(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、この半導体基板の上に形成されたパッド電極と、前記パッド電極の上が開口するように前記半導体基板の全面に形成された絶縁膜と、前記パッド電極及び前記絶縁膜の上にパターニングされた配線部と、前記配線部の上に形成される電極と、前記電極の上に形成される金属バンプと、前記金属バンプに整合する位置にこの金属バンプの直径よりも大きな穴を有し前記半導体基板の上方に適当間隔をあけて前記金属バンプが突出するように配置されるサポート板と、前記半導体基板と前記サポート板との間に前記電極を埋設するように形成された絶縁性樹脂層と、を有することを特徴とするフリップチップ型半導体装置。
【請求項２】
前記金属バンプは前記電極との接合部の周囲が前記絶縁性樹脂層により覆われていることを特徴とする請求項１に記載のフリップチップ型半導体装置。
【請求項３】
前記サポート板は導電性材料からなり、その表面に絶縁膜及び金属膜がこの順で形成され、前記金属バンプのうち、接地電位となる金属バンプが導電性接着剤により前記金属膜に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフリップチップ型半導体装置。
【請求項４】
前記サポート板は絶縁性材料からなり、その表面に金属膜が形成され、前記金属バンプのうち、接地電位となる金属バンプが導電性接着剤により前記金属膜に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフリップチップ型半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁性樹脂層は、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シアネートエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ナフタレン系樹脂及びフルオレン系樹脂からなる群から選択された１種以上の樹脂を含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフリップチップ型半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁膜は感光性材料からなることを特徴とする１乃至５のいずれか１項に記載のフリップチップ型半導体装置。
【請求項７】
前記絶縁膜は熱分解温度が２００℃以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のフリップチップ型半導体装置。
【請求項８】
半導体基板の上にパッド電極を形成する工程と、前記半導体基板の全面に絶縁膜を形成した後前記パッド電極上の前記絶縁膜を除去して開口部を形成する工程と、前記半導体基板の全面に金属薄膜層を形成した後パターニングして配線部を形成する工程と、前記半導体基板の全面にレジスト膜を形成した後パターニングして前記配線部上のレジスト膜を除去して開口部を形成しこの開口部に電極を形成する工程と、前記電極の上に金属バンプを形成する工程と、前記金属バンプが配置された位置に整合する位置にこの金属バンプの直径よりも大きな穴が形成されたサポート板を、前記半導体基板の上方に適当間隔あけて配置する工程と、前記半導体基板と前記サポート板との間に絶縁性樹脂を注入する工程とを有することを特徴とするフリップチップ型半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記サポート板は導電性材料からなり、その表面に絶縁膜及び金属膜がこの順で形成されており、前記金属バンプのうち、接地電位となる金属バンプに位置する前記サポート板の穴に導電性接着剤を埋め込む工程を有することを特徴とする請求項８に記載のフリップチップ型半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記サポート板は絶縁性材料からなり、その表面に金属膜が形成されており、前記金属バンプのうち、接地電位となる金属バンプに位置する前記サポート板の穴に導電性接着剤を埋め込む工程を有することを特徴とする請求項８に記載のフリップチップ型半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記サポート板を前記半導体基板の上方に配置する工程は、前記半導体基板の両端に適当間隔の厚さを有する治具を設けこの治具の上に前記サポート板を載置する工程であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のフリップチップ型半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層配線基板上に半導体チップを搭載したフリップチップ型半導体装置及びその製造方法に関し、特に再利用可能であり、実装信頼性が優れ、且つ製造コストが低廉なフリップチップ型半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６（ａ）は従来のフリップチップ型半導体装置を示す模式図、（ｂ）は従来のフリップチップ型半導体装置の実装状態を示す模式図である。
