(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体装置（ウェハレベルパッケージ）の外部接続用端子上面の高さをシリコン面を下にして樹脂上面より高くしたスタンドオフ構造を製作する半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ステップＳ１では金属ペースト印刷をおこなうため、ウェハ１に金属ペースト印刷用マスクをセットする。次に金属ペースト４をセットして金属ペースト印刷用スキージ５により金属ペーストの印刷をおこなう。ステップＳ２ではウェハ１を焼成またはキュアする。ステップＳ３では樹脂封止をおこなう。ステップＳ４では樹脂８をキュアする。ステップＳ５ではポスト形成用マスク１２をＳ４のキュア済みウェハ１にセットする。ポスト形成用マスク１２はポスト用孔部１０およびダレ部１１に金属ペースト４を印刷して外部接続用端子１４（ポスト）を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハに金属ペースト印刷用マスクをセットした後、金属ペーストを前記ウェハに印刷して前記金属ペースト印刷用マスクを取り外す金属ペースト印刷工程と、
前記金属ペースト印刷工程後に前記ウェハを焼成またはキュアして前記ウェハ上に配線を形成する工程と、
前記配線と接続する外部接続用端子となるポストを形成するためにネガティブマスクである樹脂封止をするための樹脂封止用マスクを前記ウェハにセットし、樹脂封止をして前記ポストのポスト用孔部を有する樹脂層を形成した後、前記樹脂封止用マスクを取り外す樹脂封止工程と、
前記樹脂封止工程後に前記ウェハをキュアして前記ウェハ上に樹脂層を形成する工程と、
前記ポスト用孔部に対応し前記ポスト用孔部の上部面積より大きいマスク用ポスト孔部を備えるポスト印刷用マスクを前記ウェハにセットし、前記金属ペーストを印刷して前記ポスト用孔部とマスク用ポスト孔部に充填し、前記ポスト印刷用マスクを取り外すポスト印刷工程と、
前記ポスト印刷工程後に前記ウェハを焼成またはキュアして前記ウェハ上に配線を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
ポスト印刷工程の金属ペーストの充填はスキージを用いて充填することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
ポスト印刷工程の金属ペーストの充填はディスペンサを用いて充填することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記マスク用ポスト孔部の大きさは、前記ポスト用孔部のダレ部に合わせて調整することを特徴とする請求項１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】
本発明は、シリコンウェハレベルパッケージ（半導体装置）の製造方法に係わり、特には印刷による再配線および電極の一体形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコンウェハレベルパッケージを製造する場合、外部接続用端子（電極）の上面の高さは、シリコン面を下にして樹脂上面と同一か低い構造がとられている。例えば、図５に示すＢＧＡ（Ball Grid Array）構造では、ウェハ５１（シリコン基板）に外部接続用端子５２が設けられ、外部接続用端子５２に半田ボール５３が搭載される。また、ＬＧＡ（Land Grid Array）構造では、シリコン基板５１に外部接続用端子５２が設けられ、外部接続用端子５２と基板５４に設けられた配線５５とが半田５６により接続される。図５に示すようなＢＧＡ構造やＬＧＡ構造を用いた場合、外部接続用端子５２は平面のみで接続されることになり、一般にスタンドオフ構造とした場合より落下試験時の強度が落ちる。そのため、外部接続用端子の上面の面積を多く取る必要がある。
【０００３】
特許文献１によればＣＳＰ（Chip Size Package）において、突起電極６は、その上面が封止膜７の上面と面一とされた下部電極６ａと該下部電極６ａ上に設けられた上部電極６ｂとからなっている。上部電極６ｂの平面形状は、下部電極６ａの平面形状よりも大きくなっている。したがって、上部電極６ｂの表面積、つまり半田ボール２４との接合面積は、下部電極６ａの上面の面積よりも大きくなる。このようにすることで突起電極と半田ボールとの接合強度を強くする提案がされている。
【０００４】
