JP5212595B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。

電極パッド及び樹脂層と、電極パッドの表面から樹脂層の表面にかけて配設された配線と、を備える半導体装置が知られている（特許文献１）。樹脂層とその上の配線は外部端子を構成している。この外部端子は、ハンダボールで形成する外部端子よりも狭いピッチで形成することができ、樹脂層によって応力の吸収も可能である。配線は、電極パッドと樹脂層の間ではパッシベーション膜上に形成される。パッシベーション膜は、その下の構造に応じて表面が凹凸になっている。したがって、パッシベーション膜上に形成する配線に影響を与える場合がある。特に、スパッタリングによる導電膜をパッシベーション膜に形成するときに、表面に凹凸があると膜厚が不均一になって抵抗値の増大や断線をもたらすおそれがあるので、その対策を講じる必要があった。
特開２００５−３５３９８３号公報

本発明の目的は、パッシベーション膜上に形成する配線の信頼性を向上させることにある。

（１）本発明に係る半導体装置は、
集積回路の上方に形成されて表面が凹凸面になったパッシベーション膜と、前記集積回路に電気的に接続されて前記パッシベーション膜から少なくとも一部が露出する電極と、を有する半導体基板と、
前記パッシベーション膜上に配置された樹脂層と、
前記凹凸面の凸部の少なくとも上端を避けて凹部を埋める樹脂部と、
前記電極上から前記樹脂層上に至るように形成された配線と、
を有し、
前記配線は、前記電極と前記樹脂層の間で、前記パッシベーション膜の前記凸部及び前記凹部を埋める前記樹脂部に密着して形成されている。本発明によれば、凹部が樹脂部で埋められているので、平坦性を向上させることができ、配線の厚みの不均一を減らしてその信頼性を向上させることができる。
（２）本発明に係る半導体装置の製造方法は、
集積回路の上方に形成されて表面が凹凸面になったパッシベーション膜と、前記集積回路に電気的に接続されて前記パッシベーション膜から少なくとも一部が露出する電極と、を有する半導体基板を用意する工程と、
前記パッシベーション膜上に樹脂層を形成する工程と、
前記凹凸面の凸部の少なくとも上端を避けて凹部を埋めるように樹脂部を形成する工程と、
前記電極上から前記樹脂層上に至るように配線を形成する工程と、
を含み、
前記配線は、前記電極と前記樹脂層の間で、前記パッシベーション膜の前記凸部及び前記凹部を埋める前記樹脂部に密着するように形成する。本発明によれば、凹部を樹脂部で埋めるので、平坦性を向上させることができ、配線の厚みの不均一を減らしてその信頼性を向上させることができる。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記樹脂層を形成する工程は、熱硬化性の第１の樹脂前駆体層を形成して、前記第１の樹脂前駆体層を加熱することを含み、
前記樹脂部を形成する工程は、前記第１の樹脂前駆体層と同じ材料で第２の樹脂前駆体層を形成して、前記第２の樹脂前駆体層を加熱することを含み、
前記第１及び第２の樹脂前駆体層を、同時に形成して同時に加熱してもよい。
（４）この半導体装置の製造方法において、
前記第１及び第２の樹脂前駆体層を、同じ高さであって、前記第２の樹脂前駆体層の体積が前記第１の樹脂前駆体層の体積よりも小さくなるように形成してもよい。
（５）この半導体装置の製造方法において、
前記加熱する工程で、前記第２の樹脂前駆体層の高さを、前記第１の樹脂前駆体層よりも単位体積当りの表面積が大きいことによる大きな熱量の吸収で硬化前の一時的な溶融の程度を大きくして、前記第１の樹脂前駆体層よりも低くしてもよい。

図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。半導体装置は、半導体基板１０を有する。半導体基板１０は、最終製品としての半導体装置においては半導体チップであるが、最終製品を得る前の段階では、半導体ウエハである。半導体ウエハを切断して半導体チップが得られる。半導体基板１０には、集積回路１２（半導体チップには１つの集積回路１２／半導体ウエハには複数の集積回路１２）が形成されている。半導体基板１０は、内部配線（図示せず）を介して集積回路１２に電気的に接続された電極１４を有する。半導体基板１０が一方向に長い形状（平面形状が長方形）であって、長い方の辺に沿って、複数の電極１４が配列されている。

