(57)【要約】【課題】電極バンプと再配線との接続を確実に行なうことができるウェハレベルパッケージの製造方法を提供する。【解決手段】外部接続用の再配線の形成を含むウェハレベルパッケージの製造方法において、  （１）個々のパッケージ用領域に電極バンプが形成された半導体ウェハの表面に、絶縁樹脂シートを加熱押圧して半導体ウェハの表面に絶縁層を形成し同時に電極バンプの頂部を絶縁層の表面とほぼ同一面の頂部平坦面とする工程、  （２）絶縁層の表層部を除去して、絶縁層から電極バンプの頂部平坦面を露出させる工程、および  （３）電極バンプの頂部平坦面との接続部を含む再配線を絶縁層上に形成する工程を含み、  工程（１）において、除去速度が大きい表層用絶縁樹脂シートと小さい下層用絶縁樹脂シートとを含む多層構造の絶縁樹脂シートを用い、除去速度が大きい表層部を含む多層構造の絶縁層を形成し、  工程（２）において、表層部を除去する。【選択図】図３
2009152467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続用の再配線の形成を含むウェハレベルパッケージの製造方法において、
（１）個々のパッケージ用領域に電極バンプが形成された半導体ウェハの表面に、絶縁樹脂シートを加熱しつつ押圧することにより、該絶縁樹脂シートを該半導体ウェハの表面に融着させて絶縁層を形成すると共に、該電極バンプの頂部を圧縮加工して該絶縁層の表面とほぼ同一面を成す頂部平坦面とする工程、
（２）上記絶縁層の表層部を除去することにより、該絶縁層の表面から該電極バンプの頂部平坦面を露出させる工程、および
（３）上記電極バンプの頂部平坦面との接続部を含む再配線を上記絶縁層上に形成する工程を含み、
上記工程（１）において、上記絶縁樹脂シートとして、上記除去の速度が相対的に大きい表層用絶縁樹脂シートと小さい下層用絶縁樹脂シートとを少なくとも含む多層構造の絶縁樹脂シートを用いることにより、上記絶縁層として、上記表層用絶縁樹脂シートから形成されていて上記除去の速度が相対的に大きい表層部を含む多層構造の絶縁層を形成し、
上記工程（２）において、上記除去の速度が相対的に大きい上記表層部を除去することを特徴とするウェハレベルパッケージの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、上記表層用絶縁樹脂シートは上記下層用絶縁樹脂シートに対して、フィラーの含有量が少ないことにより上記除去の速度が相対的に大きいことを特徴とするウェハレベルパッケージの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、上記工程（２）において、上記除去をプラズマアッシングにより行なうことを特徴とするウェハレベルパッケージの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項において、上記半導体素子がＳｉ半導体素子であり、上記フィラーがＳｉであることを特徴とするウェハレベルパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部接続用の再配線の形成を含むウェハレベルパッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハレベルパッケージは、Ｓｉウェハ等の半導体ウェハ上に半導体素子を含む電気回路から成る半導体パッケージ領域を多数個形成した後に個片に切り分ける形態がある。個々の半導体パッケージは、半導体チップの電極が絶縁層を介して外部接続用の再配線と接続された構造を有して既にパッケージされた状態であり、いわゆるチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）である。ＣＳＰは縦横高さが１ｍｍ程度かそれ以下という極小化が可能であり、半導体チップの小型化、高密度化、多端子化を格段に進めることができる。また、既にウェハ上でパッケージされた状態であるため、通常の半導体パッケージのように外部接続用のワイヤボンディングおよびその後の樹脂シールを必要としないため、製造プロセスの短縮、コスト低減の効果も大きい。
【０００３】
このように、ウェハレベルパッケージの製造においては、半導体チップの個片に切り分ける前のウェハ上で半導体チップ（切り分け後に半導体チップとなるウェハ領域＝個々のパッケージ用領域）の電極を、該半導体チップの表面に形成した絶縁層を通して、再配線と接続する必要がある。
【０００４】
従来、例えば特許文献１に、ウェハレベルパッケージ製造プロセスにおける再配線の形成方法が提案されている。
【０００５】
