JP2006351922A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
電子部品を小型化するためには、半導体装置の外形は小さい方が好ましい。しかし、半導体装置の役割が多様化するにつれ、半導体チップに形成される集積回路の高集積化が進み、これに伴って、半導体チップのピン数の増加が進んでいる。すなわち、現在では、半導体装置の小型化と、集積回路の高集積化という2つの要求を同時に満たすことが可能な半導体装置の開発が進んでいる。 In order to reduce the size of the electronic component, it is preferable that the outer shape of the semiconductor device is small. However, as the roles of semiconductor devices have diversified, the integration of integrated circuits formed on semiconductor chips has progressed, and accordingly, the number of pins of semiconductor chips has increased. That is, at present, development of a semiconductor device that can simultaneously satisfy the two requirements of miniaturization of a semiconductor device and high integration of an integrated circuit is in progress.
この要求に応えることができる半導体装置として、半導体チップ上に配線が形成されたタイプの半導体装置が注目を集めている。このタイプの半導体装置では、半導体装置の外形を半導体チップの外形とほぼ同じにすることができるため、従来の半導体パッケージに較べて、半導体装置の小型化が可能である。 As a semiconductor device that can meet this demand, a semiconductor device of a type in which wiring is formed on a semiconductor chip has attracted attention. In this type of semiconductor device, the outer shape of the semiconductor device can be made substantially the same as the outer shape of the semiconductor chip, so that the semiconductor device can be downsized as compared with a conventional semiconductor package.
しかし、この半導体装置であっても、従来の半導体装置と同等又はそれ以上の信頼性が要求される。また、この半導体装置を、信頼性を確保しつつ、効率よく製造する方法の開発が望まれている。
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造する方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for efficiently manufacturing a highly reliable semiconductor device.
(1)本発明に係る半導体装置の製造方法は、導電パターンと、前記導電パターンを覆うように形成されたパッシベーション膜とを有する半導体基板を用意する工程と、
前記パッシベーション膜上に樹脂突起を形成する工程と、
前記パッシベーション膜及び前記樹脂突起上を通る金属層を形成する工程と、
前記パッシベーション膜に開口を形成し、前記導電パターンを部分的に露出させる工程と、
前記導電パターンにおける前記開口からの露出部と前記金属層とを電気的に接続する電気的接続部を形成する工程と、
を含む。本発明によると、導電パターンがパッシベーション膜に覆われた状態で、樹脂突起を形成する工程及び金属層を形成する工程を行う。そのため、導電パターンに酸化膜が形成されることなく、樹脂突起及び金属層を形成することができる。そして、本発明によると、パッシベーション膜に開口を形成して導電パターンを露出させた後に、電気的接続部を形成する。本方法によると、導電パターンがパッシベーション膜から露出している時間を極めて短くすることができるため、導電パターンに酸化膜が形成される前に、電気的接続部を形成することが可能になる。すなわち、本発明によると、酸化膜を除去する工程を行うことなく半導体装置の製造することができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することが可能になる。
(2)この半導体装置の製造方法において、
前記金属層及び前記電気的接続部上に、第2の金属層を形成する工程をさらに含んでもよい。これによると、さらに信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
(1) A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of preparing a semiconductor substrate having a conductive pattern and a passivation film formed so as to cover the conductive pattern;
Forming resin protrusions on the passivation film;
Forming a metal layer passing over the passivation film and the resin protrusion;
Forming an opening in the passivation film and partially exposing the conductive pattern;
Forming an electrical connection portion for electrically connecting the exposed portion from the opening in the conductive pattern and the metal layer;
including. According to the present invention, the step of forming the resin protrusion and the step of forming the metal layer are performed while the conductive pattern is covered with the passivation film. Therefore, the resin protrusion and the metal layer can be formed without forming an oxide film on the conductive pattern. And according to this invention, after forming an opening in a passivation film and exposing a conductive pattern, an electrical connection part is formed. According to this method, since the time during which the conductive pattern is exposed from the passivation film can be extremely shortened, the electrical connection portion can be formed before the oxide film is formed on the conductive pattern. That is, according to the present invention, a semiconductor device can be manufactured without performing the step of removing the oxide film. Therefore, it becomes possible to efficiently manufacture a highly reliable semiconductor device.
(2) In this method of manufacturing a semiconductor device,
A step of forming a second metal layer on the metal layer and the electrical connection portion may be further included. According to this, a semiconductor device with higher reliability can be manufactured.
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。図1(A)〜図8は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。 Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. FIG. 1A to FIG. 8 are diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment to which the present invention is applied.
