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JP3720391B2 - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device Download PDF

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JP3720391B2
JP3720391B2 JP17128294A JP17128294A JP3720391B2 JP 3720391 B2 JP3720391 B2 JP 3720391B2 JP 17128294 A JP17128294 A JP 17128294A JP 17128294 A JP17128294 A JP 17128294A JP 3720391 B2 JP3720391 B2 JP 3720391B2
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semiconductor device
polyimide
semiconductor substrate
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polyimide pattern
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伸治 馬場
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Renesas Technology Corp
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  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年の半導体装置の高密度化に伴い、半導体素子の多層化の開発が進められ、最近の半導体装置においては、一般的に、半導体チップと封止樹脂の間のバッファとして、また、配線層を積層する際の層間絶縁膜として、ポリイミド膜が用いられている。図12〜図16は、半導体チップと封止樹脂の間のバッファとしてポリイミド膜を用いた従来の半導体装置の製造工程を説明する断面図である。また、図17は、その製造工程を示したフローチャートである。まず、図12に示すように、シリコン等から構成された半導体基板1上にボンディングパット2及び絶縁膜3が形成されており(図17のステップS1)、その上にポリイミド膜4が全体的に塗布され、また、ポリイミド膜4上にはレジスト5が塗布されている。次に、フォトマスク等を用いて露光した後に溶媒に浸して図13に示すように必要な部分のレジスト5だけを残し、その後に、レジスト5に覆われていない部分のポリイミド膜4を有機アルカリ溶液等の現像液で溶かして図14に示すように除去し、さらに、図15に示すように残りのレジスト5を除去することによりポリイミドパターンが形成される(図17のステップS2)。
【0003】
このとき、現像液で溶けたポリイミド膜4がとびきらずに、ポリイミド残渣4aがボンディングパッド2及び絶縁膜3上に残ってしまう。または、ボンディングパット2をポリイミドパターン形成時の現像液から保護する目的で、厚さ数μm程度に薄いポリイミド膜(図示せず)を、図15のポリイミド残渣4と同様に、ボンディングパッド2及び絶縁膜3上に残す場合もある。このようにしてパターン形成されたポリイミド膜4は、次に、約350℃で加熱され硬化される(図17のステップS3)。硬化後、ボンディングパット2及び絶縁膜3上に存在するポリイミド残渣4a、または、ボンディングパッド2の保護のために残した薄いポリイミド膜(図示せず)を、図16に示すように、酸素プラズマ6を用いたアッシャーで除去する(図17のステップS4)。この時、ポリイミド膜4の表面がアッシャーにより荒らされ、ダメージ層4bが発生する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の製造方法において製造した半導体装置においては、ダメージ層4bはポリイミド膜4との密着力が弱いため、図18に示すように、ボンディングパッド2に外部電極(図示せず)と接続するためのワイヤー7をボンディングした後に樹脂8により樹脂封止を行なった場合、封止樹脂8がダメージ層4bとともにポリイミド膜4から剥離してしまうことがあり、ポリイミド膜4と封止樹脂8との密着性が悪く信頼性が劣るという課題を有していた。
【0005】
また、ボンディングパット2上に突起電極9を形成する場合(図10参照)や、ポリイミド膜4を層間絶縁膜として用いる場合(図11参照)、ダメージ層4b上にスパッタリング法等により金属膜を形成するが、その場合に、ダメージ層4bにより金属膜とポリイミド膜4との密着性が悪くなってしまうという課題や、または、ダメージ層4bと金属膜が混合層を形成してしまい、そのために、エッチングの際の溶剤にその混合層が溶けきらずに残ってしまい、エッチング不良となるなどの課題を有していた。
【0006】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ポリイミド膜4の表面に生じたダメージ層4bを完全に除去し、ポリイミド膜4と封止樹脂および金属膜との密着性を向上させ、それにより、封止樹脂および金属膜等の剥離を防止し、信頼性の高い半導体装置および半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に鑑み、請求項1の発明は、半導体基板と、上記半導体基板に設けられ、上記半導体基板上に形成された後に加熱して硬化されているとともに、当該加熱後のアッシング処理により発生するダメージ層を除去するための加熱処理およびスパッタエッチング処理が施された表面を有するポリイミドパターンとを備えた半導体装置であって、上記ダメージ層を除去するための上記加熱処理は、300〜500℃において1時間以上行うものであり、上記スパッタエッチング処理は上記加熱処理に続けて行うものである。
