(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット印刷法により基材の金属電極上にバンプ形成を行う方法であって、
基材の金属電極上にバンプ形成面の面積よりも広くフラックスを塗布した後、金属ナノ粒子と分散剤を含んだ金属ナノ粒子ペーストを前記フラックス上にインクジェット印刷法により積層し、当該金属ナノ粒子ペーストを加熱させることによってバンプを形成することを特徴とするバンプ形成方法。
【請求項２】
インクジェット印刷法により基材の金属電極上にバンプ形成を行う方法であって、
基材の金属電極上にアンダーバンプメタル層を形成し、前記アンダーバンプメタル上にバンプ形成面の面積よりも広くにフラックスを塗布した後、金属ナノ粒子と分散剤を含んだ金属ナノ粒子ペーストを前記フラックス上にインクジェット印刷法により積層し、当該金属ナノ粒子ペーストを加熱させることによってバンプを形成することを特徴とするバンプ形成方法。
【請求項３】
前記金属ナノ粒子ペーストの加熱が、金属ナノ粒子を溶融させるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のバンプ形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバンプ形成方法で、半導体装置の基材にバンプを形成す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、基材の電極上にバンプと呼ばれる突起を形成するバンプ形成方法、及び前記バンプ形成方法によりバンプが形成された半導体チップや半導体基板等を製造する半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器等の基材間の電気的接続には、電極上に形成されたバンプと呼ばれる突起を用いる方法がある。特に、近年、半導体チップと配線基板等、半導体基板間の電気的接続に、それらの電極上に形成した半田バンプを用いるフリップチップ実装が盛んになっている。このようなフリップチップ実装に用いられる半導体チップは、一般的に半導体ウエハの電極であるバンプ形成位置に電気的接続の信頼性を確保するためアンダーバンプメタル層と呼ばれる下地金属層を形成し、更に半田層を積層した後、半田をリフローして溶融させ、冷却固化させてバンプを形成する。バンプを形成した半導体ウエハを個々のチップに切断することで、バンプが形成された半導体チップとなる。なお、ウエハレベルで再配線及びＣｕポスト等の電極形成を行うと同時に樹脂等を塗布して表面を保護したチップサイズパッケージの基板では、バンプ形成以降は同じ工程であるがアンダーバンプメタル層を形成する必要はない。
【０００３】
現状、最も一般的なバンプ形成方法であるメッキ法では、スパッタ法及び電解メッキ法によりアンダーバンプメタル層を形成し、続けて電解メッキ法により半田層を積層した後、半田層を溶融凝固させることでバンプとする。また、その他の主要な方法としては、スパッタ法によりアンダーバンプメタル層を形成し、その上に半田粉とフラックスからなる半田ペーストをステンシル印刷等により所定量搭載するペースト印刷法や、アンダーバンプメタル層の上にフラックスを塗布し、その上に１個の半田ボールを搭載するボール搭載法があり、両者とも搭載した半田を溶融・凝固させることによりバンプとする。
【０００４】
ところで、電子機器の小型化・高機能化に伴い、半導体実装においても高密度実装が要求されている。このため、高密度実装に有利なフリップチップ実装が急速に採用されているのであるが、近年では特に電極ピッチが１００μｍ以下というような狭ピッチが要求されるようになった。このような狭ピッチでは、ペースト印刷法やボール搭載法では対応できないため、メッキ法で対応するしかないのが現状である。
【０００５】
しかしながら、メッキ法では半田をメッキした後、不要なアンダーバンプメタル層をエッチングにより除去する際、半田の下に隠れたアンダーバンプメタル層を余分にエッチングしてしまうという問題がある。この問題は、超狭ピッチ、即ちアンダーバンプメタル層の面積が小さい場合には、電気的・機械的接続不良を生じるため重大となる。なお、ペースト印刷法やボール搭載法は、アンダーバンプメタル層の形成を別工程で行うため、アンダーバンプメタル層を形成した後その状態を確認できることから、このような問題はない。
