JP2011109067A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することのできる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板の主面上に形成した樹脂絶縁層を、バイトを用いた切削加工により一部除去する切削工程を備えた半導体装置の製造方法であり、切削工程として、表面に金属膜が積層された樹脂絶縁層の部分を切削する工程を含む。そして、金属膜が積層された樹脂絶縁層の部分を切削する際に、バイトの先端部及び該先端部の周辺部分に沿った樹脂絶縁層内の応力分布において、極大値の９０％の幅が１．３μｍ以下となるように切削する。
【選択図】図７

Description

この発明は、半導体基板の主面上に形成した樹脂絶縁層を、バイトを用いた切削加工により一部除去する切削工程を備えた半導体装置の製造方法に関するものである。

従来、半導体基板の主面上に形成した樹脂絶縁層を、バイトを用いた切削加工により一部除去する切削工程を備えた半導体装置の製造方法として、例えば特許文献１〜３の技術が開示されている。

特許文献１に記載の半導体装置では、半導体素子の構成された半導体基板の一面上に下地電極が形成され、この下地電極を覆うように、半導体基板の一面上にポリイミドからなる保護膜（樹脂絶縁層に相当）が形成されている。保護膜には、下地電極における金属電極との接続部位を露出させるように開口部が形成されており、下地電極における接続部位の表面上及び保護膜における開口部の壁面上に、金属膜をパターニングしてなる金属電極が形成されている。そして、このような半導体装置を得るために、特許文献１では、下地電極における接続部位の表面上及び保護膜の表面上（上面上及び開口部の壁面上）に金属膜を形成し、半導体基板の厚み方向において、保護膜の上面と下地電極の接続部位の表面との間に設定される切削面にて保護膜を切削することで、金属膜をパターニングするようにしている。

特許文献２では、半導体基板の表面に、所定のバンプパターンを有するレジストマスク（樹脂絶縁層に相当）を形成し、レジストマスクの各バンプパターンを埋めるようにＡｕからなるバンプを形成する。次いで、バンプ及びレジストマスクの表層を、バイトを用いて切削加工し、バンプ及びレジストマスクの表面が連続して平坦となるようにする。そして、レジストマスクを灰化処理等により除去することで、半導体基板の表面上に、高さが均一で、その上面が一様に平坦化されてなる複数のバンプを形成するようにしている。

特許文献３では、半導体基板上に樹脂層（樹脂絶縁層に相当）を形成した後、樹脂層の表面における十点平均粗さが０．５〜５μｍとなるように、バイトを用いて樹脂層の表層部を切削加工する。すなわち、意図的に、切削面に凹凸を形成する。そして、樹脂層の切削面にシード層を形成し、次いでシード層上にめっき膜を形成する。これにより、樹脂層とシード層との密着性を確保するようにしている。

ところで、金属膜と樹脂絶縁層とでは剛性が大きく異なるため、樹脂絶縁層に金属膜が積層された部分を切削する場合、樹脂絶縁層のみを切削加工するよりも、バイトの先端近傍において樹脂絶縁層に作用する引張応力が高くなる。これにより、金属膜の下地である樹脂絶縁層の切削面がむしれやすくなる。すなわち、樹脂絶縁膜の切削面に亀裂が生じやすくなる。

これに対し、特許文献４では、すくい面の先端に、当該すくい面の最先端部よりバイトの送り方向側に向かって形成されている第１の刃部と、最先端部よりもバイトの送り方向の反対側に向かって形成されている第２の刃部とを備えたバイトを用いる。そして、保護膜（樹脂絶縁層に相当）上に金属膜が積層された部分を第１の刃部により切削し、バイトの送り方向においてバイトが所定ピッチだけ移動した後に、第１の刃部の切削により露出した保護膜の部分を第２の刃部により切削するようにしている。

特開２００６−１８６３０４号公報 国際公開第２００４／０６１９３５号 特開２００６−１４８０６２号公報 特開２００８−２１８８２３号公報

特許文献１，２では、バイトによる切削加工の条件について特に言及されていない。したがって、切削時に、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じる恐れがある。このように亀裂が生じると、設計段階での冷熱耐久試験や実使用下での温度変化などで樹脂絶縁層に生じる応力が作用して亀裂が成長し、樹脂絶縁層が所望の電気絶縁性を確保することができなくなる。すなわち、亀裂が生じると電気的な絶縁信頼性が低下してしまう。樹脂絶縁層に亀裂が生じると、例えば特許文献１の構成では、下地電極や半導体素子の電気絶縁性を確保できなくなる恐れがある。

特許文献３では、上記のごとく、樹脂絶縁層の表面における十点平均粗さが０．５〜５μｍとなるように、バイトを用いて樹脂絶縁層の表層部を切削加工する。このように、樹脂絶縁層の表面に凹凸を意図的に形成するため、切削時に、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じる恐れがある。また、切削面が粗いため、樹脂絶縁層の厚さが面内でばらつき、部分的に所望の電気絶縁性を確保できない恐れがある。

特許文献４によれば、第２の刃部にて切削しない場合（第１の刃部のみで切削する場合）よりも、樹脂絶縁層の表面粗さを小さくすることが可能であるものの、加工条件によっては、バイトにおける第２の刃部にて樹脂絶縁層のみを切削する際に、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じる恐れがある。

本発明は上記問題点に鑑み、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することの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。

樹脂は、応力−ひずみ曲線で知られているように、ひずみ（変形量）を増していくと、分子を構成している原子の結合角の変化、回転、化学結合の伸びなどにより、先ず弾性変形が起こる。そして、さらにひずみを増していくと、分子鎖の絡み合いがほどけて分子鎖のずれが生じ、マクロ的には粘性流動が起こる。このとき、樹脂は塑性変形していくが、応力に大きな変化は見られない。そして、この塑性変形領域でさらにひずみを増していき、応力が破断強度（切断強度、破壊応力ともいう）に達すると、樹脂に破断が生じる。この破断に至ったときのひずみ（樹脂が破断する直前における最大の変形量）が所謂伸びである。この伸びは、元の長さに対する比率として表される。

表面が外部に露出する樹脂絶縁層の部分を、バイトを用いてを切削する際に生じる亀裂は、切削抵抗などにより、樹脂絶縁層の亀裂する箇所に応力（引張応力）が生じ、この応力が、上記した破断強度を超えることで生じるものと考えられる。そこで、本発明者は、亀裂の原因となる引張応力を抑制すべく、鋭意検討を行った。以下に示す発明は、上記検討の結果得られた知見に基づくものである。

上記目的を達成する為に請求項１〜１３に記載の発明は、半導体基板の主面上に形成した樹脂絶縁層を、バイトを用いた切削加工により一部除去する切削工程を備えた半導体装置の製造方法であり、切削工程として、表面に金属膜が積層された樹脂絶縁層の部分を切削する工程を含む。

そして、請求項１に記載の発明は、金属膜が積層された樹脂絶縁層の部分を切削する際に、バイトの先端部及び該先端部の周辺部分に沿った樹脂絶縁層内の応力分布において、極大値の９０％の幅が１．３μｍ以下となるように切削することを特徴とする。なお、以下において、樹脂絶縁層におけるバイトの先端部及び該先端部の周辺部分に沿った部分を先端部近傍に沿った樹脂絶縁層と示す。

本発明者が確認した結果、金属膜が積層された樹脂絶縁層の部分を切削する際に、バイトの先端部近傍に沿った樹脂絶縁層内部の応力分布において、応力の極大値の９０％に相当する部分の幅が１．３μｍを超えると、切削面に亀裂が生じることが明らかとなった。このように幅が広いのは、バイトの先端部（刃先）で樹脂絶縁層が引き伸ばされてひずみが大きくなり、これにより、樹脂絶縁層内において、塑性変形領域（引張応力の部分）が先端部近傍に広い範囲で分布するためであると考えられる。したがって、破断強度を超える部分で亀裂が生じる。一方、極大値の９０％の幅が１．３μｍ以下の場合、切削面の亀裂を抑制できることが明らかとなった。このように幅が狭いのは、引き伸ばしによるひずみが小さくなり、ひいては、塑性変形領域を先端部付近の狭い範囲に集中させることができるためであると考えられる。

以上から、本発明によれば、バイトを用いて金属膜が積層された樹脂絶縁層の部分を切削する際に、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じるのを抑制することができる。すなわち、切削加工後の樹脂絶縁層において、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

なお、極大値の９０％における幅の下限は、後述する先端部の曲率半径の下限や切り込み量の下限などの製造限界により決定され、現状１．１μｍ程度である。この点を考慮すると、極大値の９０％の幅が１．１μｍ以上１．３μｍ以下の範囲内となるように切削すれば良い。

以下、より具体的な構成例について説明する。本発明者は、下記の３つのパラメータ（バイトの先端部における切削方向の曲率半径、樹脂絶縁層の伸び、切り込み量）に着目した。

請求項２に記載の発明では、先端部において切削方向の曲率半径が０．２５μｍ以下とされたバイトを用い、伸びが０％よりも大きく８０％以下の樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上１２μｍ以下の切り込み量で切削することを特徴とする。

本発明者が確認した結果、先端部において切削方向の曲率半径が０．２５μｍを超えると、上記極大値の９０％における幅が１．３μｍよりも大きくなり、樹脂絶縁層を切削する際に、切削面に亀裂が生じることが明らかとなった。これは、曲率半径が大きいことで、バイトの先端（刃先）で樹脂絶縁層が引き伸ばされてひずみが大きくなり、これにより、樹脂絶縁層内において、塑性変形領域（引張応力の部分）が先端部近傍に広い範囲で分布する。そして、破断強度を超える部分で亀裂が生じるものと考えられる。一方、先端部において切削方向の曲率半径が０．２５μｍ以下の場合、切削面の亀裂を抑制できることが明らかとなった。これは、曲率半径が小さいことで、引き伸ばしによるひずみが小さくなり、ひいては、塑性変形領域を先端部付近の狭い範囲に集中させることができるためであると考えられる。なお、先端部の曲率半径の下限は、製製造限界から現状０．０３μｍ程度である。この点を考慮すると、先端部において切削方向の曲率半径が０．０３μｍ以上０．２５μｍ以下とされたバイトを用いれば良い。この曲率半径の下限については、請求項１に従属し、曲率半径を規定する他の発明においても同様である。

また、樹脂絶縁層の伸びが８０％を超えると、樹脂絶縁層を切削する際に、切削面に亀裂が生じることが明らかとなった。これは、樹脂絶縁層の伸びが大きいため、ひずみを増加させても容易に破断せずに伸び、伸びている間は上記のごとく応力がさほど増加しないため、塑性変形領域が、先端部近傍に広い範囲で分布する。そして、破断強度を超える部分で亀裂が生じるものと考えられる。一方、樹脂絶縁層として伸びが８０％以下のものを用いると、切削面の亀裂を抑制できることが明らかとなった。これは、樹脂絶縁層の伸びが小さいため、先端部で容易に破断に至るとともに、先端部の周辺の樹脂の変形も小さい状態で切削が進むため、塑性変形領域を先端部付近の狭い範囲に集中させることができることによるものと考えられる。

