【手続補正書】
【提出日】平成18年12月24日(2006.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  半導体装置とその製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  集積回路およびそれを外部に接続するための複数の電極パッドを設けた半導体チップと、
該半導体チップ上に形成され、前記各電極パッドの周縁部を被覆してその内側を露出させるように開口部を設けた絶縁膜と、
該絶縁膜の各開口部ごとに、該開口部の周縁と前記電極パッドの露出部分に形成された第１の下部電極膜およびその上に形成された第２の下部電極膜からなる共通電極膜と、
該各共通電極膜上に形成された突起電極とからなり、
該各突起電極は、前記共通電極膜の第２の下部電極膜上に形成され、かつストレートウォール形状の側壁を有する銅めっき層と、該銅めっき層上に形成された半田めっき層とからなり、
前記各突起電極の銅めっき層の断面形状が、前記共通電極膜から離れるにしたがって対向する側壁間の寸法が漸次小さくなる台形状をなし、該銅めっき層の全体形状が順テーパ状に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】  前記各共通電極の第２の下部電極膜が銅からな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】  複数の半導体装置を構成する各半導体チップに相当する領域毎に集積回路およびそれを外部に接続するための複数の電極パッドを設けた半導体基板を用意する工程と、
該半導体基板上に前記各電極パッドの周縁部を被覆してその内側を露出させる開口部を設けた絶縁膜を形成する工程と、
該絶縁膜上および前記開口部内に露出する前記電極パッド上の全面を被覆する第１の下部電極膜と、その第１の下部電極膜上を覆う第２の下部電極膜とを順次形成して、前記第１の下部電極膜と第２の下部電極膜とからなる共通電極膜を形成する工程と、
該共通電極膜上の全面に、第１の感光性樹脂を形成し、該第１の感光性樹脂上に該第１の感光性樹脂より感度特性の低い第２の感光性樹脂を形成して、その上面の高さが形成すべき突起電極の高さよりも高い膜厚の厚膜感光性樹脂を形成する工程と、
該厚膜感光性樹脂を露光，現像処理によりパターニングして、前記各電極パッドに対応する位置に、内壁面が前記共通電極膜から離れるにしたがってその間隔が狭まるテーパ面となる開口部を形成する工程と、
該開口部を含む前記厚膜感光性樹脂の表面を親水化処理する工程と、
前記各開口部内の前記共通電極膜上に選択的にめっき処理を行って、銅めっき層と半田めっき層を順次形成し、前記厚膜感光性樹脂の上面よりも高さが低い台形状の突起電極を形成する工程と、
前記厚膜感光性樹脂を除去する工程と、
前記突起電極をマスクにして前記共通電極膜をエッチングし、該共通電極膜の前記突起電極で被覆されていない部分を除去する工程と、
上記各工程を経た前記半導体基板を切断して前記複数の各半導体チップに分離する工程と
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４】  前記共通電極膜の前記突起電極で被覆されていない部分を除去する工程の次に、前記突起電極の半田めっき層をリフローにより丸める工程を有することを特徴とする請求項３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】
この発明は、回路基板に電気的および機械的に接続する突起電極（Bump）を備えた半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、集積回路（ＩＣ）や大規模集積回路（ＬＳＩ）などを構成する表面実装型の半導体装置が広く用いられている。そして、表面実装型の半導体装置には、各種電子機器のプリント配線基板や液晶表示パネルのガラス基板等の回路基板に実装する際に、その配線パターンと電気的および機械的に接続するために、表面に多数の突起電極が列設されているのが一般的である。
そこで、従来のこのような半導体装置の構造について、図１９を用いて説明する。
【０００３】
図１９は、従来の突起電極を備えた半導体装置の一例を示す模式的な断面図で、図示の都合上突起電極は２個のみ示しているが、実際には紙面に垂直な方向に多数列設されている。
