(57)【要約】【課題】  突起電極と電極パッドとの接着性が良好な半導体装置と、この半導体装置を短い処理工程で形成可能な製造方法を提供することである。【解決手段】  半導体基板１に形成した絶縁膜３の開口から露出する電極パッド２と、電極パッド表面に形成されたプローブ痕５と電極パッド上とに設ける共通電極層８、９と、共通電極層８、９上に設ける突起電極１３を有する半導体装置において、プローブ痕５の庇５ａの下に感光性樹脂６を設ける半導体装置と、電極パッド２表面にプローブ針４を接触させてプローブテストを行なうプローブテスト工程と、このプローブテスト工程にて電極パッド２表面に生じるプローブ痕５の庇５ａの下に自己整合的に感光性樹脂６を形成する感光性樹脂形成工程と、共通電極層８、９を形成する工程と、共通電極層８、９の上に突起電極１３を形成する工程を有する半導体装置の製造方法。【選択図】      図１２
2009049297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成された絶縁膜の開口から露出する電極パッドと、該電極パッド表面に形成されたプローブ痕および前記電極パッドの上に設ける共通電極層と、該共通電極層上に設ける突起電極を有する半導体装置において、
前記プローブ痕の庇の下に感光性樹脂を設ける
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記感光性樹脂は、ポリイミド、またはポリベンゾオキサゾールからなる
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】
前記共通電極層は、第１の共通電極層と第２の共通電極層との２層からなる
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の共通電極層と前記突起電極の間にポストを設ける
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体基板に形成した電極パッドが露出する開口を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記電極パッド表面にプローブ針を接触させてプローブテストを行なうプローブテスト工程と、
前記プローブテスト工程にて前記電極パッド表面に生じるプローブ痕の庇の下に自己整合的に感光性樹脂を形成する感光性樹脂形成工程と、
共通電極層を形成する工程と、
前記共通電極層の上に突起電極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６】
前記庇の下に自己整合的に前記感光性樹脂を形成する前記感光性樹脂形成工程は、
前記庇の下を含む前記半導体基板にポジ型の前記感光性樹脂を塗布する工程と、
前記感光性樹脂に紫外線を照射する露光工程と、
前記感光性樹脂の現像処理を行なう現像工程を有する
ことを特徴とする請求項５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】
本発明は突起電極を備える半導体装置およびその製造方法に関し、より詳しくは、プローブテストにおいて、プローブ針を電極パッドに接触させたとき生じるプローブ痕に起因する課題を解消する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程は、半導体基板に能動素子や受動素子を形成するウエハープロセスである前工程と、ワイヤボンディング実装や突起電極を用いたフリップチップ実装により半導体チップを基板に実装するパッケージプロセスである後工程を有し、さらに、前記した前工程と後工程の間に、プローブテストと称される半導体チップの電気的特性検査工程を有する。
このプローブテストにおいては、電気特性試験機とプローブカードを用いる。具体的には、プローブテストは、つぎに記載するように行なう。プローブカードに固定された複数のプローブ針を電極パッドに接触させる。そして、プローブ針を介して電気特性試験機から所定の信号と電圧を電極パッドに印加することによって、半導体チップの電気的特性を検査して、良否判定を行なう。さらに、不良半導体チップに対して識別マークをマーキングする。なお、上記したプローブテストは、ウエハーを半導体チップに分割した状態ではなく、ウエハー状態で行なう。
【０００３】
