半导体装置和该半导体装置的制造方法 技术领域 本发明涉及一种半导体装置和该半导体装置的制造方法， 特别是涉及一种对外部 电极端子设置有底部阻挡金属层 (Under Barrier Metal ： UBM)， 并具有通过倒装芯片方式 安装在电路布线衬底上的半导体芯片的半导体装置和该半导体装置的制造方法。
背景技术 近年来， 伴随信息通信设备和办公用电子设备等的小型化和高性能化的不断发 展， 要求安装在上述电子设备中的半导体装置实现小型化并增加输出入用外部端子的数 量。
另一方面， 伴随半导体制造工艺的显著发展， 半导体芯片的结构的细微化和高度 集成化不断发展， 用相对介电常数较低的、 所谓的 Low-k( 低介电常数 ) 膜作层间绝缘膜的 情况越来越多。
因为 Low-k 膜的物理强度比现有绝缘膜低多了， 所以半导体芯片的有源区域容易 因来自外部的应力等而损伤。为了防止该损伤的发生， 在已达成细微化和高度集成化的半 导体芯片中， 特别是当通过倒装芯片方式使半导体芯片与外部电路连接时， 使用焊锡凸块 的熔融连接备受注目。
近年来不断研发的半导体芯片的特征在于将电极垫形成在有源区域上而进行的 倒装芯片安装以及用 Low-k 材料形成的层间绝缘膜。然而， 上述安装方式和构成材料具有 半导体芯片的可靠性会下降的问题。
当半导体芯片的构成材料和安装半导体芯片的电路布线衬底的构成材料互不相 同时， 在半导体装置和电路布线衬底之间往往会产生因热膨胀系数的差异而产生的位移。 已产生的位移在使半导体装置和电路布线衬底连接的凸块中产生应变， 该应变会破坏用来 进行倒装芯片安装的凸块和电极垫之间的接合面。 对因热膨胀而产生的应变所采取的对策 为： 将底部填充 (underfill) 材或封装树脂材 ( 以下， 统称为底部填充材 ) 填充在电极垫的 周边区域。
然而， 底部填充材由填料和溶剂构成， 该填料具备用来让因热膨胀而产生的应变 的影响缓和的强度。因此， 若填充底部填充材的区域的形状比较复杂， 就会发生下述现象， 即： 填料填充得不均匀， 只有溶剂被填充。 在该情况下， 在通过加热将底部填充材固化时， 已 填充有填料的区域内填料和凸块的接触面紧密接触， 能够形成具备能够耐住应变等的强度 的构造体。 另一方面， 在仅填充有溶剂的区域， 若对该区域进行加热， 溶剂就会挥发， 因而会 产生空隙 (void) 或气泡 ( 以下统称为空隙。)。其结果是， 形成在凸块和电极垫之间的接 合面上的空隙会成为起点， 形成龟裂， 半导体芯片即半导体装置的可靠性会由于形成的龟 裂而下降。
作为让半导体芯片所受到的负担减轻的措施提出了下述方法 ( 例如参照专利文 献 1)， 即： 在焊锡凸块形成区域的周围形成呈环状的抗蚀膜， 以使由于焊锡凸块和半导体 芯片的热膨胀差而在其连接面上发生的应力集中缓和， 该焊锡凸块让半导体芯片和电路布
线衬底物理连接。 在形成焊锡凸块后， 在将底部填充材填充在焊锡凸块的周围时， 电极垫的 周围被该环状抗蚀膜保护， 以免该底部填充材渗进焊锡凸块和电极垫的接合面处。
如上所述， 在有源区域上形成电极垫， 并使该电极垫经被称为凸块的外部连接端 子与外部电路连接的倒装芯片方式逐渐成为半导体芯片安装方式的主流。并且， 伴随半导 体制造工艺的显著发展， 半导体装置的结构的细微化和高度集成化不断发展， 用相对介电 常数较低的 Low-k 材料作层间绝缘膜的情况越来越多。因此， 例如采取如专利文献 1 所公 开的措施， 以使外部连接端子对电极垫产生的热应力负担减轻。
