(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護絶縁膜と、
前記保護絶縁膜に形成された開口と、
前記開口内に位置している電極パッドと、
前記保護絶縁膜上に形成され、バンプコア及び前記バンプコア上に形成された導電膜を有するバンプと、
前記バンプの前記導電膜と前記電極パッドとを接続する配線と、
を備え、
前記バンプコアは、絶縁性樹脂層と、前記絶縁性樹脂層と前記導電膜の間に位置する導電性樹脂層とを有し、
平面視において前記導電性樹脂層の面積は前記絶縁性樹脂層より小さく、
前記導電性樹脂層の厚さは前記導電膜の厚さ以上で前記絶縁性樹脂層の高さの９０％以下である半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
第１の方向に沿って配置された複数の前記バンプを備え、
前記配線は、前記バンプから、前記第１の方向とは異なる第２の方向に延伸しており、
前記複数のバンプコアは、前記バンプコアを構成する前記絶縁性樹脂層の少なくとも下
部が互いにつながっている半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体装置において、
前記導電性樹脂層は、絶縁性の樹脂に導電性の粉末を混入することにより導電性を有し
ている半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置において、
前記導電性樹脂層を構成する前記絶縁性の樹脂は、前記絶縁性樹脂層を構成する樹脂と
同一である半導体装置。
【請求項５】
保護絶縁膜、前記保護絶縁膜に形成された開口、及び前記開口から露出している電極パッドを有する基板を準備する工程と、
前記保護絶縁膜上に絶縁性樹脂層を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂層上に導電性樹脂層を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂層及び前記導電性樹脂層の積層膜を選択的に除去することにより、バンプコアを形成する工程と、
前記バンプコア上、前記保護絶縁膜上、及び前記電極パッド上のそれぞれに導電膜を選択的に形成することにより、前記バンプ、及び前記バンプを前記電極パッドに接続する配線を形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記絶縁性樹脂層及び前記導電性樹脂層は、感光性を有しており、
前記バンプコアを形成する工程は、前記積層膜を露光及び現像する工程を有している半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法において、
前記導電性樹脂層は、前記絶縁性樹脂層を構成する絶縁性の感光性樹脂に導電性の粉末
を混入することにより、導電性を有し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、樹脂製のバンプコアの上に導電膜を形成したバンプを有する半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置には、半導体装置を実装基板に実装するためにバンプが形成されている。半導体装置が有する回路は、このバンプを介して実装基板のランドなどの電極に接続する。近年は、バンプのコアを樹脂で形成し、このコアの上に導電膜を形成することによりバンプを形成する技術が開発されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、バンプコアを構成する樹脂に導体金属粒子を分散させることが記載されている。この技術によれば、導電膜にクラックや亀裂が生じた場合においても、バンプと電極の間の電気的接続の信頼性が低下することを抑制できる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０１１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術は、バンプコアの全体に導体金属粒子が分散している。一方、バンプを近接させた場合に、バンプコアの下部が互いに繋がることがある。このような場合において、バンプコアの全体に導体金属粒子が分散していると、互いに隣り合うバンプがバンプコアを介して短絡してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、保護絶縁膜と、
前記保護絶縁膜に形成された開口と、
前記開口内に位置している電極パッドと、
