JP2000058695A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2000058695A
JP2000058695A JP10221559A JP22155998A JP2000058695A JP 2000058695 A JP2000058695 A JP 2000058695A JP 10221559 A JP10221559 A JP 10221559A JP 22155998 A JP22155998 A JP 22155998A JP 2000058695 A JP2000058695 A JP 2000058695A
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Nozomi Shimoishizaka
望 下石坂
Takayuki Yoshida
隆幸 吉田
Ryuichi Sawara
隆一 佐原
Yoshifumi Nakamura
嘉文 中村
Takahiro Kumakawa
隆博 隈川
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体チップを有し、外部からの雑音成分に
よる影響を受けにくく、かつ半導体チップ自身からの不
要ふく射が少ない半導体装置を実現する。 【解決手段】 半導体チップ10の主面上に通常電極1
1Aと基準電位電極11Bとを露出して形成された第1
の絶縁層20と、各々通常電極11Aと基準電位電極1
1Bとから延び第1の絶縁層20上のランド23A,2
3Bに接続された金属配線22A,22Bと、基準電位
電極11B上の金属配線22Bとランド23A,23B
とを露出した第2の絶縁層24と、第2の絶縁層24上
に形成され基準電位電極11B上の金属配線22Bに電
気的に接続された遮蔽金属層27と、ランド23A,2
3Bを露出して形成されたソルダーレジスト28と、金
属ボール29とを備える。半導体チップ10の基準電位
と等電位になる遮蔽金属層27によって、雑音成分によ
る影響と半導体チップ10からの不要ふく射とが抑制さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トランジスタ等の
半導体素子を含む集積回路部を保護し、外部装置に対す
る電気的な接続を確保し、より高密度な実装を可能にす
るとともに、外部からの雑音による影響と外部への不要
ふく射とが少ない半導体装置及びその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高機能化に伴
い、半導体装置に対して小型化、高密度化、高速化が要
求されるようになってきた。このため、例えば、メモリ
ー用パッケージとしてはLOC(リード・オン・チッ
プ)やSON(スモール・アウトライン・ノンリード)
等が開発され、あるいはTABテープを利用したμBG
A(マイクロ・ボール・グリッド・アレイ)(特表平0
6−504408号公報)といったパッケージが開発さ
れている。
【0003】以下、μBGAと呼ばれる従来の半導体装
置及びその製造方法について、図5を参照しながら説明
する。図5は、μBGAと呼ばれる従来の半導体装置を
示す断面図である。図5において、101はトランジス
タ等の半導体素子を内蔵する半導体チップ、102は半
導体チップ101上に設けられた配線回路シート、10
3は半導体チップ101と配線回路シート102との間
に介在するしなやかな低弾性率材料、104は配線回路
シート102が有する部分リード、105は半導体チッ
プ101が有する電極、106は配線回路シート102
の電極であって半導体装置と外部装置とを接続するため
の外部電極である。図5に示すように、μBGAと呼ば
れる半導体装置は、半導体チップ101上に低弾性率材
料103を介して配線回路シート102が接合された構
造を有し、半導体チップ101の電極105と配線回路
シート102の外部電極106とが、部分リード104
を介して電気的に接続されたものである。
【0004】次に、μBGAと呼ばれる従来の半導体装
置の製造方法を図5を参照して説明する。まず、半導体
チップ101上に、外部電極106と該外部電極106
から延設された部分リード104とを有する配線回路シ
