(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の接続パッドを備えるシリコンからなる半導体基板と、前記複数の接続パッドを除く、前記半導体基板上に設けられた絶縁膜と、それぞれ、前記絶縁膜上に設けられ前記各接続パッドに接続された複数の再配線と、前記各再配線上に設けられた複数のポストと、該複数のポストを除く前記半導体基板上面ほぼ全体に設けられた封止膜と、前記各ポスト上に形成されたハンダボールとを備えた半導体装置において、
前記封止膜を、弾性率が２０から２００Ｋｇ／ｍｍ2のマレイン酸骨格を有するビスマレイミド樹脂もしくは該ビスマレイミド樹脂にフィラーが含有された樹脂にて形成すると共に前記絶縁膜を前記封止膜と同一の材料または前記封止膜より大きい弾性率の材料で形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体基板の裏面側に、裏面ほぼ全体を覆う、弾性率が２０から２００Ｋｇ／ｍｍ2のビスマレイミド樹脂による裏面保護膜を備え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】
前記ビスマレイミド樹脂には、少なくともシリカ粒子が混入さ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４】
複数の接続パッドを有するチップ形成領域を複数備えるシリコンからなる半導体ウェハ基板を準備する工程と、該半導体ウェハ基板上の、前記複数の接続パッドを除くチップ形成領域上に絶縁膜を形成する工程と、前記半導体ウェハ基板上に、前記各接続パッドに接続された複数の再配線を形成する工程と、前記各再配線上に複数のポストを形成する工程と、前記複数のポストを除く前記半導体ウェハ基板上面ほぼ全体に、封止膜を形成する工程と、前記各ポスト上にハンダボールを形成する工程と、前記半導体ウェハ基板を前記チップ形成領域毎に分断して複数の半導体装置を形成する工程とを具備する半導体装置の製造方法において、
前記封止膜を、弾性率が２０から２００Ｋｇ／ｍｍ2のマレイン酸骨格を有するビスマレイミド樹脂もしくは該ビスマレイミド樹脂にフィラーが含有された樹脂にて形成すると共に前記絶縁膜を前記封止膜と同一の材料または前記封止膜より大きい弾性率の材料で形成したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体ウェハ基板の裏面側に、裏面ほぼ全体を覆う、弾性率が２
０から２００Ｋｇ／ｍｍ2のビスマレイミド樹脂による裏面保護膜を形成する工程を具備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】
前記封止膜に前記ポストを形成するための開口部をレーザ加工にて穿設する工程を具備することを特徴とする請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ビスマレイミド樹脂には、少なくともシリカ粒子が混入されてい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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＳＰ（Chip Size Package）構造の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、チップとパッケージのサイズがほぼ等しくなるＣＳＰ構造の半導体装置が知られており、その構造例を図１８に示す。この図に示す半導体装置２０は、絶縁膜形成、再配線形成、ポスト形成および樹脂封止膜形成の各工程からなるパッケージ処理を終えたウエハを個々のチップにダイシングして得られる、所謂ウエハレベルＣＳＰと呼ばれる構造を有している。
すなわち、半導体装置２０は、ウエハ（半導体基板）１の表面（回路面）側にアルミ電極等からなる複数の接続パッド２を有し、この接続パッド２の上面側には各接続パッド２の中央部を露出するように、酸化シリコンあるいは窒化シリコン等からなるパッシベーション膜３が形成されている。
【０００３】
そして、パッシベーション膜３の上面側には、各接続パッド２の中央部分が開口するよう絶縁膜４が形成される。絶縁膜４は例えばウエハ１の回路面側全面にポリイミド系樹脂材を塗布硬化させた後に、エッチング液を用いてレジストパターンニングおよび絶縁膜パターニングを施してからレジスト剥離することで形成される。
こうして形成される絶縁膜４上には、各接続パッド２と後述するポスト６とを電気的に接続する再配線５が形成される。再配線５上の所定箇所には、例えば柱状電極よりなる複数のポスト（突起電極）６が設けられる。
【０００４】
ポスト６を覆うように、ウエハ１の回路面全体に、例えばエポキシ等の樹脂が塗布、硬化されて封止膜７が形成される。そして、封止膜７の上端面が切削研磨されてポスト６の端面が露出され、露出されたポスト６の端面の酸化膜を取り除いた後、そこにハンダ印刷等のメタライズ処理を施すか、あるいはハンダボール６ａを形成することによって半導体装置２０が形成される・