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板10を用意することを含む。半導体基板10は、例えばシリコン基板であってもよい。半導体基板10は、ウエハ状をなしていてもよい(図1(A)参照)。ウエハ状の半導体基板10は、複数の半導体装置となる領域11を含んでいてもよい。ただし、半導体基板10は、チップ状をなしていてもよい。半導体基板10には、1つ又は複数の(半導体チップには1つの、半導体ウエハには複数の)集積回路12が形成されていてもよい(図1(B)参照)。集積回路12の構成は特に限定されないが、例えば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいてもよい。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment includes preparing a
半導体基板10は、図1(B)に示すように、導電パターン14を有する。導電パターン14は、半導体基板10の内部と電気的に接続されていてもよい。導電パターン14は、集積回路12と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路12に電気的に接続されていない導電体を含めて、導電パターン14と称してもよい。導電パターン14は、半導体基板の内部配線と称してもよい。導電パターン14の材料は特に限定されないが、例えば、アルミニウム又は銅等の金属で形成されていてもよい。
The
さらに、半導体基板10は、パッシベーション膜16を有する。パッシベーション膜16は導電パターン14を覆うように形成されてなる。パッシベーション膜は、例えば、SiO2やSiN等の無機絶縁膜であってもよい。あるいは、パッシベーション膜16は、ポリイミド樹脂等の有機絶縁膜であってもよい。
Further, the
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、パッシベーション膜16上に樹脂突起20を形成することを含む。樹脂突起20は、既に公知となっているいずれかの材料によって形成してもよい。例えば、樹脂突起20は、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)等の樹脂で形成してもよい。樹脂突起20を形成する方法は特に限定されるものではないが、以下、図2(A)〜図2(C)を参照して、樹脂突起20を形成する方法の一例について説明する。はじめに、図2(A)に示すように、パッシベーション膜16(半導体基板10)上に、樹脂材料22を設ける。そして、図2(B)に示すように、樹脂材料22をパターニングする。その後、樹脂材料22を硬化(例えば熱硬化)させることによって、図2(C)に示すように、樹脂突起20を形成してもよい。なお、樹脂突起20の形状は特に限定されるものではない。例えば、樹脂突起20は、直線状に形成されていてもよい(図7参照)。このとき、半導体基板10の領域11の境界に沿って延びるように形成されていてもよい。領域11が長方形をなす場合、樹脂突起20は、領域11の長辺に沿って延びるように形成されていてもよい。そして、樹脂突起20の表面は、曲面になっていてもよい。このとき、樹脂突起20の断面形状は、半円状をなしていてもよい。樹脂突起20を形成する工程で、樹脂材料22を溶融させ、その後硬化させることによって、表面が曲面になるように樹脂突起20を形成することができる。ただし、樹脂突起20は、半球状をなしていてもよい(図示せず)。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment includes forming
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、パッシベーション膜16及び樹脂突起20上を通る金属層30を形成することを含む(図3(B)参照)。金属層30を形成する方法は特に限定されない。例えば、スパッタリングによって金属箔32を形成し(図3(A)参照)、その後、金属箔32をパターニングすることによって金属層30を形成してもよい(図3(B)参照)。すなわち、金属層30は、パターニングされていてもよい。金属層30は、配線パターンであってもよい。金属層30の構成も特に限定されるものではない。例えば、金属層30は、複数層で形成されていてもよい。このとき、金属層30は、チタンタングステンによって形成された第1の層と、金によって形成された第2の層とを含んでいてもよい(図示せず)。あるいは、金属層30は、単層で形成されていてもよい。金属層30は、パッシベーション膜16と接触するように形成してもよい。このとき、金属層30を、樹脂突起20の両側で、パッシベーション膜16に接触するように形成してもよい。なお、金属層30は、図3(B)に示すように、導電パターン14とオーバーラップする貫通穴34を有していてもよい。貫通穴34は、パッシベーション膜16を露出させるように形成されていてもよい。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment includes forming a
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図4(A)及び図4(B)に示すように、パッシベーション膜16に開口18を形成することを含む。開口18を形成して、導電パターン14を部分的に露出させる。このとき、導電パターン14における開口18からの露出部を電極パッド15と称してもよい。開口18を形成する方法は特に限定されるものではない。例えば、図4(A)に示すように、パッシベーション膜16上に開口17を有するマスク19を形成し、その後、パッシベーション膜16における開口17からの露出部をエッチングして、図4(B)に示すように、開口18を形成してもよい。なお、マスク19は、開口17から金属層30が部分的に露出するように形成してもよい。また、マスク19は、樹脂突起20を覆うように形成してもよい。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment includes forming an
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図5(A)及び図5(B)に示すように、導電パターン14における開口18からの露出部(電極パッド15)と金属層30とを電気的に接続する電気的接続部40を形成することを含む。電気的接続部40を形成する方法は特に限定されるものではないが、例えば、スパッタリングを利用してもよい。例えば、図5(A)に示すように、マスク19上からスパッタリング工程を行って、マスク19の開口17の内側に、電気的接続部40を形成してもよい。これにより、電極パッド15上に電気的接続部40を形成することができる。なお、スパッタリング以外にも、例えばメッキ法などを利用して、電気的接続部40を形成してもよい。その後、マスク19を除去する工程を行ってもよい(図5(B)参照)。なお、マスク19を、開口18を形成する工程及び電気的接続部40を形成する工程に利用することで、効率よく半導体装置を製造することが可能になる。また、マスク19を、開口17から金属層30が露出するように形成することで、金属層30と電気的接続部40とを、確実に電気的に接続させることができる。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment includes exposing portions (electrode pads 15) from the
