專利名稱：半導體裝置的制造方法以及半導體裝置的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及半導體裝置的制造方法以及半導體裝置。
背景技術：
近年來，為了實現半導體設備的高集成化和高功能化，要求提高設備的工作速度 和儲存器的大容量化。最近，代替芯片的eDRAM(嵌入式動態存取存儲器imbedded Dynamic Random Access Memory)，還開發了邏輯芯片和大容量DRAM層疊而成的COC(疊層芯片 Chip on Chip)設備。在COC設備中，一個芯片上有時要求有與其它的芯片連接用的端子(以下稱作第 1端子)和與外部連接用的端子(以下稱作第2端子)這兩種端子。此外，第1端子和第2 端子要求以各自適合的不同的形態形成。即，第1端子要求形成凸塊以獲得高度。而第2端 子要求利用芯片上形成的電極墊。在形成上述的兩種端子時，例如在日本特開2008-84962 號公報中是利用例如再布線技術來形成。其中，在日本特開2008-84962號公報中，將再配置布線的前端側布圖(呈圖案形 成，patterning)為墊形狀，使其形成連接用端子部。而且，特別是通過對該連接用端子部 的表面實施鎳(Ni)、金(Au)的鍍覆，使得該連接用端子部的電接觸性或引線接合時的接合 性提高。即，在日本特開2008-84962號公報中，公開了將鎳(Ni)/金(Au)的層疊結構僅用 于第2端子的表層。但是，對于選擇性地僅在第2端子上形成該結構的具體的工藝卻并沒 有公開。
發明內容
本發明的目的在于提供能夠以簡便的工藝形成形態不同的2種端子的半導體裝 置的制造方法以及半導體裝置。根據本發明的一個方面，提供一種半導體裝置的制造方法，其是在設置有半導體 元件的半導體基板上形成形態互不相同的2種連接端子的半導體裝置的制造方法，其特征 在于，在設置有所述半導體元件用的由第1導電層構成的電極端子的所述半導體基板 的主面側形成第1感光性樹脂膜并進行曝光，使用水溶液進行顯影，從而形成到達所述電 極端子的第1開口和第2開口，將所述第1感光性樹脂膜進行烘烤，從而使所述第1感光性樹脂膜變成第1絕緣 層，在包含所述第1開口內的所述第1絕緣層上形成與所述電極端子電連接的第2導電層，在所述第2導電層上形成第3導電層，所述第3導電層與所述第1導電層的氧化 還原電位之差小于所述第1導電層與所述第2導電層的氧化還原電位之差，在所述半導體基板的主面側形成第2感光性樹脂膜并進行曝光，使用水溶液進行 顯影，從而形成到達所述第3導電層的第3開口、和經由所述第2開口到達所述電極端子的 第4開口，將所述第2感光性樹脂膜進行烘烤，從而使所述第2感光性樹脂膜變成第2絕緣 層，并形成由所述電極端子從所述第2開口和第4開口露出而得到的第1連接端子，形成與從所述第3開口露出的所述第3導電層電連接的凸塊，從而形成第2連接端子。根據本發明的另一個方面，提供一種半導體裝置的制造方法，其是在設置有半導 體元件的半導體基板上形成形態互不相同的2種連接端子的半導體裝置的制造方法，其特 征在于，在設置有所述半導體元件用的由鋁層構成的電極端子的所述半導體基板的主面 側形成第1感光性樹脂膜并進行曝光，使用水溶液進行顯影，從而形成到達所述電極端子 的第1開口和第2開口，將所述第1感光性樹脂膜進行烘烤，從而使所述第1感光性樹脂膜變成第1絕緣 層，在包含所述第1開口和第2開口內的所述半導體基板的主面側形成通電層，在所述通電層上形成掩模層，該掩模層在包含所述第1開口的區域上具有規定的 圖案開口，在所述圖案開口內，通過使用了所述導電層的電解鍍來形成由銅層構成的再配置 布線層，進而通過使用了所述通電層的電解鍍來在所述再配置布線層的最表層形成由鎳層 構成的導電性保護層，除去所述掩模層，進而除去未被所述再配置布線層覆蓋的所述通電層，除去所述掩模層和所述通電層后，在所述半導體基板的主面側形成第2感光性樹 脂膜并曝光，使用水溶液進行顯影，從而形成到達所述導電性保護層的第3開口、和經由所 述第2開口到達所述電極端子的第4開口，將所述第2感光性樹脂膜進行烘烤，從而使所述第2感光性樹脂膜變成第2絕緣 層，并形成由所述電極端子從所述第2開口和第4開口露出而得到的第1連接端子，形成與從所述第3開口露出的所述導電性保護層電連接的凸塊，從而形成第2連 接端子。根據本發明的又一個方面，提供一種半導體裝置，其特征在于，其具有半導體基板，該半導體基板上設置有半導體元件，同時在表面上設置有所述半導 體元件用的由第1導電層構成的電極端子；第1絕緣層，其形成于所述半導體基板的設 置有所述電極端子的主面上，在所述 電極端子上的區域具有到達所述電極端子的第1開口和第2開口，并且該第1絕緣層是由 感光性樹脂變成的；再配置布線，其按照至少將所述第1開口內填埋的方式設置，并由與所述電極端子電連接的第2導電層構成；導電性保護層，其形成于所述再配置布線的最表層，由第3導電層構成，所述第3 導電層與所述第1導電層的氧化還原電位之差小于所述第1導電層與所述第2導電層的氧 化還原電位之差；第2絕緣層，其形成于所述第1絕緣層上和所述導電性保護層上，具有到達所述導 電性保護層的第3開口、和經由所述第2開口到達所述電極端子的第4開口，并且該第2絕 緣層是由感光性樹脂變成的；和凸塊，其至少填埋所述第3開口并形成于所述導電性保護層上。根據本發明，實現了下述的效果能夠在半導體裝置中以簡便的工藝形成形態不 同的2種端子。
