JP6328741B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、ポスト電極の形成方法及びポスト電極に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a post electrode forming method and a post electrode.
近年、携帯電話及びデジタルカメラ等の電子機器の小型化に伴い、電子機器に搭載される半導体装置のサイズの縮小が強く要求されている。特に、ウェハレベル・チップサイズパッケージ(WL−CSP)は、パッケージサイズを半導体チップサイズまで縮小可能である。例えば、特許文献1(特開2002−299496号公報)及び特許文献2(特許第4771658号公報)は、WL−CSPなどの半導体装置に適用可能な電極構造として、電解メッキ処理によって銅(Cu)層を2段に重ねたポスト電極を説明している。 In recent years, with the downsizing of electronic devices such as mobile phones and digital cameras, there is a strong demand for reducing the size of semiconductor devices mounted on electronic devices. In particular, the wafer level chip size package (WL-CSP) can reduce the package size to the semiconductor chip size. For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-299996) and Patent Document 2 (Japanese Patent No. 4771658) disclose copper (Cu) by an electrolytic plating process as an electrode structure applicable to a semiconductor device such as WL-CSP. A post electrode in which two layers are stacked is described.
しかしながら、電解メッキ処理によって半導体ウェハの表面の全域に複数のポスト電極を形成する場合には、半導体ウェハの表面における位置に応じてメッキ成長速度が異なるため、複数のポスト電極の高さに違いが生じる。特にポスト電極を高く形成する場合は、当現象である高さの違いが顕著に見られる。具体的にいえば、電解メッキ装置のカソード電極に近い領域では電界強度が高くメッキ成長速度が高いので、ポスト電極が高くなり、それ以外の電解強度が低い領域ではメッキ成長速度が低いので、ポスト電極が低くなる傾向がある。高いポスト電極を被覆するためにモールド樹脂を厚くすると、モールド樹脂内に発生する応力が大きくなり、ウェハの反り量を増加させることとなる。一方、ウェハ反り量を抑えるためにモールド樹脂をポスト電極以下の膜厚で形成すると、例えば液状樹脂による印刷樹脂封止の場合には、スキージがポスト電極に接触しポスト電極が倒れたり、折れたりする。またモールディング樹脂による樹脂封止の場合には、金型とポスト電極の接触によりウェハ割れの不良を生じ、歩留りが低下するという問題が生じる。 However, when a plurality of post electrodes are formed over the entire surface of the semiconductor wafer by electrolytic plating, the plating growth rate differs depending on the position on the surface of the semiconductor wafer, so there is a difference in the height of the plurality of post electrodes. Arise. In particular, when the post electrode is formed high, the difference in height, which is this phenomenon, is noticeable. Specifically, in the region close to the cathode electrode of the electroplating apparatus, the electric field strength is high and the plating growth rate is high, so that the post electrode is high, and in other regions where the electrolytic strength is low, the plating growth rate is low. The electrode tends to be low. When the mold resin is thickened to cover the high post electrode, the stress generated in the mold resin is increased and the amount of warpage of the wafer is increased. On the other hand, if the mold resin is formed with a film thickness equal to or smaller than that of the post electrode in order to suppress the amount of warpage of the wafer, for example, in the case of printing resin sealing with a liquid resin, the squeegee comes into contact with the post electrode and the post electrode falls down or breaks. To do. Further, in the case of resin sealing with a molding resin, there is a problem that the yield of the wafer decreases due to defective wafer cracking due to contact between the mold and the post electrode.
そこで、本発明の目的は、不良品発生頻度が低い半導体装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device with a low occurrence frequency of defective products.
本発明に係る半導体装置は、外周部に、メッキ電極と前記メッキ電極を内包する第1の領域とを備えた半導体ウェハと、前記第1の領域と前記第1の領域に隣接する前記半導体ウェハ上の領域である第2の領域とに設けられた第1の電極と、前記第2の領域において前記第1の電極上に形成された柱状の第2の電極とを備え、前記第2の領域に設けられた前記第1の電極と前記第1の電極上に形成された前記第2の電極とは第1ポスト電極を構成し、前記第1の領域に設けられた第1の電極は第2ポスト電極を構成することを特徴とする。 The semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor wafer having a plating electrode and a first region including the plating electrode on an outer peripheral portion, and the semiconductor wafer adjacent to the first region and the first region. A first electrode provided in a second region which is an upper region; and a columnar second electrode formed on the first electrode in the second region; The first electrode provided in the region and the second electrode formed on the first electrode constitute a first post electrode, and the first electrode provided in the first region is The second post electrode is configured.
本発明によれば、ポスト電極の不良品発生頻度が低下するので、半導体装置の歩留りを上げることができる。 According to the present invention, since the frequency of defective post electrode products is reduced, the yield of semiconductor devices can be increased.
以下に説明する実施の形態に係る半導体装置の製造方法及び半導体装置は、WL−CSPにおいて、樹脂を厚さ方向に貫通するポスト電極及びその形成方法を特徴とする。 A method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device according to embodiments described below are characterized by a post electrode that penetrates resin in a thickness direction and a method for forming the same in WL-CSP.
