説明

半導体装置の製造方法

【課題】ウエハレベルCSPにおいて、傾斜面を有する樹脂ポストが存在する場合であっても、樹脂ポスト近辺に微細な再配線を設計どおりに高密度に形成することができ、チップの小型化及び端子数の増加に対応することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る半導体装置の製造方法は、少なくとも一面に電極3を備えた基板2上の所定位置に、面状をなす第一頂部4aを備えた突起状の第一樹脂ポスト4を形成する工程αと、前記第一樹脂ポストの第一頂部上に、該第一頂部の一部を少なくとも露出させるように、該第一頂部よりも小さい面状をなす第二頂部5aを備えた突起状の第二樹脂ポスト5を形成する工程βと、を少なくとも備えたことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、配線基板(インタポーザ)を使用しないウエハレベルCSP(Chip Size/Scale Package)等の半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体パッケージ、例えば、シリコンチップを樹脂により封止した、いわゆるデュアル・インライン・パッケージ(Dual Inline Package) やクァド・フラット・パッケージ(Quad Flat Package) では、樹脂パッケージの側面部や周辺部に金属リードを配置した周辺端子配置型が主流である。
【0003】
これに対し、CSP(チップスケールパッケージ)、特に「ウエハレベルCSP」(以下、WLCSPという場合がある)と呼ばれる半導体パッケージでは、ウエハ上に、絶縁樹脂層、配線層、封止層などを形成し、さらにはんだバンプを形成した後、ダイシングにより複数のチップを得る。
【0004】
WLCSPでは、前記チップがそのままのサイズでパッケージの施された半導体チップとなるため、その占有面積を狭くすることができ、高密度実装が可能である。WLCSPは、半導体チップに形成されたはんだバンプを用いて外部の回路基板に実装される。この種の半導体チップには、「ポスト」と呼ばれる導電性の柱状部材を設け、この柱状部材の端面に端子部を形成した構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
一般的に、半導体パッケージとプリント基板等との熱膨張率は相違しているので、熱膨張率の相違に基づく応力が半導体パッケージの端子に集中する。この時、柱状の樹脂ポストを持つCSPにおいて、ポストを高く形成することにより、その応力が分散しやすくなる(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
このように樹脂ポストを配することで、信頼性が向上するが、樹脂ポストの存在により再配線の配置に制約が生じる。すなわち、図9に示すように、傾斜部を持つ樹脂ポスト100が存在する場合、樹脂ポスト100近辺に再配線110を形成するとマスク設計上は直線でも屈曲した配線となり、設計通りに作製することが困難である。
【0007】
一方、電子機器の高機能化や高密炭化を牽引するのはLSIの高集積化そしてその実装技術の革新によるところが大きく、QFP、BGA(Ball Grid Array) 、CSP、3次元実装等、半導体パッケージの高密度化が進む中で高密度配線が必要となる。
WLCSPにおいてチップの小型化及び端子数の増加に対応するには再配線の微細化が必要である。しかしながら、従来よりも微細な再配線を形成するには多大な開発工数を要する。
【特許文献1】特開2004−207368号公報
【特許文献2】再公表WO00/077844号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、ウエハレベルCSPにおいて、傾斜面を有する樹脂ポストが存在する場合であっても、該樹脂ポスト近辺に微細な再配線を設計どおりに高密度に形成することができ、チップの小型化及び端子数の増加に対応することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の請求項1に記載の半導体装置の製造方法は、少なくとも一面に電極を備えた基板上の所定位置に、面状をなす第一頂部を備えた突起状の第一樹脂ポストを形成する工程αと、前記第一樹脂ポストの第一頂部上に、該第一頂部の一部を少なくとも露出させるように、該第一頂部よりも小さい面状をなす第二頂部を備えた突起状の第二樹脂ポストを形成する工程βと、を少なくとも備えたことを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の半導体装置の製造方法は、請求項1において、前記工程βにおいて露出される前記第一頂部の一部が、基板表面と略平行となるように、前記工程αと前記工程βとを順に行うことを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の半導体装置の製造方法は、請求項2において、前記工程αと前記工程βとの間に、前記第一樹脂ポストの周囲の少なくとも一部に、第一樹脂ポストよりも離れたところの上面が前記第一頂部よりも低くなるような形態として、絶縁樹脂からなる第一傾斜層を形成する工程γを、さらに備えたことを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の半導体装置の製造方法は、請求項1において、前記工程βにおいて露出される前記第一頂部の一部が、基板表面と略平行となるように、前記工程αと前記工程βとを一括して行うことを特徴とする。
本発明の請求項5に記載の半導体装置の製造方法は、請求項1乃至4のいずれかにおいて、前記工程βの後に、一端が前記第二頂部を覆い、他端が前記電極と電気的に接続されるように配線層を形成する工程δを、さらに備えたことを特徴とする。
本発明の請求項6に記載の半導体装置の製造方法は、請求項1乃至5のいずれかにおいて、前記工程βの後に、前記第二樹脂ポストよりも離れたところの上面が前記第二頂部よりも低くなるような形態として、絶縁樹脂からなる第二傾斜層を形成する工程εを、さらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明では、樹脂ポストを形成する際に、面状をなす第一頂部を備えた突起状の第一樹脂ポストを形成し、前記第一樹脂ポストの第一頂部上に、該第一頂部の一部を少なくとも露出させるように、該第一頂部よりも小さい面状をなす第二頂部を備えた突起状の第二樹脂ポストを形成することで、傾斜面を有する樹脂ポストが存在する場合であっても、第一頂部の露出された部位を利用することにより、該樹脂ポスト近辺に微細な再配線を、設計どおりに高密度に形成することができる。これにより本発明では、ウエハレベルCSPにおいて、チップの小型化及び端子数の増加に対応することが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【0012】
図1は、本発明により製造された半導体装置の一例を示す断面図である。また、図2は、図1に示す半導体装置において、樹脂ポストと該樹脂ポストの周辺に配された第一配線層を示す斜視図である。
半導体装置1A(1)は、一面に電極3が配された半導体基板2と、半導体基板2の一面側に配された構造体7と、半導体基板2の一面側であって、構造体7の周囲の少なくとも一部に配され、前記電極3を露出する開口部8aを備えた第一傾斜層8と、第一傾斜層8上に配され、前記電極3と電気的に接続された第一配線層9(導電部)と、封止層10を備えている。
【0013】
特に、この半導体装置1において、前記構造体7は、面状をなす第一頂部4aを備えた突起状の第一樹脂ポスト4、前記第一樹脂ポスト4の第一頂部4a上に、該第一頂部4aの一部を少なくとも露出して、該第一頂部4aよりも小さい面状をなす第二頂部5aを備えた突起状の第二樹脂ポスト5、及び、前記第二頂部5aに載置されたはんだバンプ6、から構成される。
【0014】
また、この半導体装置1では、露出した前記第一頂部4aの一部に第一配線層9を配している(図2参照)。このように、傾斜面を有する樹脂ポストが存在する場合であっても、第一頂部4aの露出された部位を利用することにより、樹脂ポストの傾斜面を横切ることなく、平坦部にのみ第一配線層9を配することができるため、樹脂ポスト近辺に微細な再配線を設計どおりに高密度に形成することが可能となった。すなわち、第一配線層9を電極3と樹脂ポストとの間の真っ直ぐな最短路とすることができる。これにより、設計の自由度が向上し、高い応力緩和能力を持ちながら再配線を高密度化することができる。その結果、ウエハレベルCSPにおいて、チップの小型化及び端子数の増加に対応することが可能である。
【0015】
半導体基板2は、シリコンウエハ等の半導体ウエハでもよく、半導体ウエハをチップ寸法に切断(ダイシング)した半導体チップであってもよい。半導体基板2が半導体チップである場合は、まず、半導体ウエハの上に、各種半導体素子やIC、誘導素子等を複数組、形成した後、チップ寸法に切断することで複数の半導体チップを得ることができる。
【0016】
電極3は、半導体基板2上に形成された電子部品(図示せず)に電気的に接続される電極である。この電極3は、例えば、アルミニウム、銅、クロム、チタン、金、チタン−タングステン合金等の導電性を有する金属により構成されている。
【0017】
樹脂ポストは、半導体基板2上の所定位置に形成された略円錐台状の絶縁性の樹脂で、例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂(シリコーン)、ノボラック樹脂等の絶縁性樹脂により構成される形態が好ましい。
