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JP2006108182A - Semiconductor device, mounted body thereof, and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device, mounted body thereof, and manufacturing method thereof Download PDF

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JP2006108182A
JP2006108182A JP2004289264A JP2004289264A JP2006108182A JP 2006108182 A JP2006108182 A JP 2006108182A JP 2004289264 A JP2004289264 A JP 2004289264A JP 2004289264 A JP2004289264 A JP 2004289264A JP 2006108182 A JP2006108182 A JP 2006108182A
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Japan
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columnar
conductive material
melting point
semiconductor device
columnar portion
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Application number
JP2004289264A
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Inventor
Kenzo Kitazaki
健三 北崎
Taizo Inoue
泰造 井上
Hisashi Omotani
寿士 重谷
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Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
Taiyo Yuden Co Ltd
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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

【課題】
柱状部の上面付近のみに接合されたボール状の低融点層を有する柱状電極を備えた半導体装置を提供する。
【解決手段】
柱状部22をアルミやチタンで形成し、この柱状部22の側面に酸化膜23を形成した後に、低融点層24のリフローを行ってボール形状を得ることで、該酸化膜を利用して低融点層の側面濡れを防止する。酸化膜23の形成は、酸素雰囲気下で柱状電極20を加熱する方法で行っても、柱状電極20を数時間〜数日間放置することで自然酸化膜を形成する方法で行っても良い。
【選択図】 図9
【Task】
Provided is a semiconductor device including a columnar electrode having a ball-shaped low melting point layer bonded only near the upper surface of a columnar portion.
[Solution]
After the columnar portion 22 is formed of aluminum or titanium and the oxide film 23 is formed on the side surface of the columnar portion 22, the low melting point layer 24 is reflowed to obtain a ball shape. Prevent side surface wetting of the melting point layer. The oxide film 23 may be formed by a method of heating the columnar electrode 20 in an oxygen atmosphere or by a method of forming a natural oxide film by leaving the columnar electrode 20 for several hours to several days.
[Selection] Figure 9

Description

この発明は、半導体装置およびその実装体およびその製造方法に関し、特に、狭ピッチ化に有効な半導体装置およびその実装体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, a mounting body thereof, and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device effective for narrowing the pitch, a mounting body thereof, and a manufacturing method thereof.

集積回路の小型化要求に伴って、半導体装置の構造はCSP(Chip Size Package)に代表されるように、ベアチップに限りなく近い形で構成され、この半導体装置をフリップチップ実装によって配線基板に接合する手法が注目されている。   Along with the demand for miniaturization of integrated circuits, the structure of a semiconductor device is configured to be as close as possible to a bare chip, as represented by CSP (Chip Size Package), and this semiconductor device is bonded to a wiring board by flip-chip mounting. The technique to do is attracting attention.

ここで、上記フリップチップ実装による半導体装置と配線基板との接合は、該半導体装置を構成する半導体基板の主面側に設けられたバンプを介して行われるが、このバンプを狭ピッチで配置するためには、バンプの体積を減少させて、隣接するバンプ同士の接触を避ける必要がある。   Here, the bonding between the semiconductor device and the wiring board by the flip-chip mounting is performed via bumps provided on the main surface side of the semiconductor substrate constituting the semiconductor device. The bumps are arranged at a narrow pitch. Therefore, it is necessary to reduce the volume of the bumps and avoid contact between adjacent bumps.

しかし、バンプの体積を減少させると、半導体基板と配線基板とのギャップが小さくなるため、接合の安定化、接続信頼性向上あるいは確保を目的として該ギャップ内に樹脂を充填するアンダーフィルが困難になる。   However, if the volume of the bump is reduced, the gap between the semiconductor substrate and the wiring substrate becomes smaller, so that it is difficult to underfill the resin in the gap for the purpose of stabilizing the bonding, improving the connection reliability, or ensuring it. Become.

そこで、上記のギャップを確保すべく、従来からポスト状の金属柱を利用した接合バンプが検討されており、この種のポスト型接合バンプを利用した半導体装置およびその実装方法としては、例えば、下記の文献が知られている。
特開平5−136201号公報 特開2002−313993号公報 米国特許第6,592,019号公報 ここで、上記の特許文献1には、同文献の段落0020および図1に示されたように、ワイヤーボンディング法によって金属柱を備えた接合バンプを形成する手法が開示されている。
Therefore, in order to ensure the above gap, conventionally, a bonding bump using a post-like metal pillar has been studied. As a semiconductor device using this type of post-type bonding bump and a mounting method thereof, for example, The literature is known.
JP-A-5-136201 JP 2002-313993 A US Pat. No. 6,592,019 Here, in the above-mentioned patent document 1, as shown in paragraph 0020 of FIG. 1 and FIG. 1, a bonding bump having a metal column is formed by a wire bonding method. A technique is disclosed.

また、特許文献2には、同文献の段落0002〜0007および図18〜図24に示されたように、メッキ法によって金属柱を形成するとともに、該金属柱の上面に半田ボールを備えた接合バンプの形成手法が開示されている。   Further, in Patent Document 2, as shown in paragraphs 0002 to 0007 and FIGS. 18 to 24 of the same document, a metal column is formed by a plating method, and a solder ball is provided on the upper surface of the metal column. A method of forming bumps is disclosed.

また、特許文献3には、同文献の第7カラム第16行〜第54行および第1図〜第3図に示されたように、メッキ法によって金属柱およびその上面に半田層を形成し、該半田層をそのままの状態で配線基板に接合する手法と、該半田層をリフローにより一旦ボール状としてから配線基板に接合する手法が開示されている。   In Patent Document 3, as shown in the seventh column, lines 16 to 54 and FIGS. 1 to 3 of the same document, a metal column and a solder layer are formed on the upper surface thereof by plating. There are disclosed a method of bonding the solder layer to the wiring substrate as it is, and a method of bonding the solder layer once to a ball shape by reflow and bonding to the wiring substrate.

しかし、上記特許文献1に開示された手法では、各端子ごとにワイヤーバンプを形成する必要があるため、入出力端子数の多い半導体装置への適用が困難になるとともに、各バンプの高さを揃えることが難しく、近年の多ピン狭ピッチ型の半導体装置への適用が困難と考えられる。   However, in the method disclosed in Patent Document 1, since it is necessary to form a wire bump for each terminal, it becomes difficult to apply to a semiconductor device having a large number of input / output terminals, and the height of each bump is reduced. It is difficult to align them, and it is considered difficult to apply to recent multi-pin narrow pitch type semiconductor devices.

