專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可靠性高的BGA型半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為新型封裝技術(shù)，CSP(chip size package芯片尺寸封裝)受到關(guān)注。所謂CSP是指與半導(dǎo)體芯片的外形尺寸具有大致相同尺寸的外形尺寸的小型封裝部件。
目前，作為CSP的一種，BGA(Ball Grid Array球柵陣列)型的半導(dǎo)體裝置被眾所周知。該BGA型的半導(dǎo)體裝置上設(shè)有與半導(dǎo)體襯底表面的焊盤電極電連接的球狀的導(dǎo)電端子。
并且，將該BGA型的半導(dǎo)體裝置裝入電子設(shè)備中時(shí)，各導(dǎo)電端子壓固在印刷基板上的配線圖案上，從而使半導(dǎo)體芯片和搭載在印刷基板上的外部電路電連接。
這樣的BGA型電子裝置，與具有向側(cè)部突出的導(dǎo)線引腳的SOP(SmallOutline Package小外面封裝)和QFP(Quad Flat Package四線扁平封裝)等其他CSP型的半導(dǎo)體裝置相比，可設(shè)置多個(gè)導(dǎo)電端子，而且能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，由于具有這些優(yōu)點(diǎn)，可作為例如搭載在手提電話上的數(shù)碼像頭的圖像傳感芯片等被廣泛使用。
下面，參照附圖(圖7～圖10)說(shuō)明上述現(xiàn)有的BGA型的半導(dǎo)體裝置。圖7～圖10分別是按照工序順序表示的剖面圖。
首先，如圖7所示，在由硅(Si)構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底100之上形成硅氧化膜101、層間絕緣膜102(聚酰亞胺類樹脂膜、PSG膜等)。
并且，在層間絕緣膜102上形成金屬層(鋁層)，用未圖示的掩模對(duì)該金屬層進(jìn)行構(gòu)圖，從而在層間絕緣膜102上形成焊盤電極103。
接著，如圖8所示，在含有焊盤電極103的半導(dǎo)體襯底100的表面?zhèn)刃纬捎勺韬竸┑葮?gòu)成的鈍化膜104，通過(guò)在該鈍化膜104上實(shí)施曝光顯影，形成使焊盤電極103的規(guī)定的表面露出的開口部105。
接著，如圖9所示，通過(guò)電解鍍敷法或無(wú)電解鍍敷法，在從開口部105露出的焊盤電極103的表面上形成由鎳(Ni)和金(Au)的層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的鍍敷層106。
在此，在焊盤電極103的各角部上，不被鍍敷層106覆蓋，而呈露出部107殘留的狀態(tài)。出現(xiàn)該露出部107的原因有多種多樣。其中之一是，受到為防止鈍化膜104翹曲而在該膜上添加的添加料(添加劑)等影響，在上述開口部105的形成時(shí)，在鈍化膜104的側(cè)壁(圖案面)上容易殘留其殘?jiān)瑐?cè)壁變成凹凸?fàn)?，而使鍍敷?06難以緊密粘貼。
另外，在此，露出部107是指鈍化膜104和鍍敷層106之間的焊盤電極103露出的部位。
接著，如圖10所示在鍍敷層106的規(guī)定區(qū)域上通過(guò)電解鍍敷法或無(wú)電解鍍敷法固定焊錫球，形成導(dǎo)電端子108。
另外，也可通過(guò)絲網(wǎng)印刷焊錫，而由熱處理使該焊錫進(jìn)行回流焊，從而形成導(dǎo)電端子108(焊錫突起)。
本發(fā)明的技術(shù)文獻(xiàn)列舉日本專利公開(特開)2000-299406號(hào)公報(bào)但是，上述的現(xiàn)有的BGA型的半導(dǎo)體裝置，存在這樣的缺陷，即，會(huì)造成腐蝕的物質(zhì)例如水、藥劑、腐蝕性氣體、金屬離子等經(jīng)由露出部107侵入，焊盤電極103被腐蝕，而使半導(dǎo)體裝置的可靠性降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而研發(fā)的，其主要特征如下。
即，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有焊盤電極，其形成在半導(dǎo)體襯底上；第一鈍化膜，其覆蓋上述焊盤電極的端部，并在上述焊盤電極之上具有第一開口部；鍍敷層，其經(jīng)由上述第一開口部而形成在上述焊盤電極之上；第二鈍化膜，其覆蓋上述第一鈍化膜的端部和上述鍍敷層之間的上述焊盤電極的露出部，進(jìn)而覆蓋上述鍍敷層的端部，并在上述鍍敷層之上具有第二開口部；導(dǎo)電端子，其經(jīng)由上述第二開口部形成在上述鍍敷層之上。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，具有以下工序形成覆蓋形成在半導(dǎo)體襯底上的焊盤電極的端部，并在上述焊盤電極上具有第一開口部的第一鈍化膜；經(jīng)由上述第一開口部在上述焊盤電極上形成鍍敷層；形成覆蓋上述第一鈍化膜的端部和上述鍍敷層之間的上述焊盤電極的露出部，進(jìn)而覆蓋上述鍍敷層的端部，并在上述鍍敷層之上具有第二開口部的第二鈍化膜；經(jīng)由上述第二開口部在上述鍍敷層之上形成導(dǎo)電端子。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，分兩次形成第一和第二鈍化膜，從而使鍍敷層的區(qū)域擴(kuò)大，另外，焊盤電極的露出部由第二鈍化膜覆蓋，所以可防止焊盤電極的腐蝕，提供可靠性高的半導(dǎo)體裝置。
