JP2010056266A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＣＳＰと呼ばれる半導体装置において、柱状電極形成用メッキレジスト膜を剥離した際にレジスト残渣が発生しにくいようにし、且つ、工程数を少なくする。
【解決手段】 保護膜５の上面全体に、スパッタにより形成されたチタン膜およば銅膜からなる２層構造の配線形成用金属膜７ａを形成する。次に、配線形成用金属膜７ａの上面に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２３をパターン形成する。次に、配線形成用金属膜７ａ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、柱状電極形成用メッキレジスト膜２３の開口部２４内の配線形成用金属膜７ａの上面に柱状電極８を形成する。次に、柱状電極形成用メッキレジスト膜２３を剥離する。この場合、柱状電極形成用メッキレジスト膜２３は平坦性の極めて高い配線形成用金属膜７ａの上面に形成されているため、柱状電極形成用メッキレジスト膜２３のレジスト残渣が発生しにくいようにすることができ、且つ、工程数を少なくすることができる。
【選択図】 図４

Description

この発明は半導体装置の製造方法に関する。

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）。この場合、配線は、半導体基板上に形成された銅を含む金属からなる下地金属層と、下地金属層の上面に形成された銅からなる上部金属層との２層構造となっている。

特開２００８−８４９１９号公報

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の上面に形成された上部金属層を含む下地金属層の上面に、感光剤を含まない液状樹脂からなる被覆膜を形成する。この場合、被覆膜によって上部金属層を完全に覆い、上部金属層間に上部金属層の厚さよりも厚い被覆膜が形成されるようにする。被覆膜は、後述する柱状電極形成用メッキレジスト膜を剥離する際に、レジスト残渣が発生しにくいようにするためのものである。

次に、被覆膜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を形成する。次に、露光、現像を行うことにより、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おける柱状電極形成用メッキレジスト膜および被覆膜に開口部を形成する。次に、下地金属層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、柱状電極形成用メッキレジスト膜および被覆膜の開口部内の上部金属層の接続パッド部上面に柱状電極を形成する。

次に、柱状電極形成用メッキレジスト膜およびその下に形成された被覆膜を同時に剥離する。これにより、柱状電極形成用メッキレジスト膜のレジスト残渣が発生しにくいようにすることができる。次に、上部金属層をマスクとして下地金属層の不要な部分をエッチングして除去すると、上部金属層下にのみ下地金属層が残存される。この状態では、上部金属層およびその下に残存された下地金属層により、２層構造の配線が形成されている。

しかしながら、上記従来の半導体装置の製造方法では、半導体基板上の全面に形成された下地金属層の上面に形成された上部金属層間に、柱状電極形成用メッキレジスト膜が入り込まないようにするために、予め、上部金属層の厚さよりも厚い被覆膜を形成しているので、被覆膜を形成する工程が必要となり、工程数が増加するという問題があった。

そこで、この発明は、柱状電極形成用メッキレジスト膜のレジスト残渣が発生しにくいようにすることができ、且つ、工程数を少なく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。

請求項１に記載の発明は、半導体基板上の全面に配線形成用金属膜を形成する工程と、前記配線形成用金属膜上に、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する工程と、前記エッチング金属膜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形成用金属膜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剥離する工程と、前記柱状電極を含む前記配線形成用金属膜上の配線形成領域にエッチングレジスト膜を形成する工程と、前記エッチングレジスト膜をマスクとして前記エッチングレジスト膜下以外の領域における前記配線形成用金属膜をエッチングして除去することにより、前記柱状電極を含む前記エッチングレジスト膜下に配線を形成する工程と、前記エッチングレジスト膜を剥離する工程と、を有する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、前記配線形成用金属膜を形成する工程は、スパッタにより形成されたチタン膜上にスパッタにより銅膜を形成する工程である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２に記載の発明において、前記銅膜の厚さは前記チタン膜の厚さよりも厚くする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３に記載の発明において、前記配線形成用金属膜の厚さは２〜５μｍと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はドライフィルムレジストで形成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１に記載の発明において、前記エッチングレジスト膜は液状レジストで形成す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６に記載の発明において、前記エッチングレジスト膜は、スピンコート法により形成されたレジスト膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより形成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６に記載の発明において、前記エッチングレジスト膜はインクジェットプリント法により形成することを特徴とするものである。

