CN101312169B - 半导体模块、半导体模块的制造方法以及便携式设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体模块、半导体模块的制造方法以及便携式设备，其目的在于提高半导体模块的电极部的连接可靠性。在半导体模块中成为半导体基板的安装面的表面(特别是在外周缘部)形成有半导体元件的电极。为了进一步加宽该电极的间隔，在电极上形成绝缘层，并且形成贯通该绝缘层与电极连接的多个突起部以及一体地设置有这些突起部的再布线图案。再布线图案具有设置突起部的突起区域和与突起区域连接并延伸的布线区域。在此，绝缘层在突起部间形成为具有凹状的上表面，布线区域中的再布线图案则沿着该上表面形成。由此，与突起区域中的再布线图案相比，布线区域中的再布线图案以更向半导体基板的侧凹陷的状态形成。

Description

半导体模块、半导体模块的制造方法以及便携式设备

技术领域

本发明涉及一种半导体模块、半导体模块的制造方法以及具有该半导体模块的便携式设备。

背景技术

近年来，伴随着电子设备的小型化、高性能化，要求在电子设备中使用的半导体模块实现小型化。为了实现半导体模块的小型化，半导体模块的外部连接电极之间的窄间距化成为不可缺少的技术，但是焊料凸起自身大小和焊接时桥接产生等成为制约条件，使得通过外部连接电极的窄间距化实现小型化存在限制。近年来，为了克服这种限制，正在进行通过在半导体模块中形成再布线的外部连接电极的再配置。作为这种再配置的方法，例如，已公知一种将通过对金属板进行半蚀刻而形成的突起结构作为电极或通路，在金属板上通过环氧树脂等绝缘层安装半导体模块，在突起结构上连接半导体模块的外部连接电极的方法(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开平9-289264号公报

通常，由于作为具有突起结构的金属板(在半导体模块中为具有突起结构的布线图案)等材料采用铜(Cu)，因此半导体模块工作时产生的热，使得绝缘层之间的材料间产生由热膨胀系数之差产生的热应力。由于该热应力从相对于半导体模块的外部连接电极平行延伸的布线图案部分，集中施加在与该布线图案一体地设置的突起结构部分，所以在突起电极和外部连接电极的界面发生断线。特别地，今后为了实现半导体模块的进一步小型化而逐步推进突起结构自身微细化的情况下，由于突起结构和外部连接电极的接触面积变小，所以担心由于这样而产生的应力在突起电极和外部连接电极的界面更容易发生断线。

另外，由于金属板(布线图案)与绝缘层仅仅靠它们接触面的粘接性而粘接，所以担心因这样的热应力而产生剥离，并降低半导体模块的可靠性。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而提出的，本发明的目的在于，提供一种提高半导体模块的电极部的连接可靠性的技术。另外，本发明的其它目的在于，提供一种能够抑制布线图案从绝缘层剥离的半导体模块及其制造方法以及具有这种半导体模块的便携式设备。

为了解决上述问题，本发明的某一方式的半导体模块，其特征在于，包括：在表面上具有电极的基板，在基板上设置的绝缘层，在绝缘层上设置的布线层，以及与布线层一体地设置并且贯通所述绝缘层与电极电连接的突起部；布线层具有设置突起部的第一区域和与其连接并延伸的第二区域，相比于第一区域的布线层，第二区域的布线层更向基板侧凹陷而形成。

根据该方式，由于第二区域的布线层比第一区域的布线层更向基板侧凹陷而形成，所以半导体模块工作时所产生的热，使位于第一区域的突起部成为基点，当第二区域的布线层热膨胀时，在该第二区域的布线层中产生具有与基板表面平行的平行成分和向下的垂直成分的力矩。并且，由于产生这种力矩的第二区域的布线层，通过第一区域的布线层与突起部连接，所以对突起部作用与第二区域的布线层的力矩相对应的力矩。由此，当在半导体模块中产生热应力时，由于通过这样的力矩(向下的垂直成分的力矩)能够缓和在突起部上施加的剥离方向(从基板离开的方向)的应力，所以能够提高半导体模块的电极和突起部之间的连接可靠性(耐热可靠性)。

为了解决上述课题，本发明的其它方式的半导体模块的制造方法，其特征在于，包括：第一工序，制备在表面具有多个电极的半导体基板；第二工序，在金属板上设置分离沟，以便形成对应于电极位置突出设置的突起部；第三工序，通过隔着绝缘层压接金属板和半导体基板，并且使突起部贯通绝缘层，在电连接突起部和电极的同时，使设置在突起部间的金属板以凹状向半导体基板侧弯曲；第四工序，对金属板进行构图并形成由规定图案构成的布线层。

根据该方式，由于在以凹状向半导体基板侧弯曲地形成在突起部间设置的金属板之后，对该金属板进行构图并形成由规定图案构成的布线层，所以半导体模块工作时产生的热使突起部成为基点，当布线层热膨胀时，在布线层能够产生具有与半导体基板表面平行的平行成分和向下的垂直成分的力矩。并且，由于这样产生力矩的布线层与突起部连接而形成，所以能够对突起部作用与布线层的热应力的力矩相对应的力矩。由此，当在半导体模块中产生热应力时，能够缓和在突起部上施加的剥离方向(从半导体基板离开的方向)的应力，并能够制造提高电极和突起部之间的连接可靠性的半导体模块。

另外，当经由绝缘层压接金属板和半导体基板时，由于在无需追加新的装置能够以凹状弯曲金属板，所以容易使对金属板进行构图而形成的布线层形成为凹状，而且可以低成本地制造能够缓和施加在与该凹状布线层连接的突起部的剥离方向的应力的半导体模块。

为了解决上述课题，本发明的某一方式的半导体模块，其特征在于，包括：在主表面具有与内部的半导体元件电连接的第一电极的基板，在基板上设置的绝缘层，在绝缘层上设置的布线层，与布线层一体地设置并且贯通绝缘层与第一电极连接的第一导体部以及从布线层向绝缘层内突出的第二导体部。

为了解决上述课题，本发明的某一方式的半导体模块的制造方法，其特征在于，包括：第一工序，制备在主表面具有与内部的半导体元件电连接的第一电极的基板；第二工序，制备导电体，该导电体形成有对应于第一电极的位置突出的第一导体部和在与该第一导体部不同位置突出的第二导体部；第三工序，在基板和导电体之间配置绝缘层使之被夹持之后，通过压接金属板以使第一导体部贯通绝缘层，使第一导体部和第一电极接触的同时，在绝缘层内挤入第二导体部；第四工序，对导电体进行构图并形成由规定图案构成的布线层。

为了解决上述课题，根据本发明的某一方式的便携式设备，其特征在于，具有所述半导体模块。

根据本发明提高半导体模块的电极部的连接可靠性。另外，根据本发明，提供一种可抑制布线图案从绝缘层剥离的半导体模块及其制造方法，以及具有这种半导体模块的便携式设备。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的半导体模块的剖面图；

图2是形成图1中所示的半导体模块的外部连接电极等的面的平面图；

图3(A)～(C)分别是半导体晶片的立体图、具有对应于半导体晶片的突起部的金属板的立体图以及具有突起部的金属板的剖面图；

图4(A)～(E)是用于说明第一实施方式的具有突起部的金属板的形成方法的剖面图；

图5(A)～(D)是用于说明第一实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图；

图6(A)～(C)是用于说明第一实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图；

图7是本发明的第二实施方式的半导体模块的剖面图；

图8(A)～(D)是用于说明第二实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图；

图9(A)～(C)是用于说明第二实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图；

图10(A)～(D)是用于说明第三实施方式的具有突起部的金属板的形成方法的剖面图；

图11(A)～(C)是用于说明第三实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图；

图12是本发明的第四实施方式的半导体模块的剖面图；

图13(A)～(D)是用于说明第五实施方式的具有突起部的金属板的形成方法的剖面图；

图14(A)～(C)是用于说明第五实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图；

图15是用于说明第五实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图；

图16是本发明的第六实施方式的半导体模块的剖面图；

图17(A)～(E)是用于说明第六实施方式的具有突起部的金属板的形成方法的剖面图；

图18(A)～(D)是用于说明第六实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图；

图19(A)～(C)是用于说明第六实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图；

图20是本发明的第七实施方式的半导体模块的示意剖面图；

图21(A)～(E)是用于说明第七实施方式的具有突起部的金属板的形成方法的示意剖面图；

图22(A)～(D)是用于说明第七实施方式的半导体模块的制造过程的示意剖面图；

图23(A)、(B)是用于说明第七实施方式的半导体模块的制造过程的示意剖面图；

图24是本发明的第八实施方式的半导体模块的示意剖面图；

图25是本发明的第九实施方式的半导体模块的示意剖面图；

图26是具有本发明的半导体模块的便携式设备的示意图；

图27是具有本发明的半导体模块的便携式设备的示意剖面图。

附图标记说明

1半导体基板，2电极，3保护膜，4再布线图案，4a突起部，4a1突起部的前端部，4a2突起部的侧面部，5a突起区域，5b布线区域，5c焊盘电极区域，7绝缘层，8阻焊层，9外部连接电极(焊料球)。

