(57)【要約】【課題】ペーストの印刷時にパッシベーション層の表面に傷がつくことを有効に防止することが可能な印刷マスク及びフリップチップ型ＩＣの製造方法を提供すること。【解決手段】長穴状を成す複数の開口７を配列してなる印刷マスク６において、前記開口７の長手方向に沿ったエッジ部を開口７の配列方向と直交する方向に対して傾斜させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長穴状を成す複数の開口を配列してなり、該開口を介してペーストを被印刷物に塗布する印刷マスクにおいて、前記開口の長手方向に沿ったエッジ部を開口の配列方向と直交する方向に対して傾斜させたことを特徴とする印刷マスク。
【請求項２】
前記開口の長手方向に沿ったエッジ部が直線状を成していることを特徴とする請求項１に記載の印刷マスク。
【請求項３】
前記開口が直線状に配列されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の印刷マスク。
【請求項４】
前記開口の長手方向に沿ったエッジ部が開口の配列方向と直交する方向に対して５°〜４５°傾斜していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の印刷マスク。
【請求項５】
上面に複数のバリアメタル層を配列させ、隣接するバリアメタル層間に回路配線を被着させるとともに、該回路配線をパッシベーション層で被覆してなる半導体ウエハと、前記バリアメタル層に対応する長穴状の開口を複数有した印刷マスクとを準備する工程と、
印刷マスクの開口を、その長手方向に沿ったエッジ部が隣接するバリアメタル層間に被着された回路配線に対して傾斜するように、バリアメタル層上に配設する工程と、
印刷マスク上に供給されるペーストを前記開口を介してバリアメタル層上に印刷・塗布する工程と、
バリアメタル層上のペーストを焼成してバンプを形成する工程と、を備えたフリップチップ型ＩＣの製造方法。
【請求項６】
前記開口の長手方向のエッジ部が直線状を成していることを特徴とする請求項５に記載のフリップチップ型ＩＣの製造方法。
【請求項７】
前記開口の短手方向の幅がバリアメタル層の幅よりも大きいことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のフリップチップ型ＩＣの製造方法。
【請求項８】
前記開口のエッジ部が前記回路配線に対して５°〜４５°傾斜していることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のフリップチップ型ＩＣの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷ペーストを被印刷物に印刷・塗布するのに用いられる印刷マスク、並びに、回路基板上にフェースダウンボンディングによって搭載されるフリップチップ型ＩＣの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、回路パターンを有した回路基板の上面に、ＩＣをフェースダウンボンディングすること、すなわち、ＩＣの集積回路形成面を回路基板と対面させた状態でＩＣを回路基板上に実装することが行われている。
【０００３】
かかるフェースダウンボンディングに用いられるＩＣはフリップチップ型ＩＣと呼ばれ、その端子を回路基板上の回路パターンに対し半田等の導電材を介して接続させるようにしたものが一般的であった。
【０００４】
このような従来のフリップチップ型ＩＣとしては、半導体ウエハの一主面に被着されたニッケル等から成る複数のバリアメタル層上に半田バンプを選択的に形成した構造のものが知られており、かかるフリップチップ型ＩＣを回路基板上に実装する場合は、フリップチップ型ＩＣの半田バンプが回路基板上の対応する回路パターンと対向するようにしてフリップチップ型ＩＣを回路基板上に載置させ、しかる後、半田バンプを高温で加熱・溶融させることによってフリップチップ型ＩＣのバリアメタル層が回路基板上の回路パターンに半田接合される。
【０００５】
以上のようなフリップチップ型ＩＣは、通常、次のような手法により製作されている（図４乃至図６参照）。すなわち、
