(57)【要約】【課題】はんだバンプを用いて実装基板に実装される半導体装置において、はんだバンプのくびれ部にクラックが発生することを防止する。【解決手段】一面２ａに複数の電極４を配してなる半導体基板２と、半導体基板２の一面２ａを覆うように配され、かつ複数の電極４が個別に露呈するように複数の開口部３ａを有する絶縁層３と、絶縁層３上に設けられ、開口部３ａを通して一端部が電極４と各々電気的に接続された再配線層５と、再配線層５ごとに電気的に接続された複数のパッド６と、複数のパッド６の一面６ａに各々形成された複数のはんだバンプ７と、を備え、パッド６の一面が各々半導体基板２の中央方向を向くように、絶縁層３のパッド６と接する面３ｂが個別の傾斜を有していることを特徴とする半導体装置を提供する。【選択図】図２
2012104752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に複数の電極を配してなる半導体基板と、
前記半導体基板の一面を覆うように配され、かつ前記複数の電極が個別に露呈するように複数の開口部を有する絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられ、前記開口部を通して一端部が前記電極と各々電気的に接続された再配線層と、
前記再配線層ごとに電気的に接続された複数のパッドと、
前記複数のパッドの一面に各々形成された複数のはんだバンプと、を備え、
前記パッドの一面が各々前記半導体基板の中央方向を向くように、前記絶縁層の前記パッドと接する面が個別の傾斜を有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
一面に複数の電極を配してなる半導体基板と、
前記半導体基板の一面を覆うように配され、かつ前記複数の電極が個別に露呈するように複数の開口部を有する絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられ、前記開口部を通して一端部が前記電極と各々電気的に接続された再配線層と、
前記再配線層ごとに電気的に接続された複数のパッドと、
前記複数のパッドの一面に各々形成された複数のはんだバンプと、を備え、
前記パッドの一面が各々前記半導体基板の外縁方向を向くように、前記絶縁層の前記パッドと接する面が個別の傾斜を有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記絶縁層の前記パッドと接する面が全て同一の傾斜を有してい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】
前記絶縁層の前記パッドと接する面の傾斜角は、複数のパッドのうち少なくとも前記半導体基板の外縁域に設けられたパッドに対して形成されてい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５】
一面に複数の電極を配してなる半導体基板の上に、前記複数の電極が個別に露呈するように複数の開口部を有する絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上に、前記開口部を通して一端部が前記電極と各々電気的に接続された再配線層を形成するとともに、該再配線層ごとに電気的に接続された複数のパッドを形成する工程と、
前記複数のパッドの一面上に複数のはんだバンプを形成する工程と、を備える半導体装置の製造方法において、
前記絶縁層を形成する工程は、
前記絶縁層の前記パッドと接する面ごとに所望の傾斜面を有するように、前記絶縁層を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６】
前記所望の傾斜面が前記半導体基板の中央方向を向くように、前記絶縁層を形成することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記所望の傾斜面が前記半導体基板の外縁方向を向くように、前記絶縁層を形成することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁層は、前記半導体基板上に塗布された樹脂を金型を用いて成型することによって形成されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記樹脂は、紫外線硬化性樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置を備えたことを特徴とする電子装置。
