JP2016178259A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置、特に、パッシベーション膜上に厚膜再配線を形成した半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which a thick film rewiring is formed on a passivation film.
従来、パッケージの高密度化を目的としてパッシベーション膜上に厚膜再配線を形成した半導体装置が開発されている。そのような半導体装置では、パッケージ組立工程で厚膜再配線層の位置合わせのためのアライメントマークを、通常、パッシベーション膜上の厚膜再配線と同一材質の配線で形成している(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, a semiconductor device in which a thick film rewiring is formed on a passivation film has been developed for the purpose of increasing the density of the package. In such a semiconductor device, an alignment mark for alignment of the thick film redistribution layer is usually formed of the same material as that of the thick film redistribution on the passivation film in the package assembly process (for example, Patent Documents). 1).
図12(a)は従来の代表的なアライメントマークをパッシベーション膜上に形成した半導体装置(半導体チップ)1の平面図である。半導体装置1上には、バンプ2とアライメントマーク3が形成されている。
FIG. 12A is a plan view of a semiconductor device (semiconductor chip) 1 in which a typical representative alignment mark is formed on a passivation film.
図12(b)は、図12(a)に示す半導体装置1のI−I間の断面図である。図12(b)において、半導体基板4上に配線層5、パッシベーション膜6、再配線層7が形成されている。再配線層7上に、アライメントマーク3と電極パッド8とが同一材質の厚膜再配線で形成されており、電極パッド8上にはバンプ2が形成されている。
12B is a cross-sectional view taken along the line II of the
この構造では、アライメントマーク3が電極パッド8と同層に同一材質で形成されており、アライメントマーク3と電極パッド8を同じ工程で形成することができる。このため、アライメントマーク3を形成するために追加工程を必要とせず、コストを抑えることができる。また、アライメントマーク3と電極パッド8の位置関係を高精度で配置することができる。
In this structure, the
なお、ここではバンプと再配線を形成した半導体装置を例として説明したが、この構造はワイヤーボンドで外部と接続する半導体装置においても同様の効果をもたらす。 Here, the semiconductor device in which bumps and rewirings are formed has been described as an example, but this structure also provides the same effect in a semiconductor device connected to the outside by wire bonding.
しかしながら、上記した従来構造では、アライメントマーク3を厚膜再配線で形成するため、アライメントマーク3のパターニングに時間がかかり、アライメントマーク3のサイズ、形状、および表面状態のばらつきが大きくなるという課題がある。
However, in the above-described conventional structure, since the
特に、近年のパワー半導体等、高耐圧や低抵抗の配線として半導体チップ平面上の大部分に厚膜再配線を形成する場合には、アライメントマーク周囲の同層の厚膜再配線のサイズや形状、表面状態のばらつきがアライメントに重大な影響を与える。 In particular, when a thick film rewiring is formed on the semiconductor chip plane as a high-voltage or low-resistance wiring such as a power semiconductor in recent years, the size and shape of the thick-film rewiring in the same layer around the alignment mark Variations in surface conditions have a significant effect on alignment.
アライメントマークのサイズ、形状、および表面状態のばらつきが大きくなると、例えばワイヤーボンダーなどの組立工程の設備でアライメント性が悪くなる。このように、設備でアライメントが取れないと手動でのアライメントが必要となり、少数のチップでアライメント不良が発生しただけでも生産性は著しく低下する。 If the variation in the size, shape, and surface state of the alignment mark becomes large, the alignment property deteriorates in an assembly process facility such as a wire bonder. As described above, if the equipment cannot be aligned, manual alignment is required, and even if an alignment failure occurs with a small number of chips, the productivity is significantly reduced.
さらに、アライメント性を考慮してアライメントマーク近傍に同層の厚膜再配線を形成しない場合には、半導体チップ平面内で使用できない無駄な面積が大きくなり、チップサイズが拡大してチップコストが上昇する。 Furthermore, if the thick film rewiring in the same layer is not formed in the vicinity of the alignment mark in consideration of the alignment property, the useless area that cannot be used in the semiconductor chip plane increases, the chip size increases, and the chip cost increases. To do.
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、厚膜再配線をパッシベーション膜上に形成した半導体装置において、チップサイズの拡大を抑制しつつ、かつ、厚膜再配線層のアライメント性を向上させることのできる半導体装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a semiconductor device in which a thick film rewiring is formed on a passivation film, and improves the alignment of the thick film rewiring layer while suppressing an increase in chip size. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that can be used.