この半導体装置１は、図示の通り、集積回路が形成された半導体チップ２の上面に多数の電極パッド１４が列設されており、その半導体チップ２の上面に、各電極パッド１４の周縁部を被覆し、その内側を露出させるように開口部１６ａを設けた絶縁膜１６が形成されている。
【０００４】
そして、その絶縁膜１６の開口部１６を通して各電極パッド１４上に、それぞニクロム等の金属からなる共通電極膜４１を介して、突起電極４６が設けられている。その各突起電極４６は、共通電極膜４１に接して形成されたマッシュルーム形状の銅めっき層４２と、その上に形成された半田めっき層４４とからなる２層構造になっている。その半田めっき層４４は、リフロー処理により丸められて上部が球面に近い形状になっている。
【０００５】
次に、このような構造を有する従来の半導体装置の製造方法について、図１２〜図１８を用いて説明する。
一般に、一枚の半導体基板（ウエーハ）から一度に多数の半導体装置を製造する。そこで、まず図１２に示すように、複数の半導体装置を構成する各半導体チップに相当する領域毎に、図示しない集積回路形成し、その集積回路を外部と接続するためのアルミニウムからなる多数の電極パッド１４を上面に列設した半導体基板１２を用意し、その上面全体を被覆するように絶縁膜１６を形成する。続いて、フォトエッチング技術により、その絶縁膜１６の各電極パッド１４に対応する部分に開口部１６ａを形成して、その内側に電極パッド１４を露出させる。
【０００６】
次に、図１３に示すように、この電極パッド１４と絶縁膜１６を有す半導体基板１２の全面にスパッタリング法により、共通電極膜４１を形成する。この共通電極膜４１は、たとえば、ニクロムなどの金属からなるもので、その厚さが０．４μｍ程度となるように形成されている。
【０００７】
その後、この共通電極膜４１の全面に図１４に示す感光性樹脂５０を回転塗布法により５μｍ程度の厚さで形成し、フォトリソグラフィ技術による露光および現像処理を行って、その感光性樹脂５０をパターニングし、突起電極を形成する部分に相当する位置に開口部５０ａを形成する。
【０００８】
次に、この半導体基板１２を、硫酸銅からなる銅めっき液を２５℃の温度に保った図示しない銅めっき槽内に入れ、その銅めっき槽側の電極と共通電極膜４１との間に流す電流の電流密度を３Ａ／ｄｍ２とする条件下で、選択的にめっき処理を行い、図１５に示すように、銅めっき層４２を２５μｍ程度の厚さに形成する。
【０００９】
続いて、この半導体基板１２を有機酸からなる半田めっき液を２５℃に温度に保った図示しない半田めっき槽に入れ、その半田めっき槽側の電極と共通電極膜４１との間に流す電流の電流密度を３Ａ／ｄｍ２とする条件下で、同じく選択的にめっき処理を行い、図１６に示すように、銅めっき層４２上に半田めっき層４４を２５μｍ程度の厚さに形成する。
【００１０】
このように、銅めっき層４２と半田めっき層４４とを各々２５μｍの厚さで形成しているが、これは次のような理由による。フェースダウン実装法により、半導体装置を回路基板に実装した後に、外部からの水分の浸入を防止するとともに、環境の変化に伴う熱収縮による応力が作用して剥離することを防止して信頼性を向上させるには、アンダフィル剤（エポキシ系接着剤）を半導体装置と回路基板との間に流し込む必要があるが、そのアンダフィル剤を流し込んで目的を果たすためには、その半導体装置と回路基板との隙間を５０μｍ以上確保する必要があるからである。
【００１１】
また、一般に使用されるガラスとエポキシ樹脂からなる回路基板は数十μｍ程度の反りを有するため、フェースダウン実装法の際、その反りを吸収して実装できるようにする必要があるという理由からも、半導体装置と回路基板との隙間を５０μｍ程度確保する必要がある。
【００１２】
次に、図１６に示した状態から感光性樹脂５０を除去すると、図１７に示すように、マッシュルーム形状の銅めっき層４２の上部に半田めっき層４４が傘のように被さった状態の突起電極４６が得られる。続いて、その突起電極４６をマスクにして、共通電極膜４１を湿式エッチング法によりエッチングし、その後、半田めっき層４４を加熱によるリフロー処理により丸めると、半田めっき層４４が表面張力によって盛り上がって、図１８に示すように表面が球面に近い形状になる。
【００１３】
