JP6287103B2 - 半導体装置、半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体装置、半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置として、半導体チップの主面上に回路基板との電気的な接続を図る接続部（バンプ）が形成された所謂チップサイズの半導体装置が知られている。
このようなチップサイズの半導体装置であっても、製品識別や製造ロット番号などのマーキングが必要となる。
例えば、特許文献１には、半導体チップの主面上に形成された低弾性率層を覆う金属層をパターニングして設けられた配線パターンと、マーキングとを備えた半導体装置が開示されている。また、当該マーキングが、半導体装置の属性を示すマークと、配線パターンの番号を示すマークと、半導体装置を位置合わせするための位置合わせマークとのうち少なくとも１つであることが示されている。

特許第３３７８８８０号公報

上記特許文献１の半導体装置では、マーキングが半導体チップの主面に設けられているので、主面を保護する保護層を設ける場合には、マーキングを識別可能とするために、例えば、保護層をパターニングしてマーキングと重なる部分に開口部を設けることが考えられる。
しかしながら、低弾性率層と保護層との物性の違いから、半導体装置を回路基板に実装する際の熱などの影響を受けて、上記開口部の周辺において保護層にクラックが生ずるおそれがある。また、上記開口部の周辺において保護層のクラックが低弾性率層に及ぶと、クラックが発生した部分から水分などが半導体チップの主面に浸入して絶縁性が低下するなどの信頼性品質に関わる不具合が生ずるおそれがあるという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例］本適用例に係わる半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップの主面を覆う絶縁層と、前記絶縁層を覆うオーバーコート層と、前記絶縁層と前記オーバーコート層との間に設けられた配線層と、前記配線層に設けられ、外部回路との接続を図る接続パッドを含む配線パターンと、前記配線層に設けられた下地パターンと、前記オーバーコート層の前記接続パッドと重なる位置に配置された第１の開口部を埋めて形成された半田端子と、前記オーバーコート層の前記下地パターンと重なる位置に配置された第２の開口部を埋めて形成されたアライメント用の半田部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、絶縁層上の配線層に設けられた下地パターンはオーバーコート層の第２の開口部において露出し、第２の開口部を半田部で埋めて下地パターンと半田部とを接合させてアライメントマークとする。したがって、第２の開口部が半田部で埋められているので、第２の開口部内に露出した下地パターンをアライメントマークとする場合に比べて、アライメントマークの視認性が向上する。また、第２の開口部が半田部で埋められて開放されていないので、絶縁層とオーバーコート層の物性の違いに起因して、オーバーコート層の第２の開口部周辺にクラックが生ずることを低減できる。ゆえに、オーバーコート層のクラックが絶縁層に至ってクラックから水分などが半導体チップの主面に浸入して絶縁性が低下するなどの不具合が生ずることを低減することができる。すなわち、実装時における位置合わせが容易で、優れた信頼性品質を有する半導体装置を提供することができる。

上記適用例に係わる半導体装置において、前記絶縁層及び前記オーバーコート層は、樹脂材料を用いて形成され、前記絶縁層の破断点強度が前記オーバーコート層の破断点強度に比べて大きいことを特徴とする。
この構成によれば、オーバーコート層のクラックが絶縁層に及ぶことをより低減することができる。

上記適用例に係わる半導体装置において、前記絶縁層は、破断点強度が異なる第１樹脂層と第２樹脂層とを含み、前記主面上において、前記第１樹脂層、前記第２樹脂層、前記配線層、前記オーバーコート層の順に形成され、破断点強度は、前記オーバーコート層＜前記第１樹脂層＜前記第２樹脂層の関係を満たしていることを特徴とする。
この構成によれば、オーバーコート層のクラックが樹脂層からなる絶縁層に及ぶことを低減することができる。また、絶縁層が第１樹脂層と第２樹脂層とを含んで構成されているので、絶縁層を単一な樹脂層で構成する場合に比べて、第１樹脂層にクラックが及び難くなる。

上記適用例に係わる半導体装置において、前記絶縁層は、ポリイミド樹脂を用いて形成されていることが好ましい。
この構成によれば、半導体チップの主面をポリイミド樹脂で覆って高い絶縁性を実現できる。

上記適用例に係わる半導体装置において、前記第１の開口部の大きさは、前記第２の開口部の大きさよりも大きいことが好ましい。
この構成によれば、例えば、半田ペーストによって第１の開口部と第２の開口部とを埋め、加熱して第１の開口部に半田端子を形成し、第２の開口部にアライメント用の半田部を形成したとしても、半導体チップの主面上における半田部の高さが半田端子の高さを越えないので、実装時に半田端子と回路基板との接合が確実に行われる。

上記適用例に係わる半導体装置において、前記配線層には、複数の前記配線パターンが設けられ、前記下地パターンは、複数の前記配線パターンのうち特定の配線パターンの近傍に設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、半田部を半導体装置のアライメントマークとして利用して、複数の配線パターンと回路基板との相対的な位置合わせを確実に行うことができる。

上記適用例に係わる半導体装置において、前記下地パターンは、前記配線層において電気的に独立していることが好ましい。
この構成によれば、半導体装置を例えば回路基板などに実装したときに、下地パターンに接合した半田部が回路基板に実装された電子部品や電子部品に繋がる配線などに接したとしても電気的な不具合が生じない半導体装置を提供できる。