（１）上面に複数のバリアメタル層１３を直線状に配列させ、隣接するバリアメタル層１３間に回路配線１２を被着させるとともに、該回路配線１２をパッシベーション層１４で被覆してなる半導体ウエハ１１と、前記バリアメタル層１３に１対１に対応し、該バリアメタル層よりもひと回り大きな長円状の開口１７を複数有した印刷マスク１６とを準備し、
（２）次に、該印刷マスク１６を、その開口１７がバリアメタル層１３上に位置するように半導体ウエハ１１上に配設し、
（３）続いて、印刷マスク１６上に半田ペースト１５を供給し、しかる後、スキージを印刷マスク１６に対して押し付けながら所定の方向に移動させることにより、半田ペースト１５を開口１７を介してバリアメタル層１３上に印刷・塗布し、
（４）最後に、塗布した半田ペースト１５を溶融することによってバリアメタル層１３上に球状の半田バンプを形成し、半導体ウエハ１１を所定形状に加工することによってフリップチップ型ＩＣが完成する。
【０００６】
尚、回路配線１２は、半導体ウエハ１１上に設けられる図示しない半導体素子に電源電力や電気信号等を供給するための給電配線として機能するものであり、アルミニウム等の金属材料によりバリアメタル層１３の配列方向と直交する方向にパターニングされているのが一般的である。
【０００７】
また長円状を成す開口１７は印刷マスク１６において直線状に配列されており、かかる開口１７の長手方向に沿ったエッジ部は開口１７の配列方向に対して直交するように配されていることから、印刷マスク１６を半導体ウエハ１１上に配設した時、開口１７の上記エッジ部は隣接するバリアメタル層１３間の回路配線に対して略平行に配された形となる（図４参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５２−６８３６６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した半導体ウエハ１１の隣接するバリアメタル層１３間に設けられる回路配線１２は所定厚み（例えば０．５μｍ〜１．５μｍ）を有しているため、回路配線１２を被覆するパッシベーション層１４の表面には、回路配線１２の厚み、外形に応じた形に突出する突出部１４ａが存在している。このような突出部１４ａを有する半導体ウエハ１１に対して、先に述べた印刷マスク１６を配設した場合、パッシベーション層１４の突出部１４ａの根元に存在する角部に開口１７の長手方向に沿ったエッジ部が位置することが多く、この状態で印刷マスク１６をスキージ等を用いて半導体ウエハ１１に対して押圧すると、開口１７のエッジ部が上記角部に食い込み、パッシベーション層１４の表面が傷ついてしまう（図５，図６参照）。それ故、パッシベーション層１４の封止性が低下し、大気中の水分等による回路配線１２の腐食が発生する恐れがある。
【００１０】
かかる問題は開口１７の長手方向に沿ったエッジ部が直線状を成している場合、特に問題となる。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的はペーストの印刷時にパッシベーション層の表面に傷がつくことを有効に防止することが可能な印刷マスク及びそれを用いたフリップチップ型ＩＣの製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の印刷マスクは、長穴状を成す複数の開口を配列してなり、該開口を介してペーストを被印刷物に塗布する印刷マスクにおいて、前記開口の長手方向に沿ったエッジ部を開口の配列方向と直交する方向に対して傾斜させたことを特徴とする。
【００１３】
また本発明の印刷マスクにおいて、前記開口の長手方向に沿ったエッジ部が直線状を成していることを特徴とする。
【００１４】
更に本発明の印刷マスクにおいて、前記開口が直線状に配列されていることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の印刷マスクは、前記開口の長手方向に沿ったエッジ部が開口の配列方向と直交する方向に対して５°〜４５°傾斜していることを特徴とする。
【００１６】