上記の課題を解決するために、本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上の配線とアライメントマークと、前記半導体基板上の前記配線と前記アライメントマークとを覆うパッシベーション膜と、前記パッシベーション膜上の再配線とを備え、前記再配線の膜厚は前記配線の膜厚よりも厚く、前記アライメントマークは、前記配線と同材料で形成されており、平面視において、前記再配線に囲まれた第1開口部内に位置している。 In order to solve the above problems, a semiconductor device of the present invention includes a semiconductor substrate, a wiring and an alignment mark on the semiconductor substrate, a passivation film that covers the wiring and the alignment mark on the semiconductor substrate, Rewiring on the passivation film, and the rewiring is thicker than the wiring, and the alignment mark is made of the same material as the wiring. It is located within the enclosed first opening.
また、本発明の半導体装置において、前記アライメントマークは、平面視において、前記再配線により四方を囲まれた前記第1開口部内に位置していることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the alignment mark is located in the first opening surrounded by the rewiring in four directions in a plan view.
また、本発明の半導体装置において、前記アライメントマーク上に前記パッシベーション膜により囲まれた第2開口部が形成されていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that a second opening surrounded by the passivation film is formed on the alignment mark.
また、本発明の半導体装置において、前記再配線を覆う保護膜をさらに備えていることが好ましい。 The semiconductor device according to the present invention preferably further includes a protective film that covers the rewiring.
また、本発明の半導体装置において、前記保護膜は前記アライメントマークを覆っていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the protective film covers the alignment mark.
また、本発明の半導体装置において、前記アライメントマーク上に前記保護膜により囲まれた第3開口部が形成されており、前記再配線により囲まれた前記第1開口部の側面は前記保護膜に覆われていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, a third opening surrounded by the protective film is formed on the alignment mark, and a side surface of the first opening surrounded by the rewiring is formed on the protective film. Preferably it is covered.
また、本発明の半導体装置において、前記再配線は複数の再配線が積層された積層膜からなり、少なくとも最上層の再配線は、前記最上層の再配線より下の再配線よりも酸化しにくい材料からなることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, the rewiring is formed of a laminated film in which a plurality of rewirings are stacked, and at least the uppermost rewiring is less likely to be oxidized than the rewiring below the uppermost rewiring. It is preferable to consist of materials.
また、本発明の半導体装置において、前記最上層の再配線は主に金からなり、前記最上層の再配線より下の前記再配線は主に銅からなることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the uppermost layer rewiring is mainly made of gold, and the rewiring below the uppermost layer rewiring is mainly made of copper.
また、本発明の半導体装置において、前記アライメントマーク上の前記保護膜により囲まれた第3開口部が形成されており、前記保護膜により囲まれた前記第3開口部は、平面視において、前記再配線に囲まれた前記第1開口部を含むように形成されていることが好ましい。 Further, in the semiconductor device of the present invention, a third opening surrounded by the protective film on the alignment mark is formed, and the third opening surrounded by the protective film is in the plan view, It is preferable that the first opening is surrounded by the rewiring.
また、本発明の半導体装置において、前記再配線は、第1再配線と第2再配線とを有し、
前記第1再配線と前記第2再配線とは、分離領域により分離されており、前記保護膜により囲まれた第3開口部は、平面視において、前記第2再配線により囲まれた前記第1開口部を含み、前記保護膜は、前記第1再配線と前記分離領域とを連続して覆うように形成されていることが好ましい。
In the semiconductor device of the present invention, the rewiring includes a first rewiring and a second rewiring,
The first rewiring and the second rewiring are separated by an isolation region, and the third opening surrounded by the protective film is surrounded by the second rewiring in a plan view. Preferably, the protective film includes one opening and is formed so as to continuously cover the first rewiring and the isolation region.
また、本発明の半導体装置において、前記第2再配線と前記分離領域は、平面視において、前記第1再配線により四方を囲まれていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the second rewiring and the isolation region are surrounded on all sides by the first rewiring in a plan view.
また、本発明の半導体装置において、前記第1再配線は電流経路を構成し、前記第2再配線は電流経路を構成しないダミー再配線であることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the first rewiring constitutes a current path, and the second rewiring is a dummy rewiring not constituting a current path.
また、本発明の半導体装置において、
前記アライメントマークの膜厚は0.2μmから2μmであり、前記再配線の膜厚は5μmから30μmであることが好ましい。
In the semiconductor device of the present invention,
The alignment mark preferably has a thickness of 0.2 to 2 μm, and the rewiring preferably has a thickness of 5 to 30 μm.
また、本発明の半導体装置において、前記アライメントマークの形状は、平面視においてL字型、十字型、正方形を含む矩形、または円形型であることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the alignment mark has an L shape, a cross shape, a rectangle including a square, or a circular shape in plan view.
また、本発明の半導体装置において、前記再配線は主に銅あるいは銅合金を含む単層配線および主に銅を含む多層配線のうちのいずれかからなることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the rewiring is composed of any one of a single-layer wiring mainly containing copper or a copper alloy and a multilayer wiring mainly containing copper.
また、本発明の半導体装置において、前記アライメントマークは、前記半導体基板のパッケージ組立工程において使用するアライメントマークであることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the alignment mark is an alignment mark used in a package assembly process of the semiconductor substrate.
