(57)【要約】      （修正有）【課題】所要形状及び所要寸法の再配線を容易に形成することができて生産性に優れ、かつ高性能な半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置を、複数個の第１ボンディングパッド２と、回路形成面１を保護するパッシベーション膜３と、当該パッシベーション膜３上に形成された第１絶縁膜４と、当該第１絶縁膜４上に形成された応力緩和層５と、一端が第１ボンディングパッド２に接続され他端に形成された第２ボンディングパッド８が応力緩和層５上に配置された再配線６と、当該再配線６を保護する第２絶縁膜７と、第２ボンディングパッド８に設定されたバンプ電極９とから構成する。応力緩和層５の外周壁面５ａを５度〜３０度程度の緩斜面に形成し、当該外周壁面５ａ上における全ての再配線６の引き回し方向を、外周壁面５ａの上縁又は下縁の向きに対して垂直又は傾斜する方向に設定する。【選択図】図２
2005150148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路形成面の外周に沿って配列された複数個の第１ボンディングパッドと、当該第１ボンディングパッドの形成部を除く前記回路形成面上に形成された絶縁膜と、当該絶縁膜上のバンプ電極配列領域に形成された応力緩和層と、前記絶縁膜上及び前記応力緩和層上に形成され、一端が前記第１ボンディングパッドに接続された再配線と、当該再配線の他端に形成され前記応力緩和層上に配置された複数個の第２ボンディングパッドとを有し、前記応力緩和層の外周壁面が前記回路形成面に対して５度乃至３０度の角度で傾斜する斜面状に形成された半導体装置において、
前記外周壁面上における全ての前記再配線の引き回し方向を、当該再配線が形成される外周壁面の上縁又は下縁の向きに対して垂直又は傾斜する方向に設定したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記再配線の引き回し方向を、当該再配線が形成される外周壁面の上縁又は下縁の向きに対して４５度乃至１３５度の範囲に設定した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】
前記回路形成面の四隅部における前記第１ボンディングパッドの設定密度が、前記回路形成面の四辺の中間部における前記第１ボンディングパッドの設定密度よりも高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】
前記応力緩和層の外周壁面上における前記再配線が直線であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路形成面上に再配線が施されたＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）タイプの半導体装置に係り、特に、バンプ電極の下層に応力緩和層が設けられたＣＳＰタイプの半導体装置における応力緩和層の構成と当該応力緩和層上に配線される再配線の引き回し方向とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気機器の小型軽量化、高速化及び高機能化の要求に対処するため、電気機器に実装する半導体装置に対しても小型軽量化、高集積化及び実装の容易化の要求が益々高まっている。
【０００３】
従来より、これらの各要求に対応可能な半導体装置として、図５に示すように、周辺に沿って配列された第１ボンディングパッド（アルミパッド）２と、回路形成面１を保護するために第１ボンディングパッド２の形成部を除く回路形成面１上に形成されたパッシベーション膜（第１絶縁膜）３と、当該パッシベーション膜３上のバンプ電極配列領域に形成された応力緩和層５と、パッシベーション膜３上及び応力緩和層５上に形成され一端が第１ボンディングパッド２に接続された再配線６と、当該再配線６を保護するための第２絶縁膜７と、再配線６の他端に形成された第２ボンディングパッド８に設定されたバンプ電極９とを備えたＣＳＰと呼ばれる半導体装置が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
