JP2011142247A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部接続用電極を形成するマスクとしてのドライフォトレジストの残渣が生じないようにする。
【解決手段】半導体ウエハ1上に下地金属層13Aを形成し、この下地金属層13A上に筒部21を形成する。筒部21上に、筒部21の中空部に連通する開口部43aを有するドライフォトレジストフィルムからなるフォトレジスト膜43を形成する。下地金属層13Aを電流路とする電解めっきにより、一部が筒部21の中空部内に設けられ、他部が筒部21の上面21aより突き出して設けられた外部接続用電極22を形成する。
【選択図】 図14
【解決手段】半導体ウエハ1上に下地金属層13Aを形成し、この下地金属層13A上に筒部21を形成する。筒部21上に、筒部21の中空部に連通する開口部43aを有するドライフォトレジストフィルムからなるフォトレジスト膜43を形成する。下地金属層13Aを電流路とする電解めっきにより、一部が筒部21の中空部内に設けられ、他部が筒部21の上面21aより突き出して設けられた外部接続用電極22を形成する。
【選択図】 図14
Description
この発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。
集積回路に電気的に接続された複数の外部接続用電極、およびこれらの外部接続用電極の間にエポキシ樹脂等からなる封止膜が形成された構造を有するCSP(Chip Size Package)といわれる半導体装置が知られている。各外部接続用電極は、通常、100μm程度の高さの円柱形状を有する。
このような外部接続用電極を形成するには、下記のような方法を採用する。すなわち、まず、半導体基板上に金属層を形成し、金属層上にドライフォトレジストからなるマスクを形成する。マスクには、外部接続用電極を形成するための開口部が形成されており、その厚さは外部接続用電極の高さより厚い。また、開口部からは金属層が露出している。そして、金属層を電流路として電解めっきを行い、マスクの開口部内における金属層上に外部接続用電極を形成する。外部接続用電極を形成した後は、マスクを剥離する(例えば、特許文献1の図3(c)〜図4(c)参照)。
上記のような半導体装置の製造方法においては、外部接続用電極の高さが高いためマスクの厚さも厚くなっている。マスクが厚くなると、ドライフォトレジストからなるマスクを露光する工程において、形成しようとする開口部の下端部に露光不足部が生じる。露光不足部は、マスクの開口部内に形成される外部接続用電極の下端部と金属層との間に挟まり、マスクを剥離した後、残渣として残存する。このような残渣は、金属層をエッチングして配線を形成する場合の障害となり、配線間の短絡または配線の接続不良を発生する。 したがって、ドライフォトレジストをマスクとして外部接続用電極を形成する場合において、マスの残渣が生じない半導体装置およびその製造方法の開発が求められている。
請求項1に記載の発明に係る半導体装置は、接続パッドを有する半導体基板と、前記接続パッドに電気的に接続された外部接続用電極と、前記外部接続用電極の少なくとも下部の周囲を覆う筒部とを含むことを特徴とする。
請求項2に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1に記載の半導体装置において、前記筒部は円筒形状を有することを特徴とする。
請求項3に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1または2のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記外部接続用電極と前記接続パッド間に前記外部接続用電極と前記接続パッドを電気的に接続するための絶縁膜が介在されていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記絶縁膜上に前記接続パッドに接続された配線が形成され、前記外部接続用電極は前記配線のパッド部上に形成されていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記筒部と前記外部接続用とは同一の材料で形成されていることを特徴とする。
請求項6に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記外部接続用電極は、前記筒部の上面より突き出した部分の平面サイズが前記筒部の中空部内の部分の平面サイズよりも小さいことを特徴とする。
請求項7に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記半導体基板上における前記筒部を含む前記外部接続用電極間に封止膜が形成されていることを特徴とする。
請求項8に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、接続パッドを有する半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板上に筒部を形成する工程と、前記筒部上に、前記筒部内の中空部に連通する開口部を有するドライフィルムを形成する工程と、少なくとも前記筒部内の中空部に外部接続用電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
