JP2010092974A - 半導体装置及びその製造方法、並びに電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バンプと導電層との界面に形成される脆い金属間化合物の成長を抑制することにより、バンプ周辺でのクラックや剥離の進展、ひいては回路の断線や短絡を防止し、実装基板に実装した際の接続信頼性が向上した半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置１は、一面に電極２が形成された半導体基板１０と、前記電極と電気的に接続するように前記半導体基板の一面側に配された第一導電層１３と、前記第一導電層上に配され、該第一導電層の少なくとも一部を露出する開口部１４ａを有する第二導電層１４と、前記第二導電層及び前記開口部から露出した前記第一導電層上に配されたバンプ１６と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハレベルＣＳＰにおいて、接続信頼性を向上させた半導体装置及びその製造方法、並びにこの半導体装置を具備する電子機器に関する。

近年広く普及している半導体パッケージ構造にＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）がある。これは、パッケージの平坦な表面にはんだバンプと呼ばれる電極を二次元的に配置した構造を有しているため、従来のＤＩＰ（Dual inline Package）やＱＦＰ（Quad Flat Package）に比べて高密度な実装が可能となる。このため、ＢＧＡはコンピュータのＣＰＵやメモリなどのパッケージとして使われている。従来のＢＧＡタイプの半導体パッケージは、パッケージサイズがチップサイズよりも大きいが、なかでもパッケージをほとんどチップサイズに近い大きさにまで小型化したパッケージはＣＳＰ（チップサイズパッケージ）と呼ばれ、電子機器の小型軽量化に大きく貢献している。

これらＢＧＡタイプのパッケージは、回路を形成したシリコンウエハを切断し、その半導体チップをインターポーザと呼ばれる実装基板に搭載してパッケージを完成させるものであり、パターニングされたインターポーザが必要である上に、個々に半導体チップを個別にインターポーザに実装する工程が必要である。このため、専用の材料や製造装置を用いなければならず、コストが高くなるという欠点があった。

これに対し、一般的に「ウエハレベルＣＳＰ」と呼ばれる製法においては、例えばシリコンウエハ上に、絶縁層、再配線層、封止層、はんだバンプ等を形成し、最終工程においてウエハを所定のチップ寸法に切断することでパッケージ構造を具備した半導体チップを得ることができる。パッケージ構造をウエハ上に一括形成するため、従来のようにインターポーザを必要とせず、またウエハ状態で加工するので専用の装置を必要としない。このため製造効率が高く、コスト面の不利は低減している。しかもウエハ全面にパッケージ加工を施した後にダイシングして個片化することから、個片化したチップそのものの大きさが、パッケージの施された半導体チップとなり、実装基板に対して最小投影面積を有する半導体チップを得ることが可能となる。また配線距離が従来のパッケージよりも短く、配線の寄生容量も小さい。これら優れた特徴は、現在急速に進んでいる実装の高密度化や情報処理速度の高速化が実現できるという点において非常に優位である（参考文献：日経マイクロデバイス ２０００年２月号ｐ４２、２０００年３月号ｐ１２１、２０００年４月号ｐ１１４）。

しかしながら、実装基板に実装した半導体パッケージは、衝撃、振動など外部から機械的な歪みによる応力を受けるだけでなく、半導体パッケージと実装基板との熱膨張率の違いによって発生する熱応力を受ける。ウエハレベルＣＳＰなど、はんだバンプを介して実装基板と半導体チップとを電気的・機械的に接続する半導体パッケージでは、このはんだバンプの接合部に応力が最も集中しやすい。このため、このはんだバンプやその周辺ではクラックや剥離などの問題が発生し易く、最終的には回路の断線や短絡にいたって、デバイスが動作しなくなってしまうという問題が起こる。