【0008】
請求項2の発明によれば、半導体基板と、上記半導体基板に設けられ、ダメージ層を除去するための酸洗浄およびスパッタエッチング処理が施された表面を有するポリイミドパターンとを備えた半導体装置であって、上記スパッタエッチング処理は上記酸洗浄処理に続けて行うものである。
【0009】
また、請求項3の発明によれば、ポリイミドパターンとともに半導体基板の表面を封止する封止樹脂を備えている。
【0010】
また、請求項4の発明によれば、ポリイミドパターン上および半導体基板上に設けられた金属膜を備えている。
【0011】
請求項5の発明によれば、半導体基板上にポリイミド膜からなるポリイミドパターンを形成する工程と、形成された上記ポリイミドパターンを加熱により硬化させる工程と、不要部に残ったポリイミド残渣をアッシングにより除去する工程と、上記ポリイミドパターンを加熱して、ダメージ層を減少させる工程と、上記ポリイミドパターンの表面をスパッタエッチングして、上記ダメージ層を除去する工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、上記ダメージ層を減少させるための上記加熱は、300〜500℃において1時間以上行い、上記スパッタエッチング処理は、上記ダメージ層を減少させるための上記加熱処理に続けて行う。
【0013】
請求項6の発明によれば、半導体基板上にポリイミド膜からなるポリイミドパターンを形成する工程と、不要部に残ったポリイミド残渣をアッシングにより除去する工程と、上記ポリイミドパターンの表面を酸洗浄して、ダメージ層を減少させる工程と、上記ポリイミドパターンの表面をスパッタエッチングして、上記ダメージ層を除去する工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、上記スパッタエッチング処理は、上記ダメージ層を減少させるための上記酸洗浄処理に続けて行う。
【0014】
また、請求項の発明によれば、ポリイミドパターンとともに半導体基板の表面を樹脂封止する工程を備えている。
【0015】
請求項の発明によれば、ポリイミドパターン上および半導体基板上に金属膜を設ける工程を備えている。
【0016】
【作用】
請求項1の発明によれば、ポリイミドパターンの表面に生じたダメージ層が、加熱処理およびスパッタエッチング処理により完全に除去されている。
【0017】
請求項2の発明によれば、ポリイミドパターンの表面に生じたダメージ層が、酸洗浄およびスパッタエッチング処理により完全に除去されている。
【0018】
請求項3の発明によれば、ポリイミドパターンと封止樹脂との密着性が高い。
【0019】
請求項4の発明によれば、ポリイミドパターンと金属膜との密着性が高い。
【0020】
請求項5の発明によれば、ポリイミドパターンの表面にアッシング工程において生じたダメージ層が、加熱処理およびスパッタエッチング処理により完全に除去される。
【0022】
請求項の発明によれば、ポリイミドパターンの表面にアッシング工程において生じたダメージ層が、酸洗浄およびスパッタエッチング処理により完全に除去される。
【0023】
請求項の発明によれば、ダメージ層が除去されているため、ポリイミドパターンと封止樹脂との密着性が高くなる。
【0024】
請求項の発明によれば、ダメージ層が除去されているため、ポリイミドパターンと金属膜との密着性が高くなる。
【0025】
【実施例】
実施例1.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。図1〜図4は本発明の実施例1における半導体装置の製造方法を示す断面図である。また、図5は、それを示したフローチャートである。図5のステップS1〜S4は、上述した従来の半導体装置の製造工程と同じである。すなわち、まず、従来の半導体装置と同様に、図1に示すように、半導体基板1上にボンディングパッド2及び絶縁膜3を形成した(図5のステップS1)後に、ポリイミド膜4によるポリイミドパターンを形成する(図5のステップS2)。次に、ポリイミドパターンを加熱して硬化させた(図5のステップS3)後に、図2に示すように、酸素プラズマ6を用いたアッシャーによりポリイミド残渣4aを除去すると(図5のステップS4)、その際に、ポリイミド膜4の表面に酸素プラズマ6により荒らされたダメージ層4bが形成される。
【0026】
この実施例においては、ダメージ層4bを除去するために、次に、図3に示すように、ポリイミド膜4を形成した半導体基板1を窒素雰囲気中で350℃において90分程度加熱する。このとき、ポリイミド膜4の表面に存在するダメージ層4bに環化反応、または、重合反応等を引き起こさせ、酸素プラズマ6により荒らされたダメージ層4bを修復させ減少させる(図5のステップS5)。この窒素雰囲気中での加熱の温度及び時間は、上述に限らず、300〜500℃程度で1時間以上加熱すると効果が出る。
【0027】
しかしながら、窒素雰囲気中で加熱する工程だけでは、ダメージ層4bを減少させるだけで、完全には修復することができないため、この実施例においては、さらにArプラズマ14を用いたスパッタエッチングを行い(図5のステップS6)、残りのダメージ層4bを物理的に取り除くことにより、完全にダメージ層4bを除去することができる。
【0028】
以上のように、この実施例においては、ポリイミド残渣4aを除去する際に用いられる酸素プラズマ6により荒らされたポリイミド膜4の表面のダメージ層4bを、窒素雰囲気中で加熱させて減少させた後、残りのダメージ層4bをArプラズマ14によるスパッタエッチング処理により完全に除去するようにしたので、後述の実施例3(図9参照)で示すように樹脂封止した場合にも、ダメージ層4bとポリイミド層4との密着性の悪さから封止樹脂8が剥離するようなこともなく、信頼性の高い半導体装置が得られる。
【0029】
実施例2.
