(57)【要約】【課題】本発明は、樹脂層２０上に配置した配線３０の亀裂・切断の発生を抑えることを目的とする。【解決手段】半導体装置は、集積回路１２及び集積回路１２に電気的に接続された電極１４を有する半導体基板１０と、電極１４の少なくとも一部を避けて半導体基板１０上に位置するパッシベーション膜１６と、パッシベーション膜１６の一部上に位置する樹脂層２０と、電極１４上で電極１４に電気的に接続し電極１４から樹脂層２０上に延び電極１４と樹脂層２０の間でパッシベーション膜１６の表面に接触する配線３０を有する。樹脂層２０は、相対的に硬さの異なる硬質部２２及び軟質部２４を含む。樹脂層２０の配線３０とオーバーラップする部分で、電極１４とは反対側の端部で軟質部２４が占める体積比率が、電極１４に近い側の端部で軟質部２４が占める体積比率よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路及び前記集積回路に電気的に接続された電極を有する半導体基板と、
前記電極の少なくとも一部を避けて前記半導体基板上に位置するパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の一部上に位置する樹脂層と、
前記電極上で前記電極に電気的に接続し、前記電極から前記樹脂層上に延びる配線と、
を有し、
前記樹脂層は、硬質部及び前記硬質部よりも軟らかい軟質部を含み、
前記樹脂層の前記配線とオーバーラップする部分において、前記電極とは反対側の端部で前記軟質部が占める体積比率が、前記電極に近い側の端部で前記軟質部が占める体積比率よりも大きい半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載された半導体装置において、
前記樹脂層の、前記電極に近い側の前記端部では、前記軟質部が占める体積比率が０％である半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された半導体装置において、
前記樹脂層の、前記電極とは反対側の前記端部では、前記軟質部が占める体積比率が１００％である半導体装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載された半導体装置において、
前記樹脂層の、前記電極とは反対側の前記端部では、前記軟質部の少なくとも一部を覆うように前記硬質部が位置している半導体装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか1項に記載された半導体装置において、
前記配線は、前記樹脂層の、前記電極とは反対側の前記端部を越えて、前記パッシベーション膜上に到るように配置されてなる半導体装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか1項に記載された半導体装置において、
前記配線は、前記樹脂層の、前記電極とは反対側の前記端部上に先端が位置してなる半導体装置。
【請求項７】
（ａ）集積回路及び前記集積回路に電気的に接続された電極を有し、パッシベーション膜が前記電極の少なくとも一部を避けて位置する半導体基板を用意する工程と、
（ｂ）前記パッシベーション膜の一部上に、硬質部及び前記硬質部よりも軟らかい軟質部を含むように、樹脂層を形成する工程と、
（ｃ）前記電極上で前記電極に電気的に接続し、前記電極から前記樹脂層上に延び、るように、配線を形成する工程と、
を含み、
前記（ｂ）工程で、前記電極とは反対側の端部で前記軟質部が占める体積比率が、前記電極に近い側の端部で前記軟質部が占める体積比率よりも大きくなるように、前記樹脂層を形成し、
前記（ｃ）工程で、前記樹脂層の、前記電極に近い側の前記端部上から、前記電極とは反対側の前記端部上に、前記配線を形成する半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載された半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、
前記軟質部を構成するための軟質樹脂前駆体層を形成する工程と、
前記軟質樹脂前駆体層をパターニングし、前記パッシベーション膜の一部に前記軟質樹脂前駆体層を残す工程と、
前記硬質部を構成するための硬質樹脂前駆体層を、前記パターニングされた軟質樹脂前駆体層を覆うように形成する工程と、
前記硬質樹脂前駆体層をパターニングし、前記パッシベーション膜の一部に前記硬質樹脂前駆体層を残す工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載された半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、
前記軟質部を構成するための軟質樹脂前駆体層を形成する工程と、
前記軟質樹脂前駆体層をパターニングし、前記パッシベーション膜の一部に前記軟質樹脂前駆体層を残す工程と、
前記パターニングされた軟質樹脂前駆体層を加熱し、前記軟質部を形成する工程と、
前記軟質部を形成する工程の後、前記硬質部を構成するための硬質樹脂前駆体層を、前記軟質部を覆うように形成する工程と、
前記硬質樹脂前駆体層をパターニングし、前記パッシベーション膜の一部に前記硬質樹脂前駆体層を残して前記硬質部を形成する工程と、
