突し、Ｔｉ原子を吹き飛ばしてターゲットと対向した半導体基板へ堆積することで薄膜を形成する。Ｔｉ原子が高速で半導体基板のＡｌパッド表面へ衝突すると、運動エネルギーを失い熱エネルギーに変換されＡｌパッドが加熱される。衝突エネルギーが大きいためＡｌパッドの温度上昇も大きく、このためＡｌとＴｉが合金化したものである。Ａｌ−Ｔｉの合金が形成されると、Ａｌパッドへ金ワイヤをワイヤボンドしてもＴｉ原子がアルミパッド表面に存在するため、ワイヤボンドのＡｕはＴｉに阻害され、Ａｌ−Ａｕの合金化する面積が減少する。このため、ワイヤボンドの密着強度が低下するという問題が発生した。
【００１９】
次の従来技術の特許文献３においても、アルミパッド上にチタン・タングステン合金（Ｔｉ−Ｗ）と銅の積層膜であるＵＢＭ（アンダーバンプメタル）を形成した後に、再びＵＢＭを除去して露出したアルミパッドに金ワイヤボンドや金スダッドバンプを形成すると、密着強度が低下する問題がある。この特許文献３に記載されている半導体装置の製造方法を、図２０（ａ）から図２２（ｅ）の断面図を用いて説明する。
【００２０】
図２０（ａ）のように、半導体基板６１０上に絶縁層（ポリイミド）６１３をパターンニングすることにより、金属電極（Ａｌパッド）６１２部分を除いて感磁部６１１ａを有する半導体薄膜６１１上にポリイミドからなる絶縁層である保護膜６１３ａを形成する。
【００２１】
次に、図２０（ｂ）のように、メッキ処理用の下地層として、保護膜６１３ａ及び金属電極（Ａｌパッド）６１２上でかつ感磁部６１１ａ側の能動面側に、バリア層６１４ａと共通電極層６１４ｂを形成すると共に、半導体基板６１０上でかつ感磁部６１１ａの裏側である非能動面側に下地層６１５を形成する。バリア層６１４ａと共通電極層６１４ｂはＴｉ−ＷとＣｕからなる積層膜で、スパッタ法などで作成することができる。この時、バリア層６１４ａをスパッタリング法で形成するため、金属電極（Ａｌパッド）６１２上にＡｌとＴｉの合金層６１２ａが形成される。
【００２２】
次に、図２１（ｃ）のように、共通電極層６１４ｂ上にフォトレジスト６１６を形成し、感磁部６１１ａの中央部上で共通電極層６１４ｂが露出するように、フォトレジスト６１６をフォトリソグラフィー技術でレジストパターンニングして開口部６１６ａを形成する。そして、共通電極層６１４ｂ上にフォトレジストパターンニングで除かれた開口部６１６ａに磁気増幅機能を有する第１の磁性体６１７を、また、裏面の下地層６１５上に第１の磁性体６１７とともに磁気増幅機能を有する第２の磁性体６１８をメッキ処理により形成する。
【００２３】
次に、図２１（ｄ）のように、フォトレジスト６１６をレジスト剥離液に浸漬し溶解して除去する。次に、図２２（ｅ）のように、第１の磁性体６１７をエッチングマスクとし、第１の磁性体６１７の下層を残して共通電極層６１４ｂをエッチングにより除去し、次にバリア層６１４ａもエッチングにより除去する。その後、複数の磁気センサーチップをダイシングにより単体のチップに分離する。最後に、金線ワイヤ６１９を金属電極６１２の中央部へワイヤボンドして、金線ワイヤ６１９と金属電極６１２とを電気的に接続する。この時、金属電極６１２の表面はＡｌとＴｉの合金層６１２ａで覆われている形になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開平６−８９９１９号公報（第４頁段落０００９から第５頁段落００２１および図３（ａ）から図４（ｄ））
【特許文献２】特開平１１−５４６９５号公報（第２頁段落０００７から第４頁段落００１８および図１から図２）
【特許文献３】特開２００７−１０８０１１号公報（第８頁段落００４３から第９頁段落００５１および図２（ａ）から図３（ｇ））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
特許文献１に  記載されている半導体装置の製造方法においては、ワイヤボンド強度の低下は無いが、金層形成、ポリイミドのパターンニング、アルミニュウム層のパターンニングと半田置換及び余分な半田の除去工程が必要なため、工程数が長く、高価な金層が必要なため、コストが高くなる欠点がある。
【００２６】
また、特許文献２及び特許文献３に記載されている半導体装置の製造方法においては、ワイヤボンドが要望されるワイヤボンド接続電極部のＡｌパッド上に後述するＡｌ−Ｔｉ合金が生成する問題がある。即ち、ＵＢＭ（アンダーバンプメタル）は、バリア層（Ｔｉ、Ｔｉ−Ｗ、Ｃｒ）と共通電極層（Ｃｕ、Ａｕ）の積層膜であるが、金属をスパッタリングで成膜するのが一般的である。スパッタリング装置は、アルゴンイオンをターゲットの
Ｔｉに高速で衝突させてＴｉ原子を飛び出させ、Ａｌパッドのアルミニウムと衝突させると、Ｔｉ原子の運動エネルギーは衝突時に失われ熱エネルギーに変換されるため、Ａｌパッドのアルミニウムの温度は高温度に達してＴｉとＡｌは合金化する。
【００２７】
Ｔｉ−Ａｌ合金は、共通電極層（銅層や金層）をウェットエッチングして、その後バリア層（Ｔｉ−Ｗ層やＴｉ層）をウェットエッチングしても、Ａｌ−Ｔｉ合金を除去することが出来ないため、ＡｌパッドにＴｉ−Ａｌ合金が残る問題が発生する。このように、Ａｌパッド表面にＡｌ−Ｔｉ合金が存在するとＴｉ原子が残っているため、金線をワイヤボンディングしたり金スダットバンプをボンディングしても、Ｔｉに阻害されてＡｌ−Ａｕ合金とはなり難いため、ワイヤボンドの接合強度が低下するという問題がある。
【００２８】
