JP4015790B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。特に、半導体集積回路が形成された半導体素子を保護し、外部機器との電気的な接続を確保する半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化および高機能化に伴って、電子機器に電気的に接続される半導体素子上の電極端子（入出力端子など）の数は増加し、電極端子のピッチは狭小化している。そのため、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ・Ｆｌａｔ・Ｐａｃｋａｇｅ）などのワイヤーボンディング法を用いた従来のパッケージ形態では、電極端子と外部端子との電気的な接続を確保することが困難となってきている。そこで、半導体装置の裏面に外部接続端子を備えたＢＧＡ（Ｂａｌｌ・Ｇｒｉｄ・Ａｒｒｅｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ・Ｓｃａｌｅ・Ｐａｃｋａｇｅ）などのパッケージ形態が開発され、このようなパッケージ形態の使用が主流になりつつある。
【０００３】
しかしながら、ＢＧＡやＣＳＰなどのパッケージ形態においても、電極端子の狭ピッチ化は依然として大きな問題である。この問題を解決するために、半導体素子の電極端子から再び配線を行うことによって、パッド間隔を広げて外部端子を配列させるという技術が開発され、この技術によって、ＢＧＡやＣＳＰなどの開発が加速されている。
【０００４】
以下、図１０（ａ）および（ｂ）を参照しながら、従来の半導体装置３００を説明する。図１０（ａ）は、半導体装置３００の上面を模式的に示し、図１０（ｂ）は、半導体装置３００の断面を模式的に示している。
【０００５】
半導体装置３００は、半導体集積回路を内蔵した半導体チップ（半導体素子）３０２と、電極端子３０３が配列された半導体チップ３０２の主面上に形成された絶縁層３０４と、絶縁層３０４上に形成された外部端子３０６とを有している。電極端子３０３と外部端子３０６との間は、配線３０５によって電気的に接続されている。電極端子３０３は、半導体チップ３０２内の半導体集積回路（不図示）に電気的に接続されており、電極端子３０３が配列された半導体チップ３０２の主面上には、半導体集積回路を保護するパッシベーション膜３０７が形成されている。パッシベーション膜３０７は、電極端子３０３を露出する開口部を有しており、開口部内で電極端子３０３を露出している。パッシベーション膜３０７の開口部近傍には、パッシベーション膜３０７上に形成された絶縁層３０４の厚さによって生じる段差部３０８が形成されている。絶縁層３０４の厚さは１μｍ程度であるのが典型的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体装置３００では、絶縁層３０４の厚さが１μｍ程度であったため、スパッタリング法やメッキ法を用いて段差部３０８に配線３０５を形成することは容易であった。また、段差部３０８の段差（高さ）が小さかったため、熱サイクル試験などの環境信頼性試験を行った場合でも、段差部３０８の配線３０５にクラックの発生などの問題は生じなかった。
【０００７】
しかしながら、絶縁層３０４が厚く形成される場合、段差部３０８の段差は大きくなるため、熱サイクル試験などの環境信頼性試験を行うと、段差部３０８の配線３０５にクラックの発生などが起こりやすくなる。段差部３０８の配線３０５にクラックが発生しやすい理由は、段差部３０８の配線３０５はほぼ直角に形成されているので、配線３０５に熱応力が加わると、段差部３０８の配線３０５に応力が集中することになるからである。
【０００８】
配線３０５と半導体チップ３０２との間に高い絶縁性が要求される場合や、配線３０５と半導体チップ３０２との間に生じる熱応力の緩和が要求される場合には、絶縁層３０を厚く形成する手法が用いられるようになってきている。このため、絶縁層３０４を厚くした場合でも、段差部３０８の配線３０５にクラックが発生しないような半導体装置が望まれている。
【０００９】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、絶縁層を厚く形成した場合でも段差部の配線にクラックの発生などの問題が起こることを低減でき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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体装置は、電極端子が形成された主面を有する半導体素子と、前記半導体素子の前記主面上に形成され、前記電極端子を露出している絶縁層と、前記絶縁層上に形成された外部端子と、前記電極端子と前記外部端子とに電気的に接続された配線とを有し、前記絶縁層はテーパ状または階段状の側面を有しており、前記配線の一部は前記絶縁層のテーパ状または階段状の前記側面上に形成されており、そのことによって上記目的が達成される。
【００１１】
本発明による半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上にネガ型の感光性樹脂層を形成する工程と、前記感光性樹脂層に所定のパターンの透光部を有するフォトマスクを介して光を照射する工程であって、前記透光部の周辺の前記感光性樹脂層に拡散光を照射する照射工程と、光を照射された前記感光性樹脂層を現像することによって、前記拡散光が照射された領域にテーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程とを包含する。
【００１２】
前記照射工程において、前記フォトマスクは、前記感光性樹脂層との間に０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下のギャップを保って配置されることが好ましい。
【００１３】
本発明による他の半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上にネガ型の感光性樹脂層を形成する工程と、前記感光性樹脂層に所定のパターンの透光部を有するフォトマスクを介して光を照射する工程であって、前記透光部の周辺の前記感光性樹脂層に、前記感光性樹脂層と前記感光性樹脂層の下地との境界面で乱反射された光が照射される照射工程と、光を照射された前記感光性樹脂層を現像することによって、前記乱反射した光が照射された領域にテーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程とを包含する。
【００１４】
前記照射工程で前記感光性樹脂層に照射される露光量は、前記感光性樹脂層に垂直な側面を形成するための露光量より多いことが好ましい。
【００１５】
前記照射工程で前記感光性樹脂層に照射される露光量は、前記感光性樹脂層に垂直な側面を形成するための露光量の１．２倍以上であることが好ましい。
【００１６】
本発明による更に他の半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上に溶媒を含む感光性樹脂層を形成する工程と、前記感光性樹脂層に含まれる前記溶媒の量を調整する工程と、前記感光性樹脂層に所定のパターンの透光部を有するフォトマスクを介して光を照射する工程と、光を照射された前記感光性樹脂層を現像する工程と、現像された前記感光性樹脂層に含まれる前記溶媒を除去して前記感光性樹脂層を収縮させることによって、テーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程とを包含する。
【００１７】
前記現像された前記感光性樹脂層から除去される前記溶媒の量は、前記感光性樹脂層の固体分１００重量部に対して１０重量部以上であることが好ましい。
【００１８】
本発明による更に更に他の半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上にネガ型の感光性樹脂層を形成する工程と、所定のパターンの透光部を有するフォトマスクを介して前記感光性樹脂層を露光する工程と、露光された前記感光性樹脂層の周辺の前記感光性樹脂層の樹脂の一部が残存するように現像することによって、テーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程とを包含する。
【００１９】
本発明による更に更に更に他の半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上に樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層上にマスク層を形成する工程と、前記マスク層の周辺の前記樹脂層の樹脂の一部が残存するように、前記マスク層を用いて前記樹脂層をエッチングすることによってパターニングし、それによってテーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程とを包含する
本発明による別の半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上に硬化性樹脂ペースト層を形成する工程と、前記硬化性樹脂ペースト層を放置し、硬化性樹脂ペーストの重みのため垂れ下がることによってテーパ状の側面を有する硬化性樹脂層を形成する工程と、前記硬化性樹脂層を硬化させることによって、テーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程とを包含する。
【００２０】
前記硬化性樹脂ペーストの粘度は５Ｐａ・ｓ以上５００Ｐａ・ｓ以下の範囲内にあることが好ましい。
【００２１】
スクリーン印刷法によって前記硬化性樹脂ペースト層を形成することが好ましい。
【００２２】
本発明による更に別の半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上に第１感光性樹脂層を形成する工程と、
前記第１感光性樹脂層に第１パターンの透光部を有する第１フォトマスクを介して光を照射する工程と、光を照射された前記第１感光性樹脂層を現像することによって、第１絶縁層を形成する工程と、前記第１絶縁層上に前記第１絶縁層の上面より狭い上面を有する第２感光性樹脂層を形成する工程と、前記第２感光性樹脂層に第２パターンの透光部を有する第２フォトマスクを介して光を照射する工程と、光を照射された前記第２感光性樹脂層を現像することによって、第２絶縁層を形成する工程とを包含し、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を有し、階段状の前記側面を有する前記絶縁層が形成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態を説明する。以下の図面においては、簡単さのために、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
（実施形態１）
図１および図２を参照しながら、本発明の実施形態１を説明する。図１は、テーパ状の側面を有する絶縁層を備えた半導体装置１００の断面を模式的に示している。
【００２４】
半導体装置１００は、半導体チップ（半導体素子）２と、電極端子３が配列された半導体チップ２の主面上に形成された絶縁層４と、絶縁層４上に形成された外部端子９とを有している。外部端子９は、外部機器（不図示）に接続可能であり、外部端子９と電極端子３との間は、配線６によって電気的に接続されている。
【００２５】
