(57)【要約】      （修正有）【課題】接続信頼性の高い半導体装置を、高い生産性で製造できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置の製造方法は、半導体基板１０の上に設けられた電極の上に、第１の半田層４２を設ける工程と、第１の半田層４２の上に樹脂部４４を設ける工程と、樹脂部４４の上に、第２の半田層４６を設ける工程と、第１の半田層４２および第２の半田層４６を熱処理する工程と、を含む。前記熱処理は、第１の半田層４２および第２の半田層４６を構成する半田ペースト（または半田）を加熱し、溶融させて、樹脂部４４を覆う半田層を形成することができる。外部端子の外形は、表面張力により、球状に形成されてもよい。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上に設けられた電極の上に、第１の半田層を設ける工程と、
前記第１の半田層の上に樹脂部を設ける工程と、
前記樹脂部の上に、第２の半田層を設ける工程と、
前記第１の半田層および前記第２の半田層を熱処理する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂部を設ける工程は、
前記第１の半田層の上に樹脂ペーストを設ける工程と、
前記樹脂ペーストを硬化させ、前記樹脂部を形成する工程と、
を有する、半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂部を設ける工程の前に、前記第１の半田層を熱処理する工程を有する、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂部は、樹脂で形成された球状のコア部と、前記コア部を覆う金属膜とを有する、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂部を設ける工程は、
開口部を有するマスクを、前記第１の半田層と前記マスクの前記開口部とがオーバーラップするように、配置する工程と、
前記開口部に前記樹脂部を供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の半田層を設ける工程及び前記第２の半田層を設ける工程は、印刷法によって行われる、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の半田層と前記第２の半田層は、同じ材料からなる、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記電極は、前記半導体基板の上に設けられた樹脂層の上に設けられている、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスを小型化するためには、半導体装置の外形は小さい方が好ましい。しかし、半導体装置の役割が多様化するにつれ、半導体チップに形成される集積回路の高集積化が進み、これに伴って、半導体チップのピン数の増加が進んでいる。すなわち、現在では、半導体装置の小型化と、集積回路の高集積化及び電極の増加という要求を同時に満たすことが可能な半導体装置の開発が進んでいる。
【０００３】
このような技術として、近年、ウエハレベルＣＳＰと呼ばれる、半導体チップ上に配線を形成して外部端子を形成するパッケージが開発されている。外部端子としては、一般的に半田ボールを用いる方法が知られている（特許文献１参照）。半田ボールは、印刷法等により、容易に製造することができるが、熱や外力による応力を充分に吸収することができないため、接続信頼性が充分でない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的の一つは、接続信頼性の高い半導体装置を、高い生産性で製造できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、
半導体基板の上に設けられた電極の上に、第１の半田層を設ける工程と、
前記第１の半田層の上に樹脂部を設ける工程と、
前記樹脂部の上に、第２の半田層を設ける工程と、
前記第１の半田層および前記第２の半田層を熱処理する工程と、
を含む。
【０００７】
本発明によれば、接続信頼性の高い半導体装置を、高い生産性で製造できる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【０００８】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、
前記樹脂部を設ける工程は、
前記第１の半田層の上に樹脂ペーストを設ける工程と、
前記樹脂ペーストを硬化させ、前記樹脂部を形成する工程と、
を有することができる。
【０００９】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、
前記樹脂部を設ける工程の前に、前記第１の半田層を熱処理する工程を有することができる。