このＣＳＰタイプの半導体装置は、バンプ電極９を回路形成面１のほぼ全面に配置することができるので、周辺に沿って配列された第１ボンディングパッド２上に直接バンプ電極９を形成する場合に比べて各バンプ電極９間の距離を大きくすることができ、半導体装置の多端子化ひいては高機能化と電気機器に対する実装の容易化とを図ることができる。また、このＣＳＰタイプの半導体装置は、半導体素子を樹脂封止しないので、半導体装置の小型軽量化を図ることができる。さらに、このＣＳＰタイプの半導体装置は、バンプ電極９の下層に応力緩和層５を設けたので、バンプ電極９を介して半導体装置を電気機器側の配線基板上に実装した場合、半導体装置と配線基板との熱膨張率差に起因する熱応力がバンプ電極９と配線基板との間及びバンプ電極９と第２ボンディングパッド８との間に作用しにくく、各部の接続信頼性を高めることができて、半導体装置の耐久性の向上を図ることができる。
【０００５】
前記応力緩和層５の形成方法としては、特許文献１では、第１ボンディングパッド２上及びパッシベーション膜３上に均一厚さの感光性絶縁材料膜を形成した後、当該感光性絶縁材料膜の露光と現像とを順次行って、第１ボンディングパッド２の形成部分に応力緩和層５を有しない開口部を形成する方法が提案されている。この方法によると、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、応力緩和層５の外周壁面５ａがくさび状又は角部に丸みを有するくさび状若しくは角部に丸み又は斜面状の面取りを有する垂直面に形成される。
【０００６】
また、前記再配線６の形成方法としては、特許文献１では、図７に示すように、パッシベーション膜３及び応力緩和層５上にチタン膜とその上に積層された銅膜とからなるめっき給電膜をスパッタリングなどによって形成する工程（手順Ｓ１１）、当該めっき給電膜上にネガ型フォトレジスト層を均一な厚さに塗布する工程（手順Ｓ１２）、ネガ型フォトレジスト層を第２ボンディングパッド８を含む再配線６の形状に露光する工程（手順Ｓ１３）、露光部を現像処理によって除去し、露光部に対応するめっき給電膜を露出させる工程（手順Ｓ１４）、露出されためっき給電膜上に厚膜金属層を電解めっきする工程（手順Ｓ１５）、残存したネガ型フォトレジスト層を除去し、厚膜金属層が積層されていないめっき給電層を露出させる工程（手順Ｓ１６）、めっき給電膜と厚膜金属層とをエッチングし、めっき給電膜が単体で存在する部分とめっき給電膜上に厚膜金属層が存在する部分との膜厚の差を利用してめっき給電膜上に積層された厚膜金属層を選択的に残し、再配線６を形成する工程（手順Ｓ１７）を含む方法が提案されている。
【０００７】
なお、前記再配線６の形成方法としては、図８に示すように、パッシベーション膜３及び応力緩和層５上にクロム又は銅などを一様にスパッタリングしてめっき給電膜を形成する工程（手順Ｓ２１）、当該めっき給電膜上にフォトレジスト層を均一な厚さに形成する工程（手順Ｓ２２）、フォトレジスト層を第２ボンディングパッド８を含む再配線６の形状に露光する工程（手順Ｓ２３）、未露光部を現像処理によって除去し、未露光部に対応するめっき給電膜を露出させる工程（手順Ｓ２４）、露出されためっき給電膜を化学エッチングによって除去する工程（手順Ｓ２５）、残存したフォトレジスト層をアッシングにて除去し、露光部に対応するめっき給電膜を露出させる工程（手順Ｓ２６）、及び露出されためっき給電膜に銅めっきを施して第２ボンディングパッド８を含む再配線６を形成する工程（手順Ｓ２７）を含む方法も従来より提案されている。
【０００８】
上述のように、応力緩和層５の外周壁面５ａをくさび状又は角部に丸みを有するくさび状若しくは角部に丸み又は斜面状の面取りを有する垂直面に形成すると、当該外周壁面５ａ上には応力緩和層４の平面部分と同等の厚みのめっき給電膜を均一に形成することが困難で、当該めっき給電膜上に均質な厚膜金属層を積層することが困難になるため、特許文献１に記載の半導体装置では、再配線６の引き回し長さを極力短くして配線抵抗の増加を抑制するため、図５に示すように、全ての再配線６の引き回し方向が外周壁面５ａに対して直交する方向になるように再配線６の引き回し方向が設計されている。
