(57)【要約】【課題】電解めっきを用いた配線の形成方法において、配線を電解めっきで形成するのと同時に当該配線の肩部にテーパを形成する。【解決手段】半導体基板１０の一面上において配線３０を形成する予定の部位に開口部２１を有するレジスト２０を形成する工程と、開口部２１から露出する基板１０の一面上に電解めっき法により配線３０を形成する工程と、その後、レジスト２０を除去する工程とを備え、レジスト２０を形成する工程では、レジスト２０における開口部２１の端面を下方から上方に向かって拡がるテーパ形状とする。【選択図】　　　　図１
2004079797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１０）の一面上に電解めっきを用いて配線（３０）を形成する配線の形成方法において、
前記基板の一面上において前記配線を形成する予定の部位に開口部（２１）を有するレジスト（２０）を形成する工程と、
前記開口部から露出する前記基板の一面上に電解めっき法により前記配線を形成する工程と、
その後、前記レジストを除去する工程とを備え、
前記レジストを形成する工程では、前記レジストにおける前記開口部の端面を下方から上方に向かって拡がるテーパ形状とすることを特徴とする配線の形成方法。
【請求項２】
基板（１０）の一面上に電解めっきを用いて配線（３０）を形成する配線の形成方法において、
前記基板の一面上において前記配線を形成する予定の部位に開口部（２１）を有するレジスト（２０）を形成する工程と、
前記開口部から露出する前記基板の一面上に電解めっき法により前記配線を形成する工程と、
その後、前記レジストを除去する工程とを備え、
前記レジストを形成する工程では、前記レジストとしてフィルムレジストを用いることにより前記レジストにおける前記開口部の端面を上方から下方に向かって拡がるテーパ形状とすることを特徴とする配線の形成方法。
【請求項３】
基板（１０）の一面上に電解めっきを用いて配線（３０）を形成する配線の形成方法において、
前記基板の一面上において前記配線を形成する予定の部位に開口部（２１）を有するレジスト（２０）を形成する工程と、
前記開口部から露出する前記基板の一面上に電解めっき法により前記配線を形成する工程と、
その後、前記レジストを除去する工程とを備え、
前記レジストを形成する工程では、前記レジストの厚さを前記電解めっき法により形成すべき前記配線の厚さよりも薄くなるようにし、
前記配線を形成する工程では、前記レジストの厚さよりも厚く前記配線を形成することにより、前記配線を前記レジストの開口部の縁部の上にもはみ出して形成するようにしたことを特徴とする配線の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解めっきを用いた配線の形成方法に関し、例えばＣＳＰ（チップサイズパッケージ）の再配線などの形成に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な配線の形成方法についてウェハレベルＣＳＰを例にとって示す。ウェハレベルＣＳＰは、半導体製造工程においてチップを切断することなくウェハ状態のままではんだバンプまで形成し、完成したウェハをダイシングしてチップ化するものである。
【０００３】
図５は、このウェハレベルＣＳＰの要部概略断面図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、このウェハレベルＣＳＰにおける再配線を形成する従来工程を示す概略断面図である。
【０００４】
図５に示すように、半導体基板１０の取出電極１２とはんだバンプ４０との間が再配線３０によって電気的に接続されている。この再配線３０の形成方法は次のようである。
【０００５】
まず、半導体基板１０に、通常の半導体プロセスにてトランジスタなどの半導体素子やアルミニウムなどからなる配線１１や取出電極１２などを形成し、この半導体基板１０の上に、半導体素子や配線１１を保護するパッシベーション膜１３を形成する。
【０００６】
このパッシベーション膜１３の上にポリイミドなどからなる層間膜１４を形成し、続いて、基板１０上の取出電極１２の上部にて層間膜１４をエッチングなどにより除去して開口部１５を形成する（層間膜形成工程）。
