(57)【要約】【課題】  半導体装置の製造方法に関して、樹脂層に形成される突起部を除去することによって、配線層の損傷などをなくし、信頼性の向上を図ることにある。【解決手段】  半導体装置の製造方法は、（ａ）集積回路１２が形成された半導体基板１０に、樹脂層２０をパターニングして設けること、（ｂ）樹脂層２０を硬化させること、（ｃ）レジスト層２４を、樹脂層２０を覆うように設けること、（ｄ）レジスト層２４及び樹脂層２０を、樹脂層２０が露出するまでドライエッチングすること、を含む。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）集積回路が形成された半導体基板に、樹脂層をパターニングして設けること、
（ｂ）前記樹脂層を硬化させること、
（ｃ）レジスト層を、前記樹脂層を覆うように設けること、
（ｄ）前記レジスト層及び前記樹脂層を、前記樹脂層が露出するまでドライエッチングすること、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程で、前記樹脂層を熱硬化性樹脂前駆体から形成し、
前記（ｂ）工程で、前記樹脂層を加熱する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記レジスト層を、硬化後の前記樹脂層の上面よりも平坦な上面になるように設ける半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記レジスト層をスピンコートによって設ける半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程で、酸素プラズマエッチングを行う半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程後に、前記レジスト層を除去することをさらに含む半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程後に、
前記樹脂層に至るように配線層を形成すること、
前記配線層の前記樹脂層に形成される電気的接続部を避けて、被覆層を形成すること、
前記電気的接続部に外部端子を形成すること、
をさらに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、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の一形態であるＷ−ＣＳＰ（Wafer Level CSP）では、半導体基板上に樹脂層を形成し、樹脂層上に配線層を形成し、配線層上に外部端子を形成する。樹脂層を形成することによって、配線層及び外部端子に加えられる応力を緩和することができる。樹脂層は、所定形状にパターニングした後、硬化させて成形する。
【０００３】
従来、硬化後の樹脂層には、その外周部に、半導体基板の厚み方向に突起する突起部が形成されることがあった。配線層は突起部を通過して樹脂層の中央部に至るように形成されるので、突起部によって、配線層が損傷することがあった。例えば、配線層上にソルダレジスト層を形成する場合に、樹脂層の突起部付近でソルダレジスト層が厚く形成され、ソルダレジスト層の硬化収縮によって、配線層又は半導体基板に過剰な応力を加えることがあった。
【０００４】
本発明の目的は、半導体装置の製造方法に関して、樹脂層に形成される突起部を除去することによって、配線層の損傷などをなくし、信頼性の向上を図ることにある。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ９８／２５２９７号パンフレット
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、
（ａ）集積回路が形成された半導体基板に、樹脂層をパターニングして設けること、
（ｂ）前記樹脂層を硬化させること、
（ｃ）レジスト層を、前記樹脂層を覆うように設けること、
（ｄ）前記レジスト層及び前記樹脂層を、前記樹脂層が露出するまでドライエッチングすること、
を含む。本実施の形態によれば、樹脂層を覆うようにレジスト層を設け、レジスト層及び樹脂層を、樹脂層が露出するまでドライエッチングする。これによって、エッチング後に露出する樹脂層の上面を、エッチング前のレジスト層の上面とほぼ同様の形状にすることができ、例えば平坦な面にすることが可能になる。そのため、例えば樹脂層に形成される突起部を除去することができ、樹脂層上に形成される配線層の損傷などをなくし、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程で、前記樹脂層を熱硬化性樹脂前駆体から形成し、
前記（ｂ）工程で、前記樹脂層を加熱してもよい。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記レジスト層を、硬化後の前記樹脂層の上面よりも平坦な上面になるように設けてもよい。こうすることで、エッチング後に露出する樹脂層の上面を、容易に平坦な面にすることができる。
（４）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記レジスト層をスピンコートによって設けてもよい。これによれば、レジスト層をその上面が平坦になるように広げることができる。
（５）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程で、酸素プラズマエッチングを行ってもよい。これによれば、レジスト層が硬化するのを防止することができるため、レジスト層の硬化部分の除去工程を省略することができ、製造プロセスの簡略化を図ることができる。
（６）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程後に、前記レジスト層を除去することをさらに含んでもよい。