【特許文献１】特開平１１−０５４６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、この種の半導体装置においては、応力緩和層５の形成を容易化し、半導体装置の低コスト化を図るため、応力緩和層５をスクリーン印刷法にて形成する半導体装置の製造方法が従来より提案されている。スクリーン印刷法によって形成された応力緩和層５の外周壁面５ａは、メタルマスク引き上げ後に応力緩和層材料が粘性流動するため、図９に示すように、回路形成面１に対する傾斜角度が５度〜３０度程度の緩斜面になる。
【００１０】
傾斜角度が５度〜３０度程度の緩斜面に形成された外周壁面５ａについては、スパッタリングなどによって応力緩和層５の平面部分と同等の厚みのめっき給電膜を均一に形成することができるので、当該めっき給電膜上に均質な厚膜金属層を積層することが可能となり、図１０に示すように外周壁面５ａの方向に再配線６を引き回すことも可能になって、再配線６の設計の自由度を高めることができる。
【００１１】
しかしながら、外周壁面の形成方向に再配線６を引き回すと、図７の再配線６の形成方法をとる場合には、フォトレジスト層の現像処理後に、図１１（ａ）に示すように、めっき給電膜６ａとフォトレジスト層１０との隅部にフォトレジスト層の現像液Ｌｄが残留しやすく、めっき給電膜６ａ上に所要形状及び所要寸法の厚膜金属層６ｂが積層されないという不都合を生じやすくなる。また、図８の再配線６の形成方法をとる場合には、不要なめっき給電膜のエッチング後に、図１１（ｂ）に示すように、応力緩和層５とめっき給電膜６ａ及びフォトレジスト層１０との隅部にエッチング液Ｌｅが残留しやすく、めっき給電膜６ａにアンダーカットが生じて所要形状及び所要寸法の再配線６が形成されないという不都合を生じやすくなる。
【００１２】
本発明は、かかる従来技術の不備を解決するためになされたものであり、その目的は、所要形状及び所要寸法の再配線を容易に形成することができて生産性に優れ、かつ高性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】
【００１３】
本発明は、前記の課題を解決するため、回路形成面の外周に沿って配列された複数個の第１ボンディングパッドと、当該第１ボンディングパッドの形成部を除く前記回路形成面上に形成された絶縁膜と、当該絶縁膜上のバンプ電極配列領域に形成された応力緩和層と、前記絶縁膜上及び前記応力緩和層上に形成され、一端が前記第１ボンディングパッドに接続された再配線と、当該再配線の他端に形成され前記応力緩和層上に配置された複数個の第２ボンディングパッドとを有し、前記応力緩和層の外周壁面が前記回路形成面に対して５度乃至３０度の角度で傾斜する斜面状に形成された半導体装置において、前記外周壁面上における全ての前記再配線の引き回し方向を、当該再配線が形成される外周壁面の上縁又は下縁の向きに対して垂直又は傾斜する方向に設定するという構成にした。
【００１４】
このように、応力緩和層の外周壁面上に形成される再配線の引き回し方向を、当該再配線が形成される外周壁面の上縁又は下縁の向きに対して垂直又は傾斜する方向に設定すると、製造時に余剰の現像液やエッチング液がフォトレジスト層に沿って流出しやすくなるので、余剰の現像液やエッチング液の滞留を抑制することができる。よって、所要形状及び所要寸法の再配線を容易に形成することが可能になり、良品の歩留まりの改善と半導体装置の高性能化とを図ることができる。
【００１５】
また、本発明は、前記構成の半導体装置において、前記再配線の引き回し方向を、当該再配線が形成される外周壁面の上縁又は下縁の向きに対して４５度乃至１３５度の範囲に設定するという構成にした。
【００１６】
このように、再配線の引き回し方向を当該再配線が形成される外周壁面の上縁又は下縁の向きに対して４５度乃至１３５度の範囲に設定すると、余剰の現像液やエッチング液の流出を促進することができ、余剰の現像液やエッチング液の滞留をより一層減少することができるので、所要形状及び所要寸法の再配線を容易に形成することが可能になり、良品の歩留まりを改善できると共に、半導体装置の高性能化を図ることができる。
