(57)【要約】【課題】  コスト的に有利に、ポストメタルの周囲を十分な膜厚をもって封止することができるとともに、封止樹脂内へのボイドの残存を抑制できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  回路素子と、上記回路素子に導通する複数の電極パッド２０と、上記回路素子が造り込まれた一面側において、複数の電極パッド２０を露出させるように形成された保護膜２１と、それぞれが各電極パッド２０と導通し、かつ保護膜２１上に形成された端子部３０ａを有する複数の再配線パターン３０と、各端子部３０ａ上に形成されたポストメタル４と、ポストメタル４を囲むように形成された樹脂層４０とを備え、樹脂層４０は、その高さがポストメタル４の高さよりも高い。【選択図】  図１
2006287270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路素子と、
上記回路素子に導通する複数の電極パッドと、
上記回路素子が造り込まれた一面側において、上記複数の電極パッドを露出させるように形成された保護膜と、
それぞれが上記各電極パッドと導通し、かつ上記保護膜上に形成された端子部を有する複数の再配線パターンと、
上記各端子部上に形成されたポストメタルと、
上記ポストメタルを囲むように形成された樹脂層とを備え、
上記樹脂層は、その高さが上記ポストメタルの高さよりも高いことを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
上記各ポストメタルには外部端子が形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
上記複数の端子部は、格子状に配列されている、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
個々の半導体装置となるべき領域が複数設けられ、かつ上記各領域のそれぞれに、回路素子およびこれに導通する複数の電極パッドが設けられたウエハを用いて半導体装置を製造する方法であって、
上記複数の電極パッドを露出させるように上記ウエハ表面に保護膜を形成する工程と、
それぞれが上記各電極パッドと導通し、かつ上記保護膜上に形成された端子部を有する複数の再配線パターンを形成する工程と、
上記各端子部上にポストメタルを形成する工程と、
上記各ポストメタルが埋設されるように樹脂層を形成する工程と、
上記ウエハを、上記各領域毎に分画して個々の半導体装置とする工程と、を含み、
上記樹脂層を形成する工程は、印刷法によって上記各ポストメタルの周囲を粘液状化された樹脂で埋めた後、この樹脂を硬化させることにより行うことを特徴とする、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
上記各ポストメタル上に、外部端子を形成する工程をさらに含んでいる、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
上記複数の再配線パターンを形成する工程においては、上記複数の端子部を格子状に配置する、請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、個々の半導体装置となるべき領域が複数設けられ、かつ各領域のそれぞれに、回路素子およびこれに導通する複数の端子パッドが設けられたウエハを用いて半導体装置を製造する方法、および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、ウエハ状態でパッケージプロセスを実施するウエハレベルＣＳＰ(Chip Size Package) が注目されている。ウエハレベルＣＳＰは、その構造によって封止樹脂型、再配線型および配線基板型の３種類に大別される。封止樹脂型は、回路素子に導通する柱状の端子（ポストメタル）を表面に複数形成し、これらのポストメタルの周囲を封止樹脂で固める構造とされている。
【０００３】