特に、はんだバンプとＵＢＭ（Under Bump Metal）との界面においては、ＵＢＭの銅がはんだ内に拡散し、はんだの主成分であるスズと銅からなる脆い金属間化合物（Ｃｕ_６Ｓｎ_５，Ｃｕ_３Ｓｎなど）が形成されるため、これに沿ってバンプのクラックが進展しやすい。そこで、従来は、例えば図８に示すように、ＵＢＭとして銅層１００の上にニッケル層１０１と金層１０２とを積層してきた。ここで、ニッケル層１０１は、銅がはんだに含まれるスズに拡散するのを抑制するバリア機能を果たすが、銅に比べてはんだとの濡れ性が劣るため、この上に直接はんだバンプ１０３を形成するのは難しい。このため、その上にははんだと濡れ性のよい金層１０２を形成する。

しかしながら、金は高価な材料であり、しかも、はんだに拡散して形成される金−スズの金属間化合物は、銅−スズの金属間化合物と同様に脆いため、バンプのクラック進展を抑える効果は十分とは言えなかった。そのため、さらに以下のような手法も考案されているが、プロセスがさらに長く複雑になるため、コストアップは避けられない。
・ＵＢＭを多層にして金属間化合物の成長を抑制する（例えば、特許文献１参照）。
・凸凹形状の上にＵＢＭを形成し、金属間化合物層もそれに沿って凸凹に形成させる（例えば、特許文献２参照）。
・ＵＢＭとバンプの間に薄いはんだ合金化層を形成し、金属間化合物の成長を抑制する（例えば、特許文献３参照）。
特開平１１−１５０１４１号公報 特開２００１−０３５９６９号公報 特開２００２−２８０４１７号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、バンプと導電層との界面に形成される脆い金属間化合物の成長を抑制することにより、バンプ周辺でのクラックや剥離の進展、ひいては回路の断線や短絡を防止し、実装基板に実装した際の接続信頼性が向上した半導体装置を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、バンプと導電層との界面に形成される脆い金属間化合物の成長を抑制し、バンプ周辺でのクラックや剥離の進展、ひいては回路の断線や短絡を防止することができ、実装基板に実装したときの接続信頼性が向上した半導体装置を簡単なプロセスで安価に製造することが可能な、半導体装置の製造方法を提供することを第二の目的とする。
また、本発明は、実装基板に実装された半導体装置の接続信頼性に優れた電子装置を提供することを第三の目的とする。

本発明の請求項１に記載の半導体装置は、一面に電極が形成された半導体基板と、前記電極と電気的に接続するように前記半導体基板の一面側に配された第一導電層と、前記第一導電層上に配され、該第一導電層の少なくとも一部を露出する開口部を有する第二導電層と、前記第二導電層及び前記開口部から露出した前記第一導電層上に配されたバンプと、を少なくとも備えたことを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の半導体装置は、請求項１において、前記第二導電層は、前記第一導電層が前記バンプに拡散するのを防止する材料からなることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の半導体装置は、請求項１または２において、前記第一導電層において、前記開口部から露出している部位の面積が、前記バンプと前記第一導電層及び前記第二導電層との接続面積に対して、２０〜８０％の範囲であることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の半導体装置の製造方法は、一面に電極が形成された半導体基板と、前記電極と電気的に接続するように前記半導体基板の一面側に配された第一導電層と、前記第一導電層上に配され、該第一導電層の少なくとも一部を露出する開口部を有する第二導電層と、前記第二導電層及び前記開口部から露出した前記第一導電層上に配されたバンプと、を少なくとも備えた半導体装置の製造方法であって、前記第一導電層上に、めっき法により前記第二導電層をパターニング形成することを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の半導体装置の製造方法は、一面に電極が形成された半導体基板と、前記電極と電気的に接続するように前記半導体基板の一面側に配された第一導電層と、前記第一導電層上に配され、該第一導電層の少なくとも一部を露出する開口部を有する第二導電層と、前記第二導電層及び前記開口部から露出した前記第一導電層上に配されたバンプと、を少なくとも備えた半導体装置の製造方法であって、前記第一導電層上に前記第二導電層を一面に形成した後、レーザーにより第二導電層の一部を除去することにより、前記開口部を形成することを特徴とする。
本発明の請求項６に記載の半導体装置の製造方法は、一面に電極が形成された半導体基板と、前記電極と電気的に接続するように前記半導体基板の一面側に配された第一導電層と、前記第一導電層上に配され、該第一導電層の少なくとも一部を露出する開口部を有する第二導電層と、前記第二導電層及び前記開口部から露出した前記第一導電層上に配されたバンプと、を少なくとも備えた半導体装置の製造方法であって、前記第一導電層上に前記第二導電層を一面に形成した後、エッチングにより第二導電層の一部を除去することにより、前記開口部を形成することを特徴とする。
本発明の請求項７に記載の電子装置は、前記請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置を備えたことを特徴とする。

