JP2606070B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に関し、特にバンプを有する半導体装置及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のバンプを有する半導体チップから
なる従来の半導体装置では、バンプの上面は概略平坦な
面からなる。このような半導体チップは、例えばＴＡＢ
実装に供せられる。これらのバンプは一般に金により構
成されるため、半導体チップの製造原価に占るバンプの
製造原価は大きな比率となり、通常の（バンプを有さな
い）半導体チップの製造原価に比べてこのような半導体
チップの製造原価が極めて高いものになる。

【０００３】このため、半導体チップ自体が良品である
が、ＴＡＢ実装により不良（組み立て不良）となった場
合、この半導体チップは再実装されることが好ましくな
る。（第１のインナリードが接続された第１の樹脂シー
トが連続してなる）第１のフィルムキャリアの第１のイ
ンナリードにバンプがボンディング（ＴＡＢ実装）され
た後，もしくはこの第１のフィルムキャリアが個々の第
１の樹脂シートに切断さて個々のＴＡＢ実装品（第１の
インナリードと第１の樹脂シートと半導体チップとから
なる）に分断された後に不良が発見された場合、不良と
なったＴＡＢ実装品の第１のインナリードと半導体チッ
プとが分離される。その後、この半導体チップは、（第
２のインナリードが接続された第２の樹脂シートが連続
してなる）第２のフィルムキャリアに再びＴＡＢ実装さ
れる。しかしながら、第２のフィルムキャリアに接続さ
れた第２のインナリードにこのような半導体チップのバ
ンプを再ボンディングすることは困難である。これは、
第１のインナリードと半導体チップとの分離が完全に行
なわれず、いくつかのバンプに第１のインナリードが接
続されたまま残されたり、あるいは逆に、いくつかのバ
ンプの一部が第１のインナリードに付着して半導体チッ
プから剥されてバンプの変形，もしくは破壊が起るため
である。

【０００４】上記問題の解決手段が、特開平３−５８４
２６号公報に開示されている。ＴＡＢ実装された半導体
装置の平面図である図４（ａ），および図４（ａ）のＢ
Ｂ線での断面図である図４（ｂ）を参照すると、上記公
報記載の半導体装置の構成は、次のようになっている。

【０００５】半導体チップ２１０の上面には、配線層２
１５が設けられている。配線層２１５の半導体チップ２
１０縁端部近傍の所定部分には、実装用バンプ２０６が
設けられている。半導体チップ２１０縁端部と反対側で
上記実装用バンプ２０６に近接した所定部分の上記配線
層２１５には、再ボンディング用バンプ２０８が設けら
れている。再ボンディング用バンプ２０８の高さは、実
装用バンプ２０６の高さより高く設定されている。実装
用バンプ２０６と再ボンディング用バンプ２０８とは、
配線層２１５を介して電気的に接続されている。一端が
樹脂シート２２０に接続された実装用インナリード２２
１の他端は、実装用バッド２０６のみにボンディングさ
れている。

【０００６】上記公報記載の半導体装置では、半導体チ
ップ２１０がＴＡＢ実装された後に不良が発見されたと
き、不良解析（もしくはこの半導体チップ２１０を再実
装）するために、まず、実装用インナリード２２１を実
装用バンプ２０６から剥し、次に、他の樹脂シートに接
続された別のインナリードを再ボンディング用バンプ２
０８にボンディングする。いくつかの実装用バンプ２０
６に実装用インナリード２２１が接続されたまま残され
ても、再ボンディング用バンプ２０８の高さが実装用バ
ンプ２０６の高さより高いため、不良解析（もしくはこ
の半導体チップ２１０の再実装）が容易となる。あるい
は逆に、いくつかの実装用バンプ２０６の一部が実装用
インナリード２２１に付着して半導体チップ２１０から
剥されて実装用バンプ２０６の変形，もしくは破壊が生
じても、再ボンディング用バンプ２０８の存在により、
不良解析（もしくはこの半導体チップ２１０の再実装）
が容易となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の半導体装置を利用しても、次のような問題点が
解決されないで残されている。

