半導体装置とその製造方法

【課題】表面保護膜として窒化膜を形成しつつ、モールド樹脂の剥離を抑制できる。半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、基板１８と、該基板１８上に形成された素子と、該基板１８上に形成された窒化膜２０と、該窒化膜２０上に形成された剥離防止膜２２と、該剥離防止膜２２と該素子を覆うように形成されたモールド樹脂３６と、を備える。そして、該剥離防止膜２２は圧縮応力が残留した膜であることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールド樹脂が形成された半導体装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、基板上に形成された素子と、基板および素子を覆うように形成されたモールド樹脂とを備えることがある。モールド樹脂は、外部からの水分や異物などから素子を保護するために形成される。ここで、モールド樹脂は、基板又は素子に表面保護膜として形成された窒化膜を介して基板と素子を覆うことが多い。特許文献１には、表面保護膜として形成された窒化膜上にモールド樹脂を備える半導体装置が開示されている。この場合、モールド樹脂は窒化膜に対し隙間なく密着していることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１０５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
窒化膜は、耐湿性や機械的強度に優れるため、表面保護膜として広く用いられている。しかしながら、窒化膜には高い引張応力が残存しているため、窒化膜上にモールド樹脂を形成するとモールド樹脂が剥離してしまうことがあった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、表面保護膜として窒化膜を形成しつつ、モールド樹脂の剥離を抑制できる半導体装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体装置は、基板と、該基板上に形成された素子と、該基板上に形成された窒化膜と、該窒化膜上に形成された剥離防止膜と、該剥離防止膜と該素子を覆うように形成されたモールド樹脂と、を備える。そして、該剥離防止膜は圧縮応力が残留した膜であることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に窒化膜を形成する工程と、該窒化膜上にポリシリコンを形成する工程と、該窒化膜上にフッ酸で除去できる犠牲膜を形成する工程と、該犠牲膜を利用して導体を形成する工程と、該犠牲膜をフッ酸により除去する工程と、該ポリシリコン上にモールド樹脂を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、表面保護膜として窒化膜を形成しつつ、モールド樹脂の剥離を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】窒化膜にポリシリコンが形成された状態を示す図である。
【図５】犠牲膜が形成された状態を示す図である。
【図６】可動部、支持部、及び封止部が形成された状態を示す図である。
【図７】電極パッドが形成された状態を示す図である。
【図８】犠牲膜がフッ酸によりエッチングされた状態を示す図である。
【図９】ガラスキャップが取り付けられた状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の変形例を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の変形例を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る半導体装置の断面図である。半導体装置１０は加速度センサで構成されている。半導体装置１０はＳｉ板１２を備えている。Ｓｉ板１２上には絶縁膜１４が形成されている。絶縁膜１４上には配線層１６が形成されている。絶縁膜１４の表面と配線層１６の表面は、段差なく接続されている。なお、Ｓｉ板１２、絶縁膜１４及び配線層１６はまとめて基板１８と称することがある。
【００１１】
絶縁膜１４上と配線層１６上には窒化膜２０が形成されている。窒化膜２０は配線層１６の一部を露出させるように開口を有している。窒化膜２０上にはポリシリコン２２が形成されている。ポリシリコン２２には、圧縮応力が残存している。
【００１２】
半導体装置１０には、加速度センサの梁となる可動部２４が形成されている。また、可動部２４を支持する支持部２６が形成されている。支持部２６は、窒化膜２０の開口を通じて配線層１６と接している。窒化膜２０上には、可動部２４と支持部２６を囲むように封止部２８が形成されている。封止部２８上にはガラスキャップ３０が固定されている。封止部２８とガラスキャップ３０により空間３４が確保されている。空間３４内部には前述の可動部２４と支持部２６が封止されている。なお、可動部２４、支持部２６、封止部２８、及びガラスキャップ３０はまとめてセンサ部と称することがある。
