(57)【要約】【課題】電極に半田バンプを形成する半導体素子において、半田バンプの強度を向上させ、半田ボールを容易に搭載させる機能を有する半導体素子とその製造方法を提供する。【解決手段】本発明による半導体素子は、ウエハ上の電極に半田バンプを形成する半導体素子において、電子回路が形成されているウエハと、電子回路の入出力端子となる電極と、ウエハの表面を覆い保護する保護膜と、保護膜において電極上部に開孔された開孔部と、開孔部に半田が充填され、保護膜表面から突出部が形成されている半田バンプとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ上の電極に半田バンプを形成する半導体素子において、電子回路が形成されている前記ウエハと、前記電子回路の入出力端子となる前記電極と、前記ウエハの表面を覆い保護する保護膜と、前記保護膜において前記電極上部に開孔された開孔部と、前記開孔部に半田が充填され、前記保護膜表面から突出部が形成されている半田バンプと、を備えることを特徴とする半導体素子。
【請求項２】
前記半田は、半田ボールであることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記保護膜層は、感光性ポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。
【請求項４】
ウエハ上の電極に半田バンプを形成する半導体素子の製造方法において、前記ウエハに前記電極を形成する工程と、前記ウエハの表面に保護膜を形成する工程と、前記保護膜において前記電極上部を開孔する工程と、前記開孔部に半田を搭載する工程と、前記半田を溶融させ前記保護膜表面から突出部を形成する工程と、を備えることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子及びその製造方法に関し、特に、電極に半田バンプを形成する半導体素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体素子の実装において、半導体素子を裏返して回路基板に接合する実装方法であるフリップチップが使われている。これはシリコン基板からなるウエハの一方の平面に多数の電極を配設し、電極に半田バンプを形成する。その後、所定の素子寸法に切断（ダイシング）することで、フリップチップを得ることができる。
【０００３】
半田バンプの製造方法は一般的に、図４に示すように（ａ）ウエハ１２に電極１３を形成する。（ｂ）フラックスマスク１６を使用し、電極３上にフラックス１８を塗布する。（ｃ）ボール搭載マスク１７を使って、フラックス１８が塗布された電極３上に半田ボール１９を搭載する。（ｄ）その後、リフロー加熱し半田を溶融させ、冷却することにより固体となり、球状から半球状に近い形状の半田バンプ１５が得られる。半田ボール搭載においては、多数の半田ボールを同時のせる装置がある。
【０００４】
半田ボールと電極の接合において、クラック等を発生させない外部電極構造の半導体素子が従来技術として知られている（例えば、特許文献１参照）。これは、図３に示すカバー層１４と電極１３を工夫している。また、半田ボールの搭載には半田ボールを所定の配列に並べる配列用マスクと半田ボールを電極（パッド）上に供給する供給マスクを有する半田ボール搭載装置が従来技術として知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３１５７６号公報
【特許文献２】特開平８−２３６９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、半田ボールを用いた半導体素子の半田バンプは、突出部分が大きいため外部衝撃に弱く、また、高さもあるため、実装時の半田バンプが溶融する際に、傾きずれてしまうという課題がある。また、半田ボール搭載装置の半田ボール整列では、電極と同じピッチの孔の空いた複数のマスク板を用意しなければならなく、ウエハタイプが変更になった場合にはそれぞれのマスク（治工具）を準備する必要があり、効率が悪いという課題がある。
【０００７】
従って、本発明は、電極に半田バンプを形成する半導体素子において、半田バンプの強度を向上させ、半田ボールを容易に搭載させる機能を有する半導体素子とそ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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体素子は、ウエハ上の電極に半田バンプを形成する半導体素子において、電子回路が形成されているウエハと、電子回路の入出力端子となる電極と、ウエハの表面を覆い保護する保護膜と、保護膜において電極上部に開孔された開孔部と、開孔部に半田が充填され、保護膜表面から突出部が形成されている半田バンプと、を備えることを特徴とする。
また、半田は、半田ボールであることを特徴とする。
また、保護膜層は、感光性ポリイミド樹脂であることを特徴とする。
また、本発明の製造方法は、ウエハに電極を形成する工程と、ウエハの表面に保護膜を形成する工程と、保護膜において電極上部を開孔する工程と、開孔部に半田を搭載する工程と、半田を溶融させ保護膜表面から突出部を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、電極に半田バンプを形成する半導体素子において、外部衝撃に強く、実装時に傾かない半田バンプである半導体素子を提供することができる効果を奏する。また、半田ボール整列において、マスクを準備する必要のない半導体素子の製造方法を提供することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る半導体素子の概略の側面断面図である。
【図２】本発明に係る半導体素子の製造工程断面図である。
【図３】従来の半導体素子の概略の側面断面図である。
