半导体装置及其制造方法与流程

文档序号:15972538发布日期:2018-11-16 23:34阅读:242来源:国知局

本发明涉及一种半导体装置及其制造方法,其例如能够很好地应用于具备焊球的半导体装置。

背景技术

半导体装置要求适应使用环境。例如,车载用的半导体装置要求具有希望的耐热性。为了满足耐热性要求,例如对半导体装置进行热循环试验及高温放置试验。热循环试验是指:在规定的温度范围内依次改变温度的环境下,反复进行规定次数的使半导体装置运行的试验。高温放置试验是指:在规定的高温环境下,使半导体装置运行规定时间的试验。

而且,车载用的半导体装置为了控制而搭载有闪存器,因此还要对半导体装置的闪存器进行存储保持测试。在存储保持测试中,例如在250℃下进行大约8小时的烘烤(retentionbaking/保留烘烤),从而判断存储于闪存器的信息(记忆)是否消失。

另一方面,半导体装置期待具有散热特性及耐热性优异的封装结构,作为将半导体装置与基板连接的方法之一,采用倒装式接合。公开了这种半导体装置的文献例如有:专利文献1(日本特开2008-172232号公报)、非专利文献1(间仁田祥:“晶片电镀凸块技术-金及焊锡凸块的工艺规程”、电子安装学会志、vol.1,no.5(1998))。在倒装式接合中,半导体装置经由预先连接于半导体芯片(die/裸片)的焊盘上的凸块连接于基板。作为该凸块,使用焊球。

如上所述,车载用的半导体装置需要进行存储保持测试、热循环试验及高温放置试验等各种试验或测试。尤其,存储保持测试例如在250℃的温度环境下进行。

然而,在使用焊球作为凸块的半导体装置中,焊料会被熔融,因此无法进行存储保持测试。



技术实现要素:

因此,期待使用焊球的半导体装置具有能够进行存储保持测试等测试的凸块结构。

其他技术问题及新特征可以从本说明书的记载及附图得以明确。

一种实施方式所涉及的半导体装置具备元件形成区域、半导体元件、多层配线结构、焊盘电极、阻挡层、银凸块及焊锡凸块。元件形成区域划定在半导体基板上。半导体元件形成于元件形成区域。多层配线结构以覆盖半导体元件的方式形成,并且包括多个配线层及对所述多个配线层彼此之间进行电绝缘的层间绝缘膜。焊盘电极与多个配线层中的一个配线层电连接。阻挡层以与焊盘电极接触的方式形成。银凸块经由阻挡层与焊盘电极电连接。焊锡凸块以与银凸块接触的方式形成。

本发明的其他实施方式所涉及的半导体装置的制造方法具备如下工序:在半导体基板上划定元件形成区域;在元件形成区域形成半导体元件;以覆盖半导体元件方式形成包括多个配线层及对所述多个配线层彼此之间进行电绝缘的层间绝缘膜的多层配线结构;形成与多个配线层中的一个配线层电连接的焊盘电极;以与焊盘电极接触的方式形成阻挡层;形成经由阻挡层而与焊盘电极电连接的银凸块;在银凸块上形成焊锡凸块。

