導体層の形成方法及び半導体装置の製造方法

【課題】レジスト残滓を確実に除去する。
【解決手段】基板１０上の一部にレジスト２０を用いて導体層１９をパターニングした後、レジスト２０を剥離するレジスト剥離工程と、基板１０の導体層１９が形成された面に対して、第一ノズル１０３から第一噴射圧で溶剤を噴射することによりレジスト２０の残滓２０ｂをふやかし、第二ノズル１０４から第一噴射圧よりも高圧の第二噴射圧で溶剤を噴射することによりレジスト２０の残滓２０ｂを物理力で除去するレジスト残滓除去工程と、を備える導体層の形成方法である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体層の形成方法及びＷＬＰ（Wafer Level Package）等の半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
半導体装置には、図２９に示すような構造のものがある。半導体デバイスウェハ１１０の接続パッド１１２が設けられた面に絶縁膜１１４が設けられ、絶縁膜１１４には接続パッド１１２の中央部に対応する部分に開口１１４ａが設けられている。絶縁膜１１４の表面及び開口１１４ａ内には電解めっき用シード層１１６が設けられ、電解めっき用シード層１１６の上部に再配線１１９が形成されている。再配線１１９は電解めっき用シード層１１６を介して接続パッド１１２に接続される。再配線１１９の端部に柱状電極１２１が設けられ、再配線１１９及び絶縁膜１１３が封止膜１２２により封止される。柱状電極１２１は封止膜１２２から露出し、柱状電極１２１の表面に半田端子１２３が設けられる。半田端子１２３を介して半導体装置１０１は図示しない回路基板に接続される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８７０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、柱状電極を電解めっき法により作成するときに、柱状電極を形成しない部分にレジストを設け、柱状電極の形成後にレジストを剥離する。
しかし、再配線等が設けられた基板には微細な凹凸があるため、レジストが完全に剥離されず残滓が残る場合がある。残滓が残った場合には、残滓の下部の電解めっき用シード層が除去されず、隣接する再配線や柱状電極間のショート不良の原因となる。また、残滓が残ったまま封止膜により封止した場合には、耐湿信頼性低下のおそれがある。これを防ぐために最終外観検査において残滓が残っている半導体装置を除去するので、歩留まりが低下するという問題がある。
【０００５】
本発明の課題は、レジスト残滓を確実に除去することができ歩留まりが改善される導体層の形成方法及び半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、本発明の第１の態様によれば、基板上の一部にレジストを用いて導体層をパターニングした後、前記レジストを剥離するレジスト剥離工程と、前記基板の前記導体層が形成された面に対して、第一ノズルから第一噴射圧で溶剤を噴射することにより前記レジストの残滓をふやかし、第二ノズルから前記第一噴射圧よりも高圧の第二噴射圧で溶剤を噴射することにより前記レジストの残滓を物理力で除去するレジスト残滓除去工程と、を備えることを特徴とする導体層の形成方法が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、半導体基板の表面に複数の接続端子が形成された半導体デバイスウェハの表面を覆うとともに前記接続端子を露出させる開口を有する絶縁膜と、露出した前記接続端子及び前記絶縁膜の表面に形成された電解めっき用シード層と、前記電解めっき用シード層の表面に形成された再配線と、の上部に柱状電極がパターニングされた半導体装置の製造方法において、柱状電極用レジストを用いて前記柱状電極をパターニングした後、前記柱状電極用レジストを剥離する柱状電極用レジスト剥離工程と、
前記柱状電極が形成された面に対して、第一ノズルから第一噴射圧で溶剤を噴射することにより前記レジストの残滓をふやかし、第二ノズルから前記第一噴射圧よりも高圧の第二噴射圧で溶剤を噴射することにより前記レジストの残滓を物理力で除去するレジスト残滓除去工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【０００８】