請求項9に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8に記載の半導体装置の製造方法において、前記外部接続用電極は、前記筒部の上面より突き出して形成することを特徴とする。
請求項10に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部を形成する工程は、液状のフォトレジストを塗布し、露光、現像して形成することを特徴とする。
請求項11に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8または10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部を形成する工程は、前記筒部を円筒状に形成する工程であることを特徴とする。
請求項12に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8乃至11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部を形成する工程の前に、前記外部接続用電極と前記接続パッド間に前記外部接続用電極と前記接続パッドを電気的に接続するための開口部を有する絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
請求項13に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項12に記載の半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜を形成する工程の後、前記絶縁膜上に前記接続パッドに接続されたパッド部を有する配線を形成する工程を含み、前記筒部を形成する工程は前記配線のパッド部上に形成する工程であることを特徴とする。
請求項14に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8乃至13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部を形成する工程の前に、下地金属層を形成する工程を含み、前記筒部を形成する工程は、前記下地金属層を電流路とする電解めっきにより形成する工程であることを特徴とする。
請求項15に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8乃至14のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部内の中空部に連通する開口部を有するドライフィルムからなるマスクを形成する工程は、前記マスクの開口部の側縁が前記筒部内の中空部の側縁の内側に位置するように形成する工程であり、前記外部接続用電極を形成する工程は、前記筒部筒の上面より突き出して設けられた他部の平面サイズを前記筒部内に設けられた一部の平面サイズよりも小さく形成する工程であることを特徴とする。
請求項16に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8乃至15に記載の半導体装置の製造方法において、前記外部接続用電極を形成した後、前記半導体基板上における前記外部接続用電極の間に封止膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
請求項2に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1に記載の半導体装置において、前記筒部は円筒形状を有することを特徴とする。
請求項3に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1または2のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記外部接続用電極と前記接続パッド間に前記外部接続用電極と前記接続パッドを電気的に接続するための絶縁膜が介在されていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記絶縁膜上に前記接続パッドに接続された配線が形成され、前記外部接続用電極は前記配線のパッド部上に形成されていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記筒部と前記外部接続用とは同一の材料で形成されていることを特徴とする。
請求項6に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記外部接続用電極は、前記筒部の上面より突き出した部分の平面サイズが前記筒部の中空部内の部分の平面サイズよりも小さいことを特徴とする。
請求項7に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記半導体基板上における前記筒部を含む前記外部接続用電極間に封止膜が形成されていることを特徴とする。
請求項8に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、接続パッドを有する半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板上に筒部を形成する工程と、前記筒部上に、前記筒部内の中空部に連通する開口部を有するドライフィルムを形成する工程と、少なくとも前記筒部内の中空部に外部接続用電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
