JP4239310B2 - 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、はんだ等の金属バンプを用いて実装する半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルビデオカメラ、デジタル携帯電話、ノートブック型パーソナルコンピュータ等の携帯用電子機器が広く普及してきており、これらの携帯用電子機器に対する小型化、薄型化および軽量化等の要求が高まってきている。
【０００３】
携帯用電子機器の小型化、薄型化および軽量化等を実現するためには、部品実装密度を向上させることが重要な課題になっている。
特に、半導体ＩＣ等の半導体デバイスに関しても、従来のパッケージ型半導体デバイスの代わりに、フリップチップ型の半導体デバイスを使用した高密度実装技術が開発され、実用化されてきている。
【０００４】
従来、半導体装置のパッケージ形態としては、ＤＩＰ（Dual Inline Package ）あるいはＰＧＡ（Pin Grid Array）などのプリント基板に設けたスルーホールにリード線を挿入して実装するリード挿入型（ＴＨＤ：Through Hall Mount Device ）や、ＱＦＰ（Quad Flat (L-Leaded) Package）あるいはＴＣＰ（Tape Carrier Package）などのリード線を基板の表面にハンダ付けして実装する表面実装型（ＳＭＤ：Surface Mount Device）が用いられてきた。
さらなる小型化を進めるために、パッケージサイズを半導体チップの大きさに限りなく近づけて、さらなる小型化、高密度化を実現するチップサイズパッケージ（ＣＳＰ：Chip Size Package 、ＦＢＧＡ（Fine-Pitch BGA）とも呼ばれる）と呼ばれるパッケージ形態により、半導体チップのパッド開口面側を実装基板に向けて実装する方法（フリップチップ実装）が注目を集めており、現在までに活発に研究がなされ、多くの提案が示されている。
【０００５】
このようなフリップチップ型の半導体デバイスの実装（フリップチップ実装）を行う実装方法としては、たとえば半導体ＩＣのアルミニウム（Ａｌ）などからなる電極パッド上に、たとえば球状（ボール状）のはんだバンプ（はんだボールバンプ）を形成して、半導体ＩＣのチップの各接続端子をこのはんだボールバンプ上に当接させて、ＩＣチップを直接にプリント配線基板上に実装する方法がある。
【０００６】
上記のＣＳＰ形態の半導体チップを実装基板に実装した半導体装置について、図面を参照して説明する。
【０００７】
図１１は上記の半導体装置の断面図である。
半導体デバイス（半導体ウェハ）１０のＡｌなどからなる電極パッド１１の形成面は、たとえば窒化シリコン層からなる第１表面保護膜１２とポリイミド層からなる第２表面保護膜１３により、電極パッド１１部分のみを開口させて状態で被覆されている。そして、電極パッド１１部分の開口部においてクロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）等の積層膜などからなる導電膜１４が電極パッド１１に接続して形成されている。この導電膜は、ＢＬＭ（Ball Limitting Metal）膜と呼ばれることがある。
さらに導電膜（ＢＬＭ膜）１４に接続してたとえば高融点はんだボールからなるはんだバンプ１６ｂが形成されている。
以上のようにＣＳＰ形態の半導体チップ１が構成されている。
【０００８】
一方、実装基板２は、たとえばガラスエポキシ系材料よりなる基板２０の上面において、実装する半導体チップ１のはんだバンプ１６ｂの形成位置に対応する位置に形成された銅などからなるランド（電極）２１と、ランド２１に接続して、基板２０の表面上あるいは裏面上、もしくは両面上に形成されている図示しないプリント配線部を有している。ランド２１部分を除く基板２０表面ははんだレジスト２３により被覆されている。
【０００９】
上記のＣＳＰ形態の半導体チップ１は、バンプ１６ｂとランド２１を対応させて実装基板２上にマウントされており、共晶はんだ層１９によりバンプ１６ｂとランド２１とが機械的、電気的に接続されている。
さらに、ＣＳＰ形態の半導体チップ１と実装基板２の間隙部には、エポキシ樹脂などからなる封止樹脂３により封止されている。
【００１０】
上記の半導体装置において、バンプを所定の位置に形成する方法としては、たとえば電解メッキを用いる方法が知られているが、この場合にはバンプの下地となる材料層の表面状態や電気抵抗のわずかなばらつきにより成膜されるはんだバンプの膜厚が影響を受け、半導体チップ内に均一で高さの揃ったはんだボールバンプを形成することが非常に難しいという問題点を有している。
【００１１】
そこで、真空蒸着によるはんだ層の成膜とフォトレジスト膜のリフトオフとを用いて、はんだボールバンプを高さを揃えて形成する方法が開発されている。
この方法について、図面を参照して以下に説明する。
【００１２】
まず、図１２（ａ）に示すように、たとえばスパッタリング法やエッチングなどにより半導体チップの回路パターンが形成された半導体ウェハ１０上にアルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）合金などからなる電極パッド１１をパターン形成し、その上層にたとえば窒化シリコン層あるいはポリイミド層などからなる表面保護膜１３を全面に被覆して形成する。
表面保護膜１３の電極パッド１１部分を開口した後、たとえばスパッタリング法によりクロム、銅、金の積層体である導電膜（ＢＬＭ膜）１４を電極パッド１１に接続するようにパターン形成する。
【００１３】
次に、図１２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー工程により、導電膜（ＢＬＭ膜）１４形成領域にパターン開口部Ｐを有するレジスト膜Ｒ２をパターン形成する。
次に、図１２（ｃ）に示すように、たとえば真空蒸着法により全面にはんだ層を成膜することで、レジスト膜Ｒ２のパターン開口部Ｐ内にはんだ層１６を形成する。このとき、レジスト膜Ｒ２の上層にもはんだ層１６ａが形成される。
【００１４】
次に、図１３（ａ）に示すように、リフトオフによりレジスト膜Ｒ２を除去することで、レジスト膜Ｒ２の上層に形成されたはんだ層１６ａを同時に除去する。これにより、レジスト膜Ｒ２のパターン開口部Ｐ内に形成されたはんだ層１６のみを残すことができる。
次に、図１３（ｂ）に示すように、熱処理を行ってはんだ層１６を溶融させ、表面張力により球形となった状態で冷却、固化することではんだボールバンプ１６ｂを形成する。
【００１５】
上述したように、はんだボールバンプ１６ｂの形成は、半導体ウェハの状態（すなわち、個々の半導体チップに切断される前の状態）にて行われるようになっている。
このようにしてはんだボールバンプ１６ｂが形成された半導体ウェハは、個々の半導体チップとしてダイシング等により切り出された後、図１１に示すように、はんだボールバンプ１６ｂが、それぞれ実装基板２の基板２０に形成されたＣｕ等からなるランド２１に当接される。