【０００６】
一方、金属ナノ粒子と分散剤を含んだ金属ナノ粒子ペーストをインクジェット印刷法やスクリーン印刷法等により積層することでバンプを形成し、フリップチップ実装に使用する試みが、特許文献１及び特許文献２に記載されている。これらの方法は、金属ナノ粒子ペーストを半導体チップの電極上に所定量積層し、加熱して分散剤を除去すると同時に金属ナノ粒子を焼結してバンプとするもの、或いは配線基板とフリップチップ接合する際に加熱により金属ナノ粒子を焼結するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２５９８４８号公報
【特許文献２】特開２００７−２０８０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の金属ナノ粒子ペーストを使用するインクジェット印刷法では、例えば１００μｍ以下の狭ピッチの場合、バンプ径５０μｍ、バンプ間スペース５０μｍで要求される±２５μｍ以下の精度を実現するのは非常に困難である。これはインクジェット印刷の位置精度が一般的に±５μｍ程度であるとともに、現状インクジェット印刷法で可能な金属ナノ粒子ペーストの粘度が低く、電極上に着弾した金属ナノ粒子ペーストが着弾前のペースト径の５倍以上に拡がってしまうため、バンプとしての高さを確保できないためである。また、電極上からペーストがはみ出してしまい、隣接する電極上のペーストと接触してしまうこともある。なお、バンプ高さを確保するため同一位置に複数回の印刷を行う方法では、上記のように印刷位置精度が十分でないために、印刷回数の増加に伴ってバンプ径が更に拡がってしまい、狭ピッチのバンプ形成はやはり困難になる。
【０００９】
また、従来の金属ナノ粒子ペーストを使用する場合には、金属ナノ粒子が溶融されることなく、積層された形状のまま加熱して金属ナノ粒子同士を焼結させて固化するため、積層時のバンプの高さ精度や位置精度が厳しく要求される。
【００１０】
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、狭ピッチに対応可能な、金属ナノ粒子ペーストを使用したバンプ形成方法を提供することを目的とする。また、金属ナノ粒子ペーストを使用したバンプ形成方法による、信頼性に優れたフリップチップ接続が容易にできる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】
【００１１】
本発明の一態様であるバンプ形成方法は、インクジェット印刷法により基材の金属電極上にバンプ形成を行う方法であって、基材の金属電極上にバンプ形成面の面積よりも広くフラックスを塗布した後、金属ナノ粒子と分散剤を含んだ金属ナノ粒子ペーストを前記フラックス上にインクジェット印刷法により積層し、当該金属ナノ粒子ペーストを加熱させることによってバンプを形成することを特徴とする。
本発明の別の一態様であるバンプ形成方法は、インクジェット印刷法により基材の金属電極上にバンプ形成を行う方法であって、基材の金属電極上にアンダーバンプメタル層を形成し、前記アンダーバンプメタル上にバンプ形成面の面積よりも広くフラックスを塗布した後、金属ナノ粒子と分散剤を含んだ金属ナノ粒子ペーストを前記フラックス上にインクジェット印刷法により積層し、当該金属ナノ粒子ペーストを加熱させることによってバンプを形成することを特徴とする。
また、前記バンプ形成方法において、前記金属ナノ粒子ペーストの加熱が、金属ナノ粒子を溶融させるものである。
本発明の半導体装置の製造方法は、本発明のバンプ形成方法で、半導体装置の基材にバンプを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、金属電極上やアンダーバンプメタル層上に、予めフラックスを塗布しておくことで、金属ナノ粒子ペーストの液滴が基材上で着弾時に拡がることを抑制することができるので、狭ピッチの場合にも隣り合うバンプ間の連結等を防止できる。
また、アンダーバンプメタル層を別工程で形成することが可能になり、狭ピッチに対応可能な微細なアンダーバンプメタル層を精度よく適正に形成できる。
