(57)【要約】【課題】半導体基板をフリップチップ実装することにより、半導体基板の実装面における外縁部または中央部に対し、実装基板と離間する方向に力が加わった場合に、バンプのくびれを小さく抑えることが可能な構造を備えた、半導体装置とその製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板１０２と、半導体基板の一面１０２ａを覆うように配された絶縁層１０３と、絶縁層１０３上に設けられる複数の突起部１０９と、突起部１０９を覆うように個別に設けられるバンプパッド１０６と、複数のバンプパッド１０６の一面１０６ａに各々形成された複数のバンプ１０７と、を備え、複数のバンプパッド１０６の一面１０６ａが各々半導体基板１０２の中央方向を向くように、突起部１０９のバンプパッド１０６と接する面１０９ａが個別に傾斜を有している、ことを特徴とする半導体装置１００。【選択図】図１
2013051268.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る複数の突起部と、
前記突起部を覆うように個別に設けられるバンプパッドと、
前記絶縁層上に設けられ、前記開口部を通して一端が前記電極と各々電気的に接続され、他端が前記バンプパッドに各々電気的に接続される配線層と、
複数の前記バンプパッドの一面に各々形成された複数のバンプと、を備え、
複数の前記バンプ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、前記突起部の前記バンプパッドと接する面が個別に傾斜を有している、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る複数の突起部と、
前記突起部を覆うように個別に設けられるバンプパッドと、
前記絶縁層上に設けられ、前記開口部を通して一端が前記電極と各々電気的に接続され、他端が電気的に前記バンプパッドに各々接続される配線層と、
複数の前記バンプパッドの一面に各々形成された複数のバンプと、を備え、
複数の前記バンプ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、前記突起部の前記バンプパッドと接する面が個別に傾斜を有している、ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記突起部の前記バンプ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または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記突起部は複数の層が積層された多段形状をなしている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁層は、前記半導体基板の一面の全域を覆う、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁層は、前記半導体基板の一面のうち配線層および前記突起部が形成される領域を覆う、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記突起部の前記バンプパッドと接する面の傾斜は、複数の前記バンプパッドのうち少なくとも前記半導体基板の外縁部に設けられた前記バンプ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１〜６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
一面に複数の電極を配してなる半導体基板の上に、複数の前記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、複数の突起部と、前記突起部を覆うように個別に設けられるバンプパッドと、前記絶縁層上に設けられ、前記開口部を通して一端が前記電極と各々電気的に接続され、他端が前記バンプパッドに各々電気的に接続される配線層と、を形成する工程と、
複数の前記バンプパッドの一面上に複数の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であって、
前記突起部を形成する工程は、
前記突起部の前記バンプパッドと接する面ごとに所望の傾斜を有するように、前記突起部を形成する、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、半導体装置とその製造方法に関する。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とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型・薄型化、軽量化、高機能化に伴い、プリント配線板等の実装基板上における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。この傾向を反映して、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、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。また、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実装形態の採用が活発化している。
【０００３】
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、小型かつ薄型の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等に適している。
【０００４】
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、従来のバンプは球形に近いため、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、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。
【０００５】
図１２は、従来の球状のバンプ６０７を用いた半導体装置６００を、バンプ６０７を介して実装基板６５１の接続部６５２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６００は、半導体基板６０２の一面６０２ａ上に絶縁層６０３、配線層（不図示）、該配線層と電気的に接続されたバンプパッド６０６、およびバンプ６０７を順に設けることによって構成されている。さらに、バンプ６０７が露呈するように、封止樹脂層６０８によって一面が封止されている。
【０００６】
図１２に示されているとおり、従来のバンプ６０７のくびれ部には、熱変形や反りによって、バンプ６０７の接続寿命を低下させるクラック６０７ａが発生し、さらにはバンプ６０７が破断してしまう虞がある。
【０００７】
上述したように、バンプ６０７は、実装基板６５１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、バンプ６０７には金属疲労が蓄積していくため、クラック６０７ａが発生し易くなる。また、バンプ６０７で緩和・吸収できなかった応力成分は、半導体装置６００の配線層や絶縁層６０３、あるいは半導体基板６０２に搭載された半導体デバイス（不図示）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６０７ａの発生によりバンプ６０７が破断した場合、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い、あるいは電気信号が正常に伝達されない等の虞があり、実装された半導体装置としての信頼性が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【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】
【００１０】
