JP2001345336A - 半導体装置の作製方法と、それに用いられる配線部材 - Google Patents
半導体装置の作製方法と、それに用いられる配線部材Info
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Abstract
Package)製造における歩留まり問題解決方法
を提供する。 【解決手段】 導電性金属板基材110に治具穴115
を設け、その上に溶解剥離性金属層120をメッキ形成
し、更に金属層130を積層してレジスト140でパタ
ーニングして配線部130Aを形成する。配線部130
Aのフリップチップ接続用端子部131にレジスト14
5により半田メッキ部150を形成し、金バンプが形成
されているペレットの集合であるウエハ160の端子部
165と半田接続した後樹脂封止する。溶解剥離金属層
120をエッチングし基材110を分離し配線部130
A下部に半田バンプを形成して個々のペレットに切り分
ける。
Description
法とそれに用いられる配線部材に関し、特に、ウエハレ
ベルでパッケージングした後に、切断して、個別の半導
体装置を形成する、半導体装置の作製方法に関する。
化と軽薄短小化の傾向(時流)からLSIのASICに
代表されるように、ますます高集積化、高機能化、小型
化が進んでいる。従来は、ウエハ工程を経たウエハに対
し、裏面研磨を施してから、ダイシングを行い、各ペレ
ット(チップないし半導体素子とも言う)に切断分離し
た後、ペレット毎に、ダイボンディング、ワイヤボンデ
ィング、樹脂封止等を行い、半導体装置を組み上げてお
り、ワイヤボンディング法による半導体素子とリードフ
レームの電気接続が行なわれていた。近年、高速信号処
理の点でワイヤボンディングに優れる、チップのバンプ
を用いたフリップチップ接続が採られるようになってき
た。フリップチップ接続には、パッケージングされてい
ないチップをそのままプリント基板に搭載するベアチッ
プ実装という方法もあるが、取り扱いが難しく、信頼性
保証の観点からは、パッケージングされたバンプ付き半
導体装置が望ましい。
き半導体装置を形成する方法として、ウエハレベルで、
配線、外部端子部(メタルポストからなる)形成、樹脂
封止、バンプ形成を行った後、各半導体措置に切断分離
して、CSP(Chip Scale Packag
e)を形成する製造方式が提案されている。(Chip
Scale International 99/SE
MI 1999) 尚、このようにして作製されたCSPをウエハレベルC
SPとも言う。そして、このような半導体装置の作製
を、ここでは、ウエハレベルでの半導体装置の作製と言
う。この方式によるCSPでは、チップの端子が、チッ
プの端子面上に形成した再配線層と接続して、再配置さ
れた外部端子部(メタルポスト)に接続され、外部端子
部(メタルポスト)がバリアメタル層を介して、半田ボ
ールに接続され、更に、半田ボールをバンプとして、プ
リント基板に半田接続されるため、従来の、フリップチ
ップ接続によるチップのプリント基板への搭載に近い形
態である。この方式は、量産型ではあるが、素子を形成
したウエハ上に、再配線層、外部端子部(メタルポス
ト)、保護層、バンプと作り込んでいくために、歩留ま
り上の問題がある。付加価値の高い状態でハンドリング
するために、不具合が生じると製造コストに大きくはね
返る。
ジングされたバンプ付き半導体装置を、ウエハレベルで
形成する、上記ウエハレベルCSP(Chip Sca
le Package)の製造方式には、歩留まり上の
問題があり、この対応が求められていた。本発明は、こ
れに対応するためのもので、パッケージングされたバン
プ付き半導体装置をウエハレベルで作製する、半導体装
置の作製方法であって、従来のウエハレベルCSP(C
hip Scale Package)の製造方式にお
ける歩留まり上の問題を解決できる方法を提供しようと
するものである。
製方法は、ウエハレベルでパッケージングした後に、切
断して、個別の半導体装置を形成する、半導体装置の形
成方法であって、順に、(a)基材の一面上の、酸また
はアルカリに可溶な溶解剥離性層上に、フリップチップ
接続用端子部と、外部接続端子部と、フリップチップ接
続用端子を所定の外部接続端子部に接続させる接続配線
とを、ウエハの端子に対応して形成した配線部材を形成
する、配線部材形成工程と、(b)配線部材のフリップ
チップ接続用端子部に部分半田めっきを施した後、各ペ
