半導体装置の製造方法
【課題】ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域に形成され、ボンディングパッド１２の表面が露出した第１の開口部２１Ａと、第１の開口部２１Ａ上に第１の開口部２１Ａよりも大きい開口面積で形成され、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２より内側の第２領域に形成された第２の開口部２１Ｂとからなる開口部２１を有する保護膜２１を備えた半導体装置を製造効率良く低コストに製造する。
【解決手段】露光工程において、フォトマスクとして、第１のラインＬ１より内側の領域と、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの領域と、第２のラインＬ２より外側の領域の光透過量がそれぞれ異なるレチクル５１を用いる。
【解決手段】露光工程において、フォトマスクとして、第１のラインＬ１より内側の領域と、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの領域と、第２のラインＬ２より外側の領域の光透過量がそれぞれ異なるレチクル５１を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、この保護膜にボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成された半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９に示す半導体装置１０１は、配線（図示略）及び配線に接続されたボンディングパッド１１２が形成された半導体ウェハ１１１上に保護膜１２０が形成され、保護膜１２０にボンディングパッド１１２の表面が露出した開口部１２１が形成され、ボンディングパッド１１２にボンディングボール１３１とボンディングワイヤ１３２を介して、リード１３３、１３４が接続され、封止樹脂１４１により封止された半導体パッケージである。
保護膜１２０としては、フォトレジスト膜が不要な感光性ポリイミドが好ましく用いられている。
【０００３】
図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、従来、開口部１２１の開口径は厚み方向に一様に近く、通常のバイナリーレクチル１５０を用いた１回の露光により感光性ポリイミドを露光し、これを現像することで、開口部１２１を形成している。図中、符号１２０Ｐは露光前の保護膜を示している。
図１０（Ａ）に示すように、ポジ型の感光性ポリイミドを用いる場合、バイナリーレクチル１５０としては、開口部１２１を形成する領域（図中、ラインＬ１より内側の領域）は光を通し、それより外側は光を通さないものが使用される。ネガ型の感光性ポリイミドを用いる場合、バイナリーレクチル１５０としては、開口部１２１を形成する領域は光を通さず、それより外側は光を通すものが使用される（図１０（Ａ）の反転パターン）。
【０００４】
近年、半導体部品は益々、高集積化・高密度化の傾向にある。それに伴って、上記半導体装置１０１のボンディングパッド１１２のサイズ及びピッチも微細化の傾向にあり、ボンディングパッド１１２の露出径は例えば５０μｍ以下となっている。
【０００５】
図１０（Ｃ）に示すように、ボンディングパッド１１２へのボンディングワイヤ１３２の接続は、中空部を有する棒状のボンディング治具１６０を用い、ボンディング治具１６０の中空部に通常金線からなる金属ワイヤ１６１を通したものを通常Ａｌからなるボンディングパッド１１２に接触させ、超音波接合することでなされている。
放電により球状となった金属ワイヤ１６１の先端部をボンディングパッド１１２に接触させ、熱と超音波をかけることで、ボンディングパッド１１２とボンディングボール１３１との接合面にＡｕ−Ａｌ合金が形成されて、ボンディングパッド１１２とボンディングボール１３１とが良好に接合される。
【０００６】
例えば、ボンディングパッドの露出径４０〜４５μｍ程度に対して、ボンディングボール１３１の径は３５〜４０μｍ程度、保護膜の厚みは５μｍ程度である。
かかる微細構造では、図１０（Ｃ）に示すように、開口径が厚み方向に一様に近くほぼストレートな開口部１２１では、開口部１２１の開口径とボンディング治具１６０の先端部の外径とが近く、ボンディング治具１６０の先端部が保護膜１２０に接触する恐れが生じるようになっている。
ボンディング治具１６０の先端部が保護膜１２０に接触すると、保護膜１２０にダメージを与える恐れがあり、また超音波のエネルギーが分散されて接合面におけるＡｕ−Ａｌ合金が良好に生成せず、ボンディングパッド１１２とボンディングボール１３１との接合強度の低下を招く恐れがある。
【０００７】
特許文献１、２には、図１１に示すように、保護膜の開口部１２１を、ボンディングパッド１１２の輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインＬ１より内側の領域に形成され、ボンディングパッド１１２の表面が露出した第１の開口部１２１Ａと、第１の開口部１２１Ａ上に第１の開口部１２１Ａよりも大きい開口面積で形成され、ボンディングパッド１１２の輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインＬ２より内側の領域に形成され、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２の間の領域はボンディングパッド１１２の表面が露出していない第２の開口部１２１Ｂとの２段構造として開口を広げた構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第3751731号公報
【特許文献２】特開平06-318614号公報
【特許文献３】特開2005-266025号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１には、２種類のバイナリーレチクルを用いて計２回露光を行うことにより、図１１に示した２段構造の開口部１２１を形成する方法（図１）と、同一のバイナリーレチクルを用い、１回目はフォーカスを意図的にずらしてレチクルの設計寸法よりも広く感光させ、２回目はジャストフォーカスでレチクルの設計寸法どおりに感光させて、図１１に示した２段構造の開口部１２１を形成する方法（図４）が記載されている。
【００１０】
特許文献２には、保護膜上に１回目のフォトレジスト膜の塗布・露光・現像を行い、このフォトレジスト膜をマスクとして第２の開口部１２１Ｂを開口し、さらに２回目のフォトレジスト膜の塗布・露光・現像を行い、このフォトレジスト膜をマスクとして第１の開口部１２１Ａを開口して、図１１に示した２段構造の開口部１２１形成する方法（図２）が記載されている。
【００１１】
特許文献１、２に記載のいずれの方法においても、２回の露光と現像を行うため工程数が多く、製造効率が悪い。特に特許文献２の方法では、フォトレジスト膜の塗布・露光・現像、及び保護膜のエッチングを２回繰り返す必要があり、工程数が多く、非効率である。また、特許文献１では感光性ポリイミドを使用しているため、フォトレジスト膜の塗布や保護膜のエッチングは不要であるが、感光性ポリイミドは露光に要する時間が長く、露光スループット（ステッパー占有時間）への影響が大きい。
特許文献１の図１に記載の方法及び特許文献２に記載の方法では、２種類のレチクルを使用するため、レチクル費用が２倍になる。また、異なるレチクルを露光機にセットし直すため、効率が悪く、露光スループットが低下する。
特許文献１の図４に記載の方法では、フォーカスの調整を２回行う必要があり、効率が悪く、露光スループットが低下する。また、フォーカスを意図的にずらす際の露光条件の制御が難しく、所望の形状の開口部を安定的に形成することが難しい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の半導体装置の製造方法は、
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口のポジ型の感光性材料からなる保護膜を形成する工程（１ａ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＞ｘ２＞ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記保護膜を露光する工程（１ｂ）と、
前記保護膜を現像する工程（１ｃ）とを順次有するものである。
【００１３】
本発明の第２の半導体装置の製造方法は、
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口のネガ型の感光性材料からなる保護膜を形成する工程（２ａ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の第３領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記保護膜を露光する工程（２ｂ）と、
前記保護膜を現像する工程（２ｃ）とを順次有するものである。
【００１４】
本発明の第３の半導体装置の製造方法は、
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口の保護膜を形成する工程（３ａ）と、
前記保護膜上にポジ型のフォトレジスト膜を形成する工程（３ｂ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＞ｘ２＞ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記フォトレジスト膜を露光する工程（３ｃ）と、
前記フォトレジスト膜を現像する工程（３ｄ）と、
前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記保護膜をエッチングする工程（３ｅ）と、
前記フォトレジスト膜を除去する工程（３ｆ）とを順次有するものである。
【００１５】
本発明の第４の半導体装置の製造方法は、
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口の保護膜を形成する工程（４ａ）と、
前記保護膜上にネガ型のフォトレジスト膜を形成する工程（４ｂ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記フォトレジスト膜を露光する工程（４ｃ）と、
