(57)【要約】【課題】たとえば無電解めっきによるバンプを均一な高さに形成することができるようにする。【解決手段】集積回路と、集積回路に電気的に接続され、半導体基板１（１ａ）の表面に設けられた電極パッド２と、を含む半導体ウェハ１の全面を、電極パッド２の少なくとも一部に接する絶縁膜３で覆い、電極パッド２上の絶縁膜を除去することにより、絶縁膜３に開口部を設け、無電解めっき法で、電極パッド２上に電極パッド２に電気的に接続するバンプ６を形成するようにする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路、及び、前記集積回路に電気的に接続し、表面に設けられた電極パッドを有する半導体基板と、
前記半導体基板の少なくとも表面及び裏面に設けられ、無機材料からなる絶縁膜と、
前記電極パッド上に無電解めっきにより形成されたバンプとを備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体基板の側面に前記絶縁膜が設けられてい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】
前記電極パッドと前記バンプとの間には、さらに、金属層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
集積回路と、前記集積回路に電気的に接続され、半導体基板の表面に設けられた電極パッドと、を含む前記半導体基板の全面を、前記電極パッドの少なくとも一部に接する絶縁膜で被覆する工程と、
前記電極パッド上の前記絶縁膜を除去することにより、前記絶縁膜に開口部を設ける工程と、
無電解めっき法で、前記電極パッド上に前記電極パッドと電気的に接続するバンプを形成する工程と、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５】
前記バンプ形成工程の後に、前記絶縁膜を除去せずに前記半導体基板を切断することによって、半導体チップに個片化する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁膜被覆工程において、前記絶縁膜は、気相成長法により形成することを特徴とする請求項４又は５に記載の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、半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配線パターンを有する回路基板上に半導体チップを実装する方法の一つに、フェースダウンボンディング方式がある。特に、フェースダウンボンディング方式は、たとえば図３（ｅ）のように、半導体チップ５１ａの表面に導電部材からなるバンプ５６を配置し、バンプ５６によって半導体チップ５１ａと回路基板の配線パターンとを電気的に接続することができる。
【０００３】
ところで、バンプ５６を無電解めっき法により形成する場合、たとえば図３（ａ）に示すように、半導体ウェハ５１の複数の電極パッド５２を有する表面のみに、電極パッド５２を覆うように絶縁膜５３を形成する。さらに、図３（ｂ）に示すように、その絶縁膜５３上にレジスト膜５４を形成し、それぞれの電極パッド５２上のレジスト膜５４をエッチングにより除去して開口部５５を形成する。
【０００４】
次いで、図３（ｃ）に示すように、その開口部５５により露出する絶縁膜５３をドライエッチングにより除去して電極パッド５２を露出させた後、その半導体ウェハ５１を図示しないめっき槽内の所定の温度のめっき液に所定時間浸漬すると、それぞれの電極パッド５２上に金属が析出し、レジスト膜５４の開口部５５の形状に沿った所定の高さのバンプ５６が形成される。その後、図３（ｄ）に示すように、レジスト膜５４を除去し、さらに図３（ｅ）に示すように、ウェハ５１を点線矢印のように所定の寸法でダイシングすることにより、バンプ５６を有する複数の半導体チップ５１ａが形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体チップは複数の電極パッド５２を有するが、各電極パッド５２は、半導体ウェハ５１内部での回路構成によって、電気的に接続する接続先が異なる。この相異によって、各電極パッド５２は、上述した従来の無電解めっき法によるバンプ５６の形成方法において、各電極パッド５２の電位に差異が生じる。これにより、電極パッド５２上での金属の析出速度が異なり、バンプ５６の高さにばらつきが生じる場合がある。
【０００６】
