(57)【要約】【課題】低コストや簡単な工程で、ハンダボールの整合度を向上させることができる、ハンダボール接合用治具及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明によるハンダボール接合用治具は、半導体ウェハの導電性ポストと整合するようにハンダボールを整列させる装置であって、ボディと、ハンダボールを収容するようにボディに形成される収容穴と、を含み、収容穴の内壁が、左右対称に斜めに形成されることを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハの導電性ポストと整合するようにハンダボールを整列させる装置であって、
ボディと、
前記ハンダボールが収容されるように前記ボディに形成される収容穴と、を含み、
前記収容穴の内壁が、左右対称に斜めに形成されることを特徴とするハンダボール接合用治具。
【請求項２】
前記ボディが、シリコンウェハであることを特徴とする請求項１に記載のハンダボール接合用治具。
【請求項３】
前記内壁が、左右対称に湾曲することを特徴とする請求項１に記載のハンダボール接合用治具。
【請求項４】
前記半導体ウェハと前記ハンダボール接合用治具との間に介在され、前記収容穴の位置に対応して貫通孔が形成されている調節具をさらに含む請求項１に記載のハンダボール接合用治具。
【請求項５】
前記収容穴が、前記ハンダボールの一部を収容するように形成されることを特徴とする請求項４に記載のハンダボール接合用治具。
【請求項６】
半導体ウェハの一面に導電性ポストを形成する段階と、
内壁が左右対称に斜めに形成された収容穴が設けられているハンダボール接合用治具を提供する段階と、
前記収容穴にハンダボールを載置する段階と、
前記ハンダボールと前記導電性ポストとが整合するように、前記ハンダボール接合用治具上に前記半導体ウェハを配置する段階と、
前記ハンダボールと前記導電性ポストとを接合する段階と、
前記ハンダボール接合用治具を除去する段階と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記導電性ポストが、導電性ポリマー（polymer）を含むことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記導電性ポストを形成する段階が、
ステンシル印刷（Stencil printing）法により行われることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記接合する段階が、
前記半導体ウェハを前記ハンダボール側に加圧することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記導電性ポストを形成する段階の前に、
電極パッドが露出するように前記半導体ウェハの一面に絶縁層を形成する段階と、
前記電極パッドと電気的に接続するように前記半導体ウェハの前記一面に再配線層を形成する段階と、
をさらに含み、
前記導電性ポストを形成する段階が、
前記再配線層に前記導電性ポストを形成することを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記ハンダボール接合用治具を除去する段階の後に、
前記ハンダボールが露出するように前記半導体ウェハの前記一面に封止層を形成する段階をさらに含む請求項６に記載の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、ハンダボール接合用治具及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、電子器機や装置の小型化要求に伴って、それに使用する半導体装置の小型化及び高密度化が図られている。半導体装置の形状を半導体素子それぞれの形状にできるだけ近づけることにより小型化を図ったＷＬＣＳＰ（wafer level chip scale package）構造の半導体装置が開発され、製造されつつある。
【０００３】
図１は従来技術による半導体装置を示す断面図である。図１に示すように、半導体装置は、上面に電極パッド１２を有する半導体ウェハ１０と、半導体ウェハ１０の上面に形成され、電極パッド１２が露出される絶縁層１４と、絶縁層１４の上面に形成され、一端が上記電極パッド１２と接続する再配線層１６と、絶縁層１４と再配線層１６の上面に形成され、再配線層１６の他端を露出させる樹脂層１８と、樹脂層１８の上面に形成され、再配線層１６の他端と接続する接合補助層２０と、接合補助層２０上に形成されるハンダボール２２と、を含む。
【０００４】
しかし、上記半導体装置は、電極パッド１２を露出させるために絶縁層１４をフォトリソグラフィ工程でエッチングし、再配線層１６を形成するために金属層をフォトリソグラフィ工程でエッチングする工程のほか、再配線層１６を露出させるために樹脂層１８をフォトリソグラフィ工程でエッチングし、上記接合補助層２０を形成するために金属層をフォトリソグラフィ工程でエッチングする過程を行わなければならない。よって、製造工程が複雑で、製造時間や製造コストが増加して生産性が落ちるという問題点があった。
