(57)【要約】【課題】応力緩和層に欠けがなくバンプ電極を多端子化可能な半導体装置を提供する、また、応力緩和層に欠けを生じない半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】応力緩和層５の形成に使用されるメタルマスク１１として、透孔１２の四隅部に、隣接する２辺の延長線ｘ−ｘ及びｙ−ｙの交点ｏよりも外側に膨らむ逃げ部１１ａを設けたものを用いる。このメタルマスク１１を用いると、応力緩和層５のパターニング時に逃げ部１２ａ内の少なくとも一部に応力緩和層材料が充填されるので、応力緩和層５の四隅部分に、隣接する２辺の延長線Ｘ−Ｘ及びＹ−Ｙの交点Ｏよりも外側に突出する突出部１４が形成される。これにより、応力緩和層５の形状不良に起因するバンプ電極９の減少を防止することができ、バンプ電極の多端子化を図ることができる。【選択図】図７
2005150357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路形成面の外周部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第１絶縁膜と、当該第１絶縁膜上のバンプ電極配列領域に形成された平面形状が四角形の応力緩和層と、前記第１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する半導体装置において、
前記応力緩和層の四隅部に、隣接する２辺の延長線の交点よりも外側に突出する突出部を設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
平面形状が四角形の応力緩和層形成用の透孔が開設されたメタルマスクをシリコンウエハの回路形成面上に形成された第１絶縁膜上に重ね、当該第１絶縁膜上にスクリーン印刷法により応力緩和層を形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記メタルマスクとして、前記透孔の四隅部に、隣接する２辺の延長線の交点よりも外側に膨らむ逃げ部を設けたものを用いる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】
【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とその製造方法とに係り、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その形成方法とに関する。
【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９に示すように、回路形成面１の外周部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、外周部に配列された第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係数差に起因するひずみがバンプ電極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】
ところで、この種の半導体装置における応力緩和層５の形成は、ウエハプロセスにおいて、スクリーン印刷法、即ち、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。
【０００６】
従来より、メタルマスクに開設される応力緩和層形成用の透孔は、第１絶縁膜４上に形成しようとする応力緩和層５と同一形状及び同一サイズに形成されている。例えば、第１絶縁膜４上に平面形状が正方形の応力緩和層５を形成する場合、図１０に示すように、メタルマスク１１にはこれと同一サイズの正方形の透孔１２が開設される。
【特許文献１】特開平１１−１９１５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、応力緩和層５はその性質上絶縁膜４，７などに比べて厚みが大きく、メタルスクリーンと高粘度の応力緩和材料ペーストを用いなくてはならないので、印刷方法や印刷速度それにメタルスクリーンの板厚などを種々変更しても四角形の透孔１１の四隅部まで応力緩和層材料を均一に充填することが事実上困難で、図１１に示すように、透孔１１の四隅部に相当する部分に応力緩和層５の欠けや厚み不良１３を生じやすいという問題がある。
【０００８】
近年、ＣＳＰタイプの半導体装置にはより一層の多機能化が求められており、ますますバンプ電極９の多端子化が図られる傾向にあるが、応力緩和層５に欠けや厚み不良１３が生じるとバンプ電極９を配列可能な領域が狭まるため、バンプ電極９の多端子化を図ることが困難になる。
【０００９】
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、応力緩和層に欠けや厚み不良がなくバンプ電極を多端子化可能な半導体装置を提供すること、及び応力緩和層に欠けや厚み不良を生じない半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記の課題を解決するため、半導体装置に関しては、回路形成面の外周部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第１絶縁膜と、当該第１絶縁膜上のバンプ電極配列領域に形成された平面形状が四角形の応力緩和層と、前記第１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する半導体装置において、前記応力緩和層の四隅部に、隣接する２辺の延長線の交点よりも外側に突出する突出部を設けるという構成にした。
【００１１】