【０００３】
図１６（ａ）に示すように、従来のフリップチップ型半導体装置１００においては、チップの周辺部又は活性領域上に所定の配列でエリアアレー配列されている外部端子の上に半田、Ａｕ又はＳｎ−Ａｇ系合金等の金属性材料からなる突起状の半田バンプ１０１が形成されている。
【０００４】
このフリップチップ型半導体装置１００は、最終的に使用する人の側でフリップチップ型半導体装置１００のバンプ配列パターンと同一パターンに形成されている電極パット（図示せず）が形成されている多層配線基板１０２（実装基板）に実装される。このフリップチップ型半導体装置１００を多層配線基板１０２に実装する際に、バンプ材料が半田である場合には、フラックスを使用したＩＲリフロー（赤外線リフロー）工程で半導体装置１００は実装される。
【０００５】
しかしながら、従来のフリップチップ型半導体装置１００は、多層配線基板１０２に実装した後、多層配線基板１０２とフリップチップ型半導体装置１００との間の線膨張係数の不一致（ミスマッチ）により、実装信頼性のうち、特に温度サイクル特性が劣るという問題点が生じる。このような問題点を解決するために、従来、以下のような施策が施されている。
【０００６】
先ず、多層配線基板の線膨張係数をシリコンの線膨張係数に近づけるために、材料としては高価であるＡｌＮ、ムライト又はガラスセラミックス等のセラッミック系の材料を使用して、線膨張係数のミスマッチを最小限にし、これにより、実装信頼性を向上させるという試みがなされてきた。この試みは、実装信頼性の向上という観点では効果があったものの、多層配線基板の材料が高価なセラミック系材料を使用しているため、一般的には最高価格帯のスーパーコンピュータ又は大型コンピュータ等に適用用途が限定されしまう。
【０００７】
これに対して、近年、価格が比較的安価で、且つ線膨張係数が大きい有機系材料を使用した多層配線基板と半導体チップとの間に、アンダーフィル樹脂を配置して、フリップチップ半導体装置を実装することにより、実装信頼性を向上できる技術が提案されている。このように、アンダーフィル樹脂を半導体チップと有機系材料を使用した多層配線基板との間に配置することにより、半導体チップと有機系材料を使用した多層配線基板との間に存在するバンプ接合部に働くせん断応力を分散させ、実装信頼性を向上させることができる。このように、アンダーフィル樹脂を、半導体チップと有機系材料製の多層配線との間に介在させることにより、安価な有機系材料を使用した多層配線基板を使用することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術においては、アンダーフィル樹脂内にボイドが存在した場合、又は、アンダーフィル樹脂と半導体チップとの界面及びアンダーフィル樹脂と有機系材料を使用した多層配線基板との界面の接着特性が悪い場合には、製品の吸湿リフロー工程で、前記界面の剥離現象が発生して、製品が不良となってしまうという問題点がある。このため、この従来技術により、確実にフリップチップ型半導体装置の低コスト化を推進できるというものではなかった。
【０００９】
また、一般的にフリップチップ型半導体チップは性能が高いＬＳＩに使用されるため、製品自体が高価である。よって、多層配線基板にフリップチップ型半導体チップを実装したあとの電気選別工程で、半導体チップ以外の部分で不良となった場合には、良品の半導体チップは再利用する必要性がある。しかしながら、半導体チップと有機系材料を使用した多層配線基板との間にアンダーフィル樹脂が介在している場合に、再利用はほぼ不可能である。この場合、有機系材料を使用した多層配線基板を含めた周辺のデバイスも含めて不良となってしまうため、有機系材料を使用した多層配線基板を使用すれば低コスト化が推進できるというものではなかった。
【００１０】
一方、半導体チップにセラミック系の多層配線基板を使用した場合には、セラミック系材料の線膨張係数を最適化することにより、アンダーフィル樹脂の必要性がなくなるので、良品の半導体チップの再利用工程は比較的容易となる。
【００１１】
図１７（ａ）はフリップチップ型半導体装置の取り外し方法を示す模式図、（ｂ）は取り外し後のフリップチップ型半導体装置を示す模式図である。半導体装置１００を再利用するときには、加熱吸着ツール１０３に形成された排気管１０４に接続された真空装置（図示せず）により、加熱吸着ツール１０３を半導体装置１００に吸着させ、そして、ヒータ１０５により半導体装置１００を高温に加熱し、半導体基板１００の裏面の半田バンプ１０１を溶融し半導体装置１００を多層配線基板１０２から引き上げる。このようにして、良品の半導体装置１００の取り外しが可能である。
【００１２】