前記保護絶縁膜上に形成され、バンプコア及び前記バンプコアに形成された導電膜を有するバンプと、
前記バンプの前記導電膜と前記電極パッドとを接続する配線と、
を備え、
前記バンプコアは、絶縁性樹脂層と、前記絶縁性樹脂層上に位置する導電性樹脂層と、
を備える半導体装置が提供される。
【０００７】
バンプを形成する導電膜のうちクラックが生じるのは、バンプコアの上部上に位置する部分、例えばバンプコア上面と側面の境界の領域に位置する部分である。本発明によれば、バンプコアは、絶縁性樹脂層の上に導電性樹脂層を積層した構成を有している。すなわちバンプコアの上部は導電性樹脂層により形成されている。このため、導電膜にクラックが入っても、バンプの電気的な信頼性は、バンプコアのうち導電性樹脂層によって形成されている部分で確保される。また、隣り合うバンプのバンプコアの下部が互いにつながって形成されても、バンプコアの下部は絶縁性樹脂層で形成されているため、隣り合うバンプが電気的に短絡することが抑制される。従って、本発明によれば、バンプの電気的な信頼性が低下することを抑制しつつ、隣り合うバンプが互いに短絡することなくバンプピッチを狭くすることができる。
【０００８】
本発明によれば、保護絶縁膜、前記保護絶縁膜に形成された開口、及び前記開口から露出している電極パッドを有する基板にバンプを形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記保護絶縁膜上に絶縁性樹脂層を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂層上に導電性樹脂層を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂層及び前記導電性樹脂層の積層膜を選択的に除去することにより、バンプコアを形成する工程と、
前記バンプコア、前記保護絶縁膜、及び前記電極パッド上に導電膜を選択的に形成することにより、前記バンプ、及び前記バンプを前記電極パッドに接続する配線を形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バンプコアを有するバンプを有する半導体装置において、バンプの電気的な信頼性が低下することを抑制しつつ、隣り合うバンプが互いに短絡することなくバンプピッチを狭くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】図３（ａ）に示した半導体装置の平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ´断面図である。
【図６】第１の実施形態の作用及び効果を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ´断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
図１〜図３の各図は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。この半導体装置の製造方法は、保護絶縁膜１２０、保護絶縁膜１２０に形成された開口１２２、及び開口１２２から露出している電極パッド１３０を有する基板１００にバンプを形成する工程を有する。具体的には、まず、保護絶縁膜１２０上に絶縁性樹脂層２１２を形成する。次いで、絶縁性樹脂層２１２上に導電性樹脂層２１４を形成する。次いで、絶縁性樹脂層２１２及び導電性樹脂層２１４の積層膜を選択的に除去することにより、バンプコア２１０を形成する。次いで、バンプコア２１０、保護絶縁膜１２０、及び電極パッド１３０上に導電膜を選択的に形成することにより、バンプ２００及び配線２３０を形成する。配線２３０は、バンプ２００を電極パッド１３０に接続する。以下、詳細に説明する。
【００１３】
まず、図１（ａ）に示すように、基板１００にトランジスタなどの素子（図示せず）を形成し、さらに基板１００に多層配線層１１０を形成する。多層配線層１１０の最上層に位置する配線層には、電極パッド１３０が形成される。次いで、多層配線層１１０上に保護絶縁膜１２０を形成する。次いで、保護絶縁膜１２０を選択的に除去することにより、開口１２２を形成する。開口１２２は電極パッド１３０上に位置しており、保護絶縁膜１２０から電極パッド１３０を露出している。
【００１４】
次いで図１（ｂ）に示すように、保護絶縁膜１２０上及び電極パッド１３０上に絶縁性樹脂層２１２を形成する。絶縁性樹脂層２１２は、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ケイ素樹脂、又はアリル樹脂などの熱硬化性の樹脂、又はシリコーン系樹脂またはイミド系樹脂などの光硬化性の樹脂である。
