JP2005210137A

JP2005210137A - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2005210137A
Application number: JP2005043978A
Authority: JP
Inventors: Takuji Osumi; 卓史大角
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】電極の接続信頼性を高くするとともに、集積回路表面を保護する。
【解決手段】半導体集積回路を有する主面を持つ半導体集積回路基板１００と、半導体集積回路基板１００の上記主面上に形成されたポリイミド樹脂等の絶縁体からなる台座部１０４ａと、半導体集積回路基板１００の上記主面上に形成され、上記半導体集積回路の配線１０１に接続されるとともに、台座部１０４ａの上面上に延在する延在部分を有する導体１０５と、半導体集積回路基板１００の上記主面に面するとともに、台座部１０４ａの上記上面上の導体１０５の上記延在部分に接続された接続基板３００とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関するものであり、特に半導体集積回路上の電極構造の形成方法と、接続基板に対する半導体集積回路基板の実装方法に関するものである。

従来、半導体集積回路基板を接続基板に実装する構造としては、テープ・キャリア・パッケージ（Tape Carrier Package）、チップ・オン・ボード（Chip On Board）やチップ・オン・グラス（Chip On Glass）等の構造があった。上記の実装構造においては、通常、半導体集積回路基板と接続基板との間に封止樹脂を充填していた。また上記の実装構造における半導体集積回路基板の電極構造および電極接続構造には、バンプ電極を用いたバンプ接続構造があった。上記のバンプ電極には、主として、金（Ａｕ）バンプ電極や鉛（Ｐｂ）とスズ（Ｓｎ）の合金（以下、Ｐｂ−Ｓｎと表記する）からなる半田バンプ電極などの金属バンプ電極が用いられていた。

上記従来の金属バンプ電極は、塑性変形を生じやすく、さらにＰｂ−Ｓｎ等の合金の場合にはその結晶界面から破壊を生じやすいため、半導体集積回路基板と接続基板との熱膨張係数の差、あるいは封止樹脂とバンプ電極自体との熱膨張係数の差に起因する熱応力により熱疲労を生じやすく、電極破壊を生じることがあった。また、バンプ電極材料の金属を半導体集積回路にメッキする工程や、メッキした金属をエッチングする工程の際に、半導体集積回路のトリミング回路等、表面保護膜に被覆されていない部分に悪影響を与えてしまうことがあった。このように従来の電極構造（バンプ電極）の接続信頼性は満足できるものではなく、また従来の電極形成工程は、半導体集積回路表面を充分に保護することができるものではなかった。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、電極の接続信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供することを目的とするものである。また、電極形成工程以降において半導体集積回路表面を保護することができる半導体装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板の主面上に半導体集積回路を形成し、
前記半導体基板の前記主面上に台座を形成し、
前記半導体基板の前記主面上に、前記半導体集積回路に接続され前記台座の表面上へ延在する導電層を形成し、
前記半導体集積回路、前記台座、および前記導電層が形成された前記半導体基板の前記主面が、接続基板に面するように配置し、
前記導電層の前記延在部を前記接続基板に接続し、
前記半導体基板と前記接続基板間の空間に、前記台座と同じ熱膨張率を有する封止材を供給する
ことを特徴とする。

また、本発明の他の半導体装置の製造方法は、
半導体基板の主面上に半導体集積回路を形成し、
前記半導体基板の前記主面上に、前記半導体基板の前記主面に面する第１の面および該第１の面に対向する第２の面を有する絶縁性の台座と、前記半導体集積回路に接続され前記台座の前記第２の面上へ延在する導電層とを形成し、
前記半導体基板を搭載するための接続基板を準備し、
前記半導体集積回路、前記台座、および前記導電層が形成された前記半導体基板の前主面が、前記接続基板に面するように配置し、
前記導電層の前記延在部を前記接続基板に接続し、
前記半導体基板と前記接続基板間の空間に、前記台座と同じ熱膨張率を有する封止材を供給する
ことを特徴とする。

以上説明したように本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板上に台座を形成し、この台座上に半導体集積回路に接続する導電層を形成し、この台座上の導電層に接続基板を接続することにより、半導体集積回路の表面を保護することができるとともに、熱応力による台座の塑性変形が生じにくくなり、熱疲労による電極破壊を防止することができるので、電極の接続信頼性を高めることができるという効果がある。さらに、封止材と台座との熱膨張係数を同じにすることにより、電極の熱疲労による破壊を防止することができるので、電極の接続信頼性を高めることができるという効果がある。