具体实施方式

下面，参照附图说明将本发明具体化的实施方式。在所有的附图中，对相同的构成要素赋予相同的附图标记，并省略相应的说明。

第一实施方式

图1是本发明的第一实施方式的半导体模块的剖面图，图2是形成该半导体模块的外部连接电极等的面的平面图。

第一实施方式的半导体模块的半导体基板1采用P型硅晶片等，在其表面S1(上面侧)上利用公知技术形成规定的集成电路等半导体元件(未图示)，在成为安装面的表面S1(特别是在外周缘部)形成半导体元件的电极2。在半导体基板1的表面上的区域形成保护膜3，以便露出该电极2的规定区域(中央部分)。在半导体基板1上，为了进一步加宽电极2的间隔，在电极2和保护膜3上形成绝缘层7，并且形成贯通该绝缘层7与电极2的露出面连接的多个突起部4a以及在表面S2侧(下面侧)一体地设置这些突起部4a的再布线图案4。该再布线图案4具有设置突起部4a的突起区域5a和与突起区域5a连接并延伸的布线区域5b。在此，形成在布线区域5b具有凹状的上表面的绝缘层7，并且沿着其上表面形成布线区域5b的再布线图案4。由此，在布线区域5b的再布线图案4相比于突起区域5a的再布线图案4，更向半导体基板1侧凹陷。另外，在再布线图案4中，在与表面S2相反侧(上面侧)的规定区域(焊盘电极区域5c)设置外部连接电极(焊料凸起)9，并且利用阻焊层8覆盖该外部连接电极以外的区域。

具体地，将电极2形成为其与构成半导体元件的集成电路连接，并且在集成电路的外周缘部有多个存在。电极2的材料可采用铝(Al)或铜(Cu)等。当作为电极2的材料采用铝的场合，可以在电极2的表面形成氮化钛(TiN)或氮化钽(TaN)等阻挡膜。如上所述，通过在电极2的表面形成阻挡膜，即便在由铜构成的突起部4a与电极2抵接的情况下，也能够防止作为突起部4a的材料的铜向电极2扩散。另外，当作为电极2的材料采用铜的场合，由于电极2与突起部4a的热膨胀系数相等，所以可以提高相对于其界面的热应力的连接可靠性(耐热可靠性)。并且，还能够在突起部的前端设置细的凹凸，由此使加压加工时的与电极的接合变得可靠，并且可以提高接合可靠性。另外，在突起部的前端实施金(Au)/镍(Ni)的电镀，从而可以提高与电极的接合可靠性。

绝缘层7形成在半导体基板1上，其位于突起部4a间，并且形成为具有其膜厚从突起部4a侧向其中央部逐渐变薄的凹状的上表面。突起部4a间的绝缘层7的凹陷量H1为例如约25μm。绝缘层7由在加压时产生塑性流动的材料形成。作为加压时产生塑性流动的材料，可列举环氧类热固化型树脂，该树脂是例如在温度160℃、压力8MPa的条件下具有黏度为1kPa·s的特性的材料。另外，在温度160℃的条件下，以5MPa加压的情况，与不加压的情况相比，该材料的树脂的黏度下降到约1/8。

再布线图案4形成在绝缘层7上，其具有突起区域5a和与突起区域5a连接并延伸的布线区域5b。并且，在突起区域5a中的再布线图案4上，一体地设置对应于电极2的位置从表面S2突出并贯通该绝缘层7的多个突起部4a。如图2所示，这些突起部4a被配置在半导体基板1的外周缘部。另外，如图1所示，沿着绝缘层7的上表面，形成布线区域5b中的再布线图案4，并且相比于突起区域5a中的再布线图案4被形成得更向半导体基板1侧凹陷。该再布线图案4的凹陷量H1与绝缘层的凹陷量相等，为约25μm。作为再布线图案4和突起部4a，例如可采用由轧制的铜构成的轧制金属。当与由利用电镀等形成的铜构成的金属膜比较时，由铜构成的轧制金属的机械强度高，作为再布线用材料更加优越。再布线图案4的厚度为例如约20μm，突起部4a的高度(厚度)为例如约35μm。突起部4a被设置为圆锥台形状，其具体的形状，包括与半导体基板1的电极2的接触面平行的前端部4a1以及被形成得越靠近该前端部4a1直径(尺寸)越变细的侧面部4a2，去除圆锥形的前端部，其断面形状就成为台面形状(以下称为“圆锥台”)。突起部4a的前端(前端部4a1)的直径及基面(与电极2的接触面)的直径为分别约φ30μm和约φ40μm。另外，在对应于电极2的位置设置突起部4a。

突起部4a的前端(前端部4a1)被形成为直接与半导体基板1的电极2连接，通过突起部4a电连接电极2与再布线图案4。

外部连接电极(焊料凸起)9设置在与再布线图案4的表面S2相反侧(上面侧)的规定区域(焊盘电极区域5c)，其具有作为对应于各个电极2的外部连接端子的功能。如图2所示，外部连接电极9配置在由在半导体基板1的外周缘部设置的突起部4a所包围的区域内部，并且通过布线区域5b(包含焊盘电极区域5c)中的再布线图案4与突起部4a(突起区域5a中的再布线图案4)电连接。另外，如图1所示，利用作为再布线图案4的保护膜起作用的阻焊层8覆盖焊盘电极区域5c以外的区域。

另外，半导体基板1为本发明的“基板”，电极2为本发明的“电极”，绝缘层7为本发明的“绝缘层”，再布线图案4为本发明的“布线层”，突起部4a为本发明的“突起部”，突起区域5a为本发明的“第一区域”，布线区域5b为本发明的“第二区域”的一个举例。

制造方法

图3(A)是作为半导体基板的一个例子的半导体晶片(以下，在本说明书中相同)的立体图，图3(B)是具有在半导体晶片上形成的突起部的金属板的立体图，图3(C)是具有突起部的金属板的剖面图。

首先，制备以栅格状(矩阵状)配置有由多条划线10a划分的半导体模块形成区域10(半导体基板1)的半导体晶片30。如图3(A)所示，在半导体晶片30的表面上，在每个半导体模块形成区域10形成集成电路等半导体元件，与该半导体元件连接的电极2形成在其外周缘部。另外，这种半导体晶片30可通过组合常规的光刻技术、蚀刻技术、离子注入技术、膜形成技术及热处理技术等半导体制造过程来制造。

然后，制备一体地设置有突起部4a的铜板4x作为具有突起部的金属板。如图3(B)所示，铜板4x的平面尺寸被形成为与半导体晶片30同等程度。另外，在铜板4x的表面S2，分别对应于各半导体模块形成区域10内的电极2的位置设置突起部4a。如图3(C)所示，突起部4a具有相对于和半导体基板1的电极2的接触面平行的前端部4a1以及被形成得越靠近该前端部4a1直径越变细的侧面部4a2。

下面，说明具有突起部的金属板(一体地设置有突起部4a的铜板4x)的形成方法。图4是用于说明图3(C)所示的具有突起部的金属板的形成方法的剖面图。

首先，如图4(A)所示，制备具有至少比突起部4a的高度和再布线图案4的厚度之和更大的厚度的铜板4z。铜板4z的厚度为约100μm。另外，作为铜板4z，采用由轧制的铜构成的轧制金属。

如图4(B)所示，采用光刻技术，在各半导体模块形成区域10内的突起部形成区域形成抗蚀剂掩模PR1。在此，突起部形成区域的排列对应于由多个划线10a划分成多个半导体模块形成区域10的半导体晶片30中的半导体基板1的各个电极2的位置。另外，在与设置抗蚀剂掩模PR1的面相反侧(上面侧)的整个表面上形成抗蚀剂保护膜(未图示)来保护铜板4z。

如图4(C)所示，通过将抗蚀剂掩模PR1作为掩模，采用氯化铁溶液等的药剂进行湿法蚀刻处理，并在铜板4z的表面形成分离沟，来形成从铜板4y的表面S2突出的规定的圆锥台图案的突起部4a。此时，突起部4a形成为具有越靠近其前端部4a1直径(尺寸)越变细的锥状的侧面部4a2。而且，突起部4a的高度为约35μm，突起部4a的前端(前端部4a1)的直径和基面的直径为分别约φ30μm和约φ40μm。

如图4(D)所示，去除抗蚀剂掩模PR1和抗蚀剂保护膜。由此，在铜板4y的表面S2上一体地形成突起部4a。另外，代替抗蚀剂掩模PR1，也可以采用银(Ag)等金属掩模。此时，由于充分确保与铜板4z的蚀刻选择比，因此可以实现突起部4a的构图的进一步微细化。

如图4(E)所示，通过采用氯化铁溶液等药剂来进行湿法蚀刻处理等，从表面S2的相反侧对整个铜板4y进行蚀刻，以使铜板4y达到薄膜化。此时，在表面S2形成抗蚀剂保护膜(未图示)来保护突起部4a和铜板4y，并在蚀刻处理后去除抗蚀剂保护膜。由此，形成加工为规定的厚度(再布线图案4的厚度)的、在表面S2一体地设置有规定的突起部4a的铜板4x。本实施方式的铜板4x的厚度为约20μm。而且，铜板4x是本发明的“金属板”的一个例子。