本発明は以上のような点を考慮してなされたものであり、半導体基板をフリップチップ実装することにより、半導体基板の実装面における外縁部に対し、実装基板と離間する方向に力が加わった場合に、バンプのくびれを小さく抑えることが可能な構造を備えた、半導体装置を提供することを第一の目的とする。
【００１１】
また本発明は、半導体基板をフリップチップ実装することにより、半導体基板の実装面における中央部に対し、実装基板と離間する方向に力が加わった場合に、バンプのくびれを小さく抑えることが可能な構造を備えた、半導体装置を提供することを第二の目的とする。
【００１２】
また、本発明は、半導体基板をフリップチップ実装することにより、半導体基板の実装面における外縁部または中央部に対し、実装基板と離間する方向に力が加わった場合に、バンプのくびれを小さく抑えることが可能な構造を備えた、半導体装置の製造方法を提供することを第三の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に係る半導体装置は、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る複数の突起部と、前記突起部を覆うように個別に設けられるバンプパッドと、前記絶縁層上に設けられ、前記開口部を通して一端が前記電極と各々電気的に接続され、他端が前記バンプパッドに各々電気的に接続される配線層と、複数の前記バンプパッドの一面に各々形成された複数のバンプと、を備え、複数の前記バンプ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、前記突起部の前記バンプパッドと接する面が個別に傾斜を有している、ことを特徴とする。
【００１４】
従来の半導体装置の構成では、各々のバンプと接するバンプパッドは、半導体基板の一面に対して平行に配される。そして、この半導体装置をフリップチップ実装した際に、バンプパッドは実装基板に対して平行に配される。
これに対し、請求項１の半導体装置の構成によれば、各々のバンプと接するバンプパッドは、半導体基板の一面に対して傾斜を有するように配される。したがって、この半導体装置をフリップチップ実装した際に、バンプパッドの、半導体基板の中央部から遠い方の一端部と実装基板との距離が、従来構成でのバンプパッドと実装基板との距離に比べて短くなる。そのため、各々のバンプの、半導体基板の外縁部側の側面（外側面）のくびれが、従来構成でのバンプのくびれに比べて小さくなる。
ゆえに、実装後に、半導体装置との熱膨張率の差にともなって実装基板が反ることにより、バンプの外側面に対して、半導体装置と実装基板とが離間する方向に加わる力が低減される。これにより、バンプが破断されるのを抑えることができる。そして、実装後の半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
本発明の請求項２に係る半導体装置は、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る複数の突起部と、前記突起部を覆うように個別に設けられるバンプパッドと、前記絶縁層上に設けられ、前記開口部を通して一端が前記電極と各々電気的に接続され、他端が電気的に前記バンプパッドに各々接続される配線層と、複数の前記バンプパッドの一面に各々形成された複数のバンプと、を備え、複数の前記バンプ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、前記突起部の前記バンプパッドと接する面が個別に傾斜を有している、ことを特徴とする。
【００１６】
従来の半導体装置の構成では、各々のバンプと接するバンプパッドは、半導体基板の一面に対して平行に配される。そして、この半導体装置をフリップチップ実装した際に、バンプパッドは実装基板に対して平行に配される。
これに対し、請求項２の半導体装置の構成によれば、各々のバンプと接するバンプパッドは、半導体基板の一面に対して傾斜を有するように配される。したがって、この半導体装置をフリップチップ実装した際に、バンプパッドの、半導体基板の外縁部から遠い方の一端部と実装基板との距離が、従来構造でのバンプパッドと実装基板との距離に比べて短くなる。そのため、各々のバンプの、半導体基板の中央部側の側面（内側面）のくびれが、従来構成でのバンプのくびれに比べて小さくなる。
ゆえに、実装後に、半導体装置との熱膨張率の差にともなって実装基板が反ることにより、バンプの内側面に対して、半導体装置と実装基板とが離間する方向に加わる力が低減される。これにより、バンプが破断されるのを抑えることができる。そして、実装後の半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００１７】
本発明の請求項３に係る半導体装置は、請求項１または２において、前記突起部の前記バンプ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。
【００１８】
請求項３の構成のように、突起部のバンプパッドと接する面が有する傾斜を、全て同一とすることにより、突起部をインプリント法を用いて形成する場合、突起部を構成する樹脂に金型を押し当てて成型した後に、該金型を均一に剥離除去しやすくなる。
【００１９】
本発明の請求項４に係る半導体装置は、請求項１または２において、前記突起部は複数の層が積層された多段形状をなしている、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項４の構成によれば、バンプのバンプパッドと接触する面積が増加する。したがって、バンプはバンプパッド上に安定して固定されるため、半導体装置を実装した際の実装基板との接合強度を高めることができる。
【００２１】
本発明の請求項５に係る半導体装置は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記絶縁層は、前記半導体基板の一面の全域を覆う、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項５の構成により、絶縁層と半導体基板との間で高い密着性が得られる。これにより、絶縁層を形成した後の工程において、絶縁層を構成する膜が剥がれるのを防止することができる。さらには、実装後の半導体パッケージとしての信頼性を高めることができる。また、絶縁層の表面は半導体基板の表面に比べて凹凸が小さくなるので、平滑な配線層を形成することができ、高周波信号の伝播特性を向上させることができる。
【００２３】
本発明の請求項６に係る半導体装置は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記絶縁層は、前記半導体基板の一面のうち配線層および前記突起部が形成される領域を覆う、ことを特徴とする。
【００２４】
請求項６によれば、配線層あるいは突起部が形成されない領域には、絶縁層を設けなくてもよい。したがって、絶縁層の膜応力による半導体基板の屈曲を低減することができ、半導体素子の特性が低下することを回避できる。また、絶縁層の形成に用いる材料の総量を、最小限に抑えることができ、絶縁層形成にともなうコストの削減を実現することができる。
【００２５】
本発明の請求項７に係る半導体装置は、請求項１〜６のいずれかにおいて、前記突起部の前記バンプパッドと接する面の傾斜は、複数の前記バンプパッドのうち少なくとも前記半導体基板の外縁部に設けられた前記バンプパッドに対して形成されている、ことを特徴とする。
【００２６】
従来の半導体装置の構成では、各々のバンプと接するバンプパッドは、半導体基板の一面に対して平行に配される。そして、この半導体装置をフリップチップ実装した際に、バンプパッドは実装基板に対して平行に配される。このとき、主に半導体装置の外縁部に設けられたバンプに対して、半導体装置と実装基板とが離間する方向に力が加わる。
これに対し、請求項７の半導体装置の構成によれば、各々のバンプと接するバンプパッドのうち、少なくとも半導体基板の外縁部に設けられたバンプパッドが、半導体基板の一面に対して傾斜を有するように配される。したがって、この半導体装置をフリップチップ実装した際に、少なくとも外縁部に設けられたバンプパッドの、半導体基板の中央部から遠い方の一端部と実装基板との距離が、従来構造でのバンプパッドと実装基板との距離に比べて短くなる。そのため、少なくとも外縁部に設けられたバンプパッドと接するバンプのくびれが、従来構成でのバンプのくびれに比べて小さくなる。