【0018】
特に、この半導体装置1では、上記樹脂ポストとして、面状をなす第一頂部4aを備えた突起状の第一樹脂ポスト4、前記第一樹脂ポスト4の第一頂部4a上に、該第一頂部4aの一部を少なくとも露出して、該第一頂部4aよりも小さい面状をなす第二頂部5aを備えた突起状の第二樹脂ポスト5を備える。
【0019】
はんだバンプ6は、共晶はんだ、鉛を含まない高温はんだ等を用いることができる。はんだバンプ6は、例えば、はんだボール搭載法、電解はんだめっき法、はんだペースト印刷法、はんだペーストディスペンス法、はんだ蒸着法等により形成することができる。
【0020】
第一傾斜層8は、電極3と整合する位置に形成された開口部4aを有する。第一傾斜層8は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の絶縁樹脂からなり、その厚さは例えば1〜30μmである。
【0021】
特に、この半導体装置1において、この第一傾斜層8は、第一樹脂ポスト4よりも離れたところの上面が前記第一頂部4aよりも低くなるような(すなわち、第一傾斜層8の上面が半導体基板2に対して傾斜した)形態を有している。これにより半導体装置1がプリント基板に実装され応力が発生した場合には、突部である樹脂ポストによりその応力が分散される。特に、第一傾斜層8は、第一樹脂ポスト4よりも離れたところの上面が前記第一頂部4aよりも低くなるような形態を有しているので、樹脂ポストのすべての周囲が第一傾斜層8にて固定されておらず、樹脂ポストが変形し易くなっている。つまり、樹脂ポストを構成する樹脂製の突部が変形し易くなっている。このため、応力分散の効果がより一層高いものとなっている。
【0022】
第一傾斜層8は、例えば回転塗布法、スプレーコート法、印刷法、ラミネート法などにより形成することができる。また開口部8aは、例えばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。
【0023】
第一配線層9は、電極3とはんだバンプ6とを電気的に接続する再配線層(アンダーパス)である。第一配線層9の一端部は、開口部8aを介して第一傾斜層8を貫通し、電極3と電気的に接続されている。第一配線層9の他端部は、はんだバンプ6と電気的に接続されている。
【0024】
特に、この半導体装置1では、露出した前記第一頂部4aの一部に第一配線層9を配している(図2参照)。このように、傾斜面を有する樹脂ポストが存在する場合であっても、第一頂部4aの露出された部位を利用することにより、樹脂ポストの傾斜面を横切ることなく、平坦部にのみ第一配線層9を配することができるため、樹脂ポスト近辺に微細な再配線を設計どおりに高密度に形成することが可能となった。すなわち、第一配線層9を電極3と樹脂ポストとの間の真っ直ぐな最短路とすることができる。これにより、設計の自由度が向上し、高い応力緩和能力を持ちながら再配線を高密度化することができる。その結果、ウエハレベルCSPにおいて、チップの小型化及び端子数の増加に対応することが可能である。
【0025】
第一配線層9は、例えば、銅、クロム、アルミニウム、チタン、金、チタン−タングステン合金等が好適に用いられ、その厚みは2〜40μmが好ましく、さらに好ましくは5〜20μmである。これにより十分な導電性が得られる。第一配線層9は、例えば、電解銅めっき法等のめっき法、スパッタリング法、蒸着法、または2つ以上の方法の組み合わせにより形成することができる。
【0026】
また、半導体装置1は、前記樹脂ポスト9及び前記電極3が埋設されるように、前記半導体基板2の一面側に配された封止層10を、さらに備えていることが好ましい。
封止層10は、電子部品、電極3および樹脂ポスト9を保護するためのもので、例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂(シリコーン)等により構成され、その厚みは5〜50μm程度である。
【0027】
このとき、封止層10は、第二樹脂ポスト5よりも離れたところの上面が前記第二頂部5aよりも低くなるような形態を有することが好ましい。これにより半導体装置1がプリント基板に実装され応力が発生した場合には、突部である樹脂ポストによりその応力が分散される。特に、封止層10が、第二樹脂ポスト5よりも離れたところの上面が前記第一頂部4aよりも低くなるような形態を有することで、樹脂ポストのすべての周囲が封止層10にて固定されておらず、樹脂ポストが変形し易くなる。つまり、樹脂ポストを構成する樹脂製の突部が変形し易くなっている。このため、応力分散の効果がより一層高いものとなっている。
【0028】
このような封止層10は、例えば、感光性ポリイミド系樹脂等の感光性樹脂をフォトリソグラフィ技術によりパターニングすることによって形成することができる。なお、封止層10の形成方法は、この方法に限定されるものではない。