第１の実施形態
図１は本発明の第１の実施形態の半導体装置における電極構造を示す図であり、（１）は上面図、（２）は（１）のＡ−Ａ’間の断面図である。図１において、半導体集積回路基板１００上には、配線１０１と表面保護膜１０２と配線引出部１０３とを有する半導体集積回路が形成されている。配線１０１は、通常、アルミ（Ａｌ）、もしくはＡｌにシリコン（Ｓｉ）や銅（Ｃｕ）が添加された合金からなる。表面保護膜１０２は、半導体集積回路表面を覆う保護膜であり、通常、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）、もしくはシリコン窒化膜（Ｓｉ_ｘＮ_ｙ膜）、等からなる。配線引き出し部１０３は、配線１０１を露出させるために表面保護膜１０２に形成された開口部である。配線引出部１０３は、ボンディングパッドのように配線１０１のパッド形成部（引き回し部よりも幅を広くした部分）に形成しても良いし、またヴィアホールのように配線１０１の引き回し部に形成しても良い。

上記の半導体集積回路上には、高さの異なる台座部１０４ａおよび１０４ｂと、導体１０５と、開口部１０６とを有する電極が形成されている。台座部１０４ａおよび１０４ｂは、ともに絶縁体からなる。ここでは、絶縁体の材質として、ポリイミド樹脂を用いる。台座部１０４ｂの頂面１０４ｂ−ａは、台座部１０４ａの頂面１０４ａ−ａよりもΔＴだけ低くなるように形成されている。台座部１０４ａの上面形状は、図１に示すような四角形に限定されるものではない。

開口部１０６は、配線１０１を露出させるために、台座部１０４ａおよび１０４ｂとなる絶縁体に設けられたものである。従って、開口部１０６は、配線引き出し部１０３を含む領域に形成される。図１では、開口部１０６が台座部１０４ａを取り囲むように形成されており、台座部１０４ａと１０４ｂとが開口部１０６により分離されている。しかし、開口部１０６は配線１０１を露出させるものであれば良く、台座部１０４ａを取り囲む形状に限定されるものではない。また、台座部１０４ａと１０４ｂとは、高さの異なるものであれば良く、分離されたものでなくても良い。

導体１０５は、配線１０１の表面から台座部１０４ａの頂面１０４ａ−ａに至るように、配線１０１の表面を含む開口部１０６および上記の絶縁体上に形成されている。すなわち導体１０５は、配線１０１を台座部１０４ａの頂面１０４ａ−ａに引き回すものである。図１では、導体１０５が台座部１０４ａ表面を完全に被覆する構造となっているが、台座部１０４ａの側面には、導体１０５が形成されていない部分があっても良い。導体１０５は、金属層あるいは合金層からなる単層構造もしくは積層構造を有する。上記の金属材料あるいは合金材料は、接続基板との接続工程を考慮して選択される。導体１０５としては、例えば、Ａｕ層、Ｃｕ層、またはＰｂ−Ｓｎ層からなる単層構成、あるいはＡｕ層とニッケル（Ｎｉ）層の２層構造（以下、Ｎｉ／Ａｕ層と表記する）、あるいはＡｕ層とチタン（Ｔｉ）およびタングステン（Ｗ）の合金層の２層構造（以下、Ｔｉ−Ｗ／Ａｕ層と表記する）、等がある。

高いほうの台座部１０４ａと導体１０５と開口部１０６は、接続基板に接続するための電極部１０７を構成する。また、低いほうの台座部１０４ｂは、半導体集積回路回路１００の表面を保護する表面保護部１０８を構成する。なお、高いほうの台座部１０４ａを最も高い台座部とし、低いほうの台座部１０４ｂを高さの異なる複数の台座部により構成してもよい。すなわち、導体が形成される最も高い台座部を含めて、３種類以上の高さの複数の台座部を形成しても良い。

図２は図１に示した第１の実施形態の半導体装置の電極形成工程を示す断面構造図である。まず図２（１）に示すように、配線１０１、表面保護膜１０２、および配線引出部１０３が形成された半導体集積回路基板１００上に、台座部１０４ａおよび１０４ｂとなる絶縁層２０４を形成し、この絶縁層２０４に配線１０１を露出させる開口部１０６を形成する工程を実施する。これにより、台座部１０４ａが形成される。ここでは、絶縁層２０４として硬化可能な絶縁樹脂を用い、上記の絶縁樹脂を半導体集積回路基板１００上に塗布し、この絶縁樹脂に開口部１０６を形成し、絶縁樹脂を硬化する工程を実施する。上記の硬化可能な絶縁樹脂として、ここではポリイミド樹脂を用いる。すなわち、半導体集積回路基板１００であるウエハーにスピンコート法によりポリイミド樹脂を塗布し、開口部１０６を形成してから、上記のウエハーに３５０［℃］程度のベイク処理を施すことによりポリイミド樹脂を硬化させる。

