(57)【要約】【課題】半田からなる金属バンプを有する半導体チップを配線基板上にフリップチップ実装して、半導体チップと配線基板との間隙にアンダーフィル樹脂を充填する際に、アンダーフィル樹脂内に発生する気泡を抑制することができる半導体チップの電極構造を提供する。【解決手段】半導体チップ１１の表面の電極パッド１３の近傍部分と金属バンプ１７の根元部分とがなす角度θを鈍角にする。【選択図】図１
2008218759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面上に形成された電極パッドと、前記電極パッドの上面の一部から前記主面にかけて形成された第１絶縁膜と、前記電極パッドの上方に形成され、前記電極パッドと電気的に接続する半田からなる金属バンプと、を備えた半導体チップの電極構造であって、
該半導体チップ表面の前記電極パッドの近傍部分と前記金属バンプの根元部分とがなす角度は、鈍角である
ことを特徴とする半導体チップの電極構造。
【請求項２】
請求項１記載の半導体チップの電極構造であって、
前記第１絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面の一部から前記第１絶縁膜の表面の一部にかけて形成された第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面から前記第２絶縁膜の表面の一部にかけて形成された下地金属層と、
を備え、
前記金属バンプは、前記下地金属層の表面に形成されており、
前記第２絶縁膜の表面と前記金属バンプの根元部分とがなす角度が鈍角である
ことを特徴とする半導体チップの電極構造。
【請求項３】
請求項１記載の半導体チップの電極構造であって、
前記第１絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面の一部から前記第１絶縁膜の表面の一部にかけて形成された第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面の一部から、前記第２絶縁膜の表面および前記第１絶縁膜の上面にかけて形成された第３絶縁膜と、
前記第３絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面から前記第３絶縁膜の表面の一部にかけて形成された下地金属層と、
を備え、
前記金属バンプは、前記下地金属層の表面に形成されており、
前記第３絶縁膜の表面と前記金属バンプの根元部分とがなす角度が鈍角である
ことを特徴とする半導体チップの電極構造。
【請求項４】
請求項１記載の半導体チップの電極構造であって、
前記第１絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面から前記第１絶縁膜の表面の一部にかけて形成された第１金属層と、
前記第１金属層の上面の一部から前記第１絶縁膜の上面にかけて形成された第４絶縁膜と、
前記第４絶縁膜から露出する前記第１金属層の上面から前記第４絶縁膜の表面の一部にかけて形成された第２金属層と、
を備え、
前記金属バンプは、前記第２金属層の表面に形成されており、
前記第４絶縁膜の表面と前記金属バンプの根元部分とがなす角度が鈍角である
ことを特徴とする半導体チップの電極構造。
【請求項５】
前記下地金属層は、その上面の投影面積が前記電極パッドの上面の投影面積よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体チップの電極構造。
【請求項６】
前記第１金属層は、その上面の投影面積が前記電極パッドの上面の投影面積よりも大きいことを特徴とする請求項４記載の半導体チップの電極構造。
【請求項７】
前記第２金属層は、その上面の投影面積が前記第１金属層の上面の投影面積よりも小さいことを特徴とする請求項４もしくは６のいずれかに記載の半導体チップの電極構造。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の電極構造を有する半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される配線基板と、前記半導体チップと前記配線基板との間隙を充填するアンダーフィル樹脂と、を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
半導体ウェハの主面上に、半導体素子と電極パッドを有する半導体チップを複数個形成する工程と、
前記半導体チップが形成された前記半導体ウェハの主面上に、前記電極パッドの上面の一部が露出するように第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面の一部から前記第１絶縁膜の表面の一部にかけて第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面から前記第２絶縁膜の表面の一部にかけて下地金属層を形成する工程と、
前記下地金属層上に半田からなる金属バンプを形成する工程と、
前記半導体ウェハを個々の前記半導体チップに分割する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
半導体ウェハの主面上に、半導体素子と電極パッドを有する半導体チップを複数個形成する工程と、
前記半導体チップが形成された前記半導体ウェハの主面上に、前記電極パッドの上面の一部が露出するように第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面の一部から前記第１絶縁膜の表面の一部にかけて第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面の一部から、前記第２絶縁膜の表面および前記第１絶縁膜の上面にかけて第３絶縁膜を形成する工程と、
前記第３絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面から前記第３絶縁膜の表面の一部にかけて下地金属層を形成する工程と、
前記下地金属層上に半田からなる金属バンプを形成する工程と、
前記半導体ウェハを個々の前記半導体チップに分割する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
半導体ウェハの主面上に、半導体素子と電極パッドを有する半導体チップを複数個形成する工程と、
前記半導体チップが形成された前記半導体ウェハの主面上に、前記電極パッドの上面の一部が露出するように第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面から前記第１絶縁膜の表面の一部にかけて第１金属層を形成する工程と、
前記第１金属層の上面の一部から前記第１絶縁膜の上面にかけて第４絶縁膜を形成する工程と、
前記第４絶縁膜から露出する前記第１金属層の上面から前記第４絶縁膜の表面の一部にかけて第２金属層を形成する工程と、
