JP2001053184A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2001053184A
JP2001053184A JP22449099A JP22449099A JP2001053184A JP 2001053184 A JP2001053184 A JP 2001053184A JP 22449099 A JP22449099 A JP 22449099A JP 22449099 A JP22449099 A JP 22449099A JP 2001053184 A JP2001053184 A JP 2001053184A
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明彦 古屋
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智史 北村
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    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the connection strength of a metal post and a wiring pattern and the reliability of electrical connection by resin-sealing a second insulating layer, which is closely brought into contact with the wiring pattern on a side except for the tip face of a metal post for outer connection on the wiring pattern connected to the electrode of a semiconductor element to the exposed tip face, and by disposing an outer connection terminal. SOLUTION: A first insulating layer 5 in almost the same shape is formed on a passivation film 4, where an electrode 3 formed in a semiconductor element 2 is exposed. Metal posts for outer connection 9 are formed in prescribed positions on a wiring pattern 7 (wiring layer) connected to the electrode 3 on the first insulating layer 5. A side except for the tip face of the metal post 9 is coated, and a second insulating layer 8 which is closely brought into contact with a wiring pattern and the first insulating layer 5 is formed. The semiconductor element is sealed by a sealing resin 10, so that the tip face of the metal post 9 is exposed. Thus, priority is given to the adhesion of the second insulating layer to the posts 9 at a part lower than the tips of the posts 9.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子上に配
線層を形成したチップサイズパッケージ(CSP)と呼
称される半導体装置及びその製造方法に係わる。
The present invention relates to a semiconductor device called a chip size package (CSP) having a wiring layer formed on a semiconductor element and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子装置の小型化により、電子装
置に組み込まれる(実装される)半導体装置は高密度で
の実装が行われるようになっており、それにともなっ
て、半導体装置はより一層小型とすることが要求されて
いる。この要求に答える技術として、チップサイズパッ
ケージ(Chip SizePackage、以下CS
Pと記す)、BGA(ボールグリッドアレイ)等が提案
されている。CSPは半導体素子(ICチップ)と略同
等のサイズとすることができ、半導体装置の小型化にと
って有効な手段といえる。CSPの構造、形態は種々の
ものが提案されているが、以下にCSPの構造を模式的
に示す図面に基づき、一般的なCSPの形態につき説明
を行う。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization of electronic devices, semiconductor devices incorporated (mounted) in electronic devices have been mounted at a high density. It is required to be small. As a technology that meets this demand, there is a chip size package (hereinafter referred to as CS).
P), BGA (ball grid array), and the like. The CSP can be approximately the same size as a semiconductor element (IC chip), and can be said to be an effective means for reducing the size of a semiconductor device. Various structures and forms of the CSP have been proposed. A general CSP form will be described below with reference to the drawings schematically showing the structure of the CSP.

【0003】図6は従来の半導体装置61(CSP)の例
を模式的に示す断面説明図である。
FIG. 6 is a sectional explanatory view schematically showing an example of a conventional semiconductor device 61 (CSP).

【0004】図6に示すように、アルミ等からなる電極
63(接続用パッド)を形成した半導体素子62上には電極
63を露出するようパッシベーション膜64が形成されてい
る。次いで、パッシベーション膜64上に電極63を露出す
るよう絶縁性樹脂等からなる第一の絶縁層65が形成され
る。また、第一の絶縁層65上には電極63と接続した配線
パターン67(配線層)が形成されており、配線パターン
67上に銅等からなるメタルポスト69を配設している。な
お、図6の例では、配線パターン67の下にメタルバリア
層66を形成している。次いで、配線パターン67および第
一の絶縁層65上にはメタルポスト69を露出するよう第二
の絶縁層68が形成されている。また、メタルポスト69を
露出するよう封止樹脂70にて樹脂封止が行われている。
As shown in FIG. 6, an electrode made of aluminum or the like is used.
An electrode is formed on the semiconductor element 62 on which 63 (connection pad) is formed.
A passivation film 64 is formed to expose 63. Next, a first insulating layer 65 made of an insulating resin or the like is formed on the passivation film 64 so as to expose the electrode 63. Further, on the first insulating layer 65, a wiring pattern 67 (wiring layer) connected to the electrode 63 is formed.
A metal post 69 made of copper or the like is provided on 67. In the example of FIG. 6, the metal barrier layer 66 is formed below the wiring pattern 67. Next, a second insulating layer 68 is formed on the wiring pattern 67 and the first insulating layer 65 so as to expose the metal posts 69. In addition, resin sealing is performed with a sealing resin 70 so as to expose the metal posts 69.

【0005】なお、1枚のSi(シリコン)ウェファー
上に半導体素子62を面付けして複数個形成している場
合、Siウェファー上に上記第二の絶縁層68の形成まで
行い、その後、Siウェファーにダイシングを行い個々
の半導体素子62に断裁すれば、個々の半導体素子62と略
同一のサイズとなった半導体装置61(CSP)を得るこ
とができる。
In the case where a plurality of semiconductor elements 62 are formed on one Si (silicon) wafer by imposing them, the steps up to the formation of the second insulating layer 68 on the Si wafer are performed, and thereafter, If the wafer is diced and cut into individual semiconductor elements 62, a semiconductor device 61 (CSP) having substantially the same size as the individual semiconductor elements 62 can be obtained.

【0006】メタルポスト69は配線パターン67を介して
電極63と電気的に接続しているもので、半導体装置61と
外部との電気的接続、例えば半導体装置61が搭載される
実装基板との電気的接続はメタルポスト69を介して行わ
れる。なお、必要により図6に示すようにメタルポスト
69上面に外部接続端子74としてハンダ(半田)ボール71
等を形成する場合もある。
The metal post 69 is electrically connected to the electrode 63 via the wiring pattern 67. The metal post 69 electrically connects the semiconductor device 61 to the outside, for example, the electrical connection between the semiconductor device 61 and a mounting substrate on which the semiconductor device 61 is mounted. The electrical connection is made via a metal post 69. If necessary, as shown in FIG.
69 Solder (solder) balls 71 on the upper surface as external connection terminals 74
Etc. may be formed.

【0007】メタルポスト69と外部(例えば実装基板)
との接続はハンダを用い熱圧着にて行う場合が多いが、
その際に例えば180℃〜250℃程度と高温になると
メタルポスト69の一部がハンダに溶解消失することにな
る。この溶解消失を考慮してメタルポスト69の高さは3
μm〜50μm程度とすることが一般的となっている。
The metal post 69 and the outside (for example, a mounting board)
In many cases, the connection with the solder is made by thermocompression bonding using solder,
At that time, if the temperature becomes high, for example, about 180 ° C. to 250 ° C., a part of the metal post 69 will be dissolved and lost in the solder. Considering this dissolution and disappearance, the height of the metal post 69 is 3
It is common to set it to about 50 μm.

【0008】しかし、かかる構造とした半導体装置にお
いてはメタルポスト69と配線パターン67との接続強度が
不足し、半導体装置の信頼性が低いものとなっていた。
すなわち、半導体装置を実装基板に搭載した際に半導体
装置と実装基板との熱膨張率の差により半導体装置に応
力が加わり、クラック、断線等が半導体装置に生じるも
のである。
However, in the semiconductor device having such a structure, the connection strength between the metal post 69 and the wiring pattern 67 is insufficient, so that the reliability of the semiconductor device is low.
That is, when the semiconductor device is mounted on the mounting substrate, stress is applied to the semiconductor device due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor device and the mounting substrate, and cracks, disconnections, and the like occur in the semiconductor device.

【0009】ちなみに、本発明者らが従来より用いられ
ていた半導体装置を実装した基板に温度サイクル試験
(−40℃から+125℃まで温度を変化させて1サイ
クルとし、この温度変化を複数回繰り返す試験)を行っ
たところ、50〜200サイクル程度でメタルポスト69
と配線パターン67が剥がれ断線が生じたものである。
Incidentally, the inventors of the present invention have conducted a temperature cycle test (one cycle by changing the temperature from -40.degree. C. to + 125.degree. C.) on a substrate on which a conventionally used semiconductor device is mounted, and repeat this temperature change a plurality of times. Test), the metal post 69 in about 50 to 200 cycles
And the wiring pattern 67 was peeled off to cause disconnection.

【0010】また、半導体装置の製造コストを考慮した
場合、第一の絶縁層65および第二の絶縁層68の膜厚は各
々10μm前後もしくはそれ以下とすることが望まし
い。かかる膜厚にて絶縁層を形成し、また、メタルポス
ト69にハンダボール71を形成した上で外部との接続を行
うと、熱応力等のストレスが経時的に半導体装置61の外
部接続端子74であるハンダボール71に集中し、ハンダボ
ール71近傍の絶縁層にクラックが入り、また、ハンダボ
ール近傍で断線が生じることになる。
In consideration of the manufacturing cost of the semiconductor device, it is desirable that the thickness of each of the first insulating layer 65 and the second insulating layer 68 is about 10 μm or less. When an insulating layer having such a thickness is formed, and a solder ball 71 is formed on a metal post 69 and then an external connection is made, a stress such as a thermal stress is applied to the external connection terminal 74 of the semiconductor device 61 over time. And the insulating layer near the solder ball 71 is cracked, and a break occurs near the solder ball 71.

【0011】このような問題を解決するため、第二の絶
縁層68を例えば100μm程度に厚く形成し、かつ、メ
タルポスト69の高さを100μmとすることが試みられ
ている。すなわち、メタルポスト69の高さを高くするこ
とで、実装基板との熱膨張率の差により半導体装置に加
わる応力を緩和させようとするものである。
In order to solve such a problem, attempts have been made to form the second insulating layer 68 to a thickness of, for example, about 100 μm and to set the height of the metal post 69 to 100 μm. That is, by increasing the height of the metal posts 69, the stress applied to the semiconductor device due to the difference in the coefficient of thermal expansion from the mounting substrate is reduced.

【0012】しかし、かかる構成とした半導体装置とす
ることは新たな問題を生じることになる。すなわち、メ
タルポスト69の形成にあたっては、メッキ法を用いるこ
とが一般的となっており、そのためメッキ法にて100
μmの高さのメタルポスト69を形成することは半導体装
置の製造コストを引き上げ、また、製造収率を下げるこ
とになる。また、第二の絶縁層68を例えば100μm程
度と厚く形成することも製造コスト上望ましいとはいえ
ない。
However, using the semiconductor device having such a configuration causes a new problem. That is, in forming the metal posts 69, it is common to use a plating method.
Forming the metal post 69 having a height of μm increases the manufacturing cost of the semiconductor device and lowers the manufacturing yield. Further, it is not desirable from the viewpoint of manufacturing cost to form the second insulating layer 68 as thick as, for example, about 100 μm.