また、樹脂絶縁層は、切削時の背分力（バイトを下方向に押し付ける力）により弾性変形してその厚さ方向に縮むが、切り込み量（切り込み深さともいう）を０．５μｍ未満とすると、樹脂絶縁層の厚さが薄すぎて先端部が樹脂絶縁層に噛みこまず、安定した切り込み量で切削を行うことができなくなる。一方、切り込み量を１２μｍより大きくすると、上記極大値の９０％における幅が１．３μｍよりも大きくなり、樹脂絶縁層を切削する際に、切削面に亀裂が生じることが明らかとなった。これに対し、切り込み量を０．５μｍ以上１２μｍ未満とすると、安定した切り込み量で切削できるとともに、亀裂の発生を抑制することができる。

請求項３に記載の発明では、伸びが０％よりも大きく８０％以下の樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上１２μｍ以下の切り込み量で切削することを特徴とする。これによれば、上記したように、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

請求項４に記載の発明では、先端部において切削方向の曲率半径が０．２５μｍ以下とされたバイトを用い、伸びが０％よりも大きく８０％以下の樹脂絶縁層を切削することを特徴とする。これによれば、上記したように、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

請求項５に記載の発明では、端部において切削方向の曲率半径が０．２５μｍ以下とされたバイトを用い、樹脂絶縁層を０．５μｍ以上１２μｍ以下の切り込み量で切削加工することを特徴とする。これによれば、上記したように、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

請求項６に記載の発明では、先端部において切削方向の曲率半径が０．２５μｍ以下とされたバイトを用い、樹脂絶縁層を切削加工することを特徴とする。これによれば、上記したように、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

請求項７に記載の発明では、伸びが０％よりも大きく８０％以下の樹脂絶縁層を切削加工することを特徴とする。これによれば、上記したように、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

請求項８に記載の発明では、樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上１２μｍ以下の切り込み量で切削加工することを特徴とする。これによれば、上記したように、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

請求項９に記載のように、樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上７μｍ未満の切り込み量で切削加工することが好ましい。切り込み量を７μｍ以上とすると、切り屑に塑性変形の痕跡が認められたことから、切削時において、塑性変形領域が、先端部近傍に広い範囲で分布するものと考えられる。そして、破断強度を超える部分で亀裂が生じるものと考えられる。これに対し、切り込み量を０．５μｍ以上７μｍ未満とすると、安定した切り込み量で切削できるとともに、切屑にも塑性変形の痕跡が認められないことから、亀裂の発生を抑制することができる。

請求項１０に記載のように、バイトと、樹脂絶縁層及び金属膜が形成された半導体基板との相対速度を、５ｍ／ｓ以上として切削することが好ましい。相対速度が５ｍ／ｓ未満と遅い場合、樹脂絶縁層の粘性を無視できなくなり、切削に与える速度の影響が大きいが、本発明のように、５ｍ／ｓ以上とすると、粘性をほぼ無視できるため、切削に与える速度の影響を低減することができる。

請求項１１に記載のように、バイトのすくい角を、０度又は負の角度とすることが好ましい。このように伏せる側にバイトを倒すようにすると、バイトのすくい角を正の角度とする場合に比べて、樹脂絶縁層内において、先端部の周辺に圧縮応力場を作り、引張応力を相殺することができる。また、引張応力の範囲（塑性変形領域）も小さくなる。したがって、上記した発明の効果と相俟って、切削面に亀裂が生じるのを抑制することができる。

上記した発明は、請求項１２に記載のように、半導体素子が構成された半導体基板の主面上に、半導体素子と電気的に接続される下地電極を形成する工程と、下地電極を覆うように半導体基板の主面上に樹脂絶縁層を形成するとともに、下地電極の接続部位が露出するように、樹脂絶縁層に開口部を形成する工程と、樹脂絶縁層の表面及び開口部から臨む下地電極の接続部位の表面を覆うように金属膜を形成する工程と、を備え、金属膜の形成後に切削工程を行い、金属膜のうち、開口部の内部に形成された部分のみを残して金属電極とする製造方法に好適である。

これによれば、金属膜をパターニングして金属電極を形成するに際し、バイトを用いた切削加工により、樹脂絶縁層の表層部分及び該表層部分上に位置する金属膜を一括除去できるので、製造工程を簡素化することができる。また、金属膜が積層された樹脂絶縁層の部分を切削する際に、切削面に亀裂が生じるのを抑制することができる。そして、樹脂絶縁層により、金属電極との電気的な接続部位を除いて、下地電極及び半導体素子を絶縁保護することができる。

また、請求項１３に記載のように、半導体基板の主面上に配置された絶縁膜の表面上に配線を形成する工程と、配線を覆うように、絶縁膜の表面上に樹脂絶縁層を形成するとともに、配線の接続部位が露出するように、樹脂絶縁層に開口部を形成する工程と、樹脂絶縁層の表面及び開口部から臨む配線の接続部位の表面を覆うように金属膜を形成する工程と、を備え、金属膜の形成後に切削工程を行い、金属膜のうち、開口部の内部に形成された部分のみを残して接続部とする方法にも好適である。

この場合も、樹脂絶縁層の表層部分及び該表層部分上に位置する金属膜を一括除去できるので、製造工程を簡素化することができる。また、金属膜が積層された樹脂絶縁層の部分を切削する際に、切削面に亀裂が生じるのを抑制することができる。そして、樹脂絶縁層により、金属膜との電気的な接続部位を除いて、配線を絶縁保護することができる。

次に、上記目的を達成する為に請求項１４〜２８に記載の発明は、半導体基板の主面上に形成した樹脂絶縁層を、バイトを用いた切削加工により一部除去する切削工程を備えた半導体装置の製造方法であり、切削工程として、表面が外部に露出する樹脂絶縁層の部分を切削する工程を含む。

そして、請求項１４に記載の発明は、金属膜が積層された樹脂絶縁層の部分を切削する際に、バイトの先端部及び該先端の周辺部分に沿った樹脂絶縁層内の応力分布において、極大値の９０％の幅が０．０６μｍ以下となるように切削することを特徴とする。

本発明者が確認した結果、外部に露出する樹脂絶縁層の部分を切削する際に、バイトの先端部及び該先端部の周辺部分に沿った樹脂絶縁層内の応力分布において、極大値の９０％の幅が０．０６μｍを超えると、切削面に亀裂が生じることが明らかとなった。このように幅が広いのは、バイトの先端部（刃先）で樹脂絶縁層が引き伸ばされてひずみが大きくなり、これにより、樹脂絶縁層内において、塑性変形領域（引張応力の部分）が先端部近傍に広い範囲で分布するためであると考えられる。したがって、破断強度を超える部分で亀裂が生じる。一方、極大値の９０％の幅が０．０６μｍ以下の場合、切削面の亀裂を抑制できることが明らかとなった。このように幅が狭いのは、引き伸ばしによるひずみが小さくなり、ひいては、塑性変形領域を先端部付近の狭い範囲に集中させることができるためであると考えられる。

以上から、本発明によれば、バイトを用いて外部に露出する樹脂絶縁層の部分を切削する際に、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じるのを抑制することができる。すなわち、切削加工後の樹脂絶縁層において、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

なお、極大値の９０％における幅の下限は、後述する先端部の曲率半径の下限や切り込み量の下限などの製造限界により決定され、現状０．０４μｍ程度である。この点を考慮すると、極大値の９０％の幅が０．０４μｍ以上０．０６μｍ以下の範囲内となるように切削すれば良い。

また、請求項１５に記載の発明では、先端部において切削方向の曲率半径が０．３５μｍ以下とされたバイトを用い、伸びが０％よりも大きく９０％以下の樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上１５μｍ以下の切り込み量で切削することを特徴とする。

本発明者が確認した結果、バイトの先端部において切削方向の曲率半径が０．３５μｍを超えると、上記極大値の９０％における幅が１．３μｍよりも大きくなり、樹脂絶縁層を切削する際に、切削面に亀裂が生じることが明らかとなった。これは、曲率半径が大きいことで、バイトの先端（刃先）で樹脂絶縁層が引き伸ばされてひずみが大きくなり、これにより、樹脂絶縁層内において、塑性変形領域（引張応力の部分）が先端部近傍に広い範囲で分布する。そして、破断強度を超える部分で亀裂が生じるものと考えられる。一方、先端部において切削方向の曲率半径が０．３５μｍ以下の場合、切削面の亀裂を抑制できることが明らかとなった。これは、曲率半径が小さいことで、引き伸ばしによるひずみが小さくなり、ひいては、塑性変形領域を先端部付近の狭い範囲に集中させることができるためであると考えられる。なお、先端部の曲率半径の下限は、製製造限界から現状０．０３μｍ程度である。この点を考慮すると、先端部において切削方向の曲率半径が０．０３μｍ以上０．３５μｍ以下とされたバイトを用いれば良い。この曲率半径の下限については、請求項１４に従属し、曲率半径を規定する他の発明においても同様である。

また、樹脂絶縁層の伸びが９０％を超えると、樹脂絶縁層を切削する際に、切削面に亀裂が生じることが明らかとなった。これは、樹脂絶縁層の伸びが大きいため、ひずみを増加させても容易に破断せずに伸び、伸びている間は上記のごとく応力がさほど増加しないため、塑性変形領域が、先端部近傍に広い範囲で分布する。そして、破断強度を超える部分で亀裂が生じるものと考えられる。一方、樹脂絶縁層として伸びが９０％以下のものを用いると、切削面の亀裂を抑制できることが明らかとなった。これは、樹脂絶縁層の伸びが小さいため、バイトの先端部で容易に破断に至るとともに、先端部周辺の樹脂の変形も小さい状態で切削が進むため、塑性変形領域を先端部付近の狭い範囲に集中させることができることによるものと考えられる。

また、樹脂絶縁層は、切削時の背分力（バイトを下方向に押し付ける力）により弾性変形してその厚さ方向に縮むが、切り込み量（切り込み深さともいう）を０．５μｍ未満とすると、樹脂絶縁層の厚さが薄すぎてバイトの先端部が樹脂絶縁層に噛みこまず、安定した切り込み量で切削を行うことができなくなる。一方、切り込み量を１５μｍより大きくすると、上記極大値の９０％における幅が１．３μｍよりも大きくなり、樹脂絶縁層を切削する際に、切削面に亀裂が生じることが明らかとなった。これに対し、切り込み量を０．５μｍ以上１５μｍ未満とすると、安定した切り込み量で切削できるとともに、亀裂の発生を抑制することができる。