好ましくは、前記第二噴射圧を２．７６ＭＰａ以上、処理時間を２分以上とする。
好ましくは、前記レジスト残滓除去工程において、前記基板の前記導体層が形成された面を下側に向けた状態で保持し、前記第一ノズル及び前記第二ノズルはそれぞれ前記溶剤を上方に向かって噴射する。
好ましくは、前記レジスト残滓除去工程において、前記第一ノズルは固定であり、前記第二ノズルは可動である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レジスト残滓を確実に除去することができ歩留まりが改善される導体層の形成方法及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置１Ａを示す断面図である。
【図２】半導体装置１Ａの製造方法の説明図である。
【図３】半導体装置１Ａの製造方法の説明図である。
【図４】半導体装置１Ａの製造方法の説明図である。
【図５】半導体装置１Ａの製造方法の説明図である。
【図６】半導体装置１Ａの製造方法の説明図である。
【図７】半導体装置１Ａの製造方法の説明図である。
【図８】半導体装置１Ａの製造方法の説明図である。
【図９】半導体装置１Ａの製造方法の説明図である。
【図１０】洗浄装置１００を示す模式図である。
【図１１】半導体装置１Ａの製造方法の説明図である。
【図１２】半導体装置１Ａの製造方法の説明図である。
【図１３】半導体装置１Ａの製造方法の説明図である。
【図１４】半導体装置１Ａの製造方法の説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置１Ｂを示す断面図である。
【図１６】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【図１７】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【図１８】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【図１９】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【図２０】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【図２１】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【図２２】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【図２３】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【図２４】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【図２５】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【図２６】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【図２７】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【図２８】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【図２９】半導体装置１Ｂの製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態に係る半導体装置１Ａを示す断面図である。図１に示すように、半導体装置１Ａは、半導体デバイスウェハ１０の表面に再配線１９、柱状電極２１、半田端子２３等を形成してなる。
半導体デバイスウェハ１０は、図１に示すように、シリコン等からなる半導体基板１１と、金属等の導電性材料からなる複数の接続パッド１２と、酸化シリコン等の絶縁性材料からなるパッシベーション膜１３と、等を備える。
【００１２】