［適用例］本適用例に係わる半導体装置の製造方法は、半導体チップと、前記半導体チップの主面に設けられ、外部回路との接続を図る半田端子とを有する半導体装置の製造方法であって、前記主面を覆う絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に配線層を形成する工程と、前記配線層をパターニングして、前記半田端子に繋がる配線パターンと、電気的に独立した下地パターンとを形成する工程と、前記配線パターンと前記下地パターンとを覆うオーバーコート層を形成する工程と、前記オーバーコート層をパターニングして、前記接続パッドと重なる位置に第１の開口部を形成すると共に、前記下地パターンと重なる位置に第２の開口部を形成する工程と、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを半田で埋める工程と、前記半田を加熱して、前記第１の開口部に前記半田端子を形成すると共に、前記第２の開口部にアライメント用の半田部を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、絶縁層上の配線層に形成される下地パターンはオーバーコート層の第２の開口部において露出し、第２の開口部に半田部を形成して、下地パターンと半田部とを接合させたアライメントマークが形成される。したがって、第２の開口部が半田部で埋められているので、第２の開口部内に露出した下地パターンをアライメントマークとする場合に比べて、アライメントマークの視認性が向上する。また、第２の開口部に半田部が形成されており第２の開口部が開放されていないので、絶縁層とオーバーコート層の物性の違いに起因して、オーバーコート層の第２の開口部周辺にクラックが生ずることを低減できる。ゆえに、オーバーコート層のクラックが絶縁層に至ってクラックから水分などが半導体チップの主面に浸入して絶縁性が低下するなどの不具合が生ずることを低減することができる。すなわち、実装時における位置合わせが容易で、優れた信頼性品質を有する半導体装置を製造することができる。

上記適用例に記載の半導体装置の製造方法において、前記絶縁層を形成する工程では、感光性のポリイミド樹脂を含む溶液を前記主面に塗布して乾燥することにより、前記絶縁層を形成し、前記オーバーコート層を形成する工程では、前記絶縁層よりも破断点強度が小さい前記オーバーコート層を形成することを特徴とする。
この方法によれば、オーバーコート層の第２の開口部周辺にクラックが生じたとしても、クラックが絶縁層に及び難くなる。また、絶縁層が感光性のポリイミド樹脂で形成されているので、絶縁層のパターニングが容易で、優れた絶縁性能を有する半導体装置を製造できる。

上記適用例に記載の半導体装置の製造方法において、前記第１の開口部及び前記第２の開口部を形成する工程では、前記第１の開口部の大きさよりも小さい前記第２の開口部を形成し、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを半田で埋める工程は、印刷法により半田ペーストを用いて前記第１の開口部と前記第２の開口部を埋めることが好ましい。
この方法によれば、第１の開口部と第２の開口部を埋めた半田ペーストを加熱して、第１の開口部に半田端子を形成し、第２の開口部に主面上における高さが半田端子よりも低い半田部を形成することができる。つまり、実装時にアライメントマークとしての半田部が邪魔にならず、半田端子と回路基板とを確実に接合可能な半導体装置を製造できる。

上記適用例に記載の半導体装置の製造方法において、前記第１の開口部及び前記第２の開口部を形成する工程では、前記第１の開口部の大きさよりも大きい前記第２の開口部を形成し、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを半田で埋める工程は、半田ボールを前記第１の開口部と前記第２の開口部とに配置することが好ましい。
この方法によれば、半田ボールを加熱して、第１の開口部に半田端子を形成し、第２の開口部に主面上における高さが半田端子よりも低い半田部を形成することができる。つまり、実装時にアライメントマークとしての半田部が邪魔にならず、半田端子と回路基板とを確実に接合可能な半導体装置を製造できる。

上記適用例に記載の半導体装置の製造方法において、前記下地パターンを形成する工程では、前記配線層をパターニングして電気的に独立した前記下地パターンを形成することが好ましい。
この方法によれば、半導体装置を例えば回路基板などに実装したときに、下地パターンに接した半田部が回路基板に実装された電子部品や電子部品に繋がる配線などに接したとしても電気的な不具合が生じない半導体装置を製造することができる。

（ａ）は第１実施形態の半導体装置の構成を示す概略斜視図、（ｂ）は回路基板に対する第１実施形態の半導体装置の実装状態を示す概略断面図。 第１実施形態の半導体装置の主面側の各構成の配置を示す概略平面図。 図２のＡ−Ａ’線で切った第１実施形態の半導体装置の構造を示す概略断面図。 図２のＢ−Ｂ’線で切った第１実施形態の半導体装置の構造を示す概略断面図。 第１実施形態の半導体装置の製造方法を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｅ）は第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略断面図。 （ｆ）〜（ｊ）は第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略断面図。 （ａ）及び（ｂ）は第２実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略断面図。 （ａ）及び（ｂ）は変形例の半導体装置の構造を示す概略断面図。 半導体ウェハを示す概略平面図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。