【０００７】
次に、この開口部１５から露出する取出電極１２を含む層間膜１４の全面に、ＣｒやＣｕなどのスパッタなどにより成膜されたシード層１６を形成する（シード層形成工程）。
【０００８】
次に、図６（ａ）に示すように、シード層１６の表面のうち再配線３０を形成する予定の部位に開口部２１を有するレジスト２０を、露光・エッチングなどによりパターニング形成し（レジスト形成工程）、レジスト２０の開口部２１から露出するシード層１６の表面に、電解めっき法により再配線３０を形成する（配線形成工程）。
【０００９】
その後、剥離液などを用いて上記レジストを除去し（レジスト除去工程）、レジストが除去された部分におけるシード層１６を酸などのエッチング液を用いてエッチングし除去する（シード層エッチング工程）。こうして、残ったシード層１６とともに再配線３０が形成される。
【００１０】
その後、図６（ｂ）に示すように、半導体基板１０の上に、ポリイミドなどからなる保護膜５０を形成する（保護膜形成工程）。なお、上記図５に示すように、この保護膜５０は、再配線３０におけるはんだバンプ４０との接続部を開口させた状態で形成する。
【００１１】
そして、印刷、はんだボールなどの手法を用いてはんだバンプ４０を形成し、保護膜５０の開口部５１を介して再配線３０とはんだバンプ４０とを電気的・機械的に接続する（はんだバンプ形成工程）。こうして、上記図５に示すＣＳＰ構造ができあがる。なお、この後ダイシングによるチップ化が行われる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、上記ＣＳＰなどにおいて特に大電流を流すパワー素子を内蔵するパワーＩＣを有するような場合、配線の電流容量の確保や配線抵抗の低減を目的として配線の膜厚を厚くする必要が生じる。例えば、上記ウェハレベルＣＳＰでは再配線３０の膜厚を６〜１２μｍ程度にする。
【００１３】
このため、上記図６（ｂ）に示すように、保護膜５０のうち再配線３０の肩部３０ａの上に形成された部分では、その膜厚（以下、カバレッジ膜厚という）５０ａが薄くなる。例えば、この部分に導電性異物Ｋが付着した場合など、隣同士の再配線３０間の絶縁信頼性が低下する。
【００１４】
これを回避するために、従来では保護膜５０を２回塗布形成して、保護膜そのものの膜厚を厚くしてカバレッジ膜厚を確保する方法もあるが、工程数が増加するためコストアップにつながってしまう。また、保護膜の粘度を高くして保護膜５０を厚く形成する方法もあるが、配線の段差部などにボイドが発生しやすいという問題がある。
【００１５】
そこで、電解めっきにより金属配線を形成した後、この金属配線をエッチング処理することにより配線の肩部をテーパ形状もしくはＲ形状とする方法が考えられる。このようにすれば、配線の肩部が外周に向かってすそ広がり形状となるため、その上に保護膜を形成した場合、上記カバレッジ膜厚５０ａを確保できる。
【００１６】
しかし、この場合、厚い金属配線の肩部にテーパを形成するには、エッチング処理にかなりの時間がかかったり、エッチングにより配線の膜厚や幅が小さくなってしまうなどの問題がある。
【００１７】
本発明は上記問題に鑑み、電解めっきを用いた配線の形成方法において、配線を電解めっきで形成するのと同時に当該配線の肩部にテーパ（Ｒ形状含む）を形成することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板（１０）の一面上に電解めっきを用いて配線（３０）を形成する配線の形成方法において、基板の一面上において配線を形成する予定の部位に開口部（２１）を有するレジスト（２０）を形成する工程と、開口部から露出する基板の一面上に電解めっき法により配線を形成する工程と、その後、レジストを除去する工程とを備え、レジストを形成する工程では、レジストにおける開口部の端面を下方から上方に向かって拡がるテーパ形状とすることを特徴とする。
【００１９】