半導体基板１１の表面には、ＬＳＩや配線等が形成されている。接続パッド１２はシリコン基板１１上の配線と接続されている。パッシベーション膜１３は半導体基板１１の表面に形成され、ＬＳＩや配線等を被覆する。また、パッシベーション膜１３には、接続パッド１２を露出させる開口１３ａが設けられている。図１に示すように、開口１３ａは接続パッド１２よりも小さい。
【００１３】
パッシベーション膜１３の表面には、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等からなる絶縁膜１４が形成されている。絶縁膜１４には、ポリイミド（ＰＩ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、等の高機能プラスチック材料、エポキシ系、フェノール系、シリコン系等のプラスチック材料、またはこれらの複合材料等を用いることができる。
【００１４】
絶縁膜１４には、接続パッド１２を露出させる開口１４ａが設けられている。開口１４ａは例えばレーザにより形成することができる。図１に示すように、絶縁膜１４の開口１４ａはパッシベーション膜１３の開口１３ａよりも小さく、開口１４ａの外周部で接続パッド１２と絶縁膜１４とが密着している。
【００１５】
絶縁膜１４の表面の一部、及び、開口１４ａから露出した接続パッド１２の上部には、銅等からなる電解めっき用シード層１６が形成されている。電解めっき用シード層１６は、２００ｎｍ〜２０００ｎｍの厚さが好ましい。電解めっき用シード層１６の一端部は、開口１３ａ、１４ａを介して接続パッド１２に接続されている。
電解めっき用シード層１６の表面には銅等の導電性材料からなる再配線１９が形成されている。再配線１９は１μｍ〜１０μｍの厚さが好ましい。再配線１９の接続パッド１２とは反対側の端部の上面には、銅等の導電性材料からなる柱状電極２１が形成されている。
【００１６】
電解めっき用シード層１６及び再配線１９の積層体は、それぞれに対応する互いに異なる接続パッド１２と互いに異なる柱状電極２１とを接続し、かつそれぞれ他の電解めっき用シード層１６及び再配線１９の積層体と電気的に絶縁されるように配列されている。
【００１７】
再配線１９及び絶縁膜１４の表面には、封止膜２２が、その表面が柱状電極２１の表面と略面一となることで柱状電極２１の上面が露出されるように設けられている。封止膜２２は、エポキシ系樹脂とシリカフィラーとのコンポジット（複合材料）等からなる。封止膜２２は、柱状電極２１をその側面から保護し、絶縁膜１４及び再配線１９をそれらの上部から保護する。柱状電極の高さは５０〜１００μｍ程度である。柱状電極２１の直径は接続パッド１２の数やチップサイズにより異なり、５０μｍ〜５００μｍ程度である。
各柱状電極２１の表面には略球形状の半田端子２３がそれぞれ設けられている。半田端子２３は、柱状電極２１の円形の上面に接することによって相互に電気的に接続している。
【００１８】
次に、半導体装置１Ａの製造方法について図２〜図１４を用いて説明する。
まず、図２に示すように、半導体デバイスウェハ１０の表面に絶縁膜１４を形成する。
次に、図３に示すように、スパッタ等の気相堆積法により絶縁膜１４の全面及び接続パッド１２の全面を覆う電解めっき用シード層１６を形成する。
次に、図４に示すように、電解めっき用シード層１６上の再配線１９を形成しない位置に再配線レジスト１７を形成する。
次に、図５に示すように、電解めっき用シード層１６を陰極とする電解めっき法により再配線レジスト１７が形成されていない部分に再配線１９を形成する。
【００１９】
次に、図６に示すように、再配線レジスト１７を除去する。
次に、図７に示すように、電解めっき用シード層１６及び再配線の上部に柱状電極用レジスト２０となるドライフィルムを貼り付け、パターニングすることで柱状電極２１の位置に開口２０ａを形成する。ドライフィルムレジスト２０の主材料はアクリル樹脂、染料、感光剤等である。ドライフィルムレジスト２０の厚さは８０〜１２０μｍ程度である。開口２０ａの直径は柱状電極２１の直径に等しい。
次に、図８に示すように、電解めっき用シード層１６を陰極とする電解めっき法により開口２２ａ内に柱状電極２１を形成する。
【００２０】