図１（１）に示すように、半導体ウェハ１０の個々のパッケージ用領域１２の表面Ｓに電極バンプ１４が形成されている。電極バンプ１４は、Ａｌパッド１６上にワイヤボンディングのファーストボンディング（ボールボンディング）により形成されたＡｕバンプであり、鋭利な頂部Ｔを持つハット形状である。この半導体ウェハ１０の表面Ｓに、上面に銅箔１８を備えた絶縁樹脂シート２０を加熱しつつ金型Ｍで図の上方から押圧する。
【０００６】
これにより、図１（２）に示すように、絶縁樹脂シート２０の下面Ｂを半導体ウェハ１０の表面Ｓに融着させて絶縁層２０Ｘを形成すると共に、電極バンプ１４の頂部Ｔを平坦に変形させつつ銅箔１８と圧着させる。
【０００７】
図１（３）に示すように、金型Ｍを引上げた後、図１（４）に示すように銅箔１８をパターニングして再配線１８Ｘを形成する。
【０００８】
上記提案の方法は、単一の加熱押圧工程によって再配線を形成するので、極めて高い生産効率を達成することができる点で優れている。しかし、この方法には、電極バンプ１４と再配線１８Ｘとの接続不良が発生し易いという問題があった。
【０００９】
すなわち、図１（５）に局部的に拡大して示すように、電極バンプ１４の頂部Ｔと再配線１８Ｘとの界面には、図中に黒い斑点の列で示したように絶縁樹脂シート１０の樹脂が残留し易く、その結果、界面での圧着不足と絶縁樹脂の介在により接続不良が起きる。
【００１０】
これに対して本発明者は、次のような改良方法を試行した。
【００１１】
図２（１）に示すように、この改良方法と特徴として、銅箔無しの単独の絶縁樹脂シート２０を用いる点が図１の方法と異なる。半導体ウェハの構成は図１（１）と同じであり、半導体ウェハ１０の個々のパッケージ用領域１２の表面Ｓに電極バンプ１４が形成されている。電極バンプ１４は、Ａｌ等の接続パッド１６上にワイヤボンディングのファーストボンディング（ボールボンディング）により形成されたＡｕバンプであり、鋭利な頂部Ｔを持つハット形状である。この半導体ウェハ１０の表面Ｓに、銅箔無しの単独の絶縁樹脂シート２０を加熱しつつ金型Ｍで図の上方から押圧する。
【００１２】
これにより、図２（２）に示すように、絶縁樹脂シート２０の下面Ｂを半導体ウェハ１０の表面Ｓに融着させて絶縁層２０Ｘを形成すると共に、金型Ｍの押圧面Ｋで電極バンプ１４の頂部Ｔを圧縮加工して絶縁層２０Ｘの表面Ｌとほぼ同一面を成す平坦面とする。ただし、このままの状態では、絶縁樹脂シート２０の樹脂残滓が電極バンプ１４の頂部Ｔ上に残留している。
【００１３】
そこで、図２（３）に示すように、金型Ｍを引上げた後、プラズマアッシングＰを施して、電極バンプ１４の頂部Ｔ上に残留する樹脂を除去する。
【００１４】
次いで、図２（４）に示すように、無電解銅めっきおよび電解銅めっきを行なって、電極バンプ１４の頂部Ｔの平坦面および絶縁層２０の表面Ｌに再配線用の銅めっき層２２を形成する。
【００１５】
次いで、図２（５）に示すように、銅めっき層２２をパターニングして再配線２２Ｘを形成する。
【００１６】
この改良方法は、金型Ｍにより絶縁層２０Ｘの表面Ｌと電極バンプ１４の頂部Ｔほぼ同一平面に加工し、プラズマアッシングＰにより電極バンプ１４の頂部Ｔ上の樹脂残滓を除去した後に、銅めっき層２２を形成する。したがって、特許文献１の方法で銅箔２０と一体化された絶縁樹脂シート２０を押圧加工した場合のように絶縁樹脂シート２０と銅箔１８との界面に樹脂が残留したまま再配線１８Ｘが形成されることがない。
【００１７】
しかし、この改良方法にも、電極バンプ１４の頂部Ｔの絶縁樹脂残滓をプラズマアッシングにより完全に除去することが困難である、という問題があった。絶縁樹脂層２０Ｘは半導体ウェハ１０との熱膨張差に起因する割れ、反り、断線等の不良発生を防止するために、フィラーとして半導体ウェハ１０と同じ材料を含有させることが必要である。典型的には、半導体ウェハ１０としてＳｉ半導体ウェハを用いたパッケージの場合、絶縁層２０Ｘを形成する絶縁樹脂シート２０にフィラーとしてＳｉを含有するものを用いる。しかしＳｉは物理的・化学的な外部攻撃に対する抵抗力が樹脂に比べて遥かに大きいため、Ｓｉが微細な分散フィラー粒子として含有している樹脂は、本来の樹脂に比べてプラズマアッシングレートが大幅に低下することが避けられない。そのため、樹脂残滓の除去に長時間を要する上、安定して電極バンプを露出させることができず、電極バンプと再配線との接続の安定性が不十分であった。
【００１８】
【特許文献１】特開平１０−３３５５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上記従来の問題を解消し、電極バンプと再配線との接続を確実に行なうことができるウェハレベルパッケージ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】
