JP2007150173A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
従来の半導体装置には、CSP(chip size package)と呼ばれるもので、シリコン基板の上面周辺部に複数の接続パッドが設けられ、接続パッドの中央部を除くシリコン基板の上面に絶縁膜が設けられ、絶縁膜の上面に銅からなる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銅からなる柱状電極が設けられ、配線を含む絶縁膜の上面にエポキシ樹脂からなる封止膜が柱状電極の外周面を覆うように設けられたものがある(例えば、特許文献1参照)。 A conventional semiconductor device is called a CSP (chip size package), and a plurality of connection pads are provided on the periphery of the upper surface of the silicon substrate, and an insulating film is provided on the upper surface of the silicon substrate excluding the central portion of the connection pads. A wiring made of copper is connected to the connection pad on the upper surface of the insulating film, a columnar electrode made of copper is provided on the upper surface of the connection pad portion of the wiring, and an epoxy resin is sealed on the upper surface of the insulating film including the wiring There is one in which a film is provided so as to cover the outer peripheral surface of the columnar electrode (for example, see Patent Document 1).
ところで、上記従来の半導体装置では、エポキシ樹脂からなる封止膜下に銅からなる配線を設けているので、使用環境中の水分が封止膜に浸透すると、プラス電圧が印加されている配線から溶け出した銅イオンが封止膜と絶縁膜との界面を移動してマイナス電圧が印加されている銅からなる配線あるいは柱状電極に析出し、いわゆるイオンマイグレーションによるショートが発生することがあるという問題があった。 By the way, in the conventional semiconductor device, since the wiring made of copper is provided under the sealing film made of epoxy resin, when moisture in the use environment penetrates the sealing film, the wiring from which a positive voltage is applied is applied. Dissolved copper ions move on the interface between the sealing film and the insulating film and deposit on copper wiring or columnar electrodes to which a negative voltage is applied, which may cause a short circuit due to so-called ion migration was there.
そこで、この発明は、いわゆるイオンマイグレーションによるショートが発生しにくいようにすることができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can prevent a short circuit due to so-called ion migration.
上記目的を達成するため、この発明に係る半導体装置は、半導体基板上に設けられた絶縁膜上に設けられた銅からなる配線と、前記配線上に設けられた銅からなる柱状電極と、前記配線を含む前記絶縁膜上に前記柱状電極の外周面を覆うように設けられた封止膜とを具備する半導体装置において、少なくとも前記配線の表面及び前記柱状電極の外周面にパリレン樹脂からなるコーティング膜が設けられていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention includes a wiring made of copper provided on an insulating film provided on a semiconductor substrate, a columnar electrode made of copper provided on the wiring, In a semiconductor device comprising a sealing film provided so as to cover the outer peripheral surface of the columnar electrode on the insulating film including the wiring, at least the surface of the wiring and the outer peripheral surface of the columnar electrode are coated with parylene resin A film is provided.
また、この発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に設けられた絶縁膜上に銅からなる配線を形成し、前記配線上に銅からなる柱状電極を形成し、前記絶縁膜、前記配線及び前記柱状電極の表面にパリレン樹脂からなるコーティング膜を形成し、前記コーティング膜上に封止膜を形成し、前記封止膜の上面側及び少なくとも前記柱状電極上の前記コーティング膜を除去することを特徴とするものである。 Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a wiring made of copper is formed on an insulating film provided on a semiconductor substrate, a columnar electrode made of copper is formed on the wiring, and the insulating film, A coating film made of parylene resin is formed on the surfaces of the wiring and the columnar electrode, a sealing film is formed on the coating film, and the coating film on the upper surface side of the sealing film and at least the columnar electrode is removed. It is characterized by this.
この発明によれば、少なくとも配線の表面及び柱状電極の外周面に設けられたパリレン樹脂からなるコーティング膜は、ピンホールがなく、微細部、鋭角部、エッジ部等へのコンフォーマル(同形)コーティングが可能であるので、耐湿性が大幅に向上し、したがっていわゆるイオンマイグレーションによるショートが発生しにくいようにすることができる。また、耐湿性が良好なことから封止膜の膜厚を薄くすることができ、半導体装置全体の薄型化を図ることも可能となる。 According to the present invention, the coating film made of parylene resin provided at least on the surface of the wiring and the outer peripheral surface of the columnar electrode has no pinhole, and conformal (homogeneous) coating on a fine portion, an acute angle portion, an edge portion, etc. Therefore, the moisture resistance is greatly improved, so that short-circuiting due to so-called ion migration is less likely to occur. In addition, since the moisture resistance is good, the thickness of the sealing film can be reduced, and the entire semiconductor device can be thinned.