本発明は、このような状況を解決するための半導体装置及びその製造方法を提供することができるものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、集積回路、及び、前記集積回路に電気的に接続し、表面に設けられた電極パッドを有する半導体基板と、前記半導体基板の少なくとも表面及び裏面に設けられ、無機材料からなる絶縁膜と、前記電極パッド上に無電解めっきにより形成されたバンプとを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の半導体装置によれば、半導体基板の裏面に被着する無機材料からなる絶縁膜を有する。半導体基板とは、少なくとも半導体素子と半導体素子に電気的に接続する配線と配線間を絶縁する層間絶縁膜とを内部に有する。たとえば、半導体基板は、半導体ウェハであってもよいし、半導体ウェハを個片化した半導体チップであってもよい。半導体基板の電極パッドが設けられた表面の裏面は、少なくとも一部が半導体材料からなるものである。この場合、裏面に設けられた絶縁膜によって、製造工程中や回路基板に搭載された後に半導体チップの裏面が露出している場合であっても、半導体チップの裏面が電気的に保護される。無機材料からなる絶縁膜は、樹脂と異なり弾性がきわめて小さい。このため、たとえば、半導体基板に加圧を加える工程が必要な場合にも、加圧力が絶縁膜に吸収されることがない。従って、半導体基板の裏面を保護しつつ、効果的に半導体基板に加圧力を加えることができる。また、絶縁膜を表裏面に設けることにより、半導体基板の強度が向上するばかりか、湿気等による影響も避けられる。
【０００９】
また、本発明の半導体装置は、半導体基板の側面にも絶縁膜が設けられているようにすることができる。これによれば、半導体基板の全面を、絶縁膜によって、電気的に保護することができる。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、集積回路と、前記集積回路に電気的に接続され、半導体ウェハの表面に設けられた電極パッドと、を含む前記半導体ウェハの全面を、前記電極パッドの少なくとも一部に接する絶縁膜で覆う工程と、前記電極パッド上の前記絶縁膜を除去することにより、前記絶縁膜に開口部を設ける工程と、無電解めっき法で、前記電極パッド上に前記電極パッドに電気的に接続するバンプを形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウェハの電極パッド上に無電解めっき法でバンプを形成する際に、半導体ウェハの絶縁膜に覆われていない表面から電荷がめっき液中に放出されるのを防ぐことができる。これにより、電極パッド間の電位差を少なくすることができる。従って、半導体ウェハの複数の電極パッド上のバンプの高さのばらつきを低減することができる。また、半導体ウェハの電極パッドの表面を覆う保護膜の形成時に、半導体ウェハの全面を覆うことにより、さらに保護樹脂等を設ける工程を設けなくとも、半導体ウェハの全面を絶縁膜により保護することができる。
【００１２】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記絶縁膜形成工程において、前記絶縁膜は無機材料からなる絶縁膜であってもよい。
【００１３】
これによれば、表面に設けられた絶縁膜によって、製造工程中や回路基板に搭載された後に半導体ウェハ等の裏面が露出している場合であっても、裏面が電気的に保護される。無機材料からなる絶縁膜は、樹脂と異なり弾性がきわめて小さい。このため、たとえば、半導体ウェハ等に加圧を加える工程が必要な場合にも、加圧力が半導体ウェハ等に吸収されることがない。従って、半導体ウェハ等の裏面を保護しつつ、効果的に半導体ウェハ等に加圧力を加えることができる。
【００１４】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記バンプ形成工程の後に、前記絶縁膜を除去せずに前記ウェハを切断することによって、半導体チップに個片化する工程を有する。
【００１５】
これによれば、少なくとも裏面に絶縁膜を有する半導体チップを形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する図において、図３と共通する部分には同一符号を付すものとする。
【００１７】
図１は、本発明の半導体装置の一実施の形態を示す図、図２は、図１の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【００１８】
図１に示す半導体装置は、電極パッド２を有する半導体基板１（１ａ）の少なくとも表面及び裏面に、電極パッド２上の少なくとも一部を避けて形成された絶縁膜３を有するとともに、電極パッド２上にバンプ６を有する。