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した構造の半導体装置２０では、下記▲１▼〜▲３▼に説明するように、歩留まり低下および信頼性低下を招く要因を抱えている。
【０００６】
▲１▼ウエハ１（例えばシリコン基板）の表面に形成される封止膜７に用いられる樹脂は、一般にウエハ１の表面に塗布された後、硬化される際に有る程度収縮するため、図１９に図示するようなウエハ全体に亙る反りが生じ易い。特に、封止膜７にエポキシ樹脂を用いると、その弾性率が大きい（３５０〜５００Ｋｇ／ｍｍ2）ため、大きな反りが生じる。
【０００７】
また、半導体装置２０の基板が、例えばシリコン基板である場合、シリコン基板の熱膨張率はエポキシ樹脂の熱膨張率より小さいため、温度変化によって基板と封止膜間に応力が発生して封止膜にクラックが入る等の問題が発生することがある。
そこで、封止膜の熱膨張率を基板の熱膨張率に合わせるように低下させるために、例えばシリカ粒子を熱膨張係数低下用粒子（フィラー）として混入させる場合があり、その場合には弾性率は更に増加し、このようなフィラーを７０％程度混入させた場合には、弾性率は２０００Ｋｇ／ｍｍ2程度に達し、ウエハ全体に生じる反り量も更に大きくなる。
【０００８】
例えば、６インチウエハ（厚み６２５μｍ）にエポキシ樹脂により封止膜７を形成する場合、前記フィラーを混入しない場合、反り量は０．５ｍｍ程度となり、フィラーが７０％程度混入されている場合、反り量は２ｍｍ程度になる。しかも、近年ではウエハ１の径が大型化する傾向にあるので、さらに反りが増加し、例えば８インチウェハの場合には反り量は３ｍｍ程度にも達する。このようにウエハ１全体に生じる反り量が増加すると、ウエハ１を個片化するダイシング時に切断位置ずれや切断時の割れ欠け（チッピング）を誘発したり、ウエハ搬送時の吸着不良等の弊害を招致し易くなり、歩留りが低下するという問題が生じる。
【０００９】
▲２▼環境問題に一層の配慮を必要とする昨今、環境対策としてハンダ材料の鉛フリー化が検討されている。鉛フリーハンダ（無鉛ハンダ）が採用された場合には、ハンダ溶融温度が従来の２３０〜２４０゜Ｃから２６０゜Ｃ程度に上昇することになる。
ところが、封止膜７を形成するエポキシ樹脂のＴＧＡ（５％体積減少温度）は２８０゜Ｃ〜３００゜Ｃであるから、鉛フリーハンダが採用されると、耐熱限度に近づき熱分解により劣化し易くなる結果、信頼性低下を招く懸念も生じてきている。
【００１０】
▲３▼封止膜７をエポキシ樹脂で形成した場合、その吸水率はＰＣＴ（１２１゜Ｃ、２気圧、１４０ｈ）で１．６〜１．８％、ポリイミドで形成した場合の吸水率は同様にして１〜２％程度であり、充分とは言えない。特に、ウエハレベルＣＳＰ構造では、個片化されたパッケージの側面や裏面からウエハ１（シリコン）が露出してしまうので、更に低い吸水率の封止膜７で保護することが望まれる。
また、一般に、エポキシ樹脂では塗布する際に、希釈材または溶剤を用いているため、塗布後に硬化させた際にボイドが発生したり、希釈材または溶剤成分が硬化時に抜けきれずに残さとして残ることがあり、これらが更に信頼性を低下させることがある。
【００１１】
そこで本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、歩留りの向上および信頼性の向上を図ることができる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数の接続パッドを備えるシリコンからなる半導体基板と、前記複数の接続パッドを除く、前記半導体基板上に設けられた絶縁膜と、それぞれ、前記絶縁膜上に設けられ前記各接続パッドに接続された複数の再配線と、前記各再配線上に設けられた複数のポストと、該複数のポストを除く前記半導体基板上面ほぼ全体に設けられた封止膜と、前記各ポスト上に形成されたハンダボールとを備えた半導体装置において、前記封止膜を、弾性率が２０から２００Ｋｇ／ｍｍ2のマレイン酸骨格を有するビスマレイミド樹脂もしくは該ビスマレイミド樹脂にフィラーが含有された樹脂にて形成すると共に前記絶縁膜を前記封止膜と同一の材料または前記封止膜より大きい弾性率の材料で形成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記半導体基板の裏面側に、裏面ほぼ全体を覆う、弾性率が２０から２００Ｋｇ／ｍｍ2のビスマレイミド樹脂による裏面保護膜を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記ビスマレイミド樹脂には、少なくともシリカ粒子が混入されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、複数の接続パッドを有するチップ形成領域を複数備えるシリコンよりなる半導体ウェハ基板を準備する工程