それによれば、レジストをこのようなテーパ形状とすることで、配線を電解めっきで形成するときに、レジストのテーパ面にて配線は円弧状に形成していき、この円弧状部分が配線の肩部となる。そのため、本発明によれば、配線を電解めっきで形成するのと同時に当該配線の肩部にＲ形状に近いテーパを形成することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明では、基板（１０）の一面上に電解めっきを用いて配線（３０）を形成する配線の形成方法において、基板の一面上において配線を形成する予定の部位に開口部（２１）を有するレジスト（２０）を形成する工程と、開口部から露出する基板の一面上に電解めっき法により配線を形成する工程と、その後、レジストを除去する工程とを備え、レジストを形成する工程では、レジストとしてフィルムレジストを用いることによりレジストにおける開口部の端面を上方から下方に向かって拡がるテーパ形状とすることを特徴とする。
【００２１】
本発明者らは、レジストとしてフィルムレジストを用いることによりレジストにおける開口部の端面を上方から下方に向かって拡がるテーパ形状とできることを実験的に確認した。
【００２２】
請求項２の発明はこのことを利用したもので、開口部端面がこのようなテーパ形状をなすレジストをマスクとして、電解めっきを行うことにより、配線を電解めっきで形成するのと同時に当該配線の肩部にテーパを形成することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明では、基板（１０）の一面上に電解めっきを用いて配線（３０）を形成する配線の形成方法において、基板の一面上において配線を形成する予定の部位に開口部（２１）を有するレジスト（２０）を形成する工程と、開口部から露出する基板の一面上に電解めっき法により配線を形成する工程と、その後、レジストを除去する工程とを備え、レジストを形成する工程では、レジストの厚さを電解めっき法により形成すべき配線の厚さよりも薄くなるようにし、配線を形成する工程では、レジストの厚さよりも厚く配線を形成することにより、配線をレジストの開口部の縁部の上にもはみ出して形成するようにしたことを特徴とする。
【００２４】
それによれば、レジストの厚さを形成すべき配線の厚さよりも薄くすることで、配線を電解めっきで形成するときに、レジストの高さを超えるとともに開口部の縁部上にはみ出して形成される配線部分は、外周に向かってすそ拡がりの円弧状に形成されていく。そしてこの円弧状部分が配線の肩部となる。
【００２５】
そのため、本発明によっても、電解めっきを用いた配線の形成方法において、配線を電解めっきで形成するのと同時に当該配線の肩部にテーパを形成することができる。
【００２６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。限定するものではないが、本実施形態では、電解めっきで形成される配線としてウェハレベルＣＳＰの再配線に適用した例を説明する。
【００２８】
本実施形態に係るＣＳＰの基本構成は上記図５に示した構成と同様である。多少重複する部分もあるが、本実施形態のＣＳＰの基本構成について図５を参照して説明する。
【００２９】
半導体基板１０は、シリコン基板などから構成されており、この半導体基板１０には、図示しないトランジスタなどの半導体素子が形成されている。また、半導体基板１０の一面側には上記半導体素子と導通するアルミなどからなる配線１１や取出電極（パッド）１２が形成されている。
【００３０】
半導体基板１０の一面上には、半導体素子や配線１１を被覆して保護するシリコン窒化膜などからなるパッシベーション膜１３が形成されている。ここで、パッシベーション膜１３は取出電極１２上には開口している。なお、これら半導体素子、配線１１、取出電極１２、パッシベーション膜１３は周知の半導体プロセスにより形成することができる。
【００３１】
このパッシベーション膜１３の上には、絶縁性の膜材料からなる層間膜１４が形成されている。この層間膜１４は上部の再配線３０と半導体基板１０との応力緩和などの役割をなすもので、例えば、ポリイミドなどを塗布して硬化させることで形成できる。また、取出電極１２の上部にて層間膜１４はエッチングなどにより除去されて開口部１５が形成されている。
【００３２】
そして、層間膜１４の上には、シード層１６を介して金属を含む材料からなる再配線３０が所定のパターンにて形成されている。この再配線３０は、ＣＳＰにおいて所定のピッチで整列配置されるはんだバンプ４０と取出電極１２とを電気的に接続するために必要なものである。
