(57)【要約】【課題】再配線間のリークを抑制しつつ、再配線のピッチを微細化するとともに、再配線上のビア開口時のマージンを上げる。【解決手段】緩衝層４上には再配線７ｂが形成され、再配線７ｂ上には表面層８ｂが形成されている。表面層８ｂは、再配線７ｂから幅方向にはみ出すようにして再配線７ｂに沿うように配置され、再配線７ｂよりもエッチング耐性が高い。【選択図】      図２
2012054359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線およびパッド電極が形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された再配線と、
前記再配線よりも幅の広い表面層とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記表面層に対する前記再配線のエッチング選択比が１以上であ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】
前記再配線の材料はＣｕ、前記表面層の材料はＭｎ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、ＳｎおよびＰｂのうちの少なくともいずれか１つから選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記再配線のトップ幅はボトム幅よりも狭いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記表面層の幅は前記再配線のボトム幅よりも広いことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
半導体基板上にアンダーバリアメタル膜を形成する工程と、
開口部を有するレジストパターンを前記アンダーバリアメタル膜上に形成する工程と、
前記アンダーバリアメタル膜上に再配線を形成する工程と、
前記再配線上に表面層を形成する工程と、
前記再配線の側面をエッチングすることにより、前記表面層よりも幅を狭く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】
前記再配線の側面をエッチングすると同時に、前記アンダーバリアメタル膜をエッチングすることにより、前記再配線の周囲の前記アンダーバリアメタル膜を除去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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高集積化と高機能化を達成するために、動作速度の向上やメモリの大容量化が要求されている。それに合わせて半導体基板上の再配線形成プロセスにおいても、１０ｕｍピッチ以下の微細な再配線が要求されている。
【０００３】
再配線のピッチが微細化すると、再配線間でリークが発生する恐れがあった。また、再配線上にさらに配線やバンプ等を形成する際のマージンが減少し、フォトリソグラフィーによる加工が困難になっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０９１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一つの実施形態の目的は、再配線間のリークを抑制しつつ、再配線のピッチを微細化するとともに、再配線上のビア開口時のマージンを上げることが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の半導体装置によれば、半導体基板と、再配線と、表面層とが設けられている。半導体基板は、配線およびパッド電極が形成されている。再配線は、前記半導体基板上に形成されている。表面層は、前記再配線よりも幅の広いことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）〜（ｅ）は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態に係る半導体装置および半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（第１実施形態）
図１〜図６は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図１（ａ）において、基材層１上には、パッド電極２ａおよび配線２ｂが形成されるとともに、パッド電極２ａおよび配線２ｂが覆われるようにして保護膜３が形成されている。また、保護膜３には、パッド電極２ａを露出させる開口部３ａおよび配線２ｂの一部を露出させる開口部３ｂが形成されている。
【００１０】
なお、基材層１としては、例えば、ロジック回路またはＤＲＡＭなどの集積回路が形成された半導体基板を用いることができる。また、パッド電極２ａおよび配線２ｂの材料は、例えば、ＡｌまたはＡｌを主成分とした金属を用いることができる。また、保護膜３の材料は、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜またはシリコン窒化膜などの絶縁体を用いることができる。
【００１１】
次に、図１（ｂ）に示すように、感光性樹脂などを保護膜３上に塗布することにより、保護膜３上に緩衝層４を形成する。なお、緩衝層４の材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂を用いることができる。ウェハストレスを低減させるために、ポリイミド系樹脂よりも硬化温度の低いアクリル系樹脂またはフェノール系樹脂を用いるようにしてもよい。
【００１２】
次に、図１（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、パッド電極２ａおよび配線２ｂの一部をそれぞれ露出させる開口部４ａ、４ｂを緩衝層４に形成する。
【００１３】
