JP2013222753A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、そのポスト電極に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a post electrode thereof.
近年、携帯電話及びデジタルカメラ等の電子機器の小型化に伴い、電子機器に搭載される半導体装置のサイズの縮小が強く要求されている。特に、ウェハレベル・チップサイズパッケージ(WL−CSP)は、パッケージサイズをチップサイズまで縮小可能であり、さらに、封止樹脂内に部品を実装したWL−CSPも検討されている。 In recent years, with the downsizing of electronic devices such as mobile phones and digital cameras, there is a strong demand for reducing the size of semiconductor devices mounted on electronic devices. In particular, the wafer level chip size package (WL-CSP) can reduce the package size to the chip size, and a WL-CSP in which components are mounted in a sealing resin is also being studied.
例えば、特許文献1(特開2002−299496号公報)は、銅(Cu)層を2段に重ねたポスト電極を形成する工程と、封止樹脂内に部品としてキャパシタ部を実装する工程とを有する半導体装置の製造方法を開示している。しかし、特許文献1のポスト電極の形成では、図1のフローチャートに示すように、
(A)1層目のCu層形成のためのステップとして、半導体ウェハ上の導電膜上への1層目レジスト膜の形成(ステップS101)、露光及び現像処理によるホールの形成(ステップS102,S103)、メッキ処理による1層目のCu層の形成(ステップS104)、1層目レジスト膜の除去(ステップS105)、1層目のCu層の仮封止(ステップS106)、1層目のCu層及び仮封止層に対するCMP処理(ステップS107)を行い、
(B)2層目のCu層形成のためのステップとして、2層目レジスト膜の形成(ステップS108)、露光及び現像処理によるホールの形成(ステップS109,S110)、メッキ処理による2層目のCu層の形成(ステップS111)、2層目レジスト膜の除去(ステップS112)、2層目のCu層の仮封止(ステップS113)、2層目のCu層及び仮封止層に対するCMP処理(ステップS114)を行い、
(C)部品搭載のためのステップとして、仮封止の除去(ステップS115)、キャパシタ部の形成(ステップS116)、絶縁層による封止(ステップS117)、キャパシタ部及び絶縁層に対するCMP処理(ステップS118)、電極及び半田バンプの形成(ステップS119)を行う。
For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-299996) discloses a process of forming a post electrode in which copper (Cu) layers are stacked in two stages, and a process of mounting a capacitor portion as a component in a sealing resin. A method for manufacturing a semiconductor device is disclosed. However, in the formation of the post electrode of
(A) As a step for forming the first Cu layer, a first resist film is formed on the conductive film on the semiconductor wafer (Step S101), and holes are formed by exposure and development (Steps S102 and S103). ), Formation of the first Cu layer by plating (step S104), removal of the first resist film (step S105), temporary sealing of the first Cu layer (step S106), first Cu layer CMP processing (step S107) is performed on the layer and the temporary sealing layer,
(B) As a step for forming the second Cu layer, a second resist film is formed (Step S108), a hole is formed by exposure and development (Steps S109 and S110), and a second layer is formed by plating. Formation of Cu layer (step S111), removal of second resist film (step S112), temporary sealing of second Cu layer (step S113), CMP treatment for second Cu layer and temporary sealing layer (Step S114)
(C) As steps for mounting components, removal of temporary sealing (step S115), formation of a capacitor portion (step S116), sealing with an insulating layer (step S117), CMP processing for the capacitor portion and the insulating layer (step) S118), forming electrodes and solder bumps (step S119).
また、特許文献2(特開2004−172163号公報)は、下層のポスト電極上に上層のポスト電極を重ねる構造を開示している。 Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-172163) discloses a structure in which an upper post electrode is stacked on a lower post electrode.
特許文献1に記載の半導体装置においては、1層目の仮封止層と2層目のレジスト膜の境界位置が1層目と2層目のCu層の接合位置に一致している。また、1層目の仮封止層と2層目のレジスト膜の境界位置において、1層目と2層目のCu層から構成されるCuポスト電極の側面に周方向に延びる環状の隆起部が形成されやすい。
In the semiconductor device described in
また、特許文献2に記載の半導体装置においては、2層目のポスト電極の周辺長を1層目のポスト電極の周辺長よりも短くしているので、1層目のポスト電極と2層目のポスト電極の接合位置と同じ位置に、段差(ステップ形状)が形成されている。 In the semiconductor device described in Patent Document 2, the peripheral length of the second layer post electrode is shorter than the peripheral length of the first layer post electrode. A step (step shape) is formed at the same position as the post electrode joining position.
特許文献1及び2のように、機械的強度が比較的弱いCu層(ポスト電極)の接合位置と同じ位置にポスト電極の隆起部又は段差が形成されると、基板の反りなどによって発生する内部応力が隆起部又は段差部に作用して、ポスト電極が抜けたり又は折れたりする不良発生の頻度が増加するという問題がある。
As in
そこで、本発明の目的は、ポスト電極の不良品発生頻度が低い半導体装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device with a low occurrence frequency of defective post electrodes.