【0029】
次に、このような半導体装置の製造方法について説明する。
【0030】
本発明の半導体装置の製造方法は、少なくとも一面に電極3を備えた半導体基板2上の所定位置に、面状をなす第一頂部4aを備えた突起状の第一樹脂ポスト4を形成する工程αと、前記第一樹脂ポスト4の第一頂部4a上に、該第一頂部4aの一部を少なくとも露出させるように、該第一頂部4aよりも小さい面状をなす第二頂部5aを備えた突起状の第二樹脂ポスト5を形成する工程βと、を少なくとも備えたことを特徴とする。
【0031】
本発明では、樹脂ポストを形成する際に、面状をなす第一頂部4aを備えた突起状の第一樹脂ポスト4を形成し、前記第一樹脂ポスト4の第一頂部4a上に、該第一頂部4aの一部を少なくとも露出させるように、該第一頂部4aよりも小さい面状をなす第二頂部5aを備えた突起状の第二樹脂ポスト5を形成することで、傾斜面を有する樹脂ポストが存在する場合であっても、第一頂部の露出された部位を利用することにより、該樹脂ポスト近辺に微細な再配線を、設計どおりに高密度に形成することができる。これにより本発明では、ウエハレベルCSPにおいて、チップの小型化及び端子数の増加に対応することが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【0032】
図3及び図4は、本発明に係る半導体装置の製造方法の一例(以下、製法Aと呼ぶ)において各工程を示す断面図である。製法Aは、前記工程βにおいて露出される前記第一頂部の一部が、基板表面と略平行となるように、前記工程αと前記工程βとを順に行うことを特徴とする。
以下、製法Aの各工程について詳細に説明する。
【0033】
(A1)初めに、図3(a)に示すように、半導体基板2上に真空蒸着法やスパッタ法等により導電性を有する金属膜を成膜し、この金属膜をパターニングすることにより半導体基板2上の所定位置に電極3を形成する。
また、半導体基板2上に、窒化珪素等からなるパッシベーション膜(図示せず)を形成する。このパッシベーション膜の上記電極3に整合する位置には開口部が形成されており、電極3が露出している。
【0034】
(A2)次に、図3(b)に示すように、少なくとも一面に電極3を備えた半導体基板2上の所定位置に、面状をなす第一頂部4aを備えた突起状の第一樹脂ポスト4を形成する(工程α)
【0035】
スピンコート法、キャスティング法、ラミネート法、ディスペンス法等により、半導体基板2の全面に感光性の液状樹脂を塗布・乾燥して樹脂層を形成し、この樹脂層をフォトリソグラフィ技術によってパターニングし、面状をなす第一頂部4aを備える円錐台状の第一樹脂ポスト4を形成する。
【0036】
このとき、後述する工程βにおいて、第一樹脂ポスト4の第一頂部4a上に、該第一頂部4aの一部を少なくとも露出させるように、第一頂部4aよりも小さい面状をなす第二頂部5aを備えた突起状の第二樹脂ポスト5を形成するが、露出される前記第一頂部4aの一部が、基板表面と略平行をなす形態が好ましい。
このようにして形成される第一樹脂ポスト4の厚みは2〜100μm程度、直径は50〜800μm程度である。
【0037】
(A3)次に、図3(c)に示すように、前記第一樹脂ポスト4の周囲の少なくとも一部に、第一樹脂ポスト4よりも離れたところの上面が前記第一頂部4aよりも低くなるような形態として、絶縁樹脂からなる第一傾斜層8を形成する(工程γ)。
【0038】
スピンコート法、ラミネート法、キャスティング法、ディスペンス法等により、半導体基板2の上面にポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂(シリコーン)等の絶縁性の液状樹脂を塗布し、その後、塗布された樹脂層をパターニングして第一傾斜層8を形成する。なお、第一傾斜層8の電極3上には開口部8aを形成しておく。
【0039】
本発明により製造された半導体装置1において、プリント基板に実装され応力が発生した場合には、突部である樹脂ポストによりその応力が分散される。特に、第一傾斜層8は、第一樹脂ポスト4よりも離れたところの上面が前記第一頂部4aよりも低くなるような形態を有しているので、樹脂ポストのすべての周囲が第一傾斜層8にて固定されておらず、樹脂ポストが変形し易くなっている。つまり、樹脂ポストを構成する樹脂製の突部が変形し易くなっている。このため、応力分散の効果がより一層高いものとなっている。
【0040】
(A4)次に、図3(d)に示すように、前記第一樹脂ポスト4の第一頂部4a上に、該第一頂部4aの一部を少なくとも露出させるように、該第一頂部4aよりも小さい面状をなす第二頂部5aを備えた突起状の第二樹脂ポスト5を形成する(工程β)。
第二樹脂ポスト5は、上述した第一樹脂ポスト4と同様にして形成することができる。
なお、第一樹脂ポスト4及び第二樹脂ポスト5をナノインプリント等の技術により一括で形成してもよい。