半導体チップ２は、半導体集積回路（不図示）を内蔵しており、半導体集積回路は電極端子３に電気的に接続されている。半導体集積回路を保護するために、半導体チップ２の主面上にはパッシベーション膜７が形成されている。パッシベーション膜７は、電極端子３を露出する開口部を有しており、開口部内で電極端子３を露出している。
【００２６】
パッシベーション膜７上には、絶縁層４が形成されている。絶縁層は、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などの材料から構成されており、低温形成の観点からエポキシ樹脂から構成されていることが好ましい。絶縁層４の厚さは、例えば５〜２００μｍ程度であり、形成の容易性と環境信頼性との観点から５０μｍ程度であることが好ましい。絶縁層４の厚さによって、半導体チップ２上には段差部５が形成されている。
【００２７】
絶縁層４はテーパ状の側面８を有しており、絶縁層４の側面８は絶縁層４の底面に対して角θ（テーパ角θ）１０にて傾斜している。テーパ角θ１０は鋭角であり、形成の容易性の観点から４０度以上であることが好ましく、環境試験下での信頼性の観点から８０度以下であることが好ましい。
【００２８】
電極端子３と外部端子９との間を電気的に接続する配線６の一部は、絶縁層４の側面８に形成されている。配線６は、例えば、銅から構成されている。配線６の厚さは、必要に応じて適宜設定すればよいが、例えば、３〜３０μｍ程度である。外部端子９は、例えば、銀から構成されている。外部端子９を配線６の一部として形成することも可能である。
【００２９】
段差部５に加わる応力を調べるために、有限要素法を用いて応力解析を行った。応力解析を行った絶縁層４のヤング率は３ＭＰａであり、熱膨張係数は７０×１０-6／℃である。応力解析の結果、絶縁層４の厚さが５０μｍである場合、テーパ角θ１０が４５度のときに加わる応力は、テーパ角θ１０が９０度のときの段差部５に加わる応力と比較して約０．７７倍に低減される。従って、テーパ角θ１０が鋭角であるテーパ状の側面８上に配線６の一部を形成すれば、段差部８の配線６にクラックが発生することを低減することができる。
【００３０】
図２は、半導体装置１００の改変例の１つである半導体装置２００の断面を模式的に示している。
【００３１】
半導体装置２００は、テーパ状の側面８を有する絶縁層４上に形成された外部端子９に半田ボール３０を載置した構造を有している。図１に示した半導体装置１００の場合と同様に、絶縁層４の側面８はテーパ角θ１０で傾斜している。半田ボール３０は、外部接続端子として機能し、半田ボール３０を介して半導体装置２が配線基板（プリント基板など）に実装可能となる。半田ボール３０が載置される外部端子９を除く領域には、配線６を覆うようにソルダーレジスト層３１が形成されている。半田ボール３０およびソルダーレジスト層３１は、公知の技術を用いて作製することができる。
【００３２】
半田ボール３０のピッチは、半導体チップ２の主面上に配列された電極端子２のピッチよりも大きくすることができるため、半導体装置２００は、狭ピッチの電極端子２を有する半導体チップ２に対して好適に適用することができる。
【００３３】
本実施形態によれば、絶縁層４のテーパ状の側面８上に配線６の一部が形成されているため、段差部５の配線６に集中して印加される応力を緩和することができる。従って、例えば熱サイクル試験などを行うことによって、半導体チップ２と配線６との間に熱応力が発生した場合であっても、配線６にクラックが発生することを低減させることができる。
【００３４】
なお、上記実施形態では、絶縁層４がテーパ状の側面８を有するように構成したが、絶縁層４が階段状の側面を有するように構成してもよい。階段状の側面上に配線６の一部が形成されるように構成しても、段差部５の配線６に集中して印加される応力を緩和することができ、配線６にクラックが発生することを低減できる。
（実施形態２）
図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、図１に示した半導体装置１００の製造方法を説明する。
【００３５】
まず、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意する。半導体チップ２の主面上には、電極端子３を露出させるパッシベーション膜７を予め形成しておくことが好ましい。
【００３６】
次に、図３（ａ）に示すように、半導体チップ２の主面上にネガ型の感光性樹脂層１１を形成する。感光性樹脂層１１の形成は、例えば、ネガ型の感光性樹脂材料を塗布することによって行う。塗布方法として、例えば、スクリーン印刷方法、ダイコーターでのコートやスピンコート法などを用いることができる。必要に応じて、感光性樹脂材料を塗布した後に、所望の時間および温度にて乾燥処理を行っても良い。ネガ型の感光性樹脂材料として、例えば、エポキシ系樹脂などを用いることができる。感光性樹脂層１１の厚さは、例えば、５〜２００μｍ程度であり、形成の容易性および環境信頼性の観点から２０〜１００μｍ程度にすることが好ましい。
【００３７】
本実施形態では、ネガ型の感光性樹脂材料として、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２０００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布を行った後、８０℃で３０分間の仮乾燥を行うことによって、感光性樹脂層１１を得た。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、フォトマスク（パターン用マスク）１２を介して感光性樹脂層１１に光５０を照射する。フォトマスク１２は、遮光部１４および透光部１５を有しており、透光部１５は所定のパターンを有している。光５０の照射は、フォトマスク１２と被露光体とを接触させて露光する接触式露光機を用いて、フォトマスク１２と感光性樹脂層１１との間にギャップ１３を設けた状態で実行する。
【００３９】
ギャップ１３を設けた状態で接触式露光機から光５０を出射する。接触式露光機から出射した光５０は拡散光であるため、透光部１５側から遮光部１４側へと斜めに入る拡散光５１が存在する。拡散光５１は、遮光部１４の下に位置する感光性樹脂層１１の一部にも入射するため、遮光部１４下の感光性樹脂層１１の感光に強弱が生じ、その結果、テーパ状の側面８を有する感光部１６が生成する。
【００４０】
フォトマスク１２と感光性樹脂層１１との間のギャップ１３は任意に変化させることができ、ギャップ１３を変化させることによって側面８の傾斜（テーパ角θ）を変えることができる。パターンのクリア性の観点から、ギャップ１３を０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下にすることが好ましい。本実施形態では、ギャップ１３を約２００μｍとし、露光量を１００ｍＪ／ｃｍ2として、感光性樹脂層１１に対して光５０の照射を行った。
【００４１】
次に、光５０を照射した感光性樹脂層１１を現像する。感光性樹脂層１１としてネガ型を用いているので、現像すると、非感光部１８が除去されて感光部１６が残り、図３（ｃ）に示すように、テーパ状の側面８を有する絶縁層１７が得られる。現像の後、必要に応じて、熱硬化処理を行っても良い。本実施形態では、１０％水酸化ナトリウムを用いて現像を行った後、１５０℃で１時間の熱硬化処理を行うことによって、テーパ角θが約６０度で、厚さが約５０μｍの絶縁層１７を得た。
【００４２】
次に、公知の技術を用いて絶縁層１７上に配線６および外部端子９を形成すれば、図１に示した半導体装置１００を得ることができる。配線６は、例えば、蒸着法やメッキ法によって形成することができる。また、配線６および外部端子９を形成した後に、半田ボール３０およびソルダーレジスト層３１を形成すれば、図２に示した半導体装置２００を得ることができる。
【００４３】
本実施形態によれば、透光部の周辺の感光性樹脂層に拡散光を照射することによって、簡便なプロセスで半導体装置１００を製造することができる。
（実施形態３）
図４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、図１に示した半導体装置１００の他の製造方法を説明する。本実施形態は、テーパ状の側面８を形成するために下地で乱反射させた光を照射する点において、上記実施形態２と異なる。以下では、実施形態２と異なる工程を主に説明し、実施形態２と同様の工程の説明は省略する。
【００４４】
まず、図４（ａ）に示すように、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意した後、半導体チップ２の主面上にネガ型の感光性樹脂層１１を形成する。上記実施形態２と同様に本実施形態でも、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２０００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布を行った後、８０℃で３０分間の仮乾燥を行うことによって、感光性樹脂層１１を得た。
【００４５】
次に、図４（ｂ）に示すように、投写型の露光機を用いて、フォトマスク１２を介して感光性樹脂層１１に光５０（散乱光（拡散光））を照射する。本実施形態では、感光性樹脂層１１に垂直な側面を形成するための露光量（以下、この露光量を「規定の露光量」と呼ぶ。）よりも多い露光量で感光性樹脂層１１に光５０を照射する。規定の露光量よりも多い露光量で光５０を照射すると、感光性樹脂層１１と感光性樹脂層１１の下地（パッシベーション膜７）との境界面で乱反射が起こるので、乱反射された光５２によって、透光部１５の周辺の感光性樹脂層１１が感光される。乱反射光５２によって、透光部の周辺に位置する感光性樹脂層１１の下部の方が多く感光されるため、その結果として、テーパ状の側面８を有する感光部１６が生成する。感光性樹脂層１１に照射する露光量は、例えば、規定の露光量の１．２倍以上であり、１．５倍以上であることがが好ましい。本実施形態では、規定の露光量１００ｍＪ／ｃｍ2に対して、５００ｍＪ／ｃｍ2の露光量で光５０の照射を行った。なお、感光性樹脂層１１の下面（または、パッシベーション膜７の上面）の状態を変えることによってテーパの形状を変えることもできるが、図４（ｂ）に示した感光部１６の形状にした。
【００４６】
次に、図４（ｃ）に示すように、光５０を照射した感光性樹脂層１１を現像することによって、テーパ状の側面８を有する絶縁層１７を得る。本実施形態では、１０％水酸化ナトリウムを用いて現像を行った後、１５０℃で１時間の熱硬化処理を行うことによって、テーパ角θが約７０度で、厚さが約５０μｍの絶縁層１７を得た。
【００４７】
次に、公知の技術を用いて絶縁層１７上に配線６および外部端子９を形成すれば、図１に示した半導体装置１００を得ることができる。
【００４８】
本実施形態によれば、感光性樹脂層と感光性樹脂層の下地との境界面で乱反射された光を、透光部の周辺の感光性樹脂層に照射することによって、簡便なプロセスで半導体装置１００を製造することができる。
（実施形態４）
図５（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、図１に示した半導体装置１００の他の製造方法を説明する。以下では、実施形態３と異なる工程を主に説明し、実施形態３と同様の工程の説明は省略する。
【００４９】
まず、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意する。半導体チップ２の主面上には、電極端子３を露出させるパッシベーション膜７を予め形成しておくことが好ましい。
【００５０】