【００１３】
窒化膜２０上には電極パッド３２が形成されている。電極パッド３２は外部との電気的接続をとるために形成されている。電極パッド３２の一部は窒化膜２０の開口を通じて配線層１６と接している。よって電極パッド３２と支持部２６は配線層１６を介して電気的に接続されている。そして、ポリシリコン２２、センサ部、及び電極パッド３２を覆うようにモールド樹脂３６が形成されている。モールド樹脂３６はセンサ部及び電極パッド３２を水分や異物などから保護するために形成されている。
【００１４】
図２は本発明の実施の形態１に係る半導体装置の平面図である。図２ではモールド樹脂３６の表示を省略している。図２に示すように、上述したポリシリコン２２はセンサ部と電極パッド３２の間、及び電極パッド３２同士の間に形成されている。
【００１５】
図３は本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。図３に沿って半導体装置１０の製造方法について説明する。まず、窒化膜２０上にポリシリコン２２が形成される（ステップ５０）。図４は窒化膜２０上にポリシリコン２２が形成された状態を示す図である。
【００１６】
次いで、窒化膜２０上に犠牲膜７０が形成される（ステップ５２）。犠牲膜７０は可動部２４、支持部２６、及び封止部２８の形状を決めるために利用され、その後除去される膜である。図５は犠牲膜７０が形成された状態を示す図である。
【００１７】
次いで、可動部２４、支持部２６、及び封止部２８が形成される（ステップ５４）。可動部２４、支持部２６、及び封止部２８はいずれも導体である。図６は可動部２４、支持部２６、及び封止部２８が形成された状態を示す図である。次いで電極パッド３２が形成される（ステップ５６）。図７は電極パッド３２が形成された状態を示す図である。
【００１８】
次いで、犠牲膜７０が除去される（ステップ５８）。犠牲膜７０はフッ酸によるエッチングによって除去される。このとき、ポリシリコン２２はフッ酸処理でエッチングされることなく残存する。図８は犠牲膜７０がフッ酸によりエッチングされた状態を示す図である。
【００１９】
次いで、封止部２８上にガラスキャップ３０が取り付けられる（ステップ６０）。図９はガラスキャップ３０が取り付けられた状態を示す図である。最後に、モールド樹脂３６が形成される（ステップ６２）。上述の製造方法により図１に示す半導体装置１０が製造される。
【００２０】
ところで、窒化膜には強い引張応力が残存するため、窒化膜上にモールド樹脂を形成するとモールド樹脂が剥離することがあった。しかし、本発明の実施の形態１に係る半導体装置１０によればモールド樹脂の剥離を防止できる。すなわち、引張応力が残留する窒化膜２０上に、圧縮応力が残留するポリシリコン２２が形成されているため、両者の応力は相殺されて弱められる。そして、モールド樹脂３６は応力の弱いポリシリコン２２上に形成されている。よって窒化膜２０を形成しつつ、モールド樹脂３６の剥離を防止できる。
【００２１】
図２を参照して説明したように、ポリシリコン２２は、センサ部と電極パッド３２の間、及び電極パッド３２同士の間に形成されている。従って、本発明の実施の形態１に係る半導体装置１０によれば、センサ部と電極パッド３２の間におけるモールド樹脂の剥離を防止できる。このため、センサ部と電極パッド３２の間のショートを防止できる。また、電極パッド３２の間のモールド樹脂の剥離を防止できるので電極パッド３２間のショートも防止できる。
【００２２】
モールド樹脂の剥離防止のためには、モールド樹脂とそれに接する材料の線膨張係数についても考慮すべきである。本発明の実施の形態１に係る半導体装置１０では、モールド樹脂３６、ポリシリコン２２、窒化膜２０の線膨張係数はそれぞれ１７[ｐｐｍ／Ｋ]、２．５[ｐｐｍ／Ｋ]、２．８[ｐｐｍ／Ｋ]程度である。モールド樹脂３６とそれに接するポリシリコン２２及び窒化膜２０の線膨張係数は近似した値であるため、線膨張係数の乖離によるモールド樹脂の剥離を防止できる。
【００２３】
ポリシリコン２２はフッ酸によりエッチングされない材料である。そのため、フッ酸処理前にポリシリコン２２を形成することができる。これにより窒化膜２０形成後の表面がほぼ平坦な状態においてポリシリコン２２を形成できるため、ポリシリコン２２のパターニングなどの加工が容易にできる。
【００２４】
図１０は本発明の実施の形態１に係る半導体装置の変形例を示す平面図である。ポリシリコン７２は電極パッド３２を囲むように形成されている。よって、電極パッド３２の周りにおけるモールド樹脂の剥離を防止できる。図１１は本発明の実施の形態１に係る半導体装置の変形例を示す平面図である。ポリシリコン７４は、電極パッド３２とセンサ部を囲むように形成されている。よって、電極パッド３２の周り、及びセンサ部の周りにおけるモールド樹脂の剥離を防止できる。