請求項9に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8に記載の半導体装置の製造方法において、前記外部接続用電極は、前記筒部の上面より突き出して形成することを特徴とする。
請求項10に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部を形成する工程は、液状のフォトレジストを塗布し、露光、現像して形成することを特徴とする。
請求項11に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8または10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部を形成する工程は、前記筒部を円筒状に形成する工程であることを特徴とする。
請求項12に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8乃至11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部を形成する工程の前に、前記外部接続用電極と前記接続パッド間に前記外部接続用電極と前記接続パッドを電気的に接続するための開口部を有する絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
請求項13に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項12に記載の半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜を形成する工程の後、前記絶縁膜上に前記接続パッドに接続されたパッド部を有する配線を形成する工程を含み、前記筒部を形成する工程は前記配線のパッド部上に形成する工程であることを特徴とする。
請求項14に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8乃至13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部を形成する工程の前に、下地金属層を形成する工程を含み、前記筒部を形成する工程は、前記下地金属層を電流路とする電解めっきにより形成する工程であることを特徴とする。
請求項15に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8乃至14のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部内の中空部に連通する開口部を有するドライフィルムからなるマスクを形成する工程は、前記マスクの開口部の側縁が前記筒部内の中空部の側縁の内側に位置するように形成する工程であり、前記外部接続用電極を形成する工程は、前記筒部筒の上面より突き出して設けられた他部の平面サイズを前記筒部内に設けられた一部の平面サイズよりも小さく形成する工程であることを特徴とする。
請求項16に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項8乃至15に記載の半導体装置の製造方法において、前記外部接続用電極を形成した後、前記半導体基板上における前記外部接続用電極の間に封止膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
筒部を形成し、筒部の内部から外部に突き出る外部接続用電極を形成するので、レジスト下端部側が外部接続用電極とその下の金属層の間に挟まれるようなことがなく、レジスト残渣をなくすことができる。
以下、この発明の半導体装置について説明をする。
図1は、この発明の半導体装置の一実施形態を示す拡大断面図であり、図2は、この発明の半導体装置をダイシングにより切断する前の半導体ウエハの平面図であり、図3は、図2に図示された半導体装置形成領域Aの拡大平面図である(但し、図1における半田ボール29は図示を省略されている)。半導体装置形成領域Aは、図2に図示されるように、半導体ウエハ1上に行方向および列方向に、マトリクス状に配列されている。後述する最終工程、すなわち、半田ボールを形成した後、半導体ウエハ1をダイシングライン2に沿って切断して半導体装置形成領域A毎に分離することにより、図1に図示される半導体装置10が同時に多数個が得られる。
図1は、この発明の半導体装置の一実施形態を示す拡大断面図であり、図2は、この発明の半導体装置をダイシングにより切断する前の半導体ウエハの平面図であり、図3は、図2に図示された半導体装置形成領域Aの拡大平面図である(但し、図1における半田ボール29は図示を省略されている)。半導体装置形成領域Aは、図2に図示されるように、半導体ウエハ1上に行方向および列方向に、マトリクス状に配列されている。後述する最終工程、すなわち、半田ボールを形成した後、半導体ウエハ1をダイシングライン2に沿って切断して半導体装置形成領域A毎に分離することにより、図1に図示される半導体装置10が同時に多数個が得られる。
