(57)【要約】      （修正有）【課題】電解メッキで形成する柱状電極の頭頂面を平坦面に近づけるようにする半導体装置を提供する。【解決手段】半導体ウエハ上にシード層を積層し、上部配線２３及び枠状の上部ランド２４をシード層上に形成し、ドライフィルムレジストをシード層上に形成して、上部配線２３をドライフィルムレジストで覆うとともに、上部ランド２４及びその内側のシード層をドライフィルムレジストから露出させ、上部ランド２４及びシード層を電極として電解メッキを行い、上部ランド２４上及び上部ランド２４内のシード層上に柱状電極２５を成長させ、ドライフィルムレジストを除去して、シード層のうち上部ランド２４、上部配線２３及び柱状電極２５に重なっていない部分を除去し、柱状電極２５の周囲において半導体ウエハ上に封止層２６を積層して、その封止層２６でその上部配線２３を覆う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、下部ランドを有する下部配線と、
前記下部配線上に積層され、前記下部ランド周囲の少なくとも一部に上部ランドを有する上部配線と、
前記下部ランド上及び前記上部ランド上に形成された柱状電極と、
前記柱状電極の周囲において前記半導体基板上に積層された封止層と、を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記柱状電極の周縁部下には前記上部ランドが形成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３】
前記上部ランドは枠状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
半導体基板に積層された下部配線層の下部ランドが形成される下部ランド形成領域を第一マスクで覆ってメッキ処理を行い、前記下部ランド形成領域に開口部が形成された上部ランドを有する上部配線を形成する工程と、
第二マスクを用いてメッキ処理を行うことによって、前記下部ランド形成領域上、及び前記開口部の周囲の前記上部ランド上に柱状電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記上部配線を形成する工程におけるメッキ処理は、前記下部配線層を電極とした電解メッキ処理であり、
前記柱状電極を形成する工程におけるメッキ処理は、前記下部配線層及び前記上部配線を電極とした電解メッキ処理であ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】
前記柱状電極の周囲において前記柱状電極を覆うように封止層を積層し、前記柱状電極の頭頂面を露出させるまで前記封止層を研削する工程を更に備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記柱状電極を形成する工程の後で、前記下部配線層のうち、前記上部配線及び前記柱状電極に重なっていない部分を除去し、下部配線を形成する工程を更に備えることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載の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、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップのパッケージ方法として、いわゆるＷＬＰ（Wafer Level Package）法がある。ＷＬＰ法は、個片化する前の半導体ウエハに樹脂封止と配線形成を行った後に、チップサイズに切り出す方法である（例えば、特許文献１の図１〜図２参照）。具体的には、以下のような工程を経て、半導体チップをパッケージする。即ち、まず、シード層（９）を半導体ウエハの表面に成長させる。その後、そのシード層（９）をレジスト（１６）によってマスキングした状態で、そのシード層（９）の上に配線（１０）を電解メッキ法により形成する。そのレジスト（１６）の除去後、ドライフィルム（１９）を貼り付けて、そのドライフィルム（１９）に開口部（１２）を形成する。次に、ドライフィルム（１９）の開口部（１２）内に柱状電極（１１）を電解メッキ法によって成長させる。そのドライフィルム（１９）の除去後、エポキシ樹脂を塗布して、エポキシ樹脂で配線（１０）及び柱状電極（１１）を覆い、そのエポキシ樹脂を硬化させる。エポキシ樹脂が硬化することで封止層（１４）になる。その後、封止層（１４）の表面を研削し、柱状電極（１１）を露出させる。