根据一种实施方式所涉及的半导体装置,能够进行存储保持测试。

根据其他实施方式所涉及的半导体装置的制造方法,能够形成可进行半导体元件测试的焊锡凸块。

本发明的上述及其他目的、特征、局面及优点可以通过参考说明书附图进行的下述详细说明得以明确。

附图说明

图1是表示第一实施方式所涉及的半导体装置的平面结构的一例的示意图。

图2是沿图1所示的ⅱ-ⅱ线剖切的剖视图。

图3是表示图2所示闪存器的存储单元的结构的一例的局部放大剖视图。

图4是表示第一实施方式的半导体装置的制造流程的图。

图5是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法中的一个工序的剖视图。

图6是表示图5所示工序之后进行的工序的剖视图。

图7是表示图6所示工序之后进行的工序的剖视图。

图8是表示图7所示工序之后进行的工序的剖视图。

图9是表示图8所示工序之后进行的工序的剖视图。

图10是表示图9所示工序之后进行的工序的剖视图。

图11是表示图10所示工序之后进行的工序的剖视图。

图12是表示图11所示工序之后进行的工序的剖视图。

图13是表示图12所示工序之后进行的工序的剖视图。

图14是表示比较例所涉及的半导体装置的制造方法中的一个工序的剖视图。

图15是表示图14所示工序之后进行的工序的剖视图。

图16是表示图15所示工序之后进行的工序的剖视图。

图17是表示图16所示工序之后进行的工序的剖视图。

图18是表示图17所示工序之后进行的工序的剖视图。

图19是表示图18所示工序之后进行的工序的剖视图。

图20是表示图19所示工序之后进行的工序的剖视图。

图21是表示图20所示工序之后进行的工序的剖视图。

图22是表示图21所示工序之后进行的工序的剖视图。

图23是银和铜的二元系合金的状态图。

图24是表示退火时间与合金层厚度之间的关系的第一图表。

图25是表示退火时间与合金层厚度之间的关系的第二图表。

图26是表示退火时间与合金层厚度之间的关系的第三图表。

图27是表示用于说明各个材料的硬度的物理参数的图。

图28是表示接触面积与接触电阻之间的关系的图表。

图29是表示第二实施方式所涉及的半导体装置的制造流程的图。

图30是表示第二实施方式的半导体装置的制造方法中的一个工序的剖视图。

图31是表示图30所示工序之后进行的工序的剖视图。

图32是表示图31所示工序之后进行的工序的剖视图。

图33是表示图32所示工序之后进行的工序的剖视图。

图34是表示图33所示工序之后进行的工序的剖视图。

图35是表示图34所示工序之后进行的工序的剖视图。

图36是表示图35所示工序之后进行的工序的剖视图。

图37是表示图36所示工序之后进行的工序的剖视图。

图38是表示图37所示工序之后进行的工序的剖视图。

图39是表示第三实施方式所涉及的半导体装置的制造流程的图。

图40是表示第三实施方式的半导体装置的制造方法中的一个工序的剖视图。

图41是表示图40所示工序之后进行的工序的剖视图。

图42是表示图41所示工序之后进行的工序的剖视图。

图43是表示图42所示工序之后进行的工序的剖视图。

图44是表示图43所示工序之后进行的工序的剖视图。

图45是表示图44所示工序之后进行的工序的剖视图。

图46是表示图45所示工序之后进行的工序的剖视图。

图47是表示图46所示工序之后进行的工序的剖视图。

图48是表示图47所示工序之后进行的工序的剖视图。

图49是表示图48所示工序之后进行的工序的剖视图。

图50是表示图49所示工序之后进行的工序的剖视图。

具体实施方式

第一实施方式

在此,对具备银凸块及锡合金球(焊锡凸块)作为凸块结构的半导体装置的第一例进行说明。

首先,对半导体装置的整体结构的一例进行说明。如图1所示,在半导体装置sd形成有分别具有规定功能的多个电路。作为多个电路,在半导体基板sub上配置有例如电源电路psc、信号输入输出电路sioc、da-ad转换器con、静态随机处理内存sm、闪存器fm以及中央处理器cpu。在半导体基板sub上划定有多个元件形成区域,与电路相对应的规定的半导体元件形成在该元件形成区域上。

接着,对半导体装置的截面结构的一例(配置有闪存器fm的元件形成区域的截面结构)进行说明。如图2所示,在半导体基板sub的配置有闪存器fm的区域,形成有闪存器fm的存储单元mc。如图3所示,存储单元mc具备控制栅电极cg、存储栅电极mg、源极区域sr及漏极区域dr。

存储栅电极mg经由绝缘膜ono形成在控制栅电极cg的一个侧面上。绝缘膜ono由将氧化硅薄膜、氮化硅薄膜及氧化硅薄膜层叠而成的层叠膜构成。该种存储单元被称作monos(metal-oxide-nitride-oxide-silicon/金属氧化物氮化物氧化物硅)型,尤其,在闪存器fm的情况下,被称作fmonos(flash-metal-oxide-nitride-oxide-silicon)。

如图2所示,以覆盖该存储单元mc的方式形成有由多个配线层及对多个配线层彼此之间进行绝缘的层间绝缘膜构成的多层配线结构ilf。而且,以覆盖多层配线结构ilf的方式形成有绝缘膜if。在该绝缘膜if上形成有铜配线cf。以与铜配线cf接触的方式形成有铝焊盘alp。以覆盖铝焊盘alp的方式形成有绝缘膜pf。