と、該半導体ウェハ基板上の、前記複数の接続パッドを除くチップ形成領域上に絶縁膜を形成する工程と、前記半導体ウェハ基板上に、前記各接続パッドに接続された複数の再配線を形成する工程と、前記各再配線上に複数のポストを形成する工程と、前記複数のポストを除く前記半導体ウェハ基板上面ほぼ全体に、封止膜を形成する工程と、前記各ポスト上にハンダボールを形成する工程と、前記半導体ウェハ基板を前記チップ形成領域毎に分断して複数の半導体装置を形成する工程とを具備する半導体装置の製造方法において、前記前記封止膜を、弾性率が２０から２００Ｋｇ／ｍｍ2のマレイン酸骨格を有するビスマレイミド樹脂もしくは該ビスマレイミド樹脂にフィラーが含有された樹脂にて形成すると共に前記絶縁膜を前記封止膜と同一の材料または前記封止膜より大きい弾性率の材料で形成したことを特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、請求項５に記載の発明において、前記半導体ウェハ基板の裏面側に、裏面ほぼ全体を覆う、弾性率が２０から２００Ｋｇ／ｍｍ2のビスマレイミド樹脂による裏面保護膜を形成する工程を具備することを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明では、請求項５または６に記載の発明において、前記封止膜に前記ポストを形成するための開口部をレーザ加工にて穿設する工程を具備することを特徴とする。
【００２５】
請求項７に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、前記ビスマレイミド樹脂には、少なくともシリカ粒子が混入されていることを特徴とする。
【００２６】
本発明では、絶縁膜、封止膜あるいは層間絶縁膜をマレイン酸骨格を有する樹脂、より詳しくは低弾性率、高耐熱性および超疎水性の特性を備える液状ビスマレイミド樹脂にて形成するので、従来問題となっていたウエハの反りを大幅に低減でき、しかも耐湿性および耐熱性に富む為、信頼性向上を図ることが可能になっている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の概念について説明する。
＜本発明の概念＞
我々は、前述した従来の問題点のうち、特にウェハの反りの発生に対して、封止膜に用いる樹脂の弾性率が大きく影響していることを見出した。そして、反り量を低減させるには樹脂の弾性率が十分低いことが必要であることを見出した。
【００２８】
図１は、封止膜に用いる樹脂の弾性率と６インチウェハの反り量との関係を示したものである。ここで、従来のエポキシ樹脂の場合における弾性率は３５０〜５００Ｋｇ／ｍｍ2程度であり、このときの反り量は０．５ｍｍ程度である。また、フィラーを７０％程度混入した場合の弾性率は２０００Ｋｇ／ｍｍ2程度であり、このときの反り量は２ｍｍ程度である。
【００２９】
これに対して、樹脂の弾性率が十分に小さい、２０〜８０Ｋｇ／ｍｍ2の場合には、反り量は０．１μｍ程度しか発生せず、実質的には反りが殆ど無いに等しい状態とすることができることを見出した。そして、このような低い弾性率を実現できる樹脂材料として、液状ビスマレイミド樹脂を硬化させることによって形成した樹脂が適用できることを見出した。
【００３０】
この液状ビスマレイミド樹脂とは、マレイン酸骨格を有する樹脂であり、また、従来、同種の樹脂は固体でのみ得られていたが、これを液状化することによって、スピンコート、印刷、ディスペンス等の方法により塗布可能としたものである。なお、この際、希釈材や溶剤を用いることを不要とした。
また、この液状ビスマレイミド樹脂を硬化させて形成した樹脂では、熱膨張率調整のためのフィラーを混入させた場合も弾性率の増加は小さく、フィラーを７０％程度混入させた場合でも弾性率は２００Ｋｇ／ｍｍ2程度であり、その場合の反り量は５μｍ以下となり従来のエポキシ樹脂を用いた場合と比べて、反り量は１／４００程度となり、格段に小さくすることができる。
【００３１】
このように、本発明は、封止膜や絶縁膜等の樹脂膜に用いる樹脂材料の弾性率を十分小さい値にすることによって、ウェハの反り量を大幅に低減させるようにしたものである。以下に示す各実施形態は、上記樹脂膜を形成する材料として液状ビスマレイミド樹脂を用いるようにしたものである。
【００３２】
＜第１の実施形態＞
図２〜図４は、第１の実施形態による半導体装置２０の構造およびその製造工程を説明する為の断面図である。これらの図において前述した従来例（図１８参照）と共通する部分には同一の番号を付し、その説明を省略する。
第１の実施形態による半導体装置２０は、図２に図示する通り、図１８に図示した従来例と同一の構造を有している。このような構造において液状ビスマレイミド樹脂を封止膜用の樹脂として用い、それを塗布硬化して封止膜７を形成するようにしたものである。
【００３３】