次に、その柱状電極（１１）の表面にバンプ（１５）を形成し、最後に半導体ウエハを個片化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１８７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、柱状電極（１１）を電解メッキ法により形成すると、柱状電極（１１）の頭頂面が凸面状に丸まってしまう。そのため、その後の封止層（１４）の形成工程では、柱状電極（１１）を覆うために、多量の樹脂を必要としていた。更には、その後に封止層（１４）を研削する工程では、柱状電極（１１）を露出させるために、相当量の封止層（１４）を研削する必要があり、研削に要するコスト・時間が増大してしまう。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、電解メッキで形成する柱状電極の頭頂面を平坦面に近づけるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成され、下部ランドを有する下部配線と、前記下部配線上に積層され、前記下部ランド周囲の少なくとも一部に上部ランドを有する上部配線と、前記下部ランド上及び前記上部ランド上に形成された柱状電極と、前記柱状電極の周囲において前記半導体基板上に積層された封止層と、を備える。
【０００６】
好ましくは、前記柱状電極の周縁部下には前記上部ランドが形成されている。
好ましくは、前記上部ランドは枠状である。
【０００７】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板に積層された下部配線層の下部ランドが形成される下部ランド形成領域を第一マスクで覆ってメッキ処理を行い、前記下部ランド形成領域に開口部が形成された上部ランドを有する上部配線を形成する工程と、第二マスクを用いてメッキ処理を行うことによって、前記下部ランド形成領域上、及び前記開口部の周囲の前記上部ランド上に柱状電極を形成する工程と、を含む。
【０００８】
好ましくは、前記上部配線を形成する工程におけるメッキ処理は、前記下部配線層を電極とした電解メッキ処理であり、前記柱状電極を形成する工程におけるメッキ処理は、前記下部配線層及び前記上部配線を電極とした電解メッキ処理である。
好ましくは、前記半導体装置の製造方法は、前記柱状電極の周囲において前記柱状電極を覆うように封止層を積層し、前記柱状電極の頭頂面を露出させるまで前記封止層を研削する工程を更に備える。
好ましくは、前記半導体装置の製造方法は、前記柱状電極を形成する工程の後で、前記下部配線層のうち、前記上部配線及び前記柱状電極に重なっていない部分を除去し、下部配線を形成する工程を更に備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上部ランドが、下部ランド周囲の少なくとも一部に上部ランドを有するから、その上に形成される柱状電極の頭頂面を平坦面に近づけることができる。そのため、封止層の形成に要する樹脂の量を削減することができる。更に、柱状電極の頭頂面を露出させるまでに要する封止層の研削量を減らすことができ、研削に要する時間・コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における半導体装置の斜視図。
【図２】同実施形態における電極構造の平面図。
【図３】同実施形態における電極構造の断面図。
【図４】同実施形態における電極構造の断面図。
【図５】同実施形態における半導体装置の製造に用いるウエハの斜視図。
【図６】同実施形態におおける半導体装置を製造する方法の一工程における平面図及び断面図。
【図７】図６に続く工程における平面図及び断面図。
【図８】図７に続く工程における平面図及び断面図。
【図９】図８に続く工程における平面図及び断面図。
【図１０】図９に続く工程における平面図及び断面図。
【図１１】図１０に続く工程における平面図及び断面図。
【図１２】図１１に続く工程における平面図及び断面図。
【図１３】図１２に続く工程における平面図及び断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１２】