この発明によれば、半導体基板上の全面に形成された配線形成用金属膜上に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形成面となる配線形成用金属膜の上面の平坦性を極めて高くすることができ、ひいては柱状電極形成用メッキレジスト膜を剥離した際にレジスト残渣が発生しにくいようにすることができる。また、平坦性が極めて高い配線形成用金属膜の上面に柱状電極形成用メッキレジスト膜を形成しているので、従来のような被覆膜を形成する必要がなく、その分、工程数を少なくすることができる。

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、一般的にはＣＳＰと呼ばれるものであり、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、特に、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ等の素子（図示せず）が設けられ、上面周辺部には、上記集積回路に接続されたアルミニウム系金属等からなる接続パッド２が設けられている。接続パッド２は２個のみを図示するが実際にはシリコン基板１の上面周辺部に多数配列されている。

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。

保護膜５の上面には配線７が設けられている。配線７は、詳細には図示していないが、保護膜５の上面に設けられたチタン膜と、チタン膜の上面に設けられた銅膜との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。

配線７の接続パッド部上面には銅からなる柱状電極８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９がその上面が柱状電極８の上面と面一となるように設けられている。柱状電極８の上面には半田ボール１０が設けられている。

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。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。

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の上面全体に配線形成用金属膜７ａを形成する。この場合、配線形成用金属膜７ａは、詳細には図示していないが、スパッタにより形成されたチタン膜とその上にスパッタにより形成された銅膜との２層構造となっている。また、銅膜はチタン膜よりも厚く形成され、全体としての配線形成用金属膜７ａの厚さは２〜５μｍと比較的厚くなっている。ちなみに、上記特許文献１に記載の下地金属層の場合には、スパッタにより形成されたチタン膜とその上にスパッタにより形成された銅膜との２層構造であっても、その厚さは一般的に１μｍ以下である。

次に、図４に示すように、配線形成用金属膜７ａの上面に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２３を形成する。この場合、柱状電極８形成領域に対応する部分における柱状電極形成用メッキレジスト膜２３には、フォトリソグラフィ法により、開口部２４が形成されている。

ここで、保護膜５の上面全体に形成された配線形成用金属膜７ａの上面の平坦性は極めて高い。このため、配線形成用金属膜７ａと柱状電極形成用メッキレジスト膜２３との間に空気（気泡）が残存しないようにすることができ、ひいてはこの気泡に起因する柱状電極形成用メッキレジスト膜２３の不要な剥離が生じないようにすることができる。

次に、配線形成用金属膜７ａ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、柱状電極形成用メッキレジスト膜２３の開口部２４内の配線形成用金属膜７ａの上面に柱状電極８を形成する。次に、柱状電極形成用メッキレジスト膜２３を剥離する。この場合、柱状電極形成用メッキレジスト膜２３は平坦性の極めて高い配線形成用金属膜７ａの上面に形成されているため、図１に示す配線７間の間隔が狭くなった場合であっても、配線７間に柱状電極形成用メッキレジスト膜２３のレジスト残渣が発生することがなく、柱状電極形成用メッキレジスト膜２３のレジスト残渣に起因する配線７間でのショートの発生を確実に防止することができる。

次に、図５に示すように、柱状電極８を含む配線形成用金属膜７ａの上面に、スピンコート法等により、液状レジストからなるエッチングレジスト膜２５を形成する。次に、図６に示すように、エッチングレジスト膜２５をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、柱状電極８を含む配線形成用金属膜７ａの上面の配線形成領域にエッチングレジスト膜２５を残存させる。

