(57)【要約】【課題】  銅含有バンプに含まれる銅イオンの電離を防止可能な半導体装置を提供する。【解決手段】  半導体装置１００は、キャリア１１０、複数のバンプ下金属層１２０、複数の銅含有バンプ１３０、及び少なくとも１つの有機障壁層１４０を備える。バンプ下金属層１２０は、複数の導電パッド１１３上に形成され、リングウォール１２１を有する。銅含有バンプ１３０は、複数のバンプ下金属層１２０上に形成され、上面１３１及び上面１３１に接合される環状の表面１３２を有する。有機障壁層１４０は、銅含有バンプ１３０の上面１３１、環状の表面１３２及びリングウォール１２１を被覆するバンプ被覆部１４１を有する。これにより、半導体装置１００は、銅含有バンプ１３０が微細ピッチの場合の銅イオンの電離による短絡を防ぐことができる。【選択図】  図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
表面、前記表面上に形成される保護層、及び前記表面上に形成される複数の導電パッドを有し、前記保護層は複数の開口部を形成するとともに複数の前記開口部は複数の前記導電パッドを露出するキャリアと、
複数の前記導電パッド上に形成される複数のバンプ下金属層と、
銅を含み、複数の前記バンプ下金属層上に形成され、各々上面及び前記上面に接合されるリングウォールを有する複数の銅含有バンプと、
バンプ被覆部を有し、前記バンプ被覆部は前記銅含有バンプの前記上面及び環状の表面を被覆する少なくとも１つの有機障壁層と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記有機障壁層は、前記保護層を被覆するための保護層被覆部を更に有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記有機障壁層の厚さは、１０μｍより薄いことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記有機障壁層の粘度は、１〜１．２ｃＰの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記有機障壁層は、有機高分子材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記有機障壁層は、ベンゾトリアゾール、フェニルイミダゾール、置換フェニルイミダゾール、或いはアリールフェニルイミダゾールのうちの何れか１つから形成されることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記有機障壁層は、フェニルイミダゾール化合物、蟻酸、アンモニア水、酢酸、及び水から形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記キャリアは、シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板、或いは銅箔基板のうちの何れか１つであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
各前記バンプ下金属層は、リングウォールを有し、前記バンプ被覆部は各前記バンプ下金属層の前記リングウォールを被覆することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
表面、前記表面上に形成される保護層、及び前記表面上に形成される複数の導電パッドを有し、前記保護層は複数の開口部を形成するとともに複数の前記開口部は複数の前記導電パッドを露出するキャリアと、
銅を含み、複数の前記導電パッド上に形成され、各々上面及び前記上面に接合される環状の表面を有する複数の銅含有バンプと、
バンプ被覆部を有し、前記バンプ被覆部は各前記銅含有バンプの前記上面及び前記環状の表面を被覆する少なくとも１つの有機障壁層と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
前記有機障壁層の厚さは、１０μｍより薄いことを特徴とする、請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記有機障壁層の粘度は、１〜１．２ｃＰの範囲であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記有機障壁層は、有機高分子材料から形成されることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記有機障壁層は、ベンゾトリアゾール、フェニルイミダゾール、置換フェニルイミダゾール、或いはアリールフェニルイミダゾールのうちの何れか１つから形成されることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記有機障壁層は、フェニルイミダゾール化合物、蟻酸、アンモニア水、酢酸及び水から形成されることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記キャリアは、シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板或いは銅箔基板のうちの何れか１つであることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１７】