另外制备具有如上述制造的突起部4a的铜板4x，其在下面说明的第一实施方式的半导体模块的制造过程中加以采用。图5和图6是用于说明第一实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图。

首先，如图5(A)所示，预先制备在表面S1(上面侧)形成具有电极2和保护膜3的半导体模块形成区域10的半导体晶片30。具体地，对于P型硅基板等半导体晶片30(半导体基板1)内的各个半导体模块形成区域10，利用公知的技术，在其表面S1形成规定的集成电路等半导体元件以及在其外周缘部形成电极2。作为电极2的材料可采用铝或铜等金属。在去除这些电极2的半导体基板1的表面S1上，制备形成用于保护半导体基板1的绝缘性的保护膜3的半导体晶片30。作为保护膜3，可采用硅氧化膜(SiO2)或硅氮化膜(SiN)或聚酰亚胺(PI)等。另外，半导体晶片30是本发明的“半导体晶片”的一个例子。

如图5(B)所示，在半导体晶片30(表面S1侧)上配置绝缘层7，使其夹持在半导体晶片30和一体地形成有突起部4a的铜板4x之间。该绝缘层7的厚度为约35μm，与突起部4a的高度相等。另外，具有突起部4a的铜板4x的形成方法如上所述。

如图5(C)所示，通过采用加压装置在如上所述地夹持绝缘层7的状态下进行加压成型，使半导体晶片30、绝缘层7和铜板4x成为一体。加压加工时的压力和温度分别约为5MPa和200℃。通过该加压加工，绝缘层7的黏度下降，并产生塑性流动。由此，突起部4a贯通绝缘层7，突起部4a与电极2电连接。另外，由于突起部4a具有越靠近前端部4a1直径越变细的侧面部4a2，因此突起部4a可以平滑地贯通绝缘层7。其结果，绝缘层7从突起部4a和电极2的界面有效地被挤出，使绝缘层7的一部分难以残留在界面。

如图5(D)所示，通过在加压加工后以与铜板4x粘接的状态冷却绝缘层7进行膜收缩，铜板4x以各突起部4a作为支点并以凹状弯曲，突起部4a间的绝缘层7形成为具有其膜厚从突起部4a侧向中央部逐渐变薄的凹状的上表面。这样，铜板4x沿着绝缘层7的表面，向半导体晶片30侧弯曲为凹状，其中布线区域5b的铜板4x的上表面比突起区域5a的铜板4x的上表面更加凹陷。另外，在突起部4a间的铜板4x(对应于焊盘电极区域5c的部分)的凹陷量H1为约25μm。另外，虽然通过在冷却前进行树脂的完全固化使得成为基点的突起部处于不活动的状态，但是此时，例如通过在240℃下进行2小时压接加热，冷却中也进行加压并返回到室温，也能够实现使突起部处于不活动的状态。

然后，如图6(A)所示，通过利用光刻技术和蚀刻技术来加工铜板4x，并形成再布线图案4。该再布线图案4具有设置有突起部4a的突起区域5a和与突起区域5a连接并延伸的布线区域5b。另外，布线区域5b中的再布线图案4直接反映之前的铜板4x的凹状的上表面，并且相比突起区域5a中的再布线图案4，更向半导体晶片30侧凹陷。

如图6(B)所示，将阻焊层8形成为使其在再布线图案4的焊盘电极区域5c具有开口部，并且覆盖绝缘层7和再布线图案4。该阻焊层8具有作为再布线图案4的保护膜的功能。阻焊层8采用环氧树脂等，其膜厚为例如约40μm。然后，采用焊料印刷法，在再布线图案4的焊盘电极区域5c形成具有作为外部连接端子功能的外部连接电极(焊料球)9。具体地，利用印网掩模，在所希望的位置印刷将树脂和焊料做成膏状的焊料膏，并且通过加热至焊料熔融温度来形成外部连接电极9。

如图6(C)所示，通过沿着划分多个半导体模块形成区域10(半导体基板1)的划线10a，从半导体晶片30的背面(下面侧)切割半导体晶片30，使半导体模块成为单片半导体模块。此后，通过对已单片化的半导体模块进行利用药剂的清洁处理，去除切割时产生的残渣等。

利用这些工序，制造先前的图1所示的第一实施方式的半导体模块。

接着，下面说明由本实施方式的半导体模块结构所带来的效果。

根据用于确认向本实施方式的突起部的应力缓和效果而进行的热模拟结果，相比于在再布线图案中没有凹陷的现有技术的例子(布线区域中的再布线图案与半导体晶片平行)中施加在突起部的剥离方向(从半导体晶片离开的方向)的应力为约456MPa，在再布线图案中设置凹陷的实施例(布线区域中的再布线图案比突起区域中的再布线图案向半导体晶片侧更加凹陷)中其应力却约为434MPa。即，通过加工为本实施方式的结构，施加在突起部的应力可以缓和约5％。这是因为，当半导体模块工作时所产生的热使突起部变为基点并使布线区域的再布线图案发生热膨胀时，在布线区域的再布线图案中产生具有与半导体晶片表面平行的平行成分和向下的垂直成分的力矩，产生这种力矩的布线区域的再布线图案通过突起区域的再布线图案与突起部连接，对突起部作用与布线区域的再布线图案的力矩相对应的力矩。另外，在热模拟中，将半导体晶片上的绝缘层膜厚为35μm，再布线图案厚度为20μm，并且将与再布线图案一体地设置的突起部设为直径为35μm的圆柱状，计算出将半导体晶片的温度从25℃升高至125℃(相当于电路工作时)时施加在突起部与半导体基板的界面的应力。

根据该第一实施方式的半导体模块及其制造方法，能够获得如下所述的效果。

(1)通过将布线区域5b的再布线图案4形成为比突起区域5a的再布线图案4更向半导体晶片30侧凹陷，当半导体模块工作时所产生的热使位于突起区域5a的突起部4a成为基点而使布线区域5b的再布线图案4发生热膨胀时，在布线区域5b的再布线图案4产生具有与半导体晶片30的表面平行的平行成分和向下的垂直成分的力矩。并且，由于产生这种力矩的布线区域5b的再布线图案4，通过突起区域5a的再布线图案4与突起部4a连接，所以对突起部4a作用与布线区域5b的再布线图案4的力矩相对应的力矩。因此，当在半导体模块中产生热应力时，由于借助于这种力矩(向下的力矩)能够缓和施加在突起部4a的剥离方向(从基板引开的方向)的应力，因此可以提高半导体模块中的电极2和突起部4a之间的连接可靠性(耐热可靠性)。

(2)由于通过将突起部4a间的绝缘层7形成为具有凹状上表面，突起部4a间的再布线图案4(特别是位于绝缘层7的凹状的底部附近的再布线图案4)和半导体晶片30之间的距离(上下方向的间隔)比突起部4a间的绝缘层7的上表面不是凹形状时(例如与半导体晶片30平行的时候)变短，所以将来自半导体晶片30的热容易传导至再布线图案4，可以提高半导体模块的散热性。

(3)由于将在突起部4a间设置的铜板4x以凹状向半导体晶片侧弯曲而形成之后，对该铜板4x进行构图并形成再布线图案4，所以当半导体模块工作时所产生的热使突起部4a成为基点而使布线区域5b的再布线图案4发生热膨胀时，能够在布线区域5b的再布线图案4产生具有与半导体晶片30表面平行的平行成分和向下的垂直成分的力矩。并且，由于产生这种力矩的布线区域5b的再布线图案4，通过突起区域5a的再布线图案4与突起部4a连接，所以可以对突起部4a作用与布线区域5b的再布线图案4的力矩相对应的力矩。因此，能够制造当在半导体模块中产生热应力时，可缓和施加在突起部4a的剥离方向(从半导体晶片30离开的方向)的应力，提高电极2和突起部4a之间的连接可靠性(耐热可靠性)的半导体模块。

(4)由于当经由绝缘层7压接铜板4x和半导体晶片30时，无需追加新装置就能够以凹状使铜板4x弯曲，所以能够以低成本制造出容易使通过蚀刻铜板4x而形成的再布线图案4(特别是布线区域5b的再布线图案4)成为凹状，可以缓和施加在与该再布线图案4相连接的突起部4a的剥离方向的应力的半导体模块。

(5)由于在单片化半导体模块前的半导体晶片30的状态下，一并形成具有突起部4a的再布线图案4，所以与在每个半导体模块中单独地形成再布线图案4等情况相比，可以降低半导体模块的制造成本。

(6)由于通过在再布线图案4一体地设置突起部4a，使得从半导体基板1的电极2直至外部连接电极9的路径上不存在不同材料间的连接部(界面)，所以由于电路工作时的温度变化等，即便在突起部4a和再布线图案4之间作用热应力，断线等的可能性也会减少。因此，可以抑制因半导体模块的热应力而导致连接可靠性的下降。

第二实施方式

图7是用于说明本发明的第二实施方式的半导体模块的剖面图。与第一实施方式不同之处在于，在再布线图案4的焊盘电极区域5c中，在和表面S2相反侧的面上设置与再布线图案4一体的凸状的接线柱部4c，该接线柱部4c的上表面从阻焊层8露出，在其露出表面形成外部连接电极9。除此之外，与之前的第一实施方式相同。