【０００８】（１）実装用バンプ２０６の位置と再ボン
ディング用バンプ２０８の位置とが異なるため、インナ
リードに接続された樹脂シートが連続してなる再実装用
のフィルムキャリアは、実装用インナリード２２１に接
続された樹脂シート２２０が連続してなる実装用のフィ
ルムキャリアと同一形状のものを用いることができな
い。

【０００９】（２）実装用インナリード２２１を実装用
バンプ２０６から剥した際に、実装用バンプ２０６に実
装用インナリード２２１が接続されたまま残された場
合、隣接して残された２つの実装用インナリード２２１
が短絡しやすくなり、残された実装用のインナリード２
２１と再ボンディング用バンプ２０８に接続された新た
なインナリードとが短絡しやすくなる。

【００１０】（３）実装用バンプ２０６と再ボンディン
グ用バンプ２０８とを設けるため、半導体チップ２１０
のチップサイズが大きくなり、製造原価が上昇する。

【００１１】（４）実装用バンプ２０６の高さよりも高
さの高い再ボンディング用バンプ２０８が必要なため、
この再ボンディング用バンプ２０８を形成するための金
属材料が必要となり、このことも製造原価の上昇の要因
となる。

【００１２】本発明の目的は、半導体チップが実装され
た半導体装置からこの半導体チップが支障なく分離で
き、さらにこの半導体チップが容易に再度実装できる構
造を有する半導体装置，およびその製造方法を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
表面に半導体素子が設けられた半導体基板と、上記半導
体基板の上面を覆いかつ上記半導体素子の所定部に達す
る接続孔を有する絶縁膜と、上記絶縁膜の上面に設けら
れかつ上記接続孔を介して上記半導体素子に接続される
配線層と、上記配線層の上面の所定部分に設けられたバ
ンプとを有する半導体チップを具備する半導体装置であ
って、上記配線層が積層構造をなし、この配線層の少な
くとも上層が第１の導電性材料からなることと、上記バ
ンプが、上記配線層の上面に直接に接続して設けられた
上記第１の導電性材料からなる第１のバンプと、この第
１のバンプの上面に直接に接続して設けられた第２の導
電性材料からなる接着層と、この接着層の上面に直接に
接続して設けられたこの第１の導電性材料からなる第２
のバンプと有して構成されることと、さらに上記第２の
導電性材料が、上記第１の導電性材料に対して、選択的
にウェット・エッチングすることが可能な導電性材料で
あることとを併せて特徴とする。

【００１４】好ましくは、上記半導体装置は一端が樹脂
シートに接続されたインナリードを有し、このインナリ
ードの他端は上記第２のバンプの上面に接続される。さ
らに好ましくは、上記第２の導電性材料が銅，ニッケル
およびクロムの少なくとも１つからなる。

【００１５】本発明の半導体装置の製造方法は、表面に
半導体素子が形成された半導体基板の上面を覆う絶縁膜
を形成し、この絶縁膜の上面を覆う給電層を形成する工
程と、上記給電層の上面に第１の開口パターンを有する
第１のフォトレジスト膜を形成し、第１の電解メッキに
より，上記第１の開口パターンの部分の上記給電層の上
面に所定膜厚の金膜を形成する工程と、上記第１のフォ
トレジスト膜を除去し、上記絶縁膜を覆い，上記金膜の
所定部分に達する第２の開口パターンを有する第２のフ
ォトレジスト膜を形成し、第２の電解メッキにより，上
記第２の開口パターンの部分の上記金膜の上面に所定膜
厚の金からなる第１のバンプを形成する工程と、第３の
電解メッキにより、上記第２の開口パターンの部分の上
記第１のバンプの上面に、銅膜，ニッケル膜，およびク
ロム膜の少なくとも１つからなる所定膜厚の接着層を形
成する工程と、第４の電解メッキにより、上記第２の開
口パターンの部分の上記接着層の上面に、所定膜厚の金
からなる第２のバンプを形成する工程と、上記第２のフ
ォトレジスト膜を除去し、上記金膜をマスクにして上記
給電層をエッチング除去し、上記金膜，および上記給電
層が積層してなる配線層を形成する工程と、上記半導体
基板をダイシングして半導体チップを形成する工程とを
有する。