【０００５】
また、ハンダボール２２の接合の際に、その整合度及び高さが一定ではない場合は、半導体装置の信頼性低下及びファインピッチ（fine-pitch）に対応できないという問題点もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした従来技術の問題点を解決するために、本発明は、半導体ウェハにハンダボールを接合する際に、ハンダボールの整合度を向上させることができるハンダボール接合用治具及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、半導体ウェハの導電性ポストとハンダボールとを整合するように整列させる装置であって、ボディと、ハンダボールを収容するようにボディに形成される収容穴と、を含み、収容穴の内壁は、左右対称に斜めに形成されることを特徴とするハンダボール接合用治具が提供される。
【０００８】
ここで、ボディはシリコンウェハであることができ、内壁は左右対称に湾曲することもできる。
【０００９】
また、ハンダボール接合用治具は、半導体ウェハとハンダボール接合用治具との間に介在され、収容穴の位置に対応して貫通孔が形成されている調節具をさらに含むことができる。ここで、収容穴はハンダボールの一部を収容するように形成されることもできる。
【００１０】
本発明の他の実施形態によれば、半導体ウェハの一面に導電性ポストを形成する段階と、内壁が、左右対称に斜めに形成された収容穴が設けられているハンダボール接合用治具を提供する段階と、収容穴にハンダボールを載置する段階と、ハンダボールと導電性ポストとが整合するようにハンダボール接合用治具上に半導体ウェハを配置する段階と、ハンダボールと導電性ポストとを接合する段階と、ハンダボール接合用治具を除去する段階と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【００１１】
ここで、導電性ポストは導電性ポリマーを含むことができ、導電性ポストを形成する段階はステンシル印刷法により行われることができる。
【００１２】
接合する段階は、半導体ウェハをハンダボール側に加圧することで行われる。
【００１３】
半導体装置の製造方法は、導電性ポストを形成する段階の前に、電極パッドが露出するように半導体ウェハの一面に絶縁層を形成する段階と、電極パッドと電気的に接続するように半導体ウェハの一面に再配線層を形成する段階と、をさらに含むことができ、導電性ポストを形成する段階は、再配線層に導電性ポストを形成することで行われる。また、ハンダボール接合用治具を除去する段階の後に、ハンダボールが露出するように半導体ウェハの一面に封止層を形成する段階をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施例によれば、低コスト及び簡単な工程で、半導体ウェハにおけるハンダボールの整合度を向上させることができる。また、導電性ポリマーを用いてハンダボールに発生し得る応力集中を緩和させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の特徴、利点が以下の図面及び実施の形態から明らかになる。
【００１６】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例を詳細に説明し、添付図面を参照して説明することに当たって、同一かつ対応する構成要素は同一の図面符号を付し、これに対する重複説明は省略する。
【００１７】
図２は本発明の一実施例による半導体装置の製造方法を示す流れ図であり、図３〜図９は本発明の一実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。図３〜図９を参照すると、半導体ウェハ３００、電極パッド３０２、絶縁層３０４、再配線層３０６、導電性ポリマーポスト３０８、封止層３１０、ハンダボール４００、ハンダボール接合用治具６００、ボディ６０２、内壁６０４、及び収容穴６０６が示されている。
【００１８】
本発明の一実施例による半導体装置の製造方法は、半導体ウェハ３００の一面に導電性ポストを形成する段階と、内壁６０４が左右対称に斜めに形成された収容穴６０６が設けられているハンダボール接合用治具６００を提供する段階と、収容穴６０６にハンダボール４００を載置する段階と、ハンダボール４００と導電性ポストとが整合するようにハンダボール接合用治具６００上に半導体ウェハ３００を配置する段階と、ハンダボール４００と導電性ポストとを接合する段階と、ハンダボール接合用治具６００を除去する段階と、を含むことにより、低コストや簡単な工程で、半導体ウェハ３００におけるハンダボール４００の整合度を向上させることができる。また、導電性ポリマーポスト３０８を用いてハンダボール４００に発生し得る応力集中を緩和させることができる。ここで、導電性ポストは、例えば、導電性ポリマーポスト３０８であってもよい。