次に、図５（ａ）に示すように、半導体チップ２の主面上に溶媒を含む感光性樹脂層１１を形成する。感光性樹脂層１１の形成は、例えば、溶媒を含む感光性樹脂材料を塗布することによって行う。溶媒としては、有機溶媒（例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）、水、およびこれらの混合などが挙げられる。溶媒は、感光性樹脂層１１の固体分１００重量部に対して、例えば約５０〜３００重量部含まれている。塗布方法として、例えば、スクリーン印刷方法、ダイコーターでのコートやスピンコート法などを用いることができる。本実施形態では、感光性樹脂材料として、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２０００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布を行った。溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用い、感光性樹脂層１１の固体分１００重量部に対して１００重量部の溶媒を感光性樹脂層１１に含有させた。
【００５１】
次に、感光性樹脂層１１に含まれる溶媒の量を調整する。溶媒の量は、例えば、所望の温度および所望の時間の仮乾燥を行うことによって調整される。溶媒の量は、感光性樹脂層１１の固体分１００重量部に対して、例えば、約１０〜１００重量部に調整する。仮乾燥前の溶媒の量を１００重量部としたとき、例えば、約１００重量部以下の溶媒を残留させるように仮乾燥を実行する。好適には、４０重量部程度の溶媒を残留させるように仮乾燥を実行する。本実施形態では、８０℃で３０分間の仮乾燥を行うことによって溶媒の量を調整し、感光性樹脂層１１の固体分１００重量部に対して、溶媒の量を約４０重量部にした。
【００５２】
次に、図５（ｂ）に示すように、投写型の露光機を用いて、フォトマスク１２を介して感光性樹脂層１１に光５０を照射する。本実施形態では、露光量５００ｍＪ／ｃｍ2で光５０の照射を行った。光５０の照射によって、感光部１６が生成する。
【００５３】
次に、図５（ｃ）に示すように、光５０を照射した感光性樹脂層１１を現像する。ネガ型の感光性樹脂層１１を用いているので、現像すると、非感光部１８が除去されて、テーパ角θがほぼ９０度の感光部１６が残る。本実施形態では、１０％水酸化ナトリウムを用いて現像を行った。
【００５４】
次に、図６（ｄ）に示すように、現像された感光性樹脂層１１に含まれる溶媒を除去するために熱処理を行うことによって、テーパ状の側面８を有する絶縁層１７を形成する。光照射の前に実行する仮乾燥の際には溶媒を完全に蒸発させずに、光照射の後の熱処理の際に、感光性樹脂層１１に残存する溶媒を蒸発させると、感光性樹脂層１１が収縮する。感光性樹脂層１１の下面は半導体基板２に密着しているので収縮が拘束されるため、感光性樹脂層１１の収縮量は、上面（自由面）の方が下面（拘束面）よりも多くなり、その結果、テーパ状の側面８が形成されることになる。現像された感光性樹脂層１１から除去される溶媒の量は、感光性樹脂層１１の固体分１００重量部に対して、例えば４０重量部以上である。本実施形態では、１５０℃で１時間の熱処理を行うことによって、テーパ角θが約５０度で、厚さが約５０μｍの絶縁層１７を得た。残存溶媒量を調整することによって、テーパ角θを制御することが可能であり、好適な残存溶媒量は、感光性樹脂層１１の固体分１００重量部に対して、１０〜１００重量部である。
【００５５】
次に、公知の技術を用いて絶縁層１７上に配線６および外部端子９を形成すれば、図１に示した半導体装置１００を得ることができる。
【００５６】
本実施形態によれば、現像された感光性樹脂層に含まれる溶媒を除去して感光性樹脂層１１を収縮させることによって、簡便なプロセスで半導体装置１００を製造することができる。
（実施形態５）
図６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、図１に示した半導体装置１００の他の製造方法を説明する。以下では、実施形態３と異なる工程を主に説明し、実施形態３と同様の工程の説明は省略する。
【００５７】
まず、図６（ａ）に示すように、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意した後、半導体チップ２の主面上にネガ型の感光性樹脂層１１を形成する。本実施形態では、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２０００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布を行った後、８０℃で３０分間の仮乾燥を行うことによって、感光性樹脂層１１を得た。
【００５８】
次に、図６（ｂ）に示すように、投写型の露光機を用いて、フォトマスク１２を介して感光性樹脂層１１に光５０を照射する。本実施形態では、露光量５００ｍＪ／ｃｍ2で光５０の照射を行った。光５０の照射によって、感光部１６が生成する。なお、本実施形態および後述する実施形態における露光量５００ｍＪ／ｃｍ2は、テーパ角θが９０度のテーパ部を形成する標準条件の露光量である。
【００５９】
次に、光５０を照射した感光性樹脂層１１を現像する。現像は、露光された感光性樹脂層１１の周辺の感光性樹脂層１１の樹脂の一部が残存するように行う。例えば、感光部１６の周辺に位置する非感光部１８の一部が半導体チップ２の主面上に残存するように、８０％程度の現像状態で現像を止める。樹脂は等方的に現像されるので、８０％程度の現像状態で現像を止めると、現像に時間がかかる非感光部１８の角部１８ａが半導体チップ２の主面上に残存する。その結果、図６（ｃ）に示すように、テーパ状の側面８を有する絶縁層１７が得られる。非感光部１８の角部１８ａが残存することによってテーパ状の側面８が形成されるため、絶縁層１７の大きさは、フォトマスク１２の透光部１５のサイズよりも大きくなる傾向にある。現像の後、必要に応じて、熱硬化処理を行っても良い。本実施形態では、１０％水酸化ナトリウムを用いて現像を行った後、１５０℃で１時間の熱硬化処理を行うことによって、テーパ角θが約６０度で、厚さが約５０μｍの絶縁層１７を得た。
【００６０】
次に、公知の技術を用いて絶縁層１７上に配線６および外部端子９を形成すれば、図１に示した半導体装置１００を得ることができる。
【００６１】
本実施形態によれば、露光された感光性樹脂層１１の周辺の感光性樹脂層１１の樹脂の一部が残存するように現像することによって、簡便なプロセスで半導体装置１００を製造することができる。
（実施形態６）
図７（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、図１に示した半導体装置１００の他の製造方法を説明する。以下では、実施形態３と異なる工程を主に説明し、実施形態３と同様の工程の説明は省略する。
【００６２】
まず、図７（ａ）に示すように、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意した後、半導体チップ２の主面上に樹脂層２３を形成する。樹脂層２３の形成は、例えば、半導体チップ２の主面上に感光性樹脂材料を塗布した後、投写型の露光機を用いて、感光性樹脂材料の全面を露光することによって実行する。なお、必要に応じて、感光性樹脂材料を塗布した後に、所望の時間および温度にて乾燥処理を行っても良い。また、感光性樹脂材料の全面を露光した後に、熱硬化処理を行っても良い。
【００６３】
本実施形態では、感光性樹脂材料として、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２０００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布した後、塗布した感光性樹脂材料を露光量５００ｍＪ／ｃｍ2で全面露光し、次いで１５０℃で１時間の熱硬化処理を行うことによって、絶縁層２３を得た。なお、感光性を有しない樹脂材料を用いて樹脂層２３の形成することも可能である。この場合は、印刷法などで半導体チップ２の主面全面に樹脂層２３を形成すればよい。
【００６４】
次に、図７（ｂ）に示すように、樹脂層２３の上にマスク層２４を形成する。マスク層２４の形成は、公知の技術を用いて行うことができる。本実施形態では、ゴムを用いてマスク層２４を形成した。
【００６５】
次に、図７（ｃ）に示すように、エッチング剤でエッチングを行う。エッチングとして、物理的なエッチングおよび化学的なエッチングを利用することができる。物理的なエッチングとして、研磨法、サンドブラスト法、スパッタ法などが挙げられ、化学的なエッチングとして、溶剤などによる処理方法が挙げられる。本実施形態では、アルゴンガスを用いるスパッタ法によって、エッチングを行った。
【００６６】
エッチングは、マスク層２４の周辺の樹脂層２３の樹脂の一部が残存するように実行する。樹脂は等方的にエッチングされるので、マスク層２４の周辺に位置する樹脂層２３の角部２３ａがエッチングされるのには時間がかかる。そのため、半導体チップ２の主面上に残存する樹脂層２３の量が例えば８０％程度になった時点でエッチングを止めると、樹脂層２３の角部２３ａが残存した状態になり、その結果、テーパ状の側面８が形成される。なお、角部２３ａとは、図中破線で示したパターニングされた樹脂層２３のエッジと半導体チップ２の主面とで形成される角の近傍のことを指す。
【００６７】
次に、図７（ｄ）に示すように、マスク層２４を除去することによって、テーパ状の側面８を有する絶縁層１７が得られる。樹脂層２３の角部２３ａが残存することによってテーパ状の側面８が形成されるため、絶縁層１７の大きさは、マスク層２４のサイズよりも大きくなる傾向にある。本実施形態では、テーパ角θが約６０度で、厚さが約５０μｍの絶縁層１７を得た。
【００６８】
次に、公知の技術を用いて絶縁層１７上に配線６および外部端子９を形成すれば、図１に示した半導体装置１００を得ることができる。
【００６９】
本実施形態によれば、マスク層２４の周辺の樹脂層２３の樹脂の一部が残存するように樹脂層２３をエッチングすることによって、簡便なプロセスで半導体装置１００を製造することができる。
（実施形態７）
図８（ａ）および（ｂ）を参照しながら、図１に示した半導体装置１００の他の製造方法を説明する。
【００７０】
まず、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意する。半導体チップ２の主面上には、電極端子３を露出させるパッシベーション膜７を予め形成しておくことが好ましい。
【００７１】
次に、図８（ａ）に示すように、半導体チップ２の主面上に硬化性樹脂ペースト層を形成する。硬化性樹脂ペースト層の形成は、例えば、スクリーン印刷法によって行う。具体的には、メタルマスク２７およびスキージ２８を用いて硬化性樹脂ペースト２６を塗布することによって行う。また、所望のパターンを有するスクリーンマスクやメタルマスクを用いて、スクリーン印刷機またはダイコーター装置によって硬化性樹脂ペースト２６を塗布することもできる。硬化性樹脂ペースト２６として、例えばエポキシ系樹脂などを用いることができる。
【００７２】
硬化性樹脂ペースト２６の粘度は、例えば、５〜５００Ｐａ・ｓであり、テーパ量の制御の観点から、１０〜１００Ｐａ・ｓの範囲内にあることが好ましい。メタルマスク２７の厚さは、例えば５０〜３００μｍであり、印刷安定性の観点から１００〜２００μｍであることが好ましい。
【００７３】
本実施形態では、硬化性樹脂ペースト２６として、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂（粘度：２０Ｐａ・ｓ）を使用し、塗布装置としてニューロング社製のスクリーン印刷機によってスクリーン印刷を行った。メタルマスク２７の厚さは１００μｍにした。