然而， 伴随半导体装置的进一步的小型化、 细微化和高度集成化， 开始出现了不能 够再维持半导体芯片的可靠性的情况。于是， 今后的紧急任务是确立下述技术， 即： 能够使 形成凸块的电极垫所受到的负担减轻， 特别是能够应对凸块相互间的间距缩短化， 例如能 够应对 50μm ～ 200μm 的间距。
半导体装置由硅 (Si) 或砷化镓 (GaAs) 等形成， 电路布线衬底用玻璃、 芳香族聚酰 胺纤维或陶瓷等无机材料以及铜 (Cu) 等金属材料形成， 半导体装置的构成材料和安装半 导体装置的电路布线衬底的构成材料互不相同， 如上所述。
在半导体装置的制造工艺中包括以 250℃～ 300℃左右对半导体衬底进行加热的 工序， 以硅为主要成分的半导体芯片的热膨胀系数为 3ppm/℃左右， 以玻璃纤维为主要成分 的电路布线衬底的热膨胀系数为 10ppm/℃左右， 因而在加热时两者的膨胀程度会产生差 异。在此， 半导体装置和电路布线衬底因热膨胀系数差而产生的位移在使两者连接的凸块 中产生应变。凸块会由于产生的应变而破坏， 导致电连接不良。
如图 8 所示， 在专利文献 1 中， 半导体芯片 101 具有电极垫 102、 底部阻挡金属层 (UBM)110 和焊锡凸块 106， 该电极垫 102 选择性地形成在该半导体芯片 101 上， 该 UBM110 覆盖该电极垫 102 而形成在该电极垫 102 上， 该焊锡凸块 106 形成在该 UBM110 上。在此， UBM110 形成为 ： 该 UBM110 的周缘部分跨越到形成在电极垫 102 的周围的绝缘膜 109 的周缘 部分上。在绝缘膜 109 上形成有呈环状的抗蚀膜 126， 该抗蚀膜 126 的内侧端面与 UBM110 和焊锡凸块 106 的端面彼此接触。如上所述， 环状抗蚀膜 126 形成在焊锡凸块 106 的外侧， 以防止 UBM10 在倒装芯片安装后的加热冷却循环中由于在焊锡凸块 106 和电极垫 102 的接 合部分附近产生的应力而剥离。也就是说， 通过在半导体芯片 101 上的电极垫 102 的外周 区域形成呈环状的抗蚀膜 126， 则能够将焊锡凸块 106 固定， 来提高焊锡凸块 106 和 UBM110 的连接性。
专利文献 1 ： 日本公开特许公报特开 2005-268442 号公报 发明内容 - 发明要解决的技术问题
然而， 在上述现有半导体装置中， 当向焊锡凸块 106 的周围注入底部填充材 118 时 会发生问题。
底部填充材 118 填充在焊锡凸块 106 的周围， 以提高该焊锡凸块 106 的接合强度。 底部填充材 118 通过向溶剂中添加填料 119 而制成， 该填料 119 作为具备用来让因热膨胀 而产生的应变的影响缓和的强度的材料使用。填料 119 呈颗粒状。底部填充材 118 在被填 充后由于毛细管现象而沿焊锡凸块 106 的外缘部分浸透。
