(57)【要約】【課題】本発明は、ランドの表面の酸化膜を除去する工程を行わなくても、半田ペーストを使用して良好な接合が得られる突起電極の形成方法及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板上に設けられた電極上に第１の半田ペースト２６を設ける。第１の半田ペースト２６を加熱して第１の半田層３２を形成する。第１の半田層３２上に第２の半田ペースト３４を設ける。第２の半田ペースト３４を加熱して第２の半田層３６を形成する。第１の半田ペースト２６は、第２の半田ペースト３４よりも活性度が高い。あるいは、第１の半田ペースト２６は、第２の半田ペースト３４よりも、有機塩、有機酸及びアミンの少なくとも１つの活性剤の含有比率が大きい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた電極上に第１の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田ペーストを加熱して第１の半田層を形成する工程と、
前記第１の半田層上に第２の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田層及び前記第２の半田ペーストを加熱して第２の半田層を形成する工程と、
を含み、
前記第１の半田ペーストは、前記第２の半田ペーストよりも活性度が高い突起電極の形成方法。
【請求項２】
基板上に設けられた電極上に第１の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田ペーストを加熱して第１の半田層を形成する工程と、
前記第１の半田層上に第２の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田層及び前記第２の半田ペーストを加熱して第２の半田層を形成する工程と、
を含み、
前記第１の半田ペーストは、前記第２の半田ペーストよりも、有機塩、有機酸及びアミンの少なくとも１つの活性剤の含有比率が大きい突起電極の形成方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された突起電極の形成方法において、
前記第１の半田ペーストを設ける工程では、前記第１の半田ペーストを第１の厚みで設け、
前記第２の半田ペーストを設ける工程では、前記第２の半田ペーストを第２の厚みで設け、
前記第１の厚みは、前記第２の厚みよりも薄い突起電極の形成方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載された突起電極の形成方法において、
前記第１の半田ペーストを設ける前に、前記基板上に前記電極の少なくとも一部を避ける樹脂層を形成する工程をさらに含み、
前記第１の半田ペーストを設ける工程では、加熱後の前記第１の半田層の上面が前記樹脂層の上面を超えないように、前記第１の半田ペーストを設ける突起電極の形成方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載された突起電極の形成方法において、
前記第１の半田層を形成する工程後であって、前記第２の半田ペーストを設ける工程前に、前記第１の半田層を洗浄する工程をさらに含む突起電極の形成方法。
【請求項６】
半導体基板上に設けられた電極上に第１の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田ペーストを加熱して第１の半田層を形成する工程と、
前記第１の半田層上に第２の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田層及び前記第２の半田ペーストを加熱して第２の半田層を形成する工程と、
を含み、
前記第１の半田ペーストは、前記第２の半田ペーストよりも活性度が高い半導体装置の製造方法。
【請求項７】
半導体基板上に設けられた電極上に第１の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田ペーストを加熱して第１の半田層を形成する工程と、
前記第１の半田層上に第２の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田層及び前記第２の半田ペーストを加熱して第２の半田層を形成する工程と、
を含み、
前記第１の半田ペーストは、前記第２の半田ペーストよりも、有機塩、有機酸及びアミンの少なくとも１つの活性剤の含有比率が大きい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、突起電極の形成方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半田バンプの形成に、ランドに半田ペーストを印刷する方法が知られている（特許文献１、２）。また、印刷の前には、ランドの表面の酸化膜をエッチングによって除去していた。酸化膜の除去が不十分であると、半田ペーストとこれを設けるランドとの接合不良が発生するという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−１３４５３８号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、ランドの表面の酸化膜を除去する工程を行わなくても、半田ペーストを使用して良好な接合が得られる突起電極の形成方法及び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】
【０００４】
（１）本発明に係る突起電極の形成方法は、
基板上に設けられた電極上に第１の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田ペーストを加熱して第１の半田層を形成する工程と、
前記第１の半田層上に第２の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田層及び前記第２の半田ペーストを加熱して第２の半田層を形成する工程と、
を含み、
前記第１の半田ペーストは、前記第２の半田ペーストよりも活性度が高い。本発明によれば、活性度の高い第１の半田ペーストによって電極表面の酸化膜を除去することができるので、第１の半田ペーストと電極の良好な接合が得られる。
【０００５】