以贯穿绝缘膜pf而与铝焊盘alp接触的方式形成有阻挡层bal。作为阻挡层bal,形成有包含钛膜与氮化钛膜的厚度为70nm以上的钛合金层。以与阻挡层bal接触的方式形成有种晶层sed。作为种晶层sed,形成有厚度为100nm以上的铜膜。

以与种晶层sed接触的方式形成有银凸块agbp。银凸块agbp由通过电镀法形成的银膜agpl构成。在该银凸块agbp上接合有锡合金球snb作为焊锡凸块。

包括接合有锡合金球snb的银凸块agbp在内的凸块结构经由多层配线结构ilf中的规定的配线(未图示)例如与存储单元mc等电连接。如此构成具备银凸块agbp及锡合金球snb的半导体装置的主要部分。

接着,对上述半导体装置的制造方法的一例进行说明。首先对制造流程进行说明。

首先,在半导体基板上形成包括存储单元、多层配线结构、铜配线及铝焊盘的结构。接着,如图4所示,在步骤f1中,以与铝焊盘接触的方式形成阻挡层。接着,在步骤f2中,以与阻挡层接触的方式形成种晶层。接着,在步骤f3中,形成用于形成银凸块的抗蚀剂图案。

接着,在步骤f4中,利用电镀法,在种晶层的露出部分形成镀银膜。在步骤f5中,去除抗蚀剂图案。接着,在步骤f6中,进行存储保持测试。接着,在步骤f7中,在镀银膜上印刷焊剂焊药。接着,在步骤f8中,在镀银膜上搭载焊球。接着,在步骤f9中,进行回流(reflow)及清洗。然后,进行热循环试验及高温放置试验等后完成半导体装置。

接着,参考截面结构对半导体装置的制造方法进行具体说明。如图5所示,在半导体基板sub上形成包括闪存器fm的存储单元mc在内的半导体元件。接着,以覆盖存储单元mc的方式形成多层配线结构ilf。接着,形成例如由low-k膜构成的绝缘膜if。接着,利用镶嵌法在该绝缘膜if形成铜配线cf。

接着,以与铜配线cf接触的方式形成铝焊盘alp。以覆盖该铝焊盘alp的方式形成绝缘膜pf。接着,进行规定的照相制版处理及蚀刻处理,在绝缘膜pf形成使铝焊盘alp露出的开口hp。

接着,如图6所示,利用溅射法,以与露出的铝焊盘alp接触的方式依次形成钛膜(膜厚:10nm左右)、氮化钛膜(膜厚:50nm左右)及钛膜(膜厚:10nm左右),由此形成由钛合金层(膜厚:70nm左右以上)构成的阻挡层bal。

接着,利用溅射法,以与阻挡层bal接触的方式形成铜膜(膜厚:100nm以上),从而形成种晶层sed。另外,作为种晶层,只要是电阻较低的膜即可,其并不只限于铜膜,例如也可以利用溅射法形成银膜。

接着,如图7所示,进行规定的照相制版处理,从而形成用于形成镀银膜的抗蚀剂图案pr1。抗蚀剂图案pr1的开口直径设为例如80μm左右,以使其对应于凸块下金属(ubm)的图案。并且,抗蚀剂图案pr1的厚度例如为12μm以上。

接着,如图8所示,利用电镀法,使银在露出的种晶层sed的表面成长,从而形成银膜agpl(镀银膜)。另外,在进行电镀之前,作为预处理,可以将露出的种晶层sed的表面暴露于氧等离子体气氛中。并且,还可以用去污药液对露出的种晶层sed的表面进行去污处理。

接着,去除抗蚀剂图案pr1。另外,去除了抗蚀剂图案pr1之后,作为后处理,可以将露出的种晶层sed的表面暴露于氧等离子体气氛中。并且,还可以用去污药液对露出的种晶层sed的表面进行去污处理。

接着,如图9所示,进行蚀刻处理,依次去除露出的种晶层sed及阻挡层bal。由此,形成由银膜agpl(膜厚:16μm左右)构成的银凸块agbp。

接着,对闪存器进行存储保持测试。如图10所示,使探针prb接触到银凸块agbp,对闪存器fm的存储单元mc写入信息。例如,通过分别对图3所示的控制栅电极cg、存储栅电极mg、源极区域sr及漏极区域dr等施加规定的电压,使作为信息的电荷积蓄在绝缘膜ono(氮化硅膜)(源极侧注入)。

