(57)【要約】【課題】材料費の無駄を削減すると共に、工程数の削減が可能となる金バンプ電極を備えた半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】パッシベーション膜の形成工程の後に金バンプの形成工程を含む半導体装置の製造方法において、ポジ型の感光性を有するポリイミド膜を堆積する工程と、堆積したポリイミド膜に対して、金バンプを設ける位置に開口部を形成するための露光を行う第一の露光工程と、形成した開口部に金バンプを設けた後に、前記ポリイミド膜の所定部分に露光を行う第二の露光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。【選択図】図１
2008258439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッシベーション膜の形成工程の後に金バンプの形成工程を含む半導体装置の製造方法において、
ポジ型の感光性を有するポリイミド膜を堆積する工程と、
堆積したポリイミド膜に対して、金バンプを設ける位置に開口部を形成するための露光を行う第一の露光工程と、
形成した開口部に金バンプを設けた後に、前記ポリイミド膜の所定部分に露光を行う第二の露光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２】
パッシベーション膜の形成工程の後に金バンプの形成工程を含む半導体装置の製造方法において、
ウエハ表面にＵＢＭ膜を形成するＵＢＭ膜形成工程と、
該ＵＢＭ膜形成工程により形成したＵＢＭ膜の上に、ポジ型の感光性を有するポリイミド膜を堆積するポリイミド膜堆積工程と、
該ポリイミド膜堆積工程で堆積したポリイミド膜に対して、金バンプを設ける位置に開口部を形成するために、開口部を設ける位置に露光を行う第一の露光工程と、
該第一の露光工程により露光を行った部分を現像処理することにより、開口部を形成する開口部形成工程と、
該開口部形成工程により形成された開口部に鍍金法により金バンプを形成する金バンプ形成工程と
該金バンプ形成工程後に、ポリイミド膜の所定部分に露光を行う第二の露光工程と、
該第二の露光工程により露光を行った部分を現像処理することにより、前記所定部分のポリイミド膜を除去するポリイミド膜除去工程と、
該ポリイミド膜除去工程によりポリイミド膜が除去された前記所定部分に露出しているＵＢＭ膜を除去するＵＢＭ膜除去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３】
第二の露光工程により露光を行う所定部分が、パッケージ材料との応力緩和部材としてウエハ表面に残すポリイミド膜を形成する部分以外の領域であることを特徴とする請求項１または請求項２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、金バンプ電極を備えた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年における電子機器の小型化、高機能化に伴い、これらに使用される半導体装置においても小型化、薄型化、軽量化が求められている。このような状況において、半導体装置（半導体チップ）をパッケージに実装する際には、高密度実装が行われている。この半導体装置の高密度実装方法としては、従来から、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）、ＣＯＦ（Chip On Film）、ＣＯＧ（Chip On Glass）等が知られている。これらは、半導体装置の電極パッド上にバンプと呼ばれる突起状電極を形成し、このバンプを介して、熱圧着やＡＣＦ（Anisotropy Conductive Film）を用いて半導体装置（半導体チップ）をフィルム基板やガラス基板に実装する方法である。
【０００３】
半導体装置に形成するバンプ材料の１つとして金がある。従来、金を用いた金バンプの形成には、電界メッキ法が用いられている。以下、電界メッキ法を用いてパッド部に金バンプを形成する場合の一般的な工程の一例を、図２を用いて説明する。なお、以下に示す電界メッキ法を用いてパッド部に金バンプを形成する方法は、例えば、特許文献１等に記載されている。
【０００４】
図２（ａ）は、パッシベーション膜形成後のウエハ表面の様子を示した断面図である。ここで、図２（ａ）は、シリコン基板１の上に、層間絶縁膜２が形成され、その上にトップメタルによるパッド電極３が形成され、さらにその上に、パッシベーション膜４が形成された状態を示している。実際の半導体装置においては、シリコン基板１とトップメタルによるパッド電極３との間には、半導体装置の素子を構成する種々の導電層および絶縁層が存在するが、図面を簡単にするためにこれらは省略している。
【０００５】
このようなウエハ表面において、金バンプを形成する前に、まず、ウエハ表面のパッド開口部周辺の所定部分に、ポリイミド膜を、パッケージ材料（モールド材）との応力緩和材として塗布法により形成する。
【０００６】