ート102を、低弾性率材料103を介して載置する。
次に、「TAB」(テープ・オートメイテッド・ボンデ
ィング)作業で電気的に接続する際に通常用いられる従
来の熱圧着技術又は超音波ボンディング技術によって、
部分リード104と電極105とを電気的に接続する。
以上の方法により、μBGAと呼ばれる半導体装置を製
造していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置によれば、電極105及び部分リード1
04が電気的に遮蔽されない構造になっているので、半
導体チップ101が外部からの雑音成分によって影響を
受けやすく、かつ、半導体チップ101自身の不要ふく
射も大きくなるので、高速動作に適さないという欠点を
有していた。
【0006】本発明は、上記従来の課題に鑑み、半導体
チップの基準電位電極に電気的に接続された金属配線層
を電気的な遮蔽層として用いることにより、外部からの
雑音成分の影響を受けにくく、かつ半導体装置自身の不
要ふく射を削減できる半導体装置及びその製造方法を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る半導体装置は、主面上に電極と基準電
位に接続される基準電位電極とが配置された半導体チッ
プと、主面上に設けられ、かつ電極の上方対応部位及び
基準電位電極の上方対応部位が各々開口された第1の絶
縁層と、電極に第1の絶縁層の開口部を通じて接続さ
れ、かつ第1の絶縁層の上へ延出された配線と、第1の
絶縁層の上に配線に接続されて設けられ、外部機器との
間で信号を授受するための外部電極端子と、電極及び配
線を覆うとともに基準電位電極の上方対応部位及び外部
電極端子の上方対応部位が各々開口された第2の絶縁層
と、第2の絶縁層を覆うとともに基準電位電極に第2の
絶縁層の開口部を通じて電気的に接続された導電層とを
備えている。
【0008】これにより、半導体チップの配線と電極と
を覆う第2の絶縁層の上に、基準電位電極と電気的に接
続された導電層を設けたので、外部からの雑音成分によ
る影響を受けにくく、かつ半導体チップ自身からの不要
ふく射を発生しにくい半導体装置となる。
【0009】ここにおいて、本発明の半導体装置は、導
電層を覆うとともに外部電極端子の上方対応部位が開口
された保護膜を更に備えていることが好ましい。これに
より、外部電極端子以外の部分が保護膜によって覆われ
るので、外部電極端子以外の部分における配線の断線や
短絡が防止されて、高い信頼性を有する半導体装置とな
る。
【0010】本発明の半導体装置は、外部電極端子上に
突起状電極を設けたこととしてもよい。これにより、半
導体装置と外部機器との間で、突起状電極を介して一層
確実に信号を授受できる。
【0011】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、電極と基準電位に接続される基準電位電極とを有す
る半導体チップの主面上に第1の絶縁層を電極の上方対
応部位及び基準電位電極の上方対応部位を各々開口した
状態で形成する工程と、電極に第1の絶縁層の開口部を
通じて接続し、かつ第1の絶縁層の上へ延出した配線
と、第1の絶縁層の上において配線に接続した外部電極
端子とを各々設ける工程と、電極及び配線を覆うととも
に基準電位電極の上方対応部位及び外部電極端子の上方
対応部位を各々開口した第2の絶縁層を形成する工程
と、第2の絶縁層を覆うとともに基準電位電極に第2の
絶縁層の開口部を通じて電気的に接続した導電層を形成
する工程とを備えている。
【0012】この方法によれば、第2の絶縁層上に導電
層を形成すると同時に該導電層を基準電位電極と電気的
に接続するので、導電層と基準電位電極とを接続する専
用工程を不要にすることができる。したがって、少ない
工数で、外部からの雑音成分による影響を受けにくく、
かつ半導体チップ自身からの不要ふく射を発生しにくい
半導体装置を製造することができる。
【0013】ここにおいて、本発明の半導体装置の製造
方法は、導電層を覆うとともに外部電極端子の上方対応
部位を開口した保護膜を形成する工程を更に備えている
ことが好ましい。これにより、外部電極端子以外の部分
を保護膜で覆うので、外部電極端子以外の部分における