このようにして各電極パッド１４上に突起電極４６を設けた半導体基板１２を、図１８に仮想線で示す各半導体チップ２に相当する領域の境界線で切断すると、図１９に示したように、半導体チップ２上に多数の突起電極４６を備えた半導体装置が完成する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、突起電極４６は、そりを吸収するという実装上の便宜および環境の変化に対する信頼性の確保のため、銅めっき層４２と半田めっき層４４を各々２５μｍの厚さにすることによって、５０μｍの高さに形成しているが、リフローによる半田めっき層４４の盛り上がりを考慮すると、図１８に示す高さｈは、８０μｍに程度になる。
【００１５】
しかし、銅めっき層４２および半田めっき層４４は、感光性樹脂５０の厚さ以上の高さの部分では等方的に成長し、感光性樹脂５０の開口部５０ａからその上面に沿って横方向にも広がるため、感光性樹脂５０の開口部５０ａの径を９０μｍ、厚さを５μｍとすると、図１６に示す半田めっき４４の横方向の広がり幅ｔが１８０μｍにもなってしまうことがある。そのため、従来のこのような半導体装置の構造および製造方法では、図１８に示す突起電極４６同士の間隔（突起電極間ピッチ）５１は、２００μｍが限界であった。
このように、半田めっき層を有する突起電極を備えた半導体装置では、突起電極間ピッチを微細化することが非常に困難であるという問題があった。
【００１６】
また、感光性樹脂５０の膜厚が５μｍ程度と薄いため、製造工程中に発生するゴミなどにより感光性樹脂５０に亀裂が生じることがあった。そうすると、図１５に示すように、この亀裂５２の開口部から銅めっきの成長が進行して、異常銅めっき析出部５１が発生し、さらに図１６に示すように、その上に異常半田めっき層が５２が形成され、異常めっき析出部５６となる。この異常めっき析出部５６が図１７及び図１８に示す工程でも残り、半導体装置の歩留まりが低下するという問題もあった。
【００１７】
この発明は、上記のような問題点を解決して、半田めっき層を有する突起電極を備えた半導体装置およびその製造方法において、突起電極の電極間ピッチの微細化を可能にし、製造時の歩留まりも向上させることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するため、次のように構成した半導体装置およびその製造方法を提供する。
【００１９】
この発明による半導体装置は、集積回路およびそれを外部に接続するための複数の電極パッドを設けた半導体チップと、その半導体チップ上に形成され、上記各電極パッドの周縁部を被覆してその内側を露出させるように開口部を設けた絶縁膜と、その絶縁膜の各開口部ごとに、その開口部の周縁と電極パッドの露出部分に形成された第１の下部電極膜およびその上に形成された第２の下部電極膜からなる共通電極膜と、その各共通電極膜上に形成された突起電極とからなる。
そして、その各突起電極は、上記共通電極膜の第２の下部電極膜上に形成され、かつストレートウォール形状の側壁を有する銅めっき層と、その銅めっき層上に形成された半田めっき層とからなる。
【００２０】
さらに、上記各突起電極の銅めっき層の断面形状が、上記共通電極膜から離れるにしたがって対向する側壁間の寸法が漸次小さくなる台形状をなし、銅めっき層の全体形状が順テーパ状に形成されている。
上記各共通電極の第２の下部電極膜を銅によって形成するとよい。
【００２１】
また、この発明による半導体装置の製造方法は、以下の各工程からなる。
(1) 複数の半導体装置を構成する各半導体チップに相当する領域毎に集積回路およびそれを外部に接続するための複数の電極パッドを設けた半導体基板を用意する工程と、
(2) 上記半導体基板上に上記各電極パッドの周縁部を被覆してその内側を露出させるように開口部を設けた絶縁膜を形成する工程、
(3) 上記絶縁膜上および上記開口内に露出する電極パッド上に、その全面を覆する第１の下部電極層およびその上に形成される第２の下部電極層からなる共通電極膜を形成する工程、
【００２２】
(4) 上記共通電極膜上の全面に、第１の感光性樹脂を形成し、その第１の感光性樹脂上に第１の感光樹脂より感度特性の低い第２の感光性樹脂を形成して、その上面の高さが形成すべき突起電極の高さよりも高い膜厚の厚膜感光性樹脂を形成する工程、
(5) その厚膜感光性樹脂を露光，現像処理によりパターニングして、上記各電極パッドに対応する位置に、内壁面が共通電極膜から離れるにしたがってその間隔が狭まるテーパ面となる開口部を形成する工程、
