(57)【要約】【課題】半導体装置におけるバンプの接合強度を向上する。【解決手段】ＷＰＰ５のバンプ接合において、バンプ６が接合する柱状の電極１ｉに、水平方向に突出する突出部１ｊが形成されたことにより、バンプ６の接合強度を向上でき、さらにＷＰＰ５の組み立てにおいて、バンプ６の表面を覆うように絶縁膜１ｍ上に樹脂７を配置し、この樹脂７を硬化させた後、樹脂７を研削してバンプ６の一部を露出させることにより、例えばポリイミドからなる絶縁膜１ｍを樹脂７によって覆うため、耐吸湿性を向上できる。【選択図】図２
2013115336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面、前記主面に形成された半導体素子、前記半導体素子と電気的に接続されたパッド、および前記主面とは反対側の裏面を有する基材と、
前記パッドが露出するように、前記基材の前記主面に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成され、かつ前記パッドと電気的に接続され、かつ銅からなる第１配線と、
前記第１配線上に形成された第２配線と、
前記第２配線の第１領域が露出するように、前記第２配線上に形成された第２絶縁膜と、
前記第２配線の前記第１領域に形成された柱状の電極と、
前記電極の表面、および前記第２配線の前記第１領域のうちの前記電極から露出する表面に接合され、かつ錫系の材料からなるバンプと、
前記バンプの一部が露出するように、前記第２絶縁膜上に形成された第３絶縁膜と、
を含み、
前記第２配線の前記第１領域は、平面視において、前記パッドとは重ならない位置に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記電極は、水平方向に突出する突出部を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１配線の下層に第４絶縁膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記バンプは、前記電極に接合する第１バンプと前記第１バンプ上に積層された第２バンプとからなり、前記第２バンプは、内部にコアボールを有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法：
（ａ）主面、前記主面に形成された半導体素子、前記半導体素子と電気的に接続されたパッド、前記パッドが露出するように前記主面に形成された第１絶縁膜、および前記主面とは反対側の裏面を有する基材を準備する工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記パッドと電気的に接続する銅からなる第１配線を前記第１絶縁膜上に形成する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、第１領域を有する第２配線を前記第１配線上に形成する工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記第２配線の前記第１領域に柱状の電極を形成する工程；
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記第２配線の前記第１領域の一部が露出するように前記第２配線上に第２絶縁膜を形成する工程；
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記電極の表面、および前記第２配線の前記第１領域の前記一部に接合するように錫系の材料からなる第１バンプを形成する工程；
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、前記第１バンプの表面を覆うように前記第２絶縁膜上に第３絶縁膜を形成する工程；
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記第１バンプの一部を露出させる工程；
ここで、
前記（ｃ）工程で、前記第２配線の前記第１領域を、平面視において前記パッドとは重ならない位置に配置する。
【請求項６】
請求項５において、
前記（ｄ）工程で前記第２配線の前記第１領域に前記電極を形成する際に、前記第２配線上に形成したレジスト膜の開口部から前記電極の一部が水平方向に突出するように前記開口部の前記第１領域に前記電極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７】
請求項５において、
前記（ｈ）工程で、前記第３絶縁膜と前記第１バンプとをバイト研削して前記第１バンプの一部を露出させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記バイト研削では、前記電極上に前記第１バンプの膜が残るように研削することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項５において、
前記（ｇ）工程の前記第３絶縁膜としてフィルム状樹脂またはペースト状樹脂を用い、前記（ｇ）工程で前記第１バンプの表面を覆うように前記第２絶縁膜上に前記フィルム状樹脂または前記ペースト状樹脂を配置し、その後、ベーク処理を行って前記フィルム状樹脂または前記ペースト状樹脂を硬化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項５において、
前記（ｈ）工程の後、前記基材の前記裏面を研削することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項５において、
前記（ｆ）工程で前記第１バンプを形成する際に、前記（ｆ）工程の前に、半田印刷によって前記電極の表面および前記第２配線の前記第１領域の前記一部に接合するように錫系の半田材を塗布し、その後、前記（ｆ）工程でリフローを行って前記第１バンプ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１２】
請求項５において、
前記（ｈ）工程の後、前記第１バンプの露出した前記一部に、前記第１バンプの材料と同じ材料からなる第２バンプを接合す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】
本発明は、半導体装置及びその製造技術に関し、特に、バンプ接合を有する半導体装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
チップサイズパッケージ型半導体装置において、半導体素子のフリップチップ接続面に配設された絶縁層と、前記絶縁層で少なくとも一部を覆われた素子電極と、前記素子電極上に形成された係止手段を備えたコアバンプと、前記コアバンプを被覆した外部回路接続用バンプとを備える構造が、例えば特開２００６−５９９１７号公報（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５９９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置の小型化に伴い、半導体チップの外形寸法（例えば、主面の大きさ）も小さくなる傾向にある。そのため、例えばバンプ（バンプ電極）を介して実装される半導体装置では、バンプが形成されるパッド（表面電極、素子電極）の外形寸法も小さくなる。これにより、バンプとパッドとの接合強度が低下し、パッドからバンプが剥離（破断）し易くなっている。
【０００５】
なお、前記特許文献１（特開２００６−５９９１７号公報）のように、側面から迫り出す突出部（係止手段）を備えた柱状の電極（コアバンプ、導体）をパッド（素子電極）の表面に形成することで、この電極の突出部によりバンプのアンカー効果を持たせることができるが、この電極の下地の構造によっては、十分にバンプの接合強度を向上できないという課題が、本願発明者の検討により明らかとなった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体装置におけるバンプの接合強度を向上することができる技術を提供することにある。