前記フォトレジスト膜を現像する工程（４ｄ）と、
前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記保護膜をエッチングする工程（４ｅ）と、
前記フォトレジスト膜を除去する工程（４ｆ）とを順次有するものである。
【００１６】
本発明の第１、第２の半導体装置の製造方法では、ボンディングパッドの輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインより内側の第１領域と、第１のラインからボンディングパッドの輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインまでの第２領域と、第２のラインより外側の第３領域における露光に用いる光の透過量がそれぞれ異なるレチクルを用いて感光性材料からなる保護膜の露光を行うようにしている。
【００１７】
本発明の第１、第２の半導体装置の製造方法では、開口部が未開口の保護膜に対して、１回の露光と現像で、ボンディングパッドの輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、第１の開口部上に第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、ボンディングパッドの輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、第１のラインから第２のラインの間の領域はボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる開口部を開口することができる。
【００１８】
本発明の第３、第４の半導体装置の製造方法では、ボンディングパッドの輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインより内側の第１領域と、第１のラインからボンディングパッドの輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインまでの第２領域と、第２のラインより外側の第３領域における露光に用いる光の透過量がそれぞれ異なるレチクルを用いて、フォトレジスト膜の露光を行うようにしている。
【００１９】
本発明の第３、第４の半導体装置の製造方法では、フォトレジスト膜に対して、１回の露光と現像で、ボンディングパッドの輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、第１の開口部上に第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、ボンディングパッドの輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、第１のラインから第２のラインの間の領域はボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる開口部を開口することができる。
上記フォトレジスト膜をマスクとして開口部が未開口の保護膜をエッチングし、フォトレジスト膜を除去することで、開口部が未開口の保護膜に対して、ボンディングパッドの輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、第１の開口部上に第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、ボンディングパッドの輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、第１のラインから第２のラインの間の領域はボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる開口部を開口することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１〜第４の製造方法によれば、ボンディングパッドの輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、第１の開口部上に第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、ボンディングパッドの輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、第１のラインから第２のラインの間の領域はボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる２段構造の開口部を有する保護膜を備えた半導体装置を、製造効率良く低コストに、かつ開口部の形状精度良く、製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】半導体装置の概略断面図の一例である。
【図２】図１の半導体装置の要部平面図及び要部断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図４】図３（Ａ）で示す工程で用いるレチクルの平面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は第２実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は第３実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は第３実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は第４実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図９】従来の半導体装置の概略断面図の一例である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は従来の方法を説明する図である。
【図１１】２段構造の開口部を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
「第１実施形態の半導体装置の製造方法」
図面を参照して、本発明に係る第１実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。図１は半導体装置の概略断面図の一例、図２の上図は図１の半導体装置の要部平面図、図２の下図は同装置の要部断面図（Ａ−Ａ'断面図）、図３（Ａ）、（Ｂ）は製造工程図、図４は製造工程で用いるレチクルの平面図である。視認しやすくするため、各構成要素の縮尺や位置等は適宜実際のものとは異ならせてある。
【００２３】
図１に示す半導体装置１は、配線（図示略）及び配線に接続されたボンディングパッド１２等が形成された半導体ウェハ１１上に保護膜２０が形成され、保護膜２０にボンディングパッド１２の表面が露出した開口部２１が形成され、ボンディングパッド１２にボンディングボール３１とボンディングワイヤ３２を介して、リード３３、３４が接続され、封止樹脂４１により封止された半導体パッケージである。
保護膜２０としては、フォトレジスト膜が不要な感光性樹脂等の感光性材料が好ましく用いられる。感光性樹脂としては、感光性ポリイミド等が挙げられる。
【００２４】
図２に示すように、保護膜２０の開口部２１は、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の領域（Ｌ１〜Ｌ１の領域）に形成され、ボンディングパッド１２の表面が露出した第１の開口部２１Ａと、第１の開口部２１Ａ上に第１の開口部２１Ａよりも大きい開口面積で形成され、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２より内側の領域（Ｌ２〜Ｌ２の領域）に形成され、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２の間の第２領域（Ｌ１〜Ｌ２の領域）はボンディングパッド１２の表面が露出していない第２の開口部２１Ｂとの２段構造となっている。
【００２５】
例えば、ボンディングボール３１の径は３０〜３５μｍ程度、保護膜２０の厚み（＝第２のラインＬ２より外側の第３領域の厚み）は５μｍ程度、第１の開口部２１Ａの径（＝Ｌ１〜Ｌ１の長さ）は４０〜４５μｍ程度、第２の開口部２１Ｂの径（＝Ｌ２〜Ｌ２の長さ）は５０〜５５μｍ程度である。
【００２６】
図３（Ａ）に示すように、配線及び配線に接続されたボンディングパッド１２等が形成された半導体ウェハ１１（図示略）上に、開口部２１が未開口のポジ型の感光性材料からなる保護膜２０Ｐを形成する（工程（１ａ））。
次に同図に示すように、フォトマスクとして、第１のラインＬ１より内側の第１領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの第２領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＞ｘ２＞ｘ３を充足するレチクル（いわゆるハーフトーンレチクル）５１を用いて、保護膜を露光する（工程（１ｂ））。
図４は、レチクル５１の平面図の例である。図４中、符号５１Ａは第１領域、符号５１Ｂは第２領域、符号５１Ｃは第３領域を示している。
図３（Ａ）、図４においては、レチクル５１の各領域の色及び各領域上の矢印がそれぞれの領域の光透過量の大小を模式的に示している。
【００２７】
次に図３（Ｂ）に示すように、保護膜２０Ｐを現像する（工程（１ｃ））。以上の工程により、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとの２段構造を有する開口部２１を備えた保護膜２０を形成することができる。
【００２８】
保護膜２０Ｐは、第１のラインＬ１より内側の第１領域は充分に露光されて現像後に残存せず、第２のラインＬ２より外側の第３領域はほとんど露光されず現像後に大部分が残存し、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの第２領域は第１領域と第３領域の中間的なレベルで露光されて現像後に中間的な厚みで残存する。
【００２９】
各領域の光透過量ｘ１〜ｘ３は保護膜２０Ｐの材料や露光に用いる光の波長、露光時間等によって好適な条件が変わり、上記関係式を充足し、現像後に保護膜２０Ｐの第１領域が残存しないレベルであれば特に制限されない。
ｘ１は通常ほぼ１００％であり、例えば８０％以上が好ましい。ｘ１は現像後に保護膜２０Ｐの第１領域が残存しないレベルである必要がある。