このような構造とされた封止樹脂型のウエハレベルＣＳＰの製造プロセスは、通常、ウエハに回路素子や配線を形成する工程、パシベーションおよび複数の電極パッドを形成する工程、パシベーション上に再配線や複数の電極部を形成する工程、各電極部上にポストメタルを形成する工程、これらのポストメタルの周囲を封止樹脂で固める工程、および各ポストメタル上にハンダ端子を形成する工程からなる。そして、ポストメタルの周囲を封止樹脂で固める工程には、金型を用いたトランスファーモールド法やスピンコート法が一般的に採用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、トランスファーモールド法は、金型を必要とするためコスト的に不利であるばかりか、幾種類かの半導体装置を製造する場合には、ポストメタルの配置に応じた異なる金型が必要となり、複数種類の金型を準備しておく必要がある。
【０００５】
一方、スピンコート法は、比較的に粘度の低い樹脂を用い、ウエハの回転による遠心力を利用してウエハの表面をコーティングする方法であるため、比較的に膜厚の大きな樹脂層を形成するのは困難である。また、多数のポストメタルが形成されたウエハ表面では、ポストメタルが障害となって樹脂を十分に流動させることは困難であり、とくに、粘度の高い樹脂には不向きな方法である。
【０００６】
さらに、材料樹脂内には、少なからずの空気や水分が含まれており、封止樹脂としての熱硬化性樹脂を用いてポストメタルの周囲を固める場合には、樹脂を加熱硬化させる際に、樹脂内の水分が気化・膨張し、あるいは空気が膨張して気泡が形成され、これが製造過程において樹脂層内に残存し、最終的にはボイドとして残存してしまうといった問題がある。
【０００７】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、コスト的に有利に、ポストメタルの周囲を十分な膜厚をもって封止することができるとともに、封止樹脂内へのボイドの残存を抑制できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。すなわち、本願発明の第１の側面により提供される半導体装置は、回路素子と、上記回路素子に導通する複数の電極パッドと、上記回路素子が造り込まれた一面側において、上記複数の電極パッドを露出させるように形成された保護膜と、それぞれが上記各電極パッドと導通し、かつ上記保護膜上に形成された端子部を有する複数の再配線パターンと、上記各端子部上に形成されたポストメタルと、上記ポストメタルを囲むように形成された樹脂層とを備え、上記樹脂層は、その高さが上記ポストメタルの高さよりも高いことを特徴としている。
【０００９】
好ましい実施の形態においては、上記各ポストメタルには外部端子が形成されている。
【００１０】
好ましい実施の形態においては、上記複数の端子部は、格子状に配列されている。
【００１１】
本願発明の第２の側面により提供される半導体装置の製造方法は、個々の半導体装置となるべき領域が複数設けられ、かつ上記各領域のそれぞれに、回路素子およびこれに導通する複数の電極パッドが設けられたウエハを用いて半導体装置を製造する方法であって、上記複数の電極パッドを露出させるように上記ウエハ表面に保護膜を形成する工程と、それぞれが上記各電極パッドと導通し、かつ上記保護膜上に形成された端子部を有する複数の再配線パターンを形成する工程と、上記各端子部上にポストメタルを形成する工程と、上記各ポストメタルが埋設されるように樹脂層を形成する工程と、上記ウエハを、上記各領域毎に分画して個々の半導体装置とする工程と、を含み、上記樹脂層を形成する工程は、印刷法によって上記各ポストメタルの周囲を粘液状化された樹脂で埋めた後、この樹脂を硬化させることにより行うことを特徴としている。
【００１２】
好ましい実施の形態においては、上記各ポストメタル上に、外部端子を形成する工程をさらに含んでいる。
【００１３】
好ましい実施の形態においては、上記複数の再配線パターンを形成する工程においては、上記複数の端子部を格子状に配置する。
【００１４】
ここで、「印刷法」としては、たとえばポストメタルが形成されたウエハ上に、ポストメタルの配置に対応してパターン形成されたマスクを被せ、この状態において、各ポストメタルによって形成される隙間に粘液状化された樹脂を刷り込むことによって行なわれる、いわゆるスクリーン印刷法が挙げられる。
【００１５】
本願発明の製造方法では、印刷法によって樹脂層が形成されることから、上述したトランスファーモールド法やスピンコート法を用いて樹脂層を形成する場合のような問題は生じない。すなわち、金型が不要なためコスト的に有利であるばかりか、比較的に膜厚の大きな樹脂層を形成するのも容易であり、また多数のポストメタルが形成されたウエハ表面でも、ポストメタルにさほど阻害されることもなくウエハ全体に対して均一厚みに、樹脂層を形成することができる。