配線の断線や短絡を防止することにより、高い信頼性を
有する半導体装置を得ることができる。
【0014】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
外部電極端子上に突起状電極を設けることとしてもよ
い。これにより、半導体装置と外部機器との間で、突起
状電極を介して一層確実に信号を授受することができる
半導体装置が得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体装置及びその
製造方法について、図面を参照しながら説明する。図1
(a)は、本発明に係る半導体装置の概略を、ソルダー
レジストと遮蔽金属層と第2の絶縁層とを部分的に開口
し、かつ金属ボールを一部除去して示す斜視図であり、
図1(b)は図1(a)のI−I線における断面図であ
る。
【0016】図1(a),(b)において、10はトラ
ンジスタ等の半導体素子を有する半導体チップ、11A
は半導体チップ10の主面上における外周部に設けられ
外部との間で信号を授受するための通常電極、11Bは
半導体チップ10の主面上における外周部に設けられ半
導体チップ10の基準電位に接続された基準電位電極、
12は半導体チップ10の主面上において通常電極11
Aと基準電位電極11Bとを露出して設けられたパッシ
ベーション膜である。
【0017】そして、20は半導体チップ10の主面上
に形成された第1の絶縁層、21は第1の絶縁層20に
形成され通常電極11Aと基準電位電極11Bとを露出
した第1の開口部、22Aは第1の開口部21において
通常電極11Aに接続され第1の絶縁層20上へと延び
る金属配線、22Bは第1の開口部21において基準電
位電極11Bに接続され第1の絶縁層20上へと延びる
金属配線、23A,23Bは第1の絶縁層20上におい
て金属配線22A,22Bの一端に各々一体的に形成さ
れたランドである。
【0018】更に、24は半導体チップ10の主面にお
いてランド23A,23Bと基準電位電極11B上の金
属配線22Bとを露出して形成された第2の絶縁層、2
5は第2の絶縁層24においてランド23A,23Bを
露出して形成された第2の開口部、26は第2の絶縁層
24において基準電位電極11B上の金属配線22Bを
露出して形成された第3の開口部、27は第2の絶縁層
24上に形成され第3の開口部26において金属配線2
2Bを介して基準電位電極11Bと電気的に接続された
遮蔽金属層、28は半導体チップ10の主面上において
ランド23A,23Bを露出して形成されたソルダーレ
ジスト、29はランド23A,23B上に各々接合され
た金属ボールである。
【0019】ここで、本発明の半導体装置の特徴は、第
2の絶縁層24上にあって半導体チップ10の通常電極
11Aと金属配線22Aとを覆うように形成された遮蔽
金属層27が、次のように電気的に接続されていること
である。すなわち、遮蔽金属層27はそれぞれ、金属配
線22B,基準電位電極11Bを順次介して半導体チッ
プ10の基準電位に接続されているとともに、外部電極
端子であるランドのうちの対応するランド23Bに接続
されている。更に、半導体装置が外部機器に実装された
後には、遮蔽金属層27は、金属配線22Bとランド2
3Bと金属ボール29とを順次介して、半導体チップ1
0の基準電位に等しい外部機器の基準電位に接続された
ことになる。したがって、半導体装置の基準電位に等し
い電位を有する遮蔽金属層27により、外部からの雑音
成分による影響を受けにくく、かつ、半導体チップ10
自身からの不要ふく射を低減できる半導体装置が実現さ
れる。
【0020】以下、本発明に係る半導体装置の製造方法
について、図2〜図4を参照しながら説明する。図2
(a)〜(d)は、本発明に係る製造方法のうちメッキ
レジストパターン形成までの各工程をそれぞれ示す断面
図である。
【0021】まず、図2(a)に示すように、通常電極
11Aと基準電位電極11Bとを露出してパッシベーシ
ョン膜12が設けられた半導体チップ10の主面上に、
感光性絶縁材料30を、例えば100μm程度の厚さに
塗布する。ここで、感光性絶縁材料30としては、例え
ばエステル結合型ポリイミドやアクリレート系エポキシ
等の、感光性と絶縁性とを有するポリマーであればよ
い。
