(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成され、電極パッド上で開口部を有する第１の保護膜と、
上記開口部において電極パッドに接続され、かつ、その周辺部が上記第１の保護膜に直接被さって形成されている突起電極と、
第１の保護膜と突起電極との境界部分を被覆するように形成され、かつ、突起電極の上面領域においては第１の保護膜との境界部分周辺を除いてほとんど開口されている第２の保護膜と、
第２の保護膜の開口にて、突起電極の表面を被覆するように形成されている被覆層とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記突起電極は、ＮｉあるいはＮｉ合金によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
上記第２の保護膜は、無機系絶縁膜によって形成されてい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】
上記第２の保護膜は、有機系絶縁膜によって形成されてい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５】
上記突起電極上に半田バンプが形成されていることを特徴とする請求項１ないし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、電極パッド上を除いて第１の保護膜が形成されている状態の半導体装置に対して、上記電極パッド上にさらにその表面が被覆層にて被覆された突起電極を形成する半導体装置の製造方法において、
上記電極パッド上に無電解メッキにより、その周辺部が上記第１の保護膜に直接被さるように突起電極を形成する第１の工程と、
上記半導体基板に対して、上記突起電極の形成面側に第２の保護膜を形成する第２の工程と、
第１の保護膜と突起電極との境界部分周辺を除いて、上記第２の保護膜における突起電極上面のほとんどの領域を開口し、突起電極の頭部を露出させる第３の工程と、
第２の保護膜の開口にて、突起電極の表面を被覆する被覆層を置換Ａｕメッキにて形成する第４の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７】
上記第３の工程における第２の保護膜の開口は、第２の保護膜上にレジストを形成し、該レジストをフォトリソグラフィ技術によってパターニングした後、パターニングされたレジストをマスクとして第２の保護膜をエッチングし、レジストを剥離して行われ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】
上記第３の工程における第２の保護膜の開口は、第２の保護膜が感光性樹脂で形成されており、該第２の保護膜をフォトリソグラフィ技術によってパターニングすることで行われ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９】
上記第３の工程における第２の保護膜の開口は、上記突起電極上部の第２の保護膜を機械的に削って、突起電極の頭部を露出させることによって行われ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１０】
上記第４の工程の後、さらに、無電解Ａｕメッキによって被覆層をより層厚に形成する第５の工程を含むことを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
上記第４の工程の後、さらに、突起電極の上面に半田ボールを搭載し、該半田ボールをリフローすることで、突起電極上に半田バンプを形成する第６の工程を含むことを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
上記第４の工程の後、さらに、無電解半田メッキによって突起電極上に半田バンプを形成する第７の工程を含むことを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
上記突起電極と上記第１の保護膜との境界部分に微小な隙間が存在する事を特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１４】
上記突起電極と上記第１の保護膜との境界部分に微小な隙間が存在する事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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極パッドと外部との接続のための突起電極を有する半導体装置およびその製造方法に関し、特に、上記突起電極の形成を無電解メッキ法によって行う半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置を他の半導体装置やプリント基板やテープキャリア等に実装する際の実装技術として、該半導体装置の電極パッドに外部との接続のための突起電極を形成する技術がある。このような突起電極を形成する手法の一つとして、Ａｌ、或いはＡｌを主成分とする電極パッド上に無電解メッキ法を用いて突起電極を形成する方法がある。