次に図２（２）および（３）に示すように、開口部１０６を形成した絶縁層２０４上に、導体１０５となる導電膜２０５を形成し、開口部１０６の配線１０１表面から絶縁層２０４の所定表面領域（台座部１０４ａの頂面１０４ａ−ａ）に至る部分を残して導電膜２０５をパタ−ニングする工程を実施する。これにより、導体１０５が形成される。ここでは、導電膜２０５としてＣｕ膜を用い、スパッタリング法等により絶縁層２０４上にＣｕ膜を形成し、このＣｕ膜の上にフォトレジスト２０７をパターニングし、フォトレジスト２０７をエッチングマスクとして酸等を用いたウエットエッチング法により導電膜２０５をパターニングする。

最後に図２（４）に示すように、絶縁層２０４の導体１０５が形成されていない部分（台座部１０４ｂとなる部分）が、導電膜１０５が形成されている部分（台座部１０４ａ）よりも低くなるように、絶縁層２０４の導体１０５が形成されていない部分の表面を所定の厚さだけ削る工程を実施する。これにより、頂面１０４ｂ−ａが台座部１０４ａの頂面１０４ａ−ａよりも低い台座部１０４ｂが形成される。以上の工程により、半導体集積回路基板１００上に図１に示す電極が形成される。このあと、半導体集積回路基板１００は接続基板に実装される。図１に示す電極において接続基板に接続するのは、電極部１０７の台座部１０４ａの頂面１０４ａ−ａ上に形成された導体１０５である。台座部１０４ｂ（図１の表面保護部１０８）は接続基板に接触せず、台座部１０４ｂと接続基板との間には、例えば封止樹脂が充填される。

図３は第１の実施形態の半導体装置における電極と接続基板との接続部周辺の構造を示す断面図であり、（１）は電極部１０７をテープキャリア等の接続基板のリード３０１にボンディングする場合を示し、（２）は電極部１０７を接続基板３００の配線３０２にボンディングする場合を示す。図３（１）においては、接続部の導体１０５は、例えば熱圧着法により接続基板のリード３０１にボンディングされる。また、図３（２）においては、接続部の導体１０５は、例えばリフロー法により接続基板３００の配線３０２にボンディングされる。

このように第１の実施形態によれば、半導体集積回路全面を絶縁体からなる台座部１０４ａおよび１０４ｂにより被覆することにより、電極形成の際や電極のボンディングの際に半導体集積回路の表面（特に表面保護膜１０２が形成されていない部分）を保護することができる。また、導体１０５が形成される台座部１０４ａの頂面１０４ａ−ａを、台座部１０４ｂの頂面１０４ｂ−ａよりΔＴだけ高く形成することにより、台座部１０４ａ上の導体１０５を接続基板に容易にボンディングすることができる。また、金属よりも弾性限界が高く、結晶構造ではなく高分子構造を有するポリイミド樹脂等の絶縁体からなる台座部１０４ａにより電極部１０７を構成することにより、ボンディングの際の応力や熱応力に対して電極部１０７が塑性変形せずに弾性変形にとどまり、熱疲労による電極破壊を防止することができるので、電極の接続信頼性を高めることができる。また、台座部１０４ａ上の導体１０５と配線１０１とは、台座部１０４の高さ分だけ空間的に隔てられており、熱圧着法を用いても導体１０５と配線１０１の接続面における金属拡散による電極劣化が発生しないため、従来の金属バンプ電極に必要であった拡散防止金属層が不必要となる。また、台座部１０４ａは、配線引出部１０３上だけでなく、表面保護膜１０２上にはみ出して形成されていてもかまわないので、電極の接続部の上面形状および大きさ（台座１０４の頂面１０４ａ−ａの大きさ）を、配線引出部１０３の上面形状および大きさに関係なく、自由に設定することができる。

第２の実施形態
図４は本発明の第２の実施形態の半導体装置における電極構造を示す図であり、（１）は上面図、（２）は（１）のＡ−Ａ’間の断面図である。なお、図４において、図１と同じものには同一符号を付してある。図４に示す第２の実施形態の電極構造は、図１に示す上記第１の実施形態の電極構造において、高さの異なる台座部１０４ａおよび１０４ｂを高さの異なる台座部４０４ａおよび４０４ｂとし、導体１０５を導体４０５とし、また開口部１０６を開口部４０６としたものである。台座部４０４ａおよび４０４ｂの材質は台座部１０４ａおよび１０４ｂと同じであり、ここではポリイミド樹脂である。導体４０５の材質は導体１０５と同じである。また、上記第１の実施形態と同様に、台座部４０４ｂの頂面４０４ｂ−ａは、台座部４０４ａの頂面４０４ａ−ａよりもΔＴだけ低くなるように形成されている。