【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並びに電子装置に関する。より詳細には、実装基板等と相互接続するためのはんだバンプを備えた構造の半導体装置において、該半導体装置を実装基板等に表面実装した際の接続信頼性を向上させた半導体装置及びその製造方法並びに電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型・薄型、軽量、高機能化に伴い、プリント配線板等の実装基板上への電子部品の実装密度向上に対する要求が非常に強くなっている。中でも、半導体装置の実装形態はリードフレームと呼ばれる外部電極をパッケージ外形に沿って一次元的に配置したＱＦＰ（Quad Flat Package）から、はんだバンプと呼ばれる球状の外部電極を平坦な面上に二次元的に配列させたＢＧＡ（Ball Grid Array）に変わってきている。中でも、ＣＳＰ（Chip Scale Package）や、ＷＬＰ（Wafer level Package）といった、より小型低背化が実現できる半導体装置はその採用が活発化している。
【０００３】
はんだバンプを用いて、半導体装置を実装基板に表面実装する方法としては、デジタルＩＣ等に多用されるワイヤボンド接続と比較して接続部を短縮できる、フリップチップ実装がある（例えば、特許文献１参照）。この実装方法は、接続部が短縮されているため電気的特性が良く、小型かつ薄型な半導体装置を必要とする携帯機器の回路や、電気的特性が重視される高周波回路などに適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６０５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
はんだバンプは、半導体装置と実装基板とを電気的に導通させるための電極端子であるとともに、両者を電気的に接続し、熱変形や反りによって発生する応力を緩和吸収する機械的な役割を担う。しかしながら、従来のはんだバンプは球形に近いため、はんだバンプの根本（パッドとの接合部）にはくびれ形状があり、このくびれ部に応力集中が発生しやすい構造となっている。そのため、はんだバンプはその根本を基点としてクラックが発生し易く、電子機器の信頼性を著しく低下させる原因の一つになっていた。
【０００６】
図１０は、従来の球状のはんだバンプ１０７を用いた半導体装置１０１を、はんだバンプ１０７を介して実装基板１５０の接続部１５１にフリップチップ実装した状態を示す概略断面図である。半導体装置１０１は、半導体基板１０２の一面１０２ａ上に絶縁層１０３、再配線層（図示せず）、該再配線層と電気的に接続されたパッド１０６、及びはんだバンプ１０７を順に設けることによって構成されている。さらに、はんだバンプ１０７が露呈するように、封止樹脂層１０８によって一面が封止されている。
【０００７】
図１０に示されているとおり、従来のはんだバンプ１０７のくびれ部には、熱変形や反りによって、はんだバンプ１０７の接続寿命を低下させるクラック１０７ａが発生している。
上述したように、はんだバンプ１０７は、実装基板１５０から受ける外部応力あるいは熱応力を緩和・吸収する機能を有する。しかし、その応力が大きいほど、あるいは加わる回数が多いほど、はんだバンプ１０７には金属疲労が蓄積していくため、クラック１０７ａが発生し易くなる。また、はんだバンプ１０７で緩和・吸収できなかった応力成分は、半導体装置１０１の再配線層や絶縁層１０３、あるいは半導体基板１０２に搭載された半導体デバイス（図示せず）そのものに加わるため、これらの接続境界からの剥離が発生しやすくなる。
【０００８】
また、クラック１０７ａが発生することにより電気抵抗が増大してしまい、半導体デバイスに必要な電力が供給できなくなる。あるいは電気信号が正常に伝達しなくなる。特に、高周波の信号の伝達特性は悪化しやすい。
【０００９】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、はんだバンプを用いて実装基板に実装される半導体装置において、はんだバンプのくびれ部にクラックが発生することを防止する半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題に対し、本発明の以下の手段により解決を図る。
すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、一面に複数の電極を配してなる半導体基板と、前記半導体基板の一面を覆うように配され、かつ前記複数の電極が個別に露呈するように複数の開口部を有する絶縁層と、前記絶縁層上に設けられ、前記開口部を通して一端部が前記電極と各々電気的に接続された再配線層と、前記再配線層ごとに電気的に接続された複数のパッドと、前記複数のパッドの一面に各々形成された複数のはんだバンプと、を備え、前記パッドの一面が各々前記半導体基板の中央方向を向くように、前記絶縁層の前記パッドと接する面が個別の傾斜を有していることを特徴とする半導体装置である。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る発明は、一面に複数の電極を配してなる半導体基板と、前記半導体基板の一面を覆うように配され、かつ前記複数の電極が個別に露呈するように複数の開口部を有する絶縁層と、前記絶縁層上に設けられ、前記開口部を通して一端部が前記電極と各々電気的に接続された再配線層と、前記再配線層ごとに電気的に接続された複数のパッドと、前記複数のパッドの一面に各々形成された複数のはんだバンプと、を備え、前記パッドの一面が各々前記半導体基板の外縁方向を向くように、前記絶縁層の前記パッドと接する面が個別の傾斜を有していることを特徴とする半導体装置である。