《1》第1の実施形態
《1−1》第1の実施形態の製造方法
図1(a)〜(e)は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図(その1)であり、図2(a)〜(d)は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図(その2)である。図2(a)は、図1(e)に続く工程を示す。また、図3(a)及び(b)は、第1の実施形態に係る半導体装置の要部を示す概略断面図及び平面図である。また、図4は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を示すフローチャートである。
<< 1 >> First Embodiment << 1-1 >> Manufacturing Method of First Embodiment FIGS. 1A to 1E are schematic cross-sectional views showing steps of a semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. FIGS. 2A to 2D are schematic cross-sectional views (No. 2) showing the steps of the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2A shows a process following FIG. FIGS. 3A and 3B are a schematic cross-sectional view and a plan view showing the main part of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 4 is a flowchart showing the steps of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment.
先ず、図1(a)に示されるように、基板101上、例えば、ウェハプロセスが完了した状態の半導体ウェハ101上に絶縁膜102を介して導電部材としての複数の配線103を形成する。なお、半導体ウェハ101及び絶縁膜102の構造は、図示の例に限定されない。例えば、半導体ウェハ101上は、他の配線、他の絶縁膜、パッシベーション膜、ビア(VIA)等の他の構成要素を備えてもよい。また、複数の配線103は、図示の形状及び配置に限定されず、他の形状及び配置であってもよい。
First, as shown in FIG. 1A, a plurality of
次に、図1(b)に示されるように、配線103が形成された半導体ウェハ101に対し、半導体ウェハ全面に、第1のレジストの一例である第1のドライフィルム(1層目のドライフィルム)104を貼り付ける(図4におけるステップS1)。次に、図1(b)に示されるように、リソグラフィ技術に基づく露光及び現像処理を用いて、配線103上に第1のドライフィルム104を厚さ方向に貫通する複数の第1の開口部(第1のホール)104aを形成する(図4におけるステップS2,S3)。
Next, as shown in FIG. 1B, a first dry film (first layer dry film) which is an example of a first resist is formed on the entire surface of the
次に、図1(c)に示されるように、柱状の1段目の電極である第1の電極105を電解メッキにより形成する(図4におけるステップS4)。第1の電極105は、通常は、銅(Cu)電極であるが、他の金属の電極(例えば、金、パラジウムなど)とすることも可能である。このとき、第1のドライフィルム104の第1の開口部104a内のみに第1の電極105は形成される。また、図1(c)に示されるように、第1の電極105の上面は、第1のドライフィルム104の上面よりも低くなるように、第1の電極105を形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, a
電解メッキ処理によって半導体ウェハ101の表面の全域に複数の第1の電極を形成する場合には、半導体ウェハ101の表面における位置に応じてメッキ成長速度が異なるため、複数の第1の電極105の高さに違いが生じる。例えば、電解メッキ装置のカソード電極が接触する場所に近い電界強度の高い領域ではメッキ成長速度が高いので、第1の電極105が高くなり、カソード電極の接触する場所から遠い電解強度が低い領域ではメッキ成長速度が低いので、第1の電極105が低くなる傾向がある。このため、複数の第1の電極105は、第1の電極の上面が第1の所定値H1以下の高さの位置となる第1領域131における複数の第1の電極105aと、第1の電極の上面が第1の所定値H1より高い高さの位置となる第2領域132における少なくとも1つの第1の電極105bとを含む。
When a plurality of first electrodes are formed over the entire surface of the semiconductor wafer 101 by electrolytic plating, the plating growth rate differs depending on the position on the surface of the
次に、図1(d)に示されるように、半導体ウェハ101上の第1のドライフィルム104上に第2のドライフィルム106を貼り付ける(図4におけるステップS5)。
Next, as shown in FIG. 1D, the second
次に、図1(e)に示されるように、リソグラフィ技術に基づく露光及び現像処理を用いて、第1領域131における複数の第1の電極105a上に、第1の開口部104aに重なり、第2のドライフィルム106を厚さ方向に貫通する第2の開口部(第2のホール)106aを形成する(図4におけるステップS6,S7)。第2の電極107を形成しない領域である第2領域132は、例えば、1又は複数の矩形の単位領域であり、半導体ウェハ101に形成される1又は複数チップの領域とすることができる。また、第2の電極107を形成しない領域である第2領域132は、1チップ内の一部の領域でもあってもよい。
Next, as shown in FIG. 1E, the