(6) その開口部を含む厚膜感光性樹脂の表面を親水化処理する工程、
(7) 上記各開口部内の共通電極膜上に選択的にめっき処理を行って、銅めっき層と半田めっき層を順次形成し、厚膜感光性樹脂の上面よりも高さが低い台形状の突起電極を形成する工程、
【００２３】
(8) 上記厚膜感光性樹脂を除去する工程、
(9) 上記突起電極をマスクにして上記共通電極膜をエッチングし、共通電極膜 の突起電極で被覆されていない部分を除去する工程、
(10)上記各工程を経た半導体基板を切断して複数の各半導体チップに分離する工程、
【００２４】
【００２５】
さらに、上記(9)の上記突起電極をマスクにして共通電極膜をエッチングする工程に続いて、上記突起電極を構成する半田めっき層の半田をリフローにより丸める工程を実施するようにしてもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明による半導体装置およびその製造方法の基礎となる例と実施の形態を図面を用いて説明する。
この発明の基礎となる例：図１から図７
まず、この発明による半導体装置の基礎となる例を図７によって説明し、次いでその製造方法を図１から図７によって説明する。これらの図において、先に従来例として説明した図１２から図１９までと同じ部分には同一の符号を付している。
【００２７】
この半導体装置における突起電極形成部は、図１１に模式的な断面図で示すように構成されている。
この半導体装置１０は、前述した従来例と同様に、集積回路が形成された半導体チップ２の上面に多数の電極パッド１４が紙面に垂直な方向に多数列設されており、その半導体チップ２の上面に、各電極パッド１４の周縁部を被覆し、その内側を露出させるように開口部１６ａを設けた絶縁膜１６が形成されている。
そして、その絶縁膜１６の開口部１６を通して、各電極パッド１４上にそれぞ共通電極膜４１を介して突起電極４６が設けられている。
【００２８】
共通電極膜２１は、クロム又はチタンなどの金属からなり、膜厚が０．０１μｍ程度に形成された第１の下部電極層１８と、その第１の下部電極層１８上に銅により０．４μｍ程度の膜厚で形成された第２の下部電極層２０とからなる２層構造になっている。なお、第１の下部電極層１８は、クロムやチタンなどの金属のほか、チタン・タングステン合金やニッケルでもよく、ニッケル・バナジウム合金でもよい。
【００２９】
突起電極２６は、共通電極膜２１の第２の下部電極層に接して形成されており、側壁がストレートウォール形状の銅めっき層２２と、主にその上面に形成され、表面が球面に近い形状の半田めっき層２４とからなる２層構造である。なお、この突起電極２６は、加熱によるリフローにより、半田めっき層２４の表面張力による丸めが行われた形状になっている。
【００３０】
この半導体装置１０は、突起電極２６の銅めっき層２２がストレートウォール状の側壁を有し、しかも電極パッド１４の横幅に対応してその側壁相互の間隔が規制された構造になっている。銅めっき層２２をこのような形状にすると、マッシュルーム状にした場合よりも、その周縁部の張り出しが少なくて済むから、その上側に形成される半田めっき層２４をリフローしたときに、半田の横方向への広がりが押さえられ、その分が高さ方向に集められることになる。
したがって、突起電極２６同士の間隔である突起電極間ピッチ３１を１００μｍ程度にまで狭めることができ、突起電極間ピッチ３１の微細化を図ることが可能になる。
【００３１】
なお、銅めっき層２２は、その横幅が規制されていても電極パッド１４の横幅に対応した幅になっているから、電極パッド１４との接続に必要な幅は確保されている。したがって、銅めっき層２２の側壁をストレートウォール形状にして横幅を狭めても、電極パッド１４との接続状態が悪化するようなことはなく、良好な接続状態が得られる。
【００３２】
また、共通電極膜２１を構成する第１の下部電極層１８は、電極パッド１４との接続層としての役割と、電極パッド１４と第２の下部電極層２０との相互拡散を防ぐバリヤ層の役割とをもつものである。
【００３３】
第２の下部電極層２０は、後述するように、突起電極２６を電気めっき法にて形成するときのめっき用電極になるという役割と、突起電極２６との接続層としての役割とをもつものである。したがって、共通電極膜２１をこのように第１の下部電極層１８と第２の下部電極層２０との２層構造にすることによって、共通電極膜２１が上述のように複数の役割を果たすことができるものになる。