図４に示す第２の実施形態の電極構造は、高いほうの台座部４０４ａと低いほうの台座部４０４ｂとが開口部により分離されずに一体形成されており、この一体形成された台座部４０４ａおよび台座部４０４ｂの表面が導体４０５により完全に被覆されておらず、その一部が露出していることを特徴とするものである。導体４０５は、低いほうの台座部４０４ｂの頂面４０４ｂ−ａには形成されておらず、また高いほうの台座部４０４ａの台座部４０４ｂとの境界側の側面４０４ａ−ｂにも形成されていない。開口部４０６は、図１の開口部１０６のように、台座部４０４ａを取り囲んではいない。高いほうの台座部４０４ａと導体４０５と開口部４０６は、接続基板に接続するための電極部４０７を構成する。また、低いほうの台座部４０４ａは、半導体集積回路回路１００の表面を保護する表面保護部４０８を構成する。

図５は図４に示した第２の実施形態の半導体装置の電極形成工程を示す工程断面図である。なお、図５において、図２と同じものには同一符号を付してある。まず図５（１）に示すように、半導体集積回路基板１００上に、台座部４０４ａおよび４０４ｂとなる絶縁層２０４を形成し、この絶縁層２０４に配線１０１を露出させる開口部４０６を形成する工程を実施する。例えば、図２（１）と同様に、絶縁層２０４として硬化可能なポリイミド樹脂を用い、開口部４０６を形成してからポリイミド樹脂を硬化させる。

次に図５（２）および（３）に示すように、開口部４０６を形成した絶縁層２０４上に、導体４０５となる導電膜２０５を形成し、開口部４０６の配線１０１表面から絶縁層２０４の所定表面領域（台座部４０４ａの形成予定領域）に至る部分を残して導電膜２０５をパタ−ニングする工程を実施し、導体４０５を形成する。例えば、図２（２）および（３）と同様に、導電膜２０５としてＣｕ膜を用い、フォトレジスト２０７をエッチングマスクとして導電膜２０５をパターニングする。

最後に図５（４）に示すように、絶縁層２０４の導体４０５が形成されていない部分（台座部４０４ｂとなる部分）が、導体４０５が形成されている部分（台座部４０４ａとなる部分）よりも低くなるように、絶縁層２０４の導体４０５が形成されていない部分の表面を所定の厚さだけ削る工程を実施し、一体構造の台座４０４ａおよび４０４ｂを形成する。以上の工程により、半導体集積回路基板１００上に図４に示す電極が形成される。

図６は第２の実施形態の半導体装置における電極と接続基板との接続部周辺の構造を示す断面図であり、（１）は電極部４０７をテープキャリア等の接続基板のリード３０１にボンディングする場合を示し、（２）は電極部４０７を接続基板３００の配線３０２にボンディングする場合を示す。電極部４０７の頂面上の導体４０５は、熱圧着法やリフロー法により接続基板のリード３０１（図６（１））あるいは配線３０２（図６（２））にボンディングされる。

このように第２の実施形態によれば、一体形成された台座４０４ａおよび４０４ｂの表面が導体４０５により完全には被覆されておらず、その一部が露出している構造であることにより、ボンディングの際などに弾性変形によって生じるひずみを逃がしやすく、また電極形成工程以降の熱履歴により台座４０４ａから発生するガスを逃がしやすく、このため導体４０５の破壊が生じにくくなるので、電極の接続信頼性をさらに高めることができる。

なお、図２において、導体が高いほうの台座４０４ａの表面を完全に被覆していても、台座４０４ａと台座４０４ｂとが一体形成されていれば、上記と同様の効果がある。また、図１のように高いほうの台座１０４ａと低いほうの台座１０４ｂとが分離されていても、台座１０４ａの表面の一部が露出した構造であれば、上記と同様の効果がある。