圖IA 圖IN是說明第1實施形態的半導體裝置的制造方法的截面圖。圖2是說明比較例的半導體裝置的制造方法的截面圖。圖3是示意地說明第1實施形態的芯片層疊型半導體裝置的構成的截面圖。圖4A 圖4C是示意地說明第2實施形態的半導體裝置的制造方法的截面圖。
具體實施例方式根據本發明，在具有作為第1導電層的電極端子的基板上使感光性樹脂膜改性， 形成具有到達電極端子的第1開口和第2開口的絕緣層。接著，在包含第1開口內的絕緣 層上形成與電極端子電連接的第2導電層，在第2導電層上形成第3導電層，該第3導電層 與第1導電層的氧化還原電位之差小于第1導電層與第2導電層的氧化還原電位之差。接 著，使感光性樹脂膜改性，形成具有到達第3導電層的第3開口、和經由第2開口到達電極 端子的第4開口的絕緣層，并形成與第3導電層電連接的凸塊。以下，參照附圖，對實施形態的半導體裝置的制造方法以及半導體裝置進行詳細 說明。此外，本發明并不被這些實施形態所限定。另外，在以下所示的附圖中，為了便于理 解，各構件的尺寸縮小比例有時與實際情況不同。(第1實施形態)圖IA 圖IN是示意地說明第1實施形態的半導體裝置的制造方法的截面圖。首 先，對本實施形態中使用的半導體晶片(基板)進行說明。如圖1所示，在硅等半導體上形 成有LSI (大規模集成電路、未圖示出來)的被稱作半導體基板Wl (以下僅稱作“晶片W1”) 的表面上，形成有作為LSI的電極端子的電極墊11。作為構成電極墊11的材料，可以列舉 出例如鋁(Al)等。本實施形態中，是對電極墊11由鋁(Al)構成的情況進行說明，但作為 其中的鋁(Al)，當然也可以是鋁(Al)-銅(Cu)、鋁(Al)-銅(Cu)-硅(Si)等通常的半導體 裝置中使用的以鋁(Al)為主成分的鋁(Al)合金。使用形成有上述的電極墊11的晶片Wl 進行以下的工序。首先，如圖IB所示，在晶片Wl上的整面 上形成鈍化膜12，該鈍化膜12在電極墊 11上的規定位置具有開口 13a、13b。作為構成鈍化膜12的材料，可以列舉出例如氮化硅 (SiN)等。本實施形態中，是對鈍化膜12由氮化硅(SiN)構成的情況進行說明。
下面對鈍化膜12的形成方法進行說明。首先，在晶片Wl的整面上形成將成為鈍 化膜12的氮化硅膜(SiN膜)。然后，在氮化硅膜(SiN膜)上形成在電極墊11上的規定位 置(對應于開口 13a、13b的位置)具有開口的抗蝕劑圖案，將該抗蝕劑圖案用作掩模，通過 蝕刻技術形成在電極墊11上的規定位置具有開口 13a、13b的鈍化膜12，然后除去抗蝕劑圖案。接著，如圖IC所示，在晶片Wl上的整面上形成第1絕緣層14，該第1絕緣層14在 電極墊11上的規定位置具有開口 13a、13b。作為構成第1絕緣層14的材料，使用例如對聚 酰亞胺樹脂或環氧樹脂、硅酮樹脂賦予了感光性而得到的樹脂等感光性樹脂。本實施形態 中，是對第1絕緣層14由感光性聚酰亞胺構成的情況進行說明。下面對第1絕緣層14的形成方法進行說明。首先，在晶片Wl的整面上形成感光 性聚酰亞胺膜。然后，使用光刻法技術將電極墊11上的規定位置(對應于開口 13a、13b的 位置)進行曝光。然后使用例如強堿水溶液作為顯影液進行顯影，從而在電極墊11上的規 定位置形成到達該電極墊11的開口 13a、13b。然后，通過進行烘烤使感光性聚酰亞胺膜變成第1絕緣層14。由此，形成在電極墊 11上的規定位置具有到達該電極墊11的開口 13a、13b的第1絕緣層14。其中，第1絕緣 層14通過實施烘烤而成為不能進一步布圖的狀態。此外，感光性聚酰亞胺膜也可以使用正 型、負型中的任一種。接著，如圖ID所示，在晶片Wl的整面上，使用濺射法、CVD法、ALD法等形成凸塊下 部金屬(Under Bump Metal、以下稱作UBM)層15。UBM層15在作為后述的工序即銅的電解 鍍工序中起著通電層的作用。其中，鈍化膜12和第1絕緣層14在電極墊11上的一部分處 形成了到達該電極墊11的開口 13a、13b。因此，UBM層15在電極墊11上的一部分處與電 極墊11接觸。作為構成UBM層15的材料，可以列舉出例如銅(Cu)系材料。此夕卜，UBM層15也 可以是多層結構，本實施形態中，是對UBM層15由鈦(Ti)/銅(Cu)的層疊結構構成的情況 進行說明。其中，UBM層15中的鈦(Ti)被用于在抑制電極墊11和后述的再配置布線層17 的擴散，同時提高它們的附著性。