【０００３】
無電解メッキ法は、電解メッキ法と比較して、バリアメタル層及びメッキ工程時の電極の形成に必要なスパッタリング工程、突起電極のパターン形成に必要なフォト工程、パターン形成時に使用したレジストやメッキ工程時に使用したバリアメタルの除去に必要なエッチング工程などを省略できる。このため、コストを低く抑えることと、短納期化とが可能であるといった長所を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記突起電極を無電解メッキ法で形成する上記従来の構成では、電極パッドに対する突起電極の密着強度において問題が生じる。この問題を説明するために、Ａｌ或いはＡｌを主成分とする合金（Ａｌ合金）からなる電極パッド上に、無電解メッキ法を用いて突起電極を形成する場合の工程を図９（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。
【０００５】
図９（ａ）は、突起電極が形成される前の半導体装置を示しており、半導体基板１０１上に、Ａ１或いはＡｌ合金によって電極パッド１０２が形成されている。また、電極パッド１０２のさらに上面に突起電極の形成個所を開口した第１の保護膜１０３が形成されている。電極パッド１０２の表面には、第１の保護膜１０３の開口部分において酸化膜１０４が存在している。
【０００６】
図９（ｂ）の工程では、電極パッド１０２表面の酸化膜１０４が水酸化ナトリウムや燐酸などで完全に除去される。酸化膜１０４を除去することは、以下の理由による。すなわち、電極パッド１０２表面に酸化膜１０４が存在すると、その上に無電解メッキ法によって突起電極を形成する際、突起電極の形状、信頼性に大きな影響が生じる。そのため無電解メッキ法では、メッキ前処理として水酸化ナトリウムや燐酸などを用いて、電極パッド１０２表面の酸化膜１０４を除去し、Ｎｉ或いはＮｉ合金によって形成される突起電極の形状を良くしている。
【０００７】
図９（ｃ）は、電極パッド１０２上に、無電解メッキ法によってＮｉ或いはＮｉ合金を突起電極として析出させるための前工程であるジンケート処埋を示す。このジンケート処埋では、電極パッド１０２表面において、該電極パッド１０２を構成するＡｌ或いはＡｌ合金とＺｎとの置換反応が均一に行われ、電極パッド１０２表面にＺｎ層１０５が形成される。
【０００８】
図９（ｄ）に示す工程では、電極パッド１０２上に、無電解メッキ法によってＮｉ或いはＮｉ合金からなる突起電極１０６が形成される。この工程においては、突起電極１０６は、Ｚｎとの置換反応により核となるＮｉ或いはＮｉ合金の層が形成された後、自己触媒反応によって形成されるため、Ｚｎ粒子が均一に形成されていることにより、Ｎｉ或いはＮｉ合金メッキによって形成される突起電極も均一に成長する。この結果、グレインサイズも小さく良好な形状の突起電極１０６が得られる。
【０００９】
そして、図９（ｅ）に示すように、Ｎｉ或いはＮｉ合金からなる突起電極１０６上に置換Ａｕメッキ工程によってＡｕ層１０８が形成される。このＡｕ層１０８によっては、上記突起電極１０６を形成するＮｉ或いはＮｉ合金の酸化防止効果が得られる。
【００１０】
上記図９（ｄ）の工程において、Ｎｉ或いはＮｉ合金の自己触媒反応によって形成される突起電極１０６は、第１の保護膜１０３上にも形成される。しかしながら、第１の保護膜１０３と突起電極１０６との境界部分では、化学的接合が生じていない非常に微小な隙間１０７が存在する。
【００１１】
このため、図９（ｅ）に示す置換Ａｕメッキ工程では、第１の保護膜１０３と突起電極１０６との間の微小隙間１０７に置換Ａｕメッキ液が入り込む。さらに、隙間１０７に入り込んだ置換Ａｕメッキ液はその液交換が十分でないためにＮｉとＡｕとの置換反応が不完全となりＮｉのみが溶け出す現象が起きる。このため、図９（ｅ）に示すように、第１の保護膜１０３の開口部分における突起電極１０６が細り、突起電極１０６の電極パッド１０２に対する密着強度を著しく低下させる。