レットの端子部には金バンプが形成されているペレット
の集合であるウエハの端子部と、配線部材の部分半田め
っき部とを、ウエハレベルで、半田接続する、ウエハレ
ベル接続工程と、(c)樹脂封止工程と、(d)酸また
はアルカリにより溶解剥離性層を溶解して、配線部材の
基材を樹脂封止されたウエハ側から分離する、分離工程
と、(e)外部接続端子部を露出するように開口を設け
ソルダーレジスト層を形成する、ソルダーレジスト層形
成工程と、(f)外部接続端子部にプリント基板との接
続用バンプを形成する、接続用バンプ形成工程と、
(g)個別の半導体装置に切り出す、切断工程とを行う
ことを特徴とするものである。そして、上記における配
線部材形成工程は、基材の一面上に、順に、酸またはア
ルカリに可溶な溶解剥離性層、銅層を設けた基板の、銅
層上に所定形状のレジスト像を形成し、前記所定形状の
レジスト像を耐エッチングマスクとして、銅層をエッチ
ングして、フリップチップ接続用端子部と、外部接続端
子部と、フリップチップ接続用端子を所定の外部接続端
子部に接続させる接続配線とを形成するものであること
を特徴とするものである。
ケージングした後に、切断して、個別の半導体装置を形
成する、半導体装置の形成方法に用いられる配線部材で
あって、基材の一面上の、酸またはアルカリに可溶な溶
解剥離性層上に、フリップチップ接続用端子部と、外部
接続端子部と、フリップチップ接続用端子を所定の外部
接続端子部に接続させる接続配線とを、ウエハの端子に
対応して形成していることを特徴とするものである。そ
して、上記において、基材が導電性金属層であり、溶解
剥離性層と、フリップチップ接続用端子部、外部接続端
子部、接続配線を形成する金属層とが、電解めっき形成
されたものであることを特徴とするものである。そし
て、上記において、基材、溶解剥離性層、金属層が、そ
れぞれ、42合金、亜鉛層、銅層であることを特徴とす
るものである。
な構成にすることにより、パッケージングされたバンプ
付き半導体装置をウエハレベルで作製する、半導体装置
の作製方法であって、従来のウエハレベルCSPの製造
方式における歩留まり上の問題を解決できる半導体装置
の作製方法の提供を可能としている。具体的には、順
に、(a)基材の一面上の、酸またはアルカリに可溶な
溶解剥離性層上に、フリップチップ接続用端子部と、外
部接続端子部と、フリップチップ接続用端子を所定の外
部接続端子部に接続させる接続配線とを、ウエハの端子
に対応して形成した配線部材を形成する、配線部材形成
工程と、(b)配線部材のフリップチップ接続用端子部
に部分半田めっきを施した後、各ペレットの端子部には
金バンプが形成されているペレットの集合であるウエハ
の端子部と、配線部材の部分半田めっき部とを、ウエハ
レベルで、半田接続する、ウエハレベル接続工程と、
(c)樹脂封止工程と、(d)酸またはアルカリにより
溶解剥離性層を溶解して、配線部材の基材を樹脂封止さ
れたウエハ側から分離する、分離工程と、(e)外部接
続端子部を露出するように開口を設けソルダーレジスト
層を形成する、ソルダーレジスト層形成工程と、(f)
外部接続端子部にプリント基板との接続用バンプを形成
する、接続用バンプ形成工程と、(g)個別の半導体装
置に切り出す、切断工程とを行うことにより、さらに
は、配線部材形成工程が、基材の一面上に、順に、酸ま
たはアルカリに可溶な溶解剥離性金属層、銅層を設けた
基板の、銅層上に所定形状のレジスト像を形成し、前記
所定形状のレジスト像を耐エッチングマスクとして、銅
層をエッチングして、フリップチップ接続用端子部と、
外部接続端子部と、フリップチップ接続用端子を所定の
外部接続端子部に接続させる接続配線とを形成するもの
であることにより、これを達成している。
することにより、パッケージングされたバンプ付き半導
体装置をウエハレベルで形成する、半導体装置の製造方
法であって、上記、ウエハレベルCSPという製造方式
における歩留まり上の問題を解決できる半導体装置の製
造を可能としている。
する。図1は本発明の半導体装置の作製方法の実施の形
態の1例の一部工程断面図で、図2は図1に続く工程を
示した工程断面図で、図3は配線部材の実施の形態例の
断面図である。尚、各図は説明を分かり易くするため、
ウエハのペレット(チップ)配列を少なくして示してい
る。図1、図2中、110は基材(ベース基板)、11
5は(位置合せ用の)治具穴、120は溶解剥離性金属
層、130は(配線部形成用)金属層、130Aは配線