形成UBM層15后，通過抗蝕劑涂布、曝光和顯影的通常的光刻法工序，如圖ID所 示那樣在UBM層15上形成具有開口 13c的作為掩模層的抗蝕劑圖案16。將該開口 13c是 再配置布線和所期望的電路的位置，其在包含開口 13a的位置以布線圖案狀形成。S卩，抗蝕 劑圖案16是按照具有用于形成再配置布線和所期望的電路的規定的圖案開口的方式來形 成。在UBM層15上形成抗蝕劑圖案16后，通過電解鍍法使例如銅(Cu)析出(沉積) 于開口 13c內的UBM層15上，如圖IE所示那樣在開口 13c內形成由銅(Cu)構成的再配置 布線層17。該再配置布線層17經由UBM層15與電極墊11電連接。接著，如圖IE所示，通 過電解鍍法使例如鎳(Ni)析出(沉積)于再配置布線層17上作為導電性保護層18，從而 在銅(Cu)構成的再配置布線層17上的最表層上形成鎳(Ni)構成的導電性保護層18。然后，如圖IF所示，使用抗蝕劑剝離液等藥液除去抗蝕劑圖案16。然后，如圖IG 所示，將導電性保護層18和再配置布線層17作為蝕刻掩模進行濕式蝕刻，除去被再配置布 線層17和導電性保護層18覆蓋的部分以外的 UBM層15。該工序中除去UBM層15的理由是，因為在后續的工序中，要將第1絕緣層14上形成的感光性樹脂進行改性，然后直接與第 1絕緣層14 一起作為絕緣層使用。即，如果不在此時預先除去不需要的UBM層15，則在第 1絕緣層14上形成感光性樹脂后，就無法除去第1絕緣層14和感光性樹脂之間的UBM層 15。接著，如圖IH所示，在晶片Wl的整面上形成第2絕緣層19，該第2絕緣層19在導 電性保護層18上的規定位置具有開口 13d，并在電極墊11上的規定位置(與開口 13b相同 的位置)具有開口 13e。S卩，第2絕緣層19以具有開口 13d和開口 13e的狀態形成于第1 絕緣層14上和導電性保護層18上。作為構成第2絕緣層19的材料，使用例如對聚酰亞胺樹脂或環氧樹脂、硅酮樹脂 賦予了感光性而得到的樹脂等感光性樹脂。本實施形態中，是對第2絕緣層19由感光性聚 酰亞胺構成的情況進行說明。此外，其中，第1絕緣層14和第2絕緣層19使用相同的材料， 但第1絕緣層14和第2絕緣層19也可以使用不同的材料。下面對第2絕緣層19的形成方法進行說明。首先，在晶片Wl的整面上形成感光 性聚酰亞胺膜。接著，使用光刻法技術將導電性保護層18上的規定位置和電極墊11上的 規定位置(對應于開口 13b的位置)進行曝光。然后使用例如強堿水溶液作為顯影液進行 顯影，從而在導電性保護膜18上的規定位置形成到達該導電性保護膜18的開口 13d。此 夕卜，通過進行顯影，形成經由開口 13b到達電極墊11的開口 13e。然后，通過進行烘烤使感光性聚酰亞胺膜變成第2絕緣層19。由此，形成第2絕緣 層19，該第2絕緣層19在將成為內部連接端子20的導電性保護層18上的規定位置具有 到達該導電性保護膜18的開口 13d，并在與外部連接端子21對應的位置具有經由開口 13b 到達電極墊11的開口 13e。其中，第2絕緣層19通過實施烘烤而成為不能進一步布圖的狀 態。此外，感光性聚酰亞胺膜也可以使用正型、負型中的任一種。其中的內部連接端子20是從第2絕緣層19露出導電性保護層18而形成的端子。 在該內部連接端子20上將形成后述的釬焊凸塊。另外，外部連接端子21是從第2絕緣層 19和第1絕緣層14露出電極墊11而形成的端子。該外部連接端子21是用于與外部連接 的引線接合用的接合墊，是被實施由金(Au)引線等進行的接合后用于進行來自半導體裝 置的外部的電源或信號等的供給的端子。其中，本實施形態中，在由鎳(Ni)構成的導電性保護層18層疊于由銅(Cu)構成 的再配置布線層17上的狀態下，使用強堿水溶液作為顯影液，進行將成為第2絕緣層19的 感光性聚酰亞胺膜的顯影。即，顯影時，在由銅(Cu)構成的再配置布線層17被由鎳(Ni) 構成的導電性保護層18覆蓋而未露出、而導電性保護層18露出表面的狀態下用強堿水溶 液進行感光性聚酰亞胺膜的顯影。 另一方面，圖2是示意地說明比較例的半導體裝置的制造方法的截面圖。圖2中， 表示出了在由銅(Cu)構成的再配置布線層17上未層疊由鎳(Ni)構成的導電性保護層18， 由銅(Cu)構成的再配置布線層17露出的狀態。在該狀態下，用強堿水溶液進行感光性聚 酰亞胺膜的顯影時，從開口 13d露出的由銅(Cu)構成的再配置布線層17和從開口 13e露 出的由鋁(Al)構成的電極墊11成為存在于強堿水溶液中的狀態。即成為下述狀態離子 化傾向不同且氧化還原電位大大不同的銅(Cu)和鋁(Al)這兩種不同金屬(相當于陽極、 陰極)存在于水溶液中。其中，鋁(Al)的氧化還原電位為-1.676V，銅(Cu)的氧化還原電位為0. 340V，兩者間的氧化還原電位之差大致為2V。于是，在感光性聚酰亞胺膜的顯影時，顯影液中產生電池效果(電解)，由于銅 (Cu)與鋁(Al)的電位差而在顯影液中產生氫氣(H2)和氧氣(O2)等氣體。該氣體在露出 再配置布線層17和電極墊11的開口 13d、13e的周邊部產生。因此，有可能發生第1絕緣 層14上的感光性聚酰亞胺膜因為該氣體的發生而從第1絕緣層14上剝離的不利情況。這 是例如在用由銅(Cu)系材料構成的通電層覆蓋由鋁(Al)構成的電極墊11上的狀態下、于 再配置布線層17上進行抗蝕劑涂布、曝光和顯影以形成開口時不會發生的不利情況，該感 光性聚酰亞胺膜的剝離狀態在該感光性聚酰亞胺膜變成第2絕緣層19后仍保留存在，會導 致半導體裝置的可靠性下降。
