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JP4293103B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関するものであって、特に、デバイス上に形成された厚いCu電極を備える半導体装の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a thick Cu electrode formed on a device.

従来、リレー等の大きな駆動電流(例えば10アンペア以上)が要求される半導体デバイスや、LDMOS等のパワーデバイスと、これらのデバイス上に形成された厚いCu電極とを備える半導体装置(ICチップ)がある。   Conventionally, a semiconductor device (IC chip) including a semiconductor device such as a relay that requires a large driving current (for example, 10 amperes or more), a power device such as an LDMOS, and a thick Cu electrode formed on these devices. is there.

この装置は、例えば、LDMOS等を構成する素子(半導体基板内の不純物領域等)と、半導体基板の表面上に形成され、素子と電気的に接続された配線層と、半導体基板の最上部に形成され、配線層と電気的に接続された厚いCu電極層と、Cu電極層を覆う有機樹脂膜と、Cu電極層と外部端子とを接続するボンディングワイヤと、これらを封止するモールド樹脂とを備えている。   This device includes, for example, an element (such as an impurity region in a semiconductor substrate) constituting an LDMOS, a wiring layer formed on the surface of the semiconductor substrate and electrically connected to the element, and an uppermost part of the semiconductor substrate. A thick Cu electrode layer formed and electrically connected to the wiring layer, an organic resin film covering the Cu electrode layer, a bonding wire connecting the Cu electrode layer and the external terminal, and a mold resin for sealing them It has.

ここで、Cu電極層は、実装に絡む(ワイヤーボンディング、半田接続等が施される)電極層であって、Cuにより構成されている電極層のことである。Cuは、その比抵抗が1.5〜2.0μmΩcmと低いことから、電極の低on抵抗化のために、その電極材料等としてCuが使われる。そして、さらに、on抵抗を低下させるために、このCu電極層の厚さを、例えば、3um以上と厚くしている。   Here, the Cu electrode layer is an electrode layer entangled in mounting (wire bonding, solder connection, etc.), and is an electrode layer made of Cu. Since the specific resistance of Cu is as low as 1.5 to 2.0 μmΩcm, Cu is used as an electrode material for reducing the on-resistance of the electrode. Further, in order to lower the on-resistance, the thickness of the Cu electrode layer is increased to, for example, 3 μm or more.

次に、この半導体装置の製造方法(主に、厚さが3μm以上と厚いCu電極層の形成方法)について説明する。図10、11にCu電極層の形成工程を示す。   Next, a method for manufacturing this semiconductor device (mainly a method for forming a thick Cu electrode layer having a thickness of 3 μm or more) will be described. 10 and 11 show the formation process of the Cu electrode layer.

〔図10(a)に示す工程〕
まず、上記した素子および上記した配線層が形成された半導体基板を用意する。この半導体基板の最上部には、例えば、図に示すように、層間絶縁膜としてのTEOS(Tetra Ethyl OrthoSilicate)膜53、配線層としてのAl配線54と、素子用保護膜としてのP−SiN膜(プラズマ窒化膜)55とが順に成膜されている。そして、P−SiN膜55は、Al配線54の上方に位置する部分に開口部55aが形成されている。
[Step shown in FIG. 10A]
First, a semiconductor substrate on which the above-described element and the above-described wiring layer are formed is prepared. On the uppermost part of the semiconductor substrate, for example, as shown in the figure, a TEOS (Tetra Ethyl OrthoSilicate) film 53 as an interlayer insulating film, an Al wiring 54 as a wiring layer, and a P-SiN film as a protective film for an element (Plasma nitride film) 55 are sequentially formed. In the P-SiN film 55, an opening 55a is formed in a portion located above the Al wiring 54.

〔図10(b)に示す工程〕
続いて、P−SiN膜55上および開口部55a内に至って、バリア・シード層(Tiなどのバリアメタル層およびCuシード層)61を成膜する。このシード層は、後に、めっき法によりCu電極層を形成するためのものである。
[Step shown in FIG. 10B]
Subsequently, a barrier / seed layer (a barrier metal layer such as Ti and a Cu seed layer) 61 is formed on the P-SiN film 55 and in the opening 55a. This seed layer is for forming a Cu electrode layer later by plating.

〔図10(c)に示す工程〕
続いて、バリア・シード層61上に、厚いポジホトレジスト71を成膜する。このホトレジスト71の膜厚は、例えば10μmである。そして、ホトリソグラフィにより、ホトレジスト71のうち、Al配線54の上方部分に、Cu電極層の形成時に型枠として使用される開口部71aを形成する。
[Step shown in FIG. 10 (c)]
Subsequently, a thick positive photoresist 71 is formed on the barrier / seed layer 61. The film thickness of the photoresist 71 is, for example, 10 μm. Then, an opening 71a used as a mold when forming the Cu electrode layer is formed in the photoresist 71 above the Al wiring 54 by photolithography.

〔図10(d)に示す工程〕
続いて、電気めっき法により、ホトレジスト71の開口部71aの内部にのみ、Cu膜を成膜する。すなわち、成膜するCu膜の高さを、ホトレジスト71の上面を超えない高さとする。これにより、例えば、3〜10μmの厚いCu電極層72が形成される。
[Step shown in FIG. 10 (d)]
Subsequently, a Cu film is formed only inside the opening 71a of the photoresist 71 by electroplating. That is, the height of the Cu film to be formed is set so as not to exceed the upper surface of the photoresist 71. Thereby, for example, a thick Cu electrode layer 72 of 3 to 10 μm is formed.

〔図10(e)に示す工程〕
続いて、ホトレジスト71を剥離液により除去する。その後、ウェットエッチングにより、Cu電極層72から露出しているバリア・シード層61を除去する。これにより、Cu電極層72の下方にのみバリア・シード層61を残す。
[Step shown in FIG. 10 (e)]
Subsequently, the photoresist 71 is removed with a stripping solution. Thereafter, the barrier / seed layer 61 exposed from the Cu electrode layer 72 is removed by wet etching. This leaves the barrier / seed layer 61 only below the Cu electrode layer 72.

〔図11(a)に示す工程〕
続いて、Cu電極層72に対して、水素還元熱処理(以下では水素アニールと呼ぶ)を施す。これにより、製造工程中にCu電極層72の表面に形成された酸化膜73を除去する。Cu電極層72の表面に酸化膜73が存在している場合、後述の有機樹脂膜74との密着性が低下するためである。
[Step shown in FIG. 11A]
Subsequently, the Cu electrode layer 72 is subjected to hydrogen reduction heat treatment (hereinafter referred to as hydrogen annealing). Thereby, the oxide film 73 formed on the surface of the Cu electrode layer 72 during the manufacturing process is removed. This is because when the oxide film 73 is present on the surface of the Cu electrode layer 72, the adhesion with the organic resin film 74 described later is lowered.

〔図11(b)に示す工程〕
続いて、Cu電極層72の表面上およびP―SiN膜55上に、Cu電極層間の絶縁性を確保するため、ポリイミド等の有機樹脂材料を塗布する。これにより、Cu電極層72の表面およびP―SiN膜55の上面を有機樹脂膜74で覆う。この有機樹脂膜74の膜厚74aは通常2〜10μmである。
[Step shown in FIG. 11B]
Subsequently, an organic resin material such as polyimide is applied on the surface of the Cu electrode layer 72 and the P—SiN film 55 in order to ensure insulation between the Cu electrode layers. As a result, the surface of the Cu electrode layer 72 and the upper surface of the P—SiN film 55 are covered with the organic resin film 74. The film thickness 74a of the organic resin film 74 is usually 2 to 10 μm.

以上のようにして、厚いCu電極層72が半導体基板の最上部に形成される。その後、このCu電極層72に対して、外部端子とのワイヤーボンディングが施される。   As described above, the thick Cu electrode layer 72 is formed on the uppermost portion of the semiconductor substrate. Thereafter, the Cu electrode layer 72 is subjected to wire bonding with an external terminal.

しかしながら、図10(c)に示す工程でのホトリソグラフィにおいて、レジスト71の露光特性限界から、開口部71aにおけるレジスト71の側面71bが順テーパ形状になる。したがって、レジスト71の開口部71aの内部に形成されたCu電極層72では、逆に、Cu電極層72の側面72aが逆テーパ形状になる。ここで、順テーパ形状とは、下に向かうにつれて幅が徐々に広がる形状をいい、逆テーパ形状とは、下に向かうにつれて幅が徐々に狭まる形状をいう。   However, in the photolithography in the process shown in FIG. 10C, the side surface 71b of the resist 71 in the opening 71a has a forward tapered shape due to the exposure characteristic limit of the resist 71. Accordingly, in the Cu electrode layer 72 formed inside the opening 71a of the resist 71, the side surface 72a of the Cu electrode layer 72 is reversely tapered. Here, the forward taper shape refers to a shape in which the width gradually increases toward the bottom, and the reverse taper shape refers to a shape in which the width gradually narrows toward the bottom.

このため、図11(b)に示す工程で、有機樹脂材料を塗布したとき、電極上面コーナ部近傍における有機樹脂膜74の膜厚74bが、他の部位の膜厚74aに比べて、薄い(カバレッジ不良)という問題が生じる。このような問題が生じるのは、有機樹脂材料の粘性が低いため、有機樹脂材料を塗布したときに、有機樹脂材料の表面ができるだけ低くなろうとするからである。   For this reason, when an organic resin material is applied in the step shown in FIG. 11B, the film thickness 74b of the organic resin film 74 in the vicinity of the electrode upper surface corner portion is thinner than the film thickness 74a of other parts ( The problem of poor coverage occurs. Such a problem occurs because the viscosity of the organic resin material is low, so that when the organic resin material is applied, the surface of the organic resin material tends to be as low as possible.

この結果、この部分に生じる亀裂等により水分進入経路ができ、有機樹脂膜74の剥離や電極間短絡といった不具合が発生してしまう。このような問題は、Cu電極層72の膜厚(高さ)が大きいほど、顕著になる傾向である。   As a result, a moisture ingress path is formed by a crack or the like generated in this portion, and problems such as peeling of the organic resin film 74 and short-circuiting between electrodes occur. Such a problem tends to become more prominent as the film thickness (height) of the Cu electrode layer 72 is larger.