また、本発明の請求項３に係る発明は、前記絶縁層の前記パッドと接する面が全て同一の傾斜を有してい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である。
また、本発明の請求項４に係る発明は、前記絶縁層の前記パッドと接する面の傾斜角は、複数のパッドのうち少なくとも前記半導体基板の外縁域に設けられたパッドに対して形成されてい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である。
【００１２】
また、本発明の請求項５に係る発明は、一面に複数の電極を配してなる半導体基板の上に、前記複数の電極が個別に露呈するように複数の開口部を有する絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の上に、前記開口部を通して一端部が前記電極と各々電気的に接続された再配線層を形成するとともに、該再配線層ごとに電気的に接続された複数のパッドを形成する工程と、前記複数のパッドの一面上に複数のはんだバンプを形成する工程と、を備える半導体装置の製造方法において、前記絶縁層を形成する工程は、前記絶縁層の前記パッドと接する面ごとに所望の傾斜面を有するように、前記絶縁層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
また、本発明の請求項６に係る発明は、前記所望の傾斜面が前記半導体基板の中央方向を向くように、前記絶縁層を形成することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法である。
また、本発明の請求項７に係る発明は、前記所望の傾斜面が前記半導体基板の外縁方向を向くように、前記絶縁層を形成することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法である。
また、本発明の請求項８に係る発明は、前記絶縁層が、前記半導体基板上に塗布された樹脂を金型を用いて成型することによって形成されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法である。
また、本発明の請求項９に係る発明は、前記樹脂が、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法である。
また、本発明の請求項１０に係る発明は、前記樹脂が、紫外線硬化性樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法である。
【００１３】
さらに、本発明の請求項１１に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置を備えたことを特徴とする電子装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に係る半導体装置によれば、パッドの一面が各々半導体基板の中央方向を向くように、絶縁層のパッドと接する面が個別の傾斜を有していることによって、半導体装置を実装基板に実装した際に、複数のパッドの一面に載置されたはんだバンプに形成されるくびれ部のうち、より応力のかかるくびれ部のくびれを小さくすることができるため、はんだバンプのくびれ部に生じる亀裂を防ぐという効果が得られる。
【００１５】
本発明の請求項２に係る半導体装置によれば、パッドの一面が各々半導体基板の外縁方向を向くように、絶縁層のパッドと接する面が個別の傾斜を有していることによって、半導体装置を実装基板に実装した際に、半導体基板の中心を押圧するような力が掛けられるような用途において、各はんだバンプのより内側のくびれに生じやすくなる亀裂を防ぐという効果が得られる。
【００１６】
本発明の請求項５に係る半導体装置の製造方法によれば、絶縁層を形成する工程において、絶縁層のパッドと接する面ごとに所望の傾斜面を有するように、絶縁層を形成することができる。よって、この製造方法によって製造された半導体装置は、該半導体装置を実装基板に実装した際に、複数のパッドの一面に載置されたはんだバンプに形成されるくびれ部のうち、より応力のかかるくびれ部のくびれを小さくすることができるため、はんだバンプのくびれ部に生じる亀裂を防ぐという効果が得られる。
【００１７】