但是，本實施形態中，在由銅(Cu)構成的再配置布線層17上層疊有由鎳(Ni)構 成的導電性保護層18，在導電性保護層18的鎳(Ni)和電極墊11的鋁(Al)這兩種不同金 屬(相當于陽極、陰極)存在于強堿水溶液的狀態下進行感光性聚酰亞胺膜的顯影。其中， 鋁(Al)的氧化還原電位為-1.676V，鎳(Ni)的氧化還原電位為-0.257V，兩者間的氧化還 原電位之差大致為1.4V。即，強堿水溶液中存在的兩種不同金屬間的電位差與圖2所示的 構成的情況相比，大大降低。由此，顯影液中存在的兩種不同金屬間的電位差所引起的感光性聚酰亞胺膜的顯 影時的電池效果(電解)被大幅抑制，氫氣(H2)等氣體的發生量大幅減少。由此，可以防 止由該氣體的發生引起感光性聚酰亞胺膜(第2絕緣層19)從第1絕緣層14等上剝離，防 止半導體裝置的可靠性下降。本實施形態中，導電性保護層18使用鎳(Ni)。但是，用于導電性保護層18的材料 不限于鎳(Ni)。作為導電性保護層18，可以使用氧化還原電位與鋁(Al)的氧化還原電位 之差小于鋁(Al)與銅(Cu)的氧化還原電位之差的金屬材料。通過使用滿足上述條件的金 屬材料作為導電性保護層18，使得顯影液中存在的兩種不同金屬間的電位差所引起的感光 性聚酰亞胺膜的顯影時的電池效果(電解)與不設置導電性保護層18的情況相比被大幅 抑制，氫氣(H2)等氣體的發生量大幅減少。由此，可以防止由該氣體的發生引起第1絕緣 層14上的感光性聚酰亞胺膜從第1絕緣層14等上剝離，防止半導體裝置的可靠性下降。作為上述的金屬材料，除了鎳(Ni)以外，還可以列舉出例如錳(Mn)、鉭(Ta)、鋅 (Zn)、鉻(Cr)、鈷(Co)、錫(Sn)、鉛(Pb)。另外，在日本特開2008-84962號公報所記載的半導體裝置中，公開了在連接用端 子部的表層設置了鎳(Ni)/金(Au)的層疊結構的構成。但是，該構成中由于連接用端子部 的表層有金(Au)，所以即使鎳(Ni)處在金(Au)的下層，對于由上述的顯影液中存在的兩種 不同金屬間的電位差所引起的感光性聚酰亞胺膜的顯影時的氣體發生的抑制也沒有意義。接著，如圖II所示，在晶片Wl的整面上，使用濺射法、CVD法、ALD法等形成凸塊下 部金屬(UBM)層22。UBM層22在后述的工序即釬焊凸塊的鍍覆工序中起著通電層的作用。 其中，第2絕緣層19在導電性保護層18上的一部分處形成了到達該導電性保護層18的開 口 13d。因此，UBM層22在導電性保護層18上的一部分處與導電性保護層18接觸。另外， 第1絕緣層14和第2絕緣層19在電極墊11上的一部分處形成了開口 13e，所以在電極墊 11上的一部分處，UBM層22與電極墊11接觸。 作為構成UBM層22的材料，可以列舉出例如鈦(Ti)和鈦鎢(TiW)等Ti系材料等。本實施形態中，是對UBM層22由鈦(Ti)膜構成的情況進行說明。此外，UBM層22也可以
是多層結構。形成UBM層22后，通過抗蝕劑涂布、曝光和顯影的通常的光刻法工序，如圖IJ所 示那樣在UBM層22上形成具有開口 13f的作為掩模層的抗蝕劑圖案23。該開口 13f是形 成釬焊凸塊的位置，其在包含開口 13d的位置形成。該開口 13f用作形成釬焊凸塊的開口 部。在UBM層22上形成抗蝕劑圖案23后，如圖IK所示，通過鍍覆法在開口 13f內形 成例如鎳(Ni)膜作為釬焊凸塊用的阻擋金屬層24，然后分別通過鍍覆法在開口 13f內依次 形成例如(Cu)膜25和錫(Sn)膜26作為釬焊凸塊用的釬焊鍍覆膜27。阻擋金屬層24可 抑制后述的釬焊凸塊28中所含的錫(Sn)的擴散。然后，如圖IL所示，使用抗蝕劑剝離液等藥液除去抗蝕劑圖案23。然后，如圖IM 所示，將釬焊鍍覆膜27作為蝕刻掩模進行濕式蝕刻，除去被釬焊鍍覆膜27覆蓋的部分以外 的UBM層22。然后，使用熔劑實施回流工序，使釬焊鍍覆膜27熔融并凝固，從而圓滑地成型。此 時，阻擋金屬層24也可以熔解于釬焊鍍覆膜27中。由此，如圖IN所示，釬焊凸塊28形成 于再配置布線層17上(阻擋金屬層24上)，得到形成有外部連接端子29的第1半導體芯 片10。通過實施以上的工序，可以防止由在制造工序中的氣體的發生引起第2絕緣層19從 第1絕緣層14上剝離，制作可靠性優良的半導體裝置。