(57)【要約】【課題】  ＣＳＰと呼ばれる半導体装置の製造方法において、柱状電極形成用メッキレジスト膜の剥離時間を短縮する。【解決手段】  柱状電極形成用露光マスク２６は、柱状電極形成領域に対応する部分を遮光部２６ａとされ、遮光部２６ａの周囲を透過部２６ｂとされ、それ以外の領域を半透過部２６ｃとされたものからなっている。露光を行なうと、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５のうち、遮光部２６ａに対応する領域が非露光部となり、その周囲が露光部となり、それ以外の領域が半露光部となる。現像を行なうと、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５のうち、非露光部である柱状電極形成領域に対応する部分に開口部が形成され、開口部の周囲部以外であって半露光部である領域における厚さが開口部の周囲部の厚さのほぼ半分程度と薄くなる。これにより、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５の剥離時間を短縮することができる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上の全面に形成された下地金属層上に形成された配線用上部金属層を含む前記下地金属層上に、前記配線用上部金属層の接続パッドに対応する部分に開口部を有し、且つ、前記開口部の周囲部以外の領域における厚さを前記開口部の周囲部の厚さよりも薄くされた柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成する工程と、
前記下地金属層をメッキ電流路とした電解メッキを行なうことにより、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の開口部内の前記配線用上部金属層の接続パッド上に柱状電極を形成する工程と、
前記柱状電極形成用メッキレジスト膜をレジスト剥離液を用いて剥離する工程と、
前記配線用上部金属層下以外の領域における前記下地金属層を除去する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、
前記柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成する工程は、
前記配線用上部金属層を含む前記下地金属層上に未露光のネガ型のドライフィルムレジストからなる柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成する工程と、
前記配線用上部金属層の接続パッドに対応する領域を遮光部とされ、前記遮光部の周囲を透過部とされ、それ以外の領域を半透過部とされた柱状電極形成用露光マスクを用いて前記未露光の柱状電極形成用メッキレジスト膜を露光する工程と、
現像を行なうことにより、前記柱状電極形成用露光マスクの遮光部に対応する部分における前記柱状電極形成用メッキレジスト膜に開口部を形成し、且つ、前記柱状電極形成用露光マスクの半透過部に対応する部分における前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の厚さを薄くする工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の発明において、
前記柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成する工程は、
前記配線用上部金属層を含む前記下地金属層上に未露光のポジ型のレジストからなる柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成する工程と、
前記配線用上部金属層の接続パッドに対応する領域を透過部とされ、前記透過部の周囲を遮光部とされ、それ以外の領域を半透過部とされた柱状電極形成用露光マスクを用いて前記未露光の柱状電極形成用メッキレジスト膜を露光する工程と、
現像を行なうことにより、前記柱状電極形成用露光マスクの透過部に対応する部分における前記柱状電極形成用メッキレジスト膜に開口部を形成し、且つ、前記柱状電極形成用露光マスクの半透過部に対応する部分における前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の厚さを薄くする工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の発明において、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の開口部の周囲部の直径は当該開口部の直径よりも５０〜１００μｍ大きくなるようにすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項２に記載の発明において、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の開口部の周囲部の幅は、開口部間の距離の２０〜４０％にすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項２に記載の発明において、前記柱状電極形成用露光マスクの半透過部の透過量はその透過部の透過量の４０〜６０％であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項２に記載の発明において、前記柱状電極の周囲に封止膜を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の発明において、前記柱状電極上に半田ボールを形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＳＰ(chip