【０００７】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【０００９】
代表的な実施の形態による半導体装置は、主面に形成された半導体素子および前記半導体素子と電気的に接続されたパッドを有する基材と、前記パッドと電気的に接続され、かつ銅からなる第１配線と、前記第１配線上に形成された第２配線と、前記第２配線の第１領域が露出するように前記第２配線上に形成された第２絶縁膜と、前記第２配線の前記第１領域に形成された柱状の電極とを有している。さらに、前記電極の表面、および前記第２配線の前記第１領域のうちの前記電極から露出する表面に接合され、かつ錫系の材料からなるバンプと、前記バンプの一部が露出するように前記第２絶縁膜上に形成された第３絶縁膜と、を含み、前記第２配線の前記第１領域は、平面視において前記パッドとは重ならない位置に配置されている。
【００１０】
また、代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、主面に形成された半導体素子、前記半導体素子と電気的に接続されたパッド、前記パッドが露出するように前記主面に形成された第１絶縁膜を有する基材を準備する工程、パッドと電気的に接続する銅からなる第１配線を前記第１絶縁膜上に形成する工程、第１領域を有する第２配線を前記第１配線上に形成する工程、前記第２配線の前記第１領域に柱状の電極を形成する工程を有している。さらに、前記第２配線の前記第１領域の一部が露出するように前記第２配線上に第２絶縁膜を形成する工程、前記電極の表面、および前記第２配線の前記第１領域の前記一部に接合するように錫系の材料からなる第１バンプを形成する工程、前記第１バンプの表面を覆うように前記第２絶縁膜上に第３絶縁膜を形成する工程、前記第１バンプの一部を露出させる工程を有しており、前記第２配線の前記第１領域を、平面視において前記パッドとは重ならない位置に配置する。
【発明の効果】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１２】
半導体装置のバンプとパッドとの接合強度を向上させることができる。
【００１３】
また、半導体装置の耐吸湿性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置の主面側の配線引き回しの一例を樹脂を透過して示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。
【図３】図１の半導体装置の構造の一例を示す裏面図である。
【図４】本発明の実施の形態１の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図である。
【図５】本発明の実施の形態１の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図である。
【図６】本発明の実施の形態１の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図である。
【図７】本発明の実施の形態１の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図である。
【図８】本発明の実施の形態１の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図である。
【図９】本発明の実施の形態１の半導体装置の組み立ての端子露出研削工程における研削方法の一例を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図である。
【図１１】本発明の実施の形態１の半導体装置の実装構造の一例を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１の半導体装置の剪断試験の一例を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１の変形例１の半導体装置の構造を示す部分断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図である。
【図１５】本発明の実施の形態２の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図である。
【図１６】本発明の実施の形態２の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図である。
【図１７】本発明の実施の形態２の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図である。
【図１８】本発明の実施の形態２の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図である。
【図１９】本発明の実施の形態２の半導体装置の組み立ての端子露出研削工程における研削方法の一例を示す部分断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態２の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図である。
【図２１】本発明の実施の形態２の変形例１の半導体装置の構造を示す部分断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態２の変形例２の半導体装置の構造を示す部分断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態の変形例２の半導体装置の構造を示す部分断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態の変形例３の半導体装置の構造を示す部分断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態の変形例４の半導体装置の構造を示す部分断面図である。
【図２６】本発明の実施の形態の変形例５の半導体装置の構造を示す部分断面図である。
【図２７】本発明の実施の形態の変形例６の半導体装置の構造を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１６】
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
【００１７】
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
【００１８】
また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１９】
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半導体装置の主面側の配線引き回しの一例を樹脂を透過して示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図３は図１の半導体装置の構造の一例を示す裏面図である。
【００２２】
図１〜図３に示す本実施の形態１の半導体装置は、ＷＰＰ（Wafer Process Package)５と呼ばれるチップサイズの小型の半導体パッケージである。ＷＰＰ５は、ウエハレベルＣＳＰ（Chip Size Package)等とも呼ばれ、ウエハプロセスとパッケージプロセスを一体化した製造技術によって組み立てられるものである。
【００２３】
図１〜図３に示すＷＰＰ５の構成について説明すると、主面（回路形成面）１ａ、主面１ａに形成された半導体素子（半導体集積回路）１ｎ、半導体素子１ｎと電気的に接続されたパッド１ｃ、及び主面１ａとは反対側の裏面１ｂを有する半導体チップ（基材、半導体基板）１と、図６に示すようにパッド１ｃの表面が露出するように半導体チップ１の主面１ａに形成された絶縁膜（第１絶縁膜、絶縁層）１ｄと、絶縁膜１ｄ上に形成され、かつパッド１ｃと電気的に接続され、かつ銅（Ｃｕ）からなる再配線（第１配線、引き出し配線）１ｆと、再配線１ｆ上に形成された上層配線（第２配線）１ｇとを有している。なお、絶縁膜１ｄは、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）から成る。