しかしながら、半導体装置１００を引き離す際に、半導体装置１００を高温に加熱するので、取り外し後の半導体装置１００の半田バンプ１０１又は半田バンプ１０１と半導体装置１００とのバリアメタル接合部及び半導体装置１００の活性領域を保護する目的で形成されているポリイミド（ＰＩ）系の有機材料又はＳｉＯ等の無機系の材料で構成されているパッシベーション膜に損傷を与えてしまう。このため、良品の半導体チップを不良にしてしまうことがあった。このように、上述の課題があったため、従来技術では良品のフリップチップ型半導体チップの再利用は困難であるという問題点がある。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、再利用が可能であると共に、実装信頼性が優れ、且つ製造コストが低廉なフリップチップ型半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るフリップチップ型半導体装置は、半導体基板と、この半導体基板の上に形成されたパッド電極と、前記パッド電極の上が開口するように前記半導体基板の全面に形成された絶縁膜と、前記パッド電極及び前記絶縁膜の上にパターニングされた配線部と、前記配線部の上に形成される電極と、前記電極の上に形成される金属バンプと、前記金属バンプに整合する位置にこの金属バンプの直径よりも大きな穴を有し前記半導体基板の上方に適当間隔をあけて前記金属バンプが突出するように配置されるサポート板と、前記半導体基板と前記サポート板との間に前記電極を埋設するように形成された絶縁性樹脂層と、を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、半導体基板の上に絶縁性樹脂層が形成されているので、金属バンプに熱応力又は機械的応力が加わった場合でも、この絶縁性樹脂層の弾性により、金属バンプに作用する応力は緩和されるので、半導体基板に形成された活性領域等をより一層保護することができ、半導体装置の実装信頼性が向上する。また、従来のようにアンダーフィル樹脂を使用していないので、多層配線基板を含めた周辺のデバイス等に損傷を与えることなく、半導体装置を再利用することができる。更に、絶縁性樹脂層に埋設された電極の上に形成され、且つサポート板の表面から突出するように金属バンプが形成されているので、半導体基板から金属バンプまでの高さを高くすることができる。このため、半導体装置を多層配線プリント基板等に実装した場合に、半導体基板と多層配線プリント基板との間隔であるスタンドオフ高さを高くすることができる。このため、半導体基板と多層配線プリント基板との線膨張係数の不一致により、相互の基板間でずれが生じた場合にも、そのずれ量を小さくすることができ、実装信頼性のうち、特に、温度サイクル特性を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明においては、前記金属バンプは前記電極との接合部の周囲が前記絶縁性樹脂層により覆われていることが好ましい。これにより、金属バンプと電極との接合部が補強されるので、金属バンプの接合部の機械的強度が向上し外部応力に対する保護効果が向上する。
【００１７】
更に、本発明おいては、例えば、前記サポート板は導電性材料からなり、その表面に絶縁膜及び金属膜がこの順で形成され、前記金属バンプのうち、接地電位となる金属バンプが導電性接着剤により前記金属膜に接続されている構成とすることができる。また、例えば、前記サポート板は絶縁性材料からなり、その表面に金属膜が形成され、前記金属バンプのうち、接地電位となる金属バンプが導電性接着剤により前記金属膜に接続されている構成とすることができる。これにより、金属膜をＧＮＤプレーン機能として活用することができるので、パッケージ形態でのＧＮＤ系のインダクタンスの低減、ＥＭＩ（電磁波障害）シールド効果及びクロストークノイズの低減等の電気的特性を向上させることができる。
【００１８】
更にまた、本発明においては、前記絶縁性樹脂層は、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シアネートエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ナフタレン系樹脂及びフルオレン系樹脂からなる群から選択された１種以上の樹脂を含有することが好ましい。
【００１９】
また、本発明においては、前記絶縁膜は感光性材料からなるものとすることができる。また、前記絶縁膜は熱分解温度が２００℃以上であることが好ましい。
【００２０】