半導体基板１０には、電極１４の少なくとも一部が露出する様にパッシベーション膜１６が形成されている。パッシベーション膜１６は、例えば、ＳｉＯ_２やＳｉＮ等の無機材料のみで形成されていてもよい。パッシベーション膜１６は、集積回路１２の上方に形成されており、表面が凹凸面になっている。

半導体基板１０の電極１４が形成された面（パッシベーション膜１６上）には、樹脂層１８が形成されている。樹脂層１８の材料としては、例えばポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；benzocyclobutene）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；polybenzoxazole）、フェノール系樹脂等を用いてもよい。また、パッシベーション膜１６の凹凸面の凸部２０の少なくとも上端を避けて凹部２２を埋めるように樹脂部２４が設けられている。樹脂部２４は、樹脂層１８と同じ材料で形成してもよい。凹部２２が埋められるので、パッシベーション膜１６及び樹脂部２４からなる層の表面は、パッシベーション膜１６の凹凸面よりも平坦性が高い。

配線２６が、電極１４上から樹脂層１８上に至るように形成されている。配線２６は、電極１４上で電極１４に電気的に接続している。配線２６と電極１４は直接接触していてもよいし、両者間に導電膜（図示せず）が介在していてもよい。配線２６は、樹脂層１８の、電極１４とは反対側の端部を越えて、パッシベーション膜１６及び樹脂部２４上に至るように形成されている。配線２６は、電極１４と樹脂層１８の間で、パッシベーション膜１６の凸部２０（その上面）及び凹部２２を埋める樹脂部２４（その上面）に密着して形成されている。

図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。本実施の形態では、集積回路１２の上方に形成されて表面が凹凸面になったパッシベーション膜１６と、集積回路１２に電気的に接続されてパッシベーション膜１６から少なくとも一部が露出する電極１４と、を有する半導体基板１０を用意する。

本実施の形態では、パッシベーション膜１６上に樹脂層１８を形成し、凹凸面の凸部２０の少なくとも上端を避けて凹部２２を埋めるように樹脂部２４を形成する。詳しくは、図２（Ａ）に示すように、例えばポリイミド樹脂前駆体からなる熱硬化性の第１の樹脂前駆体層３０を形成する。また、第１の樹脂前駆体層３０と同じ材料で第２の樹脂前駆体層３２を形成する。１つの第２の樹脂前駆体層３２を、凸部２０の上端を避けて１つの凹部２２に形成する。第１及び第２の樹脂前駆体層３０，３２は、同時に形成する。これらの形成には、リソグラフィやスクリーン印刷を適用することができる。第１及び第２の樹脂前駆体層３０，３２を、同じ高さであって、１つの第２の樹脂前駆体層３２の体積が、１つの第１の樹脂前駆体層３０の体積よりも小さくなるように形成する。その場合、第２の樹脂前駆体層３２の表面積が第１の樹脂前駆体層３０の表面積よりも大きくなる。同じ高さであれば、上面を小さくすれば体積は小さくなる。

そして、第１の樹脂前駆体層３０を加熱する。また、第２の樹脂前駆体層３２を加熱する。第１及び第２の樹脂前駆体層３０，３２を、同時に加熱する。樹脂前駆体が熱によって化学反応（重合反応・架橋反応）し、硬化して樹脂になる。樹脂前駆体は、硬化前には、熱によって一時的に軟化する。第２の樹脂前駆体層３２は、第１の樹脂前駆体層３０よりも単位体積当りの表面積が大きいので、加熱する工程で大きな熱量を吸収する。その結果、硬化前の一時的な溶融の程度が大きくなって自重でつぶれて、図２（Ｂ）に示すように、第１の樹脂前駆体層３０よりも低くなる。この性質を利用することで、高さの異なる樹脂層１８及び樹脂部２４を同一プロセスで形成することができる。そして、第１及び第２の樹脂前駆体層３０，３２を硬化させて、図２（Ｃ）に示すように、樹脂層１８及び樹脂部２４を形成する。

