(57)【要約】【課題】接続部材を安定して配置搭載することができ、繰返し熱応力に対しても電気的接続安定性に優れる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置２０は、半導体素子２１上に設けられる電極２２と、半導体素子２１上に相互に独立して設けられる複数の樹脂突起部材２４と、樹脂突起部材２４を覆い電極２２に接続されるように設けられる金属配線２５と、金属配線２５を介して樹脂突起部材２４上に設けられる略球状の導電接続部材２６とを備え、樹脂突起部材２４には導電接続部材２６を臨んで凹所２８が形成される。凹所２８の形状および寸法は、好ましくは、略円錐台状または略円柱状に形成され、導電接続部材２６の直径Ｄｂに対する開口部の直径ｄｈの比（ｄｈ／Ｄｂ）が１／３〜２／３、直径ｄｈに対する深さｈの比（ｈ／ｄｈ）が、０．２〜０．５である。【選択図】      図１
2004311842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、半導体素子上に設けられる電極と、半導体素子上に相互に独立して設けられる複数の樹脂突起部材と、樹脂突起部材を覆い電極に接続されるように設けられる金属配線と、金属配線を介して樹脂突起部材上に設けられる略球状の導電接続部材とを備え、導電接続部材と金属配線とが加熱されることによって電気的に接続されて外部接続電極を形成する半導体装置において、
前記樹脂突起部材には、
前記導電接続部材を臨んで凹所が形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記凹所は、
略円錐台状または略円柱状に形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記導電接続部材の直径Ｄｂに対する前記凹所の前記導電接続部材を臨んで開口する開口部の直径ｄｈの比（ｄｈ／Ｄｂ）が１／３以上２／３以下であり、
前記凹所の深さｈは、前記金属配線を介して前記樹脂突起部材上に設けられる前記導電接続部材の外周面と凹所の底面とが接触することのない深さに設定され、前記直径ｄｈに対する前記深さｈの比（ｈ／ｄｈ）が、０．２を超え０．５未満であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記樹脂突起部材は、
紫外線硬化樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体素子上に電極を設けるステップと、半導体素子上に相互に独立して複数の樹脂突起部材を設けるステップと、樹脂突起部材を覆い電極に接続されるように金属配線を設けるステップと、金属配線を介して樹脂突起部材上に略球状の導電接続部材を配するステップと、導電接続部材と金属配線とを加熱することによって電気的に接続して外部接続電極を形成するステップとを含む半導体装置の製造方法において、
前記樹脂突起部材を設けるステップは、
ステンシルを用いる印刷によって略円錐台形状を有する樹脂突起基部を形成するステップと、
スクリーンを用いる印刷によって前記樹脂突起基部上に略円筒形状を有する樹脂突起凹部を形成するステップ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６】
半導体素子上に電極を設けるステップと、半導体素子上に相互に独立して複数の樹脂突起部材を設けるステップと、樹脂突起部材を覆い電極に接続されるように金属配線を設けるステップと、金属配線を介して樹脂突起部材上に略球状の導電接続部材を配するステップと、導電接続部材と金属配線とを加熱することによって電気的に接続して外部接続電極を形成するステップとを含む半導体装置の製造方法において、
前記樹脂突起部材を設けるステップは、
ステンシルを用いる印刷によって略円錐台形状を有する樹脂突起基部を形成するステップと、
フォトリソグラフィによって前記樹脂突起基部の前記導電接続部材を臨む面に凹所を形成するステップ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子上に樹脂突起部材を備える半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機や携帯情報機器に代表される電子機器の小型化、軽量化の要求に伴い、これらの機器に使用する半導体装置の小型化、高密度化が図られている。この目的のために、半導体装置のサイズを半導体素子に極力近づけることにより小型化を図ったＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）構造の半導体装置が開発されている。ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）やＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）等のような外部接続リードを半導体パッケージのパッケージボディ部から外側に引き出した周辺端子配列型パッケージ構造に対し、ＣＳＰは外部接続電極を半導体素子直下に形成した面配列型パッケージ構造である。