電極パッドの材料は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金からなる。一方、プローブ針の材料は、タングステン（Ｗ）からなる。このため、アルミニウムと比べて硬度が高いプローブ針を電極パッドに接触させると、電極パッド表面が凹凸状に変形した傷であるプローブ痕が生じる。
以下にプローブ痕の発生メカニズムを説明する。
【０００４】
プローブ針は、先端を細く尖らせた針状の形状からなる。そして、プローブ針は、プローブカードに鉛直方向から数十度傾いた角度で固定されている。このプローブ針の先端部を、電極パッドの平面方向の中央付近でアライメントして、プローブ針と電極パッドを接触させる。
さらに、電極パッドとプローブ針との接触をより確実なものとするために、ステージに固定された半導体基板を数十μｍ上昇させて、プローブ針を電極パッドに食い込ませる。このとき、プローブ針は、弾性変形するとともに、前述のように電極パッド表面に対して傾いて固定されているために電極パッド表面を滑る。この結果、電極パッド表面に、線状で、しかも凹凸状のプローブ痕が形成される。
【０００５】
電極パッド表面にプローブ痕が存在すると、突起電極を形成するために必要な共通電極層の形成工程において、問題が生じる。以下、この問題を説明する。
共通電極層は、突起電極と電極パッドとの間に形成されて、接着と相互拡散防止との役割を具備する。この共通電極層は、下層のチタン（Ｔｉ）やチタン・タングステン合金（ＴｉＷ）と、上層の銅からなる。２層の共通電極層は、いずれもスパッタリング法によって形成している。
ここで、下層の共通電極層は、膜厚が０．１μｍから０．５μｍと薄いことから、凹凸状のプローブ痕を完全に被覆することができず、とくに、プローブ痕のうち、断面形状がオーバーハング状になった庇には、共通電極層の下層を被覆することができない。よって、電極パッドのアルミニウムと共通電極層の上層の銅とが直接接触することになる。この結果、アルミニウム（電極パッド）と銅（共通電極層の上層）とが合金化して、突起電極と電極パッド間に接着性が悪いアルミニウム・銅合金が形成される。このように、プロー
ブ痕によって、突起電極と電極パッドとの接着性が劣化して、実装信頼性が低下するという課題が生じる。
【０００６】
そこで、上記したプローブ痕に起因する課題を解消する技術が要望されている。その技術が記載された特許文献として、たとえば特許文献１がある。この特許文献１に記載されている半導体装置およびその製造方法を、図１３の断面図を用いて以下に説明する。
半導体基板１に形成された電極パッド２の周縁部を被覆するように、絶縁膜３を形成する。その後、プローブテストを行なうことにより、半導体チップの電気的特性を検査する。このプローブテストにおいて、電極パッド２表面にオーバーハング状の庇５ａを有するプローブ痕５が形成される。その後、窒化珪素膜を全面に形成し、プローブ痕５を被覆するように、窒化珪素膜をパターニングして窒化珪素パターン１４を形成する。その後、いずれも図示しないチタン（Ｔｉ）からなる第１の共通電極層と、銅（Ｃｕ）からなる第２の共通電極層を順次形成する。その後、感光性レジスト（図示せず）開口内に、いずれも図示しないＮｉ層とＡｕ層を形成し、感光性レジストを除去し、第１の共通電極層と第２の共通電極層をＮｉ層と整合する領域に残存するようにエッチングする。その後、Ａｕ層上に突起電極（図示せず）を形成する。
プローブ痕に起因する問題を回避する手段として、プローブ痕を完全に被覆する厚い膜厚で共通電極層を形成することも考えられるが、成膜時間が長時間になるとともに、スパッタターゲットの使用量が増大するという問題点が生じる。よって、共通電極層は、接着と相互拡散防止の機能を果たすに足る必要最低限の膜厚で形成することが、コスト面からも望ましい。
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００４／００１８３９号パンフレット（第５頁第３０行−第７頁第１行目、および図２−図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されている半導体装置およびその製造方法においては、電極パッド２表面のプローブ痕５を覆うように、窒化珪素パターン１４を形成している。プローブ痕５は、窒化珪素パターン１４によって被覆されているため、電極パッド２表面が平坦化される。