そこで、従来では、このような不具合を抑制する方法として、図12に示すように、例えば、有機樹脂膜81の全体の膜厚81aを約5um以上と厚くする方法が採用されていた。図12に、従来の対策方法を示す。この方法は、有機樹脂膜81の全体の膜厚81aを厚くすることで、Cu電極上面コーナ部近傍における有機樹脂膜81の膜厚81bを厚くすることを図ったものである。   Therefore, conventionally, as a method of suppressing such a problem, as shown in FIG. 12, for example, a method of increasing the total film thickness 81a of the organic resin film 81 to about 5 μm or more has been adopted. FIG. 12 shows a conventional countermeasure method. This method is intended to increase the thickness 81b of the organic resin film 81 in the vicinity of the upper corner portion of the Cu electrode by increasing the overall thickness 81a of the organic resin film 81.

しかし、この方法では、有機樹脂材料の粘度の関係から、有機樹脂膜の厚膜化に限界があり、有機樹脂膜を一定以上の厚さにできない。このため、Cu電極層の厚さ(高さ)によっては、上記した問題を解決できない場合がある。   However, in this method, there is a limit to increasing the thickness of the organic resin film due to the viscosity of the organic resin material, and the organic resin film cannot be made a certain thickness or more. For this reason, depending on the thickness (height) of the Cu electrode layer, the above problem may not be solved.

なお、有機樹脂材料の粘度を上げることで、有機樹脂膜の厚膜化を実現する方法も考えられる。しかし、この場合では、有機樹脂材料の粘度が高いことから、有機樹脂材料を塗布する工程において、微細パターンへの有機樹脂材料の埋め込みができず、空洞が生じるという問題が生じてしまうため、好ましくない。   A method of increasing the thickness of the organic resin film by increasing the viscosity of the organic resin material is also conceivable. However, in this case, since the viscosity of the organic resin material is high, the organic resin material cannot be embedded in the fine pattern in the step of applying the organic resin material, which causes a problem that a void is generated. Absent.

本発明は、上記点に鑑み、有機樹脂膜全体を特に厚膜化しなくても、Cu電極層の上面コーナ部における有機樹脂膜のカバレッジを良好とすることができる半導体装置およ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, the present invention provides a semiconductor device capable of improving the coverage of the organic resin film at the upper corner portion of the Cu electrode layer without particularly increasing the thickness of the entire organic resin film, and a method for manufacturing the same. The purpose is to do.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、Cu電極層(2)を形成する工程は、めっき法により、Cu膜を等方的に成長させることで、Cu電極層(2)を形成することを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the step of forming the Cu electrode layer (2) includes the Cu electrode layer (2) by isotropically growing the Cu film by a plating method. It is characterized by forming.

これにより、Cu電極層の形状を、上面コーナ部が丸みを有する形状とすることができる。この結果、Cu電極層の表面に有機樹脂膜を形成したとき、有機樹脂膜のCu電極層の上面コーナ部における膜厚を厚くすることができる。すなわち、本発明によれば、有機樹脂膜全体を特に厚膜化しなくても、Cu電極層の上面コーナ部における有機樹脂膜のカバレッジを良好とすることができる。   Thereby, the shape of a Cu electrode layer can be made into the shape where an upper surface corner part is round. As a result, when an organic resin film is formed on the surface of the Cu electrode layer, the film thickness at the upper corner portion of the Cu electrode layer of the organic resin film can be increased. That is, according to the present invention, the coverage of the organic resin film at the upper corner portion of the Cu electrode layer can be improved without particularly increasing the thickness of the entire organic resin film.

なお、請求項1の記載中、Cuを等方的に成長させることで、Cu電極層(2)を形成するとは、少なくとも、Cu電極層の外形を形成する最終的な段階のときにCuを等方的に成長させて、Cu電極層を形成することを意味する。   In the description of claim 1, forming Cu electrode layer (2) by growing Cu isotropically means that Cu is formed at least at the final stage of forming the outer shape of Cu electrode layer. It means that the Cu electrode layer is formed by isotropic growth.

具体的には、例えば、請求項2に示すような方法により、Cu電極層を形成することができる。すなわち、半導体基板を用意する工程で、配線層(54)の表面に形成されたバリアメタル層(56)と、配線層およびバリアメタル層(56)を覆い、かつ、配線層(54)およびバリアメタル層(56)の上方に形成された第1の開口部(55a)を有する第1の絶縁膜(55)を備えている半導体基板を用意する。そして、Cu電極層(2)を形成する工程で、第1の開口部(55a)内に、Cu電極層(2)の上面(2a)の位置が、第1の絶縁膜(55)の最上面(55b)よりも高くなるように、Cu電極層(2)を形成することができる。   Specifically, for example, the Cu electrode layer can be formed by a method as shown in claim 2. That is, in the step of preparing the semiconductor substrate, the barrier metal layer (56) formed on the surface of the wiring layer (54), the wiring layer and the barrier metal layer (56) are covered, and the wiring layer (54) and the barrier are covered. A semiconductor substrate provided with a first insulating film (55) having a first opening (55a) formed above the metal layer (56) is prepared. Then, in the step of forming the Cu electrode layer (2), the position of the upper surface (2a) of the Cu electrode layer (2) in the first opening (55a) is the outermost position of the first insulating film (55). The Cu electrode layer (2) can be formed so as to be higher than the upper surface (55b).

また、例えば、請求項3に示すような方法により、Cu電極層を形成することもできる。すなわち、半導体基板を用意する工程で、配線層(54)を覆い、かつ、配線層(54)の上方に形成された第2の開口部(55a)を有する第2の絶縁膜(55)と、第2の開口部(55a)の内面から第2の絶縁膜(55)の表面に形成されたCuめっきシード層(61)と、Cuめっきシード層(61)のうち、第2の絶縁膜(55)の表面に形成された部分を覆い、かつ、第2の開口部(55)の上方に形成された第3の開口部(57a)を有する第2の有機樹脂膜(57)とを備えている半導体基板を用意する。   Further, for example, the Cu electrode layer can be formed by a method as shown in claim 3. That is, in the step of preparing the semiconductor substrate, the second insulating film (55) covering the wiring layer (54) and having the second opening (55a) formed above the wiring layer (54); The Cu plating seed layer (61) formed on the surface of the second insulating film (55) from the inner surface of the second opening (55a), and the second insulating film among the Cu plating seed layer (61) A second organic resin film (57) covering a portion formed on the surface of (55) and having a third opening (57a) formed above the second opening (55); A semiconductor substrate is prepared.

そして、Cu電極層(2)を形成する工程で、第3の開口部(57a)に、Cu電極層(2)の上面(2a)の位置が、第2の絶縁膜および第2の有機樹脂膜(55、57)の最上面(55b、57b)よりも高くなるように、Cu電極層(2)を形成する。また、Cu電極層(2)を形成する工程と第1の有機樹脂膜(3)を形成する工程との間で、第2の有機樹脂膜(57)のうち、Cu電極層(2)の下方を除く部分(57d)を除去する。   Then, in the step of forming the Cu electrode layer (2), the position of the upper surface (2a) of the Cu electrode layer (2) in the third opening (57a) is the second insulating film and the second organic resin. The Cu electrode layer (2) is formed so as to be higher than the uppermost surfaces (55b, 57b) of the films (55, 57). Further, between the step of forming the Cu electrode layer (2) and the step of forming the first organic resin film (3), of the second organic resin film (57), the Cu electrode layer (2) The part (57d) except the lower part is removed.

また、請求項4に示すような方法により、Cu電極層を形成することもできる。すなわち、半導体基板を用意する工程で、配線層(54)を覆い、かつ、配線層(54)の上方に第4の開口部(55a)を有する第3の絶縁膜(55)を備えている半導体基板を用意する。   Further, the Cu electrode layer can be formed by a method as shown in claim 4. That is, in the step of preparing the semiconductor substrate, a third insulating film (55) that covers the wiring layer (54) and has the fourth opening (55a) above the wiring layer (54) is provided. A semiconductor substrate is prepared.

そして、Cu電極層(2)を形成する工程で、第3の絶縁膜(55)上に、第4の開口部(55a)の上方に位置する部分に第5の開口部(71a)を有するホトレジスト(71)を形成する工程と、第5の開口部(71a)の内部にのみ、電解めっき法により、第1のCu膜(91)を形成する工程と、ホトレジスト(71)を除去する工程と、第1のCu膜(91)の表面に、無電解めっき法により、第2のCu膜(92)を等方的に形成することで、Cu電極層(2)を形成する工程とを行うこともできる。   Then, in the step of forming the Cu electrode layer (2), the fifth opening (71a) is provided on the third insulating film (55) in a portion located above the fourth opening (55a). A step of forming a photoresist (71), a step of forming a first Cu film (91) only by electrolytic plating within the fifth opening (71a), and a step of removing the photoresist (71) And forming the Cu electrode layer (2) by isotropically forming the second Cu film (92) on the surface of the first Cu film (91) by electroless plating. It can also be done.

請求項に記載の発明では、Cu電極層(2)は、上面コーナ部(2g)が丸みを有していることを特徴としている。 The invention according to claim 5 is characterized in that the upper corner portion (2g) of the Cu electrode layer (2) is rounded.

本発明は、請求項1に記載の発明により製造されるものである。したがって、請求項1に記載の発明と同様の効果を有している。   The present invention is manufactured by the invention described in claim 1. Therefore, the present invention has the same effect as that of the first aspect.

Cu電極層の形状において、請求項に示すように、配線層(54)は第1の絶縁膜(55)により覆われており、Cu電極層(2)は第1の絶縁膜(55)に設けられた開口部(55a)に設けられている場合では、丸みを有する部分(2g)における半導体基板の表面に対して垂直な方向での長さ(2h)が、第1の絶縁膜(55)の平坦面(55b)からCu電極層(2)の上面(2a)までの半導体基板の表面に対して垂直な方向での長さ(2i)の1/3以上となっていることが好ましい。
In the shape of the Cu electrode layer, as shown in claim 6 , the wiring layer (54) is covered with the first insulating film (55), and the Cu electrode layer (2) is covered with the first insulating film (55). In the case of being provided in the opening (55a) provided in the first insulating film (2h), the length (2h) in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate in the rounded portion (2g) 55) from the flat surface (55b) to the upper surface (2a) of the Cu electrode layer (2) is 1/3 or more of the length (2i) in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. preferable.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

(第1実施形態)
図1に、本発明の第1実施形態における半導体装置の断面図を示す。本実施形態では、素子としてのLDMOS、CMOS、バイポーラトランジスタを有する半導体装置を例として説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, a semiconductor device having LDMOS, CMOS, and bipolar transistors as elements will be described as an example.