本発明の半導体装置によれば、厚膜再配線に囲まれた、厚膜再配線より下層に配置された再配線層の薄膜配線でアライメントマークを形成することにより、アライメントマークのサイズや形状、表面状態のばらつきを抑えることができる。また、アライメントマークの周囲の厚膜再配線とアライメントマークとのコントラストを大きくすることができる。そのため、アライメント性が向上する。さらに、アライメントマークの周囲を厚膜再配線として使用できるため、半導体チップの拡大を抑制することができる。 According to the semiconductor device of the present invention, by forming the alignment mark with the thin film wiring of the rewiring layer disposed below the thick film rewiring, surrounded by the thick film rewiring, the size and shape of the alignment mark, Variations in the surface state can be suppressed. Further, the contrast between the thick film rewiring around the alignment mark and the alignment mark can be increased. Therefore, the alignment property is improved. Furthermore, since the periphery of the alignment mark can be used as a thick film rewiring, the expansion of the semiconductor chip can be suppressed.
以下に示す本実施形態の説明においては、簡略化のために、半導体基板上に配線層が1層、パッシベーション膜が1層の構造の場合を取り上げるが、これは一例である。言うまでもなく、配線層およびパッシベーション膜が多層の場合も本発明に含まれるものである。 In the following description of the present embodiment, for the sake of simplification, the case where the wiring layer has one layer and the passivation film has one layer on the semiconductor substrate is taken as an example. Needless to say, the case where the wiring layer and the passivation film are multi-layered is also included in the present invention.
本実施形態の説明において配線層又は再配線層とは、内部あるいは表面に配線又は再配線が形成された層間絶縁膜と当該配線又は再配線を含む層を意味するものと定義する。 In the description of this embodiment, the wiring layer or the rewiring layer is defined to mean an interlayer insulating film in which wiring or rewiring is formed inside or on the surface and a layer including the wiring or rewiring.
また、本実施形態の説明において省略しているが、配線層および再配線層にはそれぞれ配線又は再配線以外に異なる層の配線どうし又は再配線どうしを接続するビア等も含む。 Although omitted in the description of the present embodiment, the wiring layer and the rewiring layer include, in addition to the wiring or the rewiring, wirings of different layers or vias for connecting the rewirings.
また、本実施形態の説明において用いる材料は一例であり、本技術分野に用いられる材料であれば、その他の材料であっても同様に用いることができる。 In addition, the material used in the description of the present embodiment is an example, and other materials can be used in the same manner as long as they are materials used in this technical field.
また、本実施形態の説明に開示した製造方法は一例であり、本技術分野に用いられる他の製造方法を用いても同様に製造することが可能である。 In addition, the manufacturing method disclosed in the description of the present embodiment is an example, and the same manufacturing method can be used by using another manufacturing method used in this technical field.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る半導体装置について、図1、図2を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の第1実施形態における半導体装置の再配線層の平面形状の一例を示す平面図である。半導体装置1には、パッシベーション膜6上に厚膜再配線で形成された電極パッド81および再配線82と、再配線82に設けられた開口部83(第1開口部)の直下のパッシベーション膜の下に配線5aと同層に形成されたアライメントマーク31が配置されている。
FIG. 1 is a plan view showing an example of a planar shape of a rewiring layer of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The
電極パッド81は例えば1辺の長さが50μmから300μmの略正方形または略長方形で形成される。アライメントマーク31は例えば1辺の長さが50μmから100μmの正方形または長方形内に収まるサイズで形成される。再配線82に囲まれた開口部83は例えばアライメントマーク31より1辺あたり5μmから30μm大きいサイズで形成される。
For example, the
図2(a)、(b)は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置のアライメントマーク部の形状の一例を示す平面図および断面図である。図2(a)は、図1におけるアライメントマーク31周辺の拡大図であり、図2(b)は、図2(a)のII−II間の断面図である。
2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view showing an example of the shape of the alignment mark part of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 2A is an enlarged view around the
図2(b)において、半導体基板4上に配線層5が形成され、配線層5上に、配線5a(図示せず)と、配線5aと同層に形成されたアライメントマーク31が形成され、配線5aとアライメントマーク31とを覆うパッシベーション膜6がこの順に形成されている。また、パッシベーション膜6上に、再配線82が形成されている。再配線82にはアライメントマーク31の直上で開口部83が形成されている。
In FIG. 2B, a