この実施例は、ダメージ層4bを除去する他の方法を示したものである。図8は、この実施例における製造工程を示したフローチャートである。図8のステップS1〜S4については、上述した実施例1と同じであるため、ここでは説明は省略する。この実施例においては、ステップS4において生じたダメージ層4bを、まず、硫酸過水(HSOとHの混合液)、硫酸(HSO)、塩酸(HCl)、または、リン酸(HPO)等で酸洗浄し、図6に示すように、ダメージ層4bを酸により溶解させ減少させる(図8のステップS5A)。しかしながら、酸洗浄だけでは完全にダメージ層4bを除去することができないため、実施例1と同様に、図7に示すように、Arプラズマ14によりポリイミド膜4の表面をスパッタエッチングして、残りのダメージ層4bを物理的に除去する(図8のステップS6)。このようにすることにより、この実施例においても、完全にダメージ層4bを除去した信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【0030】
実施例3.
以下の実施例においては、上述の実施例1または実施例2の半導体装置の応用例について説明したものである。図9は、実施例1または実施例2で示した製造工程によりポリイミド膜4の表面に生じたダメージ層4bを除去した後に、樹脂封止を行ったこの実施例における半導体装置の部分的な断面図である。図において、1〜4は図1と同じであるため、同一符号により示しここでは説明を省略する。この実施例においては、外部電極(図示せず)と接続するためのワイヤ7がボンディングパッド2に電気的に接続されており、樹脂8により全体が樹脂封止されている。ポリイミド膜4の表面にダメージ層4b(図18参照)がないことからポリイミド膜4と封止樹脂8との密着力が向上し、上述した従来例のようにダメージ層4bとともに封止樹脂8が剥離する等の破損を防ぐことができ、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【0031】
実施例4.
この実施例は、実施例1または実施例2の半導体装置の他の応用例について説明する。この実施例においては、図10に示すように突起電極9を形成する場合について説明する。図において、1〜4は図1と同じである。まず、実施例1または実施例2の方法により、ダメージ層4bを除去した後に、ボンディングパッド2、絶縁膜3およびポリイミド膜4を覆うように半導体基板1の表面全体に、スパッタ法等により金属層10が形成されている。また、ボンディングパッド2上には、金属層10を介して、金等からなる突起電極9が設けられている。ここで、突起電極9は、突起電極9を形成しない部分にレジスト(図示せず)等を施した後にめっき法等により形成されるが、金属層10は突起電極9をめっき法により形成する際のカソード電極として用いられる。金属層10は多層の金属層から構成されており、その材料としては、例えば、下層から順にCr/Cu/Auとなっているものや、同じく下層から順に、TiW/Au、TiN/TiW/Au、または、Ti/Ni/Auとなっているもの等が用いられる。図10は、めっき法等により、突起電極9を形成し、上述のレジストを除去した後の断面図である。さらに、突起電極9をエッチングマスクとして、ウェットエッチング、又は、ドライエッチング法等によって、突起電極9の下部以外の金属層10を除去することにより、突起電極9が完成される。
【0032】
この実施例においても、ダメージ層4b(図2参照)がないことから、突起電極9の形成工程中に、金属層10がポリイミド膜4上ではがれたり、または、ダメージ層4bと金属層10との混合層が原因となってエッチング不良等が生じたりするのを防止することができ、突起電極9を良好に形成することができる。
【0033】
実施例5.
この実施例においても、実施例1または実施例2の半導体装置の他の応用例について説明する。この実施例においては、図11に示すように、ポリイミド膜4を半導体装置の層間絶縁膜に適用した場合について示す。この実施例においては、図11に示すように、半導体基板1上に第1の配線層11が形成されており、第1の配線層11上にはポリイミド膜4が形成されている。ポリイミド膜4は、実施例1または2の製造工程により、ダメージ層4b(図2参照)が完全に除去されている。ポリイミド膜4上には、ポリイミド膜4を層間絶縁膜にして、金属膜から構成された第2の配線層12が形成されている。本実施例においても、上述の実施例4と同様に、ダメージ層4bが完全に除去されているため、ポリイミド膜4と第2の配線層12との密着力が向上し、また、ダメージ層4bと配線層12との混合層が生じることもないのでエッチング不良も防止することが可能となる。
【0034】
【発明の効果】
以上のように、請求項1または請求項2の発明によれば、ポリイミド膜4の表面が加熱処理とスパッタエッチング処理、または、酸洗浄とスパッタエッチング処理が施され、完全にポリイミド膜の表面のダメージ層4bが除去されているので、後工程において樹脂封止を行った場合や金属膜をポリイミド膜4上に設けた場合においても、封止樹脂や金属膜とポリイミド膜4との密着力が向上し、それらがポリイミド膜4から剥離することを防ぐことができ、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【0035】
請求項3の発明によれば、ポリイミド膜4の表面のダメージ層4bが除去されているので、ポリイミドパターンと封止樹脂との密着力を向上させることができ、封止樹脂のポリイミドパターンからの剥離を防ぐことができ、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【0036】
請求項4の発明によれば、ポリイミド膜4の表面のダメージ層4bが除去されているので、ポリイミドパターンと金属膜との密着力を向上させることができ、金属膜のポリイミドパターンからの剥離を防ぐことができ、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【0037】
請求項5の発明によれば、ポリイミドパターンの表面にアッシング工程において生じたダメージ層を、加熱処理およびスパッタエッチング処理により完全に除去するので、後工程で設けられる封止樹脂および金属膜等がポリイミドパターンから剥離することのない信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【0039】
請求項の発明によれば、ポリイミドパターンの表面にアッシング工程において生じたダメージ層が、酸洗浄およびスパッタエッチング処理により完全に除去されるので、後工程で設けられる封止樹脂および金属膜等がポリイミドパターンから剥離することがなく、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【0040】
請求項の発明によれば、ダメージ層が除去されているため、ポリイミドパターンと封止樹脂との密着性が高くなり、半導体装置の信頼性が向上する。
【0041】
請求項の発明によれば、ダメージ層が除去されているため、ポリイミドパターンと金属膜との密着性が高くなり、半導体装置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1におけるポリイミドパターンを形成した状態の半導体装置を示す断面図である。
【図2】 図1の半導体装置のポリイミド残渣を除去するためのアッシング工程を示した断面図である。
【図3】 図2のアッシング工程により生じたダメージ層を除去するために窒素雰囲気中で加熱している状態を示す断面図である。
【図4】 図3の工程で除去しきれなかったダメージ層を除去するためのArプラズマによるスパッタエッチング処理を施している状態を示す断面図である。
【図5】 実施例1の製造工程を示すフローチャートである。
【図6】 実施例2におけるダメージ層を除去するための酸洗浄を施した状態を示す断面図である。
【図7】 図6の工程で除去しきれなかったダメージ層を除去するためのArプラズマによるスパッタエッチング処理を施している状態を示す断面図である。