次に、図2(a)に示されるように、第1領域131内の第1の電極105a上に2段目の電極である第2の電極107を電解メッキ処理により形成する(図4におけるステップS8)。第2の電極107は、通常は、Cu電極であるが、他の金属の電極(例えば、金、パラジウムなど)とすることも可能である。第1の実施形態においては、第1の電極105aと第2の電極107を重ね合わせた柱状の構造体が、ポスト電極108である。このとき、第2のドライフィルム106の第2の開口部106a内に第2の電極107は形成される。なお、ポスト電極108が最終構造として2段構成であり、半導体ウェハ101上に複数のポスト電極108を形成する場合には、電解メッキ装置のカソード電極が接触する場所から遠い位置(例えば、半導体ウェハ101の中心付近)と近い位置(例えば、半導体ウェハ101の周辺部)におけるメッキ成長速度が異なる場合があるが、一部又は全ての第2の電極107の頂部が、第2のドライフィルム106の上面よりも高くなるように形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 2A, a
ただし、ドライフィルムを3層以上重ねて用いる場合には、第1の電極105と同様に、第2の電極107の上面を、第2のドライフィルム106の上面よりも低く形成する。
However, in the case where three or more layers of dry films are used, the upper surface of the
次に、図2(b)に示されるように、第2及び第1のドライフィルム106及び104を薬液処理等により除去する(図4におけるステップS9)。
Next, as shown in FIG. 2B, the second and first
次に、必要に応じて、配線103上に部品(例えば、図3における112)を実装する(図4におけるステップS10)。部品112は、発光素子、受光素子、或は発振素子やセンサ等のチップ又はパッケージ化された電子部品であり、その種類及び数量は限定されない。部品112は、実装された部品112の上面が、最も低いポスト電極108の上面よりも低い位置になるように、選択する。言い換えれば、ポスト電極108の高さが、実装される部品112の上面よりも高くなるように、ポスト電極108の高さ(重ねる電極の段数)を選択する必要がある。積層するドライフィルムの枚数を増やすことでポスト電極108の高さを高くすることが可能である。なお、半導体ウェハ101内に機能素子が形成されている場合には、配線103上に部品112を実装しないこともある。
Next, if necessary, a component (for example, 112 in FIG. 3) is mounted on the wiring 103 (step S10 in FIG. 4). The
その後、図2(c)に示されるように、半導体ウェハ101全面を樹脂109により封止する(図4におけるステップS11)。
Thereafter, as shown in FIG. 2C, the entire surface of the
次に、図2(d)に示されるように、樹脂109により封止が完了した半導体ウェハ101において、樹脂109を研削し、ポスト電極108を露出させる(図4におけるステップS12)。研削後のポスト電極108の高さは、ポスト電極108の頂部が、部品112の頂部よりも高い位置になるように形成する。樹脂109としては、例えば、モールディングの封止樹脂又は液状(ペースト)樹脂による印刷封止などがある。
Next, as shown in FIG. 2D, in the
その後、ポスト電極108上に半田ペーストを印刷し、リフロー処理を行い、半球状の半田端子を形成する(図4におけるステップS13)。以上の工程により、WL−CSPにおいて、配線上に部品を実装し、部品を樹脂で封止した半導体装置が完成する。
Thereafter, a solder paste is printed on the
レジストマスクを多段に積層してポスト電極の形成を行う際、レジストマスクの1段目の開口部の電解集中が生じる領域に、2段目のレジストマスクの2段目に開口部を設けないことにより、1段目のレジストマスクの電解集中箇所と2段目のレジストマスクの電解集中箇所を任意に移動(すなわち、任意の位置に設定)する。すなわち、1段目のレジストマスクにより電解メッキで形成された1段目の電極のメッキ成長速度が高い箇所と、2段目のレジストマスクにより電解メッキで形成された2段目の電極のメッキ成長速度が高い箇所を変更する。換言すれば、レジストマスクを多段に積層してポスト電極の形成を行う際、1段目のレジストマスクの開口部の位置と2段目のレジストマスクの開口部の位置と一部を変更することによりメッキ成長速度が相対的に高い箇所を変更する。 When forming a post electrode by stacking resist masks in multiple stages, do not provide an opening in the second stage of the second resist mask in a region where electrolytic concentration occurs in the first stage of the resist mask. Thus, the electrolytic concentration location of the first-stage resist mask and the electrolytic concentration location of the second-stage resist mask are arbitrarily moved (that is, set to an arbitrary position). That is, the plating growth rate of the first-stage electrode formed by electrolytic plating with the first-stage resist mask is high, and the plating growth of the second-stage electrode formed by electrolytic plating with the second-stage resist mask. Change the part where the speed is high. In other words, when the post electrodes are formed by stacking resist masks in multiple stages, the position of the opening of the first resist mask and the position and part of the opening of the second resist mask are changed. The location where the plating growth rate is relatively high is changed.