半導体装置と、
複数の連結パッド及びはんだマスク層からなり、前記はんだマスク層は複数の前記連結パッドを露出する複数の溝部を有し、複数の前記連結パッドは複数の銅含有バンプに連結し、かつ有機障壁層のバンプ被覆部は前記はんだマスク層を被覆する基板と、
を備え、
前記半導体装置は、
表面、前記表面上に形成される保護層、及び前記表面上に形成される複数の導電パッドを有し、前記保護層は複数の開口部を形成するとともに複数の前記開口部は複数の前記導電パッドを露出するキャリアと、
複数の前記導電パッド上に形成される複数のバンプ下金属層と、
銅を含み、複数の前記バンプ下金属層上に形成され、各々上面及び前記上面に接合させる環状の表面を有する複数の銅含有バンプと、
バンプ被覆部を有し、前記バンプ被覆部は各前記銅含有バンプの前記環状の表面を被覆する少なくとも１つの有機障壁層と、
をさらに含むことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項１８】
前記有機障壁層は、前記保護層を被覆するための保護層被覆部を更に有することを特徴とする請求項１７に記載の半導体パッケージ。
【請求項１９】
前記有機障壁層の厚さは、１０μｍより薄いことを特徴とする請求項１７に記載の半導体パッケージ。
【請求項２０】
前記有機障壁層の粘度は、１〜１．２ｃＰの範囲であることを特徴とする請求項１７に記載の半導体パッケージ。
【請求項２１】
前記有機障壁層は、有機高分子材料から形成されることを特徴とする請求項１７に記載の半導体パッケージ。
【請求項２２】
前記有機障壁層は、ベンゾトリアゾール、フェニルイミダゾール、置換フェニルイミダゾール、或いはアリールフェニルイミダゾールのうちの何れか１つから形成されることを特徴とする請求項２１に記載の半導体パッケージ。
【請求項２３】
前記有機障壁層は、フェニルイミダゾール化合物、蟻酸、アンモニア水、酢酸及び水から形成されることを特徴とする請求項１７に記載の半導体パッケージ。
【請求項２４】
前記キャリアは、シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板、或いは銅箔基板のうちの何れか１つであることを特徴とする請求項１７に記載の半導体パッケージ。
【請求項２５】
各前記バンプ下金属層は、リングウォールを有し、前記バンプ被覆部は各前記バンプ下金属層の前記リングウォールを被覆することを特徴とする請求項１７に記載の半導体パッケージ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、半導体装置に関し、より詳しくは、有機障壁層を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電化製品の外観は、軽さ、薄さ、短さ、小ささを追求して発展してゆき、バンプ部或いはピン等電気的に接続される部材は微細ピッチの方向へと発展している。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、バンプ部或いはピン等電気的に接続される部材が銅を含んでいた場合、銅イオンが電離することにより短絡し、製品不良に繋がるといった問題があった。
【０００４】
本考案は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。本考案の目的は、銅含有バンプに含まれる銅イオンの電離を防止可能な半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案の半導体装置は、表面、表面上に形成される保護層、及び表面上に形成される複数の導電パッドを有し、保護層は複数の開口部を形成するとともに複数の開口部は複数の導電パッドを露出するキャリアと、複数の導電パッド上に形成される複数のバンプ下金属層と、複数のバンプ下金属層上に形成され上面及び上面に接合される環状の表面を有する複数の銅含有バンプと、銅含有バンプの上面及び環状の表面を被覆するバンプ被覆部を有する少なくとも１つの有機障壁層と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
半導体装置が有機障壁層を備えることで、銅含有バンプに微細ピッチを形成するとき、銅イオンの電離による短絡を防ぐことができる。
【考案の効果】
【０００７】
本考案によれば、有機障壁層を有する半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本考案の第一実施形態による半導体装置の断面の概略図である。
【図２】本考案の第二実施形態による半導体装置の断面の概略図である。
【図３】本考案の第三実施形態による半導体装置の断面の概略図である。
【図４Ａ】本考案の第一実施形態による半導体装置の製造段階での断面の概略図である。
【図４Ｂ】本考案の第一実施形態による半導体装置の製造段階での断面の概略図である。
【図４Ｃ】本考案の第一実施形態による半導体装置の製造段階での断面の概略図である。
【図４Ｄ】本考案の第一実施形態による半導体装置の製造段階での断面の概略図である。
【図４Ｅ】本考案の第一実施形態による半導体装置の製造段階での断面の概略図である。
【図４Ｆ】本考案の第一実施形態による半導体装置の製造段階での断面の概略図である。
【図４Ｇ】本考案の第一実施形態による半導体装置の製造段階での断面の概略図である。