を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、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化の要求に伴い、半導体装置の回路の高集積化が進み、配線の狭ピッチ化が要求されている。これに対応して、半導体チップに樹脂層を形成し、樹脂層上に配線を形成することで、狭いピッチで多数の配線を形成する技術が開発されている（特許文献１参照）。しかしながら、これまでに知られている技術では、樹脂の上に配線を形成するので、樹脂の変形に伴って配線の亀裂・切断が発生するおそれがあり、対策が求められている。
【特許文献１】特開２００１−１１０８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、樹脂層上に配置した配線の亀裂・切断の発生を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）本発明に係る半導体装置は、
集積回路及び前記集積回路に電気的に接続された電極を有する半導体基板と、
前記電極の少なくとも一部を避けて前記半導体基板上に位置するパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の一部上に位置する樹脂層と、
前記電極上で前記電極に電気的に接続し、前記電極から前記樹脂層上に延びる配線と、
を有し、
前記樹脂層は、硬質部及び前記硬質部よりも軟らかい軟質部を含み、
前記樹脂層の前記配線とオーバーラップする部分において、前記電極とは反対側の端部で前記軟質部が占める体積比率が、前記電極に近い側の端部で前記軟質部が占める体積比率よりも大きい。本発明によれば、樹脂層が、電極とは反対側の端部においてその柔らかさゆえに変形しやすくなって応力を吸収するため、電極に近い側の端部の変形を抑えることができる。したがって、電極に近い側の端部上での配線の亀裂・切断の発生を抑えることができる。一方、電極とは反対側の端部上では、配線に亀裂・切断が発生しても電極との電気的な接続に影響がない。
（２）この半導体装置において、
前記樹脂層の、前記電極に近い側の前記端部では、前記軟質部が占める体積比率が０％であってもよい。
（３）この半導体装置において、
前記樹脂層の、前記電極とは反対側の前記端部では、前記軟質部が占める体積比率が１００％であってもよい。
（４）この半導体装置において、
前記樹脂層の、前記電極とは反対側の前記端部では、前記軟質部の少なくとも一部を覆うように前記硬質部が位置していてもよい。
（５）この半導体装置において、
前記配線は、前記樹脂層の、前記電極とは反対側の前記端部を越えて、前記パッシベーション膜上に到るように配置されていてもよい。
（６）この半導体装置において、
前記配線は、前記樹脂層の、前記電極とは反対側の前記端部上に先端が位置していてもよい。
（７）本発明に係る半導体装置の製造方法は、
（ａ）集積回路及び前記集積回路に電気的に接続された電極を有し、パッシベーション膜が前記電極の少なくとも一部を避けて位置する半導体基板を用意する工程と、
（ｂ）前記パッシベーション膜の一部上に、硬質部及び前記硬質部よりも軟らかい軟質部を含むように、樹脂層を形成する工程と、
（ｃ）前記電極上で前記電極に電気的に接続し、前記電極から前記樹脂層上に延びるように、配線を形成する工程と、
を含み、
前記（ｂ）工程で、前記電極とは反対側の端部で前記軟質部が占める体積比率が、前記電極に近い側の端部で前記軟質部が占める体積比率よりも大きくなるように、前記樹脂層を形成し、
前記（ｃ）工程で、前記樹脂層の、前記電極に近い側の前記端部上から、前記電極とは反対側の前記端部上に、前記配線を形成する。本発明によれば、樹脂層が、電極とは反対側の端部においてその柔らかさゆえに変形しやすくなって応力を吸収するため、電極に近い側の端部の変形を抑えることができる。したがって、電極に近い側の端部上での配線の亀裂・切断の発生を抑えることができる。一方、電極とは反対側の端部上では、配線に亀裂・切断が発生しても電極との電気的な接続に影響がない。
（８）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、
前記軟質部を構成するための軟質樹脂前駆体層を形成する工程と、
前記軟質樹脂前駆体層をパターニングし、前記パッシベーション膜の一部に前記軟質樹脂前駆体層を残す工程と、
前記硬質部を構成するための硬質樹脂前駆体層を、前記パターニングされた軟質樹脂前駆体層を覆うように形成する工程と、
前記硬質樹脂前駆体層をパターニングし、前記パッシベーション膜の一部に前記硬質樹脂前駆体層を残す工程と、
を含んでもよい。
（９）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、
前記軟質部を構成するための軟質樹脂前駆体層を形成する工程と、
前記軟質樹脂前駆体層をパターニングし、前記パッシベーション膜の一部に前記軟質樹脂前駆体層を残す工程と、
前記パターニングされた軟質樹脂前駆体層を加熱し、前記軟質部を形成する工程と、
前記軟質部を形成する工程の後、前記硬質部を構成するための硬質樹脂前駆体層を、前記軟質部を覆うように形成する工程と、