【０００３】
このＣＳＰ構造をさらに低コスト化および小型化するものが、スーパーＣＳＰやウエハーレベルＣＳＰと称されるパッケージ構造である。スーパーＣＳＰおよびウエハーレベルＣＳＰは、従来のＣＳＰに比べて半導体製造プロセス工程から最終のパッケージ個片化工程まで、ウエハープロセスで製造できるので、パッケージの構造および製造プロセスの単純化が可能となり、プロセスコストの削減およびプロセス時間の短縮が見込まれる。しかしながら、ウエハーレベルＣＳＰは、実装基板と半導体素子との熱膨張率の差による応力を、接続部が直接受ける構造を有しているので、従来のパッケージ形態に比べ電極部の接続信頼性が低いという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決する従来技術に、以下のようなものがある。図１６は、従来技術の半導体装置１の構成を簡略化して示す断面図である。従来技術の半導体装置１は、ウエハー２と、ウエハー２上に形成された電極３と、ウエハー２上に形成された絶縁膜４と、樹脂部材５と、再配線パターン６と、外部接続電極と称する接続部材７とを含む。樹脂部材５は、半導体素子２上にそれぞれ独立して円錐台形状に形成され、再配線パターン６が、樹脂部材５から電極３まで延びている。再配線パターン６上には樹脂部材５の頂部を除いて保護層９が設けられる。接続部材７は、再配線パターン６を介して樹脂部材５上に配される。再配線パターン６と接続部材７とが加熱されることによって、実装基板との電気的接続部が形成される。この半導体装置１を実装した際、実装基板とウエハー２との熱膨張率の差により接続部で発生する応力が、独立して形成される樹脂部材５により緩和されるので、接続信頼性寿命を向上させることができる（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、従来技術には、次のような問題がある。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示すＡ部の拡大図であり、従来の半導体装置１の接続部材７に亀裂１０が生じた際の状態を示す。ウエハー２と実装基板とが実装された状態で、実装基板とウエハー２との熱膨張率の差により発生する応力は、図１６（ａ）に示す矢符１１方向に働き、この応力に起因して接続部材７に亀裂１０の発生することがある。この亀裂１０は、主として樹脂部材５上に形成される再配線パターン６の金属と接続部材７の金属とで形成される合金層１２で発生する。従来の半導体装置１における頂部の平坦な樹脂部材５は、矢符１１に示す方向の剪断応力に対して亀裂１０の進展を助長するという問題がある。
【０００６】
また実装基板との電気的接続部を形成する際、樹脂部材５上にはんだボール等の球状を有する接続部材７を配置搭載するけれども、接続部材７を搭載した直後に微小な振動や衝撃が加えられると、接続部材７が樹脂部材５上から脱落する現象の生じることがある。この原因は、半導体装置１の樹脂部材５が印刷法により形成されるとき、樹脂の特性（粘度やチクソ比）および印刷工程において被印刷物からマスクを外す際に印刷物である樹脂部材５に角が発生することにより、図１７に示すように円錐台形状を有する樹脂部材５の上面８が傾いた形状になり、接続部材７が樹脂部材５の上面８の傾斜方向に脱落することにある。
【０００７】
このような接続部材７脱落の問題の解決を示唆するもう一つの従来技術は、図１８に示すように基板１３の裏面１３ａに有底凹部１４を形成し、フラックス１５を装入した有底凹部１４に、はんだボール等の接続部材７を着設させることによって、接続部材７の脱落を防ぐというものである（特許文献２参照）。
【０００８】
しかしながら、もう一つの従来技術には、次のような問題がある。接続部材７が、基板１３に直接接続されるので、基板１３と実装基板とが実装されたとき、発生する熱応力を緩和することができないという問題、また基板１３に形成する有底凹部１４の形状を、碗状、平坦もしくはテーパ側面にすることが提案されているけれども、これらの有底凹部１４の形成方法が明らかにされていないという問題がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−８５５６０号公報
【特許文献２】