更に、インクジェット印刷機を用いて金属ナノ粒子ペーストを適正量印刷することで、狭ピッチに対応可能な微少量のナノ金属粒子を精度良く積層することができる。
更に、印刷により積層した金属ナノ粒子を溶融させることにより、印刷されたペーストの形状に関わらず表面張力による形状の整ったバンプにすることができる。また、金属ナノ粒子とアンダーバンプメタル層の反応によるセルフアライメント効果により印刷時に多少の位置ずれがあっても正しい位置にバンプが形成される。
この際、予め塗布したフラックスがあるので、金属ナノ粒子ペースト中にフラックス成分を配合する必要がなく、インクジェット印刷法に最適な成分のみで金属ナノ粒子ペーストを作製することができる。
本発明を適用して半導体装置を製造する場合、高精度のバンプが形成されているので、信頼性に優れたフリップチップ接続が容易にできる半導体装置を提供するこができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係るバンプ形成方法及び半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図２】本発明の実施例２に係るバンプ形成方法及び半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図３】本発明の実施例３に係るバンプ形成方法及び半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図４】本発明の実施例４に係るバンプ形成方法における電極、フラックス、及びバンプ形成面のパターン概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
本発明を適用したバンプ形成方法では、基材の金属電極上にフラックスを塗布する。フラックスを塗布することにより、着弾時の金属ナノ粒子ペーストの拡がりを抑制することができる。着弾時の拡がり径は、通常の半導体デバイスに使用される金属表面やポリイミド等の樹脂の場合、フラックスを塗布しないと例えば５ｐＬ（ピコリットル）の液滴では１００μｍ以上になるのに対して、予めフラックスを塗布すると噴射したペーストを球状としたときの直径の２倍程度に抑えられる。即ち、５ｐＬの液滴は直径約２１μｍの球状となるが、塗布したフラックス上への着弾径は約４０μｍ程度に抑えられる。
【００１５】
フラックス無しで金属ナノ粒子ペーストを印刷した場合、着弾時のペーストの拡がりは、金属ナノ粒子ペーストの粘度が低いという理由とともに、着弾面（基材、金属電極、アンダーバンプメタル層、絶縁層等）に対するペーストの濡れ性が高いことも理由である。着弾時の拡がりは、金属ナノ粒子ペーストと濡れ性の低い面とすれば、着弾時のペーストが盛り上がるようになり、抑制することができる。フラックスは上述した効果があり、粘度の低い金属ナノ粒子ペーストでも着弾時の拡がりが抑制できている。即ち、金属ナノ粒子ペーストに対する濡れ性が、基材、金属電極、アンダーメタル層、及び絶縁層の面によりも塗布されたフラックス面の方が低いということである。更に、フラックスは、リフロー時にはナノ金属粒子のアンダーバンプメタル層との反応に寄与するという効果も有する。
【００１６】
上記目的に使用するフラックスは、使用する金属ナノ粒子ペーストに適正な成分を選択すればよいが、通常の半田に使用されるバンプ組成の場合には、ロジン系フラックスや水溶性フラックスで良い。
【００１７】
ロジン系フラックスは、有機溶剤に、ロジンを溶解し、活性剤を添加したものを基本とする。有機溶剤としては、アルコール類（例えば、イソプロピルアルコール等）、アセトン、エステル類等のロジンを溶解できるものである。活性剤としては、アミン・ハロゲン化水素酸塩、カルボン酸、アミン等がある。必要に応じて、艶消し剤、腐食防止剤、チクソトロピー性付与剤、香料、着色剤等が添加される。
【００１８】
水溶性フラックスは、水に、エステル類、グリコール類、ジオール化合物、アルキルベンズイミダゾール化合物等の水溶性有機物を溶解し、活性剤を添加したものを基本とする。活性剤としては、アミンハロゲン化水素酸塩、カルボン酸、アミン等が挙げられる。必要に応じて、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテルのような水溶性のアルコール類、抗酸化剤、界面活性剤、ツララ防止剤、艶消し剤、腐食防止剤、防腐剤、チクソトロピー性付与剤、香料、着色剤等が添加される。