【００１６】
また、樹脂層の形成工程では、樹脂層が十分に硬化しておらず粘度がさほど大きくない状態においては、樹脂層内において発生した気泡は、通常、その成長にともなって雰囲気側（樹脂層外）に移動しようとする。そして、雰囲気が真空状態、すなわち低圧雰囲気（たとえば１×１０-6〜１×１０-3ｍｍＨｇの圧力範囲）とされていれば、樹脂層から雰囲気側への気泡の移動が助長されるため、真空下における樹脂層の形成過程では、非硬化状態の樹脂層内から雰囲気中にどんどん気泡が移動し、放出されていく。したがって、本願発明の製造方法では、樹脂層内に気泡が残存することが抑制される。
【００１７】
さらに、本願発明は、従来と同様にしてウエハ段階を行なった後に、これを分画（ダイシング）して個々の半導体チップとせずに、さらにウエハ状態でポストメタルおよび樹脂層の形成を行なうようになされており、この状態のウエハ（通常はハンダなどによって外部端子を形成した後のウエハ）を分画することによって、個々の半導体装置が得られるようになされている。このように本願発明では、半導体装置ができあがるまでのプロセスの全てがウエハ状態で行なわれ、半導体チップ状態で作業を行なうことがない。このため、本願発明の製造方法では、製造工程が簡略化されるとともに作業効率が著しく改善され、コスト的に有利である。しかも、本願発明では、ウエハを分画した状態で半導体装置とされていることから、提供される半導体装置のサイズが半導体チップのそれと略同一であり、半導体装置の小型化が達成されている。
【００１８】
ここで、樹脂層を構成する樹脂としては、熱溶融させられたエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などのような熱硬化性樹脂の他、有機溶媒に溶解されて粘液状化された樹脂が用いられる。このため、適当な温度に調整された加熱雰囲気下で樹脂層を形成すれば、樹脂層の粘度や硬化速度などを調整することが容易であり、便利である。
【００１９】
もちろん、各ポストメタル自体を回路基板などとの接続用の端子として用いてもよいし、ポストメタル上にハンダなどによって外部端子を形成し、これを接続用の端子としてもよい。ポストメタルを形成する方法としては、無電解メッキ、電解メッキ、あるいは印刷法などが挙げられる。ここで、「印刷法」とは、上記した樹脂層を形成する方法における印刷法と同様な方法である。この方法では、まず、適宜の貫通孔が形成されたレジスト層（マスク）をウエハ上に設けるとともに、このレジスト層に対して金属ペーストが塗布される。そして、塗布された金属ペーストをスキージなどによって広げて貫通孔内にペーストを刷り込むとともに、このペーストを硬化させた後にレジスト層を除去することによってポストメタルが形成される。
【００２０】
また、樹脂層形成時における真空の程度は、真空を達成するための装置コストと樹脂層における気泡残存の抑制の程度とを考慮して、圧力が１×１０-6〜１×１０-3ｍｍＨｇ程度の範囲である高真空とするのが好ましい。
【００２１】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、図１は、本願発明に係る製造方法によって得られた半導体装置の一例を表す断面図であり、図２ないし図７は、本願発明に係る半導体装置の製造方法を説明するため図であるが、本実施形態においては、本願発明に係る製造方法によって得られる半導体装置について先に説明した後、この半導体装置の製造方法について説明していく。
【００２３】
図１に示した半導体装置１は、一面側に回路素子（図示略）が一体的に造り込まれた半導体チップ２を有しており、この半導体チップ２には、回路素子に導通する複数の電極パッド２０が、その周縁部に並ぶようにして形成されている。そして、半導体チップ２の一面側においてはさらに、各電極パッド２０が露出するようにして、かつ回路素子を覆うようにして保護膜２１が形成されている。
【００２４】
この保護膜２１上には、各端子パッド２０に導通し、かつ端子部３０ａを有する再配線パターン３０が複数形成されている。上記したように、電極パッド２０は半導体チップ２の周縁部に配置されていたが、再配線パターン３０の端子部３０ａは、たとえば格子状に配列形成される。すなわち、半導体チップ２の電極パッド２０の配置が、再配線パターン３０によって、保護膜２１上において所望のパターンに変換される。