次に、図３〜図４を参照して、第１の実施形態による半導体装置２０の製造工程について説明する。先ず図３（イ）に図示する通り、ウエハ１の回路面側に設けられたアルミ電極等からなる複数の接続パッド２の上面側に、それぞれ各接続パッド２の中央部を露出するように、酸化シリコンあるいは窒化シリコン等からなる絶縁膜をパッシベーション膜３として形成する。この後、パッシベーション膜３の上面側に各接続パッド２の中央部分が開口するよう絶縁膜４を形成する。
【００３４】
この絶縁膜４は、例えばウエハ１の回路面側全面にポリイミド系樹脂材を塗布硬化させた後に、エッチング液を用いてレジストパターンニングおよび絶縁膜パターニングを施してからレジスト剥離することで形成される。絶縁膜４は、ポリイミド系樹脂材を塗布してスピンコートする手法の他、スキージを用いる印刷法やノズルからのインク吐出による塗布法を用いることが可能であり、絶縁膜材料としてもポリイミド系樹脂材に限らず、エポキシ系樹脂材やＰＢＯ（ベンザオキシドール系）を用いても良い。
【００３５】
なお、上記絶縁膜４はウェハ１の回路面に外部からの水分や不純物の侵入を防ぐことを主な目的として、信頼性を向上させるために設けているものであるが、必ず必要なものではなく、絶縁膜４を上記パッシベーション膜３で代用させるようにしてもよい。その場合には、後述する再配線５や封止膜７はパッシベーション膜３上に形成される。
【００３６】
次に、図３（ロ）に図示するように、絶縁膜４に形成された開口部を介して露出される接続パッド２上に再配線５を形成する。再配線５は絶縁膜４の全面にＵＢＭスパッタ処理等によりＵＢＭ層（図示略）を堆積し、この後、導体層用のフォトレジスト塗布硬化させ、フォトリソグラフィ技術により所定形状の開口を有するパターニングを施した後、このレジストによって開口された部分に電解メッキを施すことで形成される。再配線５を形成する手法としては、これ以外に無電解メッキ方法を用いることもできる。配線材料としては、良好な導電特性を備える銅、アルミおよび金あるいはこれらの合金を用いる。
【００３７】
再配線５を形成した後には、図３（ハ）に図示するように、各再配線５上の所定箇所にポスト（突起電極）６を設ける。ポスト６は、例えば１００〜１５０μｍ程度の厚さでポスト形成用のフォトレジストを塗布硬化させた上、再配線５の所定箇所を露出する開口部を形成し、この開口部内に電解メッキを施すことで形成される。ポスト６を形成する手法としては、これ以外に無電解メッキ方法やスタッドバンプ法を用いることもできる。
【００３８】
ポスト材料は、良好な導電特性を備える銅、ハンダ、金あるいはニッケル等を用いる。なお、ポスト形成材料としてはんだを用いる場合は、この後リフロー処理を施す事により球状の電極を形成することも出来る。また、はんだを用いてポスト６を形成する場合には、上記の他に印刷法を用いることもできる。
こうして、図３（ハ）に図示した構造が形成された後は、図４（イ）に図示するように、ポスト６を覆うように、ウエハ１の回路面全体に液状ビスマレイミド樹脂を塗布した後、硬化させて封止膜７を形成する。液状ビスマレイミド樹脂を塗布する手法としては、印刷法、浸漬法、スピンコート法、ディスペンス法、ダイコート法を用いることができる。
【００３９】
ポスト６の樹脂封止後には、図４（ロ）に示すように、封止膜７の上端面を切削研磨してポスト６の端面を露出させ、その表面の酸化膜を取り除き、そこにハンダ印刷等のメタライズ処理を施すか、あるいはハンダボール６ａを形成する。そして、この後、予め定められたカットラインに沿ってウエハ１をダイシングしてチップに個片化することによって、図２に図示した構造の半導体装置２０が生成される。
【００４０】
以上のように、第１の実施形態によれば、封止膜７の材料として液状ビスマレイミド樹脂を用い、それを塗布硬化して封止膜７を形成したので、ウエハ１全体に生じる反り量を大幅に低減させることができる。
この為、ウエハ１を半導体装置２０に個片化するダイシングを行う際の切断位置ずれや切断時の割れ欠け（チッピング）、ウエハ搬送時の吸着不良等の、従来のエポキシ樹脂を用いていた場合の弊害を回避することが可能となり、歩留まりを向上させることができる。
【００４１】
また、ビスマレイミド樹脂は、高耐熱性（ＴＧＡ＝４３０゜Ｃ）を有しているため、ビスマレイミド樹脂を封止膜７に用いた場合には無鉛ハンダが採用された場合でも信頼性低下を招く虞がない。さらに、ビスマレイミド樹脂は吸水率が０．２％の超疎水性を有しているため、水分吸収による信頼性低下も回避できる。加えて、ビスマレイミド樹脂は、低誘電率（２．８ ａｔ１００ＭＨｚ）という特性も備える為、高周波デバイスに好適となっている。
また、液状ビスマレイミド樹脂では、前述のように、希釈材や溶剤を用いていないため硬化時にボイドや残さが発生することがなく、これらによる信頼性低下の虞がない。
【００４２】