よって、第１の共通電極層を一様な膜厚で形成することが可能となる。その結果、第２の共通電極層と電極パッドは直接接触せず、アルミニウム・銅合金が形成されることはない。このため、突起電極と電極パッドとの接着性は良好となる、という利点を特許文献１は備えている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、プローブ痕を覆うように形成する窒化珪素パターン１４は、以下に記載するような長い処理工程によって形成されている。すなわち、半導体基板１の全面に窒化珪素膜を形成し、その後、フォトレジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光処理と現像処理を行なうことによって、フォトレジストを窒化珪素パターン１４の形成予定領域上にパターン形成し、その後、このフォトレジストをエッチングマスクに用いて、窒化珪素膜をエッチング処理して、窒化珪素パターン１４を形成している。
そこで、突起電極と電極パッドとの接着性が良好で、しかもプローブ痕に起因する課題を短い処理工程で解消する技術が希求されている。
【００１０】
本発明の目的は、上記の問題点を解決して、突起電極と電極パッドとの接着性が良好な半導体装置と、この半導体装置を短い処理工程で形成可能な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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明における半導体装置およびその製造方法では、下記記載の手段を採用する。
本発明の半導体装置は、半導体基板に形成された絶縁膜の開口から露出する電極パッドと、該電極パッド表面に形成されたプローブ痕および前記電極パッドの上に設ける共通電極層と、該共通電極層上に設ける突起電極を有する半導体装置において、前記プローブ痕の庇の下に感光性樹脂を設けることを特徴とする。
本発明の半導体装置における前記感光性樹脂は、ポリイミド、またはポリベンゾオキサゾールからなることを特徴とする。
本発明の半導体装置における前記共通電極層は、第１の共通電極層と第２の共通電極層との２層からなることを特徴とする。
本発明の半導体装置における前記第２の共通電極層と前記突起電極の間にポストを設けることを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板に形成した電極パッドが露出する開口を有する絶縁膜を形成する工程と、前記電極パッド表面にプローブ針を接触させてプローブテストを行なうプローブテスト工程と、前記プローブテスト工程にて前記電極パッド表面に生じるプローブ痕の庇の下に自己整合的に感光性樹脂を形成する感光性樹脂形成工程と、共通電極層を形成する工程と、前記共通電極層の上に突起電極を形成する工程を有することを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法における前記庇の下に自己整合的に前記感光性樹脂を形成する前記感光性樹脂形成工程は、前記庇の下を含む前記半導体基板にポジ型の前記感光性樹脂を塗布する工程と、前記感光性樹脂に紫外線を照射する露光工程と、前記感光性樹脂の現像処理を行なう現像工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
電極パッド表面に形成されたプローブ痕の庇の下に、自己整合的に感光性樹脂を設けている。このため、プローブ痕が形成された電極パッドに対して、第１の共通電極層を被覆性良く、均一な膜厚で形成することができる。
したがって、第２の共通電極層と電極パッドとは、直接接触しないことから合金化することがない。その結果、突起電極と電極パッドとの接着性は良好となり、実装信頼性が良好な半導体装置を、短い処理工程で形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態における半導体装置およびその製造方法を説明する。
なお、以下の図面においては、半導体基板の内部に形成するトランジスタやダイオードなどの能動素子や、抵抗や容量などの受動素子や、コンタクトホールや、複数のメタル層などの図示は省略している。さらに、図面においては、各構成部材の大きさや厚さは、理解しやすいように、適宜拡大または縮小して図示していることから、実際の構成部材の大きさや厚さと相違する。また本明細書においては、半導体基板に近い側を下とし、半導体基板から離れる方向を上としている。
【００１４】
〔半導体装置の説明：図１２〕
はじめに、本発明の実施形態における半導体装置の構造を、図１２の断面図を用いて説明する。