制造方法

图8和图9是用于说明第二实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图。

首先，制备经上述图4(D)所示的工序为止而形成的具有突起部4a的铜板4y。该铜板4y与第一实施方式中的铜板4x不同，处于没有对铜板进行薄膜化的状态。然后，如图8(A)所示，在半导体晶片30的表面S1(上面侧)配置绝缘层7，使其夹持在半导体晶片30和具有突起部4a的铜板4y之间。

如图8(B)所示，通过在如上所述地夹持的状态下采用加压装置进行加压成型，来使半导体晶片30、绝缘层7及铜板4y实现一体化。加压加工条件可采用与第一实施方式相同的条件。

如图8(C)所示，通过在加压加工后与铜板4y粘接的状态下冷却绝缘层7进行膜收缩，使铜板4y以各突起部4a作为支点弯曲为凹状，形成突起部4a间的绝缘层7，其具有膜厚从突起部4a侧向中央部逐渐变薄的凹状的上表面。因此，铜板4y沿着绝缘层7的表面其上表面以凹状弯曲的同时，对应于布线区域5b的铜板4y的上表面处于比对应于突起区域5a的铜板4y的上表面更加凹陷的状态。另外，突起部4a间的铜板4y(对应于焊盘电极区域5c的部分)的凹陷量H1为例如约25μm。

如图8(D)所示，利用光刻技术和蚀刻技术来加工铜板4y，并在铜板4y的表面S2的相反侧的面上形成分离沟。由此，将铜板4y加工成薄膜化到规定厚度(相当于再布线图案4的厚度)的铜板4x，在该铜板4x中一体地形成接线柱部4c，该接线柱部4c在表面S2的相反侧的面的焊盘电极区域5c具有规定的圆锥台图案。

然后，如图9(A)所示，通过利用光刻技术和蚀刻技术来加工铜板4x，并对再布线图案4进行构图。该再布线图案4与第一实施方式相同，由设置有突起部4a的突起区域5a和与该突起区域5a连接并延伸的布线区域5b构成。反映之前的铜板4x的凹状上表面的、位于布线区域5b的再布线图案4相比于突起区域5a的再布线图案4，处于更向半导体晶片30侧凹陷的状态。另外，在焊盘电极区域5c的再布线图案4上一体地形成有凸状的接线柱部4c。

如图9(B)所示，将阻焊层8形成为，对阻焊层8进行层压并利用光刻法使再布线图案4的接线柱部4c露出，并且覆盖半导体晶片30上的绝缘层7和再布线图案4。然后，利用焊料印刷法，在再布线图案4的接线柱部4c的露出表面形成外部连接电极9。

如图9(C)所示，通过沿着划分多个半导体模块形成区域10的划线10a，从半导体晶片30的背面(下面侧)切割半导体晶片30，将具有与半导体基板1相同外形尺寸的半导体模块进行单片化。此后，通过利用药剂清洁处理已单片化的半导体模块，去除切割时所产生的残渣。

利用这些工序，可以制造上述图7所示的第二实施方式的半导体模块。

根据该第二实施方式的半导体模块及其制造方法，除上述(1)～(6)的效果外，还可以获得以下效果。

(7)由于通过在再布线图案4上设置凸状的接线柱部4c，这些突出的接线柱部4c相应于在横向方向作用的应力而发生变形，所以可以降低作用于与接线柱4c连接设置的外部连接电极9的热应力，提高外部连接电极9的连接可靠性。

(8)由于通过在再布线图案4上各自一体地设置突起部4a和接线柱部4c，在从半导体基板1的电极2直至外部连接电极9的路径上不存在不同材料间的连接部(界面)，所以由于电路工作时的温度变化，即使在突起部4a和再布线图案4之间或者在再布线图案4和接线柱部4c之间作用热应力，断线等的担心也会减少。因此，能够抑制因半导体模块的热应力而导致的连接可靠性的下降。

(9)由于利用蚀刻处理，由一枚铜板4z可以形成从半导体基板1的电极2直至外部连接电极9的路径，所以能够简化基于CSP的半导体模块的制造过程。还可以降低半导体模块的制造成本。

第三实施方式

图10是用于说明第三实施方式的具有突起部的金属板的形成方法的剖面图，图11是用于说明第三实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图。第三实施方式的半导体模块与第二实施方式结构相同，与第二实施方式不同之处是其制造方法。具体地，预先在与表面S2相反侧的面形成与铜板4x一体的凸状的接线柱部4c，通过将该铜板4x经由绝缘层7压接在半导体晶片30上，来制造第二实施方式的半导体模块。另外，接线柱部4c是本发明的“接线柱部”的一个例子。

首先，如图10(A)所示，制备经上述图4(D)所示的工序为止而形成的具有突起部4a的铜板4y。该铜板4y与第二实施方式中所采用的铜板相同。

如图10(B)所示，利用光刻技术，在对应于各半导体模块形成区域10内的焊盘电极区域5c的部分形成抗蚀剂掩模PR2。另外，在与设置有抗蚀剂掩模PR2的面相反侧(表面S2)形成抗蚀剂保护膜(未图示)来保护铜板4y。

如图10(C)所示，将抗蚀剂掩模PR2作为掩模，采用氯化铁溶液等药剂进行湿法蚀刻处理，并在铜板4y的表面S2的相反侧的面形成分离沟。由此，将铜板4y加工成薄膜化到规定厚度(相当于再布线图案4的厚度)的铜板4x，在该铜板4x一体地形成接线柱部4c，该接线柱部4c在表面S2的相反侧的面的焊盘电极区域5c具有规定的圆锥台图案。

如图10(D)所示，去除抗蚀剂掩模PR2和抗蚀剂保护膜。由此，形成加工为规定厚度的、在表面S2一体地设置规定的突起部4a的同时，在表面S2的相反侧的面的焊盘电极区域5c一体地设置规定的接线柱部4c的铜板4x。

另外制备具有如上制造的突起部4a和接线柱部4c的铜板4x，其在下面说明的第三实施方式的半导体模块的制造过程中加以采用。

首先，如图11(A)所示，在半导体晶片30的表面S1(上面侧)，在半导体晶片30和具有突起部4a和接线柱部4c的铜板4y之间夹持绝缘层7。

如图11(B)所示，通过在如上所述地夹持的状态下使用加压装置进行加压成型，来一体化地重叠半导体晶片30、绝缘层7及铜板4x。加压加工条件采用与第一实施方式相同的条件。此时，通过对凸状的接线柱部4c施加的压力，对应的突起部4a间的铜板4x形成为凹陷的状态。并且，通过冷却绝缘层7使其收缩，使铜板4x以各突起部4a作为支点进一步弯曲，如图11(C)所示，突起部4a间的绝缘层7被形成为具有其膜厚从突起部4a侧向其中央部逐渐变薄的凹状的上表面。由此，铜板4x沿着绝缘层7的表面，其上表面弯曲为凹状，将对应于布线区域5b的铜板4x加工成使其处于比对应于突起区域5a的铜板4x向半导体晶片30侧更加凹陷的状态。另外，突起部4a间的铜板4x(对应于焊盘电极区域5c的部分)的凹陷量H3为例如约30μm。

在此之后，经过上述图9(A)～图9(C)所示的工序可以制造第三实施方式的半导体模块。

根据该第三实施方式的半导体模块及其制造方法，除上述(1)～(9)的效果外，还可以获得以下效果。

(10)通过在与设置有突起部4a的表面S2相反侧的面上，在未与突起部4a重叠的位置形成与铜板4x一体的凸状接线柱部4c，当经由绝缘层7压接铜板4x和半导体晶片30时，除因绝缘层7的收缩产生变形的外，还可以通过施加在凸状接线柱部4c的压力，使突起部4a间的铜板4x以凹状弯曲。由此，可以制造更加可靠地且更加容易控制地提高连接可靠性的半导体模块。

第四实施方式

图12是用于说明本发明的第四实施方式的半导体模块的剖面图。

第四实施方式的半导体模块中的半导体基板1，利用公知的技术在其表面S1(上面侧)形成规定的集成电路等半导体元件(未图示)，并在成为安装表面的表面S1形成半导体元件的电极2。在半导体基板1的表面上的区域形成保护膜3，以便露出该电极2的规定区域(中央部分)。在半导体基板1上，形成覆盖电极2和保护膜3的绝缘层7，并且形成贯通该绝缘层7与电极2的露出面连接的多个突起部4a以及在表面S2侧(下面侧)一体地设置有这些突起部4a的再布线图案4。该再布线图案4具有设置有突起部4a的突起区域5a1(5a2)和与它们连接并延伸的布线区域5b1(5b2)。在此，形成在突起部4a间具有凹状的上表面的绝缘层7，例如，沿着其上表面形成布线区域5b1的再布线图案4。因此，布线区域5b1的再布线图案4处于比突起区域5a1(5a2)的再布线图案4更向半导体基板1侧凹陷的状态。该凹陷量H4为例如约20μm。然后，在再布线图案4中，在与表面S2相反侧(上面侧)的规定区域设置外部连接电极(未图示)，除此之外的区域由阻焊层8覆盖。再有，利用与第一实施方式相同的制造方法能够容易地制造这种半导体模块。