なお、上述したように、ビスマレイミド樹脂ではフィラーを混入させても反りの問題が発生しないため、種々のフィラーを混入させることができ、それによって熱膨張率や誘電率を調整し得る。フィラーには、シリカ粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：テフロン（登録商標））粒子などを用いる。熱膨張率の調整においては、ウエハ１の熱膨張率と、実装基板（ガラスエポキシ基板）の熱膨張率に差が有り、後者が大きい。そこで、封止膜の熱膨張率を両者に合わせるために、例えば封止膜のウエハ１に近い側にフィラーを多く添加するようにしてもよい。また、テフロン（登録商標）粒子を添加すると誘電率を低減することができ（２．２〜２．４
ａｔ１００ＭＨｚ）、高周波特性を向上させることも可能になる。
【００４３】
＜第１の実施形態の変形例＞
次に、図５〜図６を参照して第１の実施形態の変形例による半導体装置２０の製造工程について説明する。変形例による製造工程が上述した第１の実施形態と相違する点は、レーザ加工にてポスト６を形成するための開口部を穿設することにある。
すなわち、液状ビスマレイミド樹脂は、レーザ照射によって容易に加工できる特性を有している。そこで、液状ビスマレイミド樹脂を封止膜７に用いた場合に、この特性を利用して、以下のように、開口部の穿設にレーザ加工を適用するようにしたものである。
【００４４】
まず、図５（イ），（ロ）に図示するように、ウエハ１の回路面側に設けられたアルミ電極等からなる複数の接続パッド２の上面側に、パッシベーション膜３、絶縁膜４および再配線５を形成した後、図５（ハ）に示すように、ウエハ１の回路面全体にビスマレイミド樹脂を塗布、硬化させて封止膜７を形成する。
この後、図６（イ）に示すように、レーザ加工によって封止膜７にポスト形成用の開口部を所定箇所に複数穿設し、続いて図６（ロ）に示すように、その穿設したポスト形成用の開口部にポスト形成材料を充填してポスト６を形成する。この場合、ＵＢＭ層を介した電解メッキを用いることができないので、蒸着、無電解メッキ、スタッドバンプ形成法、はんだボール搭載法あるいはハンダ材充填などの手法によりポスト６を形成することになる。
【００４５】
このように、レーザ加工にてポスト６を形成する変形例では、フォトマスクが不要となるため、コスト低減を図ることが可能になる。また、レーザの照射位置、ビーム幅およびビーム強度を制御するだけで所望のポスト形成用の開口部を穿設し得るので、迅速な対応が可能となり、品種変更に容易に対応可能となる。
加えて、レーザ加工はドライプロセスであるため、薬液の管理や廃液処理を省くことができ、工程管理も容易になる。
【００４６】
＜第２の実施形態＞
図７は、第２の実施形態による半導体装置２０の構造を示す断面図であり、上述した第１の実施形態（図２参照）と同一の構造を有している。
第２の実施形態による半導体装置２０が、第１の実施形態と相違する点は、パッシベーション膜３の上面側に各接続パッド２の中央部分が開口するよう形成される絶縁膜４の材料にビスマレイミド樹脂を用いたことにある。
【００４７】
この場合、絶縁膜４は、例えばウエハ１の回路面側全面に液状ビスマレイミド樹脂を塗布硬化させた後に、エッチング液を用いてレジストパターンニングおよび絶縁膜パターニングを施してからレジスト剥離することで形成される。
液状ビスマレイミド樹脂を厚さ５〜１０μｍ程度で塗布する方法としては、スピンコート法、印刷、ディスペンス法あるいはダイコート法等が適用できる。また、ビスマレイミド樹脂を用いた絶縁膜４のパターニング（開口部形成）には、レーザ加工を適用することも可能になる。
【００４８】
絶縁膜４をビスマレイミド樹脂にて形成すると、従来用いていたポリイミド系樹脂材に比べて吸水率が低くなる為、信頼性向上に寄与できる。また、従来用いていたポリイミド系樹脂材に比べて熱膨張係数が低く、しかもビスマレイミド樹脂は低弾性率材なので、ウエハ１全体に生じる反り量を抑えるのに有効である。
さらに、レーザ加工にて絶縁膜４をパターニングすることが可能になるので、フォトマスクが不要となり、コスト低減を図ることも可能になる。また、レーザの照射位置、ビーム幅およびビーム強度を制御するだけで所望のパターニングを施せるから、迅速な対応が可能となり、品種変更に容易に対応可能となる。加えて、レーザ加工はドライプロセスだから、薬液の管理や廃液処理を省くことができ、工程管理も容易になる。
【００４９】
＜第３の実施形態＞
図８は、第３の実施形態による半導体装置２０の構造を示す断面図であり、上述した第１の実施形態（図２参照）と同一の構造を有している。
第３の実施形態による半導体装置２０が、第１の実施形態と相違する点は、封止膜７および絶縁膜４の両方をビスマレイミド樹脂にて形成したことにある。
この場合、絶縁膜４は、上述した第２の実施形態と同様、スピンコート法、印刷、ディスペンス法あるいはダイコート法等によってウエハ１の回路面側全面に液状ビスマレイミド樹脂を厚さ５〜１０μｍ程度塗布し、それを硬化させてからエッチングやレーザ加工でパターンニング形成する。
封止膜７は、上述した第１の実施形態と同様、ウエハ１の回路面全体にビスマレイミド樹脂を塗布した後、硬化させて形成する。
【００５０】
絶縁膜４および封止膜７の両者をビスマレイミド樹脂にて形成すると、従来絶縁膜に用いていたポリイミド系樹脂材や、封止膜に用いていたエポキシ樹脂に比べて一段と弾性率を低減させることができるため、より一層ウエハ１全体に生じる反り量を抑えることが可能になる。さらに、吸水率を大きく低下させることができるため、信頼性をさらに向上させることができる。
また、レーザ加工にて絶縁膜４をパターニングしたり、封止膜７にポスト形成用の開口部を穿設し得るので、フォトマスクが不要となり、コスト低減を図ることも可能になる。さらに、レーザの照射位置、ビーム幅およびビーム強度を制御するだけで所望のパターニングを施せるから、迅速な対応が可能となり、品種変更に容易に対応可能となる。加えて、レーザ加工はドライプロセスであるため、薬液の管理や廃液処理を省くことができ、工程管理も容易になる。
【００５１】
＜第４の実施形態＞
図９〜図１１は、第４の実施形態による半導体装置２０の構造およびその製造工程を説明する為の断面図である。これらの図において前述した第１の実施形態（図２参照）と共通する部分には同一の番号を付し、その説明を省略する。
第４の実施形態による半導体装置２０が、図２に図示した第１の実施形態と相違する点は、ウエハ１の裏面側にビスマレイミド樹脂を用いた裏面保護膜８を形成したことにある。
【００５２】
こうした第４の実施形態の製造工程について図１０〜図１１を参照して説明する。先ず図１０（イ）に図示する通り、ウエハ１の回路面側に設けられたアルミ電極等からなる複数の接続パッド２の上面側に、それぞれ各接続パッド２の中央部を露出するように、酸化シリコンあるいは窒化シリコン等からなるパッシベーション膜３を形成する。
この後、パッシベーション膜３の上面側に各接続パッド２の中央部分が開口するよう絶縁膜４を形成する。絶縁膜４には、好ましくは前述した第２〜第３の実施形態と同様、ビスマレイミド樹脂を用いるが、これに限らず、従来のポリイミド系樹脂材を使用する態様であっても構わない。
【００５３】
次に、図１０（ロ）に図示するように、絶縁膜４に形成された開口部を介して露出される接続パッド２上に再配線５を形成する。再配線５は絶縁膜４の全面にＵＢＭスパッタ処理等によりＵＢＭ層（図示略）を堆積し、この後、導体層用のフォトレジスト塗布硬化させ、フォトリソグラフィ技術により所定形状の開口を有するパターニングを施した後、このレジストによって開口された部分に電解メッキを施すことで形成される。再配線５を形成する手法としては、これ以外に無電解メッキ方法を用いることもできる。配線材料としては、良好な導電特性を備える銅、アルミおよび金あるいはこれらの合金を用いる。
【００５４】
再配線５を形成した後には、図１０（ハ）に図示するように、各再配線５上の所定箇所にポスト６を設ける。ポスト６は、例えば１００〜１５０μｍ程度の厚さでポスト形成用のフォトレジストを塗布硬化させた上、再配線５の所定箇所を露出する開口部を形成し、この開口部内に電解メッキを施すことで形成される。
こうして、図１０（ハ）に図示した構造が形成された後は、図１１（イ）に図示するように、ポスト６を覆うように、ウエハ１の回路面全体にビスマレイミド樹脂を塗布、硬化させて封止膜７を形成する。ポスト６の樹脂封止後には、図１１（イ）に示すように、封止膜７の上端面を切削研磨してポスト６の端面を露出させる。
【００５５】
封止膜７を形成した後には、必要に応じて、例えば、この後に形成される裏面保護膜８による半導体装置２０の厚さの増加を抑えるために、ウエハ１の裏面側を切削研磨し、この後、図１１（ロ）に図示するように、切削研磨されたウエハ１の裏面側に、所定の膜厚となるよう、スピンコート法、印刷、ディスペンス法あるいはダイコート法等によってウエハ１の回路面側全面に液状ビスマレイミド樹脂を塗布し、それを硬化させて裏面保護膜８を形成する。
裏面保護膜８を形成した後には、ポスト６の端面の表面の酸化膜を取り除き、そこにハンダ印刷等のメタライズ処理を施すか、あるいはハンダボール６ａを形成する。この後、予め定められたカットラインに沿ってウエハ１をダイシングしてチップに個片化することによって、図９に図示した構造の半導体装置２０が生成される。
【００５６】
以上のように、第４の実施形態によれば、絶縁膜４および封止膜７の両者をビスマレイミド樹脂にて形成すると共に、ウエハ１の裏面（背面）側をビスマレイミド樹脂の裏面保護膜８で覆うようにしたので、ウエハ１全体に生じる反り量や吸水率を極めて低減でき、しかも高耐熱性をも具備する結果、信頼性向上を図ることが可能になる。
これに加えて、裏面保護膜８がウエハ１の背面側を遮光するので、外光入射による半導体装置２０の回路の誤動作を抑制することも可能になる。さらに、裏面保護膜８を形成する際に、ウエハ１を切削研磨してその厚さを薄くすることで、半導体装置２０の厚さの増加を抑えるとともに、ウエハ１の熱歪み等によるクラック発生を抑えることが出来、これにより熱ストレスに対する信頼性も向上する。
【００５７】
＜第５の実施形態＞