【0013】さらに、メッキ法によるメタルポスト69の
形成では、第二の絶縁層68をメッキマスクとし、第二の
絶縁層68の開口部にメタルポスト69を形成している。こ
のため、膜厚を厚くした第二の絶縁層68の膜厚より高い
メタルポスト69を形成しようとする場合、メタルポスト
69の高さにバラツキを生じ、また、メタルポスト69の質
を低下させやすい。このため外部との電気的接続を行う
と部分的に接続不良が生じる等、電気的接続の信頼性を
低下させる要因となるものである。なお、上述したメタ
ルポストの質の低下とは、断線等の電気的欠陥に結びつ
くボイド(空孔)が部分的にメタルポスト内に生じるこ
とを意味する。さらに加えて、メタルポスト69の高さが
バラツキ、また、ハンダボール71の大きさや形状が不均
一となった場合、半導体装置と実装基板との熱圧着時に
ハンダもしくはハンダボールに加わる圧力に差を生じ、
接続不良や半導体装置の破損を生じるという問題もあ
る。
Further, in forming the metal posts 69 by plating, the metal posts 69 are formed in the openings of the second insulating layer 68 using the second insulating layer 68 as a plating mask. For this reason, when it is intended to form a metal post 69 that is thicker than the thicker second insulating layer 68, the metal post 69
The height of the 69 varies, and the quality of the metal post 69 tends to deteriorate. For this reason, when an electrical connection with the outside is made, a connection failure may partially occur, which may cause a reduction in the reliability of the electrical connection. In addition, the deterioration of the quality of the metal post means that voids (voids) associated with an electrical defect such as disconnection partially occur in the metal post. In addition, if the height of the metal post 69 varies and the size and shape of the solder ball 71 become uneven, the difference in the pressure applied to the solder or the solder ball during thermocompression bonding between the semiconductor device and the mounting board is reduced. Arises
There is also a problem that a connection failure or breakage of the semiconductor device occurs.

【0014】また、絶縁層として樹脂を用いた場合、配
線パターン67を形成した第一の絶縁層65上を第二の絶縁
層68で被覆した後、キュア(焼きかため)にて第二の絶
縁層68の硬化を行う。この第二の絶縁層68の形成工程で
行われる加熱の際、第一の絶縁層65よりガスが発生し、
ガスによる気泡で絶縁層が膨れ配線パターン67の断線を
引き起こすことになる。
When a resin is used as the insulating layer, the first insulating layer 65 on which the wiring pattern 67 has been formed is covered with a second insulating layer 68, and then cured (burned) for a second time. The insulating layer 68 is cured. During the heating performed in the step of forming the second insulating layer 68, gas is generated from the first insulating layer 65,
The insulating layer swells due to bubbles caused by the gas, and the wiring pattern 67 is disconnected.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の問題に
鑑みなされたもので、メタルポストと配線パターンの接
続強度が高く、外部との電気的接続の信頼性が高く、さ
らに絶縁層からガスが発生しても配線パターンの断線の
生じない、信頼性の高いチップサイズパッケージタイプ
の半導体装置及びその製造方法を提供しようとするもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has a high connection strength between a metal post and a wiring pattern, a high reliability of electrical connection with the outside, and a gas from an insulating layer. It is an object of the present invention to provide a highly reliable chip size package type semiconductor device which does not cause disconnection of a wiring pattern even when the semiconductor device is generated, and a method of manufacturing the same.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を達成するために鋭意検討を行い本発明に至ったもの
である。すなわち請求項1においては、半導体素子に形
成された電極を露出して半導体素子上に形成されたパッ
シベーション膜上に前記パッシベーション膜と略同一形
状の第1の絶縁層が形成され、前記第1の絶縁層上に半
導体素子の電極と接続する配線パターンが形成され、前
記配線パターン上に外部接続用のメタルポストが形成さ
れ、前記メタルポスト先端面を除いたメタルポストの側
面を被覆するよう、配線パターンに密着する第2の絶縁
層が形成され、前記メタルポスト先端面を露出するよう
封止樹脂にて樹脂封止され、かつ、前記メタルポスト先
端面に外部接続端子が配設されていることを特徴とする
半導体装置としたものである。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in order to achieve the above-mentioned object, and have reached the present invention. That is, in claim 1, a first insulating layer having substantially the same shape as the passivation film is formed on a passivation film formed on the semiconductor element by exposing an electrode formed on the semiconductor element, A wiring pattern connected to the electrode of the semiconductor element is formed on the insulating layer, a metal post for external connection is formed on the wiring pattern, and wiring is performed so as to cover a side surface of the metal post except for a tip end surface of the metal post. A second insulating layer that is in close contact with the pattern is formed, is sealed with a sealing resin so as to expose the front end surface of the metal post, and an external connection terminal is provided on the front end surface of the metal post. The semiconductor device is characterized by the following.

【0017】また請求項2においては、メタルポスト側
面領域を除いた第2の絶縁層の表面の高さを、メタルポ
スト先端面より低い位置に設定したことを特徴とする請
求項1に記載の半導体装置としたものである。
According to a second aspect of the present invention, the height of the surface of the second insulating layer excluding the side surface region of the metal post is set to a position lower than the front end surface of the metal post. This is a semiconductor device.

【0018】また請求項3においては、前記外部接続端
子を、外部に開放された中空部を有する保持体の表面に
導電性材料を配設した構成としたことを特徴とする請求
項1または2に記載の半導体装置としたものである。
According to a third aspect of the present invention, the external connection terminal is configured such that a conductive material is disposed on a surface of a holder having a hollow portion opened to the outside. In which the semiconductor device is described.

【0019】また請求項4においては、保持体を、外部
に開放された中空部を有するシリンダー状としたことを
特徴とする請求項3に記載の半導体装置としたものであ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the third aspect, the holding body has a cylindrical shape having a hollow portion opened to the outside.

【0020】また請求項5においては、前記外部接続端
子を、中空部を有しない円筒状の保持体の表面に導電性
材料を配設した構成としたことを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の半導体装置としたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, the external connection terminal has a structure in which a conductive material is disposed on a surface of a cylindrical holder having no hollow portion. A semiconductor device according to the present invention.

【0021】また請求項6においては、外部接続端子を
構成する保持体を、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポ
リエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミド、
ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリスチレン、シンジオタクチ
ックポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリ
エーテルケトン、液晶ポリマー、ポリエーテルニトリ
ル、フッ素樹脂、ポリカーボネート、変成ポリフェニレ
ンエーテル、ポリサルフォン、ポリエーテルサルホン、
およびポリアリレートより選択された樹脂からなるエン
ジニアプラスチックとしたことを特徴とする請求項3、
4または5に記載の半導体装置としたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, the holding member constituting the external connection terminal is made of polyimide, polyamide imide, polyether imide, thermoplastic polyimide, polyamide,
Polyacetal, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polystyrene, syndiotactic polystyrene, polyphenylene sulfide, polyether ketone, liquid crystal polymer, polyether nitrile, fluororesin, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polysulfone, polyether sulfone,
And engineered plastic comprising a resin selected from polyarylate and polyallylate.
A semiconductor device according to 4 or 5.

【0022】また請求項7においては、外部接続端子を
構成する導電性材料を、 グラファイト、カーボンもしくは金属微粒子分散体、 金、銀、銅、アルミニウム、もしくはニッケルの単
体、または前記金属を二種類以上含む合金、 錫もしくは鉛を主成分とする低融点合金、 上記〜のうちから選択したことを特徴とする請求項
3、4、5または6に記載の半導体装置としたものであ
る。
According to a seventh aspect of the present invention, the conductive material constituting the external connection terminal may be a dispersion of fine particles of graphite, carbon or metal, a simple substance of gold, silver, copper, aluminum or nickel, or two or more kinds of the metal. 7. The semiconductor device according to claim 3, wherein the alloy includes a low melting point alloy containing tin or lead as a main component.

【0023】さらに請求項8においては、半導体素子に
形成された電極を露出するよう形成したパッシベーショ
ン膜上に前記電極を露出するよう第1の絶縁層を形成す
る工程と、前記第1の絶縁層上に前記電極と接続する配
線パターンを形成する工程と、前記配線パターンの所定
の位置に外部接続用のメタルポストを所定の高さにて形
成する工程と、前記メタルポストを含むよう絶縁性樹脂
を塗布した後、外部と接続するメタルポストの先端面領
域から絶縁性樹脂を除去し第2の絶縁層とする工程と、
メタルポストの先端面を露出するよう封止樹脂にて樹脂
封止する工程と、メタルポストの先端面に外部接続端子
を配設する工程とを少なくとも有することを特徴とする
請求項1、2、3、4、5、6または7に記載の半導体
装置の製造方法としたものである。
Further, according to claim 8, a step of forming a first insulating layer on a passivation film formed to expose an electrode formed on a semiconductor element so as to expose the electrode, and a step of forming the first insulating layer. Forming a wiring pattern connected to the electrode thereon, forming a metal post for external connection at a predetermined position at a predetermined position on the wiring pattern, and insulating resin so as to include the metal post. After applying, a step of removing the insulating resin from the tip end surface region of the metal post connected to the outside to form a second insulating layer;
3. The method according to claim 1, further comprising a step of resin-sealing with a sealing resin so as to expose a front end face of the metal post, and a step of disposing an external connection terminal on the front end face of the metal post. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device as described in 3, 4, 5, 6 or 7.

【0024】また請求項9においては、外部と接続する
メタルポストの先端面領域から絶縁性樹脂を除去する手
段をフォトリソグラフィ法とすることを特徴とする請求
項8に記載の半導体装置の製造方法としたものであり、
請求項10においては、第二の絶縁層とする絶縁性樹脂
の塗布手段をスピンコート法としたことを特徴とする請
求項8または9に記載の半導体装置の製造方法としたも
のである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the eighth aspect, the means for removing the insulating resin from the front end surface region of the metal post connected to the outside is formed by photolithography. And
In a tenth aspect, the method of manufacturing a semiconductor device according to the eighth or ninth aspect is characterized in that the means for applying the insulating resin as the second insulating layer is a spin coating method.

【0025】また請求項11においては、第2の絶縁層
を形成した半導体素子を冷却用ヒートシンクに貼りつけ
た後、メタルポスト先端面および、半導体素子を貼りつ
けた面と反対面側の冷却用ヒートシンク面を露出するよ
う樹脂封止し、しかる後、メタルポスト先端面に外部接
続端子を搭載することを特徴とする請求項8、9または
10に記載の半導体装置の製造方法としたものである。
In the eleventh aspect, after the semiconductor element on which the second insulating layer is formed is attached to a heat sink for cooling, the tip of the metal post and the cooling face on the side opposite to the surface on which the semiconductor element is attached are provided. 11. The method according to claim 8, wherein an external connection terminal is mounted on a tip end surface of the metal post after resin sealing to expose a heat sink surface. .