【００１９】
段階Ｓ１００で、図３に示すように、電極パッド３０２が露出するように半導体ウェハ３００の一面に絶縁層３０４を形成できる。半導体ウェハ３００は、原板のシリコンウェハを加工して一定のパターンが形成されたものを言う。電極パッド３０２は、半導体ウェハ３００の外部と電気的に接続されるように導電性金属で形成できる。
【００２０】
その後、段階Ｓ２００で、図４に示すように、電極パッド３０２と電気的に接続するように半導体ウェハ３００の一面に再配線層３０６を形成できる。再配線層３０６は、絶縁層３０４上に真空蒸着工程で金属層を形成した後、フォトリソグラフィ工程でエッチングして形成できる。
【００２１】
一方、段階Ｓ３００で、図５に示すように、再配線層３０６にステンシル印刷法により導電性ポリマーポスト３０８を形成できる。導電性ポリマーポスト３０８を用いることにより、ハンダボール４００と再配線層３０６との接続のために接合補助層を形成する既存のフォトリソグラフィ工程を省略できる。これにより、製造工程や時間を短縮でき、原価節減や生産性を向上させることができる。
【００２２】
また、導電性ポリマーポスト３０８は、後述する封止層３１０により囲まれてハンダボール４００に集中する応力を分散して、ハンダボール４００のクラックや破損を防止できる。結果的に、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００２３】
一方、段階Ｓ４００で、内壁６０４が左右対称に斜めに形成された収容穴６０６が設けられているハンダボール接合用治具６００を提供できる。図６に示すように、ハンダボール接合用治具６００は、半導体ウェハ３００の導電性ポリマーポスト３０８と整合するように、ハンダボール４００を整列させる装置であって、ボディ６０２と、ハンダボール４００が収容されるようにボディ６０２に形成されている収容穴６０６とを含み、収容穴６０６の内壁６０４は、左右対称に斜めに形成されることがよい。ハンダボール接合用治具６００には複数の収容穴６０６が形成できる。
【００２４】
収容穴６０６でのハンダボール４００が載置される深さ（ｌ）は、導電性ポリマーポスト３０８の長さ（ｈ）とハンダボール４００の直径（ｄ）との合計より小さい方がよい。これは、半導体ウェハ３００をハンダボール４００側に加圧して、ハンダボール４００と導電性ポストとを接合させるためである。
【００２５】
ここで、ボディ６０２はシリコンウェハであることができる。ハンダボール接合用治具６００はシリコンウェハを湿式エッチングまたは乾式エッチングして形成できる。シリコンウェハの結晶面中、一定方向の一面では他面よりエッチング速度が非常に速い、方向性を有するエッチングが起こることがあり、これを異方性エッチングといる。
【００２６】
例えば、ミラー指数の（１００）面と（１１０）面とのエッチング速度は互いに相異なり得る。また、例えば、＜１００＞方向のシリコンウェハでは、マスクの幅が小さい時に、５４.７°の傾斜角を有するＶ状の形態にエッチングされることになる。
【００２７】
シリコンウェハに収容穴６０６を形成してハンダボール接合用治具６００として用いることにより、ハンダボール４００を容易に整列でき、かつ、低コストで簡単なハンダボール接合用治具６００を形成できる。
【００２８】
次に、段階Ｓ５００で、収容穴６０６にハンダボール４００を載置することができる。図６に示すように、半導体ウェハ３００には複数の導電性ポリマーポスト３０８を形成でき、収容穴６０６の内壁６０４に、ハンダボール４００を一定の高さで整列させることができる。また、導電性ポリマーポスト３０８との中心も容易に一致させることができる。
【００２９】
その後、段階Ｓ６００で、ハンダボール４００と導電性ポスト、すなわち、導電性ポリマーポスト３０８とを整合するようにハンダボール接合用治具６００上に半導体ウェハ３００を配置できる。収容穴６０６に収容されているハンダボール４００は、その動きが制限され、収容穴６０６内に同じ高さで整列でき、また、導電性ポリマーポスト３０８との中心も一致させることができる。
【００３０】
その後、段階Ｓ７００で、半導体ウェハ３００をハンダボール４００側に加圧して、ハンダボール４００と導電性ポリマーポスト３０８とを接合させることができる。導電性ポリマーポスト３０８は、導電性接着剤（Electrical Conductive Adhesive）の性質を有することができる。図７に示すように、導電性ポリマーポスト３０８が加圧により変形され、ハンダボール４００と接合することができる。導電性ポリマーを用いることにより、ハンダボール４００を接合させるためのリフロー（reflow）工程は省略できる。
【００３１】