一方、本発明のフリップチップ型ＩＣの製造方法は、上面に複数のバリアメタル層を配列させ、隣接するバリアメタル層間に回路配線を被着させるとともに、該回路配線をパッシベーション層で被覆してなる半導体ウエハと、前記バリアメタル層に対応する長穴状の開口を複数有した印刷マスクとを準備する工程と、印刷マスクの開口を、その長手方向に沿ったエッジ部が隣接するバリアメタル層間に被着された回路配線に対して傾斜するように、バリアメタル層上に配設する工程と、印刷マスク上に供給されるペーストを前記開口を介してバリアメタル層上に印刷・塗布する工程と、バリアメタル層上のペーストを焼成してバンプを形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また本発明のフリップチップ型ＩＣの製造方法において、前記開口の長手方向のエッジ部が直線状を成していることを特徴とする。
【００１８】
更に本発明のフリップチップ型ＩＣの製造方法において、前記開口の短手方向の幅がバリアメタル層の幅よりも大きいことを特徴とする。
【００１９】
また本発明のフリップチップ型ＩＣの製造方法において、前記開口のエッジ部が前記回路配線に対して５°〜４５°傾斜していることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、長穴状を成す複数の開口が配列された印刷マスクにおいて、開口の長手方向に沿ったエッジ部と開口の配列方向と直交する方向とを傾斜させるようにしたことから、前記開口に対応したバリアメタル層を有する半導体ウエハ上に印刷マスクを配設した場合、前記開口の長手方向に沿ったエッジ部が隣接するバリアメタル層間に存在する回路配線に対して傾斜するようになる。従って、ペーストの印刷時、印刷マスクを半導体ウエハに対して押し付けたとしても、回路配線の形状に応じて形成されたパッシベーション層の突出部の根元に存在する角部に印刷マスクの開口のエッジ部が食い込んでパッシベーション層の表面に大きな傷がつくことを有効に防止できる。従って、パッシベーション層の封止性が良好に維持され、回路配線の腐食等の問題を解決することができる。
【００２１】
本発明は開口の長手方向に沿ったエッジ部が直線状を成している場合、特に有効である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
印刷マスクの説明
図１は本発明の印刷マスクの一実施形態にかかる平面図であり、同図に示す印刷マスク６は、板状のマスク本体８に複数の開口７が配列された構造を有している。
【００２４】
マスク本体８は、金属材料、樹脂材料、あるいはこれらの材料を組み合わせたもの等、種々の材料により矩形状に形成されており、例えば、線状体を網目状に形成したメッシュに絶縁性の乳剤を塗布したものや、あるいは、板体そのもの等が好適に用いられる（本実施形態においては、マスク本体８は板体である）。またマスク本体８に用いられる金属材料としては、アルミニウム合金、ステンレス鋼、Ｎｉ合金、Ｃｒ合金等が考えられる。また樹脂材料としては、ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレンなどが考えられる。
【００２５】
マスク本体８に穿設される複数の開口７は、マスク本体８に対して例えば１００ｄｐｉ（ｄｏｔ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）〜３００ｄｐｉの密度で直線状に配列されており、その配列は一列もしくは複数列に設定される。
【００２６】
この開口７は、各々が長円形状や長方形状、平行四辺形状等を含んだ長穴形状を有しており、長手方向に沿ったエッジ部７ａが直線状を成すように形成されている。
【００２７】
また開口７は、印刷時、その内部をマスク本体８上に載置された半田ペーストや銀エポキシ等の導電ペーストが通過し得るようにするためのものであり、マスク本体８を厚み方向に貫通している。尚、マスク本体８が網目状のメッシュから成る場合、乳剤が塗布されない領域を開口７とするのが一般的である。
【００２８】
この開口７は、ペーストを被印刷物に対して良好に塗布するため、開口７の内周の表面粗さを算術平均粗さＲａで１．０μｍ以下に設定することが好ましく、開口７の内周の表面粗さがＲａで１．０μｍよりも大きいと、開口７の面積が１００００μｍ２以下と特に小さい場合、ペーストを良好に被印刷物に転写することが難しくなる。また開口７の内周の表面粗さの下限値は算術平均粗さＲａで０．０５μｍとすることが好ましく、開口７の表面粗さが０．０５μｍよりも小さいと、印刷マスク６の生産性低下を招くおそれがある。
【００２９】