また、上記特許文献2に開示された手法では、同文献の段落0007および図22に示されたように、金属柱の上面が樹脂に覆われた過程が生じるため、半田ボールを形成する前に金属柱を研磨して図23に示された状態を作る必要があるとともに、該金属柱が樹脂に埋設された状態で半導体装置が構成されるため、アンダーフィルのギャップが確保できないという課題がある。   Further, in the technique disclosed in Patent Document 2, the process in which the upper surface of the metal column is covered with resin occurs as shown in Paragraph 0007 and FIG. 22 of the same document. Since it is necessary to polish the metal pillar to create the state shown in FIG. 23, and the semiconductor device is configured with the metal pillar embedded in the resin, there is a problem that an underfill gap cannot be secured. .

一方、上記特許文献3に開示された手法では、金属柱と半田層をメッキで形成し、該金属柱が露呈した状態で配線基板に実装されるため、各バンプの高さの均一化とアンダーフィルギャップの確保という点で非常に優れた手法と考えられる。   On the other hand, in the method disclosed in Patent Document 3, the metal pillar and the solder layer are formed by plating, and the metal pillar is mounted on the wiring board in an exposed state. This is considered to be a very good technique in terms of securing the fill gap.

しかし、この特許文献3では、同文献の第7カラム第47行〜第53行に示されたように、金属柱の上面に形成した半田層を一旦リフローして半田ボールを形成する場合に生じる各種課題までは言及されておらす、金属柱上に精度良く半田ボールを形成するためには、さらなる検討が必要であった。   However, in Patent Document 3, as shown in the seventh column, lines 47 to 53 of the same document, it occurs when the solder layer formed on the upper surface of the metal column is reflowed to form solder balls. Although various problems have been mentioned, further studies were necessary to form solder balls on metal columns with high accuracy.

そこで、本発明は、柱状部の上面に半田ボールを備えた接合バンプの形成に有効な半導体装置およびその実装体およびその製造方法を提供する。   Therefore, the present invention provides a semiconductor device effective for forming a bonding bump having a solder ball on the upper surface of a columnar portion, a mounting body thereof, and a manufacturing method thereof.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置において、前記柱状電極は、導電材料で形成された柱状部と、前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された金属ボール部とを具備し、前記柱状部を構成する導電材料は、アルミおよび/またはチタンを含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate, wherein the columnar electrodes include a columnar portion formed of a conductive material and the columnar portion. And a metal ball portion formed of a conductive material having a low melting point and bonded to the upper surface of the columnar portion, and the conductive material constituting the columnar portion includes aluminum and / or titanium.

上記のように、柱状部をアルミおよび/またはチタンを含む導電材料で構成することで、ニッケルや銅で柱状部を構成した場合に比べて、半田等の低融点材料が濡れにくい酸化膜を柱状部の側面に形成することができるため、低融点材料のリフローによってボール部を形成する際に、該低融点材料の柱状部側面への濡れを防止することができる。   As described above, the columnar portion is made of a conductive material containing aluminum and / or titanium, so that the oxide film is less likely to get wet by low melting point materials such as solder compared to the case where the columnar portion is made of nickel or copper. Therefore, when the ball portion is formed by reflow of the low melting point material, wetting of the low melting point material onto the side surface of the columnar portion can be prevented.

その結果、各柱状電極の高さの均一化が図られるため、配線基板に対する各電極の接合精度が向上するとともに、アンダーフィルギャップを確保しつつも可能な限り電極ピッチを狭小化させた構造の実現が可能になる。   As a result, the height of each columnar electrode is made uniform, so that the bonding accuracy of each electrode to the wiring board is improved, and the electrode pitch is made as narrow as possible while ensuring an underfill gap. Realization is possible.

また、請求項2記載の発明は、半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置において、前記柱状電極は、ニッケルおよび/または銅を含む第1の導電材料と、アルミおよび/またはチタンを含む第2の導電材料とを接合して構成された柱状部と、前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された金属ボール部とを具備し、前記第2の導電材料が前記柱状部の上面付近に配置されたことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate, the columnar electrode includes a first conductive material containing nickel and / or copper, aluminum and / or titanium. A columnar portion formed by bonding a second conductive material including a metal ball portion formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion and bonded to the upper surface of the columnar portion; The second conductive material is arranged near the upper surface of the columnar part.

このように、低融点材料の濡れ防止に好適な酸化膜が得られるアルミおよび/またはチタンを含む第2の導電材料を上面付近に形成することで、低融点材料のリフローによるボール形成時に、該低融点材料の柱状部側面への濡れを防止することができる。   In this way, by forming the second conductive material containing aluminum and / or titanium that can provide an oxide film suitable for preventing wetting of the low melting point material in the vicinity of the upper surface, when forming a ball by reflow of the low melting point material, It is possible to prevent the low melting point material from getting wet on the side surface of the columnar part.

また、請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記柱状部は、前記第1の導電材料で形成された第1の層と、該第1の層上に前記第2の導電材料で形成された第2の層とを具備し、前記金属ボール部は、前記第2の層上に形成されたことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the columnar portion includes a first layer formed of the first conductive material, and the second layer on the first layer. And a second layer made of a conductive material, wherein the metal ball portion is formed on the second layer.

このように、柱状電極の上面を第2の導電材料で構成することで、低融点材料の濡れ防止に好適な酸化膜が柱状部の上面付近に得られるため、低融点材料のリフローによるボール形成時に、該低融点材料の柱状部側面への濡れを防止することができる。   Thus, by forming the upper surface of the columnar electrode with the second conductive material, an oxide film suitable for preventing the low melting point material from getting wet can be obtained near the upper surface of the columnar part. Sometimes, the low melting point material can be prevented from getting wet to the side surface of the columnar part.

また、請求項4記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記柱状部は、前記第1の導電材料で形成された第1の層と、該第1の層上に前記第2の導電材料で形成された第2の層と、該第2の層上に前記第1の導電材料で形成された第3の層とを具備し、前記金属ボール部は、前記第3の層上に形成されたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the columnar portion includes a first layer formed of the first conductive material, and the second layer on the first layer. A second layer formed of a conductive material; and a third layer formed of the first conductive material on the second layer. The metal ball portion is formed on the third layer. It is characterized by being formed.

このように、柱状電極の上面が第1の導電材料で形成されている場合であっても、該上面付近に第2の導電材料を配置することで、低融点材料の濡れ防止に好適な酸化膜が柱状部の上面付近に得られるため、低融点材料のリフローによるボール形成時に、該低融点材料の柱状部側面への濡れを防止することができる。   As described above, even when the upper surface of the columnar electrode is formed of the first conductive material, the second conductive material is arranged in the vicinity of the upper surface, so that the oxidation suitable for preventing wetting of the low melting point material is achieved. Since the film is obtained in the vicinity of the upper surface of the columnar part, wetting of the low melting point material onto the side surface of the columnar part can be prevented during ball formation by reflow of the low melting point material.

