特許 7730350 半導体チップ及び半導体チップの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-08-19

(45)【発行日】2025-08-27

(54)【発明の名称】半導体チップ及び半導体チップの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20250820BHJP

【ＦＩ】

H01L21/92 602H

H01L21/92 602D

H01L21/92 604B

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2023104881

(22)【出願日】2023-06-27

(65)【公開番号】P2025004960

(43)【公開日】2025-01-16

【審査請求日】2025-02-21

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390022471

【氏名又は名称】アオイ電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145229

【弁理士】

【氏名又は名称】秋山 雅則

(74)【代理人】

【識別番号】100174573

【弁理士】

【氏名又は名称】大坂 知美

(74)【代理人】

【氏名又は名称】八島 耕司

(72)【発明者】

【氏名】脇坂 伸治

(72)【発明者】

【氏名】福島 正人

(72)【発明者】

【氏名】古屋 愛子

【審査官】豊島 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２６１１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２７５１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２８３４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００８４３８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６４－０５７６４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材の第１の主面上に設けられた電極パッドと、
前記基材の前記第１の主面上に設けられ、前記電極パッドを部分的に露出するための開口部が設けられたパッシベーション膜と、
前記電極パッドのうち前記開口部によって露出された部分と、前記開口部の内周面と、前記パッシベーション膜の上面における前記開口部の周辺部と、の上に設けられた台座部、及び、
前記台座部の上面内に設けられた柱部であって、該柱部の外形が、前記第１の主面を平面視した場合に、前記台座部の外形より小さく形成された柱部、
を有する柱状電極と、
前記柱部の上部に設けられたはんだ部と、
を備え、
前記台座部と前記柱部とは同じ材料から形成されており、
前記柱部は前記台座部の厚さの２倍以上の高さを有し、
前記パッシベーション膜は、前記開口部の周辺部に第１突起部を有し、
前記第１の主面を平面視した場合に、前記台座部は、前記第１突起部の外側まで形成され、前記柱部は、前記電極パッドの内側に形成されている、半導体チップ。

【請求項2】

前記電極パッドのうち前記開口部によって露出された部分と、前記開口部の内周面と、前記パッシベーション膜の上面における前記開口部の周辺部と、を覆って設けられたシード層を更に備え、
前記台座部は前記シード層上に設けられており、前記シード層と前記台座部とは前記第１の主面を平面視した場合に同一形状に形成される、
請求項１に記載の半導体チップ。

【請求項3】

前記台座部は、前記第１突起部の上に位置する第２突起部を有する、
請求項１に記載の半導体チップ。

【請求項4】

前記柱部の高さは１０μｍ以上であり、
前記台座部の厚さは５μｍ以下である、
請求項１に記載の半導体チップ。

【請求項5】

前記柱部の径は５～３０μｍの範囲にある、
請求項１に記載の半導体チップ。

【請求項6】

基材の第１の主面上に設けられた電極パッドと、
前記基材の前記第１の主面上に設けられ、前記電極パッドを部分的に露出するための第１の開口部が設けられたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜及び前記電極パッド上に設けられ、前記電極パッドを部分的に露出するための第２の開口部が設けられた絶縁膜と、
前記電極パッドのうち前記第２の開口部によって露出された部分と、前記絶縁膜の前記第２の開口部の内周面と、前記絶縁膜の上面における前記第２の開口部の周辺部と、の上に設けられた台座部、及び、
前記台座部の上面内に設けられた柱部であって、該柱部の外形が、前記第１の主面を平面視した場合に、前記台座部の外形より小さく形成された柱部、
を有する柱状電極と、
前記柱部の上部に設けられたはんだ部と、
を備え、
前記台座部と前記柱部とは同じ材料から形成されており、
前記柱部は前記台座部の厚さの２倍以上の高さを有し、
前記パッシベーション膜は、前記第１の開口部の周辺部に第１突起部を有し、
前記第１の主面を平面視した場合に、前記台座部は、前記第１突起部の外側まで形成され、前記柱部は、前記電極パッドの内側に形成されている、半導体チップ。

【請求項7】

第１の主面上に電極パッドが設けられ、且つ前記第１の主面上に、前記電極パッドを部分的に露出するための開口部が形成されたパッシベーション膜であって、前記開口部の周辺部に第１突起部を有する前記パッシベーション膜が設けられた基材を準備する工程と、
前記電極パッドのうち前記開口部によって露出された部分と、前記パッシベーション膜との上にシード層を形成する工程と、
前記シード層上に、めっきにより台座部を形成する工程と、
前記台座部の上面内に、めっきにより前記台座部の厚さの２倍以上の高さを有する柱部を形成する工程と、
前記柱部の上部にはんだ層を形成する工程と、
前記シード層の前記台座部に被覆されていない部分を、エッチングにより除去する工程と、
を有し、
前記台座部を、前記第１の主面を平面視した場合に、前記第１突起部の外側まで形成し、
前記柱部の外形を、前記第１の主面を平面視した場合に、前記電極パッドより内側に形成し、
前記台座部と前記柱部とは同じ材料を用いて形成する、半導体チップの製造方法。