このように、応力緩和層の四隅部に、隣接する２辺の延長線の交点よりも外側に突出する突出部を設けると、少なくとも四角形の応力緩和層に相当するバンプ電極の配列領域を確保することができるので、バンプ電極の多端子化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明は、前記の課題を解決するため、半導体装置の製造方法に関しては、平面形状が四角形の応力緩和層形成用の透孔が開設されたメタルマスクをシリコンウエハの回路形成面上に形成された第１絶縁膜上に重ね、当該第１絶縁膜上にスクリーン印刷法により応力緩和層を形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、前記メタルマスクとして、前記透孔の四隅部に、隣接する２辺の延長線の交点よりも外側に膨らむ逃げ部を設けたものを用いるという構成にした。
【００１３】
このように、メタルマスクとして、透孔の四隅部に、隣接する２辺の延長線の交点よりも外側に膨らむ逃げ部を設けたものを用いると、逃げ部内の少なくとも一部に応力緩和層材料を充填することができ、応力緩和層の四隅部に突出部を形成することができるので、少なくとも四角形の応力緩和層に相当するバンプ電極の配列領域を確保することができ、バンプ電極の多端子化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の半導体装置は、応力緩和層の四隅部に、隣接する２辺の延長線の交点よりも外側に突出する突出部を設けたので、少なくとも四角形の応力緩和層に相当するバンプ電極の配列領域を確保することができ、バンプ電極の多端子化を図ることができる。
【００１５】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、メタルマスクとして、透孔の四隅部に、隣接する２辺の延長線の交点よりも外側に膨らむ逃げ部を設けたものを用いるので、逃げ部内の少なくとも一部に応力緩和層材料を充填することができて、応力緩和層の四隅部に突出部を形成することができる。よって、少なくとも四角形の応力緩和層に相当するバンプ電極の配列領域を確保することができ、バンプ電極の多端子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】
【００１６】
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３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バンプ電極側から見た要部平面図、図２は図１のＡ−Ａ部断面図、図３は実施形態に係る半導体装置に形成される応力緩和層の平面形状を示す平面図である。
【００１７】
本例の半導体装置も、基本的な構成については図９に示した従来例に係る半導体装置と同じであり、図１及び図２に示すように、回路形成面１の外周部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。
【００１８】
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。
【００１９】
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の中央部及びスクライブラインを除く回路形成面１上に形成される。この第１絶縁膜４は、再配線６と半導体回路の絶縁及び電気的干渉を防止するため、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。
【００２０】
応力緩和層５は、第１絶縁膜４よりも軟質の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。応力緩和層材料としては、半導体装置と配線基板との熱膨張係数差に起因するひずみを吸収する必要があることから、膜物性として、弾性率が０．５〜１ＧＰａで、線熱膨張係数が２００ｐｐｍ／℃以下のものを用いることが特に望ましい。本例の応力緩和層５は、図３に示すように、平面形状が略四角形に形成されており、その四隅部分には、隣接する２辺の延長線Ｘ−Ｘ及びＹ−Ｙの交点Ｏよりも外側に突出する突出部１４が形成されている。なお、この応力緩和層５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傾斜部５ａが形成されている。
【００２１】
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２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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
本例の半導体装置は、応力緩和層５の四隅部に、隣接する２辺の延長線Ｘ−Ｘ及びＹ−Ｙの交点Ｏよりも外側に突出する突出部１４を形成したので、少なくとも四角形の応力緩和層に相当するバンプ電極９の配列領域を確保することができ、応力緩和層５の形状不良に起因するバンプ電極９の減少を防止することができて、バンプ電極の多端子化を図ることができる。
【００２５】
次に、本発明に係る半導体装置製造方法の最良の実施形態を、図４乃至図９に基づいて説明する。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、図５は応力緩和層の形成工程を示すフロー図、図６は再配線の形成工程を示すフロー図、図７は実施形態に係る半導体装置の製造に使用されるメタルマスクの一部平面図、図８は実施形態に係る半導体装置の製造に使用されるメタルマスクの他の例を示す一部平面図である。
【００２６】
図４に示すように、実施形態に係る半導体装置は、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。