【００１５】
次いで、絶縁性樹脂層２１２上に導電性樹脂層２１４を形成する。導電性樹脂層２１４は、絶縁性の基材に導電性の粉末、例えば粒子を混入した構成を有している。導電性樹脂層２１４の基材は、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ケイ素樹脂、又はアリル樹脂などの熱硬化性の樹脂、又はシリコーン系樹脂またはイミド系樹脂などの光硬化性の樹脂である。導電性樹脂層２１４の基材は、絶縁性樹脂層２１２を構成する樹脂と同一の樹脂であるのが好ましい。
【００１６】
次いで図２（ａ）に示すように、絶縁性樹脂層２１２及び導電性樹脂層２１４を露光及び現像する。これにより、絶縁性樹脂層２１２及び導電性樹脂層２１４は選択的に除去され、保護絶縁膜１２０上に島状に存在する。
【００１７】
なお、導電性樹脂層２１４は感光性を有する樹脂に導電性の粉末、例えば金属粉末を混入した構成を有している。そして、図２（ａ）に示すように、選択的に除去された後の状態において、平面視において導電性樹脂層２１４の面積は絶縁性樹脂層２１２より小さくする。このようにするためには、例えば各層の樹脂の感光剤、溶剤、及び添加剤の種類や量を調整する方法がある。導電性樹脂層２１４の面積を絶縁性樹脂層２１２より小さくすると、後述する導電膜２２０を形成するときに、バンプコア２１０に対する導電膜の被覆性を向上させることができる。ただし、導電性樹脂層２１４の面積が絶縁性樹脂層２１２の面積と同じとなるようにしてもよい。
【００１８】
次いで図２（ｂ）に示すように、絶縁性樹脂層２１２及び導電性樹脂層２１４を硬化させる。この工程は、絶縁性樹脂層２１２及び導電性樹脂層２１４が熱硬化性の樹脂である場合には、絶縁性樹脂層２１２及び導電性樹脂層２１４を熱処理する工程であり、絶縁性樹脂層２１２及び導電性樹脂層２１４が光硬化性の樹脂である場合には、絶縁性樹脂層２１２及び導電性樹脂層２１４に光を照射する工程である。これにより、保護絶縁膜１２０上にはバンプコア２１０が形成される。バンプコア２１０は、絶縁性樹脂層２１２及び導電性樹脂層２１４により形成される。
【００１９】
なお、製造条件を調節することにより、バンプコア２１０において、絶縁性樹脂層２１２の側面を、導電性樹脂層２１４の側面より急傾斜にすることができる。
【００２０】
次いで図３（ａ）に示すように、バンプコア２１０上、保護絶縁膜１２０上、及び電極パッド１３０上に、導電膜、例えばＡｕ膜を、例えばスパッタリング法により形成する。次いで導電膜上にレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして導電膜をエッチングする。これにより、導電膜は選択的に除去され、バンプ２００を形成する導電膜２２０、及び配線２３０が形成される。バンプ２００はバンプコア２１０上に導電膜２２０を形成した構成である。配線２３０は、バンプ２００の導電膜２２０から保護絶縁膜１２０上に延伸しており、バンプ２００の導電膜２２０を電極パッド１３０に接続する。その後、レジストパターンを除去する。
【００２１】
このようにして形成される半導体装置は、保護絶縁膜１２０、保護絶縁膜１２０に形成された開口１２２、開口１２２内に位置している電極パッド１３０、保護絶縁膜１２０上に形成されたバンプ２００、及び配線２３０を備えている。バンプ２００は、バンプコア２１０及び導電膜２２０を有している。バンプコア２１０は、絶縁性樹脂層２１２と、絶縁性樹脂層２１２上に位置する導電性樹脂層２１４とを有している。導電膜２２０は、バンプコア２１０の少なくとも上面上に形成されている。配線２３０は、バンプ２００の導電膜２２０と電極パッド１３０とを接続している。
【００２２】
この状態において導電性樹脂層２１４の厚さは、導電膜２２０の厚さ以上であるのが好ましい。また導電性樹脂層２１４の厚さは、バンプコア２１０の高さｈ１（図５参照）の９０％以下であるのが好ましい。これらの理由を、以下に説明する。
【００２３】
実装時の押圧とそれに伴う樹脂変形による応力のため、バンプ２００の頭頂部の下で導電膜２２０にクラックが発生する可能性が高い。実装時に発生したクラックを効果的に補うためには、導電性樹脂層２１４の厚さは、少なくともバンプ２００の頭頂部の周辺における導電膜２２０の厚さであることが好ましい。
【００２４】
また、実装時のバンプコア２１０のふくらみによって互いに隣り合うバンプ２００がショートすることを避けることを考えると、導電性樹脂層２１４の厚さはバンプコア２１０の高さｈ１の９０％以下であることが望ましい。なお、樹脂のふくらみ特性や実装圧力により、導電性樹脂層２１４をさらに薄くすること、例えばバンプコア２１０の高さｈ１の５０％以下にすることが必要な場合がある。