【００２４】
さらに、上層配線１ｇのバンプ形成領域である図２のバンプランド（第１領域）１ｈが露出するように、上層配線１ｇ上に形成された絶縁膜（第２絶縁膜、絶縁層）１ｍと、上層配線１ｇのバンプランド１ｈに形成された柱状の電極（導体、金属膜、きのこ型電極）１ｉと、電極１ｉの表面、および上層配線１ｇのバンプランド１ｈのうちの電極１ｉから露出する表面に接合され、かつ錫系の材料からなるバンプ（バンプ電極）６と、バンプ６の一部が露出するように、絶縁膜１ｍ上に形成された樹脂（絶縁層、第３絶縁膜）７とを有している。なお、絶縁膜１ｍは、例えばポリイミドから成る。
【００２５】
ここで、図２に示すように、バンプ６は、柱状の電極１ｉに接合するバンプ（第１バンプ）６ａと、バンプ６ａ上に積層されたバンプ（第２バンプ）６ｂとからなり、バンプ６のうち、樹脂（以下、ＮＣＦとも言う）７から外部に露出している部分は、主にバンプ６ｂである。ただし、ＷＰＰ５の外部端子として設けられたバンプ６において、ＮＣＦ７から露出するバンプ６ａの量が十分得られる場合には、バンプ６ａ上にバンプ６ｂを積層しなくてもよく、この場合、バンプ６はバンプ６ａのみによって構成されることになる。
【００２６】
また、再配線１ｆは、例えば複数のパッド１ｃそれぞれの配置をバンプランド１ｈとして置き換える配線であり、したがって、上層配線１ｇに形成されたバンプランド１ｈは、平面視において、主面１ａのパッド１ｃとは重ならない位置に配置されている。
【００２７】
さらに、ＷＰＰ５が有する半導体チップ１は、図１に示すように複数のパッド１ｃが外周部に沿って配置された周辺パッド配置のものであり、複数のパッド１ｃそれぞれが再配線１ｆによって内側に引き出され、これにより、複数のパッド１ｃの配置と異なった配置で複数のバンプ６がマトリクス状（例えば３列×４行）に設けられている。
【００２８】
ここで、図５に示すように上層配線１ｇは、再配線１ｆ上にバリア層として形成されたものであり、例えばニッケル（Ｎｉ）からなる配線層である。したがって、この上層配線１ｇのバンプランド１ｈに形成された図６に示す柱状の電極（導体）１ｉも、上層配線１ｇと同じニッケル（Ｎｉ）からなる。
【００２９】
なお、柱状の電極１ｉは、図２に示すように、この電極１ｉの側面から水平方向（電極１ｉの表面と平行な面方向）に迫り出す（突出する）突出部１ｊ（迫り出し部、ひさし部）を有している（本実施の形態１では、柱状の電極１ｉの断面形状が、略Ｔ字型となっている）。
【００３０】
また、外部端子としてバンプランド１ｈに設けられたバンプ６（バンプ６ａとバンプ６ｂ）は、錫（Ｓｎ）系の半田材によって形成され、本実施の形態１では、例えば錫（Ｓｎ）と銀（Ａｇ）と銅（Ｃｕ）の合金からなる、所謂鉛フリー半田材を使用している。なお、前記鉛フリー半田材とは、ＲｏＨＳ（Restriction of Hazardous Substances）指令に基づいて、鉛（Ｐｂ）の含有率が１０００ｐｐｍ（０．１ｗｔ％）以下のものを言う。なお、錫（Ｓｎ）を含有する半田材を使用した場合には、銅（Ｃｕ）が拡散しやすいことから、本実施の形態１は、前記鉛フリー半田材に限らず、鉛（Ｐｂ）を含有する半田材を使用した場合にも適用することができる。
【００３１】
なお、ＮＣＦ７は、フィルム状（テープ状）樹脂を熱硬化させたものであり、例えばエポキシ系樹脂等である。
【００３２】
また、半導体チップ１は、例えばシリコンから成り、主面１ａに形成された複数のパッド１ｃは、例えばアルミニウムから成る。
【００３３】
また、図３に示すようにＷＰＰ５の背面（半導体チップ１の裏面１ｂ）には、マーク８が付されている。マーク８は、例えばＩＮＤＥＸマーク、製品名、ロット番号、管理番号または製造国等であるが、パッケージサイズ（チップサイズ）がマーク８を付すことが可能な程度のサイズを有していない場合にはマーク８は付していなくてもよい。
【００３４】
次に、図４〜図１０に示す本実施の形態１の半導体装置（ＷＰＰ５）の組み立てについて説明する。
【００３５】
図４〜図８、及び図１０は、それぞれ本発明の実施の形態１の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図、図９は本発明の実施の形態１の半導体装置の組み立ての端子露出研削工程における研削方法の一例を示す部分断面図である。
【００３６】
まず、図４のステップＳ１に示す「前工程ウエハ準備」を行う。ここでは、主面１ａ、主面１ａに形成された半導体素子１ｎ、半導体素子１ｎと電気的に接続されたパッド１ｃ、パッド１ｃが露出するように主面１ａに形成された絶縁膜（絶縁層、第１絶縁膜）１ｄ、及び主面１ａとは反対側の裏面１ｂを有するウエハ（半導体ウエハ、基材）２を準備する。なお、本実施の形態では、絶縁膜１ｄは、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）から成る。
【００３７】
その後、ステップＳ２に示す「シード層形成」を行う。すなわち、スパッタによって全面にシード層１ｅを形成する。このシード層１ｅは、後述するめっき工程で使用するためのものである。
【００３８】
その後、ステップＳ３に示す「レジスト（塗布・露光）」を行う。ここでは、まず、ウエハ２の主面１ａの全面（詳細には、主面１ａに形成されたシード層１ｅ上）にレジスト膜４ａを形成する。そして、形成されたレジスト膜４ａのうちの所定の箇所（配線パターンを形成しない箇所）をマスク３で覆う。その後、マスク３で覆われない部分（マスク３の開口部から露出した部分）を露光３ａする。
【００３９】
その後、ステップＳ４に示す「レジスト形成（現像）」を行う。すなわち、レジスト膜４ａのうちの露光３ａを行った領域を除去することで、シード層１ｅが露出するレジスト膜４ａの開口部４ｃを形成する。
【００４０】
その後、図５のステップＳ５に示す「ＣｕＮｉ再配線めっき」を行う。ここでは、まず、先の工程で形成したレジスト膜４ａの開口部４ｃから露出するシード層１ｅ上に後の再配線（配線パターン、めっき膜）１ｆを電解めっき法により形成する。その後、この再配線１ｆ上に、この再配線１ｆのバリア層となる上層配線（めっき膜）１ｇを電解めっき法により形成する。なお、本実施の形態では、再配線１ｆは、例えば銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）を主成分とする金属から成る。一方、上層配線１ｇは、例えばニッケル（Ｎｉ）から成る。また、再配線１ｆは、後の工程においてバンプ（バンプ電極）６ａが配置（接合）されるバンプランド（再配置パッド）１ｈを有している。また、本実施の形態では、このバンプランド１ｈは、平面視において、パッド（元パッド）１ｃと重ならない位置に配置されている。すなわち、再配線１ｆは、半導体チップ１の複数のパッド１ｃのそれぞれの配置（位置）を別の位置に置き換えるための配線である。また、本実施の形態では、上層配線１ｇを再配線１ｆの全上面上に形成する場合について説明したが、少なくとも、後の工程において形成される絶縁膜１ｍの開口部から露出する再配線１ｆ（バンプランド１ｈ）の領域に形成されていてもよい。ただし、再配線１ｆが銅（Ｃｕ）からなり、一方、この再配線１ｆ上に配置される絶縁膜１ｍがポリイミドから成る場合は、再配線１ｆと絶縁膜１ｍとの密着力が、ニッケルからなる上層配線１ｇを介在させた場合に比べて低くなるため、半導体装置の信頼性を向上するためには、本実施の形態のように、再配線１ｆの全上面上に上層配線１ｇを形成しておくことが好ましい。
【００４１】
その後、ステップＳ６に示す「レジスト除去」を行う。すなわち、シード層１ｅ上に残留したレジスト膜４ａを除去する。
【００４２】
その後、ステップＳ７に示す「レジスト形成」を行う。ここでは、再配線１ｆにおけるバンプランド１ｈが露出するように、ウエハ２の主面１ａ上に新たなレジスト膜４ｂを形成する。これにより、図５のステップＳ７で示すように、バンプランド１ｈ上に形成された上層配線１ｇのみが、レジスト膜４ｂの開口部４ｄから露出する。