第３の実施形態
図７は本発明の第３の実施形態の半導体装置における電極構造を示す断面図である。なお、図７において、図１または図４と同じものには同一符号を付してある。図７に示す第３の実施形態の電極構造は、図４に示す上記第２の実施形態の電極構造において、配線１０１が形成され、表面保護膜１０２が形成されていない半導体集積回路基板１００上に、高さの異なる台座部４０４ａおよび４０４ｂと、導体４０５と、開口部４０６とを形成したものである。第３の実施形態の電極構造は、台座部４０４ａおよび４０４ｂ、特に低いほうの台座部４０４ｂが、半導体集積回路の表面保護膜になっていることを特徴とするものである。なお、第３の実施形態の半導体装置における電極と接続基板との接続部周辺の構造は、図６に示す上記第２の実施形態と同じである。

図８は図７に示した第３の実施形態の半導体装置の電極形成工程を示す工程断面図である。なお、図８において、図２または図５と同じものには同一符号を付してある。まず図８（１）に示すように、配線１０１の形成が済み、その上に表面保護膜が形成されていない半導体集積回路基板１００上に、台座部４０４ａおよび４０４ｂとなる絶縁層２０４を形成し、この絶縁層２０４に開口部４０６を形成する工程を実施する。例えば、図５（１）と同様に、絶縁層２０４として硬化可能なポリイミド樹脂を用い、開口部４０６を形成してからポリイミド樹脂を硬化させる。

次に図８（２）に示すように、開口部４０６を形成した絶縁層２０４上に、導体４０５となる導電膜を形成し、この導電膜をパタ−ニングする工程を実施し、導体４０５を形成する。例えば、図５（２）ないし（４）と同様に、導電膜としてＣｕ膜を用い、フォトレジストをエッチングマスクとして導電膜をパターニングする。最後に、絶縁層２０４の導体４０５が形成されていない部分の表面を所定の厚さだけ削る工程を実施し、一体構造の台座４０４ａおよび４０４ｂを形成する。以上の工程により、表面保護膜が形成されていない半導体集積回路基板１００上に図７に示す電極が形成される。

このように第３の実施形態によれば、電極部４０７の台座４０４ａおよび表面保護部４０８の台座４０４ｂとなる絶縁層２０４、特に台座４０４ｂとなる絶縁層２０４が、半導体集積回路の表面保護膜としての機能を担っており、別途表面保護膜を形成する必要がないので、半導体装置の製造工程が簡素化され、製造コストを削減することができる。

第４の実施形態
図９は本発明の第４の実施形態の半導体装置の電極形成工程において絶縁層および開口部を形成する工程を示す断面図である。なお、図９において、図２または図５と同じものには同一符号を付してある。また、第４の実施形態の半導体装置の電極構造は、上記第２の実施形態の半導体装置と同じである。第４の実施形態の電極形成工程は、図５に示す上記第２の実施形態の電極形成工程と概略同じである。ただし、第４の実施形態の電極形成工程は、絶縁層および開口部を形成する工程（図５（１）に示す工程）において、絶縁層として感光性絶縁樹脂を用い、この感光性絶縁樹脂にリソグラフィ技術により開口部を形成することを特徴とするものである。

まず図９（１）に示すように、半導体集積回路基板１００上に、台座部４０４ａおよび４０４ｂとなる硬化可能な感光性絶縁樹脂５０４を形成し、この感光性絶縁樹脂５０４の開口部形成予定領域を露光する。感光性絶縁樹脂５０４として、ここでは感光性のポリイミド樹脂を用い、半導体集積回路基板１００であるウエハーにスピンコート法により感光性ポリイミド樹脂を塗布し、このポリイミド樹脂の感光波長を含む露光光５０１を、開口部形成予定領域に照射する。

次に図９（２）に示すように、露光された感光性絶縁樹脂５０４を現像液に浸して現像することにより感光部を除去し、感光性絶縁樹脂５０４の開口部４０６を形成する。次に上記のウエハーに３５０［℃］程度のベイク処理を施すことにより感光性絶縁樹脂５０４（ポリイミド樹脂）を硬化させる。なお、これ以降の工程は、図５の（２）ないし（４）に示す工程と同じである。

このように第４の実施形態によれば、台座部４０４ａおよび４０４ｂとなる絶縁層として感光性絶縁樹脂５０４を用い、リソグラフィ技術により感光性絶縁樹脂５０４に開口部４０６を形成することにより、機械的な加工技術を用いる場合等に比べ、開口部４０６を精度良く微細にかつ効率的に形成することができる。