半導体基板１（１ａ）は、少なくとも半導体素子と半導体素子に電気的に接続する配線と配線間を絶縁する層間絶縁膜とを内部に有する。たとえば、半導体基板は、半導体ウェハであってもよいし、半導体ウェハを個片化した半導体チップであってもよい。半導体素子は、トランジスタやダイオード等の能動素子でもよいし、キャパシタや抵抗等の受動素子でもよい。電極パッド２は、半導体素子に電気的に接続され、層間絶縁膜の最表層上に位置している。電極パッド２は、導電材料を含み、たとえば、アルミニウムで形成されている。
絶縁膜３は、少なくとも、半導体基板１（１ａ）の電極パッド２が設けられた表面と、該表面の裏面とに設けられている。絶縁膜３は、無機材料からなる。たとえば、この無機材料は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜で設けられてもよい。半導体基板１（１ａ）の該表面に設けられた絶縁膜と該裏面に設けられた絶縁膜とは、同一の無機材料からなるものであってもよい。また、半導体基板１（１ａ）の該表面に設けられた絶縁膜と該裏面に設けられた絶縁膜とは、同一工程において形成されたものであってもよい。絶縁膜３は、電極パッド２上に開口部を有している。半導体基板１（１ａ）の表面及び裏面に限らず、半導体基板１（１ａ）の側面に設けられてもよい。この場合、電極パッド上の少なくとも一部を除いて、半導体基板１（１ａ）の全表面に絶縁膜３が被着しているため、湿気等による影響を効果的に避けられる。
バンプ６は、少なくとも、絶縁膜３の開口部内の電極パッド２上に設けられる。バンプ６は、導電材料を含み、電極パッド２に電気的に接続してる。バンプ６は、無電解めっきにより形成されたものであってもよい。たとえば、バンプ６は、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ等の材料からなるものでもよいし、これらの材料を含む層を積層させたものであってもよい。電極パッド２とバンプ６との間には、金属拡散防止層やめっき配線層等の他の金属層が設けられるようにしてもよい。図１に示すように、バンプ６は、側面がストレート形状になっていてもよい。この場合、開口部の面積と、バンプ６の上面の面積とが、ほぼ同じであってもよい。この場合、バンプ６間の距離が短くても、バンプ６間のショートを避けることができる。
このように、本実施の形態にかかる半導体装置は、半導体基板１（１ａ）の裏面にも、無機材料からなる絶縁膜を有する。半導体基板１（１ａ）の電極パッド２が設けられた表面の裏面は、少なくとも一部が半導体材料からなるものである。この場合、裏面に設けられた絶縁膜３によって、製造工程中や回路基板に搭載された後に半導体基板１（１ａ）の裏面が露出している場合であっても、半導体基板１（１ａ）の裏面が電気的に保護される。無機材料からなる絶縁膜３は、樹脂と異なり弾性が小さい。このため、たとえば、半導体基板１（１ａ）に加圧を加える工程が必要な場合にも、加圧力が絶縁膜３に吸収されることがない。従って、半導体基板１（１ａ）の裏面を保護しつつ、効果的に半導体基板１（１ａ）加圧力を加えることができる。また、絶縁膜３を半導体チップ１ａ又は半導体ウェハ等の半導体基板１（１ａ）の表裏面に設けることにより、半導体基板１（１ａ）の強度が向上するばかりか、湿気等による影響も避けられる。
【００１９】
次に、このような構成の半導体装置の製造方法について説明する。なお、以下の説明においては、半導体基板１を、半導体ウェハ１として説明するものとする。
【００２０】
まず、図２（ａ）に示すように、半導体ウェハ１の複数の電極パッド２を有する表面と、その側面及び裏面とを含む半導体ウェハ１の全表面を覆う絶縁膜３を形成する。絶縁膜３は、電極パッド２の少なくとも一部に接して設けられている。絶縁膜３は、電極パッド２の側面に接しており、隣り合った電極パッド２間を絶縁していてもよい。絶縁膜３を形成するに際しては、気相成長法（ＣＶＤ）を用いることができる。このように、気相成長法（ＣＶＤ）を用いることで、半導体ウェハ１の全表面に絶縁膜３の形成を一度に行うことができ、製造プロセスを簡略化することができる。
【００２１】
次いで、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜３の開口部を形成するためのマスクを形成するために、絶縁膜３上にレジスト膜４を、絶縁膜３よりも厚く形成する。すなわち、無機材料からなる絶縁膜３の上に、有機材料からなる樹脂膜４を設ける。電極パッド２上のレジスト膜４をエッチングにより除去して開口部５を形成する。レジスト膜４に開口部５を形成するに際しては、ウェットエッチングやドライエッチングを用いることができる。
【００２２】