請求１６に記載の発明では、伸びが０％よりも大きく９０％以下の樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上１５μｍ以下の切り込み量で切削することを特徴とする。これによれば、上記したように、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

請求項１７に記載の発明では、先端部において切削方向の曲率半径が０．３５μｍ以下とされたバイトを用い、伸びが０％よりも大きく９０％以下の樹脂絶縁層を切削することを特徴とする。これによれば、上記したように、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

請求項１８に記載の発明では、端部において切削方向の曲率半径が０．３５μｍ以下とされたバイトを用い、樹脂絶縁層を０．５μｍ以上１５μｍ以下の切り込み量で切削加工することを特徴とする。これによれば、上記したように、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

請求項１９に記載の発明では、先端部において切削方向の曲率半径が０．３５μｍ以下とされたバイトを用い、樹脂絶縁層を切削加工することを特徴とする。これによれば、上記したように、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

請求項２０に記載の発明では、伸びが０％よりも大きく９０％以下の樹脂絶縁層を切削加工することを特徴とする。これによれば、上記したように、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

請求項２１に記載の発明では、樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上１５μｍ以下の切り込み量で切削加工することを特徴とする。これによれば、上記したように、樹脂絶縁層の切削面に亀裂が生じて、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

請求項２２に記載のように、樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上８μｍ未満の切り込み量で切削加工することが好ましい。切り込み量を８μｍ以上とすると、切り屑に塑性変形の痕跡が認められたことから、切削時において、塑性変形領域が、先端部近傍に分布するものと考えられる。そして、破断強度を超える部分で亀裂が生じるものと考えられる。これに対し、切り込み量を０．５μｍ以上８μｍ未満とすると、安定した切り込み量で切削できるとともに、切屑にも塑性変形の痕跡が認められないことから、亀裂の発生を抑制することができる。

請求項２３及び請求項２４に記載の発明の作用効果は、それぞれ請求項１０，１１に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。

請求項２５に記載のように、切削工程として、表面が外部に露出する樹脂絶縁層の部分を切削する前に、バイトを用いて、樹脂絶縁層の表層部分とともに該表層部分上に位置する金属膜を除去する工程を含むことが好ましい。

樹脂絶縁層の表層部分とともに金属膜を除去する切削では、先端部近傍において樹脂絶縁層に作用する引張応力が高くなり、樹脂絶縁層の切削面がむしれやすくなる。これに対し、本発明では、樹脂絶縁層の表層部分及び金属膜を除去する切削後、露出した樹脂絶縁層の部分、すなわち表面が外部に露出する樹脂絶縁層の部分を切削加工する。したがって、樹脂絶縁層の切削面にむしれが生じても、むしれた部分を除去するとともに、上記した効果により、切削面に亀裂が生じるのを抑制することができる。

その際、例えば請求項２６に記載のように、切削工程では、樹脂絶縁層上に金属膜が積層された部分をバイトにより切削し、バイトの送り方向においてバイトが所定ピッチだけ移動した後に、上記切削により露出した樹脂絶縁層の部分をバイトにより切削すると良い。

上記以外にも、バイトにより樹脂絶縁層上に金属膜が積層された部分全域を切削した後、同一のバイトにより、露出した樹脂絶縁層の部分全域を研削する方法を採用することができるが、この方法に比べて、本発明は切削工程を簡素化（時間を短縮）することができる。

上記した発明は、請求項２７に記載のように、半導体素子が構成された半導体基板の主面上に、半導体素子と電気的に接続される下地電極を形成する工程と、下地電極を覆うように半導体基板の主面上に樹脂絶縁層を形成するとともに、下地電極の接続部位が露出するように、樹脂絶縁層に開口部を形成する工程と、樹脂絶縁層の表面及び開口部から臨む下地電極の接続部位の表面を覆うように金属膜を形成する工程と、を備え、金属膜の形成後に切削工程を行い、金属膜のうち、開口部の内部に形成された部分のみを残して金属電極とする製造方法に好適である。

これによれば、金属膜をパターニングして金属電極を形成するに際し、バイトを用いた切削加工により、樹脂絶縁層の表層部分及び該表層部分上に位置する金属膜を一括除去できるので、製造工程を簡素化することができる。また、表面が外部に露出する樹脂絶縁層の部分を切削することで、切削面に亀裂が生じるのを抑制することができる。そして、樹脂絶縁層により、金属電極との電気的な接続部位を除いて、下地電極及び半導体素子を絶縁保護することができる。

また、請求項２８に記載のように、半導体基板の主面上に配置された絶縁膜の表面上に配線を形成する工程と、配線を覆うように、絶縁膜の表面上に樹脂絶縁層を形成するとともに、配線の接続部位が露出するように、樹脂絶縁層に開口部を形成する工程と、樹脂絶縁層の表面及び開口部から臨む配線の接続部位の表面を覆うように金属膜を形成する工程と、を備え、金属膜の形成後に切削工程を行い、金属膜のうち、開口部の内部に形成された部分のみを残して接続部とする方法にも好適である。

この場合も、樹脂絶縁層の表層部分及び該表層部分上に位置する金属膜を一括除去できるので、製造工程を簡素化することができる。また、露出する樹脂絶縁層の部分を切削することで、切削面に亀裂が生じるのを抑制することができる。そして、樹脂絶縁層により、金属膜との電気的な接続部位を除いて、配線を絶縁保護することができる。

なお、請求項２７又は請求項２８に記載の発明では、バイトを用いた切削加工により、樹脂絶縁層に開口部を形成しても良い。この場合も、露出する樹脂絶縁層の部分を切削するため、開口部の壁面（切削面）において、亀裂が生じるのを抑制することができる。

第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。 図１に示す半導体装置の製造方法を示す工程別の断面図であり、（ａ）は開口部を有する樹脂絶縁層の形成工程、（ｂ）は金属膜の形成工程、（ｃ）は切削工程を示している。 樹脂の応力−ひずみ曲線を示す図である。 樹脂を切削した際に生じる主な亀裂を示す図であり、（ａ）は刃先後方型の亀裂（ｂ）は刃先前方型の亀裂である。 切削中の先端部近傍における樹脂絶縁層内部の応力分布・応力方向の解析結果を示す図である。 切削中の先端部近傍における樹脂絶縁層内部の応力値を解析する際の、測定位置を示す図である。 応力値の解析結果を示す図である。 図７の結果を簡素化した図であり、（ａ）は亀裂の生じなかった樹脂Ａ、（ｂ）は亀裂の生じた樹脂Ｂを示している。 樹脂の伸びと極大値の９０％の幅との関係を示す図である。 切り込み量を説明するための断面図である。 切り込み量と極大値の９０％の幅との関係を示す図である。 切り込み量の違いによる切り屑の外観を示す平面図であり、（ａ）は切り込み量７μｍ以上、（ｂ）は切り込み量７μｍ未満である。 先端部の曲率半径を説明するための断面図である。 先端部の曲率半径と極大値の９０％の幅との関係を示す図である。 半導体装置の変形例を示す断面図である。 第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程別の断面図であり、切削工程として、（ａ）は第１の切削工程、（ｂ）は第２の切削工程を示している。 樹脂の伸びと極大値の９０％の幅との関係を示す図である。 樹脂絶縁層として試した樹脂の一例について、機械物性と外観評価結果を示す表である。 切り込み量と極大値の９０％の幅との関係を示す図である。 先端部の曲率半径と極大値の９０％の幅との関係を示す図である。 バイトによる金属膜及び樹脂絶縁層の切削状態を示す断面図である。 バイトをピッチ送りしたときの、ピッチと樹脂絶縁層の切削状態を示す図である。 切削工程の変形例を示す断面図である。 バイトのすくい角を説明するための断面図である。 半導体装置の変形例を示す断面図である。

以下、図面を参酌して説明する。なお、実施形態や変形例などについては、同一構成の部分に、同一の符号を付与して説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示す半導体装置の製造方法を示す工程別の断面図であり、（ａ）は開口部を有する樹脂絶縁層の形成工程、（ｂ）は金属膜の形成工程、（ｃ）は切削工程を示している。なお、各図では、説明のために一部を拡大し、一部を省略して示している。また、図２（ｂ），（ｃ）に示す符号Ｘは、バイトによる切削面を示している。位置を分かりやすくするため、図２（ｂ）にも切削面Ｘを示している。

本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、１）バイトの先端部及び該先端部の周辺部分に沿う樹脂絶縁層内の応力分布において、極大値の９０％における幅が１．３μｍ以下となるように、表面に金属膜が積層された樹脂絶縁層の部分を切削することを特徴とする。なお、バイトの先端部近傍とは、先端部（刃先）とともに該先端部の周辺部分を含む部分である。さらには、上記１）を満たすように、２）伸びが０％よりも大きく８０％以下の樹脂絶縁層を採用し、３）先端部において切削方向の曲率半径が０．２５μｍ以下とされたバイトを用いて、４）０．５μｍ以上１２μｍ以下の切り込み量で、表面に金属膜が積層された樹脂絶縁層の部分を切削することを特徴とする。これら特徴部分を除く、半導体装置の構造及び製造方法（図１及び図２参照）は、本出願人による特開２００８−２１８８２３号公報に示されるものと基本的に同じであるので、詳細な説明は割愛する。

先ず、半導体装置の概略構成について説明する。図１に示すように、半導体装置１０は、シリコン等からなり、素子が構成された半導体基板１１と、素子の電極であり、半導体基板１１の主面１１ａ上に形成された下地電極１２と、主面１１ａと下地電極１２の一部とを覆う樹脂絶縁層１３と、樹脂絶縁層１３に形成された開口部１３ａを介して下地電極１２の接続部位１２ａと接続された金属電極１４と、を有している。

半導体基板１１に構成される素子（半導体素子）としては、特に限定されるものではない。本実施形態では、シリコンからなる半導体基板１１に対し、パワートランジスタ素子として、厚み方向に電流が流れる縦型のＩＧＢＴが構成されている。なお、パワートランジスタ素子としては、ＩＧＢＴ以外にも、例えば縦型のＭＯＳＦＥＴがある。これらゲートを有するパワートランジスタ素子は、例えば負荷を駆動するためのインバータを構成するパワーデバイスとして用いられる。そして、このような半導体基板１１を備える半導体装置１０は、所謂パワーカードとして用いられる。なお、縦型の素子だけでなく、ＬＤＭＯＳトランジスタ素子やバイポーラトランジスタ素子などの横型の素子を採用しても良い。