図1に示す半導体装置(ICチップ)は、パワーデバイス1と、パワーデバイス1上の厚いCu電極層2と、Cu電極層2を覆う有機樹脂膜3と、ボンディング用ワイヤ4と、これらを封止するモールド樹脂5とを備えている。
ここで、パワーデバイス1とは、本明細書では、半導体基板に形成されている素子構造部6と、半導体基板上に形成された配線構造部7の両方を含む構造部を意味する。この素子構造部6が本発明の素子に相当する。
The semiconductor device (IC chip) shown in FIG. 1 includes a power device 1, a thick Cu electrode layer 2 on the power device 1, an organic resin film 3 covering the Cu electrode layer 2, a bonding wire 4 and these. And a mold resin 5 to be stopped.
Here, the power device 1 means a structure part including both the element structure part 6 formed on the semiconductor substrate and the wiring structure part 7 formed on the semiconductor substrate in this specification. This element structure 6 corresponds to the element of the present invention.

まず、素子構造部6について説明する。素子構造部6が形成されている半導体基板としては、SOI基板が用いられており、Si基板11と、埋め込み酸化膜12と、半導体層13とから構成されている。半導体層13はN型層14、N型層15を有している。半導体層13には、トレンチ酸化膜16が形成されている。埋め込み酸化膜12とトレンチ酸化膜16とにより、LDMOS、CMOS、バイポーラトランジスタという素子が分離されている。 First, the element structure 6 will be described. As a semiconductor substrate on which the element structure portion 6 is formed, an SOI substrate is used, and includes an Si substrate 11, a buried oxide film 12, and a semiconductor layer 13. The semiconductor layer 13 has an N + type layer 14 and an N type layer 15. A trench oxide film 16 is formed in the semiconductor layer 13. The buried oxide film 12 and the trench oxide film 16 isolate elements such as LDMOS, CMOS, and bipolar transistors.

LDMOSは、半導体層13(N型層15)の表層にそれぞれ位置するN型ドレイン領域17、P型チャネル領域18、N型ソース領域19とから構成されている。N型ドレイン領域17の表層にはN型コンタクト層20が形成されており、P型チャネル領域18の表層にはP型コンタクト層21が形成されている。また、N型ドレイン領域17とP型チャネル領域18は、いわゆるLOCOS酸化膜22により、分離されている。また、P型チャネル領域18上には、ゲート絶縁膜23を介して、ゲート電極24が配置されている。 The LDMOS is composed of an N-type drain region 17, a P-type channel region 18, and an N + -type source region 19 that are located on the surface layer of the semiconductor layer 13 (N -type layer 15). An N + -type contact layer 20 is formed on the surface layer of the N-type drain region 17, and a P-type contact layer 21 is formed on the surface layer of the P-type channel region 18. The N-type drain region 17 and the P-type channel region 18 are separated by a so-called LOCOS oxide film 22. A gate electrode 24 is disposed on the P-type channel region 18 via a gate insulating film 23.

CMOSは、半導体層13(N型層15)中のN型ウェル層31と、N型ウェル層31の表層のP型層32と、P型層32の表層のN型ソース領域33およびN型ドレイン領域34とから構成されている。また、P型層32のうち、N型ソース領域33とN型ドレイン領域34の間の領域上には、ゲート絶縁膜35を介して、ゲート電極36が配置されている。ここではNチャネルMOSFETのみ図示するが、PチャネルMOSFETも配置されている。 The CMOS includes an N-type well layer 31 in the semiconductor layer 13 (N -type layer 15), a P-type layer 32 on the surface of the N-type well layer 31, an N + -type source region 33 on the surface of the P-type layer 32, and An N + type drain region 34 is formed. Further, a gate electrode 36 is disposed on a region of the P-type layer 32 between the N + -type source region 33 and the N + -type drain region 34 with a gate insulating film 35 interposed therebetween. Although only an N-channel MOSFET is shown here, a P-channel MOSFET is also arranged.

バイポーラトランジスタは、半導体層13に形成され、N型層14と接続されているN型コレクタ領域41と、半導体層13(N型層15)の表層のP型ベース領域42と、P型ベース領域42の表層のN型エミッタ層43およびP型コンタクト層44とから構成されている。 The bipolar transistor is formed in the semiconductor layer 13 and connected to the N + type layer 14, an N + type collector region 41, a surface P type base region 42 of the semiconductor layer 13 (N type layer 15), P The surface layer of the type base region 42 includes an N + type emitter layer 43 and a P + type contact layer 44.

次に、配線構造部7は、半導体層13上にそれぞれ順に形成されているBPSG膜51と、1stAl膜52と、TEOS膜53と、2ndAl膜54と、パッシベーション膜としてのP−SiN膜55とを有している。1stAl膜52、2ndAl膜54は、LDMOS、CMOS、バイポーラトランジスタ等の素子用の電源線やグラウンド線あるいは素子を電気的に接続する配線であり、本発明の配線層に相当する。   Next, the wiring structure portion 7 includes a BPSG film 51, a 1st Al film 52, a TEOS film 53, a 2nd Al film 54, and a P-SiN film 55 as a passivation film, which are sequentially formed on the semiconductor layer 13. have. The 1stAl film 52 and the 2ndAl film 54 are power lines for connecting elements such as LDMOS, CMOS, and bipolar transistors, ground lines, or wirings that electrically connect the elements, and correspond to the wiring layer of the present invention.

Cu電極層2は、ICチップの最上部に配置されている。ここで、図2に、図1中の領域Aの拡大図を示す。具体的には、図2に示すように、Cu電極層2は、P−SiN膜55のうち、2ndAl膜54の上方に形成された開口部55a内に、配置されている。Cu電極層2は、バリアメタル層56を介して、2ndAl膜54と電気的に接続されている。なお、図1ではバリアメタル層56を省略して示している。バリアメタル層56は2ndAl膜54の上面にのみ形成されている。また、バリアメタル層56は例えばTiNで構成されている。   The Cu electrode layer 2 is disposed on the top of the IC chip. Here, FIG. 2 shows an enlarged view of the region A in FIG. Specifically, as shown in FIG. 2, the Cu electrode layer 2 is disposed in an opening 55 a formed in the P-SiN film 55 above the 2ndAl film 54. The Cu electrode layer 2 is electrically connected to the 2ndAl film 54 through the barrier metal layer 56. In FIG. 1, the barrier metal layer 56 is omitted. The barrier metal layer 56 is formed only on the upper surface of the 2nd Al film 54. The barrier metal layer 56 is made of TiN, for example.

また、Cu電極層2は、図2に示すように、P−SiN膜55の開口部55a内に位置する部分2cと、P−SiN膜55の開口部55aよりも上側(外側)であって、P−SiN膜55から露出した部分2dとを有している。   Further, as shown in FIG. 2, the Cu electrode layer 2 is located above (outside) the portion 2 c located in the opening 55 a of the P—SiN film 55 and the opening 55 a of the P—SiN film 55. And a portion 2d exposed from the P-SiN film 55.

そして、Cu電極層2のうち、P−SiN膜55から露出した部分2dの形状は、上面2aと側面2bとを有し、上面2aと側面2bとの間の上面コーナ部2gが丸みを有する形状となっている。なお、この丸みを有する部分2gの高さ方向(半導体基板の表面に対して垂直な方向)での長さ2hは、P−SiN膜55における2ndAl膜54を覆っていない部分の平坦な表面55bからCu電極層2の上面までの高さ2iの1/3以上となっている。   The portion 2d of the Cu electrode layer 2 exposed from the P-SiN film 55 has an upper surface 2a and a side surface 2b, and the upper surface corner portion 2g between the upper surface 2a and the side surface 2b is rounded. It has a shape. Note that the length 2h in the height direction (direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate) of the rounded portion 2g is a flat surface 55b of the portion of the P-SiN film 55 that does not cover the 2ndAl film 54. To 1/3 or more of the height 2i from the Cu electrode layer 2 to the upper surface thereof.

Cu電極層2は、厚さが、例えば、3〜10μmである。Cu電極層2の厚さを10μm以上とすることもできる。なお、Cu電極層2は、図1に示すように、後述するようにAl系膜62を介してボンディング用ワイヤ4と直接接続されている部分(例えば、領域Aの部分)2eと、直接接続されていない部分(例えば、図1中の中央のCMOS上部分)2fとを有している。   The Cu electrode layer 2 has a thickness of 3 to 10 μm, for example. The thickness of the Cu electrode layer 2 may be 10 μm or more. As shown in FIG. 1, the Cu electrode layer 2 is directly connected to a portion (for example, a portion of the region A) 2e directly connected to the bonding wire 4 via an Al-based film 62 as will be described later. 2f (for example, a central CMOS upper portion in FIG. 1) 2f.

有機樹脂膜3は、図1に示すように、Cu電極層2およびCu電極層2から露出しているP−SiN膜55の表面上に至って、Cu電極層2を覆うように、配置されている。有機樹脂膜3は、少なくともCu電極層2の上面コーナ部2gおよび側面2bを覆っている。   As shown in FIG. 1, the organic resin film 3 is arranged so as to reach the surface of the Cu electrode layer 2 and the P-SiN film 55 exposed from the Cu electrode layer 2 so as to cover the Cu electrode layer 2. Yes. The organic resin film 3 covers at least the upper surface corner portion 2g and the side surface 2b of the Cu electrode layer 2.

有機樹脂膜3は、隣接するCu電極層2の間の絶縁性を確保したり、Cu電極層2を保護したり、モールド樹脂5とP−SiN膜55との間の応力を緩和したりするためのものである。有機樹脂膜3としては、例えば、ポリイミド膜が用いられる。有機樹脂膜3のP−SiN膜55上での膜厚3aは、例えば、2〜10μmであり、Cu電極層2の上面コーナ部2g上での膜厚3bは、例えば、1〜2μm程度である。   The organic resin film 3 ensures insulation between the adjacent Cu electrode layers 2, protects the Cu electrode layer 2, and relieves stress between the mold resin 5 and the P-SiN film 55. Is for. As the organic resin film 3, for example, a polyimide film is used. The film thickness 3a of the organic resin film 3 on the P—SiN film 55 is, for example, 2 to 10 μm, and the film thickness 3b of the upper surface corner portion 2g of the Cu electrode layer 2 is, for example, about 1 to 2 μm. is there.