また、特許文献２によれば、金属配線７ａ間を絶縁する絶縁樹脂層４が半導体素子１上に形成され、金属配線の端部が半導体素子上の電極２に接続され、金属配線の他の端部はランドとして外部端子９と接続され、ランドの接続部分を除き表層樹脂層８で被覆された半導体装置において、ランドのうち少なくとも１つのランド部７ｂの上面に突起１０を設けた。これにより、半田接合したとき外部端子がランド部の突起を周囲から捕そくし、外部端子とランド部との接続を確実にすることができる。その結果、長期に渡り接続信頼性を確保する半導体装置が得られる。ランド部７ｂと外部端子９との接合力を増し、確実に脱落を防止し、長期に渡り接続信頼性を確保する提案がされている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１では突起電極の上面が封止膜の上面と面一とされた下部電極６ａと該下部電極６ａ上に形成された上部電極６ｂとからなり、下部電極６ａそのものが突起して一体形成されていない。また、特許文献２では電極ランドの接続部分のうち少なくともひとつのランド部の上面に一体形成突起を設ける構造であるが電解メッキ法を用いている。また、特許文献１、２はともに印刷法によりシリコンウェハレベルパッケージを製造するものではない。
【特許文献１】特開２００１−２９１７３３号公報
【特許文献２】特開２００５−２３６２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、半導体装置（ウェハレベルパッケージ）の外部接続用端子上面の高さをシリコン面を下にして樹脂上面より高くしたスタンドオフ構造を製作する半導体装置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】
【０００７】
本発明の態様のひとつである半導体ウェハに金属ペースト印刷用マスクをセットした後、金属ペーストを前記ウェハに印刷して前記金属ペースト印刷用マスクを取り外す金属ペースト印刷工程と、前記金属ペースト印刷工程後に前記ウェハを焼成またはキュアして前記ウェハ上に配線を形成する工程と、前記配線と接続する外部接続用端子となるポストを形成するためにネガティブマスクである樹脂封止をするための樹脂封止用マスクを前記ウェハにセットし、樹脂封止をして前記ポストのポスト用孔部を有する樹脂層（樹脂８）を形成した後、前記樹脂封止用マスクを取り外す樹脂封止工程と、前記樹脂封止工程後に前記ウェハをキュアして前記ウェハ上に樹脂層（樹脂８）を形成する工程と、前記ポスト用孔部に対応し前記ポスト用孔部の上部面積より大きいマスク用ポスト孔部と備えるポスト印刷用マスクを前記ウェハにセットし、前記金属ペーストを印刷して前記ポスト用孔部とマスク用ポスト孔部に充填し、前記ポスト印刷用マスクを取り外すポスト印刷工程と、前記ポスト印刷工程後に前記ウェハを焼成またはキュアして前記ウェハ上に配線を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、ポスト印刷工程の金属ペーストの充填はスキージを用いて充填してもよい。
好ましくは、ポスト印刷工程の金属ペーストの充填はディスペンサを用いて充填してもよい。
【０００９】
また、前記マスク用ポスト孔部の大きさは、前記ポスト用孔部のダレ部に合わせて調整してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、パターン変更が印刷マスク変更のみで可能であり、外部接続用端子と配線が一体にできるので工程が簡素になる。さらに、接続抵抗の変化も少なくなる。また、スタンドオフ構造のため、ＢＧＡボールとの接合強度あるいは外部接続端子と実装する基板との接合強度が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
（実施例１）
図１はウェハレベルパッケージの工程を示した図である。例えば、図１に示すウェハ１はシリコン基板（断面図：側面方向）であり、ウェハ１（シリコン基板）には電極２（ＩＣパッド）などが設けられている。
【００１２】
ステップＳ１（金属ペースト印刷工程）では図１のＡに示すように金属ペースト印刷を行う。まず、ウェハ１に金属ペースト印刷用マスク３をセットする。ここで、金属ペースト印刷用マスク３（断面図：側面方向）は金属ペースト４（例えばＣｕペースト、銀ペースト、ハイブリットペースト）などを用いて再配線を行うための印刷用マスクである。
【００１３】
次に、金属ペースト４をセットして金属ペースト印刷用スキージ５により金属ペーストの印刷を行う。金属ペースト印刷用スキージ５を矢印方向に移動して印刷する。印刷した後、金属ペースト印刷用マスク３を取り外す。
【００１４】
ここで、金属ペースト印刷用マスク３は多層配線に用いる段付きスクリーンを用いてもよい。例えば二層分を一度で印刷する場合であれば、段付きスクリーンは一層目の配線を印刷するために一層目のスクリーンと、二層目を印刷するためのスクリーンから構成されるものである。