【図8】 実施例2における製造工程を示すフローチャートである。
【図9】 実施例3における半導体装置を示した断面図である。
【図10】 実施例4における半導体装置を示した断面図である。
【図11】 実施例5における半導体装置を示した断面図である。
【図12】 従来の半導体装置における製造工程を示した断面図である。
【図13】 従来の半導体装置における製造工程を示した断面図である。
【図14】 従来の半導体装置における製造工程を示した断面図である。
【図15】 従来の半導体装置において、ポリイミドパターン形成後に、ポリイミド残渣が残った状態を示した断面図である。
【図16】 図15におけるポリイミド残渣を除去するためのアッシング工程を示した断面図である。
【図17】 従来の半導体装置の製造工程を示したフローチャートである。
【図18】 従来の半導体装置を樹脂封止した状態を示した断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板、2 ボンディングパッド、3 絶縁膜、4 ポリイミド膜、4a ポリイミド残渣、7 ワイヤ、8 封止樹脂、9 突起電極、10 金属膜、11 第一の配線層、12 第二の配線層。
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
With the recent increase in the density of semiconductor devices, the development of multi-layered semiconductor elements has been promoted. In recent semiconductor devices, a wiring layer is generally used as a buffer between a semiconductor chip and a sealing resin. A polyimide film is used as an interlayer insulating film when stacked. 12 to 16 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a conventional semiconductor device using a polyimide film as a buffer between the semiconductor chip and the sealing resin. FIG. 17 is a flowchart showing the manufacturing process. First, as shown in FIG. 12, a bonding pad 2 and an insulating film 3 are formed on a semiconductor substrate 1 made of silicon or the like (step S1 in FIG. 17), and a polyimide film 4 is entirely formed thereon. The resist 5 is applied on the polyimide film 4. Next, after exposure using a photomask or the like, it is immersed in a solvent to leave only the necessary portion of the resist 5 as shown in FIG. 13, and thereafter, the portion of the polyimide film 4 not covered with the resist 5 is removed from the organic alkali. It melt | dissolves with developing solutions, such as a solution, and removes as shown in FIG. 14, Furthermore, a polyimide pattern is formed by removing the remaining resist 5 as shown in FIG. 15 (step S2 of FIG. 17).
[0003]
At this time, the polyimide film 4 melted with the developer is not blown away, and the polyimide residue 4 a remains on the bonding pad 2 and the insulating film 3. Alternatively, for the purpose of protecting the bonding pad 2 from the developing solution at the time of forming the polyimide pattern, a polyimide film (not shown) having a thickness of about several μm is formed on the bonding pad 2 and the insulating film in the same manner as the polyimide residue 4 in FIG. In some cases, it may remain on the film 3. The polyimide film 4 thus patterned is then heated and cured at about 350 ° C. (step S3 in FIG. 17). After curing, a polyimide residue 4a existing on the bonding pad 2 and the insulating film 3 or a thin polyimide film (not shown) left for protecting the bonding pad 2 is transformed into an oxygen plasma 6 as shown in FIG. It removes with the asher using (step S4 of FIG. 17). At this time, the surface of the polyimide film 4 is roughened by the asher, and the damage layer 4b is generated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the semiconductor device manufactured by the conventional manufacturing method as described above, since the damage layer 4b has a weak adhesion with the polyimide film 4, an external electrode (not shown) is connected to the bonding pad 2 as shown in FIG. When resin sealing is performed with the resin 8 after bonding the wire 7 for connection, the sealing resin 8 may be peeled off from the polyimide film 4 together with the damaged layer 4b. There was a problem that the adhesiveness was poor and the reliability was poor.