前記硬質樹脂前駆体層をパターニングし、前記パッシベーション膜の一部に前記硬質樹脂前駆体層を残して前記硬質部を形成する工程と、
を含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１（Ａ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図であり、図１（Ｂ）は、半導体装置の、図１（Ａ）に示すＩＢ−ＩＢ線断面の一部を示す図である。半導体装置は、半導体基板１０を有する。半導体基板１０は、図１（Ａ）に示す最終製品としての半導体装置においては半導体チップであるが、最終製品を得る前の段階では、半導体ウエハである。半導体ウエハを切断して半導体チップが得られる。半導体基板１０には、集積回路１２（半導体チップには１つの集積回路１２／半導体ウエハには複数の集積回路１２）が形成されている。半導体基板１０は、内部配線（図示せず）を介して集積回路１２に電気的に接続された電極１４を有する。図１（Ａ）の例では、半導体基板１０が一方向に長い形状（平面形状が長方形）であって、長い方の辺に沿って、複数の電極１４が配列されている。半導体基板１０には、電極１４の少なくとも一部が露出する様にパッシベーション膜１６が形成されている。パッシベーション膜１６は、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮ等の無機材料のみで形成されていてもよいし、無機材料からなる層とポリイミド樹脂などの有機材料からなる層の複数層から形成されてもよい。
【０００６】
パッシベーション膜１６の一部上には樹脂層２０が形成されている。樹脂層２０は、相対的に硬さ（ヤング率・圧縮強度）の異なる硬質部２２及び硬質部２２よりも軟らかい軟質部２４を含む。例えば、ポリイミド樹脂（圧縮強度２５３ｋｇ／ｃｍ２）、ポリカーボネート樹脂（圧縮強度７６０ｋｇ／ｃｍ２）、アクリル樹脂（圧縮強度１２６０ｋｇ／ｃｍ２）のうち２つを組み合わせて硬質部２２及び軟質部２４を構成することができる。図１（Ａ）の例では、半導体基板１０の長手方向（電極１４の配列方向）に沿って（平行に）、連続的に樹脂層２０（硬質部２２及び軟質部２４のそれぞれ）が延びている。あるいは、硬質部２２及び軟質部２４の一方のみが断続的に（間隔をあけて途切れるように）形成されていてもよい。
【０００７】
樹脂層２０の配線３０とオーバーラップする部分において、電極１４とは反対側の端部（中心よりも電極１４の反対側の部分）２６で軟質部２４が占める体積比率が、電極１４に近い側の端部（中心よりも電極１４に近い側の部分）２８で軟質部２４が占める体積比率よりも大きい。なお、端部２６，２８の体積が同じであることを前提とする。端部２６，２８の体積が、それぞれ、樹脂層２０の配線３０とオーバーラップする部分の１／２であってもよい。本実施の形態では、樹脂層２０の、電極１４に近い側の端部２８では、軟質部２４が占める体積比率が０％である（すなわち軟質層が存在しない）。樹脂層２０の、電極１４とは反対側の端部２６では、軟質部２４の少なくとも一部を覆うように硬質部２２が位置していてもよい。
【０００８】
樹脂層２０上には配線３０が形成されている。配線３０は、電極１４上で電極１４に電気的に接続している。すなわち、配線３０と電極１４は直接接触していてもよいし、両者間に導電膜（図示せず）が介在していてもよい。配線３０は、電極１４から樹脂層２０上に延びている。配線３０は、電極１４と樹脂層２０の間でパッシベーション膜１６の表面に接触している。配線３０は、樹脂層２０の、電極１４とは反対側の端部２６を越えて、パッシベーション膜１６上に到るように形成されている。
【０００９】
本実施の形態によれば、樹脂層２０が、電極１４とは反対側の端部２６においてその柔らかさゆえに変形しやすくなって応力を吸収するため、電極１４に近い側の端部２８の変形を抑えることができる。したがって、電極１４に近い側の端部２８上での配線３０の亀裂・切断の発生を抑えることができる。一方、電極１４とは反対側の端部２６上では、配線３０に亀裂・切断が発生しても電極１４との電気的な接続に影響がない。
【００１０】
（変形例）
図２は、上記実施の形態の第１の変形例を示す図である。この変形例では、樹脂層１２０の構造が上記実施の形態と異なっている。樹脂層１２０の、電極１４とは反対側の端部で、軟質部１２４の一部（端部）が硬質部１２２から露出している。樹脂層１２０の、電極１４とは反対側の端部では、軟質部１２４が占める体積比率が１００％である。軟質部１２４の一部（端部）が、硬質部１２２から横（半導体基板１０の表面に平行方向）に突出し、硬質部１２２と軟質部１２４の境目に段（窪み）が形成される。配線１３０は、硬質部１２２の表面と軟質部１２４の表面に接触していてもよい。
【００１１】
図３は、上記実施の形態の第２の変形例を示す図である。この変形例では、樹脂層２２０の、電極１４とは反対側の端部で、軟質部２２４の一部（端部）が硬質部２２２から露出しているが、軟質部２２４と硬質部２２２の境目がなだらかな（窪みを有しない）曲面を描いている。その上の配線２３０もなだらかな（窪みを有しない）曲面を描く形状になっている。
【００１２】