そして、図1、2に示すように、有機樹脂膜3のうち、一部のCu電極層2の上方に位置する部分に開口部3cが形成されている。その開口部3cの底には、図1、2に示すように、Al膜やAl合金膜等のAl系膜62が配置されている。Al系膜62はCu電極層2と電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, an opening 3 c is formed in a portion of the organic resin film 3 located above a part of the Cu electrode layer 2. As shown in FIGS. 1 and 2, an Al-based film 62 such as an Al film or an Al alloy film is disposed on the bottom of the opening 3c. The Al-based film 62 is electrically connected to the Cu electrode layer 2.

ボンディング用ワイヤ4は、図1、2に示すように、Al系膜62と外部端子とを電気的に接続されており、Auで構成されている。モールド樹脂5は、図1に示すように、有機樹脂膜3の上面および有機樹脂膜3の開口部3c内に配置されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the bonding wire 4 electrically connects an Al-based film 62 and an external terminal, and is made of Au. As shown in FIG. 1, the mold resin 5 is disposed on the upper surface of the organic resin film 3 and in the opening 3 c of the organic resin film 3.

次に、このような構成の半導体装置の製造方法について説明する。図3(a)〜(c)に本実施形態における半導体装置の製造工程の一部を示す。本実施形態では、図3(a)〜(c)に示す工程を行う。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device having such a configuration will be described. 3A to 3C show a part of the manufacturing process of the semiconductor device in this embodiment. In the present embodiment, the steps shown in FIGS. 3A to 3C are performed.

〔図3(a)に示す工程〕
まず、上記した素子構造部6と、上記した配線構造部7が形成された半導体基板を用意する。この半導体基板はウエハ状態である。また、この半導体基板の最上部には、図に示すように、配線構造部7中のTEOS膜53と、2ndAl膜54と、P−SiN膜55とが形成されている。2ndAl膜54の上面にのみバリアメタル層56が形成されている。このバリアメタル層56は、2ndAl膜54に積層され、2ndAl膜54と同時にパターニングされたものである。
[Step shown in FIG. 3 (a)]
First, a semiconductor substrate on which the above-described element structure 6 and the above-described wiring structure 7 are formed is prepared. This semiconductor substrate is in a wafer state. Further, as shown in the drawing, a TEOS film 53, a 2ndAl film 54, and a P-SiN film 55 in the wiring structure portion 7 are formed on the uppermost portion of the semiconductor substrate. A barrier metal layer 56 is formed only on the upper surface of the 2nd Al film 54. The barrier metal layer 56 is laminated on the 2ndAl film 54 and patterned simultaneously with the 2ndAl film 54.

P−SiN膜55は2ndAl膜54およびバリアメタル層56を覆っている。P−SiN膜55は、2ndAl膜54の上方部分に形成された開口部55aを有している。この開口部55aにより、バリアメタル層56はP−SiN膜55から露出している。なお、素子構造部6が本発明の素子に相当し、配線構造部7中の2ndAl膜54が本発明の配線層に相当する。また、P−SiN膜55が本発明の第1の絶縁膜に相当し、P−SiN膜55の開口部55aが本発明の第1の開口部に相当する。   The P-SiN film 55 covers the 2nd Al film 54 and the barrier metal layer 56. The P-SiN film 55 has an opening 55 a formed in the upper part of the 2nd Al film 54. The barrier metal layer 56 is exposed from the P-SiN film 55 through the opening 55a. The element structure 6 corresponds to the element of the present invention, and the 2ndAl film 54 in the wiring structure 7 corresponds to the wiring layer of the present invention. The P-SiN film 55 corresponds to the first insulating film of the present invention, and the opening 55a of the P-SiN film 55 corresponds to the first opening of the present invention.

〔図3(b)に示す工程〕
この工程では、P−SiN膜55の開口部55aに、めっき法により、Cu電極層2を形成する。このとき、Cu電極層2の上面2aの位置が、P−SiN膜55の開口部55aの近傍における上面55bよりも高い位置となるように、Cu電極層2を形成する。すなわち、Cu電極層2の厚さがP−SiN膜55の厚さよりも厚くなるように、Cu電極層2を形成する。この開口部55aの近傍におけるP−SiN膜55の上面55bが、本発明における第1の絶縁膜の最上面に相当する。
[Step shown in FIG. 3B]
In this step, the Cu electrode layer 2 is formed in the opening 55a of the P-SiN film 55 by plating. At this time, the Cu electrode layer 2 is formed so that the position of the upper surface 2 a of the Cu electrode layer 2 is higher than the upper surface 55 b in the vicinity of the opening 55 a of the P-SiN film 55. That is, the Cu electrode layer 2 is formed so that the thickness of the Cu electrode layer 2 is thicker than the thickness of the P-SiN film 55. The upper surface 55b of the P-SiN film 55 in the vicinity of the opening 55a corresponds to the uppermost surface of the first insulating film in the present invention.

なお、このときのめっき法は、無電解めっき法であり、触媒処理、活性化処理後、例えば、以下の組成でめっきを行う。
塩化銅:20g/リットル
エチレンジアミン:30g/リットル
硝酸コバルト100g/リットル
また、このようにして、Cu電極層2を形成することで、丸みを有する部分2gの高さ方向(半導体基板の表面に対して垂直な方向)での長さ2hは、P−SiN膜55における2ndAl膜54を覆っていない部分の平坦な表面55bからCu電極層2の上面までの高さ2iの1/3以上となる。
The plating method at this time is an electroless plating method, and after the catalyst treatment and activation treatment, for example, plating is performed with the following composition.
Copper chloride: 20 g / liter Ethylenediamine: 30 g / liter Cobalt nitrate 100 g / liter Further, by forming the Cu electrode layer 2 in this way, the height direction of the rounded portion 2 g (relative to the surface of the semiconductor substrate) The length 2h in the vertical direction) is 1/3 or more of the height 2i from the flat surface 55b of the P-SiN film 55 that does not cover the 2ndAl film 54 to the upper surface of the Cu electrode layer 2.

〔図3(c)に示す工程〕
Cu電極層2に対して水素アニールをした後、Cu電極層2の上面2aにボンディングパッドとしてのAl系膜62を形成する。そして、図11(b)に示す工程と同様に、有機樹脂材料をCu電極層2の表面上からCu電極層2から露出しているP−SiN膜55上に至って塗布する。有機樹脂材料としては、ポリイミド原料を用いる。これにより、有機樹脂膜3を形成する。
[Step shown in FIG. 3 (c)]
After performing hydrogen annealing on the Cu electrode layer 2, an Al-based film 62 as a bonding pad is formed on the upper surface 2 a of the Cu electrode layer 2. Then, similarly to the step shown in FIG. 11B, an organic resin material is applied from the surface of the Cu electrode layer 2 to the P-SiN film 55 exposed from the Cu electrode layer 2. A polyimide raw material is used as the organic resin material. Thereby, the organic resin film 3 is formed.

その後、有機樹脂膜3のうち、Al系膜62の上方部分に開口部3cを形成する。続いて、Al系膜62に対して、ワイヤーボンディングを行い、Al系膜62にボンディング用ワイヤ4を接合させ、Cu電極層2と外部端子とを電気的に接続させる。そして、その後、図示しないモールド樹脂による封止工程を経ることで、図1、2に示す半導体装置が製造される。   Thereafter, an opening 3 c is formed in the upper portion of the organic resin film 3 above the Al-based film 62. Subsequently, wire bonding is performed on the Al film 62, the bonding wire 4 is bonded to the Al film 62, and the Cu electrode layer 2 and the external terminal are electrically connected. Then, the semiconductor device shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured through a sealing step using a mold resin (not shown).

次に本実施形態の特徴を説明する。以上説明したように、本実施形態では、図3(b)に示す工程で、めっき法により、Cu電極層2の上面2aの位置がP−SiN膜55の上面よりも高い位置となるように、Cu電極層2を形成している。すなわち、上記した図10(d)に示す工程とは異なり、開口部71aを有するホトレジスト71を用いずに、Cu電極層2を形成している。   Next, features of the present embodiment will be described. As described above, in this embodiment, in the step shown in FIG. 3B, the position of the upper surface 2a of the Cu electrode layer 2 is higher than the upper surface of the P-SiN film 55 by plating. The Cu electrode layer 2 is formed. That is, unlike the process shown in FIG. 10D, the Cu electrode layer 2 is formed without using the photoresist 71 having the opening 71a.

これにより、Cu膜はP−SiN膜55よりも高くなると、上方向だけでなく、横方向にも成長する。このように、Cu膜を等方的に成長させてCu電極層2を形成することで、Cu電極層2のP−SiN膜55よりも上側の部分2dの形状を、上面コーナ部2gが丸みを有する形状とすることができる。なお、図10(d)に示す工程では、Cu電極層は、等方的でなく、ホトレジスト71の開口部71aの内部で上方向にのみ向かって成長していた。   Thereby, when the Cu film becomes higher than the P-SiN film 55, it grows not only in the upward direction but also in the lateral direction. Thus, by forming the Cu electrode layer 2 by isotropically growing the Cu film, the shape of the upper portion 2d of the Cu electrode layer 2 above the P-SiN film 55 is rounded. It can be set as the shape which has. In the step shown in FIG. 10D, the Cu electrode layer is not isotropic and grows only upward in the opening 71 a of the photoresist 71.

この結果、Cu電極層2の表面に有機樹脂膜3を形成したとき、有機樹脂膜3のCu電極層2の上面コーナ部2gにおける膜厚3bを厚くすることができる。したがって、本実施形態によれば、有機樹脂膜3の全体を特に厚膜化しなくても、Cu電極層2の上面コーナ部2gにおける有機樹脂膜3のカバレッジを良好とすることができる。   As a result, when the organic resin film 3 is formed on the surface of the Cu electrode layer 2, the thickness 3b of the upper surface corner portion 2g of the Cu electrode layer 2 of the organic resin film 3 can be increased. Therefore, according to the present embodiment, the coverage of the organic resin film 3 in the upper surface corner portion 2g of the Cu electrode layer 2 can be improved without particularly increasing the thickness of the entire organic resin film 3.