【００１７】
また、本発明は、前記構成の半導体装置において、前記回路形成面の四隅部における前記第１ボンディングパッドの設定密度が、前記回路形成面の四辺の中間部における前記第１ボンディングパッドの設定密度よりも高いという構成にした。
【００１８】
応力緩和層の外周壁面の傾斜角度を５度〜３０度程度の緩斜面に形成すると、当該外周壁面上にスパッタリングなどによって応力緩和層の他の面と同等の厚みのめっき給電膜を均一に形成することができ、当該めっき給電膜上に均質な厚膜金属層を積層することができるので、任意の方向への再配線の引き回しが可能になる。したがって、回路形成面の四隅部における第１ボンディングパッドの設定密度が回路形成面の四辺の中間部における第１ボンディングパッドの設定密度よりも高い半導体装置についても再配線の形成が可能になり、この種の半導体装置のＣＳＰチップ化が可能になる。
【００１９】
また、本発明は、前記構成の半導体装置において、前記応力緩和層の外周壁面上における前記再配線が直線であるという構成にした。
【００２０】
このように、応力緩和層の外周壁面上における再配線を直線状に形成すると、余剰の現像液やエッチング液の流出を促進することができ、余剰の現像液やエッチング液の滞留をより一層減少することができるので、所要形状及び所要寸法の再配線を容易に形成することが可能になり、良品の歩留まりを改善できると共に、半導体装置の高性能化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の半導体装置は、応力緩和層の外周壁面上に形成される再配線の引き回し方向を、当該再配線が形成される外周壁面の上縁又は下縁の向きに対して垂直又は傾斜する方向に設定したので、製造時における余剰の現像液やエッチング液の滞留を抑制することができ、所要形状及び所要寸法の再配線を容易に形成することが可能になって、良品の歩留まりの改善及び半導体装置の高性能化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る半導体装置の最良の実施形態を、図１乃至図４に基づいて説明する。図１は実施形態に係る半導体装置の第２絶縁膜を除去した平面図、図２は図１のＡ−Ａ部断面図、図３は図１のＢ部拡大図、図４は実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフロー図である。
【００２３】
本例の半導体装置は、図１及び図２に示すように、回路形成面１の外周に沿って配列された複数個の第１ボンディングパッド２と、回路形成面１を保護するために第１ボンディングパッド２の形成部を除く回路形成面１上に形成されたパッシベーション膜３と、当該パッシベーション膜３上に形成された第１絶縁膜４と、当該第１絶縁膜４上のバンプ電極配列領域に形成された応力緩和層５と、第１絶縁膜４上及び応力緩和層５上に形成され一端が第１ボンディングパッド２に接続された再配線６と、当該再配線６を保護するために第１絶縁膜４上及び応力緩和層５上に形成された第２絶縁膜７と、再配線６の他端に形成された第２ボンディングパッド８に設定されたバンプ電極９とから構成されており、回路形成面１の四隅部における第１ボンディングパッド２の設定密度が、回路形成面１の四辺の中間部における第１ボンディングパッド２の設定密度よりも高くなっている。なお、回路形成面１には、所要の半導体素子群よりなる図示しない半導体回路がウエハプロセスで形成される。
【００２４】
第１ボンディングパッド２及びパッシベーション膜３の形成は通常のウエハプロセスで行われ、第１絶縁膜４、応力緩和層５、第２ボンディングパッド８を含む再配線６、第２絶縁膜７及びバンプ電極９の形成は、ウエハプロセス終了後の再配線工程において行われる。
【００２５】