本発明では、ＵＢＭを、第一導電層と、前記第一導電層上に配され該第一導電層の少なくとも一部を露出する開口部を有する第二導電層との２層構成としているので、バンプと導電層との界面に形成される脆い金属間化合物の成長を抑制することができる。これにより、バンプ周辺でのクラックや剥離の進展、ひいては回路の断線や短絡を防止することができる。その結果、本発明では、実装基板に実装したときの接続信頼性が向上した半導体装置を提供することができる。
また、本発明では、第一導電層上に、該第一導電層の少なくとも一部を露出する開口部を有する第二導電層を形成している。このようにして得られた半導体装置では、バンプと導電層との界面に形成される脆い金属間化合物の成長を抑制することができ、バンプ周辺でのクラックや剥離の進展、ひいては回路の断線や短絡を防止することができる。その結果、本発明では、実装基板に実装したときの接続信頼性が向上した半導体装置を簡単なプロセスで安価に製造することが可能な、半導体装置の製造方法を提供することができる。
また、本発明では、回路の断線や短絡を防止することができ、実装基板に実装したときの接続信頼性に優れた半導体装置を備えているので、信頼性に優れた電子装置を提供することができる。

以下、本発明に係る半導体装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の半導体装置の一構成例を模式的に示す断面図である。
この半導体装置１は、一面１０ａに電極２が形成された半導体基板１０と、半導体基板１０上に配され、前記電極２の少なくとも一部を露出する開口部１１ａを有する第一絶縁樹脂層１１と、前記第一絶縁樹脂層１１上に配され、前記開口部１１ａを通じて前記電極２と電気的に接続された配線部１２と、前記第一絶縁樹脂層１１上に配され、前記配線部１２と電気的に接続された第一導電層１３と、前記第一導電層１３上に配され、該第一導電層１３の少なくとも一部を露出する開口部１４ａを有する第二導電層１４と、前記配線部１２及び前記第一導電層１３を覆うように配され、前記第二導電層１４を露出する開口部１５ａを有する第二絶縁樹脂層１５と、前記第二導電層１４及び前記開口部１４ａから露出した前記第一導電層１３上に配されたバンプ１６と、を備えている。

本発明では、ＵＢＭを、第一導電層１３と、前記第一導電層１３上に配され該第一導電層１３の少なくとも一部を露出する開口部１４ａを有する第二導電層１４との２層構成とし、第二導電層１４及び前記開口部１４ａから露出した第一導電層１３上にバンプ１６を配しているので、バンプ１６と導電層との界面に形成される脆い金属間化合物の成長を抑制することができる。これにより、バンプ１６周辺でのクラックや剥離の進展、ひいては回路の断線や短絡を防止することができる。その結果、本発明の半導体装置１は、実装基板に実装したときの接続信頼性が向上したものとなる。