【００４３】
その後、図６のステップＳ８に示す「電解Ｎｉポストめっき（きのこ型電極）」を行う。すなわち、バンプランド１ｈ上に形成された上層配線１ｇに、断面形状が略Ｔ字型の電極（柱状電極、きのこ型電極）１ｉを電解めっき法により形成する。なお、本実施の形態では、柱状の電極１ｉは、例えばニッケル（Ｎｉ）からなる。すなわち、上層配線１ｇと同じ金属からなるめっき膜を形成するため、形成される電極１ｉと上層配線１ｇはほぼ一体化された状態となり、この電極１ｉのバンプランド１ｈ上に形成された上層配線１ｇに対する密着力を向上することができる。また、本実施の形態における柱状の電極１ｉは、レジスト膜４ｂの開口部４ｄから露出した上層配線１ｇにめっき膜を堆積することで形成される。詳細に説明すると、再配線１ｆ（詳細には、再配線１ｆに形成された上層配線１ｇ上）に形成されたレジスト膜４ｂの開口部４ｄ（図５参照）から電極１ｉの一部が垂直方向（ウエハ２の厚さ方向）に突出するまでめっき膜を堆積（めっき成長）させる。そして、さらにめっき膜を堆積させることにより、レジスト膜４ｂの開口部４ｄから溢れためっき膜は、垂直方向だけでなく、水平方向（ウエハ２の主面１ａと平行な方向）にもめっき成長する。すなわち、本実施の形態では、開口部４ｄにおいてレジスト膜４ｂの壁を乗り越えるところまでめっき膜を形成する。
【００４４】
その後、ステップＳ９に示す「レジスト・シード層除去」を行う。すなわち、レジスト膜４ｂとシード層１ｅを除去する。これにより、断面視において、柱状の電極１ｉの側面のうちの電極１ｉの厚さ方向における中心よりも先端面（表面）側に位置する部分（側面）から水平方向（電極１ｉの表面と平行な面方向）に迫り出す（突出する）突出部１ｊを有する柱状の電極１ｉが形成される。
【００４５】
その後、ステップＳ１０に示す「絶縁層・無電解Ａｕめっき」を行う。ここでは、まず、バンプランド１ｈの一部（平面視における周縁部）が露出するように、再配線１ｆ（詳細には、再配線１ｆに形成された上層配線１ｇ）上に絶縁膜１ｍを形成する。すなわち、絶縁膜１ｍを、柱状の電極１ｉとその周囲が露出するように形成する。なお、本実施の形態では、絶縁膜１ｍは例えばポリイミドから成る。そして、絶縁膜１ｍを形成した後、さらに、無電解めっき法により、電極１ｉの表面（先端面および側面を含む）にめっき膜１ｋを形成する。なお、本実施の形態では、このめっき膜１ｋは例えば金（Ａｕ）から成る。このようにめっき膜１ｋを形成することにより、後のバンプを構成する半田の濡れ性（電極との接合性）を向上させることができる。なお、めっき膜１ｋは、金（Ａｕ）以外にも、パラジウム（Ｐｄ）、またはパラジウム（Ｐｄ）と金（Ａｕ）との合金を使用してもよい。
【００４６】
その後、図７のステップＳ１１に示す「半田材印刷（ボール搭載）」を行う。ここでは、印刷法によって電極１ｉの表面（先端面および側面を含む）と、バンプランド１ｈ上に形成された上層配線１ｇの一部（絶縁膜１ｍから露出した箇所）に接合するように半田材６ｃを供給する。なお、本実施の形態における半田材は、例えば錫（Ｓｎ）を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田材（ＲｏＨＳ（Restriction of Hazardous Substances）指令に基づいて、鉛（Ｐｂ）の含有率が１０００ｐｐｍ（０．１ｗｔ％）以下のもの）から成るが、これに限定されるものではなく、錫（Ｓｎ）、または錫（Ｓｎ）を主成分とする合金から成るものを使用してもよい。この時、図７のステップＳ１１に示すように、電極１ｉの突出部１ｊの下部にも半田材６ｃを回り込ませておく。
【００４７】
その後、ステップＳ１２に示す「リフローバンプ形成・洗浄」を行う。ここでは、半田材６ｃが供給されたワーク（構造体）をリフロー炉に搬送することで半田材６ｃを溶融する。その後、溶融した半田材６ｃは、表面張力の影響により略球体状に変形する。そして、半田材６ｃの温度が低下し、再び固体化し、バンプランド１ｈ上にバンプ６ａが形成される。その後、バンプ６ａ、またはバンプ６ａの近傍に残存するフラックス材を、洗浄液を用いて洗浄する。
【００４８】
その後、図８のステップＳ１３に示す「絶縁材（ＮＣＦなど）形成」を行う。ここでは、ＮＣＦ（Non Conductive Film）と呼ばれる導電性粒子を含有しない絶縁性で、かつフィルム状（テープ状）の樹脂７を用いる場合を説明する。まず、バンプ６ａを覆うように絶縁膜１ｍ上に樹脂７を配置する。
【００４９】
その後、ステップＳ１４に示す「硬化ベーク」、すなわち、ベーク処理を行う。この工程により樹脂７は加熱され、溶融する。そして、溶融した樹脂７は、絶縁膜１ｍおよびバンプ６ａの表面に付着する。その後、溶融した樹脂７を硬化することで、バンプ６ａの表面（絶縁膜１ｍから露出した面）を覆うように、絶縁膜１ｍ上に樹脂（樹脂層）７が形成される。
【００５０】
その後、ステップＳ１５に示す「端子露出研削」を行い、バンプ６ａの一部（先端部）を樹脂７から露出させる。なお、本研削工程では、図９に示すように、樹脂７の一部とバンプ６ａの一部をバイト９を用いて研削（バイト研削）して、樹脂（樹脂層）７からバンプ６ａの一部を露出させる。ここで、他の研削手段として、化学的および機械的な作用による研磨、所謂、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）があるが、このステップＳ１５では、絶縁材と金属の２種類、言い換えると、絶縁材あるいは金属の１種類のみを研磨するものではないため、バイト９を用いたバイト研削を採用することが好ましい。これにより、ＷＰＰ５の実装面を平坦化することができる。また、前述のバイト研削では、図８のステップＳ１５に示すように、電極１ｉ上にバンプ６ａの膜が残るように研削することが好ましい。これにより、電極１ｉの表面（メタル表面）の状態を管理する必要が無くなり、電極１ｉの表面（メタル表面）の状態の善し悪しの管理を省略することができる。ただし、電極１ｉの表面を露出させてもよいことは言うまでもない。さらに、研削後、さらにリフロー処理を行って、バンプ６ａを樹脂７の表面から突出させてもよい。
【００５１】
以上のステップにより、バンプを有する半導体装置の主な製造工程は完了する。しかしながら、上記のように、本実施の形態では、バンプ６ａを構成する半田材の一部を除去しているため、半導体装置を実装するために必要な半田量を確保できない場合には、上記のステップ「端子露出研削」の後に、図１０に示すバンプ追加処理を行ってもよい。これにより、半田の接続高さを向上させることが可能である。本ステップＳ１６について以下に説明する。
【００５２】
まず、バイト研削により絶縁膜１ｍからバンプ６ａの露出した一部（表面）に、バンプ６ａの材料と同じ材料からなるバンプ６ｂを配置する。このとき、フラックス（接着材）１０を介しバンプ６ｂをバンプ６ａの露出面に配置する。
【００５３】
その後、ステップＳ１７に示す「リフローバンプ形成・洗浄」を行う。ここでは、バンプ６ｂが供給されたワーク（構造体）をリフロー炉に搬送することでバンプ６ａとバンプ６ｂを溶融する。これにより、溶融したバンプ６ａとバンプ６ｂが一体化される。そして、一体化されたバンプは表面張力の影響により略球体状に変形しようとするが、本実施の形態では、樹脂７の開口径がバンプ６ａの直径よりも小さいため、図１０のステップＳ１７に示すように、ひょうたん状となる。そして、半田材６ｃの温度が低下し、再び固体化し、樹脂７の表面から突出したバンプ６が形成される。その後、バンプ６、またはバンプ６の近傍に残存するフラックス材を、洗浄液を用いて洗浄する。
【００５４】
これによって、バンプ６ａ上にバンプ６ｂを積層したことで、ＷＰＰ５の外部端子であるバンプ６の半田量を十分に増やすことができ、半田接続における接続強度（実装強度）を向上させることができる。
【００５５】
なお、ステップＳ１６に示す「フラックス供給・ボール搭載」では、ペースト印刷方式で半田を供給してもよい。
【００５６】
その後、ウエハ２においてダイシングによるパッケージ個片化を行ってＷＰＰ５の組み立て完了となる。その後、ＷＰＰ５を別の工程に搬送して、テスト、さらには出荷等を行う。