次に、図９に示すように柱状電極用レジスト２０を除去する。このとき、再配線１９や柱状電極２１により表面に凹凸があるため、再配線１９や柱状電極２１の周囲に柱状電極用レジスト２０の残滓２０ｂが残る場合がある。そこで、図１０に示す洗浄装置１００を用いて洗浄することで残滓２０ｂを除去する。
【００２１】
図１０は洗浄装置１００を示す模式図である。洗浄装置１００は、上部に開口を有する円筒形の容体１０１と、容体１０１の上部に設けられ開口を塞ぐドーム型の蓋体１０２とを備える。
容体１０１の底部には、多数の固定ノズル（第一ノズル）１０３が設けられている。多数の固定ノズル１０３は縦横に配置され、固定ノズル１０３から上方に向かって洗浄液が噴射される。固定ノズル１０３から噴射する洗浄液の圧力は比較的低圧に設定する。例えばポンプ設定圧（第一噴射圧）を０．１０６ＭＰａとすることができる。
また、容体１０１の内部には、可動ノズル（第二ノズル）１０４がアーム１０５により水平に回動可能に設けられている。可動ノズル１０４からは上方に向かって洗浄液が噴射される。可動ノズル１０４から噴射する洗浄液の圧力は比較的高圧に設定する。例えばポンプ設定圧（第二噴射圧）を２．７〜１０．６ＭＰａとすることができる。
【００２２】
また、容体１０１の内部には、固定ノズル１０３及び可動ノズル１０４の上方に半導体デバイスウェハ１０を回転可能に保持する図示しない保持装置が設けられている。さらに、容体１０１の内側側面には、保持装置により保持される半導体デバイスウェハ１０よりもやや上部に固定ノズル（第一ノズル）１０６が、やや下部に固定ノズル（第一ノズル）１０７が設けられている。固定ノズル１０６、１０７からはほぼ水平方向に洗浄液が噴射される。固定ノズル１０６、１０７から噴射する洗浄液の圧力は比較的低圧に設定する。例えばポンプ設定圧（第一噴射圧）を０．１０６ＭＰａとすることができる。
なお、ウェハ表面に洗浄液が当たる実効圧は、ポンプ設定圧の約１／１０程度である。
【００２３】
洗浄液には、例えば、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）、１，２−プロパンジオール等の有機溶剤を用いることができる。洗浄液の温度は５０〜８０℃とすることが好ましい。
【００２４】
洗浄装置１００により半導体デバイスウェハ１０を洗浄するには、まず、図１１に示すように、半導体デバイスウェハ１０を再配線１９や柱状電極２１が設けられた面を下側に向けた状態で保持する。次に、図示しない保持装置により、半導体デバイスウェハ１０を回転させながら、固定ノズル１０３、１０６、１０７及び可動ノズル１０４より洗浄液を噴射させる。同時にアーム１０５により可動ノズル１０４を半導体デバイスウェハ１０の中心と外側との間で往復運動させる。残滓２０ｂは乾燥固着していることが多いため、固定ノズル１０３、１０６、１０７により残滓２０ｂをふやかし、可動ノズル１０４の物理力（洗浄液の噴射圧）により残滓２０ｂが除去され、容体１０１の内部に落下する。
【００２５】
ここで、洗浄装置１００による洗浄効果について実験した結果を示す。
洗浄時間、可動ノズル１０４の往復回数、可動ノズル１０４より噴射する洗浄液（高圧スプレー）の圧力を変えて洗浄を行った。固定ノズル１０３、１０６、１０７より噴射する洗浄液（低圧スプレー）の設定圧は０．１０ＭＰａで一定とした。
ウェハ内の９チップを顕微観察し、長手で１０μｍ以上の残滓を数えた。
【００２６】
【表１】

【００２７】
ここで、実験例９については、低圧スプレーのみで洗浄を行った。
実験例１〜７に示すように、高圧スプレーの設定圧を２．７６ＭＰａ以上とし、処理時間を２分以上とすることで、充分に残滓の除去を行うことができることがわかる。
【００２８】
洗浄後、図１２に示すように、再配線１９が形成されていない部分の電解めっき用シード層１６をエッチングにより除去する。洗浄により残滓２０ｂが除去されているため、電解めっき用シード層１６を確実に除去することができる。
なお、このとき、再配線１９及び柱状電極２１の表面もエッチングされるが、再配線１９及び柱状電極２１は電解めっき用シード層１６と比較して充分に厚いため、影響はない。
【００２９】
次に、印刷法により封止膜２２となる樹脂を塗布し、封止膜２２を形成する。その後、グラインダーで柱状電極２１及び封止膜２２を研削することにより、図１３に示すように、封止膜２２の表面が柱状電極２１の表面と略面一となるように柱状電極２１の上面を露出させる。さらに、半導体基板１１の裏面も研削する。
