(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に設けられた半導体素子と、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体素子を覆う樹脂層と、
前記半導体基板と前記樹脂層との間に設けられ、無機絶縁体を含む第１絶縁膜と、
前記樹脂層の上面および側面と、前記第１絶縁膜の上面および側面の少なくとも一方と、に接し、無機絶縁体を含む第２絶縁膜と、
を具備し、
前記第２絶縁膜の側面と前記樹脂層の側面との距離は、前記第２絶縁膜の膜厚より大きく、
前記第１絶縁膜の側面は前記樹脂層の側面に一致または前記樹脂層の側面より内側に位置し、
前記第２絶縁膜は、前記第１絶縁膜の側面に接し、かつ前記樹脂層の外側において前記半導体基板の上面に接する半導体装置。
【請求項２】
半導体基板上に設けられた半導体素子と、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体素子を覆う樹脂層と、
前記半導体基板と前記樹脂層との間に設けられ、無機絶縁体を含む第１絶縁膜と、
前記樹脂層の上面および側面と、前記第１絶縁膜の上面および側面の少なくとも一方と、に接し、無機絶縁体を含む第２絶縁膜と、
を具備し、
前記第２絶縁膜の側面と前記樹脂層の側面との距離は、前記第２絶縁膜の膜厚より大きく、
前記第１絶縁膜の側面は前記樹脂層の側面より外側に位置し、
前記第１絶縁膜は前記樹脂層の外側において前記半導体基板の上面に接し、
前記第２絶縁膜は、前記樹脂層の外側において前記第１絶縁膜の上面に接し、
前記第２絶縁膜は前記第１絶縁膜の側面に接する半導体装置。
【請求項３】
前記第１絶縁膜は酸化シリコン膜であり、前記第２絶縁膜は窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜である請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記樹脂層はＢＣＢ層である請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体素子は、化合物半導体層を有し、
前記半導体素子の最上層は化合物半導体である請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、例えば半導体素子を覆う樹脂層を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩｎＰ系の化合物半導体を用いたヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Heterojunction Bipolar Transistor）等の半導体素子をベンゾシクロブテン（ＢＣＢ：Benzocyclobutene）等の樹脂層で覆う技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１６３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＢＣＢ等の樹脂層は、酸素および／または水分等により劣化する。これにより、ＨＢＴ等の半導体素子の特性が変化する。本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、樹脂層の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態は、半導体基板上に設けられた半導体素子と、前記半導体基板上に設けられ、前記半導体素子を覆う樹脂層と、前記半導体基板と前記樹脂層との間に設けられ、無機絶縁体を含む第１絶縁膜と、前記樹脂層の上面および側面と、前記第１絶縁膜の上面および側面の少なくとも一方と、に接し、無機絶縁体を含む第２絶縁膜と、を具備し、前記第２絶縁膜の側面と前記樹脂層の側面との距離は、前記第２絶縁膜の膜厚より大きい半導体装置である
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、樹脂層の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施例１に係る半導体装置の上面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、比較例１に係る半導体装置の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、比較例２に係る半導体装置の断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、実施例１に係る半導体装置の断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その４）である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その５）である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その６）である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その７）である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その８）である。
【図８Ａ】図８Ａは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その９）である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１０）である。