下地電極１２は、素子と電気的に接続される電極のうち、素子と接続される部分である。本実施形態では、シリコンからなる半導体基板１１に対し、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−ＣｕなどのＡｌ合金などのＡｌ系材料を用いて形成されている。また、半導体基板１１に構成されたＩＧＢＴのエミッタやゲートと接続されている。なお、図１に示す下地電極１２は全てエミッタと接続されたものである。以下においても、エミッタと接続されたもののみを例示する。本実施形態では、パワートランジスタ素子であるＩＧＢＴに対して大電流を流すため、面内方向に電流を均一化させながら膜厚方向に電流を流すように、下地電極の厚さが数μｍ程度（例えば５μｍ）となっている。

樹脂絶縁層１３は、伸びが０％よりも大きく８０％以下であって、下地電極１２の表面のうちの接続部位１２ａを除く部位と、半導体基板１１の主面１１ａとを被覆して、下地電極１２や、半導体基板１１に構成された素子の電気絶縁性（絶縁耐圧）を確保できるものであれば採用することができる。なお、伸びが０％よりも大きく８０％以下の樹脂絶縁層１３を採用する根拠については後述する。この樹脂絶縁層１３には、下地電極１２の接続部位１２ａの表面を露出させる開口部１３ａが形成されている。そして、樹脂絶縁層１３の上面１３ｂに対して、開口部１３ａから臨む下地電極１２の接続部位１２ａの表面が引っ込むように段差が形成されている。この樹脂絶縁層１３の上面１３ｂが、樹脂絶縁層１３が切削加工された後の切削面であり、切削面１３ｂには亀裂（乃至むしれ）が生じていない。なお、本実施形態では、樹脂絶縁層１３として、例えば厚さ数μｍ〜２０μｍのポリイミド系樹脂を採用している。

金属電極１４は、素子と電気的に接続される電極のうち、はんだやワイヤなどの部材により他の部材（装置）と電気的に接続される部分である。本実施形態では、金属電極１４が、開口部１３ａ内のみに形成されており、下地電極１２の接続部位１２ａと樹脂絶縁層１３の開口部１３ａの壁面とを覆って形成されている。また、金属電極１４の上面１４ａは、樹脂絶縁層１３の切削面１３ｂと同一平面をなすように面一の位置関係となっている。また、金属電極１４が、下地電極１２側からＴｉ膜／Ｎｉ膜／Ａｕ膜の順に積層して形成されている。なお、金属電極１４の膜構成としては、上記例に限定されるものではなく、例えば下地電極１２側からＮｉ膜／Ａｕ膜の順に積層した構成としても良いし、単層の金属膜でも良い。さらには、Ｎｉ膜の代わりに、ＮｉＶ膜を用いても良い。

次に、半導体装置１０の製造方法（金属電極１４の形成方法）について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、図示しない素子が構成された半導体基板１１を準備する。本実施形態では、ＩＧＢＴが形成されるとともに、主面１１ａの裏面上に裏面側の電極（コレクタ電極）が形成された半導体基板１１（シリコンウェハ）を準備する。このように、主面側の電極（下地電極１２及び金属電極１４）を形成する前に、ＩＧＢＴの裏面側の領域（コレクタ領域）や裏面側の電極を先に形成するのは、金属電極１４を形成する際に、その構成材料（Ａｕ）により、ウェハの露出された裏面側の部位が汚染されるのを防ぐためである。

次いで、準備した半導体基板１１の主面１１ａに、スパッタ法などによりＡｌ−Ｓｉ膜を成膜し、ホトリソグラフィー法によりパターニングして、下地電極１２を形成する。また、下地電極１２を覆うように、半導体基板１１の主面１１ａ全面に、スピンコート法などにより、伸びが０％よりも大きく８０％以下（例えば６０％）のポリイミド系樹脂からなる厚さ１０μｍの樹脂絶縁層１３を形成する。そして、下地電極１２の接続部位１２ａが露出するように、樹脂絶縁層１３の所定部位に開口部１３ａを形成する。本実施形態では、ホトリソグラフィー法により、樹脂絶縁層１３の表面１３ｃ側から下地電極１２に向けて開口する開口部１３ａを形成する。このように、樹脂絶縁層１３として樹脂系材料を用いることにより、厚さがある下地電極１２を適切に覆うことができる。また、開口部１３ａが形成された状態で、樹脂絶縁層１３の表面１３ｃに対して下地電極１２の接続部位１２ａが引っ込むような段差が形成される。

開口部１３ａの形成後、スパッタ法などを用い、図２（ｂ）に示すように、下地電極１２の接続部位１２ａ、樹脂絶縁層１３の表面１３ｃ、及び樹脂絶縁層１３の開口部壁面を覆うように、金属膜１５を形成する。本実施形態では、Ｔｉ膜／ＮｉＶ膜／Ａｕ膜を順に積層して金属膜１５が形成されている。なお、ＮｉＶ膜のＶは、はんだに対するバリア層として機能する。

金属膜１５の形成後、図２（ｃ）に示すように、バイト３０を用い、所定の切削面Ｘにて、半導体基板１１の主面１１ａ全面を切削する。本実施形態では、バイト３０として、先端部（刃先）における切削方向の曲率半径（後述する図１３参照）が０．２５μｍ以下とされた剣バイトを用いた。そして、バイト３０による樹脂絶縁層１３の切り込み量を０．５μｍ以上１２μｍ以下の範囲内で設定した。なお、バイト３０の曲率半径と切り込み量の根拠については後述する。また、バイト３０と半導体装置１０との相対速度は５ｍ／ｓ以上（例えば２０ｍ／ｓ）、切削加工のピッチＰ（図４参照）は７０μｍに設定した。ピッチＰは、スピンドルの回転数とワークの送り速度により制御することができる。例えば、スピンドルの回転数を２０００ｒｐｍ、ワークの送り速度を２．３ｍｍ／ｓに設定することにより、ピッチＰを約７０μｍとすることができる。また、バイト３０の金属膜１５に対する高さ精度は０．１μｍ以下とした。さらに、所謂潤滑油として、炭酸水（純水に二酸化炭素をを溶かしたもの）を用いることで、静電気によるデバイス特性のズレの抑制、切削による温度上昇の抑制、切り屑の除去などを図った。

この切削加工では、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、バイト３０による切削面Ｘを、半導体基板１１の厚さ方向において、樹脂絶縁層１３の表面１３ｃと下地電極１２の表面（接続部位１２ａ）で設定する。そして、樹脂絶縁層１３の表面１３ｃ上に位置する金属膜１５を、切削面Ｘ上に位置する樹脂絶縁層１３の部分とともに除去し、開口部１３ａの内部にのみ金属膜１５を残すようにパターニングして金属電極１４を形成する。つまり、金属電極１４が、開口部１３ａから露出する下地電極１２の接続部位１２ａ及び樹脂絶縁層１３の開口部壁面を覆って形成されるようにする。なお、詳細は割愛するが、この切削工程では、本出願人が先に出願した特開２００９−４９３５６号公報に示されるうねりの抑制方法を採用する（表面形状測定装置と圧電アクチュエータを備える変形装置とを用いる）ため、半導体基板１１のうねりを抑制し、これにより所望の位置を切削面として切削加工することができる。

次に、本実施形態において採用した、上記１）〜４）の特徴点の根拠について説明する。図３は、樹脂の応力−ひずみ曲線を示す図である。図３は、後述する樹脂Ａ（ＰＩＸ３４００）の実測値である。図４は、樹脂を切削した際に生じる主な亀裂を示す図であり、（ａ）は刃先後方型の亀裂（ｂ）は刃先前方型の亀裂である。図４（ａ），（ｂ）では、樹脂絶縁層１３内に生じる引張応力を実線矢印にて、バイト３０の切削方向を白抜き矢印で示している。

図３に示すように、樹脂は、ひずみ（変形量）を増していくと、分子を構成している原子の結合角の変化、回転、化学結合の伸びなどにより、先ず弾性変形が起こる。この弾性変形領域（例えば図３のひずみ５％まで）では、図３に示すように、ひずみに応じて応力がほぼ直線的に増加する。そして、さらにひずみを増していくと、分子鎖の絡み合いがほどけて分子鎖のずれが生じ、マクロ的には粘性流動が起こる。このとき、樹脂は塑性変形していくが、応力に大きな変化は見られない。そして、この塑性変形領域でさらにひずみを増していき、応力が破断強度（切断強度、破壊応力ともいう）に達すると、樹脂に破断が生じる。この破断に至ったときのひずみ（樹脂が破断する直前における最大の変形量）が所謂伸びである。この伸びは、元の長さに対する比率として表される。このように、応力が破断強度を超えると破断（すなわち亀裂）が生じることとなる。

一方、表面１３ｃに金属膜１５が積層された樹脂絶縁層１３の部分を、バイト３０を用いて切削する際に切削面１３ｂに生じる亀裂としては、主に、図４（ａ）に示す刃先後方型の亀裂１３ｄと、図４（ｂ）に示す刃先前方型の亀裂１３ｄに基づくものがある。図４（ａ）に示す亀裂１３ｄは、切削抵抗などによって、バイト３０の先端部３０ａの直後の樹脂絶縁層１３の内部に引張応力が生じ、この応力が破断強度を超えることで生じるものと考えられる。このように、刃先後方型の亀裂１３ｄは、切削面１３ｂに生じる。

図４（ｂ）に示す亀裂１３ｄは、バイト３０の先端部３０ａの前方の樹脂絶縁層１３の内部に引張応力が生じ、この応力が破断強度を超えることで刃先前方に亀裂が進展して生じるものと考えられる。そして、この前方進展型の亀裂１３ｄが、バイト３０による切削によっても取りきれないと、切削面１３ｂに亀裂１３ｄに基づく亀裂が残ることとなる。いずれにせよ、樹脂絶縁層１３の切削面１３ｂに生じる亀裂は、樹脂絶縁層１３の内部に生じた引張応力が破断強度を超えることで生じるものと考えられる。なお、図４（ａ），（ｂ）に示す符号１３ｅは切り屑を示しており、符号３０ｂはバイト３０のすくい面を示している。

そこで、本発明者は、樹脂絶縁層１３内の応力分布及び切削時に樹脂絶縁層１３内の応力に影響を及ぼす３つのパラメータ（樹脂絶縁層１３の伸び、樹脂絶縁層１３の切り込み量、バイト３０の先端部３０ａにおける切削方向の曲率半径）に着目し、鋭意検討を行った。なお、この検討では、ＤＩＳＣＯ製切削装置ＤＦＳ−８９１０、バイト３０としてダイヤモンドバイト３０を用いて、厚さ２３μｍの樹脂絶縁層１３を、表面１３ｃ上にＮｉからなる厚さ３．５μｍの金属膜１５が積層された状態で、表面１３ｃ側から切削加工した。