size package)と呼ばれる半導体装置には、半導体基板上に形成された配線の接続パッド部上面に柱状電極を形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４９６１１号公報
【０００４】
上記従来の半導体装置の製造方法では、まず、半導体基板上の全面に形成された下地金属層上に形成された配線用上部金属層を含む下地金属層の上面に、配線用上部金属層の接続パッド部つまり柱状電極形成領域に対応する部分に開口部を有する柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成している。次に、下地金属層をメッキ電流路とした電解メッキを行なうことにより、柱状電極形成用メッキレジスト膜の開口部内の配線用上部金属層の接続パッド部上面に柱状電極を形成している。
【０００５】
次に、柱状電極形成用メッキレジスト膜をレジスト剥離液を用いて剥離している。次に、配線用上部金属層をマスクとして配線用上部金属層下以外の領域における下地金属層をエッチングして除去している。この状態では、配線用上部金属層とその下に残存された下地金属層とにより、２層構造の配線が形成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の半導体装置の製造方法において、柱状電極形成用メッキレジスト膜に開口部を形成するとき、まず、配線用上部金属層を含む下地金属層の上面に未露光のネガ型のメッキレジスト膜（ドライフィルムレジスト）を形成し、柱状電極形成領域に対応する部分に円形状の遮光部を有する柱状電極形成用露光マスクを用いて露光を行なっているので（例えば、特許文献１の第１７段落および第２０段落参照）、現像後における柱状電極形成用メッキレジスト膜の開口部以外の領域における厚さがほぼ一様である。
【０００７】
一方、柱状電極の高さが例えば１００μｍ程度である場合には、柱状電極形成用メッキレジスト膜の厚さはそれ以上と、比較的厚くなってしまう。そして、厚さがほぼ一様で比較的厚い柱状電極形成用メッキレジスト膜をレジスト剥離液を用いて剥離すると、剥離時間が比較的長くなり、またレジスト剥離液の劣化が比較的早くなってしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、この発明は、柱状電極形成用メッキレジスト膜の剥離時間を短縮することができ、またレジスト剥離液が劣化しにくいようにすることができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、半導体基板上の全面に形成された下地金属層上に形成された配線用上部金属層を含む前記下地金属層上に、前記配線用上部金属層の接続パッドに対応する部分に開口部を有し、且つ、前記開口部の周囲部以外の領域における厚さを前記開口部の周囲部の厚さよりも薄くされた柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成する工程と、前記下地金属層をメッキ電流路とした電解メッキを行なうことにより、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の開口部内の前記配線用上部金属層の接続パッド上に柱状電極を形成する工程と、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜をレジスト剥離液を用いて剥離する工程と、前記配線用上部金属層下以外の領域における前記下地金属層を除去する工程と、を含むことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成する工程は、前記配線用上部金属層を含む前記下地金属層上に未露光のネガ型のドライフィルムレジストからなる柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成する工程と、前記配線用上部金属層の接続パッドに対応する領域を遮光部とされ、前記遮光部の周囲部を透過部とされ、それ以外の領域を半透過部とされた柱状電極形成用露光マスクを用いて前記未露光の柱状電極形成用メッキレジスト膜を露光する工程と、現像を行なうことにより、前記柱状電極形成用露光マスクの遮光部に対応する部分における前記柱状電極形成用メッキレジスト膜に開口部を形成し、且つ、前記柱状電極形成用露光マスクの半透過部に対応する部分における前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の厚さを薄くする工程と、を含むことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成する工程は、前記配線用上部金属層を含む前記下地金属層上に未露光のポジ型のレジストからなる柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成する工程と、前記配線用上部金属層の接続パッドに対応する領域を透過部とされ、前記透過部の周囲を遮光部とされ、それ以外の領域を半透過部とされた柱状電極形成用露光マスクを用いて前記未露光の柱状電極形成用メッキレジスト膜を露光する工程と、現像を行なうことにより、前記柱状電極形成用露光マスクの透過部に対応する部分における前記柱状電極形成用メッキレジスト膜に開口部を形成し、且つ、前記柱状電極形成用露光マスクの半透過部に対応する部分における前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の厚さを薄くする工程と、を含むことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の開口部の周囲部の直径は当該開口部の直径よりも５０〜１００μｍ大きくなるようにすることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記柱状電極形成用メッキレジスト膜の開口部の周囲部の幅は、開口部間の距離の２０〜４０％にすることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記柱状電極形成用露光マスクの半透過部の透過量はその透過部の透過量の４０〜６０％であることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記柱状電極の周囲に封止膜を形成する工程を有することを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記柱状電極上に半田ボールを形成する工程を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、配線用上部金属層を含む下地金属層上に、配線用上部金属層の接続パッドに対応する部分に開口部を有し、且つ、該開口部の周囲部以外の領域における厚さを該開口部の周囲部の厚さよりも薄くされた柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成しているので、柱状電極形成用メッキレジスト膜の体積が減少し、且つ、柱状電極形成用メッキレジスト膜の表面積が増加し、これにより柱状電極形成用メッキレジスト膜の剥離時間を短縮することができ、またレジスト剥離液が劣化しにくいようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１はこの発明の製造方法により製造された半導体装置の一例の断面図を示す。この半導体装置は、ＣＳＰと呼ばれるもので、シリコン基板（半導体基板）１を備えている。シリコン基板１の上面には集積回路（図示せず）が設けられ、上面周辺部にはアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド２が集積回路に接続されて設けられている。
【００１２】
接続パッド２の中央部を除くシリコン基板１の上面には酸化シリコン等からなる絶縁膜３が設けられ、接続パッド２の中央部は絶縁膜３に設けられた開口部４を介して露出されている。絶縁膜３の上面にはポリイミド系樹脂等からなる保護膜５が設けられている。絶縁膜３の開口部４に対応する部分における保護膜５には開口部６が設けられている。
【００１３】
保護膜５の上面には配線７が設けられている。配線７は、保護膜５の上面に設けられた銅等からなる下地金属層８と、下地金属層８の上面に設けられた銅からなる上部金属層９との２層構造となっている。配線７の一端部は、絶縁膜３および保護膜５の開口部４、６を介して接続パッド２に接続されている。
【００１４】
配線７の接続パッド部上面には銅からなる柱状電極１０が設けられている。配線７を含む保護膜５の上面にはエポキシ系樹脂等からなる封止膜１１がその上面が柱状電極１０の上面と面一となるように設けられている。柱状電極１０の上面には半田ボール１２が設けられている。
【００１５】
次に、この半導体装置の製造方法の一実施形態について説明する。まず、図２に示すように、ウエハ状態のシリコン基板（以下、半導体ウエハ２１という）の上面にアルミニウム系金属等からなる接続パッド２、酸化シリコン等からなる絶縁膜３およびポリイミド系樹脂等からなる保護膜５が形成され、接続パッド２の中央部が絶縁膜３および保護膜５に形成された開口部４、６を介して露出されたものを準備する。
【００１６】