（第１実施形態）
＜半導体装置＞
本実施形態の半導体装置について、図１〜図４を参照して説明する。図１（ａ）は半導体装置の構成を示す概略斜視図、図１（ｂ）は回路基板に対する半導体装置の実装状態を示す概略断面図、図２は半導体装置の主面側の各構成の配置を示す概略平面図、図３は図２のＡ−Ａ’線で切った半導体装置の構造を示す概略断面図、図４は図２のＢ−Ｂ’線で切った半導体装置の構造を示す概略断面図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態の半導体装置１００は、主面１０１ａに電気回路が形成された半導体チップ１０１と、主面１０１ａ側に設けられた、半田端子としての複数（６個）の半田バンプ１０７Ａ〜１０７Ｆと、アライメントマークとしての半田部１０８とを有している。
半導体チップ１０１は、例えば厚みが３００μｍ〜７５０μｍのシリコンなどの半導体基板からなり、一辺の長さが例えば数ｍｍから十ｍｍ程度の四角形である。
半田バンプ１０７Ａ〜１０７Ｆは、略半球状であって、主面１０１ａに形成された電気回路と外部回路との電気的な接続を図る接続部である。複数（６個）の半田バンプ１０７Ａ〜１０７Ｆを総称して半田バンプ１０７と呼ぶ。
半田バンプ１０７と半田部１０８とを除く主面１０１ａを覆って、オーバーコート層１０６が形成されている。オーバーコート層１０６は、主面１０１ａにキズなどの機械的な損傷が発生したり、水分などが浸入したりして電気的な性能が損なわれることを防止するための保護層である。詳しくは後述するが、オーバーコート層１０６は、半導体チップ１０１の外縁部分を除いて主面１０１ａを覆うように形成されている。

図１（ｂ）に示すように、半導体装置１００は、例えば回路基板１８０の一方の面に設けられた接続用ランド１８１に対して半田バンプ１０７が接するように回路基板１８０に位置決めされる。回路基板１８０の一方の面は接続用ランド１８１が露出するように例えば絶縁性のソルダーレジスト１８２などで覆われている。そして、半導体装置１００が位置決めされた回路基板１８０をリフローなどの加熱処理を施すことにより、半田バンプ１０７を溶融させて、接続用ランド１８１と接合させる。
このように、回路基板１８０に半導体装置１００を実装するにあたり、半田バンプ１０７と半田部１０８とを例えば撮像装置で撮像して認識することにより、半導体装置１００を回路基板１８０に対して適正な実装位置に位置決めができる構成となっている。なお、回路基板１８０は、片面実装基板であることに限定されず、両面実装基板であってもよい。また回路基板１８０には半導体装置１００以外の電子部品が実装されることが有り得る。したがって、リフローなどの加熱処理は１回に限らず、複数回行われることがある。

次に、半導体装置１００の主面側における各構成とその配置について、図２を参照して説明する。半導体装置１００の主面１０１ａには、半導体チップ１０１の平面視における短辺または長辺に沿った中心線を軸として、複数の半田バンプ１０７が線対称に配置されている。本実施形態では、６個の半田バンプ１０７のうち２個が半導体チップ１０１の短辺に沿った中心線上に位置している。半導体チップ１０１の短辺方向に等間隔で２個の半田バンプ１０７が３列配置されている。また、半導体チップ１０１の長辺方向に等間隔で３個の半田バンプ１０７が２列配置されている。半田バンプ１０７の平面視における大きさ（直径）は例えば２００μｍ〜２５０μｍである。

半導体チップ１０１に形成された電気回路に繋がる複数（６個）の電極１０２が設けられている。また、各電極１０２のそれぞれと半田バンプ１０７とを繋ぐ複数（６つ）の配線パターン１０５Ａ〜１０５Ｆが設けられている。配線パターン１０５Ａは、半田バンプ１０７Ａと対応する電極１０２とを繋ぐものである。他の配線パターン１０５Ｂ〜１０５Ｆも同様に符号の末尾が同じアルファベットで示された半田バンプ１０７と対応する電極１０２とを繋ぐものである。複数の配線パターン１０５Ａ〜１０５Ｆを総称して配線パターン１０５と呼ぶ。

配線パターン１０５の半田バンプ１０７側の端部は、平面視で円形の半田バンプ１０７に対応した円弧状（ラウンド形状）となっている。当該円弧状の部分が本発明における接続パッドに相当するものである。

複数の半田バンプ１０７のそれぞれには、配線パターン１０５を介して接続される電極１０２に対応した位置情報が与えられている。本実施形態では、半導体チップ１０１の主面１０１ａにおける中心に対して時計回りで、半田バンプ１０７Ａ、半田バンプ１０７Ｂ、半田バンプ１０７Ｃ、半田バンプ１０７Ｄ、半田バンプ１０７Ｅ、半田バンプ１０７Ｆ、の順になっている。
アライメントマークとしての半田部１０８は、半導体チップ１０１の４つのコーナー部のうちの１つのコーナー部の近傍に設けられている。また、主面１０１ａにおいて線対称に配置された複数の半田バンプ１０７の位置情報を示すために、特定の半田バンプ１０７Ａの近傍に設けられている。半田部１０８は、前述したように撮像装置で認識可能な程度の大きさが確保されていればよく、本実施形態における半田部１０８は略半球状であり、平面視における大きさ（直径）は例えば５０μｍである。

なお、主面１０１ａにおける電極１０２、配線パターン１０５、半田バンプ１０７、半田部１０８の配置は、これに限定されるものではない。半導体チップ１０１に形成された電気回路の構成に対応して、必要な数の電極１０２、配線パターン１０５、半田バンプ１０７が配置される。また、半田部１０８の数は１つに限定されず、複数配置されていてもよい。さらには、複数の半田部１０８の大きさ（直径）が同じである必要はない。

次に、半導体装置１００の構造について、図３及び図４を参照して説明する。
図３に示すように、半導体チップ１０１の主面１０１ａに、例えばアルミニウムなどの低抵抗な電極材料を用いて電極１０２が形成されている。電極１０２が形成された主面１０１ａを覆うように例えば酸化シリコンなどの無機絶縁材料からなる絶縁膜１０３が形成されている。絶縁膜１０３は、厚みが例えば０．１μｍ〜１．５μｍの範囲であって、フォトリソグラフィ法により電極１０２と重なる部分に開口部が形成されている。また、絶縁膜１０３は、半導体チップ１０１の外縁に至らないようにパターニングされている。