（２）本発明に係る突起電極の形成方法は、
基板上に設けられた電極上に第１の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田ペーストを加熱して第１の半田層を形成する工程と、
前記第１の半田層上に第２の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田層及び前記第２の半田ペーストを加熱して第２の半田層を形成する工程と、
を含み、
前記第１の半田ペーストは、前記第２の半田ペーストよりも、有機塩、有機酸及びアミンの少なくとも１つの活性剤の含有比率が大きい。本発明によれば、金属酸化膜を除去する能力が高い、有機塩、有機酸及びアミンの少なくとも１つの活性剤の含有比率が大きい第１の半田ペーストによって電極表面の酸化膜を除去するので、第１の半田ペーストと電極の良好な接合が得られる。
【０００６】
（３）上記突起電極の形成方法において、
前記第１の半田ペーストを設ける工程では、前記第１の半田ペーストを第１の厚みで設け、
前記第２の半田ペーストを設ける工程では、前記第２の半田ペーストを第２の厚みで設け、
前記第１の厚みは、前記第２の厚みよりも薄い。
【０００７】
（４）上記突起電極の形成方法において、
前記第１の半田ペーストを設ける前に、前記基板上に前記電極の少なくとも一部を避ける樹脂層を形成する工程をさらに含み、
前記第１の半田ペーストを設ける工程では、加熱後の前記第１の半田層の上面が前記樹脂層の上面を超えないように、前記第１の半田ペーストを設ける。
【０００８】
（５）上記突起電極の形成方法において、
前記第１の半田層を形成する工程後であって、前記第２の半田ペーストを設ける工程前に、前記第１の半田層を洗浄する工程をさらに含む。
【０００９】
（６）本発明に係る半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に設けられた電極上に第１の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田ペーストを加熱して第１の半田層を形成する工程と、
前記第１の半田層上に第２の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田層及び前記第２の半田ペーストを加熱して第２の半田層を形成する工程と、
を含み、
前記第１の半田ペーストは、前記第２の半田ペーストよりも活性度が高い。本発明によれば、活性度の高い第１の半田ペーストによって電極表面の酸化膜を除去することができるので、第１の半田ペーストと電極の良好な接合が得られる。
【００１０】
（７）本発明に係る半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に設けられた電極上に第１の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田ペーストを加熱して第１の半田層を形成する工程と、
前記第１の半田層上に第２の半田ペーストを設ける工程と、
前記第１の半田層及び前記第２の半田ペーストを加熱して第２の半田層を形成する工程と、
を含み、
前記第１の半田ペーストは、前記第２の半田ペーストよりも、有機塩、有機酸及びアミンの少なくとも１つの活性剤の含有比率が大きい。本発明によれば、金属酸化膜を除去する能力が高い、有機塩、有機酸及びアミンの少なくとも１つの活性剤の含有比率が大きい第１の半田ペーストによって電極表面の酸化膜を除去するので、第１の半田ペーストと電極の良好な接合が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１〜図８は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。半導体装置の製造方法は、突起電極の形成方法を含む。
【００１２】
図１に示すように、基板の一例である半導体基板１０を用意する。半導体基板１０は、最終製品としての半導体装置においては半導体チップであり、製造途中の中間製品においては半導体ウエハである。半導体基板１０は、集積回路１２（半導体チップには１つの集積回路１２・半導体ウエハには複数の集積回路１２）が形成されている。半導体基板１０は、集積回路１２と電気的に接続された、例えばアルミニウムからなる第１の電極１４を有する。
【００１３】
半導体基板１０の第１の電極１４が形成された面には、第１の電極１４の少なくとも一部を露出させる開口を有するパッシベーション膜１６が形成されている。パッシベーション膜１６は、電気的絶縁膜である。パッシベーション膜１６は、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮ等の無機材料のみで形成されていてもよい。パッシベーション膜１６は、集積回路１２の上方に形成されている。
【００１４】
半導体基板１０（パッシベーション膜１６上）には、第１の樹脂層１８（例えば応力緩和層）を設ける。第１の樹脂層１８の材料としては、例えばポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；benzocyclobutene）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；polybenzoxazole）、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂等の樹脂を用いてもよい。第１の樹脂層１８は、第１の電極１４の少なくとも一部を避けて形成する。第１の樹脂層１８は、半導体基板１０の切断線（例えばダイシングライン）を避けて形成してもよい。
【００１５】
第１の樹脂層１８及び第１の電極１４に配線２０を形成する。配線２０は、第１の電極１４上の部分と第１の樹脂層１８上の部分を有する。配線２０は、第１の樹脂層１８上に第２の電極２２を有する。第２の電極２２は、ランドであってもよい。第２の電極２２は、例えば銅から構成されており、空気にさらされると酸化膜が形成される。
【００１６】
配線２０（一部を除く）上及び第１の樹脂層１８上に、第２の樹脂層２４（例えばソルダレジスト）を形成する。第２の樹脂層２４は、配線２０の一部である第２の電極２２の少なくとも一部を露出させる開口を有する。第２の樹脂層２４は、第２の電極２２の少なくとも一部を避けて形成する。第２の樹脂層２４は、半導体基板１０（パッシベーション膜１６上）に載る部分を有してもよい。