その後、段階Ｓ８００で、ハンダボール接合用治具６００を除去することができる。図８に示すように、ハンダボール接合用治具６００を除去し、導電性ポリマーポスト３０８にハンダボール４００が接合されている。ハンダボール接合用治具６００を用いてハンダボール４００の整合度を向上させることにより、半導体ウェハ３００の信頼性を向上させることができ、また、ファインピッチがより実現された半導体ウェハ３００を生産できる。
【００３２】
その後、段階Ｓ９００で、図９に示すように、ハンダボール４００が露出するように半導体ウェハ３００の一面に封止層３１０を形成できる。封止層３１０は、エポキシ樹脂のような物質を半導体ウェハ３００の一面に塗布して形成することができる。
【００３３】
図１０〜図１１は、本発明の他の実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。本実施例による半導体装置の製造方法では、半導体ウェハ３００とハンダボール接合用治具７００との間に介在され、収容穴７０６の位置に対応して貫通孔５０２が形成された調節具５００をさらに含むハンダボール接合用治具７００を用いることができる。
【００３４】
本実施例では、上述した本発明の一実施例でのハンダボール接合用治具７００だけを代替して行うことができる。
【００３５】
図１０に示すように、収容穴７０６はハンダボール４００の一部を収容するように形成できる。調節具５００の厚さを調節でき、これはハンダボール４００と半導体ウェハ３００との間の距離を調節できるということである。 導電性ポリマーポスト３０８の長さは設計仕様により変更可能であり、それに対応して、調節具５００の厚さを調節することができる。
【００３６】
調節具５００もシリコンウェハであることができ、貫通孔５０２も収容穴６０６と同じく、シリコンウェハを湿式エッチングまたは乾式エッチングして形成することができる。
【００３７】
図１１に示すように、半導体ウェハ３００をハンダボール４００側に加圧して、ハンダボール４００と導電性ポリマーポスト３０８とを接合させることができる。
【００３８】
図１２は、本発明のまた他の実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。本実施例による半導体装置の製造方法は、内壁８０４が、左右対称に湾曲する収容穴８０６を含むハンダボール接合用治具８００を用いて、ハンダボール４００を整列させることができる。
【００３９】
本実施例では、上述した本発明の一実施例でのハンダボール接合用治具８００だけを代替して行うことができる。
【００４０】
本実施例のハンダボール接合用治具８００は、シリコンウェハを乾式または湿式エッチングして収容穴８０６を形成することができる。湾曲する内壁８０４を有する収容穴８０６にハンダボール４００が載置されると、球状のハンダボール４００は重力により収容穴８０６の底面に配置されることになる。
【００４１】
このようにして、ハンダボール４００の高さ及び位置が一定になり、導電性ポリマーポスト３０８とハンダボール４００との整合度を向上させることができる。
【００４２】
なお、添付の図面からあきらかなように、収容穴６０６および７０６は四角錘状の穴であってもよく、収容穴８０６は、指先形状の穴であってもよい。さらに、収容穴の形状はこれらの形状に限られず、ハンダボール４００が重力により安定して載置されるように、ハンダボール４００の収容方向に断面積が小さくなる内壁を有する形状であれば良い。また、図２のステップＳ４００において、冶具また、図１０において、調節具５００の厚さ（ｔ）と収容穴７０６でのハンダボール４００が載置される深さ（ｌ）の合計は、導電性ポリマーポスト３０８の長さ（ｈ）とハンダボール４００の直径（ｄ）との合計より小さい方がよい。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来技術による半導体装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法を示す流れ図である。
【図３】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１２】本発明のまた他の実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
３００  半導体ウェハ
３０６  再配線層
３０８  導電性ポリマーポスト
５００  調節具
６００、７００、８００  ハンダボール接合用治具
６０６、７０６、８０６  収容穴
【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】
2009253267.tif 000009
【図８】
2009253267.tif 000010
【図９】
2009253267.tif 000011
【図１０】
2009253267.tif 000012
【図１１】
2009253267.tif 000013
【図１２】
2009253267.tif 000014