【００１６】好ましくは、一端が樹脂シートに接続され
たインナリードの他端に、上記第２のバンプの上面をボ
ンディングする工程を併せて有する。さらに好ましく
は、上記接着層を選択的に除去することにより上記第２
のバンプと上記第１のバンプとを分離し、かつ、上記樹
脂シート並びに上記インナリードと上記半導体チップと
を分離する工程と、一端が他の樹脂シートに接続された
別のインナリードの他端に、上記第１のバンプの上面を
ボンディングする工程と、を併せて有する。

【００１７】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１８】ＴＡＢ実装された半導体装置の平面図であ
る図１（ａ），および図１（ａ）のＡＡ線での断面図で
ある図１（ｂ）を参照すると、本発明の一実施例の半導
体装置は、半導体チップ１１０からなる。

【００１９】この半導体チップ１１０は、表面に半導体
素子（図示せず）が設けられた半導体基板１０１と、半
導体基板１０１の上面を覆う絶縁膜１０２と、絶縁膜１
０２に設けられた接続孔（図示せず）を介して上記半導
体素子に接続され，絶縁膜１０２の上面に設けられた配
線層１１５（この配線層１１５の構成の詳細は、後述す
る）と、配線層１１５の上面の所定部分に直接に接続し
て設けられた膜厚５〜２０μｍ程度の金からなる第１の
バンプ１０６と、第１のバンプ１０６の上面に直接に接
続して設けられた例えば膜厚２〜５μｍ程度の銅からな
る接着層１０７と、接着層１０７の上面に直接に接続し
て設けられた膜厚２〜３μｍ程度の金からなる第２のバ
ンプ１０８とから構成されている。

【００２０】上記第１のバンプ１０６の膜厚（高さ）
は、例えば上記公報記載の半導体装置の実装用バンプ２
０６の膜厚（高さ）と同程度でよい。上記第２のバンプ
１０８の膜厚は、ＴＡＢ実装（ボンディング）に際して
上記接着層１０７の形状を損なわない程度あればよく、
上記公報記載の半導体装置の再ボンディング用バンプ２
０６の膜厚（高さ）に比べて、充分に薄い。

【００２１】本実施例の半導体装置である半導体チップ
１１０は、一端が樹脂シート１２０に接続されたインナ
リード１２１の他端を上記第２のバンプ１０８の上面に
接続（ボンディング）することにより、樹脂シート１２
０が連続してなるフィルムキャリアにＴＡＢ実装されて
いる。

【００２２】半導体装置の断面図である図２の参照する
と、上記一実施例を利用することにより、以下のことが
可能となる。

【００２３】樹脂シート１２０が連続してなるフィルム
キャリアが個々の樹脂シート１２０ごとに分断された
後、まず、ＴＡＢ実装された半導体チップ１１０が、燐
酸系の溶液に浸される。これより、接着層１０７がエッ
チングされ、半導体チップ１１０ａとインナリード１２
１とに分離される。このとき、インナリード１２１の他
端には、第２のバンプ１０８が接続されたまま残り、半
導体チップ１１０ａのバンプ部分は、第１のバンプ１０
６のみからとなる〔図２（ａ）〕。

【００２４】次に、第１のバンプ１０６の上面に、一端
が樹脂シート１２０ａ（上記樹脂シート１２０と同形）
に接続されたインナリード１２１ａ（上記インナリード
１２１の同形）の他端が、接続（ボンディング）される
〔図２（ｂ）〕。