【請求項8】

前記柱部を、前記電極パッドが前記開口部によって露出された領域の上にのみ位置するように形成する、
請求項７に記載の半導体チップの製造方法。

【請求項9】

前記柱部の高さを１０μｍ以上に形成し、
前記台座部の厚さを、５μｍ以下に形成する、
請求項７に記載の半導体チップの製造方法。

【請求項10】

前記柱部を、前記柱部の径が５～３０μｍの範囲にあるように形成する、
請求項７に記載の半導体チップの製造方法。

【請求項11】

第１の主面上に電極パッドが設けられ、且つ前記第１の主面上に、前記電極パッドを部分的に露出するための第１の開口部が設けられたパッシベーション膜であって、前記第１の開口部の周辺部に第１突起部を有する前記パッシベーション膜が設けられた基材を準備する工程と、
前記パッシベーション膜及び前記電極パッド上に、前記電極パッドを部分的に露出するための第２の開口部が設けられた絶縁膜を形成する工程と、
前記電極パッドのうち前記第２の開口部によって露出された部分と、前記絶縁膜との上にシード層を形成する工程と、
前記シード層上に、めっきにより台座部を形成する工程と、
前記台座部上に、めっきにより前記台座部の厚さの２倍以上の高さを有する柱部を形成する工程と、
前記柱部の上に、はんだ層を形成する工程と、
前記シード層の前記台座部に被覆されていない部分を、エッチングにより除去する工程と、
を有し、
前記台座部を、前記第１の主面を平面視した場合に、前記第１突起部の外側まで形成し、
前記柱部の外形を、前記第１の主面を平面視した場合に、前記電極パッドより内側に形成し、
前記台座部と前記柱部とは同じ材料を用いて形成する、半導体チップの製造方法。

【請求項12】

前記台座部は、前記第１の主面を平面視した場合の形状が方形である、
請求項１又は６に記載の半導体チップ。

【請求項13】

前記台座部を形成する工程では、前記台座部を、前記第１の主面を平面視した場合に、方形に形成する、
請求項７又は１１に記載の半導体チップの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体チップ及び半導体チップの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体チップを実装する方法としてフリップチップ実装が知られている。フリップチップ実装では、半導体チップ上の電極パッドと、配線基板上のパッド（ＦＣパッド）とは、柱状電極、はんだ等によって接合されている。

【0003】

咋今、半導体チップの高性能化、高集積化に伴い、電極パッドの配置ピッチの狭小化（ファインピッチ化）が進んでいる。パッドピッチが狭くなるにつれ、半導体チップに設けられる柱状電極を細く形成する必要が生ずる。また、柱状電極が細くなるに従い、柱状電極と電極パッドとの接合面積が減少し、製造工程中、実装基板の搭載時、基板実装後等に柱状電極の剥離、傾き等による不良が発生する可能性がある。

【0004】

そこで、特許文献１では、電極パッドやバンプの密着性を高めるための構成が開示されている。特許文献１では、半導体チップ上に、電極パッドと保護膜とが、配置されており、保護膜には電極パッドを露出するための開口が設けられる。また、保護膜上には１つの金属膜と、別の金属層とが積層され、別の金属層の上に柱状電極が形成される。また、柱状電極の上にはバンプが形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－２３５４２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、電極パッドの配置ピッチがより狭くなり、柱状電極をさらに細く形成する必要が生じた場合、特許文献１の構成では、柱状電極の径は、電極パッドを露出するための保護膜の開口よりも小さく形成することができないという問題がある。

【0007】

また、特許文献１の構成のように、導電膜を電解メッキのシード層として柱状電極を電解メッキにより形成する場合、柱状電極形成後、導電膜をエッチングにより除去する必要がある。そのエッチングの腐食作用により導電膜は逆円錐状に細くなり、柱状電極より導電膜の底面積は小さくなる。柱状電極の根元部分である導電膜の接合面積が減少することで、柱状電極の接合強度が低下する可能性がある。

【0008】

この問題は、特に電極パッドのピッチが４５μｍ～８５μｍであるような高集積半導体チップにおいて顕著に問題となる。

【0009】

そこで、半導体チップの高性能化、高集積化による、パッド配置ピッチのファインピッチ化に伴い、柱状電極を細く形成する必要が生じた場合に、柱状電極の接合面積の減少による密着強度の低下を防ぎ、不良発生等の問題を抑制することが求められている。