《1−2》第1の実施形態の半導体装置
図2(d)又は図3に示されるように、第1の実施形態に係る半導体装置は、半導体ウェハ101と、半導体ウェハ101上に、例えば、絶縁膜102を介して備えられた複数の配線103と、複数の配線103上に、電解メッキ処理により形成された複数の第1の電極105と、複数の第1の電極105のうちの第1の所定値H1以下の高さの位置を上面とする第1の電極105a上に、電解メッキ処理により形成された第2の電極107と、第1の電極105を封止すると共に第2の電極107の側面を封止する樹脂109とを有している。積層された第1の電極105aと第2の電極107とが、上面を樹脂109から露出させるポスト電極108を構成し、第2の電極107が積層されない第1の電極105bは樹脂109によって封止されている。
<< 1-2 >> Semiconductor Device of First Embodiment As shown in FIG. 2D or FIG. 3, the semiconductor device according to the first embodiment includes a
《1−3》第1の実施形態の効果
電解メッキ処理により形成される第1の電極105及び第2の電極107は半導体ウェハ101の外周側、特に、電解メッキ装置のカソード電極143が接触する場所の近傍が急激に高くなる特性を持ち、半導体ウェハ101の面内のポスト電極の高さのバラツキを大きくする。図5は、電解メッキ装置によって半導体ウェハの表面に形成された電極の高さの分布の一例を概略的に示す図である。また、図6は、第1の電極形成後、第2の電極形成後、及び第3の電極形成後のポスト電極の位置と高さの関係を示す図であり、図7(a)及び(b)は、比較例の半導体装置の製造プロセスと第1の実施形態に係る半導体装置の製造プロセスとを対比して示す概略断面図である。図5において、電界集中の小さい領域(白色)を140aで示し、電界集中が中間の領域(細線のハッチング領域)を140bで示し、電界集中が大きい領域(太線のハッチング領域)を140cで示している。図5に示されるように、電解強度の高いカソード電極143が接触する場所の近傍では、局所的に、メッキ成長速度が高いので、本発明を適用しない場合には、図6や図7(a)の比較例のように、最も高いポスト電極と最も低いポスト電極のとの差D0は非常に大きくなる。この場合には、最も高いポスト電極に合わせて樹脂を厚くすると、樹脂内に発生する応力が大きくなり、ウェハの反り量を増加させることとなる。一方、ウェハの反り量を抑えるために樹脂をポスト電極以下の膜厚で形成すると、例えば液状樹脂による印刷樹脂封止の場合には、スキージがポスト電極に接触しポスト電極が倒れたり、折れたりする。またモールディング樹脂による樹脂封止の場合には、金型とポスト電極の接触によりウェハ割れの不良発生の頻度が増加し、歩留りが低下する。
<< 1-3 >> Effects of the First Embodiment The
より具体的に説明すれば、既存のWL−CSPのポスト電極(Cuポスト)の高さは50〜120μm程度であるが、部品実装用のWL−CSPではポスト電極の高さを250μm以上とすることがある。このため、ドライフィルム及び電極を積層して250μm以上のポスト電極を形成するが、電極を積層する度に半導体ウェハの面内におけるポスト電極の高さのバラツキは増加する。図6は、第1の電極(1段のCuポスト)、第2の電極(2段のCuポスト)、第3の電極(3段のCuポスト)を積層した際の、半導体ウェハ101の面内におけるポスト電極の高さバラツキを示す。図6からわかるように、1段のCuポスト(第1の電極)の高さのバラツキは、最大で10μm程度であるが、2段のCuポスト(第1の電極と第2の電極の2段)の高さのバラツキは最大で20μm程度となり、3段のCuポスト(第1の電極と第2の電極と第3の電極の3段)の高さのバラツキは最大で35μm程度となる。樹脂109は、最も高くなったポスト電極以上の厚さとする必要があり、樹脂の膜厚の増加により生じる応力がウェハの反り量を増加させるため樹脂による封止後の工程においてウェハ加工上の問題が生じやすくなる。
More specifically, the height of the post electrode (Cu post) of the existing WL-CSP is about 50 to 120 μm, but the height of the post electrode is 250 μm or more in the WL-CSP for component mounting. Sometimes. For this reason, a dry film and an electrode are laminated to form a post electrode having a thickness of 250 μm or more. However, each time an electrode is laminated, the variation in the height of the post electrode in the plane of the semiconductor wafer increases. FIG. 6 shows the surface of the
図7(a)には、比較例の半導体装置の製造プロセスによって製造された複数のポスト電極の高さのばらつきの最大値(高さの差の最大値)D0が示されており、図7(b)には、第1の実施形態に係る半導体装置の製造プロセスによって製造された複数のポスト電極の高さのばらつきの最大値(高さの差の最大値)D1が示されている。図7(a)に比較例として示されるように、電解メッキ装置のカソード電極(図5の143)が接触する場所に近い領域132aにポスト電極107aを形成した場合には、図7(a)に示されるポスト電極の高さのばらつきの最大値D0は大きくなる。これに対し、第1の実施形態に係る半導体装置製造方法によれば、図7(b)に示されるように、最も高いポスト電極と最も低いポスト電極のとの差(複数のポスト電極の高さばらつきの最大値)D1は、領域132aにポストを形成した場合の図7(a)に示される差D0よりも、遙かに小さくなる。すなわち、メッキ装置のカソード電極143が接触する場所から遠い領域と比較し、メッキ装置のカソード電極143が接触する場所近傍のポスト電極高さが高くなる現象が抑制されるため、ポスト電極を被覆する樹脂を薄く形成することが可能であり、樹脂内に発生する応力に起因する半導体ウェハ101の反り量を抑制し、その後の半導体ウェハ加工上の問題を生じ難くすることができる。
FIG. 7A shows a maximum value D0 of height variation (maximum value of height difference) D0 of the plurality of post electrodes manufactured by the manufacturing process of the semiconductor device of the comparative example. (B) shows a maximum value (maximum value of height difference) D1 of the variation in height of the plurality of post electrodes manufactured by the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment. As shown in FIG. 7A as a comparative example, when the