【００２５】このようなことが可能であるため、上記一
実施例による半導体装置は、上記公報記載の半導体装置
と異なり、以下の利点がある。

【００２６】（１）（再ボンディング用の）第１のバン
プ１０６が第２のバンプ１０８の直下にある（第１のバ
ンプ１０６の平面位置座標と第２のバンプ１０８の平面
位置座標とは一致している）ため、再ボンディングに用
いるインナリード１２１ａ（およびこのインナリード１
２１ａに接続される樹脂シート１２０ａ）は、実装用の
インナリード１２１（および樹脂シート１２０）と同一
形状のものを用いることが可能である。すなわち、再実
装用に、新たな別形状のフィルムキャリア（インナリー
ドが接続された樹脂シートが、連続してなる）を用意す
るこのが不要となる。

【００２７】（２）接着層１０７が存在することから、
この接着層１０７を選択的にウェットエッチングすれ
ば、ＴＡＢ実装された半導体チップ１１０とインナリー
ド１２１との分離は確実に行なわれる。すなわち、分離
された半導体チップ１１０ａの側にはインナリード１２
１が残らない。このため、インナリード１２１とインナ
リード１２１ａとの短絡は起りえない。

【００２８】（３）第１のバンプ１０６の平面位置座標
と第２のバンプ１０８の平面位置座標とが一致している
ため、半導体チップ１１０のチップサイズは大きくする
必要がなく、チップサイズに起因する製造原価の上昇は
ない。

【００２９】（４）第２のバンプ１０８の膜厚が上記公
報記載の半導体装置の再ボンディング用バンプ１０６の
膜厚（高さ）に比べて充分に薄いため、バンプ形成のた
めの資材の製造原価の上昇も低減される。

【００３０】なお、上記一実施例によるバンプを有する
半導体チップからなる半導体装置は、ＴＡＢ実装以外の
実装に供することも可能であり、その場合にも再実装す
ることは容易である。

【００３１】半導体装置の製造工程の断面図である図３
を参照すると、上記一実施例の半導体装置は、以下のよ
うに製造される。

【００３２】まず、半導体基板１０１の表面に半導体素
子（図示せず）が形成され、全面に例えばシリコン酸化
膜からなる絶縁膜１０２が形成される。絶縁膜１０２に
半導体素子に達する接続孔（図示せず）が形成された
後、全面に給電層１０３ａと給電層１０３ｂとが形成さ
れる。給電層１０３ａは、上記絶縁膜１０２と給電層１
０３ｂとの密着性を確保するためのものであり、チタ
ン，もしくはチタンタングステン等の導電体膜が用いら
れる。この給電層１０３ａの膜厚は、２０〜１５０ｎｍ
程度である。上記給電層１０３ｂは、電解メッキ法等に
よりこの給電層１０３ｂの上層に形成される金属膜の被
着性を確保する必要から、金，白金，あるいはパラジウ
ムからなる。この給電層１０３ｂの膜厚も、２０〜１５
０ｎｍ程度である。

【００３３】次に、第１の開口パターン（配線層が形成
される領域と一致する）を有する第１のフォトレジスト
膜１０４が形成される。この第１のフォトレジスト膜１
０４をマスクにし，給電層１０３ａおよび給電層１０３
ｂを給電層として用いた第１の電解メッキにより、膜厚
１〜２μｍ程度の金膜１０５が形成される〔図３
（ａ）〕。

【００３４】次に、上記フォトレジスト膜１０４が除去
された後、上記金膜１０５の上面の所定個所に達する第
２の開口パターンを有する第２のフォトレジスト膜１１
４が形成される。この第２のフォトレジスト膜１１４を
マスクにし，給電層１０３ａと給電層１０３ｂと金膜１
０５とを給電層として用いた第２の電解メッキにより、
膜厚５〜２０μｍ程度の金からなる第１のバンプ１０６
が、上記第２の開口部により露出された金膜１０５の上
面に形成される。