【0010】

本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、柱状電極が良好な密着強度を有する半導体チップ及び半導体チップ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】

【0011】

本開示の第１の態様に係る半導体チップは、
基材の第１の主面上に設けられた電極パッドと、
前記基材の前記第１の主面上に設けられ、前記電極パッドを部分的に露出するための開口部が設けられたパッシベーション膜と、
前記電極パッドのうち前記開口部によって露出された部分と、前記開口部の内周面と、前記パッシベーション膜の上面における前記開口部の周辺部と、の上に設けられた台座部、及び、
前記台座部の上面内に設けられた柱部であって、該柱部の外形が、前記第１の主面を平面視した場合に、前記台座部の外形より小さく形成された柱部、
を有する柱状電極と、
前記柱部の上部に設けられたはんだ部と、
を備え、
前記台座部と前記柱部とは同じ材料から形成されており、
前記柱部は前記台座部の厚さの２倍以上の高さを有し、
前記パッシベーション膜は、前記開口部の周辺部に第１突起部を有し、
前記第１の主面を平面視した場合に、前記台座部は、前記第１突起部の外側まで形成され、前記柱部は、前記電極パッドの内側に形成されている。

【0012】

本開示の第２の態様に係る半導体チップは、
基材の第１の主面上に設けられた電極パッドと、
前記基材の前記第１の主面上に設けられ、前記電極パッドを部分的に露出するための第１の開口部が設けられたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜及び前記電極パッド上に設けられ、前記電極パッドを部分的に露出するための第２の開口部が設けられた絶縁膜と、
前記電極パッドのうち前記第２の開口部によって露出された部分と、前記絶縁膜の前記第２の開口部の内周面と、前記絶縁膜の上面における前記第２の開口部の周辺部と、の上に設けられた台座部、及び、
前記台座部の上面内に設けられた柱部であって、該柱部の外形が、前記第１の主面を平面視した場合に、前記台座部の外形より小さく形成された柱部、
を有する柱状電極と、
前記柱部の上部に設けられたはんだ部と、
を備え、
前記台座部と前記柱部とは同じ材料から形成されており、
前記柱部は前記台座部の厚さの２倍以上の高さを有し、
前記パッシベーション膜は、前記第１の開口部の周辺部に第１突起部を有し、
前記第１の主面を平面視した場合に、前記台座部は、前記第１突起部の外側まで形成され、前記柱部は、前記電極パッドの内側に形成されている。

【0013】

本開示の第３の態様に係る半導体チップの製造方法は、
第１の主面上に電極パッドが設けられ、且つ前記第１の主面上に、前記電極パッドを部分的に露出するための開口部が形成されたパッシベーション膜であって、前記開口部の周辺部に第１突起部を有する前記パッシベーション膜が設けられた基材を準備する工程と、
前記電極パッドのうち前記開口部によって露出された部分と、前記パッシベーション膜との上にシード層を形成する工程と、
前記シード層上に、めっきにより台座部を形成する工程と、
前記台座部の上面内に、めっきにより前記台座部の厚さの２倍以上の高さを有する柱部を形成する工程と、
前記柱部の上に、はんだ部を形成する工程と、
前記シード層の前記台座部に被覆されていない部分を、エッチングにより除去する工程と、
を有し、
前記台座部を、前記第１の主面を平面視した場合に、前記第１突起部の外側まで形成し、
前記柱部の外形を、前記第１の主面を平面視した場合に、前記電極パッドより内側に形成し、
前記台座部と前記柱部とは同じ材料を用いて形成する。

【0014】

本開示の第４の態様に係る半導体チップの製造方法は、
第１の主面上に電極パッドが設けられ、且つ前記第１の主面上に、前記電極パッドを部分的に露出するための第１の開口部が設けられたパッシベーション膜であって、前記第１の開口部の周辺部に第１突起部を有する前記パッシベーション膜が設けられた基材を準備する工程と、
前記パッシベーション膜及び前記電極パッド上に、前記電極パッドを部分的に露出するための第２の開口部が設けられた絶縁膜を形成する工程と、
前記電極パッドのうち前記第２の開口部によって露出された部分と、前記絶縁膜との上にシード層を形成する工程と、
前記シード層上に、めっきにより台座部を形成する工程と、
前記台座部上に、めっきにより前記台座部の厚さの２倍以上の高さを有する柱部を形成する工程と、
前記柱部の上に、はんだ部を形成する工程と、
前記シード層の前記台座部に被覆されていない部分を、エッチングにより除去する工程と、
を有し、
前記台座部を、前記第１の主面を平面視した場合に、前記第１突起部の外側まで形成し、
前記柱部の外形を、前記第１の主面を平面視した場合に、前記電極パッドより内側に形成し、
前記台座部と前記柱部とは同じ材料を用いて形成する。