半導体装置の入出力端子である電極パッド２を、半導体基板１に設ける。さらに、電極パッド２の中央部が開口する絶縁膜３を設ける。
【００１５】
この電極パッド２の表面には、半導体チップの電気的特性検査のプローブテスト工程に
おけるプローブ針との接触によって、断面形状がオーバーハング状の庇５ａを有するプローブ痕５が形成される。庇５ａの下には、感光性樹脂６が形成されている。庇５ａの下の感光性樹脂６の側面部は、プローブ痕５が形成されていない電極パッド２表面に対してほぼ直角となっている。
感光性樹脂６としては、ポリイミド、またはポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）などの感光性を具備するとともに、耐熱性を備える樹脂を適用することが好ましい。
【００１６】
さらに、プローブ痕５を有する電極パッド２上に、第１の共通電極層８と第２の共通電極層９を設ける。これらの第１の共通電極層８と第２の共通電極層９は、アンダーバンプメタル（ｕｎｄｅｒ  ｂｕｍｐ  ｍｅｔａｌ）となる。
また、第２の共通電極層９の上には、柱状のポスト１１と突起電極１３を設ける。第１の共通電極層８と第２の共通電極層９とは、ポスト１１の外周部とほぼ整合した領域に形成されている。突起電極１３は、半田または金（Ａｕ）からなる。突起電極１３が半田から構成するときは球形状の形状を有し、金（Ａｕ）からなるときはストレートウォール形状を有する。
【００１７】
〔半導体装置の製造方法の説明：図１〜図１２〕
つぎに、本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を、図１〜図１２を用いて説明する。図１〜図１２は、本発明の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００１８】
図１に示すように、半導体装置の入出力端子となる電極パッド２を形成した半導体基板１を用意する。この電極パッド２は、半導体基板１に形成された能動素子や受動素子とメタル層によって接続している。電極パッド２は、半導体基板１の周縁部で、かつ素子間分離絶縁膜（図示せず）上に形成している。また、電極パッド２は、アルミニウムや、アルミニウム合金からなる。アルミニウム合金としては、アルミニウムとシリコン（１．０％）と銅（０．１％）とを含む合金である。
その後、電極パッド２を含む半導体基板１上の全面に絶縁膜３を形成する。その後、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を用いて、電極パッド２の中央領域が露出するように、絶縁膜３に開口をパターン形成する。電極パッド２周辺部からの水分の侵入を防ぐために、電極パッド２周辺部は絶縁膜３にて被覆することが望ましい。この絶縁膜３は、パッシベーション膜とも呼ばれ、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜などの無機絶縁膜、またはポリイミド樹脂やポリベンゾオキサゾール樹脂などの有機絶縁膜からなる。そして、半導体基板１に形成された前記の能動素子や受動素子やメタル層なども、絶縁膜３にて被覆されている。なお、感光性を有する有機絶縁膜で絶縁膜３を形成する場合は、フォトリソグラフィー技術のみで、絶縁膜３に開口をパターン形成することができる。
【００１９】
その後、半導体チップの電気的特性検査工程であるプローブテストを行なう。このプローブテストにおいては、プローブカードのプローブ針を電極パッド２に接触させて、プローブ針を介して電気特性試験機から所定の信号と電圧を電極パッド２に印加して、電気特性試験機によって半導体素子の電気特性を検査して、良否判定を行ない、不良品の半導体チップに対して識別マークをマーキングする。
プローブ針は、タングステンからなるとともに、先端部を細く尖らせた針形状に形成している。そして、図２に示すように、プローブカード（図示せず）に固定されたプローブ針４の先端部を、ステージ（図示せず）に真空吸着された半導体基板１の電極パッド２表面に接触させる。このとき、プローブ針４の先端は、電極パッド２における平面方向の中央付近でアライメントして、プローブ針４と電極パッド２とを接触させる。なお、図２においては、プローブ針４は、電極パッド２の中央付近から若干ずれた位置で接触した状態を図示している。
【００２０】
その後、半導体基板１を取り付けたステージを数十μｍ上昇させ、電極パッド２とプロ
ーブ針４を強く接触させて、電極パッド２にプローブ針４を食い込ませる。この理由を以下に記す。