図４は、上記実施の形態の第３の変形例を示す図である。この変形例では、配線３３０は、樹脂層２２０の、電極１４とは反対側の端部を越えずにその端部上に先端が位置している。
【００１３】
図５は、上記実施の形態の第４の変形例を示す図である。この変形例では、１つの樹脂層４２０上に１つの配線４３０が形成されている点で、図１（Ａ）の例（１つの樹脂層２０上に複数の配線３０）とは異なっている。この例にも、上記第１〜３の変形例の内容を適用することが可能である。
【００１４】
（製造方法）
図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。本実施の形態では、上述した半導体基板（例えば半導体ウエハ）１０を使用し、パッシベーション膜１６の一部上に、相対的に硬さの異なる硬質部１２２及び軟質部１２４を含むように樹脂層１２０を形成する（図２参照）。なお、樹脂前駆体が化学反応（重合反応・架橋反応）して樹脂になる。
【００１５】
詳しくは、軟質部１２４を構成するための軟質樹脂前駆体層１４０を形成する（図６（Ａ）参照）。軟質樹脂前駆体層１４０をパターニングし、パッシベーション膜１６の一部に軟質樹脂前駆体層１４０を残す（図６（Ｂ）参照）。パターニングにはフォトリソグラフィを適用してもよい。そして、硬質部１２２を構成するための硬質樹脂前駆体層１５０を、パターニングされた軟質樹脂前駆体層１４０を覆うように形成する（図６（Ｃ）参照）。硬質樹脂前駆体層１５０をパターニングし、パッシベーション膜１６の一部に硬質樹脂前駆体層１５０を残す（図６（Ｄ）参照）。その後、パターニングされた軟質樹脂前駆体層１４０及びパターニングされた硬質樹脂前駆体層１５０を加熱して溶融すると、表面張力で表面が曲面になる。そして、軟質樹脂前駆体層１４０及び硬質樹脂前駆体層１５０を化学反応（重合反応・架橋反応）させて、表面が曲面になった硬質部１２２及び軟質部１２４が得られる（図２参照）。なお、軟質樹脂前駆体層１４０及び硬質樹脂前駆体層１５０の材料として熱可塑性樹脂を使用してもよいが、熱硬化性樹脂であっても硬化反応前には熱によって溶融するので表面を曲面にすることができる。
【００１６】
さらに、配線１３０を形成する（図２参照）。配線１３０は、電極１４上で電極１４に電気的に接続し、電極１４から樹脂層１２０上に延び、電極１４と樹脂層１２０の間でパッシベーション膜１６の表面に接触するように形成する。その他の詳細は、上述した半導体装置の構造から自明な製造方法であるため説明を省略する。
【００１７】
図７（Ａ）〜図７（Ｂ）は、上記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図である。この変形例では、硬質樹脂前駆体層１５０を形成する前に、パターニングされた軟質樹脂前駆体層１４０（図６（Ｂ）参照）を化学反応（重合反応・架橋反応）させて軟質部１２４にする。軟質部１２４は、表面が曲面になるように形成する。表面を曲面にするのに加熱すればよいことは上述した通りである。そして、図７（Ａ）に示すように、軟質部１２４を覆うように、硬質部１２２（図２参照）を構成するための硬質樹脂前駆体層１５０を形成する。続いて、図７（Ｂ）に示すように、硬質樹脂前駆体層１５０をパターニングし、これを化学反応（重合反応・架橋反応）させて硬質部１２２（図２参照）を形成する。以上のプロセス及びその後のプロセスには、上述した半導体装置の製造方法の内容を適用することができる。
【００１８】
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、あるいは目的及び結果が同一の構成）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】
【００１９】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図であり、図１（Ｂ）は、半導体装置の、図１（Ａ）に示すＩＢ−ＩＢ線断面の一部を示す図である。
【図２】上記実施の形態の第１の変形例を示す図である。
【図３】上記実施の形態の第２の変形例を示す図である。
【図４】上記実施の形態の第３の変形例を示す図である。
【図５】上記実施の形態の第４の変形例を示す図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｂ）は、上記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図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０…半導体基板、  １２…集積回路、  １４…電極、  １６…パッシベーション膜、  ２０…樹脂層、  ２２…硬質部、  ２４…軟質部、  ２６…端部、  ２８…端部、  ３０…配線、  １２０…樹脂層、  １２２…硬質部、  １２４…軟質部、  １３０…配線、  １４０…軟質樹脂前駆体層、  １５０…硬質樹脂前駆体層、  ２２０…樹脂層、  ２２２…硬質部、  ２２４…軟質部、  ２３０…配線、  ３３０…配線、  ４２０…樹脂層、  ４３０…配線
【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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