この場合、半導体ウエハ２１の上面において各半導体装置が形成される領域には所定の機能の集積回路（図示せず）が形成され、接続パッド２はそれぞれ対応する部分に形成された集積回路に電気的に接続されている。なお、図２において、符号２２で示す領域はダイシングストリートに対応する領域である。
【００１７】
次に、図３に示すように、絶縁膜３および保護膜５の開口部４、６を介して露出された接続パッド２の上面を含む保護膜５の上面全体に下地金属層８を形成する。この場合、下地金属層８は、無電解メッキにより形成された銅層のみであってもよく、またスパッタにより形成された銅層のみであってもよく、さらにスパッタにより形成されたチタン等の薄膜層上にスパッタにより銅層を形成したものであってもよい。
【００１８】
次に、下地金属層８の上面に、ポジ型の液状レジストをスピンコート法等により塗布し、未露光の配線形成用メッキレジスト膜２３を形成する。次に、配線形成用露光マスク２４を準備する。この場合、配線形成用露光マスク２４は、図１に示す上部金属層９に対応する領域を透過部２４ａとされ、それ以外の領域を遮光部２４ｂとされたものからなっている。具体的には、一例として、透過部２４ａはガラス板のみからなり、遮光部２４ｂはガラス板の上面にクロム膜がべた状に設けられたものからなっている。
【００１９】
次に、未露光の配線形成用メッキレジスト膜２３の上側に配線形成用露光マスク２４を位置決めして配置し、配線形成用露光マスク２４の上側から紫外線を照射して露光を行なう。すると、配線形成用メッキレジスト膜２３のうち、配線形成用露光マスク２４の透過部２４ａに対応する領域が露光部となり、それ以外の領域が非露光部となる。
【００２０】
次に、図４に示すように、現像を行なうと、配線形成用メッキレジスト膜２３のうち、露光部である上部金属層９形成領域に対応する部分に開口部２３ａが形成される。この場合、配線形成用メッキレジスト膜２３はポジ型であるため、露光部が溶解され、非露光部が残存される。
【００２１】
次に、図５に示すように、下地金属層８をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうことにより、配線形成用メッキレジスト膜２３の開口部２３ａ内の下地金属層８の上面に上部金属層９を形成する。次に、配線形成用メッキレジスト膜２３をレジスト剥離液を用いて剥離する。
【００２２】
次に、図６に示すように、上部金属層９を含む下地金属層８の上面に、ネガ型のドライフィルムレジストをラミネートし、未露光の柱状電極形成用メッキレジスト膜２５を形成する。次に、柱状電極形成用露光マスク２６を準備する。この場合、柱状電極形成用露光マスク２６は、上部金属層９の接続パッド部（柱状電極１０形成領域）に対応する領域を円形状の遮光部２６ａとされ、遮光部２６ａの周囲をリング状の透過部２６ｂとされ、それ以外の領域を半透過部２６ｃとされたものからなっている。
【００２３】
具体的には、一例として、遮光部２６ａはガラス板の上面にクロム膜がべた状に設けられたものからなり、透過部２６ｂはガラス板のみからなり、半透過部２６ｃはガラス板の上面にクロム膜がメッシュ状あるいはドット状に設けられたものからなっている。ここで、一例として、半透過部２６ｃの透過量は透過部２６ｂの透過量の４０〜６０％、例えば５０％である。遮光部２６ａを内側に含んだ透過部２６ｂの直径は遮光部２６ａの直径よりも５０〜１００μｍ大きくなっている。柱状電極１０形成領域に対応する遮光部２６ａの周囲のリング状の透過部２６ｂの幅は、柱状電極１０形成領域に対応する遮光部２６ｂ間の距離の２０〜４０％である。
【００２４】
次に、未露光の柱状電極形成用メッキレジスト膜２５の上側に柱状電極形成用露光マスク２６を位置決めして配置し、柱状電極形成用露光マスク２６の上側から紫外線を照射して露光を行なう。すると、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５のうち、柱状電極形成用露光マスク２６の遮光部２６ａに対応する領域が円形状の非露光部となり、その周囲がリング状の露光部となり、それ以外の領域が半露光部となる。
【００２５】
次に、図７に示すように、現像を行なうと、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５のうち、非露光部である上部金属層９の接続パッド部（柱状電極１０形成領域）に対応する部分に円形状の開口部２５ａが形成され、開口部２５ａの周囲のリング状の周囲部２５ｂ以外であって半露光部である領域における厚さが開口部２５ａの周囲部２５ｂの厚さのほぼ半分程度と薄くなる。この状態では、開口部２５ａを内側に含んだ周囲部２５ｂの直径は開口部２５ａの直径よりも５０〜１００μｍ大きくなっている。柱状電極１０形成領域に対応する開口部２５ａの周囲のリング状の周囲部２５ｂの幅は、開口部２５ａ間の距離の２０〜４０％である。
【００２６】
次に、図８に示すように、下地金属層８をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうと、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５の開口部２５ａ内の上部金属層９の接続パッド部上面に柱状電極１０が形成される。次に、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５をレジスト剥離液を用いて剥離する。