絶縁膜１０３が形成された主面１０１ａを覆ってさらに絶縁層１０４が形成されている。絶縁層１０４は感光性の樹脂材料を用いて形成することができる。本実施形態における絶縁層１０４は、感光性のポリイミド樹脂を用いて形成されており、高い絶縁性を有して半導体チップ１０１の主面１０１ａを絶縁することができる。また、絶縁層１０４は、絶縁膜１０３を覆う第１樹脂層１０４−１と第１樹脂層１０４−１に積層して形成された第２樹脂層１０４−２とにより構成されている。第１樹脂層１０４−１及び第２樹脂層１０４−２は、平面視で電極１０２と重なる部分に開口部を有すると共に、半田バンプ１０７と重なる領域に形成されている。第１樹脂層１０４−１の厚みはおよそ５μｍであり、第２樹脂層１０４−２の厚みは第１樹脂層１０４−１よりも厚くおよそ９μｍとなっている。

また、第１樹脂層１０４−１と第２樹脂層１０４−２とは、ポリイミド樹脂が用いられているが、形成の仕方により、第１樹脂層１０４−１に比べて第２樹脂層１０４−２の方が、物性としての破断点強度が高く（大きく）なっている。具体的には、第１樹脂層１０４−１の破断点強度はおよそ１２０ＭＰａであり、第２樹脂層１０４−２の破断点強度はおよそ１６０ＭＰａである。

第２樹脂層１０４−２上には、配線パターン１０５（図中では、配線パターン１０５Ｃ，１０５Ｄ）が形成されている。配線パターン１０５の材料構成は特に限定されるものではないが、本実施形態では、ＴｉＷ（チタン・タングステン）からなる層とＣｕ（銅）からなる層とが積層された第１層１０５−１と、第１層１０５−１に積層して形成されたＣｕ（銅）からなる第２層１０５−２とを含んで構成されている。第１層１０５−１におけるＴｉＷの層の厚みはおよそ１００ｎｍ、Ｃｕの層の厚みはおよそ３００ｎｍである。つまり第１層１０５−１の厚みはおよそ４００ｎｍである。これに対して、第２層１０５−２の厚みは、およそ８μｍとなっている。配線パターン１０５は、絶縁膜１０３及び絶縁層１０４において電極１０２上に形成された開口部を埋めるように形成されて、電極１０２に電気的に接続している。

配線パターン１０５が形成された主面１０１ａを覆うようにオーバーコート層１０６が形成されている。オーバーコート層１０６は、感光性のソルダーレジスト（樹脂材料）を用いて形成することができる。本実施形態におけるオーバーコート層１０６は、感光性のフェノール樹脂を用いて形成されており、その厚みは８μｍ〜１０μｍである。オーバーコート層１０６は、フォトリソグラフィ法により、配線パターン１０５の前述した接続パッドに重なる部分に開口部１０６−１が形成されている。絶縁層１０４を覆うオーバーコート層１０６の破断点強度は、絶縁層１０４を構成する第１樹脂層１０４−１や第２樹脂層１０４−２の破断点強度よりも小さい。具体的には、本実施形態におけるオーバーコート層１０６の破断点強度は、およそ９０ＭＰａである。したがって、半導体チップ１０１の主面１０１ａ上に設けられた、第１樹脂層１０４−１、第２樹脂層１０４−２、オーバーコート層１０６における破断点強度の関係は、オーバーコート層１０６＜第１樹脂層１０４−１＜第２樹脂層１０４−２の順になっている。なお、物性として破断点伸度に着目すると、第１樹脂層１０４−１がおよそ３６％、第２樹脂層１０４−２がおよそ８３％、オーバーコート層１０６が６％であって、破断点強度と同じ傾向となっている。また、物性として線膨張係数に着目してみると、第１樹脂層１０４−１がおよそ５４ｐｐｍ／℃、第２樹脂層１０４−２がおよそ４６ｐｐｍ／℃、オーバーコート層１０６がおよそ５５ｐｐｍ／℃であって、相互にそれほど大きな差がない。

半田端子としての半田バンプ１０７（図中では、半田バンプ１０７Ｃ，１０７Ｄ）は、オーバーコート層１０６に形成された開口部１０６−１を埋めるように形成されて、配線パターン１０５の接続パッドに接合されている。

次に、半導体装置１００のアライメントマークについて、図４を参照して説明する。図４に示すように、配線パターン１０５（図中では配線パターン１０５Ａ）が設けられた配線層と同層において、下地パターン１０５Ｍが電気的に独立して絶縁層１０４上に形成されている。つまり、下地パターン１０５Ｍは、ＴｉＷ層とＣｕ層とからなる第１層１０５−１と、Ｃｕからなる第２層１０５−２とを含んで構成されている。電気的に独立しているとは、半導体装置１００の内部回路に繋がる配線と電気的に接続されていないことを言う。下地パターン１０５Ｍを電気的に独立させることにより、下地パターン１０５Ｍに接合される半田部１０８も電気的に独立することになる。それゆえに、半導体装置１００を前述した例えば回路基板１８０に実装したとしても、回路基板１８０に実装された電子部品や該電子部品に繋がる配線に半田部１０８が接触したとしても電気的に短絡するなどの不具合が生じない。このように下地パターン１０５Ｍを電気的に独立して形成することが好ましいが、例えば半導体装置１００の内部回路におけるＧＮＤなどの共通配線に下地パターン１０５Ｍが電気的に接続される構成としてもよい。