なお、本実施形態の方法によれば、丸みを有する部分2gの高さ方向での長さ2hは、P−SiN膜55における2ndAl膜54を覆っていない部分の平坦な表面55bからCu電極層2の上面までの高さ2iの1/3以上となっている。これにより、Cu電極層2の上面コーナ部2gの丸みが上記した1/3よりも小さい場合と比較して、有機樹脂膜3のCu電極層2の上面コーナ部2gにおける膜厚3bを、より厚くすることができる。   According to the method of this embodiment, the length 2h in the height direction of the rounded portion 2g is such that the Cu electrode layer extends from the flat surface 55b of the P-SiN film 55 that does not cover the 2ndAl film 54. The height to the upper surface of 2 is 1/3 or more of the height 2i. Thereby, compared with the case where the roundness of the upper surface corner portion 2g of the Cu electrode layer 2 is smaller than 1/3, the film thickness 3b in the upper surface corner portion 2g of the Cu electrode layer 2 of the organic resin film 3 is more Can be thicker.

(第2実施形態)
図4に、本発明の第2実施形態における半導体装置の部分断面図を示す。図4は、図1中の領域Aの拡大図である。また、図5(a)〜(d)に本実施形態における半導体装置の製造工程を示す。本実施形態では、第1実施形態と異なる方法で、上面コーナ部2gに丸みをもつCu電極層2を形成する方法を説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a partial sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is an enlarged view of region A in FIG. 5A to 5D show a manufacturing process of the semiconductor device according to this embodiment. In the present embodiment, a method for forming the Cu electrode layer 2 having a rounded upper corner portion 2g by a method different from the first embodiment will be described.

図4に示すように、本実施形態のCu電極層2も、第1実施形態の図2に示す構造と同様に、上面コーナ部2gに丸みを有する形状となっている。また、第1の有機樹脂膜3は、Cu電極層2の上面コーナ部2g近傍での膜厚3bが厚くなっている。   As shown in FIG. 4, the Cu electrode layer 2 of the present embodiment also has a rounded shape at the upper surface corner portion 2 g, similarly to the structure shown in FIG. 2 of the first embodiment. The first organic resin film 3 has a thick film thickness 3b in the vicinity of the upper surface corner portion 2g of the Cu electrode layer 2.

一方、本実施形態のCu電極層2付近の構造が、第1実施形態の図2に示す構造と異なる点は、バリア・シード層(バリアメタル層およびシード層)61が、Cu電極層2と2ndAl膜54との間であって、P−SiN膜55の開口部55a内からCu電極層2の下側に位置するP−SiN膜55の上面まで配置されていることと、第2の有機樹脂膜57が、Cu電極層2の下側に位置するP−SiN膜55の上面に配置されたバリア・シード層61とCu電極層2との間に配置されていることである。   On the other hand, the structure in the vicinity of the Cu electrode layer 2 of the present embodiment is different from the structure shown in FIG. 2 of the first embodiment in that the barrier / seed layer (barrier metal layer and seed layer) 61 is different from that of the Cu electrode layer 2. Between the 2nd Al film 54 and within the opening 55a of the P-SiN film 55 to the upper surface of the P-SiN film 55 located below the Cu electrode layer 2, and the second organic The resin film 57 is disposed between the barrier / seed layer 61 and the Cu electrode layer 2 disposed on the upper surface of the P-SiN film 55 located below the Cu electrode layer 2.

バリア・シード層61は2ndAl膜54と電気的に接続されている。バリアメタル層は例えばTiで構成され、シード層はCuで構成されている。なお、P−SiN膜55とその開口部55aが本発明の第2の絶縁膜と第2の開口部に相当する。また、バリア・シード層61が本発明のCuめっきシード層に相当する。   The barrier seed layer 61 is electrically connected to the 2nd Al film 54. The barrier metal layer is made of Ti, for example, and the seed layer is made of Cu. The P-SiN film 55 and the opening 55a thereof correspond to the second insulating film and the second opening of the present invention. The barrier seed layer 61 corresponds to the Cu plating seed layer of the present invention.

本実施形態の製造方法は、バリア・シード層61をウエハの全面に形成する方法である。具体的には、上記した図10(a)、(b)に示す工程を行った後、図5(a)〜(d)に示す工程を行う。   The manufacturing method of this embodiment is a method of forming the barrier / seed layer 61 on the entire surface of the wafer. Specifically, after the steps shown in FIGS. 10A and 10B are performed, the steps shown in FIGS. 5A to 5D are performed.

〔図5(a)に示す工程〕
この工程では、第2の有機樹脂膜57をバリア・シード層61上に形成する。このとき、第2の有機樹脂膜57として、第1の有機樹脂膜3と同様の材質、例えば、ポリイミドを用いる。なお、第2の有機樹脂膜57を第1の有機樹脂膜3と異なる材質とすることもできる。また、第2の有機樹脂膜57の膜厚を1μm以上とする。
[Step shown in FIG. 5A]
In this step, the second organic resin film 57 is formed on the barrier / seed layer 61. At this time, as the second organic resin film 57, the same material as that of the first organic resin film 3, for example, polyimide is used. The second organic resin film 57 can be made of a material different from that of the first organic resin film 3. The film thickness of the second organic resin film 57 is 1 μm or more.

続いて、ホトリソグラフィおよびエッチングより、第2の有機樹脂膜57のうち、Cu電極層2の形成予定領域に相当する部分に開口部57aを形成する。すなわち、P−SiN膜55の開口部55aの上方部分に、開口部57aを形成する。この第2の有機樹脂膜57の開口部57aが本発明の第3の開口部に相当する。   Subsequently, an opening 57a is formed in a portion corresponding to a region where the Cu electrode layer 2 is to be formed in the second organic resin film 57 by photolithography and etching. That is, the opening 57a is formed in the upper part of the opening 55a of the P-SiN film 55. The opening 57a of the second organic resin film 57 corresponds to the third opening of the present invention.

これにより、P−SiN膜55の開口部55aが第2の有機樹脂膜57から露出する。この結果、バリア・シード層61のうち、Cu電極層2の形成予定領域(P−SiN膜55の開口部55a付近)の部分のみが露出し、その他の領域の部分は第2の有機樹脂膜57により覆われた状態となる。   As a result, the opening 55 a of the P—SiN film 55 is exposed from the second organic resin film 57. As a result, only the portion of the barrier / seed layer 61 where the Cu electrode layer 2 is to be formed (near the opening 55a of the P-SiN film 55) is exposed, and the other region is exposed to the second organic resin film. 57 is covered.

〔図5(b)に示す工程〕
この工程では、電解めっき法により、Cu電極層2の形成予定領域となる第2の有機樹脂膜57の開口部57aに、Cu電極層2を形成する。このとき、Cu電極層2の上面2aの位置がP−SiN膜55や第2の有機樹脂膜の最上面55b、57bよりも高い位置となるように、Cu電極層2を形成する。また、他のめっき条件は周知のめっき法における条件と同様とする。
[Step shown in FIG. 5B]
In this step, the Cu electrode layer 2 is formed in the opening 57a of the second organic resin film 57, which is a region where the Cu electrode layer 2 is to be formed, by electrolytic plating. At this time, the Cu electrode layer 2 is formed so that the position of the upper surface 2a of the Cu electrode layer 2 is higher than the uppermost surfaces 55b and 57b of the P-SiN film 55 and the second organic resin film. The other plating conditions are the same as those in a known plating method.

〔図5(c)に示す工程〕
この工程では、Cu電極層2をマスクとして、Cu電極層2の真下以外に位置する第2の有機樹脂膜57dとバリア・シード層61をエッチング除去する。すなわち、第2の有機樹脂膜57のうち、Cu電極層2の下方の部分57cを除く部分57dを除去する。これにより、図5(b)に示す工程の段階では、バリア・シード層61によって、電気的に接続された状態であった複数のCu電極層2同士を、電気的に分離する。なお、本実施形態では、Cu電極層2の真下に、第2の有機樹脂膜57とバリア・シード層61が残った状態となっている。
[Step shown in FIG. 5 (c)]
In this step, using the Cu electrode layer 2 as a mask, the second organic resin film 57d and the barrier / seed layer 61 located except under the Cu electrode layer 2 are removed by etching. That is, the portion 57d of the second organic resin film 57 excluding the portion 57c below the Cu electrode layer 2 is removed. 5B, the plurality of Cu electrode layers 2 that are electrically connected are electrically separated from each other by the barrier / seed layer 61. In the present embodiment, the second organic resin film 57 and the barrier / seed layer 61 remain under the Cu electrode layer 2.

〔図5(d)に示す工程〕
この工程では、図3(c)に示す工程と同様に、Al系膜62と、有機樹脂膜3とを形成する。その後、Al系膜62に対して、ワイヤーボンディングを行い、Al系膜62にボンディング用ワイヤ4を接合させ、Cu電極層2と外部端子とを電気的に接続させる。そして、図示しないモールド樹脂による封止工程を経ることで、図1、4に示す半導体装置が製造される。
[Step shown in FIG. 5 (d)]
In this step, the Al-based film 62 and the organic resin film 3 are formed as in the step shown in FIG. Thereafter, wire bonding is performed on the Al-based film 62, the bonding wire 4 is bonded to the Al-based film 62, and the Cu electrode layer 2 and the external terminal are electrically connected. The semiconductor device shown in FIGS. 1 and 4 is manufactured through a sealing step using a mold resin (not shown).

以上説明したように、本実施形態においても図5(b)に示す工程で、めっき法により、Cu電極層2の上面2aの位置がP−SiN膜55および第2の有機樹脂膜57の最上面よりも高い位置となるように、Cu電極層2を形成している。   As described above, also in the present embodiment, in the step shown in FIG. 5B, the position of the upper surface 2a of the Cu electrode layer 2 is the highest of the P-SiN film 55 and the second organic resin film 57 by the plating method. The Cu electrode layer 2 is formed so as to be higher than the upper surface.

これにより、Cu膜はP−SiN膜55および第2の有機樹脂膜57よりも高くなると、上方向、横方向にも成長する。このように、Cu膜を等方的に成長させてCu電極層2を形成することで、Cu電極層2のP−SiN膜55よりも上側の部分2dの形状を、上面コーナ部2gが丸みのある形状とすることができる。この結果、本実施形態も第1実施形態と同様の効果を有している。   Thus, when the Cu film becomes higher than the P-SiN film 55 and the second organic resin film 57, it grows in the upward and lateral directions. Thus, by forming the Cu electrode layer 2 by isotropically growing the Cu film, the shape of the upper portion 2d of the Cu electrode layer 2 above the P-SiN film 55 is rounded. It can be made into a certain shape. As a result, this embodiment also has the same effect as the first embodiment.

