JP2000216111A - 柱状電極付き半導体ウエハ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 柱状電極に外部接続端子を確実に接合するこ
とができ、信頼性の高い半導体装置が得られる柱状電極
付き半導体ウエハを提供する。 【解決手段】 半導体ウエハ１０の電極端子形成面に、
一端側が各電極端子１２に接続された配線パターン２２
が絶縁層１６を介して形成され、該各配線パターン２２
の他端側に柱状電極２４が形成され、該柱状電極２４の
頂部端面を露出して樹脂封止された柱状電極付き半導体
ウエハにおいて、前記柱状電極２４の頂部端面に、ニッ
ケルめっき被膜４２が形成され、該ニッケルめっき被膜
４２上にパラジウムめっき被膜４４及び金めっき被膜４
６が順次形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハを用い
てチップサイズパッケージを製造する際に使用する柱状
電極付き半導体ウエハとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は半導体ウエハを用いてチップサイ
ズパッケージを製造する際に使用する柱状電極が形成さ
れた半導体ウエハの製造方法を示す。図５(a) は半導体
ウエハ１０を拡大して示す断面図で、半導体ウエハ１０
の表面に電極端子１２とパッシベーション膜１４が形成
された状態を示す。この半導体ウエハ１０の表面に、ポ
リイミド膜をコーティングし、電極端子１２を露出させ
た絶縁層１６を形成する（図５(b))。次に、スパッタリ
ングを施して絶縁層１６と電極端子１２の表面にめっき
給電層となる導体層１８を形成する（図５(c))。次に、
レジストを塗布し、半導体ウエハ１０の表面に形成する
配線パターンにしたがってレジストパターン２０を形成
し（図５(d))、前記導体層１８をめっき給電層として銅
めっきを施して配線パターン２２を形成する（図５
(e))。配線パターン２２は一端側が電極端子１２に接続
し、他端側に柱状電極を立設するためのパッド部が形成
されたものである。

【０００３】次に、電解めっきを施して柱状電極２４を
形成する。そのため、まず、図５(e) の状態からレジス
トパターン２０を除去した後、再度、半導体ウエハ１０
の表面にレジスト２６を塗布し、配線パターン２２のパ
ッド部に位置合わせして柱状電極２４を形成する部位の
レジスト２６を除去し、開口穴２６ａを形成する。柱状
電極２４は高さ１００μｍ程度に形成するもので、レジ
スト２６は柱状電極２４の高さよりもやや厚く形成する
ようにする。

【０００４】柱状電極２４は電解銅めっきを施して開口
穴２６ａ内に銅めっきを盛り上げて形成する。図５(f)
は柱状電極２４を形成した状態で、柱状電極２４の頂部
端面にはめっき被膜が形成されている。図５(g) はレジ
スト２６を除去した後、半導体ウエハの表面に露出した
導体層１８をエッチングして除去した状態である。導体
層１８をエッチングすることによって、電極端子形成面
に一端側で電極端子１２に電気的に接続された配線パタ
ーン２２が形成され、配線パターン２２の他端側に柱状
電極２４が形成された半導体ウエハ１０が得られる。

