(57)【要約】 【課題】基板のソルダーレジスト上からフラックス残渣を確実に除去することができる半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】半導体装置の製造方法は、ソルダーレジスト１２１上にフォトレジスト１３を設ける工程と、基板１２上にフラックスを塗布する工程と、基板１２の接合部１２２と、半導体素子１１とをはんだ接合により接合する工程と、フラックスを除去するとともに、フォトレジスト１３を除去し、ソルダーレジスト１２１を露出させる工程とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、この半導体素子がはんだ接合により実装される基板とを有するとともに、前記基板が前記半導体素子との接合部を除く領域上に設けられたソルダーレジストを有する半導体装置の製造方法であって、
前記ソルダーレジスト上にフォトレジストを設ける工程と、
前記基板上にフラックスを塗布する工程と、
前記基板の接合部と、前記半導体素子とをはんだ接合により接合する工程と、
前記フラックスを除去するとともに、前記フォトレジストを除去し、前記ソルダーレジストを露出させる工程とを備える半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記フォトレジストは、はんだ耐熱性を有する耐熱性フォトレジストである半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記フォトレジストの厚みは、２μｍ以上、２０μｍ以下である半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記フラックスを除去するとともに、前記フォトレジストを除去する前記工程では、前記フラックスを除去すると同時に前記フォトレジストを除去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、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置は、高密度化、高集積化、動作の高速化等の傾向にあり、小型化、薄型化することができる半導体装置が要求されている。
このような要求に対応するために、フリップチップ実装された半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１，２）。
このような半導体装置は、一般的に以下のようにして製造される。
まず、表面にソルダーレジストが形成された基板を用意する。このソルダーレジストは、半導体チップとの接合部分が開口している。次に、基板表面にフラックスを塗布する。その後、基板と半導体チップとをはんだ接合する。この際、基板表面のソルダーレジスト上にフラックスの残渣が存在すると、半導体装置が腐食したり、電気的リーク、回路の短絡等が発生したりする。
そこで、フラックス残渣を除去する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
この方法では、基板と半導体素子とをはんだ接合した後、プラズマでフラックスの有機成分を除去している。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３２６６２９号公報
【特許文献２】特開平５−３２６６３０号公報
【特許文献３】特開平７−１２２５９５号公報
【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、特許文献３では、以下のような課題がある。
プラズマで除去できるフラックスの量は、１分当たり、数nmから数十nmのオーダーでしかない。はんだ接合後のフラックスの厚みは数um以上のオーダーであるので、プラズマだけにより、フラックスを構成する有機物を完全に除去することは困難である。プラズマの照射時間を延ばすと、洗浄性は上がるが、半導体素子や基板に高熱がかかり半導体装置が壊れたり、基板表面の樹脂が損傷したりする不具合が起きる。
そのため、特許文献３の方法では、基板のソルダーレジスト上にフラックス残渣が存在してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、半導体素子と、この半導体素子がはんだ接合により実装される基板とを有するとともに、前記基板が前記半導体素子との接合部を除く領域上に設けられたソルダーレジストを有する半導体装置の製造方法であって、前記ソルダーレジスト上にフォトレジストを設ける工程と、前記基板上にフラックスを塗布する工程と、前記基板の接合部と、前記半導体素子とをはんだ接合により接合する工程と、前記フラックスを除去するとともに、前記フォトレジストを除去し、前記ソルダーレジストを露出させる工程とを備える半導体装置の製造方法が提供される。
【０００６】
この発明によれば、ソルダーレジスト上にフォトレジストを設けた後、フラックスを塗布している。そして、フラックスを除去するとともに、フォトレジストを除去し、ソルダーレジストを露出させている。そのため、フラックス残渣が発生してもフォトレジストを除去することで、基板のソルダーレジスト上からフラックス残渣を確実に除去することができる。
これにより、半導体装置の腐食、電気的リーク、回路の短絡等を確実に防止することができる。
ここで、フラックスを除去するとともに、フォトレジストを除去する工程では、フラックスを除去した後、フォトレジストを除去してもよく、また、フラックスの除去と同時にフォトレジストを除去してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板のソルダーレジスト上からフラックス残渣を確実に除去することができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１から図４を参照して、本実施形態の半導体装置１の製造方法について説明する。