【００３４】
次に、この図７に示した半導体装置の製造方法について、図１から図６も参照して説明する。この場合も、前述した従来の製造方法の場合と同様に、一枚の半導体基板（ウエーハ）から一度に多数の半導体装置を製造する。
そこで、まず図１に示すように、複数の半導体装置を構成する各半導体チップに相当する領域毎に、図示しない集積回路を形成し、その集積回路を外部と接続するための、アルミニウムからなる多数の電極パッド１４を上面に列設した半導体基板１２を用意し、その上面全体を被覆するように絶縁膜１６を形成する。続いて、フォトエッチング技術により、その絶縁膜１６の各電極パッド１４に対応する部分に開口部１６ａを形成して、その内側に電極パッド１４を露出させる。
【００３５】
なお、絶縁膜１６は、窒化珪素膜をプラズマ化学的気相成長（プラズマＣＶＤ）法により形成するもので、膜厚は１μｍ程度とする。また、窒化珪素以外に、二酸化珪素や酸化タンタル、あるいは酸化アルミニウムなどの無機質膜としてもよく、その形成方法としてスパッタリング法を用いてもよい。
【００３６】
次に、図２に示すように、共通電極膜２１を構成する第１の下部電極層１８と第２の下部電極層２０とを半導体基板１２の全面にスパッタリング法により形成する。この第１の下部電極層１８は、クロムからなるもので、膜厚は、０．０１μｍ程度である。また、第２の下部電極層２０は、銅からなり、膜厚は、０．４μｍ程度である。なお、第１の下部電極層１８は、クロム以外に、チタンやチタン・タングステン合金、あるいはニッケル又はニッケル・バナジウム合金などでもよい。
【００３７】
その後、共通電極膜２１上の全面に図３に示す厚膜感光性樹脂３４を回転塗布法により形成し、その上面の高さが後に形成する突起電極の高さよりも高くなるように、膜厚を厚くして５０μｍ〜１００μｍとなるようにする。
続いて、フォトリソグラフィ技術により、所定のフォトマスクを用いて露光および現像処理を行って、厚膜感光性樹脂３４をパターニングし、突起電極を形成する部分に相当する位置に図３に示す開口部３４ａを形成する。
【００３８】
この厚膜感光性樹脂３４は、微細パターン解像性と剥離性が容易であるポジ型の感光性樹脂を採用し、回転塗布法による感光性樹脂の塗布工程を複数回行なって形成するとよい。
【００３９】
さらに続いて、この厚膜感光性樹脂３４の表面および突起電極を形成する開口部３４ａの内側表面に、酸素プラズマによる親水化処理を行う。この親水化処理は、リアクティブイオンエッチング装置のチャンバ中に酸素ガスを３０ｓｃｃｍ（standard  cubic  centimeter）の流量で導入し、圧力を５Ｐａ（パスカル）に制御して行う。
【００４０】
この親水化処理は、後続のめっき工程において、めっき液を開口部３４ａに充分に入り込ませて、めっきを良好に進行させるために行うものである。親水化処理を行うと、開口部３４ａの周囲の側壁面とめっき液との親水性が向上するため、めっき液が開口部３４ａに充分に入り込み、めっきが良好に行われる。なお、この親水化処理は、酸素プラズマ以外に、紫外線の照射、あるいは硫酸と過酸化水素水によって行うこともできる。
【００４１】
次に、図３に示すように厚膜感光性樹脂３４を形成した半導体基板１２を、硫酸銅と添加剤（例えば、ＣＵ２００（商品名））とからなる銅めっき液を約２５℃の温度に保つように制御した図示しない銅めっき槽に浸漬し、銅めっき槽側の電極と共通電極膜２１との間に流す電流の電流密度を３Ａ／ｄｍ２程度とする条件下で選択的にめっき処理を行う。これによって、まず図４に示す銅めっき層２２を、膜厚が２５μｍ程度となるように形成する。
【００４２】
続いて、この銅めっき処理を終えた半導体基板１２を、有機酸からなる半田めっき液（例えば、ＳＰ２００（商品名））を約２５℃の温度に保つように制御した図示しない半田めっき槽に浸漬し、半田めっき槽側の電極と共通電極膜２１との間に流す電流の電流密度を３Ａ／ｄｍ２程度とする条件下で選択的にめっき処理を行う。これによって、図４に示すように、既に形成された銅めっき層２２の上に重ねて半田めっき層２４を、膜厚が２５μｍ程度となるように形成する。
【００４３】