特開平１１−７４４０２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、接続部材を安定して配置搭載することができ、繰返し熱応力に対しても電気的接続安定性に優れる半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体素子と、半導体素子上に設けられる電極と、半導体素子上に相互に独立して設けられる複数の樹脂突起部材と、樹脂突起部材を覆い電極に接続されるように設けられる金属配線と、金属配線を介して樹脂突起部材上に設けられる略球状の導電接続部材とを備え、導電接続部材と金属配線とが加熱されることによって電気的に接続されて外部接続電極を形成する半導体装置において、
前記樹脂突起部材には、前記導電接続部材を臨んで凹所が形成されることを特徴とする半導体装置である。
【００１２】
また本発明は、前記凹所は、略円錐台状または略円柱状に形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、半導体装置において外部接続電極を構成するべく設けられる樹脂突起部材には、導電接続部材を臨んで凹所が形成され、該凹所は略円錐台状または略円柱状に形成されることが好ましい。このことによって、略球状の導電接続部材を、樹脂突起部材に形成される凹所を塞ぐようにして配置搭載するとき、樹脂突起部材と導電接続部材との接触面積を大きくすることができるので、導電接続部材の載置安定性を向上することができる。特に凹所が略円錐台状または略円柱状に形成されるとき、凹所の導電接続部材を臨む開口部の平面図上への投影形状が円形となるので、樹脂突起部材の凹所に配置搭載される略球体の外周面との整合性が高まり、導電接続部材の載置安定性が一層向上される。
【００１４】
また樹脂突起部材に凹所が形成されるので、金属配線と導電接続部材とが加熱されて形成される合金層も樹脂突起部材の凹所に沿った形に形成される。このことによって、合金層は、熱応力の作用する方向に対して非平行に形成されることになるので、合金層に亀裂が発生したとしても、亀裂の進展が抑制される。したがって、金属配線と導電接続部材との電気的接続安定性が向上する。
【００１５】
また本発明は、前記導電接続部材の直径Ｄｂに対する前記凹所の前記導電接続部材を臨んで開口する開口部の直径ｄｈの比（ｄｈ／Ｄｂ）が１／３以上２／３以下であり、
前記凹所の深さｈは、前記金属配線を介して前記樹脂突起部材上に設けられる前記導電接続部材の外周面と凹所の底面とが接触することのない深さに設定され、前記直径ｄｈに対する前記深さｈの比（ｈ／ｄｈ）が、０．２を超え０．５未満であることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、導電接続部材の直径Ｄｂに対する樹脂突起部材に形成される凹所の導電接続部材を臨んで開口する開口部の直径ｄｈの比（ｄｈ／Ｄｂ）は、１／３〜２／３であり、凹所の深さｈは、金属配線を介して樹脂突起部材上に設けられる導電接続部材の外周面と凹所の底面とが接触することのない深さに設定され、直径ｄｈに対する深さｈの比（ｈ／ｄｈ）が、０．２〜０．５である。凹所の形状をこのように設定することによって、導電接続部材を樹脂突起部材の凹所に一層安定に載置し、脱落を防止することができる。
【００１７】
また本発明は、前記樹脂突起部材は、紫外線硬化樹脂からなることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、樹脂突起部材は、紫外線硬化樹脂からなる。紫外線硬化樹脂は、フォトリソグラフィによって容易にかつ精度良く凹所を形成することができるので、樹脂突起部材の素材として好適に用いられる。
【００１９】
また本発明は、半導体素子上に電極を設けるステップと、半導体素子上に相互に独立して複数の樹脂突起部材を設けるステップと、樹脂突起部材を覆い電極に接続されるように金属配線を設けるステップと、金属配線を介して樹脂突起部材上に略球状の導電接続部材を配するステップと、導電接続部材と金属配線とを加熱することによって電気的に接続して外部接続電極を形成するステップとを含む半導体装置の製造方法において、
前記樹脂突起部材を設けるステップは、
ステンシルを用いる印刷によって略円錐台形状を有する樹脂突起基部を形成するステップと、
スクリーンを用いる印刷によって前記樹脂突起基部上に略円筒形状を有する樹脂突起凹部を形成するステップとを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００２０】
本発明に従えば、半導体素子上に設けられる樹脂突起部材は、ステンシルを用いる印刷によって略円錐台形状を有する樹脂突起基部を形成するステップと、スクリーンを用いる印刷によって前記樹脂突起基部上に略円筒形状を有する樹脂突起凹部を形成するステップとを含んで作製される。このことによって、それぞれ独立した複数の樹脂突起部材を、一括して形成することが可能になるので、プロセスコストの削減およびプロセス時間の短縮を実現することができる。
【００２１】