また、第1の実施形態においては、電解メッキ処理のマスクとして第1のドライフィルム104を用いて第1の電極105を形成した後、第2のドライフィルム106を用いて第2の電極107を形成することによって、高さの高いポスト電極108を形成する。このように、ポスト電極108の形成工程を2回に分けることにより、ポスト電極108の電解メッキ処理におけるドライフィルムのアスペクト比を下げることが可能となり、ポスト電極内部に空洞を生じることなく、部品実装に必要なポスト電極の高さを確保することができる。
In the first embodiment, the
また、第1のドライフィルム104をマスクとした第1の電極105の上部の高さを、第1のドライフィルム104の上面より低くすることにより、第2のドライフィルム106の貼付け時の密着性低下の原因となる第1の電極105の飛び出しを抑制することが可能となる。
In addition, by making the height of the upper portion of the
さらに、第1のドライフィルム104の現像は、パターン頂部を広げるという傾向を持つ。これにより、第1のドライフィルム104と第2のドライフィルム106の界面の位置であって、ポスト電極108の外周面には、図3(a)及び(b)に示されるように、周方向に長い環状の外周突起部(段差)110が生じる。この突起部110によって、樹脂109からのポスト電極108が抜けることを防止することができるという効果が得られる。
Furthermore, the development of the first
さらに、第1の実施形態においては、第1の電極105aと第2の電極107の継ぎ目(接合位置)111を、応力集中箇所である第1のドライフィルム104と第2のドライフィルム106の界面(この界面位置には、図3(a)及び(b)に示されるような、周方向に長い環状の外周突起部(段差)110が形成される)より下にしている。接合位置と応力集中箇所を異ならせることによりポスト電極の強度を上げることが可能となる。また、第1のドライフィルム104と第2のドライフィルム106の界面に生じるポスト電極の段差110により樹脂109からのポスト電極抜けを抑制することが可能となる。
Furthermore, in the first embodiment, the joint (bonding position) 111 between the
なお、第2領域132は、電解メッキ条件毎にメッキ速度が急激に上昇する領域を事前に把握し、決定することが可能である。
Note that the
《2》第2の実施形態
《2−1》第2の実施形態の製造方法
図8(a)及び(b)は、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を示す概略断面図であり、図9は、第2の実施形態に係る半導体装置の要部を示す概略断面図である。なお、第2の実施形態においては、第1の実施形態と共通のプロセスを示す図1(a)〜(e)及び図2(a)をも参照する。第2の実施形態を示す図8(a)は、図2(a)の次の工程である。また、第2の実施形態においては、図1(a)〜(e)及び図2(a)における領域131,132は、領域231,232と読み替える。また、図10は、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を示すフローチャートである。第2の実施形態は、ポスト電極208を、第1の電極105と第2の電極107と第3の電極207からなる3段の電極の積層構造としている点が、ポスト電極108を2段の電極の積層構造とする第1の実施形態と相違する。なお、本発明は、4段以上の電極の積層構造とするポスト電極の形成にも適用することができる。
<< 2 >> Second Embodiment << 2-1 >> Manufacturing Method of Second Embodiment FIGS. 8A and 8B are schematic cross-sectional views showing steps of a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the semiconductor device according to the second embodiment. In the second embodiment, reference is also made to FIGS. 1 (a) to 1 (e) and FIG. 2 (a) showing processes common to the first embodiment. FIG. 8A showing the second embodiment is the next step of FIG. In the second embodiment, the
第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、半導体ウェハ101上にポスト電極208を形成するためのプロセスの開始前に、第2の実施形態に係る半導体装置の製造に使用する半導体ウェハ101と同じ構造を持つ測定用の半導体ウェハ及びフォトレジストを用いて、第1の電極105の上面が第1の所定値(図8(a)におけるH1)以下の高さの位置となる半導体ウェハ101上の第1領域231と、第1の電極105の上面が第1の所定値(図8(a)におけるH1)を超える高さの位置となる半導体ウェハ101上の第2領域232とを検出する。第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、この検出結果を用いて、第2のドライフィルム106の第2の開口部106aを第1領域231において形成し、第2領域232において開口部を形成しない(図10におけるステップS5〜S7)。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, the semiconductor wafer used for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment is started before the process for forming the
また、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、第2の実施形態に係る半導体装置の製造に使用する半導体ウェハ101と同じ構造を持つ測定用の半導体ウェハ及びフォトレジストを用いて、第2の電極107の上面が第2の所定値(図8(a)におけるH2)以下の高さの位置となる半導体ウェハ101上の第3領域234と、第2の電極107の上面が第2の所定値(図8(a)におけるH2)を超える高さの位置となる半導体ウェハ101上の第4領域233とを検出する。第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、この検出結果を用いて、第3のドライフィルム206の第3の開口部206aを第3領域234において形成し、第4領域233において開口部を形成しない(図10におけるステップS21〜S23)。第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いることによって、ポスト電極208の高さのバラツキを小さくできるので、ポスト電極の不良品発生頻度を低くできる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, a measurement semiconductor wafer and a photoresist having the same structure as the