電極パッド２は、前述のように、アルミニウムやアルミニウム合金からなる。このアルミニウムやアルミニウム合金は酸化されやすい。したがって、電極パッド２表面には、図示していないが、自然酸化膜（酸化アルミニウム：Ａｌ２Ｏ３）が数十ｎｍの厚さで形成されている。自然酸化膜は絶縁性被膜であることから、プローブ針４を電極パッド２に接触させただけでは、電極パッド２とプローブ針４との電気的導通は取れない。
そこで、半導体基板１を数十μｍ上昇させて、プローブ針４を電極パッド２に食い込ませて、自然酸化膜を破壊する。その結果、内部の酸化されていない電極パッド２とプローブ針４とを接触させることができる。よって、電極パッド２とプローブ針４との電気的な接触抵抗を低くすることが可能となり、安定した電気的特性試験が可能となる。
【００２１】
プローブ針４は、プローブカードに鉛直方向から数十度傾いた角度で固定されている。すなわち、プローブ針４は、電極パッド２表面に対して傾いている。
半導体基板１を取り付けたステージを上昇させると、プローブ針４は、弾性変形した状態で電極パッド２に食い込み、電極パッド２との摩擦によって引っ掛かりながら移動する。このことから、図３および図４に示すように、プローブ針４は、電極パッド２表面を横方向（紙面右方向）に滑り、電極パッド２表面に線状でしかも凹凸状のプローブ痕５が形成される。また、凹凸状のプローブ痕５の一部は、図５に示すように、断面形状がひさし状にオーバーハングした庇５ａとなる。
【００２２】
ここからが、本発明の半導体装置の製造方法におけるポイントの工程である。
図６に示すように、電極パッド２にプローブ痕５が形成された半導体基板１の表面に、感光性樹脂６をスピンコート法で塗布する。感光性樹脂６は、液体であることから、オーバーハングしている庇５ａの下にも形成される。感光性樹脂６は、２μｍ〜５μｍの厚さで形成して、プローブ痕５を完全に被覆する。
この感光性樹脂６としては、感光性を有する樹脂材料であるポリイミド、またはポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）を適用する。また、感光性樹脂６としては、ポジ型のものを使用する。ポリイミド樹脂やポリベンゾオキサゾール樹脂は、温度５００℃〜６００℃程度まで樹脂の諸特性が変化しない耐熱性も具備していることから、とくに感光性樹脂６として好ましい。
【００２３】
その後、フォトリソグラフィー技術である露光処理を感光性樹脂６に対して行なう。本発明においては、図７に示すように、遮光マスクパターンを形成したフォトマスクを使用することなく、半導体基板１の全面に紫外線（ＵＶ）７を照射する。紫外線７は、半導体基板１表面に対してほぼ垂直に照射する。
プローブ痕５の庇５ａは、前述のようにオーバーハング形状となっている。よって、露光処理においては、庇５ａに遮蔽されて、庇５ａの下に形成された感光性樹脂６には紫外線７が照射されない。
【００２４】
その後、感光性樹脂６の現像処理を行なう。ポジ型の感光性樹脂６は、紫外線７が照射されない部分が現像液に対して不溶となり、図８に示すように、庇５ａの下に感光性樹脂６を自己整合的に形成することができる。庇５ａの下に形成される感光性樹脂６の側面部は、前述のように、紫外線７が半導体基板１表面に対してほぼ垂直に照射されることから、プローブ痕５の形成されていない電極パッド２表面に対してほぼ直角な形状に形成される。
その後、温度３００℃〜４５０℃で熱処理を行ない感光性樹脂６のキュアを行なう。このキュア処理は、熱風循環型オーブンや、縦型または横型の炉を用いて行なう。
【００２５】
その後、図９に示すように、半導体基板１上の全面に第１の共通電極層８と第２の共通
電極層９とを形成する。第１の共通電極層８は０．１μｍ〜０．５μｍの厚さのチタン・タングステン合金であり、第２の共通電極層９は厚さが０．２μｍ〜１．０μｍの銅からなる。
この第１の共通電極層８と第２の共通電極層９は、スパッタリング装置で形成する。このスパッタリング装置を用いて２層の共通電極層８、９を形成するときは、スパッタリング装置の減圧状態を解除することなく、半導体基板１に連続的に形成する。このように成膜すれば、共通電極層８、９間に接着性を阻害する酸化膜や不純物層が形成されない。また、第１の共通電極層８を成膜する前に、スパッタリング装置にアルゴン（Ａｒ）ガスを導入し、半導体基板１を陰極として、電極パッド２表面の自然酸化膜をスパッタエッチング（逆スパッタリング）により除去する。スパッタエッチングにおいては、イオン化されたアルゴンを電極パッド２に衝突させ、電極パッド２表面から自然酸化膜の原子を弾き飛ばしながらエッチングしている。この結果、電極パッド２と第１の共通電極層８との接着性が良好となるとともに、接触抵抗を小さくできる。