圖3是示意地說明使用了本實施形態的半導體裝置的芯片層疊型半導體裝置 (C0C設備)的構成的截面圖。圖3中，示意地表示了使用COC方法將上述的第1半導體芯 片10和作為其它電子部件的第2半導體芯片40進行芯片層疊而得到的芯片層疊型半導體 裝置的構成。第2半導體芯片40中，在將LSI (大規模集成電路、未圖示出來)形成于例如 硅等半導體上而得到的半導體基板W2的表面上，具有作為LSI的電極端子的電極墊41。電 極墊41例如由鋁(Al)構成。此外，作為與上述的第1半導體芯片10進行芯片層疊的其它 電子部件，不限于半導體芯片，也可以是無源元件的芯片等。電極墊41在一部分連接區域為開口的狀態下被絕緣層42覆蓋，該連接區域成為 外部連接端子。而且，如圖3所示，釬焊凸塊28經由阻擋金屬層43與該外部連接端子連接， 由此使第1半導體芯片10與第2半導體芯片40電連接。作為阻擋金屬層43，例如使用鎳 (Ni)膜。此外，在第1半導體芯片10與第2半導體芯片40之間，用密封樹脂51密封。另 夕卜，第2半導體芯片40的外部連接端子也可以是具有釬焊凸塊的構成。第1半導體芯片10與第2半導體芯片40之間的電源和信號等的供給是通過第1 半導體芯片10上設置的再配置布線層17、釬焊凸塊28、第2半導體芯片40上設置的電極 墊41來進行。另外，對第1半導體芯片10上設置的外部連接端子21上實施由金(Au)引線等進 行的接合(未圖示出來)。于是，從半導體裝置的外部向第1半導體芯片10進行的電源和 信號等的供給可以通過外部連接端子21上連接的金(Au)引線等來進行。在上述的芯片層疊型半導體裝置中，可以防止由第 1半導體芯片10的制造工序中 的氣體的發生引起第2絕緣層19從第1絕緣層14上剝離，實現可靠性優良的芯片層疊型 半導體裝置。
如上所述，本實施形態的半導體裝置中，在由銅(Cu)構成的再配置布線層17上具 有由鎳(Ni)構成的導電性保護層18。因此，可以防止第2絕緣層19的形成時該第2絕緣 層19從第1絕緣層14上剝離，實現可靠性優良的半導體裝置。 另外，如上所述，本實施形態的半導體裝置的制造方法中，在由銅(Cu)構成的再 配置布線層17上層疊由鎳(Ni)構成的導電性保護層18。即，在將成為第2絕緣層19的感 光性聚酰亞胺膜的顯影時，顯影液中存在的兩種不同金屬間的氧化還原電位之差小于電極 墊11的鋁(Al)與再配置布線層17的銅(Cu)的氧化還原電位之差。因此，顯影液中存在 的兩種不同金屬間的電位差所引起的電池效果(電解)被大幅抑制，在感光性聚酰亞胺膜 的顯影時的氫氣(H2)和氧氣(O2)等氣體的發生量大幅減少。由此，可以防止由氣體的發生 引起成為第2絕緣層19的感光性聚酰亞胺膜從第1絕緣層14上剝離，可以制作可靠性優 良的半導體裝置。另外，上述的實施形態中，以第1半導體芯片10的電極墊11由鋁(Al)構成，再配 置布線層17由銅(Cu)構成的情況為例進行了說明，但本發明并不限定于該組合。即，第1 半導體芯片10的電極墊11的構成材料和再配置布線層17的構成材料可以適當變更。而 且，通過選擇在再配置布線層17上層疊的導電性保護層18的金屬材料，使其與電極墊11 的氧化還原電位之差較小，例如小于鋁(Al)與銅(Cu)的氧化還原電位之差，則與上述同 樣，可以防止由制造工序中的氣體的發生引起第2絕緣層19從第1絕緣層14上剝離，制作 可靠性優良的半導體裝置。(第2實施形態)第2實施形態是就第1實施形態的變形例參照圖4A 圖4C來進行說明。圖4A 圖4C是示意地說明第2實施形態的半導體裝置的制造方法的截面圖。首先，實施與第1實 施形態中的圖IA 圖IG對應的工序，如圖4A所示，在再配置布線層17上形成由鎳(Ni) 構成的導電性保護層18。接著，使用醇、丙酮、己烷、甲苯、乙基胺、乙腈、四氫呋喃(THF)、丙二醇單甲基醚 (PGME)、丙二醇單甲基醚醋酸酯(PGMEA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基亞砜(DMSO)、 N, N-二甲基甲酰胺(DMF)等有機溶液、銨系水溶液、鈉系水溶液、鉀系水溶液等堿溶液、或 這些溶液的混合液之中的任一種對導電性保護層18的表面進行表面處理。用于表面處理 的這些溶液也可以多種混合使用。通過進行該表面處理而在導電性保護層18的最表面形成氧化鎳(II) (NiO)，導電 性保護層18的最表面的氧化鎳(II) (NiO)的含量增加。由此，如圖4B所示，在再配置布線 層17上形成2層結構的導電性保護層18’，該2層結構的導電性保護層18’從再配置布線 層17側開始具有以鎳(Ni)為主成分的第1導電性保護層18a和氧化鎳(II) (NiO)的含量 比第1導電性保護層18a多并以氧化鎳(II) (NiO)為主成分的第2導電性保護層18b。未 進行表面處理的第1導電性保護層18a具有與導電性保護層18相同的成分構成。此外，主 成分是指含量最多的成分。氧化鎳(III)或氫氧化鎳(Ni (OH)x)等成分與其它成分的鍵合狀態不穩定。因此， 從與保護再配置布線層17的第2絕緣層19的附著性的觀點出發，在導電性保護層18的表 面，這些成分為主成分是不優選的。另外，鎳金屬成分(金屬單質)中不存在鍵合的各向異 性。因此，鎳金屬成分(金屬單質)處于不能與有機膜等鍵合的狀態。所以，通過在鎳金屬成分(金屬單質)上形成金屬氧化物，可以造成與有機膜等的共價鍵，即造成容易給出電子 的狀態，由此可以提高與有機膜等的附著性。