【発明の効果】

【0015】

本開示によれば、柱状電極が良好な密着強度を有する半導体チップ及び半導体チップの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態１に係る半導体チップの一部を模式的に示す上面図である。

【図2】図１におけるII－II線断面図である。

【図3】（ａ）～（ｃ）は実施形態１に係る半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。

【図4】（ａ）及び（ｂ）は実施形態１に係る半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。

【図5】（ａ）及び（ｂ）は実施形態１に係る半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。

【図6】（ａ）及び（ｂ）は実施形態１に係る半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。

【図7】実施形態２に係る半導体チップの一部を模式的に示す上面図である。

【図8】図７におけるVIII－VIII線断面図である。

【図9】（ａ）～（ｃ）は実施形態２に係る半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。

【図10】（ａ）及び（ｂ）は実施形態２に係る半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。

【図11】（ａ）及び（ｂ）は実施形態２に係る半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。

【図12】（ａ）及び（ｂ）は実施形態２に係る半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。

【図13】（ａ）は従来の半導体チップの構造を説明する図であり、（ｂ）は電極パッドとピラーとの接合部分の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照し、本実施形態に係る半導体チップ及び半導体チップの製造方法を説明する。

【0018】

（実施形態１）
実施形態１に係る半導体チップ１０を図１及び図２に示す。半導体チップ１０は、図１及び図２に示すように、基材１１、電極パッド１２、パッシベーション膜１３、シード層１４、柱状電極２０、及びはんだ１７、を備える。また、柱状電極２０は、台座部２１と、台座部２１の上に設けられた柱部２２とを備える。

【0019】

基材１１の内部には図示しない回路等が形成される。

【0020】

電極パッド１２は、基材１１の第１の主面（図２に示す上面）上に設けられる。電極パッド１２は、４５μｍ～８５μｍのピッチで配置され、例えば、５０μｍのピッチで配置される。

【0021】

パッシベーション膜１３は、基材１１の第１の主面上に設けられる。また、パッシベーション膜１３には、電極パッド１２を部分的に露出するための第１の開口部１３ａが設けられる。第１の開口部１３ａは、例えば正方形の平面形状を有する。一例として、第１の開口部１３ａは、一辺がそれぞれ３５μｍの正方形である。

【0022】

シード層１４は、例えば、Ｔｉ又はＷから形成され、後述するように柱状電極２０を電解メッキによって形成する際に使用される。シード層１４は、０．５μｍ～１μｍの厚さである。なお、シード層１４は、１層構造であってもよく、Ｔｉ又はＷからなる層の上に、Ｃｕからなる層を備える２層構造であってもよい。また、シード層１４は、図２に示すように、第１の開口部１３ａより一回り大きく形成されている。具体的には、シード層１４は、図２に示すように、電極パッド１２のうちパッシベーション膜１３の第１の開口部１３ａによって露出された部分と、第１の開口部１３ａの内周面と、パッシベーション膜１３の上面における第１の開口部１３ａの周辺部と、を覆うように設けられる。

【0023】

柱状電極２０は、台座部２１と、台座部２１の上に設けられた柱部２２とを備える。台座部２１は、シード層１４上に設けられており、電極パッド１２のうち第１の開口部１３ａによって露出された部分と、第１の開口部１３ａの内周面と、パッシベーション膜１３の上面における第１の開口部１３ａの周辺部と、の上に設けられる。また、台座部２１は、導体材料、例えば銅から形成される。詳細に後述するように、シード層１４は、台座部２１をマスクとしてエッチングすることで形成される。このため、台座部２１の外形はシード層１４の外形と同一、つまり図１及び図２に示すように、基材１１の第１の主面を平面視した場合に、台座部２１の輪郭と、シード層１４の輪郭とは同一の形状である。一例として、台座部２１は、図１に示すように、一辺が４５μｍの正方形に形成される。シード層１４の外形も台座部２１の外形と同じであるため、一辺が４５μｍの正方形に形成される。また、台座部２１の厚さは、ファインピッチに対応するため、５μｍ以下とすることが好ましい。なお、本明細書において、「同一の形状」には、製造上生ずる誤差が含まれる。

