JP5117705B2

JP5117705B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP5117705B2
Application number: JP2006290824A
Authority: JP
Inventors: 一郎河野
Original assignee: 株式会社テラミクロス
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2026-10-26
Also published as: JP2008108935A

Description

この発明は半導体装置の製造方法に関する。

従来のシリコン基板を用いた電子部品には、シリコン基板の上面にＮｉＣｒやＴａＮなどからなる薄膜抵抗体が設けられ、薄膜抵抗体の両端部上面に接続パッドが設けられ、それらの上面に絶縁膜が設けられ、絶縁膜の上面に配線が接続パッドに接続されて設けられ、配線の接続パッド部上面に柱状電極が設けられ、配線を含む絶縁膜の上面に封止膜がその上面が柱状電極の上面と面一となるように設けられ、柱状電極の上面に半田ボールが設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２９４５４８号公報

しかしながら、薄膜抵抗体は高温で形成されるため、集積回路が形成されている場合には、薄膜抵抗体を形成することができないという問題があった。

そこで、この発明は、シリコン基板などの半導体基板の上面に集積回路があっても、
半導体基板上に薄膜抵抗体を形成することが可能となる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に絶縁膜が形成され、前記絶縁膜の上面に複数の配線が形成された半導体装置の製造方法において、集積回路及び該集積回路に接続された複数の接続パッドが半導体基板の上面に設けられ、絶縁膜が前記半導体基板上に形成され、複数の配線が前記絶縁膜上に形成され、前記配線が前記絶縁膜に形成された開口部を介して前記接続パッドに接続され、柱状電極が前記配線上に形成されたものを用意する第一工程と、前記第一工程後に、前記絶縁膜の上面において前記配線間に薄膜抵抗体を形成する第二工程と、を有し、前記第二工程では、金属粒子を溶媒中に分散させたインクをインクジェット法またはディスペンス法により前記配線間の前記絶縁膜の上面に塗布し、その塗布したインクを焼成して前記薄膜抵抗体を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、半導体基板上に形成された絶縁膜の上面において配線間に薄膜抵抗体を形成する工程を有し、前記薄膜抵抗体は、金属粒子を溶媒中に分散させたインクをインクジェット法またはディスペンス法により塗布し、その後焼成して形成しているので、半導体基板の上面に集積回路がある場合でも、半導体基板上における絶縁膜の上面に薄膜抵抗体を形成することが可能となる。

（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置は、ＣＳＰ(chip size package)と呼ばれるもので、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の上面には所定の機能の集積回路（図示せず）が設けられ、上面周辺部にはアルミニウム系金属などからなる複数の接続パッド２が集積回路に接続されて設けられている。

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などからなる絶縁膜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などからなる保護膜（絶縁膜）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の上面には銅などからなる下地金属層７ａ、７ｂが設けられている。下地金属層７ａ、７ｂの上面全体には銅からなる配線８ａ、８ｂが設けられている。この場合、保護膜５の上面中央部に設けられた所定の２つの配線８ｂ（下地金属層７ｂを含む）は円形状あるいは正多角形状の接続パッド部のみからなり、それ以外の配線８ａ（下地金属層７ａを含む）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。

保護膜５の上面において接続パッド部のみからなる所定の２つの配線８ｂ（下地金属層７ｂを含む）間にはタングステン、ニクロム、チタン酸ストロンチウムバリウムなどからなる薄膜抵抗体９が設けられている。薄膜抵抗体９の平面形状は、直線状であってもよく、また蛇行した形状であってもよい。

配線８ａ、８ｂの接続パッド部上面には銅からなる柱状電極１０が設けられている。配線８ａ、８ｂおよび薄膜抵抗体９を含む保護膜５の上面にはエポキシ系樹脂などからなる封止膜１１がその上面が柱状電極１０の上面と面一となるように設けられている。柱状電極１０の上面には半田ボール１２が設けられている。

次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図２に示すように、ウエハ状態のシリコン基板（半導体ウエハ２１という）の上面にアルミニウム系金属などからなる接続パッド２が形成され、その上面の接続パッド２の中央部を除く領域に酸化シリコンなどからなる絶縁膜３およびポリイミド系樹脂などからなる保護膜５が形成され、保護膜５の上面に銅などからなる下地金属層７ａ、７ｂが形成され、下地金属層７ａ、７ｂの上面全体に銅からなる配線８ａ、８ｂが形成され、配線８ａ、８ｂの接続パッド部上面に銅からなる柱状電極１０が形成されたものを用意する。

この場合、半導体ウエハ２１の上面において各半導体装置が形成される領域には所定の機能の集積回路（図示せず）が形成され、接続パッド２はそれぞれ対応する領域に形成された集積回路に電気的に接続されている。また、保護膜５の上面において各半導体装置が形成される領域の中央部に設けられた所定の２つの配線８ｂ（下地金属層７ｂを含む）は円形状あるいは正多角形状の接続パッド部のみからなり、それ以外の配線８ａ（下地金属層７ａを含む）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。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、保護膜５の上面において各半導体装置が形成される領域の中央部に設けられた接続パッド部のみからなる所定の２つの配線８ｂ（下地金属層７ｂを含む）間に薄膜抵抗体９を形成する。薄膜抵抗体９の形成方法としては、インクジェットヘッド２３を用いたインクジェット法により、金属ナノインク２４を塗布し、１５０〜２００℃で焼成して形成することができる。金属ナノインク２４は溶媒（アルコール系、ケトン系）中に粒径がナノオーダー（１〜１００ｎｍ）の金属粒子を分散させたインクである。