在此， 如图 8 所示， 当底部填充材 118 的位于抗蚀膜 126 上的填充区域 120 的角度 θ1 为锐角时， 不能确保均匀地填充填料 119 的空间， 填料 119 不被填充， 使得仅有溶剂填充 在该填充区域 120 内。若在该状态下通过加热使底部填充材 118 固化， 溶剂就会挥发， 在溶 剂挥发后的区域会形成空隙 121。由于该形成在焊锡凸块 106 和 UBM110 之间的接合面附 近的空隙 121， 出现焊锡凸块 106 和底部填充材 118 不紧密接触的部位。其结果是， 焊锡凸 块 106 不能够确保该焊锡凸块 106 与底部填充材 118 紧密接触所带来的刚性， 因此会由于 之后的加热冷却应力而从位于焊锡凸块 106 的外缘部分的空隙 121 开始形成龟裂 122。
本发明正是鉴于上述问题而完成的。其目的在于 ： 得到维持强度且能够耐住凸块 相互间的间距缩短化的凸块和 UBM 结构。
- 用以解决技术问题的技术方案
为达成上述目的， 在本发明中， 将半导体装置构成为 ： 能够确保位于凸块和底部阻 挡金属层的接合部分附近的底部填充材填充区域较宽。
具体而言， 本发明所涉及的半导体装置包括半导体芯片、 电极垫、 底部阻挡金属 层、 凸块以及底部填充材， 该电极垫形成在半导体芯片上， 该底部阻挡金属层形成在电极垫 上， 该凸块主要由金属形成且形成在底部阻挡金属层上， 该底部填充材覆盖底部阻挡金属 层和凸块的周围而形成， 凸块上与底部阻挡金属层接合的界面形成在该底部阻挡金属层的 上表面上， 底部填充材在凸块的侧面和底部阻挡金属层的端面接合的部分上的角度为直角 或钝角。 根据本发明的半导体装置， 主要由金属形成的凸块上与底部阻挡金属层接合的界 面为该底部阻挡金属层的上表面， 并且， 底部填充材在凸块的侧面和底部阻挡金属层的端 面接合的部分上的角度为直角或钝角。 因此， 即使在凸块和底部阻挡金属层之间的间隙中， 也能够均匀地填充所需量的含有填料的底部填充材。其结果是， 凸块和填料之间的界面紧 密接触， 能够得到能够耐住加热冷却应力和物理应力的电极结构。
在本发明的半导体装置中， 底部阻挡金属层的端面可以呈该底部阻挡金属层的厚 度方向的中央部分朝内弯曲的圆弧状。
在本发明的半导体装置中， 可以是这样的， 即： 底部填充材中含有填料， 该填料的 粒径比底部阻挡金属层的厚度小。
本发明所涉及的半导体装置的制造方法包括 ： 在形成于半导体衬底中的半导体集 成电路上形成电极垫的工序， 在半导体集成电路上的电极垫的周围选择性地形成掩模部件 的工序， 在从掩模部件露出的电极垫上形成底部阻挡金属层的工序， 在从掩模部件露出的 底部阻挡金属层上形成主要由金属形成的凸块的工序， 对形成有凸块的半导体衬底进行切 割而形成半导体芯片， 通过使已形成的半导体芯片的凸块与布线衬底相向， 从而将半导体 芯片通过倒装芯片方式安装在布线衬底上的工序， 除去掩模部件的工序， 以及在除去掩模 部件的工序之后， 向半导体芯片和布线衬底之间注入底部填充材的工序。
根据本发明的半导体装置的制造方法， 因为在进行倒装芯片安装的工序和注入底 部填充材的工序之间包括除去形成在电极垫的周围的掩模部件的工序， 所以能够使主要由 金属形成的凸块的侧面和底部阻挡金属层的端面接合的部分上的角度成为直角或比直角 大的角度。 其结果是， 即使在凸块和底部阻挡金属层之间的间隙， 也能够均匀地填充所需量 的含有填料的底部填充材。 其结果是， 凸块和填料之间的界面紧密接触， 能够得到能够耐住
加热冷却应力和物理应力的电极结构。