本発明の目的は、上記の課題を解決して、金層が不要で、工程を短くし、コストが安く、且つＡｌパッド上のＡｌ−Ｔｉ合金層の生成を防止し、金スダットバンプや金ワイヤボンドの機械的強度の劣化がない半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記目的を達成するために、本発明における半導体装置の製造方法は、半導体基板の能動面側にボンディングパッド部とメッキにより形成した突起部とを有する半導体装置の製造方法において、前記ボンディングパッド部の電極パッドの全面を覆うパッド被覆保護膜を形成する工程と、前記保護膜を含む前記半導体基板の能動面側にバリア層と共通電極層を形成する工程と、前記共通電極層を用いて突起部形成領域に前記突起部をメッキにより形成する工程と、前記突起部形成領域以外の前記バリア層及び前記共通電極層を除去する工程と、前記ボンディングパッド部の電極パッド上の前記パッド被覆保護膜を除去する工程と、前記ボンディングパッド部の電極パッドにワイヤでボンディングをする工程とよりなることを特徴とする。
【００３０】
また、前記ボンディングパッド部の電極パッドに開口を有するパッシベーション膜と、該パッシベーション膜上に形成され前記ボンディングパッド部の電極パッドに開口を有する第１の保護膜とを更に有することを特徴とする。
【００３１】
前記第１の保護膜と前記パッド被覆保護膜は、いずれもポリイミド又はＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）にて形成されていることを特徴とする。
【００３２】
また、前記パッド被覆保護膜は、前記第１の保護膜よりも薄い膜にて形成されていることを特徴とする。
【００３３】
前記バリア層はチタン又はチタン合金を含むことを特徴とする。
【００３４】
前記バリア層はクロムを含むことを特徴とする。
【００３５】
前記ワイヤは金線または金合金の線であることを特徴とする。
【００３６】
前記ボンディングパッド部には、ワイヤボンディング又はスタッドバンプボンディングが形成されることを特徴とする。
【００３７】
前記メッキにより形成した突起部は、はんだバンプ電極部であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の製造方法によれば、ワイヤボンドが要望されるＡｌパッド上にパッド被覆保護膜があるため、Ａｌパッドのアルミニウムとバリア層のＴｉが直接接触しない。よって、
ＡｌとＴｉが合金化しない。ワイヤボンドが要望するＡｌパッド上のパッド被覆保護膜の上にあるＴｉやＴｉＷはＡｌ−Ｔｉ合金とならないため、容易にエッチングで除去が可能である。また、パッド被覆保護膜のポリイミドやＰＢＯもアッシングで容易に除去が出来る。即ち、ワイヤボンド工程の前にＴｉが存在しないＡｌパッドを露出することができるので、ワイヤボンド強度が低下する問題は発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ａ）と（ｂ）工程を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｃ）と（ｄ）工程を示す。
【図３】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｅ）と（ｆ）工程を示す。
【図４】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｇ）と（ｈ）工程を示す。
【図５】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｉ）と（ｊ）工程を示す。
【図６】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｋ）と（ｌ）工程を示す。
【図７】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｍ）工程を示す。
【図８】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の変形例としての半導体装置の製造方法の（ｄ）工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ａ）と（ｂ）工程を示す。
【図１１】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｃ）と（ｄ）工程を示す。
【図１２】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｅ）と（ｆ）工程を示す。
【図１３】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。
【図１４】従来技術である特許文献１に記載されている半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ａ）と（ｂ）工程を示す。
【図１５】従来技術である特許文献１に記載されている半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｃ）工程を示す。
【図１６】従来技術である特許文献２に記載されている半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ａ）と（ｂ）工程を示す。