部、131はフリップチップ接続用端子、132は外部
接続端子部、133は接続配線、140、145はレジ
スト層、145Aは開口、150は半田めっき部、16
0はウエハ、161、162、163はペレット、16
5は端子部、170は封止用樹脂、180はソルダーレ
ジスト、185は開口、190は半田ボール、211、
212、213は半導体装置、310は基材(ベース基
板)、315は(位置合せ用の)治具穴、320は溶解
剥離性金属層、330Aは配線部、331はフリップチ
ップ接続用端子、332は外部接続端子部、333は接
続配線である。
の実施の形態の1例を、図1、図2に基づいて説明す
る。先ず、基材(ベース基板)110として、導電性の
金属板を用意し(図1(a))、フォトエッチング工程
により、治具穴115を設け、所定の外形形状に加工す
る。(図1(b)) 次いで、溶解剥離性金属層120を基材110の一面に
めっき形成し(図1(c))、更にその上に電解めっき
により、フリップチップ接続用端子部と、外部接続端子
部と、フリップチップ接続用端子を所定の外部接続端子
部に接続させる接続配線配線とを作成するための、金属
層130を形成する。(図1(d)) 金属層としては、導電性、コスト面から、銅層が通常用
いられるが、これに限定はされない。金属層を、銅層を
主層として銅層ーニッケル層等、2層以上にしても良
い。また、溶解剥離性金属層120としては、所定のエ
ッチング液により、金属層130や基材110より速く
エッチングが進行する、即ち、金属層130、基材11
0に対しエッチング選択性があることが必要である。溶
解剥離性金属層120としては、酸またはアルカリに可
溶な金属層が用いられ、例えば、金属層130を銅めっ
き層、基材110を42合金(42%ニッケルー鉄合
金)とした場合には、Znを溶解剥離性金属層120と
することができる。
金属層130上に、所定形状にレジスト層140を形成
し(図1(e))、これをエッチングマスクとして、金
属層130を所定のエッチング液でエッチングして配線
部130Aを形成する。(図1(e)) レジスト層140としては、処理性が良く、所定の解像
性を有し、耐エッチング性があれば良く、特に限定はさ
れない。次いで、レジスト層を所定の剥離液で溶解剥離
し、必要に応じ、洗浄処理等を施した(図1(f))
後、エッチング形成した配線部130Aのフリップチッ
プ接続用端子131の接続面上を開口する開口145A
を設け、レジスト層145を形成する。(図1(g)) レジスト層145としては、処理性が良く、所定の解像
性を有し、後続する部分半田めっきの耐性があれば良
く、特に限定はされない。次いで、半田めっきを行い、
接続用端子131の接続面上に、開口145A形状に半
田めっき部150を形成する。(図1(h))
で溶解剥離し、必要に応じ、洗浄処理等を施した(図1
(i))後、金バンプ付きウエハ160の端子部165
とフリップチップ接続用端子131とを、半田めっき部
150により、フリップチップ接続する。(図1
(j))
溶解剥離性金属層120を選択的にエッチングして、基
材110を剥離する。(図1(i)) 樹脂封止は、例えば、所定形状の型、エポキシ系樹脂等
の封止用樹脂を用いて、圧力をかけて行なう。
132の半田ボール形成面を開口する開口185を設
け、ソルダーレジスト層180を形成した(図1
(m))後、半田ボールを搭載、リフローし、半田バン
プを形成する。(図1(n)) この後、切断分離して、個別の半導体装置211、21
2、213を得る。(図1(o))
給電層として、溶解剥離性金属層120をめっき形成
し、更に、溶解剥離性金属層120上に金属層130を
電解めっき形成しているが、溶解剥離性金属層120、
金属層130の形成はこれに限定はされない。例えば、
蒸着法、スパッタリング法による形成や、これらの方法
と電解めっき法との組み合わせにより形成してもよい。
説明する。図3(a)に示す第1の例は、ウエハレベル
でパッケージングした後に、切断して、個別の半導体装
置を形成する、半導体装置の形成方法に用いられる配線
部材で、基材310の一面上の、酸またはアルカリに可
溶な溶解剥離性層320上に、フリップチップ接続用端
子部331と、外部接続端子部332と、フリップチッ
プ接続用端子を所定の外部接続端子部に接続させる接続
配線333とを、ウエハの端子に対応して形成している
ものであり、フリップチップ接続用端子部331の接続