本発明の請求項１１に係る電子装置は、上述した半導体装置を用いたことにより、外部からの振動や荷重などによる影響を受けにくくなるので、優れた耐久性と高い信頼性とを兼ね備えることが可能となる。ゆえに、本発明は、外部からの振動などを受けやすい、携帯電話やデジタルカメラ、ノートパソコン等、小型で高密度な電子部品を必要とする電子装置において、耐衝撃性の改善や電気的な接続信頼性の向上をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【図２】図１に示す半導体装置のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図４】はんだバンプと電極を示し、（ａ）ははんだバンプが電極から離れた位置に、（ｂ）ははんだバンプが電極の上方にあることを示す断面図である。
【図５】本発明の半導体装置を実装基板にフリップチップ実装した状態を示す断面図である。
【図６】はんだバンプの詳細を示し、（ａ）は従来、（ｂ）は本発明のはんだバンプの詳細図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【図８】図７に示す半導体装置のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【図９】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を順に示す断面図である。
【図１０】従来の半導体装置を実装基板にフリップチップ実装した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態の半導体装置を図面を参照して詳細に説明する。図１、図２、及び図３は、本実施形態の半導体装置１の一例を示す図であり、図１は、本発明に係る第１の実施形態の半導体装置の平面図であり、図２は、図１に示すＡ−Ａ線に、図３は図１に示すＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【００２０】
本実施形態の半導体装置１は、集積回路（図示せず）を半導体基板２上に搭載し、実装基板５０（図５参照）に実装可能に構成したものである。実装基板５０との接続には、半導体装置１の上面にはんだによるボール状の電極（以下、はんだバンプと称する）を格子状に並べた、いわゆるＢＧＡ（Ball Grid Array）を採用している。
【００２１】
本実施形態の半導体装置１は、半導体基板２、該半導体基板２の上面を被覆する絶縁層３、該絶縁層３上に形成され、前記半導体基板２の入出力端子である電極４と再配線層５を介して電気的に接続されたパッド６、該パッド６上に形成されたはんだバンプ７、及び該はんだバンプ７を除いて半導体基板２上を封止するように形成された封止樹脂層８とから構成される。
【００２２】
本実施形態の半導体装置１は、パッド６が、半導体基板２の一面２ａに対して傾斜していることを特徴としている（傾斜方向等の詳細は後述する）。
なお、半導体装置１の構成要素である前記電極４は、半導体基板２上に複数配されており、それぞれ異なるパッド６に再配線層５を介して電気的に接続されている。図２においては、電極４とパッド６との接続に関する図示は、図２の一部に代表して示してあるのみであり、他の電極４（及び再配線層５）は省略している。つまり、図２及び図３は、本実施形態の特徴である、パッド６及び該パッド６を傾斜させるように形成された絶縁層３の構成を明確にするように描かれたものである。
【００２３】
また、パッド６及びはんだバンプ７は、図１に示した例では、矩形の半導体基板２に４×４のマトリックス状に１６個形成されているが、これに限ることは無く、はんだバンプ７の個数、配置は半導体装置１に搭載される集積回路の仕様などに基づいて適宜変更可能である。
【００２４】
本実施形態に係る半導体装置１のパッド６の傾斜角α、つまり、絶縁層３のパッド６と接する面３ｂの傾斜角αは、それぞれ８°である。絶縁層３のパッド６と接する面３ｂは、その傾斜方向が、パッド６の一面６ａに垂直な線Ｐが半導体基板のおおよそ中心点Ｃの方向を向くように形成されている。言い換えれば、絶縁層３のパッド６と接する面３ｂは、各々が半導体基板２の中央方向を向くように、個別の傾斜を有している。
【００２５】
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、一列に配置されたパッド６がそれぞれ傾きを有しており、その傾き方向は中心点Ｃを通過する線Ｌに向けられている。
本実施形態においては、傾斜角αは、図１のＹ軸方向についても同様である。よって、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面は、図２に示す断面図と同様である。
また、図３は図１のＤ−Ｄ線に沿う断面図であるが、この方向（斜め方向）の断面においても、パッド６の傾きが中心点Ｃに向けられている。
【００２６】
パッド６は、一定の厚みを有しており、その厚みは、２μｍ〜４０μｍである。パッド６の傾斜角αは、パッド６を載置するように形成されている絶縁層３の形状によって実現されている。図２及び図３に示すように、絶縁層３は、パッド６が半導体基板２の一面２ａに対して傾斜するように形成されている。このような形状の絶縁層３の形成方法は後述する。
【００２７】