根据该第四实施方式的半导体模块及其制造方法，可以享受至少与第一实施方式相同的效果。

第五实施方式

图13是用于说明第五实施方式的具有突起部的金属板的形成方法的剖面图，图14是用于说明第五实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图。第五实施方式中的半导体模块与第一实施方式相比其结构相同，与第一实施方式不同之处在于其制造方法。

下面，说明具有突起部的金属板(一体地设置有突起部4a的铜板4x)的形成方法。

首先，如图13(A)所示，制备经上述图4(D)所示的工序为止而形成的具有突起部4a的铜板4y。该铜板4y与第一实施方式所采用的铜板相同。

然后，如图13(B)所示，利用光刻技术，在各半导体模块形成区域10内的、含有突起部4a的再布线图案形成区域形成抗蚀剂掩模PR3。另外，在与设置有抗蚀剂掩模PR3的面相反侧(表面S2)形成抗蚀剂保护膜(未图示)来保护铜板4y。

然后，如图13(C)所示，将抗蚀剂掩模PR3作为掩模，采用氯化铁溶液等药剂进行湿法蚀刻处理，并在铜板4y的表面S2的相反侧的面上，对除再布线图案形成区域外的区域进行半蚀刻。由此，在铜板4y的表面S2的相反侧的面形成将再布线图案形成区域作为凸部50的凹凸。该凹凸的高低差优选与后述的相当于再布线图案4的厚度相等。

然后，如图13(D)所示，去除抗蚀剂掩模PR3和抗蚀剂保护膜。由此，形成加工为规定的厚度的、在表面S2一体地设置有规定的突起部4a的同时，在表面S2的相反侧的面设置有使再布线图案形成区域成为凸部50的凹凸铜板4x。

另外制备具有如上述制造的突起部4a和凸部50的铜板4x，其在下面说明的第五实施方式中半导体模块的制造过程中加以采用。

首先，如图14(A)所示，在半导体晶片30的表面S1(上面侧)，在半导体晶片30和具有突起部4a及凸部50的铜板4x之间夹持绝缘层7。

如图14(B)所示，通过在如上所述地夹持的状态下使用加压装置进行加压成型，来一体化地重叠半导体晶片30、绝缘层7及铜板4x。加压加工条件采用与第一实施方式相同的条件。此时，通过施加在凸部50的压力，将对应的突起部4a间的铜板4x形成为凹陷的状态。在本实施方式中，由于加压加工时膜厚变薄的凹部52容易挤入绝缘层7，所以铜板4y以各突起部4a作为支点更加容易弯曲。并且，通过冷却绝缘层7使其收缩，使铜板4x以突起部4a作为支点进一步弯曲，如图14(C)所示，形成突起部4a间的绝缘层7，该绝缘层7具有其膜厚从突起部4a侧向其中央部逐渐变薄的凹状的上表面。因此，铜板4x沿着绝缘层7的表面，其上表面弯曲成凹状，将对应于布线区域5b的铜板4x加工成使其处于比对应于突起区域5a的铜板4x更向半导体晶片30侧凹陷状态。

然后，如图15所示，通过对与铜板4y的表面S2相反侧的面进行蚀刻，形成再布线图案4。

在此之后，经过上述图6(B)～图6(C)所示的工序，可以制造第五实施方式中的半导体模块。

根据该第五实施方式的半导体模块及其制造方法，除与第一实施方式相同的效果外，还可以获得以下效果。

(11)当通过加压加工使半导体晶片30、绝缘层7及铜板4x成为一体时，由于膜厚变薄的凹部52容易挤入绝缘层7，所以铜板4y将各突起部4a作为支点更加容易弯曲。

第六实施方式

图16是用于说明本发明的第六实施方式的半导体模块的剖面图。本实施方式的半导体模块的基本结构与第一实施方式相同。与第一实施方式不同之处在于，对应于外部连接电极9的位置，在再布线图案4的表面S2侧设置有虚拟突起部60。该虚拟突起部60的顶部表面与在半导体基板1设置的电极2不连接，而与保护膜接触。即，虚拟突起部60是以与半导体基板1不进行电连接的状态由所述半导体基板1支持的突起部。

下面，说明具有突起部和虚拟突起部的金属板(一体地设置有突起部4a和虚拟突起部60的铜板4x)的形成方法。图17(A)～(E)是用于说明具有突起部和虚拟突起部的金属板的形成方法的剖面图。

首先，如图17(A)所示，制备铜板4z，该铜板4z的厚度至少比突起部4a的高度和再布线图案4的厚度之和更大。铜板4z的厚度为约100μm。另外，作为铜板4z，可采用由轧制的铜构成的轧制金属。

然后，如图17(B)所示，利用光刻技术，在各半导体模块形成区域10内的突起部形成区域和虚拟突起部形成区域，分别形成抗蚀剂掩模PR1和抗蚀剂掩模PR1′。在此，突起部形成区域的排列对应于由多个划线10a划分为多个半导体模块形成区域10的半导体晶片30中的半导体基板1的各电极2的位置。另外，在本实施方式中的抗蚀剂掩模PR1′的排列对应于外部连接电极9的位置。抗蚀剂掩模PR1′的直径比抗蚀剂掩模PR1的直径小。例如，抗蚀剂掩模PR1的直径为φ100μm，抗蚀剂掩模PR1′的直径为φ50μm。另外，在与设置有抗蚀剂掩模PR1的面相反侧(上面侧)的整个面形成保护膜(未图示)来保护铜板4z。

然后，图17(C)所示，将抗蚀剂掩模PR1和抗蚀剂掩模PR1′作为掩模，采用氯化铁溶液等药剂进行湿法蚀刻处理，并形成从铜板4y的表面S2突出的规定圆锥台图案的突起部4a和虚拟突起部60。虚拟突起部60的高度低于突起部4a的高度。这样的虚拟突起部60，可以通过将抗蚀剂掩模PR1和抗蚀剂掩模PR1′作为掩模，对铜板4y的表面S2进行蚀刻，并且进一步实施过蚀刻来形成。

然后，如图17(D)所示，去除抗蚀剂掩模PR1和抗蚀剂保护膜。由此，在铜板4y的表面S2一体地形成突起部4a和虚拟突起部60。另外，代替抗蚀剂掩模PR1和抗蚀剂掩模PR1′，也可以采用银(Ag)等金属掩模。在这种情况下，由于可以充分确保与铜板4z的蚀刻选择比，能够实现突起部4a和虚拟突起部60的图案的进一步微细化。

然后，如图17(E)所示，通过采用氯化铁溶液等药剂的湿法蚀刻处理等，从表面S2的相反侧对整个铜板4y进行蚀刻，由此使铜板4y达到薄膜化。此时，在表面S2形成抗蚀剂保护膜(未图示)来保护突起部4a、虚拟突起部60及铜板4y，并在蚀刻处理后去除抗蚀剂保护膜。由此，形成加工为规定厚度(再布线图案4的厚度)的、在表面S2一体地设置规定的突起部4a和虚拟突起部60的铜板4x。另外，铜板4x是本发明的“金属板”的一个例子。

另外制备具有如上述制造的突起部4a和虚拟突起部60的铜板4x，其在下面说明的第六实施方式中的半导体模块的制造过程中加以采用。图18和图19是用于说明第六实施方式的半导体模块的制造过程的剖面图。

首先，如图18(A)所示，预先制备在表面S1(上面侧)形成具有电极2和保护膜3的半导体模块形成区域10的半导体晶片30。另外，半导体晶片30与第一实施方式的图5(A)所示的结构相同。

然后，如图18(B)所示，在半导体晶片30上(表面S1侧)配置绝缘层7，使其夹持在半导体晶片30和一体地形成有突起部4a和虚拟突起部60的铜板4x之间。该绝缘层7的厚度与突起部4a的高度相等，为约35μm。另外，具有突起部4a的铜板4x的形成方法如同上述。

如图18(C)所示，通过在如上所述地夹持绝缘层7的状态下使用加压装置进行加压成型，使半导体晶片30、绝缘层7及铜板4x达到一体化。加压加工时的压力和温度分别约为5MPa和200℃。通过该加压加工，绝缘层7的黏度下降，并产生塑性流动。由此，突起部4a贯通绝缘层7，突起部4a和电极2电连接。另外，由于突起部4a具有越靠近其前端部4a1直径越变细的侧面部4a2，所以突起部4a可以平滑地贯通绝缘层7。其结果，从突起部4a和电极2之间的界面有效地挤出绝缘层7，使绝缘层7的一部分很难残留在界面。另一方面，由于虚拟突起部60的高度比突起部4a的高度低，所以处于嵌入绝缘层7的状态，绝缘层7介于虚拟突起部60的顶部表面和保护膜3之间。