なお、第４の実施形態の開口部形成工程を、上記第１または第３の実施形態の半導体装置に適用することも可能である。

第５の実施形態
図１０は本発明の第５の実施形態の半導体装置の電極形成工程において絶縁層および開口部を形成する工程を示す断面図である。なお、図１０において、図２または図５と同じものには同一符号を付してある。また、第５の実施形態の半導体装置の電極構造は、上記第２の実施形態の半導体装置と同じである。第５の実施形態の電極形成工程は、図５に示す上記第２の実施形態の電極形成工程と概略同じである。ただし、第５の実施形態の電極形成工程は、絶縁層および開口部を形成する工程（図５（１）に示す工程）において、絶縁層である絶縁樹脂に、レーザ加工技術により開口部を形成することを特徴とするものである。

まず図１０（１）に示すように、半導体集積回路基板１００上に、台座部４０４ａおよび４０４ｂとなる硬化可能な絶縁樹脂６０４を形成し、この絶縁樹脂６０４の開口部形成予定領域にレーザ光６０１を照射し、開口部形成予定領域の絶縁樹脂を焼いて除去する。絶縁樹脂６０４として、ここではポリイミド樹脂を用いる。

次に図１０（２）に示すように、開口部４０６が形成された絶縁樹脂６０４（ポリイミド樹脂）に３５０［℃］程度のベイク処理を施すことにより絶縁樹脂６０４を硬化させる。なお、これ以降の工程は、図５の（２）ないし（４）に示す工程と同じである。

このように第５の実施形態によれば、台座部４０４ａおよび４０４ｂとなる絶縁層として絶縁樹脂６０４を用い、レーザ加工技術により絶縁樹脂６０４に開口部４０６を形成することにより、機械的な加工技術を用いる場合等に比べ、開口部４０６を精度良く微細にかつ効率的に形成することができる。

なお、第５の実施形態の開口部形成工程を、上記第１または第３の実施形態の半導体装置に適用することも可能である。

第６の実施形態
図１１は本発明の第６の実施形態の半導体装置の電極形成工程において絶縁層を削る工程を示す断面図である。なお、図１１において、図２または図５と同じものには同一符号を付してある。また、第６の実施形態の半導体装置の電極構造は、上記第２の実施形態の半導体装置と同じである。第６の実施形態の電極形成工程は、図５に示す上記第２の実施形態の電極形成工程と概略同じである。ただし、第５の実施形態の電極形成工程は、絶縁層を削る工程（図５（４）に示す工程）において、導電体４０５をマスクとして絶縁層である絶縁樹脂をプラズマエッチング技術によりエッチングすることを特徴とするものである。

図１１（１）に示すように、台座部４０４ａおよび４０４ｂとなる硬化可能な絶縁樹脂６０４を形成し、この絶縁樹脂６０４に開口部４０６を形成し、さらに導体４０５を形成した半導体集積回路基板１００に対し、酸素（Ｏ_２）を主成分とするエッチングガス７０１によるプラズマエッチングを施す。絶縁樹脂６０４としては、ポリイミド樹脂を用いる。導体４０５はエッチングガス７０１のプラズマによりエッチングされず、ポリイミド樹脂は上記のプラズマによりエッチングされるので、導電体４０５をエッチングマスクとして台座部４０４ｂとなる絶縁樹脂６０４の表面が選択的にエッチングされる。

上記のプラズマエッチングにより、台座部４０４ｂとなる絶縁樹脂６０４の表面をΔＴだけエッチングすることにより、図１１（２）に示すように、台座部４０４ｂが形成される。

このように第６の実施形態によれば、絶縁層として絶縁樹脂６０４（ポリイミド樹脂）を用い、Ｏ_２を主成分とするエッチングガスによるプラズマエッチング技術により台座部４０４ｂを形成することにより、台座４０４ｂとなる絶縁樹脂６０４のエッチング深さΔＴを任意の値に精度良くかつ容易にコントロールすることができる。

なお、第６に実施形態の絶縁層エッチング工程を、上記第１、第３、第４、または第５の実施形態の半導体装置に適用することも可能である。

第７の実施形態
図１２は本発明の第７の実施形態の半導体装置における電極構造を示す断面図である。なお、図１２において、図１または図４と同じものには同一符号を付してある。図１２に示す第７の実施形態の電極構造は、図４に示す上記第２の実施形態の電極構造において、配線１０１と表面保護膜１０２とトリミング用配線５０１が形成された半導体集積回路基板１００上に、高さの異なる台座部４０４ａおよび４０４ｂと導体４０５と開口部４０６とを形成したものである。表面保護膜１０２とトリミング用配線８０１とは、トリミング用パッド部８０２を構成している。

第７の実施形態の電極構造は、電気的試験の結果に基づくトリミング、すなわちトリミング用配線８０１の加工が済んだトリミング用パッド部８０２を台座部４０４ａおよび４０４ｂにより被覆していることを特徴とするものである。