【００２５】
また、各端子部３０ａ上には、柱状の端子（ポストメタル）４が形成されており、これらのポストメタル４を囲むようにして樹脂層４０が形成されている。この樹脂層４０は、その表面が各ポストメタル４の先端面と面一となるような厚みに形成されており、各ポストメタル４の先端面上には、ボール状とされたハンダ端子５が形成されている。このよう
な構成の半導体装置１は、ハンダ端子５を再溶融・固化させることによって、回路基板などに面実装可能である。
【００２６】
次に、上記構成の半導体装置１の製造方法について、図２ないし図７を参照して具体的に説明していく。
【００２７】
本願発明に係る半導体装置の製造方法では、図２および図３に示したようなウエハＷｆが用いられる。このウエハＷｆは、シリコンなどによって全体が切欠円板状に形成されているとともに、個々の半導体装置となるべき領域Ａが複数設けられている。各領域Ａのそれぞれには、回路素子（図示略）が形成されているとともに、この回路素子に導通する複数の電極パッド２０が各領域Ａの周縁部に並ぶようにして設けられている。
【００２８】
ウエハＷｆ上にはさらに、各電極パッド２０が臨むようにして保護膜２１Ａが形成されている。この保護膜２１Ａは、たとえばＣＶＤ法によって、ウエハＷｆ上にＳｉＯ2 などを成長させて所定の膜厚とした後に、各電極パッド２０に対応する部位をエッチング除去するなどして形成されている。
【００２９】
このようなウエハＷｆでは、図４に示したように保護膜２１Ａ上に再配線パターン３０が形成される。再配線パターン３０は、端子部３０ａを有するたとえばアルミニウム配線として得られ、フォトエッチングなどによって形成される。なお、上述したように、各再配線パターン３０は、端子部３０ａが格子状に配列形成されるとともに、対応する電極パッド２０と導通している。
【００３０】
次に、各再配線パターン３０の端子部３０ａ上に、ポストメタル４を形成する。図５（ａ）に示したように、再配線パターン３０を覆うレジスト層６を、たとえば感光性物質によって形成するとともに、端子部３０ａに対応する部位を、露光・現像することによって貫通孔６０を形成し、各端子部３０ａを露出させる。次に、図５（ｂ）に示したように、各貫通孔６０内を、ハンダや金などの導体によって充填して、ポストメタル４となるべき導体部４Ａを形成する。貫通孔６０内への導体の充填は、メッキあるいは印刷法などによって行なわれる。メッキは、無電解メッキおよび電解メッキのいずれの方法であってもよい。印刷法では、たとえばレジスト層６上に、ペースト状とされた導体を比較的に多量に塗布し、これをスキージを用いて広げつつ、貫通孔６０内へ充填することによって行なわれる。最後に、レジスト層６をエッチングにより除去することによって、図５（ｃ）に示したように複数のポストメタル４が同時に形成される。
【００３１】
続いて、図６に示したように、ポストメタル４を封止するようにして樹脂層４０Ａを形成する。この樹脂層４０Ａは、真空下における、たとえばスクリーン印刷法などによって形成される。すなわち、まず、図６（ａ）に示したように、ウエハＷｆ上に、ポストメタル４の配置に対応してパターン形成されたマスクＭを載置する。次に、図６（ｂ）に示したように、熱溶融ないし溶媒溶解により粘液状化された比較的に多量の樹脂４０ａをウエハＷｆ上に塗布した後、スキージＳｋによって塗布樹脂４０ａを平坦化しつつ各ポストメタル４の周囲に樹脂を刷り込む。そして、マスクＭを除去するとともに塗布樹脂４０ａを硬化させることによって、図６（ｃ）に示したように、各ポストメタル４が埋設され、各ポストメタル４の先端面とその表面が面一とされた樹脂層４０Ａが形成される。なお、樹脂層４０Ａ形成時における真空の程度は、１×１０-6〜１×１０-3ｍｍＨｇの圧力範囲の高真空とされる。
【００３２】
この工程では、印刷法によって樹脂層４０Ａが形成されていることから、トランスファーモールド法やスピンコート法を用いて樹脂層４０Ａを形成する場合のような問題は生じない。すなわち、金型が不要なためコスト的に有利であるばかりか、比較的に膜厚の大き
な樹脂層４０Ａを形成するのも容易であり、また多数のポストメタル４が形成されたウエハＷｆも、ポストメタル４にさほど阻害されることもなくウエハＷｆの全体に対して均一厚みに、樹脂層４０Ａを形成することができる。