接着,对闪存器fm写入信息后的半导体基板sub进行热处理(retentionbaking/保留烘烤:温度250℃、8小时×2)。在该热处理后,进行保持测试以判断写入闪存器的信息是否仍被保持。分别对图3所示的控制栅电极cg、存储栅电极mg、源极区域sr及漏极区域dr等施加与写入时的电压不同的规定电压。

此时,若包括存储栅电极mg的晶体管的阈值电压高于规定的电压,则判断保持有写入有信息的状态。另一方面,若该阈值电压低于规定的电压,则判断写入的信息已消失。该热处理及信息读取的一连串工序根据需要反复进行多次。之后,根据需要,可以使其他探针(未图示)接触到规定的银凸块agbp以进行晶片测试。另外,也可以在进行存储保持测试之前进行晶片测试。

接着,如图11所示,例如通过印刷法,以覆盖银凸块agbp的方式涂布焊剂焊药fl。接着,如图12所示,在银凸块agbp之上搭载大小为100μm左右的锡合金球snb(sn-1.0%ag-0.5%cu)。在搭载锡合金球snb时,使用设置有用于使微小球(锡合金球snb)排列的开口的排列掩膜。

接着,如图13所示,以比锡合金球snb的熔点稍高的温度条件进行热处理,从而使锡合金球snb与银凸块agbp接合。之后,清洗包括锡合金球snb等在内的半导体基板sub。由此,完成半导体装置的主要部分。

之后,将半导体装置安装于规定的基板上,进行热循环试验及高温放置试验。在热循环试验中,温度范围设定为例如-65℃至150℃左右。重复次数例如设定为2000次左右。在高温放置试验中,温度例如设定为150℃左右。时间例如设定为6000小时左右。另外,这些数值只是一例。

在上述半导体装置中,通过形成银凸块agbp,可以在形成锡合金球snb之前进行闪存器的存储保持测试。对此,对比比较例所涉及的半导体装置的制造方法而进行说明。另外,在比较例中,对与实施方式所涉及的半导体装置相同的部件标注相同的符号,必要情况外不再重复说明。

如图14所示,在比较例所涉及的半导体装置中,在形成覆盖铝焊盘alp的绝缘膜pf之后,进行规定的照相制版处理及蚀刻处理,从而在绝缘膜pf上形成使铝焊盘alp露出的开口hp。接着,如图15所示,以与露出的铝焊盘alp接触的方式形成阻挡层bal。接着,以与阻挡层bal接触的方式形成种晶层sed。

接着,如图16所示,进行规定的照相制版处理,从而形成用于形成铜膜的抗蚀剂图案pr1。接着,如图17所示,利用电镀法,使铜在露出的种晶层sed的表面成长,从而形成铜膜cupl。

接着,如图18所示,利用电镀法,使镍膜在铜膜cupl的表面成长,从而形成镍膜nipl。接着,如图19所示,利用电镀法,使含有银的锡膜在镍膜nipl的表面成长,从而形成锡银膜sapl。这些电镀连续进行。

接着,如图20所示,去除抗蚀剂图案pr1,使种晶层sed露出。接着,如图21所示,进行蚀刻处理,依次去除露出的种晶层sed及阻挡层bal。接着,如图22所示,进行回流处理(热处理),从而使锡银膜sapl溶解而逐渐变圆。由此形成比较例所涉及的半导体装置的主要部分。

在比较例所涉及的半导体装置中,由于利用电镀法连续进行形成铜膜cupl的工序至形成锡银膜sapl的工序,因此只能在对锡银膜sapl进行回流处理之后才能进行闪存器的存储保持测试。然而,存储保持测试在250℃的温度条件下进行,因此锡银膜sapl会被熔融,导致无法进行存储保持测试。

并且,在进行晶片测试时,需要使探针与锡银膜sapl接触。然而,探针难以与变圆的锡银膜sapa接触。因此,难以可靠地进行晶片测试。

相对于比较例所涉及的半导体装置,在第一实施方式所涉及的半导体装置中,首先形成银凸块agbp,然后形成锡合金球snb。由此,可以在形成锡合金球snb之前且形成了银凸块agbp之后进行存储保持测试。并且,在该时刻,能够使探针可靠地与银凸块agbp接触,从而能够可靠地进行晶片测试。