【0024】

柱部２２は、円柱状の形状である。柱部２２は、台座部２１と同じ材料から形成され、例えば、銅から形成される。なお、図２では、説明のために、台座部２１と柱部２２との間に境界が示されているが、台座部２１と柱部２２とは、同一の材料から形成され、更に連続するメッキによって形成されるために、実際は境目を有しない。このため、台座部２１と柱部２２とは良好な接合強度を有する。また、柱部２２は、第１の主面を平面視した場合に、柱部２２の外形は、台座部２１の外形より小さく形成されており、柱部２２は台座部２１の上面内に位置するように配置される。例えば、柱部２２の径は、基材１１の第１の主面を平面視した場合における台座部２１の幅及び長さより小さく、柱部２２は台座部２１の上面の領域内に位置する。柱部２２の径は、５～３０μｍである。柱部２２の高さは１０～３０μｍであり、例えば２５μｍである。台座部２１の一辺は、柱部２２の径と比較し、５μｍ～２０μｍ大きいことが好ましい。一例として柱部２２の径は２５μｍである場合、台座部２１は、一辺が４５μｍの正方形に形成されることが好ましい。

【0025】

柱部２２は、図１に示すように、第１の開口部１３ａの直上に配置される。換言すると、柱部２２は、電極パッド１２の第１の開口部１３ａによって露出された領域内に位置するように設けられる。また、柱部２２の径は、第１の開口部１３ａの一辺の長さより小さい。第１の開口部１３ａの一辺は、柱部２２の径より５～２０μｍ大きいことが好ましい。一例として、柱部２２の径は２５μｍである場合、第１の開口部１３ａの一辺は３５μｍであることが好ましい。

【0026】

はんだ１７は、柱部２２の上に設けられる。はんだ１７は、例えば、ＳｎＡｇから形成される。はんだ１７の高さは、一例として１０μｍである。

【0027】

（半導体チップの製造方法）
以下、半導体チップ１０の製造方法について図を用いて説明する。

【0028】

図３（ａ）に示すように、第１の主面上に、電極パッド１２、パッシベーション膜１３が形成された基材１１を準備する。基材１１内には図示しない回路等が形成されている。また、基材１１は、個片化前であり、複数の半導体チップがつながった状態である。従って、図３～図６では、１つの半導体チップが形成される領域を示している。

【0029】

図３（ｂ）に示すように、基材１１の第１の主面側にシード層５１を形成する。シード層５１は、スパッタ工法を用いて形成される。シード層５１は、例えば、０．５μｍ～１μｍの厚さの金属の薄膜であり、基材１１上の全面に形成する。シード層５１は、例えば、Ｔｉ、Ｗを用いて形成される。なお、シード層５１は、１層から構成されてもよく、Ｔｉ又はＷからなる層の上に、Ｃｕからなる層を備える２層構造であってもよい。

【0030】

シード層５１上に、台座部２１を形成するための第１のレジスト層５２を形成する。第１のレジスト層５２としては、感光性材料を使用する。第１のレジスト層５２は、液状のレジスト材料を、例えば、スピンコートのようなコーティング法を用いて塗布することで、形成される。

【0031】

次に、第１のレジスト層５２をパターニングし、図３（ｃ）に示すように、レジスト開口５２ａを形成する。具体的には、フォトマスクを使用し、露光装置で第１のレジスト層５２を露光して現像処理を行い、硬化させることにより、第１のレジスト層５２をパターニングする。ここで、レジスト開口５２ａの形状が台座部２１の形状に対応する。

【0032】

Ｃｕメッキを行い、図４（ａ）に示すように、台座部２１を形成する、Ｃｕメッキは、電解メッキ法を用いて行う。具体的には、シード層５１から給電し、所定の厚さになるようにメッキを行う。

【0033】

次に、図４（ｂ）に示すように、第１のレジスト層５２を、剥離液を用いて溶解させ、除去する。

【0034】

柱部２２を形成するためのメッキ用の第２のレジスト層５３を形成する。第２のレジスト層５３としては、感光性材料を使用する。第２のレジスト層５３は、液状のレジスト材料を、例えば、スピンコートのようなコーティング法を用いて塗布することで、形成される。また、液状のレジスト材料に代え、ドライフィルムをラミネート工法を用いて積層して、第２のレジスト層５３を形成してもよい。

【0035】

第２のレジスト層５３をパターニングし、図５（ａ）に示すように、レジスト開口５３ａを形成する。具体的には、フォトマスクを使用して、露光装置で露光を行い、現像処理を行って、硬化させることにより、パターニングを行う。また、レジスト開口５３ａの形状が柱部２２の形状に対応する。また、図１に示すように、基材１１の第１の主面を平面視した場合に、柱部２２が、パッシベーション膜１３の第１の開口部１３ａ内に位置するように、レジスト開口５３ａの位置を決定する。

【0036】

Ｃｕメッキを行い、図５（ｂ）に示すように、柱部２２を形成する。Ｃｕメッキは、電解メッキ法を用いて行う。具体的には、シード層５１から給電し、所定の厚さになるようにメッキを行う。