【０００５】こうして得られた半導体ウエハ１０は各々
の電極端子１２に対応して一つずつ柱状電極２４が形成
されたものであり、半導体ウエハ１０の表面には多数個
の柱状電極２４が形成されている。図６はこの柱状電極
２４が形成された半導体ウエハ１０を樹脂封止する方法
を示す。柱状電極２４を上向きにして下型３１に半導体
ウエハ１０をのせ、半導体ウエハ１０の上に封止用の樹
脂材２８を供給した後、封止用フィルム３０をクランプ
面に吸着した上型３２により下型３１との間で半導体ウ
エハ１０をクランプする。このクランプ操作により半導
体ウエハ１０の電極端子形成面側に溶融樹脂が広がって
樹脂封止される。樹脂封止後、封止用フィルム３０が被
着した半導体ウエハ１０を金型から取り出し、封止用フ
ィルム３０を半導体ウエハ１０から引き剥がす。柱状電
極２４の頂部端面にに実装用の端子（例えばはんだボー
ル）を接合した後、半導体ウエハを個片のチップサイズ
に切断することによってチップサイズパッケージが得ら
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した製造方法で、
半導体ウエハ１０を樹脂封止する際に封止用フィルム３
０で柱状電極２４の頂部端面を被覆しているのは、柱状
電極２４の頂部端面に封止樹脂が付着しないようにする
ためであるが、柱状電極２４の高さにばらつきがあると
いった理由により、樹脂封止した際に柱状電極２４の頂
部端面に封止樹脂が侵入し柱状電極２４に樹脂が付着し
て残留することがある。半導体ウエハ１０を樹脂封止し
た後、封止用フィルム３０を半導体ウエハ１０から引き
剥がすようにするのは、柱状電極２４の頂部端面に残留
した樹脂を封止用フィルム３０に付着させて除去するた
めである。

【０００７】しかし、封止用フィルム３０を半導体ウエ
ハ１０から引き剥がしただけで柱状電極２４の頂部端面
に残留した樹脂が確実に除去されるとは限らない。柱状
電極２４の頂部端面は、はんだボール等の実装用の端子
を接合する接合面であるから、樹脂が柱状電極２４の頂
部端面に付着していることは柱状電極２４と端子との接
合性の点で問題となる。このため、封止用フィルム３０
を引き剥がした後、ブラスト等によって柱状電極２４の
頂部端面をクリーニングすることがなされている。

【０００８】しかしながら、このようなクリーニングに
よっても必ずしも柱状電極２４の頂部端面に残留した樹
脂を完全に取り除くことができず、また、柱状電極２４
の頂部端面から完全に樹脂を取り除くため過度にクリー
ニングすると、逆に封止樹脂を劣化させてしまうといっ
た問題も生じる。このように、従来の柱状電極付き半導
体ウエハの製造方法では柱状電極の端面に樹脂が残留し
て、柱状電極と実装用の端子との接合性が阻害されるこ
とが課題となっていた。本発明はこれら従来の課題を解
決すべくなされたものであり、その目的とするところ
は、柱状電極と実装用の端子との接合性を良好にし、こ
れによって信頼性の高いチップサイズパッケージを得る
ことができる柱状電極付き半導体ウエハ及びその好適な
製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、半導体ウエ
ハの電極端子形成面に、一端側が各電極端子に接続され
た配線パターンが絶縁層を介して形成され、該各配線パ
ターンの他端側に柱状電極が形成され、該柱状電極の頂
部端面を露出して樹脂封止された柱状電極付き半導体ウ
エハにおいて、前記柱状電極の頂部端面に、ニッケルめ
っき被膜が形成され、該ニッケルめっき被膜上にパラジ
ウムめっき被膜及び金めっき被膜が順次形成されている
ことを特徴とする。めっき被膜としては、前記パラジウ
ムめっき被膜が０．１μｍ以下の厚さに形成され、金め
っき被膜が０．００１μｍ〜０．１μｍの厚さに形成さ
れているものが好適であり、パラジウムめっき被膜が
０．０５μｍ〜０．１μｍの厚さに形成され、金めっき
被膜が０．０１μｍ〜０．０５μｍの厚さに形成されて
いるものがさらに好適である。