その後、厚膜感光性樹脂３４を除去すると、図５に示すように、銅めっき層２２と半田めっき層２４とからなる突起電極２６が形成される。そして、その突起電極２６をマスクにして、第２の下部電極層２０と第１の下部電極層１８からなる共通電極膜２１を湿式エッチング法によりエッチングし、銅めっき層２４で被覆されていない部分を除去する。こうして、図６に示すように、半導体基板１２の各半導体チップ２となる領域上に、ともにストレートウォール形状の側壁面を有する銅めっき層２２と半田めっき層２４からなる多数の突起電極２６が互いに電気的に絶縁されて列設される。
【００４４】
ここで、共通電極膜２１は、乾式エッチングによらず湿式エッチング法を採用して、不要な部分を除去する。共通電極膜２１は、膜厚０．０１μｍのクロム膜と、膜厚０．４μｍの銅膜による２層構造で構成されているため、乾式エッチング法では被エッチング層と他層とのエッチング選択比を得るために、複合エッチングガスの混合比を複雑に選択しなければならない。さらに、工業生産的にエッチング加工するための所要時間が非常に長くかかり、処理装置も高価なものとなってしまう欠点がある。
【００４５】
しかし、湿式エッチング法では、所望のエッチング選択比のとれるエッチング液を容易に選択することができ、その選択によって、大がかりな設備を要さずに簡便にエッチング処理を行うことができる。このような理由から、湿式エッチング法を採用している。
【００４６】
その後、リフロー炉の最高温度を約２２０℃〜２６０℃に設定し、組成を均一化させる目的で半田めっき層２４の半田をリフローにより丸める。そして、図６に仮想線で示す各半導体チップ２の境界線で切断すると、図７に示した半導体装置１０が完成する。
【００４７】
なお、フェースダウン実装工程において、回路基板と半導体装置を実装する工程と、半田をリフローする工程とを兼用することもできるので、リフロー炉により、半田めっき層２４の半田を丸める工程を行わなず、図６に示すようにストレートウォール形状の側壁を有する半田めっき層２４を備えた状態で各半導体チップ２を切断して、半導体装置１０を完成させてもよい。
【００４８】
このようにして、この製造方法により製造した半導体装置１０は、厚膜感光性樹脂３４を銅めっき層２２と半田めっき層２４を形成するときのマスクに採用している。このため、銅めっき層２２および半田めっき層２４は、形成される際に厚膜感光性樹脂３４によりその横幅が規制されるため、これらが横方向に等方的に広がるのが防止される。その結果、突起電極間ピッチ３１を１００μｍ程度にまで狭めることが可能になり、従来の半導体装置に比べて大幅に突起電極間ピッチの微細化を図ることができる。それにより、より高密度化が可能になった。
【００４９】
さらに、厚膜感光性樹脂３４を突起電極２６の高さよりも厚く形成して、銅メめっきおよひ半田めっきを行うため、ごみなどの異物による感光性樹脂のひび割れが生じることがなくなり、従来のめっき工程で発生した異常めっき析出部の発生を皆無にすることが可能になる。したがって、この発明によれば、めっき工程における歩留まりを飛躍的に向上させることができる。
【００５０】
以上のように、この半導体装置の製造方法によれば、簡便な方法によって、高密度に突起電極を設けた半導体装置を、高い歩留まりで安価に製造することができる。
【００５１】
この発明の実施形態：図８から図１１
次に、この発明による半導体装置の一実施形態を第１１によって説明し、その製造方法を図８から図１０も用いて説明する。これらの図において図１から図７と同じ部分には、同じ符号を付してあり、それらの説明は省略乃至簡略化する。
【００５２】
まず、図１１によって、この発明による半導体装置の一実施形態の構造について説明する。
この半導体装置１０′は、図７に示した半導体装置１０と比較して、その突起電極３６の形状が半導体装置１０の突起電極２６と若干異なる点を除いて、同じ構造を有している。そこで、以下の説明では、その相違点を中心とし、同じ部分についての説明は省略乃至簡略化する。
【００５３】
その突起電極３６は、銅めっき層の上に半田めっき層が形成された２層構造である点は、突起電極２６と同じであるが、第１の実施形態における銅めっき層２２と形状の異なる銅めっき層３２の上側に半田めっき層２４が形成されている点で異なっている。
【００５４】
その銅めっき層３２は、図１１に示すように、銅めっき層２２と同様に側壁がストレートウォール形状に形成されているが、その断面形状が、共通電極膜２１から離れるにしたがって対向する側壁３２ａ，３２ａ間の寸法が漸次小さくなる台形状をなしており、銅めっき槽３２の全体形状が順テーパ状に形成されている。