図3は、図2に二点鎖線で図示された半導体装置形成領域A、すなわち、一対の行方向のダイシングライン2と一対の列方向のダイシングライン2により囲まれた領域内の拡大平面図を示す。半導体装置形成領域A内には、四つの側辺の各側辺に沿って接続パッド3が配列され、接続パッド3が配列された領域の内側には多数の外部接続用電極22が配列されている。外部接続用電極22は、通常は、半導体装置形成領域Aの周側辺から中心に向かう環状に配列されるが、これとは異なるように配列されることもある。
外部接続用電極22と接続パッド3とは配線14により接続されている。各配線14の外部接続用電極22に対応する部分には、外部接続用電極22の直径とほぼ同一サイズか、僅かに大きいサイズのパッド部14a(図1参照)が形成されており、各外部接続用電極22は、配線14のパッド部14a上に形成される。
以下、図1を参照して半導体装置10の詳細について説明をする。なお、図3では、図面の明確化のため、各側面側に1個ずつの外部接続用電極22を図示しているが、実際には、一対の側面間には、図3に図示されるように多数の外部接続用電極22が形成されている。
以下、図1を参照して半導体装置10の詳細について説明をする。なお、図3では、図面の明確化のため、各側面側に1個ずつの外部接続用電極22を図示しているが、実際には、一対の側面間には、図3に図示されるように多数の外部接続用電極22が形成されている。
半導体装置10は、例えば、シリコン基板などの半導体基板11を有する。半導体基板の11の厚さは、例えば、150〜400μm程度である。半導体基板11の主面(上面)側には、集積回路11aが形成されている。半導体基板11の主面上には、集積回路11aに接続された複数の接続パッド3が形成されている。接続パッド3は、例えば、アルミニウム系金属で形成されている。また、半導体基板11の主面上には、接続パッド3の中央部を露出する開口部4aを有する第1の絶縁膜4が形成されている。第1の絶縁膜4は、酸化シリコン、窒化シリコンなどの無機材料で形成されており、その周側面は、半導体基板11の周側面から少し引っ込んだ位置にある。
第1の絶縁膜4上に、第2の絶縁膜12が形成されている。第2の絶縁膜12は、ポリイミド系樹脂、PBO(Poly-Phenylene-Benzobisoxazole;ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール)系樹脂等の有機樹脂材料によって形成されている。第2の絶縁膜12にも、接続パッド3の中央部を露出する開口部12aが形成されている。第2の絶縁膜12の開口部12aは、第1の絶縁膜4の開口部4aより小さいサイズに形成され、第1の絶縁膜4の開口部4a近傍を覆っている。但し、第2の絶縁膜12の開口部12aは、第1の絶縁膜4の開口部4aより大きくするか、または同一寸法とすることもできる。第2の絶縁膜12の周側面は、第1の絶縁膜4の周側面と同一の位置にあり、第1の絶縁膜4の周側面と共に半導体基板11の周側面から少し引っ込んでいる。
第2の絶縁膜12上には、一端側が第2の絶縁膜12の開口部12aを介して接続パッド3に接続された下部金属層13が形成されている。下部金属層13上には配線14が形成されている。下部金属層13と配線14は同一のパターン形状を有する。下部金属層13および配線14は、例えば、銅系金属等の同一の導電性金属材料により形成されている。下部金属層13と配線14との間に、例えば、チタン(Ti)、タングステン(W)またはチタンとタングステンの合金などからなる金属層を1層以上介在させてもよい。
配線14のパッド部14a上には外部接続用電極22が形成されている。外部接続用電極22は、薄い円筒状の筒部21と、一部が筒部21の中空部内に形成され、他部が筒部21の上方の外部に突き出して形成された外部接続用電極22とを備えている。筒部21および外部接続用電極22は、銅系金属等の同一の導電性金属材料で形成されている。
図3に図示されるように、筒部21および外部接続用電極22は、平面形状が円形とされ、外部接続用電極22は筒部21より一回り小さい平面サイズとなっている。外部接続用電極22は、筒部21の上面21aに対応する部分に段差を有しており、下部側は筒部21の内径と同一寸法であり、上部側は筒部21の内径よりも小さくなっている。
筒部21の外径は、150〜300μm程度であり、内径は外形より10〜60μm程度小さい。外部接続用電極22の上部側の外径は、筒部21の内径より10〜40μ程度小さい。また、外部接続用電極外部接続用電極22の高さは、50〜120μm程度であり、筒部21の高さは、10〜40μm程度である。
筒部21の外径は、150〜300μm程度であり、内径は外形より10〜60μm程度小さい。外部接続用電極22の上部側の外径は、筒部21の内径より10〜40μ程度小さい。また、外部接続用電極外部接続用電極22の高さは、50〜120μm程度であり、筒部21の高さは、10〜40μm程度である。
第2の絶縁膜12上における外部接続用電極22の外周側面の周囲領域、換言すれば、外部接続用電極22の間には、封止膜16が形成されている。
封止膜16は、例えば、エポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂等の熱硬化型樹脂で形成されている。封止膜16には、図示はしないが、シリカ等の無機材料からなるフィラーが含まれている。封止膜16の上面16aは、外部接続用電極外部接続用電極22の上面22aと同一面か、または外部接続用電極22の上面22aより数μm以下の範囲で高い位置となっている。