ここで、基板２０は、ランド２１を除く表面が、はんだレジスト２３により覆われていると共に、たとえばランド２１の領域、あるいははんだボールバンプ１６ｂの表面に、共晶はんだ層１９がプリコートされている。
したがって、リフロー工程により、共晶はんだ層１９が溶融され、溶融した共晶はんだが、はんだボールバンプ１６ｂとランド２１の間に入り込み、冷却硬化することにより、各はんだボールバンプ１６ｂがランド２１に対してはんだ付けされ、電気的に接続されることになる。
【００１６】
ところで、フリップチップ実装後のバンプによる接合部の信頼性にとって、半導体チップと実装基板（プリント配線基板）の熱膨張率の違いによる熱ストレスが大きな問題となる。
シリコンの熱膨張率が３．４ｐｐｍ／℃であるのに対して、一般的に広く用いられているガラスエポキシ系の実装基板の熱膨張率は約１５ｐｐｍ／℃と大きく、チップのオン／オフにより生じる温度差によって熱ストレスが繰り返しバンプ接合部に加えられると接合部にクラックが発生し、破断故障を起こす場合がある。
【００１７】
上記の問題の対策としては、図１１に示すように、半導体チップ１と実装基板２の間に封止樹脂３を注入し、熱膨張ストレスを封止樹脂全体で受けることにより、強度の弱いバンプ接合部に加えられる熱ストレスを緩和する方法が一般にとられている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のフリップチップ実装法では、半導体チップと実装基板が封止樹脂により固められていることから、デバイスチップに不良が生じた場合には半導体チップ１が実装された実装基板２全体を丸ごと廃棄するか、あるいは化学的または機械的な外力を加えて半導体チップを無理やりはぎ取る方法しかなかった。
【００１９】
ここで、前者の実装基板２の全体交換は、コストが高くなってしまうという問題があり、後者の強制的な半導体チップ１の剥ぎ取りは、実装基板２にダメージを与えることになってしまう。
したがって、半導体チップ１に不良が発生した場合の不良部品の交換作業、いわゆるリワーク作業が困難であり、フリップチップ実装が広く普及しない一因ともなっている。
また、半導体デバイスの小型化に伴ういわゆる狭ピッチ化に伴って、上述した封止樹脂３の注入の際に、封止樹脂３の回り込みが悪くなって、完全な封止樹脂３の注入が行われ得なくなることから、熱ストレスが十分緩和されないという問題もあった。
【００２０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、封止樹脂を使用することなく、半導体デバイスと実装基板との間の熱ストレスを確実に緩和でき、しかも接続抵抗を低減でき、かつ接合部分の強度が高めることが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。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の半導体装置は、半導体デバイスの回路パターンに接続するように形成された金属バンプと、上記半導体デバイスの回路パターン形成面に、上記金属バンプの間隙部を封止し、金属バンプの高さより低い膜厚となるように形成された樹脂膜とを含み、上記金属バンプの樹脂膜から突出した表面が清浄化されている。
【００２２】
また、本発明では、上記金属バンプの樹脂膜から突出した表面は、少なくとも接続界面における接続抵抗の上昇および接続強度の低下を招く成分が除去されている。
【００２３】
また、本発明では、上記金属バンプは、はんだバンプであり、上記はんだバンプの樹脂膜から突出した表面には、当該はんだバンプと組成が異なるはんだ層が形成されている。
【００２４】
また、本発明では、上記はんだバンプが高融点はんだからなり、上記はんだ層が共晶はんだからなる。
【００２５】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体デバイスの回路パターンに接続するように金属バンプを形成する第１の工程と、上記半導体デバイスの回路パターン形成面に、上記金属バンプの間隙部を封止し、金属バンプの高さより低い膜厚となるように樹脂膜を形成する第２の工程と、上記金属バンプの樹脂膜から突出している表面を清浄化する第３の工程とを有する。
【００２６】
また、本発明では、上記第３の工程では、少なくとも接続界面における接続抵抗の上昇および接続強度の低下を招く成分を除去して表面の清浄化を行う。
【００２７】
また、本発明では、上記第３の工程では、バンプの表面の清浄化に並行してバンプの表面を活性化する。
【００２８】
また、本発明では、上記第３の工程では、上記バンプに付着した上記樹脂膜成分を除去する。
【００２９】
また、本発明では、上記第３の工程では、上記バンプ表面の酸化物を除去する。
【００３０】
また、本発明では、上記第３の工程では、上記バンプの表面の清浄化を、プラズマクリーニング処理により行う。
【００３１】
また、本発明では、上記プラズマクリーニング処理が、少なくとも不活性ガスの放電プラズマによるスパッタエッチング処理である。
【００３２】
好適には、上記プラズマクリーニング処理が、少なくとも酸素プラズマ処理と、これに続く不活性ガスの放電プラズマによるスパッタエッチング処理である。
【００３３】
好適には、上記プラズマクリーニング処理が、少なくとも酸素プラズマ処理と、これに続く還元性ガスの放電プラズマによるスパッタエッチング処理である。
【００３４】
また、本発明では、上記第３の工程では、上記バンプの表面の清浄化を、レーザ光を照射して行う。
【００３５】
また、本発明では、上記第３の工程では、上記バンプの表面の清浄化を、減圧雰囲気下、不活性ガス雰囲気下あるいは還元性ガス雰囲気下で行う。
【００３６】
また、本発明では、上記第３の工程では、上記バンプの表面の清浄化を、バンプに噴出ガスをあて、剥離した不要成分を吸引しながら行う。
【００３７】
また、本発明では、好適には、上記第１の工程で形成する金属バンプははんだバンプであり、上記第３の工程の後、上記はんだバンプの表面に当該はんだバンプと組成が異なるはんだ層を形成する第４の工程をさらに有する。
そして、好適には、上記はんだバンプは高融点はんだであり、上記はんだ層は共晶はんだからなる。
また、好適には、上記第４の工程において、共晶はんだ層は、印刷法、メッキ法あるいは転写法により形成する。
【００３８】
また、本発明では、少なくとも第３の工程までの各工程が、半導体ウェハの状態の半導体基板上に形成された半導体デバイスに対して行われる。
【００３９】
また、本発明では、上記第３の工程の後、上記半導体ウェハを単位半導体チップ毎に切断する工程をさらに有する。
【００４０】
また、本発明では、半導体ウェハを単位半導体チップ毎に切断する工程の後、上記半導体チップを上記バンプ形成面側から当該バンプにおいて接続するように実装基板に実装する工程をさらに有する。
【００４１】
本発明によれば、強度の比較的弱い金属バンプの根元付近、たとえば球状のはんだバンプの周囲が、樹脂によって補強され、熱ストレスがこの樹脂によって緩和される。