図２（ｂ）〜（ｄ）に、前記ポリイミド膜の形成工程を示す。まず、図２（ｂ）に示すように、パッシベーション膜４形成後のウエハ表面に、感光性（図に示す例ではポジ型）のポリイミド膜１０１を塗布する。次に、図２（ｃ）に示すように、ポリイミド膜１０１を残す領域以外の部分に光を照射する。次に、光を照射した部分のポリイミド膜１０１を除去し、残ったポリイミド膜をキュア（焼き固め）して、所定の部分にポリイミド膜１０１を形成する。
【０００７】
図２（ｅ）〜（ｊ）に、金バンプの形成工程を示す。まず、図２（ｅ）に示すように、ポリイミド膜１０１が形成されたウエハ表面全面に金バンプの下地となるＵＢＭ（Under Bump Metal）膜１０２をスパッタ法により形成する。次に、図２（ｆ）に示すように、厚膜レジスト（ポジ型）１０３を塗布し、金バンプを形成するパッド電極３上部を露光する。次に、図２（ｇ）に示すように、厚膜レジスト１０３を現像して、パッド電極３上部の厚膜レジスト１０３を除去し、開口部を形成する。次に、図２（ｈ）に示すように、開口部内に電界メッキ法で、金バンプ１０４を形成する。次に、図２（ｉ）に示すように、金バンプ１０４形成後、マスクとした厚膜レジスト１０３を剥離する。次に、図２（ｊ）に示すように、金バンプ１０４形成部以外の、ＵＢＭ膜１０２を剥離して、隣接する金バンプ間を、電気的に分離する。
【０００８】
以上により、金バンプ１０４の形成を行っていた。
【特許文献１】特開平１０−１８９６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、従来技術に係る金バンプの形成方法では、金バンプ形成用に、厚膜レジストを塗布し、その後、露光、現像して開口部を形成する工程が必要となっている。一方、このレジストは、金バンプ形成後は剥離されるものであり、厚く塗布したレジストが無駄になっており、材料費が嵩むという問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、材料費の無駄を削減すると共に、工程数の削減が可能となる金バンプ電極を備えた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】
上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有する。
［１］パッシベーション膜の形成工程の後に金バンプの形成工程を含む半導体装置の製造方法において、
ポジ型の感光性を有するポリイミド膜を堆積する工程と、
堆積したポリイミド膜に対して、金バンプを設ける位置に開口部を形成するための露光を行う第一の露光工程と、
形成した開口部に金バンプを設けた後に、前記ポリイミド膜の所定部分に露光を行う第二の露光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。
［２］パッシベーション膜の形成工程の後に金バンプの形成工程を含む半導体装置の製造方法において、
ウエハ表面にＵＢＭ膜を形成するＵＢＭ膜形成工程と、
該ＵＢＭ膜形成工程により形成したＵＢＭ膜の上に、ポジ型の感光性を有するポリイミド膜を堆積するポリイミド膜堆積工程と、
該ポリイミド膜堆積工程で堆積したポリイミド膜に対して、金バンプを設ける位置に開口部を形成するために、開口部を設ける位置に露光を行う第一の露光工程と、
該第一の露光工程により露光を行った部分を現像処理することにより、開口部を形成する開口部形成工程と、
該開口部形成工程により形成された開口部に鍍金法により金バンプを形成する金バンプ形成工程と
該金バンプ形成工程後に、ポリイミド膜の所定部分に露光を行う第二の露光工程と、
該第二の露光工程により露光を行った部分を現像処理することにより、前記所定部分のポリイミド膜を除去するポリイミド膜除去工程と、
該ポリイミド膜除去工程によりポリイミド膜が除去された前記所定部分に露出しているＵＢＭ膜を除去するＵＢＭ膜除去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。
［３］上記［１］または［２］において、
第二の露光工程により露光を行う所定部分が、パッケージ材料との応力緩和部材としてウエハ表面に残すポリイミド膜を形成する部分以外の領域であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、材料費の無駄を削減すると共に、工程数の削減が可能となる金バンプ電極を備えた半導体装置の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に、本発明に係る金バンプ電極を備えた半導体装置の製造方法の一例を示す。以下、図１（ａ）〜（ｊ）により、製造方法を工程順に説明する。
【００１４】
図１（ａ）は、従来技術における図２（ａ）と同様に、パッシベーション膜形成後のウエハ表面の様子を示した図である。なお、図２（ａ）と同様の部分には同一の番号を付して説明を省略する。
【００１５】
まず、図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）に示すパッシベーション膜４形成後のウエハ表面の全面に、金バンプ形成時のメッキ工程で、導電膜として使用する、ＵＢＭ（Under Bump Metal）膜１１をスパッタ法により形成する。このＵＢＭ膜１１としては、例えば、ＴｉＷ／Ａｕの積層膜が使用されることが多いが、これに限定されるものではない。ＵＢＭ膜１１としては導電性の材料であり、パッドと、その上に形成される金バンプとの密着性を確保できるものであれば、どのような材料のものを用いてもよい。