図１２〜図１４は、第５の実施形態による半導体装置２０の構造およびその製造工程を説明する為の断面図である。これらの図において前述した第１の実施形態（図２参照）と共通する部分には同一の番号を付し、その説明を省略する。
第５の実施形態による半導体装置２０が、図２に図示した第１の実施形態と相違する点は、図１２に図示するように、第１の再配線５上にビスマレイミド樹脂を用いた層間絶縁膜１０を形成して多層構造にしたことにある。なお、第１の再配線５と層間絶縁膜１０上に形成される第２の再配線１２とはビアポスト１１にて電気的に接続される。
【００５８】
上記構造において、絶縁膜４、層間絶縁膜１０および封止膜７を全てビスマレイミド樹脂にて形成すれば、ウエハ１全体に生じる反り量や吸水率を極めて低減でき、しかも高耐熱性をも具備でき、しかもこうした多層構造では第１の再配線５もしくは第２の再配線１２を所定形状にパターニングして誘導素子や容量素子などの受動素子を設けることも可能なるから、半導体装置２０の寸法を増加させることなく多機能とすることができるとともに、高信頼性の半導体装置２０を具現し得る。
【００５９】
次に、図１３〜図１４を参照して第５の実施形態の製造工程について説明する。先ず図１３（イ）に図示する通り、ウエハ１の回路面側に設けられたアルミ電極等からなる複数の接続パッド２の上面側に、それぞれ各接続パッド２の中央部を露出するように、酸化シリコンあるいは窒化シリコン等からなるパッシベーション膜３を形成する。この後、パッシベーション膜３の上面側に各接続パッド２の中央部分が開口するよう絶縁膜４を形成する。
【００６０】
絶縁膜４は、ウエハ１の回路面側全面に液状のビスマレイミド樹脂材を塗布硬化させた後に、エッチング液を用いてレジストパターンニングおよび絶縁膜パターニングを施してからレジスト剥離することで形成される。絶縁膜４は、ビスマレイミド樹脂材を塗布してスピンコートする手法の他、スキージを用いる印刷法やノズルからのインク吐出による塗布法を用いることが可能である。
【００６１】
次に、図１３（ロ）に図示するように、絶縁膜４に形成された開口部を介して露出される接続パッド２上に第１の再配線５を形成する。第１の再配線５は、絶縁膜４の全面にＵＢＭスパッタ処理等によりＵＢＭ層（図示略）を堆積し、この後、導体層用のフォトレジスト塗布硬化させ、フォトリソグラフィ技術により所定形状の開口を有するパターニングを施した後、このレジストによって開口された部分に電解メッキを施すことで形成される。再配線５を形成する手法としては、これ以外に無電解メッキ方法を用いることもできる。配線材料としては、良好な導電特性を備える銅、アルミおよび金あるいはこれらの合金を用いる。
【００６２】
再配線５を形成した後には、図１３（ハ）に図示するように、各再配線５上の所定箇所にビアポスト１１を設ける。ビアポスト１１は、ポスト形成用のフォトレジストを塗布硬化させた上、再配線５の所定箇所を露出する開口部を形成し、この開口部内に電解メッキを施すことで形成される。ビアポスト１１を形成する手法としては、これ以外に無電解メッキ方法やスタッドバンプ法を用いることもできる。
ポスト材料は、良好な導電特性を備える銅、ハンダ、金あるいはニッケル等を用いる。なお、ポスト形成材料としてはんだを用いる場合は、この後リフロー処理を施す事により球状の電極を形成することも出来る。また、はんだを用いてポスト６を形成する場合には、上記の他に印刷法を用いることもできる。
【００６３】
こうして、図１３（ハ）に図示した断面構造が形成された後は、図１４（イ）に図示するように、ビアポスト１１を覆うように、ウエハ１の回路面全体をビスマレイミド樹脂を塗布、硬化させて層間絶縁膜１０を形成する。この後、層間絶縁膜１０上の所定箇所に第２の再配線１２を形成する。第２の再配線１２を形成した後には、各再配線１２上の所定箇所にポスト６を設ける。
【００６４】
図１４（ロ）に図示した構造が形成された後は、図１４（ハ）に図示するように、ポスト６を覆うように、ウエハ１の回路面全体にビスマレイミド樹脂を塗布、硬化させて封止膜７を形成する。封止膜７を形成した後には、封止膜７の上端面を切削研磨してポスト６の端面を露出させ、その表面の酸化膜を取り除き、そこにハンダ印刷等のメタライズ処理を施すか、あるいはハンダボール６ａを形成する。この後、予め定められたカットラインに沿ってウエハ１をダイシングしてチップに個片化することによって、図１２に図示した構造の半導体装置２０が生成される。
【００６５】
＜第５の実施形態の変形例＞
次に、図１５〜図１７を参照して第５の実施形態の変形例による半導体装置２０の製造工程について説明する。この変形例による製造工程が上述した第５の実施形態と相違する点は、レーザ加工にてビアポスト１１およびポスト６を形成するための開口部を穿設することにある。
すなわち、図１５（イ），（ロ）に図示するように、ウエハ１の回路面側に設けられたアルミ電極等からなる複数の接続パッド２の上面側に、パッシベーション膜３、絶縁膜４および再配線５を形成した後、図１５（ハ）に示すように、ウエハ１の回路面全体に液状のビスマレイミド樹脂を塗布硬化させて層間絶縁膜１０を形成する。