ゆえに、実装後に、半導体装置との熱膨張率の差にともなって実装基板が反ることにより、少なくとも外縁部に設けられたバンプに対して、半導体装置と実装基板とが離間する方向に加わる力が低減される。これにより、バンプが破断されるのを抑えることができる。そして、実装後の半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００２７】
本発明の請求項８に係る半導体装置の製造方法は、一面に複数の電極を配してなる半導体基板の上に、複数の前記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、複数の突起部と、前記突起部を覆うように個別に設けられるバンプパッドと、前記絶縁層上に設けられ、前記開口部を通して一端が前記電極と各々電気的に接続され、他端が前記バンプパッドに各々電気的に接続される配線層と、を形成する工程と、複数の前記バンプパッドの一面上に複数の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であって、前記突起部を形成する工程は、前記突起部の前記バンプパッドと接する面ごとに所望の傾斜を有するように、前記突起部を形成する、ことを特徴とする。
【００２８】
請求項８の構成によれば、突起部は絶縁層と別の層として形成される。したがって、電気的な絶縁膜としての機能を絶縁層に担わせることにより、突起部の構成材料を自由に選択することが可能となる。そして、突起部を、バンプに加わる力を低減させるような所望の形状、大きさに加工することができる。さらに、突起部のみを柔軟性の高い樹脂材で構成することが可能であり、これにより、半導体装置を実装基板に実装した際の接続信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る半導体装置によれば、半導体装置を実装した際に、各々のバンプと接するバンプパッドの、半導体基板の中央部から遠い方の一端部と実装基板との距離が、従来構造よりも短くなる。そのため、バンプの、半導体基板の外縁部側の側面（外側面）のくびれが、従来構造に比べて小さくなる。したがって、実装後に、半導体装置との熱膨張率の差にともなって実装基板が反ることにより、バンプの外側面に対して、半導体装置と実装基板とが離間する方向に加わる力が低減される。これにより、バンプが破断されるのを抑制することができ、実装後の半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００３０】
また、本発明に係る半導体装置によれば、半導体装置を実装した際に、各々のバンプと接するバンプパッドの、半導体基板の外縁部から遠い方の一端部と実装基板との距離が、従来構造よりも短くなる。そのため、バンプの、半導体基板の中央部側の側面（内側面）のくびれが、従来構造に比べて小さくなる。したがって、実装後に、半導体装置との熱膨張率の差にともなって実装基板が反ることにより、バンプの内側面に対して、半導体装置と実装基板とが離間する方向に加わる力が低減される。これにより、バンプが破断されるのを抑制することができ、実装後の半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００３１】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、突起部は絶縁層と別の層として形成される。したがって、電気的な絶縁膜としての機能を絶縁層に担わせることにより、突起部の構成材料を自由に選択することが可能となり、突起部を、バンプに加わる力を低減させるような所望の形状、大きさに加工することができる。さらに、突起部のみを柔軟性の高い樹脂材で構成することが可能であり、これにより、半導体装置を実装した際の接続信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第一実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２】バンプと電極を示し、（ａ）は、バンプが電極から離れた位置に、（ｂ）は、バンプが電極の上方にあることを示す断面図である。
【図３】フリップチップ実装した、第一実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図４】バンプの詳細を示し、（ａ）は従来、（ｂ）は本発明のバンプの詳細図である。
【図５】第一実施形態に係る半導体装置の製造工程を順に示す断面図である。
【図６】第二実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図７】第三実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図８】第四実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図９】第五実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１０】第五実施形態に係る半導体装置の製造工程を順に示す断面図である。
【図１１】第五実施形態に係る半導体装置の製造工程を順に示す断面図である。
【図１２】フリップチップ実装した、従来の半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
【００３４】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る半導体装置１００の断面図である。半導体装置１００は、半導体基板１０２と、半導体基板の一面１０２ａに設けられた電極１０４と、電極１０４を除く半導体基板の一面１０２ａを覆う絶縁層１０３と、絶縁層１０３上に形成された突起部１０９と、突起部１０９上にバンプパッド１０６を介して載置されたバンプ１０７と、電極１０４とバンプパッド１０６とを電気的に接続する配線層１０５と、半導体装置１００の実装される側の面のうちバンプ１０７を除く領域を覆う封止樹脂層１０８と、を有する。
【００３５】
半導体基板１０２は、シリコン等で構成される半導体ウェハでもよく、半導体ウェ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。半導体チップは、各種半導体素子や集積回路等を備えた半導体ウェハの切断領域１０２ｂを分断して得られる（図５（ｄ））。
【００３６】
電極１０４は、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、半導体基板１０２が備えた半導体素子や集積回路を配線層１０５、バンプパッド１０６、バンプ１０７を介して外部端子（回路）と電気的に接続する端子をなす。
【００３７】
絶縁層１０３は、半導体基板の一面１０２ａのうち、電極１０４を除いた全領域を覆ってもよいし、電極１０４と切断領域１０２ｂを除いた全領域を覆ってもよいし、配線層１０５および突起部１０９が形成される領域のみを覆ってもよい。
【００３８】
第一の構成によれば、絶縁層１０３と半導体基板１０２との間で高い密着性が得られる。これにより、絶縁層１０３を形成した後の工程において、絶縁層１０３を構成する膜が剥がれるのを防止することができる。さらには、実装後の半導体パッケージとしての信頼性を高めることができる。また、絶縁層１０３の表面は半導体基板１０２の表面に比べて凹凸が小さくなるので、平滑な配線層１０５を形成することができ、高周波信号の伝播特性を向上させることができる。
第二の構成によれば、半導体基板１０２の切断領域１０２ｂには絶縁層１０３を設けなくてもよい。これにより、絶縁層１０３を形成した後の工程において、半導体基板１０２を分断したときに絶縁層１０３の剥離を抑制することができる。
【００３９】