如图18(D)所示，通过在加压加工后与铜板4x粘接的状态下冷却绝缘层7进行膜收缩，使铜板4x以各突起部4a作为支点弯曲为凹状，并使突起部4a间的绝缘层7形成为具有凹状的上表面，该上表面的膜厚从突起部4a侧向中央部逐渐变薄。这样，铜板4x沿着绝缘层7的表面向半导体晶片30侧弯曲成凹状，布线区域5b的铜板4x的上表面处于比突起区域5a的铜板4x的上表面更加凹陷的状态。由于铜板4x沿着绝缘层7的表面，向半导体晶片30侧弯曲成凹状，所以虚拟突起部60的前端部与保护膜3接触。其结果，以凹状弯曲的铜板4x由虚拟突起部60来支持。因此，由于根据虚拟突起部60的高度决定铜板4x和保护膜3之间的距离，因此可以利用虚拟突起部60来调整铜板4x的凹状或弯曲程度。另外，虽然通过在冷却前进行树脂的完全固化来使成为基点的突起部处于不活动的状态，但是此时，例如通过在240℃下压接加热2小时，在冷却中进行加压并返回到室温，也能够实现使突起部处于不活动的状态。

然后，如图19(A)所示，通过利用光刻技术和蚀刻技术加工铜板4x，并形成再布线图案4。该再布线图案4具有设置有突起部4a的突起区域5a和与该突起区域5a连接并延伸的布线区域5b。另外，布线区域5b的再布线图案4做成仍旧反映前面的铜板4x的凹状的上表面，并使其处于比布线区域5a的再布线图案4更向半导体晶片30侧凹陷的状态。另外，虚拟突起部60对应于与电极2的位置不同的位置突出来。在本实施方式中，虚拟突起部60设置在对应于焊盘电极区域5c的位置。另外，在本实施方式中，虚拟突起部60设置在与突起部4a相反侧的再布线图案4的端部。

如图19(B)所示，将阻焊层8形成为在再布线图案4的焊盘电极区域5c具有开口部，并覆盖绝缘层7和再布线图案4。该阻焊层8具有作为再布线图案4的保护膜的功能。阻焊层8采用环氧树脂等，其膜厚为例如约40μm。然后，利用焊料印刷法，在再布线图案4的焊盘电极区域5c形成具有作为外部连接端子功能的外部连接电极(焊料球)9。具体地，利用印网掩模，在所希望的位置印刷将树脂和焊料做成膏状的焊料膏，并通过加热到焊料熔融温度来形成外部连接电极9。即，在焊盘电极区域5c，在再布线图案4的表面S2形成虚拟突起部60，在再布线图案4的表面S2的相对侧形成外部连接电极9。

然后，如图19(C)所示，通过沿着划分多个半导体模块形成区域10(半导体基板1)的划线10a，从半导体晶片30的背面(下面侧)切割半导体晶片30来将半导体模块实现单片化。此后，通过利用药剂对已单片化的半导体模块进行清洁处理，去除切割时产生的残渣等。

利用这些工序，可以制造前面的图16所示的第六实施方式的半导体模块。

根据该第六实施方式的半导体模块及其制造方法，除与第一实施方式相同的效果外，还可以获得以下效果。

(12)当进行加压加工时，由于在铜板4x的表面S2侧设置的虚拟突起部60的顶部表面与保护膜3接触，所以以凹状弯曲的铜板4x由虚拟突起部60支持。因此，由于根据虚拟突起部60的高度来决定铜板4x和保护膜3之间的距离，所以可以利用虚拟突起部60来调整铜板4x的凹状或弯曲程度。特别地，通过在与突起部4a相反侧的再布线图案4的端部设置虚拟突起部60，可以调整再布线图案4的凹状或弯曲程度。

(13)在焊盘电极区域5c，通过在再布线图案4的表面S2形成虚拟突起部60，并在再布线图案4的表面S2的相反侧形成外部连接电极9，来达到外部连接电极9由突起部60支持。因此，很难产生外部连接电极9的上下方向的位置的偏移，提高将外部连接电极9连接到安装基板等时的连接可靠性。

(14)通过设置从再布线图案4向绝缘层7内突出的第二导体部4b，将半导体基板1所产生的热经由第二导体部4b传导至再布线图案4。因此，与现有的未设置有第二导体部4b的情况相比，可以减少将来自半导体基板1的热向再布线图案4释放时的热电阻，提高作为半导体模块的散热性。其结果，由于能够抑制半导体模块的温度上升，并减少再布线图案4和绝缘层7之间的热应力，所以可以防止再布线图案4从绝缘层7剥离。

另外，本发明并不限于以上说明的各个实施方式，根据本领域技术人员的知识，可以追加各种设计变更等的变形，增加了这样的变形的实施方式也包含在本发明的范围内。例如，也可以适当地组合各实施方式的结构。

在上述第一实施方式中，示出了为进一步加宽半导体基板1的电极2的间隔，使突起部4a埋入绝缘层7，层叠铜板4x、绝缘层7及半导体基板1以形成再布线图案4的例子，本发明不限于此，例如，也可以采用具有突起部的铜板，反复形成并多层化由规定图案构成的布线层。据此，不仅可以进一步简化多层布线的构造，还可以提高多层布线内的各突起部的连接可靠性(耐热可靠性)。

在上述第二实施方式中，虽然示出了在由铜构成的再布线图案4的接线柱部4c的露出面设置外部连接电极9的例子，但本发明不限于此，例如，也可以在接线柱部4c的露出面，采用选择电镀方法形成镀金层(电解Au/Ni镀膜)之后形成外部连接电极9。通过该方法，可以提高接线柱部和外部连接电极之间的连接可靠性。

在上述第四实施方式中，虽然示出了设置多个与构成半导体元件的集成电路连接的电极2以及与电极2连接的突起部4a，使连接这些突起部4a间的再布线图案4(布线区域5b1)向半导体基板1侧凹陷的例子，但本发明不限于此，例如，也可以在电极2的一端采用与集成电路不连接的虚拟电极，使虚拟电极上的突起部和电极2上的突起部之间的再布线图案凹陷。另外，也可以在突起部4a的一端采用与电极2不连接的虚拟突起部，使虚拟突起部和突起部之间的再布线图案的上表面凹陷。在这种情况下，也可以享受上述效果。特别地，在设置虚拟突起部时，由于有关配置突起部的设计自由度提高，所以可以更加容易地控制再布线图案4的上表面的凹陷量H4。

在上述第六实施方式中，为了形成比突起部4a的高度低的虚拟突起部60而实施了过蚀刻，但本发明不限于此，例如，也可以在选择地去除抗蚀剂掩模PR1、残留抗蚀剂掩模PR1′的状态下，在突起部4a的顶部表面形成镀膜(例如，膜厚5μm)。由此，可以使虚拟突起部60的高度比突起部4a的高度低。

在上述实施方式中，虽然示出了按圆锥台形成并与铜板一体地设置的突起部越靠近其前端部直径(尺寸)越变细的例子，但本发明不限于此，例如，也可以是具有规定直径的圆柱状突起部。另外，虽然作为突起部采用圆锥台的结构，但也可以为四边形等多边形。在这种情况下，也可以缓和施加在突起部的剥离方向的应力，提高半导体基板的电极和突起部之间的连接可靠性(耐热可靠性)。

在上述实施方式中，虽然示出了在隔着绝缘层压接铜板和半导体晶片的工序中，采用平面的膜厚均匀的绝缘层的例子，但本发明不限于此，例如，也可以在对应于欲使再布线图案凹陷的区域的部分绝缘层，利用光刻技术和蚀刻技术预先形成凹部，经由具有这种凹部的绝缘层压接铜板和半导体晶片。

第七实施方式

图20是本发明的第七实施方式的半导体模块的示意剖面图。

在第七实施方式的半导体模块的半导体基板1中，作为基体材料采用P型硅基板1a，并利用公知的技术在其内部形成规定的电路等半导体元件2。然后，在P型硅基板1a的表面S形成与半导体元件(例如，LSI元件)2电连接的电极2a以及未与半导体元件2电连接的虚拟电极2b。并且，在P型硅基板1a上设置用于保护半导体元件2的保护膜3。另外，作为电极2a和虚拟电极2b的材料采用铝(Al)或铜(Cu)等金属，作为保护膜3采用氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)等绝缘膜。

在电极2a和虚拟电极2b上形成绝缘层7，在该绝缘层7上形成具有规定图案的再布线图案4。然后，在该再布线图案4形成第一导体部4a，该第一导体部4a与再布线图案4一体地形成的同时，贯通绝缘层7与电极2a连接。并且，在与第一导体部4a突出的面相同一侧，一体地设置贯通绝缘层7与虚拟电极2b连接的第二导体部4b。

在再布线图案4的上表面(与第一导体部4a和第二导体部4b突出的面相反侧的面)侧，在与第二导体部4b重叠的位置设置外部连接电极(焊料球)9。然后，将阻焊层8设置为覆盖半导体基板1上的绝缘层7和再布线图案4，外部连接电极9从该阻焊层8的上方突出并露出。

另外，半导体基板1是本发明的“基板”，半导体元件2是本发明的“半导体元件”，电极2a是本发明的“第一电极”，虚拟电极2b是本发明的“第二电极”，第一导体部4a是本发明的“第一导体部”，第二导体部4b是本发明的“第二电极”，绝缘层7是本发明的“绝缘层”，再布线图案4是本发明的“布线层”，外部连接电极9是本发明的“外部电极”的一个例子。