【００６６】
この後、図１５（ハ）に示すように、レーザ加工によって層間絶縁膜１０にビアポスト形成用の開口部を所定箇所に複数穿設し、続いて図１６（イ）に示すように、その穿設したポスト形成用の開口部にポスト形成材料を充填してビアポスト１１を形成する。この場合、ＵＢＭ層を介した電解メッキを用いることができないので、蒸着、無電解メッキあるいはハンダ材充填などの手法によりビアポスト１１を形成することになる。
【００６７】
続いて、図１６（ロ）に示すように、このビアポスト１１に電気的に接続される第２の再配線５を層間絶縁膜１０に形成した後、ウエハ１の回路面全体に液状のビスマレイミド樹脂を塗布硬化させて封止膜７を形成する。
そして、図１７（ハ）に示すように、レーザ加工によって封止膜７にポスト形成用の開口部を所定箇所に複数穿設し、続いて図１７（ロ）に示すように、その穿設したポスト形成用の開口部にポスト形成材料を充填してポスト６を形成する。この場合、ＵＢＭ層を介した電解メッキを用いることができないので、蒸着、無電解メッキあるいはハンダ材充填などの手法によりポスト６を形成することになる。
【００６８】
このように、レーザ加工にてビアポスト１１およびポスト６を形成する変形例では、フォトマスクが不要となるため、コスト低減を図ることが可能になる。また、レーザの照射位置、ビーム幅およびビーム強度を制御するだけで所望のポスト形成用の開口部を穿設し得るので、迅速な対応が可能となり、品種変更に容易に対応可能となる。また、レーザ加工はドライプロセスであるため、薬液の管理や廃液処理を省くことができ、工程管理も容易になる。
なお、上述した各実施形態では、十分に小さい弾性率を得ることができる樹脂として、液状ビスマレイミド樹脂によって形成した樹脂を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、同じく小さい弾性率を得ることができる樹脂であれば同様に適用できるものである。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１、５に記載の発明によれば、シリコンからなる半導体基板上に再配線を形成し、該再配線上に形成されたポスト間に設けられた封止膜を、弾性率が２０から２００Ｋｇ／ｍｍ2のマレイン酸骨格を有するビスマレイミド樹脂もしくは該ビスマレイミド樹脂にフィラーが含有された樹脂にて形成すると共に封止膜の下層に形成される絶縁膜を前記封止膜と同一の材料または前記封止膜より大きい弾性率の材料で形成したので、従来問題となっていたウエハの反りを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェハの反り量と樹脂の弾性率の関係を示すグラフである。
【図２】第１の実施形態による半導体装置２０の構造を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態による製造工程を説明する為の断面図である。
【図４】図２に続く製造工程を説明する為の断面図である。
【図５】第１の実施形態の変形例による製造工程を説明する為の断面図である。
【図６】図４に続く変形例による製造工程を説明する為の断面図である。
【図７】第２の実施形態による半導体装置２０の構造を示す断面図である。
【図８】第３の実施形態による半導体装置２０の構造を示す断面図である。
【図９】第４の実施形態による半導体装置２０の構造を示す断面図である。
【図１０】第４の実施形態による製造工程を説明する為の断面図である。
【図１１】図９に続く製造工程を説明する為の断面図である。
【図１２】第５の実施形態による半導体装置２０の構造を示す断面図である。
【図１３】第５の実施形態による製造工程を説明する為の断面図である。
【図１４】図１２に続く製造工程を説明する為の断面図である。
【図１５】第５の実施形態の変形例による製造工程を説明する為の断面図である。
【図１６】図１４に続く変形例による製造工程を説明する為の断面図である。
【図１７】図１５に続く変形例による製造工程を説明する為の断面図である。
【図１８】従来例による半導体装置２０の構造を示す断面図である。
【図１９】ウエハ１の反り量を示す図である。
【符号の説明】
１  ウエハ（半導体基板）
２  接続パッド
３  パッシベーション膜（絶縁膜）
４  絶縁膜
５  再配線
６  ポスト（突起電極）
７  封止膜
８  裏面保護膜
１０  層間絶縁膜
１１  ビアポスト
１２  再配線
２０  半導体装置
【図１】
0004394266.tif 000002
【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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【図１９】
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