【００１９】
フラックスの塗布方法には、ステンシル印刷法、スピンコート法、噴霧法等があるが、狭ピッチ電極の場合には、薄く均一に塗布できるスピンコート法が好適である。また、インクジェット印刷法でフラックスを塗布してもよい。インクジェット印刷法で塗布する場合には、金属ナノ粒子ペーストのインクジェットノズルとは別に、もう一つのフラックス用のインクジェットノズルを用意して行うのが好ましい。
【００２０】
フラックスの塗布面のサイズは、金属ナノ粒子ペーストの塗布サイズ以上であればよい。更に、フラックスの塗布面のサイズは、バンプ形成面のサイズよりも大きい方がより好ましい。基材面の全面にフラックスを塗布してもよい。フラックスの塗布面のサイズが、バンプ形成面のサイズ以下である場合には、積層する金属ナノ粒子ペーストが塗布されたフラックス上からはみ出して拡がる場合がある。
【００２１】
フラックスの塗布厚みは、ピッチや電極形状によって好適な厚みを選択するが、少なくとも電極ピッチの３分の１以下、例えば６０μｍピッチでは２０μｍ以下、より好適には１０μｍ以下にする。これは、フラックスが厚いと金属ナノ粒子ペースト中の金属が溶融する際にフラックスとともに流動し、隣り合うバンプと結合する不具合が生じやすくなるためである。
【００２２】
本発明に係る金属ナノ粒子ペーストは、金属ナノ粒子と分散剤を含むものである。金属ナノ粒子は、平均粒子径がナノメートルである導電性金属微粒子であれば良い。特に、金属ナノ粒子がリフローにより溶融させることができるようＳｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｎｉ等通常の半田に使用される金属からなる微粒子（平均粒子径が５ｎｍ以上６０ｎｍ未満、より好ましくは５〜１０ｎｍ）が好適である。また、金属ナノ粒子は、半導体デバイスに悪影響を及ぼさない温度である４００℃以下で焼結する又は４００℃以下の融点になるよう単独或いは複数の金属成分を調整して使用する。金属ナノ粒子を溶融する場合、金属ナノ粒子は、全ての金属成分が溶融する必要はなく、溶融する成分によりアンダーバンプメタル層と反応し、正常な位置と形状のバンプが形成されるならば良い。
【００２３】
また、金属ナノ粒子ペーストは、上記の金属ナノ粒子を水、アルコール類、有機溶剤等から選ばれた溶媒に、分散剤にて分散して作製される。分散剤は、金属ナノ粒子表面を被覆する分子層を形成して、分散性を向上させるものの、最終的に、加熱工程において、金属ナノ粒子相互が表面を接触させる際に、その妨げとは成らないことが好ましい。即ち、例えば、２００℃以上に加熱する際、金属ナノ粒子表面から容易に離脱し、最終的には、蒸散・除去可能である沸点範囲のものが好ましい。分散剤としては、例えば、アルキルアミン、アルカンチオール、アルカンジオール、等を用いることができる。
【００２４】
金属ナノ粒子ペーストに含まれる金属ナノ粒子の含有量は、インクジェット印刷が可能な物性を持つとともに、積層回数を低減するために金属ナノ粒子の含有量を多くするのが好ましく、４０mass％〜７０mass％がより好ましい範囲である。
【００２５】
本発明に係る基材は、金属電極が形成され、バンプによって電気的接続されるもので、例えば、配線が施されているもの、電子機器や光学電子デバイス等が搭載されているものである。基材の例としては、半導体チップ、その配線基板等の半導体基板が挙げられる。
【００２６】
本発明に係る金属電極は、導電性を有する金属であれば特に限定されないが、通常、半導体基板では、ＡｌやＣｕ電極が使用される。更に、金属電極上にアンダーバンプメタル層を形成する場合がある。通常、アンダーバンプメタル層はスパッタ法、電解メッキ法、無電解メッキ法等により形成される。
【００２７】