【００２６】
この多層構造の共通電極層８、９は、電極パッド２と、後述する工程で形成するポストや突起電極とを接着性良く接着させる役割と、相互拡散を抑制するバリア金属としての役割とをもつ。
さらに、共通電極層８、９は、ポストと突起電極を電解メッキ法にて形成するとき、メッキ電極としての役割も具備する。
【００２７】
前述のように、庇５ａの下に感光性樹脂６が形成されるとともに、その感光性樹脂６の側面部はプローブ痕５の形成されていない電極パッド２表面とほぼ直角に形成されている。このため、第１の共通電極層８は、プローブ痕５が形成されていない電極パッド２の表面と、庇５ａの上面と、庇５ａ下の感光性樹脂６の側面とに、ほぼ同じ膜厚で形成できる。図９における電極パッド２の左側に図示しているオーバーハングしていない山形形状のプローブ痕５の表面には、当然、プローブ痕５が形成されていない電極パッド２上とほぼ同じ膜厚で、第１の共通電極層８を形成できる。
スパッタリング装置を用いて成膜するときは、アルゴン（Ａｒ）イオンが陰極の共通電極層ターゲットに衝突して、共通電極層粒子を弾き飛ばす。そして、弾き飛ばされた共通電極層粒子のエネルギーが大きいため、膜の付着力が大きく、電極パッド２に強固に接着して成膜できる。さらに、０．１Ｐａから１Ｐａのガス圧力で成膜を行なうことから、ステップカバレッジが良好となる。よって、第１の共通電極層８は、電極パッド２と庇５ａを含むプローブ痕５に、接着性よく、しかも均一な膜厚で成膜できる。
【００２８】
その後、図１０に示すように、第２の共通電極層９上に感光性レジスト１０を形成する。この感光性レジスト１０は、スピンコート法により、５μｍ〜２０μｍの厚さで塗布する。さらにその後、フォトリソグラフィー技術である露光処理と現像処理を行ない、電極パッド２領域上が開口するように、感光性レジスト１０をパターニングする。
この感光性レジスト１０は、開口部である電極パッド２領域の第２の共通電極層９上に、選択的にポストと突起電極を形成する役割を有し、メッキマスクとして機能する。
【００２９】
その後、感光性レジスト１０開口内の第２の共通電極層９上にポスト１１を形成する。このポスト１１は、銅からなり、電解メッキ法により形成する。この電解メッキ処理のとき、第１の共通電極層８と第２の共通電極層９とをメッキの電極として使用する。ポスト１１は、５μｍ〜２５μｍの厚さで形成する。前述のように、第２の共通電極層９は銅からなり、ポスト１１と同じ材料である。このため、第２の共通電極層９とポスト１１とは接着性が良好となる。
また、図１０には図示しないが、感光性レジスト１０の厚さを超えてポスト１１を形成しても良い。この場合は、ポスト１１の断面形状は、感光性レジスト１０の厚さを超えるとメッキ膜が等方的に成長することから、上部が下部より広がったマッシュルーム形状と
なる。
ポスト１１は、後述の工程で形成する半田層と第２の共通電極層９との相互拡散を防ぐバリア層としての役割をもつ。ポスト１１材料としては、銅以外に、ニッケルや、ニッケル合金も適用可能である。なお、ポスト１１をニッケルやニッケル合金で形成したときも、第２の共通電極層９との接着性は良好である。
【００３０】
その後、図１１に示すように、半田層１２を形成する。この半田層１２は、第１の共通電極層８と第２の共通電極層９をメッキ電極とする電解メッキ法により、感光性レジスト１０開口内のポスト１１上に形成する。半田層１２は、無鉛半田、たとえばスズ（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）合金からなる。環境汚染を発生させる鉛を含まない半田を半田層１２として使用することが望ましい。半田層１２が突起電極となる。
この半田層１２は、半田をメッキ法で形成する以外に、開口を形成した感光性レジストやメタルマスクなどを用いてポスト１１上に半田ボールを搭載する方法や、半田ペーストをポスト１１上にスキージにて形成する方法を用いて形成してもよい。
【００３１】
その後、感光性レジスト１０を剥離する。さらにその後、半田層１２とポスト１１から露出する第１の共通電極層８と第２の共通電極層９とをエッチング除去する。第２の共通電極層９のエッチング処理は、硫酸セリウム水溶液（液温度は室温）を用いて銅をエッチングする。さらに、第１の共通電極層８は、アンモニア存在下の過酸化水素水（液温度は３０℃）を用いてチタン・タングステン合金をエッチングする。