ｘ３は通常ほぼ０％であるが、現像後に保護膜２０Ｐの第３領域の大部分が残存するレベルであればよい。第３領域の残存厚みは、露光前の保護膜２０Ｐの厚みによって好適な範囲は変わり、露光前の保護膜２０Ｐの厚みが５μｍ程度であれば、８０％以上の残存厚みが好ましい。
ｘ２は例えば２０〜５０％程度が好ましい。
ｘ２が高くなる程、同じ露光時間に対して現像後に保護膜２０Ｐの第２領域に残存する厚みが薄くなる。保護膜２０Ｐの第２領域に残存する厚みが過度に薄くなりすぎると、ボンディングパッド１２に接続された配線を充分に保護できなくなる恐れがある。
通常、第１領域の保護膜２０Ｐを完全に露光するため、露光時間は第１領域の保護膜２０Ｐが完全に露光される最小の露光時間よりも長めに設定される。保護膜２０Ｐの第２領域に残存する厚みが過度に薄くなりすぎないように、ｘ２は例えば２０〜３０％程度に低めに設定することがより好ましい。
【００３０】
その後、「背景技術」の項において、図１０（Ｃ）を参照して説明したように、中空部を有する棒状のボンディング治具を用い、ボンディング治具の中空部に通常金線からなる金属ワイヤを通したものを通常Ａｌからなるボンディングパッド１２に接触させ、超音波接合することで、ボンディングパッド１２にボンディングボール３１及びボンディングワイヤ３２を接続する。
ボンディングワイヤ３２の他端とリード３３、３４とを接続し、樹脂封止することで、半導体装置１が製造される。
【００３１】
本実施形態の半導体装置の製造方法では、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域と、第１のラインからボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２までの第２領域と、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量がそれぞれ異なるレチクル５１を用いて、ポジ型の感光性材料からなる保護膜２０Ｐの露光を行うようにしている。
【００３２】
かかる製造方法では、開口部２１が未開口の保護膜２０Ｐに対して、１回の露光と現像で、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとからなる２段構造の開口部２１を開口することができる。
本実施形態の製造方法では、工程数が少なく、用いるレチクルも１種でよく、露光の際にフォーカスを変える必要がないので、製造効率良く低コストに、かつ開口部２１の形状精度良く、半導体装置１を製造することができる。
【００３３】
なお、従来においても、ハーフトーンレチクルを用いて露光を行うことはなされている。ただし、ハーフトーンレチクルは光の波長程度以下(例えばｉ線の場合、具体的には３６５ｎｍ程度以下)の微細パターン形成を目的としたものである。かかる微細パターン形成において通常のバイナリーレチクルを用いた場合には、回折光の影響が無視できず、遮光したい領域にも光が漏れてしまう。そこで、レチクルにおいて光漏れが起こる領域を部分的に光を通すハーフトーン部として回折光の逆位相の光を供給することで、回折光を相殺させて遮光したい領域に光が漏れない工夫がなされている。しかしながら、ハーフトーンレチクルを用いる場合、ハーフトーン領域において膜減りが生じることが知られ、それをいかに防ぐかが課題とされている。例えば、「背景技術」の項において挙げた特許文献３には、この膜減りを防ぐ露光技術が提案されている。
【００３４】
すなわち、従来より、ハーフトーン領域において膜減りが生じること自体は課題として知られているが、本発明はこれを逆手に取って積極的に利用するものである。
上記のように、従来のハーフトーンレチクルは光の波長以下の微細パターン形成を目的に使用されている。本発明は、光の波長より２桁大きいサイズ（例えば２０〜５０μｍ程度)のパターン加工を対象としており、従来はハーフトーンレチクルの用途として考えられていなかった用途にハーフトーンレチクルを用いるものである。
【００３５】
「第２実施形態の半導体装置の製造方法」
図面を参照して、本発明に係る第２実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。図５（Ａ）、（Ｂ）は製造工程図である。第１実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明を省略する。
【００３６】
図５（Ａ）に示すように、配線及び配線に接続されたボンディングパッド１２等が形成された半導体ウェハ１１（図示略）上に、開口部２１が未開口のネガ型の感光性材料からなる保護膜２０Ｎを形成する（工程（２ａ））。
次に同図に示すように、フォトマスクとして、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、第１のラインＬ１からボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２までの第２領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３を充足するレチクル（ハーフトーンレチクル）５２を用いて、保護膜２０Ｎを露光する（工程（２ｂ））。
【００３７】
次に図５（Ｂ）に示すように、保護膜２０Ｎを現像する（工程（２ｃ））。以上の工程により、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとの２段構造を有する開口部２１を備えた保護膜２０を形成することができる。
【００３８】
保護膜２０Ｎは、第１のラインＬ１より内側の第１領域は実質的に露光されず現像後に残存せず、第２のラインＬ２より外側の第３領域は充分に露光されて現像後に大部分が残存し、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの第２領域は第１領域と第３領域の中間的なレベルで露光されて現像後に中間的な厚みで残存する。
【００３９】
各領域の光透過量ｘ１〜ｘ３は保護膜２０Ｎの材料や露光に用いる光の波長、露光時間等によって好適な条件が変わり、上記関係式を充足し、現像後に保護膜２０Ｎの第１領域が残存しないレベルであれば特に制限されない。
ｘ１は通常ほぼ０％であり、現像後に保護膜２０Ｎの第１領域が残存しないレベルである必要がある。
ｘ３は通常ほぼ１００％であるが、現像後に保護膜２０Ｎの第３領域の大部分が残存するレベルであればよい。第３領域の残存厚みは、露光前の保護膜２０Ｎの厚みによって好適な範囲は変わり、露光前の保護膜２０Ｎの厚みが５μｍ程度であれば、８０％以上の残存厚みが好ましい。
ｘ２は例えば５０〜８０％程度が好ましい。
ｘ２が低くなる程、同じ露光時間に対して現像後に保護膜２０Ｎの第２領域に残存する厚みが薄くなる。保護膜２０Ｎの第２領域に残存する厚みが過度に薄くなりすぎると、ボンディングパッド１２に接続された配線を充分に保護できなくなる恐れがある。
通常、第３領域の保護膜２０Ｎをほぼ完全に露光するため、露光時間は第３領域の保護膜２０Ｎが完全に露光される最小の露光時間よりも長めに設定される。保護膜２０Ｎの第２領域に残存する厚みが過度に薄くなりすぎないように、ｘ２は例えば７０〜８０％程度に高めに設定することがより好ましい。
【００４０】
本実施形態の半導体装置の製造方法では、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域と、第１のラインからボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２までの第２領域と、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量がそれぞれ異なるレチクル５２を用いて、ネガ型の感光性材料からなる保護膜２０Ｎの露光を行うようにしている。
【００４１】
かかる製造方法では、開口部２１が未開口の保護膜２０Ｎに対して、１回の露光と現像で、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとからなる２段構造の開口部２１を開口することができる。
本実施形態の製造方法では、工程数が少なく、用いるレチクルも１種でよく、露光の際にフォーカスを変える必要がないので、製造効率良く低コストに、かつ開口部２１の形状精度良く、半導体装置１を製造することができる。
【００４２】
「第３実施形態の半導体装置の製造方法」
図面を参照して、本発明に係る第２実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。図６（Ａ）、（Ｂ）及び図７（Ａ）〜（Ｃ）は製造工程図である。第１実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明を省略する。
【００４３】
図６（Ａ）に示すように、配線及び配線に接続されたボンディングパッド１２等が形成された半導体ウェハ１１（図示略）上に、開口部２１が未開口の保護膜２０Ｒを形成する（工程（３ａ））。
本実施形態においては、保護膜２０Ｒとして任意の絶縁材料が使用できる。保護膜２０Ｒとしては、感光性を有さないポリイミド等の有機材料、ＳｉＯ２あるいはＳｉｘＮｙ等の無機材料を使用できる。
【００４４】
次に同図に示すように、保護膜２０Ｒ上にポジ型のフォトレジスト膜３０Ｐを形成する（工程（３ｂ））。
次に同図に示すように、フォトマスクとして、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、第１のラインＬ１からボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２までの第２領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＞ｘ２＞ｘ３を充足するレチクル５１を用いて、フォトレジスト膜３０Ｐを露光する（工程（３ｃ））。
【００４５】
次に図６（Ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３０Ｐを現像する（工程（３ｄ））。
フォトレジスト膜３０Ｐは、第１のラインＬ１より内側の第１領域は充分に露光されて現像後に残存せず、第２のラインＬ２より外側の第３領域はほとんど露光されず現像後に大部分が残存し、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの第２領域は第１領域と第３領域の中間的なレベルで露光されて現像後に中間的な厚みで残存する。