【００３５】続いて、第２のフォトレジスト膜１１４を
マスクにし，給電層１０３ａと給電層１０３ｂと金膜１
０５と上記第１のバンプ１０６とを給電層として用いた
第３の電解メッキにより、例えば膜厚２〜５μｍ程度の
銅からなる接着層１０７が、第１のバンプ１０６の上面
に形成される。この接着層１０７を構成する金属は、電
解メッキが可能な金属であることと、金との密着性が良
好であることと、金に対してこの金属が選択性よくエッ
チングできるエッチャントが存在することとを満たすこ
とが必要である。このことから、この接着層１０７を構
成する金属としては、上記銅の他に、ニッケル，クロム
等でもよく、またこれら銅，ニッケル，クロムを適宜に
組み合わせた積層膜でもよい。

【００３６】さらに続いて、第２のフォトレジスト膜１
１４をマスクにし，給電層１０３ａと給電層１０３ｂと
金膜１０５と第１のバンプ１０６と上記接着層１０７と
を給電層として用いた第４の電解メッキにより、膜厚２
〜３μｍ程度の金からなる第２のバンプ１０８が、上記
接着層１０７の上面に形成される〔図３（ｂ）〕。

【００３７】次に、上記フォトレジスト膜１１４が除去
される。６弗化硫黄をエッチャントガスとし，金膜１０
５をマスクとした反応性イオンエッチングにより、金膜
１０５に覆われていない部分の上記給電層１０３ｂと上
記給電層１０３ａとが順次除去され、金膜１０５，給電
層１０３ｂ，および給電層１０３ａが積層されてなる配
線層１１５が形成される〔図３（ｃ）〕。続いて、半導
体基板１０１がダイシングされ、図１に示した半導体チ
ップ１１０が得られる。なお、上記反応性イオンエッチ
ングにより金膜１０５，および第２のバンプ１０８の表
面もエッチングされるが、これらの膜厚は給電層１０３
ｂ（および給電層１０３ａ）の膜厚に比べて充分に厚い
ため、支障はない。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
は、半導体素子に接続される配線層と配線層の上面の所
定部分に設けられたバンプとを有する半導体チップを具
備する半導体装置であり、配線層が積層構造をなしてこ
の配線層の少なくとも上層が第１の導電性材料からな
り、バンプが配線層の上面に直接に接続して設けられた
第１の導電性材料からなる第１のバンプとこの第１のバ
ンプの上面に直接に接続して設けられた第２の導電性材
料からなる接着層とこの接着層の上面に直接に接続して
設けられた第１の導電性材料からなる第２のバンプとか
らなり、さらにこの第２の導電性材料が第１の導電性材
料に対して選択的にウェット・エッチングすることが可
能な導電性材料であることから、以下の効果が生じる。
まず、ＴＡＢ実装の場合、（樹脂シート並びにインナリ
ード等からなる）フィルムキャリアを再実装用に別途新
規に製造しておく必要はない。次に、当初ＴＡＢ実装さ
れた半導体チップをインナリード（および樹脂シート）
から分離して同一形状の別のインナリード（および樹脂
シート）を含んだフィルムキャリアに再実装するに際し
て、第２のバンプに当初ＴＡＢ実装された半導体チップ
と当初のインナリードとは接着層の選択的なエッチング
により、第１のバンプ（および配線層）に損傷を与える
ことなく容易，かつ確実に分離されるため、再実装され
た半導体チップにおけるバンプ間の短絡は完全に避けら
れる。さらに、実装方式とは関係なく、バンプが上記構
造を採るため、チップサイズの増加の回避，およびバン
プ形成のための資材費の上昇の低減が容易になり、製造
原価の上昇は抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の平面図，および断面図であ
る。