圖1是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖；圖2是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖；圖3是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖；圖4是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖；圖5是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖；圖6是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的平面圖；圖7是說(shuō)明現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖；圖8是說(shuō)明現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖；圖9是說(shuō)明現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖；圖10是說(shuō)明現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明1 半導(dǎo)體襯底2 絕緣膜3 層間絕緣膜4 焊盤電極5 第一鈍化膜6 開口部7 鍍敷層8 露出部9 第二鈍化膜10 開口部11 導(dǎo)電端子
100 半導(dǎo)體襯底101 硅氧化膜102 層間絕緣膜103 焊盤電極104 鈍化膜105 開口部106 鍍敷層107 露出部108 導(dǎo)電端子具體實(shí)施方式
下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。圖1～圖5分別是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中的工序順序的剖面圖。另外，圖6是本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的平面圖，圖5是沿圖6的X-X線的剖面圖。另外，半導(dǎo)體襯底上適當(dāng)形成有MOS晶體管、多個(gè)配線、連接配線間的插塞等元件、硅氧化膜構(gòu)成的元件分離區(qū)，其圖示省略。
首先，如圖1所示，在由硅(Si)等構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底1的表面上形成例如2μm膜厚的絕緣膜2(例如利用熱氧化法或CVD法形成的硅氧化膜)。接著，利用涂敷(塗布)、涂覆(coating)法(利用旋涂或噴濺(spray)的涂覆)在絕緣膜2的表面上形成例如膜厚10μm的層間絕緣膜3(聚酰亞胺類樹脂膜等有機(jī)膜)。
本實(shí)施例中，從確保耐壓的觀點(diǎn)來(lái)看，形成層間絕緣膜3，但也可形成不特別設(shè)有層間絕緣膜3的結(jié)構(gòu)。另外，層間絕緣膜3可以是由CVD法等形成的硅氧化膜、硅氮化膜、PSG膜、BPSG膜其他絕緣膜。
接著，利用CVD法、濺射(sputtering)法、其他成膜方法形成構(gòu)成焊盤電極4的鋁(Al)和銅(Cu)等金屬層，之后，用未圖示的掩模對(duì)該金屬層進(jìn)行構(gòu)圖，在層間絕緣膜3上形成例如1μm膜厚的焊盤電極4。
另外，焊盤電極4是與半導(dǎo)體襯底上的未圖示的輸入電路和輸出電路連接的外部連接用焊盤。另外，在本發(fā)明的焊盤電極4中，形成比現(xiàn)有的焊盤103的外形尺寸大1.1～1.2倍的尺寸。當(dāng)然，焊盤電極4的外形尺寸在芯片尺寸允許的范圍內(nèi)可以形成得大一些。
接著，如圖2所示，以例如10μm的厚度形成覆蓋層間絕緣膜3的表面和焊盤電極4的端部并在焊盤電極4上具有開口部6的第一鈍化膜5。該第一鈍化膜5的形成中，用涂敷、涂覆法將聚酰亞胺類樹脂膜、阻焊劑膜等有機(jī)類材料涂敷在層間絕緣膜3和焊盤電極4表面上，實(shí)施熱處理(預(yù)烤プリベ一ク)。另外，從防止膜的翹曲的觀點(diǎn)來(lái)看，也可在第一鈍化膜5中添加有添加料(添加劑)。
接著，將被涂敷的有機(jī)類材料曝光、顯影，形成使焊盤電極4的規(guī)定表面露出的上述開口部6，之后實(shí)施熱處理(熱烤ホストベ一ク)。該第一鈍化膜5和后述的第二鈍化膜9具有使半導(dǎo)體襯底1的表面穩(wěn)定化，作為使其不受腐蝕等影響的保護(hù)膜的作用。
接著，將上述第一鈍化膜5作為掩模使用，如圖3所示，用電解鍍敷法或無(wú)電解鍍敷法，在從開口部6露出的焊盤電極4的表面上形成順次層疊主要由鎳構(gòu)成的鎳(Ni)層和主要由金構(gòu)成的金(Au)層而得的鍍敷層7(下層鎳、上層金)。在此，在焊盤電極4的各角部不由鍍敷層7覆蓋，而呈露出部8殘留的狀態(tài)。
接著，如圖4所示，在半導(dǎo)體襯底1的表面上，通過(guò)涂敷、涂覆法形成例如10μm厚度的由聚酰亞胺類樹脂膜、阻焊劑膜等有機(jī)類材料構(gòu)成的第二鈍化膜9(修復(fù)鈍化膜repair passivation)。該第二鈍化膜9覆蓋露出部8，進(jìn)而覆蓋鍍敷層7的端部，并在鍍敷層7上具有開口部10。