面上に半田めっき部150を形成しているものである。
これは、図1、図2に示す実施の形態例の半導体装置の
作製方法における図1(i)に相当するものである。フ
リップチップ接続用端子部331、外部接続端子部33
2、接続配線333からなる配線部330Aを形成する
金属層としては、導電性、コスト面から、銅層が通常用
いられるが、これに限定されず、金属層を、銅層を主層
として銅層ーニッケル層等、2層以上にしても良い。ま
た、溶解剥離性層320としては、金属層、基材を溶解
せず、溶解できるもの、あるいは、所定のエッチング液
により、配線層330Aを形成する金属層や基材310
より速くエッチングが進行する、即ち、金属層、基材3
10に対しエッチング選択性があることが必要である。
溶解剥離性層320としては、例えば、酸またはアルカ
リに可溶な金属が用いられ、具体的には、配線部130
Aを形成する金属層を銅めっき層、基材310を42合
金(42%ニッケルー鉄合金)とした場合には、亜鉛
(Zn)層を溶解剥離性層320とすることができる。
基材を導電性金属層である42合金とし、図1に示す工
程にて、配線部材を作製することができる。この場合、
溶解剥離性層120と、フリップチップ接続用端子部、
外部接続端子部、接続配線からなる配線部130Aを形
成する金属層とが、電解めっき形成されたものである。
おいて半田めっき部をまだ持たない状態のものである。
各部については第1の例と同様で、ここでは説明を省略
する。
製方法により、半導体装置を作製したもので、図3に示
す、第2の例、第1の例の配線部材を、順に作製し、更
にこれを用い半導体装置を作製した。 図1、図2に基づいて説明する。基材110として、
0. 125mmの42合金を用意し(図1(a))、フ
ォトエッチング工程により、治具穴115を設け、所定
の外形形状に加工した。(図1(b)) レジスト、エッチング液は、それぞれ、PMER(東京
応化工業株式会社製)、塩化鉄を用いた。次いで、下記
の亜鉛めっき浴組成、条件にて、電流密度2A/dm2
で5分間の通電を行い、3μm厚の溶解剥離性金属層1
20を、基材110の一面に電解めっき形成した。(図
1(c)) <亜鉛めっき浴組成> 金属亜鉛 10g/l NaOH 100g/l 添加剤 適宜 ・pH 〉13 ・温度 27℃ ・M比(全NaCN/Zn) 2. 3〜3. 0 ・電流効率 50%
性金属層120上に、下記組成の硫酸銅めっき浴にて、
浴温25℃で、電流密度2A/dm2 で45分間の通電
を行い、20μm厚の銅めっき膜からなる電解めっき層
130を形成した。(図1(d)) <硫酸銅めっき浴組成> CuS04 ・5H2 O 75g/l H2 S04 180g/l HCl 0.15ml/l (C1として60ppm) Cu‐Board HA MU 10ml/l (荏原ユージライト(株)製)
ライフィルムレジスト(旭化成(株)サンフオートAQ
2558)をラミネートし、配線部形成用のフオトマス
クを用いて下記条件にて露光を行い、現像、水洗、乾燥
し、所定形状のレジスト層140を形成した。(図1
(e)) <露光条件> 密着露光機 (株)小野測器製TN800CL 露光量 80mJ/cm2
マスクとして、過硫安をエッチング液として用いて、マ
スキングされていない部分をスプレーエツチングし、配
線部130Aを形成し、レジスト層140を苛性ソーダ
にて剥離し、水洗、乾燥して、基材110の一面に配線
130Aと溶解性金属層120とを配設した、図3
(b)に示す第2の例の配線部材を得た。(図1
(f))
(株)、サンフオートAQ2558)をラミネートし、
配線部130A形成の際と同様に、半田めっき部形成用
のフオトマスクを用いて露光を行い、現像、水洗、乾燥
をし、所定の形状を有する厚さ50μmレジスト層14
5を形成した(図1(g))後、レジスト層145を耐
めっきマスクとして、下記組成の半田めっき浴にて、電
流密度3A/dm2 で25分間の通電を行い、40μm
厚の半田めっき膜からなる半田めっき層150を形成し
た。(図1(h)) <半田めっき浴組成> 第1すず(Sn2+) 40g/l 鉛 (Pb) 15g/l 遊離ほうふっ酸 100g/l ホルマリン(37%) 10ml/l 光沢剤(アミンーアルデヒド系) 60ml/l 分散剤(PEGNPE、15H) 40g/l 温度 15℃ 陽極 Sn70%−Pb30%
て剥離し、水洗、乾燥して、基材110の一面に配線1
30Aと溶解性金属層120と、半田めっき部150を