制造方法

图21是用于说明具有各导体部的铜板的形成方法的示意剖面图。

首先，如图21(A)所示，制备导电体例如铜板4z，该导电体具有至少比第一导体部4a(或第二导体部4b)的高度和再布线图案4的厚度之和更大的厚度。铜板4z的厚度为约300μm。另外，作为铜板4z，采用由轧制的铜构成的轧制金属。当与由利用电镀处理等形成的铜构成的金属膜比较时，由铜构成的轧制金属具有更强的机械强度，作为再布线用材料更加优越。

如图21(B)所示，利用光刻技术，在各半导体模块形成区域6内的导体部形成区域形成抗蚀剂掩模PR。在此，导体部形成区域的排列对应于半导体基板1的各个电极(电极2a、虚拟电极2b)的位置。

如图21(C)所示，将抗蚀剂掩模PR作为掩模，采用药剂进行湿法蚀刻处理，并加工铜板4z。由此，一并形成从铜板4y的下面侧突出来的第一导体部4a和第二导体部4b。此时，第一导体部4a被设置为圆锥台形状，其具体形状为包括与半导体基板1的电极2a的接触面平行的前端部4a1以及越靠近其前端部4a1直径(尺寸)越变细的侧面部4a2，去除圆锥台的前端部，其断面形状成为台形状。第一导体部4a的高度为约35μm，第一导体部4a的前端(前端部4a1)的直径和基面(与铜板的连接部)的直径为分别约φ30μm和约φ40μm。另外，在本实施方式中，以同样方式加工第二导体部4b，将其加工成与第一导体部4a相同的圆锥台形状。

如图21(D)所示，去除抗蚀剂掩模PR。由此，对于铜板4y的一侧面(下面侧)，一体地形成第一导体部4a和第二导体部4b。

如图21(E)所示，通过采用药剂进行湿法蚀刻处理，并通过从上面侧(与各导体部突出的面相反侧的面)对整个铜板4y进行蚀刻，使铜板4y达到薄膜化。由此，形成加工为规定厚度(再布线图案4的厚度)的、在一侧面一体地设置规定的第一导体部4a和第二导体部4b的铜板4x。本实施方式的铜板4x的厚度为约20μm。另外，铜板4x是本发明的“导体”的一个例子。

另外制备如上述制造的具有第一导体部4a和第二导体部4b的铜板4x，其在下面说明的第七实施方式中的半导体模块的制造过程中加以采用。图22和图23是用于说明第七实施方式的半导体模块的制造过程的示意剖面图。

首先，如图22(A)所示，制备对于P型硅基板1a设置有由划线5划分多个半导体模块形成区域6的半导体基板1。在半导体基板1的表面S侧，在每个半导体模块形成区域6形成半导体元件2、电极2a、虚拟电极2b及保护膜3。另外，通过组合常规的光刻技术、蚀刻技术、离子注入技术、成膜技术及热处理技术等半导体制造过程来制造这种半导体基板1。

如图22(B)所示，将绝缘层7配置为夹持在在半导体基板1和一体地形成有第一导体部4a和第二导体部4b的铜板4x之间。绝缘层7的厚度与第一导体部4a和第二导体部4b的高度相等，为约35μm。作为绝缘层7，优选加压时产生塑性流动的材料。作为这种材料，例如，可列举环氧类热固化型树脂。另外，具有第一导体部4a和第二导体部4b的铜板4x的形成方法如同上述。

如图22(C)所示，通过在如上所述地夹持的状态下使用加压装置进行加压成型，使半导体基板1、绝缘层7及铜板4x达到一体化。加压加工时的压力和温度为分别约5MPa和200℃。通过该加压加工，绝缘层7的黏度降低，并产生塑性流动。由此，第一导体部4a可以贯通绝缘层7，使第一导体部4a和电极2a电连接。而且，将第二导体部4b形成为使其贯通绝缘层7，并与虚拟电极2b连接。另外，由于第一导体部4a具有越靠近其前端部4a1直径(尺寸)越变细的侧面部4a2，所以第一导体部4a可以平滑地贯通绝缘层7。其结果，由于从第一导体部4a和电极2a的界面有效地挤出绝缘层7，所以绝缘层7的一部分很难残留在界面。

如图22(D)所示，通过利用光刻技术和蚀刻技术来加工铜板4x，并形成具有规定图案的再布线图案4。

然后，如图23(A)所示，将阻焊层8形成为使其覆盖在半导体基板1上设置的绝缘层7和再布线图案4。该阻焊层8具有作为再布线图案4的保护膜的功能。阻焊层8采用环氧树脂等，其膜厚为例如约40μm。然后，对于阻焊层8，在再布线图案4上的外部连接电极形成区域形成开口部8a。

接着，采用焊料印刷法，在阻焊层8的开口部8a内的再布线图案4上形成具有作为外部连接端子功能的外部连接电极(焊料球)9。具体地，利用印网掩模，在所希望的位置印刷将树脂和焊料做成膏状的焊料膏，并通过加热到焊料熔融温度形成外部连接电极9。

如图23(B)所示，通过沿着划分多个半导体模块形成区域6的划线5进行切割，使半导体基板1实现单片化。此后，通过利用药剂进行清洁处理，去除切割时发生的残渣等。

利用这些工序，可以制造前面的图20所示的第七实施方式的半导体模块。

根据该第七实施方式的半导体模块及其制造方法，能够获得以下效果。

(15)通过设置从再布线图案4向绝缘层7内突出的第二导体部4b，在增加再布线图案4和绝缘层7之间的接触面积的同时，利用第二导体部4b的锚固效应，提高再布线图案4和绝缘层7的界面(接触面)的粘接性。由此，可以防止半导体模块工作时所产生的热应力使再布线图案4从绝缘层7剥离。

(16)通过设置从再布线图案4向绝缘层7内突出的第二导体部4b，将半导体基板1所产生的热经由第二导体部4b传导至再布线图案4。因此，与现有的未设置有第二导体部4b的情况相比，可以减少将来自半导体基板1的热向再布线图案4释放时的热电阻，提高作为半导体模块的散热性。其结果，由于能够抑制半导体模块的温度上升，并减少再布线图案4和绝缘层7之间的热应力，所以可以防止再布线图案4从绝缘层7剥离。

(17)通过将第二导体部4b与半导体基板1连接，使工作时半导体基板1产生的热，经由第二导体部4b容易传导到再布线图案4。因此，可以更显著地享受上述(14)的效果。

(18)通过在再布线图案4上的、与第二导体部4b重叠的位置设置外部连接电极9，使工作时半导体基板1产生的热，可以经由第二导体部4b和再布线图案4更加有效地释放到外部。因此，可以更显著地享受所述(14)或(16)的效果。

(19)通过使第二导体部4b的前端部与在半导体基板1上设置的虚拟电极2b接触，其接触面成为金属彼此间的粘接状态。因此，即便是半导体模块的温度上升的情况，由于第二导体部4b与虚拟电极2b的热膨胀系数之差小，所以与第二导体部4b的前端部与绝缘性的树脂材料接触的情况相比，提高前端部的粘接强度。其结果，可以进一步提高再布线图案4和绝缘层7之间的粘接性。

(20)通过采用相同的金属(例如，铜)构成第二导体部4b和虚拟电极2b，使第二导体部4b和虚拟电极2b的热膨胀系数相同。因此，可以更显著地享受上述(18)的效果。

(21)在使虚拟电极2b的露出部为金(Au)、在第二导体部4b的前端实施镀金(Au)处理的情况下，由于通过在两者接触后进行热处理使Al和Au合金化，所以可以进一步提高虚拟电极2b和第二导体部4b的粘接性。

(22)由于照用第一导体部4a的形成工序和压接工序进行第二导体部4b的形成和埋设，所以与另外进行通过现有的药剂处理或等离子体处理等的粘接性改善处理的情况相比，能够以低成本制造提高再布线图案4和绝缘层7之间的粘接性的半导体模块。

(23)在将第二导体部4b形成为使其从再布线图案4不露出的情况下，无需改变再布线图案4的布局可以配置第二导体部4b。

(24)通过配置第二导体部4b，可以最佳地调整加压加工时的铜板4x(加工后的再布线图案4)的弯曲。因此，可以有助于再布线图案4的构图精度及微细化的提高。

第八实施方式

图24是用于说明本发明的第八实施方式的半导体模块的示意剖面图。与第七实施方式的不同之处在于，在半导体基板1不配置虚拟电极2b，而形成第二导体部4b以使其与半导体基板1的保护膜3连接。除此之外，与第七实施方式相同。

根据该第八实施方式的半导体模块及其制造方法，除上述(15)～(17)及(21)～(23)的效果外，还可以获得以下效果。

(24)由于在半导体基板1不设置虚拟电极2b，所以相比于另外制备的半导体基板1，可以提高与再布线图案4和第二导体部4b相关的布局自由度。因此，可以谋求半导体模块的低成本化。

(25)当在铜板4x形成第一导体部4a时，通过仅仅改变第二导体部4b的形成，可以提高再布线图案4和绝缘层7之间的粘接性。因此，可以容易地制造至少上述(15)～(17)中记载的适合的半导体模块。