また本発明は、半導体素子上に電極を設けるステップと、半導体素子上に相互に独立して複数の樹脂突起部材を設けるステップと、樹脂突起部材を覆い電極に接続されるように金属配線を設けるステップと、金属配線を介して樹脂突起部材上に略球状の導電接続部材を配するステップと、導電接続部材と金属配線とを加熱することによって電気的に接続して外部接続電極を形成するステップとを含む半導体装置の製造方法において、
前記樹脂突起部材を設けるステップは、
ステンシルを用いる印刷によって略円錐台形状を有する樹脂突起基部を形成するステップと、
フォトリソグラフィによって前記樹脂突起基部の前記導電接続部材を臨む面に凹所を形成するステップとを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００２２】
本発明に従えば、半導体素子上に設けられる樹脂突起部材は、ステンシルを用いる印刷によって略円錐台形状を有する樹脂突起基部を形成するステップと、フォトリソグラフィによって前記樹脂突起基部の前記導電接続部材を臨む面に凹所を形成するステップとを含んで作製される。このことによって、一括して樹脂突起部材を形成できるとともに、樹脂突起部材に容易にかつ精度良く凹所を形成することが可能になる
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である半導体装置２０の構成を簡略化して示す断面図である。半導体装置２０は、半導体素子２１と、半導体素子２１上に設けられる電極２２と、半導体素子２１上に絶縁膜２３を介して相互に独立して設けられる複数の樹脂突起部材２４と、樹脂突起部材２４を覆い電極２２に接続されるように設けられる金属配線２５と、金属配線２５を介して樹脂突起部材２４上に設けられる略球状の導電接続部材２６と、樹脂突起部材２４の導電接続部材２６が配置搭載される部分を除いて金属配線２５を被覆して保護する保護膜２７をと備える。
【００２４】
半導体素子２１は、たとえばシリコンウエハなどである。電極２２は、半導体素子２１上に形成される導通部分であり、たとえばアルミニウムなどが用いられる。絶縁膜２３は、半導体素子２１上に形成される絶縁層であり、たとえば感光性樹脂材料をスピンコートによって半導体素子２１上に塗布した後、フォトリソグラフィで電極２２部分を除去して形成される。
【００２５】
樹脂突起部材２４は、たとえばアクリル樹脂などの紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、シリコーン樹脂などの熱可塑性樹脂のいずれをも用いることができる。しかしながら、樹脂突起部材２４の作製にフォトリソグラフィを利用することのできる紫外線硬化樹脂が最も好適に用いられる。この樹脂突起部材２４には、導電接続部材２６を臨んで凹所２８が形成されることを特徴とする。この凹所２８の形成される樹脂突起部材２４の作製方法については後述する。
【００２６】
樹脂突起部材２４の凹所２８は、略円錐台状または略円柱状に形成されることが好ましく、本実施の形態では略円錐台状に形成される。さらに凹所２８が特定の寸法に形成されるとき、搭載される導電接続部材２６の脱落が防止され極めて安定に保持することができる。
【００２７】
図２は、樹脂突起部材２４の凹所２８の寸法と導電接続部材２６の直径Ｄｂとの関係を示す図である。図２（ａ）を参照して前述の特定の寸法について説明する。導電接続部材２６の直径Ｄｂに対する凹所２８の導電接続部材２６を臨んで開口する開口部の直径ｄｈの比（ｄｈ／Ｄｂ）は、１／３〜２／３を満足するように設定される。また凹所２８の深さｈは、図２（ｂ）に示すように金属配線２５を介して樹脂突起部材２４上に設けられる導電接続部材２６の外周面２６ａと凹所２８の底面とが接触することのない深さに設定され、直径ｄｈに対する深さｈの比（ｈ／ｄｈ：以後、この比をアスペクト比と呼ぶ）が、０．２〜０．５になるように設定される。
【００２８】
なお、図２（ｂ）のＢ部拡大図に示すように、樹脂突起部材２４の上面に形成される金属配線表面と凹所２８の底面に形成される金属配線表面との間の距離ｈを、樹脂突起部材２４に形成される凹所２８の深さとしているけれども、これは樹脂突起部材２４の凹所２８そのものの深さと厳密には異なる。しかしながら、樹脂突起部材２４を覆う金属配線２５の膜厚ｔがほぼ一様に形成されるので、樹脂突起部材２４に形成される凹所２８そのものの深さと、前記金属配線表面間の距離とを等しいとみなし、深さｈとして扱う。また樹脂突起部材２４の凹所２８の開口部の直径も、厳密には樹脂突起部材２４を覆うように形成される金属配線２５の膜厚ｔを考慮した直径でなければならないけれども、金属配線２５の膜厚ｔが薄いので、金属配線２５の膜厚ｔによって生じる差違を無視し、樹脂突起部材２４の凹所２８そのものの開口部の直径と金属配線２５によって覆われた場合の開口部の直径とを等しいとみなし、直径ｄｈとして扱うことにする。
【００２９】