另一方面，氧化鎳(II) (NiO)與其它成分的鍵合狀態穩定，而且與作為第2絕緣層 19使用的樹脂之間的附著性比鎳金屬成分(金屬單質)高。因此，本實施形態中，在與第2絕緣層19的接合面上有意地形成以氧化鎳(II) (NiO)為主成分的第2導電性保護層18b，提高第2絕緣層19與導電性保護層18’的附著 性。即，通過將以穩定的氧化狀態的成分即氧化鎳(II) (NiO)為主成分的第2導電性保護 層18b配置在導電性保護層的最表面，可以在導電性保護層18’與第2絕緣層19之間獲得 更高的附著性。作為此時的第2絕緣層19，可以使用例如對酚醛系樹脂、聚酰亞胺樹脂或環 氧樹脂、硅酮樹脂賦予了感光性而得到的樹脂等感光性樹脂等。其中，使用酚醛系樹脂作為 第2絕緣層19時，可以獲得顯著的效果。另外，通過導電性保護層18的表面的自然氧化也可使鎳金屬成分(金屬單質) 氧化而形成氧化物(自然氧化膜)。但是，通過上述的表面處理來有意地形成氧化鎳(II) (NiO)，則氧化鎳(II) (NiO)與作為第2絕緣層19的有機膜等中所含的羥基(0H基)等的 鍵合數大幅增加。因此，與最表層是自然氧化膜的情況相比，導電性保護層18’與第2絕緣 層19的粘附力提高。導電性保護層18，的厚度例如為Inm 10 μ m，優選為Inm 5 μ m。當導電性保 護層18’的厚度小于Inm時，盡管也取決于成膜方法等，但導電性保護層18’成為島狀，無 法起到導電性保護層的作用。當導電性保護層18’的厚度大于10 μ m時，形成鍍覆膜需要 花費時間，對生產量有影響。因此，導電性保護層18’優選是連續膜并且盡量薄。形成導電性保護層18’后，實施與第1實施形態的圖IH 圖IN對應的工序。由 此，如圖4C所示，釬焊凸塊28形成于再配置布線層17上(阻擋金屬層24上)，得到形成有 外部連接端子29的第1半導體芯片10’。第1半導體芯片10’與第1半導體芯片10的不 同點是，具有導電性保護層18’代替導電性保護層18。通過實施以上的工序，可以防止由制 造工序中的氣體的發生引起第2絕緣層19從再配置布線層17上剝離，進而可以防止從第 1絕緣層14上剝離，可以制作可靠性優良的半導體裝置。另外，以上對由鎳(Ni)形成導電性保護層18的情況進行了說明，但作為導電性 保護層18的金屬材料，除了鎳(Ni)以外，還可以列舉出例如錳(Mn)、鉭(Ta)、鋅(Zn)、鉻 (Cr)、鈷(Co)、錫(Sn)、鉛(Pb)。此時，也對導電性保護層18的表面進行表面處理，使導電 性保護層18的最表面的穩定的金屬氧化物的成分的含量增加。由此，在再配置布線層17 上形成2層結構的導電性保護層18’，該2層結構的導電性保護層18’具有以金屬成分為主 成分的第1導電性保護層18a和以金屬氧化物為主成分的第2導電性保護層18b。另外，與第1實施形態同樣，通過使用COC方法將第1半導體芯片10’和作為其它 電子部件的第2半導體芯片40進行芯片層疊，從而可以構成與圖3所示的芯片層疊型半導 體裝置同樣的芯片層疊型半導體裝置。這樣的芯片層疊型半導體裝置中，可以更可靠地防 止由在第1半導體芯片10’的制造工序中的氣體的發生引起第2絕緣層19從再配置布線 層17上剝離，進而可以防止從第1絕緣層14上剝離，實現可靠性優良的芯片層疊型半導體
直ο如上所述，本實施形態的半導體裝置中，在由銅(Cu)構成的再配置布線層17上具有2層結構的導電性保護層18’，該2層結構的導電性保護層18’從再配置布線層17側開 始具有以鎳(Ni)為主成分的第1導電性保護層18a和氧化鎳(II) (NiO)的含量比第1導 電性保護層18a多并以氧化鎳(II) (NiO)為主成分的第2導電性保護層18b。因此，可以防 止在第2絕緣層19的形成時該第2絕緣層19從再配置布線層17上剝離，而且可以防止第 2絕緣層19從第1絕緣層14上剝離，實現可靠性更加優良的半導體裝置。另外，如上所述，本實施形態的半導體裝置的制造方法中，在由銅(Cu)構成的再 配置布線層17上層疊2層結構的導電性保護層18’，該2層結構的導電性保護層18’具有 以鎳(Ni)為主成分的第1導電性保護層18a和氧化鎳(II) (NiO)的含量比第1導電性保 護層18a多并以氧化鎳(II) (NiO)為主成分的第2導電性保護層18b。因此，與第1實施形 態的情況同樣，顯影液中存在的兩種不同金屬間的電位差所引起的電池效果(電解)被大 幅抑制，感光性聚酰亞胺膜的顯影時的氫氣(H2)和氧氣(O2)等氣體的發生量大幅減少。由 此，可以防止由氣體的發生引起將成為第2絕緣層19的感光性聚酰亞胺膜從再配置布線層 17上剝離，進而可以防止從第1絕緣層14上剝離，可以制作可靠性優良的半導體裝置。