開口７の大きさとしては、長手方向の幅が８０μｍ〜１５０μｍ、短手方向の幅が６０μｍ〜１００μｍのものが一例として考えられるが、通常、被印刷物においてペーストが塗布される箇所（例えばバリアメタル層等）よりも幅広になすことが好ましい。
【００３０】
尚、印刷マスク６は、例えばＮｉ合金から成る場合、従来周知のアディティブ法、すなわち、まず、感光性樹脂をシート状に塗布するとともに、該塗布した感光性樹脂を従来周知のフォトリソグラフィー技術を採用することにより、開口７に対応する領域以外を除去するようにパターニングし、しかる後、感光性樹脂を除去した領域に従来周知の電気メッキあるいは無電解メッキ法を採用することによりニッケルメッキを被着させ、最後に、感光性樹脂を除去することにより形成される。
【００３１】
また印刷マスク６がポリイミド樹脂からなる場合、例えば、ポリイミド樹脂の前駆体をスクリーン印刷法等によってシート状に塗布するとともに、これを焼成し、しかる後、開口７に対応する穴を従来周知のレーザー加工法を採用することにより形成される。
【００３２】
その他の製造方法によっても印刷マスク６を形成する方法は勿論可能であるが、印刷マスク６をアディティブ法で形成すれば、開口７の面積が１００００μｍ２以下の微細なパターンとする場合にも対応可能であるため、印刷マスク６をアディティブ法により形成することができるようにすべく、マスク本体をＮｉ合金やＣｒ合金等で形成することが好ましい。
【００３３】
フリップチップ型ＩＣの説明
次に、上述の印刷マスク６を用いてバンプが形成されたフリップチップ型ＩＣについて図を用いて詳細に説明する。
【００３４】
図２は本発明の製造方法によって製作されたフリップチップ型ＩＣの断面図であり、同図に示すフリップチップ型ＩＣは、大略的に半導体ウエハ１上に回路配線２やバリアメタル層３，パッシベーション層４，バンプ５等が設けられた構成となっている。
【００３５】
半導体ウエハ１は、単結晶シリコン等の半導体材料から成り、その上面に半導体素子（図示せず）や回路配線２、バリアメタル層３、パッシベーション層４等が被着され、これらを支持する支持母材として機能する。
【００３６】
このような半導体ウエハ１は、例えば従来周知のチョコラルスキー法（引き上げ法）等によって形成された単結晶シリコンのインゴット（塊）を所定厚みにスライスして板体を得るとともに、その表面を研磨し、しかる後、従来周知の熱酸化法によって板体表面全体に絶縁膜を形成することによって製作される。
【００３７】
また半導体ウエハ１上に形成される回路配線２は、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属材料により０．５μｍ〜１．５μｍの厚みに被着されており、図示しない半導体素子に外部からの電源電力や電気信号等を供給するための給電配線として機能する。
【００３８】
このような回路配線２の一部上面には複数のバリアメタル層３が半導体ウエハ１の端部に沿って直線状に配列されるように形成されており、該隣接するバリアメタル層間の領域に回路配線２の一部がバリアメタル層３の配列方向と直交するように介在されている。
【００３９】
またバリアメタル層３は、フリップチップ型ＩＣを回路基板上に実装する際、バリアメタル層３上に設けられるバンプ５の溶融に伴って回路配線２を形成するアルミニウム等が浸蝕されるのを有効に防止するためのものであり、バンプ５を構成する材料に対して濡れ性が良好となるような構造、例えば、半導体ウエハ１側から亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）を順次積層させた３層構造、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）の２層構造、もしくは、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の３層構造、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）の２層構造等の構造が考えられる。
【００４０】