本発明に係る半導体装置は、半導体基板上に備えられた配線と、前記配線に接続される底部、前記底部の反対側の頂部、及び前記底部と前記頂部とを繋ぐ側面を有する柱状のポスト電極とを有し、前記ポスト電極は、メッキ処理により形成された第1のポスト電極と、メッキ処理により前記第1のポスト電極上に形成された第2のポスト電極とを含み、前記ポスト電極の前記側面には、前記第1のポスト電極と前記第2のポスト電極との接合位置よりも高い位置に、周方向に長い外周突起部が形成されていることを特徴とする。 A semiconductor device according to the present invention includes a wiring provided on a semiconductor substrate, a bottom connected to the wiring, a top opposite to the bottom, and a columnar post electrode having a side surface connecting the bottom and the top. And the post electrode includes a first post electrode formed by plating, and a second post electrode formed on the first post electrode by plating, and the post electrode An outer peripheral projection that is long in the circumferential direction is formed on the side surface at a position higher than the joining position of the first post electrode and the second post electrode.
本発明によれば、半導体装置のポスト電極の不良品発生頻度を低くすることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the occurrence frequency of defective products of post electrodes of a semiconductor device.
最初に、実施の形態の説明に用いる比較例を説明し、続いて、実施の形態1及び2を説明する。比較例及び実施の形態1及び2は、WL−CSPにおいて、再配線上に部品を実装し、部品をモールド樹脂(封止樹脂)で封止する際に、モールド樹脂を厚さ方向に貫通するように形成されるポスト電極及びその形成方法に関する。
First, a comparative example used for describing the embodiment will be described, and subsequently,
《1》比較例
図2は、比較例の半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。図3(a)〜(i)は、比較例の半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図(その1)であり、図4(a)〜(d)は、比較例の半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図(その2)であり、図4(d)は、図3(i)に続く工程を示す。図5は、比較例の半導体装置を示す概略断面図である。以下に、図を参照しながら、比較例の半導体装置の製造方法を説明する。
<< 1 >> Comparative Example FIG. 2 is a flowchart showing a method of manufacturing a semiconductor device of a comparative example. FIGS. 3A to 3I are schematic cross-sectional views (part 1) illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device of a comparative example, and FIGS. 4A to 4D are diagrams of the semiconductor device of the comparative example. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view (No. 2) showing a step of the manufacturing method, and FIG. 4D shows a step following FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor device of a comparative example. Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device of a comparative example will be described with reference to the drawings.
図3(a)は、拡散工程等を施しウェハプロセスが完了した状態の半導体ウェハを示している。図3(a)においては、半導体ウェハ101上に配線102と層間絶縁膜103とが形成されており、層間絶縁膜103内に配線102に接続されたビア(VIA)104が形成され、ビア104に接続された配線105と、層間絶縁膜103上を被膜するパッシベーション膜106とが形成されている。
FIG. 3A shows a semiconductor wafer in a state where a wafer process is completed by performing a diffusion process or the like. In FIG. 3A, a
次に、図3(b)に示されるように、下層絶縁膜107を形成し、パッシベーション膜106の開口部に合わせ、下層絶縁膜107に開口部を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 3B, a lower insulating
次に、図3(c)に示されるように、ウェハ全面にUBM(under barrier metal)膜108を形成する。さらに、フォトレジスト技術を用いて、ウェハ全面にレジスト膜(図示せず)を形成し、再配線のパターン部を開口させ、レジスト膜の開口部のみに電界メッキを用いて再配線109を形成した後、レジスト膜を灰化処理により除去する。
Next, as shown in FIG. 3C, an UBM (Under Barrier Metal)
次に、図3(d)に示されるように、再配線109が形成されたウェハに対し、ウェハ全面に1層目のフォトレジストドライフィルム110を貼り付け(図2におけるステップS201)、さらに、1層目のフォトレジストドライフィルム110上に2層目のフォトレジストドライフィルム111を貼り付ける(図2におけるステップS202)。なお、以下の説明では、フォトレジストドライフィルムを、単に「ドライフィルム」とも言う。また、ドライフィルムの厚さは、例えば、120μmである。
Next, as shown in FIG. 3D, a first-layer photoresist
次に、図3(e)に示されるように、所望の再配線109上に、リソグラフィ技術を用いて露光及び現像を行い、1層目のドライフィルム110及び2層目のドライフィルム111を厚さ方向に貫通する開口部(ホール)112を形成する(図2におけるステップS203,S204)。
Next, as shown in FIG. 3E, exposure and development are performed on the desired
次に、図3(f)に示されるように、メッキ処理(電界メッキ)により、開口部112にCuからなるポスト電極(柱状電極)113を形成する。図3では、ドライフィルムの開口部112内のみにポスト電極113が形成される(図2におけるステップS205)。
Next, as shown in FIG. 3F, post electrodes (columnar electrodes) 113 made of Cu are formed in the
次に、図3(g)に示されるように、第2及び第1のドライフィルム111及び110を薬液処理により除去し、さらに再配線109を阻止膜としてUBM膜108を部分的に除去する(図2におけるステップS206)。
Next, as shown in FIG. 3G, the second and first
次に、図3(h)に示されるように、再配線109上に部品114を実装する(図2におけるステップS207)。部品114は、発光素子、受光素子などのような電子部品であり、その種類及び数量に制限はない。
Next, as shown in FIG. 3H, the
その後、図3(i)及び図4(a)に示されるように、ウェハ全面をモールド樹脂115により封止する(図2におけるステップS208)。 Thereafter, as shown in FIGS. 3I and 4A, the entire surface of the wafer is sealed with the mold resin 115 (step S208 in FIG. 2).