【００２７】
前記第１絶縁膜４上に応力緩和層５を形成する工程（手順Ｓ２）は、図５に示すように、シリコンウエハの第１絶縁膜４上又はパッシベーション膜３上に図７に例示するメタルマスク１１Ａ又は図８に例示するメタルマスク１１Ｂを位置決めして配置する工程（手順Ｓ１１）、メタルマスク１１Ａ又は１１Ｂ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１１Ａ又は１１Ｂに開設された透孔１２内に充填する工程（手順Ｓ１２）、第１絶縁膜４上又はパッシベーション膜３上からメタルマスク１１Ａ又は１１Ｂを引き上げる工程（手順Ｓ１３）、及び第１絶縁膜４上又はパッシベーション膜３上に形成された応力緩和層５を乾燥する工程（手順Ｓ１４）を含んで構成される。
【００２８】
図７に例示するメタルマスク１１Ａには、略正方形に形成された透孔１２の四隅部に、隣接する２辺の延長線ｘ−ｘ及びｙ−ｙの交点ｏよりも外側に膨らむ円形の逃げ部１２ａが設けられており、また、図８に例示するメタルマスク１１Ｂには、略正方形に形成された透孔１２の四隅部に、隣接する２辺の延長線ｘ−ｘ及びｙ−ｙの交点ｏよりも外側に膨らむ角形の逃げ部１２ｂが設けられている。したがって、これらのメタルマスク１１Ａ，１１Ｂを用いて応力緩和層５をパターニングすると、逃げ部１２ａ又は逃げ部１２ｂ内の少なくとも一部に応力緩和層材料を充填することができるので、図３に示すように、応力緩和層５の四隅部分に、隣接する２辺の延長線Ｘ−Ｘ及びＹ−Ｙの交点Ｏよりも外側に突出する突出部１４を形成することができる。
【００２９】
また、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）は、図６に示すように、フォトリソグラフィ法、即ち、第１絶縁膜４及び応力緩和層５上にクロム及び銅などを一様にスパッタリングして給電膜を形成する工程（手順Ｓ２１）、当該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）、現像処理によって再配線６の形状に対応する給電膜を露出させる工程（手順Ｓ２４）、露出させた給電膜に銅めっき及びニッケルめっきを施して第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Ｓ２５）、残存したフォトレジスト層を除去し、再配線６の形状以外に対応する給電層を露出させる工程（手順Ｓ２６）、及び露出された給電層を化学エッチングによって除去する工程（手順Ｓ２７）を含んで構成される。
【００３０】
本例の半導体装置製造方法は、メタルマスク１１として、透孔１２の四隅部に、隣接する２辺の延長線ｘ−ｘ及びｙ−ｙの交点ｏよりも外側に膨らむ逃げ部１１ａ又は逃げ部１１ｂを設けたものを用いるので、応力緩和層５のパターニング時に逃げ部１２ａ内又は逃げ部１２ｂ内の少なくとも一部に応力緩和層材料を充填することができ、図３に示すように、応力緩和層５の四隅部分に、隣接する２辺の延長線Ｘ−Ｘ及びＹ−Ｙの交点Ｏよりも外側に突出する突出部１４を形成することができる。よって、応力緩和層５の形状不良に起因するバンプ電極９の減少を防止することができ、バンプ電極の多端子化を図ることができる。
【００３１】
なお、前記実施形態においては、透孔１２の四隅部に円形の逃げ部１２ａ又は角形の逃げ部１２ｂを形成したが、透孔１２の四隅部に形成される逃げ部の形状はこれに限定されるものではなく、その他の任意の形状に形成することができる。また、逃げ部１２ａ，１２ｂの大きさも図示のものに限定される訳ではなく、応力緩和層材料の粘度等を考慮して任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態に係る半導体装置のバンプ電極側から見た要部平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ部断面図である。
【図３】実施形態に係る半導体装置に形成される応力緩和層の平面形状を示す平面図である。
【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】応力緩和層の形成工程を示すフロー図である。
【図６】再配線の形成工程を示すフロー図である。
【図７】実施形態に係る半導体装置の製造に使用されるメタルマスクの一部平面図である。
【図８】実施形態に係る半導体装置の製造に使用されるメタルマスクの他の例を示す一部平面図である。
【図９】従来例に係る半導体装置の斜視断面図である。
【図１０】従来例に係る半導体装置の製造に使用されるメタルマスクの一部平面図である。
【図１１】従来例に係る半導体装置の不都合を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
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    傾斜部
６    再配線
７    第２絶縁膜
８    第２ボンディングパッド
９    バンプ電極
１１    メタルマスク
１２    透孔
１１ａ，１１ｂ    逃げ部
【図１】
2005150357.tif 000003
【図２】
2005150357.tif 000004
【図３】
2005150357.tif 000005
【図４】
2005150357.tif 000006
【図５】
2005150357.tif 000007
【図６】
2005150357.tif 000008
【図７】
2005150357.tif 000009
【図８】
2005150357.tif 000010
【図９】
2005150357.tif 000011
【図１０】
2005150357.tif 000012
【図１１】
2005150357.tif 000013