(57)【要約】【課題】パッドを絶縁し且つ保護する絶縁保護膜に損傷が発生しにくくすることにより、半導体装置の信頼性を保つことが可能となる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】凹部形成工程が形成する凹部２を、バンプ形成工程により形成されたバンプ５の下に、パッド形成工程により形成されたパッド３により覆っている。これにより、バンプ５の上面にリードフレーム６を圧着接合する時にバンプ５を介してパッド３に加えられる圧力の一部は、パッド３に覆われた凹部２へ伝えられ、凹部２により吸収されることから、絶縁保護膜４に亀裂などの損傷が発生しにくくすることが可能となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面の一部に凹部を形成する凹部形成工程と、
前記半導体基板の表面に、前記凹部を覆うようにパッドを形成するパッド形成工程と、
前記パッドの上および前記パッド周辺に位置する前記半導体基板の表面の少なくとも一部の上にわたり絶縁保護膜を形成する絶縁保護膜形成工程と、
前記絶縁保護膜の一部を除去して前記パッドの表面を露出させるパッド露出工程と、
前記パッドの表面の一部の上にバンプを形成するバンプ形成工程と、
前記バンプの上面に配線部を押当てることにより圧着接合する圧着工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記パッド露出工程は、前記パッドの表面を露出させることを、前記パッドの側面が露出しないように行う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】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体装置のパッドに形成されたバンプにリードフレームを圧着接合する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置の製造方法では、半導体装置を構成する半導体基板の表面にパッドを形成し、パッドの上およびその周辺に位置する半導体基板の表面の少なくとも一部に、シリコン窒化膜などの絶縁保護膜を形成する。これにより、パッドが絶縁され且つ保護される。その後、ドライエッチングにより絶縁保護膜の一部を除去し、パッドの表面の一部を露出させる。この露出したパッドの表面の上にバンプを形成する。そして、バンプの上面にリードフレームを圧着接合する。これにより、パッドとリードフレームとを電気的に接続する。
圧着接合する時にバンプに加えられる圧力に関連して、特許文献１に記載の半導体装置の製造方法では、バンプの頂上部が突出するようにして絶縁保護膜の上に樹脂膜を形成することにより、樹脂膜にクラックが発生することを抑制している。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−７７２３１号公報（４頁〜５頁、図１〜図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バンプの上面にリードフレームを圧着接合する時の圧力は、バンプを介してバンプの下に形成されたパッドに加えられる。さらに、この圧力はパッドを介して、パッドの一部を露出させるようにしてパッドを覆う絶縁保護膜へ伝えられるため、絶縁保護膜に亀裂などの損傷が発生してしまうという問題がある。これにより、水分子および酸素を透過させないという絶縁保護膜の機能が損われることから、パッドが吸湿し腐食するまたは酸化するなどの信頼性劣化を引き起こすという課題がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、パッドを絶縁し且つ保護する絶縁保護膜に損傷が発生しにくくすることにより、半導体装置の信頼性を保つことが可能となる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法では、半導体基板の表面の一部に凹部を形成する凹部形成工程と、前記半導体基板の表面に、前記凹部を覆うようにパッドを形成するパッド形成工程と、前記パッドの上および前記パッド周辺に位置する前記半導体基板の表面の少なくとも一部の上にわたり絶縁保護膜を形成する絶縁保護膜形成工程と、前記絶縁保護膜の一部を除去して前記パッドの表面を露出させるパッド露出工程と、前記パッドの表面の一部の上にバンプを形成するバンプ形成工程と、前記バンプの上面に配線部を押当てることにより圧着接合する圧着工程とを含むことを要旨とする。
【０００７】
これによれば、凹部形成工程が形成する凹部を、バンプ形成工程により形成されたバンプの下に、パッド形成工程により形成されたパッドにより覆っていることにより、圧着接合する時にバンプを介してパッドに加えられる圧力の一部は、パッドに覆われた凹部へ伝えられ、凹部により吸収されることから、絶縁保護膜に亀裂などの損傷が発生しにくくすることが可能となる。
【０００８】