【図１７】従来技術である特許文献２に記載されている半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｃ）と（ｄ）工程を示す。
【図１８】従来技術である特許文献２に記載されている半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｅ）と（ｆ）工程を示す。
【図１９】従来技術である特許文献２に記載されている半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｇ）と（ｈ）工程を示す。
【図２０】従来技術である特許文献３に記載されている半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ａ）と（ｂ）工程を示す。
【図２１】従来技術である特許文献２に記載されている半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｃ）と（ｄ）工程を示す。
【図２２】従来技術である特許文献２に記載されている半導体装置の製造方法を示す断面図で、（ｅ）工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の実施形態を説明する図面においては、各構成部材の大きさや膜厚は理解しやすい大きさや膜厚に適宜拡大または縮小しており、実際の構成部材の大きさや膜厚と相違する。さらに、本発明の実施形態を説明する図面では、半導体基板の内部に形成するトランジスタやダイオードなどの能動素子や、抵抗や容量などの受動素子、或いはコンタクトホールや、複数のメタル層などの図示は省略している。
以下、図面を用いて本発明を実施するための第１の実施形態における半導体装置の製造方法を説明する。図１（ａ）〜図７（ｍ）までは本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図８は、本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法のフローチャート図である。図１（ａ）〜図７（ｍ）及び、フローチャートの図８を用いて本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を説明する。
【００４１】
はじめに、図１（ａ）及びフローチャートのステップＳ０１において、半導体装置の入出力端子となる電極パッド１５１ａ、１５１ｂを半導体基板１５０上のはんだ接続電極部１２２ａ及びワイヤボンド接続電極部１２２ｂの各部に形成する。この電極パッド１５１ａ及び１５１ｂにはメタル層によって能動素子や受動素子が接続される。電極パッド１５１ａ及び１５１ｂは、半導体基板１５０の周縁部で且つ素子間分離絶縁膜（図示せず）上に形成している。電極パッド１５１ａ及び１５１ｂはメタル層と同じ材料であるアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。この電極パッド１５１ａ及び１５１ｂを含む半導体基板１５０上の全面に第１の絶縁膜１５２を形成する。その後、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を用いて、電極パッド１５１ａ及び１５１ｂの中央領域が開口するように第１の絶縁膜１５２をパターニングする。
【００４２】
電極パッド１５１ａ及び１５１ｂの周辺部から水分の侵入を防ぐために、電極パッド１５１ａ及び１５１ｂ周辺部は第１の絶縁膜１５２にて被覆することが望ましい。第１の絶縁膜１５２はパッシベーション膜とも呼ばれ、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜などの無機絶縁膜や、ポリイミド樹脂やＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）樹脂などの有機絶縁膜から形成される。そして、半導体基板１５０に形成した前記の能動素子や受動素子なども、絶縁膜１５２にて被覆される。絶縁膜１５２の開口の断面形状は、図示していないが、開口底面寸法より開口上面寸法を大きく、且つ開口側壁はテーパ形状にすることが好ましい。第１の絶縁膜１５２の開口の断面形状をテーパ状にすると、次工程で形成するアンダーバンプメタルの段差被覆性が良好となり、開口側壁にも平坦部と同じ膜厚で形成することができ、段差部における断線や抵抗増の発生を防止することができる。
【００４３】
次に、図１（ｂ）及びフローチャートのステップＳ０２において、第２の絶縁膜（ポリイミド層）１５３を、電極パッド１５１ａ及び１５１ｂの中央領域は露出させ、第１の絶縁膜１５２を被覆するように形成する。第２の絶縁膜１５３の膜厚は２μｍ〜５μｍであることが望ましい。第２の絶縁膜１５３は、第１の絶縁膜１５２のピンホールをポリイミドで埋めることによって水分の侵入を防ぎ、半導体基板１５０のアルミ配線の腐食を防止し信頼性を向上させている。また、半導体基板１５０のハンドリング時に、半導体基板１５０の表面のキズに対しても絶縁膜が２層となって厚くなるので傷つきにくくなり信頼性が向上する。ポリイミドやＰＢＯからなる第２の絶縁膜１５３は、第１の絶縁膜１５２の上に形成することが望ましいが、第１の絶縁膜１５２のピンホールが少なく、コストを安くしたい場合は省略しても良い。
【００４４】
ここからが、本発明の製造方法のポイントとなる技術である。ワイヤボンドが要望されるワイヤボント接続電極部１２２ｂのアルミの電極パッド１５１ｂ開口部に第３の絶縁膜であるパッド被覆保護膜１５４ｂを形成するため、第３の絶縁膜１５４をパターンニング