【0022】次に、図2(b)に示すように、乾燥と露
光と現像とを順次行うことにより感光性絶縁材料30を
パターニングし、通常電極11Aと基準電位電極11B
とを露出する第1の開口部21を有する第1の絶縁層2
0を形成する。
【0023】次に、図2(c)に示すように、半導体チ
ップ10の主面の全面において、真空蒸着法により、例
えば、Ti/Cuからなる薄膜金属層31を0.05μ
m程度の厚さに形成する。ここで、真空蒸着法に代え
て、無電解めっき法、スパッタリング法、あるいはCV
D法を用いてもよい。
【0024】次に、図2(d)に示すように、薄膜金属
層31上にネガ型感光性レジストを塗布し、露光して、
仕上げ製品における所望のパターン部以外の部分、つま
り感光部を硬化させる。その後に、所望のパターン部、
つまり未感光部を除去することにより、メッキレジスト
パターン32を形成する。なお、ここでは、メッキレジ
ストパターン32を形成するためにネガ型感光性レジス
トを用いたが、ポジ型感光性レジストを用いてもよい。
この場合には、露光の際に、白黒が反転されたフォトマ
スクを用いることになる。
【0025】図3(a)〜(d)は、本発明に係る製造
方法のうち厚膜金属層形成から第2の絶縁層形成までの
各工程をそれぞれ示す断面図である。
【0026】図2(d)に示した工程の次に、図3
(a)に示すように、電解めっき法により、メッキレジ
ストパターン32が形成された部分以外の薄膜金属層3
1上に、厚膜金属層33を選択的に形成する。ここで、
厚膜金属層33を、例えばCuを用いて20μm程度の
厚さに形成する。
【0027】次に、図3(b)に示すように、メッキレ
ジストパターン32を溶融して除去する。
【0028】次に、図3(c)に示すように、薄膜金属
層31と厚膜金属層33とを溶融するエッチング液、例
えば塩化第二銅溶液を用いてCuを全面エッチングした
後に、EDTA溶液を用いてTiを全面エッチングす
る。このことにより、厚膜金属層33よりも小さい層厚
を有する薄膜金属層31の方を先行して除去する。した
がって、所望の領域において、それぞれ厚膜金属層33
と薄膜金属層31とからなる、金属配線22A,22
B,ランド23A,23Bが形成される。ここで、メッ
キレジストパターン32を除去した後に、フォトリソグ
ラフィー技術を用いて、所望するパターンの上にエッチ
ングレジストを形成することにより、厚膜金属層33を
保護してもよい。
【0029】次に、図3(d)に示すように、半導体チ
ップ10の主面の全面に感光性絶縁材料を塗布した後
に、図2(b)に示した第1の絶縁層20を形成する工
程と同様にして、第2の絶縁層24を形成する。形成さ
れた第2の絶縁層24により、半導体チップ10の主面
上において、ランド23A,23Bと、基準電位電極1
1B上の金属配線22Bとを露出し、かつ、残りの部分
を保護する。この際に、ランド23A,23Bの部分に
は第2の開口部25を、基準電位電極11B上の金属配
線22Bの部分には第3の開口部26を形成することに
なる。
【0030】図4(a)〜(d)は、本発明に係る製造
方法のうち遮蔽金属層形成から金属ボール接合までの各
工程をそれぞれ示す断面図である。
【0031】図3(d)に示した工程の次に、図4
(a)に示すように、半導体チップ10の主面の全面に
おいて、真空蒸着法により、例えば、Cuからなる遮蔽
金属層27を0.5μm程度の厚さに形成する。このこ
とにより、遮蔽金属層27は、それぞれ第2の絶縁層2
4に形成された、第3の開口部26において金属配線2
2Bを介して基準電位電極11Bと電気的に接続される
とともに、第2の開口部25においてランド23A,2
3Bに対して電気的に接続される。ここで、真空蒸着法
に代えて、無電解めっき法、スパッタリング法、あるい
はCVD法を用いてもよい。
【0032】次に、図4(b)に示すように、遮蔽金属
層27上において、ランド23A,23B以外の領域に
フォトリソグラフィー技術によりエッチングレジストパ
ターン34を形成し、エッチングレジストパターン34
で覆われていない遮蔽金属層27を、例えば塩化第二銅
溶液を用いてエッチングする。このことにより、第2の
開口部25上の遮蔽金属層27を、つまり遮蔽金属層2
7がランド23A,23Bと短絡している部分を除去す