この半導体装置１では、第二導電層１４の開口部１４ａから第一導電層１３が露出しており、バンプ１６は第一導電層１３と第二導電層１４の両方と接合されている。第一導電層１３は、バンプ１６との接合が容易な材料からなり、第二導電層１４は、第一導電層１３がバンプ１６に拡散するのを防止（バリア）できる材料からなる。これにより、第一導電層１３を構成する元素が、バンプ１６の熱的外因により移動することが、第二導電層１４の存在により抑制されるため、金属間化合物の成長を抑制することができる。

本発明では、ＵＢＭをこのような構造にすることで、バンプ１６と導電層との界面において金属間化合物２０の層が不連続に形成されるため（例えば図２参照）、バンプ１６のクラック進展を抑制できる。また、基板実装時のリフローや使用環境下において、金属間化合物２０がさらに成長し、仮に隣同士が連結したとしても、金属間化合物の層は平滑ではないことから、これに沿ってクラックが入ったとしても、容易に進展することはない。
また、本発明では、ＵＢＭを前記のような構造にすることで、前記バンプ１６と前記第一導電層１３及び前記第二導電層１４との界面に金を使わなくても容易にバンプ１６を形成することができ、これにより半導体装置１を安価に提供することができる。

半導体基板１０は、例えばシリコンやガリウム砒素等からなり、少なくとも表層が絶縁部（図示せず）をなす基材の一面１０ａ上に、例えば電極２としてＡｌパッドが設けられている。

第一絶縁樹脂層１１は、前記半導体基板１０上に配され、前記電極２の少なくとも一部を露出する開口部１１ａを有する。
第一絶縁樹脂層１１は、絶縁性が高く、耐熱性・耐薬品性に優れ、機械的強度が強いものがよく、加えて熱膨張係数が５〜１００ｐｐｍ／℃であるものが好ましい。具体的には、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ＡＢＳ樹脂等などが挙げられる。

配線部１２は、前記第一絶縁樹脂層１１上に配され、開口部１１ａを通じて前記電極２と電気的に接続されている。
配線部１２は、電極２とバンプ１６とを電気的に接続する再導電層（アンダーパス）である。配線部１２の一端部は、第一絶縁樹脂層１１の開口部１１ａを通じて電極２と電気的に接続されている。また、配線部１２の他端部は、第一導電層１３と電気的に接続されている。

配線部１２は電気導電性に優れ、耐熱性の高い材料からなる。このような材料としては、例えば銅や銀、ニッケル、アルミニウムなどが挙げられる。あるいはこれらを主成分とした合金、あるいはこれらの積層構造でもかまわない。その中でも、電気抵抗率が低く、比較的安価な銅が好ましい。
また、配線部１２の厚さは１〜２０μｍであることが好ましい。

第一導電層１３は、第一絶縁樹脂層１１上に配され、配線部１２と電気的に接続されている。
第一導電層１３はバンプ１６との接合が容易であるとともに、電気導電性に優れ、耐熱性の高い材料からなる。このような材料としては、例えば銅や銀、ニッケル、アルミニウムなどが挙げられる。あるいはこれらを主成分とした合金、あるいはこれらの積層構造でもかまわない。その中でも、電気抵抗率が低く、比較的安価な銅が好ましい。
また、第一導電層１３の厚さは１〜２０μｍであることが好ましい。

第二導電層１４は、前記第一導電層１３上に配され、該第一導電層１３の少なくとも一部を露出する開口部１４ａを有する。
第二導電層１４は、第一導電層１３がバンプ１６に拡散するのを防止（バリア）できる材料からなる。このような材料としては、例えばニッケル、クロム、銀、コバルトが好ましい。中でもはんだとの濡れ性が若干あり、比較的安価なニッケルがより好ましい。
第二導電層１４の厚さは０．５〜５μｍであることが好ましい。

