(57)【要約】【課題】  銅からなる柱状電極上に半田ボールが設けられたＣＳＰと呼ばれる半導体装置において、柱状電極上に拡散防止層を簡単な工程で確実に形成する。【解決手段】  インクジェットヘッド２６を用いて、封止膜１１の開口部１２内における柱状電極９の上面にニッケル／金、ニッケル／パラジウム等からなる拡散防止層１０を形成する。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に複数の柱状電極が形成され、前記半導体基板上に封止膜が前記柱状電極の外周面を覆うように形成されたものを用意する工程と、
前記柱状電極の上面側をエッチングして該柱状電極上における前記封止膜に開口部を形成する工程と、
前記封止膜の開口部内における前記柱状電極の上面にインクジェットヘッドにより金属粒子を溶媒中に分散させたインクを塗布して拡散防止層を形成する工程と、
前記封止膜の開口部内およびその上側に半田ボールを前記拡散防止層の上面に接続させて形成する工程と、
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２】
請求項１に記載の発明において、前記封止膜の開口部内およびその上側に前記半田ボールを前記拡散防止層の上面に接続させて形成する工程の前に、前記拡散防止層の上面にインクジェットヘッドによりフラックスを塗布する工程を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発明において、前記半田ボールが搭載される面が前記封止膜の上面よりも低くなるように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の発明において、前記半導体基板はウエハ状態であり、前記半田ボールを形成した後に、ダイシングにより複数個の半導体装置を得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】
この発明は半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置には、ＣＳＰ(chip size package)と呼ばれるもので、シリコン基板上に設けられた絶縁膜の上面に配線が設けられ、配線の接続パッド部上面に柱状電極が設けられ、配線を含む絶縁膜の上面に封止膜が柱状電極の外周面を覆うように設けられ、柱状電極の上面に半田ボールが設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７７１４２号公報
【０００４】
ところで、上記従来の半導体装置では、銅からなる柱状電極と半田ボールとの界面に拡散層が生成されると、この拡散層の部分が脆くなり、この拡散層の部分にクラックが発生しやすくなってしまう。そこで、上記特許文献１の第８段落には、柱状電極の上面に拡散防止層を電解メッキにより形成するようにしてもよいと記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の半導体装置の製造方法では、拡散防止層を形成するための電解メッキは配線を形成するための配線形成用層をメッキ電流路として用いて行うことになるが、樹脂封止工程の前には、メッキ電流路となる配線形成用層が除去されているので、拡散防止層を形成するための電解メッキを行うことができないという問題がある。
【０００６】
また、スパッタ等の金属蒸着法は、レジストフォトリソ工程を伴うため非常に手間がかかり、プリント基板に多く用いられる無電解メッキ法を用いようとすると各端子の半導体内部回路における電位差からメッキ膜厚が端子間でばらつき、場合によってはメッキが付着しない端子も発生してしまうという問題がある。
【０００７】
（たとえ、樹脂封止工程の前に拡散防止層を形成できたとしても、樹脂研削によってウエハ内の全端子の露出を拡散防止層で止めることは、メッキの高さバラツキや研削精度から考えると困難である。）
【０００８】
そこで、この発明は、柱状電極上に半田ボールが設けられたＣＳＰと呼ばれる半導体装置において、柱状電極上に拡散防止層を簡単な工程で確実に形成することができる半導体装置の製造方法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】
【０００９】