第三の構成によれば、突起部１０９が形成されない領域には、絶縁層１０３を設けなくてもよい。したがって、絶縁層１０３の形成に用いる材料の総量を、最小限に抑えることができ、絶縁層形成にともなうコストの削減を実現することができる。
【００４０】
いずれの構成であっても、絶縁層１０３は、一定の厚みで平坦に形成される。絶縁層１０３に用いる材料としては、高い絶縁性を有し、高周波数帯域での信号伝搬特性に優れた感光性を有する樹脂が好ましく、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、液晶ポリマー等が好適である。
【００４１】
突起部１０９は、絶縁層１０３上のバンプ１０７が載置される箇所に形成された突起状の部位である。各々の突起部１０９は、バンプパッド１０６と接する突起部の上面１０９ａが、半導体基板の一面１０２ａにおいて中央方向を向くように、個別に傾斜を有している。突起部の上面１０９ａと半導体基板の一面１０２ａとのなす角度（傾斜角度）は、半導体装置１００を実装した状態でバンプ１０７に加わる応力を考慮して、適宜決定されるものとする。突起部の上面１０９ａは、少なくとも、バンプ１０７を載置することが可能な面積があればよく、その形状については制限されないものとする。
【００４２】
また、絶縁層１０３上に形成される複数の突起部１０９は、バンプ１０７が載置される箇所ごとに各々孤立した形状であってもよいし、絶縁層上でつながった形状であってもよい。
【００４３】
また、突起部１０９をインプリント法により形成する場合、突起部１０９を構成する樹脂に金型を押し当てて成型した後に、該金型を均一に剥離除去しやすくするため、突起部のバンプパッドと接する面は、全て同一の傾斜を有していることが好ましい。
【００４４】
配線層１０５は、電極１０４と電気的に接続されており、導電性に優れた材料で構成されることが好ましい。また配線層１０５は、電極１０４との密着性に優れるとともに、バンプパッド１０６や半導体基板１０２内に拡散しない元素からなる材料で構成されれば、さらに好ましく、例えば、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。
【００４５】
バンプパッド１０６は、配線層１０５と連続して形成された、バンプ７が搭載される領域をなす。バンプパッド１０６は、一定の厚み（２〜４０μｍ）を有しており、配線層１０５と同じ材質とすることが好ましい。
【００４６】
図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第一実施形態に係る半導体装置１００を構成する、バンプ１０７近傍の断面を拡大した図である。図２（ａ）に示すように、バンプ１０７は、電気的に接続された電極１０４から、配線層１０５を介して離間した位置にある場合が、想定されている。つまり、実装基板との接続箇所と対応する位置にバンプパッド１０６を配するため、バンプパッド１０６は、配線層１０５によって所望の位置に再配置される。
【００４７】
ただし、図２（ｂ）に示すように、バンプ１０７が半導体基板の一面１０２ａに設けられた電極１０４の直上に配置される場合は、バンプパッドを形成することなく、バンプ１０７を直接配線層１２５に電気的に接続してもよい。
【００４８】
バンプ１０７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。バンプ１０７を構成する材料としては、電気抵抗が低く、バンプパッド１０６との接合が容易であり、機械的特性に優れたものがよく、例えば、錫、銀、銅、金、鉛、ビスマス、亜鉛、アルミニウムのうち、少なくとも２種類を含むはんだが好適である。
【００４９】
封止樹脂層１０８は、電極１０４、絶縁層１０３、配線層１０５を覆って保護するものであり、その厚みは、５〜５０μｍ程度である。封止樹脂層１０８に用いる材料としては、高い絶縁性を有し、耐環境性に優れた感光性樹脂が好ましく、例えば、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、液晶ポリマー等が好適である。
【００５０】
図３は、第一実施形態に係る半導体装置１００を、実装基板１５１にフリップチップ実装した、半導体パッケージ１５０を示す図である。半導体装置１００は、実装基板１５１の一面１５１ａに設けられた接続部１５２において、実装基板１５１と電気的に接続されている。
【００５１】
一般に、半導体基板と、それを実装する実装基板の熱膨張率には差がある。そのため、図３に示すような半導体パッケージ１５０が高温環境あるいは低温環境に曝された場合に、半導体基板１０２と実装基板１５１とを電気的に接続するとともに機械的に結合するバンプ１０７に、応力が発生する。この応力は、バンプ１０７のくびれ部に集中してかかる。
【００５２】
これに対し、第一実施形態に係る半導体装置１００の構成によれば、半導体装置１００を実装した際に、各々のバンプ１０７と接するバンプパッド１０６の、半導体基板１０２の中心部から遠い方の一端部と実装基板１５１との距離が、従来構造よりも短くなる。そのため、バンプ１０７の、半導体基板１０２上における外縁部側の側面（外側面）のくびれが、図１２に示した、従来構造におけるバンプ６０７のくびれに比べて小さくなる。したがって、実装後に、半導体装置１００との熱膨張率の差にともなって、実装基板１５１が、半導体基板１０２側に凸形状をなすように反る場合に、バンプ１０７の外側面に対して、半導体装置１００と実装基板１５１とが離間する方向に加わる力が低減される。これにより、バンプ１０７が破断されるのを抑制することができ、実装後の半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００５３】
なお、突起部の上面１０９ａと半導体基板の一面１０２ａとのなす角度（傾斜角度）が大きいほど、バンプパッドの上面１０６ａの、半導体基板１０２の中央部から遠い方の一端部と実装基板１５１との距離が短くなる。そして、バンプ１０７の外側面のくびれが小さくなるため、バンプ１０７の破損をより確実に抑制することができる。
【００５４】
しかしながら、傾斜角度が大きすぎると、後に説明するようにリフローしてバンプ１０７を形成するときに、溶融したはんだがバンプパッドの上面１０６ａから流出してしまい、
バンプを接合することができなくなる。また、突起部１０９をインプリント法により形成するときに、突起部１０９が絶縁層１０３と接する面積に対する突起部１０９が金型と接する面積の割合が大きいために金型の剥離除去が困難になる。
【００５５】
そこで、傾斜角度は、半導体装置１００を実装した状態でバンプ１０７に加わる応力および形成の容易性を考慮して、適宜決定されるものとする。
【００５６】
なお、バンプ１０７の外側面のくびれが、従来構造でのバンプ６０７のくびれに比べて小さくなる理由は、半導体装置を実装する際のリフロー工程でバンプが溶融する際の、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。バンプのくびれが小さくなる原理について、図４（ａ）、（ｂ）を用いて以下に説明する。
【００５７】
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ従来構造におけるバンプ６０７、第一実施形態におけるバンプ１０７のくびれについて、説明する図である。図４（ｂ）に示すように、第一実施形態では、バンプ１０７の外側面側、内側面側における接続部１５２とバンプパッド１０６との距離を、それぞれＬ１、Ｌ２とすると、Ｌ１＜Ｌ２となる。そして、リフロー工程において溶融したはんだ材は、バンプ１０７の表面積が最小となるように、Ｌ１側の曲率が小さく、Ｌ２側の曲率が大きくなる。
【００５８】
ここで、図４（ｂ）で示す二点鎖線は、図４（ａ）に示すバンプ６０７のように、Ｌ１側、Ｌ２側での曲率が等しい場合の、バンプ１０７の外形線に相当する。また、図４（ｂ）で示す実線は、第一実施形態の構成により、Ｌ１側、Ｌ２側の曲率がそれぞれ変化した場合の、バンプ１０７の外形線に相当する。
【００５９】
バンプ１０７と接続部１５２とのＬ１側、Ｌ２側の接点において、接続部１５２のバンプ１０７と接する面と、バンプ１０７の外形線とのなす角をそれぞれβ１、β２とすると、β１は小さくなり、β２は若干大きくなる。すなわち、バンプ１０７の外形線のくびれは、Ｌ１側では小さくなり、Ｌ２側では若干大きくなる。