また、第一導電層１３において、第二導電層１４の開口部１４ａから露出している部位の面積が、前記バンプ１６と前記第一導電層１３及び前記第二導電層１４との接続面積に対して、２０〜８０％の範囲であることが好ましい。これにより、バンプ１６と導電層との間に十分な密着性を確保することができるとともに、バンプ１６と導電層との界面に形成される脆い金属間化合物の成長、ひいてはバンプ１６周辺でのクラックや剥離の進展を十分に抑制することができる。これに対し、２０％未満であると、バンプ１６と導電層との十分な密着性が得られない可能性がある。また、８０％を超えると、バンプ１６と導電層との界面に形成される脆い金属間化合物の成長を十分に抑制することができず、本発明の目的を達成できない可能性がある。

第二絶縁樹脂層１５は、配線部１２及び第一導電層１３を覆うように配され、第二導電層１４を露出する開口部１５ａを有する。
第二絶縁樹脂層１５は、絶縁性が高く、耐熱性・耐薬品性に優れ、機械的強度が強いものがよく、加えてヤング率が０．１〜５ＧＰａのものが好ましい。このような材料としては、例えば具体的には、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ＡＢＳ樹脂などが挙げられる。
また、第二絶縁樹脂層１５の厚みは５〜１００μｍであることが好ましい。

バンプ１６は、はんだからなり、前記第二導電層１４及び前記開口部１４ａから露出した前記第一導電層１３上に配される。これにより、バンプ１６と導電層との界面において金属間化合物の層が不連続に形成されるため、バンプ１６のクラック進展を抑制できる（図２参照）。
はんだは鉛を含む組成であっても、含まない組成であってもかまわない。鉛を含まない組成としては、錫を主成分として、銀、銅、インジウム、亜鉛、ビスマスの元素のうち少なくともひとつを含む組成が好ましい。

このように、本発明では、ＵＢＭを、第一導電層１３と、前記第一導電層１３上に配され該第一導電層１３の少なくとも一部を露出する開口部１４ａを有する第二導電層１４との２層構成としているので、バンプ１６と導電層との界面に形成される脆い金属間化合物の成長を抑制することができる。特に、第一導電層１３は、バンプ１６との接合が容易な材料からなり、第二導電層１４は、第一導電層１３がバンプ１６に拡散するのを防止（バリア）できる材料からなる。これにより、第一導電層１３を構成する元素が、バンプ１６の熱的外因により移動することが、第二導電層１４の存在により抑制されるため、金属間化合物の成長を抑制することができる。これにより、バンプ１６周辺でのクラックや剥離の進展、ひいては回路の断線や短絡を防止することができる。その結果、本発明の半導体装置１は、実装基板に実装したときの接続信頼性が向上したものとなる。

次に、このような半導体装置１の製造方法について説明する。
＜第一実施形態＞
図３は、本発明の半導体装置の製造方法の一例を工程順に示す断面図である。
本発明の半導体装置の製造方法は、前記第二導電層１４を形成するに際し、前記第一導電層１３上に、めっき法により前記第二導電層１４をパターニング形成することを特徴とする。

本発明では、第一導電層１３上に、該第一導電層１３の少なくとも一部を露出する開口部１４ａを有する第二導電層１４をめっき法により形成している。このようにして得られた半導体装置１では、バンプ１６と導電層との界面に形成される脆い金属間化合物の成長を抑制することができ、バンプ１６周辺でのクラックや剥離の進展、ひいては回路の断線や短絡を防止することができる。その結果、本発明では、実装基板に実装したときの接続信頼性が向上した半導体装置１を簡単なプロセスで安価に製造することが可能である。
以下、各工程ごとに説明する。

（１）まず、図３（ａ）に示すように、半導体基板１０の一面１０ａ上に第一絶縁樹脂層１１を形成する。
第一絶縁樹脂層１１は感光性樹脂を用い、ドライフィルムをラミネートするか、あるいはワニスをスピンコート法やスクリーン印刷法を用いて塗布することにより形成される。また、開口部１１ａは、例えばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニング、または、非感光性樹脂をウエハ全面に形成した後、レーザーやＲＩＥでパターニングすることなどにより形成することができる。