[0005]
Further, when the protruding electrode 9 is formed on the bonding pad 2 (see FIG. 10), or when the polyimide film 4 is used as an interlayer insulating film (see FIG. 11), a metal film is formed on the damaged layer 4b by sputtering or the like. However, in that case, the problem that the adhesion between the metal film and the polyimide film 4 is deteriorated by the damage layer 4b, or the damage layer 4b and the metal film form a mixed layer. The mixed layer does not completely dissolve in the solvent at the time of etching, and there remains a problem that etching failure occurs.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems. The damage layer 4b generated on the surface of the polyimide film 4 is completely removed, and the adhesion between the polyimide film 4 and the sealing resin and metal film is improved. It is an object of the present invention to improve a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device with high reliability by preventing peeling of a sealing resin and a metal film.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above-mentioned object, the invention of claim 1 is provided by a semiconductor substrate and a ashing treatment after being provided on the semiconductor substrate and being heated and cured after being formed on the semiconductor substrate. And a polyimide pattern having a surface subjected to a heat treatment for removing the damaged layer and a sputter etching process, wherein the heat treatment for removing the damaged layer is performed at 300 to 500 ° C. in all SANYO performed 1 hour or more, the sputter etching process is carried out subsequent to the heat treatment.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising a semiconductor substrate and a polyimide pattern provided on the semiconductor substrate and having a surface subjected to an acid cleaning and a sputter etching process for removing a damaged layer. Thus, the sputter etching process is performed following the acid cleaning process.
[0009]
Moreover, according to invention of Claim 3, the sealing resin which seals the surface of a semiconductor substrate with a polyimide pattern is provided.
[0010]
According to the invention of claim 4, the metal film provided on the polyimide pattern and the semiconductor substrate is provided.
[0011]
According to invention of Claim 5, the process of forming the polyimide pattern which consists of a polyimide film on a semiconductor substrate, the process of hardening the said formed polyimide pattern by heating, and removing the polyimide residue which remained in the unnecessary part by ashing A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of heating the polyimide pattern to reduce a damaged layer; and a step of sputter etching the surface of the polyimide pattern to remove the damaged layer. the heating for reducing the damaged layer, have rows over 1 hour at 300 to 500 ° C., the sputter etching process is performed subsequent to the heat treatment for reducing the damaged layer.
[0013]
According to invention of Claim 6, the process of forming the polyimide pattern which consists of a polyimide film on a semiconductor substrate, the process of removing the polyimide residue which remained in the unnecessary part by ashing, and acid cleaning the surface of the said polyimide pattern a step of reducing the damaged layer, and sputter etching the surface of the polyimide pattern, I manufacturing method der of a semiconductor device having a step of removing the damaged layer, the sputter etching process, the damaged layer This is followed by the above acid cleaning treatment to reduce the amount.
[0014]
According to a seventh aspect of the invention, there is provided a step of resin-sealing the surface of the semiconductor substrate together with the polyimide pattern.
[0015]
According to invention of Claim 8 , it has the process of providing a metal film on a polyimide pattern and a semiconductor substrate.
[0016]
[Action]
According to the first aspect of the present invention, the damaged layer generated on the surface of the polyimide pattern is completely removed by the heat treatment and the sputter etching treatment.
[0017]
According to the invention of claim 2, the damage layer generated on the surface of the polyimide pattern is completely removed by acid cleaning and sputter etching.
[0018]
According to invention of Claim 3, the adhesiveness of a polyimide pattern and sealing resin is high.
[0019]
According to invention of Claim 4, the adhesiveness of a polyimide pattern and a metal film is high.
[0020]
According to the invention of claim 5, the damage layer generated in the ashing process on the surface of the polyimide pattern is completely removed by the heat treatment and the sputter etching treatment.
[0022]
According to the sixth aspect of the present invention, the damaged layer generated in the ashing process on the surface of the polyimide pattern is completely removed by the acid cleaning and the sputter etching process.
[0023]
According to invention of Claim 7 , since the damage layer is removed, the adhesiveness of a polyimide pattern and sealing resin becomes high.
[0024]
According to invention of Claim 8 , since the damage layer is removed, the adhesiveness of a polyimide pattern and a metal film becomes high.