【００１２】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、無電解メッキ法によって突起電極を形成する半導体装置において、電極パッドと突起電極との密着強度の低下を防止することができる半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、上記の課題を解決するために、半導体基板上に形成され、電極パッド上で開口部を有する第１の保護膜と、上記開口部において電極パッドに接続され、かつ、その周辺部が上記第１の保護膜に直接被さって形成されている突起電極と、第１の保護膜と突起電極との境界部分を被覆するように形成され、かつ、突起電極の上面領域においては第１の保護膜との境界部分周辺を除いてほとんど開口されている第２の保護膜と、第２の保護膜の開口にて、突起電極の表面を被覆するように形成されている被覆層とを有することを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、第１の保護膜上に突起電極を形成する時に、第１の保護膜と突起電極との間に生じる隙間が、第２の保護膜によって被覆されている。このため、第２の保護膜の開口において突起電極を被覆するように形成される被覆層の形成に係る処理（通常、置換Ａｕメッキ処理）において、該隙間に置換Ａｕメッキ液が入り込んで突起電極を形成する金属を溶出させ、密着強度を低下させるといった不具合を防止できる。
【００１５】
また、上記半導体装置では、上記突起電極は、ＮｉあるいはＮｉ合金によって形成されていることが好ましい。
【００１６】
上記突起電極をＮｉあるいはＮｉ合金によって形成することは、コストが低いことや、置換Ａｕメッキが容易である以外に、その材質が硬いことによる電極パッドへの接続ダメージが低減されるといった理由がある（突起電極が柔らかいと電極パッドが横に広がり、電極パッド下地までクラックを及ぼす）。
【００１７】
また、上記半導体装置では、上記第２の保護膜は、無機系絶縁膜によって形成されている構成とすることができる。
【００１８】
上記の構成によれば、無機膜の特性による高信頼化を得ることができる。
【００１９】
また、上記半導体装置では、上記第２の保護膜は、有機系絶縁膜によって形成されている構成とすることができる。
【００２０】
上記の構成によれば、上記第２の保護膜を感光性樹脂にて形成することができ、第２の保護膜の開口時における処理を簡略化でき、コストダウンを図ることができる。
【００２１】
また、上記半導体装置は、上記突起電極上に半田バンプが形成されている構成とすることができる。
【００２２】
突起電極上に半田バンプが形成される場合、第２の保護膜が形成されていなければ、電極パッドとＮｉ突起電極との間にＳｎが浸入することにより、Ｓｎ系のもろい金属合金ができ、突起電極の密着強度を低下させる。
【００２３】
これに対し、第２の保護膜が形成されている構成では、Ｓｎの浸入が第２の保護膜によって防止されるので、突起電極の密着強度低下が抑えられる。よって上記構成では、本発明の適用が好適となる。
【００２４】
また、上記半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、電極パッド上を除いて第１の保護膜が形成されている状態の半導体装置に対して、上記電極パッド上にさらにその表面が被覆層にて被覆された突起電極を形成する半導体装置の製造方法において、上記電極パッド上に無電解メッキにより、その周辺部が上記第１の保護膜に直接被さるように突起電極を形成する第１の工程と、上記半導体基板に対して、上記突起電極の形成面側に第２の保護膜を形成する第２の工程と、第１の保護膜と突起電極との境界部分周辺を除いて、上記第２の保護膜における突起電極上面のほとんどの領域を開口し、突起電極の頭部を露出させる第３の工程と、第２の保護膜の開口にて、突起電極の表面を被覆する被覆層を置換Ａｕメッキにて形成する第４の工程とを含むことを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によれば、上記第１の工程において、無電解メッキによって電極パッド上に突起電極が形成される。この時、上記突起電極は第１の保護膜よりも高くなるように形成されるが、無電解メッキ法を用いた場合では、該突起電極の周辺部が上記第１の保護膜に被さって形成される。さらに、この突起電極が第１の保護膜に被さる部分においては科学的結合が生じないため、第１の保護膜と突起電極との間に隙間が生じる。
【００２６】
次に、第２の工程において第２の保護膜が形成され、該第２の保護膜は突起電極の頭部を露出させるために、第３の工程において第１の保護膜と突起電極との境界部分周辺を除いて突起電極上面のほとんどの領域を開口される。すなわち、上記第２および第３の工程において形成される第２の保護膜によって、第１の保護膜と突起電極との間に生じる隙間が被覆される。
【００２７】
そして、第４の工程においては、突起電極の表面を被覆する被覆層が置換Ａｕメッキにて形成されるが、この時、第１の保護膜と突起電極との間に生じる隙間は第２の保護膜によって被覆されている。
【００２８】
したがって、上記第４の工程において、第１の保護膜と突起電極との間に生じる隙間に置換Ａｕメッキ液が入り込んで突起電極を形成する金属を溶出させ、密着強度を低下させるといった不具合を防止できる。
【００２９】