する。
【００４５】
第３の絶縁膜１５４としてのネガ型感光性ポリイミド塗布工程は、スピンコーターを用いて静止した半導体基板１５０の中央にネガ型感光性ポリイミドのワニスを滴下する。滴下量は、半導体基板１５０が６インチウエハーの場合は３ｇ程度である。スピンコーターの回転数を２０００〜５０００ｒｐｍ程度にすることで全面に塗布する。後述するキュア工程後におけるネガ型感光性ポリイミドの膜厚はスピンコーターで塗布した膜厚の半分程度に減少する。よって、キュア後の２倍程度の膜厚がスピンコートした後の膜厚になるように、スピンコーターの回転数と回転時間を調整する。
【００４６】
はんだ接続電極部１２２ａ及びワイヤボンド接続電極部１２２ｂの各電極パッド１５１ａ及び１５１ｂ上及び第２の絶縁膜１５３上の基板１５０全面に第３の絶縁膜１５４を塗布した図を図２（ｃ）及びフローチャートのステップＳ０３に示す。
第３の絶縁膜１５４としてネガ型感光性ポリイミドのワニスを塗布した場合は、ネガ型感光性ポリイミドのワニスは紫外線によって感光する。ワニス中のモノマーは、ワニスに含まれる感光剤によって３次元的に架橋反応が進み、この後の現像工程の現像液に対してワニスは不溶性となる性質がある。ネガ型感光性ポリイミドを使用するのは耐熱性が高い理由である。
【００４７】
次に、図２（ｄ）及びフローチャートのステップＳ０４のように、ネガ型感光性ポリイミド露光工程は、露光装置を用い紫外線をフォトマスクによって選択的に透過させて、ネガ型感光性ポリイミドを感光させる。露光装置はプロキシミティー型一括露光装置とステッパーに大きく分類される。プロキシミティー型一括露光装置は、半導体基板とフォトマスクとの間に１０〜５０μｍ程度のギャップをあけて露光する装置である。プロキシミティーギャップを開けるため、ネガ型感光性ポリイミドはフォトマスクと接触しないので汚染することは少ない。しかし、紫外線がフォトマスクの遮光部にも光の回折現象で回り込みが発生し、解像度が低下する欠点がある。
【００４８】
一方ステッパーは、投影レンズを用いて半導体基板上にフォトマスクのイメージを投影するので、回折現象は少なく解像度は高いが、装置が高価になる欠点がある。要求される解像度が高い場合、すなわちパッド被覆保護膜のパターン寸法が小さく、約２０μｍ以下の場合は、解像度の高いステッパーで露光すると良い。
ネガ型感光性ポリイミド露光は、フォトマスク１３１ｂを用いて、入射紫外線１３０ａがフォトマスク１３１ｂによって遮光され、出射紫外線１３０ｂによってワイヤボンド電極１５１ｂである第２の絶縁膜１５３の開口部内にある第３の絶縁膜１５４にのみ紫外線が入射してワニスが感光する。
【００４９】
次に、図３（ｅ）及びフローチャートのステップＳ０５のように、ネガ型感光性ポリイミドの現像工程は、ネガ型感光性ポリイミドの露光が終わった半導体基板１５０を現像液に浸漬して、フォトマスク１３１ｂにより紫外線が遮光され感光していないワニスを現像液に溶解して除去する。現像は、現像液に浸漬する方法以外に２流体ノズルから現像液を霧状にして噴霧する方法でも良い。２流体現像は、現像液と窒素を混合してノズルから霧状にして噴霧する。現像液の圧力は０．５〜１Ｋｇ／ｃｍ２、窒素の圧力は２〜５Ｋｇ／ｃｍ２程度とし、流量は５０〜１００ｍＬ／ｍｉｎ程度の現像条件で、半導体基板１５０を１０００〜３０００ｒｐｍ程度で回転させながら霧状の現像液を噴霧する。感光していないワニスは現像液中に溶解して遠心力で半導体基板１５０の外側へ飛散し除去される。
【００５０】
現像後にリンスを行う。リンス液を２流体ノズルから霧状にして噴霧して現像液と置換する。半導体基板１５０の回転数や、２流体ノズルの圧力・流量などのリンス条件は、現像条件と同程度とする。その後、半導体基板１５０を３０００ｒｐｍ程度で回転させて、
リンス液を半導体基板１５０の外周に飛散させた後、リンス液を蒸発させてリンスを完了させる。感光していないワニスの溶解性が乏しいネガ型感光性ポリイミドの現像は、２流体現像が望ましい。
【００５１】
次に、フローチャートのステップＳ０６のように、第３の絶縁膜１５４ｂであるネガ型感光性ポリイミドのキュアを行う。ポリイミドやＰＢＯのキュアは、熱風循環炉又は縦型炉を用いて炉内に窒素ガスを導入し、低酸素即ち１００ｐｐｍ以下で、温度は３５０℃〜４５０℃の雰囲気、時間は1時間〜２時間放置することが望ましい。尚、上記で第２の絶縁膜１５３を省略した時には第３の絶縁膜１５４ｂは第２の絶縁膜となる。第３の絶縁膜１５４ｂの膜厚は０．２μｍ〜０．５μｍであることが望ましく、第２の絶縁膜１５３の膜厚と比較して１／１０程度の膜厚とすると良い。
このように第２の絶縁膜１５３の開口部内で且つ電極パッド１５１ｂ上に形成した第３の絶縁膜１５４ｂが本願の特徴であるパッド被覆保護膜である。
【００５２】
その後、図３（ｆ）及びフローチャートのステップＳ０７に示すように、半導体基板１５０上の第２の絶縁膜１５３と第３の絶縁膜１５４ｂ及び電極パッド１５１ａの全面に、アンダーバンプメタルとなるバリア層１５５と共通電極層１５６とをスパッタリング装置を用いて成膜する。このスパッタリング装置を用いてバリア層１５５と共通電極層１５６を形成するときは、スパッタリング装置の減圧状態を解除することなく半導体基板１５０に連続的に形成する。このように成膜すればバリア層１５５と共通電極層１５６との間に密着性を阻害する酸化膜や不純物層は形成されない。
【００５３】