図１３は図１２に示した第７の実施形態の半導体装置の電極形成工程におけるトリミング工程および開口部形成工程を示す断面図である。なお、図１３において、図２または図５と同じものには同一符号を付してある。第７の実施形態の電極形成工程は、図５に示す上記第２の実施形態の電極形成工程と概略同じである。ただし、第７の実施形態の電極形成工程は、図５（１）ないし（４）に示す工程を実施する前に、図１３（１）に示すトリミング工程を実施し、また開口部形成工程において、トリミング配線以外の任意の配線を露出させるように開口部を形成し、トリミングパッドを絶縁層により被覆することを特徴とするものである。

まず図１３（１）に示すように、配線１０１、表面保護膜１０２、およびトリミング配線８０１の形成が済んだ半導体集積回路基板１００の半導体集積回路に対し、電気的試験を実施し、この試験結果に基づいて、トリミング用配線８０１の加工を実施する。すなわち、トリミング用パッド部８０２に露出したトリミング用配線８０１を必要に応じて切断する。

次に図１３（２）に示すように、上記の電気的試験およびトリミングが済んだ半導体集積回路基板上に、台座部４０４ａとなる絶縁層２０４を形成し、この絶縁層２０４に開口部４０６を形成する工程を実施する。例えば、図５（１）と同様に、絶縁層２０４として硬化可能なポリイミド樹脂を用い、開口部４０６を形成してからポリイミド樹脂を硬化させる。このとき、開口部４０６はトリミング用パッド部８０２の形成領域を除いた領域に形成され、トリミング用パッド部８０２は絶縁層２０４により被覆されたままとなる。なお、図示しない以降の工程は、図５（２）ないし（４）と同じである。

このように第７の実施形態によれば、トリミング工程の終了以降は露出させることが好ましくないトリミング用パッド部８０２のトリミング用配線８０１を、台座部となる絶縁層２０４により開口部形成工程以降において被覆することにより、トリミング用配線８０１がトリミング工程の終了以降の各工程、特に導電膜の形成およびパターニング工程の影響を受けないようにすることができ、トリミング工程時のトリミング用配線８０１の加工状態を維持することができる。

第８の実施形態
図１４は本発明の第８の実施形態の半導体装置における電極構造を示す断面図である。なお、図１４において、図１または図４と同じものには同一符号を付してある。第８の実施形態の電極構造は、図４に示す上記第２の実施形態の電極構造において、台座部４０５ａの頂面４０５ａ−ａに形成された導体４０５上に、バンプ電極９０１を設けたことを特徴とするものである。バンブ電極９０１の材質としては、Ａｕ、Ｃｕ等の高融点金属を用いても良いし、Ｐｂ−Ｓｎ（半田）、インジウム（Ιｎ）等の低融点金属を用いても良い。

高いほうの台座部４０４ａと導体４０５と開口部４０６とバンプ電極９０１は、電極部９０７を構成し、また低いほうの台座部１０４ａは表面保護部４０８を構成する。バンプ電極９０１の高さをＨとすると、接続部９０７は、図４に示す上記第２の実施形態の接続部４０７よりもＨだけ高くなる。なお、第８の実施形態の電極形成工程は、例えば、図５に示す上記第２の実施形態の電極形成工程を実施してから、バンプ電極９０１の形成工程を実施するものである。

図１５は第８の実施形態の半導体装置における電極と接続基板との接続部周辺の構造を示す断面図であり、（１）は電極部９０７をテープキャリア等の接続基板のリード３０１にボンディングする場合を示し、（２）は電極部９０７を接続基板３００の配線３０２にボンディングする場合を示す。電極部９０７のバンプ電極９０７は、熱圧着法やリフロー法により接続基板のリード３０１（図１５（１））あるいは配線３０２（図１５（２））にボンディングされる。

このように第８の実施形態によれば、絶縁層からなる台座４０５ａ上に導体４０５を介してバンプ電極９０１を設けることにより、バンプ電極９０１がない場合に比べて、半導体集積回路表面から電極部９０７のリード３０１あるいは配線３０２との接続面までの高さが高くなるので、熱応力による歪みを吸収しやすくなり、接続信頼性をさらに高くすることができる。また、バンプ電極９０１として半田を用いた場合には、接続基板に接続する際に接続位置が多少ずれてもセルフアライン効果が期待できる。