【００１０】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、
前記樹脂部は、樹脂で形成された球状のコア部と、前記コア部を覆う金属膜とを有することができる。
【００１１】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、
前記樹脂部を設ける工程は、
開口部を有するマスクを、前記第１の半田層と前記マスクの前記開口部とがオーバーラップするように、配置する工程と、
前記開口部に前記樹脂部を供給する工程と、
を有することができる。
【００１２】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、
前記第１の半田層を設ける工程及び前記第２の半田層を設ける工程は、印刷法によって行われることができる。
【００１３】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、
前記第１の半田層と前記第２の半田層は、同じ材料からなることができる。
【００１４】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、
前記電極は、前記半導体基板の上に設けられた樹脂層の上に設けられていることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図２】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図４】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図５】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図６】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図７】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図８】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図９】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図１０】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図１１】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図１２】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図１３】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図１４】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図１５】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図１６】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【図１７】第２の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
１．第１の実施形態
図１〜図１２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。本実施形態では、半導体基板（例えばＳｉ（シリコン）からなる半導体ウエハ）１０を使用する。半導体基板１０には集積回路１９を形成する。詳しくは、半導体基板１０の一方の面に、周知の半導体プロセスによって集積回路１９を形成する。集積回路１９は、半導体基板１０の一方の表層に作りこまれる。また、集積回路１９に半導体基板１０に形成された内部配線（図示しない）を介して電気的に接続されるようにパッド１２を形成し、パッド１２の少なくとも一部が露出する様にパッシベーション膜１４を形成する。言い換えると、集積回路１９から接続された内部配線のうち、パッシベーション膜１４から露出する部分がパッド１２である。パッド１２は、金属で形成される。例えば、パッド１２はＡｌもしくはＣｕで形成されてもよい。パッシベーション膜１４は無機材料（例えばＳｉ等の無機酸化物）で形成されてもよい。
【００１７】