【００１０】また、柱状電極付き半導体ウエハの製造方
法として、半導体ウエハの電極端子形成面を電極端子を
露出して絶縁層により被覆し、前記電極端子及び絶縁層
の表面に導体層を形成した後、導体層の表面にレジスト
パターンを形成して前記導体層をめっき給電層として銅
めっきを施すことにより一端側が各電極端子に接続する
配線パターンを形成し、前記レジストパターンを除去し
た後、前記導体層及び配線パターンの表面にレジストを
塗布し、配線パターンの他端側の柱状電極を形成する部
位のレジストに、底面に配線パターンの他端側が露出す
る開口穴を形成し、前記導体層をめっき給電層として前
記開口穴内に銅めっきを施して、前記開口穴内に柱状電
極を形成した後、該柱状電極の頂部端面にニッケルめっ
き被膜を形成し、該ニッケルめっき被膜上にパラジウム
めっき被膜及び金めっき被膜を順次形成し、前記レジス
トを除去して、表面に露出する前記導体層を除去した
後、前記金めっき被膜の表面が露出するように半導体ウ
エハの電極端子形成面側を樹脂封止することを特徴とす
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
添付図面に基づいて詳細に説明する。本発明に係る柱状
電極付き半導体ウエハは半導体ウエハに形成する柱状電
極の構成をもっとも特徴とする。図１は本発明に係る柱
状電極付き半導体ウエハの実施形態の構成を示す全体
図、図２は柱状電極付き半導体ウエハに形成された柱状
電極の構成を拡大して示す断面図である。

【００１２】本実施形態の柱状電極付き半導体ウエハ
は、前述した従来の柱状電極付き半導体ウエハと比較し
て柱状電極部分のめっき被膜に関する構成を除いては同
一の構成である。したがって、以下では、本発明で特徴
的な柱状電極部分の構成を主として説明する。なお、以
下の説明で従来の柱状電極付き半導体ウエハと同一の部
位については同一の番号を付している。

【００１３】柱状電極付ウエハは、半導体ウエハ１０の
電極端子形成面に絶縁層１６を介して一端側で電極端子
１２に電気的に接続する配線パターン２２を形成し、配
線パターン２２の他端側に柱状電極２４を立設し、半導
体ウエハ１０の電極端子形成面側を柱状電極２４の頂部
端面を露出して封止樹脂２８によって封止して成るもの
である。図１に示すように、樹脂２８は隣接するすべて
の柱状電極２４の間を充填して半導体ウエハ１０の電極
端子形成面を封止している。

【００１４】本実施形態の柱状電極付き半導体ウエハで
特徴とする構成は、図２に示すように、柱状電極２４の
導体部として銅めっき部４０が設けられ、銅めっき部４
０の頂部端面にニッケルめっき被膜４２、パラジウムめ
っき被膜４４、金めっき被膜４６から成るめっき被膜４
１をこの順に設けることにある。

【００１５】柱状電極２４の銅めっき部４０の頂部端面
にめっき被膜を設けることは従来も行われている。本発
明に係る柱状電極２４は銅めっき部４０の上にニッケル
めっき被膜４２、パラジウムめっき被膜４４、金めっき
被膜４６の３層構造から成るめっき被膜４１を設けたこ
とによって、実装用の外部接続端子（例えば、はんだボ
ール）と柱状電極２４との接合性を良好とすることがで
き、また、めっき被膜４１に形成するパラジウムめっき
被膜４４の厚さを薄くすることが可能となる。

【００１６】柱状電極２４に設けるめっき被膜を、はん
だ拡散防止用のニッケルめっき被膜と、はんだ濡れ性を
良好にするパラジウムめっき被膜の２層構造にした場合
は、ニッケルめっき被膜の厚さを３μｍ程度、パラジウ
ムめっき被膜の厚さを０．１〜０．１５μｍ程度とする
必要がある。これに対して、本実施形態のように、ニッ
ケルめっき被膜４２、パラジウムめっき被膜４４、金め
っき被膜４６の３層構造のめっき被膜４１とした場合
は、パラジウムめっき被膜４４の厚さは０．１μｍ以下
（好適には、０．０５μｍ〜０．１μｍ）と２層構造の
場合の半分程度の厚さとすることができる。また、金め
っき被膜４６の厚さも０．００１μｍ〜０．１μｍ（好
適には、０．０１μｍ〜０．０５μｍ）のきわめて薄い
ものでよい。このように、パラジウムめっき被膜４４の
厚さを薄くできる理由は、金めっき被膜４６を設けるこ
とによってパラジウムめっき被膜４４のみを設けた場合
にくらべてはんだの濡れ性を効果的に改善できるからで
ある。