【0037】

続いて、図６（ａ）に示すように、はんだ層５４を形成するためのメッキを行う。Ｃｕメッキと同様に、電解メッキ法を用いて行う。具体的にはシード層５１から給電し、ＳｎＡｇのようなはんだ合金を、所定の厚さになるようにメッキを行う。

【0038】

第２のレジスト層５３を剥離液を用いて溶解させ、除去する。

【0039】

次に、シード層５１のうち、台座部２１に被覆されていない部分をエッチングによって除去する。これにより、図６（ｂ）に示すように、シード層５１は台座部２１下に位置する部分だけが残存し、シード層１４が形成される。シード層５１のエッチングの際、台座部２１はエッチングマスクのように機能するため、第１の主面を平面視した場合に、シード層１４の外形が台座部２１の外形と同一の形状に形成される。ここで、シード層１４の外周は、エッチングの際に一部が削られる可能性がある。従って、本明細書における「同一の形状」には、このような製造上生ずる誤差を含むものである。

【0040】

続いて、リフロー処理により、はんだ層５４を溶融させて、整形及び固着を行い、はんだ１７を形成する。次に、ダイシングによって個片化することで、半導体チップ１０が製造される。

【0041】

本実施形態によれば、柱状電極が良好な密着強度を有する半導体チップ及び半導体チップの製造方法が提供される。

【0042】

まず、比較のため、半導体チップの従来例を図１３（ａ）に示す。この例では、ピラーがシード層を介して電極パッド上に直接設けられている。この例では、半導体チップの高性能化、高集積化に伴い、ピラーを細くしなくてはならない場合に、ピラーと電極パッドとの接合面積が減少することにより密着強度が低下するという問題がある。密着強度が低下すると、半導体チップの製造時又は実装後に、ピラーの剥離、傾き、又は倒れのような不良が生ずる可能性があった。また、図１３（ｂ）に示すように、ピラーと電極パッドとの間に位置するシード層の外周がエッチングにより逆円錐状に細くなると、ピラー底部の接合面積が減少し、更なる強度低下を起こす可能性があった。

【0043】

これに対し、実施形態１の半導体チップ１０では、台座部２１と柱部２２とは、同一の材料から形成され、更に連続するメッキによって形成されるために、境目を有しない。このため、台座部２１と柱部２２とは、良好な接合強度を有する。また、シード層１４がエッチングにより細った場合でも、台座部２１と柱部２２との接合には影響を及ぼさない。また、台座部と柱部とを異なる材料を使用して形成する場合と比べて、製造工程が簡便になり、材料費や製造価格を抑えることもできる。加えて、本実施形態の半導体チップ１０では、台座部２１は柱部２２より広く形成されているため、異なる材料から形成されるシード層１４と台座部２１との接合面積は、柱部を、シード層を介して電極パッド上に直接設ける場合と比較して、広くすることができ、柱状電極２０と電極パッド１２との接合強度を高めることができる。

【0044】

（実施形態２）
実施形態２に係る半導体チップ３０及びその製造方法を図を用いて説明する。本実施形態の半導体チップ３０が実施形態１に係る半導体チップ１０と異なるのは、パッシベーション膜１３上に絶縁膜３１を有する点にある。実施形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0045】

実施形態２に係る半導体チップ３０を図７及び図８に示す。図８は、図７に示すVIII－VIII線断面図である。

【0046】

半導体チップ３０は、図７及び図８に示すように、基材１１、電極パッド１２、パッシベーション膜１３、絶縁膜３１、シード層１４、柱状電極２０、及びはんだ１７、を備える。また、柱状電極２０は、台座部２１と、台座部２１の上に設けられた柱部２２とを備える。

【0047】

電極パッド１２は、実施形態１と同様に、基材１１の第１の主面（図８に示す上面）上に設けられる。電極パッド１２は、４５μｍ～８５μｍのピッチで配置され、例えば、５０μｍのピッチで配置される。

【0048】

パッシベーション膜１３は、基材１１の第１の主面上に設けられる。また、パッシベーション膜１３には、電極パッド１２を部分的に露出するための第１の開口部１３ａが設けられる。第１の開口部１３ａは、例えば正方形の平面形状を有する。一例として、第１の開口部１３ａは、一辺がそれぞれ３５μｍの正方形である。