（２）次に、図３（ｂ）に示すように、第一絶縁樹脂層１１上に、配線部１２及び第一導電層１３を形成する。
配線部１２と、さらにバンプ１６を配する位置に第一導電層１３とを同時に形成する。
配線部１２及び第一導電層１３の形成手法には、アディティブ法、セミアディティブ法、サブトラクティブ法、リフトオフ法などがあるが、なかでも微細配線が容易に形成できるセミアディティブ法がより好ましい。
セミアディティブ法の場合、配線部１２及び第一導電層１３は密着層と導電層からなる。

密着層は、配線部１２及び第一導電層１３と半導体基板１０との密着性を確保し、かつ配線部１２及び第一導電層１３を容易に形成するために形成される。さらには半導体基板１０の電極２と配線部１２及び第一導電層１３の間のマイグレーションを抑制する役割も担っている。
密着層は蒸着、スパッタ、ＣＶＤなどにより半導体基板１０の一面１０ａ上に形成する。その材料は、クロム、チタン、タングステン、チタン−タングステン、銅、ニッケルなどの金属が好ましく、これらの積層構造がより好ましい。

次に、密着層の上にパターニングされたレジスト層を形成する。レジスト層はドライフィルムをラミネートするか、あるいはワニスをスピンコート法やスクリーン印刷法を用いて塗布した後、フォトリソグラフィにてパターニングする。
次に配線部１２及び第一導電層１３を電解めっき法にて形成する。その材料は、電気導電性に優れ、耐熱性の高い金属がよく、例えば銅や銀、ニッケル、アルミニウムなどが好ましい。あるいはこれらを主成分とした合金、あるいはこれらの積層構造でもかまわない。その中でも、電気抵抗率が低く、比較的安価な銅が最も好ましい。配線部１２及び第一導電層１３の厚さは１〜２０μｍが好ましい。レジスト層を除去し、密着層の不要部分をウェットエッチングやドライエッチングなどで除去する。

（３）次に、図３（ｃ）に示すように、配線部１２及び第一導電層１３を覆うように第二絶縁樹脂層１５を形成する。
第二絶縁樹脂層１５は感光性樹脂を用い、ドライフィルムをラミネートするか、あるいはワニスをスピンコート法やスクリーン印刷法を用いて塗布することにより形成される。また、開口部１５ａは、例えばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニング、または、非感光性樹脂をウエハ全面に形成した後、レーザーやＲＩＥでパターニングすることなどにより形成することができる。

（４）次に、図３（ｄ）に示すように、第一導電層１３上に、第二導電層１４を形成する。
第二絶縁樹脂層１５の開口部１５ａから露出した第一導電層１３上に第二導電層１４を形成する。本実施形態では、電解めっき法を用いて第二導電層１４を形成する。
第二導電層１４の材料としては、ニッケル、クロム、銀、コバルトが好ましい。中でもはんだとの濡れ性が若干あり、比較的安価なニッケルがより好ましい。また、第二導電層１４の厚さは０．５〜５μｍが好ましい。
第二導電層１４に開口部１４ａを形成するためには、あらかじめレジスト（図示せず）を第一導電層１３上に塗布してパターニングし、第二導電層１４を一面に形成した後に、レジストを剥離して除去する。これにより第一導電層１３を露出する開口部１４ａが形成される。

（４）次に、図３（ｅ）に示すように、前記第二導電層１４及び前記開口部１４ａから露出した前記第一導電層１３上に、バンプ１６を形成する。
バンプ１６は、電解はんだめっき法、はんだボール搭載法、はんだペースト印刷法、はんだディスペンス法、はんだ蒸着法等により形成することができる。
以上の工程により、図１に示したような半導体装置１が得られる。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の半導体装置の製造方法の第二実施形態について説明する。
図４は、本実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
なお、以下の説明では、上述した第一実施形態と異なる部分について主に説明し、同様の部分についてはその説明は省略する。
本実施形態の半導体装置の製造方法は、前記第二導電層１４を形成するに際し、前記第一導電層１３上に前記第二導電層１４を一面に形成した後、レーザーにより第二導電層１４の一部を除去することにより、前記開口部１４ａを形成することを特徴とする。