さらに、この樹脂膜の形成が、半導体デバイスの実装基板への実装前に行われることから、半導体デバイスの実装後に実装基板と半導体デバイスの間に封止樹脂を注入する必要がなく、生産性が向上する。
また、樹脂膜は、その高さが金属バンプの高さより低く形成されることから、実装基板へ実装したとしても、実装基板に接触しない。
その結果、実装後に半導体デバイスに不良が発生したとしても、実装基板から当該半導体デバイスを容易に取り外すことが可能になる。
【００４２】
また、本発明によれば、樹脂膜から露出している金属バンプの表面から、少なくとも接続界面における接続抵抗の上昇および接続強度の低下を招く成分が除去され、露出表面の清浄化が行われる。
この清浄化においては、たとえばバンプに付着した樹脂膜成分や、バンプ表面の酸化物が除去される。また、バンプの表面の清浄化に並行してバンプ表面が活性化される。
【００４３】
また、樹脂膜から露出している金属バンプの表面が、プラズマクリーニング処理により清浄化される。したがって、金属バンプの実装基板のランドあるいははんだバンプ表面に形成されたはんだ層に対する接合の際の、接続抵抗が低減され、接合強度が高められる。
その結果、半導体デバイスの実装基板に対する実装に関して、熱ストレスが緩和され、半導体デバイスが実装基板に実装されたときの電気特性が改善され、かつ接合強度が高められることによって、実装不良が大幅に低減される。
【００４４】
また、上述のプラズマクリーニング処理が、少なくとも不活性ガスの放電プラズマによるスパッタエッチング処理である場合には、たとえばＡｒ等の不活性ガスを使用したＲＦ放電プラズマによって、スパッタエッチング処理を行うことにより、金属バンプの表面に残存する樹脂がスパッタ除去され、清浄な金属バンプの表面が露出する。また、物理的なイオン照射によって表面層が化学的に活性な状態になる。
これにより、金属バンプの表面が清浄化され、接合の際の接続抵抗が低減され、接合強度が高められることになるので、半導体デバイスの実装時の電気特性が改善される。
【００４５】
また、上述したプラズマクリーニング処理が、少なくとも酸素プラズマ処理と、これに続く不活性ガスの放電プラズマによるスパッタエッチング処理である場合には、まず酸素プラズマを使用して、樹脂の主成分である有機物の燃焼反応を主体とする反応系により、金属バンプの表面に残存する樹脂が燃焼除去され、続いてＡｒ等の不活性ガスを使用したＲＦ放電プラズマによって、スパッタエッチング処理が行われ、金属バンプの表面に残存する樹脂がスパッタ除去される。
【００４６】
この場合、不活性ガスの放電プラズマのみによるクリーニング処理に比較して、二段階のプラズマ処理によって、化学反応（燃焼反応）を利用することにより、残留樹脂がより効果的に除去されることになる。
さらに、酸素プラズマ処理によるクリーニング処理中に金属バンプの表面に僅かに形成される酸化膜が、Ａｒイオンによってスパッタ除去されることになる。
これにより、金属バンプの表面がより一層清浄化されることにより、接合の際の接続抵抗がより一層低減され、接合強度がより一層高められることになる。
【００４７】
また、上述したプラズマクリーニング処理が、少なくとも酸素プラズマ処理と、これに続く還元性ガスの放電プラズマによるスパッタエッチング処理である場合には、まず酸素プラズマを使用して、金属バンプの表面に残存する樹脂が燃焼除去され、続いてＨＦ等の還元性ガスを使用したスパッタエッチング処理が行われ、金属バンプの表面に残存する樹脂がより徹底して除去されることになる。
【００４８】
これにより、金属バンプの表面がより一層清浄化されることにより、接合の際の接続抵抗がより一層低減され、接合強度がより一層高められる。
したがって、不活性ガスによる放電プラズマのみあるいは酸素プラズマおよび不活性ガスによる放電プラズマによるプラズマクリーニング処理の場合に比較して、半導体デバイスの実装時の電気特性がより一層改善される。
【００４９】
また、本発明によれば、樹脂膜から露出している金属バンプの表面が、たとえばレーザ光の照射などにより、バンプの表層部に極めて急激な熱膨張を発生させ、封止樹脂成分を剥離して噴出ガスをあてて除去する、あるいはレーザ光のエネルギーによってバンプ表層部分が還元状態となって自然酸化物が除去され、バンプ表面を清浄化、活性化することができる。
【００５０】
さらに、上記バンプ表面の清浄化を減圧雰囲気下、不活性ガス雰囲気下あるいは還元性ガス雰囲気下において行うことにより、清浄化処理後の自然酸化の進行を抑制することができる。
【００５１】
また、好適には、バンプの表面を清浄化する工程においては、減圧雰囲気下、不活性ガス雰囲気下あるいは還元性ガス雰囲気下などにおいて、たとえばバンプの近傍に設置されたガス噴出ノズルからガスを噴出し、バンプの近傍に設置された吸引ノズルによりバンプ近傍領域を吸引しながら、レーザー光を照射して樹脂被膜成分を除去する。
【００５２】
また、本発明によれば、金属バンプとしての、たとえば弾力性の高い高融点はんだからなるはんだバンプ上に、はんだバンプを構成するはんだとは組成の異なるはんだ層、好ましくは、実装基板の接続ランドにプリコートされる共晶はんだに当接されるべき好ましくは共晶はんだからなるはんだ層を形成することにより、半導体デバイスの半導体基板を構成するたとえばシリコンチップと実装基板との熱膨張率の差により発生する熱ストレスが発生したとしても、上記高融点はんだの弾性変形によって熱ストレスが緩和される。
【００５３】
また、はんだ層を共晶はんだにより形成することにより、実装基板の上記接続ランドにプリコートされる共晶はんだとの濡れ性が良好となり、確実にはんだ接合されることになる。
さらに、はんだバンプの表面がプラズマクリーニング処理等によって清浄化されているので、はんだバンプとはんだ層の接合部分において、接続抵抗が低減され、接合強度が高められる。
したがって、半導体デバイスの実装基板に対する実装に関して、熱ストレスが緩和され、かつ接続抵抗が低減され、接合強度が高められることによって、実装不良が大幅に低減され、金属バンプによる接合部分の信頼性が向上することになる。
【００５４】
また、少なくとも第３工程が、半導体ウェハの状態の半導体基板上に形成された半導体デバイスに対して行われる場合には、金属バンプの形成および樹脂膜の形成、プラズマクリーニング処理やレーザ光照射、そして場合によってははんだ層の形成が、半導体ウェハに対して行われることになるので、個々の半導体デバイスに対してこれらの作業を行う必要がなく、一度に多数の半導体デバイスに対してこれらの作業を行うことができ、生産性がより一層向上することになる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図面に関連つけて、詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００５６】
第１実施形態
【００５７】
図１は本実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造した半導体装置の断面図である。
【００５８】