以上の工程により、第１の開口部３１Ａと第２の開口部３１Ｂとの２段構造を有する開口部３１を備えたフォトレジスト膜３０が形成される。
【００４６】
次に図６（Ｂ）、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３０をマスクとして、保護膜２０Ｒをエッチングする（工程（３ｅ））。エッチング方法は特に制限されず、ドライエッチングでもウエットエッチングでもよく、保護膜２０Ｒの材料に応じて適宜選択される。
図７（Ａ）に示すように、保護膜２０Ｒにおいて、第１のラインＬ１より内側の第１領域はフォトレジスト膜３０がないため、他の領域よりも早くエッチングが進行する。第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの第２領域は、第２のラインＬ２より外側の第３領域よりもフォトレジスト膜３０の厚みが薄いので、エッチングによりフォトレジスト膜３０の第２領域は容易に除去される。フォトレジスト膜３０の第２領域が除去された後、保護膜２０Ｒの第２領域のエッチングが開始される。その結果、図７（Ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３０と同様のパターンの第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとからなる２段構造の開口部２１を備えた保護膜２０を形成することができる。
次に、フォトレジスト膜３０を除去する（工程（３ｆ））。
【００４７】
本実施形態の半導体装置の製造方法では、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域と、第１のラインＬ１からボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２までの第２領域と、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量が異なるレチクル５１を用いて、ポジ型のフォトレジスト膜３０Ｐの露光を行うようにしている。
【００４８】
かかる製造方法では、フォトレジスト膜３０Ｐに対して、１回の露光と現像で、第１の開口部３１Ａと第２の開口部３１Ｂとからなる２段構造の開口部３１を開口することができる。
上記フォトレジスト膜３０をマスクとして、開口部が未開口の保護膜２０Ｒをエッチングし、フォトレジスト膜３０を除去することで、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとからなる２段構造の開口部２１を開口することができる。
【００４９】
本実施形態の製造方法では、工程数が少なく、用いるレチクルも１種でよく、露光の際にフォーカスを変える必要がないので、製造効率良く低コストに、かつ開口部２１の形状精度良く、半導体装置１を製造することができる。
【００５０】
「第４実施形態の半導体装置の製造方法」
図面を参照して、本発明に係る第２実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。図８（Ａ）、（Ｂ）は製造工程図である。第２〜第３実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明を省略する。
【００５１】
図８（Ａ）に示すように、配線及び配線に接続されたボンディングパッド１２等が形成された半導体ウェハ１１（図示略）上に、開口部２１が未開口の保護膜２０Ｒを形成する（工程（４ａ））。
本実施形態においては、保護膜２０Ｒとして任意の絶縁材料が使用できる。保護膜２０Ｒとしては、感光性を有さないポリイミド等の有機材料、ＳｉＯ２あるいはＳｉｘＮｙ等の無機材料を使用できる。
【００５２】
次に同図に示すように、保護膜２０Ｒ上にネガ型のフォトレジスト膜３０Ｎを形成する（工程（３ｂ））。
次に同図に示すように、フォトマスクとして、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、第１のラインＬ１からボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインＬ２までの第２領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３を充足するレチクル５２を用いて、フォトレジスト膜３０Ｎを露光する（工程（４ｃ））。
【００５３】
次に図８（Ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３０Ｎを現像する（工程（４ｄ））。
フォトレジスト膜３０Ｎは、第１のラインＬ１より内側の第１領域は実質的に露光されず現像後に残存せず、第２のラインＬ２より外側の第３領域は充分に露光されて現像後に大部分が残存し、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの第２領域は第１領域と第３領域の中間的なレベルで露光されて現像後に中間的な厚みで残存する。
以上の工程により、第１の開口部３１Ａと第２の開口部３１Ｂとの２段構造を有する開口部３１を備えたフォトレジスト膜３０が形成される。
【００５４】
その後、第３実施形態において図６（Ｂ）、図７（Ａ）、（Ｂ）に示したのと同様に、フォトレジスト膜３０をマスクとして、保護膜２０Ｒをエッチングし（工程（４ｅ））、第３実施形態において図７（Ｃ）に示したのと同様に、フォトレジスト膜３０を除去する（工程（４ｆ））。
【００５５】
本実施形態の半導体装置の製造方法では、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域と、第１のラインＬ１からボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２までの第２領域と、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量がそれぞれ異なるレチクル５２を用いて、ネガ型のフォトレジスト膜３０Ｎの露光を行うようにしている。
【００５６】
かかる製造方法では、フォトレジスト膜３０Ｎに対して、１回の露光と現像で、第１の開口部３１Ａと第２の開口部３１Ｂとからなる２段構造の開口部３１を開口することができる。
上記フォトレジスト膜３０をマスクとして、開口部が未開口の保護膜２０Ｒをエッチングし、フォトレジスト膜３０を除去することで、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとからなる２段構造の開口部２１を開口することができる。
【００５７】
本実施形態の製造方法では、工程数が少なく、用いるレチクルも１種でよく、露光の際にフォーカスを変える必要がないので、製造効率良く低コストに、かつ開口部２１の形状精度良く、半導体装置１を製造することができる。
【００５８】
「設計変更」
本発明は上記実施例に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜設計変更可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 半導体装置
１１ 半導体ウェハ
１２ ボンディングパッド
２０ 保護膜
２０Ｐ、２０Ｎ、２０Ｒ 開口部が未開口の保護膜
２１ 開口部
２１Ａ 第１の開口部
２１Ｂ 第２の開口部
３０ フォトレジスト膜
３０Ｐ、３０Ｎ 露光前のフォトレジスト膜
３１Ａ 第１の開口部
３１Ｂ 第２の開口部
５１、５２ レチクル
Ｌ１ 第１のライン
Ｌ２ 第２のライン
Ｘ ボンディングパッドの輪郭
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、この保護膜にボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成された半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９に示す半導体装置１０１は、配線（図示略）及び配線に接続されたボンディングパッド１１２が形成された半導体ウェハ１１１上に保護膜１２０が形成され、保護膜１２０にボンディングパッド１１２の表面が露出した開口部１２１が形成され、ボンディングパッド１１２にボンディングボール１３１とボンディングワイヤ１３２を介して、リード１３３、１３４が接続され、封止樹脂１４１により封止された半導体パッケージである。
保護膜１２０としては、フォトレジスト膜が不要な感光性ポリイミドが好ましく用いられている。
【０００３】
図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、従来、開口部１２１の開口径は厚み方向に一様に近く、通常のバイナリーレクチル１５０を用いた１回の露光により感光性ポリイミドを露光し、これを現像することで、開口部１２１を形成している。図中、符号１２０Ｐは露光前の保護膜を示している。
図１０（Ａ）に示すように、ポジ型の感光性ポリイミドを用いる場合、バイナリーレクチル１５０としては、開口部１２１を形成する領域（図中、ラインＬ１より内側の領域）は光を通し、それより外側は光を通さないものが使用される。ネガ型の感光性ポリイミドを用いる場合、バイナリーレクチル１５０としては、開口部１２１を形成する領域は光を通さず、それより外側は光を通すものが使用される（図１０（Ａ）の反転パターン）。
【０００４】
近年、半導体部品は益々、高集積化・高密度化の傾向にある。それに伴って、上記半導体装置１０１のボンディングパッド１１２のサイズ及びピッチも微細化の傾向にあり、ボンディングパッド１１２の露出径は例えば５０μｍ以下となっている。
【０００５】
図１０（Ｃ）に示すように、ボンディングパッド１１２へのボンディングワイヤ１３２の接続は、中空部を有する棒状のボンディング治具１６０を用い、ボンディング治具１６０の中空部に通常金線からなる金属ワイヤ１６１を通したものを通常Ａｌからなるボンディングパッド１１２に接触させ、超音波接合することでなされている。
放電により球状となった金属ワイヤ１６１の先端部をボンディングパッド１１２に接触させ、熱と超音波をかけることで、ボンディングパッド１１２とボンディングボール１３１との接合面にＡｕ−Ａｌ合金が形成されて、ボンディングパッド１１２とボンディングボール１３１とが良好に接合される。
【０００６】
例えば、ボンディングパッドの露出径４０〜４５μｍ程度に対して、ボンディングボール１３１の径は３５〜４０μｍ程度、保護膜の厚みは５μｍ程度である。