オーバーコート層１０６には、下地パターン１０５Ｍと重なる部分にフォトリソグラフィ法により開口部１０６−２が形成されている。半田部１０８は、開口部１０６−２を埋めるように形成されて、下地パターン１０５Ｍに接合されている。なお、絶縁層１０４における第１樹脂層１０４−１は、平面視で半田バンプ１０７（図中では半田バンプ１０７Ａ）だけでなく、半田部１０８にも重なるように絶縁膜１０３を覆って形成されている。

オーバーコート層１０６に形成された、開口部１０６−１が本発明の第１の開口部に相当し、開口部１０６−２が本発明の第２の開口部に相当するものである。開口部１０６−１及び開口部１０６−２の平面形状は、それぞれ円形である。平面視における開口部１０６−１の大きさ（直径）は、開口部１０６−２の大きさ（直径）よりも大きくなっている。
半導体チップ１０１の主面１０１ａ上におけるこれらの構成についての詳しい形成方法について、次の半導体装置１００の製造方法において説明する。

＜半導体装置の製造方法＞
本実施形態の半導体装置の製造方法にいて、図５〜図７を参照して説明する。図５は半導体装置の製造方法を示すフローチャート、図６（ａ）〜（ｅ）及び図７（ｆ）〜（ｊ）は半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。なお、図６（ａ）〜（ｅ）及び図７（ｆ）、（ｇ）、（ｊ）は図３に対応した概略断面図であり、図７（ｈ）、（ｉ）は図４に対応した概略断面図である。

図５に示すように、本実施形態の半導体装置１００の製造方法は、第１樹脂層形成工程（ステップＳ１）と、第２樹脂層形成工程（ステップＳ２）と、配線層形成工程（ステップＳ３）と、配線パターン形成工程（ステップＳ４）と、オーバーコート層（ＯＣ層）形成工程（ステップＳ５）と、オーバーコート層（ＯＣ層）パターニング工程（ステップＳ６）と、半田端子形成工程（ステップＳ７）とを含んでいる。なお、半導体チップ１０１の主面１０１ａに電気回路や電気回路に接続される電極１０２を形成する方法、及び主面１０１ａを覆う絶縁膜１０３を形成する方法は、公知の方法を採用することができるので、ここでは、本発明に関連する工程について説明する。

図５のステップＳ１では、図６（ａ）に示すように、半導体チップ１０１の主面１０１ａにおいて、絶縁膜１０３を覆うように第１樹脂層１０４−１を形成する。具体的な形成方法としては、まず、感光性のポリイミド樹脂を含む溶液を主面１０１ａに、例えばスピンコート法などにより塗布して乾燥・焼成することにより感光性樹脂層を形成する。そして、当該感光性樹脂層を露光・現像することにより、電極１０２と重なる部分に開口部を有する第１樹脂層１０４−１を形成する。また、第１樹脂層１０４−１は、形成領域が半導体チップ１０１の外縁に至らないようにパターニングされる。第１樹脂層１０４−１の厚みは前述したようにおよそ５μｍである。そして、ステップＳ２へ進む。

図５のステップＳ２では、図６（ｂ）に示すように、第１樹脂層１０４−１を覆うように第２樹脂層１０４−２を形成する。具体的な形成方法としては、第１樹脂層１０４−１と同様に、感光性のポリイミド樹脂を含む溶液を主面１０１ａに、例えばスピンコート法などにより塗布して乾燥・焼成することにより感光性樹脂層を形成する。そして、当該感光性樹脂層を露光・現像することにより、電極１０２と重なる部分に開口部を有する第２樹脂層１０４−２を形成する。また、第２樹脂層１０４−２は、形成領域が半導体チップ１０１の外縁に至らないようにパターニングされる。第２樹脂層１０４−２の厚みは前述したようにおよそ９μｍである。これにより第１樹脂層１０４−１と第２樹脂層１０４−２とからなる絶縁層１０４ができあがる。そして、ステップＳ３へ進む。

図５のステップＳ３では、まず、図６（ｃ）に示すように、第２樹脂層１０４−２上に配線層を構成する第１層１０５−１を形成する。具体的な形成方法としては、スパッタ法により、ＴｉＷとＣｕとを連続スパッタして成膜する。前述したようにＴｉＷの厚みはおよそ１００ｎｍ、Ｃｕの厚みはおよそ３００ｎｍである。第１層１０５−１は絶縁層１０４に形成された開口部内を被覆することで、電気的に電極１０２と接続される。
次に、先に成膜された第１層１０５−１上に第２層１０５−２を形成する。具体的には、第１層１０５−１を覆う感光性樹脂層を形成する。そして、第２層１０５−２を形成する部分が開口するように当該感光性樹脂層を露光・現像する。続いて第１層１０５−１を電極として利用し、電解メッキ法によりＣｕを成膜してから、当該感光性樹脂層を除去することで、第１層１０５−１に接した第２層１０５−２をリフトオフ法により形成する。前述したように、第２層１０５−２の厚みはおよそ８μｍである。配線層は、主に厚みが８μｍのＣｕによって構成されるので、配線層をパターニングすることにより、電気抵抗が小さい配線パターン１０５を形成することが可能となる。そして、ステップＳ４へ進む。