【0049】

絶縁膜３１は、絶縁性の材料、例えばポリイミドから形成される。また、絶縁膜３１には、電極パッド１２を露出するための第２の開口部３１ａが形成される。第２の開口部３１ａは、基材１１の第１の主面側から平面視した場合の平面形状が円形に形成されており、第２の開口部３１ａの内周面は、図８に示すように傾斜しており、第２の開口部３１ａの内径は、絶縁膜３１の上面から底面に向かって徐々に小さくなる。また、第２の開口部３１ａは、電極パッド１２を例えば直径１５μｍの円形状に露出するように形成される。ここで、図７に示す、第２の開口部３１ａは、絶縁膜３１と電極パッド１２との境界部分の形状を示しており、電極パッド１２が絶縁膜３１から露出する部分を示す。

【0050】

シード層１４は、例えば、Ｔｉ又はＷから形成され、後述するように柱状電極２０を電解メッキによって形成する際に使用される。シード層１４は、０．５μｍ～１μｍの厚さである。なお、シード層１４は、１層構造でも２層構造でもよい。また、シード層１４は、図８に示すように、第２の開口部３１ａより大きく形成されている。具体的には、シード層１４は、図８に示すように、電極パッド１２のうち、絶縁膜３１の第２の開口部３１ａによって露出された部分と、第２の開口部３１ａの内周面と、絶縁膜３１の上面における第２の開口部３１ａの周辺部と、を覆うように設けられる。

【0051】

柱状電極２０は、台座部２１と、台座部２１の上に設けられた柱部２２とを備える。台座部２１は、シード層１４上に設けられ、電極パッド１２のうち第２の開口部３１ａによって露出された部分と、絶縁膜３１の第２の開口部３１ａの内周面と、絶縁膜３１ａの上面における第２の開口部３１ａの周辺部と、の上に設けられる。本実施形態でも、台座部２１の外形は、シード層１４の外形と同一の形状、つまり、図７及び図８に示すように、基材１１の第１の主面を平面視した場合に、台座部２１の輪郭と、シード層１４の輪郭とは同一の形状である。一例として、台座部２１は、図７に示すように、一辺が４５μｍの正方形に形成される。シード層１４の外形も台座部２１の外形と同じであるため、一辺が４５μｍの正方形に形成される。また、台座部２１の厚さは、５μｍ以下とすることが好ましい。

【0052】

柱部２２は、円柱状の形状である。柱部２２は、台座部２１と同じ材料から形成され、例えば、銅から形成される。台座部２１と柱部２２とは、同一の材料から形成され、更に連続するメッキによって形成されるために、実際は図８のような境目を有しない。また、柱部２２は、台座部２１の上面内に設けられる。柱部２２は、第１の主面を平面視した場合に、柱部２２の外形は、台座部２１の外形より小さく形成されており、柱部２２は台座部２１の上面内に位置するように配置される。例えば、柱部２２の径は、基材１１の第１の主面側から平面視した場合における台座部２１の幅及び長さより小さく、柱部２２は台座部２１の上面内に配置されている。また、柱部２２の径は、５～３０μｍであり、高さは２５μｍである。台座部２１の一辺は、柱部２２の径と比較し、５μｍ～２０μｍ大きいことが好ましい。一例として台座部２１の一辺は４５μｍであり、柱部２２の径は２５μｍである。

【0053】

また、柱部２２は、実施形態１と同様に、図７に示すように、パッシベーション膜１３の第１の開口部１３ａの直上に配置される。また、柱部２２の径は、第１の開口部１３ａの一辺の長さより小さい。第１の開口部１３ａの一辺は、柱部２２の径より５～２０μｍ大きいことが好ましい。一例として、柱部２２の径が２５μｍである場合、第１の開口部１３ａの一辺は３５μｍであることが好ましい。

【0054】

はんだ１７は、柱部２２の上に設けられる。はんだ１７は、例えば、ＳｎＡｇから形成される。はんだ１７の高さは、一例として１０μｍである。

【0055】

（半導体チップの製造方法）
以下、半導体チップ３０の製造方法について図を用いて説明する。

【0056】

まず、第１の主面上に、電極パッド１２、パッシベーション膜１３が形成された基材１１を準備する。また、本実施形態でも基材１１は、個片化前である。

【0057】

基材１１上の電極パッド１２及びパッシベーション１３上に、絶縁材料、例えば感光性ポリイミドを塗布する。続いて、フォトマスクを使用し、露光装置で露光して現像処理をすることにより、図９（ａ）に示すように、電極パッド１２上に第２の開口部３１ａが形成された絶縁膜３１を形成する。

【0058】

続いて、図９（ｂ）に示すように、基材１１の第１の主面側にシード層５１を形成する。シード層５１は、スパッタ工法を用いて形成される。

【0059】

シード層５１上に、台座部２１を形成するための第１のレジスト層５２を形成する。第１のレジスト層５２は、感光性材料を使用して形成される。次に、第１のレジスト層５２をパターニングし、図９（ｃ）に示すように、レジスト開口５２ａを形成する。ここで、レジスト開口５２ａの形状が台座部２１の形状となる。