前記第２金属層上に半田からなる金属バンプを形成する工程と、
前記半導体ウェハを個々の前記半導体チップに分割する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項９ないし１１のいずれかに記載の製造方法によって製造した半導体チップを、配線基板上にフェイスダウンで搭載する工程と、
前記半導体チップが搭載された前記配線基板を熱処理して前記半導体チップと前記配線基板とを前記金属バンプを介して電気的に接続する工程と、
前記半導体チップが電気的に接続された前記配線基板と前記半導体チップとの間隙に封止用のアンダーフィル樹脂を注入する工程と、
前記アンダーフィル樹脂を熱処理により硬化して封止する工程と、
を含む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、配線基板にフリップチップ実装される半導体チップの電極構造、並びにその半導体チップがフリップチップ実装された半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信機器や事務用電子機器の小型化および高機能化が進むのに伴って、これらの電子機器に搭載される半導体集積回路装置等の半導体装置に対して小型化と共に、入出力のための外部端子の数を増加することが要求されている。しかし、半導体チップの周辺部に電極パッドを形成してワイヤボンディング方式で外部回路と接続する方式では外部端子数の増加と小型化の両立が困難になってきている。
【０００３】
これらの要求を実現させる技術として、電極パッドを能動領域上に形成して、ワイヤボンディングやインナーリードボンディングを行うパッドオンエレメントと呼ばれる技術や、能動領域上に形成された電極パッド上にバンプと呼ばれる外部接続端子を形成して、バンプを介して外部回路と接続するフリップチップ技術が採用されるようになってきた。
【０００４】
図１１は、フリップチップ実装方法により形成されたＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型の従来の半導体装置の構造を示す概略断面図であり、半導体チップを配線基板にフリップチップ実装し、半導体チップと配線基板との間隙を充填するアンダーフィル樹脂を注入した状態を示す。
【０００５】
図１１に示すように、この従来の半導体装置は、主面上に複数の電極パッド１０３が形成され、その電極パッド１０３の上方に金属バンプ１０６が形成されている半導体チップ１０１が、金属バンプ１０６に対応する位置に金属電極１１３が形成されている配線基板１１１上にフェイスダウンで搭載されている。また、配線基板１１１の半導体チップ搭載面とは反対側の面には、半田ボール１１４が形成されている。
【０００６】
また、半導体チップ１０１と配線基板１１１とは熱膨張係数に差があるため、熱履歴等を受けた場合には接合部とりわけ半田からなる金属バンプ１０６のチップ側根元部分に応力がかかる。そこで、この応力集中を緩和するため、半導体チップ１０１と配線基板１１１との間の金属バンプ１０６以外の部分に、アンダーフィル樹脂１１２を注入・硬化して、補強する構造をとるのが一般的である。
【０００７】
アンダーフィル樹脂１１２には、図１１に示すように、エポキシ系樹脂などのベースとなる樹脂１１２ａの他に、半導体チップ１０１の熱膨張係数と似た熱膨張係数にするために、適当な大きさのフィラー成分１１２ｂが添加される。また、アンダーフィル樹脂１１２は、外部からの水分の浸入を抑制し、耐湿性を高める役割も果たしている。
【０００８】
続いて、この従来の半導体装置の製造方法について、図面を用いて説明する。図１２（ａ）〜（ｄ）は、従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。まず、図１２（ａ）に示すように、金属バンプ１０６に対応する位置に金属電極１１３が形成されている配線基板１１１上に半導体チップ１０１をフェイスダウンで搭載する（フリップチップ実装）。
【０００９】
次に、図１２（ｂ）に示すように、半導体チップ１０１が搭載された配線基板１１１をリフロー（熱処理）することにより金属バンプ１０６を溶融させ、半導体チップ１０１と配線基板１１１とを接合することで、半導体チップ１０１と配線基板１１１とを金属バンプ１０６を介して電気的に接続する。
【００１０】
次に、図１２（ｃ）に示すように、半導体チップ１０１と配線基板１１１との隙間を清浄化し、ディスペンサ装置３２を用いて、その間隙にアンダーフィル樹脂１１２を注入する。このとき、アンダーフィル樹脂１１２の注入はチップの周辺部から行うが、毛細管現象によりアンダーフィル樹脂１１２がチップ全面に浸入して、半導体チップ１０１と配線基板１１１との間隙に充填される。その後、熱処理することによりアンダーフィル樹脂１１２を硬化して封止する。
【００１１】
次に、図１２（ｄ）に示すように、配線基板１１１の半導体チップ搭載面とは反対側の面に、半田ボール１１４を載置し、リフローすることにより外部機器との接続に使用する端子を形成して、ＢＧＡ型の半導体装置を実現していた。
【００１２】
ところが、近年、半導体装置の小型化、高機能化の進展に伴って、金属バンプのピッチが小さくなったり、半導体チップと配線基板との間隙が狭くなったりすることが多くなってきた。また、金属バンプの配置が、チップ周辺部のみの配置（ペリフェラル配置）からチップ全面への配置（エリア配置）へと変化してきており、チップ周辺部に複数列の金属バンプを配置し、且つチップ中央部に数個の金属バンプを配置した半導体装置が登場してきている。この場合、金属バンプの配置に粗密が生じることになる。
【００１３】
このように、金属バンプのピッチが小さくなったり、半導体チップと配線基板との間隙が小さくなったり、金属バンプの配置に粗密が生じたりすると、前述したようなチップ周辺部からのアンダーフィル樹脂の注入が困難になる。すなわち、半導体チップと配線基板との間隙に浸入したアンダーフィル樹脂内に気泡が発生しやすくなる。このように気泡が発生する原因は必ずしも明確ではないが、半導体チップと配線基板との間隙（ギャップ）が小さくなるために、アンダーフィル樹脂の浸入が困難になることや、半導体チップ表面、金属バンプ表面、あるいは配線基板の表面とアンダーフィル樹脂との濡れ性に違いがあること、金属バンプの配置に粗密が生じることによりアンダーフィル樹脂の浸入速度に差が生じ、気泡を巻き込んでしまう場合があることなどが原因として考えられる。
【００１４】
アンダーフィル樹脂内に気泡が発生してしまうと、半導体チップと配線基板との接合強度が低下するばかりでなく、隣接する２つの金属バンプ間に亘って気泡が形成されると、その後の熱履歴によって半田からなる金属バンプが溶融し、気泡を伝って隣接端子がショートしてしまう場合がある。
【００１５】