【図９Ａ】図９Ａは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１１）である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１２）である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１３）である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１４）である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１５）である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１６）である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１７）である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１８）である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１９）である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２０）である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２１）である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２２）である。
【図１５】図１５は、実施例２に係る半導体装置の断面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、実施例２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、実施例２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、実施例２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図１７】図１７は、実施例３に係る半導体装置の断面図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、実施例３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、実施例３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、実施例３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図１９】図１９は、実施例４に係る半導体装置の平面図である。
【図２０】図２０は、図１９のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本願発明は、半導体基板上に設けられた半導体素子と、前記半導体基板上に設けられ、前記半導体素子を覆う樹脂層と、前記半導体基板と前記樹脂層との間に設けられ、無機絶縁体を含む第１絶縁膜と、前記樹脂層の上面および側面と、前記第１絶縁膜の上面および側面の少なくとも一方と、に接し、無機絶縁体を含む第２絶縁膜と、を具備し、前記第２絶縁膜の側面と前記樹脂層の側面との距離は、前記第２絶縁膜の膜厚より大きい半導体装置である。
【０００９】
第２絶縁膜が樹脂層の上面および側面と、第１絶縁膜の上面および側面の少なくとも一方と、に接する。これにより、樹脂層への酸素等の侵入が抑制できる。よって、樹脂層の劣化を抑制できる。
【００１０】
前記第１絶縁膜の側面は前記樹脂層の側面に一致または前記樹脂層の側面より内側に位置し、前記第２絶縁膜は、前記第１絶縁膜の側面に接し、かつ前記樹脂層の外側において前記半導体基板の上面に接することが好ましい。第２絶縁膜が第１絶縁膜の側面に接し、かつ樹脂層の外側において半導体基板の上面に接するため、樹脂層への酸素等の侵入が抑制できる。
【００１１】
前記第１絶縁膜の側面は前記樹脂層の側面より外側に位置し、前記第１絶縁膜は前記樹脂層の外側において前記半導体基板の上面に接し、前記第２絶縁膜は、前記樹脂層の外側において前記第１絶縁膜の上面に接することが好ましい。第１絶縁膜が樹脂層の外側において半導体基板の上面に接し、第２絶縁膜が樹脂層の外側において第１絶縁膜の上面に接するため、樹脂層への酸素等の侵入が抑制できる。
【００１２】
前記第１絶縁膜の側面は前記第２絶縁膜から露出することが好ましい。これにより、第１絶縁膜と半導体基板との界面を長くできるため、樹脂層への酸素等の侵入が抑制できる。
【００１３】
前記第２絶縁膜は前記第１絶縁膜の側面に接することが好ましい。これにより、空隙を介した酸素等の透過を抑制できる。
【００１４】
前記第１絶縁膜は酸化シリコン膜であり、前記第２絶縁膜は窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜であることが好ましい。第２絶縁膜を窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜とすることで、樹脂層の上面および側面から樹脂層への酸素等の透過を抑制できる。第１絶縁膜を酸化シリコン膜とすることで、第１絶縁膜をエッチングするときにサイドエッチングを抑制できる。また、半導体基板と第１絶縁膜との界面を介した酸素等の樹脂層への侵入を抑制できる。
【００１５】
前記樹脂層はＢＣＢ層であることが好ましい。ＢＣＢ層の酸化による収縮を抑制できる。
【００１６】