【００６０】
くびれの小さくなるＬ１側の面では、バンプ１０７に加わる応力が小さくなるため、破断されにくくなる。一方、Ｌ２側の面では、バンプ１０７の表面積が大きいため、くびれはわずかに大きくなる程度である。したがって、Ｌ２側の面での、くびれの大きさの変化により、バンプ１０７に加わる応力の変化は無視できるほど小さい。
【００６１】
第一実施形態に係る半導体装置１００の構成では、バンプ１０７のＬ１側およびＬ２側の側面は、それぞれ半導体基板１０２上における外縁部側の側面（外側面）、中央部側の側面（内側面）に相当する。
【００６２】
そのため、第一実施形態に係る半導体装置１００の構成では、バンプ１０７のくびれは、外側面において小さくなる。よって、半導体装置１００の構成は、実装基板１５１に実装した際に、半導体基板１０２の外縁部において、実装基板１５１と離間する方向に大きな力が加わる場合、すなわち、実装基板１５１の熱膨張率が半導体基板１０２の熱膨張率よりも小さい場合に、好適な構成となる。
【００６３】
［製造方法１］
第一実施形態に係る半導体装置の製造方法１について、図５（ａ）〜（ｈ）に示す工程図を用いて説明する。
【００６４】
図５（ａ）に示すように、電極（不図示）を備えた半導体基板１０２ｃの一面１０２ａを覆うように、ポリイミド樹脂等からなる絶縁膜の材料を塗布して熱硬化させることにより、絶縁層１０３を形成する。絶縁膜の材料を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、ディスペンス法、スクリーン印刷法等の方法がある。
【００６５】
次に、ＵＶインプリント法により、突起部１０９を形成する。まず、図５（ｂ）に示すように、絶縁層１０３上に、スプレーコート法により光硬化性樹脂（例えば、東洋合成工業株式会社製のＰＡＫ−０１）を塗布して、光硬化性樹脂層１０９ｃを形成する。
【００６６】
そして、図５（ｃ）に示すように、所定の形状に加工した金型Ｐを光硬化性樹脂層１０９ｃに押し当て、その状態でＵＶ光を照射し、光硬化性樹脂層１０９ｃを硬化させた後に、金型Ｐを剥離除去する。ここで、ＵＶ光は金型Ｐを介して光硬化性樹脂層１０９ｃに照射されるため、金型Ｐは石英等の透明材料で構成されている必要がある。
【００６７】
光硬化性樹脂層１０９ｃ（突起部１０９）に用いる材料としては、体積収縮が小さく、硬化後に金型Ｐの剥離除去が容易な光硬化性樹脂が好ましく、例えば、ポリオールアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、メラミンアクリレート樹脂、シリコーンアクリレート樹脂、ポリアミドアクリレート樹脂等が好適である。このとき突起部周辺に残渣が生じることがあり、これを除去するために酸素プラズマ処理を行う。
【００６８】
次に、図５（ｄ）に示すように、レーザエッチング法により、電極１０４が露出するように、絶縁層１０３を除去する。加えて、切断領域１０２ｂが露出するように絶縁層１０３を除去してもよい。ここで用いるレーザとしては、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、Ｎｄ−ＹＶＯ４レーザ、色素レーザ、ＯＰＯレーザ等が好適である。レーザの波長は、樹脂材の光吸収係数に応じて適切に選択すればよい。なお、レーザエッチングによって、エッチング箇所周辺に有機物残渣が生じることがあり、これを除去するために酸素プラズマ処理を行う。
【００６９】
ここでは、図５（ｃ）に示すように、ＵＶインプリント後において、突起部１０９同士は接続されており、図５（ｄ）に示すように、レーザエッチング後に、突起部１０９が個々に切り分けられた例を示しているが、突起部１０９はレーザエッチング後に必ずしも切り分けられていなくてもよい。
【００７０】
次に、図５（ｅ）に示すように、突起部の上面１０９ａに、セミアディティブ工法により、Ｃｕからなる配線層（不図示）およびバンプパッド１０６を形成する。すなわち、半導体基板の一面１０２ａ側にＴｉＷ（またはＴｉ、Ｃｒ、Ｎｉ）とＣｕの積層型薄膜をスパッタリングし、フォトリソグラフィによるパターニング後、電解めっきにより、Ｃｕを析出させて形成される。
【００７１】
次に、図５（ｆ）に示すように、スクリーン印刷法により、絶縁層１０３、突起部１０９、配線層（不図示）、バンプパッド１０６上を覆うように、感光性エポキシ樹脂等からなる材料を塗布し、封止樹脂層１０８を形成する。
【００７２】
次に、図５（ｇ）に示すように、バンプパッド１０６上にフラックス（図示せず）を塗布してから球状のボールを載置し、リフローしてバンプ１０７を形成する。または、はんだペーストをバンプパッド１０６上にスクリーン印刷し、リフローしてバンプ１０７を形成してもよい。フラックスは必要に応じて洗浄除去する。
【００７３】
次に、図５（ｈ）に示すように、半導体装置をチップ状態となるように分断する。分断する方法としては、ダイシングブレードを用いる方法とレーザを用いる方法（ステルスダイシング）がある。前者の方法では、所望の切断領域１０２ｂに高速回転するダイシングブレードを接触させることにより、半導体装置を分断し、チップ状態となった個々の半導体装置１００が得られる。
【００７４】
後者の方法では、所望の位置における半導体基板の内部にレーザを照射して改質層を形成する。そして、テープエキスパンド等の方法で外部応力を加えることにより、半導体基板の改質層から表面に亀裂を進展させて、半導体装置を分断し、チップ状態となった個々の半導体装置１００が得られる。
【００７５】
以上説明した、第一実施形態に係る半導体装置の製造方法１によれば、突起部は絶縁層と別の層として形成される。したがって、電気的な絶縁膜としての機能を絶縁層に担わせることにより、突起部の構成材料を自由に選択することが可能となり、突起部を、バンプに加わる力を低減させるような所望の形状、大きさに加工することができる。さらに、突起部のみを柔軟性の高い樹脂材で構成することが可能であり、これにより、半導体装置を実装基板に実装した際の接続信頼性を向上させることができる。
【００７６】
また、第一実施形態に係る半導体装置の製造方法１では、突起部を構成する樹脂として光硬化性樹脂を用い、ＵＶ光を照射して硬化させる。したがって、突起部の形成に加熱処理がないため熱による樹脂の形状変化がなく、高精細な形状を有する突起部の形成が可能となる。
【００７７】
［製造方法２］
上述の製造方法１においては、ＵＶインプリント法を用いて突起部１０９を形成したが、突起部１０９は、熱インプリント法を用いて形成することもできる。以下では、熱インプリント法を用いる場合の製造方法２について、製造方法１と異なる突起部１０９の形成工程を取り上げて説明する。なお、突起部１０９を形成する以外の工程は、ＵＶインプリント法を用いる場合と同様であるので、説明を省略する。
【００７８】
まず、半導体基板の一面１０２ａに形成された絶縁層１０３上に、スピンコート法により、エポキシ樹脂を全面塗布する。次いで、この樹脂をエポキシ樹脂のガラス転移点付近まで加熱する。そして、所定の形状に加工した金型Ｐを押し当てて樹脂を冷却し、樹脂が十分に冷却したところで金型Ｐを剥離除去する。
【００７９】
突起部１０９を構成する材料としては、高温で軟化するものが好ましく、例えば、ポリカーボネイト樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリスルホン樹脂、液晶ポリマー樹脂等の熱可塑性樹脂、またはシリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、ウレタンゴム等のエラストマが好適である。
【００８０】
あるいは、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂等の熱硬化性樹脂も適用できるが、この場合、硬化温度よりも低い温度で金型を押し当てた後、溶媒が十分に揮発して樹脂の流動性がなくなった後に金型を剥離除去し、熱硬化処理を行うとよい。金型の剥離が容易な場合は、金型を押し当てた状態で熱硬化処理を行い、その後に金型を剥離除去することで、金型を剥離除去した後の形状変化が小さく、高精細な突起部を形成することができるためより好ましい。