このようにアンダーフィル樹脂内に発生する気泡を抑制する方法として、アンダーフィル樹脂そのものの物性を調整したり、フィラー成分の粒径を小さくしたりすることによって狭いギャップであっても浸入を容易にする方法（例えば、特許文献１参照）や、半導体チップが実装された配線基板を酸素プラズマなどの活性物質の雰囲気にさらすことによって、アンダーフィル樹脂との濡れ性を改善して注入性を向上させ気泡の発生を抑制する方法（例えば、特許文献２）、また、アンダーフィル樹脂浸入の際にガイドとして作用する突起パターンを基板側に形成し、浸入速度差を少なくすることによって気泡の発生を抑制する方法（例えば、特許文献３）などがある。
【００１６】
これらの方法によって、比較的大きなボイドは抑制することができるが、金属バンプとして、バンプ形成の際に熱処理を行って球形状にする半田バンプを使用する場合には、別の問題が起こる。以下、この問題について図１３を用いて説明する。
【００１７】
図１３（ａ）は、従来の半導体チップにおける金属バンプの根元部分の拡大断面図である。従来の半導体チップの電極構造は、図１３（ａ）に示すように、半導体チップ１０１の主面１０２上に電極パッド１０３と、電極パッド１０３の上方に開口部を有する絶縁膜１０４とが形成され、その電極パッド１０３の上方に下地金属層１０５が形成され、その下地金属層１０５上に半田からなる金属バンプ１０６が形成された構成となっているため、半導体チップ表面と金属バンプの根元部分とのなす角度θが鋭角になっている。そのため、図１３（ｂ）に示すように、アンダーフィル樹脂１１２を注入した際に、金属バンプ１０６の根元部分にまで樹脂１１２ａが入らず、気泡となったり、図１３（ｃ）に示すように、樹脂１１２ａは浸入できても、フィラー成分１１２ｂが浸入できなかったりして、結果的に金属バンプの根元部分の強度補強が充分でなくなってしまう場合があった。
【００１８】
また、半導体製造プロセスの著しい進化に伴って、半導体チップの構造も微細化、高集積化が進み、配線材料として比較的抵抗の小さい銅配線が用いられたり、層間絶縁膜として比誘電率の低い、いわゆるＬｏｗ−ｋ材料が用いられたりするケースが多くなってきている。しかし、ｌｏｗ−ｋ材料は機械的強度が弱いため、実装後にｌｏｗ−ｋ膜にクラックや剥離が生じてしまうことが多くなってきた。
【特許文献１】特開２００４−３０７６５０号公報
【特許文献２】特許第３４７３４３３号公報
【特許文献３】特開２００４−２２１３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上記問題に鑑み、半導体チップと配線基板とを半田からなる金属バンプを介して電気的に接続し、前記半導体チップと前記配線基板との間隙にアンダーフィル樹脂を充填してなる半導体装置において、アンダーフィル樹脂の注入に際して気泡の発生を抑制できるとともに、アンダーフィル樹脂の樹脂やフィラー成分の充填性を向上できる半導体チップの電極構造、並びにその半導体チップがフリップチップ実装された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。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の請求項１記載の半導体チップの電極構造は、主面上に形成された電極パッドと、前記電極パッドの上面の一部から前記主面にかけて形成された第１絶縁膜と、前記電極パッドの上方に形成され、前記電極パッドと電気的に接続する半田からなる金属バンプと、を備えた半導体チップの電極構造であって、該半導体チップ表面の前記電極パッドの近傍部分と前記金属バンプの根元部分とがなす角度は、鈍角であることを特徴とする。
【００２１】
この構成により、半導体チップを配線基板にフリップチップ実装し、アンダーフィル樹脂を注入する際に、半田からなる金属バンプの根元部分に狭い領域がなくなるため、樹脂やフィラー成分が浸入しやすくなり、アンダーフィル樹脂内の気泡の発生が抑制される。
【００２２】
また、本発明の請求項２記載の半導体チップの電極構造は、請求項１記載の半導体チップの電極構造であって、前記第１絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面の一部から前記第１絶縁膜の表面の一部にかけて形成された第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面から前記第２絶縁膜の表面の一部にかけて形成された下地金属層と、を備え、前記金属バンプは、前記下地金属層の表面に形成されており、前記第２絶縁膜の表面と前記金属バンプの根元部分とがなす角度が鈍角であることを特徴とする。
【００２３】
この構成により、一般的なウェハープロセスにおける設備及び材料を利用して第１絶縁膜および第２絶縁膜を形成することができるため、製造コストを増加することなく本発明の電極構造を実現できる。
【００２４】
また、本発明の請求項３記載の半導体チップの電極構造は、請求項１記載の半導体チップの電極構造であって、前記第１絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面の一部から前記第１絶縁膜の表面の一部にかけて形成された第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面の一部から、前記第２絶縁膜の表面および前記第１絶縁膜の上面にかけて形成された第３絶縁膜と、前記第３絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面から前記第３絶縁膜の表面の一部にかけて形成された下地金属層と、を備え、前記金属バンプは、前記下地金属層の表面に形成されており、前記第３絶縁膜の表面と前記金属バンプの根元部分とがなす角度が鈍角であることを特徴とする。
【００２５】
この構成により、第３絶縁膜から露出する電極パッドの上面を除く半導体チップの主面の上方が第３絶縁膜により覆われるので、半導体チップの主面上に形成されている電極パッドや内部配線、第１絶縁膜、第２絶縁膜による凹凸が緩和され、更にアンダーフィル樹脂の充填性が良好となる。
【００２６】
また、本発明の請求項４記載の半導体チップの電極構造は、請求項１記載の半導体チップの電極構造であって、前記第１絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面から前記第１絶縁膜の表面の一部にかけて形成された第１金属層と、前記第１金属層の上面の一部から前記第１絶縁膜の上面にかけて形成された第４絶縁膜と、前記第４絶縁膜から露出する前記第１金属層の上面から前記第４絶縁膜の表面の一部にかけて形成された第２金属層と、を備え、前記金属バンプは、前記第２金属層の表面に形成されており、前記第４絶縁膜の表面と前記金属バンプの根元部分とがなす角度が鈍角であることを特徴とする。
【００２７】
この構成により、ｌｏｗ−ｋ材料などの脆弱膜を用いる場合においても第１金属層および第４絶縁膜によってｌｏｗ−ｋ材料のクラックや剥離現象を抑制することができる。