前記半導体素子は、化合物半導体層を有し、前記半導体素子の最上層は化合物半導体であることが好ましい。酸素等の侵入経路となり易い化合物半導体と絶縁膜との界面を介した酸素等の侵入を抑制できる。
【実施例１】
【００１７】
図１は、実施例１に係る半導体装置の上面図である。図１に示すように半導体装置１００は半導体チップである。半導体基板１０は、基板上に形成された半導体層を含んでもよい。半導体基板１０上に回路部５０が設けられている。回路部５０内には半導体素子２０が設けられている。回路部５０は、例えば電気信号の増幅および／または電気信号のスイッチングを行なう。樹脂層１４は回路部５０を保護するため、回路部５０を覆うように半導体基板１０上に設けられている。樹脂層１４を覆うように半導体基板１０上に絶縁膜１８が設けられている。パッド３４は樹脂層１４および絶縁膜１８から露出しており、回路部５０に電気的に接続されている。パッド３４は、ボンディングパッドであり、例えば外部との接続を行なうためのボンディングワイヤ等が接続される。パッド３４は、チップの外縁に沿って設けられている。表面配線層３４ａはパッド３４と回路部５０とを電気的に接続する。
【００１８】
絶縁膜１８は樹脂層１４の外側まで半導体基板１０を被覆している。領域５２は、樹脂層１４の端と絶縁膜１８との端との間の領域である。領域５４は、領域５２の外側の領域であり、半導体基板１０が露出している。領域５４は、例えばチップを分割するときのスクライブラインである。領域５４において半導体基板１０上に絶縁膜１８等が形成されていると、チップを分割するときに絶縁膜１８のクラックが発生するまたは絶縁膜１８の破片が発生する。これらを抑制するため、領域５４には樹脂層１４および絶縁膜１８は設けられていない。チップの大きさは、例えば１ｍｍ×２ｍｍである。回路部５０の大きさは例えば０．８ｍｍ×１．８ｍｍである。パッド３４の大きさは例えば７０μｍ×７０μｍである。
【００１９】
図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ図１のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、半導体基板１０上に、半導体素子２０が設けられている。半導体基板１０は例えばＩｎＰ基板であり、半導体素子２０は例えばＩｎＰ系ＨＢＴである。半導体素子２０は、サブコレクタ層２２ａ、コレクタ層２２ｂ、コレクタ電極２３、ベース層２４、ベース電極２５、エミッタ層２６ａ、エミッタコンタクト層２６ｂおよびエミッタ電極２７を含む。サブコレクタ層２２ａは、半導体基板１０上に設けられている。コレクタ層２２ｂは、サブコレクタ層２２ａ上に設けられている。ベース層２４はコレクタ層２２ｂ上に設けられている。エミッタ層２６ａはベース層２４上に設けられている。エミッタコンタクト層２６ｂは、エミッタ層２６ａ上に設けられている。コレクタ電極２３、ベース電極２５およびエミッタ電極２７はそれぞれサブコレクタ層２２ａ、ベース層２４およびエミッタコンタクト層２６ｂに電気的に接触している。コレクタ層２２ｂ、ベース層２４およびエミッタ層２６ａは、それぞれ例えばＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＧａＡｓ層およびＩｎＰ層である。
【００２０】
半導体基板１０上に半導体素子２０を覆うように絶縁膜１２が設けられている。絶縁膜１２上に樹脂層１４ａが設けられている。樹脂層１４ａ上に絶縁膜１６が設けられている。内部配線層３０が絶縁膜１６上に設けられている。内部配線層３０はエミッタ電極２７と電気的に接続されている。絶縁膜１６上に内部配線層３０を覆うように樹脂層１４ｂが設けられている。樹脂層１４は樹脂層１４ａおよび１４ｂを含む。樹脂層１４上に絶縁膜１８が設けられている。絶縁膜１８は樹脂層１４の上面および側面ならびに絶縁膜１２の側面に接している。絶縁膜１８上にパッド３４が設けられている。貫通配線３２は、樹脂層１４ｂおよび絶縁膜１８を貫通しており、内部配線層３０と表面配線層３４ａとを電気的に接続する。これにより、パッド３４は、表面配線層３４ａ、貫通配線３２、内部配線層３０を介し半導体素子２０に電気的に接続される。
【００２１】
絶縁膜１２、１６および１８は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜、窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜等の無機絶縁膜である。樹脂層１４は、ＢＣＢ層またはポリイミド層等である。内部配線層３０、貫通配線３２、パッド３４および表面配線層３４ａは、金層、銅層またはアルミニウム層等の金属層である。パッド３４がエミッタコンタクト層２６ｂと接続される例を説明したが、パッド３４は、ベース層２４、サブコレクタ層２２ａおよび／またはその他の回路部５０内の素子に接続されていてもよい。領域５２において、絶縁膜１８は半導体基板１０に接触している。領域５４において、半導体基板１０は露出している。
【００２２】
［比較例との比較］
実施例１の効果について、比較例と比較して説明する。図３Ａは、比較例１に係る半導体装置の断面図である。図１のＡ−Ａ断面に相当する。比較例１では、絶縁膜１２の側面に絶縁膜１８が接している。絶縁膜１８は半導体基板１０の上面に広がっていない。その他の構成は実施例１の図２Ａと同じであり説明を省略する。
【００２３】
樹脂層１４は酸素および／または水分により劣化する。このため、樹脂層１４に酸素および／または水分が到達すると樹脂層が劣化する。例えば、樹脂層１４がＢＣＢ層の場合、ＢＣＢは酸化すると収縮する。これにより回路部５０内の半導体素子２０に加わる応力が変化する。応力の変化によりＨＢＴ素子の特性が変化する。
【００２４】
