JP2007116051A - 半導体製造装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷方式を用いて、狭ピッチの電極部にバンプが安定して設けられる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 基板１１上に、複数のバンプ用部材１３の間を埋める塗布部材１４を配する。塗布部材１４はレジストでありベークして硬化させる。次に、バンプ用部材１３をバンプ電極に成形する熱処理工程を経る。熱処理工程は、具体的にはリフロー炉にて行い、半田粒子１３１を溶融させ、ボール状のバンプ電極１５が成形される。熱処理の際、隣り合うバンプ用部材１３は塗布部材（レジスト）１４によってそれぞれ完全に分離されている。このため、溶融物質がバンプ用部材１３間で流動しない。すなわち、塗布部材（レジスト）１４は仕切りとして機能する。バンプ用部材１３のフラックス１３２がガス化し、バンプ電極の形状を良好にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に外部接続端子として導電性ペーストを用い、印刷方式によって形成されるバンプを有する半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置における外部端子にバンプを構成するものがある。バンプを形成する際、ハンダペースト等の導電性ペーストを用い、印刷方式により高集積で微細なバンプ配列を達成する技術が知られている。外部端子へとつながるパッド部は、例えばＡｌやＣｕの配線パターンでなり、保護膜の開口部上に設けられるＵＢＭ（under bump metal）と接続されている。印刷マスク（スクリーン版）は保護膜上においてＵＢＭ上に位置合わせされ、マスク上にバンプ形成用の導電性ペーストが塗布される。導電性ペーストは、スキージによってマスク開口部に押入され、ＵＢＭ上に転写される。その後、加熱、溶融させてバンプ成形する。

印刷された導電性ペーストは、加熱によって、フラックスの粘度低下、フラックス中の揮発成分が突沸する等の現象が起こり、自重により崩れやすくなる。従って、バンプ配列が微細になると、隣り合って配列するバンプどうしは、バンプ成形時の加熱、溶融によって短絡してしまうブリッジが発生する可能性が高くなる。そこで、従来では、例えば、基板の電極上にクリーム半田を印刷した後、基板を表裏反転させて加熱炉で加熱する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。溶融するクリーム半田は、重力により垂れ下がった状態となる。従って、クリーム半田が側方へ流動するようなことはなく、ブリッジが防止される。
特開平７−２０１８６９号公報

しかしながら、近年益々微細なバンプ配列を要するＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）、ウェハレベルＣＳＰ等では、［特許文献１］の対策では不十分である。個々のバンプどうし積極的な分離対策を講じているとはいえず、確実性が低いと考えられる。

本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、印刷方式を用いて、狭ピッチの電極部にバンプが安定して設けられる半導体装置の製造方法を提供しようとするものである。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体集積回路と電気的につながる配線パターンが配された基板上において前記配線パターンに複数の電極部を形成する工程と、前記電極部それぞれに接続されるバンプ用部材を形成する工程と、前記基板上に前記バンプ用部材間を埋める塗布部材を配する工程と、前記塗布部材を硬化させる工程と、前記バンプ用部材をバンプ電極に成形する熱処理工程と、前記塗布部材を除去する工程と、を具備したことを特徴とする。

上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、バンプ電極に成形する前のバンプ用部材を設けた段階で、バンプ用部材間は塗布部材で埋められる。この塗布部材は硬化させることによって、バンプ電極に成形する際の熱処理工程中、溶融物質がバンプ用部材間で流動しないよう仕切りとして機能する。バンプ電極形成後には、硬化した塗布部材は除去される。

なお、上記本発明に係る半導体装置の製造方法において、より好ましくは次のいずれかの特徴を有することにより、コストのかかる特別な工程を必要とせず、安価で安定した、より狭ピッチのバンプ配列が実現される。
前記塗布部材は、レジストのスピンコートにより形成されることを特徴とする。
前記塗布部材は、レジストのスピンコートにより形成され、前記硬化の処理は、前記熱処理工程より低温の熱処理によって達成されることを特徴とする。
前記塗布部材は、前記バンプ用部材の頂部が露出するように配されることを特徴とする。
前記塗布部材は、硬化後に前記バンプ用部材の頂部に近付くようエッチングされることを特徴とする。
前記塗布部材は、硬化後に前記バンプ用部材の頂部が露出するようエッチングされることを特徴とする。
前記バンプ用部材は、前記電極部に対応した開口部を有する印刷マスクを準備し前記基板上で位置合わせして置き、前記印刷マスク上に導電性ペーストを塗布すると共に、前記開口部を介して前記電極部に前記導電性ペーストを押入することによって形成されることを特徴とする。

発明を実施するための形態

図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。各図において、基板１１は、ウェハレベルＣＳＰを構成する半導体基板である。その他の例としては、ガラスエポキシ基板、ポリイミド基板等で構成されることが考えられる。いずれにしても、基板１１は図示しない半導体集積回路と電気的につながる配線パターンを有しており、配線パターンには複数の電極部１２が形成される。

図１（ａ）に示すように、電極部１２それぞれに接続されるバンプ用部材１３を形成する。電極部１２は、例えばＮｉ部材にＡｕメッキされたものが考えられる。その他の例としては、ＣｕやＡｌでなるパッド電極も考えられる。電極部１２周辺には図示しない保護層が形成されている。バンプ用部材１３は、導電ペースト、ここでは半田ペーストが用いられる。従って、バンプ用部材１３は、半田粒子１３１とフラックス１３２を含む。バンプ用部材１３は、例えば破線に示すように、電極部１２に対応した開口部１０１を有する印刷マスク１００によって印刷される。印刷マスク１００は基板１１上で位置合わせして置かれ、半田ペーストが塗布される。半田ペーストは、スキージ（図示せず）の移動によって、開口部１０１を介して電極部１２に押入される。これにより、それぞれの電極部１２上にバンプ用部材１３が形成される。