次に、図１４に示すように、柱状電極２１の上面に略球形状の半田端子２３を形成する。その後、ダイシングすることで、図１に示す半導体装置１Ａが形成される。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、配線１９や柱状電極２１の周囲に残る柱状電極用レジスト２０の残滓２０ｂを洗浄により除去するため、残滓２０ｂに由来する歩留まりの低下を抑えることができる。
【００３１】
〔第２実施形態〕
図１５は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置１Ｂを示す断面図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
本実施形態に係る半導体装置１Ｂが第１実施形態に係る半導体装置１Ａと異なる点は以下の通りである。
【００３２】
すなわち、半導体装置１Ｂにおいては、半導体基板１１の表面に、絶縁膜３１を介して低誘電率の層間絶縁膜３２（Ｌｏｗ−ｋ膜）が積層されている。層間絶縁膜３２の表面には絶縁膜３３が設けられ、絶縁膜３３の表面に接続パッド１２が設けられている。
【００３３】
絶縁膜３１、３３は、例えばＳｉＣＮ、ＳｉＯ_２等により形成される。層間絶縁膜３２は、例えばＳｉＯ_２にＣ（カーボン）をドープすることで形成される。あるいは、多孔質とすることにより誘電率を低下されることができる。
【００３４】
層間絶縁膜３２の内部には銅等の導体からなる配線３４が設けられている。配線３４の一端は、絶縁膜３１に設けられた図示しない開口より半導体基板１１の表面に設けられたＬＳＩや配線と接続されている。また、配線３４の他端は、絶縁膜３３に設けられた図示しない開口より接続パッド１２と接続されている。
【００３５】
層間絶縁膜３０は強度が低いため、図１５に示すように、側面が封止樹脂２２により覆われ、保護されている。具体的には、半導体装置１Ｂの外周に沿って半導体基板１１に溝１１ａが形成され、封止樹脂２２が溝１１ａにまで入り込んでいる。
【００３６】
次に、半導体装置１Ｂの製造方法について図１６〜図２９を用いて説明する。
まず、図１６に示すように、半導体基板１１の表面に絶縁膜３１、層間絶縁膜３２及び配線３４、絶縁膜３３、接続パッド１２、パッシベーション膜１３を積層し半導体デバイスウェハ１０を形成する。
次に、図１７に示すように、１つ１つの半導体装置１Ｂを切り出すときの線（ダイシングストリート）に沿ってレーザ４０を照射し、絶縁膜３１、層間絶縁膜３２、絶縁膜３３を除去する。それとともに、図１８に示すように、溝１１ａを形成する。なお、レーザ４０を照射する部分には配線３４は形成されていない。
次に、図１９に示すように、絶縁膜１４を形成する。
【００３７】
次に、図２０に示すように、スパッタ等の気相堆積法により、絶縁膜１４の表面、開口１４ａより露出した接続パッド１２の表面、半導体基板１１の表面、絶縁膜３１の側面、層間絶縁膜３２の側面、絶縁膜３３の側面を覆う電解めっき用シード層１６を形成する。
次に、図２１に示すように、電解めっき用シード層１６上の再配線１９を形成しない位置に再配線レジスト１７を形成する。
次に、図２２に示すように、電解めっき用シード層１６を陰極とする電解めっき法により再配線レジスト１７が形成されていない部分に再配線１９を形成する。
次に、図２３に示すように、再配線レジスト１７を除去する。
【００３８】
次に、図２４に示すように、電解めっき用シード層１６及び再配線の上部に柱状電極用レジスト２０となるドライフィルムを貼り付け、パターニングすることで柱状電極２１の位置に開口２０ａを形成する。ドライフィルムレジスト２０の主材料はアクリル樹脂、染料、感光剤等である。ドライフィルムレジスト２０の厚さは８０〜１２０μｍ程度である。開口２０ａの直径は柱状電極２１の直径に等しい。次に、電解めっき用シード層１６を陰極とする電解めっき法により開口２２ａ内に柱状電極２１を形成する。
【００３９】