【００１５】
ステップＳ２では図１のＢに示すようにウェハ１（印刷済み）を焼成またはキュアする。例えば、キュア炉でキュアして配線と電極を固体化する。ここで、金属ペースト４をキュアするための温度は、シリコンウェハ１への影響を考慮すると４００℃以下でキュアすることが望ましい。
【００１６】
ステップＳ３では図１のＣに示すように樹脂封止を行う。まず、Ｓ２により焼成またはキュア済みのウェハ１にさらに樹脂封止用マスク６をセットする。ここで、樹脂封止用マスク６はネガティブマスクであり、本例では図１のＣに示す黒塗り部７以外の部分に樹脂封止が行われない。樹脂封止用マスク６を使用して樹脂８を封止して外部接続用端子のポストを形成するためのポスト用孔部１０（電極ランド部を形成する個所）を樹脂層（樹脂８）により形成する。ここで、樹脂封封止に使用する樹脂材料はエポキシなどである。
【００１７】
次に、樹脂ペースト（樹脂８）を必要な分量セットし樹脂封止用スキージ９により樹脂封止する。また、アクチュエータなどで高圧により樹脂ペースト（樹脂８）を型どおりに樹脂封止してもよい。
【００１８】
その後、樹脂封止用マスク６を取り外す。取り外したウェハ１には樹脂８により樹脂層が形成されるとともに、ポスト用孔部１０が形成されている。このポスト用孔部１０にはダレ部１１が形成される。ダレ部１１は樹脂８が自然にダレを利用したものである。例えば円形であれば図２に示すようにダレ部１１（上面図、側面図）はフィレット状に形成される。また、ポスト用孔部１０の直径ｄ１よりダレ部１１の直径ｄ２が大きく形成される。本例ではポスト用孔部１０は円柱状であるが特に限定するものではない。
【００１９】
また樹脂８の粘度を調整してダレ部１１のダレ方を調整することも可能である。例えば、略ダレのない構造にすることができる。
ステップＳ４では図１のＤに示すように樹脂８をキュアする。
【００２０】
ステップＳ５では図１のＥに示すようにポスト形成用マスク１２をＳ４のキュア済みウェハ１にセットする。ポスト形成用マスク１２はポスト用孔部１０およびダレ部１１に金属ペースト４を印刷して外部接続用端子１４（ポスト）を形成する。ポスト形成用マスク１２はポスト用孔部１０に対応しポスト用孔部１０の上部面積より大きいマスク用ポスト孔部１３を備える。金属ペーストを印刷してポスト用孔部１０とマスク用ポスト孔部１３に充填し、その後ポスト形成用マスク１２を取り外す。
【００２１】
ポスト形成用マスク１２のマスク用ポスト孔部１３の大きさは、ポスト用孔部１０のダレ部１１の面積（例えば、図２のｄ２を直径とする面積）に合わせて調整する。ダレ部１１の面積と同じかそれ以上であってもよいし、ｄ１より大きければよい。
【００２２】
ステップＳ６では図１のＦに示すように焼成またはキュアして外部接続用端子１４（ポスト）を形成する。
次に、図３のＡに示すようなＢＧＡ構造にする場合は、ウェハ１の外部接続用端子１４に半田ボールを搭載してＢＧＡ構造を実現する。このとき半田ボールの搭載はメタルジェット方式の半田ボール搭載機を用いてもよい。あるいは、半田ボールを印刷工法にて形成しても良い。半田ボール搭載後、半田ボールをリフローし半田ボールと外部接続用端子１４を接合する。そして、ウェハ１を洗浄し、ダイシングや梱包などをする。
【００２３】
また、図３のＢのようにＬＧＡ構造を実現するには、ウェハ１の外部接続用端子１４と基板３２に設けられた配線３３とが半田３４により接続する。
上記印刷工程によって、再配線（金属ペースト４を焼成またはキュア）と外部接続用端子１４を一体形成できるとともに、つなぎ目の特性変化が少なくできる。また、半導体装置（ウェハレベルパッケージ）の外部接続用端子１４（ポスト）上面の高さをシリコン面を下にして樹脂上面より高くしたスタンドオフ構造を製作することで外部接続用端子１４と半田ボール３１との接合される面積が増えるため接合強度があがる。なお、印刷マスクのみの交換でパターン変更が容易にできる。
（実施例２）
実施例２は実施例１のステップＳ５のポスト形成をディスペンサにより実施する工程である。
【００２４】
図４はウェハレベルパッケージの工程を示した図である。例えば、図４に示すウェハ１はシリコン基板（断面図：側面方向）であり、ウェハ１には電極２（ＩＣパッド）などが設けられている。
【００２５】
ステップＳ４１では図４のＡに示すように金属ペースト印刷を行う。まず、セットされたウェハ１に金属ペースト印刷用マスク３をセットする。ここで、金属ペースト印刷用マスク３（断面図：側面方向）は金属ペースト４（例えばＣｕペースト）などを用いて再配線を行うための印刷用マスクである。
【００２６】
次に、金属ペースト４をセットして金属ペースト印刷用スキージ５により金属ペーストの印刷を行う。金属ペースト印刷用スキージ５を矢印方向に移動することで印刷する。次に、金属ペースト印刷用マスク３を取り外す。