図１は、半導体装置１を示した斜視図である。図２は、この半導体装置１の電極構造３０を示した平面図である。図３は、図２に示されたIII−IIIに沿った面の矢視断面図である。図４は、図２に示されたIV−IVに沿った面の断面図である。図１〜図４に示すように、半導体装置１はパッケージされたものである。この半導体装置１は半導体基板１１及び封止構造２０を備え、その封止構造２０は下部配線２１、下部ランド２２、上部配線２３、上部ランド２４、柱状電極２５、封止層２６及び半田バンプ２７等を備える。なお、図２では、電極構造３０の把握を容易にするため、半田バンプ２７の図示を省略する。
【００１３】
半導体基板１１は、半導体ウエハを個片化したものである。半導体基板１１がシリコン等からなり、半導体基板１１の表層には、集積回路層１２、パッシベーション膜１３及び絶縁膜１４が積層されている。集積回路層１２には、集積回路が設けられている。集積回路層１２の表面には、複数の接続パッド１５が形成され、接続パッド１５が集積回路の配線に接続されている。パッシベーション膜１３は、酸化シリコン又は窒化シリコンからなる。基材としての絶縁膜１４は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂その他の樹脂からなる。例えば、絶縁膜１４には、ポリイミド（ＰＩ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）等の高機能プラスチック材料、エポキシ系、フェノール系、シリコン系等のプラスチック材料、又はこれらの複合材料等を用いることができる。また、パッシベーション膜１３のう接続パッド１５に重なる位置には、開口部１３ａが形成されている。絶縁膜１４のうち接続パッド１５に重なる位置には、開口部１４ａが形成されている。接続パッド１５が開口部１３ａ，１４ａ内に位置している。
【００１４】
絶縁膜１４の表面上には、下部配線２１及び下部ランド２２が形成されている。下部配線２１及び下部ランド２２は、シード層をパターニングしたものである。下部配線２１及び下部ランド２２は、銅（Ｃｕ）の薄膜、チタン（Ｔｉ）の薄膜、チタンに銅を積層した薄膜その他の金属薄膜である。下部配線２１は、所定の形状に形成されている。下部配線２１の一部が接続パッド１５上に積層され、下部配線２１が開口部１３ａ，１４ａを介して接続パッド１５に接続されている。下部ランド２２は下部配線２１の一部であり、下部配線２１と下部ランド２２が一体成形されており、下部ランド２２が下部配線２１の端部に接続されている。下部ランド２２は、島状に形成されており、より具体的には略滴形に形成されている。
なお、下部ランド２２が枠状でなければ、三角形状、四角形状その他の多角形状に形成されていてもよい。また、下部ランド２２が円形状又は楕円形状に形成されていてもよい。また、絶縁膜１４が形成されておらず、下部配線２１及び下部ランド２２がパッシベーション膜１３上に形成されていてもよい。
【００１５】
下部配線２１上には、上部配線２３が積層されている。上部配線２３は、銅メッキその他の金属メッキからなる。平面視して、上部配線２３が所定の形状にパターニングされており、上部配線２３の平面形状と下部配線２１の平面形状がほぼ同じである。上部配線２３は、下部配線２１及び下部ランド２２よりも厚い。
【００１６】
上部ランド２４は上部配線２３の一部であり、上部ランド２４と上部配線２３が一体成形されており、上部配線２３の端部に上部ランド２４が接続されている。上部ランド２４が枠状に形成されており、具体的には、滴形枠状に形成されている。そのため、上部ランド２４の中央部に開口部２４ａが形成されている。上部ランド２４が下部ランド２２上に形成されている。具体的には、上部ランド２４は、下部ランド２２の周縁部全体にわたってその周縁部上に形成されている。なお、上部ランド２４が三角形枠状、四角形枠状その他の多角形枠状に形成されていてもよい。また、上部ランド２４が円形枠状又は楕円形枠状に形成されていてもよい。但し、上部ランド２４の外縁が下部ランド２２の外縁に揃っていることが好ましい。
【００１７】
上部ランド２４がＣ字の枠状に設けられていてもよい。上部ランド２４がＣ字型である場合には、その上部ランド２４が下部ランド２２の周縁部の一部にわたってその周縁部上に形成されている。
【００１８】
柱状電極２５が上部ランド２４上に形成され、柱状電極２５の中央部が上部ランド２４の開口部２４ａを介して下部ランド２２上に形成されている。柱状電極２５の高さ（厚さ）は、上部配線２３及び上部ランド２４の厚さよりも大きい。柱状電極２５は、銅その他の金属からなる。
【００１９】