（７）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程後に、
前記樹脂層に至るように配線層を形成すること、
前記配線層の前記樹脂層に形成される電気的接続部を避けて、被覆層を形成すること、
前記電気的接続部に外部端子を形成すること、
をさらに含んでもよい。これによれば、配線層の損傷（断線又はひび割れ）を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００７】
図１〜図９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。半導体装置の製造方法は、半導体パッケージングプロセスであり、いわゆるＷ−ＣＳＰ（Wafer Level CSP）の形成工程であってもよい。
【０００８】
図１に示すように、半導体基板（例えば半導体ウエハ）１０を用意する。半導体基板１０には、集積回路１２が形成されている。半導体基板１０を複数の半導体チップに切り出す場合、個々の半導体チップが個々の集積回路１２を有することになる。
【０００９】
半導体基板１０の表面（集積回路１２側の面）には、パッシベーション膜１４が形成されていてもよい。例えば、ＳｉＯ２又はＳｉＮ等の無機材料で、パッシベーション膜１４を形成してもよい。パッシベーション膜１４を複数層で形成してもよい。半導体基板１０には、パッド（例えばアルミパッド）１６が形成されている。パッド１６は、集積回路１２に電気的に接続されている。複数のパッド１６は、集積回路１２の領域の周囲（例えば対向する２列又は４列）に配列されていてもよい。パッシベーション膜１４は、パッド１６の少なくとも中央部を避けて形成されている。パッド１６は、半導体基板１０の表面から露出している。
【００１０】
半導体基板１０に樹脂層２０を形成する。詳しくは、半導体基板１０（パッシベーション膜１４）上に樹脂前駆体をパターニングして設け、その樹脂前駆体を硬化させることによって、樹脂層２０を形成する。本願では、樹脂層２０は、硬化（重合）前の状態（樹脂前駆体）及び硬化（重合）後の状態（樹脂）の両方を含む。樹脂前駆体のパターニングには、フォトリソグラフィ技術を適用してもよいし、あるいはインクジェット方式を適用してもよい。樹脂層２０は、１層で形成してもよいし、複数層で形成してもよい。樹脂層２０は、応力緩和層であってもよい。樹脂層２０は、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；benzocyclobutene）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；polybenzoxazole）等で形成することができる。
【００１１】
樹脂層２０は、パッド１６上を避けるように形成してもよい。樹脂層２０は、半導体基板１０の切断用領域（ダイシングライン）を避けるように形成してもよい。樹脂層２０は、複数のパッド１６で囲まれた領域に形成してもよい。半導体基板１０の複数領域（複数の集積回路１２が形成された領域）のそれぞれに、樹脂層２０を形成してもよい。その場合、隣同士の樹脂層２０の間にはスペースがある。
【００１２】
図１に示すように、樹脂層２０を硬化（重合）させる。樹脂層２０に硬化させるためのエネルギー（例えば熱又は光）を加える。樹脂層２０を熱硬化性樹脂前駆体から形成し、樹脂層２０を加熱することによって硬化させてもよい。硬化工程が終了すると、樹脂の硬化収縮に伴い、樹脂層２０には突起部２２が形成される場合がある。突起部２２は、樹脂層２０の外周に沿って、半導体基板１０の厚み方向に突起している。突起部２２の突起量は、樹脂層２０の中央部の厚み（２０〜３０μｍ程度）の１０％（２〜３μｍ）程度である。突起部２２は、樹脂層２０の上面に盛り上がっている。本実施の形態では突起部２２を除去する。
【００１３】
図２に示すように、樹脂層２０を覆うように、レジスト層２４を設ける。レジスト層２４は、樹脂（例えばノボラック樹脂）を含む材料からなる。レジスト層２４は、樹脂層２０の全部又は一部を覆う。レジスト層２４は、硬化後の樹脂層２０の上面よりも平坦な上面になるように設けてもよい。レジスト層２４の供給方法として、スピンコートを適用してもよい。これによれば、レジスト層２４をその上面が平坦になるように広げることができる。レジスト層２４は、突起部２２を覆ってもよく、樹脂層２０の全部を完全に覆ってもよい。突起部２２の上方が３〜４μｍ程度覆われるようにしてもよい。レジスト層２４を、樹脂層２０の外側のパッシベーション膜１４上に広げてもよい。レジスト層２４によって、半導体基板１０に形成される複数の樹脂層２０の２つ以上（例えば全部）を一体的に覆ってもよい。変形例として、突起部２２で囲まれる領域（樹脂層２０の上面の中央部の領域）のみに、レジスト層２４を設けてもよい。
【００１４】
図３に示すように、レジスト層２４及び樹脂層２０を、樹脂層２０が露出するまでドライエッチング（アッシング）する。レジスト層２４及び樹脂層２０に供給するエッチングガス２６として、酸素（Ｏ２）を使用してもよい。例えば、酸素プラズマエッチングを適用してもよい。酸素プラズマエッチングを適用すれば、レジスト層２４が硬化するのを防止することができるため、レジスト層２４の硬化部分の除去工程を省略でき、製造プロセスの簡略化を図ることができる。
【００１５】
図３に示す例では、少なくとも樹脂層２０の突起部２２が除去されるまで、レジスト層２４及び樹脂層２０をエッチングする。同一エッチング条件下において、レジスト層２４と樹脂層２０のエッチングレートがほぼ同一になるようにしてもよい。こうすることで、エッチング後に露出する樹脂層２０の上面を、エッチング前のレジスト層２４の上面とほぼ同様の形状にすることができる。図３に示すように、レジスト層２４の上面が平坦な面であれば、エッチング後に露出する樹脂層２０の上面を平坦な面にすることができる。変形例として、同一エッチング条件下において、レジスト層２４と樹脂層２０のエッチングレートが異なるようにしてもよい。その場合、エッチング後に露出する樹脂層２０の上面を平坦な面にするためには、必ずしも、エッチング前のレジスト層２４の上面が平坦な面である必要はない。なお、樹脂層２０の表面上部を除去し、樹脂層２０に新生面を形成してもよい。