なお、図４（ａ）に示すように、はんだバンプ７は、該はんだバンプ７と電気的に接続された電極４から離間した位置にある場合を想定している。つまり、実装基板５０の接続部５１（図５参照）と対応するような位置にパッド６を配置するために、パッド６は再配線層５によって所望の位置に再配置されている。
ただし、図４（ｂ）に示すように、はんだバンプ７Ｂが半導体基板２の電極４の直上に配置される場合は、パッドを形成することなく、はんだバンプ７Ｂを直接再配線層５Ｂに電気的に接続してもよい。
【００２８】
半導体装置１を構成する半導体基板２は、シリコンウエハなどの半導体ウエハでもよく、半導体ウエハをチップ寸法に切断（ダイシング）した半導体チップであってもよい。半導体基板２が半導体チップである場合は、まず、半導体ウエハの上に、各種半導体素子やＩＣなどを形成した後、チップ寸法に切断することで複数の半導体チップを得ることができる。
【００２９】
電極４は、半導体基板２上に形成されたＩＣ等の集積回路に電気的に接続される電極であり、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｉ等の導電性を有する金属により構成されている。
【００３０】
絶縁層３は、半導体基板２の一面を覆うように配され、電極４が露呈するように、その整合する位置に開口部３ａ（図４参照）を有する。絶縁層３をなす材料としては、絶縁性が高く、耐熱性、耐薬品性があり、機械的強度が強く、難燃性に優れていることに加え、高周波数帯域での信号伝搬特性に優れた熱硬化性樹脂が好ましい。具体的には、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ベンゾシクロブテンなどが好ましい。
上述したように、絶縁層３は、パッド６に傾斜角度が設けられるように、パッド６が載置される面が傾斜面となっている。つまり傾斜面に応じて、その厚さが異なるように形成されている。
【００３１】
再配線層５は、電極４と電気的に接続されており、導電性に優れた材料から形成することが好ましい。また再配線層５は、電極４との密着性に優れるとともに、再配線層５を構成する元素が電極パッド４や半導体基板２内に拡散しない材料を用いれば、さらに好ましい。例えば、再配線層５としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴｉＷ等の導体（各種の金属や合金等）が好適である。
【００３２】
パッド６は、再配線層５と連続して形成された、はんだバンプ７が搭載される領域である。よって、再配線層５と同じ材質とすることが好ましい。
はんだバンプ７は、ボイドの数が極めて少ない高密度のはんだボールにより構成され、共晶はんだ、鉛を含まない高温はんだ等を用いることができる。
【００３３】
封止樹脂層８は、電極４、絶縁層３、再配線層５を保護するためのものであり、例えば、絶縁層３と同様の材質により構成され、その厚みは、５μｍ〜５０μｍ程度である。
【００３４】
図５は、図１に示した半導体装置１を、実装基板５０にフリップチップ実装した状態を示す図である。図５において、符号５１は、実装基板５０上に形成された接続部である。
パッド６の傾斜方向及び傾斜角は、半導体装置１を実装基板５０に搭載した状態で、半導体装置１に及ぼされると想定される応力に従って、適宜定められる。本実施形態においては、半導体基板２と実装基板５０の熱膨張率の差によって、半導体基板２に加えられる応力を鑑みた構成とした。
半導体基板２と実装基板５０の熱膨張率に差があると、装置全体が高温に曝されることによって、半導体基板２と実装基板５０とを電気的に接続するとともに機械的に結合しているはんだバンプ７に応力が発生する。この応力は、はんだバンプ７のくびれ部に集中してかかる。
【００３５】
本実施形態のパッド６は傾斜しているため、実装基板５０との距離は、はんだバンプ７内で差異が生じる。この距離が近い部分ほどくびれが従来構造と比較して小さくなる。そのため、半導体基板２と実装基板５０との熱膨張率の差によってはんだバンプ７に加えられる応力は小さくなり、その結果、はんだバンプ７は破断されにくくなる。
【００３６】
本実施形態のはんだバンプ７が従来構造のはんだバンプよりも部分的にくびれを小さくできる理由は、リフロー工程ではんだバンプが溶融したときのバンプ材の表面張力（表面積が最小となるように作用する力）に起因する。その原理を図６を参照して説明する。
【００３７】
本実施形態のパッド６は傾きを有している。本実施形態においては、半導体基板２の中心点Ｃに遠い位置における接続部５１とパッド６との距離をＬ１、中心点Ｃから近い位置における距離をＬ２とすると、Ｌ１＜Ｌ２となる。
リフロー工程において、溶融したはんだ材は、はんだバンプ７の表面積が最小になるように、自然とＬ１側は曲率が小さく、Ｌ２側は曲率が大きくなる。図６（ｂ）において、二点鎖線で示す線が曲率が同じ場合のはんだバンプ７の外形線であり、実線で示す線が本実施形態の構成によって形成される、はんだバンプ７の外形線である。Ｌ１側において曲率が小さくなり、Ｌ２側において曲率が大きくなっていることがわかる。