先ず、樹脂絶縁層１３内の応力分布について説明する。本発明者は、切削時の外力の実測と、樹脂物性実測と、ＣＡＥによる解析とを用いて、切削中の先端部３０ａ近傍の樹脂内部の応力分布と応力方向を解析した。図５は、切削中の先端部近傍における樹脂絶縁層内部の応力分布・応力方向の解析結果を示す図である。図５中の白抜き矢印は、バイト３０の切削方向を示している。図６は、切削中の先端部近傍における樹脂絶縁層内部の応力値を解析する際の、測定位置を示す図である。図７は、応力値の解析結果を示す図である。なお、図５及び図７では、切削時の外力の実測と、樹脂物性実測（応力−ひずみ曲線測定）と、ＣＡＥによる応力・ひずみ分布解析とを用いた。図８は、図７の結果を簡素化した図であり、（ａ）は亀裂の生じなかった樹脂Ａ、（ｂ）は亀裂の生じた樹脂Ｂを示している。

図５に示す樹脂ＡはＰＩＸ３４００（日立化成デュポン製ポリイミド、図１８参照）、樹脂ＢはＨＤ８８２０（日立化成デュポン製ポリイミド、図１８参照）である。図５では、樹脂Ａ，Ｂについて、切削面のＳＥＭ画像（拡大画像）とともに、樹脂絶縁層１３（樹脂）内の応力分布の解析結果、樹脂絶縁層１３（樹脂）内の応力方向の解析結果を示している。図５に示すように、切削面に亀裂が確認されない樹脂Ａでは、刃先に集中して引張応力が生じているのに対し、切削面に亀裂（むしれ）の確認された樹脂Ｂでは、先端部３０ａ（刃先）近傍の広い範囲に引張応力が生じている。

図７は、図６に示す１〜４０までの各メッシュ位置と、該位置での樹脂絶縁層１３内の最大主応力値との関係を示している。すなわち、バイト３０の先端部３０ａにおける刃先に沿った樹脂絶縁層１３内の応力分布を示している。なお、メッシュ２０〜２２が、バイト３０の先端部３０ａ（Ｒ部）に対応している。図７に実線で示すように、樹脂Ａでは、刃先（バイト３０の先端部３０ａ）において最大主応力値が極大となっており、刃先前方と刃先後方では、刃先よりも応力値が大きく減少している。そして、極大値の９０％の値を示す部分の幅（図中の矢印箇所の幅）が、１．３μｍ以下と狭くなっている。

一方、樹脂Ｂでは、図７に破線で示すように、樹脂Ａよりも刃先前方側で最大主応力値が極大となっており、樹脂Ａと比較すると、広い範囲で最大主応力値が高い値を示している。そして、極大値の９０％の値を示す部分の幅（図中の矢印箇所の幅）が、１．３μｍよりも広くなっている。

したがって、樹脂Ａでは、図８（ａ）に示すように、バイト３０の刃先（先端部３０ａ）に対応する部分のみで引張応力が破断強度を超えるため、樹脂絶縁層１３の切削面１３ｂに亀裂が生じないものと考えられる。一方、樹脂Ｂでは、図８（ｂ）に示すように、バイト３０の刃先（先端部３０ａ）に対応する部分だけでなく、その周囲、すなわち刃先前方や刃先後方に対応する部分でも破断強度に近い引張応力が生じており、これにより例えば刃先前方に亀裂１３ｄが生じるものと考えられる。

なお、樹脂Ａ，Ｂ以外の樹脂についても、金属膜１５が積層された樹脂絶縁層１３の部分を切削する際に、バイト３０の先端部３０ａ近傍に沿った樹脂絶縁層１３内の応力分布において、極大値の９０％の幅が１．３μｍを超えたものでは、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが確認された。また、バイト３０による樹脂絶縁層１３の切り込み量やバイト３０の先端部３０ａにおける切削方向の曲率半径を変化させた場合においても、バイト３０の先端部３０ａ近傍に沿った樹脂絶縁層１３内の応力分布において、極大値の９０％の幅が１．３μｍを超えると、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが確認された。

以上より、応力分布における極大値の９０％の部分の幅と亀裂１３ｄとの関係は次のように考えることができる。極大値の９０％の幅が１．３μｍを超えると、バイト３０の先端部３０ａ（刃先）で樹脂絶縁層１３が引き伸ばされてひずみが大きくなり、これにより、樹脂絶縁層１３内において、塑性変形領域（引張応力の部分）が先端部３０ａ近傍に広い範囲で分布することとなる。したがって、破断強度を超える部分で亀裂１３ｄが生じる。一方、極大値の９０％の幅が１．３μｍ以下の場合、引き伸ばしによるひずみが小さくなり、ひいては、塑性変形領域を先端部３０ａ付近の狭い範囲に集中させることができる。したがって、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのを抑制することができる。

本実施形態では、バイト３０の先端部３０ａ近傍に沿った樹脂絶縁層１３内の応力分布において、極大値の９０％の幅が１．３μｍ以下となるように切削するため、金属膜１５が積層された樹脂絶縁層１３の部分を切削する際に、樹脂絶縁層１３の切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのを抑制することができる。すなわち、切削加工後の樹脂絶縁層１３において、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

なお、極大値の９０％における幅の下限は、バイト３０の先端部３０ａの曲率半径の下限や切り込み量の下限などの製造限界により決定され、現状１．１μｍ程度である。この点を考慮すると、極大値の９０％の幅が１．１μｍ以上１．３μｍ以下の範囲内となるように切削することと良い。

次に、樹脂絶縁層１３の伸びと亀裂１３ｄとの関係は次のように考えることができる。図９は、樹脂の伸びと極大値の９０％の幅との関係のシミュレーション結果を示す図であり、２本の破線のうち、上側が上限１．３μｍ、下側が下限１．１μｍを示している。図９に示すように、伸びが８０％で極大値の９０％の幅が１．３μｍであり、樹脂の伸びが８０％以下においては、伸びに対して極大値の９０％の幅がほぼ一定である。一方、伸びが８０％を超えると、極大値の９０％の幅が伸びに応じて広くなり、極大値の９０％の幅も１．３μｍを超える値となった。

このように、樹脂絶縁層１３の伸びが８０％を超えると、伸びが大きいため、ひずみを増加させても容易に破断せずに伸びる。この伸びている間は上記（図３の応力−ひずみ曲線参照）のごとく応力がさほど増加しないため、塑性変形領域が、先端部３０ａ近傍に広い範囲で分布することとなる。そして、破断強度を超える部分（刃先後方や、図８（ｂ）に示した刃先前方）で亀裂１３ｄが生じるものと考えられる。一方、樹脂絶縁層１３（を構成する樹脂）として伸びが０％よりも大きく８０％以下のものを用いると、樹脂絶縁層１３の伸びが小さいため、塑性変形領域が広範囲で存在することなくバイト３０の先端部３０ａで容易に破断に至る。また、先端部３０ａの周辺（刃先前方や刃先後方）の樹脂の変形も小さい状態で切削が進むため、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのを抑制することができるものと考えられる。

なお、図示しないが、本発明者は、伸びが異なる種々の樹脂について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、切削面１３ｂの亀裂（むしれ）の有無を評価した。その結果、伸びが８０％以下の樹脂については切削面１３ｂに亀裂１３ｄが確認されず、伸びが８０％を超える樹脂については切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じることが確認された。

次に、バイト３０による樹脂絶縁層１３の切り込み量ｔについて説明する。図１０は、切り込み量を説明するための断面図である。図１０に示す白抜き矢印は、バイト３０の切削方向を示している。図１１は、切り込み量と極大値の９０％の幅との関係のシミュレーション結果を示す図であり、２本の破線のうち、上側が上限１．３μｍ、下側が下限１．１μｍを示している。図１２は、切り込み量の違いによる切り屑の外観を示す平面図であり、（ａ）は切り込み量７μｍ以上、（ｂ）は切り込み量７μｍ未満である。

本発明者が確認した結果、図１０に示す切り込み量ｔを、０．５μｍ以上１２μｍ以下とすることが好ましいことが判明した。樹脂絶縁層１３は、切削時の背分力（バイト３０を下方向に押し付ける力）により弾性変形してその厚さ方向に縮む。このため、切り込み量ｔを０．５μｍ未満とすると、樹脂絶縁層１３の厚さが薄すぎてバイトの先端部３０ａが樹脂絶縁層１３に噛みこまず、安定した切り込み量で切削を行うことができなかった。これに対し、切り込み量ｔを０．５μｍ以上とすると、図１０に示すように、安定した切り込み量で切削を行うことができた。

図９に示すように、切り込み量が１２μｍで極大値の９０％の幅が１．３μｍであり、切り込み量が１２μｍ以下においては、極大値の９０％の幅が１．３μｍ以下（１．１μｍ以上）である。一方、切り込み量が１２μｍを超えると、切り込み量の変化量に対する極大値の９０％の幅の変化量が大きくなり、極大値の９０％の幅も１．３μｍを超える値となった。

このように、切り込み量が１２μｍを超えると、切削部分（切り屑１３ｅ）の剛性が高くなり、塑性変形領域が、切り屑１３ｅ側だけでなく、先端部３０ａ近傍に広い範囲で分布することとなる。そして、破断強度を超える部分（刃先後方や、図８（ｂ）に示した刃先前方）で亀裂１３ｄが生じるものと考えられる。一方、切り込み量を１２μｍ以下とすると、塑性変形領域が広範囲で存在することなくバイト３０の先端部３０ａで容易に破断に至る。また、先端部３０ａの周辺（刃先前方や刃先後方）の樹脂の変形も小さい状態で切削が進むため、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのを抑制することができるものと考えられる。

なお、切り込み量ｔを７μｍ以上とすると、図１２（ａ）に示すように、切り屑１３ｅに塑性変形の痕跡（表面に波状）が認められた。一方、切り込み量ｔを７μｍ未満とすると、図１２（ｂ）に示すように、切り屑１３ｅに塑性変形の痕跡（表面に波状）は認められなかった。したがって、切り込み量ｔが７μｍ以上１２μｍ以下においては、図３に示す樹脂の応力−ひずみ曲線から、弾性変形領域と塑性変形領域とが混在する領域（例えば図３においてひずみ５％〜１０％までの領域）であるものと考えられる。したがって、より好ましくは、切り込み量ｔを、０．５μｍ以上７μｍ未満とすると良い。

次に、バイト３０の先端部３０ａにおける切削方向の曲率半径について説明する。図１３は、バイト３０の先端部３０ａの曲率半径を説明するための断面図であり、白抜き矢印は、バイト３０の切削方向を示している。図１４は、バイトの先端部における切削方向の曲率半径と極大値の９０％の幅との関係のシミュレーション結果を示す図であり、２本の破線のうち、上側が上限１．３μｍ、下側が下限１．１μｍを示している。図１３に示すバイト３０において、先端部３０ａの曲率半径を０．２５μｍとすると、図１４に示すように、極大値の９０％の幅が１．３μｍとなり、曲率半径を０．２５μｍ以下とすると、極大値の９０％の幅が１．３μｍ以下となる。一方、曲率半径が０．２５μｍを超えると、曲率半径の変化量に対する極大値の９０％の幅の変化量が大きくなり、極大値の９０％の幅も１．３μｍを超える値となった。