また、上記半導体装置の製造方法では、上記第３の工程における第２の保護膜の開口は、第２の保護膜上にレジストを形成し、該レジストをフォトリソグラフィ技術によってパターニングした後、パターニングされたレジストをマスクとして第２の保護膜をエッチングし、レジストを剥離して行われる構成とすることができる。
【００３０】
上記の構成によれば、信頼性の高い無機膜にて第２の保護膜を形成した場合に、該第２の保護膜を開口することができる。
【００３１】
また、上記半導体装置の製造方法では、上記第３の工程における第２の保護膜の開口は、第２の保護膜が感光性樹脂で形成されており、該第２の保護膜をフォトリソグラフィ技術によってパターニングすることで行われる構成とすることができる。
【００３２】
上記の構成によれば、レジストの塗布、露光、現像、および剥離等の工程を省略でき、第２の保護膜の形成を簡略な工程にて行うことが可能となるため、コストダウンを図ることができる。
【００３３】
また、上記半導体装置の製造方法では、上記第３の工程における第２の保護膜の開口は、上記突起電極上部の第２の保護膜を機械的に削って、突起電極の頭部を露出させることによって行われる構成とすることができる。
【００３４】
上記の構成によれば、突起電極上部を機械的に削ることにより、ウエハ面内の突起電極高さのばらつきを低減でき、突起電極の頭部をフラットにすることができる。これにより、接続の際に突起電極高さばらつきに起因する不良などを低減でき、接続条件のマージンも広がることが考えられる。
【００３５】
また、上記半導体装置の製造方法では、上記第４の工程の後、さらに、無電解Ａｕメッキによって被覆層をより層厚に形成する第５の工程を含む構成とすることができる。
【００３６】
上記の構成によれば、例えば、デバイスホールを有するＴＣＰ（Tape Carrier Package）のインナーリードに該半導体装置の突起電極を接続する場合、該インナーリードの表面をＳｎにてメッキし、熱圧着によってＳｎとＡｕとを合金化させて接合を行うことが可能となる。
【００３７】
また、上記半導体装置の製造方法では、第４の工程の後、さらに、突起電極の上面に半田ボールを搭載し、該半田ボールをリフローすることで、突起電極上に半田バンプを形成する第６の工程を含む構成とすることができる。
【００３８】
また、上記半導体装置の製造方法では、上記第４の工程の後、さらに、無電解半田メッキによって突起電極上に半田バンプを形成する第７の工程を含む構成とすることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１ないし図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４０】
本実施の形態に係る半導体装置の構成を図１に示す。
【００４１】
上記半導体装置は、図１に示すように、基板（半導体基板）１上に能動素子（図示せず）や配線類等が形成されてなるものである。上記配線類の一部として電極パッド２が形成されている。上記電極パッド２は、例えば、ＡｌやＡｌ合金によって形成されている。
【００４２】
尚、上記基板１としては、例えばＳｉウェハが広く使用されているが、該基板１の材質は半導体装置の用途に応じて適切に選択されるものであり、本発明においては特に限定されない。
【００４３】
また、上記能動素子および配線類のさらに上面には、これらを保護する目的で第１の保護膜３が形成されている。但し、上記第１の保護膜３は電極パッド２の上面においては開口部が設けられており、この開口部において電極パッド２上に突起電極４が形成されている。上記突起電極４は、例えば、ＮｉやＮｉ合金によって形成されている。
【００４４】
上記第１の保護膜３および突起電極４のさらに上面には、第２の保護膜５が形成されている。第２の保護膜５は、第１の保護膜３と突起電極４との隙間において、後述する被覆層６の形成工程時に該隙間へのメッキ液の進入を防止することを目的とするものであり、少なくとも第１の保護膜３と突起電極４との境界部分を被覆するように形成される。また、第２の保護膜５は、突起電極４の上面領域においては、第１の保護膜３との境界部分周辺を除いてほとんど開口されている。
【００４５】
そして、上記突起電極４の上面において、第２の保護膜５の開口領域に被覆層６が形成されている。上記被覆層６は、突起電極４を形成している金属の酸化を防止することや該半導体装置の実装において他のデバイスとの接続における熱圧着効果を得ることを目的として突起電極４表面を被覆するものであり、Ａｕにて形成されることが好適である。
【００４６】
次に、上記半導体装置における突起電極の形成方法を図２および図３に基づいて説明する。
【００４７】
図２（ａ）は、突起電極４が形成される前の半導体装置を示しており、能動素子及び配線等が形成された基板１上に第１の保護膜３が形成された状態のものである。上記第１の保護膜３は、電極パッド２の上面において開口部が既に設けられている。また、この時点で、電極パッド２表面には、酸化膜７が形成されている。場合によっては、第１の保護膜のエッチング（電極パッド２上の開口を設けるために行われる）の際に使用されるフッ素系ガスの影響で弗化物が形成されていることもある。