【００１６】
樹脂層２０が露出するまでエッチングを行った後、レジスト層２４が残存する場合があるが、図４に示すように、所定の溶剤を使用して、残存したレジスト層２４を除去してもよい。樹脂層２０を露出させるエッチングとして酸素プラズマエッチングを適用した場合には、残存したレジスト層２４を所定の溶剤で除去することができる。変形例として、レジスト層２４を除去せずに残してもよい。例えば、樹脂層２０の側面を覆うようにレジスト層２４を残しておいてもよい。
【００１７】
図５に示すように、樹脂層２０上に至るように配線層３０を形成する。配線層３０は、１層で形成してもよいし、複数層で形成してもよい。例えば、スパッタリングでＴｉＷ層及びＣｕ層を積層し、その上にメッキによってＣｕ層を形成してもよい。その形成方法には、公知の技術を適用することができる。配線層３０は、パッド１６上を通るように（パッド１６と電気的に接続されるように）形成する。配線層３０は、パッド１６上から樹脂層２０上に形成する。配線層３０は、電気的接続部３２を有するように形成してもよい。電気的接続部３２は樹脂層２０上に形成され、外部端子３８が設けられる。電気的接続部３２は、ラインよりも幅の広いランドであってもよい。本実施の形態では、樹脂層２０の突起部２２が除去されているので、突起部２２による配線層３０の損傷（断線又はひび割れ）を防止することができる。
【００１８】
図６に示すように、電気的接続部３２を避けて、被覆層（例えばソルダレジスト層）３４を形成する。被覆層３４は配線層３０を覆う。被覆層３４は、電気的接続部３２の上方に開口部３６を有するようにパターニングする。そのパターニングには、フォトリソグラフィ技術を適用してもよい。本実施の形態では、樹脂層２０の突起部２２が除去されているので、被覆層３４が突起部２２付近で厚く形成されるのを防止することができる。したがって、被覆層３４の過剰な硬化収縮を防止することができ、配線層３０又は半導体基板１０の損傷を防止することができる。
【００１９】
図７に示すように、外部端子３８を形成する。外部端子３８は、配線層３０の開口部３６からの露出部（電気的接続部３２）に形成する。外部端子３８は、軟ろう（soft solder）又は硬ろう（hard solder）のいずれで形成してもよい。外部端子３８と半導体基板１０との間に樹脂層２０が介在する。なお、外部端子３８の少なくとも下端部（根元部）を覆うように、被覆層４０を形成してもよい。被覆層４０によって、外部端子３８に加えられる応力を緩和することができる。
【００２０】
その後、図８に示すように、半導体基板１０をブレード４２などによって、切断（ダイシング）する。こうして、図９に示すように半導体装置を得ることができる。この半導体装置は、半導体チップ５０を有する。半導体チップ５０は、半導体基板１０から切り出されたものであってもよい。この半導体装置の詳細は、上述した内容を適用することができる。
【００２１】
本実施の形態によれば、樹脂層２０を覆うようにレジスト層２４を設け、レジスト層２４及び樹脂層２０を、樹脂層２０が露出するまでドライエッチングする。これによって、エッチング後に露出する樹脂層２０の上面を、エッチング前のレジスト層２４の上面とほぼ同様の形状にすることができ、例えば平坦な面にすることが可能になる。そのため、例えば樹脂層２０に形成される突起部２２を除去することができ、樹脂層２０上に形成される配線層３０の損傷などをなくし、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００２２】
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】
【００２３】
【図１】図１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２】図２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３】図３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４】図４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５】図５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６】図６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８】図８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９】図９は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０…半導体基板  １２…集積回路  １４…パッシベーション膜  １６…パッド
２０…樹脂層  ２２…突起部  ２４…レジスト層  ２６…エッチングガス
３０…配線層  ３２…電気的接続部  ３４…被覆層  ３６…開口部  ３８…外部端子
４０…被覆層
【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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【図８】
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【図９】
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