【００５５】
このように、この実施形態の半導体装置１０′は、突起電極３６の銅めっき層３２の側壁がストレートウォール形状に形成されているため、第１の実施形態における半導体装置と同様の作用効果を奏する。
しかも、この半導体装置の場合は、銅めっき層３２の全体形状が順テーパ状に形成されているので、その上側に形成される半田めっき層２４の半田が銅めっき層３２の上面を中心にまとまりやすくなる。そのため、半田めっき層２４をリフローして丸めた時に、より球形に近似した形状にすることができる。
また、半導体装置全体からみても、半田めっき層２４は、各突起電極３６ごとの形状の相違が少なく、均一でバランスのとれた球状になる。
【００５６】
次に、この図１１に示した半導体装置の製造方法について、図８から図１０も参照して説明する。
この製造方法の実施形態においても、多数の電極パッド１４を備えた半導体基板１２上に、開口部１６ａを有する絶縁膜１６を形成するとともに、その絶縁膜１６の全面に共通電極膜２１を形成する。ここまでの工程は、図１および図２によって説明した半導体装置の製造方法と同じなので、説明を省略する。
【００５７】
図２に示した工程と同じ状態から、図８に示すように、共通電極膜２１の全面に高感度特性をもつ第１の感光性樹脂３７を、２５μｍ〜５０μｍ程度の膜厚になるように回転塗布法により形成し、その全面に重ねて、第１の感光性樹脂３７より感度特性の低い第２の感光性樹脂３８を、２５μｍ〜５０μｍ程度の膜厚になるように形成する。これによって、２層構造の厚膜感光性樹脂３９を形成する。
【００５８】
続いて、フォトリソグラフィー技術により、所定のフォトマスクを用いた露光および現像処理を行って厚膜感光性樹脂３９のパターニングを行い、突起電極３６を形成する部分に相当する位置に開口部３９ａを形成する。このとき、厚膜感光性樹脂３９は、高感度特性をもつ第１の感光性樹脂３７と、それより低い感度特性をもつ第２の感光性樹脂３８とを重ねて形成した２層構造になっているため、第１の感光性樹脂３７の方が第２の感光性樹脂３８よりも速く除去され、その結果として、開口部３９ａは、次のような形状に形成されている。
【００５９】
すなわち、厚膜感光性樹脂３９は、開口部３９ａの周囲の側壁が、共通電極膜２１から離れるにしたがって、開口部３９ａ内に漸次張り出すように傾斜した逆テーパ状に形成される。したがって、開口部３９ａの断面形状は、共通電極膜２１から離れるにしたがい漸次幅が狭まる順テーパ状に形成される。
【００６０】
なお、開口部３９ａの周囲の側壁を逆テーパにする理由は、半田めっき２４をリフローして丸めたとき、より球に近似した形状にしてリフロー性を向上させるためである。
【００６１】
第１の感光性樹脂３７および第２の感光性樹脂３８は、前述した製造方法の場合と同様に、微細パターン解像性と剥離性が容易であるポジ型の感光性樹脂を採用し、回転塗布法による塗布工程を複数回行って形成する。
その後、第１の実施形態の場合と同じ要領で、厚膜感光性樹脂３９の表面および開口部３９ａの周囲の側壁面に対して酸素プラズマなどによる親水化処理を行い、めっき処理が良好に進行するようにする。
【００６２】
続いて、前述した製造方法の場合と同じ要領で銅めっき液を制御して、図９に示すように、銅めっき層３２を膜厚が２５μｍ程度となるように形成する。さらに、第１の実施形態の場合と同じ要領で半田めっき液を制御して、銅めっき層３２に重ねて半田めっき層２４を膜厚が２５μｍ程度となるように形成する。
【００６３】
その後、厚膜感光性樹脂３９を除去すると、図１０に示すように、銅めっき３２と半田めっき層２４とからなる突起電極３６が得られる。そして、その突起電極３６をマスクにして、湿式エッチング法によりエッチングを行い、共通電極膜２１の銅めっき層２４で被覆されていない部分を除去する。それによって、各突起電極３６を互いに電気的に絶縁させる。
【００６４】
その後、前述した製造方法と同じ要領で半田めっき層２４の半田をリフローにより丸めると、図１１に示すように半田めっき層２４の表面が球形に近い形状になり、充分な高さが得られる。このとき、銅めっき層３２は、両側壁３２ａ，３２ａが傾斜した順テーパ状に形成されているため、リフロー後の形状がより球に近似した形状となり、しかも、各突起電極３６同士でもばらつきがない均一な球状となる。