【００３３】
なお、シード層１６は、再配線３０の下地となるもので、ＣｕやＣｒなどの膜をスパッタ法などにて成膜できる。このシード層１６は再配線３０と一致したパターンをなしている。
【００３４】
再配線３０は、層間膜１４の開口部１５を介して取出電極１２と電気的に導通しており、層間膜１４の開口部１５からはんだバンプ４０の配置部分まで所定の配線パターンを有して延びている。
【００３５】
この再配線３０は電解めっきを用いて形成される配線であり、例えば下地側からＣｕ、Ｎｉ、Ａｕなどの各めっき層が積層された多層構造やＣｕなどの単層の配線構造にすることができる。
【００３６】
また、再配線３０および層間膜１４の上には、ポリイミドなどの絶縁性膜からなる保護膜５０が形成されている。保護膜５０のうち再配線３０上の所定部位には、開口部５１が形成されており、この開口部５１を介して再配線３０とはんだバンプ４０とが電気的・機械的に接続されている。
【００３７】
ここで、本実施形態の再配線３０の詳細な断面構成について図１に示しておく。図１は保護膜に覆われた部分の再配線３０において、再配線３０の長手方向と直交する方向に沿った断面を示すものである。シード層１６の上に再配線３０が形成されており、再配線３０の肩部３０ａはＲ形状に近いテーパ形状となっている。
【００３８】
各部の膜厚寸法の一例を挙げておく。シード層１６を含めた再配線３０の膜厚Ｔ１は例えば６〜１２μｍ、層間膜１４上の保護膜５０の厚さＴ２は５μｍ程度、再配線３０上の保護膜５０の厚さＴ３は３〜４μｍ程度、肩部３０ａ上の保護膜５０の膜厚（カバレッジ膜厚）Ｔ４は１μｍ以上が確保されている。
【００３９】
このようなウェハレベルＣＳＰは、プリント基板やセラミック基板などの配線基板上にはんだバンプ４０側にて搭載され、はんだバンプ４０をリフローさせることにより上記配線基板に実装される。
【００４０】
また、本実施形態のＣＳＰは、「従来技術」の欄にて述べたように、パッシベーション膜１３まで形成された半導体基板１０に対し、層間膜形成、シード層形成、レジスト形成、配線形成、レジスト除去、シード層エッチング、保護膜形成の各工程を行うことにより製造することができる。
【００４１】
ここにおいて、上記図１に示した肩部３０ａにテーパが形成された再配線３０は、次の図２、図３、図４に示すようにして形成される。大きくは、本発明者らが見出した次の三つの形成方法がある。
【００４２】
図２に示す第１の方法では、レジスト２０を形成する工程において、レジスト２０における開口部２１の端面を下方から上方に向かって拡がるテーパ形状とすることを特徴とするものである。
【００４３】
ここで、このレジスト２０のテーパは、アクリル系樹脂などの材質からなるレジストをフォトリソグラフ技術を用いて露光およびエッチングしてパターニング形成するときに露光量を狙い値よりも多めにすることで形成できる。また、レジストを露光した後の現像、エッチング時間を短めにすることでもレジストのテーパを形成することができる。
【００４４】
例えば、図２のテーパ形状は、合成ゴム系などのネガレジストであれば露光をオーバーに行うことで達成できるし、フェノールノボラック系のポジ型レジストであれば現像をアンダーに行うことで容易に形成が可能である。
【００４５】
この第１の方法によれば、レジスト２０をこのようなテーパ形状とすることで、再配線３０を電解めっきで形成するときに、レジスト２０のテーパ面にて再配線３０となるめっき膜は円弧状に形成してく。そして、この円弧状部分が再配線３０の肩部３０ａとなる。こうして、再配線３０を電解めっきで形成するのと同時に再配線３０の肩部３０ａにＲ形状に近いテーパを形成することができる。
【００４６】
図３に示す第２の方法では、レジスト２０を形成する工程において、レジスト２０としてフィルムレジストを用いることによりレジスト２０における開口部２１の端面を上方から下方に向かって拡がるテーパ形状とすることを特徴とするものである。
【００４７】
本発明者らは、レジスト２０として感光性樹脂フィルム（例えばアクリルメタクリルエステル重合物など）などからなるフィルムレジストを用い、これをＮａ２ＣＯ３（炭酸ソーダ）水溶液などからなる現像液を用いてエッチングすることにより、レジスト２０における開口部２１の端面を上方から下方に向かって拡がるテーパ形状とできることを実験的に確認した。