ここで、半導体基板4は例えばシリコン(Si)で形成され、厚さは50μmから800μmである。配線層5の主体は例えば酸化シリコン(SiO2)膜からなる層間絶縁膜であり、図示しないが、配線層5の内部あるいは表面には例えばアルミニウム(Al)などからなる配線5aが形成されている。また、配線層5上の所定領域には、例えばアルミニウム(Al)、銅(Cu)、アルミニウム合金、銅合金などからなるアライメントマーク31が形成されている。
Here, the
ここで、配線層5の厚さは0.3μmから4μm、配線5aおよびアライメントマーク31の厚さは0.2μmから2μmである。また、パッシベーション膜6は例えば窒化シリコン(SiN)膜で形成され、その厚さは0.5μmから2μmである。さらに、再配線は例えば銅(Cu)、銅合金などからなり、その厚さは5μmから30μmである。本発明の半導体装置の一態様として、再配線の膜厚は配線の膜厚よりも厚いことが好ましい。
Here, the thickness of the
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例について、図3(a)、(b)を参照しながら説明する。図3(a)、(b)は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置のアライメントマーク部の製造方法の一例を示す工程断面図である。 Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3A and 3B are process cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing an alignment mark portion of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
なお、ここでは、一例として、アライメントマーク31はアルミニウム(Al)、パッシベーション膜6は窒化シリコン(SiN)膜、再配線82は銅(Cu)でそれぞれ形成される場合を説明する。
Here, as an example, a case will be described in which the
まず、図3(a)に示すように、半導体基板4の上に、配線層5を形成する。配線層5の層間絶縁膜は、例えば化学気相成長(Chemical Vapor Deposition:CVD)法を用いて形成する。また、図示しないが、配線層5に含まれる配線は、アルミニウム(Al)ならスパッタ法、銅(Cu)ならダマシン法を用いて形成すればよい。
First, as shown in FIG. 3A, the
次に、例えばスパッタ法により、チタン(Ti)と窒化チタン(TiN)とからなるバリアメタル膜とアルミニウム(Al)膜とを堆積する。その後、堆積されたバリアメタル膜およびアルミニウム膜をリソグラフィ法およびエッチング法を用いて、後に再配線82に囲まれた開口部の直下となる領域に、アライメントマーク31をパターニング形成する。
Next, a barrier metal film made of titanium (Ti) and titanium nitride (TiN) and an aluminum (Al) film are deposited by sputtering, for example. Thereafter, alignment marks 31 are formed by patterning the deposited barrier metal film and aluminum film in a region immediately below the opening surrounded by the
なお、図示はしないが、アライメントマーク31をパターニング形成する際に、同時に、配線層5上の所定領域に上層配線を形成しても構わない。
Although not shown, when the
次に、アライメントマーク31上を含む配線層5上に、例えばCVD法により、窒化シリコン(SiN)よりなるパッシベーション膜6を形成する。
Next, a
次に、図3(b)に示すように、パッシベーション膜6上に、例えばスパッタ法により、図示しない窒化チタン(TiN)膜および銅(Cu)シード膜を堆積し、その上にレジストを塗布する。次に、リソグラフィでレジストの所定領域を開口して、下地の銅(Cu)シード膜を露出する。次に、電解めっきで銅(Cu)を形成するセミアディティブ法により、電極パッド81、再配線82および再配線82におけるアライメントマーク31上の領域に開口部83を形成する。その後、必要に応じて開口部内に残存する窒化チタン(TiN)膜を除去する。
Next, as shown in FIG. 3B, a titanium nitride (TiN) film and a copper (Cu) seed film (not shown) are deposited on the
以上のようにして、再配線82に四方を囲まれた開口部83内に、パッシベーション膜6を介して下層のアライメントマーク31を可視化する構造を形成することができる。
As described above, a structure for visualizing the
本発明の半導体装置の一態様として、開口部は、四方ではなく、三方が再配線に囲まれているかあるいは、二方が面していてもよい。 なお、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は一例に過ぎず、上記で説明した各部位の材料、寸法、さらに上記で説明した製造方法に限定されるものではない。 As one mode of the semiconductor device of the present invention, the opening may be surrounded by the rewiring instead of four sides, or two sides may face each other. Note that the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the materials and dimensions of each part described above, and the manufacturing method described above.
本実施形態の半導体装置によれば、組立工程のアライメントマークが再配線層の厚膜再配線ではなく、下層に位置する薄膜の配線で形成されているため、アライメントマークの形状やサイズ、表面状態のバラツキが小さく、アライメント性が向上する。 According to the semiconductor device of the present embodiment, since the alignment mark in the assembly process is formed not by the thick film rewiring of the rewiring layer but by the thin film wiring located in the lower layer, the shape, size, and surface state of the alignment mark Variation is small and alignment is improved.
また、アライメントマークの周囲近傍に迫るように厚膜再配線を形成できるため、アライメント時には周囲の厚膜再配線もアライメントマークの検出視野に入る。その結果、アライメントマークとその周囲近傍とのコントラストが大きくなり、アライメント性がさらに向上する。 Further, since the thick film rewiring can be formed so as to approach the vicinity of the alignment mark, the surrounding thick film rewiring also enters the detection field of the alignment mark during alignment. As a result, the contrast between the alignment mark and the vicinity thereof increases, and the alignment performance is further improved.