図５のステップＳ４では、図６（ｅ）に示すように、配線層をパターニングして配線パターン１０５（図中では、配線パターン１０５Ａ〜１０５Ｆ）を形成する。また、図６（ｅ）には図示していないが、配線層をパターニングして配線パターン１０５を形成すると同時に、特定の配線パターン１０５Ａの近傍に電気的に独立した下地パターン１０５Ｍを形成する。具体的な形成方法としては、配線層において第１層１０５−１と第２層１０５−２との材料構成が異なるので、リフトオフ法によりパターニングされた第２層１０５−２をマスクとして第１層１０５−１をエッチングする。エッチング方法としては、ウェットエッチング法が挙げられる。具体的には、第１層１０５−１のＣｕ層のエッチングには例えば塩化第二鉄溶液を用い、第１層１０５−１のＴｉＷ層のエッチングには例えば過酸化水素水溶液を用いる方法が挙げられる。マスクとしての第２層１０５−２は電解メッキ法によって厚膜形成されているので、第１層１０５−１のＣｕ層をエッチングする際に、第２層１０５−２が多少エッチングされても構わない。また、アルミニウムからなる電極１０２に対して先にＴｉＷを含む第１層１０５−１を成膜しているので、Ｃｕからなる第２層１０５−２をマスクとして第１層１０５−１をエッチングする際に、電極１０２との接続部分にエッチングの影響が及び難い。つまり、配線パターン１０５おける接続信頼性を高めることができる。なお、配線層のエッチング方法はウェットエッチングに限定されず、ドライエッチングを用いてもよい。そして、ステップＳ５へ進む。

図５のステップＳ５では、図７（ｆ）に示すように、配線パターン１０５（図中では配線パターン１０５Ａ〜１０５Ｆ）を覆うオーバーコート層１０６を形成する。具体的な形成方法としては、感光性のフェノール樹脂を含む溶液を例えばスピンコート法などにより塗布して乾燥・焼成し、オーバーコート層１０６を形成する方法が挙げられる。オーバーコート層１０６の厚みは前述したように８μｍ〜１０μｍである。つまり、半導体チップ１０１の主面１０１ａ上に形成された絶縁層１０４や配線パターン１０５、下地パターン１０５Ｍを覆うことができる厚みとする。そして、ステップＳ６へ進む。

図５のステップＳ６では、オーバーコート層１０６をフォトリソグラフィ法によりパターニングする。これにより、図７（ｇ）に示すように、配線パターン１０５の接続パッドに重なるオーバーコート層１０６の部分に開口部１０６−１を形成する。また、図７（ｇ）には図示していないが、同時に下地パターン１０５Ｍに重なるオーバーコート層１０６の部分に開口部１０６−２を形成する。開口部１０６−１の大きさは開口部１０６−２の大きさよりも大きい。そして、ステップＳ７へ進む。

図５のステップＳ７では、オーバーコート層１０６の開口部１０６−１に半田端子としての半田バンプ１０７を形成し、開口部１０６−２に半田部１０８を形成する。具体的には、まず、図７（ｈ）に示すように、開口部１０６−１と開口部１０６−２とをそれぞれ埋めるように半田ペースト７０を例えば印刷法などにより塗布する。そして、塗布された半田ペースト７０を加熱して溶融させ、冷却することにより、開口部１０６−１を埋めて配線パターン１０５（図中では配線パターン１０５Ａ）に接合した半田バンプ１０７（図中では半田バンプ１０７Ａ）を形成する。同じく、開口部１０６−２を埋めて下地パターン１０５Ｍに接合した半田部１０８を形成する。前述したように開口部１０６−１の大きさは開口部１０６−２の大きさよりも大きいので、開口部１０６−１を埋める半田ペースト７０の塗布量が開口部１０６−２を埋める塗布量に比べて多くなる。したがって、冷却後には、図７（ｉ）に示すように、半田バンプ１０７Ａの高さｈ１の方が半田部１０８の高さｈ２に比べて大きくなる。同様にして、図７（ｊ）に示すように、他の配線パターン１０５Ｂ〜１０５Ｆに対応して形成された開口部１０６−１を埋めて、他の配線パターン１０５Ｂ〜１０５Ｆに接合する高さがｈ１の半田バンプ１０７Ｂ〜１０７Ｆが形成される。
なお、開口部１０６−１及び開口部１０６−２の平面視における開口形状は円形に限定されない。したがって、該開口形状が例えば六角形や八角形などの多角形であるとき、開口部１０６−１及び開口部１０６−２の「大きさ」は、平面視における開口の対角線の長さ、つまり、平面視における開口の最大径とする。開口部１０６−２の開口形状だけが円形でない場合も同様である。