図１に示すように、半導体基板１０のパッド１２が形成された第１の面１６に応力緩和層２０を形成することができる。応力緩和層２０は、少なくともパッド１２の少なくとも一部を避けて形成する。応力緩和層２０は樹脂層で形成してもよい。例えば、応力緩和層２０は、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；benzocyclobutene）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；polybenzoxazole）、フェノール樹脂、アクリル樹脂等の樹脂であってもよい。また、応力緩和層２０は、感光性樹脂によってフォトリソグラフィ技術を適用して応力緩和層２０を形成してもよい。また、熱硬化性樹脂を使用して応力緩和層２０を形成してもよい。応力緩和層２０の側面（応力緩和層２０の半導体基板１０側の面と、当該半導体基板１０側の面とは反対側の面と、を接続する面）は傾斜面になっていてもよい。この傾斜面は、熱硬化性樹脂前駆体の熱収縮によって形成される。応力緩和層２０を、半導体基板１０の切断ラインを避けて形成すれば、後述する半導体基板１０の切断工程において、カッター（又はスクライバー）の目詰まりを防止することができる。
【００１８】
図２に示すように、応力緩和層２０上に至るように配線層２２を形成することができる。配線層２２は、少なくとも１層からなり、複数層から形成してもよい。例えば、スパッタリングでＴｉＷ層を形成し、当該ＴｉＷ層の上にＣｕ層を積層し、更にスパッタリングで形成したＣｕ層の上にメッキによってＣｕ層を形成してもよい。その形成方法には、公知の技術を適用することができる。配線層２２は、パッド１２上を通るように（パッド１２と電気的に接続されるように）形成する。配線層２２は、パッド１２上から応力緩和層２０上に形成する。配線層２２は、電極２４を有するように形成する。電極２４は、半導体基板１０上に形成されている。電極２４は、応力緩和層２０上に形成されてもよい。電極２４上には、外部端子４０が設けられる。電極２４は、ラインよりも幅の広いランドであってもよい。
【００１９】
図３に示すように、ソルダレジスト層２６を形成することができる。ソルダレジスト層２６は、配線層２２の一部（例えば電極２４）を露出させるように、配線層２２のその他の部分を覆うように形成する。ソルダレジスト層２６は、応力緩和層２０上に載っていてもよい。ただし、ソルダレジスト層２６を、半導体基板１０の切断ラインを避けて形成すれば、後述する半導体基板１０の切断工程において、カッター（又はスクライバー）の目詰まりを防止することができる。ソルダレジスト層２６は、樹脂によって形成することができる。例えば、感光性樹脂を使用し、フォトリソグラフィ技術によってパターニングし硬化してソルダレジスト層２６を形成することができる。熱硬化性樹脂であれば熱によって硬化することができる。本実施形態では、ソルダレジスト層２６とは硬化した層をいう。
【００２０】
次に、電極２４の上に外部端子４０を形成する。
【００２１】
まず、図４及び図５に示すように、電極２４の上に、半田ペースト４１によって第１の半田層４２を設ける。第１の半田層４２を設ける工程は、印刷法によって行うことができる。具体的には、まず、図４に示すように、電極２４と印刷マスク１００の開口部１０２とが対向するように、印刷マスク１００を配置する。言い換えると、電極２４と印刷マスク１００の開口部１０２がオーバーラップする（開口部１０２が電極２４の上に位置する）ように、印刷マスク１００を配置する。次に、スキージ１０４を印刷マスク１００上で水平方向に動かすことにより、印刷マスク１００上の半田ペースト４１を、開口部１０２に供給する。次に、印刷マスク１００を外し、半田ペースト４１を電極２４上に印刷する。以上の工程で、図５に示すように、電極２４の上に半田ペースト４１によって第１の半田層４２を設けることができる。半田ペースト４１の材料は、特に限定されず公知のものを用いることができる。
【００２２】
図６に示すように、第１の半田層４２を熱処理してもよい。熱処理は、第１の半田層４２を構成する半田ペーストを加熱し（例えば第１の半田層４２の融点以上の温度で加熱し）、溶融させることを含んでもよい。
【００２３】
次に、図７〜図９に示すように、第１の半田層４２の上に樹脂部４４を設ける。樹脂部４４を設ける工程は、印刷法によって行うことができる。具体的には、まず、図７に示すように、第１の半田層４２と印刷マスク１１０の開口部１１２とが対向するように、印刷マスク１１０を配置する。言い換えると、第１の半田層４２と印刷マスク１１０の開口部１１２がオーバーラップする（開口部１１２が第１の半田層４２の上に位置する）ように、印刷マスク１１０を配置する。次に、スキージ１１４を印刷マスク１１０上で水平方向に動かすことにより、印刷マスク１１０上の樹脂ペースト４３を、開口部１１２に供給する。樹脂ペースト４３としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂を用いることができる。次に、印刷マスク１１０を外し、図８に示すように、樹脂ペースト４３を第１の半田層４２上に印刷する。図９に示すように、樹脂ペースト４３を硬化させる。樹脂ペースト４３は、例えば、熱処理によって硬化させることができる。以上の工程により、第１の半田層４２上に樹脂部４４を設けることができる。なお、第１の半田層４２の上に樹脂部４４を設ける工程は、第１の半田層４２を熱処理した後に行ってもよい。