なお、本実施形態では、図5(a)に示す工程で、第2の有機樹脂膜57を形成し、図5(d)に示す工程で、第1の有機樹脂膜3を形成しており、有機樹脂膜を2回形成している。しかし、本実施形態における図5(a)に示す工程は、上記した図10(c)に示す工程での厚いホトレジスト71を形成する工程と入れ替えたものであるため、本実施形態の製造方法は、上記した従来の製造方法と工程数が変わらないものである。   In the present embodiment, the second organic resin film 57 is formed in the step shown in FIG. 5A, and the first organic resin film 3 is formed in the step shown in FIG. 5D. The organic resin film is formed twice. However, the process shown in FIG. 5A in this embodiment is replaced with the process of forming the thick photoresist 71 in the process shown in FIG. The number of steps is the same as that of the conventional manufacturing method described above.

(第3実施形態)
図6に、本発明の第3実施形態における半導体装置の部分断面図を示す。図6は、図1中の領域Aの拡大図である。また、図7(a)〜(e)に本実施形態における半導体装置の製造工程を示す。本実施形態では、第1、2実施形態と異なる方法で、上面コーナ部2gに丸みをもつCu電極層2を形成する方法を説明する。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a partial sectional view of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 6 is an enlarged view of a region A in FIG. 7A to 7E show manufacturing steps of the semiconductor device according to this embodiment. In the present embodiment, a method of forming the Cu electrode layer 2 having a rounded upper surface corner portion 2g by a method different from the first and second embodiments will be described.

図6に示すように、本実施形態のCu電極層2も、第1実施形態の図2に示す構造と同様に、上面コーナ部2gに丸みを有する形状となっている。また、第1の有機樹脂膜3は、Cu電極層2の上面コーナ部2g近傍での膜厚3bが厚くなっている。   As shown in FIG. 6, the Cu electrode layer 2 of the present embodiment also has a rounded shape at the upper surface corner portion 2 g, similarly to the structure shown in FIG. 2 of the first embodiment. In addition, the first organic resin film 3 has a thick film thickness 3 b in the vicinity of the upper surface corner portion 2 g of the Cu electrode layer 2.

一方、本実施形態のCu電極層2付近の構造が、第1実施形態の図2に示す構造と異なる点は、バリア・シード層61がCu電極層2と2ndAl膜54との間であって、P−SiN膜55の開口部55a内(底面および側壁)に配置されていることと、Cu電極層2が内側の第1のCu膜91および外側の第2のCu膜93から構成されていることである。   On the other hand, the structure in the vicinity of the Cu electrode layer 2 of the present embodiment is different from the structure shown in FIG. 2 of the first embodiment in that the barrier / seed layer 61 is between the Cu electrode layer 2 and the 2nd Al film 54. The Cu electrode layer 2 is composed of an inner first Cu film 91 and an outer second Cu film 93, and is disposed in the opening 55a (bottom surface and side wall) of the P-SiN film 55. It is that you are.

本実施形態の製造方法も、第2実施形態と同様に、バリア・シード層61をウエハの全面に形成する方法である。具体的には、上記した図10(a)〜(c)に示す工程を行った後、図7(a)〜(c)に示す工程を行う。なお、P−SiN膜55とその開口部55aが、それぞれ、本発明の第3の絶縁膜と第4の開口部に相当する。   The manufacturing method of this embodiment is also a method of forming the barrier / seed layer 61 on the entire surface of the wafer, as in the second embodiment. Specifically, after the steps shown in FIGS. 10A to 10C are performed, the steps shown in FIGS. 7A to 7C are performed. The P-SiN film 55 and the opening 55a thereof correspond to the third insulating film and the fourth opening of the present invention, respectively.

〔図7(a)に示す工程〕
この工程では、図10(c)に示す工程で形成されたホトレジスト71の開口部71aに、電解めっき法により、第1のCu膜91を形成する。この電解めっき法におけるめっき条件は、周知のめっき法における条件と同様とする。この開口部71aが本発明の第5の開口部に相当する。
[Step shown in FIG. 7A]
In this step, the first Cu film 91 is formed in the opening 71a of the photoresist 71 formed in the step shown in FIG. The plating conditions in this electrolytic plating method are the same as those in a known plating method. This opening 71a corresponds to the fifth opening of the present invention.

このとき、第1のCu膜91をホトレジスト71の開口部71aの内部にのみ成長させ、第1のCu膜91を、この開口部71aの側壁に沿った形状とする。また、第1のCu膜91の大きさを、形成予定のCu電極層2よりも小さくする。   At this time, the first Cu film 91 is grown only inside the opening 71a of the photoresist 71, and the first Cu film 91 is shaped along the side wall of the opening 71a. Further, the size of the first Cu film 91 is made smaller than the Cu electrode layer 2 to be formed.

〔図7(b)に示す工程〕
この工程では、ホトレジスト71を除去する。
[Step shown in FIG. 7B]
In this step, the photoresist 71 is removed.

〔図7(c)に示す工程〕
この工程では、第1のCu膜91をマスクとして、バリア・シード層61のうち、第1のCu膜91の真下以外の部分をエッチング除去する。これにより、第1のCu膜91の下側にのみバリア・シード層61を残す。
[Step shown in FIG. 7C]
In this step, using the first Cu film 91 as a mask, portions of the barrier / seed layer 61 other than those immediately below the first Cu film 91 are removed by etching. As a result, the barrier / seed layer 61 is left only below the first Cu film 91.

〔図7(d)に示す工程〕
この工程では、無電解めっき法により、第1のCu膜91の表面(上面91aと側面91b)に第2のCu膜92を形成する。これにより、Cu電極層2を形成する。このときのめっき条件は、第1実施形態における図3(b)に示す工程でのめっき条件と同様である。また、このとき、丸みを有する部分2gの高さ方向での長さ2hが、P−SiN膜55における2ndAl膜54を覆っていない部分の平坦な表面55bからCu電極層2の上面までの高さ2iの1/3以上となるように、第2のCu膜92を十分な厚さとする。
[Step shown in FIG. 7 (d)]
In this step, the second Cu film 92 is formed on the surface (the upper surface 91a and the side surface 91b) of the first Cu film 91 by electroless plating. Thereby, the Cu electrode layer 2 is formed. The plating conditions at this time are the same as the plating conditions in the step shown in FIG. 3B in the first embodiment. At this time, the length 2h in the height direction of the rounded portion 2g is a height from the flat surface 55b of the portion not covering the 2ndAl film 54 in the P-SiN film 55 to the upper surface of the Cu electrode layer 2. The second Cu film 92 is made sufficiently thick so that it becomes 1/3 or more of the thickness 2i.

〔図7(e)に示す工程〕
この工程では、図3(c)に示す工程と同様に、Al系膜62と、有機樹脂膜3とを形成する。その後、Al系膜62に対して、ワイヤーボンディングを行い、Al系膜62にボンディング用ワイヤ4を接合させ、Cu電極層2と外部端子とを電気的に接続させる。そして、図示しないモールド樹脂による封止工程を経ることで、図1、6に示す半導体装置が製造される。
[Step shown in FIG. 7 (e)]
In this step, the Al-based film 62 and the organic resin film 3 are formed as in the step shown in FIG. Thereafter, wire bonding is performed on the Al-based film 62, the bonding wire 4 is bonded to the Al-based film 62, and the Cu electrode layer 2 and the external terminal are electrically connected. And the semiconductor device shown in FIGS. 1 and 6 is manufactured through a sealing step using a mold resin (not shown).

以上説明したように、本実施形態においても、図7(d)に示す工程で、第1のCu膜91の表面に、ホトレジストの開口部のような型枠を用いることなく、めっき法により、第2のCu膜92を成膜することで、Cu電極層2を形成している。   As described above, also in the present embodiment, in the step shown in FIG. 7D, the surface of the first Cu film 91 is formed on the surface of the first Cu film 91 by a plating method without using a mold such as a photoresist opening. The Cu electrode layer 2 is formed by forming the second Cu film 92.

これにより、第2のCu膜92は、上方向および横方向、すなわち、等方的に成長する。このため、Cu電極層2の形状を、上面コーナ部2gに丸みを有する形状とすることができる。この結果、本実施形態も第1実施形態と同様の効果を有している。   As a result, the second Cu film 92 grows in the upward and lateral directions, that is, in an isotropic manner. For this reason, the shape of Cu electrode layer 2 can be made into the shape which has roundness in upper surface corner part 2g. As a result, this embodiment also has the same effect as the first embodiment.

(第4実施形態)
図8に、本発明の第4実施形態における半導体装置の部分断面図を示す。図8は、図1中の領域Aの拡大図である。また、図9(a)〜(d)に本実施形態における半導体装置の製造工程を示す。本実施形態では、第1〜3実施形態と異なる方法で、有機樹脂膜3におけるCu電極層2の上面コーナ部2g近傍でのカバレッジを良好にする手段を説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a partial sectional view of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 8 is an enlarged view of region A in FIG. 9A to 9D show a manufacturing process of the semiconductor device in this embodiment. In the present embodiment, a means for improving the coverage in the vicinity of the upper surface corner portion 2g of the Cu electrode layer 2 in the organic resin film 3 by a method different from the first to third embodiments will be described.

図8に示すように、第1実施形態における図2に示す構造と同様に、TEOS膜53と、2ndAl膜54と、P−SiN膜55と、バリアメタル層56と、有機樹脂膜3と、Al系膜62と、ボンディング用ワイヤ4とを有している。そして、P−SiN膜55の開口部55aにCu電極層94が形成されている。   As shown in FIG. 8, like the structure shown in FIG. 2 in the first embodiment, the TEOS film 53, the 2nd Al film 54, the P-SiN film 55, the barrier metal layer 56, the organic resin film 3, It has an Al-based film 62 and bonding wires 4. A Cu electrode layer 94 is formed in the opening 55 a of the P—SiN film 55.