る。この場合には、短絡している部分を確実に除去する
ために、エッチングレジストパターン34を、第2の絶
縁層24が有する第2の開口部25よりも大きな開口を
有するようにして形成する。
【0033】次に、図4(c)に示すように、エッチン
グレジストパターン34を除去した後に、半導体チップ
10の主面上において、ランド23A,23B以外の領
域にソルダーレジスト28を形成する。このことによ
り、ランド23A,23Bのみを露出するとともに、遮
蔽金属層27を保護する。
【0034】次に、図4(d)に示すように、ランド2
3A,23B上に金属ボール29を載置した後に、金属
ボール29とランド23A,23Bとを溶融して接合す
る。ここで、金属ボール29の材料としては、半田、
銅、ニッケル等、又は半田メッキされた金属を用いる。
【0035】以上説明したように、本発明に係る半導体
装置の製造方法によれば、半導体チップ10の通常電極
11Aと金属配線22Aとを覆うようにして設けられた
第2の絶縁層24の表面に遮蔽金属層27を形成し、同
時に、第2の絶縁層24に形成された第3の開口部26
において、遮蔽金属層27と半導体チップ10の基準電
位電極11Bとを電気的に接続する。このことにより、
遮蔽金属層27と基準電位電極11Bとを電気的に接続
するための専用工程を不要にすることができる。したが
って、遮蔽金属層27により、外部からの雑音成分によ
る影響を受けにくく、かつ半導体チップ10自身からの
不要ふく射を低減できる半導体装置を、工程を削減して
低コストで製造できる。
【0036】なお、以上の説明においては、感光性絶縁
材料30として液状の材料を塗布したが、これに代え
て、予めフィルム状に形成され感光性と絶縁性とを有す
る材料を用いてもよい。この場合には、フィルム状の感
光性絶縁材料30を半導体チップ10の主面上に貼りあ
わせ、露光、現像することにより、第1の絶縁層20に
第1の開口部21を形成して、半導体チップ10の通常
電極11Aと基準電位電極11Bとを露出する。
【0037】また、感光性絶縁材料30に代えて、感光
性を有しない絶縁材料を用いてもよい。この場合には、
レーザー、プラズマ、サンドブラスト等の機械的な加工
又はエッチング等の化学的加工により、半導体チップ1
0の通常電極11Aと基準電位電極11Bとを露出すれ
ばよい。
【0038】また、Cuからなる遮蔽金属層27に代え
て、例えばCu,Ag等の粒子を含む導電性樹脂からな
る遮蔽層を用いてもよい。この場合には、印刷法、スピ
ンコート法等を用いて、導電性樹脂を第2の絶縁層24
上に塗布することにより、遮蔽層を形成することができ
る。
【0039】更に、通常電極11Aと基準電位電極11
Bとが半導体チップ10の主面上における外周部に設け
られた場合について説明したが、これに限らず、通常電
極11Aと基準電位電極11Bとが半導体チップ10の
主面上における中央部に設けられ、その中央部で第1の
絶縁層20に第1の開口21が形成された場合にも、本
発明の半導体装置及びその製造方法を適用できることは
いうまでもない。
【0040】
【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、第2の絶
縁層上にあって半導体チップの通常電極と金属配線とを
覆うように形成された遮蔽金属層が、半導体チップの基
準電極と電気的に接続されているので、外部からの雑音
成分による影響を受けにくく、かつ、半導体チップから
の不要ふく射を低減できる。
【0041】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、遮蔽金属層と基準電位電極とを電気的に接続する
ための専用工程を不要にして、少ない工数で本発明の半
導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、構成要素の一部を部分的に開口し、
かつ構成要素の別の一部を除去して本発明に係る半導体
装置の概略を示す斜視図であり、(b)は(a)のI−
I線における断面図である。
【図2】(a)〜(d)は、本発明に係る製造方法のう
ちメッキレジストパターン形成までの各工程をそれぞれ
示す断面図である。
【図3】(a)〜(d)は、本発明に係る製造方法のう