半導体チップ１１０のアルミニウムなどからなる電極パッド１１１形成面は、たとえば窒化シリコン層あるいはポリイミド層からなる表面保護膜１１３が被覆して、電極パッド１１１部分が開口している。
この開口部においてクロム、銅、金の積層膜などからなる導電膜１１４が電極パッド１１１に接続して形成されている。この導電膜は、ＢＬＭ（Ball Limitting Metal）膜と呼ばれることがある。さらに導電膜（ＢＬＭ膜）１１４上にたとえばポリイミドからなる上側表面保護膜１１５が形成されており、バンプ形成領域が開口している。
上記のバンプ形成領域において、導電膜（ＢＬＭ膜）１１４に接続してたとえば高融点はんだボールからなるバンプ１１６ｂが形成されている。ここで、隣接するバンプとの接触を避けるためなど、電極パッド１１１の形成位置に対してバンプ１１６ｂの形成位置は必要に応じてずらして形成されており、これに応じるように導電膜（ＢＬＭ膜）１１４がパターン形成されている。
バンプ１１６ｂの間隙部における半導体チップ１１０（実際には上側表面保護膜１１５など）表面は、エポキシ樹脂などからなる樹脂被膜１１７により封止されている。
さらに、バンプ１１６ｂの樹脂被膜１１７から露出した表面は、たとえばプラズマクリーニング処理により清浄化されている。
以上のようにＣＳＰ形態の半導体チップ１００が構成されている。
【００５９】
一方、実装基板２００は、たとえばガラスエポキシ系材料よりなる基板２１０の上面において、実装する半導体チップ１００のバンプ１１６ｂの形成位置に対応する位置に形成された銅などからなるランド（電極）２１１と、ランド２１１に接続して、基板２１０の表面上あるいは裏面上、もしくは両面上に形成されている図示しないプリント配線部を有している。ランド２１１部分を除く基板２１０表面ははんだレジスト２１３により被覆されている。
【００６０】
上記のＣＳＰ形態の半導体チップ１００は、バンプ１１６ｂとランド２１１を対応させて実装基板２００上にマウントされており、共晶はんだ層１１９によりバンプ１１６ｂとランド２１１とが機械的、電気的に接続されている。
【００６１】
上記の半導体装置の製造方法について、図面に関連付けて説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、たとえばスパッタリング法やエッチングなどにより半導体チップの回路パターンが形成された半導体ウェハ１１０上のアルミニウム−銅合金などからなる電極パッド１１１をパターン形成し、その上層にたとえば窒化シリコン層あるいはポリイミド層などからなる表面保護膜１１３を全面に被覆して形成し、表面保護膜１１３の電極パッド１１１部分を開口する。
【００６２】
次に、図２（ｂ）に示すように、電極パッド１１１と後工程で形成するバンプを接続する導電膜の形成領域を開口するレジスト膜Ｒ１を、フォトリソグラフィー工程によりパターン形成し、たとえばスパッタリング法により全面にクロム、銅、金の積層膜を堆積させることで、レジスト膜Ｒ１のパターン開口部内に電極パッド１１１と接続するように導電膜（ＢＬＭ膜）１１４を形成する。このとき、レジスト膜Ｒ１の上層にも導電膜１１４ａが形成される。
【００６３】
次に、図２（ｃ）に示すように、リフトオフによりレジスト膜Ｒ１を除去することで、レジスト膜Ｒ１の上層に形成された導電膜１１４ａを同時に除去する。これにより、レジスト膜Ｒ１のパターン開口部内に形成された導電膜（ＢＬＭ膜）１１４のみを残すことができる。
【００６４】
次に、図３（ａ）に示すように、導電膜（ＢＬＭ膜）１１４の上層にたとえばポリイミド層などからなる上側表面保護膜１１５を全面に被覆して形成し、上側表面保護膜１１５のバンプ形成領域を開口する。
【００６５】
次に、図３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー工程により、上記のバンプ形成領域にパターン開口部を有するレジスト膜Ｒ２をパターン形成する。
次に、たとえば真空蒸着法により全面にはんだ層を成膜することで、レジスト膜Ｒ２のパターン開口部内にはんだ層１１６を形成する。このとき、レジスト膜Ｒ２の上層にもはんだ層１１６ａが形成される。
【００６６】
次に、図３（ｃ）に示すように、リフトオフによりレジスト膜Ｒ２を除去することで、レジスト膜Ｒ２の上層に形成されたはんだ層１１６ａを同時に除去する。これにより、レジスト膜Ｒ２のパターン開口部内に形成されたはんだ層１１６のみを残すことができる。
【００６７】
次に、図４（ａ）に示すように、熱処理を行ってはんだ層１１６を溶融させ、表面張力により球形となった状態で冷却、固化させることで高融点はんだボールからなるバンプ１１６ｂを形成する。
【００６８】
なおここで、はんだとしては、高融点はんだが用いられる。
高融点はんだは、たとえば９７％程度のＰｂおよび３％程度のＳｎから構成されており、高い融点を有すると共に、比較的高い弾力性を備えている。
【００６９】
次に、図４（ｂ）に示すように、半導体ウェハレベルでたとえばエポキシ系樹脂をスピンコート等にりコーティングした後、樹脂の硬化処理、たとえばキュアリングにてほぼ１５０℃で５時間程度熱処理されることにより、樹脂１１７が硬化される。
これにより、バンプ１１６ｂの間隙部を封止しながら、バンプ１１６ｂの高さよりも低い表面となる膜厚で半導体ウェハ１１０のバンプ１１６ｂ形成面上に樹脂被膜１１７を形成する。
【００７０】
このとき、樹脂コーティング工程のプロセスコンディションによってはバンプ１１６ｂ表面に樹脂被膜成分やはんだの酸化物などの絶縁性不純物１１７ａが形成されてしまう。図面上では、便宜上実際の絶縁性不純物よりも厚膜に示している。
【００７１】
次に、図４（ｃ）に示すように、プラズマクリーニング処理により、バンプ１１６ｂ表面から樹脂被膜成分やはんだの酸化物などの絶縁性不純物１１７ａを除去して、樹脂被膜１１７表面より突出しているバンプ１１６ｂ表面を清浄化する。
ここで、上記プラズマクリーニング処理は、たとえば図６または図７に示すプラズマ処理装置によって、後述するように行われ、これにより、バンプ１１６ｂの表面がスパッタエッチングされて、その表面に残存する樹脂被膜成分やはんだの酸化物などの絶縁性不純物１１７ａが除去されることになる。
【００７２】
次に、図５（ａ）に示すように、バンプ１１６ｂに接続させて共晶はんだ層１１８を印刷法、メッキ法あるいは転写法により形成する。共晶はんだ層１１８を形成することにより、バンプの高さを高くして熱ストレス耐性を向上させたり、実装基板に実装するときのはんだの濡れ性を向上させることができ、接続信頼性をさらに向上させることができる。
次に、ダイシング工程により、半導体ウェハ１１０の切断位置Ｄに沿って、半導体ウェハ１１０を切断し、個々のＣＳＰ形態の半導体チップ１００に分割する。
【００７３】
なお、上記共晶はんだは、たとえば４０％程度のＰｂおよび６０％程度のＳｎから構成されており、前述した高融点はんだに比較して、たとえば２００℃以下の低い融点を有している。