第９の実施形態
図１６は本発明の第９の実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。図１６に示す半導体装置は、半導体集積回路基板１０００を接続基板３００にフェースダウンで、すなわち半導体集積回路形成面を接続基板３００に対向させて実装し、間に封止樹脂１００１を充填したものである。封止樹脂１００１としては、例えばポリイミド樹脂を用いる。半導体集積回路基板１０００の表面は、絶縁層からなる台座１００４上に導体１００５を形成した電極１００７を有する。上記の絶縁層は例えばポリイミド樹脂であり、また電極１００７は例えば図１に示す上記第１の実施形態の電極である。第９の実施形態の半導体装置は、封止樹脂１００１と、台座１００４とが同じ材料（例えば、ポリイミド樹脂）であることを特徴とするものである。

従来の金属バンプ電極と高分子樹脂からなる封止樹脂とによるフェースダウン接続構造の半導体装置では、バンプ電極と封止樹脂の熱膨張係数の差により、封止樹脂が膨張するに従ってバンプ電極が引き伸ばされるような熱応力が発生し、バンプ電極が熱疲労により破壊されることがあった。しかし、第９の実施形態の半導体装置のように、封止樹脂１００１と電極１００７の台座１００４とが同じ材料であれば、両者の間に熱膨張係数の差は生じず、電極１００７が破壊されることはない。

このように第９の実施形態によれば、封止樹脂１００１と台座１００４とを同じ材料から形成し、封止樹脂１００１と台座１００４との熱膨張係数同じにすることにより、電極１００７の熱疲労による破壊を防止することができるので、電極の接続信頼性を高めることができる。

本発明の第１の実施形態の半導体装置における電極構造を示す断面図である。本発明の第１の実施形態の半導体装置の電極形成工程を示す断面構造図である。本発明の第１の実施形態の半導体装置における電極と接続基板との接続部周辺の構造を示す断面図である。本発明の第２の実施形態の半導体装置の電極構造を示す断面図である。本発明の第２の実施形態の半導体装置の電極形成工程を示す断面構造図である。本発明の第２の実施形態の半導体装置における電極と接続基板との接続部周辺の構造を示す断面図である。本発明の第３の実施形態の半導体装置の電極構造を示す断面図である。本発明の第３の実施形態の半導体装置の電極形成工程を示す断面構造図である。本発明の第４の実施形態の半導体装置の電極形成工程を示す断面構造図である。本発明の第５の実施形態の半導体装置の電極形成工程を示す断面構造図である。本発明の第６の実施形態の半導体装置の電極形成工程を示す断面構造図である。本発明の第７の実施形態の半導体装置の電極構造を示す断面図である。本発明の第７の実施形態の半導体装置の電極形成工程を示す断面構造図である。本発明の第８の実施形態の半導体装置の電極構造を示す断面図である。本発明の第８の実施形態の半導体装置における電極と接続基板との接続部周辺の構造を示す断面図である。本発明の第９の実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。

符号の説明

１００，１０００半導体集積回路基板、１０１配線、１０４ａ，１０４ｂ，４０４ａ，４０４ｂ，１００４台座部、１０４ａ−ａ，１０４ｂ−ａ，４０４ａ−ａ，４０４ｂ−ａ台座部頂面、１０５，４０５，１００５導体、１０６，４０６開口部、２０４絶縁層、２０５導電膜、３００接続基板、５０４感光性絶縁樹脂、６０４絶縁樹脂、８０１トリミング用配線、９０１バンプ電極、１００１封止樹脂。

Claims

半導体基板の主面上に半導体集積回路を形成し、
前記半導体基板の前記主面上に台座を形成し、
前記半導体基板の前記主面上に、前記半導体集積回路に接続され前記台座の表面上へ延在する導電層を形成し、
前記半導体集積回路、前記台座、および前記導電層が形成された前記半導体基板の前記主面が、接続基板に面するように配置し、
前記導電層の前記延在部を前記接続基板に接続し、
前記半導体基板と前記接続基板間の空間に、前記台座と同じ熱膨張率を有する封止材を供給する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
半導体基板の主面上に半導体集積回路を形成し、
前記半導体基板の前記主面上に、前記半導体基板の前記主面に面する第１の面および該第１の面に対向する第２の面を有する絶縁性の台座と、前記半導体集積回路に接続され前記台座の前記第２の面上へ延在する導電層とを形成し、
前記半導体基板を搭載するための接続基板を準備し、
前記半導体集積回路、前記台座、および前記導電層が形成された前記半導体基板の前主面が、前記接続基板に面するように配置し、
前記導電層の前記延在部を前記接続基板に接続し、
前記半導体基板と前記接続基板間の空間に、前記台座と同じ熱膨張率を有する封止材を供給する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記台座と前記封止材とは、同一材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。