【図２】上記一実施例の効果を説明するための断面図で
ある。

【図３】上記一実施例の製造工程の断面図である。

【図４】従来のＴＡＢ方式の半導体装置の平面図，およ
び断面図である。

【符号の説明】

１０１ 半導体基板 １０２ 絶縁膜 １０３ａ，１０３ｂ 給電層 １０４，１１４ フォトレジスト膜 １０５ 金膜 １０６ 第１のバンプ １０７ 接着層 １０８ 第２のバンプ １１０，１１０ａ，２１０ 半導体チップ １１５，２１５ 配線層 １２０，１２０ａ，２２０ 樹脂シート １２１，１２１ａ インナリード ２０６ 実装用バンプ ２０８ 再ボンディング用バンプ ２２１ 実装用インナリード

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に半導体素子が設けられた半導体基
   板と、前記半導体基板の上面を覆いかつ前記半導体素子
   の所定部に達する接続孔を有する絶縁膜と、前記絶縁膜
   の上面に設けられかつ前記接続孔を介して前記半導体素
   子に接続される配線層と、前記配線層の上面の所定部分
   に設けられたバンプとを有する半導体チップを具備する
   半導体装置であって、前記配線層が積層構造をなし、該配線層の少なくとも上
   層が第１の導電性材料からなることと、 前記バンプが、前記配線層の上面に直接に接続して設け
   られた前記第１の導電性材料からなる第１のバンプと、
   該第１のバンプの上面に直接に接続して設けられた第２
   の導電性材料からなる接着層と、該接着層の上面に直接
   に接続して設けられた該第１の導電性材料からなる第２
   のバンプと有して構成されることと、 さらに前記第２の導電性材料が、前記第１の導電性材料
   に対して、選択的にウェット・エッチングすることが可
   能な導電性材料であることと を併せて特徴とする半導体
   装置。
2. 【請求項２】 前記半導体装置は一端が樹脂シートに接
   続されたインナリードを有し、該インナリードの他端は
   前記第２のバンプの上面が接続されていることを特徴と
   する請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 前記第２の導電性材料が、銅，ニッケル
   およびクロムの少なくとも１つからなることを特徴とす
   る請求項１あるいは請求項２記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 表面に半導体素子が形成された半導体基
   板の上面を覆う絶縁膜を形成し、該絶縁膜の上面を覆う
   給電層を形成する工程と、 前記給電層の上面に第１の開口パターンを有する第１の
   フォトレジスト膜を形成し、第１の電解メッキにより，
   前記第１の開口パターンの部分の前記給電層の上面に所
   定膜厚の金膜を形成する工程と、 前記第１のフォトレジスト膜を除去し、前記絶縁膜を覆
   い，前記金膜の所定部分に達する第２の開口パターンを
   有する第２のフォトレジスト膜を形成し、第２の電解メ
   ッキにより，前記第２の開口パターンの部分の前記金膜
   の上面に所定膜厚の金からなる第１のバンプを形成する
   工程と、 第３の電解メッキにより、前記第２の開口パターンの部
   分の前記第１のバンプの上面に、銅膜，ニッケル膜，お
   よびクロム膜の少なくとも１つからなる所定膜厚の接着
   層を形成する工程と、 第４の電解メッキにより、前記第２の開口パターンの部
   分の前記接着層の上面に、所定膜厚の金からなる第２の
   バンプを形成する工程と、 前記第２のフォトレジスト膜を除去し、前記金膜をマス
   クにして前記給電層をエッチング除去し、前記金膜，お
   よび前記給電層が積層してなる配線層を形成する工程
   と、 前記半導体基板をダイシングして半導体チップを形成す
   る工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造
   方法。
5. 【請求項５】 一端が樹脂シートに接続されたインナリ
   ードの他端を、前記半導体チップの前記第２のバンプの
   上面にボンディングする工程とを有することを特徴する
   請求項４記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記接着層を選択的に除去して前記第２
   のバンプと前記第１のバンプとを分離することにより、
   前記樹脂シートと前記半導体チップとを分離する工程
   と、 一端が他の樹脂シートに接続された別のインナリードの
   他端に、前記第１のバンプの上面をボンディングする工
   程とを有することを特徴とする請求項５記載の半導体装
   置の製造方法。