【0041】
(A5)次に、図4(a)に示すように、一端が前記第二頂部5aを覆い、他端が前記電極3と電気的に接続されるように第一配線層9を形成する(工程δ)。
【0042】
まず、電極3、第一傾斜層8及び樹脂ポスト上に、蒸着法、塗付法、化学気相成長法、無電解めっき法などによりシード層(図示せず)を形成する。
シード層は、第一傾斜層8および樹脂ポストとの密着性を確保するための密着層となる下層と、第一配線層9の形成時の給電に使用される給電層となる上層とから構成される。また、シード層は、第一配線層9が絶縁層である第一傾斜層8に侵入拡散するのを防止するものである。第一配線層9が第一傾斜層8に侵入拡散すると、密着性が著しく損なわれる。
【0043】
密着層としては、例えば、クロム、チタン、チタン−タングステン合金、ニッケルなどの金属が用いられ、その厚みは10〜3000nm程度が好ましい。
給電層としては、例えば、銅、クロム、アルミ、チタン、チタン−タングステン合金、金などが用いられ、その厚みは100〜3000nm程度が好ましい。
【0044】
密着層と給電層からなるシード層の厚みは、110〜6000nmの範囲にすることが望ましい。特に、密着層の厚みが10nm未満であると、第一配線層9が第一傾斜層8に侵入拡散する虞がある。また、密着層の厚みが3000nmを越えると、密着層のパターニングをする手間がかかるため好ましくない。
【0045】
さらに、シード層上にレジスト開口部を有するレジストを形成し、レジスト開口部にめっき成長することによって第一配線層9を形成した後、レジストを除去する。この際、レジストの膜厚は、成長させるめっきからなる第一配線層9より厚くすることが好ましい。めっき処理の方法としては、電解めっきおよび無電解めっきの両方式を利用することができる。
【0046】
次いで、シード層上であって、めっきが形成されていない領域をエッチング除去し、第一傾斜層8を露出させる。なお、不要な領域のシード層を除去するためには、エッチング液を用いるエッチング法以外に、プラズマを用いる乾式エッチング法も利用できる。
【0047】
このようにして形成されるめっき第一配線層9の厚みは3〜50μmであることが好ましい。また、Cuめっき層上に、例えばNiおよびAuめっき層等を、該第一配線層9上に形成するはんだバンプ6の濡れ性向上のために形成しても良い。
【0048】
(A6)次に、図4(b)に示すように、封止層10を形成する。
その後、第一傾斜層8及び第一配線層9を覆うように封止層10を形成する。封止層10は、例えば感光性ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂(シリコーン)等の感光性樹脂を、スピンコート法やラミネート法を用い、フォトリソグラフィ技術によりパターニングすることによって形成することができる。
【0049】
その際、樹脂ポストの頂部を覆う位置に第一配線層9を少なくとも露出するような開口部10aを封止層10に設ける。なお、開口部10aの直径は、露光時に用いるフォトマスクの開口径によって調整することができる。封止層10の厚みは5〜50μm程度である。
【0050】
(A7)次に、図4(c)に示すように、はんだバンプ6を形成する。
次いで、封止層10の開口部10aにより露出された第一配線層9上に、はんだボール搭載法、電解はんだめっき法、はんだペースト印刷法、はんだペーストディスペンス法、はんだ蒸着法等によりはんだボールを形成する。その後、リフロー炉を用いてはんだボールを溶融させ、第一配線層9上に、はんだバンプ6を形成する。
以上のようにして図1に示したような半導体装置1A(1)が得られる。
【0051】
図5及び図6は、本発明に係る半導体装置の製造方法の他の一例(以下、製法Bと呼ぶ)において各工程を示す断面図である。第二製法は、前記工程βにおいて露出される前記第一頂部の一部が、基板表面と略平行となるように、前記工程αと前記工程βとを一括して行うことを特徴とする。
製法Bにより形成される半導体装置1B(1)は半導体装置1A(1)と同様の構成を備えているが、説明の都合上、符号を変更して説明する。すなわち、半導体装置1B(1)は、一面に電極23が配された半導体基板22と、半導体基板22の一面側に配された構造体27と、半導体基板22の一面側であって、構造体27の周囲の少なくとも一部に配され、前記電極23を露出する開口部28aを備えた第一傾斜層28と、第一傾斜層28上に配され、前記電極23と電気的に接続された第一配線層29(導電部)と、封止層30を備えている。
以下、製法Bの各工程について詳細に説明する。
【0052】
(B1)初めに、図5(a)に示すように、半導体基板22上に真空蒸着法やスパッタ法等により導電性を有する金属膜を成膜し、この金属膜をパターニングすることにより半導体基板22上の所定位置に電極23を形成する。