【００２０】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、外部接続用の再配線の形成を含むウェハレベルパッケージの製造方法において、
（１）個々のパッケージ用領域に電極バンプが形成された半導体ウェハの表面に、絶縁樹脂シートを加熱しつつ押圧することにより、該絶縁樹脂シートを該半導体ウェハの表面に融着させて絶縁層を形成すると共に、該電極バンプの頂部を圧縮加工して該絶縁層の表面とほぼ同一面を成す頂部平坦面とする工程、
（２）上記絶縁層の表層部を除去することにより、該絶縁層の表面から該電極バンプの頂部平坦面を露出させる工程、および
（３）上記電極バンプの頂部平坦面との接続部を含む再配線を上記絶縁層上に形成する工程を含み、
上記工程（１）において、上記絶縁樹脂シートとして、上記除去の速度が相対的に大きい表層用絶縁樹脂シートと小さい下層用絶縁樹脂シートとを少なくとも含む多層構造の絶縁樹脂シートを用いることにより、上記絶縁層として、上記表層用絶縁樹脂シートから形成されていて上記除去の速度が相対的に大きい表層部を含む多層構造の絶縁層を形成し、
上記工程（２）において、上記除去の速度が相対的に大きい上記表層部を除去することを特徴とするウェハレベルパッケージの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、相対的に除去速度が大きい表層と相対的に除去速度が小さい下層とを含む多層構造の絶縁層を形成することにより、絶縁層表層を除去して電極バンプを露出させる処理を容易かつ迅速に行なうことができ、電極バンプと再配線との接続を確実に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図３を参照して、本発明のウェハレベルパッケージの製造方法の基本的なプロセスを説明する。
【００２３】
図３（１）に示すように、本発明の特徴として、絶縁樹脂シートとして、プラズマアッシング等による除去の速度が相対的に大きい表層用絶縁樹脂シート２１と小さい下層用絶縁樹脂シート２０とを少なくとも含む多層構造の絶縁樹脂シート２４を用いる。
【００２４】
下層用絶縁樹脂シート２０は、半導体ウェハ１０との熱膨張差を小さくするために、半導体ウェハ１０と同じ材料をフィラーとして多量に含有している。典型的には、半導体ウェハ１０としてＳｉ半導体ウェハを用いたパッケージの場合、下層用絶縁樹脂シート２０はフィラーとしてＳｉを含有する。Ｓｉは物理的・化学的な外部攻撃に対する抵抗力が樹脂に比べて遥かに大きいため、Ｓｉが微細な分散フィラー粒子として含有している樹脂は、本来の樹脂に比べて除去速度（アッシングレート）が著しく小さい。
【００２５】
これに対して、表層用絶縁樹脂シート２１は、半導体ウェハ１０との熱膨張差を考慮する必要がなく、半導体ウェハ１０と同じ材料をフィラーとして含有する必要がないので、このフィラーの含有量をゼロまたは少なくでき、樹脂本来の高い除去速度（アッシングレート）を確保できる。
【００２６】
図３（１）において、半導体ウェハの構成は図１（１）と同じであり、半導体ウェハ１０の個々のパッケージ用領域１２の表面Ｓに電極バンプ１４が形成されている。典型的には、電極バンプ１４は、Ａｌ等の接続パッド１６上にワイヤボンディングのファーストボンディング（ボールボンディング）により形成されたＡｕバンプであり、鋭利な頂部Ｔを持つハット形状である。電極パッド１４の寸法は、例えば基部の直径６０μｍ程度、全体の高さ６０μｍ程度である。この半導体ウェハ１０の表面Ｓに、上述した多層構造の絶縁樹脂シート２４を加熱しつつ金型Ｍで図の上方から押圧する。
【００２７】
これにより、図３（２）に示すように、絶縁樹脂シート２４の下面Ｂ（具体的には下層用絶縁樹脂シート２０の下面）を半導体ウェハ１０の表面Ｓに融着させて絶縁層２４Ｘ（表層２１Ｘ＋下層２０Ｘ）を形成すると共に、金型Ｍの押圧面Ｋで電極バンプ１４の頂部Ｔを圧縮加工して絶縁層２４Ｘの表面Ｌ０とほぼ同一面を成す平坦面とする。この状態で、電極バンプ１４の寸法は、例えば高さ３０μｍ程度、頂部平坦面Ｔの直径４０μｍ程度である。このままの状態では、表層用絶縁樹脂シート２１の樹脂残滓が電極バンプ１４の頂部Ｔ上に残留している。
【００２８】
そこで、図３（３）に示すように、金型Ｍを引上げた後、プラズマアッシングＰを施して、アッシングレートの大きい表層部２１Ｘを除去して電極バンプ１４の平坦な頂部Ｔを露出させる。これにより、除去されずに残った下層部２０Ｘの表面Ｌから電極バンプ１４の頂部Ｔを含む上部が突出した状態になる。表層部２１Ｘはアッシングレートが大きいため、完全に除去されており、電極バンプ１４の頂部Ｔを含む露出部分には残留しない。