【００５７】
本実施の形態１のＷＰＰ５（半導体装置）では、そのバンプ接合において、バンプ６が接合する柱状の電極１ｉに、水平方向に突出する突出部１ｊが形成されたこと（きのこ型電極）により、バンプ６に対してアンカー効果を持たせることができ、バンプ６の接合強度を向上させることができる。
【００５８】
また、ＷＰＰ５では、銅（Ｃｕ）からなる再配線１ｆ上にバリア層としてニッケル（Ｎｉ）からなる上層配線１ｇが形成され、かつ上層配線１ｇのバンプランド１ｈに接続される柱状の電極１ｉもニッケルからなることにより、半田が直接、銅（Ｃｕ）に触れる領域を無くすことができる。
【００５９】
つまり、銅と半田が直接触れていると、熱を付与した際に銅が半田中に移動して銅そのものが破壊に至るという課題が発生するが、本実施の形態１のＷＰＰ５のように、半田が直接銅（Ｃｕ）に触れる領域を無くす構造とすることにより、銅の浸食を防止または低減することができる。
【００６０】
また、バンプ６ａの表面を覆うように絶縁膜１ｍ上に樹脂７を配置し、この樹脂７を硬化させた後、樹脂７を研削してバンプ６ａを露出させることにより、例えばポリイミドからなる絶縁膜１ｍを樹脂７によって覆うことができ、水分の浸入（浸透）を抑制することができる。すなわち、ＷＰＰ５の耐吸湿性を向上させることができる。
【００６１】
次に、ＷＰＰ５の薄形化（小型化）について説明する。ＷＰＰ５の薄形化を図る際には、パッケージへの個片化処理の前のウエハ状態においてウエハ（基材）２の裏面側を研削する。
【００６２】
すなわち、図５のステップＳ５の再配線１ｆ形成後、一例として図８のステップＳ１５の「端子露出研削」の後で、かつ図１０のステップＳ１６の「フラックス供給・ボール搭載工程」の前、もしくはステップＳ１７の「リフローバンプ形成・洗浄工程」の後にウエハ２の裏面を研削（バックグラインド（ＢＧ））してＷＰＰ５を薄くすることができる。
【００６３】
なお、前述のＢＧ工程により、半導体チップ１（ウエハ２）の厚さが薄くなると半導体チップ１の反りという課題が発生する。すなわち、前記ＢＧによって半導体チップ１が薄くなり、その結果、半導体チップ１の剛性が低くなるため反りが生じ易くなる。
【００６４】
そこで、半導体チップ１の反り対策として、本実施の形態１のＷＰＰ５の銅（Ｃｕ）の再配線１ｆを薄形化することにより、半導体チップ１（ウエハ２）の反りを低減化することができる。
【００６５】
すなわち、ＷＰＰ５における銅（Ｃｕ）からなる再配線１ｆを可能な限り薄形化することにより、ＢＧ工程で半導体チップ１の厚さが薄くなった際にもＷＰＰ５本体における剛性のバランスを保つことができ、半導体チップ１の反りの低減化を図ることができる。
【００６６】
また、組み立て後のＷＰＰ５の搬送及び出荷においては、ＷＰＰ５に振動や衝撃が加わる場合があるが、本実施の形態１のＷＰＰ５では、そのバンプ接合において、バンプ６が接合する柱状の電極１ｉに、水平方向に突出する突出部１ｊが形成されたこと（きのこ型電極）により、バンプ６に対してアンカー効果を持たせてバンプ６の接合強度を向上させているため、振動や衝撃が加わってもバンプ６の接合不良の発生を防止または低減することができる。
【００６７】
次に、図１１と図１２について説明する。図１１は本発明の実施の形態１の半導体装置の実装構造の一例を示す断面図、図１２は本発明の実施の形態１の半導体装置の剪断試験の一例を示す断面図である。
【００６８】
図１１に示すように、組み立てられたＷＰＰ５は、例えば、マザーボード１１等の実装基板に半田実装される。この時、ＷＰＰ５の各バンプ６が対応するマザーボード１１の端子１１ａにそれぞれ半田接続される。その際、リフロー炉に通してリフロー処理を行うため、加熱によってバンプ接合部にも熱応力が付与されるが、本実施の形態１のＷＰＰ５では、バンプ６と接合する柱状の電極１ｉに、水平方向に突出する突出部１ｊが形成されており、バンプ６に対してアンカー効果を持たせてバンプ６の接合強度を向上させているため、バンプ６の接合不良の発生を防ぐことができる。つまり、熱による膨張・収縮で応力がバンプ接合部に集中した際にも、柱状の電極１ｉが水平方向への突出部１ｊを有していることで、バンプ６の界面での剥離を防止することができる。
【００６９】
また、本実施の形態１のＷＰＰ５では、絶縁膜１ｍ上に樹脂（樹脂層）７が形成されているため、半導体チップ１の主面（回路形成面）１ａの機械的な衝撃からの保護や、この主面１ａへの光の浸入も抑制できる。
【００７０】
また、図１２は、剪断強度試験の方法を図示したものであり、組み立て後のＷＰＰ５を抜き取り検査によって検査する。すなわち、ＷＰＰ５のバンプ６に対して、半導体チップ１の主面１ａに沿った方向Ｐに押圧部材１２からバンプ６に対して荷重を付与してバンプ６の剪断強度を検査するものである。
【００７１】
本実施の形態１のＷＰＰ５では、前述のようにバンプ６と接合する柱状の電極１ｉに、水平方向に突出する突出部１ｊが形成されており、バンプ６に対してアンカー効果を持たせてバンプ６の接合強度を向上させているため、バンプ６の剪断強度試験においても、バンプ６の接合不良の発生回数を減らして、接合不良しにくいという結果を得ることができる。
【００７２】
また、本実施の形態１では、図７のステップＳ１１で、半田材６ｃをバンプランド１ｈ（バンプ形成領域）に配置する際に、印刷方式によって配置する方式を取り上げて説明したが、バンプランド１ｈへの半田の配置方式は、フラックス材を用いたボール供給方式やレーザ溶融によるボール供給方式であってもよい。印刷方式は、柱状の電極１ｉ（導体）が突出部１ｊを有しているため、突出部１ｊの下部にも半田を配置し易い（より確実に突出部１ｊの下部に半田を回り込ませられる）という特徴があるものの、各バンプ６を構成する半田材６ｃの量を均一化するという点では、ボール供給方式の方が好ましい。
【００７３】
また、本実施の形態１では、ＷＰＰ５の再配線１ｆの上の絶縁膜１ｍ上に形成する絶縁膜としてＮＣＦを採用した場合を説明したが、絶縁膜１ｍ上の絶縁膜は、ＮＣＰ（Non Conductive Paste、ペースト状樹脂、モールドタイプ)やスピンコートによる液状材であってもよく、ＮＣＰやスピンコート材を採用した場合でも、樹脂の場合と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
なお、ＮＣＰは、例えば液状のエポキシ系樹脂等である。一方、スピンコート材は、例えば、エポキシ系樹脂等、ポリイミド系樹脂等、エポキシ系樹脂等と反応するフラックス系樹脂等である。
【００７５】
次に、本実施の形態１の変形例について説明する。
【００７６】
図１３は本発明の実施の形態１の変形例１の半導体装置の構造を示す部分断面図である。
【００７７】
ＷＰＰ５において、半導体チップ１（特に、基材（半導体基板））の厚さが比較的大きい（厚い）場合には、再配線１ｆの上のバリア層である上層配線１ｇを形成しなくてもよい。ただし、上層配線１ｇ（バリア層）を形成しない場合、銅の浸食に耐えるために、銅（Ｃｕ）からなる再配線１ｆの厚さＱ及び柱状の電極１ｉの突出部１ｊの厚さＲを実施の形態１（図８や図１０に示すＷＰＰ５）よりも大きくしなければならない。そのため、ＷＰＰ５の薄型化を考慮した場合は、例えば前記実施の形態１のように、バリア層（上層配線１ｇ）を形成することが好ましい。
【００７８】
なお、図１３の変形例１のＷＰＰ５では、柱状の電極（導体）１ｉが銅によって形成されている。銅（Ｃｕ）は、ニッケル（Ｎｉ）よりも電気抵抗が低い。
【００７９】
したがって、図１３のＷＰＰ５では、電極１ｉが銅によって形成されているため、ニッケルで形成する場合よりも電気抵抗を小さくすることができ、ＷＰＰ５の電気特性を向上させることができる。
【００８０】
（実施の形態２）
図１４〜図１８、及び図２０は、それぞれ本発明の実施の形態２の半導体装置の組み立てにおける主要工程の一例を示す部分断面図と製造フロー図、図１９は本発明の実施の形態２の半導体装置の組み立ての端子露出研削工程における研削方法の一例を示す部分断面図である。
【００８１】