該第二鈍化膜9的形成中，與形成第一鈍化膜5的方法一樣，由涂敷、涂覆法，在第一鈍化膜5和鍍敷層7表面涂敷聚酰亞胺樹脂膜、阻焊劑膜等有機(jī)類材料，實(shí)施熱處理(預(yù)烤)。接著，使涂敷的有機(jī)類材料曝光、顯影，形成使鍍敷層7的規(guī)定表面露出的開口部10，之后實(shí)施處理(熱烤)。
其次，如圖5、6所示，經(jīng)由上述開口部10在鍍敷層7的規(guī)定區(qū)域上，采用利用鍍敷層7作為鍍敷電極的電解鍍敷法，固定焊錫球，形成導(dǎo)電端子11。
在由焊錫球構(gòu)成導(dǎo)電端子11的情況下，具有可容易地形成導(dǎo)電端子11的優(yōu)點(diǎn)。導(dǎo)電端子11的高度例如為100μm。
另外，也可通過(guò)對(duì)焊錫進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，而由熱處理使焊錫進(jìn)行回流焊，從而形成同樣的導(dǎo)電端子11(焊錫突起)。導(dǎo)電端子11由焊錫突起構(gòu)成的情況下，具有可以將微細(xì)的形狀的端子以更高的精度形成的優(yōu)點(diǎn)。另外，導(dǎo)電端子11可以是以金為材料的，但其材料不作特別限定。
根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，分兩次形成鈍化膜，所以鍍敷層7形成為比以往寬闊的區(qū)域，該鍍敷層7的端部由第二鈍化膜9覆蓋。另外，焊盤電極4的露出部8也由第二鈍化膜9覆蓋。因此，可防止焊盤電極4的腐蝕，提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。
進(jìn)而，鍍敷層7形成為比以往更寬闊的區(qū)域，所以即使第二鈍化膜9和導(dǎo)電端子11之間出現(xiàn)間隙，由于從該間隙到焊盤電極4的露出部8的距離也變長(zhǎng)，所以對(duì)腐蝕的抵抗變強(qiáng)。
另外，如以上所述，產(chǎn)生露出部8的原因有多種多樣(添加料的影響、第一鈍化膜5和鍍敷層7的密接性等)，但是，本發(fā)明不限于這些原因，而廣泛適用于產(chǎn)生露出部8的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有焊盤電極，其形成在半導(dǎo)體襯底上；第一鈍化膜，其覆蓋上述焊盤電極的端部，并在上述焊盤電極之上具有第一開口部；鍍敷層，其經(jīng)由上述第一開口部而形成在上述焊盤電極之上；第二鈍化膜，其覆蓋上述第一鈍化膜的端部和上述鍍敷層之間的上述焊盤電極的露出部，進(jìn)而覆蓋上述鍍敷層的端部，并在上述鍍敷層之上具有第二開口部；導(dǎo)電端子，其經(jīng)由上述第二開口部形成在上述鍍敷層之上。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，上述第一和第二鈍化膜由有機(jī)材料構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，上述鍍敷層由鎳層以及金層的層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
4.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具有以下工序形成覆蓋形成在半導(dǎo)體襯底上的焊盤電極的端部，并在上述焊盤電極上具有第一開口部的第一鈍化膜；經(jīng)由上述第一開口部在上述焊盤電極上形成鍍敷層；形成覆蓋上述第一鈍化膜的端部和上述鍍敷層之間的上述焊盤電極的露出部，進(jìn)而覆蓋上述鍍敷層的端部，并在上述鍍敷層之上具有第二開口部的第二鈍化膜；經(jīng)由上述第二開口部在上述鍍敷層之上形成導(dǎo)電端子。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，上述第一和第二鈍化膜由有機(jī)材料構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求4或5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，形成上述鍍敷層的工序包括由電解鍍敷法或無(wú)電解鍍敷法形成鎳層的工序和在上述鎳層的表面上由電解鍍敷法或無(wú)電解鍍敷法形成金層的工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置。其是可靠性高的BGA型的半導(dǎo)體裝置。其具有形成在半導(dǎo)體襯底(1)之上的焊盤電極(4)；覆蓋該焊盤電極(4)的端部并在上述焊盤電極(4)之上具有第一開口部(6)的第一鈍化膜(5)；經(jīng)由上述第一開口部(6)而形成在上述焊盤電極(4)之上的鍍敷層(7)；覆蓋上述第一鈍化膜(5)的端和上述鍍敷層(7)之間的上述焊盤電極(4)的露出部(8)且進(jìn)而覆蓋上述鍍敷層(7)的端部并在上述鍍敷層(7)上具有第二開口部(10)的第二鈍化膜(9)；經(jīng)由第二開口部(10)而形成在上述鍍敷層(7)上的導(dǎo)電端子(11)。
文檔編號(hào)H01L21/60GK1881572SQ20061009129
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月15日
發(fā)明者森田佑一, 石部真三, 野間崇, 大塚久夫, 高尾幸弘, 金森寬 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社