【図５】本考案の第一実施形態による半導体装置を利用した半導体パッケージの断面の概略図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
以下、本考案の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本考案は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１０】
（第一実施形態）
図１に示す本考案の第一実施形態による半導体装置１００は、キャリア１１０、複数のバンプ下金属層１２０、複数の銅含有バンプ１３０及び少なくとも１つの有機障壁層１４０を備える。キャリア１１０は、表面１１１、表面１１１上に形成される保護層１１２、及び表面１１１上に形成される複数の導電パッド１１３を有する。
【００１１】
保護層１１２は、複数の導電パッド１１３を露出する複数の開口部１１２ａを形成する。キャリア１１０は、シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板或いは銅箔基板のうちの何れか１つから選択される。第一実施形態では、キャリア１１０はシリコン基板である。
【００１２】
複数のバンプ下金属層１２０は、複数の導電パッド１１３上に形成される。複数の銅含有バンプ１３０は、複数のバンプ下金属層１２０に形成され、上面１３１及び上面１３１に接合される環状の表面１３２からなる。
【００１３】
有機障壁層１４０は、銅含有バンプ１３０の上面１３１及び環状の表面１３２を被覆するバンプ被覆部１４１からなる。好ましくは、バンプ下金属層１２０は、リングウォール１２１を有し、バンプ被覆部１４１は各バンプ下金属層１２０のリングウォール１２１を被覆する。第一実施形態では、有機障壁層１４０の厚さは１０μｍより薄く、有機障壁層１４０は、有機高分子材料から形成される。有機障壁層１４０は、ベンゾトリアゾール、フェニルイミダゾール、置換フェニルイミダゾール或いはアリールフェニルイミダゾールのうちの何れか１つであって、その構造式は以下の通りである。
【化１】
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【００１４】
有機障壁層１４０は、フェニルイミダゾール化合物、蟻酸、アンモニア水、酢酸及び水から形成され、且つ有機障壁層の混合物の粘度は１〜１．２ｃＰの範囲である。
半導体装置１００は、有機障壁層１４０を備えることで、複数の銅含有バンプ１３０が微細ピッチの場合に銅イオンの電離により短絡することを防ぐことができる。
【００１５】
次に、第一実施形態の半導体装置の製造工程を図４Ａから図４Ｇに基づいて、説明する。
第一実施形態の半導体装置の製造工程は、以下のステップを少なくとも備える。
まず図４Ａに示すように、表面１１１、表面１１１上に形成される保護層１１２、及び表面１１１上に形成される複数の導電パッド１１３を有するキャリア１１０を提供される。
保護層１１２は、複数の開口部１１２ａで構成されるとともに複数の開口部１１２ａは複数の導電パッド１１３に露出され、キャリア１１０はシリコン基板、ガラス基板、セラミック基板或いは銅箔基板のうちの何れか１つから選択される。第一実施形態では、キャリア１１０はシリコン基板である。
【００１６】
次に、図４Ｂに示すように、複数のバンプ下金属層１２０を複数の導電パッド１１３上に形成する。バンプ下金属層１２０は、保護層１１２上に延びるように形成されるとともにリングウォール１２１を形成する。
【００１７】
次に、図４Ｃに示すように、フォトレジスト層Ｐを保護層１１２上及び複数のバンプ下金属層１２０上に形成する。続いて、図４Ｄに示すように、図案化されたフォトレジスト層Ｐに複数のバンプ開口部Ｐ１を形成し、バンプ開口部Ｐ１はバンプ下金属層１２０を露出する。
【００１８】
次に、図４Ｅに示すように、含銅金属層Ｍを複数のバンプ下金属層１２０上に形成させ、含銅金属層Ｍに複数の銅含有バンプ１３０を形成させる。続けて、図４Ｆに示すように、フォトレジスト層Ｐを除去し、銅含有バンプ１３０を露出させる。これにより、銅含有バンプ１３０は、上面１３１及び上面１３１に接合される環状の表面１３２を有する。
【００１９】
最後に、図４Ｇに示すように、銅含有バンプ１３０を覆うように有機障壁層１４０を形成する。また、有機障壁層１４０は銅含有バンプ１３０の上面１３１、環状の表面１３２及び各バンプ下金属層１２０のリングウォール１２１を被覆するバンプ被覆部１４１を有する。第一実施形態では、有機障壁層１４０の厚さは１０μｍより薄く、有機障壁層１４０の材料は、有機高分子材料から選択させる。有機障壁層１４０は、ベンゾトリアゾール、フェニルイミダゾール、置換フェニルイミダゾール、或いはアリールフェニルイミダゾールのうちの何れか１つから選択され、その構造式は以下の通りである。
【化２】
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【００２０】
有機障壁層１４０は、フェニルイミダゾール化合物、蟻酸、アンモニア水、酢酸及び水から形成され、有機障壁層の混合物の粘度は、１〜１．２ｃＰの範囲である。
【００２１】
また、本考案の第一実施形態による半導体装置１００を利用する半導体パッケージ１０を図５に示す。半導体パッケージ１０は、半導体装置１００及び基板３００を少なくとも備える。
【００２２】