本実施の形態２は、ＷＰＰ５の組み立てについて説明するものであるが、本実施の形態２のＷＰＰ５と実施の形態１のＷＰＰ５の相違点は、本実施の形態２のＷＰＰ５では、再配線１ｆの上に、実施の形態１のような上層配線１ｇが形成されていないことであり、上層配線１ｇの代わりとして、柱状の電極（導体、金属膜、きのこ型電極）１ｉの直下にＵＢＭ（Under Bump Metal）１ｐがバリア層（第２配線）として形成されている。すなわち、銅からなる再配線１ｆの浸食の対策のバリア層として、実施の形態１の上層配線１ｇの代わりに実施の形態２ではＵＢＭ１ｐが形成されている。
【００８２】
なお、本実施の形態２のＷＰＰ５では、主に、柱状の電極１ｉが銅（Ｃｕ）からなる場合を説明する。
【００８３】
また、ＵＢＭ１ｐは、スパッタ＋めっき、もしくはスパッタのみで形成するものであり、スパッタで形成する場合、例えばＴｉ／Ｃｕ、ＴｉＮ／Ｔｉ／Ｃｕ、Ｗ／Ｃｕ、Ｃｒ／Ｃｕ等であり、めっきで形成する場合、例えばＣｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ等である。スパッタのみで形成する場合、例えばＣｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ等である。
【００８４】
次に本実施の形態２のＷＰＰ５の組み立てについて説明する。
【００８５】
まず、図１４のステップＳ２１に示す「前工程ウエハ準備」を行う。ここでは、主面１ａ、主面１ａに形成された半導体素子１ｎ、半導体素子１ｎと電気的に接続されたパッド１ｃ、パッド１ｃが露出するように主面１ａに形成された絶縁膜（絶縁層、第１絶縁膜）１ｄ、及び主面１ａとは反対側の裏面１ｂを有するウエハ（半導体ウエハ、基材）２を準備する。なお、本実施の形態では、絶縁膜１ｄは、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）から成る。
【００８６】
その後、ステップＳ２２に示す「シード層形成」を行う。すなわち、スパッタによって全面にシード層１ｅを形成する。このシード層１ｅは、後述するめっき工程で使用するためのものである。
【００８７】
その後、ステップＳ２３に示す「レジスト（塗布・露光）」を行う。ここでは、まず、ウエハ２の主面１ａの全面（詳細には、主面１ａに形成されたシード層１ｅ上）にレジスト膜４ａを形成する。そして、形成されたレジスト膜４ａのうちの所定の箇所（配線パターンを形成しない箇所）をマスク３で覆う。その後、マスク３で覆われない部分（マスク３の開口部から露出した部分）を露光３ａする。
【００８８】
その後、ステップＳ２４に示す「レジスト形成（現像）」を行う。すなわち、レジスト膜４ａのうちの露光３ａを行った領域を除去することで、シード層１ｅが露出するレジスト膜４ａの開口部４ｃを形成する。
【００８９】
その後、図１５のステップＳ２５に示す「Ｃｕ再配線めっき」を行う。ここでは、まず、先の工程で形成したレジスト膜４ａの開口部４ｃから露出するシード層１ｅ上に後の再配線（配線パターン、めっき膜）１ｆを電解めっき法により形成する。なお、本実施の形態では、再配線１ｆは、例えば銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）を主成分とする金属から成る。
【００９０】
その後、ステップＳ２６に示す「レジスト・シード層除去」を行う。すなわち、再配線１ｆの周囲のシード層１ｅと、シード層１ｅ上に残留したレジスト膜４ａを除去する。
【００９１】
その後、ステップＳ２７に示す「絶縁層・シード層形成」を行う。ここでは、まず、バンプランド１ｈに相当する領域を開口部４ｄとして再配線１ｆ上に絶縁膜（絶縁層、第２絶縁膜）１ｍを形成し、絶縁膜１ｍ形成後、絶縁膜１ｍ上と、開口部４ｄに露出した再配線１ｆ上とにシード層１ｑを形成する。本実施の形態では、絶縁膜１ｍは、例えばポリイミドから成る。
【００９２】
なお、この開口部４ｄの再配線１ｆ上に形成するシード層１ｑが図１６のＵＢＭ１ｐとなる。つまり、このシード層１ｑは、バンプ６ａ（図１７参照）を配置するバンプランド１ｈとなるＵＢＭ１ｐを有しており、このバンプランド１ｈ（ＵＢＭ１ｐ）は、平面視において、パッド（元パッド）１ｃと重ならない位置に配置されている。すなわち、再配線１ｆは、半導体チップ１の複数のパッド１ｃのそれぞれの配置（位置）を別の位置に置き換えるための配線である。
【００９３】
その後、図１６のステップＳ２８に示す「レジスト形成」を行う。ここでは、シード層１ｑにおけるＵＢＭ１ｐの領域のみが開口部４ｄに露出するように新たなレジスト膜４ｂを形成する。
【００９４】
その後、ステップＳ２９に示す「Ｃｕポストめっき（きのこ型電極）」を行う。すなわち、銅（Ｃｕ）めっきによってＵＢＭ１ｐ上に、断面形状が略Ｔ字型の電極（柱状電極、きのこ型電極）１ｉを形成する。本実施の形態における柱状の電極１ｉは、レジスト膜４ｂの開口部４ｄから露出したＵＢＭ１ｐに銅めっきを堆積することで形成される。詳細に説明すると、シード層１ｑ上に形成されたレジスト膜４ｂの開口部４ｄから電極１ｉの一部が垂直方向（ウエハ２の厚さ方向）に突出するまで銅めっき膜を堆積（めっき成長）させる。そして、さらに銅めっき膜を堆積させることにより、レジスト膜４ｂの開口部４ｄから溢れためっき膜は、垂直方向だけでなく、水平方向（ウエハ２の主面１ａと平行な方向）にもめっき成長する。すなわち、本実施の形態では、開口部４ｄにおいてレジスト膜４ｂの壁を乗り越えるところまで銅めっき膜を形成する。
【００９５】
その後、ステップＳ３０に示す「レジスト・シード層除去」を行う。すなわち、絶縁膜１ｍ上のレジスト膜４ｂとシード層１ｑを除去する。これにより、断面視において、柱状の電極１ｉの側面のうちの電極１ｉの厚さ方向における中心よりも先端面（表面）側に位置する部分（側面）から水平方向（電極１ｉの表面と平行な面方向）に迫り出す（突出する）突出部１ｊを有する柱状の電極１ｉが形成される。
【００９６】
その後、図１７のステップＳ３１に示す「半田材印刷（ボール搭載）」を行う。ここでは、印刷法によって電極１ｉの表面（先端面および側面を含む）に接合するように半田材６ｃを供給する。なお、本実施の形態における半田材は、例えば錫（Ｓｎ）を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田材（ＲｏＨＳ（Restriction of Hazardous Substances）指令に基づいて、鉛（Ｐｂ）の含有率が１０００ｐｐｍ（０．１ｗｔ％）以下のもの）から成るが、これに限定されるものではなく、錫（Ｓｎ）、または錫（Ｓｎ）を主成分とする合金から成るものを使用してもよい。この時、図１７のステップＳ３１に示すように、電極１ｉの突出部１ｊの下部にも半田材６ｃを回り込ませておく。
【００９７】
その後、ステップＳ３２に示す「リフローバンプ形成・洗浄」を行う。ここでは、半田材６ｃが供給されたワーク（構造体）をリフロー炉に搬送することで半田材６ｃを溶融する。その後、溶融した半田材６ｃは、表面張力の影響により略球体状に変形する。そして、半田材６ｃの温度が低下し、再び固体化し、電極１ｉと接合するバンプ６ａが形成される。その後、バンプ６ａ、またはバンプ６ａの近傍に残存するフラックス材を、洗浄液を用いて洗浄する。
【００９８】
その後、図１８のステップＳ３３に示す「絶縁材（ＮＣＦなど）形成」を行う。ここでは、ＮＣＦ（Non Conductive Film）と呼ばれる導電性粒子を含有しない絶縁性で、かつフィルム状（テープ状）の樹脂７を用いる場合を説明する。まず、バンプ６ａを覆うように絶縁膜１ｍ上に樹脂７を配置する。
【００９９】
その後、ステップＳ３４に示す「硬化ベーク」、すなわち、ベーク処理を行う。この工程により樹脂７は加熱され、溶融する。そして、溶融した樹脂７は、絶縁膜１ｍおよびバンプ６ａの表面に付着する。その後、溶融した樹脂７を硬化することで、バンプ６ａの表面（絶縁膜１ｍから露出した面）を覆うように、絶縁膜１ｍ上に樹脂（樹脂層）７が形成される。
【０１００】