银凸块agbp与种晶层sed(铜膜)接合。并且,与银凸块agbp接合的锡合金球snb包含铜。因此,发明人等对银凸块agbp与种晶层sed之间的接合部分(接合部分a)的耐热性以及银凸块agbp与锡合金球snb之间的接合部分(接合部分b)的耐热性进行了研究。

图23中示出了银和铜的二元系合金的状态图。如图23所示,不到779℃左右的温度条件,银和铜的二元系合金不会熔融。另一方面,存储保持测试在250℃左右的温度条件下进行。并且,完成半导体装置之后进行的热循环试验及高温放置试验的最高温度条件为150℃左右。因此,可以认为,接合部分a及接合部分b几乎不受存储保持测试或者热循环试验等的热影响。

并且,发明人等对在银与锡的接合部分的银与锡合金层的形成程度进行了研究。图24中示出了退火时间与所形成的合金层厚度之间的关系。横轴表示退火(热处理)时间,纵轴表示合金层的厚度。图表为用锡膜夹住银膜而成的试料(sn/ag/sn)的结果。因此,纵轴的合金层的厚度表示双层的厚度。

例如,在200℃(473k)的温度条件下进行500小时的热处理的情况下,银和锡合金层厚度成为22μm(双层的厚度)。并且,在160℃(433k)的温度条件下进行6000小时的热处理的情况下,银和锡合金层厚度成为32μm(双层的厚度)。

考虑到高温放置试验(160℃、6000小时),优选形成厚度为16μm(32μm/2)以上的银膜agpl(银凸块agbp)。

为了防止表面被氧化,有时在银凸块agbp添加钯(pd)、金(au)等。因此,发明人等对钯与锡合金层等的形成程度进行了研究。研究时参考了非专利文献2(kensuzuki,etal.,“reactivediffusionbetweenagandsnatsolidstatetemperatures”,materialstransactions,vol.46,no.5(2005)pp.969to973)及非专利文献3(http://www.geocities.jp/e_kamasai/shiryou/d-base/alloy-diagram.html)。

作为试料,可列举出试料1(sn/ag/sn)、试料2(sn/pd/sn)、试料3(sn/au/sn)、试料4(cu/sn)。图25中示出了160℃(433k)温度条件下的退火时间与所形成的合金层的厚度之间的关系。横轴表示退火(热处理)时间,纵轴表示合金层的厚度。图26中示出了200℃(473k)温度条件下的退火时间与所形成的合金层的厚度之间的关系。横轴表示退火(热处理)时间,纵轴表示合金层的厚度。

如图25及图26所示,在退火时间为107秒(2778小时)时,作为所形成的合金层的厚度,试料1(sn/ag/sn)比试料2(sn/pd/sn)及试料3(sn/au/sn)薄一位数左右。并且试料1(sn/ag/sn)比试料4(cu/sn)薄些许。

若外延各个图表(未图示)而在6000小时左右的时刻进行比较,则可以推测试料1中形成的合金层的厚度比试料4中形成的合金层的厚度薄更多,大致成为一半左右。由此可知,作为抑制锡扩散的阻碍物(barrier),钯及金并不太有效,银最为有效。

并且,银(银凸块agbp)为柔软的材料,其能够抑制应力影响到底层。图27中分别示出了各种材料(铜合金、镀铜、镀锡、镀银)的屈服应力、拉伸弹性模量及泊松比。

在此,屈服应力是指:在拉伸实验中,应力(拉伸荷载)急剧下降之后,出现应力不变大而延伸的现象(屈服)跟前的应力。银(银凸块agbp)的屈服应力低于铜合金的屈服应力、镀铜的屈服应力以及镀锡的屈服应力。

并且,对泊松比而言,银(银凸块agbp)的泊松比、铜合金的泊松比、镀铜的泊松比以及镀锡的泊松比几乎为相同值。而且,对作为表示材料硬度的指标的拉伸弹性模量而言,银(银凸块agbp)的拉伸弹性模量比镀锡的拉伸弹性模量高却比铜合金的拉伸弹性模量及镀铜的拉伸弹性模量低。因此,可以认为,若采用银凸块agbp,则对底层的膜应力的影响较小。