在本发明的半导体装置的制造方法中， 可以是这样的， 即： 掩模部件的位于电极垫 一侧的端面呈掩模部件的厚度方向的中央部分朝向电极垫一侧弯曲的圆弧状。
在本发明的半导体装置的制造方法中， 掩模部件可以是抗蚀材、 呈薄膜状的抗蚀 材或主要由抗蚀剂形成的 O 型环。
在本发明的半导体装置的制造方法中， 可以是这样的， 即： 底部填充材中含有填 料， 填料的粒径比底部阻挡金属层的厚度小。
在本发明的半导体装置的制造方法中， 在形成凸块的工序中可以利用电镀法、 焊 球安装法或丝网印刷法。
- 发明的效果
根据本发明所涉及的半导体装置和该半导体装置的制造方法， 能够使凸块接合部 分的应变缓和， 能够得到维持接合强度且能够耐住凸块相互间的间距缩短化的凸块和 UBM 结构。 附图说明 图 1 是概略局部剖视图， 示出本发明的一实施方式所涉及的半导体装置中包括凸 块和 UBM 的区域。
图 2 是流程图， 示出本发明的一实施方式所涉及的半导体装置的制造方法。
图 3(a) ～图 3(i) 是按工序的顺序示出的剖视图， 示出本发明的一实施方式所涉 及的半导体装置的制造方法。
图 4 是概略局部剖视图， 示出本发明的一实施方式的第一变形例所涉及的半导体 装置中包括凸块和 UBM 的区域。
图 5 是一工序的局部剖视图， 示出本发明的一实施方式的第一变形例所涉及的半 导体装置的第一制造方法。
图 6 是一工序的局部剖视图， 示出本发明的一实施方式的第一变形例所涉及的半 导体装置的第二制造方法。
图 7 是一工序的局部剖视图， 示出本发明的一实施方式的第一变形例所涉及的半 导体装置的第三制造方法。
图 8 是概略剖视图， 示出现有例所涉及的电极垫结构。
具体实施方式
( 一实施方式 )
参照图 1 说明本发明的一实施方式。
如图 1 所示， 本实施方式所涉及的半导体装置作为凸块构成体具有电极垫 2、 底部 阻挡金属层 (UBM)10 和焊锡凸块 6， 该电极垫 2 选择性地形成在半导体芯片 1 上， 该 UBM10 覆盖该电极垫 2 而形成在该电极垫 2 上， 该焊锡凸块 6 形成在该 UBM10 上。在此， UBM10 形 成为 ： 该 UBM10 的周缘部分跨越到形成在电极垫 2 的周围的绝缘膜 9 的周缘部分上。
在绝缘膜 9 上以及焊锡凸块 6 和 UBM10 的侧面上填充有添加有填料 19 的底部填 充材 18。在此， 本实施方式的特征在于 ： 焊锡凸块 6 仅与 UBM10 的上表面具有接合界面。而 且， 底部填充材 18 在焊锡凸块 6 的侧面和 UBM10 的端面接合的部分上的角度为钝角 θ2。
若如上所述构成为仅在 UBM10 的上表面上形成焊锡凸块 6 的结构， 则焊锡凸块 6 的形成位置变高， 该变高的幅度与 UBM10 的膜厚相等。因此， 能够充分确保底部填充材 18 的形成在焊锡凸块 6 和 UBM10 的接合部分附近以及 UBM10 和绝缘膜 9 的连接部分附近的填 充区域 20。