本発明においてアンダーバンプメタル層の形成方法に特に制限はないが、対象となる狭ピッチの電極ではスパッタ法による形成が好適である。特にバンプの主成分がＳｎの場合、アンダーバンプメタル層との反応により信頼性が劣化する可能性があるため、半導体デバイスの電極側からＴｉ層、Ｎｉ乃至Ｎｉ合金層、Ｃｕ層の薄膜三層構造が好ましい。ここでＴｉは密着性とバリア性を確保し、Ｎｉ乃至Ｎｉ合金はＳｎとゆっくり反応して安定した接合を確保する。また、ＣｕはＮｉ乃至Ｎｉ合金の酸化を防止するとともに、リフロー時に金属ナノ粒子ペースト中の金属と速やかに反応して濡れを生じさせる。なお、長期信頼性は劣るが、Ｎｉ乃至Ｎｉ合金の代わりにＣｕ層を厚く形成しても良い。
【００２８】
金属ナノ粒子ペーストをフラックス上に積層するには、インクジェット印刷法やスクリーン印刷法等がある。特に、電極ピッチが狭くなるほど、インクジェット印刷法が好ましい。インクジェット印刷法におけるインクジェット方式は、インクを吐出（噴射）できればその方式は特に制限されないが、例えば、バブルジェット（登録商標）方式、サーマルインクジェット方式、ピエゾ素子方式等が挙げられる。以下にピエゾ素子方式の例で、インクジェット印刷法を説明する。
【００２９】
インクジェット印刷機は、ピエゾ素子によってノズルからペーストを少量噴射する機構をもつインクジェットヘッドとヘッドを移動させる機構、更に噴射を制御するコントロール部からなる。ウエハ上の複数の電極上に所定量の金属ナノ粒子ペーストを効率よく積層するためには、ウエハ上を複数のノズルを持つヘッドを移動させながら各ノズルから適宜ペーストを噴射する方法が取られる。なお、狭ピッチではバンプ形成に必要な金属ナノ粒子量を含むペーストを一度に噴射すると、着弾時の拡がりがほとんどないとしても隣り合う電極同士で接触が起こるため、着弾時の拡がりを考慮して、狙いとするバンプ体積が得られるまで少量のペーストを複数回の噴射を行うことで必要なナノ金属粒子を積層するのがより好ましい。
【００３０】
積層した金属ナノ粒子は、加熱することで固化してバンプが形成される。加熱による固化は、金属ナノ粒子が焼結すること、又は金属ナノ粒子を一部若しくは全て溶融させることで可能である。特に、融点以上で溶融し、冷却することで固化させるのが好ましく、印刷されたペーストの形状に関わらず表面張力による形状の整ったバンプにすることができる。金属ナノ粒子を加熱する方法は、通常の半田のリフローに用いられる装置で良く、温度プロファイルは使用するフラックスに好適なものとすれば良い。
【００３１】
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００３２】
まず、図１（ａ）〜（ｄ）を参照して実施例１を説明する。
図１（ａ）は、複数の半導体デバイスが形成された８インチのシリコンウエハ１の一部断面を示し、ピッチ８０μｍ、ポリイミド樹脂３の開口直径３０μｍの内部の集積回路に電気的に接続されたアルミ電極２上に直径４０μｍのアンダーバンプメタル層４が形成されている。アンダーバンプメタル層４は、スパッタ法により形成された薄膜三層構造で、アルミ電極２側から順に厚み０．３μｍのＴｉ、厚み０．４μｍのＮｉ−７ａｔ％Ｖ合金、厚み０．３μｍのＣｕである。
【００３３】
図１（ｂ）は、上記ウエハの全面にスピンコート法によりフラックス５を塗布した後の状態を示す。グリコール、有機カルボン酸、イソプロピルアルコール、及び水を含む水溶性フラックスを平均５μｍの厚みに塗布している。
【００３４】
図１（ｃ）は、ピエゾ素子方式のインクジェットヘッドを有するインクジェット印刷機により、Ｓｎナノ粒子（平均粒径５ｎｍ）と分散剤を含む金属ナノ粒子ペースト６（Ｓｎナノ粒子含有量：５０ｍａｓｓ％）を印刷した状態を示す。一回の液適量は５ｐＬで１箇所の電極上に合計１１回の噴射を行った。使用したＳｎナノ粒子ペースト中のＳｎ含有量は６０質量％で、１１回の噴射により電極上には約０．２５μｇのＳｎが積層されている。１回の噴射でも、１１回の噴射を行っても、ペーストの拡がりが少なく、隣のペーストと接触することがない。
【００３５】
図１（ｄ）は、上記ウエハを最高温度２６０℃でリフローした後の状態を示す。ここで、Ｓｎの融点は２３２℃であるので、リフローによってＳｎナノ粒子は溶融している。これにより、高さ約２９μｍ、外径約４４μｍのバンプ７が形成された。
【００３６】
本実施例の場合、１つのチップに４６、６５６個の電極があり、８インチウエハ全体では７４チップあるため、全電極数は３、４５２、５４４個であるが、形成された全電極ともに正常なバンプが形成されていた。