この発明は、上記目的を達成するため、半導体基板上に複数の柱状電極が形成され、前記半導体基板上に封止膜が前記柱状電極の外周面を覆うように形成されたものを用意する工程と、前記柱状電極の上面側をエッチングして該柱状電極上における前記封止膜に開口部を形成する工程と、前記封止膜の開口部内における前記柱状電極の上面にインクジェットヘッドにより金属粒子を溶媒中に分散させたインクを塗布して拡散防止層を形成する工程と、前記封止膜の開口部内およびその上側に半田ボールを前記拡散防止層の上面に接続させて形成する工程と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、封止膜の開口部内における柱状電極の上面にインクジェットヘッドにより金属粒子を溶媒中に分散させたインクを塗布して拡散防止層を形成しているので、簡単な工程で確実に柱状電極上に拡散防止層を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１はこの発明の製造方法により製造された半導体装置の一例の断面図を示す。この半導体装置はシリコン基板（半導体基板）１を備えている。シリコン基板１の上面には所定の機能の集積回路（図示せず）が設けられ、上面周辺部にはアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド２が集積回路に接続されて設けられている。
【００１２】
接続パッド２の中央部を除くシリコン基板１の上面には酸化シリコン等からなる絶縁膜３が設けられ、接続パッド２の中央部は絶縁膜３に設けられた開口部４を介して露出されている。絶縁膜３の上面にはポリイミド系樹脂等からなる保護膜５が設けられている。絶縁膜３の開口部４に対応する部分における保護膜５には開口部６が設けられている。
【００１３】
保護膜５の上面には銅等からなる下地金属層７が設けられている。下地金属層７の上面全体には銅からなる配線８が設けられている。下地金属層７を含む配線８の一端部は、絶縁膜３および保護膜５の開口部４、６を介して接続パッド２に接続されている。配線８の接続パッド部上面には銅からなる柱状電極９が設けられている。柱状電極９の上面にはニッケル／金、ニッケル／パラジウム等からなる拡散防止層１０が設けられている。
【００１４】
配線８を含む保護膜５の上面にはエポキシ系樹脂等からなる封止膜１１がその上面が拡散防止層１０の上面よりも高くなるように設けられている。したがって、拡散防止層１０上における封止膜１１には開口部１２が設けられている。封止膜１１の開口部１２内およびその上側には半田ボール１３が拡散防止層１０の上面に接続されて設けられている。
【００１５】
次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図２に示すように、ウエハ状態のシリコン基板１上にアルミニウム系金属等からなる接続パッド２、酸化シリコン等からなる絶縁膜３およびポリイミド系樹脂等からなる保護膜５が形成され、接続パッド２の中央部が絶縁膜３および保護膜５に形成された開口部４、６を介して露出されたものを用意する。
【００１６】
この場合、ウエハ状態のシリコン基板１の上面において各半導体装置が形成される領域には所定の機能の集積回路（図示せず）が形成され、接続パッド２はそれぞれ対応する領域に形成された集積回路に電気的に接続されている。なお、図２において、符号２１で示す領域はダイシングストリートに対応する領域である。
【００１７】
次に、図３に示すように、絶縁膜３および保護膜５の開口部４、６を介して露出された接続パッド２の上面を含む保護膜５の上面全体に下地金属層７を形成する。この場合、下地金属層７は、無電解メッキにより形成された銅層のみであってもよく、またスパッタにより形成された銅層のみであってもよく、さらにスパッタにより形成されたチタン等の薄膜層上にスパッタにより銅層を形成したものであってもよい。
【００１８】
次に、下地金属層７の上面にメッキレジスト膜２２をパターン形成する。この場合、配線８形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜２２には開口部２３が形成されている。次に、下地金属層７をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうことにより、メッキレジスト膜２２の開口部２３内の下地金属層７の上面に配線８を形成する。次に、メッキレジスト膜２２を剥離する。
【００１９】
次に、図４に示すように、配線８を含む下地金属層７の上面にメッキレジスト膜２４をパターン形成する。この場合、柱状電極９形成領域に対応する部分におけるレジスト膜２４に開口部２５が形成されている。次に、下地金属層７をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行うことにより、メッキレジスト膜２４の開口部２５内の配線８の接続パッド部上面に柱状電極９を形成する。
【００２０】
次に、メッキレジスト膜２４を剥離し、次いで、配線８をマスクとして下地金属層７の不要な部分をエッチングして除去すると、図５に示すように、配線８下にのみ下地金属層７が残存される。
【００２１】
次に、図６に示すように、配線８および柱状電極９を含む保護膜５の上面にエポキシ系樹脂等からなる封止膜１１をスクリーン印刷法やスピンコート法等によりその厚さが柱状電極９の高さよりもやや厚くなるように形成する。したがって、この状態では、柱状電極９の上面は封止膜１１によって覆われている。
【００２２】
次に、封止膜１１の上面側を適宜に研磨して除去することにより、図７に示すように、柱状電極９の上面を露出させるとともに、この露出された柱状電極９の上面を含む封止膜１１の上面を平坦化する。