この結果、第１の共通電極層８と第２の共通電極層９が半田層１２とポスト１１に整合する領域にパターニングされ、第１の共通電極層８と第２の共通電極層９からなるアンダーバンプメタルが形成される。
【００３２】
その後、図１２に示すように、リフロー処理（ウエットバック処理）を行なうことにより、半田層１２を溶融させて突起電極１３を形成する。このリフロー処理では、半導体基板１の半田層１２を形成した面にフラックスをスピンコート法により１０μｍ〜５０μｍの厚さで塗布したのち、半田層１２の融点を超える２３０℃〜２６０℃の温度で加熱処理を行なう。リフロー処理により半田層１２は溶融して、表面張力で丸くなり、球形状の突起電極１３が得られる。このリフロー処理により形成される球形状の突起電極１３は、高さ１００μｍ程度に形成される。その後、洗浄処理を行ない、フラックスを除去する。
このリフロー処理は、フラックス塗布を行なわないで、水素還元雰囲気中で加熱処理して、半田層１２を溶融させてもよい。また、第２の共通電極層９と第１の共通電極層８を連続してエッチングするのではなく、第２の共通電極層９をエッチングした後、半田層１２のリフロー処理を行ない、その後、第１の共通電極層８をエッチングし、さらにその後、半田層１２のリフローを再度行なって突起電極１３を形成する工程を採用してもよい。このような工程を採用すれば、第２の共通電極層９のエッチング後、エッチング残りの有無を検査する工程を挿入することができ、第２の共通電極層９のエッチング残りの発生を防止できる。
【００３３】
プローブ痕５の形成位置および大きさは、電極パッド２に対するプローブ針４の取り付け角度、および電極パッド２とプローブ針４との摩擦抵抗により決まる。
プローブ針４は、プローブカード製造上のばらつきにより、電極パッド２表面に対するプローブ針４の取り付け角度にばらつきが生じる。電極パッド２も、アルミニウム・グレインの大きさやヒロックが形成されることにより、電極パッド２毎に表面状態が異なる。よって、同じ位置に、同じ圧力でプローブ針４を電極パッド２に接触させても、摩擦抵抗に差があり、プローブ痕５の形成位置および形状は異なる。
また、プローブカードに対するプローブ針４の取り付け位置精度のばらつきがある。このことから、電極パッド２とプローブ針４とのアライメントを注意深く行なっても、電極パッド２の中央部にプローブ針４を接触させることはできず、アライメント誤差が生じる
。さらに、プローブテストを繰り返し行なうと、プローブ針４の変形や先端部の磨耗が発生する。このプローブ針４の変形や磨耗によっても、電極パッド２とプローブ針４とのアライメント誤差が生じる。半導体チップの電気的特性試験は、試験内容が多いと１回のプローブテストでは終わらないことがあり、同じ電極パッド２に複数回プローブ針４を接触させることがある。複数回の各電気的特性試験において、プローブ針４と電極パッド２との上記したアライメント誤差により、同じ位置にプローブ痕５は重ならないで、ずれた位置に形成される。結果として、電極パッド２に複数のプローブ痕５が残ることになる。
【００３４】
このように、プローブ痕５の形成位置は電極パッド２毎に一定せず、さらにプローブ痕５の大きさも電極パッド２毎に異なり、さらに複数のプローブ痕５が形成される場合もある。
そこで、特許文献１の手段にてプローブ痕５の全領域を覆うためには、絶縁膜３から開口した電極パッド２のほとんどの領域を被覆するように、絶縁性被膜である窒化珪素パターンを形成する必要があった。このため、電極パッド２と第１の共通電極層８との接触面積が低下して、突起電極１３と電極パッド２との接続抵抗が高くなる虞れがある。このことから、プローブ痕を被覆する窒化珪素パターン（図１３参照）は大きなパターン形状で形成することはできない。したがって、特許文献１では、窒化珪素パターンでプローブ痕を完全に被覆することができないことが生じていた。
さらに、電極パッド２と無機絶縁膜である窒化珪素パターンとの接着性は、電極パッド２とチタンやチタン・タングステン合金からなる共通電極層より劣る。そのうえ、バルク破断強度も無機絶縁膜は電極パッド２のアルミニウムやアルミニウム合金より弱い。このため、電極パッド２と窒化珪素パターンとの機械的な接合強度が低くなり、結果として、電極パッド２と突起電極との接合強度が低くなる。