次に、図4(b)に示されるように、モールド樹脂115により封止が完了したSiウェハ120において、モールド樹脂115をCMP法によって研削し、ポスト電極113を露出させる(図2におけるステップS209)。このとき、ポスト電極113の高さは、ポスト電極113の頂部が、部品114の頂部よりも高い位置になるように形成する。ドライフィルムの枚数を増やすことでポスト電極113の高さを高くすることが可能である。
Next, as shown in FIG. 4B, in the
その後、図4(c)に示されるように、半田マスク116をマスクとしてポスト電極113上に半田ペースト117を印刷し、図4(d)に示されるように、半田マスク除去後にリフロー処理を行い、半球状の半田端子118を形成する(図2におけるステップS210)。
Thereafter, as shown in FIG. 4C, the
以上の工程により、WL−CSPにおいて、再配線上に部品を実装し、部品をモールド樹脂で封止した図5に示される半導体装置が完成する。 Through the above steps, in the WL-CSP, the component is mounted on the rewiring, and the semiconductor device shown in FIG. 5 in which the component is sealed with the mold resin is completed.
《2》実施の形態1
《2−1》実施の形態1の製造方法
図6は、実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。図7(a)〜(e)は、実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図(その1)であり、図8(a)〜(d)は、実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図(その2)であり、図9(a)〜(c)は、実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図(その3)である。図8(a)は、図7(e)に続く工程を示し、図9(a)は、図8(d)に続く工程を示す。また、図10(a)〜(c)は、アスペクト比を示す概略断面図であり、図11(a)〜(c)は、図10(a)〜(c)の構造におけるメッキ工程を示す図である。
<< 2 >>
<< 2-1 >> Manufacturing Method of First Embodiment FIG. 6 is a flowchart showing a manufacturing method of a semiconductor device according to the first embodiment. FIGS. 7A to 7E are schematic cross-sectional views (part 1) illustrating steps of the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, and FIGS. FIGS. 9A to 9C are schematic cross-sectional views illustrating the steps of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, and FIGS. 9A to 9C are schematic cross-sectional views illustrating the steps of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment; FIGS. It is a figure (the 3). FIG. 8A shows a process following FIG. 7E, and FIG. 9A shows a process following FIG. 8D. 10 (a) to 10 (c) are schematic cross-sectional views showing the aspect ratio, and FIGS. 11 (a) to 11 (c) show plating steps in the structures of FIGS. 10 (a) to 10 (c). FIG.
図7(a)は、拡散工程等を施しウェハプロセスが完了した状態の半導体ウェハを示している。図7(a)においては、半導体ウェハ101上に配線102と層間絶縁膜103とが形成されており、層間絶縁膜103内に配線102に接続されたビア(VIA)104が形成され、ビア104に接続された配線105と、層間絶縁膜103上を被膜するパッシベーション膜106とが形成されている。
FIG. 7A shows the semiconductor wafer in a state where the diffusion process or the like is performed and the wafer process is completed. In FIG. 7A, a
次に、図7(b)に示されるように、下層絶縁膜107を形成し、パッシベーション膜106の開口部に合わせ、下層絶縁膜107に開口部を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 7B, a lower insulating
次に、図7(c)に示されるように、ウェハ全面にUBM膜108を形成する。さらに、フォトレジスト技術を用いて、ウェハ全面にレジスト膜(図示せず)を形成し、再配線のパターン部を開口させ、レジスト膜の開口部のみに電界メッキを用いて再配線109を形成した後、レジスト膜を灰化処理により除去する。
Next, as shown in FIG. 7C, the
次に、図7(d)に示されるように、再配線109が形成されたウェハに対し、ウェハ全面に1層目のドライフィルム210を貼り付ける(図6におけるステップS1)。
Next, as shown in FIG. 7D, the first
次に、図7(e)に示されるように、所望の再配線109上にリソグラフィ技術を用い、1層目のドライフィルム210を厚さ方向に貫通する開口部(ホール)212aを形成する(図6におけるステップS2,S3)。
Next, as shown in FIG. 7E, an opening (hole) 212a penetrating through the first
次に、図8(a)に示されるように、メッキ処理(電界メッキ)によりポスト電極213aを形成する(図6におけるステップS4)。ポスト電極213aは、通常は、銅(Cu)電極であるが、他の金属の電極(例えば、金、パラジウムなど)とすることも可能である。このとき、1層目のドライフィルム210の開口部212a内のみにポスト電極213aは形成される。また、図8(a)に示されるように、ポスト電極213aの上面は、1層目のドライフィルム210の上面210aよりも低くなるように、ポスト電極213aを形成する。
Next, as shown in FIG. 8A, a
次に、図8(b)に示されるように、ウェハ全面に2層目のドライフィルム211を貼り付ける(図6におけるステップS5)。
Next, as shown in FIG. 8B, a second-layer
次に、図8(c)に示されるように、リソグラフィ技術を用い、1層目のドライフィルム210の開口部(ホール)212a上に、2層目のドライフィルム211を厚さ方向に貫通する開口部(ホール)212bを形成する(図6におけるステップS6,S7)。
Next, as shown in FIG. 8C, the second