【００２４】
次に、図１０及び図１１に示すように、樹脂部４４上に第２の半田層４６を設ける。第２の半田層４６を設ける工程は、印刷法によって行うことができる。具体的には、まず。図１０に示すように、樹脂部４４と印刷マスク１２０の開口部１２２とが対向するように、印刷マスク１２０を配置する。言い換えると、樹脂部４４と印刷マスク１２０の開口部１２２がオーバーラップする（開口部１２２が樹脂部４４の上に位置する）ように、印刷マスク１２０を配置する。次に、スキージ１２４を印刷マスク１２０上で水平方向に動かすことによりにより、印刷マスク１２０上の半田ペースト４１を、印刷マスク１２０の開口部１２２に供給する。次に、印刷マスク１２０を外し、半田ペースト４１を樹脂部４４上に印刷する。これにより、樹脂部４４の上に第２の半田層４６を設けることができる。第２の半田層４６の材料は、特に限定されず、例えば、第１の半田層４２と同じ半田ペーストであってもよい。樹脂部４４上に第２の半田層４６を設けることで、第２の半田層４６の膜厚によって、外部端子４０の高さを制御することができる。第２の半田層４６の膜厚は、印刷マスク１２０の厚さ、開口部１２２の形状などを調整し、樹脂部４４の上に設ける半田ペースト４１の量を調整することによって、容易に制御することができる。例えば、印刷マスク１２０を厚くしたり、開口部１２２の形状を大きくしたりしたうえで、開口部１２２の内に供給する半田ペースト４１の量を多くし、樹脂部４４の上に設ける半田ペースト４１の量を多くすることで、第２の半田層４６を厚くすることができる。したがって、樹脂部４４上に第２の半田層４６を設けることで、外部端子４０の高さを容易に制御することができる。
【００２５】
図１２に示すように、第１の半田層４２および第２の半田層４６を熱処理する。熱処理は、第１の半田層４２および第２の半田層４６を構成する半田ペースト（または半田）を加熱し（例えば第２の半田層４６を設けた後の第１の半田層４２及び第２の半田層４６の融点以上の温度で加熱し）、溶融させて、樹脂部４４を覆う、半田層４８を形成することができる。外部端子４０の外形は、表面張力により、球状に形成されてもよい。
【００２６】
以上の工程により、樹脂部４４と、樹脂部４４を覆う半田層４８とを有する外部端子４０を形成することができる。
【００２７】
その後、図示はしないが、半導体基板１０をブレードなどによって、切断（ダイシング）してもよい。
【００２８】
以上の工程により、半導体装置を製造することができる。
【００２９】
本実施形態によれば、上述のように、樹脂部４４と、樹脂部４４を覆う半田層４８を有する外部端子４０を、印刷法によって製造することができる。本実施形態に係る半導体装置は、実装される際に、外部端子４０の樹脂部４４が弾性変形することにより、安定した接合を得ることができる。また、樹脂部４４を有さない外部端子と比較して、外部端子４０の高さを高くすることができるため、外部端子４０に係る応力を軽減することができる。したがって、本実施形態の半導体装置は、接続信頼性を高めることができる。また、印刷法は、めっき法、ボール搭載法等の外部端子の他の製造方法と比較して、生産性が高いという特徴を有する。したがって、本実施形態によれば、接続信頼性の高い半導体装置を、高い生産性で製造できる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、樹脂部４４上に第２の半田層４６を設けることで、外部端子４０の高さを容易に制御することができる。これにより、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、外部端子４０の高さを容易に制御することができる。
【００３１】
２．第２の実施形態
図１３〜図１６は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。本実施形態では、図１〜図５に示す半導体基板１０の上に設けられた電極２４の上に第１の半田層４２を設ける工程を行った後に、図１３に示す樹脂部５２を設ける工程を行う。
【００３２】
図１３及び図１４に示すように、第１の半田層４２の上に樹脂部５２を設ける。本実施形態では、樹脂部５２は、樹脂で形成された球状のコア部５２ａと、コア部５２ａを覆う金属膜５２ｂと、を有する。コア部５２ａの樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂を用いることができる。金属膜５２ｂとしては、例えば、銅、ニッケル、金などを用いることができる。金属膜５２ｂは、単層であっても、複数の層であってもよい。本実施形態に係る樹脂部５２としては、例えば、公知の樹脂ボールを用いることができる。第１の半田層４２上に樹脂部５２を設ける工程は、例えば、ボール搭載法を用いることができる。具体的には、まず、樹脂部５２を吸引することにより吸着させた吸着板１３０を、樹脂部５２と第１の半田層４２とが、対向するように配置する。次に、図１４に示すように、樹脂部５２を第１の半田層４２上に搭載する。第１の半田層４２が、半田ペーストによって形成されていることにより、樹脂部５２を固定することができる。以上の工程により、第１の半田層４２上に樹脂部５２を設けることができる。