本発明に係るフリップチップ型半導体装置の製造方法は、半導体基板の上にパッド電極を形成する工程と、前記半導体基板の全面に絶縁膜を形成した後前記パッド電極上の前記絶縁膜を除去して開口部を形成する工程と、前記半導体基板の全面に金属薄膜層を形成した後パターニングして配線部を形成する工程と、前記半導体基板の全面にレジスト膜を形成した後パターニングして前記配線部上のレジスト膜を除去して開口部を形成しこの開口部に電極を形成する工程と、前記電極の上に金属バンプを形成する工程と、前記金属バンプが配置された位置に整合する位置にこの金属バンプの直径よりも大きな穴が形成されたサポート板を、前記半導体基板の上方に適当間隔あけて配置する工程と、前記半導体基板と前記サポート板との間に絶縁性樹脂を注入する工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
本発明においては、半導体基板の状態での加工処理により、各パッケージを製造することができるため、従来の個片状態から各パッケージを製造するパッケージング方法に比べて工程を大幅に削減することができるので、コストの大幅な削減が可能になる。
【００２２】
また、本発明においては、前記サポート板は導電性材料からなり、その表面に絶縁膜及び金属膜がこの順で形成されており、前記金属バンプのうち、接地電位となる金属バンプに位置する前記サポート板の穴に導電性接着剤を埋め込む工程を有することが好ましい。
【００２３】
更に、本発明においては、前記サポート板は絶縁性材料からなり、その表面に金属膜が形成されており、前記金属バンプのうち、接地電位となる金属バンプに位置する前記サポート板の穴に導電性接着剤を埋め込む工程を有することが好ましい。
【００２４】
更にまた、本発明においては、前記サポート板を前記半導体基板の上方に配置する工程は、例えば前記半導体基板の両端に適当間隔の厚さを有する治具を設けこの治具の上にサポート板を載置するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係るフリップチップ型半導体装置及びその製造方法について添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係るフリップチップ型半導体装置を示す断面図、図２は図１のＡ部の拡大図である。本実施例のフリップチップ型半導体装置においては、半導体基板１の上にチップ単位でチップの外周に位置するように、外部端子電極として、パッド電極２が形成されている。この電極２の間の半導体基板１は活性領域面１ａになっている。活性領域面１ａ及び半導体基板１の上の外縁部にパッシベーション膜３が形成されている。パッシベーション膜３の上に再配線層を保護するために絶縁性樹脂層４が形成されている。そして、電極２の上方には開口部６が形成されている。
【００２６】
電極２及び絶縁性樹脂層４の上に配線層として、パッド電極接着メタル膜７、メッキ給電層メタル膜８及びＣｕメッキ層１１がこの順番で順次形成されている。そして、この配線層は再配線パターン状にパターニングされており、再配線パターン部１１ａが形成されている。そして、再配線パターン部１１ａには外部端子形成用ランド部１１ｂが形成されている。
【００２７】
活性領域１ａの上に位置するランド部１１ｂの上に金属ポスト電極１５が形成されている。各ポスト電極１５の上に半田バンプ１６が形成されている。図２に示すように、半田バンプ１６と整合する位置にこの半田バンプ１６の直径よりも大きな穴が形成されたサポート板１７が、このサポート板１７から半田バンプ１６が突出するように、半導体基板１と適当な間隔をあけて設けられている。このサポート板１７と半導体基板１との間には半田バンプ１６に作用した応力を緩衝するため、絶縁性樹脂層２０が形成されている。そして、電極２は半田バンプ１６を介して実装基板の対応する各電極に接続される。
【００２８】
本実施例においては、フリップチップ型半導体装置のパッシベーション膜３の上に絶縁樹脂層２０が形成されているので、上述の如く、加熱吸着ツールを使用して半導体装置を再使用しようとしたときに、半田バンプ１６に熱応力及び機械的応力が加わっても、この絶縁樹脂層２０の弾性によりこれらの応力が緩和され、パッシベーション膜３及び活性領域１ａは従来の半導体装置に比べてより一層保護されるので、実装信頼性が向上する。このため、再使用可能なフリップチップ型半導体装置を提供することができる。また、従来のようにアンダーフィル樹脂を使用していないので、多層配線基板を含めた周辺のデバイス等に損傷を与えることなく、半導体装置を再利用することができる。
【００２９】
また、本実施例においては、最終的に使用する人の側でプリント配線基板に実装する用途で形成されている半田バンプ１６を絶縁性樹脂層２０で囲まれている金属ポスト電極１５上に形成しているので、スタンドオフ高さを高くすることができる。このため、半導体装置を多層配線プリント基板等に実装した状態で熱等が加わった場合に、半導体基板と多層配線プリント基板との線膨張係数のミスマッチにより、これらの基板が相互にずれた場合であっても、そのずれ量を小さくすることができる。よって、半田バンプ１６に作用する応力を小さくすることができ、基板の剥離等を防止することができる。このように、実装信頼性を向上させることができ、特に、温度サイクル特性を向上させることができる。
【００３０】