その後、ステップＳ３５に示す「端子露出研削」を行い、バンプ６ａの一部（先端部）を樹脂７から露出させる。なお、本研削工程では、実施の形態１の場合と同様に、図１９に示すように、樹脂７の一部とバンプ６ａの一部をバイト９を用いて研削（バイト研削）して、樹脂（樹脂層）７からバンプ６ａの一部を露出させる。ここで、他の研削手段として、化学的および機械的な作用による研磨、所謂、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）があるが、このステップＳ３５では、絶縁材と金属の２種類、言い換えると、絶縁材あるいは金属の１種類のみを研磨するものではないため、バイト９を用いたバイト研削を採用することが好ましい。これにより、ＷＰＰ５の実装面を平坦化することができる。また、前述のバイト研削では、図１８のステップＳ３５に示すように、電極１ｉ上にバンプ６ａの膜が残るように研削することが好ましい。これにより、電極１ｉの表面（メタル表面）の状態を管理する必要が無くなり、電極１ｉの表面（メタル表面）の状態の善し悪しの管理を省略することができる。ただし、電極１ｉの表面を露出させてもよいことは言うまでもない。さらに、研削後、さらにリフロー処理を行って、バンプ６ａを樹脂７の表面から突出させてもよい。
【０１０１】
以上のステップにより、バンプを有する半導体装置の主な製造工程は完了する。しかしながら、上記のように、本実施の形態２でも、バンプ６ａを構成する半田材の一部を除去しているため、半導体装置を実装するために必要な半田量を確保できない場合には、上記のステップ「端子露出研削」の後に、図２０に示すバンプ追加処理を行ってもよい。これにより、半田の接続高さを向上させることが可能である。本ステップＳ３６について以下に説明する。
【０１０２】
まず、バイト研削により絶縁膜１ｍからバンプ６ａの露出した一部（表面）に、バンプ６ａの材料と同じ材料からなるバンプ６ｂを配置する。このとき、フラックス（接着材）１０を介しバンプ６ｂをバンプ６ａの露出面に配置する。
【０１０３】
その後、ステップＳ３７に示す「リフローバンプ形成・洗浄」を行う。ここでは、バンプ６ｂが供給されたワーク（構造体）をリフロー炉に搬送することでバンプ６ａとバンプ６ｂを溶融する。これにより、溶融したバンプ６ａとバンプ６ｂが一体化される。そして、一体化されたバンプは表面張力の影響により略球体状に変形しようとするが、本実施の形態２でも、樹脂７の開口径がバンプ６ａの直径よりも小さいため、図２０のステップＳ３７に示すように、ひょうたん状となる。そして、半田材６ｃの温度が低下し、再び固体化し、樹脂７の表面から突出したバンプ６が形成される。その後、バンプ６、またはバンプ６の近傍に残存するフラックス材を、洗浄液を用いて洗浄する。
【０１０４】
これによって、バンプ６ａ上にバンプ６ｂを積層したことで、ＷＰＰ５の外部端子であるバンプ６の半田量を十分に増やすことができ、半田接続における接続強度（実装強度）を向上させることができる。
【０１０５】
なお、ステップＳ３６に示す「フラックス供給・ボール搭載」では、ペースト印刷方式で半田を供給してもよい。
【０１０６】
その後、ウエハ２においてダイシングによるパッケージ個片化を行ってＷＰＰ５の組み立て完了となる。その後、ＷＰＰ５を別の工程に搬送して、テスト、さらには出荷等を行う。
【０１０７】
本実施の形態２のＷＰＰ５（半導体装置）においても、実施の形態１のＷＰＰ５と同様に、そのバンプ接合において、バンプ６が接合する柱状の電極１ｉに、水平方向に突出する突出部１ｊが形成されたこと（きのこ型電極）により、バンプ６に対してアンカー効果を持たせることができ、バンプ６の接合強度を向上させることができる。
【０１０８】
また、実施の形態２のＷＰＰ５では、銅（Ｃｕ）からなる再配線１ｆ上で、かつ柱状の電極１ｉの直下にバリア層としてＵＢＭ１ｐを形成したことにより、実施の形態１のＷＰＰ５と同様に、半田が直接、銅（Ｃｕ）に触れる領域を無くすことができる。
【０１０９】
つまり、銅と半田が直接触れていると、熱を付与した際に銅が半田中に移動して銅そのものが破壊に至るという課題が発生するが、本実施の形態２のＷＰＰ５においても、半田が直接銅（Ｃｕ）に触れる領域を無くす構造とすることにより、銅の浸食を防止または低減することができる。
【０１１０】
また、バンプ６ａの表面を覆うように絶縁膜１ｍ上に樹脂７を配置し、この樹脂７を硬化させた後、樹脂７を研削してバンプ６ａを露出させることにより、例えばポリイミドからなる絶縁膜１ｍを樹脂７によって覆うことができ、水分の浸入（浸透）を抑制することができる。すなわち、実施の形態１と同様に、ＷＰＰ５の耐吸湿性を向上させることができる。
【０１１１】
次に、ＷＰＰ５の薄形化（小型化）について説明する。本実施の形態２のＷＰＰ５の薄形化を図る際には、実施の形態１と同様に、パッケージへの個片化処理の前のウエハ状態においてウエハ（基材）２の裏面側を研削する。
【０１１２】
すなわち、図１５のステップＳ２５の再配線１ｆ形成後、一例として図１８のステップＳ３５の「端子露出研削」の後で、かつ図２０のステップＳ３６の「フラックス供給・ボール搭載工程」の前、もしくはステップＳ３７の「リフローバンプ形成・洗浄工程」の後にウエハ２の裏面を研削（バックグラインド（ＢＧ））してＷＰＰ５を薄くすることができる。
【０１１３】
なお、前述のＢＧ工程により、半導体チップ１（ウエハ２）の厚さが薄くなると半導体チップ１の反りという課題が発生する。すなわち、前記ＢＧによって半導体チップ１が薄くなり、その結果、半導体チップ１の剛性が低くなるため反りが生じ易くなる。
【０１１４】
そこで、半導体チップ１の反り対策として、本実施の形態２のＷＰＰ５においても、その銅（Ｃｕ）の再配線１ｆを薄形化することにより、半導体チップ１（ウエハ２）の反りを低減化することができる。
【０１１５】
すなわち、ＷＰＰ５における銅（Ｃｕ）からなる再配線１ｆを可能な限り薄形化することにより、ＢＧ工程で半導体チップ１の厚さが薄くなった際にもＷＰＰ５本体における剛性のバランスを保つことができ、半導体チップ１の反りの低減化を図ることができる。
【０１１６】
また、組み立て後のＷＰＰ５の搬送及び出荷においては、ＷＰＰ５に振動や衝撃が加わる場合があるが、本実施の形態２のＷＰＰ５においても、そのバンプ接合において、バンプ６が接合する柱状の電極１ｉに、水平方向に突出する突出部１ｊが形成されたこと（きのこ型電極）により、バンプ６に対してアンカー効果を持たせてバンプ６の接合強度を向上させているため、振動や衝撃が加わってもバンプ６の接合不良の発生を防止または低減することができる。
【０１１７】
次に、本実施の形態２のＷＰＰ５においても、実装基板への実装時や剪断強度試験において実施の形態１のＷＰＰ５と同様の効果を得ることができる。
【０１１８】
すなわち、本実施の形態２のＷＰＰ５も、例えば、図１１に示すようにマザーボード１１等の実装基板に半田実装される。この時、ＷＰＰ５の各バンプ６が対応するマザーボード１１の端子１１ａにそれぞれ半田接続される。その際、リフロー炉に通してリフロー処理を行うため、加熱によってバンプ接合部にも熱応力が付与されるが、本実施の形態２のＷＰＰ５においても、バンプ６と接合する柱状の電極１ｉに、水平方向に突出する突出部１ｊが形成されており、バンプ６に対してアンカー効果を持たせてバンプ６の接合強度を向上させているため、バンプ６の接合不良の発生を防ぐことができる。つまり、熱による膨張・収縮で応力がバンプ接合部に集中した際にも、柱状の電極１ｉが水平方向への突出部１ｊを有していることで、バンプ６の界面での剥離を防止することができる。
【０１１９】
また、本実施の形態２のＷＰＰ５においても、絶縁膜１ｍ上に樹脂（樹脂層）７が形成されているため、半導体チップ１の主面（回路形成面）１ａの機械的な衝撃からの保護や、この主面１ａへの光の浸入も抑制できる。
【０１２０】
また、図１２に示す剪断強度試験においても、本実施の形態２のＷＰＰ５は、実施の形態１のＷＰＰ５と同様にバンプ６と接合する柱状の電極１ｉに、水平方向に突出する突出部１ｊが形成されており、バンプ６に対してアンカー効果を持たせてバンプ６の接合強度を向上させているため、バンプ６の剪断強度試験においても、バンプ６の接合不良の発生回数を減らして、接合不良しにくいという結果を得ることができる。