上記第１実施形態の効果は、以下の通りである。
（１）半導体装置１００とその製造方法によれば、アライメントマークとしての半田部１０８は、オーバーコート層１０６に形成された開口部１０６−２を半田ペースト７０で埋め、これを加熱して溶融させ下地パターン１０５Ｍと接合させて形成されている。また、オーバーコート層１０６は、下層の絶縁層１０４を構成する第１樹脂層１０４−１や第２樹脂層１０４−２よりも破断点強度が小さい。したがって、開口部１０６−２を半田部１０８で埋めずに開放した状態とする場合に比べて、リフローなどの熱が加わったときに、絶縁層１０４とオーバーコート層１０６との物性の違いによって、オーバーコート層１０６に応力が加わっても、開口部１０６−２が半田部１０８で埋められているので、開口部１０６−２付近に加わる応力を分散させ、開口部１０６−２付近でオーバーコート層１０６にクラックが生ずることを低減できる。また、オーバーコート層１０６のクラックが進行して絶縁層１０４に至り、クラック部分から水分などが主面１０１ａに浸入して絶縁性が損なわれることを防ぐことができる。つまり、電気的に優れた信頼性品質を有する半導体装置１００を提供できる。
（２）半導体チップ１０１の主面１０１ａ側に設けられたアライメントマークとしての半田部１０８は、オーバーコート層１０６の表面から突出するように形成されているので、半田部１０８を設けずに下地パターン１０５Ｍをアライメントマークとして利用する場合に比べて、特定の半田バンプ１０７Ａとアライメントマークとしての半田部１０８とを同時に認識し易い。具体的には、撮像装置を用いて半田バンプ１０７Ａと下地パターン１０５Ｍとを撮像する場合に比べて、半田バンプ１０７Ａと半田部１０８との高さ方向における距離の差が小さいので、焦点の調整に要する時間が短くて済む。言い換えれば、焦点深度が浅い撮像装置でも半田バンプ１０７Ａと半田部１０８とを同時に撮像することが可能となる。
（３）絶縁層１０４は、第１樹脂層１０４−１と、第１樹脂層１０４−１よりも破断点強度が大きい第２樹脂層１０４−２とを含んで構成されている。したがって、絶縁層１０４を単一な構成とする場合に比べて、熱応力に起因するクラックが第１樹脂層１０４−１に及び難い。
（４）アライメントマークとしての半田部１０８の高さｈ２は、同じく主面１０１ａ側に設けられた半田バンプ１０７の高さｈ１よりも低い。したがって、半導体装置１００を例えば回路基板１８０に実装する際に、半田部１０８が実装の障害とならない。

（第２実施形態）
＜他の半導体装置とその製造方法＞
次に、第２実施形態の半導体装置とその製造方法について、図８を参照して説明する。図８（ａ）及び（ｂ）は第２実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。第２実施形態の半導体装置は、第１実施形態の半導体装置１００に対して、平面視における半田部１０８の大きさを異ならせた、具体的には大きくしたものである。したがって、半導体装置１００と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。なお、図８（ａ）及び（ｂ）は第１実施形態の図４に相当する概略断面図である。

図８（ａ）に示すように、本実施形態の半導体装置１５０では、オーバーコート層１０６において、下地パターン１０５Ｍに対応して形成された開口部１０６−２の大きさは、配線パターン１０５（図中では、配線パターン１０５Ａ）に対応して形成された開口部１０６−１の大きさよりも大きい。そして、半田端子を形成する工程では、図８（ａ）に示すように、半田ボール７０Ｂを開口部１０６−１と開口部１０６−２とにそれぞれ配置する。配置された半田ボール７０Ｂを加熱して溶融させ、冷却することにより、開口部１０６−１を埋めて配線パターン１０５Ａに接合した半田バンプ１０７Ａを形成し、開口部１０６−２を埋めて下地パターン１０５Ｍに接合したアライメントマークとしての半田部１０８を形成する。半田ボール７０Ｂの大きさが同じでも、開口部１０６−２のほうが開口部１０６−１よりも大きいので、形成された半田部１０８の高さｈ２は半田バンプ１０７Ａの高さｈ１よりも低くなる。

第２実施形態の半導体装置１５０とその製造方法によれば、上記第１実施形態の効果（１）〜（３）に加えて、以下の効果が得られる。
（５）上記第１実施形態の半導体装置１００に比べて、平面視における半田部１０８の大きさを大きくしたので、アライメントマークとしての半田部１０８の視認性が向上する。加えて、開口部１０６−２を大きくしても半田ボール７０Ｂを配置して、加熱、溶融、冷却することにより半田部１０８を形成するので、半導体装置１５０の実装において障害とならない程度に半田部１０８の高さｈ２を調整することができる。

本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う半導体装置および該半導体装置の製造方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。

（変形例１）上記半導体装置１００または上記半導体装置１５０における絶縁層１０４の構成は、第１樹脂層１０４−１と第２樹脂層１０４−２とを含むことに限定されない。図９（ａ）及び（ｂ）は変形例の半導体装置の構造を示す概略断面図である。図９（ａ）は第１実施形態の図３に相当し、図９（ｂ）は第１実施形態の図４に相当するものである。
図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、変形例の半導体装置１７０において、半導体チップ１０１の主面１０１ａを覆う絶縁層１０４Ａは単一の材料及び層構成からなる。したがって、第１実施形態によりも製造工程を簡略化できる。この場合においても、絶縁層１０４Ａの破断点強度は、オーバーコート層１０６の破断点強度よりも大きいことが好ましい。

チップサイズの半導体装置１００の製造は、通常、製造工程中におけるパーティクル（異物）の大きさや数などが管理されたクリーンルームにて行われる。半導体チップ１０１に電気回路、電極１０２、絶縁膜１０３を形成する工程におけるクリーン度は、配線パターン１０５、オーバーコート層１０６、半田バンプ１０７を形成する工程におけるクリーン度よりも格段に優れた状態（異物が少ない状態）が要求される。それゆえに、配線パターン１０５を形成する工程よりも先の工程を前工程と呼び、配線パターン１０５を形成する工程以降を後工程と呼ぶことがある。クリーン度が異なるクリーンルームまたは工場あるいは会社の間で製造途中の半導体チップ１０１を搬送する場合、上記第１実施形態の半導体装置１００において、前工程で第１樹脂層１０４−１を形成して主面１０１ａを保護した状態で後工程に受け渡し、後工程で第２樹脂層１０４−２を形成するほうが、搬送中における機械的あるいは電気的な損傷を防いで歩留まりよく半導体装置１００を製造することができると考えられる。