【００３３】
図１５に示すように、樹脂部５２上に第２の半田層４６を設ける。第２の半田層４６を設ける工程は、印刷法によって行うことができる。具体的には、まず。樹脂部５２と印刷マスク１４０の開口部１４２とが対向するように、印刷マスク１４０を配置する。言い換えると、樹脂部５２と印刷マスク１４０の開口部１４２がオーバーラップする（開口部１４２が樹脂部５２の上に位置する）ように、印刷マスク１４０を配置する。次に、スキージ１４４を印刷マスク１４０上で水平方向に動かすことによりにより、印刷マスク１４０上の半田ペースト４１を、印刷マスク１４０の開口部１４２に供給する。次に、印刷マスク１４０を外し、樹脂部５２上に半田ペースト４１を印刷する。これにより、樹脂部５２の上に第２の半田層４６を設けることができる。第２の半田層４６の材料は、特に限定されず、例えば、第１の半田層４２と同じ材料であってもよい。
【００３４】
図１６に示すように、第１の半田層４２および第２の半田層４６を熱処理する。熱処理により、第１の半田層４２および第２の半田層４６を構成する半田ペースト（または半田）を加熱し（例えば第２の半田層４６を設けた後の第１の半田層４２及び第２の半田層４６の融点以上の温度で加熱し）、溶融させて、樹脂部５２を覆う半田層５４を形成することができる。外部端子４０の外形は、表面張力により、球状に形成されてもよい。
【００３５】
以上の工程により、樹脂部５２と、樹脂部５２を覆う半田層５４とを有する外部端子５０を形成することができる。
【００３６】
その後、図示はしないが、半導体基板１０をブレードなどによって、切断（ダイシング）してもよい。
【００３７】
以上の工程により、半導体装置を製造することができる。
【００３８】
本実施形態によれば、樹脂部５２は、樹脂で形成された球状のコア部５２ａと、コア部５２ａを覆う金属膜５２ｂと、を有することができる。これにより、より接続安定性の高い半導体装置を製造することができる。本実施形態によれば、より接続安定性の高い半導体装置を、高い生産性で製造できる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００３９】
図１７は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の変形例を説明するための図である。
【００４０】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、第１の半田層４２の上に樹脂部５２を設ける工程が、図１３に示すように、ボール搭載法である場合について説明した。本変形例では、第１の半田層４２の上に樹脂部５２を設ける工程は、以下のように行うことができる。まず、図１７に示すように、第１の半田層４２が形成された領域と対応する開口部１５２を有するマスク１５０を用意する。次に、第１の半田層４２とマスク１５０の開口部１５２とが対向するように、マスク１５０を配置する。言い換えると、第１の半田層４２とマスク１５０の開口部１５２がオーバーラップする（開口部１５２が第１の半田層４２の上に位置する）ように、マスク１５０を配置する。次に、開口部１５２に樹脂部５２を供給する。開口部１５２に樹脂部５２を供給する工程は、マスク１５０上の樹脂部５２をスキージ１５４により、マスク１５０の開口部１５２に入れることにより行うことができる。上述のように、樹脂部５２が球状のため、スキージ１５４により、容易に開口部１５２に供給することができる。開口部１５２は、樹脂部５２が１個入る大きさであってもよい。開口部１５２が円形の場合、樹脂部５２の直径をＬとしたとき、開口部１５２の直径Ｄは、Ｌ≦Ｄ＜２Ｌの関係を満たす大きさとしてもよい。以上の工程により、図１４に示すように、樹脂部５２を第１の半田層４２上に設けることができる。
【００４１】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４２】
１０  半導体基板、１２  パッド、１４  パッシベーション膜、１６  第１の面、１９  集積回路、２０  応力緩和層、２２  配線層、２４  電極、２６  ソルダレジスト層、４１  半田ペースト、４０  外部端子、４２  第１の半田層、４３  樹脂ペースト、４４  樹脂部、４６  第２の半田層、４８  半田層、５０  外部端子、５２  樹脂部、５２ａ  コア部、５２ｂ  金属層、５４  半田層
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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