また、請求項5記載の発明は、半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置において、前記柱状電極は、導電材料で形成された柱状部と、前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された金属ボール部と、前記ボール部を構成する導電材料に対して濡れ性の低い材料で形成され、前記柱状部の側面に施された濡れ防止部とを具備し、前記ボール部は、前記柱状部の上面付近のみで接合されたことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate, the columnar electrode includes a columnar portion formed of a conductive material and a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion. A metal ball portion formed of a material and bonded to the upper surface of the columnar portion, and a wetting prevention formed on the side surface of the columnar portion formed of a material having low wettability with respect to the conductive material constituting the ball portion. And the ball part is joined only near the upper surface of the columnar part.

このように、柱状部の側面に濡れ防止部を形成することで、低融点材料が柱状部の側面へ流れにくくなるため、低融点材料のリフローによるボール形成時に、該低融点材料の柱状部側面への濡れを防止することができる。   In this way, by forming the wetting prevention part on the side surface of the columnar part, the low melting point material becomes difficult to flow to the side surface of the columnar part. Therefore, when the ball is formed by reflow of the low melting point material, the side surface of the columnar part of the low melting point material Wetting can be prevented.

また、請求項6記載の発明は、半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置において、前記柱状電極は、導電材料で形成された柱状部と、前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された金属ボール部と、前記金属ボール部を構成する導電材料に対して濡れ性の低い材料で形成され、前記柱状部の上面付近の側面に選択的に施された濡れ防止部とを具備することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate, the columnar electrode includes a columnar portion formed of a conductive material and a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion. A metal ball portion formed of a material and bonded to the upper surface of the columnar portion, and a material having low wettability with respect to the conductive material constituting the metal ball portion, and selected on a side surface near the upper surface of the columnar portion. And an anti-wetting part applied thereto.

このように、柱状部の上面付近の側面に選択的に濡れ防止部を形成することで、低融点材料が柱状部の側面へ流れにくくなるため、低融点材料のリフローによるボール形成時に、該低融点材料の柱状部側面への濡れを防止することができる。   Thus, by selectively forming the wetting prevention portion on the side surface near the upper surface of the columnar portion, the low melting point material is less likely to flow to the side surface of the columnar portion. It is possible to prevent the melting point material from getting wet on the side surface of the columnar part.

また、請求項7記載の発明は、半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置において、前記柱状電極は、導電材料で形成された柱状部と、前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された金属ボール部と、前記柱状部の側面の形状を加工して形成された濡れ防止部とを具備することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate, the columnar electrode includes a columnar portion formed of a conductive material and a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion. A metal ball portion formed of a material and bonded to the upper surface of the columnar portion, and a wetting prevention portion formed by processing the shape of the side surface of the columnar portion are provided.

このように、柱状部の側面の形状を加工することで、低融点材料が柱状部の側面へ流れにくくなるため、低融点材料のリフローによるボール形成時に、該低融点材料の柱状部側面への濡れを防止することができる。   In this way, by processing the shape of the side surface of the columnar portion, the low melting point material is less likely to flow to the side surface of the columnar portion. Therefore, when the ball is formed by reflow of the low melting point material, Wetting can be prevented.

また、請求項8記載の発明は、半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置において、前記柱状電極は、導電材料で形成された柱状部と、前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された金属ボール部と、前記柱状部の上面の形状を加工して形成された形状加工部とを具備することを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate, the columnar electrode includes a columnar portion formed of a conductive material and a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion. A metal ball portion formed of a material and bonded to the upper surface of the columnar portion; and a shape processing portion formed by processing the shape of the upper surface of the columnar portion.

このように、柱状部の上面の形状を加工することで、低融点材料に対する張力が強くなり、その結果、低融点材料が柱状部の側面へ流れにくくなるため、低融点材料のリフローによるボール形成時に、該低融点材料の柱状部側面への濡れを防止することができる。   In this way, by processing the shape of the upper surface of the columnar portion, the tension to the low melting point material is increased, and as a result, the low melting point material is less likely to flow to the side surface of the columnar portion. Sometimes, the low melting point material can be prevented from getting wet on the side surface of the columnar part.

また、請求項9記載の発明は、半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置が該各柱状電極を介して配線基板上に実装された半導体装置の実装体において、前記柱状電極は、導電材料で形成された柱状部と、前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された低融点金属層とを具備し、前記柱状部を構成する導電材料は、アルミおよび/またはチタンを含むことを特徴とする。   The invention according to claim 9 is a mounting body of a semiconductor device in which a semiconductor device provided with a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate is mounted on a wiring substrate via each columnar electrode. A columnar portion made of a conductive material, and a low melting point metal layer formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion and bonded to the upper surface of the columnar portion, and constituting the columnar portion. The material is characterized in that it contains aluminum and / or titanium.

上記のように、柱状部をアルミおよび/またはチタンを含む導電材料で構成することで、ニッケルや銅で柱状部を構成した場合に比べて、半田等の低融点材料が濡れにくい酸化膜を柱状部の側面に形成することができるため、低融点材料のリフローによってボール部を形成する際に、該低融点材料の柱状部側面への濡れを防止することができる。   As described above, the columnar portion is made of a conductive material containing aluminum and / or titanium, so that the oxide film is less likely to get wet by low melting point materials such as solder compared to the case where the columnar portion is made of nickel or copper. Therefore, when the ball portion is formed by reflow of the low melting point material, wetting of the low melting point material onto the side surface of the columnar portion can be prevented.

また、請求項10記載の発明は、半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置が該各柱状電極を介して配線基板上に実装された半導体装置の実装体において、
前記柱状電極は、ニッケルおよび/または銅を含む第1の導電材料と、アルミおよび/またはチタンを含む第2の導電材料とを接合して構成された柱状部と、前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された低融点金属層とを具備し、前記第2の導電材料が前記柱状部の上面付近に配置されたことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device mounting body in which a semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate is mounted on a wiring substrate via each columnar electrode.
The columnar electrode includes a columnar portion formed by joining a first conductive material containing nickel and / or copper and a second conductive material containing aluminum and / or titanium, and has a melting point higher than that of the columnar portion. A low-melting-point metal layer formed of a low conductive material and bonded to the upper surface of the columnar portion, wherein the second conductive material is disposed near the upper surface of the columnar portion.

このように、低融点材料の濡れ防止に好適な酸化膜が得られるアルミおよび/またはチタンを含む第2の導電材料を上面付近に形成することで、低融点材料のリフローによるボール形成時に、該低融点材料の柱状部側面への濡れを防止することができる。   In this way, by forming the second conductive material containing aluminum and / or titanium that can provide an oxide film suitable for preventing wetting of the low melting point material in the vicinity of the upper surface, when forming a ball by reflow of the low melting point material, It is possible to prevent the low melting point material from getting wet on the side surface of the columnar part.