【0026】また請求項12においては、面付けされた
複数の半導体素子に一括して第2の絶縁層の形成まで行
った後、ダイシングにより個々の半導体素子に分離し、
しかる後、冷却用ヒートシンクへの貼りつけを行うこと
を特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法
としたものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, after forming the second insulating layer on the plurality of imposed semiconductor elements at once, the semiconductor elements are separated into individual semiconductor elements by dicing.
Thereafter, the semiconductor device is attached to a cooling heat sink.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につき
図面に基づき説明する。本発明の半導体装置1(CS
P)においては、図1に示すように、半導体素子2に形
成された電極3を露出するよう形成されたパッシベーシ
ョン膜4上に、電極3を露出するようパッシベーション
膜4と略同一形状とした第一の絶縁層5を形成してい
る。ついで、第1の絶縁層5上に電極3と接続する配線
パターン7(配線層)を形成しており、配線パターン7
上の所定の位置に外部接続用の3μm〜50μm程度の
高さとしたメタルポスト9を形成している。次いで、メ
タルポスト9の先端面を除いてメタルポスト9の側面を
被覆する、配線パターン7及び第1の絶縁層5に密着し
た第2の絶縁層8を形成している。次いで、メタルポス
ト9の先端面を露出するよう半導体素子を封止樹脂10に
て樹脂封止しており、また、メタルポスト9上に外部接
続端子14を配設している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Semiconductor device 1 of the present invention (CS
In P), as shown in FIG. 1, on the passivation film 4 formed to expose the electrode 3 formed on the semiconductor element 2, a passivation film 4 having substantially the same shape as the passivation film 4 so as to expose the electrode 3 is formed. One insulating layer 5 is formed. Next, a wiring pattern 7 (wiring layer) connected to the electrode 3 is formed on the first insulating layer 5.
A metal post 9 having a height of about 3 μm to 50 μm for external connection is formed at a predetermined upper position. Next, a second insulating layer 8 is formed so as to cover the side surfaces of the metal post 9 except for the tip end surface of the metal post 9 and is in close contact with the wiring pattern 7 and the first insulating layer 5. Next, the semiconductor element is sealed with a sealing resin 10 so as to expose the tip end surface of the metal post 9, and the external connection terminals 14 are provided on the metal post 9.

【0028】本発明の半導体装置1においては、メタル
ポスト9先端より下部(半導体素子方向)においては第
二の絶縁層8とメタルポスト9との密着性を優先させる
構造としている。すなわち、先端部を除いたメタルポス
ト9の側面を被覆するよう第二の絶縁層8を形成してい
る。これにより、第二の絶縁層8とメタルポスト9との
密着性が補強され、それにともない、メタルポスト9と
配線パターン7との接続強度も向上しメタルポスト9と
配線パターン7との断線が防止できる。
The semiconductor device 1 of the present invention has a structure in which the adhesiveness between the second insulating layer 8 and the metal post 9 is prioritized below the tip of the metal post 9 (in the direction of the semiconductor element). That is, the second insulating layer 8 is formed so as to cover the side surface of the metal post 9 excluding the tip. Thereby, the adhesion between the second insulating layer 8 and the metal post 9 is reinforced, and accordingly, the connection strength between the metal post 9 and the wiring pattern 7 is improved, and the disconnection between the metal post 9 and the wiring pattern 7 is prevented. it can.

【0029】また、外部接続端子14と外部(例えば実装
基板)との実装の際に支障をきたさないよう、上述した
請求項2に記したように、第2の絶縁層8の表面を、メ
タルポスト9先端面より低い位置となるように形成して
いる。
Further, the surface of the second insulating layer 8 is made of metal so as not to hinder the mounting of the external connection terminals 14 and the outside (for example, a mounting board). The post 9 is formed at a position lower than the front end surface.

【0030】CSP、BGA等の半導体装置において
は、パッケージの信頼性向上や機械的強度の保持等を目
的として半導体素子を含めた主要部を樹脂封止すること
が必要である。図6に示すように、通常の半導体装置に
おいては、例えば3μm〜50μm程度の高さのメタル
ポスト69を形成し、メタルポスト69上に外部接続端子74
を配設するものであり、第二の絶縁層68の厚みをも考慮
すると樹脂封止後の半導体装置61の厚みは必要以上に厚
いものとなる。また、封止樹脂70の表面がメタルポスト
69の先端面より比較的高い位置に形成された場合、外部
接続端子74の熱圧着(例えばハンダ付け)等による配設
の際に支障が生じるものである。さらに、第二の絶縁層
68は比較的高価な材質のものを使用するため、第二の絶
縁層68を厚く形成することは半導体装置の製造コストを
上げることになり不経済といえる。本発明者らは外部接
続端子の熱圧着の作業性向上等を目的として、第二の絶
縁層とメタルポストとの高さを最適化することを提案す
るものである。
In a semiconductor device such as a CSP or BGA, it is necessary to seal a main part including a semiconductor element with a resin for the purpose of improving the reliability of a package and maintaining mechanical strength. As shown in FIG. 6, in a normal semiconductor device, a metal post 69 having a height of, for example, about 3 μm to 50 μm is formed, and an external connection terminal 74 is formed on the metal post 69.
In consideration of the thickness of the second insulating layer 68, the thickness of the semiconductor device 61 after resin sealing becomes unnecessarily thick. The surface of the sealing resin 70 is a metal post.
If the external connection terminal 74 is formed at a position relatively higher than the front end surface of the terminal 69, it may cause problems when the external connection terminal 74 is disposed by thermocompression bonding (for example, soldering). And a second insulating layer
Since the material 68 is made of a relatively expensive material, it is uneconomical to form the second insulating layer 68 thickly because it increases the manufacturing cost of the semiconductor device. The present inventors propose to optimize the height of the second insulating layer and the metal posts for the purpose of improving the workability of thermocompression bonding of the external connection terminals.

【0031】すなわち、図1に示すように、メタルポス
ト9の側面を被覆する部位を除く第二の絶縁層8の高さ
がメタルポスト9先端面の高さより低い位置になるよう
第二の絶縁層8を形成することを提案するものである。
この点につき以下に説明を行う。従来の半導体装置の一
部拡大図である図8に示すように、第二の絶縁層68の表
面がメタルポスト69先端面の高さと同等もしくは高い場
合、第二の絶縁層68上に形成される封止樹脂70の表面の
高さはメタルポスト69先端面より高いものとなる。この
ため、封止樹脂70の開口部より露出したメタルポスト69
先端面上に外部接続端子74(例えばハンダボール)を配
設しようとしても封止樹脂70で邪魔をされ、メタルポス
ト69先端面と外部接続端子74との間に隙間が生じる等、
メタルポスト69と外部接続端子74との電気的接続不良が
生じる。
That is, as shown in FIG. 1, the second insulating layer 8 except for the portion covering the side surface of the metal post 9 is located at a position lower than the height of the tip end surface of the metal post 9. It is proposed to form a layer 8.
This will be described below. As shown in FIG. 8, which is a partially enlarged view of a conventional semiconductor device, when the surface of the second insulating layer 68 is equal to or higher than the height of the tip end surface of the metal post 69, it is formed on the second insulating layer 68. The height of the surface of the sealing resin 70 is higher than the tip surface of the metal post 69. For this reason, the metal post 69 exposed from the opening of the sealing resin 70
Even if an attempt is made to dispose the external connection terminals 74 (for example, solder balls) on the front end surface, the external connection terminals 74 are obstructed by the sealing resin 70, and a gap is formed between the front end surface of the metal post 69 and the external connection terminals 74.
Poor electrical connection between the metal post 69 and the external connection terminal 74 occurs.

【0032】しかるに本発明の半導体装置の一部拡大図
である図7に示すように、メタルポスト9の側面を被覆
する部位を除く第二の絶縁層8の高さをメタルポスト9
先端面の高さより低くすれば、封止樹脂10表面とメタル
ポスト9先端面とを近くすることが出来、封止樹脂10が
邪魔をしないため、外部接続端子14を配設する際にメタ
ルポスト9先端面と外部接続端子14との間に隙間が生じ
ず、メタルポスト9と外部接続端子14との電気的接続不
良を防止できる。
However, as shown in FIG. 7 which is a partially enlarged view of the semiconductor device of the present invention, the height of the second insulating layer 8 excluding the portion covering the side surface of the metal post 9 is
If the height is lower than the height of the front end surface, the surface of the sealing resin 10 and the front end surface of the metal post 9 can be close to each other, and the sealing resin 10 does not interfere. No gap is formed between the distal end face 9 and the external connection terminal 14, and poor electrical connection between the metal post 9 and the external connection terminal 14 can be prevented.

【0033】ここで第一の絶縁層5に使用する材料は、
耐熱性、密着性が良く、半導体素子2に影響が無いもの
であれば特に限定するものではないが、半導体素子2と
触れるという点で純度の高いものが好ましい。また、誘
電率の低い材料が好ましいが、高純度のものが得られる
という点ではポリイミドが好ましいといえ、製造上の観
点からは感光性のポリイミド材料あるいは感光性のポリ
イミドシロキサン組成物等が好適である。さらに、熱膨
張率は低い方が良く、おおよそ60ppm(60×10
exp−6in/in/℃)以下のものが実用上望まし
い。
Here, the material used for the first insulating layer 5 is:
There is no particular limitation as long as it has good heat resistance and good adhesion and does not affect the semiconductor element 2, but a substance having high purity is preferable in terms of contact with the semiconductor element 2. In addition, a material having a low dielectric constant is preferable, but polyimide can be said to be preferable in that a high-purity material can be obtained, and a photosensitive polyimide material or a photosensitive polyimide siloxane composition is preferable from a manufacturing viewpoint. is there. Further, the lower the coefficient of thermal expansion is, the better, approximately 60 ppm (60 × 10
Exp-6 in / in / ° C) or less is practically desirable.

【0034】次いで、第二の絶縁層8の材料は、第二の
絶縁層8が半導体素子2と直接に触れないため第一の絶
縁層5に使用するものより純度の低い樹脂を使用しても
構わない。例えば、前述したポリイミドの他、エポキシ
樹脂、アクリル樹脂、あるいはこれらの樹脂をシリコー
ン変成させたもの等が使用できる。
Next, as the material of the second insulating layer 8, a resin having a lower purity than that used for the first insulating layer 5 is used because the second insulating layer 8 does not directly contact the semiconductor element 2. No problem. For example, in addition to the above-mentioned polyimide, an epoxy resin, an acrylic resin, or a resin obtained by modifying these resins with silicone can be used.