さらに、バリア層１５５を成膜する前に、スパッタリング装置にアルゴン（Ａｒ）ガスを導入して半導体基板１５０を陰極とし、電極パッド１５１ａ表面に形成されている自然酸化膜をスパッタエッチング（逆スパッタリング）により除去することが好ましい。スパッタエッチングにおいては、イオン化されたアルゴンを電極パッド１５１ａに衝突させ、電極パッド１５１ａ表面から自然酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）の原子を弾き飛ばしながらエッチングする。この結果、はんだ接続電極部１２２ａにおいては電極パッド１５１ａとバリア層１５５との密着性が良好となるとともに、両被膜間の接触抵抗を小さくできる。
【００５４】
また、ワイヤ接続電極部１２２ｂにおいては、スパッタエッチングによって第３の絶縁膜１５４ｂもエッチングされる。しかし、自然酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）の膜厚は、１００Å程度であるので、エッチング量を２００Å程度に調整してエッチングすれば、自然酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）が完全に除去できて、かつ、第３の絶縁膜１５４ｂの膜減りを無視することが出来る。バリア層１５５は、チタン・タングステン（Ｔｉ−Ｗ）合金で、厚さが２０ｎｍから５０ｎｍである。バリア層１５５であるチタン・タングステン合金は、チタンを５重量％から２０重量％含み残りがタングステンの合金を使用する。
【００５５】
次に、共通電極層１５６は厚さが０．２μｍから１．０μｍの銅である。アンダーバンプメタルは相互拡散を防止するほか、被膜間の密着力向上や接触抵抗の低減の役割を具備し、さらに後述するポストと突起電極を電解メッキ法にて形成するときのメッキ電極としての役割も具備する。尚、はんだ接続電極部１２２ａの電極パッド１５１ａ部には、アルミとチタンがスパッタリングによって高速で直接接触するためＡｌ−Ｔｉの合金層１５１ｃが形成されるが、これについては後に述べる。
【００５６】
スパッタエッチング後に真空を破壊することなくバリア層Ｔｉ−Ｗのスパッタリングを行う。この時、はんだ接続電極部１２２ａの電極パッド１５１ａ部に於いては、Ａｌ−Ｔｉの合金層１５１ｃが形成されている。Ａｌ−Ｔｉの合金層は、バリア層のスパッタリングで、ＡｌパッドとＴｉ−Ｗ層間に拡散した合金層である。スパッタリングのＴｉやＷの運動エネルギーは大きいため、Ａｌ−Ｔｉ合金層とＡｌパッドのＡｌやバリア層であるＴ
ｉ−Ｗ層との密着性が高い。よって、密着性や電気抵抗に何ら悪影響を与えるものではない。
【００５７】
一方、ワイヤボンド接続電極部１２２ｂは、電極パッド１５１ｂ上にパッド被覆保護膜１５４ｂが形成されている。このため、スパッタリングによりＴｉやＷ原子はパッド被覆保護膜１５４ｂであるポリイミド膜に衝突しても、ポリイミド膜はスパッタリングの高熱に耐えて、電極パッド１５１ｂ上のＡｌ原子とＴｉ原子が接触するのを防止する保護膜として機能する。従って、ワイヤボンド接続電極部１２２ｂの電極パッド１５１ｂ上には、Ａｌ−Ｔｉの合金層が生成されることは無い。
【００５８】
その後、図４（ｇ）及びフローチャートのステップＳ０８に示すように、共通電極層１５６上の全面に感光性レジスト１５７をスピンコート法により５μｍから２０μｍの厚さで形成する。感光性レジスト１５７は剥離性が良好なポジ型レジストを使用することが好ましい。ネガ型レジストも感光性レジストとして適用可能であるが、剥離性が若干良くないので剥離処理では剥離液温度を高温にして長時間浸漬する必要がある。その後、フォトリソグラフィー技術である露光処理と現像処理をしてパターニングを行ない、はんだ接続電極部１２２ａの共通電極層１５６が露出するように感光性レジスト１５７に開口部１５７ａを形成する。この開口部１５７ａは、電極パッド１５１ａの領域に選択的にポストと突起電極を形成する役割をもつメッキマスクとして機能する。
【００５９】
その後、図４（ｈ）及びフローチャートのステップＳ０９に示すように、開口部１５７ａの共通電極層１５６上に本願のメッキにより形成される突起部としてのポスト１５８とはんだ層１５９を形成する。このポスト１５８は銅からなり電解メッキ処理により形成する。この電解メッキ処理のときバリア層１５５と共通電極層１５６をメッキの電極として使用する。
【００６０】
また、ポスト１５８は５μｍから２５μｍの厚さで形成するのが好ましい。ポスト１５８は感光性レジスト１５７の膜厚以下に形成して側壁部が半導体基板１５０表面に対して垂直なストレートウォール形状、あるいは感光性レジスト１５７の膜厚を超えて形成し基部より頂部が張り出したマッシュルーム形状のどちらかの断面形状にするのがよい。ストレートウォール形状とすると、電極パッド１５１ａと１５１ｂ間のピッチ寸法を小さくすることができ、突起電極の微細ピッチ化に対応できる。また、マッシュルーム形状のポスト１５８形状とするとはんだとの接合面積が大きくなり、突起電極の接合強度を高くすることができる。
【００６１】
ポスト１５８は、半導体装置と回路基板との間隙寸法を大きくして、実装した半導体装置と基板との熱膨張係数の違いに起因して発生する応力を低減し、この応力に起因する突起電極接合部の破壊を防止する役割をもつと共に、後述の工程で形成するはんだ層１５９と共通電極層１５６との相互拡散を防ぐ障壁層としての役割をもつ。ポスト１５８の材料としては、銅以外に相互拡散防止機能に優れたニッケルや、ニッケル合金も適用可能である。またはんだ層１５９は、バリア層１５５と共通電極層１５６をメッキ電極とする電解メッキ法により、感光性レジストの開口部１５７ａ内のポスト１５８上に形成する。