更に、本実施例においては、金属ポスト電極１５の上に形成されている半田バンプ１６の下方部及び半田バンプ１６と金属ポスト電極１５との接合部の周囲が絶縁性樹脂により覆われているので、金属ポスト電極１５と半田バンプ１６との接合部が絶縁性樹脂層２０により補強され、この樹脂層２０の補強効果により、半田バンプ１６自身の機械的強度が向上し、外部応力に対する保護効果が向上する。このため、最終パッケージ形態における基板への実装信頼性が向上する。このように、本実施例においては、スタンドオフ高さを高くすることができ、且つ絶縁性樹脂層２０による応力緩衝効果も加わるため、半田バンプ１６に作用する応力をより一層緩和することができるので、実装信頼性が優れたフリップチップ型半導体装置を提供することができる。
【００３１】
次に、本発明の実施例に係るフリップチップ型半導体装置の製造方法について説明する。図３（ａ）及び（ｂ）、図４（ａ）乃至（ｃ）、図５（ａ）乃至（ｃ）、図６（ａ）乃至（ｃ）、図７（ａ）乃至（ｃ）、図８（ａ）及び（ｂ）、図９（ａ）及び（ｂ）、図１０（ａ）及び（ｂ）、図１１（ａ）及び（ｂ）及び図１２は本発明の実施例に係るフリップチップ型半導体装置の製造方法を工程順を示す断面図である。
【００３２】
先ず、図３（ａ）に示すように、半導体基板１の上に、外部端子電極として、例えばＡｌ又はＣｕ等からなるパッド電極２を半導体チップ毎に半導体チップの外周部に位置するように形成する。そして、パッド電極２の外周部及び活性領域面１ａの上に、例えばＳｉＯ２等の無機系材料又はポリイミド等の有機系材料からなるパッシベーション膜３を形成する。
【００３３】
次に、図３（ｂ）に示すように、パッド電極２及びパッシベーション膜３の上に、例えばポリイミド等の有機系材料からなる絶縁性樹脂層４を形成する。この絶縁性樹脂層４により、後に形成する再配線層を保護する機能が達成される。なお、絶縁性樹脂層４に熱硬化成分の材料が配合されている場合には、樹脂成分の架橋反応を促進させ所定の物性値を得るために所定の温度で加熱処理する。また、絶縁性樹脂層４はその熱分解温度が２００℃以上である樹脂材料であることが好ましい。絶縁性樹脂層４の熱分解温度が２００℃以上であると、半田バンプ１６を形成する際に、例えば約２００℃に加熱してリフローしても熱分解して電極２とＣｕメッキ層１１との接続を妨げることがない。
【００３４】
次に、図４（ａ）に示すように、絶縁性樹脂層４の上にフォトレジスト膜５を形成する。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜５に、例えばフォトリソグラフィ法により露光及び現像を施し、フォトレジスト膜５をパターニングし、パッド電極２に整合する位置に開口部５ａを形成する。
【００３６】
次に、図４（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜５をマスクにして、絶縁性樹脂層４を、例えばエッチング法等により除去しパッド電極２に到達する開口部６を形成する。
【００３７】
次に、図５（ａ）に示すように、フォトレジスト膜５を剥離して除去する。また、絶縁性樹脂層４が感光性材料で形成されている場合は、前記フォトレジスト膜５を形成する必要はなく、そのまま、直接、絶縁性樹脂層４に露光及び現像処理を施し絶縁性樹脂層４をパターニングして開口部６を形成してもよい。
【００３８】
次に、図５（ｂ）に示すように、半導体基板１の全面に再配線層の下地金属薄膜層として、例えばＴｉ系合金又はＣｒ等の金属材料からなるパッド電極接着メタル膜７を、例えばスパッタリング法等により形成する。パッド電極接着メタル膜７はパッド電極２材料との密着性が良好で、金属相互拡散が少なく、且つ絶縁性樹脂層４との密着特性が良好であることが好ましい。
【００３９】
次に、図５（ｃ）に示すように、メタル膜７の上に、再配線層のメッキ給電層の機能を果たす電気抵抗が低い特性を有するメッキ給電層メタル膜８を、例えばスパッタリング法等により形成する。このメッキ給電層メタル膜８は、例えばＣｕ等の金属材料である。
【００４０】
次に、図６（ａ）に示すように、再配線層を電解メッキ処理により形成するため、メッキ給電層メタル膜８の上の全面にフォトレジスト膜９を形成する。
【００４１】
次に、図６（ｂ）に示すように、例えばフォトリソグラフィ法により所定の再配線パターン部だけメッキ給電層メタル膜８が露出するように露光・現像し、フォトレジスト膜９をパターニングする。これにより、レジスト残部１０がメタル膜８の上に残置する。
【００４２】
次に、図６（ｃ）に示すように、メッキ給電層メタル膜８の上に、例えば電解Ｃｕメッキ処理によりＣｕメッキ層１１を形成する。これにより、パッド電極接着メタル膜７、メッキ給電層メタル膜８及びＣｕメッキ層１１からなる配線層が形成される。この配線層は再配線パターン状に形成されている。再配線パターン部１１ａには外部端子形成用ランド部１１ｂが形成されている。
【００４３】
次に、図７（ａ）に示すように、パターン処理されたレジスト残部１０を除去しメッキ層１１に開口部１２を形成しメッキ給電層メタル膜８を露出させる。