【0035】次いで、配線パターン7の材料は導電性の
良いものが望ましく、例えば、銅、銀、アルミニウム、
これらの合金、あるいは他の良導体金属等が使用でき
る。なお、銅や銀等を配線パターン7の材料として用い
る場合には、配線パターン7の形成に先立ち、下引き層
としてTiW合金、TiN、TaN、W、Cr等からな
るメタルバリヤ層6を形成し、しかる後、メタルバリヤ
層6上に配線パターン7を形成することが望ましい。
Next, the material of the wiring pattern 7 is preferably a material having good conductivity, for example, copper, silver, aluminum,
These alloys or other good conductor metals can be used. When copper, silver, or the like is used as the material of the wiring pattern 7, a metal barrier layer 6 made of TiW alloy, TiN, TaN, W, Cr, or the like is formed as an undercoat layer before forming the wiring pattern 7. Thereafter, it is desirable to form the wiring pattern 7 on the metal barrier layer 6.

【0036】次いで、本発明の半導体装置1の特徴とし
て図1に示すように、外部に開放された中空部を有する
保持体の表面に導電性材料を配設した形状とした、外部
(例えば実装基板)との電気的接続を行う外部接続端子
14をメタルポスト9先端に配設している。すなわち、実
装した後に実装基板と半導体装置との熱膨張率の差によ
り半導体装置にかかる応力を、図1、図2および図3に
示すように、外部に開放された中空部を有する保持体15
の表面に導電性材料16を配設した外部接続端子14で緩和
させることを特徴としている。なお、図2は本発明に係
わる外部接続端子14の一例を側面から見た図であり、図
3は図2のA−A’線における断面を上方から見た(例
えば実装基板側から見た)図である。
Next, as a feature of the semiconductor device 1 of the present invention, as shown in FIG. 1, an external material (for example, a mounting device) having a shape in which a conductive material is disposed on the surface of a holding member having a hollow portion opened to the outside. External connection terminals for electrical connection with the board
14 is provided at the tip of the metal post 9. That is, the stress applied to the semiconductor device due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the mounting substrate and the semiconductor device after mounting is reduced, as shown in FIGS. 1, 2 and 3, to a holder 15 having a hollow portion opened to the outside.
It is characterized in that it is relaxed by the external connection terminal 14 in which the conductive material 16 is disposed on the surface. 2 is a side view of an example of the external connection terminal 14 according to the present invention, and FIG. 3 is a top view of a cross section taken along line AA ′ of FIG. 2 (for example, as viewed from the mounting board side). FIG.

【0037】上述した点につき説明を行う。前述したよ
うに、半導体装置1を実装基板に実装すると、シリコン
等で形成される半導体素子2(例えば、熱膨張率が約3
ppm程度)と実装基板(例えば、エポキシ系樹脂から
なるプリント基板:熱膨張率40〜200ppm程度、
但しTg点以上では200ppmを超える)との熱膨張
率の差で生じるストレス(応力)が半導体装置1にかか
る。従来より、CSP、BGA等の半導体装置をプリン
ト基板等の実装基板に実装するには、例えば200〜4
00μm径程度のハンダボールを外部接続端子としてメ
タルポスト上に形成し、ハンダボールを介して実装基板
に熱圧着することが簡便であり、また実際に行われてい
た。
The above points will be described. As described above, when the semiconductor device 1 is mounted on a mounting board, the semiconductor element 2 made of silicon or the like (for example, having a coefficient of thermal expansion of about 3
ppm) and a mounting board (for example, a printed board made of an epoxy resin: a coefficient of thermal expansion of about 40 to 200 ppm,
However, a stress (stress) generated due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor device 1 and the semiconductor device 1 is higher than the Tg point. Conventionally, to mount a semiconductor device such as a CSP or a BGA on a mounting board such as a printed board, for example, 200 to 4
It has been simple and practical to form a solder ball having a diameter of about 00 μm as an external connection terminal on a metal post, and thermocompression-bond it to a mounting board via the solder ball.

【0038】しかし、熱膨張率の差で生じるストレス
(応力)がハンダボールにかかり、ハンダボールを介し
て伝わるストレス(応力)により半導体装置もしくはプ
リント基板等の樹脂基板にクラックが発生し、また半導
体装置内では比較的簡単に断線する傾向があった。
However, a stress (stress) generated due to a difference in the coefficient of thermal expansion is applied to the solder ball, and cracks are generated in a resin substrate such as a semiconductor device or a printed board due to the stress (stress) transmitted through the solder ball. The wires tended to break relatively easily in the apparatus.

【0039】これを防止するため本発明者らは鋭意検討
を行ったものであり、その結果、外部接続端子14に応力
緩和機能を持たせれば、熱膨張率の差で生じるストレス
(応力)は外部接続端子14で緩和され、半導体装置1に
クラックや断線が発生することを防止できることを見い
だした。すなわち、本発明に係わる外部接続端子14は応
力緩和機能を持たせるため、中空とした保持体15の表面
に導電性材料16を形成したものである。中空とした保持
体15は柔構造のため、外部接続端子14と接続した実装基
板が相当量の熱伸縮を繰り返しても、発生したストレス
(応力)を吸収し応力を緩和することができる。これに
より、絶縁層および封止樹脂と外部接続端子14との界面
でのクラックの発生、および、クラックによる断線を防
止できる。
To prevent this, the present inventors have made intensive studies. As a result, if the external connection terminal 14 is provided with a stress relaxation function, the stress (stress) caused by the difference in the coefficient of thermal expansion is reduced. It has been found that it is alleviated by the external connection terminals 14 and that cracks and breaks in the semiconductor device 1 can be prevented. That is, the external connection terminal 14 according to the present invention is formed by forming a conductive material 16 on the surface of a hollow holding body 15 to have a stress relaxation function. Since the hollow holding member 15 has a flexible structure, even if the mounting substrate connected to the external connection terminals 14 repeats a considerable amount of thermal expansion and contraction, the generated stress (stress) can be absorbed and the stress can be reduced. This can prevent the occurrence of cracks at the interface between the insulating layer and the sealing resin and the external connection terminal 14 and the disconnection due to the cracks.

【0040】また、保持体15の中空部は外部雰囲気に開
放され、外部雰囲気の空気が自由に中空部に出入り可能
な状態としておくことが望ましい。この点につき説明す
る。後述するように保持体15は樹脂で形成することが望
ましいが、樹脂は水分を吸収しやすく、水分を含んだ樹
脂は加水分解を生じ劣化しやすい。しかし、保持体15の
中空部を外部雰囲気に開放したものとし、外部雰囲気の
空気(エアー)が自由に中空部に出入り可能な状態にし
ておけば、保持体15に含まれた水分が外部雰囲気に放出
され樹脂の劣化が防止できる。また、保持体15の中空部
が外部雰囲気に開放されていれば、実装時に加熱された
際に、保持体15中の水分が蒸発した水蒸気や膨張した空
気は外部雰囲気に放出され、保持体15に破裂が生じるこ
とを防止できる。さらに、実装後に半導体装置に熱が加
わても、保持体15中の水分が外部雰囲気に放出されるこ
とになり、保持体15の破裂や劣化を防止できる。
It is desirable that the hollow portion of the holder 15 be open to the external atmosphere so that air in the external atmosphere can freely enter and exit the hollow portion. This point will be described. As will be described later, it is desirable that the holder 15 be formed of a resin, but the resin easily absorbs water, and the resin containing water is easily hydrolyzed and deteriorated. However, if the hollow portion of the holding body 15 is opened to the outside atmosphere and air (air) of the outside atmosphere can freely enter and leave the hollow portion, the moisture contained in the holding body 15 can be reduced to the outside atmosphere. And the deterioration of the resin can be prevented. Further, if the hollow portion of the holder 15 is open to the external atmosphere, when heated at the time of mounting, the steam in which the moisture in the holder 15 evaporates and the expanded air are released to the external atmosphere, and the holder 15 is heated. Rupture can be prevented. Furthermore, even if heat is applied to the semiconductor device after mounting, the moisture in the holder 15 is released to the outside atmosphere, so that the holder 15 can be prevented from rupture or deterioration.

【0041】ここで、保持体の外形形状は円筒状、四角
柱状、六角柱状、もしくは八角柱状、算盤玉状等であっ
ても構わないが、円筒状であればハンダ付け時にハンダ
が溶解した際、ハンダの表面張力によりセルフアライメ
ント効果が期待でき、さらに材料の入手の容易性をも考
慮すると図2、図3に示すようなシリンダー状(円筒
状)が望ましいといえる。また、半導体装置1の使用さ
れる環境が熱変化の少ないものであり、半導体装置1と
実装基板との間で生じる応力が小さいものであれば、保
持体15の形状は中空部を有しない円筒状として構わな
い。
Here, the outer shape of the holding body may be cylindrical, quadrangular prism, hexagonal prism, octagonal prism, abacus ball, or the like. A self-alignment effect can be expected due to the surface tension of the solder, and in consideration of the availability of the material, a cylindrical shape (cylindrical shape) as shown in FIGS. In addition, if the environment in which the semiconductor device 1 is used is one in which the thermal change is small and the stress generated between the semiconductor device 1 and the mounting substrate is small, the shape of the holder 15 is a cylinder having no hollow portion. It does not matter.

【0042】CSP、BGA等の半導体装置は外部(例
えば実装基板)への実装、電気的接続の際、ハンダ、低
融点合金、異方性導電膜等による熱圧着実装を行うこと
が一般的である。このため、本発明に係わる外部接続端
子14を構成する保持体15の材質は、耐熱性を有するエン
ジニアプラスチックが好ましい。ここでエンジニアプラ
スチックとは、耐熱性が100℃以上、強度が49MP
a以上、曲げ弾性率が2.4Gpa以上のプラスチック
のことをいうものである。上記条件を満たす材質とし
て、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミ
ド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミド、ポリアセター
ル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチ
レン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケト
ン、液晶ポリマー、ポリエーテルニトリル、フッ素樹
脂、ポリカーボネート、変成ポリフェニレンエーテル、
ポリサルフォン、ポリエーテルサルホン、およびポリア
リレート等の樹脂が挙げられる。また、上記エンジニア
プラスチックのポリマーアロイであっても構わない。
Semiconductor devices such as CSP and BGA are generally mounted by thermocompression bonding using solder, a low-melting alloy, an anisotropic conductive film, or the like when mounted externally (for example, on a mounting board) and electrically connected. is there. For this reason, the material of the holding body 15 constituting the external connection terminal 14 according to the present invention is preferably engineered plastic having heat resistance. Here, engineering plastic means that the heat resistance is 100 ° C. or more and the strength is 49MP.
a and a plastic having a flexural modulus of 2.4 Gpa or more. As materials satisfying the above conditions, polyimide, polyamide imide, polyether imide, thermoplastic polyimide, polyamide, polyacetal, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polystyrene, syndiotactic polystyrene, polyphenylene sulfide, polyether ketone, liquid crystal polymer, polyether Nitrile, fluororesin, polycarbonate, modified polyphenylene ether,
Examples include resins such as polysulfone, polyethersulfone, and polyarylate. Further, it may be a polymer alloy of the above engineering plastic.