第九实施方式

图25是用于说明本发明的第九实施方式的半导体模块的示意剖面图。与第八实施方式不同之处在于，在第一导体部4a和外部连接电极9之间配置在外部连接电极9的正下方设置的第二导体部4b。除此之外，与第八实施方式相同。

根据该第九实施方式的半导体模块及其制造方法，除上述(15)～(17)及(21)～(23)的效果外，还可以获得以下效果。

(26)通过在第一导体部4a和外部连接电极9之间设置第二导体部4b，提高第二导体部4b的布局自由度。因此，可以将第二导体部4b配置在半导体基板1上的更加有效的再布线图案部分，并且更加有效地将工作时半导体基板1产生的热传导到再布线图案4。其结果，可以更加显著地享受上述(15)或(16)的效果。

(27)在将第二导体部4b形成为使其从再布线图案4不露出的情况下，由于无需改变再布线图案4的布局就可以配置第二导体部4b，所以可以进一步提高第二导体部4b的布局自由度。

然后，说明具有本发明的半导体模块的便携式设备。虽然示出了作为便携式设备的手机，但是也可以是例如个人用便携式信息终端(PDA)、数字摄像机(DVC)、音乐播放器及数字照相机(DSC)等电子设备。

图26示出了具有本发明的实施方式的半导体模块的手机结构图。手机110构成为由可动部120连接第一壳体112和第二壳体114。第一壳体112和第二壳体114能够以可动部120为轴转动。在第一壳体112中设置有显示文字或图像等信息的显示部118和扬声器部124。在第二壳体114中设置有操作用键盘等操作部122或话筒部126。而且，将本发明的各实施方式的半导体模块搭载在这样的手机110内部。再有，如上述可见，搭载在手机的本发明的半导体模块，能够用于驱动各电路的电源电路、产生RF的RF产生电路、DAC、编码器电路、作为手机显示部采用的液晶面板的光源的背光源的驱动电路等。

图27是图26所示的手机的部分剖面图(第一壳体112的剖面图)。本发明的各实施方式的半导体模块130，通过外部连接电极9搭载在印刷电路基板128上，并通过这样的印刷电路基板128与显示部118等电连接。此外，在半导体模块130的背面侧(与外部连接电极相反侧的面)设置金属基板等散热基板116，例如，将半导体模块130产生的热不蓄积在第一壳体112内部，而可以有效地释放到第一壳体112的外部。

根据具有本发明的实施方式的半导体模块的手机，可以获得以下效果。

(28)在采用第一实施方式至第六实施方式的半导体模块的情况下，当半导体模块130工作时产生热应力时，由于能够缓和施加在突起部的剥离方向(从基板离开的方向)的应力，并且提高半导体模块中的电极和突起部之间的连接可靠性(耐热可靠性)，所以提高搭载有这种半导体模块130的便携式设备的可靠性(耐热可靠性)。

(29)在采用第七实施方式至第九实施方式的半导体模块的情况下，由于能够防止因半导体模块130工作时产生的热应力而使半导体模块内的再布线图案4从绝缘层7剥离，并且提高半导体模块130的可靠性(耐热可靠性)，所以提高搭载有这种半导体模块130的便携式设备的可靠性(耐热可靠性)。

(30)由于能够通过散热基板116将来自于半导体模块130的热有效地释放到外部，所以能够抑制半导体模块130的温度上升，降低再布线图案4和绝缘层7之间的热应力。因此，与没有设置散热基板116的情况相比，能够提高电极和突起部之间的连接可靠性(耐热可靠性)，或者能够防止半导体模块内的再布线图案4从绝缘层7剥离，并且能够提高半导体模块130的可靠性(耐热可靠性)。其结果，可以提高便携式设备的可靠性(耐热可靠性)。

(31)由于能够使通过上述实施方式中所示的晶片级CSP(Chip SizePackage)工艺制造的半导体模块130达到薄型化和小型化，所以可以谋求搭载有这种半导体模块130的便携式设备的薄型化和小型化。

另外，本发明不限于第七实施方式以后的各实施方式，根据本领域技术人员的知识，可以增加各种设计变更的变形，增加了这些变形的实施方式也包含于本发明的范围内。例如，也可以适当地组合各实施方式的结构。

在上述实施方式中，虽然示出了与铜板一体地被设置的各导体部形成为圆锥台、越靠近其前端部直径越变细的例子，但本发明不限于此。例如，也可以是具有规定直径的圆柱状的导体部。另外，虽然作为导体部采用了圆锥台结构，但也可以是四边形等多边形。在这种情况下，也能够享受上述效果。

在上述实施方式中，虽然示出了使第一导体部4a和第二导体部4b形成为相同形状且相同尺寸的例子，但本发明不限于此，例如导体部的形状或尺寸也可以彼此不同。

在上述实施方式中，虽然示出了在用于再配置电极2a的每个再布线图案4中1处配置第二导体部4b的例子，但本发明不限于此。例如，也可以配置多个(2处以上)第二导体部4b。在这种情况下，根据各第二导体部4b的效果，可以进一步提高再布线图案4和绝缘层7的界面(接触面)的粘接性。

在上述实施方式中，虽然示出了在将第一导体部4a和第二导体部4b挤入绝缘层7，层叠铜板4x、绝缘层7及半导体基板1以形成再布线图案4之后，在该再布线图案4上设置外部连接电极9的例子，但本发明不限于此。例如，也可以采用具有各导体部(与下层布线层电连接的第一导体部和未与下层布线层连接的第二导体部)的铜板，反复形成并多层化由规定图案构成的布线层。据此，可以更加简化多层布线的构造，同时还可以提高多层布线内的布线层的粘接性(耐热可靠性)。

Claims (12)

1.一种半导体模块，其特征在于，包括：

在表面具有电极的基板；

在所述基板上设置的绝缘层；

在所述绝缘层上设置的布线层；以及

与所述布线层一体地设置且从所述布线层突出进而贯通所述绝缘层与所述电极电连接的突起部；

所述布线层具有设置所述突起部的第一区域和与该第一区域连接并延伸的第二区域，相比于所述第一区域中的所述布线层，所述第二区域中的所述布线层更向所述基板侧凹陷形成；

设置有多个所述突起部，并且位于所述突起部间的所述绝缘层形成为具有凹形的上表面。

2.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，在与设置有所述突起部的面相反侧的面的所述布线层上，在与所述突起部不重叠的位置具有与所述布线层一体的凸状的接线柱部。

3.根据权利要求2所述的半导体模块，其特征在于，在所述布线层的与设置有所述突起部的面相反的一侧面形成有另一突起部，该另一突起部对应于与所述电极的位置不同的位置而突出。

4.根据权利要求3所述的半导体模块，其特征在于，所述另一突起部设置在与所述突起部相反侧的所述布线层的端部。

5.根据权利要求4所述的半导体模块，其特征在于，所述另一突起部的高度比所述突起部的高度低。

6.根据权利要求4所述的半导体模块，其特征在于，所述另一突起部以未与所述基板电连接的状态被所述基板支持。

7.根据权利要求5所述的半导体模块，其特征在于，所述另一突起部以未与所述基板电连接的状态被所述基板支持。

8.一种半导体模块的制造方法，其特征在于，包括：

第一工序，制备在表面具有多个电极的半导体基板；

第二工序，在金属板上设置分离沟，以便形成对应于所述电极的位置突出设置的突起部；

第三工序，通过经由绝缘层压接所述金属板和所述半导体基板，并且使所述突起部贯通所述绝缘层，在电连接所述突起部和所述电极的同时，使在所述突起部间设置的所述金属板，通过使所述绝缘层冷却并膜收缩而以凹状向所述半导体基板侧弯曲；

第四工序，对所述金属板进行构图并形成由规定图案构成的布线层。

9.根据权利要求8所述的半导体模块的制造方法，其特征在于，在所述第二工序，在与设置有所述突起部的面相反侧的面的所述布线层上，在与所述突起部不重叠的位置还形成与所述金属板一体的凸状的接线柱部。

10.根据权利要求8或9所述的半导体模块的制造方法，其特征在于，在所述第二工序，在所述金属板的与设置有所述突起部的面相反侧的面设置另一突起部，该另一突起部对应于与所述电极的位置不同位置而突出。

11.一种半导体模块的制造方法，其特征在于，包括：

第一工序，制备在表面上具有多个电极的半导体基板；

第二工序，在金属板上设置分离沟，以便形成对应于所述电极的位置突出而设置的突起部；

第三工序，在与设置有所述突起部的面相反侧的所述金属板的面对布线图案进行半蚀刻；

第四工序，通过经由绝缘层压接所述金属板和所述半导体基板，并且使所述突起部贯通所述绝缘层，在电连接所述突起部和所述电极的同时，使在所述突起部间设置的所述金属板，通过使所述绝缘层冷却并膜收缩而以凹状向所述半导体基板侧弯曲；

第五工序，对与设置有所述突起部的面相反侧的所述金属板的面进行蚀刻并形成由规定图案构成的布线层。

12.一种便携式设备，其特征在于，具有权利要求1～7中任一项所述的半导体模块。

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