本実施形態では、上記した各実施形態と異なり、Cu電極層94の形状が、上記従来技術の欄で説明したCu電極層72と同様に、側面94bが逆テーパ形状となっている。また、有機樹脂膜3が、第3の有機樹脂膜93と第4の有機樹脂膜95とにより構成されている。第3の有機樹脂膜93は、その上面93bの位置がCu電極層94の上面94aの位置より高くなっている。第4の有機樹脂膜95は、Cu電極層94の上面94aおよび第3の有機樹脂膜93の上面93bを覆っており、Cu電極層94の上方に開口部95aを有している。   In the present embodiment, unlike the above-described embodiments, the shape of the Cu electrode layer 94 is the reverse tapered shape of the side surface 94b, similar to the Cu electrode layer 72 described in the section of the related art. The organic resin film 3 includes a third organic resin film 93 and a fourth organic resin film 95. The position of the upper surface 93 b of the third organic resin film 93 is higher than the position of the upper surface 94 a of the Cu electrode layer 94. The fourth organic resin film 95 covers the upper surface 94 a of the Cu electrode layer 94 and the upper surface 93 b of the third organic resin film 93, and has an opening 95 a above the Cu electrode layer 94.

本実施形態の製造方法は、バリア・シード層61を用いずにバリアメタル層56を用いてCu電極層94を形成する方法である。具体的には、図9(a)〜(d)に示す工程を行う。   The manufacturing method of the present embodiment is a method of forming the Cu electrode layer 94 using the barrier metal layer 56 without using the barrier / seed layer 61. Specifically, the steps shown in FIGS. 9A to 9D are performed.

〔図9(a)に示す工程〕
この工程は、図3(a)に示す工程と同じである。なお、P−SiN膜55とその開口部55aが本発明の第4の絶縁膜と第6の開口部に相当する。
[Step shown in FIG. 9A]
This step is the same as the step shown in FIG. The P-SiN film 55 and its opening 55a correspond to the fourth insulating film and the sixth opening of the present invention.

〔図9(b)に示す工程〕
この工程では、P−SiN膜55の表面およびP−SiN膜55の開口部55aの内部に至って、第3の有機樹脂膜93を成膜する。第3の有機樹脂膜93としては例えばポリイミド膜を用いる。第3の有機樹脂膜93の膜厚は例えば5〜10μmとする。
[Step shown in FIG. 9B]
In this step, the third organic resin film 93 is formed so as to reach the surface of the P-SiN film 55 and the inside of the opening 55a of the P-SiN film 55. For example, a polyimide film is used as the third organic resin film 93. The film thickness of the 3rd organic resin film 93 shall be 5-10 micrometers, for example.

続いて、ホトリソグラフィおよびエッチングにより、第3の有機樹脂膜93のうち、Cu電極層94の形成予定領域に相当する部分に開口部93aを形成する。すなわち、第3の有機樹脂膜93のうち、P−SiN膜55の開口部55aの上方に位置する部分に、開口部93aを形成する。本実施形態では、第3の有機樹脂膜93の開口部93aが、P−SiN膜55の開口部55aの中心側に位置している。   Subsequently, an opening 93a is formed in a portion corresponding to a region where the Cu electrode layer 94 is to be formed in the third organic resin film 93 by photolithography and etching. That is, the opening 93 a is formed in a portion of the third organic resin film 93 located above the opening 55 a of the P-SiN film 55. In the present embodiment, the opening 93 a of the third organic resin film 93 is located on the center side of the opening 55 a of the P-SiN film 55.

〔図9(c)に示す工程〕
この工程では、無電解めっき法により、第3の有機樹脂膜93の開口部93a内部にのみCu電極層94を形成する。すなわち、第3の有機樹脂膜93の開口部93aを型枠として、Cu電極層94を形成する。これにより、バリアメタル層56を介して、2ndAl膜54と電気的に接続されたCu電極94を形成する。
[Step shown in FIG. 9C]
In this step, the Cu electrode layer 94 is formed only inside the opening 93a of the third organic resin film 93 by electroless plating. That is, the Cu electrode layer 94 is formed using the opening 93a of the third organic resin film 93 as a mold. As a result, a Cu electrode 94 electrically connected to the 2nd Al film 54 is formed via the barrier metal layer 56.

このとき、Cu電極層94の上面94aの位置が、第3の有機樹脂膜93の上面93bを超えないように、Cu電極層94を形成する。Cu電極層94の厚さを例えば3〜10μmとする。また、このときの他のめっき条件は、第1実施形態の図3(b)に示す工程と同じである。なお、図9(c)では、Cu電極層94の上面94aの位置が、第3の有機樹脂膜93の上面93bよりも低くなるようにしているが、同じ位置とすることもできる。   At this time, the Cu electrode layer 94 is formed so that the position of the upper surface 94 a of the Cu electrode layer 94 does not exceed the upper surface 93 b of the third organic resin film 93. The thickness of the Cu electrode layer 94 is 3 to 10 μm, for example. Further, other plating conditions at this time are the same as the steps shown in FIG. 3B of the first embodiment. In FIG. 9C, the position of the upper surface 94a of the Cu electrode layer 94 is set lower than the upper surface 93b of the third organic resin film 93, but may be the same position.

〔図9(d)に示す工程〕
この工程では、Cu電極層94の上面94aから第3の有機樹脂膜93の上面93bに至って、第4の有機樹脂膜95を形成する。第4の有機樹脂膜95は、第3の有機樹脂膜93と同じ材質であり、第4の有機樹脂膜95として、例えば、ポリイミド膜を用いることができる。なお、第3の有機樹脂膜93と第4の有機樹脂膜95の材質を異ならせることもできる。また、第4の有機樹脂膜95の膜厚を例えば1μm以上とする。
[Step shown in FIG. 9 (d)]
In this step, the fourth organic resin film 95 is formed from the upper surface 94 a of the Cu electrode layer 94 to the upper surface 93 b of the third organic resin film 93. The fourth organic resin film 95 is made of the same material as the third organic resin film 93. For example, a polyimide film can be used as the fourth organic resin film 95. Note that the materials of the third organic resin film 93 and the fourth organic resin film 95 may be different. The film thickness of the fourth organic resin film 95 is set to 1 μm or more, for example.

その後、第4の有機樹脂膜95のうち、Al系膜62の形成予定領域に開口部95aを形成し、その開口部95aにAl系膜62を形成する。続いて、ワイヤーボンディングを行い、ボンディング用ワイヤ4をAl系膜62と接続する。さらに、図示しないモールド樹脂による封止工程を経ることで、図1、8に示す半導体装置が製造される。   Thereafter, in the fourth organic resin film 95, an opening 95a is formed in a region where the Al-based film 62 is to be formed, and the Al-based film 62 is formed in the opening 95a. Subsequently, wire bonding is performed, and the bonding wire 4 is connected to the Al-based film 62. Furthermore, the semiconductor device shown in FIGS. 1 and 8 is manufactured through a sealing step using a mold resin (not shown).

以上説明したように、本実施形態では、図9(c)に示す工程で、第3の有機樹脂膜93における開口部93aの内部にのみCu電極層94を形成している。すなわち、Cu電極層94の上面94aの位置が、第3の有機樹脂膜93の上面93bを超えないように、Cu電極層94を形成している。さらに、図9(d)に示す工程で、Cu電極層94の上面94aから第3の有機樹脂膜93の上面93bに至って、第4の有機樹脂膜95を形成している。   As described above, in the present embodiment, the Cu electrode layer 94 is formed only inside the opening 93a in the third organic resin film 93 in the step shown in FIG. That is, the Cu electrode layer 94 is formed so that the position of the upper surface 94 a of the Cu electrode layer 94 does not exceed the upper surface 93 b of the third organic resin film 93. Further, in the step shown in FIG. 9D, the fourth organic resin film 95 is formed from the upper surface 94 a of the Cu electrode layer 94 to the upper surface 93 b of the third organic resin film 93.

これにより、Cu電極層94の上面コーナ部94gでの有機樹脂膜3の膜厚3bを厚くすることができる。したがって、本実施形態によれば、有機樹脂膜3の全体を特に厚膜化しなくても、Cu電極層94の上面コーナ部94gにおける有機樹脂膜3のカバレッジを良好とすることができる。   Thereby, the film thickness 3b of the organic resin film 3 in the upper surface corner portion 94g of the Cu electrode layer 94 can be increased. Therefore, according to the present embodiment, the coverage of the organic resin film 3 in the upper surface corner portion 94g of the Cu electrode layer 94 can be improved without particularly increasing the thickness of the entire organic resin film 3.

また、本実施形態と第1実施形態では、Cuからなるシード層61を用いずに、2ndAl膜54の上面に形成されたTiNなどのバリアメタル層56を利用して、めっき法により、Cu電極層2、94を形成している。このバリアメタル層56は、2ndAl膜54と一緒にパターニングされる。   In the present embodiment and the first embodiment, a Cu electrode is formed by plating using a barrier metal layer 56 such as TiN formed on the upper surface of the 2ndAl film 54 without using the seed layer 61 made of Cu. Layers 2 and 94 are formed. This barrier metal layer 56 is patterned together with the 2nd Al film 54.

これに対して、第2、第3実施形態では、シード層61をウエハの全面に形成した後、図5(c)に示す工程や、図7(c)に示す工程で、シード層61をパターニングすることで、不要な領域に位置するシード層61を除去している。   In contrast, in the second and third embodiments, after the seed layer 61 is formed on the entire surface of the wafer, the seed layer 61 is formed in the step shown in FIG. 5C or the step shown in FIG. By patterning, the seed layer 61 located in an unnecessary region is removed.

したがって、本実施形態と第1実施形態によれば、不要な領域に位置するシード層61を除去する工程を不要とすることができる。   Therefore, according to this embodiment and 1st Embodiment, the process of removing the seed layer 61 located in an unnecessary area | region can be made unnecessary.

(他の実施形態)
(1)上記した各実施形態では、素子としてのLDMOS、CMOS、バイポーラトランジスタを有する半導体装置を例として説明したが、これに限らず、他の大きな駆動電流(例えば10アンペア以上)が要求される半導体デバイスや、他のパワーデバイスを備える半導体装置においても、本発明を適用することができる。
(Other embodiments)
(1) In each of the above-described embodiments, the semiconductor device having LDMOS, CMOS, and bipolar transistors as elements has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and other large driving current (for example, 10 amperes or more) is required. The present invention can also be applied to a semiconductor device or a semiconductor device including another power device.