【００２８】
また、本発明の請求項５記載の半導体チップの電極構造は、請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体チップの電極構造であって、前記下地金属層は、その上面の投影面積が前記電極パッドの上面の投影面積よりも小さいことを特徴とする。
【００２９】
この構成により、半田からなる金属バンプの下地となる金属層の上面の投影面積が、その直下の金属層の上面の投影面積よりも小さいため、金属バンプにかかる応力に対する耐力が強くなり、信頼性の高い半導体装置を実現できる。
【００３０】
また、本発明の請求項６記載の半導体チップの電極構造は、請求項４記載の半導体チップの電極構造であって、前記第１金属層は、その上面の投影面積が前記電極パッドの上面の投影面積よりも大きいことを特徴とする。
【００３１】
この構成により、接合部とりわけ電極パッド部分にかかる応力が第１金属層によって緩和されるため、電極パッドの面積を小さくすることが可能となる。したがって、半導体チップの内部配線の引き回しが容易になるため、設計自由度が高くなる。
【００３２】
また、本発明の請求項７記載の半導体チップの電極構造は、請求項４もしくは６のいずれかに記載の半導体チップの電極構造であって、前記第２金属層は、その上面の投影面積が前記第１金属層の上面の投影面積よりも小さいことを特徴とする。
【００３３】
この構成により、半田からなる金属バンプの下地となる金属層の上面の投影面積が、その直下の金属層の上面の投影面積よりも小さいため、金属バンプにかかる応力に対する耐力が強くなり、信頼性の高い半導体装置を実現できる。
【００３４】
また、本発明の請求項８記載の半導体装置は、請求項１ないし７のいずれかに記載の電極構造を有する半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される配線基板と、前記半導体チップと前記配線基板との間隙を充填するアンダーフィル樹脂と、を備えることを特徴とする。
【００３５】
この構成により、アンダーフィル樹脂内の気泡の発生が抑制されるので、高信頼性の半導体装置を得ることができる。
【００３６】
また、本発明の請求項９記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの主面上に、半導体素子と電極パッドを有する半導体チップを複数個形成する工程と、前記半導体チップが形成された前記半導体ウェハの主面上に、前記電極パッドの上面の一部が露出するように第１絶縁膜を形成する工程と、前記第１絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面の一部から前記第１絶縁膜の表面の一部にかけて第２絶縁膜を形成する工程と、前記第２絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面から前記第２絶縁膜の表面の一部にかけて下地金属層を形成する工程と、前記下地金属層上に半田からなる金属バンプを形成する工程と、前記半導体ウェハを個々の前記半導体チップに分割する工程と、を含むことを特徴とする。
【００３７】
また、本発明の請求項１０記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの主面上に、半導体素子と電極パッドを有する半導体チップを複数個形成する工程と、前記半導体チップが形成された前記半導体ウェハの主面上に、前記電極パッドの上面の一部が露出するように第１絶縁膜を形成する工程と、前記第１絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面の一部から前記第１絶縁膜の表面の一部にかけて第２絶縁膜を形成する工程と、前記第２絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面の一部から、前記第２絶縁膜の表面および前記第１絶縁膜の上面にかけて第３絶縁膜を形成する工程と、前記第３絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面から前記第３絶縁膜の表面の一部にかけて下地金属層を形成する工程と、前記下地金属層上に半田からなる金属バンプを形成する工程と、前記半導体ウェハを個々の前記半導体チップに分割する工程と、を含むことを特徴とする。
【００３８】
また、本発明の請求項１１記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの主面上に、半導体素子と電極パッドを有する半導体チップを複数個形成する工程と、前記半導体チップが形成された前記半導体ウェハの主面上に、前記電極パッドの上面の一部が露出するように第１絶縁膜を形成する工程と、前記第１絶縁膜から露出する前記電極パッドの上面から前記第１絶縁膜の表面の一部にかけて第１金属層を形成する工程と、前記第１金属層の上面の一部から前記第１絶縁膜の上面にかけて第４絶縁膜を形成する工程と、前記第４絶縁膜から露出する前記第１金属層の上面から前記第４絶縁膜の表面の一部にかけて第２金属層を形成する工程と、前記第２金属層上に半田からなる金属バンプを形成する工程と、前記半導体ウェハを個々の前記半導体チップに分割する工程と、を含むことを特徴とする。
【００３９】
また、本発明の請求項１２記載の半導体装置の製造方法は、請求項９ないし１１のいずれかに記載の製造方法によって製造した半導体チップを、配線基板上にフェイスダウンで搭載する工程と、前記半導体チップが搭載された前記配線基板を熱処理して前記半導体チップと前記配線基板とを前記金属バンプを介して電気的に接続する工程と、前記半導体チップが電気的に接続された前記配線基板と前記半導体チップとの間隙に封止用のアンダーフィル樹脂を注入する工程と、前記アンダーフィル樹脂を熱処理により硬化して封止する工程と、を含むことを特徴とする。
【００４０】
これらの方法によれば、従来の半導体チップの製造方法および半導体装置の製造方法に大きな変更を加えることなく、半田からなる金属バンプの根元部分と半導体チップ表面とがなす角度を鈍角にすることができ、アンダーフィル樹脂の気泡を抑制して、信頼性の高い半導体チップならびに半導体装置を製造することができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、半導体素子が形成された半導体チップ上に電極パッドを形成し、前記電極パッドの上方に半田からなる金属バンプを形成した半導体チップの電極構造において、半導体チップ表面の電極パッド近傍部分と金属バンプの根元部分とがなす角度を鈍角にすることができ、この電極構造を有する半導体チップを配線基板上に搭載し、半導体チップと配線基板との間隙にアンダーフィル樹脂を充填する際に気泡の発生を抑制したり、フィラー成分の充填性を高めたりすることができるので、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の各実施の形態に係る半導体チップの電極構造、並びにその半導体チップを実装した半導体装置について図面を参照しながら説明する。図１〜３は本発明の第１〜３の実施の形態に係る半導体チップにおける金属バンプの根元部分の拡大断面図であり、金属バンプの中心を通る断面を示している。また、図４は本発明の各実施の形態に係る半導体装置の概略断面図であり、本発明の各実施の形態に係る半導体チップを配線基板にフリップチップ実装し、半導体チップと配線基板との間隙を充填するアンダーフィル樹脂を注入した状態を示す。なお、同一の部材には同じ符号を付して、適宜、説明を省略する。