次に、図8(d)に示されるように、メッキ処理(電界メッキ)により1層目のポスト電極上に2層目のポスト電極213bを形成する(図6におけるステップS8)。ポスト電極213bは、通常は、銅(Cu)電極であるが、他の金属の電極(例えば、金、パラジウムなど)とすることも可能である。このとき、2層目のドライフィルム211の開口部212b内のみにポスト電極213bは形成される。また、ポスト電極213bは、2層目のドライフィルム211の上面よりも高く形成することが望ましい。半導体ウェハ上に多くのポスト電極213bを形成する場合には、半導体ウェハの中央部と周辺部におけるメッキ速度が異なる場合があるが、全てのポスト電極において、2層目のドライフィルム211の上面よりも高くなるように形成する。なお、ポスト電極213aと213bを合わせたものを、ポスト電極213と呼ぶ。
Next, as shown in FIG. 8D, a
ただし、ドライフィルムを3層以上重ねて用いる場合には、1層目のポスト電極213aと同様に、2層目のポスト電極213bの上面を、2層目のドライフィルムの上面よりも低く形成する。
However, when three or more layers of dry films are used, the upper surface of the second
次に、図9(a)に示されるように、第2及び第1のドライフィルム211及び210を薬液処理により除去し(図6におけるステップS9)、さらに再配線109を阻止膜としてUBM膜108を部分的に除去する。
Next, as shown in FIG. 9A, the second and first
次に、図9(b)に示されるように、再配線109上に部品214を実装する(図6におけるステップS10)。部品214は、発光素子、受光素子、或は発振素子やセンサ等のチップ又はパッケージ化された電子部品であり、その種類及び数量は限定されない。
Next, as shown in FIG. 9B, the
その後、図9(c)に示されるように、ウェハ全面をモールド樹脂215により封止する(図6におけるステップS11)。その後、図3(a)〜(d)と同様の工程を実行する(図6におけるステップS12,S13)。以上の工程により、WL−CSPにおいて、再配線上に部品を実装し、部品をモールド樹脂で封止した半導体装置が完成する。 Thereafter, as shown in FIG. 9C, the entire wafer surface is sealed with a mold resin 215 (step S11 in FIG. 6). Thereafter, the same processes as in FIGS. 3A to 3D are performed (steps S12 and S13 in FIG. 6). Through the above steps, in WL-CSP, a semiconductor device in which a component is mounted on a rewiring and the component is sealed with a mold resin is completed.
《2−2》実施の形態1の効果
図10(a)は、比較例のホールのアスペクト比(開口部深さ/開口部幅)を示し、図10(b)及び(c)は、実施の形態1におけるホールのアスペクト比を示す。実施の形態1においては、ポスト電極形成のためのメッキ処理のマスクとして1層目のドライフィルム210を用い、ポスト電極213aを形成した後、2層目のドライフィルム211をマスクとしてポスト電極213bを形成することによって、高さの高いポスト電極213を形成する。このように、ポスト電極の形成工程を2回に分けることにより、図10(a)に示す比較例の場合に比べ、ポスト電極のメッキ工程におけるドライフィルムのアスペクト比を下げることが可能となる。
<< 2-2 >> Effect of
図11(a)に示されるように、アスペクト比の高いホールでは、メッキ処理において脱気機構を持たないCup式のメッキ装置を使用した場合、開口部内に残留した気泡を除去することは、非常に困難である。ドライフィルム110,111の開口部内に残留した気泡は、Cuメッキの阻害要因となる他、気泡を抱き込んだ状態でのポスト電極メッキは、図12に示されるように、ポスト電極113の内部に空洞を持つこととなる。ポスト電極113内部の空洞は、ポスト電極113の強度及び信頼性を著しく低下させ、工程内でのポスト電極折れ又は市場における製品不具合の原因となる。
As shown in FIG. 11A, in the case of a hole having a high aspect ratio, when a Cup type plating apparatus having no deaeration mechanism is used in the plating process, it is very difficult to remove bubbles remaining in the opening. It is difficult to. Bubbles remaining in the openings of the
これに対し、実施の形態1の製造方法よれば、図11(b)及び(c)に示されるように、脱気機構を持たない装置やCup式のメッキ装置等、安価な装置を使用しても、開口部から気泡が抜けやすいので、実装される部品214よりも高さの高いポスト電極(図9(c)の213)を、ポスト電極213内に空洞という不具合なく、形成することが可能となる。
On the other hand, according to the manufacturing method of the first embodiment, as shown in FIGS. 11B and 11C, an inexpensive apparatus such as an apparatus having no deaeration mechanism or a Cup-type plating apparatus is used. However, since air bubbles easily escape from the opening, the post electrode (213 in FIG. 9C) having a height higher than that of the
また、1層目のドライフィルム210をマスクとしたポスト電極213aの上部の高さを、1層目のドライフィルムの上面より低くすることにより、2層目のドライフィルム211の貼付け時の密着性低下の原因となるポスト電極213aの飛び出しを抑制することが可能となる。
In addition, by making the height of the upper portion of the
さらに、1層目のドライフィルム210の現像は、パターン頂部を広げるという傾向を持つ。これにより、1層目のドライフィルム210と2層目のドライフィルム211の界面には、突起部を生じ、この突起部は、モールド樹脂からのポスト電極抜けを防止するという効果が得られる。
Further, the development of the first
以上に説明したように、実施の形態1によれば、ドライフィルム貼付け、ポスト電極メッキ工程を2回に分割し高いポスト電極を形成することにより、安価な装置を使用してもポスト電極内部に空洞を生じることなく、部品実装に必要なポスト電極の高さを確保することができる。 As described above, according to the first embodiment, the post film plating process and the post electrode plating process are divided into two steps to form a high post electrode, so that even if an inexpensive apparatus is used, the post electrode is formed inside the post electrode. The height of the post electrode necessary for component mounting can be ensured without generating a cavity.