【００１７】
図２に示すように、半導体基板１０上に設けられた第２の電極２２上に第１の半田ペースト２６を設ける。例えば、マスク２８の穴を第２の電極２２の上方に配置して、スキージ３０によって第１の半田ペースト２６を設ける。第１の半田ペースト２６を設ける工程では、第１の半田ペースト２６を第１の厚み（例えば、第２の電極２２の表面からマスク２８の上面までの高さ）で設ける。本実施の形態では、第２の電極２２の少なくとも一部を避けて第２の樹脂層２４を形成した後、第１の半田ペースト２６を設ける前に、第２の電極２２の表面の酸化膜を除去する工程（ウェットエッチング又はドライエッチング）は行わない。
【００１８】
第１の半田ペースト２６は、後述する第２の半田ペースト３４よりも、フラックスの活性度（金属酸化膜を除去する能力）が高い。フラックスの活性度を高める方法として、有機酸またはアミンの添加量を増やす、有機酸およびアミンの両者の添加量を増やす、有機塩を添加する、添加量を増やすなどの方法がある。第１の半田ペースト２６は、ＭＩＬ規格（Military Standard）F14256EでＲＡに分類されるフラックス（ハロゲン化水素酸アミン塩などの有機塩が添加）を含有していてもよい。
【００１９】
本実施の形態によれば、活性度の高い第１の半田ペースト２６によって、第２の電極２２の表面の酸化膜を除去することができるので、第１の半田ペースト２６と第２の電極２２の良好な接合が得られる。
【００２０】
図３に示すように、マスク２８を取り除くと、第１の半田ペースト２６は、第２の樹脂層２４の上面から突出した状態で設けられる。
【００２１】
図４に示すように、第１の半田ペースト２６を加熱する。加熱されることで第１の半田ペースト２６のフラックスが流出する。そして、第１の半田ペースト２６のうち、半田粉末が熱によって溶融されて第１の半田層３２が形成される。第１の半田ペースト２６のフラックスが流出するので、第１の半田層３２の高さは、第２の樹脂層２４の上面を超えない（つまり、加熱後の第１の半田層３２の厚さは、第２の電極２２の上面から第２の樹脂層２４の上面までの距離よりも小さくなる）。言い換えると、第１の半田層３２の上面が第２の樹脂層２４の上面を超えないように、第１の半田ペースト２６の量（マスク２８の厚みに起因する）を設定する。この程度の薄さで第１の半田ペースト２６を設けるので、加熱したときにフラックスからガスが発生しても抜け出て行きやすく、第１の半田層３２には大きなボイドが出来にくい。
【００２２】
第１の半田層３２は、冷却されて固化する。第１の半田層３２を形成した後（詳しくは固化後）であって、次の第２の半田ペースト３４を設ける工程前に、第１の半田層３２を洗浄してもよい。
【００２３】
図５に示すように、第１の半田層３２上に第２の半田ペースト３４を設ける。例えば、マスク１２８の穴を第１の半田層３２の上方に配置して、スキージ１３０によって第２の半田ペースト３４を設ける。第２の半田ペースト３４は、第１の半田ペースト２６よりも、フラックスの活性度（金属酸化膜を除去する能力）が低い。第２の半田ペースト３４は、ＭＩＬ規格（Military Standard）F14256EでＲＭＡに分類されるフラックス（有機酸やアミンなどの弱い活性剤を少量添加）又はＲに分類されるフラックス（ロジンそのもの）を含有していてもよい。第２の半田ペースト３４を設ける工程では、第２の半田ペースト３４を第２の厚みで設ける。第２の厚みが、第１の厚みよりも厚い。本実施の形態では、半田を２回に分けて設けるので、１回で設けるよりも大きな体積で半田を設けることができ、高さ寸法の大きい半田端子を形成することができる。これにより、完成品としての半導体装置の実装後の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
図６に示すように、マスク１２８を取り除き、図７に示すように、第１の半田層３２及び第２の半田ペースト３４を加熱する。熱によって第２の半田ペースト３４からフラックスが流出し、残った半田粉末が溶融し、第１の半田層３２が溶融し、両者が一体化して第２の半田層３６（半田ボール）が形成される。第２の半田層３６は、突起電極である。
【００２５】
第２の半田ペースト３４のフラックスの活性度が低いので、熱化学反応によるガスの発生を抑えることができる。そのため、第２の半田層３６にボイドが形成されにくい。第２の半田層３６を形成した後（詳しくは固化後）、第２の半田層３６を洗浄してもよい。なお、第２の半田ペースト３４のフラックスの活性度が低いので、フラックス残渣による腐食やマイグレーションの可能性が低い。
【００２６】
図８に示すように、半導体基板１０（半導体ウエハ）を切断（例えばダイシング）して、半導体装置を得ることができる。本実施の形態によって製造される半導体装置は、上述した説明から自明の構造を有する。
【００２７】
図９には、半導体装置１が実装された回路基板１０００が示され、図１０には、半導体装置を内蔵するノート型パーソナルコンピュータ２０００（電子機器の一例）が示され、図１１には、半導体装置を内蔵する携帯電話３０００（電子機器の他の例）が示されている。
【００２８】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図９】半導体装置が実装された回路基板を示す図である。
【図１０】半導体装置を内蔵するノート型パーソナルコンピュータを示す図である。
【図１１】半導体装置を内蔵する携帯電話を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…半導体装置、  １０…半導体基板、  １２…集積回路、  １４…第１の電極、  １６…パッシベーション膜、  １８…第１の樹脂層、  ２０…配線、  ２２…第２の電極、  ２４…第２の樹脂層、  ２６…第１の半田ペースト、  ２８…マスク、  ３０…スキージ、  ３２…第１の半田層、  ３４…第２の半田ペースト、  ３６…第２の半田層、  １２８…マスク、  １３０…スキージ
【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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