(57)【要約】【課題】本発明は、配線のクラックを防止することを目的とする。【解決手段】半導体装置は、電極１４上からパッシベーション膜１６上を通って樹脂突起１８上に至るように延びる配線２０を有する。配線２０は、積層された第１の層２２及び第２の層２４を含む。第１の層２２は、電極１４、パッシベーション膜１６及び樹脂突起１８に接触し、Ｔｉ及びＷを含む材料から形成され、３００Å以上１０００Å以下の膜厚を有する。第２の層２４は、Ａｕ、Ａｇ、鉛フリーはんだ及びＰｔからなるグループのうち少なくとも１つの材料から、第１の層２２の上に形成されている。第２の層２４の膜厚は、第１の層２２の膜厚の８倍以上２０倍以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路が形成された半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、前記集積回路に電気的に接続された電極と、
前記電極上に位置する開口を有して前記半導体基板上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に配置された樹脂突起と、
前記電極上から前記樹脂突起上に至るように延びる配線と、
を有し、
前記配線は、第１の層及び前記第１の層上に形成された第２の層を含み、
前記第１の層は、前記電極及び前記樹脂突起に接触し、Ｔｉ及びＷを含む材料から形成され、３００Å以上１０００Å以下の膜厚を有し、
前記第２の層は、Ａｕ、Ａｇ、鉛フリーはんだ及びＰｔからなるグループのうち少なくとも１つの材料から形成され、
前記第２の層の膜厚は、前記第１の層の前記膜厚の８倍以上２０倍以下である半導体装置。
【請求項２】
集積回路が形成された半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、前記集積回路に電気的に接続された電極と、
前記電極上に位置する開口を有して前記半導体基板上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に配置された樹脂突起と、
前記電極上から前記樹脂突起上に至るように延びる配線と、
を有し、
前記配線は、第１の層及び前記第１の層上に形成された第２の層を含み、
前記第１の層は、前記電極及び前記樹脂突起に接触し、
前記第２の層は、前記第１の層を形成する材料よりも柔らかい材料から形成され、
前記第２の層の膜厚は、前記第１の層の膜厚の８倍以上２０倍以下である半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置において、
前記第１の層の前記膜厚は、３００Å以上１０００Å以下である半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体チップの能動面に樹脂突起を設け、能動面の電極から樹脂突起上に配線を設けて、突起電極を形成することが開示されている。これによれば、樹脂突起によって応力を緩和できるとともに、突起電極を電極とは異なるピッチ及び配列で並べることが可能である。半導体装置が実装基板に接続されると、樹脂突起が圧縮されて変形する。これに伴って、樹脂突起上の配線も変形するが、変形に耐え切れずに配線にクラックが発生するという問題があった。
【特許文献１】特開２００５−１３６４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、配線のクラックを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る半導体装置は、
集積回路が形成された半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、前記集積回路に電気的に接続された電極と、
前記電極上に位置する開口を有して前記半導体基板上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に配置された樹脂突起と、
前記電極上から前記樹脂突起上に至るように延びる配線と、
を有し、
前記配線は、第１の層及び前記第１の層上に形成された第２の層を含み、
前記第１の層は、前記電極及び前記樹脂突起に接触し、Ｔｉ及びＷを含む材料から形成され、３００Å以上１０００Å以下の膜厚を有し、
前記第２の層は、Ａｕ、Ａｇ、鉛フリーはんだ及びＰｔからなるグループのうち少なくとも１つの材料から形成され、