また、請求項11記載の発明は、半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置が該各柱状電極を介して配線基板上に実装された半導体装置の実装体において、前記柱状電極は、導電材料で形成された柱状部と、前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された低融点金属層と、前記低融点金属層を構成する導電材料に対して濡れ性の低い材料で形成され、前記柱状部の上面付近の側面に選択的に施された濡れ防止部とを具備することを特徴とする。   The invention according to claim 11 is a mounting body of a semiconductor device in which a semiconductor device provided with a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate is mounted on a wiring substrate via each columnar electrode. A columnar part made of a conductive material, a low melting point metal layer formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar part and bonded to the upper surface of the columnar part, and a conductive material constituting the low melting point metal layer And a wetting prevention portion selectively formed on a side surface near the upper surface of the columnar portion.

このように、柱状部の上面付近の側面に選択的に濡れ防止部を形成することで、低融点材料が柱状部の側面へ流れにくくなるため、低融点材料のリフローによるボール形成時に、該低融点材料の柱状部側面への濡れを防止することができる。   Thus, by selectively forming the wetting prevention portion on the side surface near the upper surface of the columnar portion, the low melting point material is less likely to flow to the side surface of the columnar portion. It is possible to prevent the melting point material from getting wet on the side surface of the columnar part.

また、請求項12記載の発明は、半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置が該各柱状電極を介して配線基板上に実装された半導体装置の実装体において、前記柱状電極は、導電材料で形成された柱状部と、前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された低融点金属層と、前記柱状部の側面の形状を加工して形成された濡れ防止部とを具備することを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a mounting body of a semiconductor device in which a semiconductor device having a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate is mounted on a wiring substrate via each columnar electrode. A columnar portion formed of a conductive material, a low melting point metal layer formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion and bonded to the upper surface of the columnar portion, and a shape of a side surface of the columnar portion. And a wetting prevention portion formed in the above manner.

このように、柱状部の側面の形状を加工することで、低融点材料が柱状部の側面へ流れにくくなるため、低融点材料のリフローによるボール形成時に、該低融点材料の柱状部側面への濡れを防止することができる。   In this way, by processing the shape of the side surface of the columnar portion, the low melting point material is less likely to flow to the side surface of the columnar portion. Therefore, when the ball is formed by reflow of the low melting point material, Wetting can be prevented.

また、請求項13記載の発明は、半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置が該各柱状電極を介して配線基板上に実装された半導体装置の実装体において、前記柱状電極は、導電材料で形成された柱状部と、前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された低融点金属層と、前記柱状部の上面の形状を加工して形成された形状加工部とを具備することを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a mounting body of a semiconductor device in which a semiconductor device having a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate is mounted on a wiring substrate via each columnar electrode. A columnar portion formed of a conductive material, a low melting point metal layer formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion and bonded to the upper surface of the columnar portion, and a shape of the upper surface of the columnar portion. And a shape processing portion formed in the above manner.

このように、柱状部の上面の形状を加工することで、低融点材料に対する張力が強くなり、その結果、低融点材料が柱状部の側面へ流れにくくなるため、低融点材料のリフローによるボール形成時に、該低融点材料の柱状部側面への濡れを防止することができる。   In this way, by processing the shape of the upper surface of the columnar portion, the tension to the low melting point material is increased, and as a result, the low melting point material is less likely to flow to the side surface of the columnar portion. Sometimes, the low melting point material can be prevented from getting wet to the side surface of the columnar part.

また、請求項14記載の発明は、半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置を製造する方法において、前記半導体基板の電極パット上に導電材料から成る柱状部を形成する工程と、前記柱状部の上面に該柱状部よりも融点の低い導電材料から成る低融点層を形成する工程と、前記低融点層を形成した後に前記柱状部の側面処理を行う工程と、前記側面処理を行った後に前記低融点層を溶融してボール状の低融点層を形成する工程とを具備することを特徴とする。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate, a step of forming a columnar portion made of a conductive material on an electrode pad of the semiconductor substrate; A step of forming a low melting point layer made of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion on the upper surface of the columnar portion, a step of performing a side surface treatment of the columnar portion after forming the low melting point layer, and the side surface treatment. And a step of melting the low melting point layer to form a ball-shaped low melting point layer.

このように、低融点層を形成した後に柱状部の側面処理を行うことで、該低融点層が柱状部の上面に良好に接合した状態で側面処理が施され、前記側面処理を行った後に低融点層を溶融してボール状の低融点層を形成することで、該低融点層の柱状部側面への濡れを防止することができる。   Thus, by performing the side treatment of the columnar portion after forming the low melting point layer, after the side treatment is performed in a state where the low melting point layer is well bonded to the upper surface of the columnar portion, the side treatment is performed. By melting the low melting point layer to form a ball-like low melting point layer, wetting of the low melting point layer to the side surface of the columnar part can be prevented.

以上説明したように、本発明によれば、柱状部の上面付近のみに接合されたボール部を有する柱状電極の形成が可能になる。   As described above, according to the present invention, it is possible to form a columnar electrode having a ball portion joined only near the upper surface of the columnar portion.

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。尚、本発明は、以下説明する実施形態に限らず適宜変更可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and can be modified as appropriate.

図1は、本実施形態に係る半導体装置の実装構造を示す断面図である。同図に示すように、本実装構造は、半導体装置10が柱状電極20を介して配線基板30に実装された構造を有する。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a mounting structure of a semiconductor device according to this embodiment. As shown in the figure, the present mounting structure has a structure in which the semiconductor device 10 is mounted on the wiring board 30 via the columnar electrodes 20.

半導体装置10は、シリコンから成る半導体基板12と、該半導体基板12の主面側に複数設けられたアルミの電極パット14と、該各電極パット14を部分的に露呈させた状態で形成されたパッシベーション膜16とで構成される。   The semiconductor device 10 is formed with a semiconductor substrate 12 made of silicon, a plurality of aluminum electrode pads 14 provided on the main surface side of the semiconductor substrate 12, and the electrode pads 14 partially exposed. And a passivation film 16.

柱状電極20は、前記各電極パット14の露呈部にそれぞれ形成された銅から成る柱状部22と、該柱状部22の上面に形成された半田から成る低融点層24とで構成される。尚、この柱状部は15μm以上の高さで形成することが望ましい。   The columnar electrode 20 is composed of a columnar portion 22 made of copper formed on the exposed portion of each electrode pad 14 and a low melting point layer 24 made of solder formed on the upper surface of the columnar portion 22. The columnar portion is preferably formed with a height of 15 μm or more.

