(57)【要約】【課題】バンプの配置に十分なフラックスを塗布しても、開口部からフラックスが流出することのない半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１０は、半導体からなる基板１１の一面１１ａに直接配された導電部１２と、基板１１の一面１１ａおよび導電部の一部を覆う絶縁部１３とを備えている。絶縁部１３の一部には、導電部１２に対応する位置で導電部１２を露出させる開口部１４が形成されている。導電部１２のうち、開口部１４によって絶縁部１３から露出された露出面１２ａの上には、開口部１４の内側面１４ａに沿ってリング状に突出する第１凸部１５が形成される。こうした第１凸部１５は導電材料で形成され、露出面１２ａで導電部１２と電気的に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体からなる基板と、前記基板の一面に配された導電部と、前記導電部と電気的に接続されたバンプとを備えた半導体装置であって、
前記導電部上の前記バンプが配される位置において、該導電部と電気的に接続されてなり、該導電部から突出するように配されるリング状の第１凸部を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記基板の一面と前記導電部とを覆うように配され、前記導電部の前記バンプが配される位置に開口部を有する絶縁部を更に備え、前記第１凸部は、前記開口部の内側面に沿って突出するように配され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】
前記導電部上において、該導電部と電気的に接続されてなり、前記第１凸部の内域に離間して配され、前記第１凸部と同じ方向に突出するリング状の第２凸部を有す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】
前記第１凸部及び／又は第２凸部はそれぞれ連結したリング状を成すことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１凸部及び／又は第２凸部はそれぞれ離間したリング状を成すことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記導電部と前記第１凸部及び／又は第２凸部は一体化されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記導電部と前記第１凸部及び／又は第２凸部は別体化されていることを特徴とする請求項３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、基板の上に導電層やバンプを形成した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板（インタポーザ）を使用しない半導体装置の一種として、一般的にウエハレベルＣＳＰ（ChipSize/ScalePackage）と呼ばれる半導体装置がある。この半導体装置はシリコンウエハ上に絶縁層、再配線層、封止層等を形成し、はんだ等のバンプを形成する。そして最終工程において、ウエハを所定のチップ寸法に切断することによって、パッケージ構造を具備した半導体装置を得ることが可能となる。こうしたウエハレベルＣＳＰの製造においては、パッケージを構成する材料をすべてウエハの形態で加工する。すなわち、絶縁層、再配線層、封止樹脂層、バンプ等はすべてウエハをハンドリングすることで形成される。
【特許文献１】特開２００４−２０７３６８号公報
【特許文献２】国際公開第２０００／０７７８４４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ウエハレベルＣＳＰなどの半導体装置では、絶縁層における導電層に対応する位置に形成した開口部にバンプを形成する。こうしたバンプの形成法としては、例えば開口部から露出した導電部にフラックスを塗布した後、はんだボールなどのバンプを搭載する方法が知られている。しかしながら、こうしたバンプの搭載方法では、フラックスの塗布位置ズレや、バンプ形成時のリフローにより、流動性の高いフラックスが開口部から流れ出してしまうことがある。このような不具合が生じると、隣接する開口部どうしで塗布されたフラックスが接触して繋がってしまい、互いに隣接する開口部どうしの間でバンプがブリッジして電気的に短絡してしまうことがあった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、バンプの形成に十分なフラックスを塗布しても、開口部からフラックスが流出することのない半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る半導体装置は、半導体からなる基板と、前記基板の一面に配された導電部と、前記導電部と電気的に接続されたバンプとを備えた半導体装置であって、