なお、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、パッシベーション膜16に開口18を形成する工程と、電気的接続部40を形成する工程との間に、Arガスによるエッチング工程を行ってもよい。本工程によって、導電パターン14における開口18からの露出部から、酸化膜を完全に除去してもよい。これにより、電気的接続部40と、金属層30との電気的な接続信頼性がさらに高い半導体装置を製造することができる。なお、本工程は、半導体基板10上にマスク19が形成された状態で行ってもよい。ただし、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、Arガスによるエッチング工程を行うことなく、電気的接続部40を形成する工程を行ってもよい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, an etching process using Ar gas may be performed between the process of forming the
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図6に示すように、金属層30及び電気的接続部40上に、第2の金属層42を形成することを含んでいてもよい。第2の金属層42によると、金属層30と電気的接続部40との電気的な接続信頼性を高めることができる。ただし、第2の金属層42を形成する工程を行わず、半導体装置の製造工程を終了してもよい(図5(B)参照)。そして、半導体基板10を個片に切断する工程や検査工程などを経て、図7に示す、半導体装置1を製造してもよい。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment may include forming a
一般的に、金属は空気(酸素)と接触すると酸化し、酸化膜が形成される。そして、酸化膜は、金属に較べて電気抵抗が高い。そのため、電極パッドの表面に酸化膜が形成されると、電極パッドを他の導電部材と電気的に接続させることが難しくなる。そのため、電極パッドの表面に酸化膜が形成された場合、これを除去する工程の後に、電極パッドと他の導電部材とを電気的に接続させる工程が行われていた。 Generally, when a metal comes into contact with air (oxygen), it is oxidized to form an oxide film. The oxide film has a higher electrical resistance than metal. Therefore, when an oxide film is formed on the surface of the electrode pad, it becomes difficult to electrically connect the electrode pad to another conductive member. Therefore, when an oxide film is formed on the surface of the electrode pad, a step of electrically connecting the electrode pad and another conductive member is performed after the step of removing the oxide film.
ところで、先に説明したように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、金属層30を形成する工程の後に、パッシベーション膜16に開口18を形成する。すなわち、金属層30が形成されるまでは、導電パターン14はパッシベーション膜16に覆われている。そのため、導電パターン14に酸化膜が形成されない。そして、パッシベーション膜16に開口18が形成された後に、電気的接続部40を形成する工程が行われる。そのため、導電パターン14(電極パッド15)がパッシベーション膜16から露出している時間を、極めて短くすることができる。そのため、電極パッド15に新たな酸化膜が形成される前に、電気的接続部40を形成することが可能になる。そのため、電極パッドから酸化膜を除去する工程を行わずに電気的接続部40を形成する工程を行った場合にも、電気的接続部40を、導電パターン30と電気的に接続させることができる。そのため、本方法によると、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することが可能になる。
Incidentally, as described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, the
また、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によると、電極パッドから酸化膜を除去する工程を行う場合にも、酸化膜を除去するためにかかる工程時間を最小限に抑えることができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することが可能になる。 In addition, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, even when the step of removing the oxide film from the electrode pad is performed, the process time required to remove the oxide film can be minimized. Therefore, it becomes possible to efficiently manufacture a highly reliable semiconductor device.
なお、電極に酸化膜が形成されている場合、酸化膜を除去するためには、Arガスを利用する方法が一般的である。しかし、Arガスは、樹脂に作用して、その表面を炭化させることが知られている。そして、樹脂は、炭化することによって、絶縁抵抗が低下する。そのため、樹脂の表面に複数の配線が引き回される場合には、酸化膜を除去する工程を行うことで、配線間の絶縁抵抗が低下する事態が発生することが予想される。 When an oxide film is formed on the electrode, a method using Ar gas is generally used to remove the oxide film. However, Ar gas is known to act on the resin and carbonize its surface. And insulation resistance falls by carbonizing resin. Therefore, when a plurality of wirings are routed on the surface of the resin, it is expected that a situation in which the insulation resistance between the wirings is reduced by performing the process of removing the oxide film.