[0025]
【Example】
Example 1.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 are cross-sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device in Embodiment 1 of the present invention. FIG. 5 is a flowchart showing this. Steps S1 to S4 in FIG. 5 are the same as the above-described manufacturing process of the conventional semiconductor device. That is, first, similarly to the conventional semiconductor device, as shown in FIG. 1, after forming the bonding pad 2 and the insulating film 3 on the semiconductor substrate 1 (step S1 in FIG. 5), the polyimide pattern by the polyimide film 4 is formed. It forms (step S2 of FIG. 5). Next, after the polyimide pattern is heated and cured (step S3 in FIG. 5), the polyimide residue 4a is removed by an asher using oxygen plasma 6 as shown in FIG. 2 (step S4 in FIG. 5). At that time, a damaged layer 4 b, which is damaged by the oxygen plasma 6, is formed on the surface of the polyimide film 4.
[0026]
In this embodiment, in order to remove the damaged layer 4b, next, as shown in FIG. 3, the semiconductor substrate 1 on which the polyimide film 4 is formed is heated in a nitrogen atmosphere at 350 ° C. for about 90 minutes. At this time, the damage layer 4b existing on the surface of the polyimide film 4 is caused to undergo a cyclization reaction or a polymerization reaction, and the damage layer 4b damaged by the oxygen plasma 6 is repaired and reduced (step S5 in FIG. 5). . The heating temperature and time in the nitrogen atmosphere are not limited to those described above, and an effect can be obtained by heating at about 300 to 500 ° C. for 1 hour or longer.
[0027]
However, since only the process of heating in a nitrogen atmosphere cannot be completely repaired by reducing the damaged layer 4b, sputter etching using Ar plasma 14 is further performed in this embodiment (see FIG. Step S6 of 5), the damaged layer 4b can be completely removed by physically removing the remaining damaged layer 4b.
[0028]
As described above, in this embodiment, after the damage layer 4b on the surface of the polyimide film 4 roughened by the oxygen plasma 6 used for removing the polyimide residue 4a is reduced by heating in a nitrogen atmosphere. Since the remaining damaged layer 4b is completely removed by the sputter etching process using the Ar plasma 14, the damage layer 4b and the resin layer are sealed even when resin-sealed as shown in Example 3 (see FIG. 9) described later. Since the sealing resin 8 does not peel off due to poor adhesion to the polyimide layer 4, a highly reliable semiconductor device can be obtained.
[0029]
Example 2
This embodiment shows another method for removing the damaged layer 4b. FIG. 8 is a flowchart showing the manufacturing process in this embodiment. Steps S1 to S4 in FIG. 8 are the same as those in the first embodiment described above, and thus the description thereof is omitted here. In this embodiment, the damaged layer 4b generated in step S4 is firstly treated with sulfuric acid / hydrogen peroxide (mixed solution of H 2 SO 4 and H 2 O 2 ), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), hydrochloric acid (HCl), or Then, acid cleaning is performed with phosphoric acid (H 3 PO 4 ) or the like, and as shown in FIG. 6, the damaged layer 4b is dissolved and reduced by acid (step S5A in FIG. 8). However, since the damaged layer 4b cannot be completely removed only by acid cleaning, the surface of the polyimide film 4 is sputter-etched with Ar plasma 14 as shown in FIG. The damaged layer 4b is physically removed (step S6 in FIG. 8). By doing so, also in this embodiment, a highly reliable semiconductor device from which the damaged layer 4b has been completely removed can be obtained.
[0030]
Example 3 FIG.
In the following examples, application examples of the semiconductor device of Example 1 or Example 2 described above are described. FIG. 9 shows a partial cross section of the semiconductor device in this example in which the damage layer 4b generated on the surface of the polyimide film 4 was removed by the manufacturing process shown in Example 1 or Example 2 and then resin sealing was performed. FIG. In the figure, 1 to 4 are the same as those in FIG. In this embodiment, a wire 7 for connecting to an external electrode (not shown) is electrically connected to the bonding pad 2 and is entirely resin-sealed by a resin 8. Since there is no damage layer 4b (see FIG. 18) on the surface of the polyimide film 4, the adhesion between the polyimide film 4 and the sealing resin 8 is improved, and the sealing resin 8 is formed together with the damage layer 4b as in the conventional example described above. Damage such as peeling can be prevented, and the reliability of the semiconductor device can be improved.
[0031]
Example 4
In this embodiment, another application example of the semiconductor device of Embodiment 1 or Embodiment 2 will be described. In this embodiment, the case where the protruding electrode 9 is formed as shown in FIG. 10 will be described. In the figure, 1-4 are the same as FIG. First, after removing the damaged layer 4b by the method of Example 1 or Example 2, the entire surface of the semiconductor substrate 1 is covered with a metal layer by sputtering or the like so as to cover the bonding pad 2, the insulating film 3 and the polyimide film 4. 10 is formed. On the bonding pad 2, a protruding electrode 9 made of gold or the like is provided via a metal layer 10. Here, the protruding electrode 9 is formed by plating or the like after applying a resist (not shown) or the like to a portion where the protruding electrode 9 is not formed, but the metal layer 10 is formed when the protruding electrode 9 is formed by plating. Used as a cathode electrode. The metal layer 10 is composed of a multi-layered metal layer, and examples of the material thereof include Cr / Cu / Au in order from the lower layer, and TiW / Au, TiN / TiW / Au in the same order from the lower layer. Alternatively, Ti / Ni / Au or the like is used. FIG. 10 is a cross-sectional view after forming the protruding electrodes 9 by plating or the like and removing the resist. Further, the protruding electrode 9 is completed by removing the metal layer 10 other than the lower portion of the protruding electrode 9 by wet etching, dry etching or the like using the protruding electrode 9 as an etching mask.