【００４４】
次に、図７（ｂ）に示すように、半導体基板１の全面に膜厚が厚いフォトレジスト膜１３を形成する。
【００４５】
次に、図７（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜１３に露光・現像を施し、部分的にフォトレジスト膜１３を除去して外部端子形成用ランド部１１ｂが露出するように開口部１４を形成する。このとき、フォトレジスト膜１３の現像性が悪い場合には、フォトレジスト膜１３にプラズマ表面処理技術を使用したドライエッチング処理により現像性を確保してもよい。
【００４６】
次に、図８（ａ）に示すように、メッキ給電層メタル膜８を給電層として、例えば電解メッキ処理にて、前記外部端子形成用ランド部１１ｂの上に開口された開口部１４に、例えばＣｕ又はＮｉ等の金属材料からなる金属ポスト電極１５を形成する。このとき、形成された各金属ポスト電極１５の高さのばらつきが大きい場合には、半導体基板１の外周部にダミーベタパターンを追加する等にして半導体基板１の有効領域内の陰極電流密度分布が均一化する手段を講じてもよい。
【００４７】
次に、図８（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜１３を除去処理し、外部端子形成用ランド部１１ｂの上に形成された金属ポスト電極１５を露出させる。
【００４８】
次に、図９（ａ）に示すように、Ｃｕメッキ層１１をマスクにして、例えばウエットエッチング法又はドライエッチング法を使用して開口部１２の底部にあるメッキ給電層メタル膜８を除去する。
【００４９】
次に、図９（ｂ）に示すように、Ｃｕメッキ層１１をマスクにして、開口部１２の底部にあるパッド電極接着メタル膜７を除去処理し各再配線パターン部１１ａを電気的に絶縁させる。これにより、各再配線パターン１１ａを電気的に独立させることができる。
【００５０】
次に、図１０（ａ）に示すように、金属ポスト電極１５の上にフラックスを供給し、その後、半田ボール（図示せず）を搭載し加熱リフローして外部端子として半田バンプ１６を各電極１５の上に形成する。このとき、フラックスの活性が高い場合には、半田バンプ１６を形成した後に、フラックスを洗浄しサンプルの清浄度を確保することが好ましい。
【００５１】
次に、図１０（ｂ）に示すように、半導体基板１の両側部に所定の高さを有する高さ調整用治具１９を配置し、半田バンプ１６の直径よりも大きい穴径を有する穴が半田バンプ１６の配置パターンと同一パターンに形成されたサポート板１７を、金属ポスト電極１５及び半田バンプ１６にサポート板１７及び穴の内周面が接触しないように高さ調整用治具１９上に載置する。これにより、金属ポスト電極１５の周囲及び半田バンプ１６とポスト電極１５との接合部まで達するように絶縁性樹脂を所定の厚みで充填することができる。なお、サポート板１７には予め絶縁性樹脂注入用の樹脂注入部１８が設けられている。また、サポート板１７の材質としては、導電材料及び絶縁材料のいずれの材料でもよい。
【００５２】
次に、図１１（ａ）に示すように、サポート板１７に設けられた樹脂注入部１８から絶縁性樹脂を注入し、サポート板１７と半導体基板１との間を絶縁性樹脂で満たし絶縁性樹脂層２０を形成する。これにより、金属ポスト電極１５の周辺及び半田バンプ１６とポスト電極１５との接合部が絶縁性樹脂で覆われる。
【００５３】
次に、図１１（ｂ）に示すように、半導体基板１の端部に設置された高さ調整用治具１９を取り除く。ここで、絶縁性樹脂層２０が、例えば熱硬化性樹脂からなる場合には、所定の条件で樹脂硬化（キュア）させてもよい。
【００５４】
次に、図１２に示すように、半導体基板１をダイシングブレード２１により半導体チップ毎に切断し、半導体基板１の状態から半導体チップの状態へ分割する個片化処理をする。これにより、図１に示すようなフリップチップ型半導体装置を製造することができる。
【００５５】
本実施例においては、半導体基板１の状態での加工処理にて各パッケージを製造することが可能となるため、従来の個片状態から各パッケージを製造するパッケージング方法に比べて工程を大幅に削減することが可能となり、コストの大幅な削減が可能となる。
【００５６】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図１３は本発明の第２の実施例に係るフリップチップ型半導体装置を示す断面図である。なお、図１及び図２に示す第１の実施例と同様の構成物には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００５７】
