(57)【要約】【課題】半田ボールと台座との間に働くせん断応力を緩和し、高い信頼性を有する半導体装置を提供する。【解決手段】半導体素子（１）の能動面上に形成される外部接続端子（２）と、前記外部接続端子上に形成される台座（１０ａ）と、前記台座上に固着される半田ボール（７）と、を有する半導体装置（１００）であって、前記台座が選択メッキ層（６）を備えることを特徴とする半導体装置。このように構成した半導体装置１００によれば、半田ボールと台座との間に働くせん断応力を緩和し、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体層と、
半導体素子の能動面上に形成される外部接続端子と、前記外部接続端子上に形成される台座と、前記台座上に固着される半田ボールと、を有する半導体装置であって、前記台座が選択メッキ層を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記台座が前記外部接続端子上に隣接して形成される第１のメッキ層を有し、前記選択メッキ層が前記第１のメッキ層上に隣接して形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体素子の外部接続端子上に台座を形成する工程と、前記台座上に半田ボールを固着する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記台座を形成する工程が、選択メッキ工程を備えることを特徴とす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、半導体装置に関し、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）のように外部接続端子に半田ボールを固着した半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化、小型化が強く要請されており、チップ程度の大きさのパッケージ、いわゆるチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）の開発が行なわれている。このような小型のパッケージにおいては、多ピン（多端子）化を図るために、半導体素子やパッケージの能動面に外部接続端子をマトリクス状に配置し、外部接続端子に半田ボールを固着している。
【０００３】
半田ボールを有する従来の半導体装置は、半導体素子の能動面上に半田ボールを固着するための台座を有する。従来の半導体装置の一例として、エッチング工程により銅（Ｃｕ）から成る台座に凹凸形状を設けた半導体装置が知られている（特許文献1）。凹凸形状を設けた台座を有する従来の半導体装置は、半田ボールに作用するせん断応力を緩和することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９７８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の半導体装置は、メッキ工程により形成される台座にエッチング工程を施すので、台座に形成される凹凸形状のアスペクト比（縦横比）が制限される。このため、台座と半田ボールとの間に働くせん断応力が十分に緩和できず、半田ボールにクラックを生じたり、台座が半導体素子から剥がれたり、半導体素子が破損するなどの問題が発生し、高い信頼性を得ることができなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明は、半田ボールと台座との間に働くせん断応力を緩和し、高い信頼性を有する半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記のような課題を解決するために、請求項１記載の発明は、半導体素子の能動面上に形成される外部接続端子と、前記外部接続端子上に形成される台座と、前記台座上に固着される半田ボールと、を有する半導体装置であって、前記台座が選択メッキ層を備えることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、半導体素子の外部接続端子上に台座を形成する工程と、前記台座上に半田ボールを固着する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記台座を形成する工程が、選択メッキ工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の各請求項に係る発明によれば、半田ボールと台座との間に働くせん断応力を緩和し、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施例に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。
【実施例１】
【００１１】
図１を用いて、本発明の第１実施例に係る半導体装置１００の構成について説明する。
図１に示す半導体装置１００は、半導体素子１と、半導体素子１の能動面上に形成される外部接続端子２と、半導体素子１及び外部接続端子２上に形成され所定の開口部を有する保護膜３と、外部接続端子２上に隣接するように形成されるシード層４と、シード層４上に隣接するように形成される銅薄膜５と、銅薄膜５上に形成される選択メッキ層６と、選択メッキ層６上に固着される半田ボール７と、から構成される。銅薄膜５と選択メッキ層６とを併せて本発明の台座と換言することができる。
【００１２】
選択メッキ層６は、後述するように、メッキ工程により銅薄膜５上の所定の位置に銅（Ｃｕ）を生成することで形成され、このため台座１０ａは凹凸形状に形成される。図１に示す選択メッキ層６の厚みＨは５〜２００μｍであり、幅Ｗ１は１０〜１００μｍである。また、選択メッキ層６の間隔Ｗ２は１０〜２００μｍである。
【００１３】