【0043】次いで、本発明の半導体装置1は外部接続
端子14を介して外部(例えば実装基板)との固定および
電気的接続を行うもので、外部接続端子14を構成する保
持体15の表面には導電性材料16を配設する。導電性材料
16は、外部と固定を行い、かつ、電気的接続が可能でな
ければならない。このような条件を満たす導電性材料16
としては、 グラファイト、カーボンもしくは金属微粒子分散体、 金、銀、銅、アルミニウム、もしくはニッケルの単
体、または前記金属を二種類以上含む合金、 錫もしくは鉛を主成分とする低融点合金、が挙げら
れ、 上記〜のうちから選択することが望ましい。
Next, the semiconductor device 1 of the present invention performs fixing and electrical connection to the outside (for example, a mounting board) via the external connection terminals 14, and is provided on the surface of the holder 15 constituting the external connection terminals 14. Is provided with a conductive material 16. Conductive material
16 must be fixed to the outside and be capable of electrical connection. The conductive material 16 that satisfies such conditions
Examples thereof include graphite, carbon or metal fine particle dispersion, gold, silver, copper, aluminum, or nickel alone, or an alloy containing two or more of the above metals, and a low melting point alloy containing tin or lead as a main component. It is desirable to select from the above.

【0044】なお、上述した低融点合金としては、水
銀、ガリウム、またはインジウム等の金属を用いたもの
が挙げられるが、製造コスト等の観点から、錫もしくは
鉛を主成分としたハンダ(半田)合金が好ましい。ハン
ダ合金としては、共晶ハンダや鉛の比率を高めた高融点
ハンダが適用でき、また必要に応じてビスマス、カドミ
ウム、アンチモン、亜鉛、マンガン、インジウム、錫、
銀等を添加しても構わない。なお、図2および図3の例
に示すように、保持体15と導電性材料16との接着性を向
上させるために導電性材料16の配設に先立ち、保持体15
の表面に接着層17を形成しても構わない。
Examples of the low melting point alloy include those using metals such as mercury, gallium, and indium. From the viewpoint of manufacturing cost and the like, solder (solder) mainly containing tin or lead is used. Alloys are preferred. As the solder alloy, eutectic solder or high melting point solder with an increased ratio of lead can be applied.If necessary, bismuth, cadmium, antimony, zinc, manganese, indium, tin,
Silver or the like may be added. As shown in the examples of FIGS. 2 and 3, prior to disposing the conductive material 16 in order to improve the adhesion between the holder 15 and the conductive material 16,
An adhesive layer 17 may be formed on the surface of the substrate.

【0045】本発明に係わる外部接続端子14の例とし
て、例えば中空部を有する100μm〜1000μm外
径の円筒状のポリイミドを保持体15とし、保持体15の表
面に導電性材料16として数μm〜数10μm厚のハンダ
合金を被着し外部接続端子14とすることが挙げられる。
なお、導電性材料16の被着に先立ち、チューブの表面に
接着層17として接着金属層を形成しても構わない。ま
た、導電性材料16の厚みは必要に応じてもっと厚くして
も構わず、さらに保持体15の長さおよび径は半導体装置
1の仕様等に合わせて適宜設定して構わない。
As an example of the external connection terminal 14 according to the present invention, for example, a cylindrical polyimide having an outer diameter of 100 μm to 1000 μm having a hollow portion is used as the holding member 15, and a conductive material 16 is formed on the surface of the holding member 15 as a conductive material 16. An external connection terminal 14 is formed by applying a solder alloy having a thickness of several tens of μm.
Prior to the application of the conductive material 16, an adhesive metal layer may be formed as the adhesive layer 17 on the surface of the tube. Further, the thickness of the conductive material 16 may be made larger as necessary, and the length and diameter of the holder 15 may be appropriately set in accordance with the specifications of the semiconductor device 1 or the like.

【0046】次いで、前述した請求項8においては本発
明の半導体装置1の製造方法を提案している。すなわ
ち、図4(a)に示す、従来公知の製造方法により得ら
れた、外部との電気的接続を行う電極3が形成され、か
つ、電極3を露出するパッシベーション膜4が表面に形
成された半導体素子2に、電極3を露出するようパッシ
ベーション膜4と略同一形状とした第1の絶縁層5を形
成した後、第1の絶縁層5上に電極3と接続する所定の
形状とした配線パターン7を形成し図4(b)の状態と
する工程と、配線パターン7の所定の位置に外部接続用
のメタルポスト9を所定の高さ(3μm〜50μm程
度)にて形成し図4(c)とする工程と、メタルポスト
9を含めた第1の絶縁層5上に絶縁性樹脂を塗布した
後、外部と接続するメタルポスト9の先端領域から絶縁
性樹脂を除去し第2の絶縁層8とし図4(d)の状態と
する工程と、封止樹脂10にて樹脂封止を行い図4(e)
とする工程と、外部接続端子14を配設し図4(f)とす
る工程とを少なくとも有する半導体装置の製造方法とし
たものである。なお、図4の例においては、配線パター
ン7の形成に先立ち、下引き層としてメタルバリヤ層6
を形成している。
Next, the above-mentioned claim 8 proposes a method of manufacturing the semiconductor device 1 of the present invention. That is, the electrode 3 for electrical connection with the outside, which was obtained by a conventionally known manufacturing method shown in FIG. 4A, was formed, and the passivation film 4 exposing the electrode 3 was formed on the surface. After a first insulating layer 5 having substantially the same shape as the passivation film 4 is formed on the semiconductor element 2 so as to expose the electrode 3, a wiring having a predetermined shape connected to the electrode 3 is formed on the first insulating layer 5. FIG. 4B shows a step of forming the pattern 7 to form the state shown in FIG. 4B and forming a metal post 9 for external connection at a predetermined position of the wiring pattern 7 at a predetermined height (about 3 μm to 50 μm). c) and after applying an insulating resin on the first insulating layer 5 including the metal post 9, the insulating resin is removed from the tip region of the metal post 9 connected to the outside, and the second insulating Step of forming the layer 8 into the state shown in FIG. Fig. 4 (e)
And a step of arranging the external connection terminals 14 and providing a step shown in FIG. 4F. In the example of FIG. 4, prior to the formation of the wiring pattern 7, the metal barrier layer 6
Is formed.

【0047】上述したように、メタルポスト9を形成
後、塗布形成した絶縁性樹脂にて第2の絶縁層8を形成
するが、その際、メタルポスト9の側面を除く第二の絶
縁層8の高さをメタルポスト9先端面の高さより低い位
置になるように形成する。そのため、絶縁性樹脂を感光
性のものとし、塗布、パターン露光、現像等を行い不要
部の絶縁性樹脂の除去を行うフォトリソグラフィー法を
用いることが望ましい。
As described above, after the metal post 9 is formed, the second insulating layer 8 is formed with the insulating resin applied and formed. At this time, the second insulating layer 8 excluding the side surface of the metal post 9 is formed. Is formed at a position lower than the height of the front end face of the metal post 9. Therefore, it is preferable to use a photolithography method in which the insulating resin is made of a photosensitive material and coating, pattern exposure, development, and the like are performed to remove unnecessary portions of the insulating resin.

【0048】第2の絶縁層8とする絶縁性樹脂の塗布に
は、スピンコート法、カーテンコート法、スクリーン印
刷法、スリットアンドスピンコート法等の公知の塗布手
段を用いることで構わない。しかし、メタルポスト9の
側面を除く第二の絶縁層8の高さをメタルポスト9先端
面の高さより低い位置になるように形成することを考慮
した場合、スピンコート法が望ましい。すなわち、メタ
ルポスト9の形成後にスピンコート法にて絶縁性樹脂の
塗布を行えば、余分な絶縁性樹脂は半導体素子の外へ除
去される。このため塗布条件を適宜設定することで、メ
タルポスト9の側面部位を除いた領域ではメタルポスト
9先端面の高さより薄い膜厚にて絶縁性樹脂を塗布で
き、かつ、メタルポスト9の側面にも絶縁性樹脂を塗布
できることになる。なお、メタルポスト9先端面に残っ
た絶縁性樹脂の除去は、前述したフォトリソグラフィー
法の他に、レーザー、ドライエッチング、逆スパッタ等
で選択的に除去することであっても構わない。
For the application of the insulating resin for forming the second insulating layer 8, a known coating means such as a spin coating method, a curtain coating method, a screen printing method, and a slit and spin coating method may be used. However, when considering that the height of the second insulating layer 8 excluding the side surface of the metal post 9 is formed at a position lower than the height of the front end surface of the metal post 9, the spin coating method is preferable. That is, if the insulating resin is applied by spin coating after the formation of the metal posts 9, the excess insulating resin is removed outside the semiconductor element. Therefore, by appropriately setting the application conditions, the insulating resin can be applied with a thickness smaller than the height of the front end surface of the metal post 9 in the region excluding the side surface portion of the metal post 9, and the side surface of the metal post 9 can be applied. Can also apply an insulating resin. The removal of the insulating resin remaining on the tip surface of the metal post 9 may be selectively removed by laser, dry etching, reverse sputtering, or the like, in addition to the above-described photolithography method.

【0049】次いで、半導体装置1として、半導体素子
2の冷却のために冷却用ヒートシンク12を有するものが
要求される場合がある。請求項11に係わる発明は、冷
却用ヒートシンク12を有する半導体装置の製造方法を提
案するものである。すなわち、図4(d)に示す第2の
絶縁層8まで形成した半導体素子2に、冷却用ヒートシ
ンク12を貼りつけた後、メタルポスト9先端面および、
半導体素子2を貼りつけた面と反対面側の冷却用ヒート
シンク12面を露出するよう封止樹脂10にて樹脂封止し図
4(e)の状態とする。しかる後、メタルポスト9先端
面に外部接続端子14を搭載し、図1および図4(f)の
半導体装置1を得ることを特徴とする半導体装置の製造
方法としたものである。
Next, a semiconductor device 1 having a cooling heat sink 12 for cooling the semiconductor element 2 may be required. The invention according to claim 11 proposes a method of manufacturing a semiconductor device having a heat sink 12 for cooling. That is, after attaching the cooling heat sink 12 to the semiconductor element 2 formed up to the second insulating layer 8 shown in FIG.
The resin is sealed with a sealing resin 10 so as to expose the surface of the cooling heat sink 12 on the side opposite to the side on which the semiconductor element 2 is attached, and the state shown in FIG. Thereafter, an external connection terminal 14 is mounted on the tip end surface of the metal post 9 to obtain the semiconductor device 1 shown in FIGS. 1 and 4 (f).