そして、共晶はんだのみが溶融し、かつ高融点はんだが溶融しない範囲の温度（たとえば２００℃乃至２５０℃）にて加熱処理されることにより、上記共晶はんだ膜パターンが溶解して、図５（ａ）に示すように、その表面張力によりボール状になると共に、硬化することにより、バンプ１１６ｂの清浄化された表面と接合する。
これにより、バンプ１１６ｂおよび共晶はんだ１１８による積層構造のはんだバンプが形成される。
【００７４】
次に、図５（ｂ）に示すように、ＣＳＰ形態の半導体チップ１００をバンプ１１６ｂ形成面から実装基板２００に実装する。
実装基板２００は、たとえばガラスエポキシ系材料よりなる基板２１０の上面において、実装する半導体チップ１００のバンプ１１６ｂの形成位置に対応する位置に形成された銅などからなるランド（電極）２１１と、ランド２１１に接続して、基板２１０の表面上あるいは裏面上、もしくは両面上に形成されている図示しないプリント配線部を有している。
ランド２１１上には共晶はんだからなるプリコートはんだ層２１２が形成されている。また、ランド２１１部分を除く基板２１０表面ははんだレジスト２１３により被覆されている。
上記のＣＳＰ形態の半導体チップ１００を上記の実装基板２００に、バンプ１１６ｂとランド２１１を位置合わせしてマウントし、たとえば２００〜２５０℃の熱処理により、バンプ１１６ｂは溶融せず、共晶はんだ層１１８やプリコートはんだ層２１２をリフローさせて、バンプ１１６ｂとランド２１１との接合位置に共晶はんだ層１１９を形成し、ＣＳＰ形態の半導体チップ１００と実装基板２００を機械的、電気的に接続し、図１に示す半導体装置に至る。
【００７５】
この場合、共晶はんだ１１８が共晶はんだ膜から構成されているので、共晶はんだ１１８とランド２１１にプリコートされた共晶はんだ膜２１２との濡れ性が良好である。したがって、共晶はんだ１１８とランド２１１が、互いに良く馴染むことによって、強く接合するので、確実にはんだ接合される。
【００７６】
次に、前述したプラズマクリーニング処理について図６および図７に関連付けて２つの例を説明する。
【００７７】
まず、プラズマクリーニング処理の第１の実施形態においては、図６に示すプラズマ処理装置を使用して、不活性ガス、たとえばアルゴンガスの放電プラズマによって、プラズマクリーニング処理が行われる。
【００７８】
図６において、プラズマ処理装置３００は、いわゆるトライオード型ＲＦプラズマ処理装置であって、密閉されたプラズマ処理室３０１と、プラズマ処理室３０１内の上部に設けられた陽極板３０２と、下部に設けられた陰極板としてのステージ３０３と、陽極板３０２およびステージ３０３との間に設けられた格子電極３０４と、陽極板３０２に対して結合コンデンサ３０５を介して接続されたプラズマ生成電源３０６と、ステージ３０３に対して結合コンデンサ３０７を介して接続された基板バイアス電源３０８とを含んでいる。
【００７９】
このような構成のプラズマ処理装置３００によれば、ステージ３０３上に被処理基板である半導体ウェハ１１０が載置され、内部に不活性ガスとしてたとえばアルゴンガスが導入された状態で、基板バイアス電源３０８によりステージ３０３と格子電極３０４との間に、バイアス電圧が印加されると共に、プラズマ生成電源３０６により、陽極板３０２および格子電極３０４間に、プラズマソース電力が印加される。
これにより、陽極板３０２と格子電極３０４の間に、アルゴンガスの放電プラズマ３０９が生成され、アルゴンイオンＡｒ+ が、陽極板３０２から格子電極３０４に向かって飛び出し、格子電極３０４を通過して、ステージ３０２上の半導体ウェハ１１０に衝突する。
したがって、スパッタリング作用によって、半導体ウェハ１１０の表面、すなわち樹脂１１７の表面およびバンプ１１６ｂの突出する表面がエッチングされることになり、バンプ１１６ｂの表面に残存する樹脂１１７ａが除去される
【００８０】
この場合、上記プラズマ処理装置３００の動作条件は、たとえば以下のように設定される。すなわち、
アルゴンガスの流量 ２５ｓｃｃｍ，
ステージ３０３の温度 室温，
プラズマソース電力 ７００Ｗ（２ＭＨｚ），
基板バイアス電圧 ３５０Ｖ（１３．５６ＭＨｚ），
処理時間 １２０秒
このような動作条件により、半導体ウェハ１１０のプラズマクリーニング処理を行ったところ、Ａｒ+ イオンのスパッタリング作用によって、バンプ１１６ｂの表面に残存する樹脂１１７ａが効果的に除去され、バンプ１１６ｂの表面が清浄化された。
【００８１】
次に、プラズマクリーニング処理の第２の例について説明する。
この第２の例においては、図７に示すプラズマ処理装置を使用して、酸素プラズマ処理が行われた後、還元性ガスの放電プラズマによって、プラズマクリーニング処理が行われる。
【００８２】
図７において、プラズマ処理装置４００は、公知の構成のＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）高密度プラズマ処理装置であって、密閉されたプラズマ処理室４０１と、プラズマ処理室４０１内の上部に設けられた陽極板４０２と、下部に設けられた陰極板としての上下動可能なステージ４０３と、プラズマ処理室４０１の周囲に配設された誘導結合コイル４０４と、ステージ４０３に対して結合コンデンサ４０５を介して接続された基板バイアス電源４０６と、誘導結合コイル４０４に接続されたＩＣＰ電源４０７とを含んでいる。
【００８３】
このような構成のプラズマ処理装置４００によれば、ステージ４０３上に被処理基板である半導体ウェハ１１０が載置され、内部に酸素ガスが導入された状態で、基板バイアス電源４０６によりステージ４０３と陽極板４０２との間に、バイアス電圧が印加されると共に、ＩＣＰ電源４０７により、プラズマ処理室４０１内に高周波誘導電場が生成される。
これにより、プラズマ処理室４０１内の電子が加速されることになり、高密度の酸素プラズマ４０８が生成され、酸素イオンが、ステージ４０３上の半導体ウェハ１１０に衝突する。
したがって、プラズマアッシング作用によって、半導体ウェハ１１０の表面、すなわち樹脂被膜１１７の表面およびバンプ１１６ｂの突出する表面がエッチングされることになり、バンプ１１６ｂの表面に残存する樹脂被膜成分やはんだの酸化物などの絶縁性不純物１１７ａが除去される。
【００８４】
この場合、上記プラズマ処理装置４００の動作条件は、たとえば以下のように設定される。すなわち、
酸素ガスの流量 ５０ｓｃｃｍ，
圧力 ０．３Ｐａ，
ステージ４０３の温度 ９０℃，
ＩＣＰ電源の電力 １０００Ｗ（４５０ｋＨｚ），
基板バイアス電圧 １００Ｖ（１３．５６ＭＨｚ），
処理時間 ２０秒
このような動作条件により、半導体ウェハ１１０のプラズマクリーニング処理を行ったところ、酸素プラズマのアッシング作用によって、バンプ１１６ｂの表面に残存する樹脂１１７ａが効果的に除去された。
なお、この場合、バンプ１１６ｂの表面は、酸素プラズマによって僅かに酸化され、酸化膜が形成されることになる。
【００８５】
次に、還元性ガスによるプラズマエッチング処理が行われることにより、上述したバンプ１１６ｂの表面の酸化膜が除去される。