図13は、実施の形態1に係る半導体装置のポスト電極213を示す概略断面図である。図14は、図13の要部Aの拡大斜視図である。図13に示されるように、半導体基板上に備えられた配線109と、この配線109に接続される底部、この底部の反対側の頂部、底部と頂部とを繋ぐ側面を有する柱状のポスト電極213とを有する。実施の形態1においては、ポスト電極213aとポスト電極213bの継ぎ目(接合位置)230を、1層目のドライフィルム210と2層目のドライフィルム211の界面(この界面位置には、図14に示されるような、周方向に長い環状の外周突起部(段差)240が形成される)より下にしている。このようにすることで、2層目のドライフィルム211の貼付け時に生じる密着性低下を防止することが可能となり、1層目のドライフィルムと2層目のドライフィルムの界面に生じるポスト電極の段差によりモールド樹脂からのポスト電極抜けを抑制することが可能となる。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing the
また、図13及び図14に示されるポスト電極の構造は、2層目のフォトレジスト211の上に3層目のフォトレジスト(図示せず)を用いて、2層目のポスト電極と3層目のポスト電極とを形成する際に、同様に採用することが望ましい。
Further, the post electrode structure shown in FIGS. 13 and 14 is formed by using a third layer photoresist (not shown) on the
《3》実施の形態2
《3−1》実施の形態2の製造方法
図15は、実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。図16(a)〜(d)は、実施の形態2に係る半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図(その1)であり、図17(a)〜(d)は、実施の形態2に係る半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図(その2)であり、図18(a)、(b)は、実施の形態2に係る半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図(その3)である。図17(a)は、図16(d)に続く工程を示し、図18(a)は、図17(d)に続く工程を示す。また、図16(a)〜(d)、図17(a)〜(d)、図18(a)、(b)において、左側の図はウェハの中央部(外周部以外)の領域を示し、右側が、ウェハの外周部に近い領域を示す。また、図19は、スリットの形成例を概略的に示す平面図である。
<< 3 >> Embodiment 2
<< 3-1 >> Manufacturing Method of Second Embodiment FIG. 15 is a flowchart showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. FIGS. 16A to 16D are schematic cross-sectional views (part 1) illustrating the steps of the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment, and FIGS. FIGS. 18A and 18B are schematic cross-sectional views illustrating the steps of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment. FIGS. 18A and 18B are schematic cross-sectional views illustrating the steps of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment. It is a figure (the 3). FIG. 17 (a) shows a process following FIG. 16 (d), and FIG. 18 (a) shows a process following FIG. 17 (d). Further, in FIGS. 16A to 16D, FIGS. 17A to 17D, and FIGS. 18A and 18B, the left diagram shows the region of the central portion (other than the outer peripheral portion) of the wafer. The right side shows an area close to the outer periphery of the wafer. FIG. 19 is a plan view schematically showing a slit formation example.
図16(a)は、実施の形態1における図7(a)〜(c)のプロセスと同様のプロセスにより、形成される。 FIG. 16A is formed by a process similar to the process of FIGS. 7A to 7C in the first embodiment.
次に、図16(b)に示されるように、再配線109が形成されたウェハに対し、ウェハ全面に1層目のドライフィルム310を貼り付ける。
Next, as shown in FIG. 16B, a first-layer
次に、図16(c)に示されるように、所望の再配線109上に、リソグラフィ技術を用い、1層目のドライフィルム310を厚さ方向に貫通する開口部(ホール)312aを形成する(図15におけるステップS2及びステップS3)。
Next, as shown in FIG. 16C, an opening (hole) 312 a that penetrates the first
次に、図16(d)に示されるように、メッキ処理(電界メッキ)によりポスト電極313aを形成する(図15におけるステップS4)。このとき、1層目のドライフィルム310の開口部312a内のみにポスト電極313aは、形成される(図15におけるステップS4)。また、ポスト電極313aは、その上面が、1層目のドライフィルム310の上面310aよりも低くなるように形成する。
Next, as shown in FIG. 16D, the
次に、図17(a)に示されるように、ウェハ全面に2層目のドライフィルム311を貼り付ける(図15におけるステップS5)。
Next, as shown in FIG. 17A, a second-layer
次に、図17(b)に示されるように、リソグラフィ技術を用いて、1層目のドライフィルム310の開口部(ホール)312a上に、2層目のドライフィルム311を厚さ方向に貫通する開口部(ホール)312bを形成すると共に、2層目のドライフィルム311に長尺な溝であるスリット320を形成する(図15におけるステップS21,S22)。スリット320は、例えば、図19に示されるように、1個以上の所定数のポスト電極を囲うように格子状に形成してもよい。スリット320を形成する目的は、ドライフィルムを重ねて半導体ウェハ上に貼り付けたときに、ドライフィルムの収縮によって生じる内部応力の問題(ウェハの反りなど)を生じ難くすることである。したがって、スリット320の配置は、図19の例に限定されない。
Next, as shown in FIG. 17B, the second
次に、図17(c)に示されるように、電界メッキを用いて1層目のポスト電極313a上に2層目のポスト電極313bを形成する(図15におけるステップS8)。このとき、2層目のドライフィルム311の開口部にポスト電極313bは、形成される。また、ポスト電極313bは、その上面を2層目のドライフィルム311の上面よりも高く形成することが望ましい。
Next, as shown in FIG. 17C, the second
次に、図17(d)に示されるように、第2及び第1のドライフィルム311及び310を薬液処理により除去し(図15におけるステップS9)、さらに再配線109を阻止膜としてUBM膜108を除去する。
Next, as shown in FIG. 17 (d), the second and first