また、バイト３０の先端部３０ａにおいて切削方向の曲率半径が０．２５μｍを超えると、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じた。これは、曲率半径が大きいことで、先端部３０ａで樹脂絶縁層１３が引き伸ばされてひずみが大きくなり、樹脂絶縁層１３内において、塑性変形領域（引張応力の部分）が先端部３０ａ近傍に広い範囲で分布する。そして、破断強度を超える部分で亀裂１３ｄが生じるものと考えられる。これに対し、曲率半径を０．２５μｍ以下とすると、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じなかった。これは、曲率半径が小さいことで、引き伸ばしによるひずみが小さくなり、ひいては、塑性変形領域を先端部３０ａ付近の狭い範囲に集中させることができるためであると考えられる。

なお、曲率半径が小さいほど、樹脂絶縁層１３におけるひずみを小さくすることができるが、反面、バイト３０の強度が低下することとなる。したがって、製造限界から、実質的には曲率半径が０．０３μｍ以上０．２５μｍ以下のバイト３０を用いると良い。

以上の結果を受けて、本実施形態では、バイト３０の先端部３０ａ及び先端部３０ａの周辺部分に沿った樹脂絶縁層１３内の応力分布において、極大値の９０％における幅が１．３μｍ以下となるように、表面１３ｃに金属膜１５が積層された樹脂絶縁層１３の部分を切削する。より具体的には、先端部３０ａにおいて切削方向の曲率半径が０．２５μｍ以下とされたバイト３０を用い、伸びが０％よりも大きく８０％以下の樹脂絶縁層１３を、０．５μｍ以上１２μｍ以下の切り込み量ｔで切削加工する。したがって、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのをより効果的に抑制することができる。

なお、本実施形態では、先端部３０ａにおいて切削方向の曲率半径が０．２５μｍ以下とされたバイト３０を用い、伸びが０％よりも大きく８０％以下の樹脂絶縁層１３を、０．５μｍ以上１２μｍ以下の切り込み量ｔで切削加工する例を示した。しかしながら、２）伸びが０％よりも大きく８０％以下の樹脂絶縁層１３、３）先端部３０ａにおいて切削方向の曲率半径が０．２５μｍ以下とされたバイト３０、４）０．５μｍ以上１２μｍ以下の切り込み量、の３つの条件のうち、少なくとも１つを満たして切削加工を行っても良い。例えば２）〜４）のいずれか１つを満たして切削加工を行っても良い。これによれば、いずれの条件も満たさない場合に比べて、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのを抑制することができる。また、２）〜４）のうちの２つを満たして切削加工を行っても良い。これによれば、２）〜４）のいずれか１つを満たして切削加工を行う場合よりも、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、バイト３０と半導体装置１０との相対速度を５ｍ／ｓ以上（例えば２０ｍ／ｓ）とする。相対速度が５ｍ／ｓ未満と遅い場合、樹脂絶縁層１３の粘性を無視できなくなり、切削に与える速度の影響が大きい。これに対し、相対速度を５ｍ／ｓ以上とすると、粘性をほぼ無視できるため、切削に与える速度の影響を低減することができる。なお、相対速度の上限は、装置限界によって決定される。例えば４０ｍ／ｓが装置限界の場合、相対速度を５ｍ／ｓ以上４０ｍ／ｓ以下の範囲内で設定すれば良い。

本実施形態では、半導体基板１１の主面１１ａ及び下地電極１２を覆う樹脂絶縁層１３を切削加工する例を示した。しかしながら、切削加工される樹脂絶縁層１３は、上記例に限定されるものではなく、半導体装置１０を構成するものであれば良い。例えば、図１５に示すように、絶縁膜１６の表面１６ａ上に形成された配線１７を被覆する樹脂絶縁層１３にも、上記した製造方法を適用することができる。特に、ＩＧＢＴなどのパワートランジスタ素子が構成された半導体装置１０では、配線１７の厚みも数μｍ程度と厚いため、樹脂絶縁層１３を適用することが好ましい。図１５では、半導体基板１１の主面１１ａ上に絶縁膜１６が配置され、絶縁膜１６の表面１６ａ上に、配線１７が形成されている。この配線１７は、絶縁膜１６に形成されたコンタクト（図示略）などを介して、半導体基板１０の素子と電気的に接続されている。そして、絶縁膜１６の表面１６ａ上には、配線１７を覆うように樹脂絶縁層１３が形成されている。この樹脂絶縁層１３には、配線１７の接続部位１７ａが露出するように開口部１３ａが設けられ、開口部１３ａ内には、金属膜をパターニングしてなる接続部１８が形成されている。図１５に示す例では、配線１７が最上層の配線となっており、接続部１８が外部接続用のパッドとなっている。この接続部１８は、金属電極１４同様、樹脂絶縁膜１３の表面を覆うように形成した金属膜を、開口部の内部に形成された部分のみを残すことで形成されている。図１５に示す半導体装置１０は、下地電極１２を配線１７、金属電極１４を接続部１８に置き換えた構造となっており、上記した製造方法を適用することができる。図１５は、半導体装置の変形例を示す断面図である。

（第２実施形態）
本実施形態では、５）バイト３０の先端部３０ａ及び先端部３０ａの周辺部分に沿った樹脂絶縁層１３内の応力分布において、極大値の９０％における幅が０．０６μｍ以下となるように、表面１３ｃが露出する樹脂絶縁層１３の部分を切削することを特徴とする。さらには、上記５）を満たすように、６）伸びが０％よりも大きく９０％以下の樹脂絶縁層１３を採用し、７）先端部３０ａにおいて切削方向の曲率半径が０．３５μｍ以下とされたバイト３０を用いて、８）０．５μｍ以上１５μｍ以下の切り込み量で、表面１３ｃが露出する樹脂絶縁層１３の部分を切削することを特徴とする。

図１６は、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程別の断面図であり、切削工程として、（ａ）は第１の切削工程、（ｂ）は第２の切削工程を示している。

図１６（ａ）に示すように、バイト３０により、樹脂絶縁層１３上に金属膜１５が積層された部分を、所定の切削面Ｘ１で切削することで、表面１３ｃ上に金属膜１５が積層された樹脂絶縁層１３の表層部分を、金属膜１５ごと除去する。このとき、切削面Ｘ１は、樹脂絶縁層１３の表面１３ｃと下地電極１２の接続部位１２ａとの間で設定される。この切削により、外部に露出した樹脂絶縁層１３の表面１３ｆと、金属膜１５の上面１５ａとが面一となる。この第１の切削工程では、上記したように、樹脂絶縁層１３の表面１３ｃ上に積層された金属膜１５が切り屑の変形を拘束するため、樹脂絶縁層１３に、むしられた領域（亀裂）が生じる恐れがある。

次に、金属膜１５の除去により、表面１３ｆが露出した樹脂絶縁層１３の部分及び開口部１３ａ内に位置する金属膜１５を、図１６（ｂ）に示す所定の切削面Ｘ２（上記した切削面Ｘに相当）で切削する。この切削により、第１の切削工程でむしられた領域（亀裂）が生じたとしても、このむしられた領域を除去し、図１に示す半導体装置１０を得ることができる。この方法では、切削面Ｘ１，Ｘ２間の距離（換言すれば樹脂絶縁層の表面１３ｃ３と表面１３ｃ間の距離）が、樹脂絶縁層１３の切り込み量ｔとなる。

このように、第２の切削工程では、表面が外部に露出する樹脂絶縁層１３の部分を切削する。

そこで、本発明者は、樹脂絶縁層１３内の応力分布及び切削時に樹脂絶縁層１３内の応力に影響を及ぼす３つのパラメータ（樹脂絶縁層１３の伸び、樹脂絶縁層１３の切り込み量、バイト３０の先端部３０ａにおける切削方向の曲率半径）に着目し、第１実施形態同様に、鋭意検討を行った。

その結果、図示は省略するが、応力分布における極大値の９０％の部分の幅と亀裂１３ｄとの関係は次のように考えることができる。極大値の９０％の幅が０．０６μｍを超えると、バイト３０の先端部３０ａ（刃先）で樹脂絶縁層１３が引き伸ばされてひずみが大きくなり、これにより、樹脂絶縁層１３内において、塑性変形領域（引張応力の部分）が先端部３０ａ近傍に広い範囲で分布することとなる。したがって、破断強度を超える部分で亀裂１３ｄが生じる。一方、極大値の９０％の幅が０．０６μｍ以下の場合、引き伸ばしによるひずみが小さくなり、ひいては、塑性変形領域を先端部３０ａ付近の狭い範囲に集中させることができる。したがって、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのを抑制することができる。

本実施形態では、バイト３０の先端部３０ａ近傍に沿った樹脂絶縁層１３内の応力分布において、極大値の９０％の幅が０．０６μｍ以下となるように切削するため、表面が外部に露出された樹脂絶縁層１３の部分を切削する際に、樹脂絶縁層１３の切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのを抑制することができる。すなわち、切削加工後の樹脂絶縁層１３において、絶縁信頼性が低下するのを抑制することができる。

なお、極大値の９０％における幅の下限は、バイト３０の先端部３０ａの曲率半径の下限や切り込み量の下限などの製造限界により決定され、現状０．０４μｍ程度である。この点を考慮すると、極大値の９０％の幅が０．０４μｍ以上０．０６μｍ以下の範囲内となるように切削することと良い。

また、樹脂絶縁層１３の伸びと亀裂１３ｄとの関係は次のように考えることができる。図１７は、樹脂の伸びと極大値の９０％の幅との関係のシミュレーション結果を示す図であり、２本の破線のうち、上側が上限０．０６μｍ、下側が下限０．０４μｍを示している。図１７に示すように、伸びが９０％で極大値の９０％の幅が０．０６μｍであり、樹脂の伸びが９０％以下においては、伸びに対して極大値の９０％の幅がほぼ一定である。一方、伸びが９０％を超えると、極大値の９０％の幅が伸びに応じて広くなり、極大値の９０％の幅も０．０６μｍを超える値となった。

このように、樹脂絶縁層１３の伸びが９０％を超えると、伸びが大きいため、ひずみを増加させても容易に破断せずに伸びる。この伸びている間は上記（図３の応力−ひずみ曲線参照）のごとく応力がさほど増加しないため、塑性変形領域が、バイト３０の先端部３０ａ近傍に広い範囲で分布することとなる。そして、破断強度を超える部分（刃先後方や、図８（ｂ）に示した刃先前方）で亀裂１３ｄが生じるものと考えられる。一方、樹脂絶縁層１３（を構成する樹脂）として伸びが０％よりも大きく９０％以下のものを用いると、樹脂絶縁層１３の伸びが小さいため、塑性変形領域が広範囲で存在することなくバイト３０の先端部３０ａで容易に破断に至る。また、先端部３０ａの周辺（刃先前方や刃先後方）の樹脂の変形も小さい状態で切削が進むため、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのを抑制することができるものと考えられる。