【００６２】
図４（ｈ）においては、ポスト１５８は感光性レジスト１５７の膜厚を超える厚さで形成している。感光性レジスト１５７の厚さを超えて形成したポスト１５８は等方的にメッキ膜が形成されることから断面形状がマッシュルーム形状となる。また、はんだ層１５９は鉛フリーはんだである。たとえば錫（９６．５重量％）−銀（３．５重量％）合金からなる。環境汚染を発生させる鉛を含まないはんだをはんだ層１５９として使用する。このはんだ層１５９は、はんだをメッキ法で形成する以外に開口部１５７ａ内のポスト１５８上にはんだボールを搭載する方法や、はんだペーストを開口部１５７ａ内のポスト１５８
上にスキージにて充填する方法を用いて形成してもよい。
【００６３】
その後、図５（ｉ）及びフローチャートのステップＳ１０に示すように、はんだ層１５９とポスト１５８を形成時のメッキマスクとして使用した感光性レジスト１５７を剥離する。
【００６４】
次に、図５（ｊ）及びフローチャートのステップＳ１１に示すように、ポスト１５８から露出する共通電極層１５６及びバリア層１５５をエッチングにて除去する。この時、ワイヤボント接続電極部１２２ｂの電極パッド１５１ｂ内に形成されている第３の絶縁膜１５４ｂは、後述する共通電極層１５６及びバリア層１５５のエッチング液で腐食されないので、そのまま除去されずに残る。
【００６５】
まず、銅からなる共通電極層１５６のエッチングは、ポスト１５８をエッチングマスクとして使用し、共通電極層１５６を選択的にエッチングするエッチング液に半導体基板１５０を浸漬して行なう。銅のエッチング液としては、硫酸で酸性に調整した重クロム酸カリウム溶液を使用した。ポスト１５８の材料と共通電極層１５６の材料が同じ銅の場合は共通電極層１５６と同時にポスト１５８もエッチングされる。そこで、共通電極層１５６の厚さを１μｍ程度以下と薄く設定することで、共通電極層１５６のエッチング時間を短くすることが可能となり、ポスト１５８のエッチング量を少なくすることができる。
【００６６】
また、チタン・タングステン合金からなるバリア層１５５のエッチングは、共通電極層１５６をエッチングのマスクとして使用し、バリア層１５５を選択的にエッチングするエッチング液に半導体基板１５０を浸漬して行なう。チタン・タングステン合金のエッチング液としては、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）にアンモニア（ＮＨ４ＯＨ）を混合した混合液を使用した。
【００６７】
次に、図６（ｋ）及びフローチャートのステップＳ１２に示すように、はんだ層１５９を溶融させるリフロー処理（ウエットバック処理）を行なうことにより突起電極１６０を形成する。このリフロー処理では、半導体基板１５０のはんだ層１５９を形成した面にフラックスをスピンコート法により１０μｍから５０μｍの厚さで形成したのち、はんだ層１５９の融点（２２１℃）を超える温度２５０℃から２７０℃で加熱処理を行なう。リフロー処理によりはんだ層１５９は溶融して表面張力で丸くなり、球形状の突起電極１６０が得られる。このリフロー処理により形成される球形状の突起電極１６０は、高さ１００μｍ程度に形成される。
【００６８】
また、球形状の突起電極１６０の外形寸法はポスト１５８の外形寸法よりも大きくなる。すなわち突起電極１６０の外周部がポスト１５８上でひさし状に張り出すのに充分な体積で突起電極１６０を形成する。その後、洗浄処理を行なうことによりフラックスを除去する。このリフロー処理は、フラックスのスピンコートを行なわないで、水素還元雰囲気中で加熱処理してはんだ層１５９を溶融させてもよい。
【００６９】
その後、図６（ｌ）及びフローチャートのステップＳ１３に示すように、ワイヤボント接続電極部１２２ｂの電極パッド１５１ｂ上に形成されている第３の絶縁膜１５４ｂであるポリイミド層を、酸素プラズマでアッシングして除去する。第３の絶縁膜１５４ｂの膜厚を０．２μｍ〜０．５μｍとすると、アッシング条件である除去量は、絶縁膜１５４ｂの膜厚の１．２５倍程度にする。従って、アッシングによる除去量は、０．２５μｍ〜０．６２５μｍに設定すると第３の絶縁膜１５４ｂを完全に除去することが可能になり、第２の絶縁膜１５３の膜減りも少なく出来る。
【００７０】
以上述べたように、第３の絶縁膜であるポリイミド層１５４ｂは、電極パッド１５１ｂ
のアルミニウムとバリア層１５５のチタン・タングステン合金との間にあるため、ポリイミド層１５４ｂはスパッタした時の高温度にも耐えられ、チタンとアルミニウムが接触することによる熱拡散するのを防止できるので、Ａｌ−Ｔｉ合金層を形成するのを防ぐことができる。
【００７１】
最後に、図７（ｍ）及びフローチャートのステップＳ１４に示すように、半導体基板１５０を個々のＩＣチップにダイシングにより切断後、半導体基板１５０のワイヤボント接続電極部１２２ｂの電極パッド１５１ｂ上に金線ワイヤ１６１をワイヤボンドする。これによって電極パッド１５１ｂと金線ワイヤ１６１が電気的に接続される。この時、電極パッド１５１ｂのアルミニウムはチタンと合金化が成されていないので、金線ワイヤ１６１は電極パッド１５１ｂのアルミ材に強固に接続される。
【００７２】