【００４８】
電極パッド２の表面に上記酸化膜７が存在したままで突起電極４を形成すると、突起電極４の形状、信頼性に大きな影響が生じることは、従来の技術の記載において既に説明したとおりである。このため、上記酸化膜７（もしくは弗化物）を取り除くために、突起電極４の形成前に、例えば、水酸化ナトリウムや燐酸などを使用して電極パッド２のエッチング処理を行う。このエッチング処理にて酸化膜７（もしくは弗化物）が除去された状態の半導体装置を図２（ｂ）に示す。
【００４９】
上記酸化膜７が除去された後は、電極パッド２表面において突起電極４を形成する前に、さらに前処理として置換メッキ法によってＺｎ層８が形成される。図２（ｃ）は、電極パッド２表面のＡｌとＺｎとの置換反応が電極パッド２上で均一に行われた状態を示す。
【００５０】
このＺｎ層８の形成工程は、図２（ｂ）の状態にある半導体装置を、(1)Ｚｎを含むアルカリ性溶液に浸漬、(2)純水洗浄、(3)硝酸への浸漬、の一連の処理を１〜２回程度行った後、最後に(1)の処理を再度行って完了するものである。
【００５１】
このため、上記半導体装置は、Ｚｎを含むアルカリ性溶液に少なくとも２回浸漬され、この場合、Ａｌ或いはＡｌ合金からなる電極パッド２は上記アルカリ性溶液によって約４００ｎｍ程エッチングされる。したがって、前工程における酸化膜７を除去するための電極パッド２のエッチング処理では、処理後の電極パッド２の膜厚を最低でも５００ｎｍ残す必要がある。もし、Ｚｎ層８の形成工程において電極パッド２を形成するＡｌ層を消失した場合、突起電極４の密着力がなくなり、半導体装置を実装した場合の信頼性を低下させる原因となる。
【００５２】
また、図２（ｃ）の工程では、Ｚｎの置換反応に代えて、Ｐｄ触媒活性化処理によって電極パッド２表面にＰｄを析出させてもよい。Ｐｄ触媒活性化処理は、Ｚｎの置換反応に比べてＡｌとの置換が少なく、電極パッド２を形成するＡｌ層のエッチング量が少なくなると考えられる。
【００５３】
図２（ｄ）は、電極パッド２上に突起電極４を形成した状態を示す。この工程では、図２（ｃ）の状態の半導体装置をＮｉ及びＮｉの還元剤を含む酸性溶液に浸漬することで、最初、ＺｎとＮｉ或いはＮｉ合金との置換反応によって、電極パッド２上にＮｉ層が形成され、その後、自己触媒反応でＮｉ或いはＮｉ合金が析出することで突起電極４が形成される。このとき、Ｚｎ層８において均一に析出されているため、ＺｎとＮｉとの置換反応およびＮｉの自己触媒反応も均一に行われ、突起電極４が形状良く形成される。
【００５４】
この時形成される突起電極４は、該半導体装置を他のデバイスに実装する時の実装面におけるスペースを確保することを考慮して、第１の保護膜３よりも高く形成される。この時の突起電極４の高さＨは、５μｍ程度で良い。このように、突起電極４を第１の保護膜３よりも高く形成することで、該突起電極４は、図２（ｄ）に示すように、その周辺部が第１の保護膜３に被さって形成されることとなる。
【００５５】
但し、Ｎｉ或いはＮｉ合金からなる上記突起電極４は、通常、無機膜や樹脂によって形成される第１の保護膜３とは化学的に結合されない。このため、第１の保護膜３と突起電極４との間（すなわち、第１の保護膜３と突起電極４との境界部分）には微小な隙間９が発生している。
【００５６】
図３（ａ）は、図２（ｄ）に示す状態の半導体装置に対し、突起電極４の形成面側にさらに第２の保護膜５を形成した状態を示す。上記第２の保護膜５は、無機系絶縁膜または有機系絶縁膜の何れであってもよいが、図３（ａ）は有機系絶縁膜にて第２の保護膜５を形成した場合を例示している。
【００５７】
上記第２の保護膜５が無機系絶縁膜（ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＳｉＯ，ＳｉＯＮなど）にて形成される場合は、例えば、Ｐ−ＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition）などの方法を用いて、ＳｉＮ膜またはＳｉＯ２膜などを５００nm以上の膜厚が得られるような条件で形成すればよい。また、第２の保護膜５を有機系絶縁膜（ＰＩ，ＢＣＢなど）で形成する場合は、例えば、スピンコート法などを用いて、ポリイミド系の樹脂などを突起電極４の高さより低くなるような膜厚で塗布すればよい。
【００５８】
第２の保護膜５は、図３（ｂ）に示すように、突起電極４上面において、該突起電極４より小さなサイズの領域にて開口部が形成される。すなわち、突起電極４の径Ｄ１に対し開口部の径Ｄ２は、Ｄ１＞Ｄ２となる。この第２の保護膜５により、第１の保護膜３と突起電極４との間には生じる隙間９は完全に被覆される。
【００５９】
