(57)【要約】【課題】信頼性の高いＣＳＰ型の半導体装置を提供する。【解決手段】パターニングされた層間絶縁膜３を含む半導体基板１上に形成されるパッド電極４の端部７をメッキ層５で隙間なく被覆する。メッキ層５の端部６は絶縁膜２（酸化膜）の一部上で接するように形成されている。メッキ層５と絶縁膜２（酸化膜）は接着性が高く、パッド電極４の端部７が露出されない。また、パッド電極４を被覆するメッキ層５が極端に薄くなる部位がないので、腐食の原因となる水、薬液等の物質がパッシベーション膜９から浸入したとしても、パッド電極４はメッキ層５によって保護される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の表面にパターニングして形成された第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の表面を被覆するパッド電極と、
前記パッド電極の表面を隙間なく被覆するメッキ層と、
前記メッキ層の表面に形成され、前記パッド電極と電気的に接続された導電端子と、
前記第１の絶縁膜及び前記メッキ層を被覆するパッシベーション膜とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記メッキ層の端部は前記第１の絶縁膜と接していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２の絶縁膜は、有機材料から成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第1の絶縁膜は、酸化膜から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記メッキ層はニッケル層及び金層の積層構造から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
半導体基板上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上にパターニングされた第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記パターニングされた第２の絶縁膜の表面を被覆するパッド電極を形成する工程と、
前記パッド電極の表面に、電解メッキ法または無電解メッキ法によりメッキ層を隙間なく形成する工程と、
前記メッキ層の表面に、前記メッキ層の一部を露出させる開口部を有するパッシベーション膜を形成する工程と、
前記露出されたメッキ層の表面に導電端子を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記メッキ層を形成する工程は、前記メッキ層の端部が前記第1の絶縁膜と接するように形成することを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２の絶縁膜は、有機材料から成ることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の絶縁膜は酸化膜から成ることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記メッキ層を形成する工程は、電解メッキ法または無電解メッキ法によりニッケル層を形成する工程と、
前記ニッケル層の表面に、電解メッキ法または無電解メッキ法により金層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は信頼性の高いＣＳＰ型の半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、新たなパッケージ技術として、ＣＳＰ（Chip Size Package）が注目されている。ＣＳＰとは、半導体チップの外形寸法と略同サイズの外形寸法を有する小型パッケージをいう。
【０００３】
従来より、ＣＳＰの一種として、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型の半導体装置が知られている。このＢＧＡ型の半導体装置には、半導体基板表面のパッド電極と電気的に接続されたボール状の導電端子が設けられている。
【０００４】
そして、このＢＧＡ型の半導体装置を電子機器に組み込む際には、各導電端子をプリント基板上の配線パターンに圧着することで、半導体チップとプリント基板上に搭載される外部回路とを電気的に接続している。
【０００５】
このようなＢＧＡ型の電子装置は、側部に突出したリードピンを有するＳＯＰ（Small Outline Package）やＱＦＰ（Quad Flat Package）等の他のＣＳＰ型の半導体装置に比べて、多数の導電端子を設けることが出来、しかも小型化できるという長所を有するため、例えば携帯電話機に搭載されるデジタルカメラのイメージセンサチップ等として幅広く用いられている。
【０００６】
以下、図面（図８〜図１１）を用いて上記した従来のＢＧＡ型の半導体装置について説明する。図８〜図１１はそれぞれ、製造工程順に示した断面図である。
【０００７】
まず、図８に示すように、シリコン（Ｓｉ）等から成る半導体基板１００の上にシリコン酸化膜１０１，層間絶縁膜１０２（ポリイミド系樹脂膜、ＰＳＧ膜など）を形成する。
【０００８】
そして、層間絶縁膜１０２上に金属層（アルミニウム層や銅層）を形成し、不図示のマスクを用いてエッチングすることにより、層間絶縁膜１０２上にパッド電極１０３を形成する。
【０００９】
次に、図９に示すように電解メッキ法または無電解メッキ法により、パッド電極１０３の表面及び側面を被覆するように、ニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）の積層構造から成るメッキ層１０４を形成する。ここで、メッキ層１０４と層間絶縁膜１０２（特に、ポリイミドなどの有機系材料から成る層間絶縁膜）との接着性が低いことから、パッド電極１０３の端部１０５、特に層間絶縁膜１０２との境界付近ではメッキ層１０４の厚みが極端に薄く形成されている。更にいえば、端部１０５ではメッキ層１０４が被覆されずに、パッド電極１０３の表面（側面）が一部露出され得る。
【００１０】