【００３７】
このようにして、半導体デバイスが形成されたシリコンウエハ１に施されたアルミ電極２上にバンプ７を形成した半導体装置（半導体チップ）が得られた。このバンプ７を形成した半導体チップを用いて、配線基板にフリップチップ接合したところ、容易に正常な接合ができた。
【００３８】
一方、比較のためにフラックスを塗布しないウエハを使用して同じ条件でＳｎナノ粒子ペーストを印刷したところ、印刷後の状態でナノ金属ペーストが重なり合い、リフロー後には正常にバンプが形成されたチップは皆無であった。そのため、良好な半導体装置も製造できなかった。即ち、フリップチップ接合しても、接合不良が生じた。
【実施例２】
【００３９】
次に、図２（ａ）〜（ｄ）を参照して実施例２を説明する。
図２（ａ）は、複数の半導体デバイスが形成された８インチのシリコンウエハ１の一部断面を示し、ピッチ４０μｍ、シリコン酸化膜８の開口直径１５μｍのアルミ電極２上に直径２０μｍのアンダーバンプメタル層４が形成されている。アンダーバンプメタル層４は、スパッタ法により形成された薄膜三層構造で、アルミ電極２側から順に厚み０．１５μｍのＴｉ、厚み０．３μｍのＮｉ−７ａｔ％Ｔｉ合金、厚み０．１μｍのＣｕである。
【００４０】
図２（ｂ）は、上記ウエハの全面にスピンコート法によりフラックス５を塗布した後の状態を示す。グリコール、有機カルボン酸、イソプロピルアルコール、及び水を含む水溶性フラックスを平均３μｍの厚みに塗布している。
【００４１】
図２（ｃ）は、実施例１と同様のインクジェット印刷機により、Ｉｎナノ粒子（平均粒径１０ｎｍ）と分散剤を含むＩｎナノ粒子ペースト（Ｉｎナノ粒子含有量：６０ｍａｓｓ％）を印刷した状態を示す。一回の液適量は１ｐＬで１箇所の電極上に合計７回の噴射を行った。使用したＩｎナノ粒子ペースト中のＩｎ含有量は６０質量％で、７回の噴射により電極上には約０．０３μｇのＩｎが積層されている。１回の噴射でも、７回の噴射を行っても、ペーストの拡がりが少なく、隣のペーストと接触することがない。
【００４２】
図２（ｄ）は、上記ウエハを最高温度１９０℃でリフローした後の状態を示している。ここで、Ｉｎの融点は１５６．６℃であるので、リフローによってＩｎナノ粒子は溶融している。これにより、高さ約１５μｍ、外径約２２μｍのバンプ７が形成された。上記ウエハ上の全てのバンプについて検査を行った結果、全てのバンプが正常に形成されていた。
【００４３】
このようにして、半導体デバイスが形成されたシリコンウエハ１に施されたアルミ電極２上にバンプ７を形成した半導体装置（半導体チップ）が得られた。このバンプ７を形成した半導体チップを用いて、配線基板にフリップチップ接合したところ、容易に正常な接合ができた。
【００４４】
また、上記リフロー温度に関し、同様のウエハを最高温度１４０℃でリフローした。この場合、温度はＩｎの融点以下であるが、Ｉｎナノ粒子は焼結し、バンプ形状精度は多少劣るが、バンプ７を形成することができた。
【００４５】
このようにして、半導体デバイスが形成されたシリコンウエハ１に施されたアルミ電極２上にバンプ７を形成した半導体装置（半導体チップ）が得られた。このバンプ７を形成した半導体チップを用いて、配線基板にフリップチップ接合したところ、高い歩留で接合ができた。
【実施例３】
【００４６】
次に、図３（ａ）〜（ｄ）を参照して実施例３を説明する。
図３（ａ）は、複数の半導体デバイスが形成された８インチのシリコンウエハ１をＣｕ再配線層９とＣｕポスト１０による電極形成を行ってウエハレベルのチップサイズパッケージとしたものの一部断面を示す。Ｃｕポストはピッチ１００μｍ、直径５０μｍで、Ｃｕポスト１０以外の表面はエポキシ系封止樹脂１１で埋められている。
【００４７】
このようなチップサイズパッケージでは、再配線後に半導体デバイスに形成される電極はアンダーバンプメタル層としての機能を持っているため、アルミ電極のまま半導体デバイスのようにアンダーバンプメタル層を形成する必要がない。
【００４８】
図３（ｂ）は、上記ウエハの全面にスピンコート法によりフラックス６を塗布した後の状態を示す。グリコール、有機カルボン酸、イソプロピルアルコール、及び水を含む水溶性フラックスを平均１０μｍの厚みに塗布している。
【００４９】