另外，在導電性保護層18’的表層配置氧化鎳(II) (NiO)的含量比第1導電性保 護層18a多并以氧化鎳(II) (NiO)為主成分的第2導電性保護層18b。由此，可以在導電性 保護層18’與第2絕緣層19之間獲得更高的附著性，可以更可靠地防止由氣體的發生引起 將成為第2絕緣層19的感光性聚酰亞胺膜從再配置布線層17上剝離，進而可以更可靠地 防止從第1絕緣層14上剝離，可以制作可靠性優良的半導體裝置。此外，本實施形態中也可以根據與第1實施形態的情況同樣的宗旨，適當變更第1 半導體芯片10’的電極墊11的構成材料和再配置布線層17的構成材料。進一步的效果或變形例可以由本領域技術人員容易地導出。因此，本發明的更寬 泛的形態并不限于以上表示并記載的特定的詳細內容和代表性的實施形態。因此，在不超 出權利要求及其等同物所定義的總的發明的概念的精神或范圍的情況下，可進行各種變 更。
權利要求
一種半導體裝置的制造方法，其是在設置有半導體元件的半導體基板上形成形態互不相同的2種連接端子的半導體裝置的制造方法，其特征在于，在設置有所述半導體元件用的由第1導電層構成的電極端子的所述半導體基板的主面側形成第1感光性樹脂膜并進行曝光，使用水溶液進行顯影，從而形成到達所述電極端子的第1開口和第2開口，將所述第1感光性樹脂膜進行烘烤，從而使所述第1感光性樹脂膜變成第1絕緣層，在包含所述第1開口內的所述第1絕緣層上形成與所述電極端子電連接的第2導電層，在所述第2導電層上形成第3導電層，所述第3導電層與所述第1導電層的氧化還原電位之差小于所述第1導電層與所述第2導電層的氧化還原電位之差，在所述半導體基板的主面側形成第2感光性樹脂膜并進行曝光，使用水溶液進行顯影，從而形成到達所述第3導電層的第3開口、和經由所述第2開口到達所述電極端子的第4開口，將所述第2感光性樹脂膜進行烘烤，從而使所述第2感光性樹脂膜變成第2絕緣層，并形成由所述電極端子從所述第2開口和第4開口露出而得到的第1連接端子，形成與從所述第3開口露出的所述第3導電層電連接的凸塊，從而形成第2連接端子。
2.根據權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，所述第1導電層由鋁構 成，所述第2導電層由銅構成，所述第3導電層由選自錳、鉭、鋅、鉻、鈷、鎳、錫和鉛之中的至 少一種金屬構成。
3.根據權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述第2感光性 樹脂膜之前，使用有機溶液、堿溶液或所述有機溶液和所述堿溶液的混合液之中的任一種 以上對所述第3導電層的表面進行表面處理，從而使所述第3導電層的表面氧化。
4.根據權利要求3所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，所述有機溶液是選自 醇、丙酮、己烷、甲苯、乙基胺、乙腈、四氫呋喃、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚醋酸酯、 N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亞砜、N，N-二甲基甲酰胺之中的至少一種的溶液。
5.根據權利要求3所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，所述堿溶液是選自銨 系水溶液、鈉系水溶液和鉀系水溶液之中的至少一種溶液。
6.根據權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，所述第1連接端子是經 由接合線與外部連接用的端子，所述第2連接端子是與其它電子部件連接用的端子。
7.一種半導體裝置的制造方法，其是在設置有半導體元件的半導體基板上形成形態互 不相同的2種連接端子的半導體裝置的制造方法，其特征在于，在設置有所述半導體元件用的由鋁層構成的電極端子的所述半導體基板的主面側形 成第1感光性樹脂膜并進行曝光，使用水溶液進行顯影，從而形成到達所述電極端子的第1 開口和第2開口，將所述第1感光性樹脂膜進行烘烤，從而使所述第1感光性樹脂膜變成第1絕緣層，在包含所述第1開口和第2開口內的所述半導體基板的主面側形成通電層，在所述通電層上形成掩模層，該掩模層在包含所述第1開口的區域上具有規定的圖案 開口，在所述圖案開口內，通過使用了所述導電層的電解鍍來形成由銅層構成的再配置布線層，進而通過使用了所述通電層的電解鍍來在所述再配置布線層的最表層形成由鎳層構成 的導電性保護層，除去所述掩模層，進而除去未被所述再配置布線層覆蓋的所述通電層，除去所述掩模層和所述通電層后，在所述半導體基板的主面側形成第2感光性樹脂膜 并曝光，使用水溶液進行顯影，從而形成到達所述導電性保護層的第3開口、和經由所述第 2開口到達所述電極端子的第4開口，將所述第2感光性樹脂膜進行烘烤，從而使所述第2感光性樹脂膜變成第2絕緣層，并 形成由所述電極端子從所述第2開口和第4開口露出而得到的第1連接端子，形成與從所述第3開口露出的所述導電性保護層電連接的凸塊，從而形成第2連接端子。