【0060】

Ｃｕメッキを行い、図１０（ａ）に示すように、台座部２１を形成する。Ｃｕメッキは、電解メッキ法を用いて行う。具体的には、シード層５１から給電し、所定の厚さになるようにメッキを行う。

【0061】

次に、図１０（ｂ）に示すように、第１のレジスト層５２を剥離液を用いて溶解させ、除去する。

【0062】

柱部２２を形成するためのメッキ用の第２のレジスト層５３を形成し、続いて第２のレジスト層５３をパターニングし、図１１（ａ）に示すように、レジスト開口５３ａを形成する。また、レジスト開口５３ａの形状が柱部２２の形状となる。また、基材１１の第１の主面側から平面視した場合に、柱部２２が、パッシベーション膜１３の第１の開口部１３ａ内に位置するように、レジスト開口５３ａの位置を決定する。

【0063】

Ｃｕメッキを行い、図１１（ｂ）に示すように、柱部２２を形成する。Ｃｕメッキは、電解メッキ法を用いて行う。具体的には、シード層５１から給電し、所定の厚さになるようにメッキを行う。

【0064】

続いて、図１１（ｂ）に示すように、はんだ層５４を形成するためのメッキを行う。Ｃｕメッキと同様に、電解メッキ法を用いて行う。具体的にはシード層５１から給電し、ＳｎＡｇのようなはんだ合金を、所定の厚さになるようにメッキを行う。

【0065】

図１２（ａ）に示すように、第２のレジスト層５３を剥離液を用いて溶解させ、除去する。

【0066】

次に、図１２（ｂ）に示すように、シード層５１のうち、台座部２１により被覆されていない部分をエッチングによって除去する。これにより、シード層５１は、台座部２１下に位置する部分のみが残存し、シード層１４が形成される。シード層５１のエッチングの際、台座部２１はエッチングマスクとして機能するため、シード層１４の外形が台座部２１の外形と同じ形状に形成される。

【0067】

続いて、リフロー処理により、はんだ層５４を溶融させて、整形及び固着を行い、はんだ１７を形成する。次に、ダイシングによって個片化することで、図８に示す半導体チップ３０が製造される。

【0068】

本実施形態の半導体チップ３０では、パッシベーション膜１３上にさらに絶縁膜３１が設けられているが、実施形態１と同様に、台座部２１と柱部２２とは連続するメッキにより形成されているために、境目を有しない。よって、台座部２１と柱部２２とは、良好な接続強度を有する。これにより、絶縁膜３１の第２の開口部３１ａの内周面が傾斜していても、台座部２１が傾斜に沿って絶縁膜３１上に形成されていることで、柱部２２が絶縁膜３１の傾斜面上に位置していた場合でも、良好な接合強度を有することができる。

【0069】

本開示は、上述した実施形態に限られず、様々な変形および応用が可能である。

【0070】

上述した各実施形態では、柱状電極２０の柱部２２の上にはんだ１７が形成される構成を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、柱部２２とはんだ１７との間に、Ｎｉのような拡散係数の低い金属層を設けることができる。このような金属層を設けることにより、柱部がＣｕから形成される場合、はんだと柱部との間の拡散及び合金化を抑制することができ、それによりエレクトロマイグレーションの抑制する、又ははんだ接合部のバルク強度を向上させることができる。

【0071】

また、台座部２１の平面形状は正方形状に形成される場合に限らず、円形、長方形等であってもよい。円形であれば、台座部２１の直径が、柱部２２の径と比較し、５μｍ～２０μｍ大きいことが好ましく、長方形であれば、台座部２１の短い方の辺が柱部２２の径と比較し、５μｍ～２０μｍ大きいことが好ましい。パッシベーション膜１３の第１の開口部１３ａの平面形状についても、同様に正方形状に形成される場合に限らず、円形、長方形等であってもよい。円形であれば、第１の開口部１３ａの直径が、柱部２２の径と比較し、５μｍ～２０μｍ大きいことが好ましく、長方形であれば、第１の開口部１３ａの短い方の辺が柱部２２の径と比較し、５μｍ～２０μｍ大きいことが好ましい。

【符号の説明】

【0072】

１０，３０ 半導体チップ
１１ 基材
１２ 電極パッド
１３ パッシベーション膜
１３ａ 第１の開口部
１４，５１ シード層
１７ はんだ
２０ 柱状電極
２１ 台座部
２２ 柱部
３１ 絶縁膜
３１ａ 第２の開口部
５２ 第１のレジスト層
５３ 第２のレジスト層
５２ａ，５３ａ レジスト開口
５４ はんだ層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】