第1の実施形態の場合と同様に、半導体ウェハ101上に絶縁膜102を介して複数の配線103を形成し、第1のドライフィルム104を貼り付ける(図10におけるステップS1)、配線103上に第1のドライフィルム104を厚さ方向に貫通する複数の第1の開口部104aを形成し(図10におけるステップS2,S3)、電解メッキ処理により、1段目の電極である第1の電極105を形成する(図10におけるステップS4)。
As in the case of the first embodiment, a plurality of
次に、第1の実施形態の場合と同様に、第2のドライフィルム106を貼り付ける(図10におけるステップS5)、第1領域231上に第2のドライフィルム106を厚さ方向に貫通する複数の第2の開口部106aを形成し(図10におけるステップS6,S7)、電解メッキ処理により、2段目の電極である第2の電極107を形成する(図10におけるステップS8)。
Next, as in the case of the first embodiment, the second
次に、第2のドライフィルム106上に第3のドライフィルム206を貼り付ける(図10におけるステップS21)。次に、図8(a)に示されるように、リソグラフィ技術に基づく露光及び現像処理を用いて、第3領域234における複数の第2の電極107上に、第2の開口部106aに重なり、第3のドライフィルム206を厚さ方向に貫通する第3の開口部(第3のホール)206aを形成する(図10におけるステップS22,S23)。第3の電極207を形成しない領域である第4領域233は、例えば、1又は複数の矩形の単位領域であり、半導体ウェハ101に形成される1又は複数チップの領域とすることができる。また、第3の電極207を形成しない領域である第4領域233は、1チップ内の一部の領域でもあってもよい。
Next, the 3rd
次に、図8(b)に示されるように、第3領域234内の第2の電極107上に3段目の電極である第3の電極207を電解メッキにより形成する(図10におけるステップS24)。第3の電極207は、通常は、Cu電極であるが、他の金属の電極(例えば、金、パラジウムなど)とすることも可能である。第2の実施形態においては、第1の電極105aと第2の電極107と第3の電極207を重ね合わせた柱状の構造体が、ポスト電極208である。このとき、第3のドライフィルム206の第3の開口部206a内に第3の電極207は形成される。なお、ポスト電極208が最終構造として3段構成であり、半導体ウェハ101上に複数のポスト電極208を形成する場合には、電解メッキ装置のカソード電極143が接触する場所から遠い位置(例えば、半導体ウェハ101の中心付近)と近い位置(例えば、半導体ウェハ101の周辺部)におけるメッキ成長速度が異なる場合があるが、一部又は全ての第3の電極207の頂部が、第3のドライフィルム206の上面よりも高くなるように形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 8B, a
ただし、ドライフィルムを4層以上重ねて用いる場合には、第1及び第2の電極105,107と同様に、第3の電極207の上面を、第3のドライフィルム206の上面よりも低く形成する。
However, in the case where four or more layers of dry films are used, the upper surface of the
次に、第3、第2、及び第1のドライフィルム206、106及び104を薬液処理等により除去し(図10におけるステップS9)、必要に応じて、配線103上に部品(例えば、図9における112)を実装する(図10におけるステップS10)。部品112は、実装された部品112の上面が、最も低いポスト電極208の上面よりも低い位置になるように、選択する。なお、配線103上に部品112を実装しないこともある。
Next, the third, second, and first
その後、半導体ウェハ101全面を樹脂209により封止し(図10におけるステップS11)、樹脂209を研削し、ポスト電極208を露出させる(図10におけるステップS12)。研削後のポスト電極208の高さは、ポスト電極208の頂部が、部品112の頂部よりも高い位置になるように形成する。
Thereafter, the entire surface of the
その後、ポスト電極208上に半田ペーストを印刷し、リフロー処理を行い、半球状の半田端子を形成する(図10におけるステップS13)。以上の工程により、WL−CSPにおいて、配線上に部品を実装し、部品を樹脂209で封止した半導体装置が完成する。
Thereafter, a solder paste is printed on the
レジストマスクを多段に積層してポスト電極の形成を行う際、1段目のレジストマスクの1段目の開口部の電解集中が生じる領域には、2段目のレジストマスクに2段目の開口部を設けず、2段目のレジストマスクの2段目の開口部の電解集中が生じる領域に3段目のレジストマスクの3段目の開口部を設けないことにより、1段目のレジストマスクの電解集中箇所と2段目のレジストマスクの電解集中箇所と3段目のレジストマスクの電解集中箇所を任意に移動(すなわち、任意の位置に設定)する。すなわち、1段目のレジストマスクにより電解メッキで形成された1段目の電極のメッキ成長速度が高い箇所と、2段目のレジストマスクにより電解メッキで形成された2段目の電極のメッキ成長速度が高い箇所と、3段目のレジストマスクにより電解メッキで形成された3段目の電極のメッキ成長速度が高い箇所を変更(すなわち、任意の位置に設定)する。換言すれば、レジストマスクを多段に積層してポスト電極の形成を行う際、レジストマスクの1段目と他段目の開口部の一部を変更することによりメッキ成長速度が相対的に高い箇所を変更する。 When forming a post electrode by stacking resist masks in multiple stages, the second stage resist mask has a second stage opening in a region where electrolytic concentration occurs in the first stage opening of the first stage resist mask. The first-stage resist mask is not provided by providing the third-stage opening of the third-stage resist mask in the region where the electrolytic concentration of the second-stage opening of the second-stage resist mask occurs. The electrolytic concentration point of the second step, the electrolytic concentration point of the second-stage resist mask, and the electrolytic concentration point