【００３８】
ここではんだバンプ７と接続部５１との接点、及びはんだバンプ７とパッド６との接点に着目すると、Ｌ１側はくびれβ１が小さくなる一方で、Ｌ２側はくびれβ２が若干大きくなっている。くびれが小さい程、半導体基板２と実装基板５０との熱膨張率の差によってはんだバンプ７に加わる応力が小さくなるため、はんだバンプ７は破断されにくくなり、半導体装置１の信頼性が向上する。
熱変形の場合、半導体基板２の中心Ｃから離れているほど大きな力が加わるため、外側のくびれほど大きな応力が加わる。よって、くびれβ１が半導体基板２の外側に位置するような本実施形態が好適である。
一方、Ｌ２側に関しては、はんだバンプの面積が広いため、くびれβ２の大きさは僅かに増加するのみである。よって、くびれβ２の変化による強度変化は無視できるほど小さい。
【００３９】
上述したように、くびれβ１を小さくする（パッド６が傾きを有するように形成する）ことによって、半導体基板２と実装基板５０との熱膨張率の差（熱変形）によりはんだバンプ７に生じる応力を軽減できる。しかし、くびれβ１を小さくすることによって得られる効果はこれだけではなく、例えば、落下衝撃に対しても効果を有する。
【００４０】
落下衝撃の場合においても、半導体基板２を構成するはんだバンプ７のうち、中心Ｃから離れているはんだバンプ７であるほど、大きな応力が加わる。１個のはんだバンプ７に注目した場合も、より半導体基板２の中心Ｃから離れているくびれほど大きな応力が加わる。本実施形態の構成によって、より半導体基板２の中心Ｃから離れているくびれβ１を小さくすることができるため、落下衝撃に対しても、くびれβ１に亀裂が入りにくいはんだバンプ７を形成することができる。
【００４１】
上記実施形態によれば、半導体装置１を実装基板５０に実装した際に、複数のパッド６の一面６ａに載置されたはんだバンプ７に形成されるくびれ部のうち、より応力のかかるくびれ部のくびれを小さくすることができるため、はんだバンプ７のくびれ部に生じる亀裂を防ぐことができる。
また、絶縁層３のパッド６と接する面６ａが全て同一の傾斜を有していることによって、半導体装置１の製造において絶縁層３を成型するための金型を剥離する際、離型がしやすくなるという効果が得られる。半導体装置１の製造については後述する。
【００４２】
なお、傾斜角αについては、前記中心点Ｃから遠ざかるに従って段階的に大きくするようにしてもよい。または、複数のパッド６のうち少なくとも半導体基板２の外縁域に設けられているパッド６に対して形成されていればよい。これにより、半導体装置を実装基板に実装した際に基板の外縁の方向に応力が加わるため、実装基板との高い接続信頼性を有することができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図７、及び図８は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置１Ａの一例を示す図であり、図７は、第２の実施形態に係る半導体装置１Ａの平面図であり、図８は、図７に示すＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【００４４】
第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態に係る半導体装置１のパッド６が半導体基板２の中心方向を向くように配置形成されていることに対して、図８に示すように、パッド６Ａが半導体基板２の外縁方向を向くように配置されている点である。言い換えると、パッド６Ａの他面６Ａｂ側に延びる該他面６Ａｂに垂直な線Ｐが、半導体基板２の中心Ｃ方向に向くように、パッド６Ａが半導体基板２の一面２ａに対して傾斜している。
【００４５】
このようなパッド６Ａの傾斜は、絶縁層３Ａの形状によって達成される。
第２の実施形態に係る半導体装置１Ａは、半導体装置１Ａが実装装置５０にフリップチップ実装された後、半導体基板２の中心を押圧するような力が掛けられるような用途（例えば、キープッシュのような用途）において、各はんだバンプ７のより内側のくびれに生じやすくなる亀裂を防止することができる。
【００４６】
（第１及び第２実施形態の半導体装置の製造方法−１）
次に、本発明における半導体装置１の製造方法の一例について説明する。図９は、図１に示した半導体装置１の製造方法の一例を工程順に示す断面図である。また、以下に記載する工程（ａ）〜（ｆ）は図９（ａ）〜図９（ｆ）に対応する。また、図９に示す工程図は、２チップ分の半導体装置を製造する図となっているが、１チップ分の半導体装置が半導体ウエハ面上に格子状に配置されている、一般的な半導体装置の製造方法に適用することができる。
【００４７】
（ａ）絶縁層の塗布
まず、半導体ウエハ１０を用意する。該半導体ウエハ１０の一面１０ａにはＩＣ電極（図示せず）が配されている。
次いで、半導体ウエハ１０を覆うようにスピンコート法を用いてポリイミド樹脂からなる絶縁層３を塗布する。塗布方法としては、スピンコート法に限らず、キャスティング法、ディスペンス法等の塗布方法を適宜採用することができる。