【０１２１】
また、本実施の形態２でも、図１７のステップＳ３１で、半田材６ｃを柱状の電極１ｉに配置する際に、印刷方式によって配置する方式を取り上げて説明したが、電極１ｉへの半田の配置方式は、フラックス材を用いたボール供給方式やレーザ溶融によるボール供給方式であってもよい。印刷方式は、柱状の電極１ｉ（導体）が突出部１ｊを有しているため、突出部１ｊの下部にも半田を配置し易い（より確実に突出部１ｊの下部に半田を回り込ませられる）という特徴があるものの、各バンプ６を構成する半田材６ｃの量を均一化するという点では、ボール供給方式の方が好ましい。
【０１２２】
また、本実施の形態２においても、ＷＰＰ５の再配線１ｆの上の絶縁膜１ｍ上に形成する絶縁膜としてＮＣＦを採用した場合を説明したが、絶縁膜１ｍ上の絶縁膜は、ＮＣＰ（Non Conductive Paste、ペースト状樹脂、モールドタイプ）やスピンコートによる液状材であってもよく、ＮＣＰやスピンコート材を採用した場合でも、樹脂の場合と同様の効果を得ることができる。
【０１２３】
なお、ＮＣＰは、例えば液状のエポキシ系樹脂等である。一方、スピンコート材は、例えば、エポキシ系樹脂等、ポリイミド系樹脂等、エポキシ系樹脂等と反応するフラックス系樹脂等である。
【０１２４】
次に、本実施の形態２の変形例について説明する。
【０１２５】
図２１は本発明の実施の形態２の変形例１の半導体装置の構造を示す部分断面図、図２２は本発明の実施の形態２の変形例２の半導体装置の構造を示す部分断面図である。
【０１２６】
図２１の変形例１は、本実施の形態のＷＰＰ５のＵＢＭ１ｐ上の電極（導体、金属膜、きのこ型電極）１ｉをニッケル（Ｎｉ）で形成したものである。このように、ニッケル（Ｎｉ）で電極１ｉを形成することで、上記したような、錫（Ｓｎ）系の半田材によって形成されたバンプ６ｂに銅（Ｃｕ）が拡散する問題を抑制できる。すなわち、電極１ｉの浸食を抑制できる。ただし、電気抵抗については、銅（Ｃｕ）よりもニッケル（Ｎｉ）の方が大きくなってしまうため、電気特性を向上する上では、前記実施の形態１及び２のように、銅（Ｃｕ）を用いて電極１ｉを形成することが好ましい。
【０１２７】
そこで、図２２に示す変形例２は、ＵＢＭ１ｐ上の電極１ｉを、ニッケル（上層側）と銅（ＵＢＭ側）の２層構造とするものである。すなわち、電極１ｉをめっき法により形成することで、ニッケル部分ではその形成を速くすることができ、また、銅部分においては電気抵抗を小さくすることができる。つまり、ＷＰＰ５の組み立てのスループットを高められるとともに、電気特性も向上できる。
【０１２８】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１２９】
（変形例１）
例えば、前記実施の形態１及び２では、電解めっき法により再配線１ｆ、上層配線１ｇ、および電極１ｉを形成することについて説明したが、これに限定されるものではなく、無電解めっき法を用いて形成してもよい。この場合は、シード層１ｅは不要となる。
【０１３０】
（変形例２）
また、例えば、前記実施の形態１及び２では、再配線１ｆの下層に、絶縁膜としてＳｉＮ膜１ｄのみが形成されている場合について説明したが、図２３（変形例２）及び図２４（変形例３）に示すように、絶縁膜（窒化シリコン膜）１ｄに加えて再配線１ｆの下層に他の絶縁膜（ポリイミド膜、絶縁層、第４絶縁膜）１ｒが形成されていてもよい。
【０１３１】
図２３の変形例２は、実施の形態１で説明したバリア層がニッケルからなる上層配線１ｇで、かつ柱状の電極１ｉが同じくニッケルからなるＷＰＰ５において、再配線１ｆの下層に絶縁膜１ｄに加えて、さらに他の絶縁膜１ｒを形成した場合である。
【０１３２】
このように、ＷＰＰ５において再配線１ｆの下層に絶縁膜１ｄに加えてさらに他の絶縁膜１ｒを形成することにより、再配線１ｆ層の下層へのダメージを緩和することができる。なお、図２３の構造において、柱状の電極１ｉが銅からなる場合についても同様の効果を得ることができる。
【０１３３】
（変形例３）
また、図２４の変形例３は、実施の形態２で説明したバリア層がＵＢＭ１ｐで、かつ柱状の電極１ｉが銅からなるＷＰＰ５において、再配線１ｆの下層に絶縁膜１ｄに加えて、さらに他の絶縁膜１ｒを形成した場合である。
【０１３４】
前述の図２３の変形例２と同様に、バリア層がＵＢＭ１ｐのＷＰＰ５においても、再配線１ｆの下層に絶縁膜１ｄに加えて、さらに他の絶縁膜１ｒを形成することにより、再配線１ｆ層の下層へのダメージを緩和することができる。なお、図２４の構造において、柱状の電極１ｉがニッケルからなる場合についても同様の効果を得ることができる。
【０１３５】
（変形例４）
また、前記実施の形態１及び２では、ＷＰＰ５の外部端子として形成されたバンプ６が、半田のみからなる場合を説明したが、バンプ６は、図２５（変形例４）に示すように、追加で接合されたバンプ６ｂの内部にコアボール６ｄを有していてもよい。
【０１３６】
すなわち、ＮＣＦ７やＮＣＰ等の絶縁膜を研削してバンプ６ａの一部を露出させた後、追加で配置する半田材をボール供給方式によって供給する場合に、図２５の変形例４のように、バンプ６を、柱状の電極１ｉに接合するバンプ６ａとバンプ６ａ上に積層（追加）するバンプ６ｂとから構成し、その際、内部にコアボール６ｄが設けられたバンプ６ｂ（半田ボール）を採用するものである。なお、コアボール６ｄは、例えば銅または樹脂等によって形成されていることが好ましい。
【０１３７】
このようにバンプ６が内部にコアボール６ｄを有していることにより、コアボール６ｄが熱変化による応力を吸収するため、温度サイクル性を向上させることができる。
【０１３８】
（変形例５）
また、前記実施の形態１及び２では、１つの再配線１ｆが１つのパッド（元パッド）１ｃと電気的に接続される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば図２６に示すように、１つの再配線１ｆに複数のパッド（元パッド）１ｃが電気的に接続されていても良い。
【０１３９】
（変形例６）
さらに、前記実施の形態１及び２では、ＷＰＰ５における半導体チップ１のパッド１ｃと柱状の電極１ｉとが再配線１ｆによって電気的に接続されている場合を説明したが、図２７の変形例６に示すように、ＷＰＰ５は、半導体チップ１のパッド１ｃと柱状の電極１ｉとが再配線１ｆを介さずに電気的に接続されていてもよい。すなわち、ＷＰＰ５は、パッド１ｃの直上にＵＢＭ１ｐを介して柱状の電極１ｉとバンプ６ｂとが形成されている構造であってもよい。
【０１４０】
ただし、このようなパッド１ｃの直上（元パッド１ｃと重なる位置）に柱状の電極１ｉとバンプ６ｂとが形成されている構造では、実施の形態１及び２のＷＰＰ５のように再配線１ｆ層を有していない分、実施の形態１及び２に比較して反りの課題は生じ難い。すなわち、反りの課題が生じ易いＷＰＰ構造に対しては、図２７の変形例６の構造は、得られる効果が少ない。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は、バンプ接合を有する電子装置とその製造技術に利用可能である。
【符号の説明】
【０１４２】
１  半導体チップ（基材）
１ａ  主面
１ｂ  裏面
１ｃ  パッド
１ｄ  絶縁膜
１ｅ  シード層
１ｆ  再配線
１ｇ  上層配線
１ｈ  バンプランド
１ｉ  電極
１ｊ  突出部
１ｋ  めっき膜
１ｍ  絶縁膜
１ｎ  半導体素子
１ｐ  ＵＢＭ
１ｑ  シード層
１ｒ  絶縁膜
２  ウエハ（基材）
３  マスク
３ａ  露光
４ａ，４ｂ  レジスト膜
４ｃ，４ｄ  開口部
５  ＷＰＰ（半導体装置）
６，６ａ，６ｂ  バンプ
６ｃ  半田材
６ｄ  コアボール
７  樹脂（樹脂層）
８  マーク
９  バイト
１０  フラックス
１１  マザーボード
１１ａ  端子
１２  押圧部材
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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