前記第２の層の膜厚は、前記第１の層の前記膜厚の８倍以上２０倍以下である。本発明によれば、第１の層は、硬い材料（Ｔｉ及びＷを含む材料）からなるのでそれ自体はクラックが発生しやすいが、これよりも柔らかくて第１の層の膜厚の８倍以上の膜厚を有する第２の層が第１の層の上に形成されているので、加圧により樹脂突起及び配線が変形する際などに、第１の層のクラックを抑制し、よって第２の層にクラックが発生することを防止することができる。
【０００５】
本発明に係る半導体装置は、
集積回路が形成された半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、前記集積回路に電気的に接続された電極と、
前記電極上に位置する開口を有して前記半導体基板上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に配置された樹脂突起と、
前記電極上から前記樹脂突起上に至るように延びる配線と、
を有し、
前記配線は、第１の層及び前記第１の層上に形成された第２の層を含み、
前記第１の層は、前記電極及び前記樹脂突起に接触し、
前記第２の層は、前記第１の層を形成する材料よりも柔らかい材料から形成され、
前記第２の層の膜厚は、前記第１の層の膜厚の８倍以上２０倍以下である。本発明によれば、第２の層を第１の層よりも柔らかい材料を用い、且つ第１の層の膜厚の８倍以上の膜圧を有するように形成しているため、加圧により樹脂突起及び配線が変形する際などに、第１の層のクラックを抑制し、よって第２の層にクラックが発生することを防止することができる。
【０００６】
この半導体装置において、前記第１の層の前記膜厚は、３００Å以上１０００Å以下であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。図２は、図１に示す半導体装置のII-II線断面図であり、図３は、図１に示す半導体装置のIII-III線断面図である。
【０００８】
半導体装置は、半導体基板１０を有する。半導体基板１０は、それが半導体チップであれば矩形の面を有しており、それが半導体ウエハであれば半導体チップとなる各領域が矩形の面である。半導体基板１０（１つの半導体チップ又は半導体チップとなる各領域）には、集積回路１２（トランジスタ等）が形成されている。半導体基板１０には、集積回路１２に電気的に接続されるように、Ａｌなどの材料からなる電極１４が形成されている。電極１４は、１列又は複数列（平行な複数列）に並んでいる。電極１４は、半導体基板１０の矩形の面の辺に沿って（平行に）並んでいる。電極１４は、内部配線（図示せず）を介して集積回路１２に電気的に接続されている。
【０００９】
半導体基板１０の電極１４が形成された面には、電極１４の少なくとも一部を露出させる開口を有するパッシベーション膜１６が形成されている。パッシベーション膜１６は絶縁膜で形成されている。パッシベーション膜１６は、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮ等の無機材料のみで形成されていてもよい。パッシベーション膜１６は、集積回路１２の上方に形成されている。
【００１０】
半導体基板１０（パッシベーション膜１６上）には、樹脂突起１８が設けられている。半導体基板１０の矩形の面の辺に沿って（平行に）延びる樹脂突起１８が示されており、複数の樹脂突起１８が平行に配列されている。樹脂突起１８の材料としては、例えばポリイミド樹脂、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）、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂等の樹脂を用いてもよい。
【００１１】
樹脂突起１８は長尺状に形成されている。樹脂突起１８の表面（半導体基板１０とは反対側を向く面）は、凸曲面になっている。詳しくは、樹脂突起１８の表面は、樹脂突起１８の長手軸又はそれと平行な直線を回転軸として、長手軸の周囲に平行に位置する直線を回転させて描かれる回転面である。樹脂突起１８の表面は、円柱を中心軸に平行な平面で切断して得られた形状の曲面（円柱の回転面の一部）の形状をなしている。樹脂突起１８は、上面よりも下面が広くなるように、末広がりの形状になっている。
【００１２】
半導体基板１０には、配線２０が形成されている。配線２０は、電極１４上から樹脂突起１８上に至るように形成されている。複数の配線２０は、隣同士の間隔をあけて樹脂突起１８の上面に形成されている。１つの樹脂突起１８上に複数の配線２０が形成されている。配線２０は、樹脂突起１８の長手軸に交差するように延びる。配線２０は、電極１４上から、パッシベーション膜１６上を通って、樹脂突起１８上に至る。配線２０は、樹脂突起１８の、電極１４とは反対側の端部を越えて、パッシベーション膜１６上に至るように形成されている。