前記導電部上の前記バンプが配される位置において、該導電部と電気的に接続されてなり、該導電部から突出するように配されるリング状の第１凸部を有することを特徴とする。
本発明の請求項２に係る半導体装置は、請求項１において、前記基板の一面と前記導電部とを覆うように配され、前記導電部の前記バンプが配される位置に開口部を有する絶縁部を更に備え、前記第１凸部は、前記開口部の内側面に沿って突出するように配されることを特徴とする。
本発明の請求項３に係る半導体装置は、請求項１において、前記導電部上において、該導電部と電気的に接続されてなり、前記第１凸部の内域に離間して配され、前記第１凸部と同じ方向に突出するリング状の第２凸部を有することを特徴とする。
本発明の請求項４に係る半導体装置は、請求項３において、前記第１凸部及び／又は第２凸部はそれぞれ連結したリング状を成すことを特徴とする。
本発明の請求項５に係る半導体装置は、請求項３において、前記第１凸部及び／又は第２凸部はそれぞれ離間したリング状を成すことを特徴とする。
本発明の請求項６に係る半導体装置は、請求項３において、前記導電部と前記第１凸部及び／又は第２凸部は一体化されていることを特徴とする。
本発明の請求項７に係る半導体装置は、請求項３において、前記導電部と前記第１凸部及び／又は第２凸部は別体化されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の半導体装置によれば、開口部に塗布されたフラックスが温度上昇により流動性が増しても、リング状の第１凸部によって、開口部の外側にフラックスが流出してしまうことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の半導体装置一例を示す側面断面図であり、図１（ｂ）は、上から見た平面図である。半導体装置１０は、半導体からなる基板１１の一面１１ａに配された導電部１２と、基板１１の一面１１ａおよび導電部の一部を覆う絶縁部１３とを備えている。絶縁部１３の一部には、導電部１２に対応する位置で導電部１２を露出させる開口部１４が形成されている。
【０００８】
導電部１２のうち、開口部１４によって絶縁部１３から露出された露出面１２ａの上には、開口部１４の内側面１４ａに沿ってリング状に突出する第１凸部１５が形成される。こうした第１凸部１５は導電材料で形成され、露出面１２ａで導電部１２と電気的に接続されている。
【０００９】
開口部１４にはバンプ１６が設けられている。このバンプ１６は、第１凸部１５および露出面１２ａで導電部１２と電気的に接続されている。こうしたバンプ１６は、導電部１２の電気的な接点の役割を果たす。
【００１０】
このような構成の半導体装置１０によれば、図２に示すように、加熱により開口部１４にバンプ１６を形成する際に、開口部１４に予め塗布されたフラックス１９が温度上昇により流動性が増しても、リング状の第１凸部１５によって、開口部１４の外側にフラックス１９が流出してしまうことを防止できる。
【００１１】
すなわち、樹脂等から形成される絶縁部１３の開口部１４に、樹脂であるフラックス１９が接していると、表面張力が低くなるために、バンプ１６を設置した際にフラックス１９が開口部１４から流出しやすい。しかし、開口部１４の内側面１４ａに沿って、例えば金属などの導電性材料からなるリング状の第１凸部１５を形成しておくことにより、加熱で流動性が増してもフラックス１９は第１凸部１５の内側に留められ、隣接する開口部のフラックスと繋がってしまうといった不具合を確実に防止できる。
【００１２】
また、第１凸部１５を導電性材料で形成すれば、バンプ１６と導電部１２との電気的な接続が、導電部１２の露出面１２ａに加えて第１凸部１５の内面でも保たれることになり、バンプ１６と導電部１２とがより一層安定して電気的に接続される。
【００１３】
なお、上述した実施形態では、絶縁部１３の一部に開口部１４を設けて導電部１２を露出させる構成としたが、こうした絶縁部１３は特に形成しなくても良い。すなわち、バンプを配する部分の導電部に第１凸部を設け、この露出した第１凸部にバンプを形成する構成であっても良い。
【００１４】
基板１１は、例えば、Ｓｉウェハの全面にＳｉＮなどのパッシベーション膜が形成されたものであれば良い。導電部１２は、例えば、Ａｌ、Ｃｕなどの導電性材料を厚みが１〜１０μｍ程度になるように形成すればよい。絶縁部１３は、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の絶縁材をスピンコート法、ラミネート法、印刷法などによって基板１１を覆うように形成すればよい。こうした絶縁部１３の厚みは、例えば３〜５０μｍ程度に形成されれば良い。
【００１５】
第１凸部１５は、例えばＡｌ、Ｃｕなどの導電性材料から形成されれば良い。これ以外にも、Ｃｒ，Ｔｉ，ＴｉＷ，Ａｕなども好ましく利用できる。第１凸部１５は、導電部１２と一体に形成されていても、別体に形成されていても良い。すなわち、導電部１２の露出面１２ａを第１凸部１５の高さ（厚み）分まで積層し、エッチングなどによって第１凸部１５を形成することで、第１凸部１５と導電部１２とを一体に形成してもよい。また、導電部１２の露出面１２ａにレジスト膜を形成し、スパッタリングなどによって第１凸部１５を形成することで、第１凸部１５と導電部１２とを別体に形成してもよい。この場合、第１凸部１５と導電部１２とは同一の材料でも別な材料であっても良い。