第２の保護膜５において、この開口部を形成するにあたっては種々の方法が考えられるが、ここでは、以下に３通りの方法を例示する。まず、第１の方法を、図４を参照して説明する。
【００６０】
この場合、図４（ａ）に示すように、図３（ａ）の状態の半導体装置に対し第２の保護膜５の上からレジスト１０が全面に塗布され、図４（ｂ）に示すように、第２の保護膜５を除去する部分に開口を設けたフォトマスク１１を介して上記レジスト１０が露光される。
【００６１】
次に、露光されたレジスト１０を現像することにより、図４（ｃ）に示すように、露光された領域のレジスト１０が除去され、さらに、現像されたレジスト１０をマスクとしてエッチングを行うことにより、図４（ｄ）に示すように、第２の保護膜５が開口される。そして、図４（ｅ）に示すように、レジスト１０を剥離することにより、第２の保護膜５の所定領域が開口された、図３（ｂ）に示す状態の半導体装置が得られる。
【００６２】
ここで、第２の保護膜５をＳｉＮのような無機系絶縁膜で形成した場合は、ドライエッチング装置を使用する。条件は一般的なＳｉＮのエッチング条件で可能であり、真空中でＣＦ４などのガスを利用して、１〜２分程度の時間でエッチングされる。
【００６３】
次に、第２の方法を、図５を参照して説明する。この方法は、第２の保護膜５を感光性のあるポリイミド樹脂などで形成した場合に使用できる。
【００６４】
この場合、まず、図５（ａ）に示すように、第２の保護膜５を除去する部分に開口を設けたフォトマスク１１を介して該第２の保護膜５が直接露光される。そして、図５（ｂ）に示すように、露光された第２の保護膜５を現像することにより、第２の保護膜５の所定領域が開口された、図３（ｂ）に示す状態の半導体装置が得られる。
【００６５】
最後に、第３の方法を、図６を参照して説明する。この方法では、突起電極４上面の第２の保護膜５が機械的に除去される。具体的には、図６（ａ）に示すように、突起電極４の上面が露出する位置（図中破線の位置）まで第２の保護膜５を研削する。これにより、図６（ｂ）に示すように、第２の保護膜５の所定領域が開口された、図３（ｂ）に示す状態の半導体装置が得られる。
【００６６】
図３（ｂ）に示すように第２の保護膜５の所定領域が開口されると、次に、図３（ｃ）に示す工程において、上記第２の保護膜５の開口部に被覆層６が形成され、突起電極４の上面を被覆層６で被覆することによって本実施の形態に係る半導体装置が完成する。
【００６７】
上記被覆層６は、好適には、突起電極４上にＡｕをメッキすることで形成される。このＡｕメッキによる被覆層６の形成は、置換Ａｕメッキによって形成されるが、さらに無電解Ａｕメッキによって被覆層６の層厚をより厚く形成する場合もある。
【００６８】
すなわち、置換Ａｕメッキにおいては、図３（ｂ）に示す状態の半導体装置が、１０〜３０分間、置換Ａｕメッキ液に浸漬され、突起電極４表面においてＮｉとＡｕとの置換反応によって０．０５μｍ程度の厚さでＡｕが析出する。
【００６９】
ここで、上記Ａｕメッキにより形成される被覆層６は、上述したように、突起電極４の酸化防止を主な目的とするものであるが、該半導体装置の実装において他のデバイスとの接続における熱圧着効果を得ることをも目的の一つとしている。特に、デバイスホールを有するＴＣＰのインナーリードに該半導体装置の突起電極４を接続する場合、該インナーリードの表面をＳｎにてメッキし、熱圧着によってＳｎとＡｕとを合金化させて接合を行うことが一般的である。
【００７０】
但し、このようなＳｎ−Ａｕ合金による接合を行うには、被覆層６におけるＡｕメッキ厚さは上記の０．０５μｍ程度（最大でも０．０８μｍ程度）の厚さでは不足であるため、この場合には、さらに無電解メッキによって被覆層６におけるＡｕメッキ層をより層厚に形成する。言い換えれば、この場合は、置換Ａｕメッキは無電解Ａｕメッキの前処理として行われる。
【００７１】
無電解Ａｕメッキでは、メッキ溶液中に還元剤が入っていることによりＡｕ層が成長するものであり、被覆層６のＡｕ層は最終的に１μｍ程度の厚さに形成される。
【００７２】
上記方法によって作製される半導体装置においては、第１の保護膜３と突起電極４との間に生じる隙間９が第２の保護膜５によって被覆されている。このため、被覆層６形成時の置換Ａｕメッキ処理において、上記隙間９に置換Ａｕメッキ液が入り込むことが無い。これにより、隙間９に入り込んだ置換Ａｕメッキ液に突起電極４を形成するＮｉが溶出し、電極パッド２と突起電極４との密着強度を低下させるといった不具合を回避できる。
【００７３】
続いて、本実施の形態に係る半導体装置の実装例について説明する。
【００７４】
図７は、半導体装置同士を接続する場合の一例を示している。この場合、接続される２つの半導体装置２０・２１の一方に異方性導電フィルム２２を仮圧着し（もしくは、異方性導電ペーストを塗布し）、もう一方の半導体装置の位置合わせを行い熱圧着する。異方性導電フィルム２２は、絶縁性のバインダ樹脂２３中に導電粒子２４を分散させてなるものであり、接続される半導体装置２０・２１の突起電極同士が導電粒子１３を介して接続される。この時の温度は２００℃、圧力は１０００ｋｇ／ｃｍ２前後で、最適な熱圧着条件となる。