本発明の半導体装置の製造方法では、前記パッド露出工程は、前記パッドの表面を露出させることを、前記パッドの側面が露出しないように行っても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
（実施形態）
【００１０】
図１は、本実施形態の半導体装置の構成を示し、（ａ）は、概略平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う概略断面図である。
【００１１】
図１に示すように、半導体装置１０は、半導体基板１と、パッド３と、絶縁保護膜４と、バンプ５と、配線部としてのリードフレーム６とを備えている。
半導体基板１は、シリコン基板１１とシリコン酸化膜１２ならびに凹部２を備えている。シリコンより少なくともなるシリコン基板１１の表面に、シリコンより少なくともなるシリコン酸化膜１２が形成されおり、シリコン基板１１を絶縁している。凹部２はシリコン酸化膜１２に形成されている。パッド３は、アルミニウム（ＡＬ）などよりなり、凹部２を覆って半導体基板１の表面であるシリコン酸化膜１２の表面に形成されており、半導体装置１０外部と接続可能にしている。絶縁保護膜４は、水分子および酸素を透過させない機能を有するシリコン窒化膜などよりなり、パッド３の表面３Ａの一部が露出され、且つパッド３の側面３Ｂが露出されないように、パッド３の上およびパッド３周辺に位置する半導体基板１の表面に形成されており、パッド３を絶縁し且つ保護している。バンプ５は、金（Ａｕ）などよりなり、パッド３の表面３Ａの一部の上に形成されており、パッド３と接続している。リードフレーム６は、銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）または金（Ａｕ）またはアルミニウム（ＡＬ）より少なくともなり、バンプ５の上面に圧着接合されており、バンプ５と接続している。これにより、リードフレーム６は、バンプ５を介してパッド３に接続している。
【００１２】
本実施形態の半導体装置の製造方法は、凹部形成工程と、パッド形成工程と、絶縁保護膜形成工程と、パッド露出工程と、バンプ形成工程と、圧着工程とを含む。
【００１３】
図２は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の凹部形成工程を示す模式工程図である。図３は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法のパッド形成工程を示す模式工程図である。図４は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の絶縁保護膜形成工程およびパッド露出工程を示す模式工程図である。図５は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法のバンプ形成工程および圧着工程を示す模式工程図である。図６は、図３に示したパッド形成工程の前半部分の一例を拡大して示す拡大模式工程図である。
【００１４】
以下に、本実施形態の半導体装置の製造方法について、図２〜図６を用いて説明する。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、シリコン基板１１の表面にシリコン酸化膜１２を形成する。これにより、半導体基板１を得る。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、半導体基板１の表面に塗布し且つ硬化したレジストを、ウェットエッチングする。これにより、半導体基板１の表面に、凹部２の形状に合わせて刳り貫いたレジスト膜１４を形成する。
レジスト膜１４の形成後に、図２（ｂ）に示すように、ドライエッチングにより、半導体基板１の表面であるシリコン酸化膜１２の表面に凹部２を形成する。このとき、凹部２はシリコン酸化膜１２を貫通せずシリコン基板１１に達していないことが好ましい。ドライエッチングは、たとえばテトラフルオロメタン（ＣＦ4）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ3）、ヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）などのフッ素系ガスを用いて行われる。
凹部２の形成後に、図２（ｃ）に示すように、レジスト膜１４を除去する。
【００１６】
レジスト膜１４の除去後に、図３（ｄ）に示すように、減圧雰囲気状態でスパッタリングにより、アルミニウム（ＡＬ）などよりなる電極層１３を、半導体基板１の表面であるシリコン酸化膜１２の表面に、凹部２を覆うように形成する。図６に詳しく示すように、電極層１３は凹部２に形成しにくく、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に形成していく。このため、電極層１３は凹部２を完全に埋めることなく、凹部２に減圧雰囲気状態の空隙１８が形成される。
電極層１３の形成後に、図３（ｅ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、電極層１３の上に塗布し且つ硬化したレジストをウェットエッチングする。これにより、電極層１３の上に、パッド３の形状に合わせたレジスト膜１５を形成する。