【００７４】
次に、メタルマスク２７を除去した後、硬化性樹脂ペースト層を放置する。放置している間に、硬化性樹脂ペースト２６が、硬化性樹脂ペースト２６自身の重さによって垂れ下がるため、テーパ状の側面８を有する硬化性樹脂層が生成する。硬化性樹脂ペースト粘度が例えば２０Ｐａ・ｓである場合、硬化性樹脂ペースト層の放置時間は、例えば１〜６０分程度であり、放置温度は、例えば２０〜１００℃程度である。次に、硬化性樹脂ペースト層の熱硬化を行うと、図８（ｂ）に示すように、テーパ状の側面８を有する絶縁層１７が得られる。本実施形態では、８０℃で３０分間放置した後、１５０℃で１時間の熱硬化を行うことによって、テーパ角θが約６０度で、厚さが約５０μｍの絶縁層１７を得た。
【００７５】
次に、公知の技術を用いて絶縁層１７上に配線６および外部端子９を形成すれば、図１に示した半導体装置１００を得ることができる。
【００７６】
本実施形態によれば、硬化性樹脂ペースト層を放置して硬化性樹脂ペーストの重みによって硬化性樹脂ペースト層が垂れ下がるようにすることによって、簡便なプロセスで半導体装置１００を製造することができる。
（実施形態８）
図９（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、階段状の側面を有する絶縁層を備えた半導体装置の製造方法を説明する。
【００７７】
まず、図９（ａ）に示すように、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意した後、半導体チップ２の主面上に第１感光性樹脂層１１を形成する。第１感光性樹脂層１１の形成は、例えば、感光性樹脂材料を塗布することによって行う。塗布方法として、例えば、スクリーン印刷方法、ダイコーターでのコートやスピンコート法などを用いることができる。必要に応じて、感光性樹脂材料を塗布した後に、所望の時間および温度にて乾燥処理を行っても良い。本実施形態では、感光性樹脂材料として、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２５００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布を行った後、８０℃で３０分間の仮乾燥を行うことによって、第１感光性樹脂層１１を得た。
【００７８】
次に、図９（ｂ）に示すように、第１パターンの透光部１５を有する第１フォトマスク１２を介して第１感光性樹脂層１１に光５０を照射する。本実施形態では、露光量５００ｍＪ／ｃｍ2で光５０の照射を行った。光５０の照射によって、感光部１６が生成する。
【００７９】
次に、図９（ｃ）に示すように、光５０を照射した第１感光性樹脂層１１を現像する。ネガ型の感光性樹脂層１１を用いているので、現像すると、非感光部１８が除去されて、第１絶縁層２１が形成される。現像の後、必要に応じて、熱硬化処理を行っても良い。本実施形態では、１０％水酸化ナトリウムを用いて現像を行った後、１５０℃で１時間の熱硬化処理を行うことによって、テーパ角θが約９０度で、厚さが約２０μｍの第１絶縁層２１を得た。
【００８０】
次に、図９（ａ）〜（ｃ）の工程を繰り返すことによって、図９（ｄ）に示すように、第１絶縁層２１上に第１絶縁層２１の上面より狭い上面を有する第２絶縁層２２を形成する。このようにして、第１絶縁層２１および前記第２絶縁層２２を有し、階段状の側面を有する絶縁層を形成することができる。第２絶縁層２２の形成は、具体的には次のようにすればよい。
【００８１】
まず、図９（ｃ）に示す第１絶縁層２１の上に、第１絶縁層２１の上面より狭い上面を有する第２感光性樹脂層を形成する。次に、第２感光性樹脂層に第２パターンの透光部を有する第２フォトマスクを介して光５０を照射した後、光５０が照射された第２感光性樹脂層を現像すると、図９（ｄ）に示すように、第２絶縁層２２が得られる。第１絶縁層２１の上面より第２絶縁層２２の上面を狭くするため、第２感光性樹脂層をネガ型の感光性樹脂材料から形成した場合、第１フォトマスク１２における第１パターンの透光部１５よりも、第２フォトマスクにおける第２パターンの透光部を小さくする。露出させる第１絶縁層２１の上面の大きさＬは、第１絶縁層２１の厚さの０．１〜３倍程度にすることが好ましい。また、第２絶縁層２１の厚さの０．１〜３倍程度にすることが好ましい。
【００８２】
本実施形態では、感光性樹脂材料として、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２５００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布を行った後、８０℃で３０分間の仮乾燥を行うことによって、第２感光性樹脂層を得た。次に、第２感光性樹脂層に露光量５００ｍＪ／ｃｍ2で光５０の照射を行い、次いで１０％水酸化ナトリウムを用いて現像を行った後、１５０℃で１時間の熱硬化処理を行うことによって、テーパ角θが約９０度で、厚さが約２０μｍの第２絶縁層２２を得た。このようにして合計約４０μｍの階段状の側面を有する絶縁層を形成した。なお、露出させる第１絶縁層２１の上面の大きさＬは、約１０μｍにした。
【００８３】
次に、公知の技術を用いて、階段状の側面を有する絶縁層上に配線６および外部端子９を形成すれば、階段状の側面を有する絶縁層を備えた半導体装置を得ることができる。
【００８４】
本実施形態によれば、第１フォトマスクを用いて第１絶縁層を形成した後に第２フォトマスクを用いて第２絶縁層を形成することによって、簡便なプロセスで疑似テーパ状の側面を有する半導体装置を製造することができる。
【００８５】
なお、本実施形態では、第１樹脂層２１および第２樹脂層２２をネガ型の感光性樹脂材料から形成したが、第１樹脂層２１および第２樹脂層２２をポジ型の感光性樹脂材料から形成することもできる。ポジ型の場合には、第１フォトマスクにおける第１パターンの遮光部よりも、第２フォトマスク１２における第２パターンの遮光部の方を小さくする必要がある。
【００８６】
また、第１絶縁層２１および第２絶縁層２２の２層の場合を例示的に示したが、図９（ａ）〜（ｃ）の工程を繰り返すことによって、３層以上の絶縁層から形成された階段状の側面を２層目の場合と同様に形成することも可能である。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、絶縁層を厚く形成した場合でも段差部の配線にクラックの問題が起こることを低減できる半導体装置を提供することができる。また、本発明の製造方法によれば、簡便なプロセスを用いて、そのような半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１にかかる半導体装置１００の断面図である。
【図２】本発明の実施形態１にかかる半導体装置２００の断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態２を説明するための工程断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態３を説明するための工程断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態４を説明するための工程断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態５を説明するための工程断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態６を説明するための工程断面図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態７を説明するための工程断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態８を説明するための工程断面図である。
【図１０】（ａ）は、従来の半導体装置３００の平面図であり、（ｂ）は、従来の半導体装置３００の断面図である。
【符号の説明】
２ 半導体素子（半導体チップ）
３ 電極端子
４ 絶縁層
５ 段差部
６ 配線
７ パッシベーション膜
８ 絶縁層の側面
９ 外部端子
１０ テーパ角θ
１１ａ 半田ボール
１１ｂ ソルダーレジスト層
１１ 感光性樹脂層
１２ フォトマスク
１３ ギャップ
１４ 遮光部
１５ 透光部
１６ 感光部
１７ 絶縁層
１８ 非感光部
２１ 第１樹脂層
２２ 第２樹脂層
２３ 樹脂層
２４ マスク層
２６ 硬化性樹脂ペースト
２７ メタルマスク
２８ スキージ
３０ 半田ボール
３１ ソルダーレジスト層
５０ 光
５１ 拡散光
５２ 乱反射光
１００ 半導体装置
２００ 半導体装置
３００ 半導体装置
３０２ 半導体チップ
３０３ 電極端子
３０４ 絶縁層
３０５ 配線
３０６ 外部端子
３０７ パッシベーション膜
３０８ 段差部
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。特に、半導体集積回路が形成された半導体素子を保護し、外部機器との電気的な接続を確保する半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化および高機能化に伴って、電子機器に電気的に接続される半導体素子上の電極端子（入出力端子など）の数は増加し、電極端子のピッチは狭小化している。そのため、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ・Ｆｌａｔ・Ｐａｃｋａｇｅ）などのワイヤーボンディング法を用いた従来のパッケージ形態では、電極端子と外部端子との電気的な接続を確保することが困難となってきている。そこで、半導体装置の裏面に外部接続端子を備えたＢＧＡ（Ｂａｌｌ・Ｇｒｉｄ・Ａｒｒｅｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ・Ｓｃａｌｅ・Ｐａｃｋａｇｅ）などのパッケージ形態が開発され、このようなパッケージ形態の使用が主流になりつつある。
【０００３】
しかしながら、ＢＧＡやＣＳＰなどのパッケージ形態においても、電極端子の狭ピッチ化は依然として大きな問題である。この問題を解決するために、半導体素子の電極端子から再び配線を行うことによって、パッド間隔を広げて外部端子を配列させるという技術が開発され、この技術によって、ＢＧＡやＣＳＰなどの開発が加速されている。
【０００４】
以下、図１０（ａ）および（ｂ）を参照しながら、従来の半導体装置３００を説明する。図１０（ａ）は、半導体装置３００の上面を模式的に示し、図１０（ｂ）は、半導体装置３００の断面を模式的に示している。
【０００５】
半導体装置３００は、半導体集積回路を内蔵した半導体チップ（半導体素子）３０２と、電極端子３０３が配列された半導体チップ３０２の主面上に形成された絶縁層３０４と、絶縁層３０４上に形成された外部端子３０６とを有している。電極端子３０３と外部端子３０６との間は、配線３０５によって電気的に接続されている。電極端子３０３は、半導体チップ３０２内の半導体集積回路（不図示）に電気的に接続されており、電極端子３０３が配列された半導体チップ３０２の主面上には、半導体集積回路を保護するパッシベーション膜３０７が形成されている。パッシベーション膜３０７は、電極端子３０３を露出する開口部を有しており、開口部内で電極端子３０３を露出している。パッシベーション膜３０７の開口部近傍には、パッシベーション膜３０７上に形成された絶縁層３０４の厚さによって生じる段差部３０８が形成されている。絶縁層３０４の厚さは１μｍ程度であるのが典型的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体装置３００では、絶縁層３０４の厚さが１μｍ程度であったため、スパッタリング法やメッキ法を用いて段差部３０８に配線３０５を形成することは容易であった。また、段差部３０８の段差（高さ）が小さかったため、熱サイクル試験などの環境信頼性試験を行った場合でも、段差部３０８の配線３０５にクラックの発生などの問題は生じなかった。
