(57)【要約】      （修正有）【課題】はんだレジストマスクの製造のための費用を最小限とする、再配線にはんだを付ける方法を提供する。【解決手段】金属製の伝導性再配線である再配線にはんだを付ける方法に関する。再配線７は、はんだパッド９を有しており、かつ半導体チップ１の表面に設けられている。また、はんだ１５は、はんだパッド上において融解する。はんだレジストマスクを作製するための費用を最小限とすることを目的、再配線の金属表面上のはんだパッドに対して、再配線の不動態化を防ぐ被覆材料１１を施し、続いて、再配線の表面を不動態化する、すなわち上記表面にはんだレジスト特性を施すことにより達成できる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだが融解されるはんだパッドを有し、かつ半導体チップの表面に施されている、金属製の伝導性再配線である再配線にはんだを付ける方法であって、
上記再配線の不動態化を防ぐ被覆材料を、上記再配線の金属性の表面における上記はんだパッドに施す工程と、
その後、上記再配線の上記表面を不動態化し、上記表面にはんだレジスト特性を施す工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
上記半導体チップの上記表面に形成されている金属製の伝導性犠牲層の表面には、上記再配線を作製するためのマスク開口部を有するマスクが設けられており、
上記マスク開口部に作製される上記再配線は、銅層および保護層を用いて、一層ずつ施されており、
上記再配線の表面において融解される上記はんだは、はんだレジスト層によってその広がりを制限されており、
初めに上記銅層を形成し、次に、続いて蒸着される上記保護層の蒸着を防ぐ上記被覆材料を上記銅層の表面上の上記はんだパッドに施し、続いて、はんだレジスト層としても作用する上記保護層を蒸着し、そして上記マスクおよび上記被覆材料を除去した後、上記はんだパッドである開口部に、はんだボールの形状で上記はんだを付けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記被覆材料は、上記マスクと同時に除去されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
上記半導体チップの上記表面に形成されている金属製の伝導性犠牲層の表面には、上記再配線を作製するためのマスク開口部を有するマスクが設けられており、
上記マスク開口部に作製される上記再配線は、銅層および保護層を用いて、一層ずつ施されており、
上記再配線の表面において融解される上記はんだは、はんだレジスト層によってその広がりを制限されており、
初めに上記銅層を形成し、次に、フラックスの性質を有し、かつ、続いて蒸着される上記保護層の蒸着を防ぐ上記被覆材料を上記銅層の表面上の上記はんだパッドに施し、続いて、はんだレジスト層としても作用する上記保護層を蒸着し、そして上記マスクを除去した後、上記フラックスとして作用する上記被覆材料からなる上記はんだパッドである開口部に、はんだボールの形状で上記はんだを付けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
はんだレジスト層でもある上記保護層は、はんだレジスト特性を有する物質を用いて形成されることを特徴とする請求項２または４に記載の方法。
【請求項６】
上記保護層および上記はんだレジスト層は、ニッケル層として形成されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
上記保護層および上記はんだレジスト層は、ポリマー層として形成されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
上記保護層の上記はんだレジスト特性は、上記保護層の表面の酸化によって付加されることを特徴とする請求項２または４に記載の方法。
【請求項９】
上記保護層は、上記銅層を酸化した酸化物層であることを特徴とする請求項２または４に記載の方法。
【請求項１０】
上記被覆材料をはんだペーストの形状で施し、次に、上記はんだを上記はんだペーストから融解した後に、上記再配線を不動態化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
上記再配線は、酸化によって不動態化されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
上記被覆材料をスクリーン印刷手法によって施すことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の伝導性再配線である再配線にはんだを付ける方法に関するものである。すなわち、再配線は、はんだパッドを有しており、かつ半導体チップの表面に設けられている。また、はんだは、はんだパッド上において融解する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの実装において、半導体チップの表面にはんだを処理することはよく知られている。これは、基板上に半導体チップを実装するためであり、かつ、はんだによって半導体チップと基板とを導電的に結合するためである。
【０００３】