以下に凹所２８の寸法限定理由について説明する。図３は、ｄｈ／Ｄｂ＞２／３の場合を例示する断面図である。凹所２８の開口部の直径ｄｈが、導電接続部材２６の直径Ｄｂの２／３倍よりも大きいとき、導電接続部材２６は、凹所２８の底面に幾何学的には外周面の一点において接して載置されているのみであるので、半導体素子２１表面に平行な方向に容易に移動して安定せず、往々にして脱落する。
【００３０】
図４は、ｄｈ／Ｄｂ＜１／３の場合を例示する断面図である。凹所２８の直径ｄｈが、導電接続部材２６の直径Ｄｂの１／３倍よりも小さいとき、導電接続部材２６は、凹所２８の形成される樹脂突起部材２４と円形に接することができるので、安定して載置される。しかしながら、加熱して金属配線２５と導電接続部材２６ａとを接続する際、導電接続部材２６ａがたとえばはんだボールであると、溶融したはんだボール２６ａのほとんどが凹所２８に流れ込んでしまうので、加熱処理後の導電接続部材２６が樹脂突起部材２４から突出する量が少なくなり、実装基板との接続機能を果たすことができなくなる。したがって、凹所２８の開口部の直径ｄｎと、導電接続部材２６の直径Ｄｂとの比（ｄｈ／Ｄｂ）を１／３以上２／３以下とした。
【００３１】
次にアスペクト比（ｈ／ｄｈ）の範囲限定理由について説明する。アスペクト比が０．５以上であると、たとえばはんだボールからなる導電接続部材２６は、加熱時に溶融したはんだのほとんどが凹所２８に流れ込み、図４に示すのと同様に実装基板との接続機能を果たすことができなくなる。一方アスペクト比が０．２以下であると、導電接続部材２６の外周面の一点において凹所２８の底面と接するようになり、図３に示すのと同様に脱落を生じるようになる。したがって、アスペクト比（ｈ／ｄｈ）を、０．２を超え０．５未満とした。
【００３２】
金属配線２５は、電極２２と導電接続部材２６とを電気的に接続するために設けられる配線であり、公知の印刷法や無電解めっき法を用いてＣｕやＣｕ合金などを素材として形成される。この金属配線２５を、以後再配線と呼ぶことがある。導電接続部材２６には、たとえばＳｂ−Ｐｂ合金からなるはんだボールが好適に用いられる。しかしながら、導電接続部材２６は、はんだボールに限定されるものではなく、球状に形成されたＡｕ、また球体の合成樹脂表面にめっきやスパッタリングなどでＡｕやはんだなどの導電性材料をコーティングしたものであってもよい。本明細書では、再配線２５と、再配線２５を保持する樹脂突起部材２４と、導電接続部材２６とによって構成される実装基板との電気的接続部分を外部接続電極３０と呼ぶ。
【００３３】
保護膜２７いわゆるパッシベーション膜は、装置表面、主として再配線２５の表面を機械的損傷や電気化学的損傷から保護するための保護層である。保護膜２７は、加熱処理により形成される酸化物層などによって構成される。
【００３４】
このように構成される半導体装置２０は、外部接続電極３０の電気的接続安定性に優れる。図５は、半導体装置２０を実装した状態を簡略化して示す断面図である。図５に示すように半導体装置２０は、外部接続電極３０と、実装基板３１上に外部接続電極３０に対応して設けられるランド３２とを接続するようにして実装される。
【００３５】
半導体装置２０に備わる導電接続部材２６は、樹脂突起部材２４に形成される凹所２８において樹脂突起部材２４（厳密には樹脂突起部材２４を覆う再配線２５）と接続される。このことによって、導電接続部材が円錐台形状の単に平坦な上面を有する樹脂突起部材と接続されて形成される外部接続電極に比べて、本発明の外部接続電極３０は、導電接続部材２６と樹脂突起部材２４との接続面積が大きくなり接続強度が向上する。したがって、半導体装置２０が実装された状態で、半導体素子２１と実装基板３１との熱膨張係数の相違に起因し半導体装置２０の使用時の発熱によって生じる矢符３３方向の応力、また外部から加えられる機械的応力に対する導電接続部材２６と樹脂突起部材２４との接続部の抵抗力が増大する。
【００３６】
さらに応力負荷によって外部接続電極３０には亀裂３４の発生することがあり、この亀裂３４は、導電接続部材２６と再配線２５とによって形成される合金層３５において発生する。合金層３５は、樹脂突起部材２４の凹所２８の形状に沿って形成されるので、矢符３３で示す応力負荷方向とは異なる方向に延びる。したがって、合金層３５において発生した亀裂３４は、応力負荷によって進展する途中で、合金層３５から導電接続部材２６中へ進展しなければならなくなるけれども、まず導電接続部材２６の本体と合金層３５との界面に亀裂伝播阻止作用があること、また導電接続部材２６本体の亀裂伝播感受性が、合金層３５の亀裂伝播感受性よりも低いので、亀裂伝播が抑制される。このことによって、外部接続電極３０の耐久寿命が長くなり、電気的接続安定性が向上する。
【００３７】
以下本発明の実施の態様である半導体装置２０の製造方法について説明する。