封止膜16は、例えば、エポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂等の熱硬化型樹脂で形成されている。封止膜16には、図示はしないが、シリカ等の無機材料からなるフィラーが含まれている。封止膜16の上面16aは、外部接続用電極外部接続用電極22の上面22aと同一面か、または外部接続用電極22の上面22aより数μm以下の範囲で高い位置となっている。
外部接続用電極22は平坦な上面22aを有し、外部接続用電極22の上面22aの中央部には半田ボール29が形成されている。半田ボール29は、外部接続用電極22の外形(直径)より少し大きい外形(直径)を有する。半田ボール29の直径は、最大部分において、200〜350μm程度である。
次に、図4〜図19を参照して図1および図2に図示される本発明の半導体装置10の製造方法の一実施形態を説明する。
先ず、図4に図示されるように、完成された半導体装置10の半導体基板11の厚さより厚い、例えば、厚さ500μm以上の半導体ウエハ1を準備する。半導体ウエハ1には、各半導体装置形成領域A内に集積回路11aと、この集積回路11aに接続された接続パッド3と、接続パッド3の中央部を露出する開口部4aを有し、半導体ウエハ1の主面を覆う第1の絶縁膜4が形成されている。接続パッド3は、例えば、アルミニウム系金属により形成されている。
先ず、図4に図示されるように、完成された半導体装置10の半導体基板11の厚さより厚い、例えば、厚さ500μm以上の半導体ウエハ1を準備する。半導体ウエハ1には、各半導体装置形成領域A内に集積回路11aと、この集積回路11aに接続された接続パッド3と、接続パッド3の中央部を露出する開口部4aを有し、半導体ウエハ1の主面を覆う第1の絶縁膜4が形成されている。接続パッド3は、例えば、アルミニウム系金属により形成されている。
第1の絶縁膜4は酸化シリコンまたは窒化シリコン等の無機材料からなるもので、半導体上ウエハ1の全面に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により第1の絶縁膜4を成膜した後、開口部4aを形成する。また、同時に、第1の絶縁膜4の周側面がダイシングライン2より少し引っ込んだ位置となるように周囲を除去する。第1の絶縁膜4の開口部4a内および第1の絶縁膜4の周側面の周囲を除去するパターニングは、一般に知られたフォトリソグラフィ技術により行うことができる。
次に、図5に図示されるように、第1の絶縁膜4上に第2の絶縁膜12を形成する。ポリイミド系樹脂またはPBO系樹脂等の有機樹脂を、第1の絶縁膜4上および接続パッド3上にべた状に塗布する。塗布の方法は、スピンコーティング法、スクリーン印刷法、スキャン塗布法等、適宜な方法を用いることができる。有機樹脂をべた状に塗布した後、フォトリソグラフィ技術によって、接続パッド2の中央部を露出する開口部12aを形成すると共に、第2の絶縁膜12の周側面がダイシングライン2より少し引っ込んだ位置となるように周囲を除去する。この場合、第2の絶縁膜12の開口部12aは、第1の絶縁膜4の開口部4aよりも小さいサイズに形成する。
次に、図6に図示されるように、下部金属層13を形成するための下地金属層13Aおよび配線14を形成する。第2の絶縁膜12上全面および第2の絶縁膜12の開口部12aから露出する接続パッド3上にスパッタ法または無電解めっき法により、例えば、銅系金属からなる下地金属層13Aを形成する。下地金属層13Aは、ダイシングライン2およびその近傍に対応する半導体ウエハ1上にも形成される。この下地金属層13A上全面に液状の第1のフォトレジスト膜41を塗布し、この第1のフォトレジスト膜41に、フォトリソグラフィ技術により、形成しようとする配線14のパターン形状の開口部41aを形成する。そして、下地金属層13Aを電流路として電解めっきを行い、開口部41a内における下地金属層13A上に配線14を形成する。この状態を図6に示す。
次に、図7に示すように、第1のフォトレジスト膜41を剥離せず、そのままの状態で、第1のフォトレジストマスク41上および配線14上に液状の第2のフォトレジスト膜42を、スピンコーティング法、スクリーン印刷法、スキャン塗布法等によりべた状に塗布する。
次に、図8に示すように、フォトリソグラフィ法により、第2のフォトレジスト膜42に筒部21を形成するための開口部42aを形成し、開口部42aに対応する部分の配線14を露出する。
次に、下地金属層13Aを電流路として電解めっきを行い、図9に示されるように、第2のフォトレジストマスク42の開口部42aから露出する配線14上に筒部21を形成する。
次に、下地金属層13Aを電流路として電解めっきを行い、図9に示されるように、第2のフォトレジストマスク42の開口部42aから露出する配線14上に筒部21を形成する。
そして、第1のフォトレジス膜41および第2のフォトレジスト膜42を剥離する。この状態を図10に示す。図11は図10の状態における半導体装置形成領域Aを上面からみた拡大平面図である。筒部21は、平面図では内部が中空とされた円形のリング形状を有する。この状態では、半導体ウエハ1上の全面を下地金属層13Aが覆っており、この下地金属層13A上に、配線14が形成され、配線14のパッド部14a上に薄型の円筒状の筒部21が形成されている。