半導体装置１００は、キャリア１１０、複数のバンプ下金属層１２０、複数の銅含有バンプ１３０、及び少なくとも１つの有機障壁層１４０を備える。キャリア１１０は、表面１１１、表面１１１に形成される保護層１１２及び表面１１１に形成される複数の導電パッド１１３を有する。
【００２３】
保護層１１２は、複数の開口部１１２ａで構成されるとともに複数の開口部１１２ａは、複数の導電パッド１１３を露出する。キャリア１１０は、シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板或いは銅箔基板のうちの何れか１つから選択される。第一実施形態では、キャリア１１０はシリコン基板である。
【００２４】
複数のバンプ下金属層１２０は、複数の導電パッド１１３上に形成される。また、バンプ下金属層１２０は、リングウォール１２１を有し、複数の銅含有バンプ１３０は複数のバンプ下金属層１２０上に形成される。銅含有バンプ１３０は、上面１３１及び上面１３１に接合される環状の表面１３２を有する。
【００２５】
有機障壁層１４０は、銅含有バンプ１３０の環状の表面１３２及び各バンプ下金属層１２０のリングウォール１２１を被覆するバンプ被覆部１４１を有する。有機障壁層１４０の厚さは１０μｍより薄く、有機障壁層１４０は、有機高分子材料から形成される。有機障壁層１４０の材料は、ベンゾトリアゾール、フェニルイミダゾール、置換フェニルイミダゾール、或いはアリールフェニルイミダゾールのうちの何れか１つから選択される。有機障壁層１４０は、フェニルイミダゾール化合物、蟻酸、アンモニア水、酢酸及び水から形成され、有機障壁層の混合物の粘度は１〜１．２ｃＰの範囲である。
【００２６】
基板３００は、複数の連結パッド３１０及びはんだマスク層３２０を有する。はんだマスク層３２０は、複数の連結パッド３１０を露出する複数の溝部３２１からなる。複数の連結パッド３１０は、複数の銅含有バンプ１３０に連結され、且つ有機障壁層１４０のバンプ被覆部１４１は、はんだマスク層３２０を被覆する。
【００２７】
（第二実施形態）
図２に示す本考案の第二実施形態による半導体装置１００では、有機障壁層１４０は保護層１１２を被覆する保護層被覆部１４２を更に有する。
【００２８】
（第三実施形態）
図３に示す本考案の第三実施形態による半導体装置２００は、キャリア２１０、複数の銅含有バンプ２２０及び少なくとも１つの有機障壁層２３０を少なくとも備える。キャリア２１０は、表面２１１、表面２１１上に形成される保護層２１２、及び表面２１１上に形成される複数の導電パッド２１３を有する。
【００２９】
保護層２１２は、複数の開口部２１２ａを構成するとともに複数の開口部２１２ａは複数の導電パッド２１３を露出する。キャリア２１０は、シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板或いは銅箔基板のうちの何れか１つから選択される。第三実施形態では、キャリア２１０はシリコン基板である。
【００３０】
複数の銅含有バンプ２２０は、複数の導電パッド２１３上に形成される。銅含有バンプ２２０は、上面２２１及び上面２２１に接合される環状の表面２２２を有する。
【００３１】
有機障壁層２３０は、銅含有バンプ２２０の上面２２１及び環状の表面２２２を被覆するバンプ被覆部２３１からなる。有機障壁層２３０の厚さは１０μｍより薄く、有機障壁層２３０は、有機高分子材料から形成される。有機障壁層２３０の材料は、ベンゾトリアゾール、フェニルイミダゾール、置換フェニルイミダゾール或いはアリールフェニルイミダゾールのうちの何れか１つから選択される。また、有機障壁層２３０は、フェニルイミダゾール化合物、蟻酸、アンモニア水、酢酸及び水から形成され、有機障壁層の混合物の粘度は１〜１．２ｃＰの範囲である。
【００３２】
以上、本考案はこのような実施形態に限定されるものではなく、考案の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０：半導体パッケージ、１００：半導体装置、１１０：キャリア、１１１：表面、１１２：保護層、１１２ａ：開口部、１１３：導電パッド、１２０：バンプ下金属層、１２１：リングウォール、１３０：銅含有バンプ、１３１：上面、１３２：環状の表面、１４０：有機障壁層、１４１：バンプ被覆部、１４２：保護層被覆部、２００：半導体装置、２１０：キャリア、２１１：表面、２１２：保護層、２１２ａ：開口部、２１３：導電パッド、２２０：銅含有バンプ、２２１：上面、２２２：環状の表面、２３０：有機障壁層、２３１：バンプ被覆部、３００：基板、３１０：連結パッド、３２０：はんだマスク層、３２１：溝部、Ｍ：含銅金属層、Ｐ：フォトレジスト層、Ｐ１：バンプ開口部。
【図１】
0003178119.tif 000005
【図２】
0003178119.tif 000006
【図３】
0003178119.tif 000007
【図４Ａ】
0003178119.tif 000008
【図４Ｂ】
0003178119.tif 000009
【図４Ｃ】
0003178119.tif 000010
【図４Ｄ】
0003178119.tif 000011
【図４Ｅ】
0003178119.tif 000012
【図４Ｆ】
0003178119.tif 000013
【図４Ｇ】
0003178119.tif 000014
【図５】
0003178119.tif 000015