【００４３】
本発明の各実施の形態に係る半導体チップの主面上には、図示しないが、少なくとも１個の半導体素子と、その半導体素子に電気的に接続する少なくとも１個の電極パッドが形成されている。図１〜３には、任意の電極パッドと、その電極パッドに電気的に接続する金属バンプを拡大して示している。
【００４４】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの電極構造、並びにその半導体チップを実装した半導体装置について、図１および図４を用いて説明する。図１に示すように、Ａｌからなる電極パッド１３が形成された半導体チップ１１の主面１２上には、電極パッド１３の上面の一部から主面１２にかけて、チッ化シリコンからなる第１絶縁膜１４が形成されており、第１絶縁膜１４の開口部から電極パッド１３の上面の一部が露出する。
【００４５】
また、電極パッド１３の周縁部の上方には、第１絶縁膜１４から露出する電極パッド１３の上面の一部から、電極パッド１３の周縁部上方の第１絶縁膜１４の上面の少なくとも一部にかけて、ポリイミドからなる第２絶縁膜１５が形成されており、第２絶縁膜１５の開口部から電極パッド１３の上面の一部が露出する。
【００４６】
また、電極パッド１３の上方には、第２絶縁膜１５の上面の少なくとも一部と、第２絶縁膜１５の開口部の内周面と、第２絶縁膜１５から露出する電極パッド１３の上面とを覆うように、第２絶縁膜１５から露出する電極パッド１３の上面から第２絶縁膜１５の上面の少なくとも一部にかけて下地金属層１６が形成されている。ここでは、下地金属層１６は、その上面の投影面積が電極パッド１３の上面の投影面積よりも小さくなるように形成する。
【００４７】
下地金属層１６は、下部金属層と上部金属膜によって構成される。下部金属層は、例えばスパッタリング法によって形成されたＴｉからなるバリアメタルおよびＣｕからなる下部金属膜によって構成される。上部金属膜は、下部金属層の上方に電解めっき法によって形成されたＮｉからなる。
【００４８】
また、下地金属層１６の表面には、半田からなる金属バンプ１７が形成されている。この電極パッド１３の上方に形成された金属バンプ１７は、下地金属層１６を介して電極パッド１３と電気的に接続する。
【００４９】
この第１の実施の形態に係る半導体チップの電極構造によれば、金属バンプ１７の根元部分が第２絶縁膜１５の上方に形成されるので、金属バンプの根元部分と半導体チップ表面の電極パッドの近傍部分（ここでは第２絶縁膜１５の側面となる）とのなす角度θは鈍角になっている。このため、図４に示すように、半導体チップ１１を配線基板２１にフリップチップ実装し、アンダーフィル樹脂２２を注入する際に、金属バンプ１７の根元部分に狭い領域がなくなるため、樹脂やフィラー成分が浸入しやすくなり、アンダーフィル樹脂２２内の気泡の発生が抑制される。また、半田からなる金属バンプ１７の下地となる金属層（下地金属層１６）の上面の投影面積を、その直下の金属層である電極パッド１３の上面の投影面積よりも小さくすることで、金属バンプ１７にかかる応力に対する耐力が強くなり、信頼性の高い半導体装置を実現できる。
【００５０】
なお、第１絶縁膜１４を構成する材料は、チッ化シリコンに限られず、酸化シリコンやポリイミドなどでもよい。また、第２絶縁膜１５を構成する材料についても、ポリイミドに限られず、ＢＣＢ膜などでもよい。また、下地金属層１６の下部金属層のバリアメタルを構成する材料は、Ｔｉに限られず、第２絶縁膜１５との強い密着性を有する材料であればよく、例えばＴｉＷやＣｒ等を用いてもよい。また、下部金属層の下部金属膜を構成する材料は、Ｃｕに限られず、導電性を有する材料であればよい。また、ここではスパッタリング法および電解めっき法によって下地金属層１６を形成したが、これに限られず、例えば無電解めっき法によって、Ａｌからなる電極パッド１３上に直接Ｎｉを形成してもよい。
【００５１】
続いて、本発明の第２の実施の形態に係る半導体チップの電極構造、並びにその半導体チップを実装した半導体装置について、図２および図４を用いて説明する。この第２の実施の形態は、第１絶縁膜１４および第２絶縁膜１５上に、さらに第３絶縁膜１８が形成されている点が、前述した第１の実施の形態と異なる。
【００５２】
すなわち、図２に示すように、半導体チップ１１の主面１２の上方に、ポリイミドからなる第３絶縁膜１８が、第２絶縁膜１５から露出する電極パッド１３の上面の一部から、第２絶縁膜１５の表面および第１絶縁膜１４の上面にかけて形成されており、第３絶縁膜１８の開口部から電極パッド１３の上面の一部が露出する。なお、第３絶縁膜１８を構成する材料はポリイミドに限られず、ＢＣＢ膜などでもよい。
【００５３】
また、電極パッド１３の上方には、下地金属層１６が、電極パッド１３の周縁部上方の第３絶縁膜１８の上面の少なくとも一部と、第３絶縁膜１８の開口部の内周面と、第３絶縁膜１８から露出する電極パッド１３の上面とを覆うように、第３絶縁膜１８から露出する電極パッド１３の上面から、電極パッド１３の周縁部上方の第３絶縁膜１８の上面の少なくとも一部にかけて形成されている。
【００５４】
この第２の実施の形態に係る半導体チップの電極構造によれば、金属バンプ１７の根元部分が、電極パッド１３の周縁部上方の第３絶縁膜１８の上方に形成されるので、前述した第１の実施の形態と同様に、金属バンプの根元部分と半導体チップ表面の電極パッドの近傍部分（ここでは第２絶縁膜１５の膜厚によって形成された第３絶縁膜１８の段部の外側面となる）とのなす角度θは鈍角になっている。このため、図４に示すように、半導体チップ１１を配線基板２１にフリップチップ実装し、アンダーフィル樹脂２２を注入する際に、金属バンプ１７の根元部分に狭い領域がなくなるため、樹脂やフィラー成分が浸入しやすくなり、アンダーフィル樹脂２２内の気泡の発生が抑制される。
【００５５】
また、第３絶縁膜１８から露出する電極パッド１３の上面を除く半導体チップ１１の主面の上方が第３絶縁膜１８により覆われているため、半導体チップ１１の主面上に形成されている電極パッド１３や内部配線（図示せず）、第１絶縁膜１４、第２絶縁膜１５による凹凸が緩和され、更にアンダーフィル樹脂２２の充填性が良好となる。