【００８１】
熱インプリント法を用いて突起部１０９を形成する場合、金型Ｐは透明である必要はなく、耐熱性に優れ、熱膨張による寸法変化の小さい材料が好ましい。例えば、石英、石英ガラス、ダイヤモンド、シリコン、シリコンカーバイト、グラッシーカーボン、ニッケル、タンタル等が好適である。
【００８２】
以上説明した、第一実施形態に係る半導体装置の製造方法２によっても、突起部は絶縁層と別の層として形成される。したがって、電気的な絶縁膜としての機能を絶縁層に担わせることにより、突起部の構成材料を自由に選択することが可能となり、突起部を、バンプに加わる力を低減させるような所望の形状、大きさに加工することができる。さらに、突起部のみを柔軟性の高い樹脂材で構成することが可能であり、これにより、半導体装置を実装基板に実装した際の接続信頼性を向上させることができる。
【００８３】
また、第一実施形態に係る半導体装置の製造方法２では、突起部を形成する材料や、金型として使用する材料に対する制約が少ないため、製造コストを削減することができる。
【００８４】
［製造方法３］
突起部１０９は、インクジェット法を用いても形成することもできる。以下では、突起部１０９の形成に、インクジェット法を用いる場合の製造方法３について、説明する。なお、突起部１０９を形成する以外の工程は、製造方法１として説明した工程と同様であるので、説明を省略する。
【００８５】
まず、半導体基板の一面１０２ａ全域に，スクリーン印刷法を用いて感光性ポリイミド樹脂を塗布する。次いで、フォトリソグラフィで所定の電源と切断領域１０２ｂが露出するようパターニングした後、感光性ポリイミド樹脂を熱硬化させることで絶縁層１０３を形成する。
【００８６】
次に、インクジェット法により、光硬化性樹脂（例えば、東洋合成工業株式会社製のＰＡＫ−０２）を印刷する。すなわち、インクジェットのヘッドから吐出される光硬化性樹脂の液滴を、半導体基板の一面１０２ａに形成された絶縁層１０３上に着弾させる。そして、着弾した光硬化性樹脂を、ＵＶ光の照射により硬化させる。これらのプロセスを繰り返すことで任意の突起形状を形成することができる。
【００８７】
モノマー、オリゴマー、またはこれらとポリマーとを配合した溶液をインクジェット法で吐出し、予め半導体基板を加熱しておくことで、着弾した液滴の溶媒を速やかに蒸発させて突起部を形成し、その後、ＵＶ光照射または加熱処理して重合させてもよい。この場合、特に樹脂の種類は限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、またはエラストマ等から選択することができる。
【００８８】
また、光硬化性樹脂等からなる溶液中にナノサイズの微粒子を添加してもよい。微粒子としては、シリカ、窒化アルミニウム、窒化シリコン、炭化シリコン、酸化チタン、酸化亜鉛、水酸化鉄、ポリエチレン樹脂、フェノール樹脂、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等が好適である。
【００８９】
これらの微粒子を光硬化性樹脂等からなる溶液中に添加することにより、材料の熱膨張率や熱伝導性等を制御することができる。これにより、例えば、絶縁樹脂とバンプパッドの熱膨張率の差によって生じる応力を分散させたり、放熱特性を向上させたりすることができる。
【００９０】
以上説明した、第一実施形態に係る半導体装置の製造方法３によれば、突起部は絶縁層と別の層として形成される。したがって、電気的な絶縁膜としての機能を絶縁層に担わせることにより、突起部の構成材料を自由に選択することが可能となり、突起部を、バンプに加わる力を低減させるような所望の形状、大きさに加工することができる。さらに、突起部のみを柔軟性の高い樹脂材で構成することが可能であり、これにより、半導体装置を実装基板に実装した際の接続信頼性を向上させることができる。
【００９１】
また、第一実施形態に係る半導体装置の製造方法３では、金型等の治工具が不要であることに加え、材料の無駄が少なく、プロセスが簡便であるため、製造コストを削減することが可能である。
【００９２】
＜第二実施形態＞
図６は、本発明の第二実施形態に係る半導体装置２００の断面図である。半導体装置２００は、半導体基板２０２と、半導体基板の一面２０２ａに設けられた電極２０４と、電極２０４を除く半導体基板の一面２０２ａを覆う絶縁層２０３と、絶縁層２０３上に形成された突起部２０９と、突起部２０９上にバンプパッド２０６を介して載置されたバンプ２０７と、電極２０４とバンプパッド２０６とを電気的に接続する配線層２０５と、半導体装置２００の実装される側の面のうちバンプ２０７を除く領域を覆う封止樹脂層２０８と、を有する。
【００９３】
バンプパッド２０６と接する突起部の上面２０９ａが、半導体基板２０２上において外縁方向を向くように、個別の傾斜を有する構成が、第一実施形態と異なる。その他の構成は、第一実施形態と同様である。
【００９４】
第二実施形態に係る半導体装置２００の構成によっても、半導体装置２００を実装基板に実装した際に、各々のバンプ２０７と接するバンプパッド２０６の、半導体基板２０２の外縁部から遠い方の一端部と実装基板との距離が、従来構造よりも短くなる。そのため、バンプ２０７の、半導体基板２０２上における中央部側の側面（内側面）のくびれが、図１２に示した、従来構造におけるバンプ６０７のくびれに比べて小さくなる。したがって、実装後に、半導体装置２００との熱膨張率の差にともなって、実装基板が、半導体基板と反対側に凸形状をなすように反る場合、すなわち、実装基板の熱膨張率が半導体基板２０２の熱膨張率よりも大きい場合に、バンプ２０７の内側面に対して、半導体装置２００と実装基板とが離間する方向に加わる力が低減される。これにより、バンプ２０７が破断されるのを抑制することができ、実装後の半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００９５】
なお半導体装置２００をフリップチップ実装した際に、主に半導体装置２００の外縁部に設けられたバンプに対して、半導体装置２００と実装基板とが離間する方向に力が加わる。そこで、各々のバンプと接するバンプパッドのうち、少なくとも半導体基板２０２の外縁部に設けられたバンプパッドが、半導体基板の一面２０２ａに対して傾斜を有するように配することにより、第一実施形態と同傾向の効果が得られる。
【００９６】
＜第三実施形態＞
図７は、本発明の第三実施形態に係る半導体装置３００の断面図である。半導体装置３００は、半導体基板３０２と、半導体基板の一面３０２ａに設けられた電極３０４と、電極３０４を除く半導体基板の一面３０２ａを覆う絶縁層３０３と、絶縁層３０３上に形成された突起部３０９と、突起部３０９上にバンプパッド３０６を介して載置されたバンプ３０７と、電極３０４とバンプパッド３０６とを電気的に接続する配線層３０５と、半導体装置３００の実装される側の面のうちバンプ３０７を除く領域を覆う封止樹脂層３０８と、を有する。
【００９７】
バンプパッド３０６が接する突起部の上面３０９ａと、半導体基板の一面３０２ａとのなす角度（傾斜角度）が、半導体基板の一面３０２ａの外縁部において、中央部よりも大きく形成された構成が、第一実施形態と異なる。その他の構成は、第一実施形態と同様である。
【００９８】
第三実施形態に係る半導体装置３００の構成によっても、半導体装置３００を実装した際に、各々のバンプ３０７と接するバンプパッド３０６の、半導体基板３０２の中央部から遠い方の一端部と実装基板との距離が、従来構造よりも短くなる。そのため、バンプ３０７の、半導体基板３０２上における外縁部側の側面（外側面）のくびれが、図１２に示した、従来構造におけるバンプ６０７のくびれに比べて小さくなる。したがって、実装後に、半導体装置３００との熱膨張率の差にともなって、実装基板が、半導体基板側に凸形状をなすように反る場合に、バンプ３０７の内側面に対して、半導体装置３００と実装基板とが離間する方向に加わる力が低減される。これにより、バンプ３０７が破断されるのを抑制することができ、実装後の半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００９９】