【００２７】
ステップＳ４２では図４のＢに示すようにウェハ１（印刷済み）を焼成またはキュアする。例えば、キュア炉でキュアして配線と電極を固体化する。
ステップＳ４３では図４のＣに示すように樹脂封止を行う。Ｓ４２により焼成またはキュア済みのウェハ１にさらに樹脂封止用マスク６をセットする。樹脂封止用マスク６はネガティブマスクであり、本例では図４のＣに示す黒塗り部７以外の部分に樹脂封止が行われない。ここで、樹脂封封止に使用する樹脂材料はエポキシなどである。
【００２８】
次に、樹脂ペースト（樹脂８）を必要な分量セットし樹脂封止用スキージ９により樹脂封止する。また、アクチュエータなどで高圧により樹脂８を型どおりに樹脂封止してもよい。その後、樹脂封止用マスク６を取り外す。取り外したウェハ１には樹脂８により層が形成され、電極ランドを設けるためにポスト用孔部１０が形成されている。このポスト用孔部１０にはダレ部１１が形成される。ダレ部１１は樹脂８が自然にダレるのを利用したものである。また樹脂８の粘度を調整してダレ部１１のダレ方を調整することも可能である。例えば、略ダレのない構造にすることができる。
【００２９】
ステップＳ４４では図４のＤに示すように樹脂８をキュアする。
ステップＳ４５では図４のＥに示すようにＳ４４のキュア済みウェハ１にディスペンサ４１により金属ペースト４を塗布してポスト用孔部１０およびダレ部１１からなる外部接続用端子１４（ポスト）を形成する。ここで、ディスペンサ４１を使用することにより、スキージなどを利用した場合より、金属ペースト４の充填が効果的に行える。
【００３０】
ステップＳ４５では図４のＥに示すようにポスト形成用マスク１２をＳ４４のキュア済みウェハ１にセットする。次に、ディスペンサ４１により金属ペースト４をポスト用孔部１０およびダレ部１１に金属ペースト４を充填して外部接続用端子１４（ポスト）を形成する。このとき、ポスト用孔部１０とダレ部１１への充填は、ダレ部１１の上面面積（例えば、図２のｄ２を直径とする上面面積）と同じかそれ以上にする。または、ｄ１より大きければよい。
【００３１】
ステップＳ４６では図４のＦに示すように焼成またはキュアして外部接続用端子１４（ポスト）を形成する。
また、実施例１同様図３のＡに示すようなＢＧＡ構造にする場合は、ウェハ１の外部接続用端子１４に半田ボールを搭載してＢＧＡ構造を実現する。このとき半田ボールの搭載はメタルジェット方式の半田ボール搭載機を用いてもよい。半田ボール搭載後、半田ボールをリフローし半田ボールと外部接続用端子１４を接合する。そして、ウェハ１を洗浄し、ダイシングや梱包などをする。
【００３２】
また、図３のＢのようにＬＧＡ構造を実現するには、ウェハ１の外部接続用端子１４と基板３２に設けられた配線３３とが半田３４により接続する。
上記印刷工程によって、再配線（金属ペースト４を焼成またはキュア）と外部接続用端子１４を一体形成できるとともに、つなぎ目の特性変化が少なくできる。また、半導体装置（ウェハレベルパッケージ）の外部接続用端子１４（ポスト）上面の高さをシリコン面を下にして樹脂上面より高くしたスタンドオフ構造を製作することで外部接続用端子１４と半田ボール３１との接合される面積が増えるため接合強度があがる。また、ＬＧＡ構造の場合は相手側基板のはんだスタンドオフが取れ、実装後の強度の向上につながる。なお、印刷マスクのみの交換でパターン変更が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１の工程を示すフロー図である。
【図２】ダレ部の構成を示す図である。
【図３】スタンドオフ効果を用いたＢＧＡ構造とＬＧＡ構造を示す図である。
【図４】実施例２の工程を示すフロー図である。
【図５】従来のＢＧＡ構造とＬＧＡ構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ウェハ、２  電極、３  金属ペースト印刷用マスク、４  金属ペースト、
５  金属ペースト印刷用スキージ、６  樹脂封止用マスク、８  樹脂、
９  樹脂封止用スキージ、１０  ポスト用孔部、１１  ダレ部、
１２  ポスト形成用マスク、１３  マスク用ポスト孔部、１４  外部接続用端子、
３１  半田ボール、３２  基板、３３  配線、３４  半田、
４１  ディスペンサ、
５１  ウェハ、５２  外部接続用端子、５３  半田ボール、５４  基板、
５５  配線、５６  半田、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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