【００２５】
半導体装置１０は加速度センサで形成したが、本発明はこれに限定されない。つまり、本発明は窒化膜上にモールド樹脂を形成する場合に広く応用できる。また、本発明の実施の形態１におけるセンサ部は、なんらかの素子であれば特に限定されない。
【００２６】
本発明の実施の形態１に係る半導体装置１０では、モールド樹脂３６の剥離を防止する剥離防止膜としてポリシリコン２２を用いたが、本発明はこれに限定されない。剥離防止膜に求められる特性は、圧縮応力が残留していること、線膨張係数が窒化膜及びモールド樹脂の線膨張係数と近似すること、フッ酸でエッチングされないことである。剥離防止膜はこれらの特性を有する限り特に限定されない。よって、例えばアモルファスシリコン膜を剥離防止膜として用いることができる。なお、フッ酸処理前に剥離防止膜を形成する必要がないときは、剥離防止膜はフッ酸によりエッチングされる材料でも良い。
【００２７】
実施の形態２．
図１２は本発明の実施の形態２に係る半導体装置の断面図である。半導体装置７６については、本発明の実施の形態１に係る半導体装置１０と類似点が多いため、半導体装置１０との相違点のみ説明する。半導体装置７６は、ポリシリコン７８を備える。ポリシリコン７８はセンサ部分と電極パッド３２の間だけでなく、封止部２８の直下にも形成されている。これにより封止部２８と配線層１６の間には、窒化膜２０とポリシリコン７８が形成されていることとなる。
【００２８】
本発明の実施の形態２に係る半導体装置によれば、窒化膜２０にピンホールなどの欠陥があったとしても、その後に当該ピンホールを覆うように高抵抗のポリシリコン７８が形成される。よって、封止部２８の直下領域に配線層１６が形成されていても、両者間のショートを確実に防止できる。なお、半導体装置７６は、本発明の実施の形態１と同程度の変形が可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１０半導体装置、１８基板、２０窒化膜、２２ポリシリコン、３６モールド樹脂

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された素子と、
前記基板上に形成された窒化膜と、
前記窒化膜上に形成された剥離防止膜と、
前記剥離防止膜と前記素子を覆うように形成されたモールド樹脂と、を備え、
前記剥離防止膜は圧縮応力が残留した膜であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記基板上に形成され、かつ前記モールド樹脂で覆われた複数の電極パッドを備え、
前記剥離防止膜は、前記素子と前記複数の電極パッドの間、及び前記複数の電極パッドの間に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記基板上に形成され、かつ前記モールド樹脂で覆われた複数の電極パッドを備え、
前記剥離防止膜は、前記複数の電極パッドを囲むように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記基板上に形成され、かつ前記モールド樹脂で覆われた複数の電極パッドを備え、
前記剥離防止膜は、前記複数の電極パッドと前記素子を囲むように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記素子は加速度センサのセンサ部であり、
前記基板内には配線層が形成され、
前記センサ部と前記複数の電極パッドは前記配線層によって電気的に接続され、
前記剥離防止膜はフッ酸によりエッチングされない膜であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記素子は、前記剥離防止膜上に形成された導体を備え、
前記基板のうち、前記導体の直下領域には配線層が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記剥離防止膜はポリシリコン又はアモルファスシリコンで形成されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
基板上に窒化膜を形成する工程と、
前記窒化膜上にポリシリコンを形成する工程と、
前記窒化膜上にフッ酸で除去できる犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜を利用して導体を形成する工程と、
前記犠牲膜をフッ酸により除去する工程と、
前記ポリシリコン上にモールド樹脂を形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。

【図１】