【0050】次いで、半導体素子2は、板状の一枚のシ
リコンウェファーに複数個面付けされた状態で形成され
る場合が多い。請求項12に係わる発明は、面付けして
複数個形成された半導体素子2を有するシリコンウェフ
ァーから個々の半導体装置1を得る製造方法を提案する
ものである。すなわち、面付けされた複数個の半導体素
子2を有するシリコンウェファー上に一括して前述した
第2の絶縁層8の形成まで行った後にダイシングにより
個々の半導体素子2に分離し、しかる後、分離された個
々の半導体素子2に各々冷却用ヒートシンク12の貼りつ
けを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法とした
ものである。
Next, the semiconductor element 2 is often formed in a state where a plurality of semiconductor elements 2 are imposed on one plate-shaped silicon wafer. The invention according to claim 12 proposes a manufacturing method for obtaining individual semiconductor devices 1 from a silicon wafer having a plurality of semiconductor elements 2 formed by imposition. That is, after performing the above-described process up to the formation of the second insulating layer 8 on a silicon wafer having a plurality of semiconductor devices 2 mounted thereon, the semiconductor device 2 is separated into individual semiconductor devices 2 by dicing. A cooling heat sink 12 is attached to each of the semiconductor elements 2 thus manufactured.

【0051】[0051]

【実施例】以下に、本発明の実施例につき図面に基づき
説明する。 <実施例>図4(a)は本発明の半導体装置1に組み込
む、従来公知の手段により得られた半導体素子2であ
る。半導体素子2はシリコンウェファーを基材としてア
ルミからなる電極3が形成されており、また、半導体素
子2上には電極3を露出するようパッシベーション膜4
が形成されている。なお、本実施例においては半導体素
子2は一枚のシリコンウェファー上に複数個面付けされ
ているが、説明の都合上、その内の1個の半導体素子2
を図示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. <Embodiment> FIG. 4A shows a semiconductor element 2 incorporated in a semiconductor device 1 of the present invention and obtained by a conventionally known means. An electrode 3 made of aluminum is formed on a semiconductor element 2 using a silicon wafer as a base material, and a passivation film 4 is formed on the semiconductor element 2 so as to expose the electrode 3.
Are formed. In this embodiment, a plurality of semiconductor elements 2 are mounted on one silicon wafer, but one semiconductor element 2
Is illustrated.

【0052】次いで、半導体素子2上に感光性ポリイミ
ド(旭化成工業(株)製、商品名「パイメル」)を塗布
した後、パターン露光、現像等を行う公知のフォトエッ
チング法を用い、電極3を露出する膜厚約10μmの第
一の絶縁層5を形成した。次いでスパッタリング法にて
膜厚2000ÅのTiN層および膜厚5000ÅのCu
層を順次第一の絶縁層5上に積層した。次いで、公知の
フォトエッチング法を用いTiN層およびCu層をパタ
ーニング処理し、電極3と電気的に接続した配線パター
ン7を得た(図4(b))。なお、第一の絶縁層5と配
線パターン7との間のTiN層はバリアメタル層6とし
て形成したものである。
Next, a photosensitive polyimide (trade name “Pimel” manufactured by Asahi Kasei Corporation) is applied onto the semiconductor element 2, and the electrode 3 is formed by a known photo-etching method of performing pattern exposure, development, and the like. An exposed first insulating layer 5 having a thickness of about 10 μm was formed. Then, a 2000 nm thick TiN layer and a 5000 mm thick Cu
The layers were sequentially laminated on the first insulating layer 5. Next, the TiN layer and the Cu layer were patterned using a known photoetching method to obtain a wiring pattern 7 electrically connected to the electrode 3 (FIG. 4B). The TiN layer between the first insulating layer 5 and the wiring pattern 7 is formed as a barrier metal layer 6.

【0053】次いで、図4(c)に示すように、配線パ
ターン7上にメタルポスト9を形成した後、第一の絶縁
層5上に感光性ポリイミド(旭化成工業(株)製、商品
名「パイメル」)をスピンコート法にて塗布した後、フ
ォトエッチング法にてメタルポスト9上面および側面部
を除く余分なポリイミドを取り除き第二の絶縁層8を得
た(図4(d))。図4(d)に示すように、第二の絶
縁層8はメタルポスト9上面を露出し、かつ、メタルポ
スト9側面を被覆させ、その他の部位ではメタルポスト
9上面より低くなるよう膜厚10μmとした。なお、メ
タルポスト9の形成にあたってはマスクメッキ法を用い
たものであり、以下にマスクメッキ法の工程を記す。す
なわち、図4(b)を得た後、第一の絶縁層5および配
線パターン7上に膜厚20μmの感光性レジスト層を形
成した後、公知のフォトエッチング法を用いメタルポス
ト形成部位の配線パターン7を露出させたメッキマスク
13を形成した(図5(a))。次いで、電解メッキ法を
用い、メッキマスク13より露出した配線パターン7上に
銅からなるメタルポスト9(高さ15μm)を形成した
(図5(d))。次いで、メッキマスク13を剥膜し図4
(c)としたものである。
Next, as shown in FIG. 4C, after a metal post 9 is formed on the wiring pattern 7, a photosensitive polyimide (trade name "Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.," Pymel ") was applied by spin coating, and then excess polyimide excluding the upper surface and side surfaces of the metal posts 9 was removed by photoetching to obtain a second insulating layer 8 (FIG. 4D). As shown in FIG. 4D, the second insulating layer 8 exposes the upper surface of the metal post 9 and covers the side surface of the metal post 9, and has a thickness of 10 μm so as to be lower than the upper surface of the metal post 9 in other portions. And In forming the metal posts 9, a mask plating method is used, and the steps of the mask plating method will be described below. That is, after obtaining FIG. 4B, a photosensitive resist layer having a film thickness of 20 μm is formed on the first insulating layer 5 and the wiring pattern 7, and the wiring at the metal post formation site is formed by using a known photo-etching method. Plating mask exposing pattern 7
13 was formed (FIG. 5A). Next, a metal post 9 (15 μm in height) made of copper was formed on the wiring pattern 7 exposed from the plating mask 13 by electrolytic plating (FIG. 5D). Next, the plating mask 13 is stripped off, and FIG.
(C).

【0054】次いで、図4(d)とした後、半導体素子
2が面付けされたシリコンウェファーにダイシングを行
い、半導体素子2を個片化した後、半導体素子2の裏面
(半導体集積回路が形成された面と反対面側)にCu板
からなるヒートシンク12を貼りつけた。次いで、メタル
ポスト9の上面およびヒートシンク12が露出するよう封
止樹脂10にて樹脂モールドを行った(図4(e))。
Next, as shown in FIG. 4D, dicing is performed on the silicon wafer on which the semiconductor element 2 is mounted, and the semiconductor element 2 is divided into individual pieces. A heat sink 12 made of a Cu plate was attached to the surface opposite to the surface on which the heat treatment was performed. Next, resin molding was performed with the sealing resin 10 so that the upper surface of the metal post 9 and the heat sink 12 were exposed (FIG. 4E).

【0055】次いで、メタルポスト9上に外部接続端子
14を載置し、半導体装置1を得た(図4(f))。本実
施例で用いた外部接続端子14は、図2に示すように熱可
塑性ポリイミドからなる中空の保持体15の表面に導電性
材料16として共晶ハンダを形成したもので、以下に記す
工程で得た。すなわちまず、内径0.15mm、肉厚5
0μmの中空の熱可塑性ポリイミドチューブを長尺状で
購入した。次いで、チューブ表面(外側面)に金属クロ
ムと銅を順次積層成膜した。金属クロムおよび銅は導電
性材料を積層する際に接着層17としての役目を持たせた
もので、金属クロムの膜厚を0.2μm、銅の膜厚を
0.4μmとなるようスパッタリングにより成膜した。
接着層17を形成した後、導電性材料16として膜厚約20
μmの共晶ハンダをメッキ形成した。次いで、共晶ハン
ダの形成後、長尺状の熱可塑性ポリイミドチューブを各
々長さ約0.3mmにカッティングし、図2および図3
に示す、外部接続端子14とした。
Next, an external connection terminal is placed on the metal post 9.
The semiconductor device 1 was obtained by mounting the semiconductor device 14 (FIG. 4F). The external connection terminals 14 used in the present embodiment are formed by forming eutectic solder as a conductive material 16 on the surface of a hollow holder 15 made of thermoplastic polyimide as shown in FIG. Obtained. That is, first, the inner diameter is 0.15 mm and the thickness is 5
A 0 μm hollow thermoplastic polyimide tube was purchased in a long form. Next, metal chromium and copper were sequentially laminated on the tube surface (outer surface). The metal chromium and copper serve as the adhesive layer 17 when the conductive material is laminated, and are formed by sputtering so that the thickness of the metal chromium is 0.2 μm and the thickness of the copper is 0.4 μm. Filmed.
After forming the adhesive layer 17, the conductive material 16 is formed to a thickness of about 20
A μm eutectic solder was plated. Next, after the formation of the eutectic solder, each of the long thermoplastic polyimide tubes was cut to a length of about 0.3 mm, and FIG. 2 and FIG.
The external connection terminal 14 shown in FIG.

【0056】本実施例で得た半導体装置1をプリント基
板に実装した。実装は220℃、8秒間の加熱圧着(ハ
ンダ付け)で行った。その加熱圧着の際、上述した中空
の保持体15を有する外部接続端子14が加熱圧着時にかか
る圧力を吸収するため、従来必要とされていた圧力より
軽い圧力で実装接続できた。ちなみに本実施例に係わる
半導体装置1では1か所の外部接続端子14当たり5グラ
ム程度と、従来必要とされていた圧力の半分程度の圧力
で実装接続できた。また、プリント基板の厚みやメタル
ポスト9の高さにバラツキが有り不均一となった場合で
も、実装の際に中空の保持体15が容易に変形したためこ
の不均一を吸収したものであり、半導体装置1とプリン
ト基板との接続不良を生じること無く実装できた。
The semiconductor device 1 obtained in this example was mounted on a printed circuit board. The mounting was performed by heating and pressing (solder) at 220 ° C. for 8 seconds. At the time of the thermocompression bonding, the external connection terminal 14 having the hollow holding member 15 absorbs the pressure applied at the time of thermocompression bonding, so that the mounting connection can be performed at a pressure lower than conventionally required. By the way, in the semiconductor device 1 according to the present embodiment, the mounting connection can be performed at a pressure of about 5 grams per one external connection terminal 14, which is about half of the pressure conventionally required. Further, even when the thickness of the printed circuit board and the height of the metal posts 9 vary and become non-uniform, the non-uniformity is absorbed by the hollow holder 15 which is easily deformed during mounting. The mounting was possible without causing a connection failure between the device 1 and the printed circuit board.