另外,在标准的焊锡凸块中,有时使用镍膜作为阻挡层。镍膜被认为是膜应力较高的膜。因此,若为了确保耐热性而加厚镍膜的膜厚,则例如与底层的吻合度就会变弱,如果是形成有较脆的low-k膜的结构,则由于镍膜的膜应力(拉伸应力),有可能导致low-k膜从半导体基板脱落(whitebump)。另一方面,在第一实施方式所涉及的半导体装置中,由于形成比较柔软的银凸块agbp,因此能够抑制low-k膜脱落。

并且,银(银凸块sgbp)的接触电阻低于铜等的接触电阻。图28中示出了接触面积与接触电阻之间的关系。如图28所示,银(银凸块agbp)的接触电阻小于铜等的接触电阻(黑色三角形图标)。

第二实施方式

在此,对具备银凸块及锡合金球作为凸块结构的半导体装置的第二例进行说明。

在上述半导体装置中,对利用电镀法形成银凸块agbp的情况进行了说明。在此,对利用印刷法形成银凸块agbp的情况进行说明。

首先对制造流程进行说明。首先,在半导体基板上形成包括存储单元、多层配线结构、铜配线及铝焊盘的结构。接着,如图29所示,在步骤s1中,以与铝焊盘接触的方式形成阻挡层。接着,在步骤s2中,以与阻挡层接触的方式形成种晶层。

接着,在步骤s3中,形成用于形成银凸块的抗蚀剂图案。接着,在步骤s4中,将抗蚀剂图案作为印刷掩膜印刷银浆膜。接着,在步骤s5中,进行回流处理。接着,在步骤s6中,去除抗蚀剂图案。接着,在步骤s7中,进行存储保持测试。

接着,在步骤s8中,在银浆膜上印刷焊剂焊药。接着,在步骤s9中,在镀银膜上搭载焊球。接着,在步骤s10中,进行回流及清洗。然后,进行热循环试验及高温放置试验等,由此完成半导体装置。

接着,参考截面结构对半导体装置的制造方法进行具体说明。另外,对与第一实施方式所涉及的半导体装置相同的部件标注相同的符号,并适当省略其重复说明。

首先,进行与图5所示工序相同的工序,由此,如图30所示,在绝缘膜pf上形成使铝焊盘alp露出的开口hp。接着,进行与图6所示工序相同的工序,由此,如图31所示,以与露出的铝焊盘alp接触的方式形成由钛合金层(膜厚:70nm左右以上)构成的阻挡层bal。

接着,以与阻挡层bal接触的方式形成由铜膜构成的种晶层sed。接着,进行与图7所示工序相同的工序,由此,如图32所示,形成抗蚀剂图案pr1作为印刷掩膜。接着,如图33所示,利用印刷法涂布银浆,从而形成银膜agpe。之后,去除抗蚀剂图案pr1。

接着,进行与图9所示工序相同的工序,由此,如图34所示,依次去除露出的种晶层sed及阻挡层bal。由此,形成由银膜agpl构成的银凸块agbp。接着,进行与图10所示工序相同的工序,由此,如图35所示,使探针prb接触到银凸块agbp,对闪存器进行存储保持测试。

接着,进行与图11所示工序相同的工序,由此,如图36所示,例如通过印刷法,以覆盖银凸块agbp的方式涂布焊剂焊药fl。接着,进行与图12所示工序相同的工序,由此,如图37所示,在银凸块agbp之上搭载锡合金球snb(sn-1.0%ag-0.5%cu)。

接着,进行与图13所示工序相同的工序,由此,如图38所示,使锡合金球snb与银凸块agbp接合。接着,清洗包括锡合金球snb等在内的半导体基板sub。由此,完成半导体装置的主要部分。之后,对半导体装置进行热循环试验及高温放置试验。

在上述半导体装置中,形成有银凸块agbp及锡合金球snb作为凸块结构。银凸块agbp通过将抗蚀剂图案作为印刷掩膜而印刷银浆而形成。

由此,与第一实施方式相同,能够在形成锡合金球snb之前对闪存器进行存储保持测试。并且,银凸块agbp与种晶层sed之间的接合部分(接合部分a)以及银凸块agbp与锡合金球snb之间的接合部分(接合部分b)几乎不会受进行热循环试验及高温放置试验时的热量的影响。而且,通过银凸块agbp,能够有效抑制锡扩散。而且,对底层带来的膜应力的影响也较小。