(2)上記した各実施形態では、素子として、LDMOS、CMOS、バイポーラトランジスタ等の半導体基板中に形成された素子を用いる場合を例として説明したが、素子は半導体基板中に形成されたものに限らず、素子として、受動素子等のように、半導体基板表面上に形成された素子を用いた半導体装置に対しても本発明を適用することができる。   (2) In each of the above-described embodiments, the case where an element formed in a semiconductor substrate such as an LDMOS, CMOS, or bipolar transistor is used as an element has been described as an example. However, the element is formed in a semiconductor substrate. The present invention can be applied not only to a semiconductor device using an element formed on the surface of a semiconductor substrate, such as a passive element.

本発明の第1実施形態における半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device in 1st Embodiment of this invention. 図1中の領域Aの拡大図である。It is an enlarged view of the area | region A in FIG. 本発明の第1実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態における半導体装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the semiconductor device in a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態における半導体装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the semiconductor device in a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態における半導体装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the semiconductor device in a 4th embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device in 4th Embodiment of this invention. 従来における半導体装置の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the conventional semiconductor device. 図10に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device following that of FIG. 10; 従来における半導体装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

1…パワーデバイス、2、72、94…Cu電極層、
2a、94a…Cu電極層の上面、2b、94b…Cu電極層の側面、
2g、94g…Cu電極層の上面コーナ部、
3、81…有機樹脂膜(第1の有機樹脂膜)、4…ボンディング用ワイヤ、
5…モールド樹脂、6…素子構造部、7…配線構造部、8…Cu窒化膜、
53…TEOS膜、54…2ndAl膜、
55…P−SiN膜、56…バリアメタル層、57…第2の有機樹脂膜、
61…バリア・シード層、62…Al系膜、
71…ホトレジスト、73…酸化膜、
91…第1のCu膜、92…第2のCu膜、
93…第3の有機樹脂膜、95…第4の有機樹脂膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power device, 2, 72, 94 ... Cu electrode layer,
2a, 94a ... the upper surface of the Cu electrode layer, 2b, 94b ... the side surface of the Cu electrode layer,
2 g, 94 g, the upper surface corner of the Cu electrode layer,
3, 81 ... Organic resin film (first organic resin film), 4 ... Wire for bonding,
5 ... Mold resin, 6 ... Element structure, 7 ... Wiring structure, 8 ... Cu nitride film,
53 ... TEOS film, 54 ... 2ndAl film,
55 ... P-SiN film, 56 ... Barrier metal layer, 57 ... Second organic resin film,
61 ... barrier seed layer, 62 ... Al-based film,
71 ... Photoresist, 73 ... Oxide film,
91 ... 1st Cu film, 92 ... 2nd Cu film,
93: third organic resin film, 95: fourth organic resin film.

Claims (6)

素子(6)および前記素子(6)と電気的に接続された配線層(54)が形成された半導体基板を用意する工程と、
前記半導体基板上であって、前記配線層(54)よりも上側に、前記配線層(54)と電気的に接続された厚さが3μm以上のCu電極層(2)を形成する工程と、
前記Cu電極層(2)を覆う第1の有機樹脂膜(74、3)を、前記Cu電極層(2)の表面上に形成する工程とを有する半導体装置の製造方法において、
前記Cu電極層(2)を形成する工程は、めっき法により、Cu膜を等方的に成長させることで、前記Cu電極層(2)を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Providing a semiconductor substrate on which an element (6) and a wiring layer (54) electrically connected to the element (6) are formed;
Forming a Cu electrode layer (2) having a thickness of 3 μm or more electrically connected to the wiring layer (54) on the semiconductor substrate and above the wiring layer (54);
Forming a first organic resin film (74, 3) covering the Cu electrode layer (2) on the surface of the Cu electrode layer (2);
The step of forming the Cu electrode layer (2) comprises forming the Cu electrode layer (2) by isotropically growing a Cu film by a plating method.
前記半導体基板を用意する工程では、前記配線層(54)の表面に形成されたバリアメタル層(56)と、前記配線層および前記バリアメタル層(56)を覆い、かつ、前記配線層(54)および前記バリアメタル層(56)の上方に形成された第1の開口部(55a)を有する第1の絶縁膜(55)を備えている前記半導体基板を用意し、
前記Cu電極層(2)を形成する工程では、前記第1の開口部(55a)内に、前記Cu電極層(2)の上面(2a)の位置が、前記第1の絶縁膜(55)の最上面(55b)よりも高くなるように、前記Cu電極層(2)を形成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。
In the step of preparing the semiconductor substrate, the barrier metal layer (56) formed on the surface of the wiring layer (54), the wiring layer and the barrier metal layer (56) are covered, and the wiring layer (54 And a semiconductor substrate comprising a first insulating film (55) having a first opening (55a) formed above the barrier metal layer (56),
In the step of forming the Cu electrode layer (2), the position of the upper surface (2a) of the Cu electrode layer (2) is located in the first insulating film (55) in the first opening (55a). The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the Cu electrode layer (2) is formed to be higher than an uppermost surface (55b).
前記半導体基板を用意する工程では、前記配線層(54)を覆い、かつ、前記配線層(54)の上方に形成された第2の開口部(55a)を有する第2の絶縁膜(55)と、前記第2の開口部(55a)の内面から前記第2の絶縁膜(55)の表面に形成されたCuめっきシード層(61)と、前記Cuめっきシード層(61)のうち、前記第2の絶縁膜(55)の表面に形成された部分を覆い、かつ、前記第2の開口部(55)の上方に形成された第3の開口部(57a)を有する第2の有機樹脂膜(57)とを備えている前記半導体基板を用意し、
前記Cu電極層(2)を形成する工程では、前記第3の開口部(57a)に、前記Cu電極層(2)の上面(2a)の位置が、前記第2の絶縁膜および第2の有機樹脂膜(55、57)の最上面(55b、57b)よりも高くなるように、前記Cu電極層(2)を形成し、
前記Cu電極層(2)を形成する工程と前記第1の有機樹脂膜(3)を形成する工程との間に、前記第2の有機樹脂膜(57)のうち、前記Cu電極層(2)の下方を除く部分(57d)を除去する工程を有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。
In the step of preparing the semiconductor substrate, a second insulating film (55) that covers the wiring layer (54) and has a second opening (55a) formed above the wiring layer (54). Of the Cu plating seed layer (61) formed on the surface of the second insulating film (55) from the inner surface of the second opening (55a), and among the Cu plating seed layer (61), A second organic resin that covers a portion formed on the surface of the second insulating film (55) and has a third opening (57a) formed above the second opening (55). Preparing the semiconductor substrate comprising a film (57),
In the step of forming the Cu electrode layer (2), the position of the upper surface (2a) of the Cu electrode layer (2) in the third opening (57a) is the second insulating film and the second electrode. The Cu electrode layer (2) is formed to be higher than the uppermost surfaces (55b, 57b) of the organic resin films (55, 57),
Of the second organic resin film (57), the Cu electrode layer (2) is formed between the step of forming the Cu electrode layer (2) and the step of forming the first organic resin film (3). 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of removing a portion (57 d) excluding a lower portion of ().
前記半導体基板を用意する工程では、前記配線層(54)を覆い、かつ、前記配線層(54)の上方に第4の開口部(55a)を有する第3の絶縁膜(55)を備えている前記半導体基板を用意し、
前記Cu電極層(2)を形成する工程は、
前記第3の絶縁膜(55)上に、前記第4の開口部(55a)の上方に位置する部分に第5の開口部(71a)を有するホトレジスト(71)を形成する工程と、
前記第5の開口部(71a)の内部にのみ、電解めっき法により、第1のCu膜(91)を形成する工程と、
前記ホトレジスト(71)を除去する工程と、
前記第1のCu膜(91)の表面に、無電解めっき法により、第2のCu膜(92)を等方的に形成することで、前記Cu電極層(2)を形成する工程とを有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。
The step of preparing the semiconductor substrate includes a third insulating film (55) that covers the wiring layer (54) and has a fourth opening (55a) above the wiring layer (54). Preparing the semiconductor substrate,
The step of forming the Cu electrode layer (2) includes:
Forming a photoresist (71) having a fifth opening (71a) on a portion located above the fourth opening (55a) on the third insulating film (55);
Forming a first Cu film (91) only by electroplating inside the fifth opening (71a);
Removing the photoresist (71);
Forming the Cu electrode layer (2) by forming the second Cu film (92) isotropically on the surface of the first Cu film (91) by electroless plating. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising:
半導体基板に形成された素子(6)と、
前記半導体基板の主表面上に形成され、前記素子(6)と電気的に接続された配線層(54)と、
前記配線層(54)よりも上側に形成され、前記配線層(54)と電気的に接続された厚さが3μm以上であるCu電極層(2)と、
前記Cu電極層(2)を覆う有機樹脂膜(3)とを備える半導体装置において、
前記Cu電極層(2)は、上面コーナ部(2g)が丸みを有していることを特徴とする半導体装置。
An element (6) formed on a semiconductor substrate;
A wiring layer (54) formed on the main surface of the semiconductor substrate and electrically connected to the element (6);
A Cu electrode layer (2) formed on the upper side of the wiring layer (54) and electrically connected to the wiring layer (54) having a thickness of 3 μm or more;
In a semiconductor device comprising an organic resin film (3) covering the Cu electrode layer (2),
The Cu electrode layer (2) has a rounded upper corner (2g).
前記配線層(54)は第1の絶縁膜(55)により覆われており、前記Cu電極層(2)は前記第1の絶縁膜(55)に設けられた開口部(55a)に設けられており、
前記丸みを有する部分(2g)における前記半導体基板の表面に対して垂直な方向での長さ(2h)は、前記第1の絶縁膜(55)の平坦面(55b)からCu電極層(2)の上面(2a)までの前記半導体基板の表面に対して垂直な方向での長さ(2i)の1/3以上となっていることを特徴とする請求項に記載の半導体装置。
The wiring layer (54) is covered with a first insulating film (55), and the Cu electrode layer (2) is provided in an opening (55a) provided in the first insulating film (55). And
The length (2h) in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate in the rounded portion (2g) is from the flat surface (55b) of the first insulating film (55) to the Cu electrode layer (2 6. The semiconductor device according to claim 5 , wherein the length is equal to or more than 1/3 of a length (2 i) in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate up to the upper surface (2 a).
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