図１（ｂ）に示すように、基板１１上に、複数のバンプ用部材１３の間を埋める塗布部材１４を配する。塗布部材１４は、例えばリソグラフィ技術に用いるレジストであり、スピンコートによって、バンプ用部材１３を覆うように形成される。その後、ベークして硬化させる。硬化の温度は１００℃程度とし、フラックス１３２に影響を及ぼさないようにする。塗布部材（レジスト）１４は、バンプ用部材１３の頂部からの厚みＴ１が基板１１からの厚みＴ２の半分よりは小さくなるようにする。硬化後にアルカリ系の薬品でエッチングし調整してもよい。

次に、図１（ｃ）に示すように、バンプ用部材１３をバンプ電極に成形する熱処理工程を経る。熱処理工程は、具体的にはリフロー炉にて行い、約２５０℃の加熱が伴う。これにより、半田粒子１３１を溶融させ、ボール状のバンプ電極１５が成形される。熱処理の際、隣り合うバンプ用部材１３は塗布部材（レジスト）１４によってそれぞれ完全に分離されている。このため、溶融物質がバンプ用部材１３間で流動しない。すなわち、塗布部材（レジスト）１４は仕切りとして機能する。バンプ用部材１３のフラックス１３２がガス化し、ガス圧でバンプ電極の形状を良好にする。

次に、図１（ｄ）に示すように、アルカリ系の剥離液に、硬化させた塗布部材（レジスト）１４を漬浸し、塗布部材（レジスト）１４及びフラックスの残渣を完全に除去する。これにより、バンプ電極１５は、狭ピッチでも安定した良好な形状を実現する。

図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。前記第１実施形態と同様の箇所には同一の符号を付し、異なる部分のみを説明する。
図２（ｂ）の、バンプ用部材１３の間を埋める塗布部材１４を配する工程において、塗布部材（レジスト）１４は、バンプ用部材１３の頂部を露出させた形態とする。塗布部材１４のスピンコート時、バンプ用部材１３の頂部が露出するように薄膜化する。あるいは、塗布部材１４のスピンコート時、バンプ用部材１３の頂部を覆い、ベーク後のエッチングでバンプ用部材１３の頂部が露出するように薄膜化されてもよい。

上記から、図２（ｃ）は、バンプ用部材１３の頂部を露出させたままバンプ電極に成形する熱処理工程を経る。この熱処理工程においても、第１実施形態と同様にリフロー炉にて行い、約２５０℃の加熱が伴う。これにより、半田粒子１３１を溶融させ、ボール状のバンプ電極１５に成形される。熱処理の際、隣り合うバンプ用部材１３は塗布部材（レジスト）１４によってそれぞれ完全に分離されている。このため、溶融物質がバンプ用部材１３間で流動しない。すなわち、塗布部材（レジスト）１４は仕切りとして機能する。バンプ用部材１３のフラックスから発生するガスはすぐ開放され、半田ボールの成分や形状に影響しない。その後は、塗布部材（レジスト）１４及びフラックス１３２の残渣を完全に除去する（図２（ｄ））。

上記第１、第２実施形態の方法によれば、バンプ電極１５に成形する前のバンプ用部材１３を設けた段階で、バンプ用部材１３間は塗布部材１４で埋められる。この塗布部材１４は、レジストを用いたが、代替できる有機膜があればそれを用いることができる。塗布部材１４は硬化させることによって、バンプ電極１５に成形する際の熱処理工程中、溶融物質がバンプ用部材１３間で流動しないよう仕切りとして機能する。バンプ電極１５形成後には、硬化した塗布部材１４は除去される。これにより、狭ピッチでもブリッジを生じさせることのない安定したバンプ配列が得られる。

以上説明したように、各実施形態の方法によれば、コストのかかる特別な工程を必要とせず、印刷、スピンコート、熱処理などの安価な手法により、バンプ間を完全に遮断し、ブリッジを生じさせることのない安定した、より狭ピッチのバンプ配列が実現される。この結果、印刷方式を用いて、狭ピッチの電極部にバンプが安定して設けられる半導体装置の製造方法を提供することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態及び方法に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更、応用を実施することが可能である。

第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図。 第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図。

符号の説明

１１…基板、１２…電極部、１３…バンプ用部材、１３１…半田粒子、１３２…フラックス、１４…塗布部材、１５…バンプ電極。

Claims (7)

1. 半導体集積回路と電気的につながる配線パターンが配された基板上において前記配線パターンに複数の電極部を形成する工程と、
   前記電極部それぞれに接続されるバンプ用部材を形成する工程と、
   前記基板上に前記バンプ用部材間を埋める塗布部材を配する工程と、
   前記塗布部材を硬化させる工程と、
   前記バンプ用部材をバンプ電極に成形する熱処理工程と、
   前記塗布部材を除去する工程と、
   を具備した半導体装置の製造方法。
2. 前記塗布部材は、レジストのスピンコートにより形成される請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記塗布部材は、レジストのスピンコートにより形成され、前記硬化の処理は、前記熱処理工程より低温の熱処理によって達成される請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記塗布部材は、前記バンプ用部材の頂部が露出するように配される請求項１〜３いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記塗布部材は、硬化後に前記バンプ用部材の頂部に近付くようエッチングされる請求項１〜３いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記塗布部材は、硬化後に前記バンプ用部材の頂部が露出するようエッチングされる請求項１〜３いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記バンプ用部材は、前記電極部に対応した開口部を有する印刷マスクを準備し前記基板上で位置合わせして置き、前記印刷マスク上に導電性ペーストを塗布すると共に前記開口部を介して前記電極部に前記導電性ペーストを押入することによって形成される請求項１〜６いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
   

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