このように構成した半導体装置１００によれば、リフロー炉などによって半田ボール７を溶融して半導体素子１を図示しない実装基板に実装した場合、冷却時に半導体素子１と実装基板との熱膨張率の相違によって半田（半田ボール７）にせん断応力が作用すると、選択メッキ層６の凸部が撓み変形してせん断応力の一部を吸収し、せん断応力を緩和する。このため、半田にクラックが発生したり、台座１０ａが半導体素子１から剥がれたり、半導体素子１が破損したりするのを防止することができる。
【００１４】
さらに、台座１０ａが高アスペクト比な凹凸形状を有するので、台座１０ａと半田ボール７との接合面積が大きくなり、両者の結合力が増し、半田ボール７が台座１０ａから剥離するのを防止することができる。
【００１５】
次に、図２を用いて、本発明の第１実施例に係る半導体装置１００の製造方法について説明する。
まず図２（ａ）に示すように、半導体素子１の能動面上に、アルミニウム（Ａｌ）から成る外部接続端子２と、シリコン酸化物（ＳｉＯ）等の絶縁物から成り外部接続端子２の一部が露出するような開口を有する保護膜３と、を形成する。さらに、外部接続端子２及び保護膜３上にチタン（Ｔｉ）又はクロム（Ｃｒ）から成るシード層４’をスパッタリング又は蒸着によって形成する。
【００１６】
次に図２（ｂ）に示すように、シード層４’上に銅（Ｃｕ）から成る銅薄膜５’をスパッタリング又は蒸着によって１０００〜７０００Åの厚みになるように形成する。
【００１７】
次に図２（ｃ）に示すように、銅薄膜５’上にフォトレジストを５〜２００μｍの厚みに塗布した後、これをパターニングすることよって、所定の開口を有する第１のマスク１１を形成する。第１のマスクの開口は、後述する選択メッキ層６を形成する位置に設けられ、それ以外の銅薄膜５’は第１のマスク１１によって覆われる。
【００１８】
次に図２（ｄ）に示すように、銅薄膜５’上にＣｕから成る選択メッキ層６を電解メッキ等のメッキ工程によって形成し、第１のマスクを周知のウェットエッチングにより除去する。選択メッキ層６は、第１のマスク１１が有する所定の開口に応じて銅薄膜５’上に生成される。
【００１９】
次に図２（ｅ）に示すように、銅薄膜５’上及び選択メッキ層６上にフォトレジストを塗布した後、これをパターニングすることによって、所定の開口を有する第２のマスク１２を形成する。
【００２０】
次に図２（ｆ）に示すように、シード層４及び銅薄膜５を周知のウェットエッチングにより形成する。このようにして銅薄膜５及び選択メッキ層６から成る台座１０ａが形成される。
【００２１】
そして図２（ｇ）に示すように、台座１０ａを覆うように半田ボール７を固着し、半導体装置１００を形成する。
【００２２】
このように構成した半導体装置１００の製造方法によれば、第１のマスク１１を用いたメッキ工程により選択メッキ層６を形成するため、高アスペクト比な凹凸形状を有する台座１０ａを比較的容易に形成することができる。
【００２３】
さらに、凹凸形状を得るためにＣｕから成る薄膜やメッキ層をエッチングすることがなく、銅薄膜５及び選択メッキ層６の表面にダメージが生じにくいため、台座１０ａと半田ボール７との結合力がより高くなる。
【実施例２】
【００２４】
図３を用いて、本発明の第２実施例に係る半導体装置２００の構成について説明する。
図３に示す半導体装置２００は、銅薄膜５上に形成されるメッキ層８を有し、メッキ層８上に選択メッキ層６が形成される点で図１に示す半導体装置１００と異なり、その他は実質的に同一に形成される。本実施例において、銅薄膜５とメッキ層８と選択メッキ層６とを併せて本発明の台座と換言することができる。
【００２５】
メッキ層８は、図２（ｂ）に示す工程において銅薄膜５’を形成した後、これに続けて銅薄膜５’上にＣｕから成るメッキ層を形成し、第２のマスク１２を用いてエッチングすることで形成される。メッキ層８の厚みは５０〜１００μｍである。
【００２６】
このように構成した半導体装置２００によれば、実施例１に係る半導体装置１００と同様の効果が得られる。さらに、半導体装置２００の耐熱試験或いは半導体素子１の動作等により半導体装置２００が高温状態となる際、半田ボール７が選択メッキ層６とメッキ層８の一部とのみ反応する。即ち、半田ボール７とシード層４との反応が抑制され、半導体装置２００の電気的特性が低下しにくいため、より高い信頼性を有する半導体装置を得ることができる。
【００２７】
なお、実施例２に係る半導体装置２００において、メッキ層８を設けずに、銅薄膜５を５０〜１００μｍの厚みに形成しても良い。
【実施例３】
【００２８】
図４を用いて、本発明の第２実施例に係る半導体装置３００の構成について説明する。
図４に示す半導体装置３００は、フランジ部９を有する選択メッキ層６’が形成される点で図１に示す半導体装置１００と異なり、その他は実質的に同一に形成される。本実施例において、銅薄膜５と選択メッキ層６’とフランジ部９とを併せて本発明の台座と還元することができる。
【００２９】
フランジ部９を有する選択メッキ層６’は、図２（ｄ）に示す工程において選択メッキ層６を形成するために行うメッキ工程時間を延長し、第１のマスク１１上の一部を覆うようにＣｕを生成することで形成される。
【００３０】
このように構成した半導体装置３００によれば、実施例１に係る半導体装置１００と同様の効果が得られる。さらに、半田ボール７と台座１０ｃとの結合力がより高くなると共に、台座１０ｃは全体が撓むことによって半田ボール７に作用するせん断応力をより緩和することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１    半導体素子
２    外部接続端子
３    保護膜
４、４’  シード層
５、５’  銅薄膜
６、６’  選択メッキ層
７    メッキ層
８    フランジ部
９    半田ボール
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  台座
【図１】
2010272695.tif 000003
【図２】
2010272695.tif 000004
【図３】
2010272695.tif 000005
【図４】
2010272695.tif 000006