レジスト膜１５の形成後に、図３（ｆ）に示すように、レジスト膜１５をマスクとして用いて、ドライエッチングする。これにより、レジスト膜１５が形成されていない領域の電極層１３を除去して、半導体基板１の表面であるシリコン酸化膜１２の表面に、凹部２を覆うようにパッド３を形成する。このとき、パッド３は凹部２を完全に埋めることなく、凹部２に空隙１８は形成されている。
パッド３の形成後に、図３（ｇ）に示すように、レジスト膜１５を除去する。
【００１７】
レジスト膜１５の除去後に、図４（ｈ）に示すように、絶縁保護膜形成工程において、パッド３の上およびパッド３周辺に位置する半導体基板１の表面の少なくとも一部の上に、水分子および酸素を透過させない機能を有するシリコン窒化膜などの絶縁保護膜４を形成する。
絶縁保護膜４の形成後に、図４（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）に示すパッド露出工程において、まず、図４（ｉ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、絶縁保護膜４の上に塗布し且つ硬化したレジストをウェットエッチングする。これにより、パッド３の表面３Ａを露出させるように、刳り貫いたレジスト膜１６を絶縁保護膜４の上に形成する。
レジスト膜１６の形成後に、図４（ｊ）に示すように、レジスト膜１６をマスクとして用いて、ドライエッチングする。これにより、絶縁保護膜４の一部を除去してパッド３の表面３Ａの一部を露出させる。なお、パッド３の表面３Ａの露出は、パッド３の側面３Ｂが露出されないように、パッド３の表面３Ａの全面であってもよい。
パッド３の表面３Ａを露出させた後に、図４（ｋ）に示すように、レジスト膜１６を除去する。
【００１８】
レジスト膜１６の除去後に、図５（ｌ）に示すように、バンプ形成工程において、パッド３の表面３Ａの一部の上に、金（Ａｕ）などよりなるバンプ５をボールボンディング法を用いて形成する。
バンプ５の形成後に、図５（ｍ）に示すように、圧着工程において、バンプ５の上面に、銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）または金（Ａｕ）またはアルミニウム（ＡＬ）より少なくともなる配線部としてのリードフレーム６を押当てることにより圧着接合する。このように圧着接合する時、加熱または超音波のいずれかの手段、または両方の手段を併せて用いて圧着接合しても良い。これにより、リードフレーム６は、バンプ５を介してパッド３に電気的に接続する。圧着接合する時に、バンプ５の下に形成されたパッド３に加えられる圧力は、絶縁保護膜４へ伝えられるだけでなく凹部２へも伝えられることにより、凹部２に形成されている空隙１８を変形させる、または収縮させる。なお、空隙１８を変形させるまたは収縮させるとしたが、空隙１８は潰されて無くなり、パッド３が凹部２を完全に埋めていても良い。
【００１９】
以上、本実施形態の半導体装置１０の製造方法は、凹部形成工程が形成する凹部２を、バンプ形成工程により形成されたバンプ５の下に、パッド形成工程により形成されたパッド３により覆っている。これにより、バンプ５の上面にリードフレーム６を圧着接合する時にバンプ５を介してパッド３に加えられる圧力の一部は、パッド３に覆われた凹部２へ伝えられ、凹部２により吸収されることから、絶縁保護膜４に亀裂などの損傷が発生しにくくすることが可能となる。
【００２０】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、凹部２の形状および大きさおよび深さおよび配列に関しては、適宜決定することができる。また、空隙１８は減圧雰囲気状態でなく、大気圧状態であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の半導体装置の構成を示す概略構成図。
【図２】本実施形態に係る半導体装置の製造方法の凹部形成工程を示す模式工程図。
【図３】本実施形態に係る半導体装置の製造方法のパッド形成工程を示す模式工程図。
【図４】本実施形態に係る半導体装置の製造方法の絶縁保護膜形成工程およびパッド露出工程を示す模式工程図。
【図５】本実施形態に係る半導体装置の製造方法のバンプ形成工程および圧着工程を示す模式工程図。
【図６】本実施形態に係るパッド形成工程の前半部分の一例を拡大して示す拡大模式工程図。
【符号の説明】
【００２２】
１…半導体基板、２…凹部、３…パッド、３Ａ…パッドの表面、３Ｂ…パッドの側面、４…絶縁保護膜、５…バンプ、６…配線部としてのリードフレーム、１１…シリコン基板、１２…シリコン酸化膜、１３…電極層、１４…レジスト膜、１５…レジスト膜、１６…レジスト膜、１８…空隙。
【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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