平面視して、柱状電極２５の外周形状が上部ランド２４の外縁形状と相似又は合同である。好ましくは、平面視して、柱状電極２５全体が上部ランド２４の外周形状の内側に含まれ、上部ランド２４の周縁部が柱状電極２５の外周面からはみ出ている。特に、柱状電極２５と上部ランド２４が同心状に重なっている場合には、上部ランド２４の外縁径が柱状電極２５の外周径よりも大きく、好ましくは、上部ランド２４と柱状電極２５が重なった部分の直径方向の長さＡは、柱状電極２５の直径Ｂの３分の１程度である（図２参照）。具体的な数値としては、柱状電極２５の直径Ｂが１５０〜２５０μｍであり、柱状電極２５の外周面からはみ出た長さＣは１０μｍである。
【００２０】
絶縁膜１４上には、封止層２６が積層されている。上部配線２３が封止層２６によって覆われている。柱状電極２５の外周形状が上部ランド２４の外縁形状と相似であり、上部ランド２４の周縁部が柱状電極２５の外周面からはみ出ている場合には、そのはみ出た部分が封止層２６によって覆われている。封止層２６の表面が柱状電極２５の頭頂面と面一に設けられ、柱状電極２５の頭頂面が封止層２６によって覆われずに露出している。封止層２６は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂その他の絶縁性樹脂からなり、好ましくは、フィラー（例えば、ガラスフィラー）を含有した熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）からなる。封止層２６は、柱状電極２５をその側面から保護する。また、封止層２６は、上部配線２３をそれらの上部から保護する。封止層２６は遮光性を有する。
【００２１】
半田バンプ２７が柱状電極２５の頭頂面に形成されている。半田バンプ２７が柱状電極２５の頭頂面に結合することによって、半田バンプ２７と柱状電極２５が相互に電気的に接続している。なお、半田バンプ２７が無くてもよい。
【００２２】
半導体装置１の製造方法について説明する。
半導体装置１を製造するに際しては、個片化する前の半導体ウエハ５０（図５に図示）を用いる。図５は、ダイシングする前の半導体ウエハ５０の斜視図である。図５に示すように、基材としての半導体ウエハ５０は、分割予定線としての格子状のダイシングストリート５２によって複数のチップ領域５１に区画されている。これらチップ領域５１がマトリクス状に配列されている。半導体ウエハ５０の表層には、チップ領域５１ごとに集積回路が形成されている。半導体ウエハ５０の表層にパッシベーション膜１３が成膜され、集積回路がパッシベーション膜１３によって覆われている。また、半導体ウエハ５０の表層には、パッシベーション膜１３を覆う絶縁膜１４が成膜され、その絶縁膜１４の表面が半導体ウエハ５０の表面となっている。
【００２３】
次に、図６に示すように、無電解メッキ法若しくは気相成長法（例えば、スパッタ法）又はこれらの組合せによって、半導体ウエハ５０の表面全体にシード層６１を積層する。つまり、絶縁膜１４及び接続パッド１５の上の一面にシード層６１を成長させる。シード層６１は、銅（Ｃｕ）の薄膜、チタン（Ｔｉ）の薄膜、チタンに銅を積層した薄膜その他の金属薄膜である。
【００２４】
次に、図７に示すように、シード層６１の上にレジスト６２を塗布して、そのレジスト６２の露光・現像をすることで、そのレジスト６２をパターニングする。レジスト６２をパターニングすることによって、レジスト６２に溝６２ａ，６２ｂを形成する。溝６２ａ，２ｂの平面形状は、後に形成しようとする上部配線２３及び上部ランド２４の形状とほぼ同じである。そのため、線状の溝６２ａは、後に形成する上部配線２３の形状に沿って形成され、枠状６２ｂは、後に形成する上部ランド２４の形状に沿って形成されている。
【００２５】
次に、図８に示すように、残留したレジスト６２をマスクとしてそのレジスト６２によってシード層６１の一部を被覆した状態で、シード層６１を電極として電解メッキを行う。これにより、シード層６１の上であってレジスト６２の溝６２ａ，６２ｂ内に、上部配線２３及び上部ランド２４を成長させる。ここで、上部配線２３及び上部ランド２４をシード層６１よりも厚く成長させる。
上部配線２３及び上部ランド２４の形成後、レジスト６２を除去する。
【００２６】
次に、図９に示すように、上部配線２３及び上部ランド２４よりも厚いドライフィルムレジスト６３をシード層６１、上部配線２３及び上部ランド２４の上の一面に貼り付ける。そして、そのドライフィルムレジスト６３の露光・現像することによって、ドライフィルムレジスト６３に開口部６３ａを形成する。開口部６３ａの形成位置は上部ランド２４の上であり、開口部６３ａと上部ランド２４を同心状に配置し、開口部６３ａを通じて上部ランド２４を露出させるとともに、上部ランド２４の開口部２４ａを通じてシード層６１の一部を露出させる。