また、第一実施形態の説明でも述べたように、傾斜角度が大きいほど、バンプパッド３０６の、半導体基板３０２の中央部から遠い方の一端部と実装基板との距離が小さくなり、バンプ３０７のくびれを小さく抑えることができる。
【０１００】
したがって、半導体基板の一面３０２ａの、相対的に大きい力（引っ張り応力）が加わると想定される外縁部においては、突起部３０９の傾斜角度を特に大きく形成することにより、バンプ３０７のくびれを小さく抑えることができる。そして、外縁部におけるバンプ３０７の破断を、他の領域と同程度に起きにくくすることができる。
【０１０１】
すなわち、バンプ３０７に加わる応力が、半導体基板の一面３０２ａの各領域（位置）で異なる場合であっても、第三実施形態のように、各領域でバンプ３０７に加わると想定される応力の大きさに応じて傾斜角度を設定することにより、バンプ３０７の破断しやすい領域をなくすことができる。これにより、半導体基板の一面３０２ａの全域において、安定した実装状態を実現することができ、半導体パッケージとしての信頼性を高めることができる。
【０１０２】
＜第四実施形態＞
図８は、本発明の第四実施形態に係る半導体装置４００の断面図である。半導体装置４００は、半導体基板４０２と、半導体基板の一面４０２ａに設けられた電極４０４と、電極４０４を除く半導体基板の一面４０２ａを覆う絶縁層４０３と、絶縁層４０３上に形成された突起部４０９と、突起部４０９上にバンプパッド４０６を介して載置されたバンプ４０７と、電極４０４とバンプパッド４０６とを電気的に接続する配線層４０５と、半導体装置４００の実装される側の面のうちバンプ４０７を除く領域を覆う封止樹脂層４０８と、を有する。
【０１０３】
第一実施形態では、バンプ１０７と接する突起部の上面１０９ａは、半導体基板の一面１０２ａに対して傾斜する一つの面で構成されていた。これに対し、第四実施形態では、バンプ４０７と接する突起部の上面４０９ａは、半導体基板の一面４０２ａに対して傾斜する二つの面で構成される。すなわち、第四実施形態のバンプ４０７と接する突起部の上面４０９ａは、半導体基板の一面４０２ａに対して傾斜する突起部の上面４０９ａと、半導体基板の一面４０２ａに対して突起部の上面４０９ａよりも急峻に傾斜する突起部の上面４０９ｂとが、基板４０２側から順に接続された構成をなしている。そして、突起部の上面４０９ａおよび４０９ｂを覆うように、バンプパッド４０６が形成されている。第四実施形態の他の構成は、第一実施形態と同様である。
【０１０４】
第四実施形態に係る半導体装置４００の構成によっても、半導体装置４００を実装した際に、各々のバンプ４０７と接するバンプパッド４０６の、半導体基板４０２の中央部から遠い方の一端部と実装基板との距離が、従来構造よりも短くなる。そのため、バンプ４０７の、半導体基板４０２上における外縁部側の側面（外側面）のくびれが、図１２に示した、従来構造におけるバンプ６０７のくびれに比べて小さくなる。したがって、実装後に、半導体装置４００との熱膨張率の差にともなって、実装基板が、半導体基板側に凸形状をなすように反る場合に、バンプ４０７の外側面に対して、半導体装置４００と実装基板とが離間する方向に加わる力が低減される。これにより、バンプ４０７が破断されるのを抑制することができ、実装後の半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【０１０５】
第四実施形態の構成によれば、突起部の上面４０９ｂの傾斜角度が大きすぎて、バンプ４０７を形成するときにリフローに溶融したはんだがバンプパッド４０６から流出してしまう状態であっても、突起部の上面４０９ｂに比べて緩やかな傾斜角度を有する突起部の上面４０９ａで速やかに接合することで流出を阻止するよう機能する。そのため、バンプ４０７をバンプパッド４０６に接合できなくなる虞はない。
【０１０６】
これにより、バンプ４０７がバンプパッド４０６上に接合しない虞を回避しつつ、突起部の上面４０９ｂの傾斜角度を第一実施形態での突起部の上面１０９ａの傾斜角度よりも、大きくすることができる。したがって、突起部の上面４０９ｂの、半導体基板４０２の中央部から遠い方の一端部と実装基板との距離をより短くすることができ、また、バンプ４０７の外側面側のくびれを、より小さく抑えることができる。したがって、実装後の半導体装置の信頼性を、第一実施形態の構成を用いた場合よりも、さらに向上させることができる。
【０１０７】
＜第五実施形態＞
図９は、本発明の第五実施形態に係る半導体装置５００の断面図である。半導体装置５００は、半導体基板５０２と、半導体基板の一面５０２ａに設けられた電極５０４と、電極５０４を除く半導体基板の一面５０２ａを覆う絶縁層５０３と、絶縁層５０３上に形成された突起部５０９と、突起部５０９上にバンプパッド５０６を介して載置されたバンプ５０７と、電極５０４とバンプパッド５０６とを電気的に接続する配線層５０５と、半導体装置５００の実装される側の面のうちバンプ５０７を除く領域を覆う封止樹脂層５０８と、を有する。
【０１０８】
第一実施形態では、突起部１０９が単一の部位で構成されていた。これに対し、第五実施形態では、突起部５０９が複数の部位で構成される。すなわち、第五実施形態の突起部５０９は、一定の厚みを有する複数の突起層５０９ａ、５０９ｂを順に積層した、多段形状をなすように構成される。突起層５０９ｂの面積を、突起層５０９ａよりも小さく形成することにより、突起部５０９の側部が、傾斜に近い形状となる。そして、突起部５０９の側部を覆うように、バンプパッド５０６が形成されている。第五実施形態の他の構成は、第一実施形態と同様である。なお、突起部５０９は、３つ以上の突起層で構成されてもよく、各突起層の厚さは一様でなくてもよい。
【０１０９】
第五実施形態に係る半導体装置５００の構成によっても、半導体装置５００を実装した際に、各々のバンプ５０７と接するバンプパッド５０６の、半導体基板５０２の中央部から遠い方の一端部と実装基板との距離が、従来構造よりも短くなる。そのため、バンプ５０７の、半導体基板５０２上における外縁部側の側面（外側面）のくびれが、図１２に示した、従来構造におけるバンプ６０７のくびれに比べて小さくなる。したがって、実装後に、半導体装置５００との熱膨張率の差にともなって、実装基板が、半導体基板側に凸形状をなすように反る場合に、バンプ５０７の外側面に対して、半導体装置５００と実装基板とが離間する方向に加わる力が低減される。これにより、バンプ５０７が破断されるのを抑制することができ、実装後の半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【０１１０】
突起部の側面が多段形状をなすため、これを覆うバンプパッド５０６も多段形状をなす。これにより、バンプ５０７を載置した際に、バンプ５０７とバンプパッド５０６との接触面積が、第一実施形態でのバンプ１０７とバンプパッド１０６との接触面積に比べて大きくなる。したがって、バンプ５０７とバンプパッド５０６との接合強度をより高めることができる。
【０１１１】
［製造方法４］
第五実施形態に係る半導体装置の製造方法４について、図１０（ａ）〜（ｇ）に示す工程図を用いて説明する。
【０１１２】
図１０（ａ）に示すように、まず、電極５０４を備えた半導体基板５０２ｃの一面５０２ａを覆うように、ポリイミド樹脂等からなる絶縁膜の材料を塗布する。そして、フォトリソグラフィによるパターニングを行い、熱硬化させて、絶縁層５０３を形成する。絶縁膜の材料を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、ディスペンス法、スクリーン印刷法等の方法がある。
【０１１３】
次に、スクリーン印刷法により、突起部５０９を形成する。まず、図１０（ｂ）に示すように、絶縁層５０３上の突起部を形成する箇所に、印刷マスクを用いて非感光性のシリコーン樹脂を塗布し、熱硬化させて突起層５０９ａを形成する。
【０１１４】