金属粒子はタングステン、ニクロム、チタン酸ストロンチウムバリウムなどからなっている。なお、金属粒子の表面状態が活性であり、金属粒子が凝集して溶媒中に独立して存在できないような場合には、インクジェットヘッド２３の目詰まりなどを防止するため、金属粒子の表面にアミン、アルコール、フェノール、チオールなどからなる有機膜が設けられものを用いるようにしてもよい。このような有機膜は、焼成時に溶媒と共に飛んでしまう。また、薄膜抵抗体９の形成方法は、インクジェット法ではなく、ディスペンサを用いたディスペンス法であってもよい。

次に、図４に示すように、配線８ａ、８ｂ、薄膜抵抗体９および柱状電極１０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、トランスファーモールド法などにより、エポキシ系樹脂などからなる封止膜１１をその厚さが柱状電極１０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１０の上面は封止膜１１によって覆われている。

次に、封止膜１１および柱状電極１０の上面側を適宜に研磨して除去することにより、図５に示すように、柱状電極１０の上面を露出させるとともに、この露出された柱状電極１０の上面を含む封止膜１１の上面を平坦化する。次に、図６に示すように、柱状電極１０の上面に半田ボール１２を形成する。次に、図７に示すように、半導体ウエハ２１、絶縁膜３、保護膜５および封止膜１１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。

このようにして得られた半導体装置では、シリコン基板１の上面に形成された絶縁膜３の上面に形成された保護膜（絶縁膜）５の上面において所定の２つの配線８ｂ間に、インクジェットヘッド２３を用いたインクジェット法により、金属ナノインク２４を塗布し、その後焼成して薄膜抵抗体９を形成しているので、シリコン基板１の上面に集積回路がある場合でも、シリコン基板１上における保護膜５の上面に薄膜抵抗体９を形成することが可能となる。

（第２実施形態）
図８はこの発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１に示す半導体装置と異なる点は、薄膜抵抗体９の両端部を所定の２つの配線８ｂ（下地金属層７ｂを含む）の端部上面に設けた点である。このようにした場合には、薄膜抵抗体９の両端部を所定の２つの配線８ｂ（下地金属層７ｂを含む）との電気的接続を確実とすることができる。

（第３実施形態）
図９はこの発明の第３実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１に示す半導体装置と異なる点は、薄膜抵抗体９の一部を、保護膜５の上面に設けられた溝１３内に設けた点である。この場合、薄膜抵抗体９の幅方向（紙面に垂直な方向）両端部は溝１３の幅方向両側における保護膜５の上面に設けられている。

このようにした場合には、薄膜抵抗体９の保護膜５に対する接触面積が大きくなるので、薄膜抵抗体９の保護膜５に対する密着性を向上することができる。また、溝１３は、保護膜５を形成した後に、つまり、保護膜５の上面全体に下地金属層を形成する前に、フォトリソグラフィ法により形成するようにしてもよいが、レーザビームを照射するレーザ加工により形成すると、工程数を少なくすることができる。

（第４実施形態）
図１０はこの発明の第４実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１に示す半導体装置と異なる点は、接続パッド２に接続された配線８ａ（下地金属層７ａを含む）の接続パッド部と接続パッド部のみからなる配線８ｂ（下地金属層７ｂを含む）との間における保護膜５の上面に薄膜抵抗体９を設けた点である。

この発明の第１実施形態としての半導体装置の断面図。図１に示す半導体装置の製造に際し、当初用意したものの断面図。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。この発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図。この発明の第３実施形態としての半導体装置の断面図。この発明の第４実施形態としての半導体装置の断面図。

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
７ａ、７ｂ下地金属層
８ａ、８ｂ配線
９薄膜抵抗体
１０柱状電極
１１封止膜
１２半田ボール
２１半導体ウエハ
２２ダイシングストリート
２３インクジェットヘッド
２４金属ナノインク

Claims

集積回路が半導体基板の上面に設けられ、絶縁膜が前記半導体基板上に形成され、複数の配線が前記絶縁膜上に形成され、柱状電極が前記配線上に形成されたものを用意する第一工程と、
前記第一工程後に、前記絶縁膜の上面において前記配線間に薄膜抵抗体を形成する第二工程と、を有し、
前記第二工程では、金属粒子を溶媒中に分散させたインクをインクジェット法またはディスペンス法により前記配線間の前記絶縁膜の上面に塗布し、その塗布したインクを焼成して前記薄膜抵抗体を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１に記載の発明において、前記金属粒子の粒径は１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１又は２に記載の発明において、前記溶媒中に分散された前記金属粒子の表面に有機膜が設けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１又は２に記載の発明において、前記第二工程において、前記絶縁膜の上面に形成された溝内および該溝の幅方向両側における前記絶縁膜の上面に前記薄膜抵抗体を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項４に記載の発明において、レーザビームを照射するレーザ加工により前記溝を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１から５の何れか一項に記載の発明において、
前記第二工程の後に、前記柱状電極の周囲に封止膜を形成して前記配線、前記薄膜抵抗体及び絶縁膜を前記封止膜で覆う第三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に記載の発明において、
前記第三工程の後に、前記柱状電極上に半田ボールを形成する第四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７に記載の発明において、前記半導体基板はウエハ状態であり、
前記第四工程後に、前記半導体基板、前記絶縁膜及び前記絶縁膜をダイシングして複数個の半導体装置を得ることを特徴とする半導体装置の製造方法。