如上所述， 位于绝缘膜 9 上且焊锡凸块 6 和 UBM10 的接合部分周围的填充区域 20 所具有的角度不是像现有半导体装置那样为锐角 θ1， 而是为钝角 θ2。也就是说， 能够使 底部填充材 18 的填充区域 20 的形状不成为尖端较细的形状， 其结果是能够扩大填充区域 20 的容积。若扩大填充区域 20 的容积， 则利用毛细管现象渗进去的底部填充材 18 的渗透 性进一步提高。 若该底部填充材 18 的渗透性提高， 则含在该底部填充材 18 中且呈颗粒状的 填料 19 的渗透性也会提高。因此， 能够向填充区域 20 内均匀地填充所需量的填料 19。也 就是说， 能够将填料 19 充分且均匀地填充在位于焊锡凸块 6 和 UBM10 的接合部分之外侧的 填充区域 20 内， 因而能够提高填料 19 与焊锡凸块 6、 UBM10 及绝缘膜 9 的相互紧贴性。应 予说明， 焊锡凸块 6 的侧面和 UBM10 的端面接合的部分上的角度 θ2 只要不是锐角即可， 也 就是说还可以为直角。 ( 一实施方式的制造方法 )
以下， 参照图 2 和图 3 对本实施方式所涉及的半导体装置的制造方法加以说明。
首先， 如图 2 中的工序 ST1 和图 3(a) 所示， 按照已知的扩散制造工艺在半导体晶 片 1A 的集成电路上形成多个由铝 (Al)、 铜 (Cu) 或金 (Au) 等形成的电极垫 2， 以做到能够 使预先形成的半导体集成电路和外部连接端子电连接。之后， 在半导体晶片 1A 上形成使各 个电极垫 2 露出的保护绝缘膜 7。接着， 在保护绝缘膜 7 上形成使电极垫 2 以及保护绝缘膜 7 中位于电极垫 2 一侧的周缘部分露出的绝缘膜 9。此时， 作为一例将绝缘膜 9 上位于电极 垫 2 一侧的端面形成为朝上扩展的正向锥形状。
接着， 如图 2 中的工序 ST2 和图 3(b) 所示， 利用例如旋涂法在半导体晶片 1A 的整 个面上涂布形成抗蚀膜 31。抗蚀膜 31 中例如有通过紫外 (UV) 光照射成为不溶性的负性 抗蚀膜以及与此相反通过紫外光照射成为可溶性的正性抗蚀膜， 可以根据开口形状和掩模 的设计规格等而适当地选择抗蚀膜 31 的种类。在此， 用正性抗蚀膜作抗蚀膜 31。接着， 对 在 UBM 形成区域具有开口部的 UBM 形成用掩模 32 和半导体晶片 1A 的相对位置进行调整， 然后将该 UBM 形成用掩模 32 经抗蚀膜 31 重合在该半导体晶片 1A 上。之后， 从 UBM 形成用 掩模 32 的上方照射紫外光。
接着， 如图 3(c) 所示， 若对已曝光的抗蚀膜 31 进行显影， 抗蚀膜 31 中已照射紫 外光的部分就溶解于显影液中， 因而即形成具有使 UBM 形成区域露出的开口图案的抗蚀膜 31。因此， 电极垫 2 从抗蚀膜 31 的开口图案露出。在此， 抗蚀膜 31 的开口图案的端面与半 导体晶片 1A 的主面大致垂直。之后， 如图 3(d) 所示， 除去 UBM 形成用掩模 32。
接着， 如图 2 中的工序 ST3 和图 3(e) 所示， 利用电镀法或化学镀法在电极垫 2 上 形成 UBM10， 该 UBM10 与在以后的工序中形成的焊锡凸块接合。要求 UBM10 具有以下特性 和功能 ： 与利用镀金属法等最后形成的金属即凸块之间的低电阻性、 较高的防止焊料扩散 功能和位于最上层的金属膜对焊料的润湿性等等。于是， UBM10 通过在电极垫 2 上层叠钛
(Ti)、 镍 (Ni)、 钯 (Pd)、 金 (Au) 或铜 (Cu) 等不同种类的金属而形成。这么一来， 能够实现 形成焊锡凸块时的物理且电气性连接功能。在此， UBM10 形成为其厚度以抗蚀膜 31 的上表 面为上限。