かかる微細構造では、図１０（Ｃ）に示すように、開口径が厚み方向に一様に近くほぼストレートな開口部１２１では、開口部１２１の開口径とボンディング治具１６０の先端部の外径とが近く、ボンディング治具１６０の先端部が保護膜１２０に接触する恐れが生じるようになっている。
ボンディング治具１６０の先端部が保護膜１２０に接触すると、保護膜１２０にダメージを与える恐れがあり、また超音波のエネルギーが分散されて接合面におけるＡｕ−Ａｌ合金が良好に生成せず、ボンディングパッド１１２とボンディングボール１３１との接合強度の低下を招く恐れがある。
【０００７】
特許文献１、２には、図１１に示すように、保護膜の開口部１２１を、ボンディングパッド１１２の輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインＬ１より内側の領域に形成され、ボンディングパッド１１２の表面が露出した第１の開口部１２１Ａと、第１の開口部１２１Ａ上に第１の開口部１２１Ａよりも大きい開口面積で形成され、ボンディングパッド１１２の輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインＬ２より内側の領域に形成され、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２の間の領域はボンディングパッド１１２の表面が露出していない第２の開口部１２１Ｂとの２段構造として開口を広げた構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第3751731号公報
【特許文献２】特開平06-318614号公報
【特許文献３】特開2005-266025号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１には、２種類のバイナリーレチクルを用いて計２回露光を行うことにより、図１１に示した２段構造の開口部１２１を形成する方法（図１）と、同一のバイナリーレチクルを用い、１回目はフォーカスを意図的にずらしてレチクルの設計寸法よりも広く感光させ、２回目はジャストフォーカスでレチクルの設計寸法どおりに感光させて、図１１に示した２段構造の開口部１２１を形成する方法（図４）が記載されている。
【００１０】
特許文献２には、保護膜上に１回目のフォトレジスト膜の塗布・露光・現像を行い、このフォトレジスト膜をマスクとして第２の開口部１２１Ｂを開口し、さらに２回目のフォトレジスト膜の塗布・露光・現像を行い、このフォトレジスト膜をマスクとして第１の開口部１２１Ａを開口して、図１１に示した２段構造の開口部１２１形成する方法（図２）が記載されている。
【００１１】
特許文献１、２に記載のいずれの方法においても、２回の露光と現像を行うため工程数が多く、製造効率が悪い。特に特許文献２の方法では、フォトレジスト膜の塗布・露光・現像、及び保護膜のエッチングを２回繰り返す必要があり、工程数が多く、非効率である。また、特許文献１では感光性ポリイミドを使用しているため、フォトレジスト膜の塗布や保護膜のエッチングは不要であるが、感光性ポリイミドは露光に要する時間が長く、露光スループット（ステッパー占有時間）への影響が大きい。
特許文献１の図１に記載の方法及び特許文献２に記載の方法では、２種類のレチクルを使用するため、レチクル費用が２倍になる。また、異なるレチクルを露光機にセットし直すため、効率が悪く、露光スループットが低下する。
特許文献１の図４に記載の方法では、フォーカスの調整を２回行う必要があり、効率が悪く、露光スループットが低下する。また、フォーカスを意図的にずらす際の露光条件の制御が難しく、所望の形状の開口部を安定的に形成することが難しい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の半導体装置の製造方法は、
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口のポジ型の感光性材料からなる保護膜を形成する工程（１ａ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＞ｘ２＞ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記保護膜を露光する工程（１ｂ）と、
前記保護膜を現像する工程（１ｃ）とを順次有するものである。
【００１３】
本発明の第２の半導体装置の製造方法は、
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口のネガ型の感光性材料からなる保護膜を形成する工程（２ａ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の第３領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記保護膜を露光する工程（２ｂ）と、
前記保護膜を現像する工程（２ｃ）とを順次有するものである。
【００１４】
本発明の第３の半導体装置の製造方法は、
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口の保護膜を形成する工程（３ａ）と、
前記保護膜上にポジ型のフォトレジスト膜を形成する工程（３ｂ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＞ｘ２＞ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記フォトレジスト膜を露光する工程（３ｃ）と、
前記フォトレジスト膜を現像する工程（３ｄ）と、
前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記保護膜をエッチングする工程（３ｅ）と、
前記フォトレジスト膜を除去する工程（３ｆ）とを順次有するものである。
【００１５】
本発明の第４の半導体装置の製造方法は、
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口の保護膜を形成する工程（４ａ）と、
前記保護膜上にネガ型のフォトレジスト膜を形成する工程（４ｂ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記フォトレジスト膜を露光する工程（４ｃ）と、
前記フォトレジスト膜を現像する工程（４ｄ）と、
前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記保護膜をエッチングする工程（４ｅ）と、
前記フォトレジスト膜を除去する工程（４ｆ）とを順次有するものである。
【００１６】
本発明の第１、第２の半導体装置の製造方法では、ボンディングパッドの輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインより内側の第１領域と、第１のラインからボンディングパッドの輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインまでの第２領域と、第２のラインより外側の第３領域における露光に用いる光の透過量がそれぞれ異なるレチクルを用いて感光性材料からなる保護膜の露光を行うようにしている。
【００１７】
本発明の第１、第２の半導体装置の製造方法では、開口部が未開口の保護膜に対して、１回の露光と現像で、ボンディングパッドの輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、第１の開口部上に第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、ボンディングパッドの輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、第１のラインから第２のラインの間の領域はボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる開口部を開口することができる。
【００１８】
本発明の第３、第４の半導体装置の製造方法では、ボンディングパッドの輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインより内側の第１領域と、第１のラインからボンディングパッドの輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインまでの第２領域と、第２のラインより外側の第３領域における露光に用いる光の透過量がそれぞれ異なるレチクルを用いて、フォトレジスト膜の露光を行うようにしている。
【００１９】
本発明の第３、第４の半導体装置の製造方法では、フォトレジスト膜に対して、１回の露光と現像で、ボンディングパッドの輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、第１の開口部上に第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、ボンディングパッドの輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、第１のラインから第２のラインの間の領域はボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる開口部を開口することができる。
上記フォトレジスト膜をマスクとして開口部が未開口の保護膜をエッチングし、フォトレジスト膜を除去することで、開口部が未開口の保護膜に対して、ボンディングパッドの輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、第１の開口部上に第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、ボンディングパッドの輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、第１のラインから第２のラインの間の領域はボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる開口部を開口することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１〜第４の製造方法によれば、ボンディングパッドの輪郭よりも内側でこの輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、第１の開口部上に第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、ボンディングパッドの輪郭よりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、第１のラインから第２のラインの間の領域はボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる２段構造の開口部を有する保護膜を備えた半導体装置を、製造効率良く低コストに、かつ開口部の形状精度良く、製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】半導体装置の概略断面図の一例である。