第１絶縁膜４は、感光性ポリイミド樹脂などの感光性樹脂材料をもって構成され、図２に示すように、第１ボンディングパッド２の中央部を除く回路形成面１上に形成される。この第１絶縁膜４は、再配線６の形成時における第１ボンディングパッド２の損傷を防止するため、第１ボンディングパッド２の開口端を覆うように形成される。この第１絶縁膜４の形成は、半導体装置のもとになるシリコンウエハの回路形成面上に感光性樹脂材料よりなる樹脂層を均一な厚さに塗布した後、当該樹脂層を第１絶縁膜４の形状に露光して露光部を硬化し、次いで、未露光部を現像処理にて除去することによって行う。なお、パッシベーション膜３が十分な絶縁性を有する場合には、この第１絶縁膜４の形成を省略し、パッシベーション膜３の上に直接応力緩和層５を形成することもできる。
【００２６】
応力緩和層５は、第１絶縁膜４よりも軟質のポリイミド樹脂をスクリーン印刷することによって、第１ボンディングパッド２の設定部を除く第１絶縁膜４の内周部分に形成される。本例の応力緩和層５は、図１に示すように、平面形状が略四角形に形成されており、その外周部分には、図２に示すように、メタルマスク引き上げ後の応力緩和層材料の粘性流動により、回路形成面１に対する傾斜角度θが５度乃至３０度の緩斜面よりなる外周壁面５ａが形成されている。なお、外周壁面５ａの上縁５ａ１については、図２に示すようにシャープなエッジ状にならず、円弧状になる場合もある。この応力緩和層の形成は、第１絶縁膜４上に応力緩和層形成用の透孔が開設されたメタルマスクを位置決めして配置する工程、メタルマスク上に応力緩和層材料をポッティングし、ポッティングされた当該応力緩和層材料をスキージで展伸してメタルマスクの透孔内に充填する工程、第１絶縁膜４上からメタルマスクを引き上げる工程及び第１絶縁膜４上に形成された応力緩和層５を乾燥する工程を経て行われる。
【００２７】
第２ボンディングパッド８を含む再配線６は、銅めっきなどの導体によって形成され、図１乃至図３に示すように、第１絶縁膜４上及び応力緩和層５上に配列される。再配線６は、一端が第１ボンディングパッド２に接続され、他端の第２ボンディングパッド８が応力緩和層５上に所要の配列で形成される。そして、応力緩和層５の外周壁面５ａ上においては、所要形状及び所要寸法の再配線を容易に形成できるようにするため、図１に示すように、全ての再配線６の引き回し方向Ｙ−Ｙが、当該再配線が形成される外周壁面５ａの上縁５ａ１又は下縁５ａ２の向きＸ−Ｘに対して垂直又は傾斜する方向に設定され、かつ直線状に形成される。再配線６の引き回し方向Ｙ−Ｙを外周壁面５ａの上縁５ａ１又は下縁５ａ２の向きＸ−Ｘに対して傾斜する方向に設定する場合には、図３に示すように、その傾斜角度ψを４５度乃至１３５度の範囲に設定することが特に好ましい。この再配線６は、上述した図１０の形成方法又は図１１の形成方法によって形成することができる。
【００２８】
第２絶縁膜７は、応力緩和層５よりも硬質の感光性ポリイミド樹脂などの感光性樹脂材料をもって構成され、図２に示すように、第２ボンディングパッド８の中央部を除く第１絶縁膜４上及び応力緩和層５上に形成される。この第２絶縁膜７も、前記第１絶縁膜４と同様の方法で形成される。
【００２９】
バンプ電極９は、ハンダをボール状に成形してなるハンダボール、樹脂ボールの表面にハンダをコーティングしてなるコーティングハンダボール、その他のボール状導電材料をもって形成され、応力緩和層５上に配列された各第２ボンディングパッド８上に搭載される。
【００３０】
前記実施形態例に係る半導体装置は、図４に示すように、ウエハプロセスにて所要の回路形成面１とパッシベーション膜３とが形成されたシリコンウエハのパッシベーション膜３上に第１絶縁膜４を形成する工程（手順Ｓ１）、第１絶縁膜４上に応力緩和層５を形成する工程（手順Ｓ２）、第１絶縁膜４及び応力緩和層５上に第２ボンディングパッド８を含む再配線６を形成する工程（手順Ｓ３）、再配線６、第１絶縁膜４及び応力緩和層５の外面に第２絶縁膜７を形成する工程（手順Ｓ４）、第２ボンディングパッド８上にバンプ電極９を設定する工程（手順Ｓ５）、及びシリコンウエハをダイシングして半導体装置の個片を取り出す工程（手順Ｓ６）を経て製造される。なお、パッシベーション膜３が十分な絶縁性を有する場合には、パッシベーション膜３上に第１絶縁膜４を形成する工程（手順Ｓ１）については省略することもできる。
【００３１】