【００１６】
次に、図１（ｃ）に示すように、ＵＢＭ膜１１が形成されたウエハ表面全面に、ポジ型の感光性を有するポリイミド膜１２を塗布し、プリベークを行う。ここで、プリベークは、２００〜２５０℃程度の比較的低温で、ポリイミド膜１２の溶剤を蒸発させ、固化させる工程である。このプリベークは、いわゆるポストベークとは異なり、ポリイミドの感光性を阻害しない程度に行うものである。なお、ポストベークを行ったポリイミドは、感光性はなくなり、安定した有機膜となる。
【００１７】
前記ポリイミド膜１２としては、プリベーク後のポリイミド膜１２の厚さが、形成する金バンプの高さより厚くなるような厚さに塗布することが好ましい。金バンプの高さとしては、１５〜２０μｍ程度が一般的であるので、それ以上の高さとすることが好ましいが、実装方法により金バンプの高さは異なる。
【００１８】
次に、図１（ｄ）に示すように、第一の露光として、金バンプを形成する部分のポリイミド膜１２を露光する。金バンプを形成する部分は、通常、ボンディングパッド開口部であり、露光は、前記開口部より一回り大きなサイズとなるように行われる。なお、図示していないが、ウエハ最外周付近においても、ウエハ外周部への周辺露光により、金メッキ時の電流端子を開口する部分の露光が行われる。
【００１９】
次に、図１（ｅ）に示すように、第一の露光後、現像処理を行うことで、露光された金バンプ形成部のポリイミド膜１２が除去されて開口部が形成される。また、図示していないが、ウエハ最外周付近においても、金メッキ時の電流端子を開口する部分のポリイミド膜１２が除去される。
【００２０】
次に、図１（ｆ）に示すように、ポリイミド膜１２が除去された部分に、電界メッキ法で金バンプ１３を形成する。ここでは、通常の金メッキと同様に、ウエハ外周部の開口部分に、電極を接続し、メッキ液中に備え付けられた対向電極との間に電界をかけ、メッキ法により形成する。形成する金バンプの高さは、メッキ時間により制御することができる。
【００２１】
次に、図１（ｇ）に示すように、金バンプ１３を形成した後、金バンプ１３周辺部及びポリイミドが不要な領域に、第二の露光を行う。金バンプ１３の周辺部のポリイミド膜１２に露光を行うのは、金バンプ１３の周辺部のポリイミド膜１２を除去しないと、全面にスパッタしたＵＢＭ膜１１により、隣接する金バンプ間がショートしてしまうためである。なお、前記第一の露光から、この第二の露光までの工程では、ポリイミドが不必要に感光しないように、つまり、紫外線が照射されないように留意する必要がある。
【００２２】
次に、図１（ｈ）に示すように、第二の露光後、再度、現像処理を行うことで、露光を行った部分のポリイミド膜１２を除去する。ポリイミド膜として、ポジ型の感光性を有するものを使用することで、金バンプ１３形成後に、ポリイミド膜１２が不要な領域に再露光（第二の露光）を行って所望のパターンに再加工できる。
【００２３】
次に、図１（ｉ）に示すように、現像処理を行った後、残ったポリイミド膜１２のポストベークを、３５０℃程度の比較的高温で行う。このポストベーク処理により、ポリイミド膜１２の感光性はなくなり、安定した有機膜となる。なお、このポストベークは、次工程のＵＢＭ膜１１のエッチングによる除去後に行っても良いが、ＵＢＭ膜のエッチング前に行うほうが好ましい。
【００２４】
次に、図１（ｊ）に示すように、ポリイミド膜１２および金バンプ１３に覆われていない部分のＵＢＭ膜１１をエッチングにより除去する。ここでは、全面にスパッタされているＵＢＭ膜１１を、ポリイミド膜１２および金バンプ１３をマスクとして、ウエットエッチングで除去する。この工程により、個々の金バンプ１３の間が、電気的に相互に分離される。なお、ポリイミド膜１２を残した部分では、その下にＵＢＭ膜１１が残るが、これは、電気的な接続を使用しない領域であり、ＵＢＭ膜１１によるショート等の問題は生じない。これにより、半導体装置における所望の動作特性が確保される。
【００２５】
上述したように、本発明においては、半導体製造工程でパッケージ材料（モールド材）との応力緩和材として使用するポリイミド膜を、従来技術に係る金バンプを形成する際に使用する厚膜レジストの代わりとしても使用することを特徴とするものである。これにより、金バンプを形成する際に使用する厚膜レジストを不用とし、さらに、厚膜レジスト塗布工程が省略可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る金バンプ電極を備えた半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【図２】従来技術にかかる金バンプ電極を備えた半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  シリコン基板
２  層間絶縁膜
３  パッド電極
４  パッシベーション膜
１１  ＵＢＭ（Under Bump Metal）膜
１２  ポリイミド膜
１３  金バンプ
【図１】
2008258439.tif 000003
【図２】
2008258439.tif 000004