また、半導体基板22上に、窒化珪素等からなるパッシベーション膜(図示せず)を形成する。このパッシベーション膜の上記電極23に整合する位置には開口部が形成されており、電極23が露出している。
【0053】
(B2)次に、図3(b)に示すように、少なくとも一面に電極23を備えた半導体基板22上の所定位置に、面状をなす第一頂部24aを備えた突起状の第一樹脂ポスト24と、前記第一樹脂ポスト24の第一頂部24a上に、該第一頂部24aの一部を少なくとも露出させるように、該第一頂部24aよりも小さい面状をなす第二頂部25aを備えた突起状の第二樹脂ポスト25とを同時に形成する。すなわち、第一樹脂ポスト24を形成する工程αと第二樹脂ポスト25を形成する工程βとを一括して行う。
【0054】
第一樹脂ポスト24と第二樹脂ポスト25は、モールド法により形成された後、キュアして硬化させることより得られる。
このようにして形成される第一樹脂ポスト24の厚みは2〜100μm程度、直径は50〜800μm程度であり、第二樹脂ポスト25の厚みや直径は通常、第一樹脂ポスト24より小さく設計される。
【0055】
(B3)次に、図5(c)に示すように、前記第一樹脂ポスト24の周囲の少なくとも一部に、第一樹脂ポスト24よりも離れたところの上面が前記第一頂部24aよりも低くなるような形態として、絶縁樹脂からなる第一傾斜層28を形成する(工程γ)。
【0056】
スピンコート法、ラミネート法、キャスティング法、ディスペンス法等により、半導体基板22の上面にポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂(シリコーン)等の絶縁性の液状樹脂を塗布し、次いで、塗布された樹脂層をパターニングして第一傾斜層28を形成する。なお、第一傾斜層28の電極23上には開口部28aを形成しておく。
【0057】
本発明に係る第二製法により製造された半導体装置1においても、プリント基板に実装され応力が発生した場合には、突部である樹脂ポストによりその応力が分散される。特に、第一傾斜層28は、第一樹脂ポスト24よりも離れたところの上面が前記第一頂部24aよりも低くなるような形態を有しているので、樹脂ポストのすべての周囲が第一傾斜層28にて固定されておらず、樹脂ポストが変形し易くなっている。つまり、樹脂ポストを構成する樹脂製の突部が変形し易くなっている。このため、応力分散の効果がより一層高いものとなっている。
【0058】
(B4)次に、図6(a)に示すように、一端が前記第二頂部25aを覆い、他端が前記電極23と電気的に接続されるように第一配線層29を形成する(工程δ)。
【0059】
まず、電極23、第一傾斜層28及び樹脂ポスト上に、蒸着法、塗付法、化学気相成長法、無電解めっき法などによりシード層(図示せず)を形成する。
シード層は、第一傾斜層8および樹脂ポストとの密着性を確保するための密着層となる下層と、第一配線層29の形成時の給電に使用される給電層となる上層とから構成される。また、シード層は、第一配線層29が絶縁層である第一傾斜層28に侵入拡散するのを防止するものである。第一配線層29が第一傾斜層28に侵入拡散すると、密着性が著しく損なわれる。
【0060】
本発明に係る第二製法においても、密着層としては、例えば、クロム、チタン、チタン−タングステン合金、ニッケルなどの金属が用いられ、その厚みは10〜3000nm程度が好ましい。
また、給電層としては、例えば、銅、クロム、アルミ、チタン、チタン−タングステン合金、金などが用いられ、その厚みは100〜3000nm程度が好ましい。
【0061】
密着層と給電層からなるシード層の厚みは、110〜6000nmの範囲にすることが望ましい。特に、密着層の厚みが10nm未満であると、第一配線層9が第一傾斜層8に侵入拡散する虞がある。また、密着層の厚みが3000nmを越えると、密着層のパターニングをする手間がかかるため好ましくない。
【0062】
さらに、シード層上にレジスト開口部を有するレジストを形成し、レジスト開口部にめっき成長することによって第一配線層29を形成した後、レジストを除去する。この際、レジストの膜厚は、成長させるめっきからなる第一配線層29より厚くすることが好ましい。めっき処理の方法としては、電解めっきおよび無電解めっきの両方式を利用することができる。
【0063】
次いで、シード層上であって、めっきが形成されていない領域をエッチング除去し、第一傾斜層28を露出させる。なお、不要な領域のシード層を除去するためには、エッチング液を用いるエッチング法以外に、プラズマを用いる乾式エッチング法も利用できる。
【0064】
このようにして形成されるめっき第一配線層29の厚みは3〜50μmであることが好ましい。また、Cuめっき層上に、例えばNiおよびAuめっき層等を、該第一配線層29上に形成するはんだバンプ26の濡れ性向上のために形成しても良い。