次に、エッチングレジスト膜２５をマスクとしてレジスト膜２５下以外の領域における配線形成用金属膜７ａをエッチングして除去すると、図７に示すように、エッチングレジスト膜２５下に配線が形成される。この状態では、配線７の接続パッド部上面には柱状電極８が形成されている。次に、エッチングレジスト膜２５を剥離する。

ここで、エッチングレジスト膜２５は配線形成用金属膜７ａをエッチングして配線７を形成するためのものであるので、上記特許文献１に記載の配線用の上部金属層を電解メッキにより形成するためのメッキレジスト膜のような厚さ精度を要求されることがなく、したがって柱状電極８を形成した後であっても、良好に形成することができる。

次に、図８に示すように、配線７および柱状電極８を含む保護膜５の上面に、スクリーン印刷法、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９をその厚さが柱状電極８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８の上面は封止膜９によって覆われている。

次に、封止膜９の上面側を適宜に研削し、図９に示すように、柱状電極８の上面を露出させ、且つ、この露出された柱状電極８の上面を含む封止膜９の上面を平坦化する。次に、図１０に示すように、柱状電極８の上面に半田ボール１０を形成する。次に、図１１に示すように、封止膜９、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。

以上のように、この半導体装置の製造方法では、平坦性が極めて高い配線形成用金属膜７ａの上面に柱状電極形成用メッキレジスト膜２３を形成しているので、従来のような被覆膜を形成する必要がなく、その分、工程数を少なくすることができる。また、配線用の上部金属層を電解メッキにより形成する必要もなく、工程数をより一層少なくすることができる。

なお、上記実施形態では、エッチングのレジスト膜２５を、スピンコート法により形成されたレジスト膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより形成しているが、これに限らず、パターンを直接描画することができるインクジェットプリンタ法により形成するようにしてもよい。このようにした場合には、フォトリソグラフィ工程が不要となり、工程数をより一層少なくすることができる。

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２に続く工程の断面図。 図３に続く工程の断面図。 図４に続く工程の断面図。 図５に続く工程の断面図。 図６に続く工程の断面図。 図７に続く工程の断面図。 図８に続く工程の断面図。 図９に続く工程の断面図。 図１０に続く工程の断面図。

符号の説明

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 柱状電極
９ 封止膜
１０ 半田ボール
２１ 半導体ウエハ
２２ ダイシングストリート
２３ 柱状電極形成用メッキレジスト膜
２５ エッチングレジスト膜

Claims (8)

1. 半導体基板上の全面に配線形成用金属膜を形成する工程と、
   前記配線形成用金属膜上に、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する工程と、
   前記配線形成用金属膜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形成用金属膜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剥離する工程と、
   前記柱状電極を含む前記配線形成用金属膜上の配線形成領域にエッチングレジスト膜を形成する工程と、
   前記配線形成用レジスト膜をマスクとして前記エッチングレジスト膜下以外の領域における前記配線形成用金属膜をエッチングして除去することにより、前記柱状電極を含む前記エッチングレジスト膜下に配線を形成する工程と、
   前記エッチングレジスト膜を剥離する工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 請求項１に記載の発明において、前記配線形成用金属膜を形成する工程は、スパッタにより形成されたチタン膜上にスパッタにより銅膜を形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項２に記載の発明において、前記銅膜の厚さは前記チタン膜の厚さよりも厚くすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項３に記載の発明において、前記配線形成用金属膜の厚さは２〜５μｍとすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 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はドライフィルムレジストで形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 請求項１に記載の発明において、前記エッチング用レジスト膜は液状レジストで形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項６に記載の発明において、前記エッチングレジスト膜は、スピンコート法により形成されたレジスト膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項６に記載の発明において、前記エッチングレジスト膜はインクジェットプリント法により形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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