【００５６】
また、半田からなる金属バンプ１７の下地となる金属層（下地金属層１６）の上面の投影面積を、その直下の金属層である電極パッド１３の上面の投影面積よりも小さくすることで、金属バンプ１７にかかる応力に対する耐力が強くなり、信頼性の高い半導体装置を実現できる。
【００５７】
なお、下地金属層１６の下部金属層のバリアメタルを構成する材料は、Ｔｉに限られず、第３絶縁膜１８との強い密着性を有する材料であればよく、例えばＴｉＷやＣｒ等を用いてもよい。
【００５８】
続いて、本発明の第３の実施の形態に係る半導体チップの電極構造、並びにその半導体チップを実装した半導体装置について、図３および図４を用いて説明する。この第３の実施の形態に係る半導体チップは、図３に示すように、電極パッド１３の上方に、第１絶縁膜１４から露出する電極パッド１３の上面と、第１絶縁膜１４の開口部の内周面と、電極パッド１３の露出面の周囲の第１絶縁膜１４の上面とを覆うように、第１絶縁膜１４から露出する電極パッド１３の上面から第１絶縁膜１４の上面の一部にかけて第１金属層１９が形成されている。ここでは、第１金属層１９は、その上面の投影面積が電極パッド１３の上面の投影面積よりも大きくなるように形成する。
【００５９】
第１金属層１９は、下部金属層と上部金属膜によって構成される。下部金属層は、例えばスパッタリング法によって形成されたＴｉからなるバリアメタルおよびＣｕからなる下部金属膜によって構成される。上部金属膜は、下部金属層の上方に電解めっき法によって形成されたＣｕからなる。
【００６０】
また、半導体チップ１１の主面１２の上方に、第１金属層１９の上面の一部から第１絶縁膜１４の上面にかけて、ポリイミドからなる第４絶縁膜２０が形成されており、第４絶縁膜２０の開口部から第１金属層１９の上面の一部が露出する。なお、第４絶縁膜２０を構成する材料はポリイミドに限られず、ＢＣＢ膜などでもよい。
【００６１】
また、第１金属層１９の上方には、下地金属層（第２金属層）１６が、第１金属層１９の周縁部上方の第４絶縁膜２０の上面の少なくとも一部と、第４絶縁膜２０の開口部の内周面と、第４絶縁膜２０から露出する第１金属層１９の上面とを覆うように、第４絶縁膜２０から露出する第１金属層１９の上面から、第１金属層１９の周縁部上方の第４絶縁膜２０の上面の少なくとも一部にかけて形成されている。ここでは、下地金属層（第２金属層）１６は、その上面の投影面積が第１金属層１９の上面の投影面積よりも小さくなるように形成する。
【００６２】
この第３の実施の形態に係る半導体チップの電極構造によれば、金属バンプ１７の根元部分が、第１金属層１９の周縁部上方の第４絶縁膜２０の上方に形成されるので、前述した第１、２の実施の形態と同様に、金属バンプの根元部分と半導体チップ表面の電極パッド近傍部分（ここでは第１金属層１９の膜厚によって形成された第４絶縁膜２０の段部の外側面となる）とのなす角度θは鈍角となっている。このため、図４に示すように、半導体チップ１１を配線基板２１にフリップチップ実装し、アンダーフィル樹脂２２を注入する際に、金属バンプ１７の根元部分に狭い領域がなくなるため、樹脂やフィラー成分が浸入しやすくなり、アンダーフィル樹脂２２内の気泡の発生が抑制される。
【００６３】
また、ｌｏｗ−ｋ材料などの脆弱膜を用いる場合においても、第１金属層１９および第４絶縁膜２０によってｌｏｗ−ｋ材料のクラックや剥離現象を抑制することができる。また、第１金属層１９の上面の投影面積を電極パッド１３の投影面積よりも大きくすることで、接合部とりわけ電極パッド部分にかかる応力が第１金属層１９によって緩和されるので、電極パッド１３の面積を小さくすることが可能となり、半導体チップ１１の内部配線（図示せず）の引き回しが容易となり、設計自由度が高くなる。また、半田からなる金属バンプ１７の下地となる金属層（下地金属層１６）の上面の投影面積を、その直下の金属層である第１金属層１９の上面の投影面積よりも小さくすることで、金属バンプ１７にかかる応力に対する耐力が強くなり、信頼性の高い半導体装置を実現できる。また、第４絶縁膜２０から露出する第１金属層１９の上面を除く半導体チップ１１の主面の上方が第４絶縁膜２０で覆われているため、半導体チップ１１の主面上に形成されている電極パッド１３や内部配線（図示せず）、第１絶縁膜１４、第１金属層１９による凹凸が緩和され、更にアンダーフィル樹脂２２の充填性が良好となる。
【００６４】
なお、第１金属層１９の下部金属層のバリアメタルを構成する材料は、Ｔｉに限られず、第１絶縁膜１４との強い密着性を有する材料であればよく、例えばＴｉＷやＣｒ等を用いてもよい。また、下部金属層の下部金属膜を構成する材料は、Ｃｕに限られず、導電性を有する材料であればよい。また、ここではスパッタリング法および電解めっき法によって第１金属層１９を形成したが、これに限られず、例えば無電解めっき法によって、Ａｌからなる電極パッド１３上に直接Ｎｉを形成してもよい。
【００６５】
続いて、上記のように構成された各半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。但し、前述の図１〜４に基づいて説明した部材と同一の部材には同一符号を付して、説明を省略する。
【００６６】
図５（ａ）〜（ｄ）、図６（ａ）〜（ｄ）、および図７（ａ）〜（ｄ）は、上記した本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図であり、半田からなる金属バンプの中心を通る断面構成を工程順に示している。
【００６７】
まず、図５（ａ）に示すように、半導体ウェハ１０の主面１２上に、少なくとも１つの半導体素子（図示せず）と、その半導体素子に電気的に接続する電極パッド１３とを有する半導体チップを複数個形成した後、半導体チップが形成された半導体ウェハ１０の主面１２上に、電極パッド１３の上方に開口部を有する第１絶縁膜１４を形成する。
【００６８】
次に、図５（ｂ）に示すように、電極パッド１３の周縁部の上方に、電極パッド１３の上面の一部が露出するように、第１絶縁膜１４から露出する電極パッド１３の上面の一部から、電極パッド１３の周縁部上方の第１絶縁膜１４の上面の少なくとも一部にかけて第２絶縁膜１５を形成する。
【００６９】
次に、図５（ｃ）に示すように、電極パッド１３の露出面、第２絶縁膜１５の表面、および第１絶縁膜１４の上面に、スパッタリング法により、ＴｉからなるバリアメタルおよびＣｕからなる下部金属膜から構成される下部金属層１６ａを形成する。なお、下部金属層１６ａの形成は、スパッタリング法に限らず、真空蒸着法、ＣＶＤ法、または無電解めっき法等を用いてもよい。
【００７０】
次に、図５（ｄ）に示すように、めっきレジスト膜３１をマスクとして用いた電解めっき法により、電極パッド１３の上方に、下部金属層１６ａをシードとしてＮｉからなる上部金属膜１６ｂを形成する。
【００７１】