図６〜図１１は、本発明の実施の態様であるフォトリソグラフィを用いた樹脂突起部材２４の作製方法の概略を示す図である。図６に示すステップでは、半導体素子２１上に電極２２を設け、絶縁膜２３を形成した状態で、半導体素子２１の所定位置に樹脂突起部材２４を形成する。半導体素子２１表面に形成された絶縁膜２３上の所定位置に樹脂突起部材２４を形成するべく、前記所定位置に対応するように貫通孔である印刷孔３９の形成されたステンシルマスク４０に、感光性樹脂である紫外線硬化樹脂を主成分とする樹脂ペースト４１を滴下し、スキージ４２で印刷する。図７に示すステップでは、印刷によって円錐台形状の樹脂突起基部２４ａが形成される。
【００３８】
図８に示すステップでは、樹脂突起基部２４ａの円錐台上面の凹所を形成するべき部分にのみ光を照射することができるようにガラスマスク４３を準備する。ガラスマスク４３には、透光性を有するガラス基板４３ａの表面に、凹所を形成するための光遮蔽パターン４３ｂが形成される。図８（ｂ）は図８（ａ）に示すＤ部の拡大平面図であり、図８（ｂ）に示すように光遮蔽パターン４３ｂは、ガラス基板４３ａの表面に、前記凹所を形成するべき円形部分を除く他の部分に光遮蔽用のＣｒコーティングを施したものである。
【００３９】
図９に示すステップでは、ガラスマスク４３をとおして樹脂突起基部２４ａの凹所を形成するべき部分に光４５を照射する。図１０に示すステップでは、露光後の樹脂突起基部２４ａを有する半導体素子２１を現像液４６に浸漬し、樹脂突起基部２４ａの露光部分を除去する。図１１に示すステップでは、樹脂突起基部２４ａから露光部分を現像処理によって除去して略円柱形状の凹所２８を形成した後、紫外線照射によって樹脂を硬化させて樹脂突起部材２４が作製される。
【００４０】
図示を省くけれども、樹脂突起部材２４作製後のステップは、次のようである。半導体素子２１上の電極２２に接続され樹脂突起部材２４を覆うように再配線２５が形成される。樹脂突起部材２４の凹所２８に再配線２５を介して導電接続部材２６を載置し、たとえばリフロー炉で加熱することによって再配線２５と導電接続部材２６とを接続し、外部接続電極３０を形成する。またこのとき再配線２５を保護する保護膜２７も形成される。以上のようにして半導体装置２０が製造される。
【００４１】
導電接続部材２６と再配線２５との接続は、それぞれを構成する素材によってその挙動が異なるけれども、再配線２５の素材がＣｕ、導電接続部材２６がＳｎ−Ｐｂからなるはんだボールについて例示すると次のようである。導電接続部材２６を、再配線２５を介して樹脂突起部材２４の凹所２８に搭載し、リフロー炉により熱を供給することによって、再配線２５のＣｕと、はんだボール中のＳｎとの相互拡散が始まり、再配線２５の金属面に沿って合金層３５（ＳｎＣｕ系化合物）が形成され、導電接続部材２６と再配線２５とが接続されて外部接続電極３０が形成される。
【００４２】
樹脂突起部材２４の寸法および形成ピッチ等は、特に限定されものではなく、半導体装置２０の仕様に応じて種々の値が選択されてよいけれども、１例を示すと、円錐台上円の直径ｄｕ：０．５ｍｍ、凹所２８の開口部の直径ｄｈ：０．２ｍｍ、形成ピッチｐ：０．８ｍｍである。このような樹脂突起部材２４の形成に用いられるステンシルマスク４０として、厚み０．１５ｍｍ、印刷孔３９の直径ｄｓ：０．５ｍｍ、孔ピッチ０．８ｍｍのものが挙げられる。またガラスマスク４３としては、ピッチｐ：０．８ｍｍ、凹所形成円形部分４４の直径ｄｇ：０．２ｍｍに形成されたパターン４３ｂを有するものが挙げられる。
【００４３】
本実施の態様に示すように、印刷とフォトリソグラフィとを用いて凹所２８を有する樹脂突起部材２４を作製することによって、一括して樹脂突起部材２４を作製できるとともに、樹脂突起部材２４に容易にかつ精度良く凹所２８を形成することが可能になる。
【００４４】
図１２〜図１５は、本発明の他の実施の態様であるステンシルとスクリーンとによる印刷を用いた樹脂突起部材５２の作製方法の概略を示す図である。本実施の態様における半導体装置の構成は、前述の実施の態様における半導体装置と類似するので、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００４５】
図１２に示すステップでは、前述の実施の態様における図６に示すステップと同様にして、半導体素子２１表面に形成された絶縁膜２３上の所定の位置に樹脂突起部材２４を形成するべくステンシルマスク４０に、熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂ペースト５１を滴下し、スキージで印刷する。図１３に示すステップでは、印刷によって円錐台形状の樹脂突起基部５２ａが形成される。図１３（ａ）Ｅ部および図１３（ｂ）のＥ部拡大平面図に示されるように、樹脂突起基部５２ａの円錐台の高さは、前述の実施の態様で形成された樹脂突起基部２４ａよりも低く形成することが好ましい。
【００４６】