なお、図１８は、樹脂絶縁層として試した樹脂の一例について、機械物性と外観評価結果を示す表である。図１８に示す５種類の樹脂は、いずれもポリイミドであり、ＰＩＸ３４００，ＨＤ４１１０，ＨＤ８８２０，ＰＩＸ５８７８が日立化成デュポン製、ＳＰ４８３が東レ製である。伸び及び破断強度は、それぞれの実測値を示している。ＲｚはＪＩＳでいう十点平均粗さで、山谷３点の平均値である。また、外観は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による切削面の画像を示しており、この画像にて亀裂（むしれ）の有無を評価した。

図１８に示すように、伸びが小さいもの（ＰＩＸ３４００、ＳＰ４８３、ＨＤ４１１０）は、Ｒｚが小さく（１００ｎｍ〜１５０ｎｍ程度）、ＳＥＭ画像でも亀裂が確認されなかった。一方、伸びが大きいもの（ＨＤ８８２０、ＰＩＸ５８７８）は、Ｒｚが大きく（４５０ｎｍ以上）、ＳＥＭ画像でも亀裂（むしれ）が確認された。そして、図示しない結果を合わせると、伸びが９０％以下の樹脂について、切削面に亀裂が確認されなかった。すなわち、伸びが９０％以下の樹脂について、樹脂絶縁層１３の構成材料として良好な結果が得られた。

次に、バイト３０による樹脂絶縁層１３の切り込み量ｔについて説明する。図１９は、切り込み量と極大値の９０％の幅との関係のシミュレーション結果を示す図であり、２本の破線のうち、上側が上限０．０６μｍ、下側が下限０．０４μｍを示している。

第１実施形態同様、切り込み量ｔを０．５μｍ未満とすると、樹脂絶縁層１３の厚さが薄すぎてバイトの先端部３０ａが樹脂絶縁層１３に噛みこまず、安定した切り込み量で切削を行うことができなかった。これに対し、切り込み量ｔを０．５μｍ以上とすると、図１０に示すように、安定した切り込み量で切削を行うことができた。

また、図１９に示すように、切り込み量が１５μｍで極大値の９０％の幅が０．０６μｍであり、切り込み量が１５μｍ以下においては、極大値の９０％の幅が０．０６μｍ以下（０．０４μｍ以上）である。一方、切り込み量が１５μｍを超えると、切り込み量の変化量に対する極大値の９０％の幅の変化量が大きくなり、極大値の９０％の幅も０．０６μｍを超える値となった。

このように、切り込み量が１５μｍを超えると、切削部分（切り屑１３ｅ）の剛性が高くなり、塑性変形領域が、切り屑１３ｅ側だけでなく、バイト３０の先端部３０ａ近傍に広い範囲で分布することとなる。そして、破断強度を超える部分で亀裂１３ｄが生じるものと考えられる。一方、切り込み量を１５μｍ以下とすると、塑性変形領域が広範囲で存在することなくバイト３０の先端部３０ａで容易に破断に至る。また、先端部３０ａの周辺（刃先前方や刃先後方）の樹脂の変形も小さい状態で切削が進むため、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのを抑制することができるものと考えられる。

なお、図示しないが、切り込み量ｔを８μｍ以上とすると、切り屑１３ｅに塑性変形の痕跡（表面に波状）が認められた。一方、切り込み量ｔを８μｍ未満とすると、切り屑１３ｅに塑性変形の痕跡（表面に波状）は認められなかった。したがって、第１実施形態同様、切り込み量ｔが８μｍ以上１５μｍ以下においては、図３に示す樹脂の応力−ひずみ曲線から、弾性変形領域と塑性変形領域とが混在する領域（例えば図３においてひずみ５％〜１０％までの領域）であるものと考えられる。したがって、より好ましくは、切り込み量ｔを、０．５μｍ以上８μｍ未満とすると良い。

次に、バイト３０の先端部３０ａにおける切削方向の曲率半径について説明する。図２０は、バイトの先端部における切削方向の曲率半径と極大値の９０％の幅との関係のシミュレーション結果を示す図であり、２本の破線のうち、上側が上限０．０６μｍ、下側が下限０．０４μｍを示している。図２０に示すように、先端部３０ａの曲率半径を０．３５μｍとすると、極大値の９０％の幅が０．０６μｍとなり、曲率半径を０．３５μｍ以下とすると、極大値の９０％の幅が０．０６μｍ以下となる。一方、曲率半径が０．３５μｍを超えると、曲率半径の変化量に対する極大値の９０％の幅の変化量が大きくなり、極大値の９０％の幅も０．０６μｍを超える値となった。

また、バイト３０の先端部３０ａにおいて切削方向の曲率半径が０．３５μｍを超えると、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じた。これは、曲率半径が大きいことで、先端部３０ａで樹脂絶縁層１３が引き伸ばされてひずみが大きくなり、樹脂絶縁層１３内において、塑性変形領域（引張応力の部分）が先端部３０ａ近傍に広い範囲で分布する。そして、破断強度を超える部分で亀裂１３ｄが生じるものと考えられる。これに対し、曲率半径を０．３５μｍ以下とすると、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じなかった。これは、曲率半径が小さいことで、引き伸ばしによるひずみが小さくなり、ひいては、塑性変形領域を先端部３０ａ付近の狭い範囲に集中させることができるためであると考えられる。

なお、曲率半径の下限については、第１実施形態同様、製造限界により０．０３μｍ程度である。したがって、実質的には曲率半径が０．０３μｍ以上０．３５μｍ以下のバイト３０を用いると良い。

以上の結果を受けて、本実施形態では、バイト３０の先端部３０ａ及び先端部３０ａの周辺部分に沿った樹脂絶縁層１３内の応力分布において、極大値の９０％における幅が０．０６μｍ以下となるように、表面が外部に露出された樹脂絶縁層１３の部分を切削する。より具体的には、先端部３０ａにおいて切削方向の曲率半径が０．３５μｍ以下とされたバイト３０を用い、伸びが０％よりも大きく９０％以下の樹脂絶縁層１３を、０．５μｍ以上１５μｍ以下の切り込み量ｔで切削加工する。したがって、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのをより効果的に抑制することができる。

なお、本実施形態では、先端部３０ａにおいて切削方向の曲率半径が０．３５μｍ以下とされたバイト３０を用い、伸びが０％よりも大きく９０％以下の樹脂絶縁層１３を、０．５μｍ以上１５μｍ以下の切り込み量ｔで切削加工する例を示した。しかしながら、６）伸びが０％よりも大きく９０％以下の樹脂絶縁層１３、７）先端部３０ａにおいて切削方向の曲率半径が０．３５μｍ以下とされたバイト３０、８）０．５μｍ以上１５μｍ以下の切り込み量、の３つの条件のうち、少なくとも１つを満たして切削加工を行っても良い。例えば６）〜８）のいずれか１つを満たして切削加工を行っても良い。これによれば、いずれの条件も満たさない場合に比べて、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのを抑制することができる。また、６）〜８）のうちの２つを満たして切削加工を行っても良い。これによれば、６）〜８）のいずれか１つを満たして切削加工を行う場合よりも、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態に示す製造方法により、第１実施形形態の図１５に示す半導体装置１０を製造することもできる。

また、上記した第１の切削工程と第２の切削工程を有する製造方法とは別の製造方法により、表面が外部に露出された樹脂絶縁層１３の部分を切削して、半導体装置１０を形成することもできる。図２１は、バイトによる金属膜及び樹脂絶縁層の切削状態を示す断面図である。図２２は、バイトをピッチ送りしたときの、ピッチと樹脂絶縁層の切削状態を示す図である。

図２１に示すバイト３０は、すくい面３０ｂの先端に、当該すくい面３０ｂの最先端部３０ｃよりバイト３０のピッチ送り方向（図２１に示す白抜き矢印方向）に向かって形成されている第１の刃部と、最先端部３０ｃよりもピッチ送り方向の反対側に向かって形成されている第２の刃部とを備えている。換言すれば、バイト３０が、第１の刃部と第２の刃部が連続する曲率半径Ｒの円弧を形成する形状に形成されている。そして、第１実施形態で示した切削面Ｘ（図２（ｂ）参照）にて、樹脂絶縁層１３上に金属膜１５が積層された部分を、バイト３０により切削する。このとき、切削された金属膜１５及び樹脂絶縁層１３の断面は、図２１に示すように、バイト３０の曲率半径Ｒの円弧の一部で切り取られた形状となる。

図２２に示すように、ｎ回目の切削では、バイト３０におけるピッチ送り方向先端側の第１の刃部での切削により、点１３ｃ１より左側に金属膜１５が残っている状態となり、樹脂絶縁層１３のうち、点１３ｃ１よりも右側の部分であってｎ回目の切削による切削面（図２２に示す実線の円弧）よりも下の部分が、外部に露出した状態となる。換言すれば、第１の刃部での切削により、表面が外部に露出された樹脂絶縁層１３の部分が生じる。

次いで、図２２に示すように、バイト３０を所定ピッチＰだけ移動させてｎ＋１回目の切削を行う。このとき、バイト３０の第１の刃部での切削により、点１３ｃ２より左側に金属膜１５が残っている状態となり、樹脂絶縁層１３のうち、点１３ｃ２よりも右側の部分であってｎ＋１回目の切削による切削面（図２２に示す破線の円弧）よりも下の部分が、外部に露出した状態となる。また、ｎ回目の切削により、表面が外部に露出した樹脂絶縁層１３の部分は、ｎ＋１回目の切削によりほぼ全域が切り取られる。このｎ＋１回目の切削では、樹脂絶縁層１３の表面１３ｃ上に積層された金属膜１５が切り屑の変形を拘束するため、樹脂絶縁層１３に、むしられた領域（換言すれば亀裂）が生じやすい。この亀裂は、点１３ｃ１から下ろした垂線とｎ＋１回目の切削面（刃線円弧）との交点を点１３ｇすると、交点１３ｇと点１３ｃ２とを結ぶ円弧１３ｇ−１３ｃ２の部分に生じる。

この円弧１３ｇ−１３ｃ２は、図２２に示すように、バイト３０を所定ピッチＰだけ移動させたｎ＋２回目の切削により、再度切削加工することができる。なお、ｎ＋２回目の切削面は、図中一点鎖線の円弧にて示している。このようなバイト３０とピッチＰの設定については、上記した特開２００８−２１８８２３号公報に詳細に示されているので、その記載を割愛する。なお、ピッチ送り方向とは、バイト３０による切削方向に対して垂直な方向であり、図２１では、紙面に対して垂直な方向が切削方向となる。