比較例１では、無機絶縁膜である絶縁膜１８が樹脂層１４の上面および側面を覆っている。また、無機絶縁膜である絶縁膜１２が樹脂層１４の下面を覆っている。無機絶縁膜は樹脂層１４に比べ酸素および／または水分（以下酸素等ともいう）が透過しにくい。よって、絶縁膜１８を透過する経路８０を介した酸素等の樹脂層１４へ侵入はほとんどない。絶縁膜１２および１８と半導体基板１０との界面は、絶縁膜１２および１８単体膜に比べ酸素等が透過しやすい。よって、経路８２を介した酸素等の浸入がある。絶縁膜１２と１８との界面は、経路８２の経路より酸素等が浸入しにくいが、経路８０より酸素等が浸入し易い。このため、比較例１では、経路８２および８４を経由して酸素等が樹脂層１４に浸入する。
【００２５】
図３Ｂは、比較例２に係る半導体装置の断面図である。図１のＡ−Ａ断面に相当する。比較例２では、絶縁膜１２の側面が樹脂層１４の内側に位置している。絶縁膜１２の側面は絶縁膜１８に接していない。絶縁膜１２の側面と絶縁膜１８との間に空隙７０が形成されている。例えば絶縁膜１２をエッチングするときにサイドエッチングされると、空隙７０が形成される。その他の構成は実施例１の図２Ａと同じであり説明を省略する。
【００２６】
比較例２では、絶縁膜１８の端が樹脂層１４の側面より外側に位置している。これにより経路８２が長くなり、経路８２を介した酸素等の浸入が比較例１より小さくなる。しかし、経路８２の先が空隙７０のため、経路８２を介し侵入した酸素等は樹脂層１４に直接浸入してしまう。また、空隙７０上の樹脂層１４はオーバハング構造となっている。このような構造では、空隙７０に接する領域７２における絶縁膜１８の膜質が悪いおよび／または膜厚が薄い。場合によっては、領域７２には絶縁膜１８が形成されない。これにより、経路８６を介し酸素等が容易に樹脂層１４に侵入する。
【００２７】
以上のように、比較例１および２においては、樹脂層１４への酸素等の侵入が容易である。
【００２８】
図３Ｃは、実施例１に係る半導体装置の断面図である。図３Ｃに示すように、実施例１によれば、無機絶縁体を含む絶縁膜１２（第１絶縁膜）は半導体基板１０と樹脂層１４との間に設けられている。無機絶縁体を含む絶縁膜１８（第２絶縁膜）は、樹脂層１４の上面および側面に接する。絶縁膜１８は絶縁膜１２側面に接している。さらに、絶縁膜１８の側面と樹脂層１４の側面との距離Ｌ１は、絶縁膜１８の膜厚より大きい。
【００２９】
これにより、比較例１と比較し、経路８２が長くなる。これにより、比較例１に対し経路８２を介した酸素等の侵入が抑制される。また、比較例２と比較し、経路８２を介し樹脂層１４下に至った酸素等は経路８４を介し樹脂層１４に侵入する。これにより比較例２に対し樹脂層１４への酸素等の侵入が抑制できる。さらに、絶縁膜１８が絶縁膜１２の側面に接しているため、比較例２の領域７２のように絶縁膜１８の膜質が劣化および/または膜厚が小さくならない。よって、樹脂層１４の酸化等の劣化が抑制でき、半導体素子２０の特性変化等が抑制できる。
【００３０】
絶縁膜１２の側面が樹脂層１４の側面に一致または樹脂層１４の側面より内側に位置している。絶縁膜１８は、絶縁膜１２の側面に接し、かつ樹脂層１４の外側において半導体基板１０の上面に接する。これにより、絶縁膜１８と半導体基板１０との界面の距離Ｌ１が大きくなる。よって、経路８２を介した樹脂層１４への酸素等の侵入を抑制できる。距離Ｌ１は、経路８２を介した酸素等の侵入を抑制するため、絶縁膜１２の膜厚の２倍以上が好ましく、５倍以上がより好ましく、１μｍ以上がより好ましい。
【００３１】
絶縁膜１２、１６および１８は、酸素等の透過を抑制するため、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜等が好ましい。特に、酸素等の透過抑制の観点から窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜が好ましい。絶縁膜１２および１８の膜厚は、酸素等の透過を抑制するため、１００ｎｍ以上が好ましい。膜剥がれ抑制または成膜時間の短縮の観点から１０００ｎｍ以下が好ましい。
【００３２】
樹脂層１４がＢＣＢ層の場合、酸素等の侵入により樹脂層１４が収縮しやすい。よって、この場合、実施例１のような構造とすることが好ましい。樹脂層１４は、半導体素子２０の保護のため０．５μｍ以上が好ましい。微細化の観点から１０μｍ以下が好ましい。樹脂層１４としては、例えばポリイミド層でもよい。
【００３３】
図２Ａおよび図２Ｂでは、樹脂層１４の側面は半導体基板１０の上面に対しほぼ垂直であるが、樹脂層１４の側面は半導体基板１０の上面に対し傾斜していてもよい。例えば樹脂層１４の側面は半導体基板１０の上面に対し７０°程度傾斜していてもよい。樹脂層１４の側面は平面もよいが曲面でもよい。樹脂層１４の側面が傾斜している場合または樹脂層１４の側面が曲面の場合、距離Ｌ１は樹脂層１４の下面と側面の交差する辺と絶縁膜１８の側面との平面方向の距離とすることができる。
【００３４】
［実施例１の製造方法］
図４Ａから図１４Ｂは、実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。図４Ａは図１のＡ−Ａ断面に相当する図、図４Ｂは図１のＢ−Ｂ断面に相当する図である。図５Ａから図１４Ｂも同様である。
【００３５】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、半導体基板１０上に半導体素子２０を形成する。半導体基板１０上に半導体素子２０を覆うように絶縁膜１２を形成する。絶縁膜１２は、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜であり、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用い形成する。絶縁膜１２の膜厚は例えば２００ｎｍである。