図１４に示すステップでは、樹脂突起基部５２ａの円錐台上面５３上にスクリーンマスク５４を用いて略円筒形状を有する樹脂突起凹部を、スキージ４２で印刷する。このとき樹脂突起凹部の基底部の外径が円錐台上円の直径とほぼ同一になるように形成することが望ましい。なお図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示すＦ部の拡大平面図であり、スクリーンマスク５４の樹脂突起凹部を印刷するべき部分の平面形状を表す。図１５に示すステップでは、印刷によって樹脂突起基部５２ａ上に樹脂突起凹部５２ｂが形成され、略円筒状の樹脂突起凹部５２ｂの内部空間が凹所２８となる。印刷によって形成された樹脂突起基部５２ａおよび樹脂突起凹部５２ｂを硬化熱処理することによって樹脂突起部材５２が作製される。樹脂突起部材５２が作製された後、前述の実施の態様と同様のステップにて半導体装置２０が製造される。
【００４７】
本実施の態様においても樹脂突起部材５２の寸法および形成ピッチ等は、特に限定されるものではなく、半導体装置２０の仕様に応じて種々の値が選択されてよいけれども、１例を示すと、略円錐台形状の上円の外径ｄｕ：０．５ｍｍ、凹所２８の開口部の直径ｄｈ：０．２５ｍｍ、形成ピッチｐ：０．８ｍｍである。このような樹脂突起部材５２の形成に用いられるステンシルマスク４０として、厚み０．０８ｍｍ、印刷孔３９の直径ｄｓ：０．５ｍｍ、孔ピッチ０．８ｍｍのものが挙げられる。またスクリーンマスク５４として、厚み０．１ｍｍ、樹脂突起凹部５２ｂ印刷部分の外径ｄｏ：０．４ｍｍ、内径ｄｉ：０．２５ｍｍのものが挙げられる。
【００４８】
本実施の態様に示すように、ステンシルマスク４０およびスクリーンマスク５４を用いる印刷法によって、一括して安価に凹所２８を有する樹脂突起部材５２を作製することができる。
【００４９】
（実施例）
以下本発明の実施例について説明する。本実施例では、半導体素子上に以下の寸法の樹脂突起部材を形成し、樹脂突起部材上に配置搭載された導電接続部材の載置安定性について試験した。
【００５０】
試験に用いた樹脂突起部材の寸法は、略円錐台形状の上円の直径ｄｕ：０．６ｍｍ、略円錐台形状の高さ：０．０８ｍｍとし、凹所の開口部の直径ｄｈ：０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍの４種類と、凹所の深さｈ：０．０８ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．０５ｍｍの３種類とを組合せた１２種類である。１２種類の樹脂突起部材には、アスペクト比（ｈ／ｄｈ）が本発明範囲である０．２を超え０．５未満の実施例１〜５と、アスペクト比が本発明範囲から外れる比較例１〜７とが含まれる。なお他の比較例８として凹所の形成されていない略円錐台形状の樹脂突起部材（ｄｕ：０．５ｍｍ、高さ：０．０８ｍｍ）をも作製し、試験に供した。導電接続部材には、直径Ｄｂ：０．４５ｍｍの球体形状を有し、Ｓｎ−Ｐｂからなるはんだボールを準備した。
【００５１】
１回の試験機会に、はんだボール４８個を樹脂突起部材上に配置搭載し、リフロー炉で加熱することによって、はんだボールと再配線との接続処理を行なった。１種類の樹脂突起部材について４回の試験を行ない、合計１９２個のはんだボールのうち、前記接続処理後に樹脂突起部材から脱落したはんだボールの数（脱落数と呼ぶ）を求めることによって載置安定性を評価した。なお脱落数が多いほど載置安定性が劣ると評価した。
【００５２】
評価結果を表１に示す。表１に示すように、アスペクト比およびｄｈ／Ｄｂが本発明範囲の実施例１〜５では、脱落数が０〜２個と極めて少なく、導電接続部材の載置安定性に優れることを明らかにした。アスペクト比および／またはｄｈ／Ｄｂが本発明範囲から外れる比較例１〜７および樹脂突起部材に凹所の形成されていない比較例８では、脱落数が１５個以上であり、導電接続部材の載置安定性に劣る。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体装置において外部接続電極を構成するべく設けられる樹脂突起部材には、導電接続部材を臨んで凹所が形成され、該凹所は略円錐台状または略円柱状に形成されることが好ましい。このことによって、略球状の導電接続部材を、樹脂突起部材に形成される凹所を塞ぐようにして配置搭載とき、樹脂突起部材と導電接続部材との接触面積を大きくすることができるので、導電接続部材の載置安定性を向上することができる。特に凹所が略円錐台状または略円柱状に形成されるとき、凹所の導電接続部材を臨む開口部の平面図上への投影形状が円形となるので、樹脂突起部材の凹所に配置搭載される略球体の外周面との整合性が高まり、導電接続部材の載置安定性が一層向上される。
【００５５】