次に、図６（ａ）に示すように、上部金属膜１６ｂ上に電解めっき法により半田めっきを行う。次に、図６（ｂ）に示すように、まず、めっきレジスト膜３１を除去した後、ウェットエッチングにより余分な下部金属層１６ａを除去する。その結果、電極パッド１３の上方に、第２絶縁膜１５の上面の少なくとも一部と、第２絶縁膜１５の開口部の内周面と、第２絶縁膜１５から露出する電極パッド１３の上面とを覆う下地金属層１６が形成される。
【００７２】
次に、図６（ｃ）に示すように、リフロー（熱処理）することにより、半田からなる金属バンプ１７を略球形状にする。その結果、下地金属層１６上に半田からなる金属バンプ１７が形成される。
【００７３】
次に、図６（ｄ）に示すように、裏面研磨およびダイシングを行い、半導体ウェハを個々の半導体チップ１１に分割して、複数個の半導体チップ１１を得る。次に、図７（ａ）に示すように、金属バンプ１７に対応する位置に金属電極２３が形成されている配線基板２１上に半導体チップ１１をフェイスダウンで搭載する（フリップチップ実装）。
【００７４】
次に、図７（ｂ）に示すように、半導体チップ１１が搭載された配線基板２１をリフロー（熱処理）することにより金属バンプ１７を溶融させ、半導体チップ１１と配線基板２１とを接合することで、半導体チップ１１と配線基板２１とを金属バンプ１７を介して電気的に接続する。
【００７５】
次に、図７（ｃ）に示すように、半導体チップ１１と配線基板２１との隙間を清浄化し、ディスペンサ装置３２を用いて封止用のアンダーフィル樹脂２２をチップ周辺部から注入し、半導体チップ１１と配線基板２１との隙間をアンダーフィル樹脂２２で充填した後、熱処理することによりアンダーフィル樹脂２２を硬化して封止する。
【００７６】
次に、図７（ｄ）に示すように、配線基板２１の半導体チップ搭載面とは反対側の面に、半田ボール２４を載置し、リフローすることにより外部機器との接続に使用する端子を形成する。
【００７７】
以上の工程により、上記した第１の実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００７８】
続いて、上記した本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図５から図７に示す工程において、図５に示す工程を図８に示す工程に置き換えればよい。図８（ａ）〜（ｅ）は、上記した本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法のうち、前述した本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法と異なる部分について示す工程断面図であり、半田からなる金属バンプの中心を通る断面構成を工程順に示している。
【００７９】
まず、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、図５（ａ）、（ｂ）に示す工程と同様に、半導体ウェハ１０の主面１２上に半導体チップを複数個形成した後、第１絶縁膜１４と第２絶縁膜１５を形成する。
【００８０】
次に、図８（ｃ）に示すように、半導体ウェハ１０の主面１２の上方に、電極パッド１３の上面の一部が露出するように、第２絶縁膜１５から露出する電極パッド１３の上面の一部から、第２絶縁膜１５の表面および第１絶縁膜１４の上面にかけて第３絶縁膜１８を形成する。
【００８１】
次に、図８（ｄ）に示すように、電極パッド１３の露出面、第３絶縁膜１８の開口部の内周面、および第３絶縁膜１８の上面に、スパッタリング法により下部金属層１６ａを形成する。なお、上述したように、下部金属層１６ａの形成は、スパッタリング法に限らず、真空蒸着法、ＣＶＤ法、または無電解めっき法等を用いてもよい。
【００８２】
次に、図８（ｅ）に示すように、図５（ｄ）に示す工程と同様に、めっきレジスト膜３１をマスクとして用いた電解めっき法により、電極パッド１３の上方に、下部金属層１６ａをシードとしてＮｉからなる上部金属膜１６ｂを形成する。
【００８３】
この後、図６（ａ）〜（ｄ）、図７（ａ）〜（ｄ）に示す工程と同様の工程を行うことによって、上記した第２の実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。すなわち、まず、図６（ａ）に示す工程と同様に、上部金属膜１６ｂ上に電解めっき法により半田めっきを行う。次に、図６（ｂ）に示す工程と同様に、めっきレジスト膜３１を除去した後、ウェットエッチングにより余分な下部金属層１６ａを除去する。次に、図６（ｃ）に示す工程と同様に、リフロー（熱処理）することにより、半田からなる金属バンプ１７を略球形状にする。次に、図６（ｄ）に示す工程と同様に、半導体ウェハを個々の半導体チップ１１に分割する。
【００８４】
次に、図７（ａ）に示す工程と同様に、配線基板２１上に半導体チップ１１をフェイスダウンで搭載する。次に、図７（ｂ）に示す工程と同様に、配線基板２１をリフロー（熱処理）することにより金属バンプ１７を溶融させ、半導体チップ１１と配線基板２１とを接合する。次に、図７（ｃ）に示す工程と同様に、半導体チップ１１と配線基板２１との隙間をアンダーフィル樹脂２２で充填した後、熱処理することによりアンダーフィル樹脂２２を硬化して封止する。次に、図７（ｄ）に示すように、配線基板２１の半導体チップ搭載面とは反対側の面に、半田ボール２４を載置し、リフローすることにより外部機器との接続に使用する端子を形成する。
【００８５】
続いて、上記した本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図５から図７に示す工程において、図５に示す工程を図９、１０に示す工程に置き換えればよい。図９（ａ）〜（ｄ）、および図１０（ａ）〜（ｃ）は、上記した本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法のうち、前述した本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法と異なる部分について示した工程断面図であり、半田からなる金属バンプの中心を通る断面構成を工程順に示している。
【００８６】
まず、図９（ａ）に示すように、図５（ａ）に示す工程と同様に、半導体ウェハ１０の主面１２上に半導体チップ１１を複数個形成した後、第１絶縁膜１４を形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、電極パッド１３の露出面、第１絶縁膜１４の開口部の内周面、および第１絶縁膜１４の上面に、スパッタリング法により、ＴｉからなるバリアメタルおよびＣｕからなる下部金属膜から構成される下部金属層１９ａを形成する。なお、下部金属層１９ａの形成は、スパッタリング法に限らず、真空蒸着法、ＣＶＤ法、または無電解めっき法等を用いてもよい。
【００８７】