【００１３】
配線２０は、積層された第１の層２２及び第２の層２４を含む。第２の層２４は、第１の層２２の上に密着して形成されている。第１の層２２及び第２の層２４はそれぞれスパッタリングで形成することができ、さらにメッキによって厚くしてもよい。第１の層２２は、電極１４、パッシベーション膜１６及び樹脂突起１８に接触している。第１の層２２は、ＴｉＷ、Ｔｉ若しくはＷ又はこれらのうちいずれかを含む材料から形成されている。これらの材料からなる層は、Ａｌ層（例えば電極１４）とＡｕ層（例えば第２の層２４）との間で相互拡散を防止するバリヤメタルとなり、Ａｕ層（例えば第２の層２４）よりもパッシベーション膜１６や樹脂突起１８との密着性が高い。第２の層２４は、Ａｕ、Ａｇ、鉛フリーはんだ及びＰｔからなるグループのうち少なくとも１つの材料から形成されている。これらの材料は、第１の層２２の材料（Ｔｉ又はＷ）よりも柔らかい。
【００１４】
本実施の形態では、第１の層２２の膜厚Ｔ１と第２の層２４の膜厚Ｔ２について、
３００Å≦Ｔ１≦１０００Å
Ｔ１×８≦Ｔ２≦Ｔ１×２０
の関係が成立する。第１の膜３０をスパッタリングで形成する場合に、これを島状ではなく連続膜にするにはその膜厚Ｔ１は３００Å以上必要である。第１の層２２は、硬い材料（Ｔｉ又はＷを含む材料）からなるので薄いほどクラックが入りにくいが、バリヤメタルとしの機能を十分に発揮させ、かつ、耐熱性を確保するためには膜厚Ｔ１は５００Å以上あることが好ましい。
【００１５】
具体例は次の通りである。
（第１の例）
Ｔ１＝５００Å
Ｔ２＝８０００Å
（第２の例）
Ｔ１＝６１０±６０Å
Ｔ２＝８０００±１０００Å
（第３の例）
Ｔ１＝１０００±１００Å
Ｔ２＝８０００±１０００Å
【００１６】
本実施の形態によれば、第１の層２２は、硬い材料（Ｔｉ及びＷを含む材料）からなるのでそれ自体はクラックが発生しやすいが、これよりも柔らかくて第１の層２２の膜厚の８倍以上の膜厚を有する第２の層２４が第１の層２２の上に形成されているので、第１の層２２のクラックを抑制し、よって第２の層２４にクラックが発生することを防止することができる。
【００１７】
図３に示すように、樹脂突起１８の上面は、隣同士の配線２０の間の領域が、配線２０の直下の領域よりも、半導体基板１０に近くなるように形成されている。すなわち、樹脂突起１８の上面は、配線２０とオーバーラップする領域よりも、これらとオーバーラップしない領域が低くなるように形成されている。こうすることで、配線２０の外部端子となる部分を高くして電気的な接続を図りやすくすることができる。この形状は、樹脂突起１８上に配線２０を形成した後に、樹脂突起１８の隣り合う配線２０間の部分をエッチングし、樹脂突起１８の隣り合う配線２０間の部分をエッチングして得られる。
【００１８】
図４（Ａ）〜図５（Ｄ）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。本実施の形態では、図４（Ａ）に示すように、上述した半導体基板１０（例えば半導体ウエハ）に感光性の樹脂層２６を形成する。樹脂層２６は半導体基板１０の電極１４が形成された面（例えばその全面）に形成する。その形成にはスピンコート法を適用することができる。図４（Ｂ）に示すように、マスク２８を使用して樹脂層２６の一部を露光する。樹脂層２６として、光、Ｘ線又は電子ビームの照射によって現像液に不溶性又は難溶性になるネガ型レジストを使用する場合には、樹脂突起１８の形成領域に対して露光を行う。図４（Ｃ）に示すように、樹脂層２６を現像してパターニングする。図５（Ａ）に示すように、樹脂層２６を、熱で溶融して表面張力によって曲面を有するように変形させた後に固化して、上述した樹脂突起１８を形成する。
【００１９】
図５（Ｂ）に示すように、第１の膜３０を形成する。その形成にはスパッタリングを適用する。第１の膜３０は、電極１４、パッシベーション膜１６及び樹脂突上に形成する。半導体基板１０のパッシベーション膜１６が形成された面の全面を覆うように第１の膜３０を形成する。第１の膜３０の詳細については、平面形状を除いて上述した第１の層２２の内容が該当する。
【００２０】