この還元性ガスによるプラズマエッチング処理は、上述したプラズマ処理装置４００において、動作条件を設定変更して、プラズマ処理室４０１内に還元性ガスとしてたとえばフッ化水素（ＨＦ）ガスおよび不活性ガスたとえばアルゴンガスの混合ガスを導入して、還元性ガスのプラズマエッチング作用により、バンプ１１６ｂの表面をエッチングすることにより行われる。
【００８６】
この場合、上記プラズマ処理装置４００の動作条件は、たとえば以下のように設定される。すなわち、
ＨＦガスの流量 ２５ｓｃｃｍ，
アルゴンガスの流量 ２５ｓｃｃｍ，
圧力 ０．１３Ｐａ，
ステージ４０３の温度 ９０℃，
ＩＣＰ電源の電力 １０００Ｗ（４５０ｋＨｚ），
基板バイアス電圧 ２５０Ｖ（１３．５６ＭＨｚ），
処理時間 ２０秒
このような動作条件により、半導体ウェハ１１０のプラズマクリーニング処理を行ったところ、バンプ１１６ｂの表面に形成された酸化膜が、ＨＦガスと反応して還元されると共に、Ａｒ+ イオンによるスパッタリング作用によって、スパッタ除去されることになり、バンプ１１６ｂの表面が清浄化された。
【００８７】
この場合、プラズマ処理装置４００により高密度のプラズマ発生源を使用し、かつこれにより低圧力雰囲気化での処理を可能にしている。これにより、多量に生成されたイオン種が散乱することなく、ほぼ垂直に半導体チップ１１０の表面に入射することになり、Ａｒ+ イオン照射によるスパッタリングによるエッチング加工が、高速で効率良く行われることになる。
したがって、半導体チップ１１０に対するプラズマクリーニング処理によるダメージを低減するように、基板バイアス電圧を低く設定しても、エッチング処理速度が低下することなく、バンプ１１６ｂの表面のプラズマクリーニング処理に要する時間が短縮される。
【００８８】
かくして、上述した酸素プラズマによるプラズマアッシングおよび還元性ガスによるプラズマエッチングによって、バンプ１１６ｂの表面に残存する樹脂１１７ａがより効果的に除去され、この表面がより一層清浄化されることになる。
【００８９】
また、上述した例においては、還元性ガスとして、フッ化水素ガスＨＦを使用しているが、これに限らず、たとえば水素ガスＨ2 や塩化水素ＨＣｌ等の他の還元性ガスを使用してもよいことは明らかである。
ここで、ＨＦやＨＣｌ等の液状のものの場合には、たとえばヘリウムＨｅ等のキャリアガスによるバブリング，加熱気化，超音波気化等の適宜の手段を利用して、プラズマ処理室３０１，４０１内に導入される。
【００９０】
さらに、上述した例においては、バンプ１１６ｂの表面のプラズマクリーニング処理のために、トライオード型ＲＦプラズマ処理装置３００またはＩＣＰ高密度プラズマ処理装置４００が使用されているが、これに限らず、たとえば平行平板型ＲＦプラズマ処理装置や、いわゆるＴＣＰ，ＥＣＲ，ヘリコン波プラズマ等の他の種類の高密度プラズマ処理装置も使用可能であることは明らかである。
【００９１】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、バンプの間隙部を封止する樹脂被膜によりバンプの根本を補強しており、半導体チップと実装基板の間を樹脂により完全に封止しなくても熱膨張ストレス耐性を高めて接続信頼性を向上させることができ、さらに実装基板からＣＳＰ形態の半導体チップを取り外すことが容易であり、不良部品の交換（リワーク）作業を簡便に行うことができる。
また、バンプ１１６ｂが樹脂被膜１１７によって固定保持されることになり、実装後に周囲の温度変化等によって半導体基板と実装基板と間に熱ストレスが発生したとしても、各はんだバンプが樹脂被膜１１７により固定されていると共に、バンプ１１６ｂが弾性を有しているので、樹脂被膜１１７全体が熱ストレスを受けると共に、バンプ１１６ｂが弾性変形することになり、熱ストレスが緩和されることになる。これにより、熱ストレスによるはんだバンプ２３の接合部分の破断が防止されることになり、はんだバンプの信頼性が向上することになる。
【００９２】
さらに、樹脂被膜１１７は、実装基板２００への実装前の半導体チップ１００の電極パッド１１１側の表面に対して形成されることになるので、樹脂被膜１１７が実装基板２００の表面に接触することはない。
したがって、従来のように半導体チップ１００と実装基板２００との間に樹脂を注入する必要がないことから、半導体チップ１００の狭ピッチ化の場合にも、樹脂被膜１１７が確実に半導体ウェハの表面全体を覆うので、熱ストレスの緩和が確実に行われ、熱ストレスに対する耐久性が向上することになる。
【００９３】
また、バンプ１１６ｂ０は、樹脂被膜１１７により包囲された後に、プラズマクリーニング処理によって、樹脂被膜１１７から突出し露出している表面が、清浄化されている。そして、この清浄化された表面に対して、共晶はんだ１１８が形成されることから、バンプ１１６ｂと共晶はんだ１１８との間の界面における接続抵抗が低減されると共に、接合強度が高められることになる。
したがって、より低抵抗で、かつ接合強度の高いはんだバンプが構成されることになり、実装不良の発生がより低減される。
かくして、本実施形態によれば、上記界面における電気特性および密着強度が向上することにより、半導体チップ１００そしてこれが組み込まれる各種機器の信頼性および耐久性が大幅に改善されることになる。
【００９４】
上述した実施形態においては、バンプ１１６ｂは、真空蒸着により成膜され、フォトレジストのリフトオフにより、パターン形成されるようになっているが、これに限らず、電気メッキ等を利用して形成されてもよいことは明らかである。
【００９５】
また、上述した実施形態においては、半導体デバイスの電極パッド１１１に対してはんだバンプを形成する場合について説明したが、これに限らず、他の種類の半導体デバイスに対してはんだバンプを形成する場合にも本発明を適用できることは明らかである。
【００９６】
また、上述した実施形態においては、はんだとして、たとえば９７％程度のＰｂ（鉛）および３％程度のＳｎから構成される高融点はんだやたとえば４０％程度のＰｂおよび６０％程度のＳｎから構成される共晶はんだを用いた例を説明したが、Ｐｂを含まない他のはんだ、たとえば９６．５％程度のすずと３．５％の銀から構成されるはんだや、９９．３％のすずと０．７％の銅から構成されるはんだ等が適用できることはいうまでもない。
【００９７】
さらに、上述した実施形態においては、バンプとしてのはんだからなるボール状のバンプを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば銅ボールバンプ、ニッケルボールバンプ等の種々の金属バンプが適用できることはいうまでもない。
【００９８】
第２実施形態
図８は、本発明に係る半導体装置の製造方法の第２の実施形態を説明するための図である。
【００９９】
本第２の実施形態が上述した第１の実施形態と異なる点は、バンプ１１６ｂの樹脂被膜１１７から露出した表面の清浄化を、プラズマクリーニング処理の代わりに、図８に示すように、レーザ光Ｌを照射して樹脂被膜等の不要成分を除去するようにしたことにある。
【０１００】