本実施形態の半導体装置１の製造方法は、半導体素子１１と、この半導体素子１１がはんだ接合により実装される基板１２とを有するとともに、基板１２が半導体素子１１との接合部１２２を除く領域上に設けられたソルダーレジスト１２１を有する半導体装置１の製造方法である。
この製造方法は、ソルダーレジスト１２１上にフォトレジスト１３を設ける工程（図１）と、
基板１２上にフラックス２を塗布する工程（図２）と、
基板１２の接合部１２２と、半導体素子１１とをはんだ接合により接合する工程（図３）と、
フラックス２を除去するとともに、フォトレジスト１３を除去し、ソルダーレジスト１２１を露出させる工程とを備える（図４）。
【０００９】
次に、半導体装置１の製造方法について詳細に説明する。
半導体装置１は、図４に示すように、半導体素子１１と、基板１２とを備えるものである。半導体素子１１と基板１２とは、はんだにより接合されており、基板１２は、半導体素子１１との接合部１２２を除く領域上に設けられたソルダーレジスト１２１を有する。すなわち、ソルダーレジスト１２１には、接合部１２２に対応する開口部が形成されている。
ここでソルダーレジスト１２１としては、例えば、感光性エポキシ樹脂を含有するものがあげられ、ノボラック型エポキシ化合物と、不飽和モノカルボン酸との反応物に、（不）飽和多塩基酸無水物を反応させて得られる樹脂等が例示できる。
【００１０】
このような半導体装置１は、以下のようにして製造される。
まず、図１に示すように、基板１２のソルダーレジスト１２１上にフォトレジスト１３を設ける。
具体的には、基板１２上の全面に、フォトレジスト１３を構成する組成物を塗布する。
【００１１】
次に、フォトレジスト１３を構成する組成物上にソルダーレジスト１２１の開口部に対応したパターンのレチクルを設置し、活性エネルギー線（紫外線）を照射する。その後、未露光部分を選択的に除去する。フォトレジスト１３の現像液としては、特に限定されないが、基板１２をエッチング等しないものであることが好ましい。
これにより、ソルダーレジスト１２１上にソルダーレジスト１２１を覆うフォトレジスト１３が形成されることとなる。このフォトレジスト１３は、ソルダーレジスト１２１のパターンに対応したものであり、ソルダーレジスト１２１の開口部に応じた開口部が形成される。
ここで、フォトレジスト１３としては、はんだ耐熱性を有するものであり、２００℃以上の耐熱性を有するものであることが好ましい。これにより、リフローの熱に晒されたときでもフォトレジスト１３の開口部に変形等が起こらず、形状を保持することができる。
フォトレジスト１３としては、例えば、アクリル樹脂を含有するものが例示できる。
【００１２】
また、フォトレジスト１３の厚みは、２μｍ以上であることが好ましい。なかでも、１０μｍ以上であることが好ましい。フォトレジスト１３の厚みを１０μｍ以上とすることで、フォトレジスト１３上に塗布されるフラックス２が基板１２表面に影響を及ぼしてしまうことを防止できる。
また、フォトレジスト１３は、基板１２上に搭載される半導体素子１１に接触しない程度の厚みであることが好ましい。具体的には、フォトレジスト１３の厚みを２０μｍ以下とすることが好ましい。
このようにすることで、後述するフラックス２の洗浄工程において、フォトレジスト１３上のフラックスを確実に洗浄することができる。
【００１３】
次に、図２に示すように、基板１２表面に液体状のフラックス２を塗布する。具体的には、フォトレジスト１３上および、基板１２表面の接合部１２２上にフラックス２を塗布する。
その後、図３に示すように、はんだバンプＢが設けられた半導体素子１１と、基板１２の接合部１２２とをはんだ接合する。
次に、フラックス洗浄液、たとえば、グリコールエーテル系溶剤を用いてフラックス２の洗浄を行う。このとき、フォトレジスト１３上には、フラックス残渣２１が存在する。
その後、図４に示すようにフォトレジスト１３の剥離を行い、ソルダーレジスト１２１を露出させる。これにより、フォトレジスト１３とともに、フォトレジスト１３上のフラックス残渣２１が除去されることとなる。
フォトレジスト１３を剥離するための液としては、基板１２，半導体素子１１，はんだバンプＢに影響を及ぼさないものであれば、特に限られず、ＩＰＡ等の有機溶剤を含有するもの、酸、アルカリを含有する水溶性のものであってもよい。
【００１４】
なお、フラックス２の洗浄と、フォトレジスト１３の剥離とを同時に行ってもよい。
例えば、フォトレジスト１３として、溶剤剥離型のものを使用した場合には、フラックス洗浄液と、フォトレジスト１３の剥離液とを混合し、フラックス２とフォトレジスト１３との剥離を同時に行うことができる。
また、フォトレジスト１３として、フラックス洗浄液で剥離可能なものを使用した場合には、フラックス洗浄液のみでフラックス２とフォトレジスト１３との剥離を同時に行うことができる。
【００１５】
ただし、フォトレジスト１３として酸、アルカリを含有する水溶性の剥離液を使用するものを採用した場合には、フラックス２の洗浄と、フォトレジスト１３の剥離とを別工程で行うことが好ましい。
【００１６】
次に、本実施形態の効果について説明する。
一般にソルダーレジストが設けられた基板表面に腐食性、反応性に富んだフラックスが一定時間接すると、基板表面のソルダーレジストとフラックスとの間で化学反応が起こり、アンカー効果が助長される。そのため、基板表面のソルダーレジストとフラックスとの密着性とが強まり、フラックスの洗浄性が低下し、ソルダーレジスト上にフラックス残渣が発生する。