次に、図18(a)に示されるように、再配線109上に部品314を実装する(図15におけるステップS10)。
Next, as shown in FIG. 18A, the
その後、図18(b)に示されるように、ウェハ全面をモールド樹脂315により封止する(図15におけるステップS11)。その後、図3(a)〜(d)と同様の工程を実行する(図15におけるステップS12、S13)。以上の工程により、WL−CSPにおいて、再配線上に部品を実装し、部品をモールド樹脂で封止した半導体装置が完成する。 Thereafter, as shown in FIG. 18B, the entire wafer surface is sealed with a mold resin 315 (step S11 in FIG. 15). Thereafter, the same processes as in FIGS. 3A to 3D are performed (steps S12 and S13 in FIG. 15). Through the above steps, in WL-CSP, a semiconductor device in which a component is mounted on a rewiring and the component is sealed with a mold resin is completed.
《3−2》実施の形態2の変形例の製造方法
図20は、実施の形態2の変形例に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。図21(a)〜(e)は、実施の形態2の変形例に係る半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図(その1)であり、図22(a)〜(e)は、実施の形態2の変形例に係る半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図(その2)であり、図23(a)〜(d)は、実施の形態2の変形例に係る半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図(その3)である。図22(a)は、図21(e)に続く工程を示し、図23(a)は、図22(d)に続く工程を示す。また、図21(a)〜(e)、図22(a)〜(e)、図23(a)〜(d)において、左側の図はウェハの中央部(外周部以外)の領域を示し、右側が、ウェハの外周部に近い領域を示す。
<< 3-2 >> Manufacturing Method of Modification of Second Embodiment FIG. 20 is a flowchart showing a manufacturing method of a semiconductor device according to a modification of the second embodiment. FIGS. 21A to 21E are schematic cross-sectional views (part 1) illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a modification of the second embodiment. FIGS. 22A to 22E are FIG. 23 is a schematic cross-sectional view (part 2) illustrating a process of the method for manufacturing a semiconductor device according to the modification of the second embodiment, and FIGS. 23A to 23D are semiconductor devices according to the modification of the second embodiment; It is a schematic sectional drawing (the 3) which shows the process of this manufacturing method. FIG. 22 (a) shows a process following FIG. 21 (e), and FIG. 23 (a) shows a process following FIG. 22 (d). Further, in FIGS. 21A to 21E, 22A to 22E, and 23A to 23D, the left diagram shows the region of the central portion (other than the outer peripheral portion) of the wafer. The right side shows an area close to the outer periphery of the wafer.
図21(a)は、実施の形態1における図7(a)〜(c)のプロセスと同様のプロセスにより、形成される。 FIG. 21A is formed by a process similar to the process of FIGS. 7A to 7C in the first embodiment.
次に、図21(b)に示されるように、再配線109が形成されたウェハに対し、ウェハ全面に1層目のドライフィルム410を貼り付ける(図20におけるステップS1)。
Next, as shown in FIG. 21B, a first
次に、図21(c)に示されるように、所望の再配線109上にリソグラフィ技術を用い、1層目のドライフィルム410を厚さ方向に貫通する開口部(ホール)412aを形成すると共に、1層目のドライフィルム410に長尺な溝であるスリット57を形成し、及び、ウェハ外周部のレジスト除去部を形成する(図20におけるステップS31,S32)。
Next, as shown in FIG. 21 (c), an opening (hole) 412a penetrating the first
次に、図21(d)に示されるように、ウェハ全面にレジスト421を塗布し、図21(e)に示されるように、ポスト電極を形成する開口部412aのレジスト421をパターンニングし開口する(図20におけるステップS33)。
Next, as shown in FIG. 21 (d), a resist 421 is applied to the entire surface of the wafer, and as shown in FIG. 21 (e), the resist 421 in the
次に、図22(a)に示されるように、電界メッキを用いてポスト電極413aを形成する。このとき、1層目のドライフィルム410の開口部内のみにポスト電極413aは、形成される(図20におけるステップS4)。
Next, as shown in FIG. 22A, the
次に、図22(b)に示されるように、ウェハ外周部のレジスト421を除去し、図22(c)に示されるように、1層目のドライフィルム410上に2層目のドライフィルム411を貼り付ける(図20におけるステップS5)。このとき、ウェハ外周部では、1層目のドライフィルム410が除去された領域(UBM膜上)にも貼り付けられる。
Next, as shown in FIG. 22B, the resist 421 at the outer periphery of the wafer is removed, and as shown in FIG. 22C, the second dry film is formed on the first
次に、図22(d)に示されるように、リソグラフィ技術を用い、1層目のドライフィルム410の開口部(ホール)412a上及びスリット420上に、2層目のドライフィルム411を厚さ方向に貫通する開口部(ホール)412bを形成する(図20におけるステップS34,S35)。このとき、図22(d)に代えて、図22(e)に示されるように、リソグラフィ技術を用い、1層目のドライフィルム410の開口部(ホール)上412aにのみ、2層目のドライフィルム411を厚さ方向に貫通する開口部(ホール)412bを形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 22D, the second