次に、図１０に示すように、メッキ層１０４を含む半導体基板１００の表面上にソルダーレジストなどからなるパッシベーション膜１０６を形成し、当該パッシベーション膜１０６に露光・現像を施すことでメッキ層１０４の所定の表面を露出させる開口部１０７を形成する。
【００１１】
次に、図１１に示すようにメッキ層１０４の所定領域上に、電解メッキ法により、ハンダボールを固着し導電端子１０８を形成する。なお、ハンダをスクリーン印刷し、このハンダを熱処理でリフローさせることで、導電端子１０８（ハンダバンプ）を形成することもできる。
【００１２】
本発明に関連する技術文献としては、以下の特許文献が挙げられる。
【特許文献１】特開２０００−２９９４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した従来のＢＧＡ型の半導体装置ではパッド電極１０３の端部１０５がメッキ層１０４によって十分に被覆されていなかったため、信頼性が劣化するという問題があった。すなわち、パッシベーション膜１０６は一般的に有機膜であるため、親水性がある。従って、製造プロセスや実際の使用状態において水，薬液，金属イオンなどの腐食の原因となる物質が当該パッシベーション膜１０６から側端部１０５を介してパッド電極１０３にまで浸入し腐食に至るという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その主な特徴は以下のとおりである。すなわち、本発明に係る半導体装置は、半導体基板上に形成された第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜の表面にパターニングして形成された第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜の表面を被覆するパッド電極と、前記パッド電極の表面を隙間なく被覆するメッキ層と、前記メッキ層の表面に形成され、前記パッド電極と電気的に接続された導電端子と、前記第１の絶縁膜及び前記メッキ層を被覆するパッシベーション膜とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明に係る半導体装置は、前記メッキ層の端部が前記第１の絶縁膜と接していることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、以下の特徴を有する。すなわち、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上にパターニングされた第２の絶縁膜を形成する工程と、前記パターニングされた第２の絶縁膜の表面を被覆するパッド電極を形成する工程と、前記パッド電極の表面に、電解メッキ法または無電解メッキ法によりメッキ層を隙間なく形成する工程と、前記メッキ層の表面に、前記メッキ層の一部を露出させる開口部を有するパッシベーション膜を形成する工程と、前記露出されたメッキ層の表面に導電端子を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記メッキ層の端部が前記第１の絶縁膜の一部上と接するように前記メッキ層を形成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る半導体装置及びその製造方法によれば、層間絶縁膜（第２の絶縁膜）が所定のパターンにパターニングされており、このことによって、パッド電極の端部、特に絶縁膜（第１の絶縁膜）との境界付近がメッキ層で隙間なく被覆される。そのため、配線等のサイズを変えることなく、パッド電極の腐食を防止して、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。また、メッキ層の端部と、絶縁膜（第１の絶縁膜）とが所定の間隔接するように構成した場合、すなわちメッキ層の端部の幅を広くすることで、さらに腐食の原因となる物質がパッド電極に浸入することが防止されるとともに、耐圧を確保することができる。さらにまた、絶縁膜（第１の絶縁膜）として酸化膜を使用した場合には、メッキ層との接着性が高いため、更なる腐食の防止及び耐圧の確保が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図６はそれぞれ、製造工程順に示した断面図である。また、図７は本発明に係る半導体装置の平面図であり、図６は図７のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。なお、半導体基板上にはＭＯＳトランジスタ、複数の配線、配線間を接続するプラグなどの素子や、シリコン酸化膜より成る素子分離が適宜形成されているがその図示は省略している。また、図７ではパッド電極４から延在する配線についても図示を省略している。
【００２０】
まず、図１に示すように、シリコン（Ｓｉ）等から成る半導体基板１の表面に絶縁膜２（例えば、熱酸化法によるシリコン酸化膜）を例えば、２μｍの膜厚に形成する。なお、後述のとおりメッキ層５を当該絶縁膜２の一部上と接するように形成するため、メッキ層５の材質に応じて、より接着性の高い組み合わせとなるように絶縁膜２の材質を選択することが好ましい。
【００２１】
次に、塗布・コーティング法により絶縁膜２の表面に層間絶縁膜３（ポリイミド系樹脂膜などの有機膜）を例えば、１０μｍの膜厚に形成する。そして、図２に示すように、層間絶縁膜３を露光・現像して所定のパターン（パッド電極や配線層などのパターンと同パターン）にパターニングする。このように、層間絶縁膜３は絶縁膜２の表面に均一に形成されるのではなく、パッド電極４及びそれに連なる不図示の配線層が形成される領域のみに形成される。なお、層間絶縁膜３はＣＶＤ法などによるシリコン酸化膜，シリコン窒化膜，ＰＳＧ膜，ＢＰＳＧ膜その他の絶縁膜であってもよい。
【００２２】
次に、上記パターニングされた層間絶縁膜３を含む半導体基板１上にＣＶＤ法、スパッタリング法その他の成膜方法によりパッド電極４となるアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属層を形成し、その後不図示のマスクを用いて当該金属層をエッチングし、図３に示すように層間絶縁膜３の表面にパッド電極４を例えば、１μｍの膜厚に形成する。パッド電極４は半導体基板上の不図示の入力回路や出力回路と接続された外部接続用パッドである。
【００２３】
