半导体装置以及半导体装置的制造方法与流程

本发明涉及半导体装置以及半导体装置的制造方法。

背景技术：

1、已知在半导体基板的表面形成有焊锡凸块等外部连接端子的半导体装置。在这种半导体装置中，使用聚酰亚胺等有机类的绝缘构件包覆构成在半导体基板的表面形成的布线等的导体，在绝缘构件形成使导体露出的开口部，将外部连接端子与导体的露出部分连接。

2、例如，在专利文献1中记载了具备最上层金属、焊锡凸块、将最上层金属和焊锡凸块连接的金属、以及由形成有配置上述金属的开口部的第一聚酰亚胺层和第二聚酰亚胺层构成的聚酰亚胺层叠的半导体装置。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开2009-212332号公报。

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、近年来，半导体装置的小型化被促进，作为外部连接端子而具备直径为8～15μm左右的微凸块的半导体装置的开发被发展。在作为外部连接端子而具备微凸块的半导体装置中，为了确保离子迁移耐性，以与具备比微凸块大的通常尺寸的凸块的半导体装置中的绝缘体层相同的厚度形成设置于外部连接端子的周围的、由聚酰亚胺或pbo(聚苯并恶唑)等感光性有机类绝缘构件构成的绝缘体层。离子迁移为导电体分量扩散到绝缘体层与导电体的界面的现象，覆盖导电体的绝缘体层的厚度越薄，越容易产生。因此，当伴随着焊锡凸块的尺寸缩小而使覆盖导电体的绝缘体层的厚度薄时，容易发生离子迁移。由此，存在产生电极间短路等问题的可能性。

3、在作为外部连接端子而具备微凸块的半导体装置中以与具备通常尺寸的凸块的半导体装置中的绝缘体层的厚度同等的厚度形成设置于外部连接端子的周围的绝缘体层的厚度的情况下，存在产生以下的问题的可能性。

4、第一个问题是，在用于形成外部连接端子的电镀处理中气泡侵入到形成有外部连接端子的绝缘体层的开口部的情况下难以进行该气泡的除去。在开口部内气泡残留的状态下进行电镀处理的情况下，存在由于气泡而阻碍电镀处理的可能性。

5、图1a～图1c是用于说明该问题的细节的图，为示出形成外部连接端子的工艺的一个例子的剖面图。

6、如图1a所示，在半导体基板(未图示)的表面形成再布线200，再布线200的表面被由聚酰亚胺或pbo等感光性有机类绝缘构件构成的绝缘体层300覆盖。在绝缘体层300形成用于使再布线200的表面露出的开口部310。绝缘体层300的表面、开口部310的侧面和再布线20的露出部分被电镀籽晶层510覆盖。在绝缘体层300上，在开口部310的形成位置设置有具有开口部的抗蚀剂掩模600。

7、在电镀处理中，从制作成本的减少的观点出发，使用能够同时处理许多晶片的杯型的电镀装置。在杯型的电镀装置中，在使半导体基板的被电镀面为下的状态下将被电镀面浸渍到电镀液中。当气泡100侵入到开口部310中时，由于该气泡而阻碍电镀处理。因此，在杯型的电镀装置中，实施将利用电镀液的射流侵入到在被电镀面形成的凹部内的气泡除去的气泡除去顺序。

8、可是，在作为外部连接端子而具备微凸块的半导体装置中，绝缘体层300的开口部310的开口宽度窄，开口部310为高纵横比，因此，存在即使利用气泡除去顺序也不能除去侵入到开口部310内的气泡100的情况。

9、当在开口部310内残留气泡100的状态下进行电镀处理时，阻碍由电镀处理进行的金属的析出。即，如图1b所示那样，为如下结果：不正常地进行作为ubm(underbumpmetallurgy，凸块下金属层)发挥作用的基础层520的形成，在基础层520内形成空隙(void)521。之后，在下一个电镀工序中，在基础层520的表面形成微凸块530。接着，通过实施回流处理，从而如图1c所示那样微凸块530熔化而变为球状。

10、像这样，在作为外部连接端子而具备微凸块的半导体装置中，起因于在绝缘体层300形成的开口部310为高纵横比，侵入到开口部310内的气泡100的除去性劣化，存在在基础层520的形成中引起异常的可能性。在未正常形成基础层520的情况下，微凸块530与再布线200的电的和机械的接合性降低，半导体装置的长期可靠性降低。

11、第二个问题是：在作为外部连接端子而具备微凸块的半导体装置中，与具备通常尺寸的凸块的情况相比较，绝缘体层300的开口部310的尺寸小，用于形成开口部310的光刻工序中的曝光界限少。由此，在开口部310的做出结果中容易产生偏差，存在开口不良发生的可能性。当开口不良发生时，在开口部310中再布线200的露出变得不充分，外部连接端子与再布线之间的接触电阻上升。