【００２５】
その後、図３（ｂ）に示すように、半導体装置を実装基板３００にＣＯＧ（Chip On Glass）実装又はＣＯＦ（Chip On Film）実装する。半導体装置が液晶のドライバである場合、実装基板３００はガラス基板である。この状態において、半導体装置のバンプ２００は実装基板３００の電極３１０に接続している。電極３１０は、例えばランドであるが、ランドに限定されない。
【００２６】
図４は、図３（ａ）に示した半導体装置の平面図であり、図５は図４のＢ−Ｂ´断面図である。なお図３（ａ）は、図４のＡ−Ａ´断面図である。図４及び図５に示すように、複数のバンプ２００は、第１の方向（図中上下方向）に沿って配置されている。そして配線２３０は、第１の方向とは異なる第２の方向、例えば第１の方向とは直交する方向（図中左右方向）に延伸している。そして複数のバンプ２００は、互いに離れているが、互いに近接して配置されている。またバンプ２００の導電膜２２０は、バンプコア２１０の側面のうち上記した第１の方向に向いている部分には形成されていない。ただし、これらの側面のうち導電性樹脂層２１４によって形成されている領域には導電膜２２０が形成されても良い。
【００２７】
次に、本実施形態の作用及び効果について、図６を用いて説明する。図３に示した半導体装置を実装する際、バンプ２００を形成する導電膜２２０には、バンプコア２１０の上部上に位置する部分、例えばバンプコア２１０の上面と側面の境界の領域に位置する部分でクラック２３２が生じやすい。これに対して本実施形態では、バンプコア２１０の上部は導電性樹脂層２１４で形成されている。このため、導電膜２２０にクラック２３２が生じても、導電膜２２０のうちバンプコア２１０の上面に位置する部分と配線２３０は、導電性樹脂層２１４を介して電気的に導通する。従って、バンプ２００の電気的な信頼性は低下しない。
【００２８】
また、バンプコア２１０の下部は絶縁性樹脂層２１２で形成されている。このため、複数のバンプ２００が互いに近接して配置され、バンプコア２１０を形成するときに互いに隣り合うバンプコア２１０が下部でつながっても、バンプコア２１０を介して互いに隣り合うバンプ２００が導通することが抑制される。
【００２９】
また、導電性樹脂層２１４の基材となる樹脂を、絶縁性樹脂層２１２と同じ樹脂で形成した場合、一枚のマスクで同時に露光を行うことができるため、半導体装置の製造コストが増加することを抑制できる。
【００３０】
図７は、第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、図８は図７のＢ−Ｂ´断面図である。図７のＡ−Ａ´断面は、第１の実施形態において図３で示した通りである。
【００３１】
本実施形態に係る半導体装置は、複数のバンプ２００が互いに近接しており、バンプコア２１０の絶縁性樹脂層２１２の少なくとも下部が互いに繋がっている点を除いて、第１の実施形態に係る半導体装置と同様である。またこの半導体装置の製造方法は、第１の実施形態と同様である。
【００３２】
本実施形態において、導電性樹脂層２１４の厚さは、導電膜２２０の厚さ以上である。また導電性樹脂層２１４の厚さは、隣り合うバンプコア２１０の分離点を基準にしたときのバンプコア２１０の頭頂部の高さｈ２の９０％以下であるのが好ましい。
【００３３】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、複数のバンプ２００をさらに近接して配置することができるため、半導体装置を小型化することができる。
【００３４】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１００ 基板
１１０ 多層配線層
１２０ 保護絶縁膜
１２２ 開口
１３０ 電極パッド
２００ バンプ
２１０ バンプコア
２１２ 絶縁性樹脂層
２１４ 導電性樹脂層
２２０ 導電膜
２３０ 配線
２３２ クラック
３００ 実装基板
３１０ 電極
【図１】
0005386302.tif 000002
【図２】
0005386302.tif 000003
【図３】
0005386302.tif 000004
【図４】
0005386302.tif 000005
【図５】
0005386302.tif 000006
【図６】
0005386302.tif 000007
【図７】
0005386302.tif 000008
【図８】
0005386302.tif 000009