尚、回路配線２は、従来周知のスパッタリング、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術を採用することにより半導体ウエハ１の上面に所定パターンに形成される。またバリアメタル層３は、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）の３層構造である場合、例えば、後述するパッシベーション層４を形成した後、該パッシベーション層４より露出した回路配線２の一部上面に、従来周知の無電解メッキ法等を採用することにより、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）を半導体ウエハ１側より順次積層して円柱状を成すように形成される。
【００４１】
一方、バリアメタル層３の非形成領域には、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）や酸化珪素（ＳｉＯ２）、ポリイミド等の電気絶縁材料から成るパッシベーション層４が回路配線２や図示しない半導体素子を被覆するように被着されている。
【００４２】
かかるパッシベーション層４は、半導体素子や回路配線２を待機と良好に遮断することで、半導体素子や回路配線２が大気中に含まれている水分等の接触により腐食するのを有効に防止するためのものであり、その一部はバリアメタル層３上の一部、具体的には外周上面を被覆していることが好ましい。
【００４３】
またパッシベーション層４には、バリアメタル層３間に存在する回路配線２の厚み、外形に応じた形に上方に突出する突出部４ａが形成されており、かかる突出部４ａは回路配線２に沿った形で存在している。
【００４４】
尚、パッシベーション層４は、従来周知のスパッタリング、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術等を採用することによって半導体ウエハ１の上面に０．５μｍ〜３．０μｍの厚みに形成される。
【００４５】
そして、先に述べたバリアメタル層３の上面には球状のバンプ５が形成されている。
【００４６】
前記バンプ５は、フリップチップ型ＩＣを回路基板上に実装する際、加熱されることによって溶融し、フリップチップ型ＩＣのバリアメタル層３と回路基板上の回路パターンとを電気的・機械的に接続するためのものであり、例えば錫（Ｓｎ）と銀（Ａｇ）と銅（Ｃｕ）とを９６．５：３．０：０．５の比率で溶融・固化させた半田や、銀エポキシ等の導電材により形成される。
【００４７】
フリップチップ型ＩＣの製造方法の説明
次に上述したフリップチップ型ＩＣを製造する方法について説明する。
【００４８】
（１）まず、上面に回路配線２やバリアメタル層３、パッシベーション層４を被着した半導体ウエハ１と、印刷マスク６と、ペースト５’とを準備する。
【００４９】
ペースト５’としては、多数の半田粒子にフラックス等を添加・混合して所定の粘度に調整した半田ペーストや、銀エポキシ等の導電ペーストが好適に用いられる。
【００５０】
（２）次に半導体ウエハ１上に印刷マスク６を配設する。
【００５１】
このとき、印刷マスク６は、その開口７が半導体ウエハ１上の対応するバリアメタル層３の真上に位置するように配設されるが、先に述べたように、開口７の長手方向に沿ったエッジ部と開口７の配列方向と直交する方向とを傾斜させているため、開口７のエッジ部が隣接するバリアメタル層３間の回路配線２に対して傾斜するようになる（図３参照）。従って、開口７のエッジ部がパッシベーション層表面の突出部４ａに対して傾斜することとなり、開口７のエッジ部の一部が突出部４ａの表面で支持される。
【００５２】
（３）続いて、印刷マスク６上にペースト５’を供給するとともに、スキージ等の押圧手段（本実施形態においてはスキージ）を印刷マスク６に対して押し当てた状態で押圧手段を移動させ、ペースト５’を開口７を介してバリアメタル層３上に塗布する。
【００５３】
このとき、印刷マスク６はスキージ等の押圧手段によって半導体ウエハ１に対して強く押し付けられることになるものの、先に述べたように、開口７の長手方向に沿ったエッジ部が回路配線２に対して傾斜しているため、開口７のエッジ部７ａが部分的に突出部４ａの表面で支持されることとなり、開口７のエッジ部７ａの大部分がパッシベーション層４の突出部４ａ近傍の角部（突出部４ａの側面とパッシベーション層４の平坦部との間の角部）に食い込み、パッシベーション層４の表面に大きな傷がつくといった不具合が有効に防止されることとなる。従って、パッシベーション層４の封止性が良好に維持され、回路配線２の腐食等の問題を解決することができる。