【0065】
(B5)次に、図6(b)に示すように、封止層30を形成する。
その後、第一傾斜層28及び第一配線層29上に封止層30を形成する。封止層30は、例えば感光性ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂(シリコーン)等の感光性樹脂を、スピンコート法やラミネート法を用い、フォトリソグラフィ技術によりパターニングすることによって形成することができる。
【0066】
その際、樹脂ポストの頂部を覆う位置に第一配線層29を少なくとも露出するような開口部30aを封止層30に設ける。なお、開口部30aの直径は、露光時に用いるフォトマスクの開口径によって調整することができる。封止層10の厚みは5〜50μm程度である。
【0067】
(B6)次に、図6(c)に示すように、はんだバンプ26を形成する。
次いで、封止層30の開口部30aにより露出された第一配線層29上に、はんだボール搭載法、電解はんだめっき法、はんだペースト印刷法、はんだペーストディスペンス法、はんだ蒸着法等によりはんだボールを形成する。その後、リフロー炉を用いてはんだボールを溶融させ、第一配線層29上に、はんだバンプ26を形成する。
以上のようにして図6(c)に示したような半導体装置1B(1)が得られる。
【0068】
上述した製法Aにより製造される半導体装置1A(1)では、露出した前記第一頂部4aの一部に第一配線層9が配されている。このように、傾斜面を有する樹脂ポストが存在する場合であっても、第一頂部4aの露出された部位を利用することにより、樹脂ポストの傾斜面を横切ることなく、平坦部にのみ配線層を配することができるため、樹脂ポスト近辺に微細な再配線を設計どおりに高密度に形成することが可能となった。すなわち、第一配線層9を電極3と樹脂ポストとの間の真っ直ぐな最短路とすることができる。これにより、設計の自由度が向上し、高い応力緩和能力を持ちながら再配線を高密度化することができる。その結果、ウエハレベルCSPにおいて、チップの小型化及び端子数の増加に対応することが可能である。
また、製法Bにより製造される半導体装置1B(1)においても、前述した半導体装置1A(1)と同様の作用・効果が得られる。
【0069】
なお、上述した実施形態では、樹脂ポストの周囲に第一傾斜層8を形成した場合を例に挙げて説明したが、本発明では、第一傾斜層8は無くても構わない。
第一傾斜層8を設けない構成例としては、たとえば図7に示す半導体装置1C(1)が挙げられる。この構成例では、まず、半導体基板2の一面上に絶縁樹脂層11が配される。そして、絶縁樹脂層11上には、一端が2段構造とした上段をなす樹脂ポスト5の第二頂部5aを覆う位置にあり、他端が半導体基板2の一面上にある電極3と電気的に接続されるように、第一配線層9が配される。さらに、樹脂ポスト5の頂部5aを除いて第一配線層9などを覆うように、封止層10が配される。これにより、はんだバンプ6を頂部5aに載置する形態が得られる。すなわち、図7に示す半導体装置1C(1)は、 第二樹脂ポスト5よりも離れたところの上面が前記第二頂部5aよりも低くなるような形態として、封止層10を形成したものである。
【0070】
絶縁樹脂層11は、電極3と整合する位置に形成された開口部11aを有する。絶縁樹脂層11は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等からなり、その厚さは例えば1〜30μmである。
絶縁樹脂層11は、例えば回転塗布法、印刷法、ラミネート法などにより形成することができる。また開口部11aは、例えばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。
【0071】
また、上述した実施形態では、樹脂ポストを2段構造とした場合を例に挙げて説明したが、本発明では、図8に示すように、樹脂ポストを3段以上とすることができる。
図8は、第二樹脂ポスト5の第二頂部5a上に、該第二頂部5aの一部を少なくとも露出させるように、該第二頂部5aよりも小さい面状をなす第三頂部40aを備えた突起状の第三樹脂ポスト40を形成したものである。また、第二樹脂ポスト5の周囲に第一傾斜層43が形成されている。これにより、第一配線層41の中間部41bが第一頂部4aに乗り上げるように配される。第一配線層41の一端部41aは、図示しない領域(図面の左方域)において、第一傾斜層43上に配される第二配線層42の一端部42aと、第一傾斜層43に設けられた貫通電極(不図示)により電気的に接続される。そして、第二配線層42はその中間部が第二樹脂ポスト5の第二頂部5aに至るように配され、その他端42は第三樹脂ポスト40の第三頂部40aまで延設される。このような配線構造を採ることにより、再配線をさらに高密度化することができる。
【0072】