另外,通过印刷银浆而形成银凸块agbp的方法在不要求精密的图案精度的情况下有效。

第三实施方式

在此,对具备银凸块及锡合金球作为凸块结构的半导体装置的第三例进行说明。

在第一实施方式所涉及的半导体装置中,对利用电镀法形成银凸块agbp的情况进行了说明。在此,对利用溅射法形成银凸块agbp的情况进行说明。

首先对制造流程进行说明。首先,在半导体基板上形成包括存储单元、多层配线结构、铜配线及铝焊盘的结构。接着,如图39所示,在步骤t1中,以与铝焊盘接触的方式形成阻挡层。接着,在步骤t2中,利用溅射法,以覆盖阻挡层的方式形成银膜。

接着,在步骤t3中,形成用于形成银凸块的抗蚀剂图案。接着,在步骤t4中,将抗蚀剂图案作为蚀刻掩膜去除露出的银膜。接着,在步骤t5中,去除阻挡层。接着,在图步骤t6中,去除抗蚀剂图案。

接着,在步骤t7中,进行存储保持测试。接着,在步骤t8中,在银溅射膜上印刷焊剂焊药。接着,在步骤t9中,在银溅射膜上搭载焊球。接着,在步骤t10中,进行回流及清洗。然后,进行热循环试验及高温放置试验等,由此完成半导体装置。

接着,参考截面结构对半导体装置的制造方法进行具体说明。另外,对与第一实施方式所涉及的半导体装置相同的部件标注相同的符号,并适当省略其重复说明。

首先,进行与图5所示工序相同的工序,由此,如图40所示,在绝缘膜pf上形成使铝焊盘alp露出的开口hp。接着,进行与图6所示工序相同的工序,由此,如图41所示,以与露出的铝焊盘alp接触的方式形成由钛合金层(膜厚:70nm左右以上)构成的阻挡层bal。

接着,如图42所示,利用溅射法形成银膜agsp。接着,如图43所示,进行规定的照相制版处理,从而形成用于使银膜agsp图案化的抗蚀剂图案pr2。接着,如图44所示,将抗蚀剂图案pr2作为蚀刻掩膜去除露出的银膜agsp。

接着,如图45所示,去除露出的阻挡层bal。接着,如图46所示,去除抗蚀剂图案pr2。由此,形成由银膜agsp构成的银凸块agbp。接着,进行与图10所示工序相同的工序,由此,如图47所示,使探针prb接触到银凸块agbp,对闪存器进行存储保持测试。

接着,进行与图11所示工序相同的工序,由此,如图48所示,例如通过印刷法,以覆盖银凸块agbp的方式涂布焊剂焊药fl。接着,进行与图12所示工序相同的工序,由此,如图49所示,在银凸块agbp之上搭载锡合金球snb(sn-1.0%ag-0.5%cu)。

接着,进行与图13所示工序相同的工序,由此,如图50所示,使锡合金球snb与银凸块agbp接合。接着,清洗包括锡合金球snb等在内的半导体基板sub。由此,完成半导体装置的主要部分。之后,对半导体装置进行热循环试验及高温放置试验。

在上述半导体装置中,形成有银凸块agbp作为凸块结构。银凸块agbp通过使利用溅射法形成的银膜agsp图案化而形成。

由此,与第一实施方式相同,能够在形成锡合金球snb之前对闪存器进行存储保持测试。并且,银凸块agbp与种晶层sed之间的接合部分(接合部分a)以及银凸块agbp与锡合金球snb之间的接合部分(接合部分b)几乎不会受进行热循环试验及高温放置试验时的热量的影响。而且,通过银凸块agbp,能够有效抑制锡扩散。而且,对底层带来的膜应力的影响也较小。

另外,在上述各个实施方式中,对将锡合金球用作焊锡凸块的情况进行了说明,但是,也可以利用印刷法形成焊锡凸块。

并且,可以根据需要以各种方法组合在上述各个实施方式中进行说明的半导体装置及其制造方法。

以上,根据实施方式对本发明进行了具体说明,但是,本发明并不只限于上述实施方式,在不脱离本发明宗旨的范围内,可进行各种改变。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1