【００４８】
より具体的には、アクリル系のドライフィルムレジストを用い、投影露光の焦点を表面付近に設定してアンダー露光し、現像をオーバーに行うことで、レジスト２０における開口部２１の端面を上方から下方に向かって拡がるテーパ形状とできることを実験的に確認した。
【００４９】
そして、図３に示すように、この第２の方法では、開口部２１の端面がこのようなテーパ形状をなすレジスト２０をマスクとして、電解めっきを行うことにより、再配線３０を電解めっきで形成するのと同時に再配線３０の肩部３０ａにテーパを形成することができる。
【００５０】
図４に示す第３の方法では、レジスト２０を形成する工程において、レジスト２０の厚さを電解めっき法により形成すべき再配線３０の厚さよりも薄くなるようにし、再配線３０を形成する工程では、レジスト２０の厚さよりも厚く再配線３０を形成することにより、再配線３０をレジスト２０の開口部２１の縁部の上にもはみ出して形成するようにしたことを特徴とするものである。
【００５１】
それによれば、再配線３０を電解めっきで形成するときに、レジスト２０の高さを超えるとともに開口部２１の縁部上にはみ出して形成される再配線３０の部分は、外周に向かってすそ拡がりの円弧状に形成されていく。そしてこの円弧状部分が再配線３０の肩部３０ａとなる。
【００５２】
そのため、この第３の方法によっても、再配線３０を電解めっきで形成するのと同時に再配線３０の肩部３０ａにテーパを形成することができる。
【００５３】
以上述べてきたように、本実施形態では、基板１０の一面上において配線３０を形成する予定の部位に開口部２１を有するレジスト２０を形成する工程と、開口部２１から露出する基板１０の一面上に電解めっき法により配線３０を形成する工程と、その後、レジスト２０を除去する工程とを備える配線３０の形成方法において、上記第１から第３の方法のいずれかを採用することにより、配線３０を電解めっきで形成するのと同時に当該配線３０の肩部３０ａにテーパを形成することができる。
【００５４】
そして、このように肩部３０ａがテーパ形状（Ｒ形状も含む）配線３０の上に、保護膜５０を形成することにより、絶縁信頼性などを確保可能な、すなわち保護膜特性を十分に確保可能なカバレッジ膜厚を実現することができる。
【００５５】
なお、配線３０の肩部３０ａにテーパを形成することは、電解めっき時の電流密度を標準条件よりも増加させることでも可能であることを実験的に確認している。例えば、電流密度を標準条件よりも３〜４Ａ／ｓｄ程度に増加させることにより、再配線３０の厚さを配線中央部に比べて配線端部が約０．５〜０．７μｍ程度薄くなるようにできる。
【００５６】
これにより、再配線３０の肩部３０ａにテーパを形成することができ、この上に形成した保護膜５０のカバレッジ膜厚を１μｍ以上にすることができた。
【００５７】
なお、本発明は、ＣＳＰの再配線以外にも、電解めっきを用いた配線の形成方法であれば適用可能である。例えば、プリント基板上の銅箔配線に電解めっきを行い、それにより形成されるめっき膜からなる配線に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る配線の断面形状を示す図である。
【図２】上記実施形態において配線を形成する第１の方法を示す概略断面図である。
【図３】上記実施形態において配線を形成する第２の方法を示す概略断面図である。
【図４】上記実施形態において配線を形成する第３の方法を示す概略断面図である。
【図５】ウェハレベルＣＳＰの要部を示す概略断面図である。
【図６】従来の配線の形成方法を示す図である。
【符号の説明】
１０…半導体基板、２０…レジスト、２１…開口部、３０…再配線。
【図１】
2004079797.tif 000003
【図２】
2004079797.tif 000004
【図３】
2004079797.tif 000005
【図４】
2004079797.tif 000006
【図５】
2004079797.tif 000007
【図６】
2004079797.tif 000008