次に、図４に示すように電解メッキ法または無電解メッキ法により、パッド電極４の表面を被覆するように、ニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）の積層構造から成るメッキ層５を形成する。ここで、メッキ層５はパッド電極４の端部７を含めて全体を隙間なく被覆する。また、メッキ層５の端部６は絶縁膜２と接するように形成している。上記のとおり、絶縁膜２（シリコン酸化膜）はメッキ層５との接着性が良いため、パッド電極４の端部７、特に絶縁膜２との境界付近において、メッキ層５が極端に薄く形成されることはない。なお、メッキ層５の端部の幅８を十分にとること、すなわちメッキ層５が絶縁膜２と接する面積を広くとることが、耐圧を確保するとともにパッド電極５の腐食を防止する上で好ましい。なお、メッキ層５の端部６とは図６に示すようにメッキ層５のうちパッド電極４の側面から外側に形成された部位をいうものとする。なお、図面上は下層となるパッド電極４の端部７の段差に沿って、メッキ層５の端部６も段差があるように図示されているが、端部６の形状については特に限定されない。パッド電極４の端部７の形状についても同様である。
【００２４】
次に、図５に示すように、メッキ層５を含む半導体基板１の表面上にパッシベーション膜９を例えば、１０μｍの厚みで形成し、当該パッシベーション膜９に露光・現像を施すことでメッキ層５の所定の表面（導電端子形成領域）を露出させる開口部１０を形成する。具体的に、このパッシベーション膜９を形成するには、以下の通りである。まず、塗布・コーティング法によりポリイミド系樹脂膜、ソルダーレジスト膜などの有機系材料をメッキ層５を含む半導体基板１上に塗布し、熱処理（プリベーク）を施す。次に、塗布された有機系材料を露光・現像してメッキ層５の所定の表面（導電端子形成領域）を露出させる開口部１０を形成し、その後これに熱処理（ポストベーク）を施す。このパッシベーション膜９は、半導体基板１の表面を安定化し、半導体装置を腐食等から保護する保護膜として機能するものである。
【００２５】
次に、図６、７に示すようにメッキ層５の所定領域上に、メッキ層５をメッキ電極として用いた電解メッキ法により、ハンダボールを固着し導電端子１１を形成することで本発明にかかる半導体装置が完成される。導電端子１１をハンダボールで構成する場合には、導電端子１１を容易に形成することができるという利点がある。導電端子１１の高さの一例としては１００μｍである。
【００２６】
なお、ハンダをスクリーン印刷し、このハンダを熱処理でリフローさせることで、同様の導電端子１１（ハンダバンプ）を形成することもできる。導電端子１１をハンダバンプで構成する場合には、微細な形状の端子をより高い精度で形成することができるという利点がある。また、導電端子１１は、金を材料としたものであってもよくその材料は特に限定されない。
【００２７】
このように、本実施形態ではパッド電極４の端部７を含めた表面全体が、メッキ層５で隙間なく、かつ十分な膜厚にて被覆される。従って、本実施形態における半導体装置及びその製造方法によれば、仮にパッシベーション膜９から水、薬液等の物質が浸入したとしても、パッド電極４の表面はメッキ層５で完全に被覆されているため、パッド電極４の腐食を防止して、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００２８】
なお、以上の実施形態では、ボール状の導電端子１１を有するＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型の半導体装置について説明したが、本発明はボール状の導電端子を有さないＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型やその他のＣＳＰ型，フリップチップ型の半導体装置に適用するものであっても構わない。
【００２９】
また、本発明は上記実施形態に限定されることはなくその要旨を逸脱しない範囲で変更が可能であることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の半導体装置及びその製造方法を説明する断面図である。
【図２】本発明の半導体装置及びその製造方法を説明する断面図である。
【図３】本発明の半導体装置及びその製造方法を説明する断面図である。
【図４】本発明の半導体装置及びその製造方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の半導体装置及びその製造方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の半導体装置及びその製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の半導体装置及びその製造方法を説明する平面図である。
【図８】従来の半導体装置及びその製造方法を説明する断面図である。
【図９】従来の半導体装置及びその製造方法を説明する断面図である。
【図１０】従来の半導体装置及びその製造方法を説明する断面図である。
【図１１】従来の半導体装置及びその製造方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  半導体基板    ２  絶縁膜    ３  層間絶縁膜
４  パッド電極    ５  メッキ層    ６  メッキ層の端部    
７  パッド電極の端部    ８  メッキ層の端部の幅
９  パッシベーション膜    １０  開口部    １１  導電端子
１００  半導体基板    １０１  シリコン酸化膜    １０２  層間絶縁膜
１０３  パッド電極    １０４  メッキ層    １０５  パッド電極の端部
１０６  パッシベーション膜    １０７  開口部    １０８  導電端子
【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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【図１０】
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【図１１】
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