以上で本発明の第１の実施形態の説明を終わり、次に本発明の第１の実施形態の変形例としての半導体装置の製造方法を説明する。第１の実施形態では第３の絶縁層としてネガ型のポリイミド材を使用したが、変形例では第３の絶縁層としてポジ型のポリイミド材を使用した製造方法を説明する。尚、フローチャートは図８と全く同じであり、製造工程としては図２（ｄ）の図が変わるだけであるのでこの工程を主に説明する。
【００７３】
図９（ｄ）は第３の絶縁層の露光工程を説明するものである。第３の絶縁膜１５４をポジ型感光性樹脂であるポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）のワニスを塗布した場合は、ＰＢＯのワニスは紫外線によって感光する。ワニス中の樹脂は樹脂に含まれる感光剤によって光化学反応が進み、この後の現像工程の現像液に対してワニスは可溶性となる性質がある。
【００７４】
このポジ型のＰＢＯ材を使用した時の露光工程は、図９（ｄ）及びフローチャートのステップＳ０４に示すように、電極パッド１５１ｂの部分のみ光を遮断するフォトマスク１３１ｂを基板１５０上面に配し、フォトリソグラフィー技術でフォトマスク１３１ｂ上から入射紫外線１３０ａを照射すると、ポジ型のＰＢＯ材は電極パッド１５１ｂの部分以外が、光化学反応で現像液に対して可溶性に変化する。
【００７５】
次に、フローチャートのステップＳ０５のようにＰＢＯの現像を行う。ＰＢＯの現像は現像液に浸漬するかパドル現像で行う。パドル現像は、半導体基板１５０上に現像液を液盛りして、現像中は半導体基板１５０と現像液を静止させ、感光したワニスを現像液に拡散させて溶解する。現像条件は、室温２３℃程度で、現像時間は１分程度である。
【００７６】
現像後にリンスを行う。リンスは、半導体基板１５０を１０００ｒｐｍ程度で回転させながら流水の純水で現像液と置換させてリンスを行い、その後、半導体基板１５０を３０００ｒｐｍ程度で回転させて純水を遠心力により半導体基板１５０の外周へ飛散させた後蒸発させる。パドル現像は、現像液が静止しているので浸漬で一般的に行う。揺動による半導体基板１５０上の現像液の流速ムラによって現像速度が変化しにくい特徴があるので、現像後のＰＢＯの膜厚やパターン寸法が一定化しやすい。ＰＢＯの現像はパドル現像が好ましい。
【００７７】
次に、フローチャートのステップＳ０６のように、第３の絶縁膜１５４ｂのポジ型感光性ポリイミドのキュアを行う。キュアは、第１実施形態で説明した方法と同じである。このように第２の絶縁膜１５３の開口部内で且つ電極パッド１５１ｂ上に第３の絶縁膜１５４ｂを形成することで、本願の特徴であるパッド被覆保護膜を形成できる。
【００７８】
つぎに、本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造方法を、図１０（ａ）〜図１２（ｆ）の断面図とフローチャートの図１３を用いて説明する。
図１０（ａ）〜図１２（ｆ）及び図１３を用いて説明する製造方法は、特許文献３に記載の、例えば素子である磁気センサの形成方法で、ワイヤボンドが要望されるパッドでワイヤボンド強度低下が無い本発明の半導体装置の製造方法を適用した実施形態である。
なお、半導体基板２１０上の符号２１１は半導体薄膜であり、特許文献３に記載の図面では省略していたパッシベーション膜を符号２１２とした。
【００７９】
図１０（ａ）及びフローチャートのステップＵ０１に示すように、半導体基板２１０上のパッシベーション膜２１２を含む半導体基板２１０全面に保護膜である第２の絶縁膜（第１の感光性ポリイミド）２１３ａをパターンニング及び硬化させることにより、ワイヤボンド接続電極部２２２ｂに形成されている金属電極（Ａｌパッド）２０２部分を除いて、感磁部２１１ａを有する第１の絶縁膜であるパッシベーション膜２１２上にポリイミドからなる第２の絶縁膜２１３ａを形成する。
【００８０】
次に、図１０（ｂ）及びフローチャートのステップＵ０２のように、第２の絶縁膜（ポリイミド）２１３ａ及び金属電極（Ａｌパッド）２０２上に第３の絶縁膜（第２のポリイミド）２１３ｂをスピンコートし、硬化して第２の絶縁膜２１３ａと金属電極２０２上にポリイミドからなる第３の絶縁膜２１３ｂを形成する。第３の絶縁膜２１３ｂが本願の特徴とする構成であるパッド被覆絶縁膜である。
【００８１】
第３の絶縁膜（ポリイミド）２１３ｂは金属電極（Ａｌパッド）２０２と後述するバリア層２１４ａとの間に存在するもので、第３の絶縁膜（ポリイミド）２１３ｂはピンホールが無く、アッシングで容易に除去可能な膜厚に形成する。尚、アッシングにより第２の絶縁膜（ポリイミド）２１３ａの膜減りが発生する。このためポリイミドの膜厚は、第２の絶縁膜２１３ａ＞第３の絶縁膜２１３ｂの関係であることが必要である。具体的には、第２の絶縁膜２１３ａの膜厚は３μｍ〜７μｍが望ましく、第３の絶縁膜２１３ｂの膜厚は０．２μｍ〜０．５μｍが望ましい。
【００８２】
次に、図１１（ｃ）及びフローチャートのステップＵ０３のように、メッキ処理用の下地層として、金属電極（Ａｌパッド）２０２上及び感磁部２１１ａ上を含む半導体基板２１０の能動面側全面にバリア層２１４ａと共通電極層２１４ｂを形成すると共に、半導体基板２１０の非能動面側である裏面全面に下地層２１５を形成する。バリア層２１４ａと共通電極層２１４ｂは、Ｔｉ−Ｗ／Ｃｕからなる積層膜で、スパッタ法などで作成することができる。また、下地層２１５は後述する第２の磁性体が半導体基板に密着性良く付けるために形成するものであり、図示はしていないが、バリア層２１４ａと共通電極層２１４ｂの積層膜である。これは、後述の第１の磁性体２１７と第２の磁性体２１８を電解メッキ処理により形成していて、共通電極層２１４ｂがＣｕであるので、バリア層２１４ａがないと下地のＳｉとＣｕがスパッタ時の高温で合金化して銅シリサイドができるので、バリア層があった方が好ましい。