【００２９】
なお、プラズマアッシング条件の設定により、アッシングレートの大きい表層部２１Ｘは除去されるがアッシングレートの小さい下層部２０は実質的に全く除去されないように、選択アッシングを行なうことができる。すなわち、アッシングレートの大きい表層部２１Ｘが除去されて露出した、アッシングレートの小さい下層部２０Ｘをアッシングストッパーとして機能させることができる。
【００３０】
次いで、図３（４）に示すように、無電解銅めっきおよび電解銅めっきを行なって、電極バンプ１４の頂部Ｔを含む露出部分および絶縁層２０の表面Ｌの全面に再配線用の銅めっき層２２を形成する。電極バンプ１４の頂部Ｔを含む上部は銅めっき層２２内に食い込んだ状態で埋め込まれる。
【００３１】
次いで、図２（５）に示すように、銅めっき層２２をパターニングして再配線２２Ｘを形成する。
【００３２】
得られた本発明の再配線構造は下記の利点がある。
【００３３】
まず、再配線２２Ｘと接続する必要のある電極バンプ１４の頂部Ｔを含む上部は、除去性の高い表層用絶縁樹脂２１を短時間で完全に除去できるので、樹脂が残留することがなく、再配線２２Ｘと安定して確実に接続することができる。
【００３４】
更に、電極バンプ１４の頂部Ｔを含む上部は、絶縁層２０Ｘの表面Ｌから突出しているので、これを覆って形成した再配線２２Ｘに食い込んだ楔構造となり、接続部の機械的強度が高く長期安定性に優れている。
【００３５】
なお、本明細書において、各部の材質を例示したが、本発明は例示した材質に限定する必要はなく、他の材質を用いて同様の構造を形成するウェハレベルパッケージの製造方法に適用しても同様の効果が得られる。
【００３６】
また、高アッシングレートの表層用絶縁樹脂シート２１と低アッシングレートの下層用絶縁樹脂シート２０との２層構造の絶縁樹脂シート２４を例示したが、本発明に用いる絶縁樹脂シート２４は上記２層がそれぞれ最表層および最下層を構成する２層以上の多層構造であればよく、上記２層間に何らかの目的で付加的な層を１層以上介在させた多層構造の絶縁樹脂シートを用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によれば、電極バンプと再配線との接続を確実に行なうことができるウェハレベルパッケージの製造方法が提供される。
【００３８】
本発明によれば、相対的に除去速度が大きい表層と相対的に除去速度が小さい下層とを含む多層構造の絶縁層を形成することにより、絶縁層表層を除去して電極バンプを露出させる処理を容易かつ迅速に行なうことができ、電極バンプと再配線との接続を確実に行なうことができる。すなわち、再配線と接続する必要のある電極バンプの頂部を含む上部は、除去性の高い表層用絶縁樹脂を短時間で完全に除去できるので、樹脂が残留することなく、再配線と安定して確実に接続することができる。
【００３９】
更に、電極バンプの頂部を含む上部は、絶縁層の表面から突出しているので、これを覆って形成した再配線に食い込んだ楔構造となり、接続部の機械的強度が高く長期安定性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】銅箔付き絶縁樹脂シートを用いた従来の再配線形成方法の処理工程を模式的に示す断面図。
【図２】銅箔の無い単体の絶縁樹脂シートを用い、プラズマアッシングにより残留樹脂を除去する改良方法により再配線形成の処理工程を模式的に示す断面図。
【図３】本発明による再配線形成方法の処理工程を模式的に示す断面図。除去速度の高い表層用絶縁樹脂シートと除去速度の低い下層用絶縁樹脂シートとからなる多層構造の絶縁樹脂シートを用い、対応する表層／下層多層構造の絶縁層を形成し、プラズマアッシングにより絶縁層表層部を除去して電極バンプの上部を突出状態で露出させた後、再配線層を形成する。
【符号の説明】
【００４１】
１０    半導体ウェハ
１２    個々のパッケージ用領域
１４    電極バンプ
Ｔ    電極バンプの頂部
１６    接続パッド
２０    除去速度が相対的に小さい下層用絶縁樹脂シート
２０Ｘ    絶縁層下層部
２１    除去速度が相対的に大きい表層用絶縁樹脂シート
２１Ｘ    絶縁層表層部
２２    銅めっき層
２２Ｘ    再配線
２４    多層構造の絶縁樹脂シート
２４Ｘ    多層構造の絶縁層
Ｍ    金型
【図１】
2009152467.tif 000003
【図２】
2009152467.tif 000004
【図３】
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