さらに、アライメントマークの周囲近傍に迫るように厚膜再配線を形成できることから、アライメントマーク周辺領域を有効活用することができる。 Furthermore, since the thick film rewiring can be formed so as to approach the vicinity of the alignment mark, the peripheral area of the alignment mark can be effectively used.
(第1実施形態の変形例)
本実施形態に係る第1実施形態の変形例について、図4を参照しながら説明する。図4は、本発明の第1実施形態の変形例に係る半導体装置のアライメントマーク部の形状の一例を示す平面図および断面図である。なお、ここでは、第1実施形態と相違する点についてのみ説明する。
(Modification of the first embodiment)
A modification of the first embodiment according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view showing an example of the shape of the alignment mark portion of the semiconductor device according to the modification of the first embodiment of the present invention. Here, only differences from the first embodiment will be described.
図4(a)は、第1実施形態の図2(a)に対応する図1におけるアライメントマーク31周辺の拡大図であり、図4(b)は、図4(a)のIII−III間の断面図である。
4A is an enlarged view around the
図4と図2との相違点は、図4においては、アライメントマーク31上のパッシベーション膜6に開口部61(第2開口部)が形成され、アライメントマーク31の中央部が露出していることである。
The difference between FIG. 4 and FIG. 2 is that, in FIG. 4, an opening 61 (second opening) is formed in the
本変形例の半導体装置によれば、アライメントマーク31の中央部上にパッシベーション膜6が存在しないため、第1実施形態よりもアライメント性が向上する。
According to the semiconductor device of this modification, since the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係る半導体装置について、図5を参照しながら説明する。図5は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置のアライメントマーク部の形状の一例を示す断面図である。なお、ここでは、第1実施形態と相違する点についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a sectional view showing an example of the shape of the alignment mark part of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. Here, only differences from the first embodiment will be described.
図5は、第1実施形態の図2(b)に対応するアライメントマーク31周辺の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view around the
図5と図2との相違点は、図5においては、厚膜再配線で形成された再配線82上に保護膜71が形成され、アライメントマーク31上が保護膜71で覆われていることである。但し、図示はしないが、再配線82と同層に形成される電極パッド81上は、外部との電気的接続を行うために保護膜71に開口部を設けている。
The difference between FIG. 5 and FIG. 2 is that in FIG. 5, a
ここで、保護膜71は例えばポリイミド膜で形成されており、厚さは3μmから30μmである。また、保護膜71がポリイミド膜の場合、ポリイミド樹脂をスピン塗付し、リソグラフィ法およびエッチング法を用いて開口し、ベーキングにて硬化させてポリイミド膜とする。
Here, the
本実施形態の半導体装置によれば、再配線82を保護膜71が覆っており、再配線82を腐食等から保護するため、再配線82の信頼性を向上させることができる。
According to the semiconductor device of the present embodiment, the
保護膜71は、光を透過させる性質があればポリイミド膜でなくても構わない。
The
(第2実施形態の第1変形例)
本実施形態に係る第2実施形態の第1変形例について、図6を参照しながら説明する。図6は、本発明の第2実施形態の第1変形例に係る半導体装置のアライメントマーク部の形状の一例を示す平面図および断面図である。なお、ここでは、第2実施形態と相違する点についてのみ説明する。
(First Modification of Second Embodiment)
A first modification of the second embodiment according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view showing an example of the shape of the alignment mark part of the semiconductor device according to the first modification of the second embodiment of the present invention. Here, only differences from the second embodiment will be described.
図6(a)は、第1実施形態の図2(a)に対応するアライメントマーク31周辺の拡大図であり、図6(b)は、図6(a)のIV−IV間の断面図である。
6A is an enlarged view around the
図6と図5との相違点は、図6においては、アライメントマーク31上の保護膜71に開口部72(第3開口部)が形成され、開口部72周辺の再配線82の側面が保護膜71で覆われているとともに、アライメントマーク31がパッシベーション膜6を介して可視化していることである。
The difference between FIG. 6 and FIG. 5 is that, in FIG. 6, an opening 72 (third opening) is formed in the
本変形例の半導体装置によれば、アライメントマーク31上に保護膜71が存在しないため、第2実施形態よりもアライメント性が向上する。また、再配線82を保護膜71が覆っており、再配線82を腐食等から保護するため、再配線82の信頼性を向上させることができる。
According to the semiconductor device of this modification, since the
(第2実施形態の第2変形例)
本実施形態に係る第2実施形態の第2変形例について、図7を参照しながら説明する。図7は、本発明の第2実施形態の第2変形例に係る半導体装置のアライメントマーク部の形状の一例を示す平面図および断面図である。なお、ここでは、第2実施形態の第1変形例と相違する点についてのみ説明する。
(Second Modification of Second Embodiment)
A second modification of the second embodiment according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view showing an example of the shape of the alignment mark part of the semiconductor device according to the second modification of the second embodiment of the present invention. Here, only differences from the first modification of the second embodiment will be described.