次に、図23(a)に示されるように、電界メッキを用いて1層目のポスト電極413a上に2層目のポスト電極413bを形成する(図20におけるステップS8)。このとき、2層目のドライフィルム411の開口部412bにポスト電極413bは、形成される。また、ポスト電極413bは、2層目のドライフィルム411の上面よりも高く形成することが望ましい。
Next, as shown in FIG. 23A, the second layer post electrode 413b is formed on the first
次に、図23(b)に示されるように、第2及び第1のドライフィルム411及び410を薬液処理により除去し、さらに再配線109を阻止膜としてUBM膜108を除去する(図20におけるステップS9)。
Next, as shown in FIG. 23B, the second and first
次に、図23(c)に示されるように、再配線109上に部品414を実装する(図20におけるステップS10)。
Next, as shown in FIG. 23C, the
その後、図23(d)に示されるように、ウェハ全面をモールド樹脂415により封止する(図20におけるステップS11)。その後、図3(a)〜(d)と同様の工程を実行する(図20におけるステップS12,S13)。以上の工程により、WL−CSPにおいて、再配線上に部品を実装し、部品をモールド樹脂で封止した半導体装置が完成する。 Thereafter, as shown in FIG. 23D, the entire surface of the wafer is sealed with a mold resin 415 (step S11 in FIG. 20). Thereafter, the same processes as in FIGS. 3A to 3D are performed (steps S12 and S13 in FIG. 20). Through the above steps, in WL-CSP, a semiconductor device in which a component is mounted on a rewiring and the component is sealed with a mold resin is completed.
《3−3》実施の形態2の効果
図24は、ドライフィルムを2枚重ねて半導体ウェハ上に貼り付けたときに生じることがある半導体ウェハの反りを概略的に示す側面図である。図25は、ドライフィルムを2枚重ねて半導体ウェハ上に貼り付けたときに生じることがあるドライフィルム剥離を概略的に示す側面図である。図26は、ドライフィルム剥離が生じたときに、メッキ工程で剥離部に形成される余剰Cuを概略的に示す側面図である。図27(a)は、正常なメッキ工程を示す図であり、図27(b)は、ドライフィルム片がホールを塞ぐ問題を示す図である。
<< 3-3 >> Effects of Embodiment 2 FIG. 24 is a side view schematically showing warpage of a semiconductor wafer that may occur when two dry films are stacked and attached on a semiconductor wafer. FIG. 25 is a side view schematically showing dry film peeling that may occur when two dry films are stacked and pasted on a semiconductor wafer. FIG. 26 is a side view schematically showing excess Cu formed in the peeling portion in the plating step when dry film peeling occurs. FIG. 27A is a diagram illustrating a normal plating process, and FIG. 27B is a diagram illustrating a problem that a dry film piece blocks a hole.
例えば、図3(d)に示すように、部品実装を可能にする高いポスト電極を厚いドライフィルム110,111により形成する場合、積層されたドライフィルム110,111内で発生する内部応力が大きくなり、この応力は、ウェハに反りを発生させる。また、内部応力は、ドライフィルム110,111の端部(ウェハエッジ付近)に集中し、ウェハエッジ付近(外周部付近)のドライフィルム110,111の剥離(図25)を生じさせる。ドライフィルム110,111の剥離が生じた場合には、剥離の際に生じるドライフィルム片がメッキ液の中に混入し、図27(b)に示すようにドライフィルム片が開口部を塞ぎメッキ未成長の原因となり、また、ドライフィルム110,111が剥離した箇所には余剰なポスト電極(例えば、Cu電極)が成長するため、ポスト電極をメッキ処理によって形成した後の工程において、図26に示されるように、余剰Cuを起点としてウェハの割れを生じることがある。また、厚いドライフィルム110、111内で発生する内部応力は、ウェハに反りを生じさせ、ドライフィルム貼付け後の装置において真空吸着エラー等を生じ、工程の流れに不具合を生じる恐れがある。
For example, as shown in FIG. 3D, when a high post electrode that enables component mounting is formed with thick
そこで、実施の形態2では、ドライフィルムを2層としてポスト電極メッキを行うことにより、厚いドライフィルムでは、ウェハ外周部の1箇所に集中するドライフィルムの応力を、ウェハ外周部の2層目のドライフィルムを除去することにより応力集中箇所を分散させることが可能となる。ここで、ウェハ外周部は、1層目のドライフィルムで被覆されており、ウェハ外周に生じる余剰なポスト電極の成長を抑制することが可能となる。また2層目のドライフィルムに、格子状のスリットを形成することにより、ドライフィルム内で発生する応力を分散させ、ウェハ全体の反り量を抑制することが可能となる。なお、スリットによる反り防止の効果は、1層目のドライフィルム310と2層目のドライフィルム311との合計膜厚が、100μm以上、特に、150μm以上であるときに有効である。
Therefore, in the second embodiment, by performing post electrode plating with two layers of dry film, the stress of the dry film concentrated at one location on the outer periphery of the wafer is increased in the second layer on the outer periphery of the wafer. By removing the dry film, it is possible to disperse stress concentration points. Here, the outer peripheral portion of the wafer is covered with the first dry film, and it is possible to suppress the growth of excessive post electrodes generated on the outer periphery of the wafer. In addition, by forming lattice-like slits in the second dry film, it is possible to disperse the stress generated in the dry film and suppress the amount of warpage of the entire wafer. The effect of preventing warping by the slit is effective when the total film thickness of the first
また、1層目のドライフィルムのウェハ外周部を除去した場合には、ウェハ外周UBM膜108に2層目のドライフィルムが密着し、1層目のドライフィルムの端面を覆うため、応力緩和効果に加えドライフィルム界面に生じるメッキ液の染込みを抑制することが可能となる。