第三樹脂ポスト40の形成は、上述した第一樹脂ポスト4、第二樹脂ポスト5と同様にして行うことができる。また、第一樹脂ポスト4乃至第三樹脂ポスト40をナノインプリント等の技術により一括で形成してもよい。
【0073】
また、この場合、第二樹脂ポスト5を形成(工程β)の後に、前記第二樹脂ポスト5よりも離れたところの上面が前記第二頂部5aよりも低くなるような形態として、絶縁樹脂からなる第二傾斜層23を形成する(工程ε)ことが好ましい。その際、たとえば第二傾斜層23に微細孔24を備える構成としてもよい。この構成によれば、第一配線層8と第二配線層21との間が微細孔24を介して電気的に接続される形態が得られる。なお、この第二傾斜層23の形成は、上述した第一傾斜層8と同様にして行うことができる。
【0074】
以上、本発明の半導体装置の製造方法について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0075】
本発明は、半導体装置の製造方法について広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0076】
【図1】本発明により製造された半導体装置の一例を示す断面図。
【図2】図1に示す半導体装置において、樹脂ポストとその周辺に配された第一配線層の一例を示す斜視図。
【図3】本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を工程順に示す断面図。
【図4】図3に続く各工程を順に示す断面図。
【図5】本発明に係る半導体装置の製造方法の他の一例を工程順に示す断面図。
【図6】図5に続く各工程を順に示す断面図。
【図7】本発明により製造された半導体装置の他の一例を示す断面図。
【図8】本発明により製造された半導体装置において、3段構成とした樹脂ポストとその周辺に配された配線層を示す斜視図。
【図9】従来の半導体装置において、樹脂ポストとその周辺に配された配線層を示す斜視図。
【符号の説明】
【0077】
1(1A、1B、1C) 半導体装置、2、22 半導体基板、3、23 電極、4、24 第一樹脂ポスト、4a、24a 第一頂部、5、25 第二樹脂ポスト、5a、25a 第二頂部、6、26 はんだバンプ、7、27 構造体、8、28、43 第一傾斜層、9、29、41 第一配線層、10、30 封止層、40 第三樹脂ポスト、40a 第三頂部、42 第二配線層。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一面に電極を備えた基板上の所定位置に、面状をなす第一頂部を備えた突起状の第一樹脂ポストを形成する工程αと、
前記第一樹脂ポストの第一頂部上に、該第一頂部の一部を少なくとも露出させるように、該第一頂部よりも小さい面状をなす第二頂部を備えた突起状の第二樹脂ポストを形成する工程βと、を少なくとも備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記工程βにおいて露出される前記第一頂部の一部が、基板表面と略平行となるように、前記工程αと前記工程βとを順に行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記工程αと前記工程βとの間に、前記第一樹脂ポストの周囲の少なくとも一部に、第一樹脂ポストよりも離れたところの上面が前記第一頂部よりも低くなるような形態として、絶縁樹脂からなる第一傾斜層を形成する工程γを、さらに備えたことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記工程βにおいて露出される前記第一頂部の一部が、基板表面と略平行となるように、前記工程αと前記工程βとを一括して行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記工程βの後に、一端が前記第二頂部を覆い、他端が前記電極と電気的に接続されるように配線層を形成する工程δを、さらに備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記工程βの後に、前記第二樹脂ポストよりも離れたところの上面が前記第二頂部よりも低くなるような形態として、絶縁樹脂からなる第二傾斜層を形成する工程εを、さらに備えたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2009−212233(P2009−212233A)
【公開日】平成21年9月17日(2009.9.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−52435(P2008−52435)
【出願日】平成20年3月3日(2008.3.3)
【出願人】(000005186)株式会社フジクラ (4,463)
【Fターム(参考)】