その他の工程における処理は第１の実施形態と同様に行われる。すなわち、本第２の実施形態では、第１の実施形態において、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）、および図５（ａ），（ｂ）に関連付けて説明した製造方法のうち、図４（ｃ）の工程の代わりに図８に示す工程が行われる。
また、この製造方法より、図１に示す半導体装置と同様の半導体装置が得られることから、以下では、このレーザ光照射による清浄化処理について詳述する。
【０１０１】
具体的には、バンプ１１６ｂの間隙部を封止しながら、バンプ１１６ｂの高さよりも低い表面となる膜厚で半導体ウェハ１１０のバンプ１１６ａ形成面上に樹脂被膜１１７を形成した後、図８に示すように、エキシマレーザ光Ｌを半導体ウェハ１１０のバンプ１１６ｂ形成面上に照射し、バンプ１１６ｂ表面から樹脂被膜成分やはんだの酸化物などの絶縁性不純物１１７ａを除去して、樹脂被膜１１７表面より突出しているバンプ１１６ｂ表面を清浄化する。
【０１０２】
ここで、上記のレーザ光照射は、たとえば図９の模式図に示すようなレーザ光照射装置により行うことができる。
このレーザ光照射装置５００は、ウェハステージ５０１と、エキシマレーザ光Ｌを照射する不図示の光源と、ガス５０５を噴出するガス噴出ノズル５０４と、吸引ノズル５０６を備える。
このレーザ光照射装置５００において、ウェハステージ５０１上に処理を施す半導体ウェハ５０２をバンプ形成面を上面に向けて戴置、固定し、半導体ウェハのバンプ形成面上にたとえば波長が２４８ｎｍ、エネルギー密度が４００ｍＪ／ｃｍ2 であり、３０Ｈｚでパルス発振するＫｒＦエキシマレーザ光Ｌを５０ｍｍ／秒の速度で掃引して照射する。
このとき、レーザ光照射装置に備えられたガス噴出ノズル５０４から窒素ガスなどのガス５０５を２０リットル／秒の流量でバンプ形成面にあてて、剥離した封止樹脂成分などの絶縁性不純物１１７ａを吸引ノズル５０６により吸引する。なお、ウェハステージ５０１の動きとレーザパルスとを同期させて、一定のオーバーラップでレーザ光を照射し、半導体ウェハ面内でレーザ光の照射量が均一になるように制御する。
【０１０３】
上記のレーザ光照射により、バンプ１１６ｂの表層部に極めて急激な熱膨張を発生させ、バンプ１１６ｂの表層に付着した封止樹脂成分を剥離して、噴出ガスをあてて除去することでバンプ表面を清浄化し、さらにレーザ光のエネルギーによってバンプ表層部分が還元状態となって自然酸化物が除去され、バンプ表面を活性化することができる。
【０１０４】
また、上記のレーザ光照射は、たとえば図１０の模式図に示すようなレーザ光照射装置により行うことができる。
このレーザ光照射装置５００Ａは、未処理のウェハ５０２が収納されたウェハカセット５０８と、反応処理室５０７と、処理後のウェハ５０２を収納するロードロック室５１０を備え、ウェハカセット５０８と反応処理室５０７の間や反応処理室５０７とロードロック室５１０の間にはゲートバルブ５０９により接続されている。
上記の反応処理室５０７内に、このレーザ光照射装置５００Ａは、ウェハステージ５０１と、エキシマレーザ光Ｌを照射する不図示の光源と、ガス５０５を噴出するガス噴出ノズル５０４と、吸引ノズル５０６を備えている。
また、反応処理室５０７にはガス導入口５１１を不図示の吸引ポンプに接続しているガス排気口５１２が設けられており、反応処理室５０７内を減圧雰囲気、不活性ガス雰囲気あるいは還元性ガス雰囲気とすることができる。
【０１０５】
上記のレーザ光照射装置５００Ａにおいて、ガス排気口５１２から排気して減圧し、ガス導入口５１１から窒素ガスを導入して予め１Ｔｏｒｒの窒素雰囲気に制御された反応処理室５０７内に、不図示のウェハ操作機構によりウェハカセット５０８から処理を施す半導体ウェハを取り出し、ウェハステージ５０１上にバンプ形成面を上面に向けて戴置、固定する。
半導体ウェハのバンプ形成面上に、たとえば波長が２４８ｎｍ、エネルギー密度が４００ｍＪ／ｃｍ2 であり、３０Ｈｚでパルス発振するＫｒＦエキシマレーザ光Ｌを５０ｍｍ／秒の速度で掃引して照射する。
このとき、レーザ光照射装置に備えられたガス噴出ノズル５０４から窒素ガスなどのガス５０５を２０リットル／秒の流量でバンプ形成面にあてて、剥離した封止樹脂成分などの絶縁性不純物１１７ａを吸引ノズル５０６により吸引する。処理済の半導体ウェハ５０２は、不図示のウェハ操作機構によりロードロック室５１０に収納される。
なお、ウェハステージ５０１の動きとレーザパルスとを同期させて、一定のオーバーラップでレーザ光を照射し、半導体ウェハ面内でレーザ光の照射量が均一になるように制御する。
【０１０６】
上記のレーザ光照射により、バンプ１１６ｂの表層に付着した封止樹脂成分を剥離して、噴出ガスをあてて除去することでバンプ表面を清浄化し、さらにバンプ表面の自然酸化物が除去され、バンプ表面を活性化することができる。
さらに、上記処理を減圧雰囲気、不活性ガス雰囲気あるいは還元性ガス雰囲気下にて行うことで、反応処理室５０７から酸素が除去されており、レーザ光照射により清浄化処理により高温となり、活性化されたバンプ表面の自然酸化の進行を抑制することができる。
【０１０７】
次に、図５（ａ）に示すように、バンプ１１６ａに接続させて共晶はんだ層１１８を印刷法、メッキ法あるいは転写法により形成し、次に、ダイシング工程により、半導体ウェハ１１０の切断位置Ｄに沿って、半導体ウェハ１１０を切断し、個々のＣＳＰ形態の半導体チップ１００に分割する。
そして、図５（ｂ）に示すように、ＣＳＰ形態の半導体チップ１００をバンプ１１６ｂ形成面から実装基板２００に実装する。
【０１０８】
本第２の実施形態においては、前述の第１の実施形態に係る半導体装置と同様に、バンプの間隙部を封止する樹脂被膜によりバンプの根本を補強しており、半導体チップと実装基板の間を樹脂により完全に封止しなくても熱膨張ストレス耐性を高めて接続信頼性を向上させることができ、さらに実装基板からＣＳＰ形態の半導体チップを取り外すことが容易であり、不良部品の交換（リワーク）作業を簡便に行うことができる。
【０１０９】
また、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、レーザ光の照射などにより、バンプの表層部に極めて急激な熱膨張を発生させ、封止樹脂成分を剥離して噴出ガスをあてて除去する、あるいはレーザ光のエネルギーによってバンプ表層部分が還元状態となって自然酸化物を除去し、バンプ表面を清浄化、活性化してから実装するので、バンプ接合界面における電気抵抗の上昇や接合強度の低下などを抑制し、接続信頼性を向上させることができる。
【０１１０】
また、前述した第１の実施形態と同様に、本第２の実施形態により製造する半導体装置としては、ＭＯＳトランジスタ系半導体装置、バイポーラ系半導体装置、ＢｉＣＭＯＳ系半導体装置、ロジックとメモリを搭載した半導体装置など、半導体装置であれば何にでも適用可能である。
【０１１１】
また、半導体装置の製造方法は上記の本第２の実施の形態に限定されない。
たとえば、レーザ光処理装置の構成、各プロセスの条件、ウェハの構造などは上記の実施の形態で説明した内容に限らない。