接着， 如图 2 中的工序 ST4 和图 3(f) 所示， 利用电镀法、 焊球安装法或丝网印刷 法等在形成好的 UBM10 上一齐形成多个焊锡凸块 6。在此， 电镀法是下述方法， 即： 在各个 UBM10 上形成电镀抗蚀图案作为掩模， 形成焊锡镀层， 然后除去电镀抗蚀图案， 之后通过蚀 刻除去不需要的金属层， 最后进行热处理， 从而形成焊锡凸块 6。焊球安装法是下述方法， 即： 使用形成有助焊剂印刷用开口部的掩模， 用助焊剂进行丝网印刷， 之后用形成有焊球安 装用开口部的掩模安装焊球， 再用回流装置或烘炉装置等进行加热， 从而形成焊锡凸块 6。 丝网印刷法是下述方法， 即： 使用形成有焊膏印刷用开口部的掩模， 用焊膏进行印刷， 之后 与焊球安装法一样地进行加热， 从而形成焊锡凸块 6。此时， 因为 UBM10 的端面与抗蚀膜 31 的开口图案的端面形状一致， 所以若将该抗蚀膜 31 的开口图案的端面形成为与半导体晶 片 1A 的主面垂直， 则 UBM10 的端面也会成为与该主面垂直的面。
接着， 如图 2 中的工序 ST5、 ST6 和图 3(g) 所示， 利用已知的方法对半导体晶片 1A 的背面进行研磨， 再将经研磨而薄膜化的半导体晶片 1A 切割成一个个的芯片， 来得到多个 半导体芯片 1。 之后， 通过倒装芯片方式将已得到的半导体芯片 1 安装在电路布线衬底 ( 外 部电路 )4 上。此时， 进行定位， 以使焊锡凸块 6 与电路布线衬底 4 的外部电路电极垫 5 连 接。接着， 进行热固化， 用焊锡凸块 6 将半导体芯片 1 和电路布线衬底 4 物理接合并电连接 起来。 接着， 如图 2 中的工序 ST7 和图 3(h) 所示， 通过清洗除去已在形成 UBM10 时使用的 抗蚀膜 31。抗蚀膜 31 所起到的作用是 ： 使焊锡凸块 6 与 UBM10 的端面不接合、 决定 UBM10 的端面形状以及确保绝缘膜 9 与焊锡凸块 6 之间的空间。因此， 在倒装芯片安装工序之后， 抗蚀膜 31 的作用已经都实现， 因而不再需要该抗蚀膜 31。 抗蚀膜 31 的清洗方法中， 通过将 半导体芯片 1 和电路布线衬底 4 的整个面浸渍在化学溶液中进行清洗从而除去抗蚀膜的方 法已成为主流。根据需要， 可以还利用例如减压室机构、 超声波机构、 喷嘴机构等提高清洗 性的功能， 该减压室机构用来除去残存于焊锡凸块 6 相互间的气泡， 来使清洗剂 34 渗进该 部分以代替气泡 ； 该超声波机构利用空化效应进行清洗， 除去抗蚀膜 ； 该喷嘴机构能够将 清洗剂 34 集中于凸块 6 相互间。
接着， 如图 2 中的工序 ST8 和图 3(i) 所示， 向半导体芯片 1 和电路布线衬底 4 之 间填充底部填充材 18。 在本实施方式中， 不仅能够将所需要的底部填充材 18 和含在该底部 填充材 18 中的填料 19 均匀地填充在焊锡凸块 6 相互间的间隙中， 也能够将所需要的底部 填充材 18 和含在该底部填充材 18 中的填料 19 均匀地填充在焊锡凸块 6 和 UBM10 之间的 间隙中。因此， 不会在底部填充材 18 上形成空隙， 底部填充材 18 和焊锡凸块 6 紧密接触并 固定起来， 因而能够形成能够耐住加热冷却应力和物理应力的构造体。