次に、筒部21上にドライフォトレジストフィルムからなる第3のフォトレジスト膜43をラミネートする。第3のフォトレジスト膜43は、その上面が、形成する外部接続用電極22の上面22aより高い位置となるように、外部接続用電極22の高さより大きい厚さのものを用いる。図12において、第3のフォトレジスト膜43は、厚さ100μ程度以上の厚いドライフォトレジストフィルムにより形成されているため、半導体基板1の上面の凹凸形状に完全には追従しない。このため、図12では、第3のフォトレジスト膜43の下面が筒部21の上面と同一平面上に位置するように図示しているが、これは、第3のフォトレジスト膜43の不追随性を示すためである。
しかし、実際には、少しは追随性があり、第3のフォトレジスト膜43の下面は、二点鎖線に示されるようにある程度、筒部21、配線14、下地金属層13Aの上面により形成されるプロファイルに沿う形状となる。しかしながら、第3のフォトレジスト膜43の下面が筒部21の側面に密着するように追従することはなく、筒部21の側面下端部と配線14との間には空気が入り込む。
すなわち、筒部21の下端部と配線14のとの間に空気が入り込むスペースSができ、第3のフォトレジスト膜43をラミネートしただけでは、第3のフォトレジスト膜43の下面がこのスペース内に入り込んで筒部21の側面下端部に接触するような状態となることはない。
つまり、この後の工程において外部接続用電極22を形成する際、配線14上に、直接、第3のフォトレジスト膜43がラミネートされる従来の方法の如く、外部接続用電極22と配線14との間に第3のフォトレジスト膜43が挟まれる状態は生じない。
つまり、この後の工程において外部接続用電極22を形成する際、配線14上に、直接、第3のフォトレジスト膜43がラミネートされる従来の方法の如く、外部接続用電極22と配線14との間に第3のフォトレジスト膜43が挟まれる状態は生じない。
次に、第3のフォトレジス膜43に、フォトリソグラフィ法により、外部接続用電極22を形成するための開口部43aを形成する。この状態を図13に示す。この場合、開口部43aの径は、筒部21の内径より少し、例えば、10〜40μm程度小さくする。このことにより、アライメントが容易になり生産性が向上する。
そして、下地金属層13Aを電流路として電解めっきにより外部接続用電極22を形成する。外部接続用電極22は、筒部21の上面21aより下部では筒部21の内部全体を充填して形成され、筒部21の上面21aより上部では筒部21の内径より小さい径に形成される。外部接続用電極22の高さは、その上面22aが第3のフォトレジスト膜43の上面43bより低い位置となるようにする。この状態を図14に示す。なお、外部接続用電極22の上面が、筒部21の上面21aと同一面になるように形成してもよい。
そして、下地金属層13Aを電流路として電解めっきにより外部接続用電極22を形成する。外部接続用電極22は、筒部21の上面21aより下部では筒部21の内部全体を充填して形成され、筒部21の上面21aより上部では筒部21の内径より小さい径に形成される。外部接続用電極22の高さは、その上面22aが第3のフォトレジスト膜43の上面43bより低い位置となるようにする。この状態を図14に示す。なお、外部接続用電極22の上面が、筒部21の上面21aと同一面になるように形成してもよい。
そして、第3のフォトレジスト膜43を剥離し、配線14をマスクとして、下地金属層13Aをエッチングする。これにより配線14と同一のパターン形状を有する下部金属層13が形成される。つまり、下部金属層13上に配線14が積層された構造となる。そして、外部接続用電極22がこのような配線14上に形成された、図15に図示された状態となる。
次に、封止膜16を形成する。封止膜16は、半導体ウエハ1の主面上、第2の絶縁膜12上、配線14上および外部接続用電極22上に塗布する。封止膜16としては、限定するものではないが、エポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂等の熱硬化型樹脂にシリカ等の無機材料からなるフィラーが含まれているものが望ましい。印刷法、特に、スクリーン印刷法、ディスペンサ法等により、半導体ウエハ1の主面上および第2の絶縁膜12上における外部接続用電極22の間に封止膜16を充填する。封止膜16の厚さは、外部接続用電極22の上面22aを覆う厚さとする。この状態を図16に示す。
次に、封止膜16を熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱して硬化する。封止膜16を硬化した後は、図17に図示するように、封止膜16の上部を研削して、外部接続用電極22の上面22aを露出させる。この状態では、封止膜16の上面16aは外部接続用電極22の上面22aと同一面となっている。
外部接続用電極22は、電解めっきにより形成するため、それぞれ、高さが異なり、また、各外部接続用電極22の上面22aにはかなり大きな凹凸が形成されている。従って、外部接続用電極22の上面22aを露出する工程では、封止膜16と共に外部接続用電極22の上部側を研削する。外部接続用電極22は銅系金属などの軟質の金属で形成されているので、外部接続用電極22の上面22aを研削する工程において、図17には図示されていないが、外部接続用電極22の上面22aの周囲にバリのようなダレができる。このダレを有する外部接続用電極22の上面22a上に半田ボールを搭載してリフロー処理をすると、半田ボールが異形となり、外部端子に半田付けした場合、十分な接合強度を得ることができない。