【0057】本実施例に係わる半導体装置1を実装した
プリント基板に−45℃〜+125℃の温度サイクル試
験を行い信頼性の評価を行ったが、1000回のサイク
ルテストを行った後も断線が生じなかった。
The reliability was evaluated by performing a temperature cycle test at -45 ° C. to + 125 ° C. on the printed circuit board on which the semiconductor device 1 according to the present embodiment was mounted, and the reliability was evaluated. Did not occur.

【0058】以上、本発明の実施例につき説明したが、
本発明の実施の形態は上述した図面および記述に限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形を
行っても構わないことはいうまでもない。
The embodiments of the present invention have been described above.
Embodiments of the present invention are not limited to the drawings and descriptions described above, and it goes without saying that various modifications may be made based on the spirit of the present invention.

【0059】例えば、上述した説明では本発明に係わる
外部接続端子をCSPに用いた例を示したが、本発明に
係わる外部接続端子はBGA等の半導体装置に形成して
も構わない。また、上述した説明では配線パターン7の
成膜にスパッタリング法を用いたが、成膜方法は真空蒸
着法、イオンプレーティング法、CVD法、もしくはゾ
ルゲル法等が適用可能であり形態に応じて適宜成膜法を
選択して構わない。さらに、絶縁層の材質および膜厚、
導電性材料の材質、膜厚、または、保持体の材質、径お
よび長さ等も半導体装置の仕様等に応じて適宜選択して
構わない。
For example, in the above description, an example is shown in which the external connection terminal according to the present invention is used for a CSP, but the external connection terminal according to the present invention may be formed in a semiconductor device such as a BGA. In the above description, the sputtering method is used for forming the wiring pattern 7, but a vacuum deposition method, an ion plating method, a CVD method, a sol-gel method, or the like can be applied as the film formation method, and the film formation method is appropriately determined according to the form. A film formation method may be selected. Furthermore, the material and thickness of the insulating layer,
The material and thickness of the conductive material, or the material, diameter and length of the holder may be appropriately selected according to the specifications of the semiconductor device.

【0060】さらに、保持体と導電性材料との間に形成
する接着層として、クロムの代わりに、金属酸化物や金
属窒化物、あるいはアルミニウム等を用いても良く、接
着層の成膜手段はスパッタ法のような真空成膜に変え
て、パラジウムによる活性化処理、銅やニッケルの無電
解メッキ、電解メッキ等を用いても構わない。さらにま
た、保持体への成膜を行う前に保持体表面を表面処理す
ることであっても構わず、その手段として、プラズマエ
ッチング、イオンエッチング、あるいはウェットエッチ
ング等のエッチング手段、もしくはサンドブラストを用
いても構わない。
Further, instead of chromium, metal oxide, metal nitride, aluminum, or the like may be used as an adhesive layer formed between the holder and the conductive material. Instead of the vacuum film formation such as the sputtering method, an activation treatment with palladium, electroless plating of copper or nickel, electrolytic plating, or the like may be used. Furthermore, the surface of the holder may be subjected to a surface treatment before the film is formed on the holder. As the means, etching means such as plasma etching, ion etching, or wet etching, or sand blast is used. It does not matter.

【0061】[0061]

【発明の効果】上述したように、本発明においては、外
部接続用のメタルポスト9の側面を第二の絶縁層8で補
強しメタルポスト9の機械的強度を向上させており、ま
た、第二の絶縁層8を必要部のみに形成している。この
ため、本発明の半導体装置は、熱歪み、応力歪みに起因
する電気的接続不良を減少させることが可能である。す
なわち、本発明により高信頼性の半導体装置(CSP)
を得ることが可能となる。また、本発明の半導体装置1
を構成するメタルポスト9は第二の絶縁層8で補強され
ているため機械的強度に優れており、フリップチップタ
イプの半導体装置やビルドアップ型多層配線板等に形成
するメタルポストにも適用することが可能である。
As described above, in the present invention, the mechanical strength of the metal post 9 is improved by reinforcing the side surface of the metal post 9 for external connection with the second insulating layer 8. The second insulating layer 8 is formed only in a necessary part. For this reason, the semiconductor device of the present invention can reduce electrical connection failure due to thermal strain and stress strain. That is, according to the present invention, a highly reliable semiconductor device (CSP)
Can be obtained. Further, the semiconductor device 1 of the present invention
The metal post 9 is excellent in mechanical strength because it is reinforced by the second insulating layer 8, and is applicable to a metal post formed on a flip-chip type semiconductor device, a build-up type multilayer wiring board, or the like. It is possible.

【0062】さらに、第二の絶縁層8を形成する際、ス
ピンコート法を用い、また、メタルポスト9上部を含め
た不要な樹脂の除去にフォトエッチング法を用いてい
る。これによりメタルポスト9側面を除き、第二の絶縁
層の表面をメタルポスト上面より低く形成することが可
能となる。これにより半導体装置1の厚みを薄くでき、
また、封止樹脂が接触することで生じる外部接続端子と
メタルポストとの電気的接続不良を防止できる。
Further, when forming the second insulating layer 8, a spin coating method is used, and a photo-etching method is used for removing unnecessary resin including the upper part of the metal post 9. This makes it possible to form the surface of the second insulating layer lower than the upper surface of the metal post except for the side surface of the metal post 9. Thereby, the thickness of the semiconductor device 1 can be reduced,
Further, it is possible to prevent poor electrical connection between the external connection terminal and the metal post caused by the contact of the sealing resin.

【0063】また、第二の絶縁層8は、配線パターン7
を被覆するよう、かつ、メタルポスト9側面を除く領域
をメタルポスト9先端面より低く形成している。これに
より、第二の絶縁層8を形成するためのキュア(焼きか
ため)を行った際(例えば高温オーブンにて400℃、
1時間の加熱を行った際)、第一の絶縁層5を構成する
樹脂より残留ガスが発生しても、残留ガスは第二の絶縁
層8の膜厚の薄い部位(配線パターン7上の領域)より
抜けることになる。このため、残留ガスによる気泡で樹
脂部が膨れ配線パターン7が断線することを防止でき
る。
The second insulating layer 8 has a wiring pattern 7
And a region excluding the side surface of the metal post 9 is formed lower than the front end surface of the metal post 9. Thereby, when curing (baking) for forming the second insulating layer 8 is performed (for example, 400 ° C. in a high-temperature oven).
When heating for one hour), even if a residual gas is generated from the resin constituting the first insulating layer 5, the residual gas remains in a portion of the second insulating layer 8 where the film thickness is small (on the wiring pattern 7). Area). For this reason, it is possible to prevent the resin portion from swelling due to bubbles due to the residual gas and disconnecting the wiring pattern 7.

【0064】また、第二の絶縁層8を形成後にダイシン
グにより個片化した後、半導体素子2の裏面にヒートシ
ンク12を貼れば、放熱性に優れた半導体装置1を得るこ
とができる。また、メタルポスト9先端面を除いて樹脂
封止を行うため、装置表面および側面が封止樹脂で保護
され、気密性に優れ、吸湿によるパッケージクラック等
の無い信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
Further, after the second insulating layer 8 is formed and singulated by dicing, a heat sink 12 is adhered to the back surface of the semiconductor element 2 to obtain the semiconductor device 1 having excellent heat dissipation. In addition, since the resin sealing is performed except for the end face of the metal post 9, the device surface and side surfaces are protected by the sealing resin, and a highly reliable semiconductor device having excellent airtightness and no package crack due to moisture absorption is obtained. be able to.

【0065】さらに本発明の半導体装置1では、外部接
続端子14を中空とした保持体15で構成している。すなわ
ち本発明では、簡単な構成かつ簡単な製造プロセスで得
られる外部接続端子14に応力緩和機能を持たせたもので
ある。これにより、半導体装置1を実装基板に搭載した
際、半導体装置1と実装基板との熱膨張率の差により半
導体装置1に加わる応力は、応力緩和機能を有する外部
接続端子14で吸収されクラック、断線等の発生を防止で
きるもので、信頼性の高い半導体装置とすることが可能
となる。従来よりBGAではインターポーザーと呼称さ
れる応力緩和手段等を設けて装置に加わる外力を緩和し
ていたが、応力緩和手段が大きくなり装置のサイズを小
さくするには限界があった。しかるに本発明の半導体装
置1では、簡単な構成の外部接続端子14で応力を緩和で
きるため装置のサイズを小さくすることが可能となる。
また、プリント基板の厚みやメタルポスト9の高さがバ
ラツキ不均一となっている場合でも、実装の際に応力緩
和機能を有する外部接続端子14が容易に変形可能しこの
不均一を吸収することができ、プリント基板の厚みやメ
タルポストの高さのバラツキ不均一による接続不良を防
止できる。
Further, in the semiconductor device 1 of the present invention, the external connection terminal 14 is constituted by the hollow support 15. That is, in the present invention, the external connection terminals 14 obtained by a simple configuration and a simple manufacturing process have a stress relaxation function. Accordingly, when the semiconductor device 1 is mounted on the mounting substrate, the stress applied to the semiconductor device 1 due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the semiconductor device 1 and the mounting substrate is absorbed by the external connection terminals 14 having a stress relaxation function, and cracks are generated. Since the occurrence of disconnection or the like can be prevented, a highly reliable semiconductor device can be provided. Conventionally, a BGA has been provided with a stress relieving means called an interposer to relieve an external force applied to the device. However, the size of the stress relieving device becomes large, and there is a limit in reducing the size of the device. However, in the semiconductor device 1 of the present invention, the stress can be relieved by the external connection terminal 14 having a simple configuration, so that the size of the device can be reduced.
In addition, even when the thickness of the printed circuit board and the height of the metal posts 9 are uneven, the external connection terminals 14 having the stress relaxation function can be easily deformed during mounting and absorb the unevenness. This makes it possible to prevent connection failure due to unevenness in the thickness of the printed circuit board and the height of the metal posts.