如上所述， 根据本实施方式所涉及的制造方法， 因为在图 3(f) 所示的凸块形成工 序中， 已用抗蚀膜 31 覆盖 UBM10 周缘的端面， 所以形成在 UBM10 上的焊锡凸块 6 不会形成 在 UBM10 的端面上。而且， 因为在图 3(h) 所示的抗蚀膜除去工序中除去抗蚀膜 31， 所以焊 锡凸块 6 的侧面和 UBM10 的端面接合的部分所成的角度成为钝角。其结果是， 能够将所需 量的底部填充材 18 和填料 19 均匀地填充在由焊锡凸块 6、 UBM10 和绝缘膜 9 包围的区域。
( 一实施方式的第一变形例 )
以下， 参照图 4 对本发明的一实施方式的第一变形例加以说明。
如图 4 所示， 本变形例所涉及的 UBM10 的特征在于 ： 该 UBM10 的端面呈在该 UBM10 的厚度方向的中央部分朝内弯曲的圆弧状。
如上所述， 为了使添加在底部填充材 18 中的颗粒状填料 19 有效地起作用， 需要提 高填料 19 与焊锡凸块 6 和 UBM10 的贴紧性。于是， 在本变形例中， 使 UBM10 的端面成为朝 内弯曲的圆弧形状 10a。 根据该结构， 能够在焊锡凸块 6 和 UBM10 的接合部分的外侧区域不 形成尖端较细的形状， 因而能够提高填料 19 的填充性。
应予说明， 圆弧形状 10a 的弯曲方向为朝向 UBM10 的内侧的方向 ( 中心方向 )， 也 就是说， UBM10 在与半导体芯片 1 的主面平行的方向上的剖面面积是 ： ( 底面的剖面面积 S1) ＞ ( 厚度方向中央部分的剖面面积 S2)。
在此， UBM10 的底面的剖面面积 S1 和 UBM10 的厚度方向中央部分的剖面面积 S2 之 差可以根据半导体装置的目的等而在不影响电连接和接合强度的范围内加以调整。
应予说明， 如图 4 所示， 当底部填充材 18 含有比 UBM10 的厚度大的焊料 19A 时， 不 能够将填料 19A 填充在底部填充材 18 的填充区域 20 内。因此， 在该情况下， 仅有溶剂渗进 填充区域 20 内， 溶剂会在加热时挥发， 形成空隙。 因此， 使填料 19 的粒径比 UBM10 的厚度小， 以让填料 19 可靠地填充在焊锡凸块 6 和 UBM10 的接合部分附近的区域内。因为底部填充材 18 利用毛细管现象渗进间隙中， 所以 填料 19 的形状虽然可以是多面体， 但优选为球状。应予说明， 该填料 19 的粒径和形状也可 以应用于图 1 和图 3 所示的实施方式。
以下， 参照附图对具有呈圆弧形状 10a 的端面的 UBM10 的形成方法加以说明。
( 第一变形例的第一制造方法 )
如图 5 所示， 第一变形例的第一制造方法如下。即， 交替重复进行抗蚀膜形成工序 和 UBM 形成工序， 例如重复 5 次。也就是说， 做到 UBM10 的厚度在重复 5 次上述两种工序 后成为图 4 所示的规定厚度。此时， 从第一次抗蚀膜形成工序到第三次抗蚀膜形成工序为 止使抗蚀膜 31 的开口尺寸逐渐变小。而从第四次抗蚀膜形成工序到第五次抗蚀膜形成工 序为止使抗蚀膜 31 的开口尺寸逐渐变大。这么一来， 能够形成具有呈近似圆弧状的端面的 UBM10。
之后， 经与图 3(f) ～图 3(i) 相同的工序得到具有图 4 所示的焊锡凸块 6 和 UBM10 的半导体装置。
( 第一变形例的第二制造方法 )
接着， 参照图 6 对第一变形例的第二制造方法加以说明。