【０００７】
しかしながら、絶縁層３０４が厚く形成される場合、段差部３０８の段差は大きくなるため、熱サイクル試験などの環境信頼性試験を行うと、段差部３０８の配線３０５にクラックの発生などが起こりやすくなる。段差部３０８の配線３０５にクラックが発生しやすい理由は、段差部３０８の配線３０５はほぼ直角に形成されているので、配線３０５に熱応力が加わると、段差部３０８の配線３０５に応力が集中することになるからである。
【０００８】
配線３０５と半導体チップ３０２との間に高い絶縁性が要求される場合や、配線３０５と半導体チップ３０２との間に生じる熱応力の緩和が要求される場合には、絶縁層３０を厚く形成する手法が用いられるようになってきている。このため、絶縁層３０４を厚くした場合でも、段差部３０８の配線３０５にクラックが発生しないような半導体装置が望まれている。
【０００９】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、絶縁層を厚く形成した場合でも段差部の配線にクラックの発生などの問題が起こることを低減でき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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体装置は、電極端子が形成された主面を有する半導体素子と、前記半導体素子の前記主面上に形成され、前記電極端子を露出している絶縁層と、前記絶縁層上に形成された外部端子と、前記電極端子と前記外部端子とに電気的に接続された配線とを有し、前記絶縁層はテーパ状または階段状の側面を有しており、前記配線の一部は前記絶縁層のテーパ状または階段状の前記側面上に形成されており、そのことによって上記目的が達成される。
【００１１】
本発明による半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上にネガ型の感光性樹脂層を形成する工程と、前記感光性樹脂層に所定のパターンの透光部を有するフォトマスクを介して光を照射する工程であって、前記透光部の周辺の前記感光性樹脂層に拡散光を照射する照射工程と、光を照射された前記感光性樹脂層を現像することによって、前記拡散光が照射された領域にテーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程とを包含する。
【００１２】
前記照射工程において、前記フォトマスクは、前記感光性樹脂層との間に０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下のギャップを保って配置されることが好ましい。
【００１３】
本発明による他の半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上にネガ型の感光性樹脂層を形成する工程と、前記感光性樹脂層に所定のパターンの透光部を有するフォトマスクを介して光を照射する工程であって、前記透光部の周辺の前記感光性樹脂層に、前記感光性樹脂層と前記感光性樹脂層の下地との境界面で乱反射された光が照射される照射工程と、光を照射された前記感光性樹脂層を現像することによって、前記乱反射した光が照射された領域にテーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程とを包含する。
【００１４】
前記照射工程で前記感光性樹脂層に照射される露光量は、前記感光性樹脂層に垂直な側面を形成するための露光量より多いことが好ましい。
【００１５】
前記照射工程で前記感光性樹脂層に照射される露光量は、前記感光性樹脂層に垂直な側面を形成するための露光量の１．２倍以上であることが好ましい。
【００１６】
本発明による更に他の半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上に溶媒を含む感光性樹脂層を形成する工程と、前記感光性樹脂層に含まれる前記溶媒の量を調整する工程と、前記感光性樹脂層に所定のパターンの透光部を有するフォトマスクを介して光を照射する工程と、光を照射された前記感光性樹脂層を現像する工程と、現像された前記感光性樹脂層に含まれる前記溶媒を除去して前記感光性樹脂層を収縮させることによって、テーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程とを包含する。
【００１７】
前記現像された前記感光性樹脂層から除去される前記溶媒の量は、前記感光性樹脂層の固体分１００重量部に対して１０重量部以上であることが好ましい。
【００１８】
本発明による更に更に他の半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上にネガ型の感光性樹脂層を形成する工程と、所定のパターンの透光部を有するフォトマスクを介して前記感光性樹脂層を露光する工程と、露光された前記感光性樹脂層の周辺の前記感光性樹脂層の樹脂の一部が残存するように現像することによって、テーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程とを包含する。
【００１９】
本発明による更に更に更に他の半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上に樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層上にマスク層を形成する工程と、前記マスク層の周辺の前記樹脂層の樹脂の一部が残存するように、前記マスク層を用いて前記樹脂層をエッチングすることによってパターニングし、それによってテーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程とを包含する
本発明による別の半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上に硬化性樹脂ペースト層を形成する工程と、前記硬化性樹脂ペースト層を放置し、硬化性樹脂ペーストの重みのため垂れ下がることによってテーパ状の側面を有する硬化性樹脂層を形成する工程と、前記硬化性樹脂層を硬化させることによって、テーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程とを包含する。
【００２０】
前記硬化性樹脂ペーストの粘度は５Ｐａ・ｓ以上５００Ｐａ・ｓ以下の範囲内にあることが好ましい。
【００２１】
スクリーン印刷法によって前記硬化性樹脂ペースト層を形成することが好ましい。
【００２２】
本発明による更に別の半導体装置の製造方法は、上記半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子の主面上に第１感光性樹脂層を形成する工程と、
前記第１感光性樹脂層に第１パターンの透光部を有する第１フォトマスクを介して光を照射する工程と、光を照射された前記第１感光性樹脂層を現像することによって、第１絶縁層を形成する工程と、前記第１絶縁層上に前記第１絶縁層の上面より狭い上面を有する第２感光性樹脂層を形成する工程と、前記第２感光性樹脂層に第２パターンの透光部を有する第２フォトマスクを介して光を照射する工程と、光を照射された前記第２感光性樹脂層を現像することによって、第２絶縁層を形成する工程とを包含し、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を有し、階段状の前記側面を有する前記絶縁層が形成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態を説明する。以下の図面においては、簡単さのために、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
（実施形態１）
図１および図２を参照しながら、本発明の実施形態１を説明する。図１は、テーパ状の側面を有する絶縁層を備えた半導体装置１００の断面を模式的に示している。
【００２４】
半導体装置１００は、半導体チップ（半導体素子）２と、電極端子３が配列された半導体チップ２の主面上に形成された絶縁層４と、絶縁層４上に形成された外部端子９とを有している。外部端子９は、外部機器（不図示）に接続可能であり、外部端子９と電極端子３との間は、配線６によって電気的に接続されている。
【００２５】
半導体チップ２は、半導体集積回路（不図示）を内蔵しており、半導体集積回路は電極端子３に電気的に接続されている。半導体集積回路を保護するために、半導体チップ２の主面上にはパッシベーション膜７が形成されている。パッシベーション膜７は、電極端子３を露出する開口部を有しており、開口部内で電極端子３を露出している。
【００２６】
パッシベーション膜７上には、絶縁層４が形成されている。絶縁層は、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などの材料から構成されており、低温形成の観点からエポキシ樹脂から構成されていることが好ましい。絶縁層４の厚さは、例えば５〜２００μｍ程度であり、形成の容易性と環境信頼性との観点から５０μｍ程度であることが好ましい。絶縁層４の厚さによって、半導体チップ２上には段差部５が形成されている。
【００２７】
絶縁層４はテーパ状の側面８を有しており、絶縁層４の側面８は絶縁層４の底面に対して角θ（テーパ角θ）１０にて傾斜している。テーパ角θ１０は鋭角であり、形成の容易性の観点から４０度以上であることが好ましく、環境試験下での信頼性の観点から８０度以下であることが好ましい。
【００２８】
電極端子３と外部端子９との間を電気的に接続する配線６の一部は、絶縁層４の側面８に形成されている。配線６は、例えば、銅から構成されている。配線６の厚さは、必要に応じて適宜設定すればよいが、例えば、３〜３０μｍ程度である。外部端子９は、例えば、銀から構成されている。外部端子９を配線６の一部として形成することも可能である。
【００２９】
段差部５に加わる応力を調べるために、有限要素法を用いて応力解析を行った。応力解析を行った絶縁層４のヤング率は３ＭＰａであり、熱膨張係数は７０×１０-6／℃である。応力解析の結果、絶縁層４の厚さが５０μｍである場合、テーパ角θ１０が４５度のときに加わる応力は、テーパ角θ１０が９０度のときの段差部５に加わる応力と比較して約０．７７倍に低減される。従って、テーパ角θ１０が鋭角であるテーパ状の側面８上に配線６の一部を形成すれば、段差部８の配線６にクラックが発生することを低減することができる。
【００３０】
図２は、半導体装置１００の改変例の１つである半導体装置２００の断面を模式的に示している。
【００３１】
半導体装置２００は、テーパ状の側面８を有する絶縁層４上に形成された外部端子９に半田ボール３０を載置した構造を有している。図１に示した半導体装置１００の場合と同様に、絶縁層４の側面８はテーパ角θ１０で傾斜している。半田ボール３０は、外部接続端子として機能し、半田ボール３０を介して半導体装置２が配線基板（プリント基板など）に実装可能となる。半田ボール３０が載置される外部端子９を除く領域には、配線６を覆うようにソルダーレジスト層３１が形成されている。半田ボール３０およびソルダーレジスト層３１は、公知の技術を用いて作製することができる。
【００３２】