【００５４】
ここで、開口７の長手方向に沿ったエッジ部７ａの回路配線２に対する傾斜角αは５°〜４５°の範囲内に設定することが好ましく、傾斜角αが５°よりも小さいと、開口７のエッジ部７ａをパッシベーション層４の突出部４ａの表面で支持する領域が小さいため、印刷マスク６を半導体ウエハ１に対して特に強く押圧した場合、パッシベーション層４の表面に傷がつくことがある。一方、傾斜角αが４５°よりも大きいと、塗布したペースト５’が隣接するペースト５’同士で接触しやすくなるため、開口７を高密度に配列することが難しくなる。従って、開口７のエッジ部７ａの回路配線２に対する傾斜角αは５°〜４５°の範囲内に設定することが好ましく、開口７の高密度配列化の観点からは傾斜角αを３０°以下に設定することがより好ましい。
【００５５】
また開口７の長手方向に沿った一対のエッジ部７ａの少なくとも一方を最低２つの突出部４ａで支持させるように開口７のエッジ部７ａを回路配線２に対して傾斜させることがパッシベーション層４の損傷を防止する点で好ましく、更に好ましくは、開口７の長手方向に沿った一対のエッジ部７ａの双方をそれぞれ少なくとも２つの突出部４ａずつで支持されるように開口７のエッジ部７ａを回路配線に対して傾斜させると良い。
【００５６】
（４）そして、バリアメタル層３上に塗布したペースト５’を乾燥させ、最後にこれを溶融することによってペースト５’中の粒子を加熱・溶融して粒子同士を相互に結合させ、そのまま冷却することによってバリアメタル層３上に大きさが略均一に揃った球状のバンプ５が形成される。
【００５７】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良が可能である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、長穴状を成す複数の開口が配列された印刷マスクにおいて、開口の長手方向に沿ったエッジ部と開口の配列方向と直交する方向とを傾斜させるようにしたことから、前記開口に対応したバリアメタル層を有する半導体ウエハ上に印刷マスクを配設した場合、前記開口の長手方向に沿ったエッジ部が隣接するバリアメタル層間に存在する回路配線に対して傾斜するようになる。従って、ペーストの印刷時、印刷マスクを半導体ウエハに対して押し付けたとしても、回路配線の形状に応じて形成されたパッシベーション層の突出部の根元に存在する角部に印刷マスクの開口のエッジ部が食い込んでパッシベーション層の表面に大きな傷がつくことを有効に防止できる。従って、パッシベーション層の封止性が良好に維持され、回路配線の腐食等の問題を解決することができる。
【００５９】
本発明は開口の長手方向に沿ったエッジ部が直線状を成している場合、特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる印刷マスクの平面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるフリップチップ型ＩＣの製造方法によって製作されたフリップチップ型ＩＣの断面図である。
【図３】図２のフリップチップ型ＩＣの製造時において、印刷マスクを半導体ウエハ上に配設した場合の両者の位置関係を示す平面図である。
【図４】従来のフリップチップ型ＩＣの製造時において、印刷マスクを半導体ウエハ上に配設した場合の両者の位置関係を示す平面図である。
【図５】従来のフリップチップ型ＩＣの半田ペーストを形成する印刷工程を示す図である。
【図６】従来のフリップチップ型ＩＣの半田ペーストを形成する印刷工程を示す図である。
【符号の説明】
１・・・半導体ウエハ
２・・・回路配線
３・・・バリアメタル層
４・・・パッシベーション層
４ａ・・・突出部
５・・・バンプ
５’・・・ペースト
６・・・印刷マスク
７・・・開口
７ａ・・・開口の長手方向に沿ったエッジ部
８・・・マスク本体
【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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【図６】
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