本実施例においては、第１の実施例と比較してサポート板１７ａの上に、例えばポリイミドからなる絶縁層（図示せず）が形成され、この絶縁層の上に、例えばＣｕからなる金属箔層３０が形成されており、この金属箔層３０が導体パターン状に配置されている。また、半田バンプ１６ａ、１６ｂ、１６ｃのうち、ＧＮＤ系外部端子となる半田バンプ１６ａとサポート板１７ａ上の金属箔層３０とが穴に導電性接着剤３１を埋め込むことにより接続されている点が異なり、それ以外は第１の実施例と同様である。なお、金属ポスト電極１５の上に形成されている半田バンプ１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、通常、外部端子の電気的機能としてＧＮＤ系外部端子、Ｓｉｇ（信号）系外部端子又は電源系外部端子であるかが半導体素子の設計段階から予め決められている。
【００５８】
本実施例においては、第１の実施例と比較して、導体パターン付きサポート板１７ａ中の金属箔層３０をＧＮＤプレーン機能として活用することができるため、パッケージ形態でのＧＮＤ系インダクタンスの低減、ＥＭＩシールド効果及びクロストークノイズの低減等の電気的特性を向上する効果を得ることができる。
【００５９】
次に、本実施例のフリップチップ型半導体装置の製造方法について説明する。図１４（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施例に係るフリップチップ型半導体装置の製造方法を工程順を示す断面図、図１５（ａ）及び（ｂ）は図１４（ａ）及び（ｂ）の次の工程を工程順に示す断面図である。
【００６０】
本実施例においては、第１の実施例の製造方法と比較して図１０（ａ）に示す製造工程までは同一の工程であり、この次の工程から説明する。
【００６１】
図１４（ａ）に示すように、半導体基板１の両側部に所定の高さを有する高さ調整用治具１９を配置し、半田バンプ１６ａ、１６ｂ、１６ｃの直径よりも大きい穴径を有する穴が半田バンプ１６ａ、１６ｂ、１６ｃの配置パターンと同一パターンに形成されたサポート板１７ａを、金属ポスト電極１５及び半田バンプ１６ａ、１６ｂ、１６ｃにサポート板１７ａ及び穴の内周面が接触しないように高さ調整用治具１９上に載置する。これにより、金属ポスト電極１５の周囲及び半田バンプ１６ａ、１６ｂ、１６ｃとポスト電極１５との接合部まで達するように絶縁性樹脂を所定の厚みで充填することができる。また、サポート板１７ａには予め絶縁性樹脂注入用の樹脂注入部１８が設けられている。更に、サポート板１７ａの上には、例えばポリイミドからなる絶縁層が形成され、この絶縁層の上に、例えばＣｕからなる金属箔層３０が形成されている。この金属箔層３０は導体パターン状に配置されている。なお、サポート板１７ａの材質としては、導電材料及び絶縁材料のいずれの材料でもよい。
【００６２】
次に、図１４（ｂ）に示すように、前記半導体基板１の上に形成されている半田バンプ１６ａ、１６ｂ、１６ｃのうち、ＧＮＤ系外部端子である半田バンプ１６ａと導体パターン付きサポート板１７ａに形成された穴との隙間部分に対して導電性接着剤３１を埋め込む。このとき、必要に応じて所定の条件で導電性接着剤３１に加熱硬化処理を施してもよい。
【００６３】
次に、図１５（ａ）に示すように、導体パターン付きサポート板１７ａの樹脂注入部１８から絶縁性樹脂を注入し、金属ポスト電極１５の周辺及び半田バンプ１６とポスト電極１５との接合部まで絶縁性樹脂を充填しサポート板１７ａと半導体基板１との間に絶縁性樹脂層２０を形成する。このとき、絶縁性樹脂層２０を形成する方法としては、絶縁性樹脂層２０となる注入される液状樹脂が流れ特性が極めて優れている場合には、絶縁性樹脂をポッティングにより樹脂注入部１８から注入させることができる。これにより、絶縁性樹脂を半導体基板１とサポート板１７ａとの間に容易に充填させることが可能である。
【００６４】
次に、図１５（ｂ）に示すように、半導体基板１の両端部に設置されている高さ調整用治具１９を取り除く。このとき、絶縁性樹脂層２０が熱硬化性樹脂からなる場合には、所定の条件で樹脂硬化処理を行い、その後、高さ調整用治具１９を取り外してもよい。
【００６５】
次に、第１の実施例と同様に、半導体基板１をダイシングブレード２１により半導体チップ毎に切断し、半導体基板１の状態から半導体チップの状態へ分割する個片化処理をする。これにより、図１３に示すようなフリップチップ型半導体装置を製造することができる。
【００６６】
本実施例においては、上述の如く、第１の実施例と比較して電気的特性が優れたフリップチップ型半導体装置をウエハレベルの加工処理にて各パッケージを製造することが可能となるため、従来の個片状態から各パッケージを製造するパッケージング方法に比べて工程を大幅に削減することができるので、コストの大幅な削減が可能になる。
【００６７】