配設した、図3(a)に示す第1の例の配線部材を得
た。(図1(i))
部165とフリップチップ接続用端子131とを、半田
めっき部150により、フリップチップ接続した(図1
(j))後、所定形状の型にて、エポキシ系樹脂を封止
用樹脂として用い、圧力をかけ、樹脂封止を行なった。
(図1(k))
をエッチング液とし、選択的にエッチングして、基材1
10を剥離した。(図1(l))
132の半田ボール形成面を開口する開口185を設
け、ソルダーレジスト層180を形成し(図1
(m))、半田ボールを搭載、リフローし、半田バンプ
を形成した(図1(n))後、これを切断分離して、半
導体装置211、212、213を得た。(図1
(o))
グされたバンプ付き半導体装置をウエハレベルで作製す
る、半導体装置の作製方法であって、従来のウエハレベ
ルCSP(Chip Scale Package)の
製造方式における歩留まり上の問題を解決できる半導体
装置の作製方法の提供を可能とした。また、このよう
な、半導体装置の作製方法に用いられる配線部材の提供
を可能とした。
1例の一部工程断面図
子 132 外部接続端子部 133 接続配線 140、145 レジスト層 145A 開口 150 半田めっき部 160 ウエハ 161、162、163 ペレット(チップ) 165 端子部 170 封止用樹脂 180 ソルダーレジスト 185 開口 190 半田ボール 211、212、213 半導体装置 310 基材(ベース基板) 315 (位置合せ用の)治具穴 320 溶解剥離性金属層 330A 配線部 331 フリップチップ接続用端
子 332 外部接続端子部 333 接続配線
Claims (5)
- 【請求項1】 ウエハレベルでパッケージングした後
に、切断して、個別の半導体装置を形成する、半導体装
置の作製方法であって、順に、(a)基材の一面上の、
酸またはアルカリに可溶な溶解剥離性層上に、フリップ
チップ接続用端子部と、外部接続端子部と、フリップチ
ップ接続用端子を所定の外部接続端子部に接続させる接
続配線とを、ウエハの端子に対応して形成した配線部材
を形成する、配線部材形成工程と、(b)配線部材のフ
リップチップ接続用端子部に部分半田めっきを施した
後、各ペレットの端子部には金バンプが形成されている
ペレットの集合であるウエハの端子部と、配線部材の部
分半田めっき部とを、ウエハレベルで、半田接続する、
ウエハレベル接続工程と、(c)樹脂封止工程と、
(d)酸またはアルカリにより溶解剥離性層を溶解し
て、配線部材の基材を樹脂封止されたウエハ側から分離
する、分離工程と、(e)外部接続端子部を露出するよ
うに開口を設けソルダーレジスト層を形成する、ソルダ
ーレジスト層形成工程と、(f)外部接続端子部にプリ
ント基板との接続用バンプを形成する、接続用バンプ形
成工程と、(g)個別の半導体装置に切り出す、切断工
程とを行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項2】 請求項1における、配線部材形成工程
は、基材の一面上に、順に、酸またはアルカリに可溶な
溶解剥離性金属層、銅層を設けた基板の、銅層上に所定
形状のレジスト像を形成し、前記所定形状のレジスト像
を耐エッチングマスクとして、銅層をエッチングして、
フリップチップ接続用端子部と、外部接続端子部と、フ
リップチップ接続用端子を所定の外部接続端子部に接続
させる接続配線とを形成するものであることを特徴とす
る半導体装置の作製方法。 - 【請求項3】 ウエハレベルでパッケージングした後
に、切断して、個別の半導体装置を形成する、半導体装
置の形成方法に用いられる配線部材であって、基材の一
面上の、酸またはアルカリに可溶な溶解剥離性層上に、
フリップチップ接続用端子部と、外部接続端子部と、フ
リップチップ接続用端子を所定の外部接続端子部に接続
させる接続配線とを、ウエハの端子に対応して形成して
いることを特徴とする配線部材。 - 【請求項4】 請求項3において、基材が導電性金属層
であり、溶解剥離性層と、フリップチップ接続用端子
部、外部接続端子部、接続配線を形成する金属層とが、
電解めっき形成されたものであることを特徴とする配線
部材。 - 【請求項5】 請求項4において、基材、溶解剥離性
層、金属層が、それぞれ、42合金、亜鉛層、銅層であ
ることを特徴とする配線部材。
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