次に、図１（ｄ）に示すように、スパッタ、メッキ、ＣＶＤ、ＡＬＤまたは蒸着などの方法を用いることにより、パッド電極２ａ、配線２ｂ、保護膜３および緩衝層４上にアンダーバリアメタル膜５を形成する。なお、アンダーバリアメタル膜５としては、例えば、Ｔｉと、その上のＣｕとの積層構造を用いることができる。なお、Ｔｉの代わりに、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｃｏ等の材料を使用することもできる。Ｃｕの代わりに、Ａｌ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ等の材料を使用することもできる。
【００１４】
次に、図１（ｅ）に示すように、スピンコートなどの方法を用いることにより、アンダーバリアメタル膜５上にレジスト膜６を形成する。
【００１５】
次に、図２（ａ）に示すように、レジスト膜６の露光および現像を行うことにより、開口部６ａ〜６ｃをレジスト膜６に形成する。なお、開口部６ａは、パッド電極２ａ上に配置し、開口部６ｂは、緩衝層４上に配置し、開口部６ｃは、配線２ｂ上に配置することができる。
【００１６】
次に、図２（ｂ）に示すように、電解メッキにて第１の導体を開口部６ａ〜６ｃに埋め込むことにより、アンダーバリアメタル膜５を介してパッド電極２ａ、緩衝層４および配線２ｂ上に再配線７ａ〜７ｃをそれぞれ形成する。さらに、電解メッキにて第２の導体を開口部６ａ〜６ｃに埋め込むことにより、再配線７ａ〜７ｃ上に表面層８ａ〜８ｃをそれぞれ形成する。ここで、再配線７ａは、パッド電極２ａとの接続に使用することができる。再配線７ｃは、配線２ｂとの接続に使用することができる。再配線７ｂ、緩衝層４上での再配線７ａ、７ｃの引き回しなどに使用することができる。
【００１７】
なお、表面層８ａ〜８ｃは再配線７ａ〜７ｃよりもエッチング耐性の高い材料を用いることができ、表面層８ａ〜８ｃに対する再配線７ａ〜７ｃのエッチング選択比は１以上であることが望ましい。例えば、再配線７ａ〜７ｃの材料は、ＣｕまたはＣｕを主成分とする金属、表面層８ａ〜８ｃの材料は、Ｍｎ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、ＳｎおよびＰｂのうちの少なくともいずれか１つから選択することができる。また、再配線７ａ〜７ｃの幅は、６０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下であることが望ましい。
【００１８】
次に、図２（ｃ）に示すように、アッシングなどの方法により、アンダーバリアメタル膜５上のレジスト膜６を除去する。
【００１９】
次に、図２（ｄ）に示すように、再配線７ａ〜７ｃの側面をエッチングすることにより、表面層８ａ〜８ｃよりも幅が狭くなるように再配線７ａ〜７ｃを細線化する。
【００２０】
ここで、表面層８ａ〜８ｃは再配線７ａ〜７ｃよりもエッチング耐性の高い材料を用いることにより、表面層８ａ〜８ｃに比べて再配線７ａ〜７ｃの側面のエッチングを促進することができる。このため、再配線７ａ〜７ｃにそれぞれ沿うようにして再配線７ａ〜７ｃからそれぞれ幅方向にはみ出すように表面層８ａ〜８ｃを再配線７ａ〜７ｃ上に形成することができる。
【００２１】
この時、再配線７ａ〜７ｃの側面をエッチングすると同時に、アンダーバリアメタル膜５をエッチングすることにより、再配線７ａ〜７ｃの周囲のアンダーバリアメタル膜５を除去するようにしてもよい。従って、表面層８ａ〜８ｃはアンダーバリアメタル膜５ともエッチング比があることが好ましい。
【００２２】
次に、図３（ａ）に示すように、感光性樹脂などを配線２ｂ、緩衝層４および表面層８ａ〜８ｃ上に塗布することにより、配線２ｂ、緩衝層４および表面層８ａ〜８ｃ上に緩衝層９を形成する。なお、緩衝層９の材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂を用いることができる。ウェハストレスを低減させるために、ポリイミド系樹脂よりも硬化温度の低いアクリル系樹脂またはフェノール系樹脂を用いるようにしてもよい。
【００２３】
次に、図３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、パッド電極２ａ上の表面層８ａおよび配線２ｂの一部をそれぞれ露出させる開口部９ａ、９ｂを緩衝層９に形成する。
【００２４】
次に、図３（ｃ）に示すように、スパッタ、メッキ、ＣＶＤ、ＡＬＤまたは蒸着などの方法を用いることにより、配線２ｂ、保護膜３、緩衝層４、９および表面層８ａ上にアンダーバリアメタル膜１０を形成する。なお、アンダーバリアメタル膜１０としては、例えば、Ｔｉと、その上のＣｕとの積層構造を用いることができる。
【００２５】
次に、図４（ａ）に示すように、スピンコートなどの方法を用いることにより、アンダーバリアメタル膜１０上にレジスト膜１１を形成する。
【００２６】
次に、図４（ｂ）に示すように、レジスト膜１１の露光および現像を行うことにより、パッド電極２ａ上の表面層８ａを露出させる開口部１１ａをレジスト膜１１に形成する。
【００２７】
次に、図５（ａ）に示すように、電解メッキにてバリア層１２およびハンダ層１３、１４を開口部１１ａに順次埋め込むことにより、アンダーバリアメタル膜１０を介して表面層８ａ上に突出電極を形成する。なお、例えば、バリア層１２の材料はＮｉ、ハンダ層１３の材料はＣｕ、ハンダ層１４の材料はＳｎを用いることができる。
【００２８】
次に、図５（ｂ）に示すように、アッシングなどの方法により、アンダーバリアメタル膜１０上のレジスト膜１１を除去する。
【００２９】
次に、図６（ａ）に示すように、バリア層１２およびハンダ層１３、１４からなる突出電極をマスクとして、アンダーバリアメタル膜１０をエッチングすることにより、バリア層１２およびハンダ層１３、１４からなる突出電極の周囲のアンダーバリアメタル膜１０を除去する。
【００３０】
次に、図６（ｂ）に示すように、ハンダ層１３、１４をリフローすることにより、ハンダ層１３、１４を合金化し、バリア層１２上に合金ハンダ層１５を形成する。