Further, when the wafer outer peripheral portion of the first layer dry film is removed, the second layer dry film adheres to the wafer outer
以上説明した通り、実施の形態2によれば、ウェハ外周部のドライフィルムを除去することにより、応力集中により生じるドライフィルムの剥離を防止し、メッキ液内へのドライフィルム片の混入、余剰ポスト電極成長によるウェハ割れを抑制することが可能となる。また格子状に2層目のドライフィルムのスリットを形成することにより、ドライフィルムの応力により生じるウェハのそりを抑制し、工程流動にて生じる不具合を防止することが可能となる。 As described above, according to the second embodiment, by removing the dry film on the outer peripheral portion of the wafer, peeling of the dry film caused by stress concentration is prevented, and mixing of the dry film pieces into the plating solution, excess post Wafer cracking due to electrode growth can be suppressed. Further, by forming slits of the second dry film in a lattice shape, it is possible to suppress the warpage of the wafer caused by the stress of the dry film and to prevent problems caused by the process flow.
101 半導体ウェハ、 102 配線、 103 層間絶縁膜、 104 ビア(VIA)、 105 配線、 106 パッシベーション膜、 107 下層絶縁膜、 108 UBM膜、 109 再配線、 120 ポスト電極が形成される基板、 110,210,310,410 1層目のフォトレジストドライフィルム(1層目のドライフィルム)、 210a,310a,410a 1層目のドライフィルムの上面、 111,211,311,411 2層目のフォトレジストドライフィルム(2層目のドライフィルム)、 112 開口部(ホール)、 113,213,313,413 ポスト電極、 114,214,314,414 部品、 115,215,315,415 モールド樹脂、 118 半田端子、 212a,312a,412a 1層目のドライフィルムの開口部(ホール)、 212b,312b,412b 2層目のドライフィルムの開口部(ホール)、 213a,313a,413a 1層目のポスト電極、 213b,313b,413b 2層目のポスト電極、 230 ポスト電極の接合部、 240 ドライフィルムの界面位置に発生する外周突起部、 320,420,422 スリット、 421 レジスト。
101 semiconductor wafer, 102 wiring, 103 interlayer insulating film, 104 via (VIA), 105 wiring, 106 passivation film, 107 lower insulating film, 108 UBM film, 109 rewiring, 120 substrate on which post electrode is formed, 110, 210 , 310, 410 First-layer photoresist dry film (first-layer dry film), 210a, 310a, 410a Upper surface of first-layer dry film, 111, 211, 311, 411 Second-layer photoresist dry film (Second layer dry film), 112 opening (hole), 113, 213, 313, 413 post electrode, 114, 214, 314, 414 parts, 115, 215, 315, 415 mold resin, 118 solder terminal, 212a 312a 412a First layer dry film opening (hole), 212b, 312b, 412b Second layer dry film opening (hole), 213a, 313a, 413a First layer post electrode, 213b, 313b, 413b 2
Claims (6)
前記配線に接続される底部、前記底部の反対側の頂部、及び前記底部と前記頂部とを繋ぐ側面を有する柱状のポスト電極と
を有し、
前記ポスト電極は、メッキ処理により形成された第1のポスト電極と、メッキ処理により前記第1のポスト電極上に形成された第2のポスト電極とを含み、
前記ポスト電極の前記側面には、前記第1のポスト電極と前記第2のポスト電極との接合位置よりも高い位置に、周方向に長い外周突起部が形成されている
ことを特徴とする半導体装置。 Wiring provided on the semiconductor substrate;
A columnar post electrode having a bottom connected to the wiring, a top opposite to the bottom, and a side surface connecting the bottom and the top;
The post electrode includes a first post electrode formed by plating, and a second post electrode formed on the first post electrode by plating,
An outer peripheral projection that is long in the circumferential direction is formed on the side surface of the post electrode at a position higher than the joining position of the first post electrode and the second post electrode. apparatus.
前記ポスト電極の前記頂部上に備えられた半田端子と
をさらに有することを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の半導体装置。 A mold resin covering the side surface of the post electrode;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a solder terminal provided on the top of the post electrode.
をさらに有することを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の半導体装置。 5. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an electronic component mounted on a wiring on which the columnar electrode is not formed among the wirings provided on the semiconductor substrate. 6. .
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein a height of the electronic component is higher than a length of the first post electrode.
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