配線基板30は、各種パターンを内層した多層基板32と、該多層基板32の表面に形成された配線パターン34とで構成される。   The wiring board 30 includes a multilayer board 32 in which various patterns are layered, and a wiring pattern 34 formed on the surface of the multilayer board 32.

半導体装置10と配線基板30との電気的接合は、柱状電極20の先端部に位置する低融点層24を配線パターン34上で溶融することにより行われ、該半導体装置10と配線基板30との間には、アンダーフィル40が施されて、各柱状電極20による接合状態が保護される。   The electrical connection between the semiconductor device 10 and the wiring substrate 30 is performed by melting the low melting point layer 24 located at the tip of the columnar electrode 20 on the wiring pattern 34, and the semiconductor device 10 and the wiring substrate 30 are connected to each other. In the meantime, underfill 40 is applied to protect the joined state of each columnar electrode 20.

図2は、本実施形態に係る半導体装置の第1の製造工程を示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置を製造する場合には、まず、同図(a)に示すように、複数の集積回路が形成されたウェハ13の主面側に電極パット14を複数形成し、該各電極パット14の中央部を露呈させた状態でパッシベーション膜16を形成する。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first manufacturing process of the semiconductor device according to this embodiment. When manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, first, as shown in FIG. 2A, a plurality of electrode pads 14 are formed on the main surface side of a wafer 13 on which a plurality of integrated circuits are formed. A passivation film 16 is formed in a state where the central portion of each electrode pad 14 is exposed.

続いて、同図(b)に示すように、パッシベーション膜16上にフォトレジスト42を塗布し、その後、同図(c)に示すように、各電極パッド14の露呈部に対応させてフォトレジスト42を感光し、各電極パッド14を露呈させる開口部44を形成する。ここで各開口部14の幅はパッシベーション膜16の開口幅よりも狭い幅とし、かつ、パッシベーション膜16の端部に触れない状態で各開口部14を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 4B, a photoresist 42 is applied on the passivation film 16, and then, as shown in FIG. 4C, the photoresist is applied corresponding to the exposed portion of each electrode pad 14. 42 is exposed to form an opening 44 that exposes each electrode pad 14. Here, the width of each opening 14 is narrower than the opening width of the passivation film 16, and each opening 14 is formed without touching the end of the passivation film 16.

図3は、本実施形態に係る半導体装置の第2の製造工程を示す断面図である。同図(a)に示すように、前図に示した開口部44を利用して電極パット14上に柱状部22を形成する。この柱状部22の形成は銅メッキにより行われる。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second manufacturing process of the semiconductor device according to this embodiment. As shown in FIG. 2A, the columnar portion 22 is formed on the electrode pad 14 using the opening 44 shown in the previous figure. The columnar portion 22 is formed by copper plating.

続いて、同図(b)に示すように、前図に示した開口部44を利用して柱状部22の上面に低融点層24を形成する。この低融点層24の形成は半田メッキにより行われる。   Subsequently, as shown in FIG. 4B, the low melting point layer 24 is formed on the upper surface of the columnar portion 22 by using the opening 44 shown in the previous figure. The low melting point layer 24 is formed by solder plating.

図4は、本実施形態に係る半導体装置の第3の製造工程を示す断面図である。同図(a)に示すように、前図に示したフォトレジスト42を除去して、ウェハ13上に形成された複数の柱状電極20を得る。その後、同図(b)に示すように、低融点層24を加熱溶融して該低融点層24をボール状に加工する。この加熱溶融処理は、ウェハ13をリフロー炉に投入し、所定の温度および時間で加熱処理を施すことにより行われる。尚、リフローに先だって酸化膜除去剤を塗布しておく。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a third manufacturing process of the semiconductor device according to this embodiment. As shown in FIG. 6A, the photoresist 42 shown in the previous figure is removed to obtain a plurality of columnar electrodes 20 formed on the wafer 13. Thereafter, as shown in FIG. 2B, the low melting point layer 24 is heated and melted to process the low melting point layer 24 into a ball shape. This heat melting process is performed by putting the wafer 13 into a reflow furnace and performing a heat treatment at a predetermined temperature and time. Prior to reflow, an oxide film removing agent is applied.

図5は、本実施形態に係る半導体装置の第1の実装工程を示す断面図である。同図に示すように、以上説明した一連の工程を経て製造された半導体装置10を配線基板30に実装する場合は、該半導体装置10の主面側を配線基板30に向け、柱状電極20の先端に位置するボール状の低融点層24と配線基板30上に設けられた配線パターンとの位置合わせを行う。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing a first mounting process of the semiconductor device according to this embodiment. As shown in the figure, when the semiconductor device 10 manufactured through the series of steps described above is mounted on the wiring board 30, the main surface side of the semiconductor device 10 faces the wiring board 30, and the columnar electrode 20 The ball-shaped low melting point layer 24 located at the tip and the wiring pattern provided on the wiring substrate 30 are aligned.

図6は、本実施形態に係る半導体装置の第2の実装工程を示す断面図である。同図に示すように、前図に示す工程で位置合わせされた半導体装置10を配線基板30にマウントし、その後、リフローを行って低融点層24を配線パターン34上で溶融固着させる。各低融点層24の固着を完了させた後、同図中の矢印Aで示す方向からアンダーフィル樹脂を充填して図1に示した構造を得る。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second mounting step of the semiconductor device according to this embodiment. As shown in the figure, the semiconductor device 10 aligned in the process shown in the previous figure is mounted on the wiring board 30 and then reflowed to melt and fix the low melting point layer 24 on the wiring pattern 34. After the fixing of the low melting point layers 24 is completed, the structure shown in FIG. 1 is obtained by filling the underfill resin from the direction indicated by the arrow A in FIG.

図7は、本実施形態に係る半導体装置の別の実装構造を示す断面図である。同図に示すように、半導体装置10が配線基板30に実装された後であれば、柱状部22の先端が低融点層24に埋設した状態であっても良い。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing another mounting structure of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in the figure, as long as the semiconductor device 10 is mounted on the wiring substrate 30, the end of the columnar portion 22 may be embedded in the low melting point layer 24.

図8は、接続信頼性が低い柱状電極の状態を示す断面図である。同図(a)に示すように、ボール状の低融点層24が柱状部22の側面に接触した状態で形成されると、各柱状電極22の高さにバラツキが生じ、その結果、同図(b)に示すように、配線パターン34に接合されない柱状電極が発生する。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state of a columnar electrode having low connection reliability. As shown in FIG. 4A, when the ball-shaped low melting point layer 24 is formed in contact with the side surface of the columnar portion 22, the height of each columnar electrode 22 varies. As a result, as shown in FIG. As shown in (b), columnar electrodes that are not joined to the wiring pattern 34 are generated.