【００３６】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、絶縁膜１２上に樹脂層１４ａを形成する。例えば絶縁膜１２上にＢＣＢ樹脂をスピンコートする。その後、ＢＣＢ樹脂を熱処理することにより熱硬化させる。これにより、例えば膜厚が１μｍの樹脂層１４ａを形成する。樹脂層１４ａ上に絶縁膜１６を形成する。絶縁膜１６は、例えば二酸化シリコン膜であり、熱ＣＶＤ法を用い形成する。絶縁膜１２の膜厚は例えば３００ｎｍである。絶縁膜１６および樹脂層１４ａに半導体素子２０に接続する貫通孔を形成する。貫通孔内および絶縁膜１６上に内部配線層３０を形成する。
【００３７】
図６Ａおよび図６Ｂに示すように、絶縁膜１６上に内部配線層３０を覆うように樹脂層１４ｂを形成する。樹脂層１４ｂの形成方法は樹脂層１４ａの形成方法と同じである。樹脂層１４ｂの膜厚は例えば１μｍである。樹脂層１４ａと１４ｂにより樹脂層１４が形成される。
【００３８】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、樹脂層１４上にマスク層６０を形成する。マスク層６０は、例えばフォトレジストであり、領域５２および５４に開口６１を有する。マスク層６０をマスクに、樹脂層１４ｂ、絶縁膜１６、樹脂層１４ａおよび絶縁膜１２をエッチングする。エッチングには、例えばＣＦ４ガスを用いたドライエッチング法を用いる。絶縁膜１２および１６を二酸化シリコン膜とすることで、樹脂層１４ａおよび１４ｂと絶縁膜１２および１６とを連続してエッチングしても絶縁膜１２および１６はサイドエッチングされない。これは、酸化シリコンのドライエッチングは垂直方向に加速されたイオンにアシストされて起こるため横方向には進行しにくいためである。半導体基板１０の上面が露出する。その後、マスク層６０を除去する。
【００３９】
図８Ａおよび図８Ｂに示すように、半導体基板１０上に樹脂層１４を覆うように絶縁膜１８を形成する。絶縁膜１８は、例えば窒化シリコン膜であり、プラズマＣＶＤ法を用い形成する。絶縁膜１８の膜厚は例えば３００ｎｍである。絶縁膜１８は、領域５２および５４において、半導体基板１０に接して設けられる。
【００４０】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、内部配線層３０の上面の一部が露出するように、絶縁膜１８および樹脂層１４ｂを貫通する貫通孔３３を形成する。貫通孔３３はフォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用い形成する。
【００４１】
図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、絶縁膜１８上および貫通孔３３内に下地層３５を形成する。下地層３５は、例えば絶縁膜１８側から膜厚が５０ｎｍのＴｉＷ膜、膜厚が３０ｎｍの白金層および膜厚が２００ｎｍの金層であり、例えばスパッタリング法を用い形成する。
【００４２】
図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、下地層３５上に開口６３を有するマスク層６２を形成する。マスク層６２の開口６３はパッド３４および表面配線層３４ａとなるべき領域に設けられている。マスク層６２は、例えばフォトレジストである。下地層３５を介し電流を供給し電解めっきすることにより、マスク層６２の開口６３内にパッド３４および表面配線層３４ａを形成する。パッド３４および表面配線層３４ａは、例えば膜厚が５μｍの金層である。
【００４３】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、マスク層６２を除去する。パッド３４および表面配線層３４ａから露出している下地層３５をイオンミリング法等のエッチング法を用い除去する。以降の図では下地層３５の図示を省略する。これにより、パッド３４および表面配線層３４ａが形成される。
【００４４】
図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、絶縁膜１８上にマスク層６４を形成する。マスク層６４は、例えばフォトレジストであり、領域５４に開口６５を有する。マスク層６４をマスクに、絶縁膜１８をエッチングする。エッチングには、例えばＣＦ４ガスを用いたドライエッチング法を用いる。領域５４における半導体基板１０の上面が露出する。領域５２には半導体基板１０に接する絶縁膜１８が残存する。その後、マスク層６４を除去する。
【００４５】
図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、領域５４において半導体基板１０を分割する。例えばスクライブツールを用い半導体基板１０を劈開する。半導体基板１０の分割には、スクライブ法以外にレーザスクライブ法またはダイシング法を用いてもよい。
【００４６】
図７Ａおよび図７Ｂのように、樹脂層１４の側面と絶縁膜１２の側面とは一致するように、樹脂層１４および絶縁膜１２をエッチングする。これにより、図８Ａおよび図８Ｂのように、絶縁膜１２の側面に接するように絶縁膜１８を形成することができる。よって、比較例２の図３Ｂの領域７２のように絶縁膜１８の膜質の劣化および／または膜厚の減少を抑制できる。
【００４７】