【００１７】柱状電極に外部接続端子としてはんだボー
ルを接合した場合は、溶融したはんだ中に金めっき被膜
４６とパラジウムめっき被膜４４がともに拡散してはん
だボールはニッケルめっき被膜４２に接合することにな
る。このように、金めっき被膜４６およびパラジウムめ
っき被膜４４ははんだの濡れ性に寄与するものであり、
本実施形態のようにめっき被膜の外表面に金めっき被膜
４６を設けると、パラジウムめっき被膜４４を単独で設
けた場合にくらべてパラジウムめっき被膜４４の厚さを
薄くしても十分なはんだ濡れ性を得ることが可能にな
る。そして、金めっき被膜４６もフラッシュめっき程度
にきわめて薄く設けるだけで良好なはんだ付け性を得る
ことができる。

【００１８】そして、パラジウムめっき被膜４４と金め
っき被膜４６によりはんだ濡れ性を改善することによっ
て、半導体ウエハ１０を封止した際に樹脂２８が柱状電
極２４の頂部端面に形成しためっき被膜の表面に多少付
着していても、はんだボール等の実装用の外部接続端子
と柱状電極２４とを確実に接合することが可能になる。
これによって、半導体ウエハ１０を封止した後、めっき
被膜４１の表面に残留した樹脂を完全に除去するために
柱状電極２４の頂部端面に形成しためっき被膜４１を過
度にクリーニングしたりする必要がなくなる。

【００１９】また、樹脂２８と金めっき被膜４６の表面
との密着性が低いことから、めっき被膜４６の表面を金
めっき被膜４６とすることにより、半導体ウエハ１０の
電極端子形成面側を樹脂封止した後、封止用フィルム３
０を引き剥がす際に金めっき被膜４６の表面に付着して
残った樹脂２８を封止用フィルム３０に付着させて剥離
しやすくし、金めっき被膜４６の表面に樹脂２８が残留
しないようにすることができるという作用もある。

【００２０】図３は柱状電極付き半導体ウエハの製造方
法の実施形態を示す。柱状電極付き半導体ウエハの製造
方法は柱状電極２４に設けるめっき被膜４１の構成を除
いて従来方法と同一である。したがって、図３では主と
してめっき被膜４１を形成する工程を示す。図３(a)
は、半導体ウエハ１０の電極端子形成面に絶縁層１６を
介して、一端側が電極端子１２と電気的に接続する配線
パターン２２を形成し、導体層１８及び配線パターン２
２の表面にレジスト２６を塗布し、配線パターン２２の
他端側の柱状電極を形成する部位のレジスト２６に、底
面に配線パターン２２の他端側が露出する開口穴２６ａ
を形成した状態を示す。

【００２１】開口穴２６ａを形成した後、導体層１８を
めっき給電層として電解銅めっきを施し開口穴２６ａ内
に銅めっき部４０を形成する（図３(b))。銅めっき部４
０は柱状電極２４の導体部となるもので、開口穴２６ａ
をほぼ充填する程度の厚さにめっきを盛り上げて形成す
る。柱状電極２４の高さは１００μｍ程度であり、レジ
スト２６もこれに合わせて１００μｍ程度の厚さに形成
する。

【００２２】次に、ニッケルめっき、パラジウムめっ
き、金めっきをこの順に施して銅めっき部４０の上にめ
っき被膜４１を形成する（図３(c))。めっき被膜４１は
ニッケルめっき被膜４２、パラジウムめっき被膜４４、
金めっき被膜４６の３層構造となる。前述したように、
ニッケルめっき被膜４２の厚さは３μｍ、パラジウムめ
っき被膜４４の厚さは０．０５μｍ、金めっき被膜４６
の厚さは０．０１μｍである。