次いで、図２（ｃ）に示すように、その開口部５により露出する絶縁膜３をドライエッチング又はウェットエッチングにより除去して、絶縁膜３に電極パッド２上に位置する開口部を形成する。電極パッド２を露出させた後、その半導体ウェハ１を図示しないめっき槽内の所定の温度のめっき液に所定時間浸漬し、無電解めっき法によって、それぞれの電極パッド２上に金属をが析出させる。このとき、レジスト膜４の開口部５の形状に沿った所定の高さのバンプ６が形成される。すなわち、無電解めっき法によってバンプ６を形成する工程において、バンプ６が形成される電極パッド２上の一部を避けて、半導体ウェハ１の複数の電極パッド２を有する面と、その側面及び裏面とを含む全面に絶縁膜３が形成されている。このため、複数の電極パッド２間の電位差がなくなるか、小さくできる。すなわち、無電解めっき法によってバンプ６を形成する際に、供給される電荷の単位量が電極パッド２の種類によって異なることを防止することができる。従って、全てのバンプ６の高さがほぼ均一になるように形成できる。
【００２３】
その後、図２（ｄ）に示すように、レジスト膜４を除去し、さらに図２（ｅ）に示すように、半導体ウェハ１を点線矢印のように所定の寸法でダイシングやスクライビングによって切断して個片化する。これにより、半導体ウェハ１が個片化され、図１に示したバンプ６を有する複数の半導体チップ１ａが形成される。
このとき、絶縁膜３は、除去せずにそれぞれの半導体チップ１ａに残されるようにする。この場合、絶縁膜３が半導体チップ１の表面及び裏面に限らず、その側面に設けられる場合もある。
【００２４】
このように、本発明の実施の形態によれば、バンプ６を無電解めっき法で形成する際に、それぞれの半導体チップ１ａ又は半導体ウェハ１の少なくとも電極パッド２が設けられた表面及びその裏面に絶縁膜３が設けられる。これによって、半導体ウェハ１の電極パッド２上に無電解めっき法でバンプ６を形成する際に、半導体ウェハ１の絶縁膜３に覆われていない表面から電荷がめっき液中に放出されるのを防ぐことができる。これにより、電極パッド２間の電位差を少なくすることができる。従って、半導体ウェハ１の複数の電極パッド２上にほぼ均一な高さのバンプ６を形成することができる。また、半導体ウェハ１の電極パッド２の表面に被着する保護膜の形成時に、半導体ウェハ１の全面を覆うことにより、さらに保護樹脂等を設ける工程を設けなくとも、半導体ウェハ１の全面を絶縁膜３により保護することができる。
【００２５】
また、半導体ウェハ１の複数の電極パッド２を有する表面と、その側面及び裏面とを含む面全体に絶縁膜３を形成するに際しては、気相成長法（ＣＶＤ）を用いるようにしたので、他の工程をさらに設けなくても、ウェハ１の全表面での絶縁膜３の形成を一度に行うことができる。
【００２６】
また、開口部５により露出する絶縁膜３をドライエッチングにより除去するようにしたので、開口部５が微小であっても絶縁膜３の除去を確実に行うことができる。
【００２７】
また、半導体ウェハ１の切断工程において、絶縁膜３の除去を行わず、それぞれの半導体チップ１ａの少なくとも電極パッド２を有する表面及びその裏面に絶縁膜３が残されるようにしたので、それぞれの半導体チップ１ａの強度を向上させることができるばかりか、湿気等による影響も避けるようにすることができる。
【００２８】
本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法では、半導体ウェハ１の電極パッド２上にバンプ６を設ける場合を記載したが、半導体ウェハ１でなく、半導体ウェハ１を個片化した半導体チップ１ａ上にバンプ６を設ける場合に適用してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上の如く本発明に係る半導体装置及びその製造方法によれば、集積回路と、集積回路に電気的に接続され、半導体基板の表面に設けられた電極パッドと、を含む半導体ウェハの全面を、電極パッドの少なくとも一部に接する絶縁膜で覆い、電極パッド上の絶縁膜を除去することにより、絶縁膜に開口部を設け、無電解めっき法で、電極パッド上に電極パッドに電気的に接続するバンプを形成するようにしたので、たとえば半導体基板の複数の電極パッド上のバンプの高さのばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法の一実施の形態を示す工程図である。
【図３】従来の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１  半導体基板（半導体ウェハ）
１ａ  半導体チップ
２  電極パッド
３  絶縁膜
４  レジスト膜
５  開口部
６  バンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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