【図２】図１の半導体装置の要部平面図及び要部断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図４】図３（Ａ）で示す工程で用いるレチクルの平面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は第２実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は第３実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は第３実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は第４実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図９】従来の半導体装置の概略断面図の一例である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は従来の方法を説明する図である。
【図１１】２段構造の開口部を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
「第１実施形態の半導体装置の製造方法」
図面を参照して、本発明に係る第１実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。図１は半導体装置の概略断面図の一例、図２の上図は図１の半導体装置の要部平面図、図２の下図は同装置の要部断面図（Ａ−Ａ'断面図）、図３（Ａ）、（Ｂ）は製造工程図、図４は製造工程で用いるレチクルの平面図である。視認しやすくするため、各構成要素の縮尺や位置等は適宜実際のものとは異ならせてある。
【００２３】
図１に示す半導体装置１は、配線（図示略）及び配線に接続されたボンディングパッド１２等が形成された半導体ウェハ１１上に保護膜２０が形成され、保護膜２０にボンディングパッド１２の表面が露出した開口部２１が形成され、ボンディングパッド１２にボンディングボール３１とボンディングワイヤ３２を介して、リード３３、３４が接続され、封止樹脂４１により封止された半導体パッケージである。
保護膜２０としては、フォトレジスト膜が不要な感光性樹脂等の感光性材料が好ましく用いられる。感光性樹脂としては、感光性ポリイミド等が挙げられる。
【００２４】
図２に示すように、保護膜２０の開口部２１は、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の領域（Ｌ１〜Ｌ１の領域）に形成され、ボンディングパッド１２の表面が露出した第１の開口部２１Ａと、第１の開口部２１Ａ上に第１の開口部２１Ａよりも大きい開口面積で形成され、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２より内側の領域（Ｌ２〜Ｌ２の領域）に形成され、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２の間の第２領域（Ｌ１〜Ｌ２の領域）はボンディングパッド１２の表面が露出していない第２の開口部２１Ｂとの２段構造となっている。
【００２５】
例えば、ボンディングボール３１の径は３０〜３５μｍ程度、保護膜２０の厚み（＝第２のラインＬ２より外側の第３領域の厚み）は５μｍ程度、第１の開口部２１Ａの径（＝Ｌ１〜Ｌ１の長さ）は４０〜４５μｍ程度、第２の開口部２１Ｂの径（＝Ｌ２〜Ｌ２の長さ）は５０〜５５μｍ程度である。
【００２６】
図３（Ａ）に示すように、配線及び配線に接続されたボンディングパッド１２等が形成された半導体ウェハ１１（図示略）上に、開口部２１が未開口のポジ型の感光性材料からなる保護膜２０Ｐを形成する（工程（１ａ））。
次に同図に示すように、フォトマスクとして、第１のラインＬ１より内側の第１領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの第２領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＞ｘ２＞ｘ３を充足するレチクル（いわゆるハーフトーンレチクル）５１を用いて、保護膜を露光する（工程（１ｂ））。
図４は、レチクル５１の平面図の例である。図４中、符号５１Ａは第１領域、符号５１Ｂは第２領域、符号５１Ｃは第３領域を示している。
図３（Ａ）、図４においては、レチクル５１の各領域の色及び各領域上の矢印がそれぞれの領域の光透過量の大小を模式的に示している。
【００２７】
次に図３（Ｂ）に示すように、保護膜２０Ｐを現像する（工程（１ｃ））。以上の工程により、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとの２段構造を有する開口部２１を備えた保護膜２０を形成することができる。
【００２８】
保護膜２０Ｐは、第１のラインＬ１より内側の第１領域は充分に露光されて現像後に残存せず、第２のラインＬ２より外側の第３領域はほとんど露光されず現像後に大部分が残存し、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの第２領域は第１領域と第３領域の中間的なレベルで露光されて現像後に中間的な厚みで残存する。
【００２９】
各領域の光透過量ｘ１〜ｘ３は保護膜２０Ｐの材料や露光に用いる光の波長、露光時間等によって好適な条件が変わり、上記関係式を充足し、現像後に保護膜２０Ｐの第１領域が残存しないレベルであれば特に制限されない。
ｘ１は通常ほぼ１００％であり、例えば８０％以上が好ましい。ｘ１は現像後に保護膜２０Ｐの第１領域が残存しないレベルである必要がある。
ｘ３は通常ほぼ０％であるが、現像後に保護膜２０Ｐの第３領域の大部分が残存するレベルであればよい。第３領域の残存厚みは、露光前の保護膜２０Ｐの厚みによって好適な範囲は変わり、露光前の保護膜２０Ｐの厚みが５μｍ程度であれば、８０％以上の残存厚みが好ましい。
ｘ２は例えば２０〜５０％程度が好ましい。
ｘ２が高くなる程、同じ露光時間に対して現像後に保護膜２０Ｐの第２領域に残存する厚みが薄くなる。保護膜２０Ｐの第２領域に残存する厚みが過度に薄くなりすぎると、ボンディングパッド１２に接続された配線を充分に保護できなくなる恐れがある。
通常、第１領域の保護膜２０Ｐを完全に露光するため、露光時間は第１領域の保護膜２０Ｐが完全に露光される最小の露光時間よりも長めに設定される。保護膜２０Ｐの第２領域に残存する厚みが過度に薄くなりすぎないように、ｘ２は例えば２０〜３０％程度に低めに設定することがより好ましい。
【００３０】
その後、「背景技術」の項において、図１０（Ｃ）を参照して説明したように、中空部を有する棒状のボンディング治具を用い、ボンディング治具の中空部に通常金線からなる金属ワイヤを通したものを通常Ａｌからなるボンディングパッド１２に接触させ、超音波接合することで、ボンディングパッド１２にボンディングボール３１及びボンディングワイヤ３２を接続する。
ボンディングワイヤ３２の他端とリード３３、３４とを接続し、樹脂封止することで、半導体装置１が製造される。
【００３１】
本実施形態の半導体装置の製造方法では、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域と、第１のラインからボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２までの第２領域と、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量がそれぞれ異なるレチクル５１を用いて、ポジ型の感光性材料からなる保護膜２０Ｐの露光を行うようにしている。
【００３２】
かかる製造方法では、開口部２１が未開口の保護膜２０Ｐに対して、１回の露光と現像で、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとからなる２段構造の開口部２１を開口することができる。
本実施形態の製造方法では、工程数が少なく、用いるレチクルも１種でよく、露光の際にフォーカスを変える必要がないので、製造効率良く低コストに、かつ開口部２１の形状精度良く、半導体装置１を製造することができる。
【００３３】
なお、従来においても、ハーフトーンレチクルを用いて露光を行うことはなされている。ただし、ハーフトーンレチクルは光の波長程度以下(例えばｉ線の場合、具体的には３６５ｎｍ程度以下)の微細パターン形成を目的としたものである。かかる微細パターン形成において通常のバイナリーレチクルを用いた場合には、回折光の影響が無視できず、遮光したい領域にも光が漏れてしまう。そこで、レチクルにおいて光漏れが起こる領域を部分的に光を通すハーフトーン部として回折光の逆位相の光を供給することで、回折光を相殺させて遮光したい領域に光が漏れない工夫がなされている。しかしながら、ハーフトーンレチクルを用いる場合、ハーフトーン領域において膜減りが生じることが知られ、それをいかに防ぐかが課題とされている。例えば、「背景技術」の項において挙げた特許文献３には、この膜減りを防ぐ露光技術が提案されている。
【００３４】
すなわち、従来より、ハーフトーン領域において膜減りが生じること自体は課題として知られているが、本発明はこれを逆手に取って積極的に利用するものである。
上記のように、従来のハーフトーンレチクルは光の波長以下の微細パターン形成を目的に使用されている。本発明は、光の波長より２桁大きいサイズ（例えば２０〜５０μｍ程度)のパターン加工を対象としており、従来はハーフトーンレチクルの用途として考えられていなかった用途にハーフトーンレチクルを用いるものである。
【００３５】
「第２実施形態の半導体装置の製造方法」