ち厚膜金属層形成から第2の絶縁層形成までの各工程を
それぞれ示す断面図である。
【図4】(a)〜(d)は、本発明に係る製造方法のう
ち遮蔽金属層形成から金属ボール接合までの各工程をそ
れぞれ示す断面図である。
【図5】μBGAと呼ばれる従来の半導体装置を示す断
面図である。
【符号の説明】
10 半導体チップ 11A 通常電極 11B 基準電位電極 12 パッシベーション膜 20 第1の絶縁層 21 第1の開口部 22A,22B 金属配線(配線) 23A,23B ランド(外部電極端子) 24 第2の絶縁層 25 第2の開口部 26 第3の開口部 27 遮蔽金属層(導電層) 28 ソルダーレジスト(保護膜) 29 金属ボール(突起状電極) 30 感光性絶縁材料 31 薄膜金属層 32 メッキレジストパターン 33 厚膜金属層 34 エッチングレジストパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐原 隆一 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 中村 嘉文 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 隈川 隆博 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主面上に電極と基準電位に接続される基
    準電位電極とが配置された半導体チップと、 前記主面上に設けられ、かつ前記電極の上方対応部位及
    び前記基準電位電極の上方対応部位が各々開口された第
    1の絶縁層と、 前記電極に前記第1の絶縁層の開口部を通じて接続さ
    れ、かつ前記第1の絶縁層の上へ延出された配線と、 前記第1の絶縁層の上に前記配線に接続されて設けら
    れ、外部機器との間で信号を授受するための外部電極端
    子と、 前記電極及び前記配線を覆うとともに前記基準電位電極
    の上方対応部位及び前記外部電極端子の上方対応部位が
    各々開口された第2の絶縁層と、 前記第2の絶縁層を覆うとともに前記基準電位電極に前
    記第2の絶縁層の開口部を通じて電気的に接続された導
    電層とを備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記導電層を覆うとともに前記外部電極端子の上方対応
    部位が開口された保護膜を更に備えたことを特徴とする
    半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体装置におい
    て、 前記外部電極端子上に突起状電極を設けたことを特徴と
    する半導体装置。
  4. 【請求項4】 電極と基準電位に接続される基準電位電
    極とを有する半導体チップの主面上に第1の絶縁層を前
    記電極の上方対応部位及び前記基準電位電極の上方対応
    部位を各々開口した状態で形成する工程と、 前記電極に前記第1の絶縁層の開口部を通じて接続し、
    かつ前記第1の絶縁層の上へ延出した配線と、前記第1
    の絶縁層の上において前記配線に接続した外部電極端子
    とを各々設ける工程と、 前記電極及び前記配線を覆うとともに前記基準電位電極
    の上方対応部位及び前記外部電極端子の上方対応部位を
    各々開口した第2の絶縁層を形成する工程と、 前記第2の絶縁層を覆うとともに前記基準電位電極に前
    記第2の絶縁層の開口部を通じて電気的に接続した導電
    層を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記導電層を覆うとともに前記外部電極端子の上方対応
    部位を開口した保護膜を形成する工程を更に備えたこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項4又は5記載の半導体装置の製造
    方法において、 前記外部電極端子上に突起状電極を設けることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
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