of the third-stage resist mask are arbitrarily moved (that is, set to an arbitrary position). That is, the plating growth rate of the first-stage electrode formed by electrolytic plating with the first-stage resist mask is high, and the plating growth of the second-stage electrode formed by electrolytic plating with the second-stage resist mask. A location where the speed is high and a location where the plating growth rate of the third-stage electrode formed by electrolytic plating with the third-stage resist mask is high are changed (that is, set at an arbitrary position). In other words, when the post electrodes are formed by laminating resist masks in multiple stages, the plating growth rate is relatively high by changing part of the openings in the first and other stages of the resist mask. To change.
図9に示されるように、第2の実施形態に係る半導体装置は、半導体ウェハ101と、半導体ウェハ101上に、例えば、絶縁膜102を介して備えられた複数の配線103と、複数の配線103上に、電解メッキ処理により形成された複数の第1の電極105と、複数の第1の電極105のうちの第1の所定値H1以下の高さの位置を上面とする第1の電極105a上に、電解メッキ処理により形成された第2の電極107と、複数の第2の電極107のうちの第2の所定値H2(H2>H1)以下の高さの位置を上面とする第2の電極107上に、電解メッキ処理により形成された第3の電極207と、第1の電極105及び第2の電極107を封止すると共に第3の電極207の側面を封止する樹脂209とを有している。なお、図9に示されるように、積層され第1の電極105aと第2の電極107と第3の電極207とが、上面を樹脂209から露出させるポスト電極208を構成し、図9には示していないが、図8(b)に示されるように、第3の電極207が積層されない第1の電極105b及び第2の電極107bは樹脂209によって封止されている。
As illustrated in FIG. 9, the semiconductor device according to the second embodiment includes a
《2−2》第2の実施形態の効果
図11(a)には、比較例の半導体装置の製造プロセスによって製造された複数のポスト電極の高さのばらつきの最大値(高さの差の最大値)D10が示されており、図11(b)には、第2の実施形態に係る半導体装置の製造プロセスによって製造された複数のポスト電極の高さのばらつきの最大値(高さの差の最大値)D11が示されている。図11(a)に比較例として示されるように、電解メッキ装置のカソード電極(図5の143)が接触する場所に近い領域233aにポスト電極207aを形成した場合には、図11(a)に示されるポスト電極の高さのばらつきの最大値D10は大きくなる。これに対し、第2の実施形態に係る半導体装置製造方法によれば、図11(b)に示されるように、最も高いポスト電極と最も低いポスト電極のとの差(複数のポスト電極の高さばらつきの最大値)D11は、領域233aにポストを形成した場合の図11(a)に示される差D10よりも、遙かに小さくなる。すなわち、電解メッキ装置のカソード電極143が接触する場所から遠い領域と比較し、電解メッキ装置のカソード電極143が接触する場所近傍でポスト電極の高さが高くなる現象が抑制されるため、ポスト電極を被覆する樹脂を薄く形成することが可能であり、樹脂内に発生する応力に起因する半導体ウェハ101の反り量を抑制し、その後の半導体ウェハ加工上の問題を生じ難くすることができる。
<< 2-2 >> Effect of Second Embodiment FIG. 11A shows the maximum value of the height variation (the difference in height) of the plurality of post electrodes manufactured by the manufacturing process of the semiconductor device of the comparative example. The maximum value) D10 is shown, and FIG. 11B shows the maximum value (height of the height variation of the plurality of post electrodes manufactured by the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment. The maximum difference) D11 is shown. As shown in FIG. 11A as a comparative example, when the
また、第1のドライフィルム104並びに第2のドライフィルム106の現像は、パターン頂部を広げるという傾向を持つ。これにより、第1のドライフィルム104と第2のドライフィルム106の界面は、ポスト電極208に図9に示されるような、周方向に長い環状の外周突起部(段差)110,210を生じ、この突起部110,210は、樹脂209からのポスト電極抜けを防止するという効果が得られる。
The development of the first
また、第2の実施形態によれば、ドライフィルム貼付け、ポスト電極メッキ工程を3回に分割し高いポスト電極を形成することにより、ポスト電極208の形成工程を3回に分けることとなり、ポスト電極208の電解メッキ処理におけるドライフィルムのアスペクト比を下げることが可能となるため、安価な装置を使用してもポスト電極内部に空洞を生じることなく、部品実装に必要なポスト電極の高さを確保することができる。
In addition, according to the second embodiment, the formation process of the
さらに、第2の実施形態においては、第1の電極105aと第2の電極107の継ぎ目(接合位置)111を、応力集中箇所である第1のドライフィルム104と第2のドライフィルム106の界面(この界面位置には、図9に示されるような、周方向に長い環状の外周突起部(段差)110が形成される)より下にし、第2の電極107と第3の電極207の継ぎ目(接合位置)211を、応力集中箇所である第2のドライフィルム106と第3のドライフィルム206の界面(この界面位置には、図9に示されるような、周方向に長い環状の外周突起部(段差)210が形成される)より下にしている。接合位置と応力集中箇所を異ならせることによりポスト電極の強度を上げることが可能となる。また、第1のドライフィルム104と第2のドライフィルム106の界面に生じるポスト電極の段差110、及び、第2のドライフィルム106と第3のドライフィルム206の界面に生じるポスト電極の段差210により樹脂209からのポスト電極抜けを抑制することが可能となる。