この場合における導電的な結合とは、半導体チップの表面における接触点と、その接触点に対応する基板上の接触点との間の接続の作製である。一般的に、基板上の接触点は、半導体チップの表面における接触点とは異なる位置に配置されている。そのため、半導体チップの表面における接触点と、基板上の接触点に対応する半導体チップの接触点との間には、再配線が設けられている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、再配線を導電性の層である再配線層として作製することが記載されている。この場合において、初めに、シード層である犠牲層を、半導体表面全体に形成する。次に、後に再配線を設けることを意図したマスク開口部を有するマスクを、シード層上に形成する。続いて、シード層に静電ポテンシャルを施すために電解処理によって、再配線となる金属をマスク開口部に蒸着する。この処理において、初めに、銅層を蒸着する。この銅層の表面は、ニッケル層によって不動態化される。このニッケル層は、はんだをほとんど接着しないため、続いて、ニッケル層の表面に金層を設ける。
【０００５】
再配線における金層は、再配線層がはんだによって濡らされない時点におけるさらなるフォトリソグラフィ処理によって、できる限り部分的に再び除去される。
【０００６】
さらなる処理工程において、はんだの制御できない流動を防ぐために、はんだレジスト層を表面全体に蒸着する。はんだを付ける時点において、フォトリソグラフィ処理によって、開口部がはんだレジスト層に形成される。これらの開口部にフラックスが蒸着され、はんだボール状のはんだがはんだ付けされる。はんだボールは、融解処理によって再配線層上に融解する。
【特許文献１】独国特許公開第１０２  ５８  ０８１号明細書
【特許文献２】米国特許公開第２００２０１７３０７３号明細書
【特許文献３】米国特許公開第２００４０１２１６０６号明細書
【特許文献４】米国特許公開第２００２０１８５７２１号明細書
【特許文献５】独国特許公開第１９７  １２  ２１９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この方法の欠点は、はんだレジストマスクを作製するために、例えば、塗布、感光、現像および硬化などのさらなる煩雑な処理を必要とする点である。これによって、製造費用の増加が引き起される。
【０００８】
したがって、本発明は、はんだレジストマスクの製造のための費用を最小限とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、再配線の金属表面上のはんだパッドに対して、再配線の不動態化を防ぐ被覆材料を施し、その後、再配線の表面を不動態化する、すなわち、再配線の表面にはんだレジスト特性を施すことにより達成される。
【００１０】
本発明に係る方法の第１の態様では、金属製の伝導犠牲層は半導体チップの表面に形成される。犠牲層の表面には、マスクが設けられており、再配線を設けるためのマスク開口部を有している。このマスク開口部において、再配線は、銅層および保護層を用いて、一層ずつ施される。はんだは、再配線の表面におけるはんだパッド上において融解され、その広がりは、はんだレジスト層によって制限される。本発明では、銅層を形成した後、被覆材料を銅層の表面上のはんだパッドに施す。すなわち、この被覆材料は、はんだパッド上の保護層において開口部となる領域を被覆する。また、被覆材料は、次に蒸着される保護層の蒸着を防ぐ物質よりなる。続いて、はんだレジスト層しても作用する保護層を蒸着する。その後、マスクおよび被覆材料が除去され、はんだは、はんだパッド上のはんだレジスト層に作製された開口部に、はんだボールの形状ではんだ付けされる。
【００１１】
銅層上に被覆材料を施すことによって、この被覆材料の施された領域における保護層の蒸着を防ぐことができる。次に、被覆材料を取り除くと、保護層における開口部がこの被覆材料の施されていた位置に形成されている。保護層は、はんだレジスト特性を同時に有しているため、はんだのいかなる流動も引き起こすことなく、はんだボールをこの開口部にはんだ付けし、融解することができる。結果として、従来技術において求められる、はんだレジスト層を作製するための煩雑なリソグラフィ処理を不要にできる。
【００１２】
本発明の第１の態様における好適な改良点は、マスクと同時に被覆材料を除去できる点である。これによって、被覆材料を除去するためのさらなる処理工程を避けることができる。
【００１３】
本発明に係る方法の第２の態様では、金属製の伝導犠牲層は、半導体チップの表面に再度形成される。犠牲層の表面には、マスクが設けられており、かつ再配線を作製するためのマスク開口部を有している。このマスク開口部において、再配線は、銅層および保護層を用いて、一層ずつ施される。はんだは、再配線の表面におけるはんだパッド上において融解し、その広がりははんだレジスト層によって制限される。銅層を形成した後、フラックスの性質を有し、かつ次に形成される保護層の蒸着を防ぐ被覆材料を、銅層の表面のはんだパッドに施す。続いて、はんだレジスト層としても作用する保護層を蒸着する。その後、マスクが除去され、はんだは、フラックスとして作用する被覆材料上のはんだレジスト層に作製された開口部に、はんだボールの形状によりはんだ付けされる。必然的に、第２の態様と上述の第１の態様との違いの要点は、被覆材料が、保護層の蒸着後の銅層上に残ること、およびこの被覆材料がフラックスとしての役割を同時に果たすことである。これによって、フラックスのさらなる塗布を不要にできる。