[0032]
Also in this embodiment, since there is no damage layer 4b (see FIG. 2), the metal layer 10 peels off on the polyimide film 4 during the formation process of the protruding electrode 9, or the damage layer 4b and the metal layer 10 It is possible to prevent defective etching due to the mixed layer, and the protruding electrode 9 can be formed satisfactorily.
[0033]
Example 5 FIG.
Also in this embodiment, another application example of the semiconductor device of Embodiment 1 or Embodiment 2 will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 11, the polyimide film 4 is applied to an interlayer insulating film of a semiconductor device. In this embodiment, as shown in FIG. 11, a first wiring layer 11 is formed on a semiconductor substrate 1, and a polyimide film 4 is formed on the first wiring layer 11. In the polyimide film 4, the damaged layer 4 b (see FIG. 2) is completely removed by the manufacturing process of Example 1 or 2. A second wiring layer 12 made of a metal film is formed on the polyimide film 4 by using the polyimide film 4 as an interlayer insulating film. Also in this embodiment, the damage layer 4b is completely removed as in the above-described embodiment 4, so that the adhesion between the polyimide film 4 and the second wiring layer 12 is improved, and the damage layer 4b. Since no mixed layer of the wiring layer 12 and the wiring layer 12 is formed, it is possible to prevent etching defects.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention of claim 1 or claim 2, the surface of the polyimide film 4 is subjected to heat treatment and sputter etching treatment, or acid cleaning and sputter etching treatment, so that the surface of the polyimide film is completely removed. Since the damaged layer 4b is removed, even when resin sealing is performed in a later process or when a metal film is provided on the polyimide film 4, the adhesion between the sealing resin or metal film and the polyimide film 4 is high. It can improve and can prevent that they peel from the polyimide film 4, and can improve the reliability of a semiconductor device.
[0035]
According to the invention of claim 3, since the damage layer 4b on the surface of the polyimide film 4 is removed, it is possible to improve the adhesion between the polyimide pattern and the sealing resin, and from the polyimide pattern of the sealing resin. Separation can be prevented and a highly reliable semiconductor device can be obtained.
[0036]
According to the invention of claim 4, since the damaged layer 4b on the surface of the polyimide film 4 is removed, the adhesion between the polyimide pattern and the metal film can be improved, and the metal film can be peeled off from the polyimide pattern. Thus, a highly reliable semiconductor device can be obtained.
[0037]
According to the invention of claim 5, since the damage layer generated in the ashing process on the surface of the polyimide pattern is completely removed by the heat treatment and the sputter etching process, the sealing resin and the metal film provided in the subsequent process are polyimide. A highly reliable semiconductor device that does not peel from the pattern can be manufactured.
[0039]
According to the invention of claim 6 , since the damage layer generated in the ashing process on the surface of the polyimide pattern is completely removed by the acid cleaning and the sputter etching process, the sealing resin, the metal film, etc. provided in the subsequent process A highly reliable semiconductor device can be manufactured without peeling from the polyimide pattern.
[0040]
According to invention of Claim 7 , since the damage layer is removed, the adhesiveness of a polyimide pattern and sealing resin becomes high, and the reliability of a semiconductor device improves.
[0041]
According to invention of Claim 8 , since the damage layer is removed, the adhesiveness of a polyimide pattern and a metal film becomes high, and the reliability of a semiconductor device improves.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device in a state where a polyimide pattern is formed in Example 1 of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing an ashing process for removing polyimide residues of the semiconductor device of FIG. 1;
3 is a cross-sectional view showing a state in which heating is performed in a nitrogen atmosphere in order to remove a damaged layer generated by the ashing process of FIG. 2;
4 is a cross-sectional view showing a state in which a sputter etching process using Ar plasma is performed to remove a damaged layer that could not be removed in the process of FIG. 3;
5 is a flowchart showing manufacturing steps of Example 1. FIG.
6 is a cross-sectional view showing a state where acid cleaning for removing a damaged layer in Example 2 is performed. FIG.
7 is a cross-sectional view showing a state in which a sputter etching process using Ar plasma is performed to remove a damaged layer that could not be removed in the process of FIG. 6;
8 is a flowchart showing manufacturing steps in Example 2. FIG.
9 is a cross-sectional view showing a semiconductor device in Example 3. FIG.
10 is a cross-sectional view showing a semiconductor device in Example 4. FIG.
11 is a cross-sectional view showing a semiconductor device in Example 5. FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a manufacturing process in a conventional semiconductor device.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a manufacturing process in a conventional semiconductor device.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a manufacturing process in a conventional semiconductor device.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a state in which a polyimide residue remains after a polyimide pattern is formed in a conventional semiconductor device.