【図４】従来の半導体素子の一般的な製造工程断面図である。
【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、詳細に説明する。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で表している。但し、図面は模式的なものであり、寸法関係の比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【実施例１】
【００１２】
図１に示すように、本発明の半導体素子１は、ウエハ２の一方の平面上に電極３と、保護膜４と、半田バンプ５を形成した構成になっている。
【００１３】
ウエハ２は、シリコン基板からなり、一方の面（図の上側）に回路配線された導電層（図示省略）があり、表面に外部出力として電極３が形成されている。電極３は電極パッドとも呼ばれ、ニッケル等の金属めっき法により製造できる。例えば、ウエハ２の厚さは０．１ｍｍ、電極３の厚さは０．１ｍｍ、サイズは０．２ｍｍ角である。
【００１４】
保護膜４は、ウエハ表面保護として、ウエハ２の一方の面（図面の上側）の全面を覆っており、電極３の上部に開孔を形成する。例えば、保護膜４は樹脂からなり、感光性ポリイミド樹脂を使用し、塗布法により製造することができる。厚さは０．１７ｍｍである。
【００１５】
開孔は保護膜４を露光除去し、電極３上面を露出させる。図２（ｃ）参照。
【００１６】
半田バンプ５は、半田ボール搭載法によって製造され、電極３の上面と半田接合されており、保護膜４の厚さよりも上面（外側）に突出した半球形状である。例えば、突出高さは０．１ｍｍであり、半田ボールのサイズは０．２ｍｍ径を用いることができる。
【００１７】
次に、図２に示すように、本発明の半導体素子１の製造方法を説明する。
（ａ）ウエハ２の一方の面に金属面を形成し、めっき開孔マスク（図示せず）を使って電極３をパターン形成する。ウエハ電極において一般的に行われる方法である。
【００１８】
（ｂ）ウエハ２の電極３が形成された面の全面に保護膜４を塗布し乾燥硬化させ形成する。例えば、保護膜４はポリイミド樹脂を塗布する。
【００１９】
（ｃ）ウエハ２に塗布された保護膜４の上面に電極３を形成したときに使用した開孔マスク６を用いて、露光をおこない、電極３の上部の保護膜４を除去し、電極３が露出する。この時、電極３と同じマスクであるので、電極３と同寸法の開孔部７となる。好ましくは、オーバー露光をさせ、開孔部７の底面は電極３面積より大きくする。
【００２０】
（ｄ）電極３の上部において、保護膜４を除去し開孔した後、フラックス８を保護膜４と開孔され露出した電極３の全面に塗布をする。全面に塗布するので、マスクは必要ない。例えば、フラックス８は水溶性で、粘着性がないものを使用する。
【００２１】
（ｅ）フラックス８が乾燥硬化された後、半田ボール９を開孔部７に振り込む。この時、ウエハ２上の特定位置に半田ボール９を載せ、外周を囲んだ治工具（図示なし）で、弧を描き転がすように振り込み動作させ、半田ボール９を開孔部７に入れる。開孔部７に直接振り込むので、マスクは必要ない。開孔深さは半田ボール９直径の１／３以上の深さがあり、開孔寸法は電極３と同寸法かやや大きくなるため、電極３と同寸法に半田ボール９を使用すれば、振り込みによって、半田ボール９をひとつだけ挿入することができる。また、フラックス８は粘着性がないので、保護膜４上や半田ボール９同士が接着することがない。開孔７に入らなかった余分な半田ボール９はウエハ２をやや傾け、はけで払えば良い。開孔部７に入った半田ボール９は十分な深さがあるので、飛び出す事はない。
【００２２】
（ｆ）開孔部７に半田ボール９が搭載された状態で、リフロー加熱装置等で半田を溶融させ、冷却後、溶融した半田が半田塊となり半田バンプ５が得られる。
【００２３】
溶融後、半田ボール９の体積から開孔部７を塞ぎ、残りの半田が半球状に保護膜表面から突出する。この時の突出高さは０．１ｍｍになる。保護膜厚さ及び半田ボール直径は電極寸法により決定すれば良い。
【００２４】
以上の工程により、図１に示した半導体素子１が完成する。
【００２５】
その後、半導体素子１を所定の素子寸法に切断（ダイシング）することで、フリップチップを得ることができる。
【００２６】
本発明の半導体素子を用いることによって、半田バンプは保護膜に囲われており、突出部も半球形状になるため、外部衝撃に強くなる。さらに実装時には、保護膜が支柱の役目をして傾かない半田バンプとすることが可能である。
【００２７】
また、半田ボール整列において、開孔部に直接半田ボールを振り込むため、半田ボール整列用マスクを準備する必要のなく、効率のよい半導体素子の製造が可能となる。
【００２８】
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
【００２９】
例えば、電極寸法が大きく保護膜高さを高くしたい場合は、保護膜塗布から露光し開孔の工程を複数回繰り返しおこなってもよい。これにより、保護膜厚さが十分になり、深い開孔部が得られ、大口径の半田ボールを使用することができる。
【００３０】
また、半導体素子はフリップチップの他、チップサイズパッケージに使用してもよい。
【００３１】
この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００３２】
１、半導体素子
２、ウエハ
３、電極
４、保護膜 
５、半田バンプ
６、開孔マスク
７、開孔部
８、フラックス
９、半田ボール
１１、半導体素子
１２、ウエハ
１３、電極
１４、カバー層
１５、半田バンプ
１６、フラックスマスク
１７、ボール搭載マスク
１８、フラックス
１９、半田ボール
【図１】
2011192815.tif 000003
【図２】
2011192815.tif 000004
【図３】
2011192815.tif 000005
【図４】
2011192815.tif 000006