【００２３】めっき被膜４１を形成した後、レジスト２
６を除去し、半導体ウエハ１０の表面に露出した導体層
１８をエッチングすることによって、ニッケルめっき被
膜４２、パラジウムめっき被膜４４、金めっき被膜４６
の３層構造からなるめっき被膜４１が頂部端面に形成さ
れた柱状電極２４を有する半導体ウエハ１０が得られ
る。導体層１８は０．０５μｍ程度の厚さであり、柱状
電極２４および配線パターン２２にくらべてきわめて薄
く形成されているから、柱状電極２４と配線パターン２
２をレジスト等で被覆して保護することなく、導体層１
８のみをエッチングして除去することができる。

【００２４】本実施形態でのめっき被膜４１を形成する
工程は、銅めっき部４０にめっきを施す従来方法がその
まま適用でき、ニッケルめっき被膜４２、パラジウムめ
っき被膜４４、金めっき被膜４６の３層のめっき層を積
層することは容易である。こうして、半導体ウエハ１０
に柱状電極２４を形成した後、図６に示すように、柱状
電極２４の頂部端面に形成した金めっき被膜の表面を露
出させて半導体ウエハ１０の電極端子形成面側を樹脂封
止することによって柱状電極付き半導体ウエハが得られ
る。

【００２５】なお、従来の柱状電極付き半導体ウエハに
設けられている柱状電極２４は円柱状に形成されてい
る。図４(b) は従来の柱状電極２４を拡大して示す斜視
図で、円柱状の柱状電極２４が配線パターン２２のパッ
ド部２２ａ上に立設されている状態を示す。柱状電極付
き半導体ウエハは柱状電極２４を形成した電極端子形成
面側が樹脂封止され、図１、２に示すように、隣接する
柱状電極２４の間に樹脂２８が充填される。ところが、
樹脂と金属とは一般的に密着性が良いとはいえないか
ら、柱状電極２４にはんだボール等の実装用の外部接続
端子を接合した際に、柱状電極２４の側面と樹脂２８と
の界面にはんだが流れ込んだり、界面に水分が吸着され
たりする。

【００２６】この結果、柱状電極２４に接合された外部
接続端子と柱状電極２４との接合信頼性が低下するとい
う問題があった。図４(a) はこれらの問題を解消した柱
状電極２４の形状を示すもので、柱状電極２４の側面を
凹凸面形状とした例である。このように、柱状電極２４
の側面を凹凸面に形成しておけば、柱状電極２４の側面
と樹脂２８との接触面積が増大し、柱状電極２４の側面
での樹脂２８と柱状電極２４とのくいつき性が向上し、
柱状電極２４の側面と樹脂２８との密着性が改善され
る。

【００２７】柱状電極２４は図３で示したように、レジ
スト２６に形成する開口穴２６ａの形状によって側面の
形状が規定されるから、レジスト２６を開口穴２６ａの
形状にならって露光、現像する際に、開口穴２６ａの内
壁面が凹凸面になるように露光すればよい。開口穴２６
ａを適宜形状に形成することは容易である。そして、こ
のように柱状電極２４の側面を凹凸形状に形成すること
により、柱状電極２４と樹脂２８との密着性が良好とな
り、柱状電極２４にはんだボール等の外部接続端子を接
合した場合に柱状電極２４の外側面と樹脂２８との界面
にはんだが流れ込んだり、水分が侵入したりすることを
効果的に防止することができる。

【００２８】なお、柱状電極２４と樹脂２８との密着性
をさらに高めるために、柱状電極２４を形成し、レジス
ト２６を除去した後、プラズマアッシング等によって柱
状電極２４の側面を粗面に形成することも有効である。
また、柱状電極２４の側面を凹凸面あるいは粗面に形成
して樹脂２８との密着性を向上させる形状に形成するこ
ととあわせて、前述したと同様に柱状電極２４の頂部の
めっき被膜４１の構成をニッケルめっき被膜４２、パラ
ジウムめっき被膜４４、金めっき被膜４６の３層構造と
することも可能であり、これによってさらに信頼性の高
い半導体装置を得ることが可能となる。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る柱状電極付き半導体ウエハ
は、上述したように、柱状電極に外部接続端子を接合す
る際のはんだ濡れ性が良好となり、はんだボール等の実
装用の外部接続端子と柱状電極とを確実に接合すること
が可能であり、これによって、信頼性の高い半導体装置
を製造することを可能にする。また、本発明に係る製造
方法によれば、信頼性の高い半導体装置を得るための柱
状電極付き半導体ウエハを好適に製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る柱状電極付き半導体ウエハの構成
を示す断面図である。