【００７５】
また、上記図７の接続例は、突起電極を被覆する被覆層が置換Ａｕメッキのみで形成された場合を想定しているが、少なくとも一方の半導体装置において、被覆層となるＡｕ層が無電解Ａｕメッキもしくは電解Ａｕメッキによって層厚に形成されていれば、Ａｕ−Ａｕの熱圧着接合によって半導体装置同士を直接接続しても良い。
【００７６】
また、上記接続方法は、半導体装置同士の接続以外にも適用可能であり、本実施の形態に係る半導体装置を、他のプリント基板、テープキャリアパッケージ、チップオンフィルムなどに搭載する場合の実装にも使用できる。但し、上記半導体装置をテープキャリアパッケージ、チップオンフィルムなど絶縁性フィルム上に実装する場合には、該絶縁性フィルムはデバイスホ−ルを有さないものとする。
【００７７】
また、本実施の形態に係る半導体装置は、図８に示すように、突起電極４上へ半田バンプ２５の形成を行ってもよい。半田バンプ２５の形成は、突起電極４ヘフラックスを塗布し、半田ボールを搭載後、リフローを通す一般的な方法で形成可能である。また、半田メッキによって半田バンプ２５を形成することも可能である。
【００７８】
尚、上記半田バンプ２５の形成においては、突起電極４上に被覆層６となるＡｕが形成されていることが必要であるが、この被覆層６は図８においては、半田バンプ２５に溶融している。
【００７９】
尚、本発明において、電極パッド、突起電極、被覆層等の材質は、上記説明のものに限定されるものではない。例えば、電極パッドには、ＡｌやＡｌ合金以外のＣｕ等が使用可能である。電極パッドをＣｕにて形成した場合、図２（ｃ）のＺｎ置換反応に代えてＰｂ触媒活性化処理でのプロセスとなる。また、突起電極は、上記説明のようなＮｉ層，Ｎｉ合金層での形成に代えて、電極パッド上からＣｕ層−ＮＩ層−Ａｕ層、あるいはＣｕ層−Ａｕ層等の構成としてもよい。
【００８０】
【発明の効果】
本発明の半導体装置は、以上のように、半導体基板上に形成され、電極パッド上で開口部を有する第１の保護膜と、上記開口部において電極パッドに接続され、かつ、その周辺部が上記第１の保護膜に直接被さって形成されている突起電極と、第１の保護膜と突起電極との境界部分を被覆するように形成され、かつ、突起電極の上面領域においては第１の保護膜との境界部分周辺を除いてほとんど開口されている第２の保護膜と、第２の保護膜の開口にて、突起電極の表面を被覆するように形成されている被覆層とを有する構成である。
【００８１】
それゆえ、第１の保護膜上に突起電極を形成する時に、第１の保護膜と突起電極との間に生じる隙間が、第２の保護膜によって被覆されて、第２の保護膜の開口において突起電極を被覆するように形成される被覆層の形成に係る処理（通常、置換Ａｕメッキ処理）において、該隙間に置換Ａｕメッキ液が入り込むことが防止される。これにより、突起電極を形成する金属が置換Ａｕメッキ液に溶出し、突起電極の電極パッドに対する密着強度が低下するといった不具合を防止できるといった効果を奏する。
【００８２】
また、上記半導体装置では、上記突起電極は、ＮｉあるいはＮｉ合金によって形成されていることが好ましい。
【００８３】
また、上記半導体装置では、上記第２の保護膜は、無機系絶縁膜によって形成
されている構成とすることができる。
【００８４】
それゆえ、無機膜の特性による高信頼化を得ることができるといった効果を奏する。
【００８５】
また、上記半導体装置では、上記第２の保護膜は、有機系絶縁膜によって形成されている構成とすることができる。
【００８６】
それゆえ、上記第２の保護膜を感光性樹脂にて形成することができ、第２の保護膜の開口時における処理を簡略化でき、コストダウンを図ることができるといった効果を奏する。
【００８７】
また、上記半導体装置は、上記突起電極上に半田バンプが形成されている構成とすることができる。
【００８８】
また、上記半導体装置の製造方法は、上記電極パッド上に無電解メッキにより、その周辺部が上記第１の保護膜に直接被さるように突起電極を形成する第１の工程と、上記半導体基板に対して、上記突起電極の形成面側に第２の保護膜を形成する第２の工程と、第１の保護膜と突起電極との境界部分周辺を除いて、上記第２の保護膜における突起電極上面のほとんどの領域を開口し、突起電極の頭部を露出させる第３の工程と、第２の保護膜の開口にて、突起電極の表面を被覆する被覆層を置換Ａｕメッキにて形成する第４の工程とを含む構成である。
【００８９】
それゆえ、上記第１の工程において、無電解メッキによって電極パッド上に突起電極が形成される時に第１の保護膜と突起電極との間に生じる隙間が、第２および第３の工程において形成される第２の保護膜によって被覆される。