（変形例２）本発明を適用可能な半導体装置は、チップサイズであることに限定されない。図１０は半導体ウェハを示す概略平面図である。図１０に示すように、本発明が適用される半導体装置１００は、半導体ウェハ１００Ｗを用いて製造することができる。半導体装置１００（半導体チップ１０１）は、半導体ウェハ１００Ｗの外縁が一部切り欠かれたオリフラを基準として、設計上で複数レイアウトされた状態で製造される。上述した一連の製造工程が終了した後に、ダイシング法やレーザーカット法などの切断方法を用いて半導体ウェハ１００Ｗを切断すれば、個々の半導体装置１００を取り出すことができる。つまり、半導体ウェハ１００Ｗもまた本発明の技術的な範囲に含まれる。

また、チップサイズの半導体装置１００の外形は、半導体ウェハ１００Ｗを切断することによって整えられる。無機絶縁材料を用いて形成される絶縁膜１０３、及び樹脂材料を用いて形成される絶縁層１０４やオーバーコート層１０６を半導体ウェハ１００Ｗの全面に亘って形成すると、切断時に断面においてクラックや剥がれなどが生じ易い。そうすると当該クラックや剥がれた部分から水分などが主面１０１ａに浸入し易くなるので、半導体装置１００における絶縁膜１０３、絶縁層１０４やオーバーコート層１０６は半導体チップ１０１の外縁を避けた領域に選択的に形成されることが好ましい（図１または図２参照）。

７０…半田ペースト、７０Ｂ…半田ボール、１００，１５０，１７０…半導体装置、１０１…半導体チップ、１０１ａ…半導体チップの主面、１０４…絶縁層、１０４−１…第１樹脂層、１０４−２…第２樹脂層、１０５，１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃ，１０５Ｄ，１０５Ｅ，１０５Ｆ…配線パターン、１０５Ｍ…下地パターン、１０６−１…第１の開口部としての開口部、１０６−２…第２の開口部としての開口部、１０７，１０７Ａ，１０７Ｂ，１０７Ｃ，１０７Ｄ，１０７Ｅ，１０７Ｆ…半田端子としての半田バンプ、１０８…半田部。

Claims (10)

1. 半導体チップと、
   前記半導体チップの主面を覆う絶縁層と、
   前記絶縁層を覆うオーバーコート層と、
   前記絶縁層と前記オーバーコート層との間に設けられた配線層と、
   前記配線層に設けられ、外部回路との接続を図る接続パッドを含む配線パターンと、
   前記配線層に設けられた下地パターンと、
   前記オーバーコート層の前記接続パッドと重なる位置に配置された第１の開口部に形成された半田端子と、
   前記オーバーコート層の前記下地パターンと重なる位置に配置された第２の開口部に形成された半田部と、を備え、
   前記絶縁層及び前記オーバーコート層は、樹脂材料を用いて形成され、
   前記絶縁層の破断点強度が前記オーバーコート層の破断点強度に比べて大きいことを特徴とする半導体装置。
2. 前記絶縁層は、破断点強度が異なる第１樹脂層と第２樹脂層とを含み、
   前記主面上において、前記第１樹脂層、前記第２樹脂層、前記配線層、前記オーバーコート層の順に形成され、
   破断点強度は、前記オーバーコート層＜前記第１樹脂層＜前記第２樹脂層の関係を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記絶縁層は、ポリイミド樹脂を用いて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記第１の開口部の大きさは、前記第２の開口部の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置。
5. 前記配線層には、複数の前記配線パターンが設けられ、
   前記下地パターンは、複数の前記配線パターンのうち特定の配線パターンの近傍に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
6. 前記下地パターンは、前記配線層において電気的に独立していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置。
7. 半導体装置の製造方法であって、
   半導体チップの主面を覆う絶縁層を形成する工程と、
   前記絶縁層上に配線層を形成する工程と、
   前記配線層をパターニングして、接続パッドを含む配線パターンと、下地パターンとを形成する工程と、
   前記配線パターンと前記下地パターンとを覆うオーバーコート層を形成する工程と、
   前記オーバーコート層をパターニングして、前記接続パッドと重なる位置に第１の開口部を形成すると共に、前記下地パターンと重なる位置に第２の開口部を形成する工程と、
   前記第１の開口部と前記第２の開口部とを半田で埋める工程と、
   前記半田を加熱して、前記第１の開口部に半田端子を形成すると共に、前記第２の開口部に半田部を形成する工程と、を含み、
   前記絶縁層を形成する工程では、感光性のポリイミド樹脂を含む溶液を前記主面に塗布して乾燥することにより、前記絶縁層を形成し、
   前記オーバーコート層を形成する工程では、前記絶縁層よりも破断点強度が小さい前記オーバーコート層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 前記第１の開口部及び前記第２の開口部を形成する工程では、前記第１の開口部の大きさよりも小さい前記第２の開口部を形成し、
   前記第１の開口部と前記第２の開口部とを半田で埋める工程は、印刷法により半田ペーストを用いて前記第１の開口部と前記第２の開口部を埋めることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記第１の開口部及び前記第２の開口部を形成する工程では、前記第１の開口部の大きさよりも大きい前記第２の開口部を形成し、
   前記第１の開口部と前記第２の開口部とを半田で埋める工程は、半田ボールを前記第１の開口部と前記第２の開口部とに配置することを特徴とする請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記下地パターンを形成する工程では、前記配線層をパターニングして電気的に独立した前記下地パターンを形成することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

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