【００４８】
（ｂ）絶縁層の成型
まず、ホットプレートでポリイミド樹脂からなる絶縁層３を加熱処理して乾燥させる。その後、所定の形状に加工した金型２０を、絶縁層３の樹脂が硬化しない温度で加熱しながら絶縁層３に押し当てて成型することで、厚さ分布を制御した絶縁層３を形成する。金型２０は、冷却した後に剥離除去した。
このようにして所定の形状に成型した後に、樹脂（絶縁層３）を加熱硬化させた。その後、ＵＶレーザを用いて電極（図示せず）が露出するように穴あけ加工を行い、さらに酸素ガスによるプラズマ処理をすることでレーザ加工によって生じた樹脂残渣を除去した。
【００４９】
（ｃ）再配線層とパッドの形成
絶縁層３の上面に、Ｃｕからなる再配線層（図示せず）及びパッド６を形成する。再配線層及びパッド６の形成プロセスとしては、アディティブ法、セミアディティブ法、サブトラクティブ法などがあるが、配線幅あるいは配線間隔の最小値が１〜５０μｍの場合、セミアディティブ法がより好ましい。
【００５０】
まず、半導体ウエハ１０の全面にＴｉＷとＣｕの積層型薄膜をスパッタリングで形成する。ＴｉＷの代替として、ＴｉやＣｒを用いることも可能である。次に、フィルム状のレジストフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィにてパターニングを行った。次に、電解めっきを行い、レジストの開口部（積層型薄膜が露出した部分）にＣｕを析出させる。次に、レジストを剥離し、積層型薄膜をエッチング液で除去した。再配線層及びパッド６をなす部分は導電性が高く、イオンマイグレーションが起きにくい部材が好ましく、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、はんだ等が好適である。
【００５１】
（ｄ）封止樹脂層の形成
絶縁層３あるいは再配線層の上に、スピンコート法を用いて、感光性を有するポリイミド樹脂を塗布し、フォトリソグラフィにてパターニングをすることで封止樹脂層８を形成する。パターニングはパッド６が露呈されるように行う。
封止樹脂層８に用いる部材は、絶縁性が高く、吸湿性が小さく、耐環境性に優れた熱硬化性樹脂が好ましく、例えば、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂などが好適である。
このとき、表面の凹凸に追従して均一に塗布できるような手法、例えば、スプレーコート法を用いることがより好ましい。
上述したような方法でパターン形成した後に、樹脂（封止樹脂層８）を硬化させる。
【００５２】
（ｅ）バンプの形成
パッド６の上に、予め球状に成型されたボールを搭載しリフローすることによって、はんだバンプ７を形成する。はんだバンプ７に用いる部材は、電気抵抗が低く、パッド６との接合が容易で、機械的特性に優れたものが好ましく、例えば、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｉのうち少なくとも２種類を含むはんだが好適である。
【００５３】
（ｆ）切断（個片化）
半導体ウエハ１０のＩＣが形成されていない領域を高速回転するダイシングブレードで切断することで半導体装置１を作製した。
【００５４】
（第１及び第２実施形態の半導体装置の製造方法−２）
上述した製造方法においては、絶縁層３を金型で成型した後に、熱硬化性樹脂を加熱硬化させることによって、絶縁層３を形成したが、熱硬化性樹脂の代替として、ＵＶ硬化型の樹脂を用いてもよい。ＵＶ硬化型樹脂を用いることによって、加工硬化の際に樹脂の流動性によってパターンが崩れることを防止することができ、絶縁層をより微細な形状に加工することができる。ＵＶ硬化型樹脂としては、エポキシアクリレート樹脂が好ましい。
【００５５】
ＵＶ硬化型樹脂を用いて絶縁層３を形成する際は、まず、ＵＶ硬化型樹脂をスクリーン印刷法によって半導体ウエハ１０に塗布し、所定の形状に加工した金型２０を押し当てた状態でＵＶ光を照射して樹脂（絶縁層３）を硬化させる。ＵＶ硬化型樹脂を用いて絶縁層３を形成する場合は、ＵＶ光は金型２０を介して照射されるため、金型２０は石英、石英ガラス、ダイヤモンド等の透明材料によって形成されたものを使用する必要がある。また、金型２０を剥離除去しやすくするため、金型２０の表面にフッ素系の離型材をコーティングすることが好ましい。
このような方法を用いることによって、厚さ分布を制御した絶縁層３を形成することができる。金型２０は、ＵＶ照射後に剥離除去する。
【００５６】
ＵＶ硬化型樹脂としては、上述したエポキシアクリレート樹脂に限ることはなく、絶縁性が高く、高周波数帯域での信号伝搬特性に優れた樹脂であれば適宜採用することができる。例えば、ウレタンアクリレート樹脂、フェノールアクリレート樹脂、又はポリエステルアクリレート樹脂等が好適である。