そして、図１０（ｃ）に示すように、突起層５０９ａ上に、印刷マスクを用いて非感光性のシリコーン樹脂を塗布し、熱硬化させて突起層５０９ｂを形成する。
【０１１５】
スクリーン印刷法の代替として、半硬化したフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィによりパターニングしてもよい。
【０１１６】
この場合、感光性を有する樹脂である必要があり、ポリカーボネイト樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリスルホン樹脂、液晶ポリマー樹脂等の熱可塑性樹脂が好ましい。または、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、ウレタンゴム等のエラストマが好ましい。
【０１１７】
また、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂等の熱硬化性樹脂も用いることができる。
【０１１８】
このように、多段形状の突起部５０９を構成する材料としては、液状のみならず、半硬化させたフィルム状の樹脂を用いることができる。そのため、材料選択の幅が広がり、フィルムを用いる場合は工程の簡略化も可能である。
【０１１９】
次に、図１０（ｄ）に示すように、絶縁層５０３および突起部５０９に、インクジェット法を用いてＡｇの配線層５０５およびバンプパッド５０６を形成する。液滴として用いる材料としては、導電性の高い材料が好ましく、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属からなるナノサイズの粒子を分散させたインク、あるいはこれらの金属の錯体を含有するインクが好適である。配線抵抗をより小さくするために、さらに無電解めっきを行って配線層５０５を厚くしてもよい。製造方法４においては、まず、パラジウム塩を用いた触媒化前処理を行い、その後、銅／ニッケル／金をそれぞれ無電解めっきし、三層の積層型配線を形成する。
【０１２０】
次に、図１０（ｅ）に示すように、スクリーン印刷法により、絶縁層５０３、突起部５０９、配線層５０５、バンプパッド５０６上を覆うように、感光性エポキシ樹脂等からなる材料を塗布し、フォトリソグラフィによりパターニングして硬化させることで封止樹脂層５０８を形成する。
【０１２１】
次に、図１０（ｆ）に示すように、バンプパッド５０６上にフラックス（図示せず）を塗布してから球状のボールを載置し、リフローしてバンプ５０７を形成する。または、はんだペーストをバンプパッド５０６上にスクリーン印刷し、リフローしてバンプ５０７を形成してもよい。フラックスは必要に応じて洗浄除去する。
【０１２２】
次に、図１０（ｇ）に示すように、半導体装置をチップ状態となるように分断する。分断する方法としては、ダイシングブレードを用いる方法とレーザを用いる方法（ステルスダイシング）がある。前者の方法では、所望の切断領域に高速回転するダイシングブレードを接触させることにより、半導体装置を分断し、チップ状態となった個々の半導体装置５００が得られる。
【０１２３】
後者の方法では、所望の位置における半導体基板の内部にレーザを照射して改質層を形成する。そして、テープエキスパンド等の方法で外部応力を加えることにより、半導体基板５０２の改質層から表面に亀裂を進展させて、半導体装置を分断し、チップ状態となった個々の半導体装置５００が得られる。
【０１２４】
以上説明した、第五実施形態に係る半導体装置の製造方法４によれば、突起部は絶縁層と別の層として形成される。したがって、電気的な絶縁膜としての機能を絶縁層に担わせることにより、突起部の構成材料を自由に選択することが可能となり、突起部を、バンプに加わる力を低減させるような所望の形状、大きさに加工することができる。さらに、突起部のみを柔軟性の高い樹脂材で構成することが可能であり、これにより、半導体装置を実装基板に実装した際の接続信頼性を向上させることができる。
【０１２５】
［製造方法５］
第五実施形態に係る半導体装置の製造方法５では、突起部５０９を、感光する波長領域が異なる樹脂を重ね塗りし、それぞれの感光する波長の光でフォトリソグラフィすることによりパターニングして形成することを特徴としている。突起部５０９以外の箇所については、製造方法４と同様にして得られる。以下、製造方法５について、図１１（ａ）〜（ｅ）に示す突起部形成の工程図を用いて説明する。なお、突起部５０９を形成する以外の工程は、製造方法４として説明した工程と同様であるので、説明を省略する。
【０１２６】
まず、図１１（ａ）に示すように、絶縁層５０３上の全面に、スピンコート法により、ｇ線（４３５ｎｍ）で感光するポジ型の樹脂５０９ｄを塗布する。
【０１２７】
次に、図１１（ｂ）に示すように、樹脂５０９ｄ上の全面に、スピンコート法により、ｉ線（３６５ｎｍ）で感光するネガ型の樹脂５０９ｅを塗布する。
【０１２８】
次に、図１１（ｃ）に示すように、マスクＭ１で、第１の突起層５０９ａに相当する箇所をマスクした上で、ｇ線で樹脂５０９ｄからなる層を露光する。
【０１２９】
次に、図１１（ｄ）に示すように、マスクＭ２で、第２の突起層５０９ｂに相当する箇所をマスクした上で、ｉ線で樹脂５０９ｅからなる層を露光する。
【０１３０】
そして、図１１（ｅ）に示すように、樹脂５０９ｄの層および樹脂５０９ｅの層を一括して現像し、残った突起層５０９ａと突起層５０９ｂとからなる突起部５０９を得る。
【０１３１】
第五実施形態に係る半導体装置の製造方法５によっても、突起部は絶縁層と別の層として形成される。したがって、電気的な絶縁膜としての機能を絶縁層に担わせることにより、突起部の構成材料を自由に選択することが可能となり、突起部を、バンプに加わる力を低減させるような所望の形状、大きさに加工することができる。さらに、突起部のみを柔軟性の高い樹脂材で構成することが可能であり、これにより、半導体装置を実装基板に実装した際の接続信頼性を向上させることができる。
【０１３２】
また、製造方法５によれば、２層目を露光する際に、ｉ線が照射された１層目の部分は、現像したときに幾分溶解するため、パターンのエッジが丸みを帯びる。このような形状とすることで、突起部５０９を覆うように形成される配線層およびバンプパッドが、突起部５０９（突起層５０９ａ）のエッジにおいて断線する危険性を、低減させることができる。
【０１３３】
なお、第五実施形態に係る半導体装置の製造方法４、５においては、レーザを用いたエッチングにより、突起部５０９を構成する各突起層５０９ａ、５０９ｂのエッジの面取りを行うことが好ましい。面取りを行うことにより、突起部５０９の製法によらず、配線層やバンプパッドが各突起層５０９ａ、５０９ｂのエッジで断線する危険性を容易に低減することができる。また、エッチングにより発生した残渣を除去するために、酸素プラズマ処理を実施することが好ましい。
【０１３４】
また、図１〜７における突起部の断面は三角形であるが、四角形（樹脂ポスト構造で上面が傾斜したような形状）であってもよい。
また、パッド上にバンプが戴置された構造を示したが、パッドの側面がバンプ内に含まれる形態としてもよい。例えば、前記断面が四角形の突起部において、突起の高さが低い側の側面はバンプで覆う形態であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
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】
【０１３６】
１００、２００、５００・・・半導体装置、１０２、２０２・・・半導体基板、
１０２ａ、２０２ａ・・・一面、１０３、２０３・・・絶縁層、
１０４、２０４・・・電極、１０５、２０５・・・配線層、
１０６、２０６・・・バンプパッド、１０６ａ、２０６ａ・・・一面、
１０７、２０７・・・バンプ、１０９、２０９、５０９・・・突起部、
１０９ａ、２０９ａ・・・バンプパッドと接する面、５０９ａ、５０９ｂ・・・突起層。
【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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