16 is a cross-sectional view showing an ashing process for removing polyimide residue in FIG.
FIG. 17 is a flowchart showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a state in which a conventional semiconductor device is sealed with resin.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate, 2 Bonding pad, 3 Insulating film, 4 Polyimide film, 4a Polyimide residue, 7 Wire, 8 Sealing resin, 9 Projection electrode, 10 Metal film, 11 1st wiring layer, 12 2nd wiring layer

Claims (8)

半導体基板と、
上記半導体基板に設けられ、上記半導体基板上に形成された後に加熱して硬化されているとともに、当該加熱後のアッシング処理により発生するダメージ層を除去するための加熱処理およびスパッタエッチング処理が施された表面を有するポリイミドパターンと
を備えた半導体装置であって、
上記ダメージ層を除去するための上記加熱処理は、300〜500℃において1時間以上行うものであり、
上記スパッタエッチング処理は上記加熱処理に続けて行うものである
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
Provided on the semiconductor substrate, formed on the semiconductor substrate, heated and cured, and subjected to heat treatment and sputter etching treatment for removing a damage layer generated by the ashing treatment after the heating. A semiconductor device comprising a polyimide pattern having a curved surface,
The heat treatment for removing the damaged layer state, and are not carried out for 1 hour or more at 300 to 500 ° C.,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the sputter etching process is performed subsequent to the heat treatment .
半導体基板と、
上記半導体基板に設けられ、ダメージ層を除去するための酸洗浄およびスパッタエッチング処理が施された表面を有するポリイミドパターンと
を備えた半導体装置であって、
上記スパッタエッチング処理は上記酸洗浄処理に続けて行うものである
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A semiconductor device comprising: a polyimide pattern provided on the semiconductor substrate and having a surface subjected to acid cleaning and sputter etching treatment for removing a damaged layer ;
The semiconductor device, wherein the sputter etching process is performed subsequent to the acid cleaning process .
上記ポリイミドパターンとともに上記半導体基板の表面を封止する封止樹脂を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体装置。  3. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a sealing resin for sealing the surface of the semiconductor substrate together with the polyimide pattern. 上記ポリイミドパターン上および上記半導体基板上に設けられた金属膜を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体装置。  3. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a metal film provided on the polyimide pattern and on the semiconductor substrate. 半導体基板上にポリイミド膜からなるポリイミドパターンを形成する工程と、
形成された上記ポリイミドパターンを加熱により硬化させる工程と、
不要部に残ったポリイミド残渣をアッシングにより除去する工程と、
上記ポリイミドパターンを加熱して、ダメージ層を減少させる工程と、
上記ポリイミドパターンの表面をスパッタエッチングして、上記ダメージ層を除去する工程と
を備えた半導体装置の製造方法であって、
上記ダメージ層を減少させるための上記加熱は、300〜500℃において1時間以上行い、
上記スパッタエッチング処理は、上記ダメージ層を減少させるための上記加熱処理に続けて行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a polyimide pattern made of a polyimide film on a semiconductor substrate;
A step of curing the formed polyimide pattern by heating;
Removing polyimide residue remaining in unnecessary parts by ashing;
Heating the polyimide pattern to reduce the damage layer;
A method of manufacturing a semiconductor device comprising: a step of sputter etching the surface of the polyimide pattern to remove the damaged layer,
The heating for reducing the damaged layer, have rows over 1 hour at 300 to 500 ° C.,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the sputter etching process is performed subsequent to the heat treatment for reducing the damaged layer .
半導体基板上にポリイミド膜からなるポリイミドパターンを形成する工程と、
不要部に残ったポリイミド残渣をアッシングにより除去する工程と、
上記ポリイミドパターンの表面を酸洗浄して、ダメージ層を減少させる工程と、
上記ポリイミドパターンの表面をスパッタエッチングして、上記ダメージ層を除去する工程と
を備えた半導体装置の製造方法であって、
上記スパッタエッチング処理は、上記ダメージ層を減少させるための上記酸洗浄処理に続けて行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a polyimide pattern made of a polyimide film on a semiconductor substrate;
Removing polyimide residue remaining in unnecessary parts by ashing;
Acid cleaning the surface of the polyimide pattern to reduce the damage layer;
A method of manufacturing a semiconductor device comprising: a step of sputter etching the surface of the polyimide pattern to remove the damaged layer ,
The sputter etching process is performed subsequent to the acid cleaning process for reducing the damaged layer.
A method for manufacturing a semiconductor device.
上記ポリイミドパターンとともに上記半導体基板の表面を樹脂封止する工程を備えたことを特徴とする請求項5または請求項6記載の半導体装置の製造方法。  7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising a step of resin-sealing the surface of the semiconductor substrate together with the polyimide pattern. 上記ポリイミドパターン上および上記半導体基板上に金属膜を設ける工程を備えたことを特徴とする請求項5または請求項6記載の半導体装置の製造方法。  7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising a step of providing a metal film on the polyimide pattern and on the semiconductor substrate.
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