図面を参照して、本発明に係る第２実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。図５（Ａ）、（Ｂ）は製造工程図である。第１実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明を省略する。
【００３６】
図５（Ａ）に示すように、配線及び配線に接続されたボンディングパッド１２等が形成された半導体ウェハ１１（図示略）上に、開口部２１が未開口のネガ型の感光性材料からなる保護膜２０Ｎを形成する（工程（２ａ））。
次に同図に示すように、フォトマスクとして、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、第１のラインＬ１からボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２までの第２領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３を充足するレチクル（ハーフトーンレチクル）５２を用いて、保護膜２０Ｎを露光する（工程（２ｂ））。
【００３７】
次に図５（Ｂ）に示すように、保護膜２０Ｎを現像する（工程（２ｃ））。以上の工程により、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとの２段構造を有する開口部２１を備えた保護膜２０を形成することができる。
【００３８】
保護膜２０Ｎは、第１のラインＬ１より内側の第１領域は実質的に露光されず現像後に残存せず、第２のラインＬ２より外側の第３領域は充分に露光されて現像後に大部分が残存し、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの第２領域は第１領域と第３領域の中間的なレベルで露光されて現像後に中間的な厚みで残存する。
【００３９】
各領域の光透過量ｘ１〜ｘ３は保護膜２０Ｎの材料や露光に用いる光の波長、露光時間等によって好適な条件が変わり、上記関係式を充足し、現像後に保護膜２０Ｎの第１領域が残存しないレベルであれば特に制限されない。
ｘ１は通常ほぼ０％であり、現像後に保護膜２０Ｎの第１領域が残存しないレベルである必要がある。
ｘ３は通常ほぼ１００％であるが、現像後に保護膜２０Ｎの第３領域の大部分が残存するレベルであればよい。第３領域の残存厚みは、露光前の保護膜２０Ｎの厚みによって好適な範囲は変わり、露光前の保護膜２０Ｎの厚みが５μｍ程度であれば、８０％以上の残存厚みが好ましい。
ｘ２は例えば５０〜８０％程度が好ましい。
ｘ２が低くなる程、同じ露光時間に対して現像後に保護膜２０Ｎの第２領域に残存する厚みが薄くなる。保護膜２０Ｎの第２領域に残存する厚みが過度に薄くなりすぎると、ボンディングパッド１２に接続された配線を充分に保護できなくなる恐れがある。
通常、第３領域の保護膜２０Ｎをほぼ完全に露光するため、露光時間は第３領域の保護膜２０Ｎが完全に露光される最小の露光時間よりも長めに設定される。保護膜２０Ｎの第２領域に残存する厚みが過度に薄くなりすぎないように、ｘ２は例えば７０〜８０％程度に高めに設定することがより好ましい。
【００４０】
本実施形態の半導体装置の製造方法では、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域と、第１のラインからボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２までの第２領域と、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量がそれぞれ異なるレチクル５２を用いて、ネガ型の感光性材料からなる保護膜２０Ｎの露光を行うようにしている。
【００４１】
かかる製造方法では、開口部２１が未開口の保護膜２０Ｎに対して、１回の露光と現像で、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとからなる２段構造の開口部２１を開口することができる。
本実施形態の製造方法では、工程数が少なく、用いるレチクルも１種でよく、露光の際にフォーカスを変える必要がないので、製造効率良く低コストに、かつ開口部２１の形状精度良く、半導体装置１を製造することができる。
【００４２】
「第３実施形態の半導体装置の製造方法」
図面を参照して、本発明に係る第２実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。図６（Ａ）、（Ｂ）及び図７（Ａ）〜（Ｃ）は製造工程図である。第１実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明を省略する。
【００４３】
図６（Ａ）に示すように、配線及び配線に接続されたボンディングパッド１２等が形成された半導体ウェハ１１（図示略）上に、開口部２１が未開口の保護膜２０Ｒを形成する（工程（３ａ））。
本実施形態においては、保護膜２０Ｒとして任意の絶縁材料が使用できる。保護膜２０Ｒとしては、感光性を有さないポリイミド等の有機材料、ＳｉＯ２あるいはＳｉｘＮｙ等の無機材料を使用できる。
【００４４】
次に同図に示すように、保護膜２０Ｒ上にポジ型のフォトレジスト膜３０Ｐを形成する（工程（３ｂ））。
次に同図に示すように、フォトマスクとして、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、第１のラインＬ１からボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２までの第２領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＞ｘ２＞ｘ３を充足するレチクル５１を用いて、フォトレジスト膜３０Ｐを露光する（工程（３ｃ））。
【００４５】
次に図６（Ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３０Ｐを現像する（工程（３ｄ））。
フォトレジスト膜３０Ｐは、第１のラインＬ１より内側の第１領域は充分に露光されて現像後に残存せず、第２のラインＬ２より外側の第３領域はほとんど露光されず現像後に大部分が残存し、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの第２領域は第１領域と第３領域の中間的なレベルで露光されて現像後に中間的な厚みで残存する。
以上の工程により、第１の開口部３１Ａと第２の開口部３１Ｂとの２段構造を有する開口部３１を備えたフォトレジスト膜３０が形成される。
【００４６】
次に図６（Ｂ）、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３０をマスクとして、保護膜２０Ｒをエッチングする（工程（３ｅ））。エッチング方法は特に制限されず、ドライエッチングでもウエットエッチングでもよく、保護膜２０Ｒの材料に応じて適宜選択される。
図７（Ａ）に示すように、保護膜２０Ｒにおいて、第１のラインＬ１より内側の第１領域はフォトレジスト膜３０がないため、他の領域よりも早くエッチングが進行する。第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの第２領域は、第２のラインＬ２より外側の第３領域よりもフォトレジスト膜３０の厚みが薄いので、エッチングによりフォトレジスト膜３０の第２領域は容易に除去される。フォトレジスト膜３０の第２領域が除去された後、保護膜２０Ｒの第２領域のエッチングが開始される。その結果、図７（Ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３０と同様のパターンの第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとからなる２段構造の開口部２１を備えた保護膜２０を形成することができる。
次に、フォトレジスト膜３０を除去する（工程（３ｆ））。
【００４７】
本実施形態の半導体装置の製造方法では、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域と、第１のラインＬ１からボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２までの第２領域と、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量が異なるレチクル５１を用いて、ポジ型のフォトレジスト膜３０Ｐの露光を行うようにしている。
【００４８】
かかる製造方法では、フォトレジスト膜３０Ｐに対して、１回の露光と現像で、第１の開口部３１Ａと第２の開口部３１Ｂとからなる２段構造の開口部３１を開口することができる。
上記フォトレジスト膜３０をマスクとして、開口部が未開口の保護膜２０Ｒをエッチングし、フォトレジスト膜３０を除去することで、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとからなる２段構造の開口部２１を開口することができる。
【００４９】
本実施形態の製造方法では、工程数が少なく、用いるレチクルも１種でよく、露光の際にフォーカスを変える必要がないので、製造効率良く低コストに、かつ開口部２１の形状精度良く、半導体装置１を製造することができる。
【００５０】
「第４実施形態の半導体装置の製造方法」
図面を参照して、本発明に係る第２実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。図８（Ａ）、（Ｂ）は製造工程図である。第２〜第３実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明を省略する。
【００５１】
図８（Ａ）に示すように、配線及び配線に接続されたボンディングパッド１２等が形成された半導体ウェハ１１（図示略）上に、開口部２１が未開口の保護膜２０Ｒを形成する（工程（４ａ））。
本実施形態においては、保護膜２０Ｒとして任意の絶縁材料が使用できる。保護膜２０Ｒとしては、感光性を有さないポリイミド等の有機材料、ＳｉＯ２あるいはＳｉｘＮｙ等の無機材料を使用できる。
【００５２】
次に同図に示すように、保護膜２０Ｒ上にネガ型のフォトレジスト膜３０Ｎを形成する（工程（３ｂ））。