この状態を防止すべく、本実施形態では、図4に示したボール状の低融点層24を形成する工程において、以下に説明するような手法を適用する。   In order to prevent this state, in the present embodiment, the method described below is applied in the step of forming the ball-shaped low melting point layer 24 shown in FIG.

図9は、柱状部側面への濡れ防止に有効な柱状電極の第1の構成例を示す断面図である。柱状部側面への濡れ防止を図る場合には、同図(a)に示すように、柱状部22をアルミやチタンで形成し、この柱状部22の側面に酸化膜23を形成した後に、低融点層24のリフローを行ってボール形状を得ることで、該酸化膜を利用して低融点層の側面濡れを防止する方法が有効である。酸化膜23の形成は、酸素雰囲気下で柱状電極20を加熱する方法で行っても、柱状電極20を数時間〜数日間放置することで自然酸化膜を形成する方法で行っても良い。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a first configuration example of the columnar electrode effective for preventing wetting of the side surface of the columnar portion. In order to prevent wetting on the side surface of the columnar portion, as shown in FIG. 5A, the columnar portion 22 is formed of aluminum or titanium, and after the oxide film 23 is formed on the side surface of the columnar portion 22, It is effective to use a reflow of the melting point layer 24 to obtain a ball shape and to prevent the low melting point layer from being wetted on the side surface using the oxide film. The oxide film 23 may be formed by a method of heating the columnar electrode 20 in an oxygen atmosphere or by a method of forming a natural oxide film by leaving the columnar electrode 20 for several hours to several days.

また、同図(b)に示すように、柱状部22をニッケルまたは銅から成る第1の層22−1とアルミまたはチタンから成る第2の層22−2の2層構成とし、第2の層22−2の上面に低融点層24を接合することで、第2の層22−2の側面に形成した酸化膜23を利用して側面濡れを防止する方法も有効である。   In addition, as shown in FIG. 2B, the columnar portion 22 has a two-layer structure of a first layer 22-1 made of nickel or copper and a second layer 22-2 made of aluminum or titanium, A method of preventing side surface wetting by using the oxide film 23 formed on the side surface of the second layer 22-2 by bonding the low melting point layer 24 to the upper surface of the layer 22-2 is also effective.

また、同図(c)に示すように、柱状部22をニッケルまたは銅から成る第1の層22−1とアルミまたはチタンから成る第2の層22−2とを用いて構成し、第2の層22−2を柱状部の上面付近に介在させて、低融点層24を第1の層22−1の上面に接合することで、第2の層22−2の側面に形成した酸化膜23を利用して側面濡れを防止する方法も有効である。尚、同図に示す層構造は、第1の層と第2の層とを交互にメッキ成長させることで形成することができる。   In addition, as shown in FIG. 2C, the columnar portion 22 is configured by using a first layer 22-1 made of nickel or copper and a second layer 22-2 made of aluminum or titanium, An oxide film formed on the side surface of the second layer 22-2 by interposing the layer 22-2 near the upper surface of the columnar portion and bonding the low melting point layer 24 to the upper surface of the first layer 22-1 A method of using 23 to prevent side wetting is also effective. The layer structure shown in the figure can be formed by alternately growing the first layer and the second layer.

図10は、柱状部側面への濡れ防止に有効な柱状電極の第2の構成例を示す断面図である。前図に示した第1の構成例に加えて、同図(a)に示すように、低融点層24が形成された柱状部22の側面に酸化膜や有機膜あるいは低融点層24を構成する材料に対して濡れ性の低い物質等で形成した濡れ防止部26を付加した後に、低融点層24のリフローを行ってボール形状を得る方法も有効である。   FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a second configuration example of the columnar electrode effective for preventing wetting of the side surface of the columnar portion. In addition to the first configuration example shown in the previous figure, an oxide film, an organic film, or a low melting point layer 24 is formed on the side surface of the columnar portion 22 where the low melting point layer 24 is formed, as shown in FIG. It is also effective to obtain a ball shape by reflowing the low melting point layer 24 after adding the wetting prevention portion 26 made of a material having low wettability to the material to be made.

尚、この濡れ防止部26は、例えば、図3(b)に示したフォトレジスト42を除去する際に、柱状部22の周りだけ残しておく方法や、該フォトレジスト42を除去した後に、別の有機物を塗布する方法によって形成することができる。また、この濡れ防止部26は、ボール形状を形成した後であれば除去しても、そのまま残しておいても良い。   The wetting prevention portion 26 is formed by, for example, a method of leaving only around the columnar portion 22 when removing the photoresist 42 shown in FIG. 3B, or after removing the photoresist 42. It can be formed by a method of applying an organic substance. The wetting prevention portion 26 may be removed or left as it is after the ball shape is formed.

また、同図(b)に示すように、濡れ防止部26を柱状部22の上面付近の側面のみに選択的に付加した後に、低融点層24のリフローを行ってボール形状を得る方法も有効である。このように濡れ防止部26を選択的に形成する場合には、図3(b)に示したフォトレジスト42を上面付近の側面のみを残して除去する方法や、該フォトレジスト42を除去した後に、別の有機物を選択的に塗布する方法や、側面の全域に塗布した後でエッチングにより上面付近の側面のみを残す方法によって形成することができる。   Further, as shown in FIG. 5B, it is also effective to obtain a ball shape by selectively adding the wetting prevention portion 26 only to the side surface near the upper surface of the columnar portion 22 and then performing the reflow of the low melting point layer 24. It is. In the case of selectively forming the wetting prevention portion 26 in this way, the photoresist 42 shown in FIG. 3B is removed by leaving only the side surface near the upper surface, or after the photoresist 42 is removed. It can be formed by a method of selectively applying another organic substance or a method of leaving only the side surface in the vicinity of the upper surface by etching after coating over the entire side surface.

また、同図(c)に示すように、濡れ防止部26を柱状部22の上面からやや離れた側面のみに選択的に付加した後に、低融点層24のリフローを行ってボール形状を得る方法も有効である。   Also, as shown in FIG. 3C, a method of obtaining a ball shape by reflowing the low melting point layer 24 after selectively adding the wetting prevention portion 26 only to the side surface slightly separated from the upper surface of the columnar portion 22. Is also effective.

図11は、柱状部側面への濡れ防止に有効な柱状電極の第3の構成例を示す断面図である。前図に示した第1および第2の構成例に加えて、同図(a)に示すように、柱状部22の上面付近の側面に起伏を設けて、溶融した低融点層24が起伏部から先へ流れにくくすることで、低融点層24の側面濡れを防止する構成も有効である。   FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a third configuration example of the columnar electrode effective for preventing wetting of the columnar portion side surface. In addition to the first and second configuration examples shown in the previous figure, as shown in FIG. 4A, the side surface near the upper surface of the columnar portion 22 is provided with undulations, and the molten low melting point layer 24 is provided with the undulation portions. It is also effective to prevent the low melting point layer 24 from being wetted on the side surface by making it difficult to flow from side to side.