半田ボール３０のピッチは、半導体チップ２の主面上に配列された電極端子２のピッチよりも大きくすることができるため、半導体装置２００は、狭ピッチの電極端子２を有する半導体チップ２に対して好適に適用することができる。
【００３３】
本実施形態によれば、絶縁層４のテーパ状の側面８上に配線６の一部が形成されているため、段差部５の配線６に集中して印加される応力を緩和することができる。従って、例えば熱サイクル試験などを行うことによって、半導体チップ２と配線６との間に熱応力が発生した場合であっても、配線６にクラックが発生することを低減させることができる。
【００３４】
なお、上記実施形態では、絶縁層４がテーパ状の側面８を有するように構成したが、絶縁層４が階段状の側面を有するように構成してもよい。階段状の側面上に配線６の一部が形成されるように構成しても、段差部５の配線６に集中して印加される応力を緩和することができ、配線６にクラックが発生することを低減できる。
（実施形態２）
図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、図１に示した半導体装置１００の製造方法を説明する。
【００３５】
まず、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意する。半導体チップ２の主面上には、電極端子３を露出させるパッシベーション膜７を予め形成しておくことが好ましい。
【００３６】
次に、図３（ａ）に示すように、半導体チップ２の主面上にネガ型の感光性樹脂層１１を形成する。感光性樹脂層１１の形成は、例えば、ネガ型の感光性樹脂材料を塗布することによって行う。塗布方法として、例えば、スクリーン印刷方法、ダイコーターでのコートやスピンコート法などを用いることができる。必要に応じて、感光性樹脂材料を塗布した後に、所望の時間および温度にて乾燥処理を行っても良い。ネガ型の感光性樹脂材料として、例えば、エポキシ系樹脂などを用いることができる。感光性樹脂層１１の厚さは、例えば、５〜２００μｍ程度であり、形成の容易性および環境信頼性の観点から２０〜１００μｍ程度にすることが好ましい。
【００３７】
本実施形態では、ネガ型の感光性樹脂材料として、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２０００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布を行った後、８０℃で３０分間の仮乾燥を行うことによって、感光性樹脂層１１を得た。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、フォトマスク（パターン用マスク）１２を介して感光性樹脂層１１に光５０を照射する。フォトマスク１２は、遮光部１４および透光部１５を有しており、透光部１５は所定のパターンを有している。光５０の照射は、フォトマスク１２と被露光体とを接触させて露光する接触式露光機を用いて、フォトマスク１２と感光性樹脂層１１との間にギャップ１３を設けた状態で実行する。
【００３９】
ギャップ１３を設けた状態で接触式露光機から光５０を出射する。接触式露光機から出射した光５０は拡散光であるため、透光部１５側から遮光部１４側へと斜めに入る拡散光５１が存在する。拡散光５１は、遮光部１４の下に位置する感光性樹脂層１１の一部にも入射するため、遮光部１４下の感光性樹脂層１１の感光に強弱が生じ、その結果、テーパ状の側面８を有する感光部１６が生成する。
【００４０】
フォトマスク１２と感光性樹脂層１１との間のギャップ１３は任意に変化させることができ、ギャップ１３を変化させることによって側面８の傾斜（テーパ角θ）を変えることができる。パターンのクリア性の観点から、ギャップ１３を０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下にすることが好ましい。本実施形態では、ギャップ１３を約２００μｍとし、露光量を１００ｍＪ／ｃｍ2として、感光性樹脂層１１に対して光５０の照射を行った。
【００４１】
次に、光５０を照射した感光性樹脂層１１を現像する。感光性樹脂層１１としてネガ型を用いているので、現像すると、非感光部１８が除去されて感光部１６が残り、図３（ｃ）に示すように、テーパ状の側面８を有する絶縁層１７が得られる。現像の後、必要に応じて、熱硬化処理を行っても良い。本実施形態では、１０％水酸化ナトリウムを用いて現像を行った後、１５０℃で１時間の熱硬化処理を行うことによって、テーパ角θが約６０度で、厚さが約５０μｍの絶縁層１７を得た。
【００４２】
次に、公知の技術を用いて絶縁層１７上に配線６および外部端子９を形成すれば、図１に示した半導体装置１００を得ることができる。配線６は、例えば、蒸着法やメッキ法によって形成することができる。また、配線６および外部端子９を形成した後に、半田ボール３０およびソルダーレジスト層３１を形成すれば、図２に示した半導体装置２００を得ることができる。
【００４３】
本実施形態によれば、透光部の周辺の感光性樹脂層に拡散光を照射することによって、簡便なプロセスで半導体装置１００を製造することができる。
（実施形態３）
図４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、図１に示した半導体装置１００の他の製造方法を説明する。本実施形態は、テーパ状の側面８を形成するために下地で乱反射させた光を照射する点において、上記実施形態２と異なる。以下では、実施形態２と異なる工程を主に説明し、実施形態２と同様の工程の説明は省略する。
【００４４】
まず、図４（ａ）に示すように、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意した後、半導体チップ２の主面上にネガ型の感光性樹脂層１１を形成する。上記実施形態２と同様に本実施形態でも、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２０００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布を行った後、８０℃で３０分間の仮乾燥を行うことによって、感光性樹脂層１１を得た。
【００４５】
次に、図４（ｂ）に示すように、投写型の露光機を用いて、フォトマスク１２を介して感光性樹脂層１１に光５０（散乱光（拡散光））を照射する。本実施形態では、感光性樹脂層１１に垂直な側面を形成するための露光量（以下、この露光量を「規定の露光量」と呼ぶ。）よりも多い露光量で感光性樹脂層１１に光５０を照射する。規定の露光量よりも多い露光量で光５０を照射すると、感光性樹脂層１１と感光性樹脂層１１の下地（パッシベーション膜７）との境界面で乱反射が起こるので、乱反射された光５２によって、透光部１５の周辺の感光性樹脂層１１が感光される。乱反射光５２によって、透光部の周辺に位置する感光性樹脂層１１の下部の方が多く感光されるため、その結果として、テーパ状の側面８を有する感光部１６が生成する。感光性樹脂層１１に照射する露光量は、例えば、規定の露光量の１．２倍以上であり、１．５倍以上であることがが好ましい。本実施形態では、規定の露光量１００ｍＪ／ｃｍ2に対して、５００ｍＪ／ｃｍ2の露光量で光５０の照射を行った。なお、感光性樹脂層１１の下面（または、パッシベーション膜７の上面）の状態を変えることによってテーパの形状を変えることもできるが、図４（ｂ）に示した感光部１６の形状にした。
【００４６】
次に、図４（ｃ）に示すように、光５０を照射した感光性樹脂層１１を現像することによって、テーパ状の側面８を有する絶縁層１７を得る。本実施形態では、１０％水酸化ナトリウムを用いて現像を行った後、１５０℃で１時間の熱硬化処理を行うことによって、テーパ角θが約７０度で、厚さが約５０μｍの絶縁層１７を得た。
【００４７】
次に、公知の技術を用いて絶縁層１７上に配線６および外部端子９を形成すれば、図１に示した半導体装置１００を得ることができる。
【００４８】
本実施形態によれば、感光性樹脂層と感光性樹脂層の下地との境界面で乱反射された光を、透光部の周辺の感光性樹脂層に照射することによって、簡便なプロセスで半導体装置１００を製造することができる。
（実施形態４）
図５（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、図１に示した半導体装置１００の他の製造方法を説明する。以下では、実施形態３と異なる工程を主に説明し、実施形態３と同様の工程の説明は省略する。
【００４９】
まず、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意する。半導体チップ２の主面上には、電極端子３を露出させるパッシベーション膜７を予め形成しておくことが好ましい。
【００５０】
次に、図５（ａ）に示すように、半導体チップ２の主面上に溶媒を含む感光性樹脂層１１を形成する。感光性樹脂層１１の形成は、例えば、溶媒を含む感光性樹脂材料を塗布することによって行う。溶媒としては、有機溶媒（例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）、水、およびこれらの混合などが挙げられる。溶媒は、感光性樹脂層１１の固体分１００重量部に対して、例えば約５０〜３００重量部含まれている。塗布方法として、例えば、スクリーン印刷方法、ダイコーターでのコートやスピンコート法などを用いることができる。本実施形態では、感光性樹脂材料として、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２０００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布を行った。溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用い、感光性樹脂層１１の固体分１００重量部に対して１００重量部の溶媒を感光性樹脂層１１に含有させた。
【００５１】
次に、感光性樹脂層１１に含まれる溶媒の量を調整する。溶媒の量は、例えば、所望の温度および所望の時間の仮乾燥を行うことによって調整される。溶媒の量は、感光性樹脂層１１の固体分１００重量部に対して、例えば、約１０〜１００重量部に調整する。仮乾燥前の溶媒の量を１００重量部としたとき、例えば、約１００重量部以下の溶媒を残留させるように仮乾燥を実行する。好適には、４０重量部程度の溶媒を残留させるように仮乾燥を実行する。本実施形態では、８０℃で３０分間の仮乾燥を行うことによって溶媒の量を調整し、感光性樹脂層１１の固体分１００重量部に対して、溶媒の量を約４０重量部にした。
【００５２】
次に、図５（ｂ）に示すように、投写型の露光機を用いて、フォトマスク１２を介して感光性樹脂層１１に光５０を照射する。本実施形態では、露光量５００ｍＪ／ｃｍ2で光５０の照射を行った。光５０の照射によって、感光部１６が生成する。
【００５３】
次に、図５（ｃ）に示すように、光５０を照射した感光性樹脂層１１を現像する。ネガ型の感光性樹脂層１１を用いているので、現像すると、非感光部１８が除去されて、テーパ角θがほぼ９０度の感光部１６が残る。本実施形態では、１０％水酸化ナトリウムを用いて現像を行った。
【００５４】