【００８３】
次に、図１１（ｄ）及びフローチャートのステップＵ０４に示すように、共通電極層２１４ｂの上にフォトレジスト２１６をスピンコートし感磁部２１１ａ上の所定の部分が露出するようにフォトリソグラフィー技術でレジストをパターンニングして開口部２１６ａを形成する。そしてその露出部に本願のメッキにより形成される突起部としての磁気増幅機能を有する第１の磁性体２１７を、共通電極層２１４ｂを電極としてメッキ処理により形成すると共に、半導体基板２１０裏面の下地層２１５の上に第１の磁性体２１７と同時に磁気増幅機能を有する第２の磁性体２１８をメッキ処理により形成する。第１の磁性体２１７及び第２の磁性体２１８の材料は、パーマロイ又はスーパーパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系の合金材料）であることが望ましい。
【００８４】
次に、図１２（ｅ）及びフローチャートのステップＵ０５のように、フォトレジスト２
１６をレジスト剥離液に浸漬して溶解し除去した後、第１の磁性体２１７をマスクとして、第１の磁性体２１７の下層を除く共通電極層２１４ｂとバリア層２１４ａをウェットエッチングで除去する。この時、半導体基板２１０の裏面は第２の磁性体２１８がマスクとなってエッチングされることは無い。
【００８５】
次に、図１２（ｆ）及びフローチャートのステップＵ０６において、まず、第３の絶縁膜２１３ｂを除去する。第３の絶縁膜２１３ｂの除去は酸素プラズマ雰囲気下で行う。第３の絶縁膜２１３ｂを除去時の除去膜厚については、絶縁膜２１３ｂの膜厚の１．２５倍程度とするのが良い。即ち、第２の絶縁膜２１３ａに僅かに食い込むようにポリイミド膜を除去すると良い。
【００８６】
これは次の理由による。一般的なアッシング装置での除去膜厚のばらつきは±５％程度であり、それよりも余裕を見て除去膜厚の設定を行う。除去膜厚を大きくすると第２の絶縁膜２１３ａの膜減りが増加する欠点がある。一方、除去膜厚を第３の絶縁膜２１３ｂの膜厚以下だと、金属電極（Ａｌパッド）２０２上に第３の絶縁膜２１３ｂが残るためワイヤボンドの強度が低下する問題が発生する。
【００８７】
その後、半導体基板をダイシングして個々の磁気センサにチップ化し、ワイヤボント接続電極部２２２ｂの電極パッドに金線のワイヤ２１９でワイヤボンドし、電極パッドとワイヤ２１９とを電気的に結合する。
【００８８】
このように本発明では、第３の絶縁膜２１３ｂであるポリイミド層は、ワイヤボンドが要望されるワイヤボンド接続電極部２２２ｂの電極パッドのアルミニウムとバリア層２１４ａのチタンとの間に介在させる。この第３の絶縁膜２１３ｂとしてのポリイミド層は、バリア層２１４ａをスパッタリング装置でスパッタした際の高温度にも耐えられるので、チタンとアルミニウムが接触し熱拡散するのを防止する保護層として機能する。
【００８９】
また、第３の絶縁膜２１３ｂのポリイミド層は、アッシング装置で酸素プラズマの雰囲気中で容易に除去することができるので、電極パッドの表面にポリイミド材が残ることは無い。すなわちワイヤボンドが要望されるワイヤボント接続電極部２２２ｂの金属電極（Ａｌパッド）２０２のアルミニウム表面に、チタン原子は存在しない。よって、チタン・アルミニウム合金が生成されないので、金属電極（Ａｌパッド）２０２に金線のワイヤ２１９でワイヤボンドしても、ワイヤボンドした金属電極（Ａｌパッド）２０２の接合面の全面積は金−アルミニウム合金となるので、ワイヤボンド強度が低下する問題は発生しない。
【符号の説明】
【００９０】
１５０、２１０、５５０、６１０  半導体基板
４２０  基板
５０５  回路基板
５０６  ダイボンドパターン
５５０  第１の半導体チップ
１２２ａ、４２２ａ、５２２ａ  はんだ接続電極部
１２２ｂ、２２２ｂ、４２２ｂ、５２２ｂ  ワイヤボンド接続電極部
１５１ａ、４２４ａ、５５１ａ  電極パッド（半田接続）
１５１ｂ、４２４ｂ、５５１ｂ  電極パッド（ワイヤボンド）
１５２、２１２、５５２  第１の絶縁膜
１５３、２１３ａ、４３０  第２の絶縁膜（ポリイミド）
６１３ａ  保護膜
１５４、１５４ｂ、２１３ｂ  第３の絶縁膜（ポリイミド）
１５４ｂ  パッド被覆絶縁膜（ポリイミド）
１５５、２１４ａ、４２６ａ、４２６ｂ、５５３、６１４ａ  バリア層
４２６ａ、４２６ｂ  Ｔｉ−Ｗ層
１５６、２１４ｂ、５５４、６１４ｂ  共通電極層
１５７、２１６、４３４、５５５、６１６  感光性レジスト(フォトレジスト)
１５７ａ、２１６ａ、６１６ａ  開口部
１３１ｂ  フォトマスク
１３０ａ  入射紫外線
１３０ｂ  出射紫外線
１５８、５５６  ポスト
１５９、４３８、４５２、５５７  はんだ層
５０３、５０４  はんだ
１６１、２１９、５５９、６１９  ワイヤ
２１１、６１１  半導体薄膜
２１１ａ、６１１ａ  感磁部
２０２、６１２  金属電極（Ａｌパッド）
２１５、６１５  下地層
２１７、６１７  第１の磁性体
２１８、６１８  第２の磁性体
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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