【図２】本発明に係る柱状電極付き半導体ウエハの柱状
電極を拡大して示す断面図である。

【図３】本発明に係る柱状電極付き半導体ウエハの製造
方法を示す説明図である。

【図４】柱状電極の他の形成例を示す斜視図である。

【図５】半導体ウエハを用いたチップサイズパッケージ
の製造で用いる柱状電極付き半導体ウエハの従来の製造
方法を示す説明図である。

【図６】半導体ウエハを用いたチップサイズパッケージ
の製造で用いる柱状電極付き半導体ウエハの製造方法を
示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 半導体ウエハ １２ 電極 １８ 導体層 ２０ レジストパターン ２２ 配線パターン ２４ 柱状電極 ２６ レジスト ２６ａ 開口穴 ２８ 樹脂 ３０ 封止用フィルム ４０ 銅めっき部 ４１ めっき被膜 ４２ ニッケルめっき被膜 ４４ パラジウムめっき被膜 ４６ 金めっき被膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若林 信一 長野県長野市大字栗田字舎利田711番地 新光電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4M104 BB04 DD52 EE18 FF13 GG13 HH08 HH09 HH20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハの電極端子形成面に、一端
   側が各電極端子に接続された配線パターンが絶縁層を介
   して形成され、該各配線パターンの他端側に柱状電極が
   形成され、該柱状電極の頂部端面を露出して樹脂封止さ
   れた柱状電極付き半導体ウエハにおいて、 前記柱状電極の頂部端面に、ニッケルめっき被膜が形成
   され、該ニッケルめっき被膜上にパラジウムめっき被膜
   及び金めっき被膜が順次形成されていることを特徴とす
   る柱状電極付き半導体ウエハ。
2. 【請求項２】 パラジウムめっき被膜が０．１μｍ以下
   の厚さに形成され、金めっき被膜が０．００１μｍ〜
   ０．１μｍの厚さに形成されていることを特徴とする請
   求項１記載の柱状電極付き半導体ウエハ。
3. 【請求項３】 パラジウムめっき被膜が０．０５μｍ〜
   ０．１μｍの厚さに形成され、金めっき被膜が０．０１
   μｍ〜０．０５μｍの厚さに形成されていることを特徴
   とする請求項１記載の柱状電極付き半導体ウエハ。
4. 【請求項４】 半導体ウエハの電極端子形成面を電極端
   子を露出して絶縁層により被覆し、前記電極端子及び絶
   縁層の表面に導体層を形成した後、導体層の表面にレジ
   ストパターンを形成して前記導体層をめっき給電層とし
   て銅めっきを施すことにより一端側が各電極端子に接続
   する配線パターンを形成し、 前記レジストパターンを除去した後、前記導体層及び配
   線パターンの表面にレジストを塗布し、配線パターンの
   他端側の柱状電極を形成する部位のレジストに、底面に
   配線パターンの他端側が露出する開口穴を形成し、 前記導体層をめっき給電層として前記開口穴内に銅めっ
   きを施して、前記開口穴内に柱状電極を形成した後、該
   柱状電極の頂部端面にニッケルめっき被膜を形成し、該
   ニッケルめっき被膜上にパラジウムめっき被膜及び金め
   っき被膜を順次形成し、 前記レジストを除去して、表面に露出する前記導体層を
   除去した後、前記金めっき被膜の表面が露出するように
   半導体ウエハの電極端子形成面側を樹脂封止することを
   特徴とする柱状電極付き半導体ウエハの製造方法。