8.根據權利要求7所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述第2感光性 樹脂膜之前，使用有機溶液、堿溶液或所述有機溶液和所述堿溶液的混合液之中的任一種 以上對所述鎳層的表面進行表面處理，從而使所述鎳層的表面氧化而在所述導電性保護層 的表面形成氧化鎳(II)。
9.根據權利要求8所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，所述有機溶液是選自 醇、丙酮、己烷、甲苯、乙基胺、乙腈、四氫呋喃、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚醋酸酯、 N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亞砜、N，N-二甲基甲酰胺之中的至少一種的溶液。
10.根據權利要求8所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，所述堿溶液是選自銨 系水溶液、鈉系水溶液和鉀系水溶液之中的至少一種溶液。
11.根據權利要求7所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，所述第1連接端子是 經由接合線與外部連接用的端子，所述第2連接端子是與其它電子部件連接用的端子。
12.—種半導體裝置，其特征在于，其具有半導體基板，該半導體基板上設置有半導體元件，同時在表面上設置有所述半導體元 件用的由第1導電層構成的電極端子；第1絕緣層，其形成于所述半導體基板的設置有所述電極端子的主面上，在所述電極 端子上的區域具有到達所述電極端子的第1開口和第2開口，并且該第1絕緣層是由感光 性樹脂變成的；再配置布線，其按照至少將所述第1開口內填埋的方式設置，并由與所述電極端子電 連接的第2導電層構成；導電性保護層，其形成于所述再配置布線的最表層，由第3導電層構成，所述第3導電 層與所述第1導電層的氧化還原電位之差小于所述第1導電層與所述第2導電層的氧化還 原電位之差；第2絕緣層，其形成于所述第1絕緣層上和所述導電性保護層上，具有到達所述導電性 保護層的第3開口、和經由所述第2開口到達所述電極端子的第4開口，并且該第2絕緣層 是由感光性樹脂變成的；和凸塊，其至少填埋所述第3開口并形成于所述導電性保護層上。
13.根據權利要求12所述的半導體裝置，其特征在于，所述第1導電層由鋁構成，所述 第2導電層由銅構成，所述第3導電層由選自錳、鉭、鋅、鉻、鈷、鎳、錫和鉛之中的至少一種 金屬構成。
14.根據權利要求12所述的半導體裝置，其特征在于，所述導電性保護層具有第1導電 性保護層和第2導電性保護層，所述第1導電性保護層由形成于所述再配置布線上的所述 第3導電層構成，所述第2導電性保護層比所述第1導電性保護層含有更多的所述第3導 電層的金屬氧化物，并形成于所述第1導電性保護層上。
15.根據權利要求14所述的半導體裝置，其特征在于，所述第1導電層由鋁構成，所述 第2導電層由銅構成，所述第3導電層由選自錳、鉭、鋅、鉻、鈷、鎳、錫和鉛之中的至少一種 金屬構成。
16.根據權利要求15所述的半導體裝置，其特征在于，所述第3導電層是鎳，所述金屬 氧化物是氧化鎳(II)。
全文摘要
本發明一般涉及半導體裝置的制造方法以及半導體裝置。根據本發明，在具有作為第1導電層的電極端子的基板上使感光性樹脂膜改性，形成具有到達電極端子的第1開口和第2開口的絕緣層。接著，在包含第1開口內的絕緣層上形成與電極端子電連接的第2導電層，在第2導電層上形成第3導電層，該第3導電層與第1導電層的氧化還原電位之差小于第1導電層與第2導電層的氧化還原電位之差。接著，使感光性樹脂膜改性，形成具有到達第3導電層的第3開口、和經由第2開口到達電極端子的第4開口的絕緣層，并形成與第3導電層電連接的凸塊。
文檔編號H01L23/485GK101989557SQ20101024354
公開日2011年3月23日 申請日期2010年7月30日 優先權日2009年7月30日
發明者內田雅之, 右田達夫, 宮田雅弘, 山下創一, 栂嵜隆, 江澤弘和, 飯島匡 申請人:株式會社東芝