これに対し、本実施形態では、ソルダーレジスト１２１上にフォトレジスト１３を設けた後、フラックス２を塗布している。そして、フラックス２を除去するとともに、フォトレジスト１３を除去している。フラックスの洗浄を行う際に、フラックスを完全に除去できなくても、フォトレジスト１３を除去することで、基板１２表面のソルダーレジスト１２１上からフラックス残渣２１を確実に除去することができる。
これにより、半導体装置１の腐食、電気的リーク、回路の短絡等を確実に防止することができる。
【００１７】
また、フォトレジスト１３の厚みを２μｍ以上としているため、フラックス２による腐食の影響が基板表面にまで達してしまうことを防止できる。
さらに、フォトレジスト１３は、一般に基板表面のソルダーレジスト１２１との密着性が弱いため、フォトレジスト１３が基板表面に残存してしまうことも防止できる。
【００１８】
また、フォトレジスト１３を除去する工程において、フラックス２を除去すると同時にフォトレジスト１３を除去すれば、半導体装置１の製造にかかる手間を省くことができる。
【００１９】
さらに、従来、特許文献１，２に示したように、フォトレジストをパターニングして、開口部を形成し、この開口部にはんだペーストや、導電性接着剤を充填し、はんだペーストあるいは導電性接着剤とはんだバンプとを接触させてはんだ接合する方法がある。
しかしながら、このような方法では、フォトレジストの開口部からはんだペーストや、導電性接着剤の漏れを防止する必要があり、フォトレジストの厚みを精度よく制御しなければならない。また、フォトレジストの開口部からはんだペーストや、導電性接着剤の漏れを防止するためには、フォトレジストの厚みを厚くする必要があるが、厚みを厚くするためにはフォトレジストの粘度を高くしなければならない。フォトレジストの粘度が高くなると、基板面内でのフォトレジストの高さの均一性を保つことが困難となる。
これに対し、本実施形態では、フォトレジスト１３の開口部にはんだペーストや、導電性接着剤を充填する方法を採用していないため、フォトレジスト１３の厚みを精度よく制御する必要がない。
また、本実施形態では、フォトレジスト１３の開口部にはんだペーストや、導電性接着剤を充填する方法を採用していないため、フォトレジスト１３の厚みを厚くする必要がないので、基板面内でのフォトレジスト１３の高さの均一性を保つことも可能となる。
【００２０】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、フォトレジスト１３の厚みは、２μｍ以上、２０μｍ以下としたが、これに限られるものではない。
【実施例】
【００２１】
次に、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
前記実施形態と同様の方法で、半導体装置を製造した。
ソルダーレジストとしては、日立化成工業株式会社製のＳＲ−７２００（商品名）を使用した。
また、フォトレジストとしては、ＪＳＲ株式会社製ＴＨＢシリーズ（商品名）を使用した。フォトレジストの厚みは、１０〜１５μｍとした。
フラックス洗浄液としては、荒川化学工業株式会社製パインアルファシリーズ（商品名）を使用した。
また、フォトレジストの剥離液としては、ＪＳＲ株式会社製ＴＨＢシリーズ（商品名）専用の剥離液を使用した。
本実施形態では、フラックスの洗浄と、フォトレジストの剥離とを別工程で行った。
【００２２】
（実施例２）
本実施例では、フラックス洗浄液である荒川化学製パインアルファシリーズ（商品名）に、フォトレジストの剥離液（ＪＳＲ株式会社製ＴＨＢシリーズ（商品名）専用の剥離液）を混合し、フラックスの洗浄と、フォトレジストの剥離とを同時に行った。
【００２３】
（比較例）
ソルダーレジスト上にフォトレジストを設けずに、半導体装置を製造した。他の点は、実施例１と同じである。
【００２４】
（実施例１，２、比較例の評価）
半導体素子と、基板表面のソルダーレジストとの間にアンダーフィル樹脂を注入し、半導体装置を組立てた。その後、温度サイクル試験（1000cye）を実施し、半導体素子と基板表面のソルダーレジストとの間のアンダーフィル樹脂の剥離有無を超音波顕微鏡にて観察した。ソルダーレジスト上にフラックス残渣がある場合には、アンダーフィル樹脂が剥離してしまうと考えられる。
実施例１，２では、アンダーフィル樹脂の剥離が観察されなかったのに対し、比較例では、アンダーフィル樹脂の剥離が観察された。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の半導体装置の製造工程を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態の半導体装置の製造工程を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態の半導体装置の製造工程を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態の半導体装置の製造工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    半導体装置
２    フラックス
１１    半導体素子
１２    基板
１３    フォトレジスト
２１    フラックス残渣
１２１    ソルダーレジスト
１２２    接合部
Ｂ    バンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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