【００３３】
ところで、樹脂層４０Ａが十分に硬化しておらず粘度がさほど大きくない状態においては、樹脂層４０Ａ内において発生した気泡は、通常、その成長にともなって雰囲気側（樹脂層４０Ａ外）に移動しようとする。そして、雰囲気が真空状態、すなわち低圧雰囲気とされていれば、樹脂層４０Ａから雰囲気側への気泡の移動が助長されるため、真空下における樹脂層４０Ａの形成過程では、非硬化状態の樹脂層４０Ａ内から雰囲気中にどんどん気泡が移動し、放出されていく。したがって、樹脂層４０Ａの形成が真空下で行なわれる本実施形態の製造方法では、樹脂層４０Ａ内に気泡が残存することが抑制される。
【００３４】
次に、図７に示したように、各ポストメタル４に対応させてハンダ端子５を形成する。この工程は、たとえばハンダボールをポストメタル４の先端面上に固着することによって、あるいはポストメタル４の先端面上に溶融ハンダを塗布するなどして形成される。
【００３５】
最後に、図７において仮想線で示したライン、すなわち半導体装置を形成すべき領域Ａを規定していたラインに沿ってダイシングすることによって図１に示したような個々の半導体装置１が得られる。
【００３６】
以上に説明したように、本実施形態の製造方法は、従来と同様にしてウエハ段階を行なった後に、これを分画（ダイシング）して個々の半導体チップとせずに、さらにウエハ状態でポストメタル４、樹脂層４０Ａおよびハンダ端子５の形成し、この状態のウエハＷｆを分画することによって、個々の半導体装置１が得られるようになされている。すなわち、半導体装置１ができあがるまでのプロセスの全てがウエハ状態で行なわれ、半導体チップ状態で作業を行なうことがないため、本実施形態の製造方法では、製造工程が簡略化されるとともに作業効率が著しく改善され、コスト的に有利である。しかも、本実施形態の製造方法では、ウエハＷｆを分画した状態で半導体装置１とされていることから、半導体装置１のサイズが半導体チップ２のそれと略同一であり、半導体装置１の小型化が達成されている。
【００３７】
なお、本願発明の技術思想は、電極パッドに導通するようにしてポストメタルが複数形成され、これらのポストメタルの周囲を囲むようにして樹脂層が形成された形態の半導体装置全般に適用可能である。すなわち、本実施形態では、保護膜上に再配線パターンが形成され、この再配線パターン上にポストメタルが形成された形態の半導体装置の製造方法について説明したが、保護膜上に、いわゆる層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜上に再配線パターンを形成するとともに、この再配線パターン上にポストメタルが形成された形態の半導体装置の製造方法としても適用可能である。もちろん、電極パッド上に直接的にポストメタルが形成され、あるいは電極パッド上に設けられたバンプ端子を介して電極パッドに対して間接的に接続されるようにしてポストメタルが形成された形態の半導体装置の製造方法としても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本願発明に係る製造方法によって製造された半導体装置の一例を表す断面図である。
【図２】回路素子および電極パッドが造り込まれたウエハおよびその要部拡大図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】本願発明に係る製造方法を説明するためのウエハ断面図である。
【図５】本願発明に係る製造方法を説明するためのウエハ断面図である。
【図６】本願発明に係る製造方法を説明するためのウエハ断面図である。
【図７】本願発明に係る製造方法を説明するためのウエハ断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ｗｆ  ウエハ
Ａ  領域（半導体装置を形成すべき）
１  半導体装置
４  ポストメタル
２０  電極パッド
３０  再配線パターン
４０Ａ  樹脂層
【図１】
2006287270.tif 000003
【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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