しかし、本方法によると、酸化膜を除去する工程が不要になる。そのため、樹脂突起20の表面の絶縁抵抗を低下させることなく半導体装置を製造することができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を製造することが可能になる。
However, according to this method, the step of removing the oxide film is not necessary. Therefore, a semiconductor device can be manufactured without reducing the insulation resistance of the surface of the
また、本方法によると、Arガスを利用した酸化膜除去工程を行う場合にも、マスク19上から、酸化膜除去工程を行うことができる。そのため、樹脂突起20の表面に炭化層が形成されることなく、酸化膜除去工程を行うことができ、信頼性の高い半導体装置を製造することが可能になる。
Further, according to the present method, the oxide film removing process can be performed from the
図8には、半導体装置1が実装された電子モジュール1000を示す。図8に示す例では、半導体装置1は、基板2に実装されている。ここで、基板2はリジッド基板(例えばガラス基板、シリコン基板)であってもよいし、フレキシブル基板(例えばフィルム基板)であってもよい。半導体装置1は、金属層30が形成された面が基板2と対向するように搭載されていてもよい。このとき、基板2の配線と金属層30とは、接触して電気的に接続されていてもよい。詳しくは、基板2の配線と金属層30における樹脂突起20の上端部とオーバーラップする部分とが、接触して電気的に接続されていてもよい。これによると、樹脂突起20の弾性力によって、金属層30を、基板2の配線に押し付けることができる。そのため、電気的な接続信頼性の高い半導体装置を提供することができる。そして、半導体装置1は、接着剤(樹脂系接着剤)によって、基板2に接着されていてもよい。なお、電子モジュール1000は、表示デバイスであってもよい。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。そして、半導体装置1は、表示デバイスを制御するドライバICであってもよい。
FIG. 8 shows an
(変形例)
以下、図9〜図12を参照して、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法について説明する。
(Modification)
Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to a modification of the embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図9に示すように、金属層35を形成することを含む。金属層35は、金属箔であってもよい。なお、金属層35は、パッシベーション膜16及び樹脂突起20の表面をすべて覆うように形成してもよい。
As shown in FIG. 9, the method for manufacturing a semiconductor device according to this modification includes forming a
本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図10に示すように、金属層35及びパッシベーション膜16に、開口36を形成することを含む。開口36を形成して、導電パターン14を部分的に露出させる。
The method for manufacturing a semiconductor device according to this modification includes forming
本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図11に示すように、金属層35と導電パターン14とを電気的に接続する電気的接続部45を形成することを含む。
As shown in FIG. 11, the method of manufacturing a semiconductor device according to this modification includes forming an
本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図12に示すように、金属層35をパターニングすることを含む。金属層35をパターニングして、配線パターン37を形成してもよい。
The method for manufacturing a semiconductor device according to this modification includes patterning the
以上の方法を適用した場合でも、導電パターン14の表面に酸化膜が形成されないように、半導体装置の製造工程を行うことができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を、効率よく製造することが可能になる。
Even when the above method is applied, the manufacturing process of the semiconductor device can be performed so that an oxide film is not formed on the surface of the
なお、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、あるいは目的及び効果が同一の構成)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。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible. For example, the present invention includes substantially the same configuration as the configuration described in the embodiment (for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and effect). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
1…半導体装置、 10…半導体基板、 11…領域、 12…集積回路、 14…導電パターン、 15…電極パッド、 16…パッシベーション膜、 17…開口、 18…開口、 19…マスク、 20…樹脂突起、 22…樹脂材料、 30…金属層、 32…金属箔、 35…金属層、 36…開口、 37…配線パターン、 40…電気的接続部、 42…第2の金属層、 45…電気的接続部、 47…第2の金属層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記パッシベーション膜上に樹脂突起を形成する工程と、
前記パッシベーション膜及び前記樹脂突起上を通る金属層を形成する工程と、
前記パッシベーション膜に開口を形成し、前記導電パターンを部分的に露出させる工程と、
前記導電パターンにおける前記開口からの露出部と前記金属層とを電気的に接続する電気的接続部を形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。 Preparing a semiconductor substrate having a conductive pattern and a passivation film formed to cover the conductive pattern;
Forming resin protrusions on the passivation film;
Forming a metal layer passing over the passivation film and the resin protrusion;
Forming an opening in the passivation film and partially exposing the conductive pattern;
Forming an electrical connection portion for electrically connecting the exposed portion from the opening in the conductive pattern and the metal layer;
A method of manufacturing a semiconductor device including:
前記金属層及び前記電気的接続部上に、第2の金属層を形成する工程をさらに含む半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of forming a second metal layer on the metal layer and the electrical connection portion.
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