【００１６】
バンプ１６は、例えばハンダからなるハンダバンプであれば良く、ハンダは共晶ハンダ、鉛フリーハンダなどを利用できる。開口部１４へのバンプ１６の形成法としては、例えば、電解ハンダメッキ法、ハンダボール搭載法、ハンダペースト印刷法、ハンダペーストディスペンス法、ハンダ蒸着法などを用いればよい。
【００１７】
図３（ａ）は、本発明の半導体装置の別な実施形態を示す側面断面図であり、図３（ｂ）は、上から見た平面図である。この実施形態では、第１凸部１５の内域で、第１凸部１５に対して離間して配される第２凸部２１が形成されている。第２凸部２１は、リング状に形成され、第１凸部１５と同じ方向に突出している。
【００１８】
このような第２凸部２１を形成することによって、バンプ１６を開口部１４に形成した際にバンプ１６の内部に気泡（ボイド）２２が生じても、バンプ１６の外周面１６ａと気泡２２との間で亀裂が成長することを防止できる。すなわち、バンプ１６を開口部１４に形成する際に、バンプ１６と導電部１２の露出面１２ａとの界面の面積が大きい領域で、加熱によって気泡２２が発生しやすい。こうした気泡がバンプ１６の外周面１６ａに近いところに取り込まれてしまうと、気泡がバンプ１６の外周面１６ａに近いために、気泡とバンプ１６の外周面１６ａとの間で亀裂が生じ、こうした亀裂が原因でバンプの破壊を招く虞がある。
【００１９】
しかし、第１凸部１５の内域に第２凸部２１を形成することによって、バンプ１６と導電部１２の露出面１２ａとの界面のうち、気泡２２が生じやすい面積が大きい所が第２凸部２１の内側に限られる。このため、第２凸部２１の内側でバンプに気泡２２が生じても、バンプ１６の外周面１６ａと気泡２２との距離が離れることになり、バンプ１６の外周面１６ａと気泡２２との間で亀裂が成長することを確実に防止できる。これにより、亀裂によるバンプ１６の破壊といった不具合をなくすことができる。
【００２０】
また、図４に示すように、開口部１４にバンプ１６を形成する際に、第２凸部２１の上縁部分でバンプ１６を支えておくことができるので、バンプ１６が略球状など位置決めしにくい形状であっても、バンプ１６を開口部１４にズレなく形成することが可能となる。さらに、こうした第２凸部２１は、バンプ１６の内部に食い込む形となるので、バンプ１６と導電部１２との電気的な接続を一層確実にすることができ、抵抗値の低減を図ることができる。
【００２１】
第２凸部２１の形状としては、図３（ｂ）に示すような連続したリング状以外にも、例えば、図５（ａ）に示すように、間欠的にリング状に形成した第２凸部２５であってもよい。また、図５（ｂ）に示すように、断面三角形でリング状に配列した第２凸部２６であってもよく、図５（ｃ）に示すように、断面円形でリング状に配列した第２凸部２７であってもよい。これら第２凸部２５〜２７のように、任意の断面形状で間欠的にリング状に配列した第２凸部を形成することによって、バンプ１６の形状や大きさに応じて最適な第２凸部を選択できる。
【００２２】
図６は、本発明の半導体装置のさらに別な実施形態を示す断面図である。半導体装置３０は、半導体からなる基板３１の一面３１ａに設けられた第１導電部３２と、基板３１の一面３１ａおよび第１導電部３２の一部を覆う第１絶縁部３３と、第１絶縁部３３に重ねて配される第２導電部３４と、第２導電部３４を覆う第２絶縁部３５とを備えている。
【００２３】
第１絶縁部３３には、第１導電部３２の一部を露出させる開口部３６が形成され、この開口部３６から露出された第１導電部３２の露出面３２ａと第２導電部３４とが接して、電気的に接続される。また、第２絶縁部３５には、第２導電部３４の一部を露出させる開口部３７が形成される。
【００２４】
この開口部３７の内側面３７ａに沿ってリング状に突出する第１凸部３８が形成される。また、第１凸部３８の内域で第１凸部３８に対して離間して配されるリング状の第２凸部３９が形成されている。これら第１凸部３８や第２凸部３９は、開口部３７によって露出された第２導電部３４の露出面３４ａに接し、第２導電部３４に対して電気的に接続される。第１凸部３８や第２凸部３９は、第２導電部３４と一体、あるいは別体で形成されれば良い。
【００２５】
開口部３７にはバンプ４１が形成される。バンプ４１は、第１凸部３８や第２凸部３９と電気的に接続される。このような構成によって、絶縁層を挟んで２層以上の導電層を形成し、基板３１の一面に形成された第１導電部３２とは離れた位置にバンプ４１を形成することもできる。
【００２６】