図1はこの発明の一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等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。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device as an embodiment of the present invention. This semiconductor device includes a silicon substrate (semiconductor substrate) 1. An integrated circuit (not shown) having a predetermined function is provided on the upper surface of the
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(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。
An
保護膜5の上面には銅等からなる下地金属層7が設けられている。下地金属層7の上面全体には銅からなる配線8が設けられている。下地金属層7を含む配線8の一端部は、絶縁膜3及び保護膜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8の接続パッド部上面には銅からなる柱状電極9が設けられている。
A
保護膜5の上面、下地金属層7の側面、配線8の表面及び柱状電極9の外周面にはパリレン樹脂からなるコーティング膜10が設けられている。保護膜5及び配線8上のコーティング膜10の上面にはエポキシ系樹脂等からなる封止膜11がその上面が柱状電極9及びその外周面のコーティング膜10の上面と面一となるように設けられている。柱状電極9の上面には半田ボール12が設けられている。
A
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1上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及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及び保護膜5に形成された開口部4、6を介して露出されたものを用意する。この場合、ウエハ状態のシリコン基板1には、各半導体装置が形成される領域に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。
Next, an example of a method for manufacturing this semiconductor device will be described. First, as shown in FIG. 2, a
次に、図3に示すように、絶縁膜3及び保護膜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の上面全体に下地金属層7を形成する。この場合、下地金属層7は、無電解メッキにより形成された銅層のみであってもよく、またスパッタ法により形成された銅層のみであってもよく、さらにスパッタ法により形成されたチタン等の薄膜層上にスパッタ法により銅層を形成したものであってもよい。
Next, as shown in FIG. 3, a
次に、下地金属層7の上面にメッキレジスト膜21をパターン形成する。この場合、配線8形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜21には開口部22が形成されている。次に、下地金属層7をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行うことにより、メッキレジスト膜21の開口部22内の下地金属層7の上面に配線8を形成する。次に、メッキレジスト膜21を剥離する。
Next, a plating
次に、図4に示すように、配線8を含む下地金属層7の上面にメッキレジスト膜23をパターン形成する。この場合、柱状電極9形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜23には開口部24が形成されている。次に、下地金属層7をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行うことにより、メッキレジスト膜23の開口部24内の配線8の接続パッド部上面に柱状電極9を形成する。次に、メッキレジスト膜23を剥離し、次いで、配線8をマスクとして下地金属層7の不要な部分をエッチングして除去すると、図5に示すように、配線8下にのみ下地金属層7が残存される。
Next, as shown in FIG. 4, a plating
次に、図6に示すように、保護膜5の上面、下地金属層7の側面、配線8の表面及び柱状電極9の表面にCVD法によりパリレン樹脂からなるコーティング膜10を室温に近い温度で膜厚0.2〜20μm程度に形成する。ここで、パリレン樹脂にはCとNの2種類があり、いずれであってもよいが、耐湿性に優れたパリレンCの方が好ましい。酸素及び水蒸気の透過量についてパリレンCとエポキシ樹脂とを比較すると、パリレンCは、それぞれ、1.0cc/24時間(ASTM D1434−63Tに準拠、以下同じ)、0.21g/24時間(ASTM E96−63Tに準拠、以下同じ)であるに対し、エポキシ樹脂は、それぞれ、5〜10cc/24時間、1.8〜2.4g/24時間である。ここで、上記透過量は、酸素または水蒸気が断面積25.4cm×25.4cm、厚さ25.4μmのフィルムを24時間で透過する値である。
Next, as shown in FIG. 6, a
そして、コーティング膜10は、CVD法により形成するため、例えば膜厚0.2μm程度と比較的薄く形成しても、ピンホールがなく、微細部、鋭角部、エッジ部等にコンフォーマル(同形)コーティングすることができる。また、コーティング膜10は、CVD法により室温に近い温度でコーティングするので、保護膜5等に熱的障害を与えることがない。なお、パリレンCは、誘電率が2.95×106Hzであり、絶縁性も優れている。
And since the
次に、図7に示すように、コーティング膜10の上面にエポキシ系樹脂等からなる封止膜11を印刷法やトランスファーモールド法等により厚さがコーティング膜10を含む柱状電極9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9上のコーティング膜10は封止膜11によって覆われている。この封止膜11の厚さは、従来のコーテング膜10を有していない構造では、耐湿信頼性の確保のため、100〜200μm必要であった。しかし、本発明のコーテング膜10を有する構造とすることにより、30〜70μmとすることが可能となる。
Next, as shown in FIG. 7, the
次に、封止膜11の上面側及び少なくとも柱状電極9上のコーティング膜10を研磨して除去することにより、図8に示すように、柱状電極9及びその外周面のコーティング膜10の上面を露出させるとともに、柱状電極9及びその外周面のコーティング膜10の上面を封止膜11の上面とほぼ面一とする。この場合、研磨により柱状電極9の上面にばりが生じる場合には、このばりをウェットエッチング等により除去したり、さらにこの後の酸化を防止するため、柱状電極9の上面に無電解メッキによるニッケル層の形成等の表面処理を行ってもよい。
Next, the upper surface side of the
次に、図9に示すように、柱状電極9の上面に半田ボール12を形成する。この場合、半田ボール12は、直接、柱状電極9の上面に搭載してリフローするか、あるいは、印刷法やディスペンサ法等により、半田ペーストを柱状電極9の上面に塗布した後にリフローする等の方法によればよい。次に、図10に示すように、ダイシング工程を経ると、図1に示す半導体装置が複数個得られる。
Next, as shown in FIG. 9,
このようにして得られた半導体装置では、保護膜5の上面、下地金属層7を含む配線8の表面及び柱状電極9の外周面にパリレン樹脂からなるコーティング膜10、すなわち、ピンホールがなく、微細部、鋭角部、エッジ部等へのコンフォーマル(同形)コーティングが可能なコーティング膜10を設けているので、耐湿性が大幅に向上し、配線8間及び配線8と柱状電極9との間にいわゆるイオンマイグレーションによるショートが発生しにくいようにすることができる。また、耐湿性が良好なことから封止膜11の膜厚を薄くすることができ、半導体装置全体の薄型化を図ることも可能となる。
In the semiconductor device thus obtained, there is no
1 シリコン基板
2 接続パッド
3 絶縁膜
5 保護膜
7 下地金属層
8 配線
9 柱状電極
10 コーティング膜
11 封止膜
DESCRIPTION OF
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JP2005345611A JP2007150173A (en) | 2005-11-30 | 2005-11-30 | Semiconductor device and its manufacturing method |
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2005
- 2005-11-30 JP JP2005345611A patent/JP2007150173A/en active Pending
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