また、同図(b)に示すように、柱状部22の上面を谷型で形成し、溶融した低融点層24が柱状部22の側面へ流れにくくすることで、低融点層24の側面濡れを防止する構成も有効である。   Further, as shown in FIG. 4B, the upper surface of the columnar portion 22 is formed in a valley shape, and the molten low melting point layer 24 is less likely to flow to the side surface of the columnar portion 22, so A configuration for preventing the above is also effective.

また、同図(c)に示すように、柱状部22の上面部分を広く取った構造とし、溶融した低融点層24が柱状部22の側面へ流れにくくすることで、低融点層24の側面濡れを防止する構成も有効である。   Further, as shown in FIG. 3C, the side surface of the low melting point layer 24 is formed by making the upper surface portion of the columnar portion 22 wide and preventing the molten low melting point layer 24 from flowing to the side surface of the columnar portion 22. A configuration for preventing wetting is also effective.

図12は、柱状電極が形成されたウェハのリフロー工程を示した側面図である。同図に示すように、低融点層24を溶融する前に、各柱状電極20の柱状部22を図9〜図11に示した構造で形成した後、該各柱状電極20が形成されたウェハ13の裏面側をウェハ支持台52上に載置し、低融点層24を上に向けた状態で該ウェハ13をリフロー炉50内に設置する。   FIG. 12 is a side view showing a reflow process of the wafer on which the columnar electrodes are formed. As shown in the figure, before melting the low melting point layer 24, the columnar portion 22 of each columnar electrode 20 is formed with the structure shown in FIGS. 9 to 11, and then the wafer on which each columnar electrode 20 is formed. The wafer 13 is placed in the reflow furnace 50 with the back side of 13 placed on the wafer support 52 and the low melting point layer 24 facing upward.

そして、この状態で低融点層24の加熱を行うと、溶融した低融点層24に下向きの重力が加わるが、柱状部22が前述した構造で構成されているため、柱状部22の側面に触れない状態で低融点層24がボール状に加工される。   When the low-melting point layer 24 is heated in this state, downward gravity is applied to the melted low-melting point layer 24, but the columnar part 22 is configured with the above-described structure, so that the side surface of the columnar part 22 is touched. The low-melting point layer 24 is processed into a ball shape in the absence.

本発明によれば、柱状部の上面付近のみに接合されたボール状の低融点層を有する柱状電極の形成が可能になるため、より小型狭ピッチが要求される半導体装置への適用が期待される。   According to the present invention, it is possible to form a columnar electrode having a ball-like low melting point layer joined only near the upper surface of the columnar portion, and therefore, application to a semiconductor device requiring a smaller and narrower pitch is expected. The

本実施形態に係る半導体装置の実装構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mounting structure of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の第1の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st manufacturing process of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の第2の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd manufacturing process of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の第3の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 3rd manufacturing process of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の第1の実装工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st mounting process of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の第2の実装工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd mounting process of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の別の実装構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another mounting structure of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 接続信頼性が低い柱状電極の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state of a columnar electrode with low connection reliability. 柱状部側面への濡れ防止に有効な柱状電極の第1の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st structural example of the columnar electrode effective in preventing the wetting to the columnar part side surface. 柱状部側面への濡れ防止に有効な柱状電極の第2の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd structural example of the columnar electrode effective in preventing the wetting to the columnar part side surface. 柱状部側面への濡れ防止に有効な柱状電極の第3の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 3rd structural example of the columnar electrode effective in preventing the wetting to the columnar part side surface. 柱状電極が形成されたウェハのリフロー工程を示した側面図である。It is the side view which showed the reflow process of the wafer in which the columnar electrode was formed.

符号の説明Explanation of symbols

10…半導体装置、12…半導体チップ、13…ウェハ、14…電極パッド、16…パッシベーション膜、20…柱状電極、22…柱状部、23…酸化膜、24…低融点層、26…濡れ防止部、30…配線基板、32…多層基板、34…配線パターン、40…アンダーフィル、42…フォトレジスト、44…開口部、50…リフロー炉、52…ウェハ支持台   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor device, 12 ... Semiconductor chip, 13 ... Wafer, 14 ... Electrode pad, 16 ... Passivation film, 20 ... Columnar electrode, 22 ... Columnar part, 23 ... Oxide film, 24 ... Low melting point layer, 26 ... Wetting prevention part , 30 ... Wiring substrate, 32 ... Multilayer substrate, 34 ... Wiring pattern, 40 ... Underfill, 42 ... Photoresist, 44 ... Opening, 50 ... Reflow furnace, 52 ... Wafer support

Claims (14)