次に、図２５に示すように柱状電極用レジスト２０を除去する。このとき、再配線１９や柱状電極２１、さらにシリコン基板１１に形成された溝１１ａ等の凹凸があるため、再配線１９や柱状電極２１の周囲や溝１１ａの内部に柱状電極用レジスト２０の残滓２０ｂが残る場合がある。そこで、本実施形態においても、図１０に示す洗浄装置１００を用いて洗浄することで、図２６に示すように、残滓２０ｂを除去する。
【００４０】
洗浄後、図２７に示すように、再配線１９が形成されていない部分の電解めっき用シード層１６をエッチングにより除去する。なお、このとき、再配線１９及び柱状電極２１の表面もエッチングされるが、再配線１９及び柱状電極２１は電解めっき用シード層１６と比較して充分に厚いため、影響はない。
【００４１】
次に、印刷法により封止膜２２となる樹脂を塗布し、封止膜２２を形成する。その後、グラインダーで柱状電極２１及び封止膜２２の表面を研削することにより、図２８に示すように、封止膜２２の表面が柱状電極２１の表面と略面一となるように柱状電極２１の上面を露出させる。さらに、半導体基板１１の裏面も研削する。
次に、図２９に示すように、柱状電極２１の上面に略球形状の半田端子２３を形成する。その後、ダイシングすることで、図１５に示す半導体装置１Ｂが形成される。
【００４２】
このように、本実施形態においても、配線１９や柱状電極２１の周囲、溝１１ａの内部に残る柱状電極用レジスト２０の残滓２０ｂを洗浄により除去するため、残滓２０ｂに由来する歩留まりの低下を抑えることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１Ａ、１Ｂ半導体装置
１０半導体デバイスウェハ
１１半導体基板
１２接続パッド
１３パッシベーション膜
１３ａ、１４ａ、１５ａ、２０ａ開口
１４、３１、３３絶縁膜
１６電解めっき用シード層
１９再配線
２０柱状電極用レジスト
２０ｂ残滓
２１柱状電極
２２封止膜
２３半田端子
３２層間絶縁膜
３４配線

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の一部にレジストを用いて導体層をパターニングした後、前記レジストを剥離するレジスト剥離工程と、
前記基板の前記導体層が形成された面に対して、第一ノズルから第一噴射圧で溶剤を噴射することにより前記レジストの残滓をふやかし、第二ノズルから前記第一噴射圧よりも高圧の第二噴射圧で溶剤を噴射することにより前記レジストの残滓を物理力で除去するレジスト残滓除去工程と、
を備えることを特徴とする導体層の形成方法。
【請求項２】
前記第二噴射圧は２．７６ＭＰａ以上、処理時間を２分以上とすることを特徴とする請求項１に記載の導体層の形成方法。
【請求項３】
前記レジスト残滓除去工程において、前記基板の前記導体層が形成された面を下側に向けた状態で保持し、前記第一ノズル及び前記第二ノズルはそれぞれ前記溶剤を上方に向かって噴射することを特徴とする請求項１又は２に記載の導体層の形成方法。
【請求項４】
前記レジスト残滓除去工程において、前記第一ノズルは固定であり、前記第二ノズルは可動であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の導体層の形成方法。
【請求項５】
半導体基板の表面に複数の接続端子が形成された半導体デバイスウェハの表面を覆うとともに前記接続端子を露出させる開口を有する絶縁膜と、露出した前記接続端子及び前記絶縁膜の表面に形成された電解めっき用シード層と、前記電解めっき用シード層の表面に形成された再配線と、の上部に柱状電極がパターニングされた半導体装置の製造方法において、
柱状電極用レジストを用いて前記柱状電極をパターニングした後、前記柱状電極用レジストを剥離する柱状電極用レジスト剥離工程と、
前記柱状電極が形成された面に対して、第一ノズルから第一噴射圧で溶剤を噴射することにより前記レジストの残滓をふやかし、第二ノズルから前記第一噴射圧よりも高圧の第二噴射圧で溶剤を噴射することにより前記レジストの残滓を物理力で除去するレジスト残滓除去工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第二噴射圧を２．７６ＭＰａ以上、処理時間を２分以上とすることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。

【図１】