【００３５】
これに対して本発明では、プローブテストによって形成される電極パッド２のプローブ痕５のうち、オーバーハングした庇５ａの下に自己整合的に感光性樹脂６を形成している。この結果、特許文献１のように、電極パッド２上のプローブ痕５を被覆する窒化珪素パターンを形成する必要がない。
このように本発明では、庇５ａの下部のみに感光性樹脂６を形成していることから、電極パッド２と第１の共通電極層８との接触面積が低下することが無い。よって、電極パッド２と突起電極１３との接続抵抗は低くできる。さらに、特許文献１で必要であった窒化珪素パターンをパターン形成するための膜形成工程とエッチング処理工程が、本発明では不要となる。すなわち、本発明では、特許文献１の窒化珪素パターンと同等の役割を果たす庇５ａ下の感光性樹脂６を、短い処理工程で形成することができる。
【００３６】
また、本発明では、プローブ痕５の庇５ａの下部に、側面部が電極パッド２表面に対してほぼ直角な感光性樹脂６が形成されている。このことから、庇５ａの上面と側面の領域で共通電極層８、９の膜厚差が発生せず、均一な膜厚で形成できる。
この結果、突起電極１３と電極パッド２との接続抵抗が低くなるとともに、突起電極１３と電極パッド２との機械的な接合強度も高くなるという効果を奏する。
【００３７】
さらに、本発明においては、プローブ痕５の庇５ａの下に感光性樹脂６を形成していることから、第１の共通電極層８でプローブ痕５を完全に被覆することができる。
このため、電極パッド２のアルミニウムと第２の共通電極層９の銅とが直接接触することはない。したがって、アルミニウムと銅とが合金化して、突起電極１３と電極パッド２間に接着性が悪いアルミニウム・銅合金が形成されることは発生しない。結果として、本発明では、突起電極１３と電極パッド２との接着性は良好となり、実装信頼性が高くなる。
【００３８】
以上の説明では、電極パッド２としてアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成する
例で説明したが、電極パッド２材料は銅（Ｃｕ）でもよい。
銅からなる電極パッド２においても、アルミニウムと同じように自然酸化膜が形成され、プローブテストにおいて、銅より硬度が高いプローブ針４によってプローブ痕５が生じ、オーバーハングした庇５ａが形成される。この場合も、庇５ａの下に感光性樹脂６を設ける本発明の半導体装置構造およびその製造方法を採用することができる。
【００３９】
また、以上の説明では、第２の共通電極層９と突起電極１３との間にポスト１１を設ける実施形態で説明したが、ポスト１１の形成は省略することができる。ポスト１１を形成しないときは、第２の共通電極層９を３μｍ〜５μｍ程度と厚く形成すればよい。
以上の実施形態においては、突起電極１３を半田によって構成する例で説明したが、突起電極１３は金（Ａｕ）で構成してもよい。その場合は、第２の共通電極層９上に感光性レジスト１０をパターン形成し、感光性レジスト１０の開口内に電解メッキ法により金（Ａｕ）からなる突起電極１３を形成する。電解メッキ処理においては、感光性レジスト１０の厚さ以下に金（Ａｕ）メッキを行ない、側壁が半導体基板１表面に対してほぼ垂直なストレートウォール形状の突起電極１３を形成する。ストレートウォール形状の突起電極１３は、横方向への拡がりが抑えられることから、突起電極１３間のピッチ寸法を微細化することができる。また、金（Ａｕ）からなる突起電極１３と第２の共通電極層９との間に銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）からなるポスト１１を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態における半導体装置およびその製造方法を示す断面図である。
【図１３】従来技術における半導体装置およびその製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  半導体基板
２  電極パッド
３  絶縁膜
４  プローブ針
５  プローブ痕
５ａ  庇
６  感光性樹脂
８  第１の共通電極層
９  第２の共通電極層
１１  ポスト
１２  半田層
１３  突起電極
【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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