次に、図６（ｄ）に示すように、現像された感光性樹脂層１１に含まれる溶媒を除去するために熱処理を行うことによって、テーパ状の側面８を有する絶縁層１７を形成する。光照射の前に実行する仮乾燥の際には溶媒を完全に蒸発させずに、光照射の後の熱処理の際に、感光性樹脂層１１に残存する溶媒を蒸発させると、感光性樹脂層１１が収縮する。感光性樹脂層１１の下面は半導体基板２に密着しているので収縮が拘束されるため、感光性樹脂層１１の収縮量は、上面（自由面）の方が下面（拘束面）よりも多くなり、その結果、テーパ状の側面８が形成されることになる。現像された感光性樹脂層１１から除去される溶媒の量は、感光性樹脂層１１の固体分１００重量部に対して、例えば４０重量部以上である。本実施形態では、１５０℃で１時間の熱処理を行うことによって、テーパ角θが約５０度で、厚さが約５０μｍの絶縁層１７を得た。残存溶媒量を調整することによって、テーパ角θを制御することが可能であり、好適な残存溶媒量は、感光性樹脂層１１の固体分１００重量部に対して、１０〜１００重量部である。
【００５５】
次に、公知の技術を用いて絶縁層１７上に配線６および外部端子９を形成すれば、図１に示した半導体装置１００を得ることができる。
【００５６】
本実施形態によれば、現像された感光性樹脂層に含まれる溶媒を除去して感光性樹脂層１１を収縮させることによって、簡便なプロセスで半導体装置１００を製造することができる。
（実施形態５）
図６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、図１に示した半導体装置１００の他の製造方法を説明する。以下では、実施形態３と異なる工程を主に説明し、実施形態３と同様の工程の説明は省略する。
【００５７】
まず、図６（ａ）に示すように、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意した後、半導体チップ２の主面上にネガ型の感光性樹脂層１１を形成する。本実施形態では、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２０００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布を行った後、８０℃で３０分間の仮乾燥を行うことによって、感光性樹脂層１１を得た。
【００５８】
次に、図６（ｂ）に示すように、投写型の露光機を用いて、フォトマスク１２を介して感光性樹脂層１１に光５０を照射する。本実施形態では、露光量５００ｍＪ／ｃｍ2で光５０の照射を行った。光５０の照射によって、感光部１６が生成する。なお、本実施形態および後述する実施形態における露光量５００ｍＪ／ｃｍ2は、テーパ角θが９０度のテーパ部を形成する標準条件の露光量である。
【００５９】
次に、光５０を照射した感光性樹脂層１１を現像する。現像は、露光された感光性樹脂層１１の周辺の感光性樹脂層１１の樹脂の一部が残存するように行う。例えば、感光部１６の周辺に位置する非感光部１８の一部が半導体チップ２の主面上に残存するように、８０％程度の現像状態で現像を止める。樹脂は等方的に現像されるので、８０％程度の現像状態で現像を止めると、現像に時間がかかる非感光部１８の角部１８ａが半導体チップ２の主面上に残存する。その結果、図６（ｃ）に示すように、テーパ状の側面８を有する絶縁層１７が得られる。非感光部１８の角部１８ａが残存することによってテーパ状の側面８が形成されるため、絶縁層１７の大きさは、フォトマスク１２の透光部１５のサイズよりも大きくなる傾向にある。現像の後、必要に応じて、熱硬化処理を行っても良い。本実施形態では、１０％水酸化ナトリウムを用いて現像を行った後、１５０℃で１時間の熱硬化処理を行うことによって、テーパ角θが約６０度で、厚さが約５０μｍの絶縁層１７を得た。
【００６０】
次に、公知の技術を用いて絶縁層１７上に配線６および外部端子９を形成すれば、図１に示した半導体装置１００を得ることができる。
【００６１】
本実施形態によれば、露光された感光性樹脂層１１の周辺の感光性樹脂層１１の樹脂の一部が残存するように現像することによって、簡便なプロセスで半導体装置１００を製造することができる。
（実施形態６）
図７（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、図１に示した半導体装置１００の他の製造方法を説明する。以下では、実施形態３と異なる工程を主に説明し、実施形態３と同様の工程の説明は省略する。
【００６２】
まず、図７（ａ）に示すように、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意した後、半導体チップ２の主面上に樹脂層２３を形成する。樹脂層２３の形成は、例えば、半導体チップ２の主面上に感光性樹脂材料を塗布した後、投写型の露光機を用いて、感光性樹脂材料の全面を露光することによって実行する。なお、必要に応じて、感光性樹脂材料を塗布した後に、所望の時間および温度にて乾燥処理を行っても良い。また、感光性樹脂材料の全面を露光した後に、熱硬化処理を行っても良い。
【００６３】
本実施形態では、感光性樹脂材料として、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２０００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布した後、塗布した感光性樹脂材料を露光量５００ｍＪ／ｃｍ2で全面露光し、次いで１５０℃で１時間の熱硬化処理を行うことによって、絶縁層２３を得た。なお、感光性を有しない樹脂材料を用いて樹脂層２３の形成することも可能である。この場合は、印刷法などで半導体チップ２の主面全面に樹脂層２３を形成すればよい。
【００６４】
次に、図７（ｂ）に示すように、樹脂層２３の上にマスク層２４を形成する。マスク層２４の形成は、公知の技術を用いて行うことができる。本実施形態では、ゴムを用いてマスク層２４を形成した。
【００６５】
次に、図７（ｃ）に示すように、エッチング剤でエッチングを行う。エッチングとして、物理的なエッチングおよび化学的なエッチングを利用することができる。物理的なエッチングとして、研磨法、サンドブラスト法、スパッタ法などが挙げられ、化学的なエッチングとして、溶剤などによる処理方法が挙げられる。本実施形態では、アルゴンガスを用いるスパッタ法によって、エッチングを行った。
【００６６】
エッチングは、マスク層２４の周辺の樹脂層２３の樹脂の一部が残存するように実行する。樹脂は等方的にエッチングされるので、マスク層２４の周辺に位置する樹脂層２３の角部２３ａがエッチングされるのには時間がかかる。そのため、半導体チップ２の主面上に残存する樹脂層２３の量が例えば８０％程度になった時点でエッチングを止めると、樹脂層２３の角部２３ａが残存した状態になり、その結果、テーパ状の側面８が形成される。なお、角部２３ａとは、図中破線で示したパターニングされた樹脂層２３のエッジと半導体チップ２の主面とで形成される角の近傍のことを指す。
【００６７】
次に、図７（ｄ）に示すように、マスク層２４を除去することによって、テーパ状の側面８を有する絶縁層１７が得られる。樹脂層２３の角部２３ａが残存することによってテーパ状の側面８が形成されるため、絶縁層１７の大きさは、マスク層２４のサイズよりも大きくなる傾向にある。本実施形態では、テーパ角θが約６０度で、厚さが約５０μｍの絶縁層１７を得た。
【００６８】
次に、公知の技術を用いて絶縁層１７上に配線６および外部端子９を形成すれば、図１に示した半導体装置１００を得ることができる。
【００６９】
本実施形態によれば、マスク層２４の周辺の樹脂層２３の樹脂の一部が残存するように樹脂層２３をエッチングすることによって、簡便なプロセスで半導体装置１００を製造することができる。
（実施形態７）
図８（ａ）および（ｂ）を参照しながら、図１に示した半導体装置１００の他の製造方法を説明する。
【００７０】
まず、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意する。半導体チップ２の主面上には、電極端子３を露出させるパッシベーション膜７を予め形成しておくことが好ましい。
【００７１】
次に、図８（ａ）に示すように、半導体チップ２の主面上に硬化性樹脂ペースト層を形成する。硬化性樹脂ペースト層の形成は、例えば、スクリーン印刷法によって行う。具体的には、メタルマスク２７およびスキージ２８を用いて硬化性樹脂ペースト２６を塗布することによって行う。また、所望のパターンを有するスクリーンマスクやメタルマスクを用いて、スクリーン印刷機またはダイコーター装置によって硬化性樹脂ペースト２６を塗布することもできる。硬化性樹脂ペースト２６として、例えばエポキシ系樹脂などを用いることができる。
【００７２】
硬化性樹脂ペースト２６の粘度は、例えば、５〜５００Ｐａ・ｓであり、テーパ量の制御の観点から、１０〜１００Ｐａ・ｓの範囲内にあることが好ましい。メタルマスク２７の厚さは、例えば５０〜３００μｍであり、印刷安定性の観点から１００〜２００μｍであることが好ましい。
【００７３】
本実施形態では、硬化性樹脂ペースト２６として、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂（粘度：２０Ｐａ・ｓ）を使用し、塗布装置としてニューロング社製のスクリーン印刷機によってスクリーン印刷を行った。メタルマスク２７の厚さは１００μｍにした。
【００７４】
次に、メタルマスク２７を除去した後、硬化性樹脂ペースト層を放置する。放置している間に、硬化性樹脂ペースト２６が、硬化性樹脂ペースト２６自身の重さによって垂れ下がるため、テーパ状の側面８を有する硬化性樹脂層が生成する。硬化性樹脂ペースト粘度が例えば２０Ｐａ・ｓである場合、硬化性樹脂ペースト層の放置時間は、例えば１〜６０分程度であり、放置温度は、例えば２０〜１００℃程度である。次に、硬化性樹脂ペースト層の熱硬化を行うと、図８（ｂ）に示すように、テーパ状の側面８を有する絶縁層１７が得られる。本実施形態では、８０℃で３０分間放置した後、１５０℃で１時間の熱硬化を行うことによって、テーパ角θが約６０度で、厚さが約５０μｍの絶縁層１７を得た。
【００７５】
次に、公知の技術を用いて絶縁層１７上に配線６および外部端子９を形成すれば、図１に示した半導体装置１００を得ることができる。
【００７６】
本実施形態によれば、硬化性樹脂ペースト層を放置して硬化性樹脂ペーストの重みによって硬化性樹脂ペースト層が垂れ下がるようにすることによって、簡便なプロセスで半導体装置１００を製造することができる。
（実施形態８）
図９（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、階段状の側面を有する絶縁層を備えた半導体装置の製造方法を説明する。
【００７７】
まず、図９（ａ）に示すように、主面上に電極端子３が形成された半導体チップ２を用意した後、半導体チップ２の主面上に第１感光性樹脂層１１を形成する。第１感光性樹脂層１１の形成は、例えば、感光性樹脂材料を塗布することによって行う。塗布方法として、例えば、スクリーン印刷方法、ダイコーターでのコートやスピンコート法などを用いることができる。必要に応じて、感光性樹脂材料を塗布した後に、所望の時間および温度にて乾燥処理を行っても良い。本実施形態では、感光性樹脂材料として、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２５００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布を行った後、８０℃で３０分間の仮乾燥を行うことによって、第１感光性樹脂層１１を得た。
【００７８】
次に、図９（ｂ）に示すように、第１パターンの透光部１５を有する第１フォトマスク１２を介して第１感光性樹脂層１１に光５０を照射する。本実施形態では、露光量５００ｍＪ／ｃｍ2で光５０の照射を行った。光５０の照射によって、感光部１６が生成する。
【００７９】