図7(a)は、第2実施形態の第1変形例の図6(a)に対応するアライメントマーク31周辺の拡大図であり、図7(b)は、図7(a)のV−V間の断面図である。
FIG. 7A is an enlarged view around the
図7と図6との相違点は、図7においては、再配線82が上層膜84と下層膜85の積層膜構造になっていることである。なお、図示はしていないが、再配線82と同層で形成される電極パッド81も同様の積層膜構造になる。
The difference between FIG. 7 and FIG. 6 is that in FIG. 7, the
ここで、開口部72周辺の再配線82の側面は第2実施形態の第1変形例と同様に保護膜71で覆われている。この結果、再配線82において露出する領域は、電極パッド81の上部に形成した開口部により上層膜84のみとなる。
Here, the side surface of the
このため、再配線82の露出しない下層膜85として、主材料に例えば酸化しやすいが安価な銅(Cu)を採用し、再配線82の露出する上層膜84として、主材料に例えば酸化しにくいが高価な金(Au)を採用することができる。
For this reason, as the
再配線82の製造方法としては、単層の場合と同様にセミアディティブ法で形成することができ、例えば銅(Cu)からなる下層膜85を電解メッキ法で形成した後、連続して、例えば金(Au)からなる上層膜84を電解メッキ法またはスパッタ法で形成する。
As a manufacturing method of the
本変形例の半導体装置によれば、再配線82において露出する上層膜84のみに高価だが酸化しにくく、物性が安定した金(Au)を採用するため、再配線82全体として安価に製造でき、かつ、半導体装置1の信頼性を向上させることができる。
According to the semiconductor device of the present modification example, gold (Au) that is expensive but difficult to oxidize and has stable physical properties is used only for the
(第2実施形態の第3変形例)
本実施形態に係る第2実施形態の第3変形例について、図8を参照しながら説明する。図8は、本発明の第2実施形態の第3変形例に係る半導体装置のアライメントマーク部の形状の一例を示す平面図および断面図である。なお、ここでは、第2実施形態の第1変形例と相違する点についてのみ説明する。
(Third Modification of Second Embodiment)
A third modification of the second embodiment according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 8A and 8B are a plan view and a cross-sectional view showing an example of the shape of the alignment mark portion of the semiconductor device according to the third modification of the second embodiment of the present invention. Here, only differences from the first modification of the second embodiment will be described.
図8(a)は、第2実施形態の第1変形例の図6(a)に対応するアライメントマーク31周辺の拡大図であり、図8(b)は、図8(a)のVI−VI間の断面図である。
FIG. 8A is an enlarged view around the
図8と図6との相違点は、図8においては、アライメントマーク31上の保護膜71に囲まれた開口部73が、再配線82に囲まれた開口部83全体を露出するように開口部83よりも大きく開口していることである。つまり、本発明の半導体装置は、保護膜により囲まれた開口部は、平面視において、再配線に形成された開口部を含んでいても良い。
The difference between FIG. 8 and FIG. 6 is that in FIG. 8, the
図6のように、保護膜71に囲まれた開口部72が再配線82に囲まれた開口部83よりも小さい場合には、再配線82の側面上にも保護膜71が形成される。その際、再配線82は厚膜であるためパターニングに時間がかかり、再配線82に囲まれた開口部83の側面形状が安定しないことがあるため、再配線82の側面上に形成された保護膜71も膜厚や形状がばらつきやすく安定しない。この結果、アライメント性が低下する。
As shown in FIG. 6, when the
一方、図8のように、アライメントマーク31上の保護膜71に囲まれた開口部73が、再配線82に囲まれた開口部83よりも大きく開口している場合には、再配線82に囲まれた開口部83の側面上には保護膜71が存在しないため、アライメント性が向上する。
On the other hand, if the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態に係る半導体装置について、図9を参照しながら説明する。図9は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置のアライメントマーク部の形状の一例を示す平面図および断面図である。なお、ここでは、第2実施形態の第3変形例と相違する点についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a plan view and a cross-sectional view showing an example of the shape of the alignment mark part of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. Here, only differences from the third modification of the second embodiment will be described.