また、ウェハ上へのバンプの形成ははんだボールの転写など、種々の方法を用いることができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、封止樹脂を使用することなく、半導体デバイスと実装基板との間の熱ストレスを確実に緩和でき、接続抵抗が低減され、かつ接合部分の強度を高めることができる。
【０１１３】
また、本発明によれば、バンプの間隙部を封止する樹脂膜によりバンプの根本を補強する方法を用いるときに、バンプ接合界面における電気抵抗の上昇や接合強度の低下などを抑制し、接続信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２】図２は実施形態に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図であり、（ａ）は電極パッドの開口工程まで、（ｂ）は導電膜（ＢＬＭ膜）の形成工程まで、（ｃ）はリフトオフによるレジスト膜上の導電膜の除去工程までを示す。
【図３】図３は図２の続きの工程を示し、（ａ）は表面保護膜の形成工程まで、（ｂ）ははんだ層の堆積工程まで、（ｃ）はリフトオフによるレジスト膜上のはんだ層の除去工程までを示す。
【図４】図４は図３の続きの工程を示し、（ａ）はリフローによりはんだボールバンプの形成工程まで、（ｂ）は樹脂被膜の形成工程まで、（ｃ）はバンプ表面の清浄化工程までを示す。
【図５】図５は図４の続きの工程を示し、（ａ）は共晶はんだ層の供給工程まで、（ｂ）は実装基板へのマウント工程までを示す。
【図６】図６は図１の製造方法におけるプラズマクリーニング処理のためにプラズマ処理装置の第１の構成例を示す概略断面図である。
【図７】図７は図１の製造方法におけるプラズマクリーニング処理のためにプラズマ処理装置の第２の構成例を示す概略断面図である。
【図８】図８は本発明に係る半導体装置の製造方法の第２の実施形態を説明するための図である。
【図９】図９は第２の実施形態に係るエキシマレーザ光照射装置の模式図である。
【図１０】図１０は第２の実施形態に係るエキシマレーザ光照射装置の模式図である。
【図１１】図１１は従来例に係る半導体装置の断面図である。
【図１２】図１２は従来例に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図であり、（ａ）は導電膜（ＢＬＭ膜）の形成工程まで、（ｂ）はレジスト膜の形成工程まで、（ｃ）ははんだ層の堆積工程までを示す。
【図１３】図１３は図１２の続きの工程を示し、（ａ）はリフトオフによるレジスト膜上のはんだ層の除去工程まで、（ｂ）はリフローによりはんだボールバンプの形成工程までを示す。
【符号の説明】
１００…ＣＳＰ形態の半導体チップ、２００…実装基板、１００…半導体チップ、１１０…半導体ウェハ、１１１…電極パッド、１１２，１１３…表面保護膜、１１４…導電膜（ＢＬＭ膜）、１１５…上側表面保護膜、１１６，１１６ａ…はんだ層、１１６ｂ…バンプ、１１７…樹脂被膜、１１７ａ…絶縁性不純物、１１８，１１９…共晶はんだ層、２１０…基板、２１１…ランド、２１２…プリコートはんだ層、２１３…はんだレジスト、３００…プラズマ処理装置（トライオード型ＲＦプラズマ処理装置）、３０１，４０１…プラズマ処理室、３０２，４０２…陽極板、３０３，４０３…ステージ（陰極板）、３０４…格子電極、３０５，３０７，４０５…結合コンデンサ、３０６…プラズマ生成電源、３０８，４０６…基板バイアス電源、３０９…放電プラズマ、４００…プラズマ処理装置（ＩＣＰ高密度プラズマ処理装置）、４０４…誘導結合コイル、４０７…ＩＣＰ電源、４０８…高密度プラズマ、５００，５００Ａ…レーザ光照射装置、５０１…ウェハステージ、５０２…半導体ウェハ、５０４…ガス噴出ノズル、５０５…ガス、５０６…吸引ノズル、５０７…反応処理室、５０８…ウェハカセット、５０９…ゲートバルブ、５１０…ロードロック室、５１１…ガス導入口、５１２…ガス排気口。

Claims (11)

  1. 半導体デバイスの回路パターンに接続するようにはんだバンプを形成する第１の工程と、
    上記半導体デバイスの回路パターン形成面に、上記金属バンプの間隙部を封止し、金属バンプの高さより低い膜厚となるように樹脂膜を形成する第２の工程と、
    上記金属バンプに噴出ガスをあて、剥離した不要成分を吸引しながら、レーザ光を照射して上記金属バンプの樹脂膜から突出している表面を清浄化する第３の工程と、
    上記第３の工程の後、上記はんだバンプの表面に当該はんだバンプと組成が異なるはんだ層を形成する第４の工程と
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. 上記第３の工程では、少なくとも接続界面における接続抵抗の上昇および接続強度の低下を招く成分を除去して表面の清浄化を行う
    請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  3. 上記第３の工程では、バンプの表面の清浄化に並行してバンプの表面を活性化する
    請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  4. 上記第３の工程では、上記バンプに付着した上記樹脂膜成分を除去する
    請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  5. 上記第３の工程では、上記バンプ表面の酸化物を除去する
    請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  6. 上記第３の工程では、上記バンプの表面の清浄化を、減圧雰囲気下、不活性ガス雰囲気下あるいは還元性ガス雰囲気下で行う
    請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  7. 上記はんだバンプは高融点はんだであり、上記はんだ層は共晶はんだからなる
    請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  8. 上記第４の工程において、共晶はんだ層は、印刷法、メッキ法あるいは転写法により形成する
    請求項７記載の半導体装置の製造方法。
  9. 少なくとも第３の工程までの各工程が、半導体ウェハの状態の半導体基板上に形成された半導体デバイスに対して行われる
    こ請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 上記第４の工程の後、上記半導体ウェハを単位半導体チップ毎に切断する第５の工程
    をさらに有する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  11. 上記第５の工程の後、上記半導体チップを上記バンプ形成面側から当該バンプにおいて接続するように実装基板に実装する工程
    をさらに有する請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
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