Furthermore, in the second embodiment, the joint (bonding position) 111 between the
なお、領域232,233は、電解メッキ条件毎にメッキ速度が急激に上昇する領域を事前に把握し、決定することが可能である。
In addition, the
101 半導体ウェハ、 102 絶縁膜、 103 配線、 104 第1のドライフィルム(第1のレジスト)、 104a 第1の開口部(ホール)、 105,105a,105b 第1の電極、 106 第2のドライフィルム(第2のレジスト)、 106a 第2の開口部(ホール)、 107 第2の電極、 108,208 ポスト電極、 109,209 樹脂、 112 部品、 110,210 外周突起部、 111,211 接合位置、 131,231 第1領域、 132,232 第2領域、 143 カソード電極、 206 第3のドライフィルム(第3のレジスト)、 206a 第3の開口部(ホール)、 207 第3の電極, 234 第3領域、 233 第4領域。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1の領域と前記第1の領域に隣接する前記半導体ウェハ上の領域である第2の領域とに設けられた第1の電極と、
前記第2の領域において前記第1の電極上に形成された柱状の第2の電極と
を備え、
前記第2の領域に設けられた前記第1の電極と前記第1の電極上に形成された前記第2の電極とは第1ポスト電極を構成し、
前記第1の領域に設けられた第1の電極は第2ポスト電極を構成する
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor wafer having a plating electrode and a first region containing the plating electrode on the outer periphery;
A first electrode provided in the first region and a second region which is a region on the semiconductor wafer adjacent to the first region;
A columnar second electrode formed on the first electrode in the second region, and
The first electrode provided in the second region and the second electrode formed on the first electrode constitute a first post electrode,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first electrode provided in the first region constitutes a second post electrode.
前記第1の領域と前記第1の領域に隣接する前記半導体ウェハ上の領域である第2の領域とに設けられた第1の電極と、A first electrode provided in the first region and a second region which is a region on the semiconductor wafer adjacent to the first region;
前記第2の領域において前記第1の電極上に形成された前記第1の電極と同一の素材の第2の電極とA second electrode made of the same material as the first electrode formed on the first electrode in the second region;
を備え、With
前記第2の領域に設けられた前記第1の電極と前記第1の電極上に形成された前記第2の電極とは第1ポスト電極を構成し、The first electrode provided in the second region and the second electrode formed on the first electrode constitute a first post electrode,
前記第1の領域に設けられた第1の電極は第2ポスト電極を構成するThe first electrode provided in the first region constitutes a second post electrode.
ことを特徴とする半導体装置。A semiconductor device.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 The first electrode, the semiconductor device according to claim 1 or 2, characterized in that it is formed on the conductive member provided on the main surface of the semiconductor wafer.
ことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3 , wherein the conductive member is formed on an insulating film formed on a main surface of the semiconductor wafer.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。 The second electrode, the semiconductor device according to claim 1, any one of 4, characterized in that the first outer peripheral protrusion long in the circumferential direction is formed.
前記複数の配線は、前記第1の電極が接続された第1の配線と、電子部品が接続された第2の配線とを含む
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の半導体装置。 The conductive member has a plurality of wires,
The semiconductor device according to claim 3 , wherein the plurality of wirings include a first wiring to which the first electrode is connected and a second wiring to which an electronic component is connected.
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