【００１４】
本発明に係る方法の双方の態様における好適な改良点について、以下に説明する。
【００１５】
本発明に係る方法における好適な改良点では、保護層は、はんだレジスト特性を有する物質から形成されている。すなわち、保護層は、はんだレジスト層の機能を同時に有する。
【００１６】
最も簡単な方法では、この保護層およびはんだレジスト層は、ニッケル層として形成することができる。ニッケル層の形成には、従来の電気的な処理を用いることができる。
【００１７】
他の態様において、保護層およびはんだレジスト層は、ポリマー層として形成される。ポリマー層は、一方でははんだレジスト層の機能を担い、もう一方では銅層を被覆する役割を果たす。また、ポリマー層は、環境への影響を抑制するために用いられる。ポリマー層の形成には、必ずしも電気的な処理を用いる必要はない。むしろ、ポリマー層の形成では、塗布、スプレーまたはスクリーン印刷手法を適用することも可能である。
【００１８】
本発明に係る方法の好適な変形例では、保護層の表面の酸化によって、保護層のはんだレジスト特性を生じさせることである。保護層を形成する物質自体は、はんだレジスト特性を全く有していないか、またはわずかに有しているのみである。上記の酸化処理は、保護層として用いることができる物質の種類を増加できる。また、保護層は、銅層を酸化した酸化層として作製することもできる。
【００１９】
本発明に係る方法の第３の態様では、被覆材料は、はんだペーストの形状で施される。その後、はんだがはんだペーストから融解されることによって、再配線が不動態化される。
【００２０】
この態様では、再配線は、酸化によって不動態化されることが好ましい。
【００２１】
３つの態様全ての場合において、被覆材料は、スクリーン印刷手法によって施すことが好適である。スクリーン印刷手法では、比較的小さな構造物を作製できる、すなわち、保護層におけるほぼ１００〜数１００ｕｍ程度の大きさの開口部の作製であっても何ら問題を生じることなく作製できる。
【発明の効果】
【００２２】
保護層は、はんだレジスト特性を同時に有しているため、はんだのいかなる流動も引き起こすことなく、はんだボール状のはんだを開口部に付け、融解することができる。結果として、従来技術において求められるはんだレジスト層を作製するための煩雑なリソグラフィ処理を不要にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、典型的な実施形態に基づいて、本発明をより詳細に説明する。
【００２４】
図１に示すように、半導体チップ１における回路構造（特に図示しない）に対して導電的に接続される接触点２は、半導体チップ１上に配置されている。基板（特に図示しない）上の接続点に対応するこれらの接続点２を結合するために、再配線を設ける必要がある。このために、半導体チップ１の表面３上に犠牲層４を蒸着する。犠牲層４は、後で層を電解蒸着する電位に対して表面３全体を接着する役割を果たす。
【００２５】
犠牲層４の上部にはマスク５が設けられる。マスク５は、マスク開口部６を有している。図１に示すように、銅層は、マスク開口部６の領域に蒸着され、結果としてマスク開口部における構造物である再配線７を形成する。
【００２６】
請求項１と２とを合わせた形態に対応する第１の典型的な実施形態について、以下に説明する。
【００２７】
図２に示すように、有機物質からなる被覆材料１１は、スクリーン印刷手法を用いて、領域８に施される。図４に示すように、領域８は、後ではんだパッド９となる領域であり、保護層１０における開口部として形成される領域である。
【００２８】
図３に示すように、保護層１０は、再配線７である銅層の上部に蒸着される。保護層１０は、ニッケル層を含んでいる。
【００２９】
被覆材料１１の材質は、被覆材料１１上への保護層１０の蒸着を防ぐような材質から選択される。再配線７の上部から被覆材料１１を除去した後、保護層１０における開口部にはんだパッド９が作製される。これによって、再配線７は、はんだパッド９をその最前面側に設けることになるため、後の外部（特に図示しない）に対する導電結合の作製において役立つ。はんだパッド９は、再配線７により接続点２と導電的に結合される。
【００３０】
図５に示すように、はんだパッド９は、保護層１０によって全体的な広がりを制限されている。保護層１０もまた、はんだレジスト層として作用するため、はんだの流動を防ぐことができる。
【００３１】
次に、図６に対応する方法において、フラックス１２をはんだパッド９上、すなわち保護層１０の開口部に塗布する。これによって、図７に示すように、はんだ１３をはんだパッド９にはんだ付けできる。すなわち、はんだボール１４をはんだパッド９に取り付けることができ、融解処理を開始することができる。フラックス１２を用いることによって、はんだボール１４を再配線７の銅層に付着できるようになる。その結果、半導体チップ１を基板に実装できる。
【００３２】
請求項１と４とを合わせた形態に対応する第２の典型的な実施形態について、以下に説明する。ここで、被覆材料１１は、第１の実施形態の図６においてフラックス１２として塗布したフラックスを既に含んでいる。
【００３３】