【００９０】
そして、第４の工程においては、突起電極の表面を被覆する被覆層が置換Ａｕメッキにて形成されるが、この時、第１の保護膜と突起電極との間に生じる隙間は第２の保護膜によって被覆されている。このため、第１の保護膜と突起電極との間に生じる隙間に置換Ａｕメッキ液が入り込んで突起電極を形成する金属を溶出させ、密着強度を低下させるといった不具合を防止できるといった効果を奏する。
【００９１】
また、上記半導体装置の製造方法では、上記第３の工程における第２の保護膜の開口は、第２の保護膜上にレジストを形成し、該レジストをフォトリソグラフィ技術によってパターニングした後、パターニングされたレジストをマスクとして第２の保護膜をエッチングし、レジストを剥離して行われる構成とすることができる。
【００９２】
それゆえ、信頼性の高い無機膜にて第２の保護膜を形成した場合に、該第２の保護膜を開口することができるといった効果を奏する。
【００９３】
また、上記半導体装置の製造方法では、上記第３の工程における第２の保護膜の開口は、第２の保護膜が感光性樹脂で形成されており、該第２の保護膜をフォトリソグラフィ技術によってパターニングすることで行われる構成とすることができる。
【００９４】
それゆえ、レジストの塗布、露光、現像、および剥離等の工程を省略でき、第２の保護膜の形成を簡略な工程にて行うことが可能となるため、コストダウンを図ることができる。
【００９５】
また、上記半導体装置の製造方法では、上記第３の工程における第２の保護膜の開口は、上記突起電極上部の第２の保護膜を機械的に削って、突起電極の頭部を露出させることによって行われる構成とすることができる。
【００９６】
それゆえ、ウエハ面内の突起電極高さのばらつきを低減でき、突起電極の頭部をフラットにすることができるため、接続の際に突起電極高さばらつきに起因する不良などを低減できるといった効果を奏する。
【００９７】
また、上記半導体装置の製造方法では、上記第４の工程の後、さらに、無電解Ａｕメッキによって被覆層をより層厚に形成する第５の工程を含む構成とすることができる。
【００９８】
それゆえ、例えば、デバイスホールを有するＴＣＰのインナーリードに該半導体装置の突起電極を接続する場合、該インナーリードの表面をＳｎにてメッキし、熱圧着によってＳｎとＡｕとを合金化させて接合を行うことが可能となるといった効果を奏する。
【００９９】
また、上記半導体装置の製造方法では、第４の工程の後、さらに、突起電極の上面に半田ボールを搭載し、該半田ボールをリフローすることで、突起電極上に半田バンプを形成する第６の工程を含む構成とすることができる。
【０１００】
また、上記半導体装置の製造方法では、上記第４の工程の後、さらに、無電解半田メッキによって突起電極上に半田バンプを形成する第７の工程を含む構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示すものであり、半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】  図２（ａ）〜（ｄ）は、上記半導体装置の製造方法における工程の一部を示す断面図である。
【図３】  図３（ａ）〜（ｃ）は、上記半導体装置の製造方法における工程の一部を示す断面図である。
【図４】  図４（ａ）〜（ｅ）は、上記半導体装置の製造方法において、第２の保護膜を開口する工程の一例を示す断面図である。
【図５】  図５（ａ）〜（ｂ）は、上記半導体装置の製造方法において、第２の保護膜を開口する工程の一例を示す断面図である。
【図６】  図６（ａ）〜（ｂ）は、上記半導体装置の製造方法において、第２の保護膜を開口する工程の一例を示す断面図である。
【図７】  本発明の半導体装置を、異方性導電フィルムを用いて他のデバイスに実装する場合の例を示す断面図である。
【図８】  本発明の半導体装置の突起電極に半田バンプを形成して場合の例を示す断面図である。
【図９】  図９（ａ）〜（ｅ）は、従来の半導体装置の製造方法における工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１    基板（半導体基板）
２    電極パッド
３    第１の保護膜
４    突起電極
５    第２の保護膜
６    被覆層
【図１】
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【図２】
0003808365.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003808365.tif 000007
【図７】
0003808365.tif 000008
【図８】
0003808365.tif 000009
【図９】
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