如图 6 所示， 第一变形例的第二制造方法使用呈薄膜状的抗蚀膜 31A， 来代替叠层 型抗蚀膜 31。具体而言， 准备呈薄膜状且开口端面呈厚度方向中央部分预先朝向开口图案 的中心方向弯曲的圆弧状的抗蚀膜 31A， 使该抗蚀膜 31A 与绝缘膜 9 紧密接触， 做到电极垫 2 从开口图案露出且气泡未混入的状态。
应予说明， 呈薄膜状的抗蚀膜 31A 的开口形状可以根据 UBM10 的形成条件而形成。 再说， 也可以在同一抗蚀膜 31A 上形成互不相同的开口形状。
之后， 经与图 3(e) ～图 3(i) 相同的工序得到具有图 4 所示的焊锡凸块 6 和 UBM10
的半导体装置。
( 第一变形例的第三制造方法 )
接着， 参照图 7 对第一变形例的第三制造方法加以说明。
如图 7 所示， 在第一变形例的第三制造方法中， 使用 O 型环 31B 使 UBM10 的端面形 状成为圆弧状， 该 O 型环 31B 由抗蚀剂形成， 该 O 型环 31B 的开口端面呈厚度方向中央部分 预先朝向开口图案的中心方向弯曲的圆弧状。
与呈薄膜状的抗蚀膜 31A 一样， 上述端面呈圆弧状的 O 型环 31B 可以根据 UBM10 的形成条件形成。当使开口具有互不相同的开口尺寸时， 也可以使形状互不相同的 O 型环 31B 彼此紧密接触而形成开口。
应予说明， 当将 O 型环 31B 贴在 UBM10 形成区域的周围时， 预先在绝缘膜 9 上的 UBM 形成区域的周围或 O 型环 31B 的表面上涂布粘接剂。
之后， 经与图 3(e) ～图 3(i) 相同的工序得到具有图 4 所示的焊锡凸块 6 和 UBM10 的半导体装置。
如上所述， 根据本实施方式及其变形例所涉及的半导体装置， 利用毛细管现象向 焊锡凸块 6 相互间的间隙中注入底部填充材 18， 即使在焊锡凸块 6 和 UBM10 的接合部分附 近的区域内， 也能够均匀地填充所需要的含有填料 19 的底部填充材 18。由此， 焊锡凸块 6 和填料 19 紧密接触并固定起来， 因而能够使凸块接合部分的应变缓和， 能够维持能够耐住 加热冷却应力和物理应力的接合强度。其结果是， 能够实现能够应对间距缩短化的由焊锡 凸块 6 和 UBM10 构成的构造体。
应予说明， 焊锡凸块 6 的构成材料并不限于焊锡， 也可以使用焊锡以外的适当的 金属材料。
- 产业实用性
根据本发明所涉及的半导体装置和该半导体装置的制造方法， 能够使凸块接合部 分的应变缓和， 能够得到维持接合强度而能够耐住凸块相互间的间距缩短化的凸块和 UBM 结构， 因而本发明所涉及的半导体装置和该半导体装置的制造方法特别是对针对外部电极 端子设置有 UBM 且具有通过倒装芯片方式安装在电路布线衬底上的半导体芯片的半导体 装置等很有用。
- 符号说明
1- 半导体芯片 ； 1A- 半导体晶片 ； 2- 电极垫 ； 4- 电路布线衬底 ( 外部电路 ) ； 5- 外 部电路电极垫 ； 6- 焊锡凸块 ( 金属凸块 ) ； 7- 保护绝缘膜 ； 9- 绝缘膜 ； 10- 底部阻挡金属层 (UBM) ； 10a- 圆弧形状 ； 18- 底部填充材 ； 19- 填料 ； 19A- 粒径较大的填料 ； 20- 填充区域 ； 31- 抗蚀膜 ； 31A- 呈薄膜状的抗蚀膜 ； 31B-O 型环 ； 32-UBM 形成用掩模 ； 34- 清洗剂 ； S1- 底 面的剖面面积 ； S2- 中央部分的剖面面积。