次に、図９（ｃ）に示すように、めっきレジスト膜３３を用いた電解めっき法により、電極パッド１２の上方に、Ｃｕからなる上部金属膜１９ｂを形成する。ここでは、上部金属膜１９ｂの上面の投影面積が、電極パッド１３の上面の投影面積よりも大きくなるように形成する。また、上部金属膜１９ｂの厚みは５μｍとした。
【００８８】
次に、図９（ｄ）に示すように、まず、めっきレジスト膜３３を除去した後、次にウェットエッチングにより余分な下部金属層１９ａを除去する。このとき、下部金属層１９ａよりも上部金属膜１９ｂが充分に厚いので、エッチングによって上部金属膜１９ｂが消失することなく、第１金属層１９が形成される。その結果、電極パッド１３の上方に、第１絶縁膜１４から露出する電極パッド１３の上面と、第１絶縁膜１４の開口部の内周面と、電極パッド１３の露出面の周囲の第１絶縁膜１４の上面とを覆う第１金属層１９が形成される。
【００８９】
次に、図１０（ａ）に示すように、半導体ウェハ１０の主面１２の上方に、第１金属層１９の上面の一部が露出するように、第１金属層１９の上面の一部から第１絶縁膜１４の上面にかけて第４絶縁膜２０を形成する。
【００９０】
次に、図１０（ｂ）に示すように、第１金属層１９の露出面、第４絶縁膜２０の開口部内周面、および第４絶縁膜２０の上面に、スパッタリング法により下部金属層１６ａを形成する。なお、下部金属層１６ａの形成は、スパッタリング法に限らず、真空蒸着法、ＣＶＤ法、または無電解めっき法等を用いてもよい。
【００９１】
次に、図１０（ｃ）に示すように、図５（ｄ）に示す工程と同様に、めっきレジスト膜３１をマスクとして用いた電解めっき法により、第１金属層１９の上方に、下部金属層１６ａをシードとしてＮｉからなる上部金属膜１６ｂを形成する。
【００９２】
この後、図６（ａ）〜（ｄ）、図７（ａ）〜（ｄ）に示す工程と同様の工程を行うことによって、上記した第３の実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。すなわち、まず、図６（ａ）に示す工程と同様に、上部金属膜１６ｂ上に電解めっき法により半田めっきを行う。次に、図６（ｂ）に示す工程と同様に、めっきレジスト膜３１を除去した後、ウェットエッチングにより余分な下部金属層１６ａを除去する。次に、図６（ｃ）に示す工程と同様に、リフロー（熱処理）することにより、半田からなる金属バンプ１７を略球形状にする。次に、図６（ｄ）に示す工程と同様に、半導体ウェハを個々の半導体チップ１１に分割する。
【００９３】
次に、図７（ａ）に示す工程と同様に、配線基板２１上に半導体チップ１１をフェイスダウンで搭載する。次に、図７（ｂ）に示す工程と同様に、配線基板２１をリフロー（熱処理）することにより金属バンプ１７を溶融させ、半導体チップ１１と配線基板２１とを接合する。次に、図７（ｃ）に示す工程と同様に、半導体チップ１１と配線基板２１との隙間をアンダーフィル樹脂２２で充填した後、熱処理することによりアンダーフィル樹脂２２を硬化して封止する。次に、図７（ｄ）に示すように、配線基板２１の半導体チップ搭載面とは反対側の面に、半田ボール２４を載置し、リフローすることにより外部機器との接続に使用する端子を形成する。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明に係る半導体チップの電極構造、並びにその半導体チップがフリップチップ実装された半導体装置及びその製造方法は、半田からなる金属バンプを有する半導体チップを配線基板にフリップチップ実装し、前記半導体チップと前記配線基板との間隙にアンダーフィル樹脂を充填する際に、アンダーフィル樹脂内に発生する気泡を抑制することができ、信頼性の高い半導体装置を歩留まりよく製造するための手法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの電極構造を示す拡大断面図
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る半導体チップの電極構造を示す拡大断面図
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る半導体チップの電極構造を示す拡大断面図
【図４】本発明の各実施の形態に係る半導体装置の構成を示す概略断面図
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図６】本発明の各実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図７】本発明の各実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図１１】従来の半導体装置の構成を示す概略断面図
【図１２】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図１３】（ａ）は従来の半導体チップの電極構造を示す拡大断面図、（ｂ）および（ｃ）は従来の半導体装置の問題点を説明するための概略断面図
【符号の説明】
【００９６】
１０      半導体ウェハ
１１      半導体チップ
１２      主面
１３      電極パッド
１４      第１絶縁膜
１５      第２絶縁膜
１６      下地金属層
１６ａ    下部金属層
１６ｂ    上部金属膜
１７      金属バンプ
１８      第３絶縁膜
１９      第１金属層
１９ａ    下部金属層
１９ｂ    上部金属膜
２０      第４絶縁膜
２１      配線基板
２２      アンダーフィル樹脂
２３      金属電極
２４      半田ボール（ＢＧＡボール）
３１、３３      めっきレジスト膜
３２      ディスペンサ装置
１０１      半導体チップ
１０２      主面
１０３      電極パッド
１０４      絶縁膜
１０５      下地金属層
１０６      金属バンプ
１１１      配線基板
１１２      アンダーフィル樹脂
１１２ａ    アンダーフィル樹脂の樹脂成分
１１２ｂ    アンダーフィル樹脂のフィラー成分
１１３      金属電極
１１４      半田ボール（ＢＧＡボール）
【図１】
2008218759.tif 000003
【図２】
2008218759.tif 000004
【図３】
2008218759.tif 000005
【図４】
2008218759.tif 000006
【図５】
2008218759.tif 000007
【図６】
2008218759.tif 000008
【図７】
2008218759.tif 000009
【図８】
2008218759.tif 000010
【図９】
2008218759.tif 000011
【図１０】
2008218759.tif 000012
【図１１】
2008218759.tif 000013
【図１２】
2008218759.tif 000014
【図１３】
2008218759.tif 000015