【００２７】
次に、図１０に示すように、残留したドライフィルムレジスト６３をマスクとしてそのドライフィルムレジスト６３でシード層６１及び上部配線２３を被覆した状態で、シード層６１、上部配線２３及び上部ランド２４を電極として電解メッキを行う。これにより、ドライフィルムレジスト６３の開口部６３ａ内において、柱状電極２５を上部ランド２４及びシード層６１の上に成長させる。ここで、柱状電極２５を上部配線２３よりも厚く成長させる。柱状電極２５を成長させると、柱状電極２５の頭頂面が凸面状又は平面状に形成される。しかし、上部ランド２４が枠状に形成されているから、柱状電極２５の頭頂面の曲率が小さくなり、その頭頂面を平坦な面に近づけることができる。特に、柱状電極２５の成長速度を上げると、柱状電極２５の頭頂面が丸まりやすくなるところ、下層の上部ランド２４が枠状に形成されているため、柱状電極２５の頭頂面が丸くならずに柱状電極２５の成長速度を上げることができる。
柱状電極２５の形成後、ドライフィルムレジスト６３を除去する。
【００２８】
次に、図１１に示すように、シード層６１のうち上部配線２３、上部ランド２４及び柱状電極２５に重なっていない部分をエッチングにより除去することにより、シード層６１を下部配線２１及び下部ランド２２に形状加工する。このとき、上部配線２３、上部ランド２４及び柱状電極２５の表面が一部エッチングされるが、上部配線２３、上部ランド２４及び柱状電極２５がシード層６１と比較して充分に厚いため、上部配線２３、上部ランド２４及び柱状電極２５は残留する。
【００２９】
次に、図１２に示すように、半導体ウエハ５０の表面（絶縁膜１４）上に封止樹脂を塗布し、その封止樹脂を硬化させて封止層２６とする。この際、柱状電極２５全体が封止層２６に埋め込まれた状態となっており、柱状電極２５が露出していない。なお、プリプレグを半導体ウエハ５０の表面に貼り付けて、そのプリプレグを硬化させて封止層２６としてもよい。
【００３０】
次に、図１３に示すように、封止層２６の表面を研削することにより、封止層２６の表面が柱状電極２５の頭頂面と略面一となるように柱状電極２５の頭頂面を露出させる（図４参照）。この時、柱状電極２５の頭頂面も研削され、柱状電極２５の頭頂面が平坦になる。この研削工程は、封止層２６の表面及び柱状電極２５の頭頂面を平坦な面にするために行われるものである。上述したように、柱状電極２５を成長させたときには柱状電極２５の頭頂面の丸まりが小さいから、この研削工程での研削量・研削時間を減らすことができ、研削コストの低減を図ることができる。
【００３１】
次に、半田バンプ２７を柱状電極２５の頭頂面に形成する。
次に、ダイシングストリート５２に沿って半導体ウエハ５０及び封止層２６をダイシングし、複数の半導体装置１に分割する。なお、半田バンプ２７の形成はダイシング処理の後に行ってもよいし、半田バンプ２７を形成しなくてもよい。
【００３２】
以上のように本実施形態によれば、上部ランド２４が枠状に形成されているから、電解メッキによりその上に形成される柱状電極２５の頭頂面を平坦面に近づけることができる。そのため、封止層２６の形成に要する樹脂の量を削減することができる。更に、柱状電極２５の頭頂面を露出させるまでに要する封止層２６の研削量を減らすことができ、研削に要する時間・コストの削減を図ることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  半導体装置
１１  半導体基板（基材）
２０  封止構造
２１  下部配線
２２  下部ランド
２３  上部配線
２４  上部ランド
２４ａ  開口部
２５  柱状電極
２６  封止層
３０  電極構造
５０  半導体ウエハ（基材）
６１  シード層
６２  レジスト
６２ａ，６２ｂ  溝
６３  ドライフィルムレジスト
６３ａ  開口部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2012074580.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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