酸素等の透過抑制の観点から、絶縁膜１８は窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜であることが好ましい。しかし、絶縁膜１２を窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜とすると。図７Ａおよび図７Ｂにおいて、絶縁膜１２がサイドエッチングされてしまう。これは、窒化シリコンはエッチングガスであるフッ素ガスとの反応速度が大きいためである。絶縁膜１２のサイドエッチングにより、比較例２の図３Ｂの構造となる。比較例２の構造では、図８Ａおよび図８Ｂにおいて、図３Ｂの領域７２における絶縁膜１８の膜質が悪いおよび／または膜厚が薄くなる。このため、樹脂層１４への酸素等の透過の抑制が不十分となる。
【００４８】
よって、絶縁膜１２は、絶縁膜１８よりエッチング速度の遅い材料とすることが好ましい。絶縁膜１２には、絶縁膜１８よりエッチング速度の遅い材料として、フッ素系ガスとの反応速度の小さい酸化シリコン膜を用いることができる。酸化シリコン膜を用いることで、前述のように、垂直方向に加速されたイオンにアシストされたドライエッチングを行なうことになり、サイドエッチングが小さくなる。絶縁膜１２は、絶縁膜１８と同じ膜であってもよい。この場合、絶縁膜１２は、例えば絶縁膜１８よりエッチング速度が遅くなるような条件で成膜することが好ましい。
【００４９】
図４Ａおよび図４Ｂのように、絶縁膜１２は、半導体素子２０を覆うことが好ましい。これにより、その後の工程において、半導体素子２０を保護することができる。
【００５０】
樹脂層１４は、樹脂層１４ａ（第１樹脂層）および１４ｂ（第２樹脂層）を含む。絶縁膜１６（第３絶縁膜）は樹脂層１４ａおよび１４ｂの間に設けられている。これにより、図５Ａおよび図５Ｂのように、絶縁膜１６上に内部配線層３０を形成することができる。絶縁膜１６は、設けられていなくてもよく、２層以上設けられていてもよい。
【００５１】
図１４Ａおよび図１４Ｂにおいて、領域５４に絶縁膜１２または１８が残存していると、スクライブのときに絶縁膜１２または１８にクラックが発生する。または、絶縁膜１２または１８が断片となり、他の領域に付着する。実施例１では、領域５４に絶縁膜１２および１８が設けられていないため、絶縁膜１２または１８に発生するクラックまたは絶縁膜１２および１８の断片の付着を抑制できる。
【実施例２】
【００５２】
図１５は、実施例２に係る半導体装置の断面図である。図１５は、図１のＡ−Ａ断面に相当する。図１５に示すように、領域５２に半導体基板１０の上面に接し、絶縁膜１２が設けられている。領域５２において絶縁膜１８は絶縁膜１２の上面に接し設けられている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。
【００５３】
絶縁膜１２と１８との界面の長さは、絶縁膜１２と半導体基板１０との界面の長さとほとんど同じである。絶縁膜１２と１８との界面より半導体基板１０と絶縁膜１２との界面の方が酸素等の侵入が容易である。したがって、酸素等は半導体基板１０と絶縁膜１２との界面の経路８２を主に透過する。透過した酸素等が樹脂層１４に侵入しようとすると、経路８５のように絶縁膜１２を透過しなくてはならない。経路８５は、絶縁膜１２単層を透過する経路のため、酸素等の透過はほとんどない。
【００５４】
以上のように、実施例２によれば、絶縁膜１２の側面は樹脂層１４の側面より外側に位置している。絶縁膜１２は樹脂層１４の外側において半導体基板１０の上面に接している。さらに、絶縁膜１８は、樹脂層１４の外側において絶縁膜１２の上面に接する。これにより、経路８２で酸素等が侵入しても経路８５による樹脂層１４への酸素等の侵入が抑制できる。よって、樹脂層１４の酸化等の劣化が抑制でき、半導体素子２０の特性変化等が抑制できる。
【００５５】
また、絶縁膜１２の側面は絶縁膜１８から露出する。これにより、絶縁膜１２と半導体基板１０との界面を長くできる。よって、樹脂層１４への酸素等の侵入が抑制できる。
【００５６】
経路８２を透過した酸素等の侵入は、絶縁膜１２の種類に依存する。発明者らの知見によれば絶縁膜１２が酸化シリコン膜の場合、絶縁膜１２が窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜の場合に比べ、経路８２を介した酸素等の侵入が抑制される。よって、絶縁膜１２は酸化シリコン膜であることが好ましい。
【００５７】
［実施例２の製造方法］
図１６Ａから図１６Ｃは、実施例２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。図１６Ａに示すように、実施例１の図７Ａおよび図７Ｂにおいて、樹脂層１４および絶縁膜１６をエッチングするときに絶縁膜１２を残存させる。例えばエッチングガスとして、四フッ化炭素（ＣＦ４）および酸素（Ｏ２）の混合ガスを用いる。酸素の混合比を高くすると、酸化シリコンのエッチング速度がＢＣＢのエンチング速度に対し遅くなる。このように、酸化シリコンのＢＣＢに対する選択比を小さくできる。
【００５８】
図１６Ｂに示すように、実施例１の図８Ａおよび図８Ｂと同様に、樹脂層１４の上面および側面並びに領域５２および５４の絶縁膜１２に接するように絶縁膜１８を形成する。図１６Ｃに示すように、実施例１の図１３Ａおよび１３Ｂにおいて、マスク層６４をマスクに領域５４における絶縁膜１２および１８をエッチングする。その他の製造工程は実施例１の製造工程と同じであり説明を省略する。
【００５９】
実施例２では、絶縁膜１２と絶縁膜１８の側面は一致する。これは、図１６Ｃのように、絶縁膜１２と１８を同時にエッチングしているためである。これにより、製造工程を削減できる。
【実施例３】
【００６０】