また、ＵＶ照射は、ＵＶ硬化型樹脂の硬化の不十分な箇所がないよう、金型を除去した後に追加でＵＶ照射することも好適であり、追加で加熱処理することも好適である。この場合においては、樹脂はほぼ硬化しているので、加熱処理をしてもパターン崩れはほとんど発生しない。
【００５７】
上述したように、ＵＶ硬化型樹脂を用いることによって、加熱処理に伴うパターン崩れを回避することが可能になることから、半導体ウエハ１０の電極が露出するような突起を設けた金型を使用することができる。この金型２０を絶縁層３に押し当てる際は、該突起が電極３上に位置されるように精度良く位置合わせできなければならない。
このような金型２０を用いることによって、ＵＶレーザによる穴空け加工を行う必要がなくなるため、生産性やコストの点で有利となる。ただし、電極の表面には樹脂の残渣が若干あることからプラズマ処理を行うことが好ましい。
【００５８】
（第１及び第２実施形態の半導体装置の製造方法−３）
また、熱硬化性樹脂の代替として、熱可塑性樹脂を用いてもよい。熱可塑性樹脂を用いることによって、熱硬化性樹脂を用いた場合の硬化時の体積収縮を回避し、寸法精度のよい制御を行うことができる。熱可塑性樹脂としては、フィルム状の液晶ポリマーが好ましい。
【００５９】
熱可塑性樹脂を用いて絶縁層を形成する際は、まず、半導体ウエハ１０上にフィルム状の液晶ポリマーをラミネートし、所定の形状に加工した金型を液晶ポリマーの融点付近で、かつ、分解温度未満の温度で加熱しながら押し当てて成型することで、厚さ分布を制御した絶縁層を形成することができる。金型は、冷却後に剥離除去する。
なお、液晶ポリマーは、分子配向が乱れると、熱膨張率やヤング率等の物性が変化してしまい、所定の性能が得られなくなってしまう。このため、加熱し過ぎることは好ましくなく、また、冷却速度も可能な限り速くすることが好ましい。なお、熱可塑性樹脂として、ポリアミド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、熱可塑性ポリイミド等を採用することもできる。
【００６０】
（第１及び第２実施形態の半導体装置の製造方法−４）
金型２０の代替として、インクジェット法を用いてもよい。インクジェット法を用いることによって、品種毎に金型を作製する必要がなくなる。
インクジェット法は、マスクレスであるだけでなく、オンデマンドで材料を滴下するため、治具や材料のコストを削減することもできる。ただし、用いるインクは、スクリーン印刷やスピンコート等で用いるものよりも粘度を低くする必要があるため、溶媒の含有率が高くなってしまう。そのため、半導体基板２を加熱する、あるいは赤外線やレーザ光を照射するなどして溶媒を効率よく揮発させながら塗布することが必要である。インクジェット法で用いる材料は、上述した第１〜第３の製造方法で使用した材料のみならず、セラミックス等の無機系の絶縁材料も用いることができるなど、材料の選択性が広くなる。
【００６１】
（第１及び第２実施形態の半導体装置の製造方法−５）
第１の製造方法においては、絶縁層３となる樹脂を塗布した後、金型を樹脂に対して押し当てて成型したが、以下に説明するマイクロモールディング法を用いて絶縁層３を形成してもよい。
まず、絶縁層３となる樹脂を塗布することなく、半導体ウエハ１０に対して、所定の形状に加工した金型２０を位置合わせし、所定の高さで固定する。固定に際しては、金型２０と半導体ウエハ１０との間の空間が、絶縁層３の形状と対応するように位置（高さ）を定める。次いで、周囲を減圧した後、絶縁層３となる液状の樹脂を金型２０と半導体ウエハ１０との隙間に流し込む。そして、周囲を大気圧に戻すことによって液状の樹脂を隙間の隅々に充填する。さらに、この状態で加熱処理を施し、樹脂を硬化させ、冷却した後に金型２０を剥離除去する。
本製造方法は、金型２０を加圧する必要がないため、位置合わせ精度に優れていることが特徴である。適用できる樹脂は、第１の製造方法と同様であるが、液状で粘度が低い樹脂が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、例えば携帯電話やデジタルカメラ、ノートパソコン等、小型で高密度な電子部品を必要とする電子装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１…半導体装置、２…半導体基板、２ａ…一面、３…絶縁層、３ａ…開口部、３ｂ…パッドと接する面、４…電極、５…再配線層、６…パッド、６ａ…一面、７…はんだバンプ。
【図１】
2012104752.tif 000003
【図２】
2012104752.tif 000004
【図３】
2012104752.tif 000005
【図４】
2012104752.tif 000006
【図５】
2012104752.tif 000007
【図６】
2012104752.tif 000008
【図７】
2012104752.tif 000009
【図８】
2012104752.tif 000010
【図９】
2012104752.tif 000011
【図１０】
2012104752.tif 000012