本実施形態では、第二導電層１４を形成するのにレジストは使用せず、第二絶縁樹脂層１５の開口部１５ａから露出した第一導電層１３の全面に、無電解めっき法により第二導電層１４を形成した後（図４（ａ）参照）、レーザー加工することにより、第一導電層１３を露出する開口部１４ａを形成する（図４（ｂ）参照）。
本実施形態ではレジストを用いていないため、プロセスが前記第一実施形態の場合に比べて簡単でより安価に製造することができる。また、レーザー加工時に第一導電層１３も若干除去されるため、第一導電層１３の露出部は前記第一実施形態の場合よりも汚れが少なくなり、バンプ１６との接合性がよくなる。このため、ボイドが発生しにくくなる。
レーザー加工で除去される第一導電層１３の深さは、一つの露出領域内では均一であるため、金属間化合物２０の形状は形成初期では凹形状になる（図５参照）。

＜第三実施形態＞
次に、本発明の半導体装置の製造方法の第三実施形態について説明する。
図６は、本実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
なお、以下の説明では、上述した第一実施形態と異なる部分について主に説明し、同様の部分についてはその説明は省略する。
本実施形態の半導体装置の製造方法は、前記第二導電層１４を形成するに際し、前記第一導電層１３上に前記第二導電層１４を一面に形成した後、エッチングにより第二導電層１４の一部を除去することにより、前記開口部１４ａを形成することを特徴とする。

本実施形態においては、第一絶縁樹脂層１１上に配線部１２及び第一導電層１３を電解めっき法により形成した後、引き続き第二導電層１４を電解めっき法により形成する（図６（ａ）参照）。第二導電層１４の材料としては、ニッケル、クロム、白金、銀が好ましく、特に安価で容易に形成できるニッケルがより好ましい。
次に、第一実施形態の場合と同様にして第二絶縁樹脂層１５を形成する（図６（ｂ）参照）。

次に、第二導電層１４にレジスト（図示せず）を塗布してパターニングし、ウェットエッチングによりレジストから露出した部位の第二導電層１４を除去する。これにより第一導電層１３を露出する開口部１４ａを形成する（図６（ｃ）参照）。
第一導電層１３が銅からなる場合、エッチング液として塩化第二鉄、塩化第二銅、アンモニア−過酸化水素水溶液を用いることで、第二導電層１４のエッチングが終了すると第一導電層１３もエッチングされるため、前記第一実施形態の場合に比べてバンプ１６との接合性がよくなる。このため、ボイドが発生しにくくなる。
この場合、第一導電層１３は等方的にエッチングされるため、金属間化合物２０の形状は形成初期ではＵ字形状になる（図７参照）。

上述したような製造方法により製造された半導体装置１では、ＵＢＭを、第一導電層１３と、前記第一導電層１３上に配され該第一導電層１３の少なくとも一部を露出する開口部１４ａを有する第二導電層１４との２層構成とし、第二導電層１４及び前記開口部１４ａから露出した第一導電層１３上にバンプ１６を配しているので、バンプ１６と導電層との界面に形成される脆い金属間化合物の成長を抑制することができる。

特に、第一導電層１３にバンプ１６との接合が容易な材料を用い、第二導電層１４に、第一導電層１３がバンプ１６に拡散するのを防止（バリア）できる材料を用いている。これにより、第一導電層１３を構成する元素が、バンプ１６の熱的外因により移動することが、第二導電層１４の存在により抑制されるため、金属間化合物の成長を抑制することができる。これにより、バンプ１６周辺でのクラックや剥離の進展、ひいては回路の断線や短絡を防止することができる。その結果、半導体装置１は、実装基板に実装したときの接続信頼性が向上したものとなる。
また、本発明では、ＵＢＭを前記のような構造にすることで、前記バンプ１６と前記第一導電層１３及び前記第二導電層１４との界面に金を使わなくても容易にバンプ１６を形成することができ、これにより半導体装置１を安価に製造することができる。