次に、図９（ｃ）に示すように、光５０を照射した第１感光性樹脂層１１を現像する。ネガ型の感光性樹脂層１１を用いているので、現像すると、非感光部１８が除去されて、第１絶縁層２１が形成される。現像の後、必要に応じて、熱硬化処理を行っても良い。本実施形態では、１０％水酸化ナトリウムを用いて現像を行った後、１５０℃で１時間の熱硬化処理を行うことによって、テーパ角θが約９０度で、厚さが約２０μｍの第１絶縁層２１を得た。
【００８０】
次に、図９（ａ）〜（ｃ）の工程を繰り返すことによって、図９（ｄ）に示すように、第１絶縁層２１上に第１絶縁層２１の上面より狭い上面を有する第２絶縁層２２を形成する。このようにして、第１絶縁層２１および前記第２絶縁層２２を有し、階段状の側面を有する絶縁層を形成することができる。第２絶縁層２２の形成は、具体的には次のようにすればよい。
【００８１】
まず、図９（ｃ）に示す第１絶縁層２１の上に、第１絶縁層２１の上面より狭い上面を有する第２感光性樹脂層を形成する。次に、第２感光性樹脂層に第２パターンの透光部を有する第２フォトマスクを介して光５０を照射した後、光５０が照射された第２感光性樹脂層を現像すると、図９（ｄ）に示すように、第２絶縁層２２が得られる。第１絶縁層２１の上面より第２絶縁層２２の上面を狭くするため、第２感光性樹脂層をネガ型の感光性樹脂材料から形成した場合、第１フォトマスク１２における第１パターンの透光部１５よりも、第２フォトマスクにおける第２パターンの透光部を小さくする。露出させる第１絶縁層２１の上面の大きさＬは、第１絶縁層２１の厚さの０．１〜３倍程度にすることが好ましい。また、第２絶縁層２１の厚さの０．１〜３倍程度にすることが好ましい。
【００８２】
本実施形態では、感光性樹脂材料として、太陽インキ製造（株）社製ＰＶＩ５００シリーズのネガ型樹脂を用いて、２５００ｒｐｍにて４０秒間スピンコート法による塗布を行った後、８０℃で３０分間の仮乾燥を行うことによって、第２感光性樹脂層を得た。次に、第２感光性樹脂層に露光量５００ｍＪ／ｃｍ2で光５０の照射を行い、次いで１０％水酸化ナトリウムを用いて現像を行った後、１５０℃で１時間の熱硬化処理を行うことによって、テーパ角θが約９０度で、厚さが約２０μｍの第２絶縁層２２を得た。このようにして合計約４０μｍの階段状の側面を有する絶縁層を形成した。なお、露出させる第１絶縁層２１の上面の大きさＬは、約１０μｍにした。
【００８３】
次に、公知の技術を用いて、階段状の側面を有する絶縁層上に配線６および外部端子９を形成すれば、階段状の側面を有する絶縁層を備えた半導体装置を得ることができる。
【００８４】
本実施形態によれば、第１フォトマスクを用いて第１絶縁層を形成した後に第２フォトマスクを用いて第２絶縁層を形成することによって、簡便なプロセスで疑似テーパ状の側面を有する半導体装置を製造することができる。
【００８５】
なお、本実施形態では、第１樹脂層２１および第２樹脂層２２をネガ型の感光性樹脂材料から形成したが、第１樹脂層２１および第２樹脂層２２をポジ型の感光性樹脂材料から形成することもできる。ポジ型の場合には、第１フォトマスクにおける第１パターンの遮光部よりも、第２フォトマスク１２における第２パターンの遮光部の方を小さくする必要がある。
【００８６】
また、第１絶縁層２１および第２絶縁層２２の２層の場合を例示的に示したが、図９（ａ）〜（ｃ）の工程を繰り返すことによって、３層以上の絶縁層から形成された階段状の側面を２層目の場合と同様に形成することも可能である。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、絶縁層を厚く形成した場合でも段差部の配線にクラックの問題が起こることを低減できる半導体装置を提供することができる。また、本発明の製造方法によれば、簡便なプロセスを用いて、そのような半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１にかかる半導体装置１００の断面図である。
【図２】本発明の実施形態１にかかる半導体装置２００の断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態２を説明するための工程断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態３を説明するための工程断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態４を説明するための工程断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態５を説明するための工程断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態６を説明するための工程断面図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態７を説明するための工程断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態８を説明するための工程断面図である。
【図１０】（ａ）は、従来の半導体装置３００の平面図であり、（ｂ）は、従来の半導体装置３００の断面図である。
【符号の説明】
２ 半導体素子（半導体チップ）
３ 電極端子
４ 絶縁層
５ 段差部
６ 配線
７ パッシベーション膜
８ 絶縁層の側面
９ 外部端子
１０ テーパ角θ
１１ａ 半田ボール
１１ｂ ソルダーレジスト層
１１ 感光性樹脂層
１２ フォトマスク
１３ ギャップ
１４ 遮光部
１５ 透光部
１６ 感光部
１７ 絶縁層
１８ 非感光部
２１ 第１樹脂層
２２ 第２樹脂層
２３ 樹脂層
２４ マスク層
２６ 硬化性樹脂ペースト
２７ メタルマスク
２８ スキージ
３０ 半田ボール
３１ ソルダーレジスト層
５０ 光
５１ 拡散光
５２ 乱反射光
１００ 半導体装置
２００ 半導体装置
３００ 半導体装置
３０２ 半導体チップ
３０３ 電極端子
３０４ 絶縁層
３０５ 配線
３０６ 外部端子
３０７ パッシベーション膜
３０８ 段差部
Claims (8)
- 電極端子が形成された主面を有する半導体素子と、
前記半導体素子の前記主面上に形成され、前記電極端子を露出している絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された外部端子と、
前記電極端子と前記外部端子とに電気的に接続された配線と、
を有し、
前記絶縁層はテーパ状または階段状の側面を有しており、前記配線の一部は前記絶縁層のテーパ状または階段状の前記側面上に形成されている半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体素子の主面上にネガ型の感光性樹脂層を形成する工程と、
前記感光性樹脂層に所定のパターンの透光部を有するフォトマスクを介して光を照射する工程であって、前記透光部の周辺の前記感光性樹脂層に、前記感光性樹脂層と前記感光性樹脂層の下地との境界面で乱反射された光が照射される照射工程と、
光を照射された前記感光性樹脂層を現像することによって、前記乱反射した光が照射された領域にテーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程と、
を包含する半導体装置の製造方法。 - 前記照射工程で前記感光性樹脂層に照射される露光量は、前記感光性樹脂層に垂直な側面を形成するための露光量より多い請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記照射工程で前記感光性樹脂層に照射される露光量は、前記感光性樹脂層に垂直な側面を形成するための露光量の１．２倍以上である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 電極端子が形成された主面を有する半導体素子と、
前記半導体素子の前記主面上に形成され、前記電極端子を露出している絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された外部端子と、
前記電極端子と前記外部端子とに電気的に接続された配線と、
を有し、
前記絶縁層はテーパ状または階段状の側面を有しており、前記配線の一部は前記絶縁層のテーパ状または階段状の前記側面上に形成されている半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体素子の主面上にネガ型の感光性樹脂層を形成する工程と、
所定のパターンの透光部を有するフォトマスクを介して前記感光性樹脂層を露光する工程と、
露光された前記感光性樹脂層の周辺の前記感光性樹脂層の樹脂の一部が残存するように現像することによって、テーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程と、
を包含する半導体装置の製造方法。 - 電極端子が形成された主面を有する半導体素子と、
前記半導体素子の前記主面上に形成され、前記電極端子を露出している絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された外部端子と、
前記電極端子と前記外部端子とに電気的に接続された配線と、
を有し、
前記絶縁層はテーパ状または階段状の側面を有しており、前記配線の一部は前記絶縁層のテーパ状または階段状の前記側面上に形成されている半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体素子の主面上に硬化性樹脂ペースト層を形成する工程と、
前記硬化性樹脂ペースト層を放置し、硬化性樹脂ペーストの重みのため垂れ下がることによってテーパ状の側面を有する硬化性樹脂層を形成する工程と、
前記硬化性樹脂層を硬化させることによって、テーパ状の前記側面を有する前記絶縁層を形成する工程と、
を包含する半導体装置の製造方法。 - 前記硬化性樹脂ペーストの粘度は５Ｐａ・ｓ以上５００Ｐａ・ｓ以下の範囲内にある請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
- スクリーン印刷法によって前記硬化性樹脂ペースト層を形成する請求項５または６に記載の半導体装置の製造方法。
- 電極端子が形成された主面を有する半導体素子と、
前記半導体素子の前記主面上に形成され、前記電極端子を露出している絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された外部端子と、
前記電極端子と前記外部端子とに電気的に接続された配線と、
を有し、
前記絶縁層はテーパ状または階段状の側面を有しており、前記配線の一部は前記絶縁層のテーパ状または階段状の前記側面上に形成されている半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体素子の主面上に第１感光性樹脂層を形成する工程と、
前記第１感光性樹脂層に第１パターンの透光部を有する第１フォトマスクを介して光を照射する工程と、
光を照射された前記第１感光性樹脂層を現像することによって、第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層上に前記第１絶縁層の上面より狭い上面を有する第２感光性樹脂層を形成する工程と、
前記第２感光性樹脂層に第２パターンの透光部を有する第２フォトマスクを介して光を照射する工程と、
光を照射された前記第２感光性樹脂層を現像することによって、第２絶縁層を形成する工程とを包含し、
前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を有し、階段状の前記側面を有する前記絶縁層が形成される半導体装置の製造方法。
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