本例の半導体装置は、応力緩和層５の外周壁面５ａ上に形成される再配線６の引き回し方向Ｙ−Ｙを、当該再配線６が形成される外周壁面５ａの上縁５ａ１又は下縁５ａ２の向きＸ−Ｘに対して垂直又は傾斜する方向に設定したので、製造時に余剰の現像液やエッチング液がフォトレジスト層１０に沿って流出しやすく、余剰の現像液やエッチング液の滞留を抑制することができる。よって、所要形状及び所要寸法の再配線を容易に形成することができ、良品の歩留まりの改善と半導体装置の高性能化とを図ることができる。
【００３２】
また、本例の半導体装置は、応力緩和層５の外周壁面５ａ上における再配線６の引き回し方向Ｙ−Ｙを当該再配線６が形成される外周壁面５ａの上縁５ａ１又は下縁５ａ２の向きに対して４５度乃至１３５度の範囲に設定したので、製造時における余剰の現像液やエッチング液の流出がより容易となり、余剰の現像液やエッチング液の滞留をより一層低減できる。よって、所要形状及び所要寸法の再配線を容易に形成することができ、良品の歩留まりの改善と半導体装置の高性能化とを図ることができる。
【００３３】
さらに、本例の半導体装置は、応力緩和層５の外周壁面５ａ上に形成される再配線６の引き回し方向Ｙ−Ｙを、当該再配線６が形成される外周壁面５ａの上縁５ａ１又は下縁５ａ２の向きＸ−Ｘに対して垂直又は傾斜する方向に設定したので、再配線６の引き回しパターンの自由度を高めることができ、回路形成面１の四隅部における第１ボンディングパッド２の設定密度が回路形成面１の四辺の中間部における第１ボンディングパッド２の設定密度よりも高い半導体装置についても再配線の形成が容易になって、この種の半導体装置のＣＳＰチップ化を図ることができる。
【００３４】
加えて、本例の半導体装置は、応力緩和層５の外周壁面５ａ上における再配線６を直線状に形成するので、余剰の現像液やエッチング液の流出を促進することができ、余剰の現像液やエッチング液の滞留をより一層減少することができるので、所要形状及び所要寸法の再配線６を容易に形成することが可能になって、良品の歩留まりを改善できると共に、半導体装置の高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態に係る半導体装置の第２絶縁膜を除去した平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ部断面図である。
【図３】図１のＢ部拡大図である。
【図４】実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフロー図である。
【図５】従来例に係る半導体装置の斜視図である。
【図６】従来例に係る半導体装置における応力緩和層の外周壁面の形状を示す要部断面図である。
【図７】再配線形成方法の第１例を示すフロー図である。
【図８】再配線形成方法の第２例を示すフロー図である。
【図９】スクリーン印刷法によって形成される応力緩和層の外周壁面の形状を示す要部断面図である。
【図１０】従来例に係る半導体装置の第２絶縁膜を除去した平面図である。
【図１１】従来例に係る半導体装置の不備を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    回路形成面
２    第１ボンディングパッド
３    パッシベーション膜
４    第１絶縁膜
５    応力緩和層
５ａ    外周壁面
６    再配線
７    第２絶縁膜
８    第２ボンディングパッド
【図１】
2005150148.tif 000003
【図２】
2005150148.tif 000004
【図３】
2005150148.tif 000005
【図４】
2005150148.tif 000006
【図５】
2005150148.tif 000007
【図６】
2005150148.tif 000008
【図７】
2005150148.tif 000009
【図８】
2005150148.tif 000010
【図９】
2005150148.tif 000011
【図１０】
2005150148.tif 000012
【図１１】
2005150148.tif 000013