12、第三个问题是：在外部连接端子的形成后实施的、用于除去绝缘体层300上的不需要的电镀籽晶层的蚀刻工序中，连覆盖绝缘体层300的开口部310的侧面和底面的电镀籽晶层510都被蚀刻除去，存在电镀籽晶层消失的可能性。图2a和图2b为用于说明该问题的细节的图，为示出外部连接端子500的周边的构造的剖面图。

13、在作为外部连接端子500而具备微凸块530的半导体装置中，绝缘体层300的开口部310的、与半导体基板的主面平行的平面方向上的端部e0和外部连接端子500的平面方向上的端部eb接近，因此，容易露出电镀籽晶层510的覆盖开口部310的侧面的部分。特别地，在作为外部连接端子500而具备微凸块530的半导体装置中，由于在用于形成外部连接端子500的电镀处理中使用的掩模的对准偏离，电镀籽晶层510的覆盖开口部310的侧面的部分容易露出。此外，覆盖开口部310的侧面的电镀籽晶层510由通常溅射形成，因此，膜质差，蚀刻率相对于蚀刻液高。因此，在电镀籽晶层510的覆盖开口部310的侧面的部分露出并被暴露在蚀刻液中的情况下，如在图2a中由虚线包围的部分示出那样，存在除去电镀籽晶层510的覆盖开口部310的侧面的部分的可能性。

14、当除去电镀籽晶层510的覆盖开口部310的侧面的部分时，在绝缘体层300与基础层520之间形成宽度极其窄的缝隙101，存在在缝隙101内残留蚀刻液的情况。除去在缝隙101内残留的蚀刻液是极其困难的。在缝隙101内残留的蚀刻液逐渐侵蚀电镀籽晶层510，存在连电镀籽晶层510的介于再布线200与基础层520之间的部分都被除去的可能性。当电镀籽晶层510的侵蚀进行时，基础层520与绝缘体层300的紧贴性以及基础层520与再布线200的紧贴性降低，如图2b所示那样，存在外部连接端子500脱离的可能性。

15、第四个问题是：由于伴随着外部的温度变化的绝缘体层300的收缩和膨胀，存在外部连接端子500剥落的可能性。图3a和图3b为用于说明该问题的细节的图，为示出外部连接端子500的周边的构造的剖面图。

16、绝缘体层300根据周围温度的变化重复膨胀和收缩。由于该膨胀和收缩的重复，电镀籽晶层510和基础层520的层叠体重复变形，绝缘体层300与电镀籽晶层510的紧贴性以及再布线200与电镀籽晶层510的紧贴性降低。特别地，在绝缘体层300的厚度厚的情况下，开口部310的侧面的面积变大，因此，由绝缘体层300的膨胀和收缩造成的向电镀籽晶层510的影响变大，存在电镀籽晶层510从绝缘体层300和再布线200剥落的可能性。由此，存在如图3b所示那样外部连接端子500剥离的可能性。

17、如以上那样，在作为外部连接端子而具备微凸块的半导体装置中，为了确保离子迁移耐性，在使设置于外部连接端子的周围的绝缘体层的厚度与具备通常尺寸的凸块的半导体装置中的绝缘体层的厚度同等的情况下，为招致半导体装置的长期可靠性的降低的结果。

18、本发明是鉴于上述的方面而完成的，其目的在于在具备外部连接端子的半导体装置中确保离子迁移耐性并谋求长期可靠性的提高。

19、用于解决课题的方案

20、本发明的半导体装置包含：半导体基板；导电体，被设置于所述半导体基板的主面上；绝缘体层，覆盖所述导电体的表面并且具有使所述导电体部分地露出的开口部；以及外部连接端子，连接于所述导电体的在所述开口部露出的部分，所述绝缘体层在表面具有朝向所述导电体侧凹下的凹部，所述开口部被设置于所述凹部的底部，所述外部连接端子的与所述半导体基板的主面平行的平面方向上的端部被配置在所述凹部的壁面上。

21、本发明的半导体装置的制造方法是，一种半导体装置的制造方法，所述方法包含：形成将在半导体基板的主面上设置的导电体的表面覆盖的绝缘体层的工序；在所述绝缘体层形成使所述导电体部分地露出的开口部的工序；以及形成与所述导电体的在所述开口部露出的部分连接的外部连接端子的工序，包含：在所述绝缘体层的表面形成朝向所述导电体侧凹下的凹部，将所述开口部配置于所述凹部的底部，将所述外部连接端子的与所述半导体基板的主面平行的平面方向上的端部配置在所述凹部的壁面上。

22、发明效果

23、根据本发明，能够在具备外部连接端子的半导体装置中确保离子迁移耐性并谋求长期可靠性的提高。