続いて、図１に示すように、電極１４上から樹脂層１８上に至るように配線２６を形成する。配線２６は、電極１４と樹脂層１８の間で、パッシベーション膜１６の凸部２０及び凹部２２を埋める樹脂部２４に密着するように形成する。配線２６の形成にスパッタリングを適用した場合、従来のパッシベーション膜１６では表面に凹凸があるため、膜厚が不均一になって抵抗値の増大や断線をもたらすおそれがあったが、本実施の形態では、表面の平坦性が向上しているので、このような問題を避けることができる。その他の詳細は、上述した半導体装置の構造から自明な製造方法であるため説明を省略する。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。 図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。

符号の説明

１０…半導体基板、 １２…集積回路、 １４…電極、 １６…パッシベーション膜、 １８…樹脂層、 ２０…凸部、 ２２…凹部、 ２４…樹脂部、 ２６…配線、 ３０…第１の樹脂前駆体層、 ３２…第２の樹脂前駆体層

Claims (5)

1. 集積回路の上方に形成されて表面が凹凸面になったパッシベーション膜と、前記集積回路に電気的に接続されて前記パッシベーション膜から少なくとも一部が露出する電極と、を有する半導体基板と、
   前記パッシベーション膜上に配置された樹脂層と、
   前記凹凸面の凸部の少なくとも上端を避けて凹部を埋める樹脂部と、
   前記電極上から前記樹脂層上に至るように形成された配線と、
   を有し、
   前記配線は、前記電極と前記樹脂層の間で、前記パッシベーション膜の前記凸部及び前記凹部を埋める前記樹脂部に密着して形成され、
   前記樹脂層は、積層方向において前記配線と前記パッシベーション膜の間に形成され、前記樹脂部は、前記電極と前記樹脂層の間で、積層方向において前記配線と前記パッシベーション膜の間に形成されている半導体装置。
2. 集積回路の上方に形成されて表面が凹凸面になったパッシベーション膜と、前記集積回路に電気的に接続されて前記パッシベーション膜から少なくとも一部が露出する電極と、を有する半導体基板を用意する工程と、
   前記パッシベーション膜上に樹脂層を形成する工程と、
   前記凹凸面の凸部の少なくとも上端を避けて凹部を埋めるように樹脂部を形成する工程と、
   前記電極上から前記樹脂層上に至るように配線を形成する工程と、
   を含み、
   前記配線は、前記電極と前記樹脂層の間で、前記パッシベーション膜の前記凸部及び前記凹部を埋める前記樹脂部に密着するように形成する半導体装置の製造方法。
3. 請求項２に記載された半導体装置の製造方法において、
   前記樹脂層を形成する工程は、熱硬化性の第１の樹脂前駆体層を形成して、前記第１の樹脂前駆体層を加熱することを含み、
   前記樹脂部を形成する工程は、前記第１の樹脂前駆体層と同じ材料で第２の樹脂前駆体
   層を形成して、前記第２の樹脂前駆体層を加熱することを含み、
   前記第１及び第２の樹脂前駆体層を、同時に形成して同時に加熱する半導体装置の製造方法。
4. 請求項３に記載された半導体装置の製造方法において、
   前記第１及び第２の樹脂前駆体層を、同じ高さであって、前記第２の樹脂前駆体層の体積が前記第１の樹脂前駆体層の体積よりも小さくなるように形成する半導体装置の製造方法。
5. 請求項４に記載された半導体装置の製造方法において、
   前記加熱する工程で、前記第２の樹脂前駆体層の高さを、前記第１の樹脂前駆体層よりも単位体積当りの表面積が大きいことによる大きな熱量の吸収で硬化前の一時的な溶融の程度を大きくして、前記第１の樹脂前駆体層よりも低くする半導体装置の製造方法。

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