【００６５】
このように、この第２の実施形態の半導体装置の製造方法によれば、第１の感光性樹脂３７と第２の感光性樹脂３８とからなる厚膜感光性樹脂３９をめっきマスクに採用することによって、銅めっき層３２および半田めっき層２４は、それぞれの側壁が傾斜した台形状に形成される。それによって、半田めっき層２４の丸め後の形状がより球に近似した形状となる。
【００６６】
また、突起電極３６を形成する際に、その形成すべき突起電極よりも厚さの厚い厚膜感光性樹脂３９を形成しているから、突起電極３６の横幅が規制され、横方向への等方的な広がりを防止できる。それによって、突起電極間ピッチ３１は、１００μｍ程度まで微細化され、高密度化が可能になる。
【００６７】
以上の説明では、銅めっき層と半田めっき層とを等しい厚さ（いずれも２５μｍ）で形成した場合を例にとって説明したが、これらの厚さは必ずしも等しくしなくてもよい。例えば、銅めっき層を厚くし、半田めっき層を薄くしてもよく、実装時の都合を考慮してそれぞれ最適な厚さを選択すればよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明による半導体装置によれば、銅めっき層をストレートウォール形状にしているから、その周縁部の張り出しが少なくて済み、半田めっき層をリフローしたときの張り出しが抑制される。したがって、突起電極間ピッチを狭めることができ、突起電極間ピッチの微細化を図ることができる。
【００６９】
また、この発明による半導体装置の製造方法によれば、半導体基板上に形成すべき突起電極の高さよりも上面の高さが高い厚膜感光性樹脂を、めっき工程におけるマスクとして形成しているので、電気めっきにる突起電極の形成時に、銅めっき層および半田めっき層の横方向への広がりを防止でき、高密度な電極間ピッチを有した半導体装置を、容易に製造することができる。
【００７０】
このことによって、半導体装置のさらなる小型化が可能になるとともに、超高密度実装も可能となる。また、製造歩留まりが向上するので、半導体装置の１チップあたりのコストを削減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
この発明の基礎」となる半導体装置の製造方法を説明するための最初の工程を示す断面図である。
【図２】
同じく、図１の次の工程を示す断面図である。
【図３】
同じく、図２の次の工程を示す断面図である。
【図４】
同じく、図３の次の工程を示す断面図である。
【図５】
同じく、図４の次の工程を示す断面図である。
【図６】
同じく、図５の次の工程を示す断面図である。
【図７】
同じく、完成した半導体装置を示す断面図である。
【図８】
この発明による半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための途中の工程を示す断面図である。
【図９】
同じく、図８の次の工程を示す断面図である。
【図１０】
同じく、図９の次の工程を示す断面図である。
【図１１】
同じく、完成したこの発明の一実施形態の半導体装置を示す断面図である。
【図１２】
従来の突起電極を備えた半導体装置の製造方法を説明するための最初の工程を示す断面図である。
【図１３】
同じく、図１２の次の工程を示す断面図である。
【図１４】
同じく、図１３の次の工程を示す断面図である。
【図１５】
同じく、図１４の次の工程を示す断面図である。
【図１６】
同じく、図１５の次の工程を示す断面図である。
【図１７】
同じく、図１６の次の工程を示す断面図である。
【図１８】
同じく、図１７の次の工程を示す断面図である。
【図１９】
同じく、完成した従来の半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
２：半導体チップ      １０，１０′：半導体装置
１２：半導体基板          １４：電極パッド
１６：絶縁膜              １６ａ：開口部
１８：第１の下部電極層    ２０：第２の下部電極層
２１：共通電極膜          ２２，３２：銅めっき層
２４：半田めっき層        ２６，３６：突起電極
３４：感光性樹脂      ３４，３９：厚膜感光性樹脂
３７：第１の感光性樹脂    ３８：第２の感光性樹脂
５６：異常めっき析出部