図３に示すように、保護層１０は、図１および図２に関連して上述した処理工程に基づいて施した再配線７である銅層の上に蒸着される。保護層１０は、ニッケル層を含む。
【００３４】
被覆材料１１はフラックス１２を含み、さらに保護層１０の蒸着を防ぐため、再配線７の上部から被覆材料１１を除去した後、保護層１０における開口部にはんだパッド９が作製される。これによって、再配線７は、はんだパッド９をその最前面側に設けることになるため、後の外部（特に図示しない）に対する導電結合の作製において役立つ。はんだパッド９は、再配線７により接続点２と導電的に結合される。第２の実施形態の場合、図４に示す被覆剤１１の除去、および図６に示すフラックス１２の塗布を不要にできる。
【００３５】
上述した、本発明に係る方法の変形例であっても、図５に示すように、はんだパッド９は、保護層１０によって全体的な広がりを制限されている。保護層１０もまた、はんだレジスト層として作用するため、はんだの流動を防ぐことができる。
【００３６】
その結果、図７に示すように、はんだ１３をはんだパッド９にはんだ付けできる。すなわち、はんだボール１４をはんだパッド９に取り付けることができ、融解処理を開始することができる。フラックス１２を用いることによって、はんだボール１４を再配線７の銅層に付着できるようになる。その結果、半導体チップ１を基板に実装できる。
【００３７】
請求項１と１０とを合わせた形態に対応する第３の典型的な実施形態について、以下に説明する。
【００３８】
図８に示すように、ここでも再配線７は、特には図示しない外部の接続点に接続点２を結合させる役割を担うために設けられている。この場合においても、再配線７は、はんだ付けできる金属からなり、例えば、銅層によって形成されている。
【００３９】
図９（ａ）および（ｂ）に示すように、はんだペースト１５は、スクリーン印刷方法によって、再配線７上のはんだパッド９に直接はんだ付けされる。はんだペースト１５は、それ自体糊状の物質であり、フラックスにおいて固定化されたはんだの微粒子からなる。
【００４０】
図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、再配線７は、その後、酸化処理される。すなわち、再配線７の上部には、酸化物層１６が設けられている。
【００４１】
はんだペースト１５は、例えば、先の２つの典型的な実施形態において説明したように、被覆材料１１の機能を同時に有しているため、はんだペースト１５の下の再配線７は、酸化されない。それに対して、酸化物層１６は、はんだレジスト層に相当する。再配線７がはんだペースト１５の融解温度に左右される場合には、はんだペースト１５におけるはんだ粒子が融解し、はんだ１３がはんだパッド９と結合することになる。したがって、はんだレジスト層としての酸化物層１６は、はんだパッド９におけるはんだ１３の湯走りを防ぐ機能を有している。これによって、半導体チップ１は、基板上に実装できる。
【００４２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示す範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示す範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る方法は、半導体チップと基板とをはんだによって導電的に結合する半導体チップにおいて、好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】半導体チップに銅層を形成する処理工程を示す図である。
【図２】被覆材料を施す処理工程を示す図である。
【図３】半導体チップに保護層を形成する処理工程を示す図である。
【図４】マスクおよび被覆層を除去する処理工程を示す図である。
【図５】図４に係る構造を示す平面図である。
【図６】はんだ付け用フラックスを塗布する処理工程を示す図である。
【図７】はんだボールを融解する処理工程を示す図である。
【図８】さらなる典型的な実施形態に係る再配線を設けたチップを示す断面図である。
【図９】図８に示すチップのはんだパッド上に、はんだペーストをはんだ付けした図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図１０】不動態化した再配線を備え、かつ融解したはんだを有するチップの詳細を示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    半導体チップ
２    接触点
３    表面
４    犠牲層
５    マスク
６    マスク開口部
７    再配線
８    領域
９    はんだパッド
１０  保護層
１１  被覆材料
１２  フラックス
１３  はんだ
１４  はんだボール
１５  はんだペースト
１６  酸化物層
【図１】
2008004938.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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【図８】
2008004938.tif 000010
【図９】
2008004938.tif 000011
【図１０】
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