上述にいずれの本実施例においても、絶縁性樹脂層２０として、ポリイミド系樹脂を使用したが、特にこれに限定されるものではなく、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シアネートエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ナフタレン系樹脂及びフルオレン系樹脂からなる群から選択された１種以上の樹脂を含有するものとすることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、半導体基板の上に絶縁性樹脂層が形成されているので、金属バンプに熱応力又は機械的応力が加わった場合でも、この絶縁性樹脂層の弾性により、金属バンプに作用する応力は緩和されるので、半導体装置の実装信頼性が向上する。また、従来のように、アンダーフィル樹脂を使用していないので、多層配線基板を含めた周辺のデバイス等に損傷を与えることなく、半導体チップを再利用することができる。更に、絶縁性樹脂層に埋設された電極の上に形成され、且つサポート板の表面から突出するように金属バンプが形成されているので、スタンドオフ高さを高くすることができる。これにより、半導体装置を多層配線プリント基板等に実装した場合に、半導体基板と多層配線プリント基板との線膨張係数の不一致により、相互の基板間でずれが生じた場合にも、そのずれ量を小さくすることができる。このため、特に、温度サイクル特性を向上させることができる。
【００６９】
また、本発明においては、半導体基板の状態での加工処理により、各パッケージを製造することができるため、従来の個片状態から各パッケージを製造するパッケージング方法に比べて工程を大幅に削減することができるので、コストの大幅な削減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るフリップチップ型半導体装置を示す断面図である。
【図２】図１のＡ部の拡大図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本実施例に係るフリップチップ型半導体装置の製造方法を工程順を示す断面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は図３（ａ）及び（ｂ）の次工程を工程順に示す断面図である。
【図５】（ａ）乃至（ｃ）は図４（ａ）乃至（ｃ）の次工程を工程順に示す断面図である。
【図６】（ａ）乃至（ｃ）は図５（ａ）乃至（ｃ）の次工程を工程順に示す断面図である。
【図７】（ａ）乃至（ｃ）は図６（ａ）乃至（ｃ）の次工程を工程順に示す断面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は図７（ａ）乃至（ｃ）の次工程を工程順に示す断面図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は図８（ａ）及び（ｂ）の次工程を工程順に示す断面図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は図９（ａ）及び（ｂ）の次工程を工程順に示す断面図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は図１０（ａ）及び（ｂ）の次工程を工程順に示す断面図である。
【図１２】図１１（ａ）乃至（ｃ）の次工程を工程順に示す断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施例に係るフリップチップ型半導体装置を示す断面図である。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施例に係るフリップチップ型半導体装置の製造方法を工程順を示す断面図である。
【図１５】（ａ）及び（ｂ）は図１４（ａ）及び（ｂ）の次の工程を工程順に示す断面図である。
【図１６】（ａ）は従来のフリップチップ型半導体装置を示す模式図、（ｂ）は従来のフリップチップ型半導体装置の実装状態を示す模式図である。
【図１７】（ａ）はフリップチップ型半導体装置の取り外し方法を示す模式図、（ｂ）は取り外し後のフリップチップ型半導体装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１；半導体基板
２；パッド電極
３；パッシベーション膜
４；絶縁性樹脂層
５、１３；フォトレジスト膜
５ａ、６、１２；開口部
７；パッド電極接着メタル膜
８；メッキ給電層メタル膜
９；フォトレジスト膜
１０；レジスト残部
１１；Ｃｕメッキ層
１１ａ；再配線パターン部
１１ｂ；外部端子形成用ランド部
１４；開口部
１５；金属ポスト電極
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１０１、１０１ａ；半田バンプ
１７；サポート板
１８；樹脂注入部
１９；高さ調整用治具
２０；絶縁性樹脂層
２１；ダイシングブレード
３０；金属箔層
３１；導電性接着剤
１００；フリップチップ型半導体装置
１０２；多層配線基板
１０３；加熱吸着ツール
１０４；排気管
１０５；ヒータ
【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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