図３（ｃ）は、実施例１と同様のインクジェット印刷機により、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕの混合ナノ粒子（平均粒径６０ｎｍ）と分散剤を含む金属ナノ粒子ペースト（金属ナノ粒子含有量：５０ｍａｓｓ％）を印刷している状態を示す。一回の液適量は１０ｐＬで１箇所の電極上に合計１１回の噴射を行った。使用したナノ金属ペースト中の金属含有量は６０質量％で、１１回の噴射により電極上には約０．４８μｍの金属が積層されている。１回の噴射でも、１１回の噴射を行っても、ペーストの拡がりが少なく、隣のペーストと接触することがない。
【００５０】
図３（ｄ）は、上記ウエハを最高温度２６０℃でリフローした後の状態を示している。リフローでは、金属ナノ粒子の一部が溶融している。これにより、高さ約３７μｍ、外径約５５μｍのバンプ７が形成された。上記ウエハ上の全てのバンプについて検査を行った結果、全てのバンプが正常に形成されていた。
【００５１】
このようにして、半導体デバイスが形成されたシリコンウエハ１に施された電極上にバンプ７を形成した半導体装置（半導体チップ）が得られた。このバンプ７を形成した半導体チップを用いて、配線基板にフリップチップ接合したところ、容易に正常な接合ができた。
【実施例４】
【００５２】
図４に示すアルミ電極のモデル１２をシリコンウエハ上（図示せず）に形成し、ロジン、イソプルピルアルコール、及びアミンを含むロジン系フラックスを平均５μｍの厚さで印刷した後、実施例１と同様のインクジェット印刷機とＳｎナノ粒子ペースト（図示せず）を使用して、その上にバンプ（図示せず）を形成した。図４（ａ）は、バンプ形成面１４のサイズと同じサイズでフラックス１３ａを印刷した例である。図４（ｂ）は、バンプ形成面１４のサイズより大きくフラックス１３ｂを印刷した例である。図４（ｃ）は、バンプ形成面１４のサイズより大きく、複数の金属電極１２を跨ぐようにフラックス１３ｃを印刷した例である。フラックスの印刷は、マスクを用いて各所定の形状にステンシル法で印刷した。
【００５３】
Ｓｎナノ粒子ペーストの印刷に関しては、実施例１と同様に、一回の液適量は５ｐＬで１箇所の電極上に合計１１回の噴射を行った。使用したＳｎナノ粒子ペースト中のＳｎ含有量は６０mass％で、１１回の噴射により電極上には約０．２５μｇのＳｎが積層されている。図４（ａ）〜（ｃ）のいずれの場合でも、１回の噴射でも、１１回の噴射を行っても、ペーストの拡がりが少なく、隣のペーストと接触することがない。但し、図４（ａ）に関しては、Ｓｎナノ粒子ペーストがバンプ形成面をはみ出ると、ペーストの拡がりが大きくなるため、Ｓｎナノ粒子ペーストの印刷速度を遅くしてバンプ形成面をはみ出さないようにペーストを印刷している。
【００５４】
上記Ｓｎナノ粒子ペーストを印刷後、最高温度２６０℃でリフローしたウエハを検査した結果、正常なバンプが形成されていた。また、前記各バンプを用いて模擬的なフリップチップ接続をしたところ、容易に正常な接合ができた。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、半導体チップに形成した突起電極（バンプ）を配線基板の配線パターンに電気的に接続するタイプの半導体装置に適用され、メモリやロジックやディスクリート半導体又はその組み合わせ回路等種々の用途に対応させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  シリコンウエハ
２  アルミ電極
３  ポリイミド樹脂
４  アンダーバンプメタル層
５  フラックス
６  ナノ金属ペースト
７  バンプ
８  シリコン酸化膜
９  Ｃｕ再配線層
１０  Ｃｕポスト
１１  エポキシ系封止樹脂
１２  アルミ電極のモデル
１３ａ  フラックス
１３ｂ  フラックス
１３ｃ  フラックス
１４  バンプ形成面
【図１】
0005423177.tif 000002
【図２】
0005423177.tif 000003
【図３】
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【図４】
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