次に同図に示すように、フォトマスクとして、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、第１のラインＬ１からボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側でこの輪郭に沿った第２のラインＬ２までの第２領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３を充足するレチクル５２を用いて、フォトレジスト膜３０Ｎを露光する（工程（４ｃ））。
【００５３】
次に図８（Ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３０Ｎを現像する（工程（４ｄ））。
フォトレジスト膜３０Ｎは、第１のラインＬ１より内側の第１領域は実質的に露光されず現像後に残存せず、第２のラインＬ２より外側の第３領域は充分に露光されて現像後に大部分が残存し、第１のラインＬ１から第２のラインＬ２までの第２領域は第１領域と第３領域の中間的なレベルで露光されて現像後に中間的な厚みで残存する。
以上の工程により、第１の開口部３１Ａと第２の開口部３１Ｂとの２段構造を有する開口部３１を備えたフォトレジスト膜３０が形成される。
【００５４】
その後、第３実施形態において図６（Ｂ）、図７（Ａ）、（Ｂ）に示したのと同様に、フォトレジスト膜３０をマスクとして、保護膜２０Ｒをエッチングし（工程（４ｅ））、第３実施形態において図７（Ｃ）に示したのと同様に、フォトレジスト膜３０を除去する（工程（４ｆ））。
【００５５】
本実施形態の半導体装置の製造方法では、ボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも内側で輪郭Ｘに沿った第１のラインＬ１より内側の第１領域と、第１のラインＬ１からボンディングパッド１２の輪郭Ｘよりも外側で輪郭Ｘに沿った第２のラインＬ２までの第２領域と、第２のラインＬ２より外側の第３領域における露光に用いる光の透過量がそれぞれ異なるレチクル５２を用いて、ネガ型のフォトレジスト膜３０Ｎの露光を行うようにしている。
【００５６】
かかる製造方法では、フォトレジスト膜３０Ｎに対して、１回の露光と現像で、第１の開口部３１Ａと第２の開口部３１Ｂとからなる２段構造の開口部３１を開口することができる。
上記フォトレジスト膜３０をマスクとして、開口部が未開口の保護膜２０Ｒをエッチングし、フォトレジスト膜３０を除去することで、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとからなる２段構造の開口部２１を開口することができる。
【００５７】
本実施形態の製造方法では、工程数が少なく、用いるレチクルも１種でよく、露光の際にフォーカスを変える必要がないので、製造効率良く低コストに、かつ開口部２１の形状精度良く、半導体装置１を製造することができる。
【００５８】
「設計変更」
本発明は上記実施例に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜設計変更可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 半導体装置
１１ 半導体ウェハ
１２ ボンディングパッド
２０ 保護膜
２０Ｐ、２０Ｎ、２０Ｒ 開口部が未開口の保護膜
２１ 開口部
２１Ａ 第１の開口部
２１Ｂ 第２の開口部
３０ フォトレジスト膜
３０Ｐ、３０Ｎ 露光前のフォトレジスト膜
３１Ａ 第１の開口部
３１Ｂ 第２の開口部
５１、５２ レチクル
Ｌ１ 第１のライン
Ｌ２ 第２のライン
Ｘ ボンディングパッドの輪郭
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口のポジ型の感光性材料からなる保護膜を形成する工程（１ａ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＞ｘ２＞ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記保護膜を露光する工程（１ｂ）と、
前記保護膜を現像する工程（１ｃ）とを順次有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口のネガ型の感光性材料からなる保護膜を形成する工程（２ａ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の第３領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記保護膜を露光する工程（２ｂ）と、
前記保護膜を現像する工程（２ｃ）とを順次有する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口の保護膜を形成する工程（３ａ）と、
前記保護膜上にポジ型のフォトレジスト膜を形成する工程（３ｂ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＞ｘ２＞ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記フォトレジスト膜を露光する工程（３ｃ）と、
前記フォトレジスト膜を現像する工程（３ｄ）と、
前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記保護膜をエッチングする工程（３ｅ）と、
前記フォトレジスト膜を除去する工程（３ｆ）とを順次有する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口の保護膜を形成する工程（４ａ）と、
前記保護膜上にネガ型のフォトレジスト膜を形成する工程（４ｂ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記フォトレジスト膜を露光する工程（４ｃ）と、
前記フォトレジスト膜を現像する工程（４ｄ）と、
前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記保護膜をエッチングする工程（４ｅ）と、
前記フォトレジスト膜を除去する工程（４ｆ）とを順次有する半導体装置の製造方法。
【請求項１】
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口のポジ型の感光性材料からなる保護膜を形成する工程（１ａ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＞ｘ２＞ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記保護膜を露光する工程（１ｂ）と、
前記保護膜を現像する工程（１ｃ）とを順次有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口のネガ型の感光性材料からなる保護膜を形成する工程（２ａ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の第３領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記保護膜を露光する工程（２ｂ）と、
前記保護膜を現像する工程（２ｃ）とを順次有する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口の保護膜を形成する工程（３ａ）と、
前記保護膜上にポジ型のフォトレジスト膜を形成する工程（３ｂ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＞ｘ２＞ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記フォトレジスト膜を露光する工程（３ｃ）と、
前記フォトレジスト膜を現像する工程（３ｄ）と、
前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記保護膜をエッチングする工程（３ｅ）と、
前記フォトレジスト膜を除去する工程（３ｆ）とを順次有する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
ボンディングパッドが形成された半導体ウェハ上に保護膜が形成され、当該保護膜に前記ボンディングパッドの表面が露出した開口部が形成されたものであり、
前記開口部は、
前記ボンディングパッドの輪郭よりも内側で当該輪郭に沿った第１のラインより内側の領域に形成され、前記ボンディングパッドの表面が露出した第１の開口部と、
前記第１の開口部上に当該第１の開口部よりも大きい開口面積で形成され、前記ボンディングパッドの輪郭よりも外側で当該輪郭に沿った第２のラインより内側の領域に形成され、前記第１のラインから前記第２のラインの間の領域は前記ボンディングパッドの表面が露出していない第２の開口部とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングパッドが形成された前記半導体ウェハ上に、前記開口部が未開口の保護膜を形成する工程（４ａ）と、
前記保護膜上にネガ型のフォトレジスト膜を形成する工程（４ｂ）と、
フォトマスクとして、前記第１のラインより内側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ１とし、前記第１のラインから前記第２のラインまでの領域における露光に用いる光の透過量をｘ２とし、前記第２のラインより外側の領域における露光に用いる光の透過量をｘ３としたとき、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３を充足するレチクルを用いて、前記フォトレジスト膜を露光する工程（４ｃ）と、
前記フォトレジスト膜を現像する工程（４ｄ）と、
前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記保護膜をエッチングする工程（４ｅ）と、
前記フォトレジスト膜を除去する工程（４ｆ）とを順次有する半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２４９６５５（Ｐ２０１１−２４９６５５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２７８３（Ｐ２０１０−１２２７８３）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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