【００２３】
次に、図８に示すように、柱状電極９の上面側をエッチングして、柱状電極９上における封止膜１１に開口部１２を形成する。このときのエッチング方法は、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよい。しかし、このエッチング工程では、マスクを必要としないため、ウェットエッチングが能率的であり、銅からなる柱状電極９のエッチング液としては、硫酸−過水系、過硫酸アンモニウム系、塩化第２銅系等を用いる。
【００２４】
次に、図９に示すように、封止膜１１の開口部１２内における柱状電極９の上面に拡散防止層１０を形成する。拡散防止層１０の形成方法としては、金属ナノインクをインクジェットヘッド２６により塗布して形成することができる。金属ナノインクは主に極性有機溶媒（水系、アルコール系）に粒径がナノオーダー（数ｎｍ〜十数ｎｍ）の金属粒子を分散させたインクである。
【００２５】
拡散防止層１０がニッケル／金である場合には、まず、インクジェットヘッド２６を各柱状電極９上の位置に順次移動させ、インクジェットヘッド２６から金ナノインクを噴射させて各柱状電極９の上面に塗布する。この場合、封止膜１１の開口部１２の内壁面が堰として機能することにより、封止膜１１の上面への金ナノインクの不要な流出を防止することができる。
【００２６】
次に、各柱状電極９の上面に塗布された金ナノインクを焼成し、各柱状電極６の上面に金層を形成する。次に、上記と同様にして、封止膜１１の開口部１２内における金層の上面にニッケルナノインクを塗布し、焼成することにより、金層の上面にニッケル層を形成する。かくして、封止膜１１の開口部１２内における柱状電極９の上面にニッケル／金からなる拡散防止層１０が形成される。この状態でも、拡散防止層１０の上面は封止膜１１の上面よりもある程度低くなっている。
【００２７】
次に、図１０に示すように、封止膜１１の開口部１２内およびその上側に半田ボール１３を拡散防止層１０の上面に接続させて形成する。次に、図１１に示すように、ウエハ状態のシリコン基板１等をダイシングストリート２１に沿って切断すると、図１に示す半導体装置が複数個得られる。
【００２８】
以上のように、この半導体装置の製造方法では、封止膜１１の開口部１２内における柱状電極９の上面にインクジェットヘッド２６によりニッケル、金等の金属ナノインク（金属粒子を溶媒中に分散させたインク）を塗布して拡散防止層１０を形成しているので、電解メッキのためのメッキ電流路がなくても、柱状電極９上に拡散防止層１０を簡単な工程で形成することができる。
【００２９】
また、上記製造方法により得られた半導体装置では、半田ボール１３と拡散防止層１０との界面が封止膜１１の上面よりも下側に位置するので、当該界面に応力集中が生じることはなく、したがって当該界面にクラックが発生しにくいようにすることができる。すなわち、応力集中は封止膜１１の上面に沿う面に生じるが、当該面においては半田ボール１３の途中であるので、当該面に応力集中が生じても半田ボール１３にクラックが発生することはない。
【００３０】
なお、封止膜１１の開口部１２内における柱状電極９の上面に拡散防止層１０を形成した後に、封止膜１１の開口部１２内における拡散防止層１０の上面にフラックスを塗布し、この後、半田ボール１３を形成するようにしてもよい。この場合、フラックスの塗布は、スクリーン印刷法であってもよいが、上記と同様に、インクジェットヘッドを用いて行うようにしてもよい。
【００３１】
その際には、従来実施していたスクリーン印刷にて使用される各機種に対応した印刷版が不要となり、またインクジェットヘッドを用いれば、パターン部に直接塗布される為、使用量の低減にもつながり、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の製造方法により製造された半導体装置の一例の断面図。
【図２】図１に示す半導体装置の製造に際し、当初用意するものの断面図。
【図３】図２に続く工程の断面図。
【図４】図３に続く工程の断面図。
【図５】図４に続く工程の断面図。
【図６】図５に続く工程の断面図。
【図７】図６に続く工程の断面図。
【図８】図７に続く工程の断面図。
【図９】図８に続く工程の断面図。
【図１０】図９に続く工程の断面図。
【図１１】図１０に続く工程の断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１  シリコン基板
２  接続パッド
３  絶縁膜
５  保護膜
７  下地金属層
８  配線
９  柱状電極
１０  拡散防止層
１１  封止膜
１２  開口部
１３  半田ボール
２６  インクジェットヘッド
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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