次に、本発明の半導体装置の製造方法について、まず、第１凸部や第２凸部を導電部と別体に形成する方法を説明する。図７は、本発明の半導体装置の製造方法を段階的に記載した断面図である。本発明の半導体装置の製造にあたっては、まず、基板４１の一面に導電部の形成パターンを象ったレジスト層４２を形成する（図７（ａ）参照）。こうしたレジスト層４２の形成は、フォトレジストを用いた半導体プロセスで露光、現像を行うことで形成できる。
【００２７】
次に、このレジスト層４２をマスクとして導電部４３を形成する（図７（ｂ）参照）。こうした導電部４３の形成は、例えば、スパッタ法、蒸着法、塗布法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、無電解めっき法などを用いればよい。そして、導電部４３を形成後にレジスト層４２を除去する（図７（ｃ）参照）。
【００２８】
次に、導電部４３を含む基板４１の一面にレジスト層４４を形成する（図７（ｄ）参照）。このレジスト層４４は、導電部４３に形成する第１凸部や第２凸部を象った形状に形成されていれば良い。そして、このレジスト層４４をマスクとして導電材を積層させることによって、導電部４３にリング状の第１凸部４５や第２凸部４６が形成される。こうした第１凸部４５や第２凸部４６の形成は、例えば、スパッタ法、蒸着法、塗布法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、無電解めっき法などを用いればよい。
【００２９】
第１凸部４５や第２凸部４６は、導電部４３と同じ材料、あるいは異なる材料であってもよい。こうして、導電部４３とは別体で、導電部４３と電気的に接続された第１凸部４５や第２凸部４６を形成することができる（図７（ｅ）参照）。この後、基板４１の一面４１ａを覆う絶縁部を形成して、バンプを第１凸部４５や第２凸部４６に電気的に接続されるように形成すればよい。
【００３０】
次に、本発明の半導体装置の製造方法について、第１凸部や第２凸部を導電部と一体に形成する方法を説明する。図８は、本発明の半導体装置の製造方法を段階的に記載した断面図である。本発明の半導体装置の製造にあたっては、まず、基板５１の一面に導電部の形成パターンを象ったレジスト層５２を形成する（図８（ａ）参照）。そして、このレジスト層５２をマスクとして導電部５３を形成する。この時、導電部５３の厚みを、後ほど形成する第１凸部や第２凸部の厚み（高さ）を含む厚さまで形成しておく。
【００３１】
次に、導電部５３に形成する第１凸部や第２凸部を象った形状のレジスト層５４を形成する（図８（ｂ）参照）。そして、このレジスト層５４をマスクとして導電部５３をエッチングすることによって、導電部５３にリング状の第１凸部５５や第２凸部５６が形成される（図８（ｃ）参照）。この後、レジスト層５２およびレジスト層５４を除去すれば、導電部５３と一体の第１凸部５５や第２凸部５６を形成できる。
【実施例】
【００３２】
導電層の厚みやバンプの直径に応じた、第１凸部の内径の最適値を検証した。図１に示す半導体装置１０において、導電層１２と第１凸部１５との合計厚みｔ２を１０μｍに固定し、導電層１２の厚みを１〜５μｍの範囲で１μｍづつ変化させ、直径がそれぞれ３００μｍ，２４０μｍ，１８０μｍのバンプを形成する場合に、第１凸部１５の内径Ｄ１の最適範囲を表１に示す。なお、第１凸部１５の内域にさらに第２凸部を形成した場合においては、内径Ｄ１は第２凸部の内径とする。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１によれば、導電層１２の厚みが増すほど、第１凸部１５の内径（第２凸部を形成した場合においては第２凸部の内径）Ｄ１の最適範囲を小さくし、バンプの直径が大きいほど第１凸部１５（または第２凸部）の内径Ｄ１の最適範囲が大きくすれば、第１凸部１５（または第２凸部）の内側に適切な量のフラックスを塗布できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の作用を示す断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の別な一例を示す断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の作用を示す断面図である。
【図５】第２凸部のバリエーションを示す断面図である。
【図６】本発明の半導体装置の更に別な一例を示す断面図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の半導体装置の製造方法の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０…半導体装置、１１…基板、１２…導電部、１３…絶縁部、１４…開口部、１５…第１凸部、１６…バンプ、２１…第２凸部。
【図１】
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【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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