また樹脂突起部材に凹所が形成されるので、金属配線と導電接続部材とが加熱されて形成される合金層も樹脂突起部材の凹所に沿った形に形成される。このことによって、合金層は、熱応力の作用する方向に対して非平行に形成されることになるので、合金層に亀裂が発生したとしても、亀裂の進展が抑制される。したがって、金属配線と導電接続部材との電気的接続安定性が向上する。
【００５６】
また本発明によれば、導電接続部材の直径Ｄｂに対する樹脂突起部材に形成される凹所の導電接続部材を臨んで開口する開口部の直径ｄｈの比（ｄｈ／Ｄｂ）は、１／３〜２／３であり、凹所の深さｈは、金属配線を介して樹脂突起部材上に設けられる導電接続部材の外周面と凹所の底面とが接触することのない深さに設定され、直径ｄｈに対する深さｈの比（ｈ／ｄｈ）が、０．２〜０．５である。凹所の形状をこのように設定することによって、導電接続部材を樹脂突起部材の凹所に一層安定に載置し、脱落を防止することができる。
【００５７】
また本発明によれば、樹脂突起部材は、紫外線硬化樹脂からなる。紫外線硬化樹脂は、フォトリソグラフィによって容易にかつ精度良く凹所を形成することができるので、樹脂突起部材の素材として好適に用いられる。
【００５８】
また本発明によれば、半導体素子上に設けられる樹脂突起部材は、ステンシルを用いる印刷によって略円錐台形状を有する樹脂突起基部を形成するステップと、スクリーンを用いる印刷によって前記樹脂突起基部上に略円筒形状を有する樹脂突起凹部を形成するステップとを含んで作製される。このことによって、それぞれ独立した複数の樹脂突起部材を、一括して形成することが可能になるので、プロセスコストの削減およびプロセス時間の短縮を実現することができる。
【００５９】
また本発明によれば、半導体素子上に設けられる樹脂突起部材は、ステンシルを用いる印刷によって略円錐台形状を有する樹脂突起基部を形成するステップと、フォトリソグラフィによって前記樹脂突起基部の前記導電接続部材を臨む面に凹所を形成するステップとを含んで作製される。このことによって、一括して樹脂突起部材を形成できるとともに、樹脂突起部材に容易にかつ精度良く凹所を形成することが可能になる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である半導体装置２０の構成を簡略化して示す断面図である。
【図２】樹脂突起部材２４の凹所２８の寸法と導電接続部材２６の直径Ｄｂとの関係を示す図である。
【図３】ｄｈ／Ｄｂ＞２／３の場合を例示する断面図である。
【図４】ｄｈ／Ｄｂ＜１／３の場合を例示する断面図である。
【図５】半導体装置２０を実装した状態を簡略化して示す断面図である。
【図６】本発明の態様であるフォトリソグラフィを用いた樹脂突起部材２４の作製方法の概略を示す図である。
【図７】本発明の態様であるフォトリソグラフィを用いた樹脂突起部材２４の作製方法の概略を示す図である。
【図８】本発明の態様であるフォトリソグラフィを用いた樹脂突起部材２４の作製方法の概略を示す図である。
【図９】本発明の態様であるフォトリソグラフィを用いた樹脂突起部材２４の作製方法の概略を示す図である。
【図１０】本発明の態様であるフォトリソグラフィを用いた樹脂突起部材２４の作製方法の概略を示す図である。
【図１１】本発明の態様であるフォトリソグラフィを用いた樹脂突起部材２４の作製方法の概略を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施の態様であるステンシルとスクリーンとによる印刷を用いた樹脂突起部材５２の作製方法の概略を示す図である。
【図１３】本発明の他の実施の態様であるステンシルとスクリーンとによる印刷を用いた樹脂突起部材５２の作製方法の概略を示す図である。
【図１４】本発明の他の実施の態様であるステンシルとスクリーンとによる印刷を用いた樹脂突起部材５２の作製方法の概略を示す図である。
【図１５】本発明の他の実施の態様であるステンシルとスクリーンとによる印刷を用いた樹脂突起部材５２の作製方法の概略を示す図である。
【図１６】従来技術の半導体装置１の構成を簡略化して示す断面図である。
【図１７】従来技術の半導体装置１において傾斜上面を８有する樹脂部材５に搭載された接続部材７例示する断面図である。
【図１８】もう一つの従来技術の半導体装置の構成を簡略化して示す断面図である。
【符号の説明】
２０  半導体装置
２１  半導体素子
２２  電極
２３  絶縁膜
２４，５２  樹脂突起部材
２５  金属配線
２６  導電接続部材
２７  保護膜
２８  凹所
３０  外部接続電極
４０  ステンシルマスク
４１，５１  樹脂ペースト
４２  スキージ
４３  ガラスマスク
５４  スクリーンマスク
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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