図9(a)は、第2実施形態の第3変形例の図8(a)に対応するアライメントマーク31周辺の拡大図であり、図9(b)は、図9(a)の最表面にある保護膜71を除去した状態を示す図であり、図9(c)は、図8(a)のVII−VII間の断面図である。
FIG. 9A is an enlarged view around the
図9と図8との相違点は、図9(b)からわかるように、図8の再配線82に囲まれた開口部83を図8よりも大きく形成した第1再配線82aと、第1再配線82aに四方を囲まれた開口部83aの内側に、第1再配線82aとは接続せず電気的に機能しない第2再配線(ダミー配線)86とを形成していることである。また、アライメントマーク31を第2再配線86に設けた開口部87の内側に配置し、パッシベーション膜6を介して可視化していることである。ここで、保護膜71に四方を囲まれた開口部72は、平面視において第2再配線86に四方を囲まれた開口部87より大きく、保護膜71に囲まれた開口部72の側面74は第2再配線86上に位置している。つまり、本発明の半導体装置は、前記再配線により囲まれた前記第1開口部は、前記第2再配線により囲まれ、前記保護膜により囲まれた第3開口部は、平面視において、前記第2再配線により囲まれた前記第1開口部を含み、前記保護膜は、前記第1再配線と前記分離領域とを連続して覆うように形成されていても良い。なお、開口部83aおよび開口部87は、四方ではなく、三方が第1再配線および第2再配線に囲まれているかあるいは、二方が面していてもよい。
The difference between FIG. 9 and FIG. 8 is that the
したがって、保護膜71に囲まれた開口部73が第2再配線86に囲まれた開口部87よりも大きく開口しており、第2再配線86に囲まれた開口部73の側面上には保護膜71が存在しないため、第2実施形態の第3変形例で説明したことと同様の理由でアライメント性が向上する。
Therefore, the
また、第2再配線86の内側側面は保護膜71から露出するが、第2再配線86はダミー配線のため半導体装置の動作に影響を及ぼさない。よって、腐食等が生じても半導体装置の動作に影響しない。但し、第2再配線86が電気的に機能する場合でも電位が固定されている場合は、第1再配線のような電流経路を構成せず実質的に半導体装置の動作に影響しない。
Further, the inner side surface of the
さらに、第1再配線82aはその内側側面上が保護膜71で覆われており、腐食等より第1再配線82aを保護するため、第1再配線82aの信頼性を向上させることができる。
Further, the
図10は、本発明の第1から第3の実施形態に共通する変形例に係る半導体装置のアライメントマーク部の平面形状の一例を示す平面図である。本発明の第1実施形態から第3実施形態の説明においては、アライメントマーク31の平面視における形状がL字型、および、再配線82の開口部83の形状が正方形の場合について説明したが、それ以外に、例えば、図10(a)、(b)、(c)に示すような十字型、円形型、正方形を含む矩形などの他の形状にした場合でも本発明の効果を得ることができ、本発明に含まれる。
FIG. 10 is a plan view showing an example of a planar shape of an alignment mark portion of a semiconductor device according to a modification common to the first to third embodiments of the present invention. In the description of the first to third embodiments of the present invention, the case where the shape of the
また、図11は、本発明の第1から第3の実施形態に共通する変形例に係る半導体装置のアライメントマーク部の平面形状の一例を示す平面図である。例えば図11(a)に示すような複数の微細な配線パターン32を所定形状に配置することで、複数の配線パターン32で周囲を囲まれたアライメントマーク33を形成した場合でも本発明の効果を得ることができ、本発明に含まれる。 FIG. 11 is a plan view showing an example of a planar shape of an alignment mark portion of a semiconductor device according to a modification common to the first to third embodiments of the present invention. For example, by arranging a plurality of fine wiring patterns 32 as shown in FIG. 11A in a predetermined shape, the effect of the present invention can be achieved even when the alignment mark 33 surrounded by the plurality of wiring patterns 32 is formed. And is included in the present invention.
さらに、図11(b)に示すような開口部83をアライメントマーク31の形状に合わせたL字型など、他の形状に変更した場合でも本発明の効果を得ることができ、本発明に含まれる。
Furthermore, the effect of the present invention can be obtained even when the
本発明の半導体装置は、チップサイズの拡大を抑制しつつ、かつ、厚膜再配線層のアライメント性を向上させることのできるものであり、特に、高耐圧や低抵抗の厚膜再配線が必要とされるパワー半導体など、パッシベーション膜上に厚膜再配線を形成した半導体装置において有用である。 The semiconductor device of the present invention is capable of improving the alignment property of the thick film redistribution layer while suppressing the increase in the chip size, and particularly requires the thick film rewiring with high withstand voltage and low resistance. This is useful in a semiconductor device in which a thick film rewiring is formed on a passivation film, such as a power semiconductor.