【0066】また、外部接続端子14を構成する保持体15
を外部に開放された中空部を有する例えばシリンダー状
(円筒状)とすることで、半導体装置1を実装する際の
電気的接続の信頼性を向上することができる。すなわ
ち、保持体15中に水分が存在した場合、実装時に加熱し
た際に保持体14より水分が放出され、この水分が電気的
接続不良等の不具合の原因となる。また、保持体15中の
水分は保持体15の劣化をもたらすものである。しかし、
保持体15を中空としているため、加熱の際に水分が中空
部より外部雰囲気に逃げることになり、実装の際の電気
的接続不良等を防止でき、また、保持体15中の水分が外
部雰囲気に放出され保持体15の劣化を防止できる。
The holder 15 constituting the external connection terminal 14
Is formed, for example, in a cylindrical shape (cylindrical shape) having a hollow portion opened to the outside, it is possible to improve the reliability of electrical connection when the semiconductor device 1 is mounted. That is, when moisture is present in the holder 15, when heated at the time of mounting, moisture is released from the holder 14, and this moisture causes a failure such as a poor electrical connection. In addition, the moisture in the holder 15 causes the holder 15 to deteriorate. But,
Since the holding member 15 is hollow, moisture escapes from the hollow portion to the outside atmosphere during heating, which can prevent poor electrical connection and the like during mounting. And the deterioration of the holder 15 can be prevented.

【0067】[0067]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体装置の一実施例を模式的に示す
断面説明図。
FIG. 1 is a sectional explanatory view schematically showing one embodiment of a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明に係わる外部接続端子の一例を示す説明
図。
FIG. 2 is an explanatory view showing an example of an external connection terminal according to the present invention.

【図3】本発明に係わる外部接続端子の一例を示す断面
説明図。
FIG. 3 is an explanatory sectional view showing an example of an external connection terminal according to the present invention.

【図4】(a)〜(f)は本発明の半導体装置の製造方
法の一例を工程順に示す断面説明図。
4A to 4F are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention in the order of steps.

【図5】(a)〜(b)はメタルポストの形成方法の一
例を工程順に示す断面説明図。
FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views illustrating an example of a method of forming a metal post in the order of steps.

【図6】従来の半導体装置の一例を模式的に示す断面説
明図。
FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view schematically showing an example of a conventional semiconductor device.

【図7】本発明の半導体装置の一例の要部を模式的に示
す拡大説明図。
FIG. 7 is an enlarged explanatory view schematically showing a main part of an example of the semiconductor device of the present invention.

【図8】従来の半導体装置における接続不良の例を示す
拡大説明図。
FIG. 8 is an enlarged explanatory view showing an example of a connection failure in a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、61 半導体装置 2、62 半導体素子 3、63 電極 4、64 パッシベーション膜 5、65 第一の絶縁層 6、66 バリア層 7、67 配線パターン 8、68 第二の絶縁層 9、69 メタルポスト 10、70 封止樹脂 11、71 ハンダボール 12 ヒートシンク 13 メッキマスク 14、74 外部接続端子 15 保持体 16 導電性材料 17 接着層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 61 Semiconductor device 2, 62 Semiconductor element 3, 63 Electrode 4, 64 Passivation film 5, 65 First insulating layer 6, 66 Barrier layer 7, 67 Wiring pattern 8, 68 Second insulating layer 9, 69 Metal post 10, 70 Sealing resin 11, 71 Solder ball 12 Heat sink 13 Plating mask 14, 74 External connection terminal 15 Holder 16 Conductive material 17 Adhesive layer

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体素子に形成された電極を露出して半
導体素子上に形成されたパッシベーション膜上に前記パ
ッシベーション膜と略同一形状の第1の絶縁層が形成さ
れ、前記第1の絶縁層上に半導体素子の電極と接続する
配線パターンが形成され、前記配線パターン上に外部接
続用のメタルポストが形成され、前記メタルポスト先端
面を除いたメタルポストの側面を被覆するよう、配線パ
ターンに密着する第2の絶縁層が形成され、前記メタル
ポスト先端面を露出するよう封止樹脂にて樹脂封止さ
れ、かつ、前記メタルポスト先端面に外部接続端子が配
設されていることを特徴とする半導体装置。
A first insulating layer having substantially the same shape as the passivation film is formed on a passivation film formed on the semiconductor element by exposing an electrode formed on the semiconductor element; A wiring pattern connected to the electrode of the semiconductor element is formed thereon, a metal post for external connection is formed on the wiring pattern, and the wiring pattern is formed so as to cover a side surface of the metal post except for a tip surface of the metal post. A second insulating layer that is in close contact with the metal post is formed, is sealed with a sealing resin so as to expose the front end surface of the metal post, and an external connection terminal is provided on the front end surface of the metal post. Semiconductor device.
【請求項2】メタルポスト側面領域を除いた第2の絶縁
層の表面の高さを、メタルポスト先端面より低い位置に
設定したことを特徴とする請求項1に記載の半導体装
置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the height of the surface of the second insulating layer excluding the side surface region of the metal post is set at a position lower than the front end surface of the metal post.
【請求項3】前記外部接続端子を、外部に開放された中
空部を有する保持体の表面に導電性材料を配設した構成
としたことを特徴とする請求項1または2に記載の半導
体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the external connection terminal has a structure in which a conductive material is disposed on a surface of a holder having a hollow portion opened to the outside. .
【請求項4】保持体を、外部に開放された中空部を有す
るシリンダー状としたことを特徴とする請求項3に記載
の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the holder has a cylindrical shape having a hollow portion opened to the outside.
【請求項5】前記外部接続端子を、中空部を有しない円
筒状とした保持体の表面に導電性材料を配設した構成と
したことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体
装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the external connection terminal has a structure in which a conductive material is disposed on a surface of a cylindrical holder having no hollow portion. .
【請求項6】外部接続端子を構成する保持体を、ポリイ
ミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑
性ポリイミド、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチ
レンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフ
ェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、液晶ポリ
マー、ポリエーテルニトリル、フッ素樹脂、ポリカーボ
ネート、変成ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォ
ン、ポリエーテルサルホン、およびポリアリレートより
選択された樹脂からなるエンジニアプラスチックとした
ことを特徴とする請求項3、4または5に記載の半導体
装置。
6. A holding member constituting an external connection terminal may be made of polyimide, polyamide imide, polyether imide, thermoplastic polyimide, polyamide, polyacetal, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polystyrene, syndiotactic polystyrene, polyphenylene sulfide, or polyphenylene sulfide. An engineered plastic comprising a resin selected from ether ketone, liquid crystal polymer, polyether nitrile, fluororesin, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polysulfone, polyethersulfone, and polyarylate. Or the semiconductor device according to 5.
【請求項7】外部接続端子を構成する導電性材料を、 グラファイト、カーボンもしくは金属微粒子分散体、 金、銀、銅、アルミニウム、もしくはニッケルの単
体、または前記金属を二種類以上含む合金、 錫もしくは鉛を主成分とする低融点合金、 上記〜のうちから選択したことを特徴とする請求項
3、4、5または6に記載の半導体装置。
7. The conductive material constituting the external connection terminal may be graphite, carbon or a fine metal particle dispersion, a simple substance of gold, silver, copper, aluminum or nickel, an alloy containing two or more kinds of the above metals, tin or 7. The semiconductor device according to claim 3, wherein the low-melting point alloy containing lead as a main component is selected from the group consisting of:
【請求項8】半導体素子に形成された電極を露出するよ
う形成したパッシベーション膜上に前記電極を露出する
よう第1の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層
上に前記電極と接続する配線パターンを形成する工程
と、前記配線パターンの所定の位置に外部接続用のメタ
ルポストを所定の高さにて形成する工程と、前記メタル
ポストを含むよう絶縁性樹脂を塗布した後、外部と接続
するメタルポストの先端面領域から絶縁性樹脂を除去し
第2の絶縁層とする工程と、メタルポストの先端面を露
出するよう封止樹脂にて樹脂封止する工程と、メタルポ
ストの先端面に外部接続端子を配設する工程とを少なく
とも有することを特徴とする請求項1、2、3、4、
5、6または7に記載の半導体装置の製造方法。
8. A step of forming a first insulating layer on a passivation film formed on a semiconductor element so as to expose the electrode, and forming the first insulating layer on the first insulating layer so as to expose the electrode. A step of forming a wiring pattern to be connected, a step of forming a metal post for external connection at a predetermined height at a predetermined position of the wiring pattern, and applying an insulating resin so as to include the metal post, Removing the insulating resin from the tip surface area of the metal post to be connected to the outside to form a second insulating layer; sealing the resin with a sealing resin so as to expose the tip face of the metal post; Arranging an external connection terminal on the tip end surface of the slab.
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to 5, 6, or 7.
【請求項9】外部と接続するメタルポストの先端面領域
から絶縁性樹脂を除去する手段をフォトリソグラフィ法
とすることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の
製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the means for removing the insulating resin from the front end surface region of the metal post connected to the outside is a photolithography method.
【請求項10】第二の絶縁層とする絶縁性樹脂の塗布手
段をスピンコート法としたことを特徴とする請求項8ま
たは9に記載の半導体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the means for applying the insulating resin as the second insulating layer is a spin coating method.
【請求項11】第2の絶縁層を形成した半導体素子を冷
却用ヒートシンクに貼りつけた後、メタルポスト先端面
および、半導体素子を貼りつけた面と反対面側の冷却用
ヒートシンク面を露出するよう樹脂封止し、しかる後、
メタルポスト先端面に外部接続端子を搭載することを特
徴とする請求項8、9または10に記載の半導体装置の
製造方法。
11. A semiconductor device having a second insulating layer formed thereon is attached to a cooling heat sink, and thereafter, a tip end surface of the metal post and a cooling heat sink surface opposite to the surface on which the semiconductor element is attached are exposed. Resin sealing, and then
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein an external connection terminal is mounted on a front end surface of the metal post.
【請求項12】面付けされた複数の半導体素子に一括し
て第2の絶縁層の形成まで行った後、ダイシングにより
個々の半導体素子に分離し、しかる後、冷却用ヒートシ
ンクへの貼りつけを行うことを特徴とする請求項11に
記載の半導体装置の製造方法。
12. The method according to claim 1, wherein the step of forming a second insulating layer on the plurality of semiconductor elements mounted on the substrate is performed at a time, and the semiconductor elements are separated into individual semiconductor elements by dicing. The method according to claim 11, wherein the method is performed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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SG87930A1 (en) * 2000-05-26 2002-04-16 Nec Corp Flip chip type semiconductor and method of manufacturing the same
JP2003282788A (en) * 2002-03-25 2003-10-03 Ricoh Co Ltd Resistive element in csp and semiconductor device equipped with csp
JP2021012041A (en) * 2019-07-03 2021-02-04 デクセリアルズ株式会社 Inspection tool for inspecting electrical characteristics

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