図１７は、実施例３に係る半導体装置の断面図である。図１７は、図１のＡ−Ａ断面に相当する。図１７に示すように、領域５２は領域５２ａと領域５２ａの外側に設けられた領域５２ｂとを含む。領域５２ａにおいて、絶縁膜１２が半導体基板１０の上面に接して設けられ、絶縁膜１８が絶縁膜１２の上面に接して設けられている。領域５２ｂにおいて、絶縁膜１２は設けられておらず、絶縁膜１８が半導体基板１０の上面に接して設けられている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。
【００６１】
［実施例３の製造方法］
図１８Ａから図１８Ｃは、実施例３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。図１８Ａに示すように、実施例２の図１６Ａの後にマスク層６０を除去した後、樹脂層１４および絶縁膜１２上にマスク層６８を形成する。マスク層６８は、例えばフォトレジストであり、領域５２ｂおよび５４に開口６９を有する。マスク層６８をマスクに、絶縁膜１２をエッチングする。その後マスク層６８を除去する。
【００６２】
図１８Ｂに示すように、実施例１の図８Ａおよび図８Ｂと同様に、樹脂層１４の上面および側面、領域５２ａの絶縁膜１２の上面、並びに領域５２ｂおよび５４の半導体基板１０の上面に接するように絶縁膜１８を形成する。図１８Ｃに示すように、実施例１の図１３Ａおよび１３Ｂと同様に、マスク層６４をマスクに領域５４における絶縁膜１２をエッチングする。その他の製造工程は実施例１の製造工程と同じであり説明を省略する。
【００６３】
実施例３によれば、領域５２ａにおいて、絶縁膜１２は樹脂層１４の外側において半導体基板１０の上面に接している。絶縁膜１８は、樹脂層１４の外側において絶縁膜１２の上面に接する。これにより、実施例２と同様に、樹脂層１４の酸化等の劣化が抑制でき、半導体素子２０の特性変化等が抑制できる。
【００６４】
樹脂層１４の側面と絶縁膜１２の側面との距離Ｌ２（図１７参照）は、酸素等の侵入を抑制するため、絶縁膜１２の膜厚の２倍以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましい。
【００６５】
図１８Ｂにおいて、マスク層６８をマスクに絶縁膜１２をエッチングするため、絶縁膜１２のサイドエッチングを抑制できる。また、絶縁膜１２がサイドエッチングされたとしても、絶縁膜１８は絶縁膜１２の側面に接する。これにより、比較例２のような空隙７０を介した酸素等の透過を抑制できる。
【実施例４】
【００６６】
図１９は、実施例４に係る半導体装置の平面図である。図１９に示すように、半導体装置１０２において、半導体基板１０上に半導体素子４０としてマッハツェンダ型変調器が形成されている。半導体素子４０は導波路５６および電極５８を備えている。半導体装置であるチップの大きさは、例えば１ｍｍ×８ｍｍである。回路部５０の大きさは例えば０．８ｍｍ×７．８ｍｍである。
【００６７】
図２０は、図１９のＡ−Ａ断面図である。図２０に示すように、半導体素子４０は、下部クラッド層４２、下部電極４３、コア層４４、上部クラッド層４５および上部電極４６を含む。下部クラッド層４２は、半導体基板１０に上に設けられている。コア層４４は下部クラッド層４２上に設けられている。上部クラッド層４５はコア層４４上に設けられている。下部電極４３および上部電極４６はそれぞれ下部クラッド層４２および上部クラッド層４５に電気的に接触している。下部クラッド層４２およびコア層４４は、それぞれ例えばｎ型ＩｎＰ層およびＧａＩｎＡｓＰ層である。上部クラッド層４５は、半導体基板１０側からｐ型ＩｎＰ層およびｐ型ＩｎＧａＡｓ層である。
【００６８】
図１９の導波路５６は、下部クラッド層４２、コア層４４および上部クラッド層４５を含む。図１９の電極５８は、下部電極４３および上部電極４６を含む。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。
【００６９】
実施例１から４によれば、半導体基板１０の最上面は化合物半導体である。化合物半導体と絶縁膜１２および１８との界面は酸素等の侵入経路となり易い。よって、絶縁膜１８を樹脂層１４の上面および側面並びに絶縁膜１２の上面および側面の少なくとも一方に接するように設ける。そして、絶縁膜１８の側面と樹脂層１４の側面との距離を絶縁膜１８の膜厚より大きくすることが有効である。これにより、酸素等の樹脂層１４への侵入を抑制できる。
【００７０】
また、化合物半導体層を有する半導体素子２０および４０は、応力に起因して特性が変化しやすい。例えば化合物半導体層に応力が加わると、化合物半導体層の屈折率が変化する、および／または、化合物半導体層にピエゾ電荷が生じる。よって、酸素等の樹脂層１４への侵入を抑制することで、半導体素子２０および４０の特性変化を抑制できる。
【００７１】
特に、絶縁膜１２および１８とＩｎＰとの界面は、酸素等の侵入経路となり易い。よって、半導体基板１０の最上層がＩｎＰのときに、実施例１から４はより効果を発揮する。
【００７２】
半導体素子２０は、実施例１のようにサブコレクタ層２２ａ、コレクタ層２２ｂ、ベース層２４、エミッタ層２６ａおよびエミッタコンタクト層２６ｂ等の化合物半導体層を有するトランジスタを含んでもよい。半導体素子４０は、実施例４のように、下部クラッド層４２、コア層４４および上部クラッド層４５等の化合物半導体層を有する導波路５６を含んでもよい。半導体素子２０はトランジスタおよび導波路以外の半導体素子を含んでもよい。
【００７３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００７４】
（付記１）
半導体基板上に設けられた半導体素子と、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体素子を覆う樹脂層と、
前記半導体基板と前記樹脂層との間に設けられ、無機絶縁体を含む第１絶縁膜と、