半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置において、
前記柱状電極は、
導電材料で形成された柱状部と、
前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された金属ボール部とを具備し、
前記柱状部を構成する導電材料は、アルミおよび/またはチタンを含むことを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device comprising a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate,
The columnar electrode is
A columnar portion made of a conductive material;
A metal ball portion formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion and bonded to the upper surface of the columnar portion;
The conductive material constituting the columnar portion includes aluminum and / or titanium.
半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置において、
前記柱状電極は、
ニッケルおよび/または銅を含む第1の導電材料と、アルミおよび/またはチタンを含む第2の導電材料とを接合して構成された柱状部と、
前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された金属ボール部とを具備し、
前記第2の導電材料が前記柱状部の上面付近に配置されたことを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device comprising a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate,
The columnar electrode is
A columnar section formed by joining a first conductive material containing nickel and / or copper and a second conductive material containing aluminum and / or titanium;
A metal ball portion formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion and bonded to the upper surface of the columnar portion;
The semiconductor device, wherein the second conductive material is disposed near the upper surface of the columnar portion.
前記柱状部は、
前記第1の導電材料で形成された第1の層と、該第1の層上に前記第2の導電材料で形成された第2の層とを具備し、
前記金属ボール部は、前記第2の層上に形成されたことを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
The columnar part is
A first layer formed of the first conductive material; and a second layer formed of the second conductive material on the first layer;
The semiconductor device according to claim 2, wherein the metal ball portion is formed on the second layer.
前記柱状部は、
前記第1の導電材料で形成された第1の層と、該第1の層上に前記第2の導電材料で形成された第2の層と、該第2の層上に前記第1の導電材料で形成された第3の層とを具備し、
前記金属ボール部は、前記第3の層上に形成されたことを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
The columnar part is
A first layer formed of the first conductive material; a second layer formed of the second conductive material on the first layer; and the first layer formed on the second layer. A third layer formed of a conductive material,
The semiconductor device according to claim 2, wherein the metal ball portion is formed on the third layer.
半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置において、
前記柱状電極は、
導電材料で形成された柱状部と、
前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された金属ボール部と、
前記ボール部を構成する導電材料に対して濡れ性の低い材料で形成され、前記柱状部の側面に施された濡れ防止部とを具備し、
前記ボール部は、前記柱状部の上面付近のみで接合されたことを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device comprising a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate,
The columnar electrode is
A columnar portion made of a conductive material;
A metal ball portion formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion and bonded to the upper surface of the columnar portion;
Formed of a material having low wettability with respect to the conductive material constituting the ball part, and comprising a wetting prevention part applied to the side surface of the columnar part,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the ball portion is joined only near the upper surface of the columnar portion.
半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置において、
前記柱状電極は、
導電材料で形成された柱状部と、
前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された金属ボール部と、
前記金属ボール部を構成する導電材料に対して濡れ性の低い材料で形成され、前記柱状部の上面付近の側面に選択的に施された濡れ防止部と
を具備することを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device comprising a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate,
The columnar electrode is
A columnar portion made of a conductive material;
A metal ball portion formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion and bonded to the upper surface of the columnar portion;
And a wetting prevention portion that is formed of a material having low wettability with respect to the conductive material constituting the metal ball portion and is selectively applied to a side surface near the upper surface of the columnar portion. .
半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置において、
前記柱状電極は、
導電材料で形成された柱状部と、
前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された金属ボール部と、
前記柱状部の側面の形状を加工して形成された濡れ防止部と
を具備することを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device comprising a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate,
The columnar electrode is
A columnar portion made of a conductive material;
A metal ball portion formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion and bonded to the upper surface of the columnar portion;
And a wetting prevention part formed by processing the shape of the side surface of the columnar part.
半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置において、
前記柱状電極は、
導電材料で形成された柱状部と、
前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された金属ボール部と、
前記柱状部の上面の形状を加工して形成された形状加工部と
を具備することを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device comprising a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate,
The columnar electrode is
A columnar portion made of a conductive material;
A metal ball portion formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar portion and bonded to the upper surface of the columnar portion;
And a shape processing portion formed by processing the shape of the upper surface of the columnar portion.
半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置が該各柱状電極を介して配線基板上に実装された半導体装置の実装体において、
前記柱状電極は、
導電材料で形成された柱状部と、
前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された低融点金属層とを具備し、
前記柱状部を構成する導電材料は、アルミおよび/またはチタンを含むことを特徴とする半導体装置の実装体。
In a semiconductor device mounting body in which a semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate is mounted on a wiring substrate via each columnar electrode,
The columnar electrode is
A columnar portion made of a conductive material;
A low melting point metal layer formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar part and bonded to the upper surface of the columnar part;
The conductive material constituting the columnar part includes aluminum and / or titanium.
半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置が該各柱状電極を介して配線基板上に実装された半導体装置の実装体において、
前記柱状電極は、
ニッケルおよび/または銅を含む第1の導電材料と、アルミおよび/またはチタンを含む第2の導電材料とを接合して構成された柱状部と、
前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された低融点金属層とを具備し、
前記第2の導電材料が前記柱状部の上面付近に配置されたことを特徴とする半導体装置の実装体。
In a semiconductor device mounting body in which a semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate is mounted on a wiring substrate via each columnar electrode,
The columnar electrode is
A columnar section formed by joining a first conductive material containing nickel and / or copper and a second conductive material containing aluminum and / or titanium;
A low melting point metal layer formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar part and bonded to the upper surface of the columnar part;
A semiconductor device mounting body, wherein the second conductive material is disposed near an upper surface of the columnar portion.
半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置が該各柱状電極を介して配線基板上に実装された半導体装置の実装体において、
前記柱状電極は、
導電材料で形成された柱状部と、
前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された低融点金属層と、
前記低融点金属層を構成する導電材料に対して濡れ性の低い材料で形成され、前記柱状部の上面付近の側面に選択的に施された濡れ防止部と
を具備することを特徴とする半導体装置の実装体。
In a semiconductor device mounting body in which a semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate is mounted on a wiring substrate via each columnar electrode,
The columnar electrode is
A columnar portion made of a conductive material;
A low melting point metal layer formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar part and bonded to the upper surface of the columnar part;
And a wetting prevention portion that is formed of a material having low wettability with respect to the conductive material constituting the low-melting-point metal layer, and is selectively applied to a side surface near the upper surface of the columnar portion. Device assembly.
半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置が該各柱状電極を介して配線基板上に実装された半導体装置の実装体において、
前記柱状電極は、
導電材料で形成された柱状部と、
前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された低融点金属層と、
前記柱状部の側面の形状を加工して形成された濡れ防止部と
を具備することを特徴とする半導体装置の実装体。
In a semiconductor device mounting body in which a semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate is mounted on a wiring substrate via each columnar electrode,
The columnar electrode is
A columnar portion made of a conductive material;
A low melting point metal layer formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar part and bonded to the upper surface of the columnar part;
And a wetting prevention part formed by processing the shape of the side surface of the columnar part.
半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置が該各柱状電極を介して配線基板上に実装された半導体装置の実装体において、
前記柱状電極は、
導電材料で形成された柱状部と、
前記柱状部よりも融点の低い導電材料で形成され、前記柱状部の上面に接合された低融点金属層と、
前記柱状部の上面の形状を加工して形成された形状加工部と
を具備することを特徴とする半導体装置の実装体。
In a semiconductor device mounting body in which a semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate is mounted on a wiring substrate via each columnar electrode,
The columnar electrode is
A columnar portion made of a conductive material;
A low melting point metal layer formed of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar part and bonded to the upper surface of the columnar part;
And a shape processing part formed by processing the shape of the upper surface of the columnar part.
半導体基板に設けられた柱状電極を複数備えた半導体装置を製造する方法において、
前記半導体基板の電極パット上に導電材料から成る柱状部を形成する工程と、
前記柱状部の上面に該柱状部よりも融点の低い導電材料から成る低融点層を形成する工程と、
前記低融点層を形成した後に前記柱状部の側面処理を行う工程と、
前記側面処理を行った後に前記低融点層を溶融してボール状の低融点層を形成する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method of manufacturing a semiconductor device including a plurality of columnar electrodes provided on a semiconductor substrate,
Forming a columnar portion made of a conductive material on an electrode pad of the semiconductor substrate;
Forming a low melting point layer made of a conductive material having a melting point lower than that of the columnar part on the upper surface of the columnar part;
Performing a side treatment of the columnar portion after forming the low melting point layer;
And a step of melting the low melting point layer to form a ball-shaped low melting point layer after performing the side surface treatment.
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