1 半導体装置
2 バンプ
3,31,33 アライメントマーク
4 半導体基板
5 配線層
5a 配線
6 パッシベーション膜
7 再配線層
8 電極パッド
32 配線パターン
61、72、73、83、83a、87 開口部
71 保護膜
81 電極パッド
82 再配線
82a 第1再配線
84 上層膜
85 下層膜
86 第2再配線(ダミー再配線)
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記半導体基板上の配線とアライメントマークと、
前記半導体基板上の前記配線と前記アライメントマークとを覆うパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜上の再配線とを備え、
前記再配線の膜厚は前記配線の膜厚よりも厚く、
前記アライメントマークは、前記配線と同材料で形成されており、平面視において、前 記再配線に囲まれた第1開口部内に位置している半導体装置。 A semiconductor substrate;
Wiring and alignment marks on the semiconductor substrate;
A passivation film covering the wiring and the alignment mark on the semiconductor substrate;
Rewiring on the passivation film,
The film thickness of the rewiring is thicker than the film thickness of the wiring,
The alignment mark is formed of the same material as the wiring, and is located in a first opening surrounded by the rewiring in plan view.
前記アライメントマークは、平面視において、前記再配線により四方を囲まれた前記第1開口部内に位置している半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The said alignment mark is a semiconductor device located in the said 1st opening part enclosed by the said rewiring in four directions in planar view.
前記アライメントマーク上に前記パッシベーション膜により囲まれた第2開口部が形成されている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2,
A semiconductor device in which a second opening surrounded by the passivation film is formed on the alignment mark.
前記再配線を覆う保護膜をさらに備えている半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
A semiconductor device further comprising a protective film covering the rewiring.
前記保護膜は前記アライメントマークを覆っている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 4,
The semiconductor device, wherein the protective film covers the alignment mark.
前記アライメントマーク上に前記保護膜により囲まれた第3開口部が形成されており、
前記再配線により囲まれた前記第1開口部の側面は前記保護膜に覆われている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 4,
A third opening surrounded by the protective film is formed on the alignment mark,
A semiconductor device in which a side surface of the first opening surrounded by the rewiring is covered with the protective film.
前記再配線は複数の再配線が積層された積層膜からなり、
少なくとも最上層の再配線は、前記最上層の再配線より下の再配線よりも酸化しにくい材料からなる半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6.
The rewiring comprises a laminated film in which a plurality of rewirings are laminated,
At least the uppermost layer rewiring is a semiconductor device made of a material that is less susceptible to oxidation than the uppermost layer rewiring.
前記最上層の再配線は主に金からなり、前記最上層の再配線より下の前記再配線は主に銅からなる半導体装置。 The semiconductor device according to claim 7,
The uppermost layer rewiring is mainly made of gold, and the rewiring below the uppermost layer rewiring is mainly made of copper.
前記アライメントマーク上の前記保護膜により囲まれた第3開口部が形成されており、
前記保護膜により囲まれた前記第3開口部は、平面視において、前記再配線に囲まれた前記第1開口部を含むように形成されている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 4,
A third opening surrounded by the protective film on the alignment mark is formed;
The semiconductor device is formed such that the third opening surrounded by the protective film includes the first opening surrounded by the rewiring in a plan view.
前記再配線は、第1再配線と第2再配線とを有し、
前記第1再配線と前記第2再配線とは、分離領域により分離されており、
前記保護膜により囲まれた第3開口部は、平面視において、前記第2再配線により囲まれた前記第1開口部を含み、前記保護膜は、前記第1再配線と前記分離領域とを連続して覆うように形成されている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 4,
The rewiring has a first rewiring and a second rewiring,
The first rewiring and the second rewiring are separated by a separation region,
The third opening surrounded by the protective film includes the first opening surrounded by the second rewiring in a plan view, and the protective film includes the first rewiring and the isolation region. A semiconductor device formed so as to cover continuously.
前記第2再配線と前記分離領域は、平面視において、前記第1再配線により四方を囲まれている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 10.
The semiconductor device in which the second rewiring and the isolation region are surrounded on all sides by the first rewiring in a plan view.
前記第1再配線は電流経路を構成し、前記第2再配線は電流経路を構成しないダミー再配線である半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 10 and 11,
The semiconductor device, wherein the first rewiring constitutes a current path, and the second rewiring is a dummy rewiring not constituting a current path.
前記アライメントマークの膜厚は0.2μmから2μmであり、
前記再配線の膜厚は5μmから30μmである半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 12,
The alignment mark has a thickness of 0.2 μm to 2 μm,
A semiconductor device having a film thickness of the rewiring of 5 μm to 30 μm.
前記アライメントマークの形状は、平面視においてL字型、十字型、正方形を含む矩形、または円形型である半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 13,
A shape of the alignment mark is a semiconductor device having an L shape, a cross shape, a rectangle including a square, or a circular shape in plan view.
前記再配線は主に銅あるいは銅合金を含む単層配線および主に銅を含む多層配線のうちのいずれかからなる半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 14,
The rewiring is a semiconductor device composed of either a single-layer wiring mainly containing copper or a copper alloy or a multilayer wiring mainly containing copper.
前記アライメントマークは、前記半導体基板のパッケージ組立工程において使用するアライメントマークである半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 15,
The semiconductor device, wherein the alignment mark is an alignment mark used in a package assembly process of the semiconductor substrate.
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