前記樹脂層の上面および側面と、前記第１絶縁膜の上面および側面の少なくとも一方と、に接し、無機絶縁体を含む第２絶縁膜と、
を具備し、
前記第２絶縁膜の側面と前記樹脂層の側面との距離は、前記第２絶縁膜の膜厚より大きい半導体装置。
（付記２）
前記第１絶縁膜の側面は前記樹脂層の側面に一致または前記樹脂層の側面より内側に位置し、
前記第２絶縁膜は、前記第１絶縁膜の側面に接し、かつ前記樹脂層の外側において前記半導体基板の上面に接する付記１に記載の半導体装置。
（付記３）
前記第１絶縁膜の側面は前記樹脂層の側面より外側に位置し、
前記第１絶縁膜は前記樹脂層の外側において前記半導体基板の上面に接し、
前記第２絶縁膜は、前記樹脂層の外側において前記第１絶縁膜の上面に接する付記１に記載の半導体装置。
（付記４）
前記第１絶縁膜の側面は前記第２絶縁膜から露出する付記３に記載の半導体装置。
（付記５）
前記第２絶縁膜は前記第１絶縁膜の側面に接する付記３に記載の半導体装置。
（付記６）
前記第１絶縁膜は酸化シリコン膜であり、前記第２絶縁膜は窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜である付記１に記載の半導体装置。
（付記７）
前記樹脂層はＢＣＢ層である付記１に記載の半導体装置。
（付記８）
前記半導体素子は、化合物半導体層を有し、
前記半導体素子の最上層は化合物半導体である付記１に記載の半導体装置。
（付記９）
前記樹脂層の側面と前記第１絶縁膜の側面とは一致する付記２に記載の半導体装置。
（付記１０）
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜の側面は一致する付記４に記載の半導体装置。
（付記１１）
前記第１絶縁膜は前記半導体素子を覆う付記１に記載の半導体装置。
（付記１２）
前記樹脂層は、第１樹脂層および第２樹脂層を含み、
前記半導体装置は、前記第１樹脂層および前記第２樹脂層の間に設けられ、無機絶縁体を含む第３絶縁膜を具備する付記１に記載の半導体装置。
（付記１３）
前記樹脂層上に設けられたボンディングパッドを具備する付記１に記載の半導体装置。
（付記１４）
前記半導体素子は、化合物半導体層を有するトランジスタを含む付記１に記載の半導体装置。
（付記１５）
前記半導体素子は、化合物半導体層を有する光導波路を含む付記１に記載の半導体装置。
【符号の説明】
【００７５】
１０  半導体基板
１２、１６、１８  絶縁膜
１４、１４ａ、１４ｂ  樹脂層
２０、４０  半導体素子
２２ａ  サブコレクタ層
２２ｂ  コレクタ層
２３  コレクタ電極
２４  ベース層
２５  ベース電極
２６ａ  エミッタ層
２６ｂ  エミッタコンタクト層
２７  エミッタ電極
３０  内部配線層
３２  貫通配線
３３  貫通孔
３４  パッド
３４ａ  表面配線層
４２  下部クラッド層
４３  下部電極
４４  コア層
４５  上部クラッド層
４６  上部電極
５０  回路部
５２、５２ａ、５２ｂ、５４、７２  領域
５６  導波路
５８  電極
６０、６２、６４、６８  マスク層
６１、６３、６５、６９  開口
７０  空隙
８０、８２、８４、８５、８６  経路
１００、１０２  半導体装置
【図１】
0006648616.tif 000002
【図２Ａ】
0006648616.tif 000003
【図２Ｂ】
0006648616.tif 000004
【図３Ａ】
0006648616.tif 000005
【図３Ｂ】
0006648616.tif 000006
【図３Ｃ】
0006648616.tif 000007
【図４Ａ】
0006648616.tif 000008
【図４Ｂ】
0006648616.tif 000009
【図５Ａ】
0006648616.tif 000010
【図５Ｂ】
0006648616.tif 000011
【図６Ａ】
0006648616.tif 000012
【図６Ｂ】
0006648616.tif 000013
【図７Ａ】
0006648616.tif 000014
【図７Ｂ】
0006648616.tif 000015
【図８Ａ】
0006648616.tif 000016
【図８Ｂ】
0006648616.tif 000017
【図９Ａ】
0006648616.tif 000018
【図９Ｂ】
0006648616.tif 000019
【図１０Ａ】
0006648616.tif 000020
【図１０Ｂ】
0006648616.tif 000021
【図１１Ａ】
0006648616.tif 000022
【図１１Ｂ】
0006648616.tif 000023
【図１２Ａ】
0006648616.tif 000024
【図１２Ｂ】
0006648616.tif 000025
【図１３Ａ】
0006648616.tif 000026
【図１３Ｂ】
0006648616.tif 000027
【図１４Ａ】
0006648616.tif 000028
【図１４Ｂ】
0006648616.tif 000029
【図１５】
0006648616.tif 000030
【図１６Ａ】
0006648616.tif 000031
【図１６Ｂ】
0006648616.tif 000032
【図１６Ｃ】
0006648616.tif 000033
【図１７】
0006648616.tif 000034
【図１８Ａ】
0006648616.tif 000035
【図１８Ｂ】
0006648616.tif 000036
【図１８Ｃ】
0006648616.tif 000037
【図１９】
0006648616.tif 000038
【図２０】
0006648616.tif 000039