【００３１】
以上の工程は基材層１がウェハの状態で行うことができる。そして、以上の工程の後、このウェハを個片化することより、半導体チップを切り出すことができる。
【００３２】
ここで、再配線７ａ〜７ｃを細線化することにより、再配線７ａ〜７ｃ間のリークを抑制しつつ、再配線７ａ〜７ｃのピッチを微細化することが可能となるとともに、再配線７ａ〜７ｃよりもそれぞれ幅の広い表面層８ａ〜８ｃを再配線７ａ〜７ｃ上にそれぞれ形成することにより、開口部９ａを再配線７ａ上に形成する時のマージンを上げることが可能となる。
【００３３】
また、再配線７ａ〜７ｃの周囲のアンダーバリアメタル膜５をエッチング除去するのと同時に再配線７ａ〜７ｃの細線化を行うことにより、工程数の増大を抑制することができる。
【００３４】
なお、上述した実施形態では、突出電極としてハンダボールを用いる方法について説明したが、ニッケルバンプ、金バンプまたは銅バンプなどを用いるようにしてもよい。また、上述した実施形態では、アンダーバリアメタル膜５、１０として、ＴｉとＣｕとの積層構造を用いる方法について説明したが、ＴｉまたはＣｕを単体で用いるようにしてもよいし、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｗなどを単体として用いるようにしてもよし、これらの金属の積層構造を用いるようにしてもよい。
【００３５】
また、突出電極の接合方法としては、半田接合や合金接合などの金属接合を用いるようにしてもよいし、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＮＣＦ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合、ＮＣＰ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合などを用いるようにしてもよい。
【００３６】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
図７において、緩衝層２１上には、アンダーバリアメタル膜２２を介して再配線２３が形成され、再配線２３上には、表面層２４が形成されている。
【００３７】
なお、緩衝層２１の材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂を用いることができる。ウェハストレスを低減させるために、ポリイミド系樹脂よりも硬化温度の低いアクリル系樹脂またはフェノール系樹脂を用いるようにしてもよい。また、アンダーバリアメタル膜２２としては、例えば、Ｔｉと、その上のＣｕとの積層構造を用いることができる。なお、Ｔｉの代わりに、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｃｏ等の材料を使用することもできる。Ｃｕの代わりに、Ａｌ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ等の材料を使用することもできる。
【００３８】
表面層２４は再配線２３よりもエッチング耐性の高い材料を用いることができる。例えば、再配線２３の材料はＣｕ、表面層２４の材料は、Ｍｎ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、ＳｎおよびＰｂのうちの少なくともいずれか１つから選択することができる。
【００３９】
また、再配線２３の断面形状は、トップ幅Ｂがボトム幅Ａよりも狭い台形状とすることができる。表面層２４の断面形状は、トップ幅Ｄがボトム幅Ｃよりも狭い台形状とすることができる。なお、再配線２３および表面層２４の断面形状を台形状とするために、再配線２３および表面層２４が埋め込まれるレジスト開口部の断面形状を逆台形状とすることができる。
【００４０】
ここで、表面層２４の幅は再配線２３のボトム幅Ａよりも広くなるように設定されている。また、｜Ａ−Ｂ｜＞｜Ｃ−Ｄ｜の関係を満たすことが好ましい。例えば、再配線２３の厚さは５μｍ、ボトム幅Ａは４μｍ、トップ幅Ｂは３μｍに設定することができる。表面層２４の厚さは０．１μｍ、ボトム幅Ｃは５μｍ、トップ幅Ｄは４．９８μｍに設定することができる。この時、｜Ａ−Ｂ｜は１μｍ、｜Ｃ−Ｄ｜は０．０２μｍとなる。
【００４１】
ここで、再配線２３の断面形状は、トップ幅Ｂがボトム幅Ａよりも狭い台形状とすることにより、再配線２３とその下地との密着強度を増大させることができ、再配線２３の剥がれを抑制しつつ、再配線２３の微細化を図ることができる。
【００４２】
また、表面層２４の幅は再配線２３のボトム幅Ａよりも広くなるように設定することで、上面から見た時に表面層２４によって再配線２３が見えなくなるようにすることができる。このため、ウェハ面内やウェハ間で再配線２３の側面の傾斜角にバラツキが発生する場合においても、上面から光を照射した時の反射光の輝度を均一化することができる。このため、このような反射光を用いて外観検査や寸法測長を行う場合においても、良品を誤って欠陥と判定する誤検出や、配線端の誤認識による誤測長を低減することができ、品質管理の精度を向上させることができる。
【００４３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１  基材層、２ａ  パッド電極、２ｂ  配線、３  保護膜、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、６ａ〜６ｃ、９ａ、９ｂ、１１ａ  開口部、４、９、２１  緩衝層、６、１１  レジスト膜、５、１０、２２  アンダーバリアメタル膜、７ａ〜７ｃ、２３  再配線、８ａ〜８ｃ、２４  表面層、１２  バリア層、１３、１４  ハンダ層、１５  合金ハンダ層
【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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