このように、バイト３０を用い、所定ピッチＰ移動させての切削を、ピッチ送り方向において繰り返すことで、図１に示す半導体装置１０を得ることができる。本実施形態では、バイト３０により、樹脂絶縁層１３上に金属膜１５が積層された部分を切削して、第１の刃部により、表面が露出された樹脂絶縁層１３を作り、上記バイト３０をピッチ送り方向に移動させて切削することにより、露出した樹脂絶縁層１３の部分を除去する。したがって、切削工程を簡素化（時間を短縮）することができる。

また、本実施形態では、金属膜１５をパターニングして金属電極１４（接続部１８）を形成すべく、樹脂絶縁層１３を切削加工する例を示した。しかしながら、例えば図２３に示すように、バイト３０を用いた切削加工により、樹脂絶縁層１３に開口部１３ａを形成する際にも適用することができる。この場合も、表面が露出する樹脂絶縁層１３の部分を切削するため、開口部１３ａの壁面（切削面）において、亀裂１３ｄが生じるのを抑制することができる。図２３は、切削工程の変形例を示す断面図である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態では、バイト３０のすくい角については特に言及しなかった。しかしながら、図２４に示すように、バイト３０のすくい角αを、０度又は負の角度（例えば−１５度程度まで）とすることが好ましい。すくい角とは、バイト３０のすくい面３０ｂと、切削面１３ｂに垂直な面１３ｈ（図２４中の破線）とのなす角であり、図２４では負の角度としている。このように伏せる側にバイト３０を倒すようにすると、バイト３０のすくい角αを正の角度とする場合に比べて、樹脂絶縁層１３内において、バイト３０の先端部３０ａの周辺に圧縮応力場を作り、引張応力を相殺することができる。また、引張応力の範囲（塑性変形領域）も小さくなる。したがって、上記した効果と相俟って、切削面１３ｂに亀裂１３ｄが生じるのを抑制することができる。図２４は、バイトのすくい角を説明するための断面図である。

本実施形態では、樹脂絶縁層１３を構成する樹脂としてポリイミドの例を示した。しかしながら、半導体装置１０において電気絶縁性の確保に好適であり、表面に金属膜１５を有する場合には伸びが８０％以下、表面が外部に露出された場合には伸びが９０％以下、のものであれば採用することができる。

また、本実施形態では、金属電極１４が、開口部１３ａ内のみに位置し、且つ、その表面に凹部を有する例（図１参照）を示したが、金属電極１４の配置は、上記例に限定されるものではない。例えばその表面に凹部を有さず、平坦なものを採用することができる。この場合も、本実施形態同様、樹脂絶縁層１３の表面１３ｃ上に位置する金属膜１５を、樹脂絶縁層１３の表層部分とともに切削により除去することで形成できるので、製造工程を簡素化することができる。また、図２５に示すように、金属電極１４が、樹脂絶縁層１３の表面１３ｃにおける開口部１３ａの周囲にも存在する半導体装置１０の製造にも適用することができる。このような半導体装置１０は、樹脂絶縁層１３のうち、図２５に示す樹脂絶縁層１３の切削面１３ｂに対応する表面１３ｃの部分（図２５では図示せず）のみを切削加工することで形成することができる。このような構成の半導体装置１０は、本実施形態に示した構成に比べて、金属電極１４とはんだなどの接続部材との接触面積を増やすことができる反面、金属電極１４の部分では切削加工を行わないため、加工時間が長くなる。図２５は、半導体装置の変形例を示す断面図である。

１０・・・半導体装置
１１・・・半導体基板
１１ａ・・・主面
１２・・・下地電極
１３・・・樹脂絶縁層
１３ａ・・・開口部
１３ｂ・・・上面
１３ｃ・・・表面
１４・・・金属電極
１５・・・金属膜
３０・・・バイト

Claims (28)

1. 半導体基板の主面上に形成した樹脂絶縁層を、バイトを用いた切削加工により一部除去する切削工程を備えた半導体装置の製造方法であって、
   前記切削工程として、表面に金属膜が積層された前記樹脂絶縁層の部分を切削する工程を含み、
   金属膜が積層された前記樹脂絶縁層の部分を切削する際に、前記バイトの先端部及び該先端部の周辺部分に沿った前記樹脂絶縁層内の応力分布において、極大値の９０％の幅が１．３μｍ以下となるように切削することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 先端部において切削方向の曲率半径が０．２５μｍ以下とされた前記バイトを用い、伸びが０％よりも大きく８０％以下の前記樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上１２μｍ以下の切り込み量で切削することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 伸びが０％よりも大きく８０％以下の前記樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上１２μｍ以下の切り込み量で切削することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 先端部において切削方向の曲率半径が０．２５μｍ以下とされた前記バイトを用い、伸びが０％よりも大きく８０％以下の前記樹脂絶縁層を切削することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
5. 先端部において切削方向の曲率半径が０．２５μｍ以下とされた前記バイトを用い、前記樹脂絶縁層を０．５μｍ以上１２μｍ以下の切り込み量で切削することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
6. 先端部において切削方向の曲率半径が０．２５μｍ以下とされた前記バイトを用い、前記樹脂絶縁層を切削することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
7. 伸びが０％よりも大きく８０％以下の前記樹脂絶縁層を切削することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上１２μｍ以下の切り込み量で切削することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上７μｍ未満の切り込み量で切削することを特徴とする請求項２，３，５，８いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記バイトと前記半導体基板との相対速度を、５ｍ／ｓ以上とすることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記バイトのすくい角を、０度又は負の角度とすることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
12. 半導体素子が構成された前記半導体基板の主面上に、前記半導体素子と電気的に接続される下地電極を形成する工程と、
    前記下地電極を覆うように前記半導体基板の主面上に前記樹脂絶縁層を形成するとともに、前記下地電極の接続部位が露出するように、前記樹脂絶縁層に開口部を形成する工程と、
    前記樹脂絶縁層の表面及び開口部から臨む前記下地電極の接続部位の表面を覆うように前記金属膜を形成する工程と、を備え、
    前記金属膜の形成後、前記切削工程を行い、前記金属膜のうち、前記開口部の内部に形成された部分のみを残して金属電極とすることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記半導体基板の主面上に配置された絶縁膜の表面上に配線を形成する工程と、
    前記配線を覆うように、前記絶縁膜の表面上に前記樹脂絶縁層を形成するとともに、前記配線の接続部位が露出するように、前記樹脂絶縁層に開口部を形成する工程と、
    前記樹脂絶縁層の表面及び開口部から臨む前記配線の接続部位の表面を覆うように前記金属膜を形成する工程と、を備え、
    前記金属膜の形成後、前記切削工程を行い、前記金属膜のうち、前記開口部の内部に形成された部分のみを残して接続部とすることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
14. 半導体基板の主面上に形成した樹脂絶縁層を、バイトを用いた切削加工により一部除去する切削工程を備えた半導体装置の製造方法であって、
    前記切削工程として、表面が外部に露出する前記樹脂絶縁層の部分を切削する工程を含み、
    前記バイトの先端部及び該先端部の周辺部分に沿った前記樹脂絶縁層内の応力分布において、極大値の９０％の幅が０．０６μｍ以下となるように切削することを特徴とする半導体装置の製造方法。
15. 先端部において切削方向の曲率半径が０．３５μｍ以下とされた前記バイトを用い、伸びが０％よりも大きく９０％以下の前記樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上１５μｍ以下の切り込み量で切削することを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
16. 伸びが０％よりも大きく９０％以下の前記樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上１５μｍ以下の切り込み量で切削することを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
17. 先端部において切削方向の曲率半径が０．３５μｍ以下とされた前記バイトを用い、伸びが０％よりも大きく９０％以下の前記樹脂絶縁層を切削することを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
18. 先端部において切削方向の曲率半径が０．３５μｍ以下とされた前記バイトを用い、前記樹脂絶縁層を０．５μｍ以上１５μｍ以下の切り込み量で切削することを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
19. 先端部において切削方向の曲率半径が０．３５μｍ以下とされた前記バイトを用い、前記樹脂絶縁層を切削することを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
20. 伸びが０％よりも大きく９０％以下の前記樹脂絶縁層を切削することを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
21. 前記樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上１５μｍ以下の切り込み量で切削することを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
22. 前記樹脂絶縁層を、０．５μｍ以上８μｍ未満の切り込み量で切削することを特徴とする請求項１５，１６，１８，２１いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
23. 前記バイトと前記半導体基板との相対速度を、５ｍ／ｓ以上とすることを特徴とする請求項１４〜２２いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
24. 前記バイトのすくい角を、０度又は負の角度とすることを特徴とする請求項１４〜２３いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
25. 前記切削工程として、表面が外部に露出する前記樹脂絶縁層の部分を切削する前に、前記バイトを用いて、前記樹脂絶縁層の表層部分とともに該表層部分上に位置する金属膜を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１４〜２４いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
26. 前記切削工程では、前記樹脂絶縁層上に前記金属膜が積層された部分を前記バイトにより切削し、前記バイトの送り方向において前記バイトが所定ピッチだけ移動した後に、前記切削により露出した前記樹脂絶縁層の部分を前記バイトにより切削することを特徴とする請求項２５に記載の半導体装置の製造方法。
27. 半導体素子が構成された前記半導体基板の主面上に、前記半導体素子と電気的に接続される下地電極を形成する工程と、
    前記下地電極を覆うように前記半導体基板の主面上に前記樹脂絶縁層を形成するとともに、前記下地電極の接続部位が露出するように、前記樹脂絶縁層に開口部を形成する工程と、
    前記樹脂絶縁層の表面及び開口部から臨む前記下地電極の接続部位の表面を覆うように前記金属膜を形成する工程と、を備え、
    前記金属膜の形成後、前記切削工程を行い、前記金属膜のうち、前記開口部の内部に形成された部分のみを残して金属電極とすることを特徴とする請求項２５又は請求項２６に記載の半導体装置の製造方法。
28. 前記半導体基板の主面上に配置された絶縁膜の表面上に配線を形成する工程と、
    前記配線を覆うように、前記絶縁膜の表面上に前記樹脂絶縁層を形成するとともに、前記配線の接続部位が露出するように、前記樹脂絶縁層に開口部を形成する工程と、
    前記樹脂絶縁層の表面及び開口部から臨む前記配線の接続部位の表面を覆うように前記金属膜を形成する工程と、を備え、
    前記金属膜の形成後、前記切削工程を行い、前記金属膜のうち、前記開口部の内部に形成された部分のみを残して接続部とすることを特徴とする請求項２５又は請求項２６に記載の半導体装置の製造方法。