図５（Ｃ）に示すように、第１の膜３０の上に第２の膜３２を形成する。その形成にはスパッタリングを適用する。半導体基板１０のパッシベーション膜１６が形成された面の全面を覆うように第２の膜３２を形成する。第２の膜３２の詳細については、平面形状を除いて上述した第２の層２４の内容が該当する。
【００２１】
図５（Ｄ）に示すように、第２の膜３２をパターニングして第２の層２４を形成する。パターニングにはウェットエッチングを適用してもよい。そして、第１の膜３０をパターニングして第１の層２２を形成する。パターニングにはウェットエッチングを適用してもよい。その後、半導体基板１０の裏面（電極１４が形成された面とは反対側の面）を研削して厚みを薄くする。半導体基板１０が半導体ウエハであればこれを切断する。その他の詳細は、上述した半導体装置の説明から自明のプロセスを含む。
【００２２】
図６（Ａ）〜図６（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を有する電子デバイスを説明する図である。電子デバイスは、上述した半導体装置と、配線基板３４と、を有する。配線基板３４には、配線パターン３６が形成されている。配線基板３４は、液晶パネル又は有機ＥＬ（Electrical Luminescence）パネルの一部であってもよい。配線基板３４はガラス又はセラミックスのいずれであってもよい。
【００２３】
半導体装置は、樹脂突起１８（その上端部）上の配線２０が配線パターン３６に対向するように、配線基板３４に搭載されている。複数の配線２０と配線パターン３６が電気的に接続している。複数の配線２０と複数の配線パターン３６は、対向して接触している。
【００２４】
樹脂突起１８は、半導体装置及び配線基板３４の対向方向に圧縮された状態で配置されている。半導体基板１０と配線基板３４の間には、硬化した接着剤３８が介在する。接着剤３８は硬化収縮している。接着剤３８は、硬化時の収縮による残存ストレスを内在している。
【００２５】
半導体装置を有する電子デバイスは、表示デバイス（パネルモジュール）であってもよい。表示デバイスは、例えば液晶表示デバイスやＥＬ（Electrical Luminescence）表示デバイスであってもよい。図７には、表示デバイスとして構成された電子デバイス１０００を示す。電子デバイス１０００に使用される半導体装置１は、表示デバイスを制御するドライバＩＣである。また、電子デバイス１０００を有する電子機器として、図８にはノート型パーソナルコンピュータ２０００を、図９には携帯電話３０００を、それぞれ示す。
【００２６】
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】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示す半導体装置のII-II線断面図である。
【図３】図３は、図１に示す半導体装置のIII-III線断面図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）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（Ａ）〜図５（Ｄ）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（Ａ）〜図６（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を有する電子デバイス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を有する電子デバイス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電子デバイスを有する電子機器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電子デバイスを有する電子機器を説明する図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０…半導体基板、  １２…集積回路、  １４…電極、  １６…パッシベーション膜、  １８…樹脂突起、  ２０…配線、  ２２…第１の層、  ２４…第２の層、  ２６…樹脂層、  ２８…マスク、  ３０…第１の膜、  ３２…第２の膜、  ３４…配線基板、  ３６…配線パターン、  ３８…接着剤
【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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