【００２７】
この場合、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５のうち、開口部２５ａの周囲部２５ｂ以外の領域における厚さが、開口部２５ａの周囲部２５ｂの厚さのほぼ半分程度と薄くなっているので、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５の体積が減少し、且つ、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５の表面積が増加し、これにより柱状電極形成用メッキレジスト膜２５の剥離時間を短縮することができ、またレジスト剥離液が劣化しにくいようにすることができる。
【００２８】
ところで、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５のうち、開口部２５ａの周囲部２５ｂ以外の領域における厚さが開口部２５ａの周囲部２５ｂの厚さのほぼ半分程度と薄くなるようにしているため、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５の現像を行なうとき、現像時間の増加や現像液の早期劣化が見込まれる。しかし、現像時間は剥離時間に比べれば早く、また現像液はレジスト剥離液に比べれば安価であるので、全体として、スループットの向上およびコストダウンを図ることができる。
【００２９】
さて、柱状電極形成用メッキレジスト膜２５を剥離したら、次に、上部金属層９をマスクとして上部金属層９下以外の領域における下地金属層８をエッチングして除去すると、図９に示すように、上部金属層９下にのみ下地金属層８が残存される。この状態では、上部金属層９とその下に残存された下地金属層８とにより、２層構造の配線７が形成されている。
【００３０】
次に、図１０に示すように、配線７および柱状電極１０を含む保護膜５の上面にスピンコート法等によりエポキシ系樹脂等からなる封止膜１１をその厚さが柱状電極１０の高さよりもやや厚くなるように形成する。したがって、この状態では、柱状電極１０の上面は封止膜１１によって覆われている。
【００３１】
次に、封止膜１１の上面側を適宜に研磨し、図１１に示すように、柱状電極１０の上面を露出させ、且つ、この露出された柱状電極１０の上面を含む封止膜１１の上面を平坦化する。次に、図１２に示すように、柱状電極１０の上面に半田ボール１２を形成する。次に、図１３に示すように、封止膜１１、保護膜５、絶縁膜３および半導体ウエハ２１をダイシングストリート２２に沿って切断すると、図１に示す半導体装置が複数個得られる。  
【００３２】
なお、本実施例において、柱状電極形成用メッキレジスト膜は、ドライフィルムレジストを用いて形成するとしたが、ウェット感材を用いても良い。また、柱状電極形成用露光マスク２６を、上部金属層９の接続パッド部（柱状電極１０形成領域）に対応する領域を円形状の透過部、透過部の周囲をリング状の遮光部として、露光、未露光部を反対にし、ネガ型フォトレジストではなくポジ型フォトレジストを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の製造方法により製造された半導体装置の一例の断面図。
【図２】図１に示す半導体装置の製造方法の一実施形態において、当初準備したものの断面図。
【図３】図２に続く工程の断面図。
【図４】図３に続く工程の断面図。
【図５】図４に続く工程の断面図。
【図６】図５に続く工程の断面図。
【図７】図６に続く工程の断面図。
【図８】図７に続く工程の断面図。
【図９】図８に続く工程の断面図。
【図１０】図９に続く工程の断面図。
【図１１】図１０に続く工程の断面図。
【図１２】図１１に続く工程の断面図。
【図１３】図１２に続く工程の断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１  シリコン基板
２  接続パッド
３  絶縁膜
５  保護膜
７  配線
８  下地金属層
９  上部金属層
１０  柱状電極
１１  封止膜
１２  半田ボール
２１  半導体ウエハ
２２  ダイシングストリート
２３  配線形成用メッキレジスト膜
２４  配線形成用露光マスク
２５  柱状電極形成用メッキレジスト膜
２６  柱状電極形成用露光マスク
【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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【図１２】
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【図１３】
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