このため、次に、外部接続用電極22の上面22aをエッチングしてダレと共に外部接続用電極22の上部側を除去する。この工程により、外部接続用電極22の上面22aは封止膜16の上面16aより数μm程度以下の範囲で低くなる。なお、外部接続用電極22の上面22aを研削しない場合、例えば、封止膜16を外部接続用電極22外部接続用電極22の高さよりも低く形成する、あるいはモールド法により封止膜16の上面を外外部接続用電極22の上面22aと実質的に同一面に形成する場合等は、ダレを除去するための外部接続用電極22の上面22aをエッチングする工程は不要である。
次に、外部接続用電極22の上面22a上にフラックス層を印刷法等により形成する(図示せず)。そして、このフラックス層上に半田ボール29を搭載し、リフロー炉に収容してリフロー処理を行う。このリフロー処理により、半田ボール29が外部接続用電極22の上面22aに接合される。この状態を図18に示す。上記におけるフラックス層の形成に替えて、金またはニッケルなどの半田にぬれ性を示す金属層を形成する表面処理を行うようにしてもよい。
次に、図19に示すように、半田ボール29の高さよりも厚い接着テープ44を封止膜16の上面16aに貼り付ける。接着テープ44は、例えば、紫外線硬化型接着剤を用い、半田ボール29の最上部を含む全体を覆うように貼り付ける。接着テープ44の厚さは、例えば、半田ボール29の高さより20μm程度以上厚いものが望ましい。
そして、接着テープ44を支持部材として、半導体ウエハ1の裏面を研削する。研削は、最終の半導体基板11の厚さ、例えば、150〜400μm程度となるまで行う。図19は、半導体ウエハ1の裏面の研削が終了した状態を示す。
次に、研削された半導体ウエハ1の裏面をダイシングテープ(図示せず)に貼り付ける。 そして、接着テープ44に紫外線を照射して接着テープ44硬化させ、接着テープ44をピーリング法により剥離する。
最後に、封止膜16および半導体ウエハ1をダイシングライン2で切断することにより、図1に図示された半導体装置10を複数個、同時に得ることができる。
次に、研削された半導体ウエハ1の裏面をダイシングテープ(図示せず)に貼り付ける。 そして、接着テープ44に紫外線を照射して接着テープ44硬化させ、接着テープ44をピーリング法により剥離する。
最後に、封止膜16および半導体ウエハ1をダイシングライン2で切断することにより、図1に図示された半導体装置10を複数個、同時に得ることができる。
上述した如く、本発明の半導体装置は、筒部を形成し、筒部の内部から外部に突き出る外部接続用電極を形成するので、レジスト下端部側が外部接続用電極とその下の金属層の間に挟まれるようなことがなく、レジスト残渣をなくすことができるという効果を奏する。
なお、上記実施形態では、半導体ウエハ1を切断して個々の半導体装置を得る前に、各半導体装置形成領域A内における外部接続用電極22上に半田ボール29を形成するものであった。しかし、半田ボール29は、半導体装置10がボンディングされる回路基板の接続端子上に形成しておいてもよい。
また、外部接続用電極22の上部側の外径を筒部21の内径より小さくする場合で説明した。しかし、外部接続用電極22の上部側の外径を筒部21の内径と同一か、または多少大きくしてもよい。筒部21および外部接続用電極22の平面形状を、どちらも円形としたが、いずれか一方または両部材の平面形状を多角形としてもよい。
外部接続用電極22は、接続パッド3に接続された配線14上に形成する構造であった。しかし、外部接続用電極22を、直接、接続パッド3上に形成するようにしてもよい。
第1の絶縁膜4および第2の絶縁膜12を単層とすることもできる。単層とする場合、酸化シリコン等の無機材料からなる液状の樹脂、またはポリイミド系樹脂、PBO樹脂などの有機樹脂のいずれかを用いて、スピンコート法、スクリーン印刷法などにより形成する。
その他、本発明の半導体装置は発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して構成することが可能であり、要は、接続パッドを有する半導体基板と、接続パッドに電気的に接続された外部接続用電極と、外部接続用電極の少なくとも下部の周囲を覆う筒部とを含むものであればよい。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、接続パッドを有する半導体基板を準備する工程と、半導体基板上に筒部を形成する工程と、筒部上に、筒部内の中空部に連通する開口部を有するドライフィルムを形成する工程と、少なくとも筒部内の中空部に外部接続用電極を形成する工程と、を含む方法であればよい。
1 半導体ウエハ
2 ダイシングライン
3 接続パッド
4 第1の絶縁膜
10 半導体装置
11 半導体基板
12 第2の絶縁膜
13 下部金属層
13A 下地金属層
14 配線
21 筒部
22 外部接続用電極
29 半田ボール
2 ダイシングライン
3 接続パッド
4 第1の絶縁膜
10 半導体装置
11 半導体基板
12 第2の絶縁膜
13 下部金属層
13A 下地金属層
14 配線
21 筒部
22 外部接続用電極
29 半田ボール
Claims (16)
- 接続パッドを有する半導体基板と、
前記接続パッドに電気的に接続された外部接続用電極と、
前記外部接続用電極の少なくとも下部の周囲を覆う筒部とを含むことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、前記筒部は円筒形状を有することを特徴とする半導体装置。