本発明は、上述したような半導体装置１を用いた電子装置にも適用することができる。
本発明は、たとえば携帯電話やデジタルカメラ、ノートパソコンなど、小型で高密度な電子部品を必要とする電子装置に適用できる。また、ウエハレベルＣＳＰに限らず、バンプ１６を介して接続されるＢＧＡパッケージ全般、あるいはフリップチップにも適用できる。

以上、本発明の半導体装置及びその製造方法並びに電子機器について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

本発明は、半導体装置及びその製造方法並びに電子機器に広く適用可能である。

本発明に係る半導体装置の一例を示す断面図。 導電層とバンプとの界面付近を拡大して示す断面図。 本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を工程順に示す断面図。 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の一例を示す断面図。 導電層とバンプとの界面付近を拡大して示す断面図。 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の一例を示す断面図。 導電層とバンプとの界面付近を拡大して示す断面図。 従来の半導体装置の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ 半導体装置、２ 電極、１０ 半導体基板、１１ 第一絶縁樹脂層、１１ａ 開口部、１２ 配線層、１３ 第一導電層、１４ 第二導電層、１４ａ 開口部、１５ 第二絶縁樹脂層、１５ａ 開口部、１６ バンプ。

Claims (7)

1. 一面に電極が形成された半導体基板と、
   前記電極と電気的に接続するように前記半導体基板の一面側に配された第一導電層と、
   前記第一導電層上に配され、該第一導電層の少なくとも一部を露出する開口部を有する第二導電層と、
   前記第二導電層及び前記開口部から露出した前記第一導電層上に配されたバンプと、を少なくとも備えたことを特徴とする半導体装置。
2. 前記第二導電層は、前記第一導電層が前記バンプに拡散するのを防止する材料からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記第一導電層において、前記開口部から露出している部位の面積が、
   前記バンプと前記第一導電層及び前記第二導電層との接続面積に対して、２０〜８０％の範囲であ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。
4. 一面に電極が形成された半導体基板と、
   前記電極と電気的に接続するように前記半導体基板の一面側に配された第一導電層と、
   前記第一導電層上に配され、該第一導電層の少なくとも一部を露出する開口部を有する第二導電層と、
   前記第二導電層及び前記開口部から露出した前記第一導電層上に配されたバンプと、を少なくとも備えた半導体装置の製造方法であって、
   前記第一導電層上に、めっき法により前記第二導電層をパターニング形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 一面に電極が形成された半導体基板と、
   前記電極と電気的に接続するように前記半導体基板の一面側に配された第一導電層と、
   前記第一導電層上に配され、該第一導電層の少なくとも一部を露出する開口部を有する第二導電層と、
   前記第二導電層及び前記開口部から露出した前記第一導電層上に配されたバンプと、を少なくとも備えた半導体装置の製造方法であって、
   前記第一導電層上に前記第二導電層を一面に形成した後、レーザーにより第二導電層の一部を除去することにより、前記開口部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 一面に電極が形成された半導体基板と、
   前記電極と電気的に接続するように前記半導体基板の一面側に配された第一導電層と、
   前記第一導電層上に配され、該第一導電層の少なくとも一部を露出する開口部を有する第二導電層と、
   前記第二導電層及び前記開口部から露出した前記第一導電層上に配されたバンプと、を少なくとも備えた半導体装置の製造方法であって、
   前記第一導電層上に前記第二導電層を一面に形成した後、エッチングにより第二導電層の一部を除去することにより、前記開口部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 前記請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置を備えたことを特徴とする電子装置。

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