- 請求項1または2のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記外部接続用電極と前記接続パッド間に前記外部接続用電極と前記接続パッドを電気的に接続するための絶縁膜が介在されていることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記絶縁膜上に前記接続パッドに接続された配線が形成され、前記外部接続用電極は前記配線のパッド部上に形成されていることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記筒部と前記外部接続用とは同一の材料で形成されていることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記外部接続用電極は、前記筒部の上面より突き出した部分の平面サイズが前記筒部の中空部内の部分の平面サイズよりも小さいことを特徴とする半導体装置。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記半導体基板上における前記筒部を含む前記外部接続用電極間に封止膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
- 接続パッドを有する半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板上に筒部を形成する工程と、
前記筒部上に、前記筒部内の中空部に連通する開口部を有するドライフィルムを形成する工程と、
少なくとも前記筒部内の中空部に外部接続用電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項8に記載の半導体装置の製造方法において、前記外部接続用電極は、前記筒部の上面より突き出して形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項8に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部を形成する工程は、液状のフォトレジストを塗布し、露光、現像して形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項8または10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部を形成する工程は、前記筒部を円筒状に形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項8乃至11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部を形成する工程の前に、前記外部接続用電極と前記接続パッド間に前記外部接続用電極と前記接続パッドを電気的に接続するための開口部を有する絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項12に記載の半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜を形成する工程の後、前記絶縁膜上に前記接続パッドに接続されたパッド部を有する配線を形成する工程を含み、前記筒部を形成する工程は前記配線のパッド部上に形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項8乃至13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部を形成する工程の前に、下地金属層を形成する工程を含み、前記筒部を形成する工程は、前記下地金属層を電流路とする電解めっきにより形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項8乃至14のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記筒部内の中空部に連通する開口部を有するドライフィルムからなるマスクを形成する工程は、前記マスクの開口部の側縁が前記筒部内の中空部の側縁の内側に位置するように形成する工程であり、前記外部接続用電極を形成する工程は、前記筒部筒の上面より突き出して設けられた他部の平面サイズを前記筒部内に設けられた一部の平面サイズよりも小さく形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項8乃至15に記載の半導体装置の製造方法において、前記外部接続用電極を形成した後、前記半導体基板上における前記外部接続用電極の間に封止膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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JP2010002711A JP2011142247A (ja) | 2010-01-08 | 2010-01-08 | 半導体装置およびその製造方法 |
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- 2010-01-08 JP JP2010002711A patent/JP2011142247A/ja active Pending
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