JP2004172161A

JP2004172161A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2004172161A
Application number: JP2002332705A
Authority: JP
Inventors: Yoshisuke Arashima; 荒島　　可典
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】半導体チップがＣＳＰ実装される小型化された半導体装置であって、製造工程が増大せず、製造コストが低減された半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体素子１１と３層の配線２１，２２，２３と保護膜３とが形成された半導体装置２００において、前記保護膜３に形成された開口部から前記配線２１，２２，２３の３層目の配線２３が露出され、当該露出された３層目の配線２３が、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）のための半田バンプ６用のパッド２３ｂとして利用される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子と配線層と保護膜とが形成されたＣＳＰ（チップサイズパッケージ）の半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の実装方法として、半田バンプによる実装方法が、例えば、特開２００１−３３９１５１号公報（特許文献１）に開示されている。特に、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）の半導体装置の場合には、半導体チップを搭載するパッケージ用の配線基板が、半導体チップとほぼ同じ大きさで小さいために、ワイヤボンディングは用いられず、半田バンプによる実装が用いられる。
【０００３】
半導体装置には従来からワイヤボンディング用のパッドを有する配線が形成されてきたが、この半導体装置の半導体チップをＣＳＰ実装する場合には、配線が形成された半導体チップに、さらにバンプ用の再配線が形成される。
【０００４】
図２に、再配線が形成され、半導体チップがＣＳＰ実装される半導体装置１００の断面模式図を示す。
【０００５】
図２に示す半導体装置１００においては、半導体チップ１に形成された最上層の配線２ｔが、ワイヤボンディング用のパッド２ｗを有しており、パッド２ｗ上で窒化シリコンからなる保護膜３ｄが開口されている。図２に示す半導体装置１００では、この半導体チップ１をＣＳＰ実装するために、ポリイミド樹脂からなる層間絶縁膜３ｕが追加形成され、さらに層間絶縁膜３ｕが開口されて、パッド２ｗに接続する再配線４が追加形成されている。再配線４上にはポリイミド樹脂からなる保護膜５が追加形成されており、保護膜５の開口部に露出した再配線４が、半田バンプ形成のためのパッド部となる。また、図２の半導体装置１００では、再配線４の前記パッド部に、半田濡れ性の改善もしくは半田食われに対するバリアを目的とする中間金属層７が形成されている。この中間金属層７上に形成された半田バンプ６によって、半導体チップ１が、図示されていないパッケージ用の配線基板にＣＳＰ実装される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３３９１５１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示す半導体装置１００は、半導体チップ１とほぼ同じ大きさの配線基板にＣＳＰ実装されてパッケージされるため、半導体装置１００の全体としての小型化が可能である。
【０００８】
一方、図２に示す半導体装置１００においては、半田バンプ６を形成するために、再配線４、層間絶縁膜３ｕおよび保護膜５の形成が必要であり、製造工程が増大して製造コストが増大する。
【０００９】
そこで本発明の目的は、半導体チップがＣＳＰ実装される小型化された半導体装置であって、製造工程が増大せず、製造コストが低減された半導体装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、半導体素子と３層の配線と保護膜とが形成された半導体装置において、前記保護膜に形成された開口部から前記配線の３層目の配線が露出され、当該露出された３層目の配線が、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）のための半田バンプ用のパッドであることを特徴としている。
【００１１】
半導体装置をＣＳＰの小型化された半導体装置とするためには、半田バンプ用のパッドが必要である。半田バンプ用のパッドは、ワイヤボンディング用のパッドに較べて大きな面積が必要であり、半導体チップの表面の所定位置に配置される必要がある。半導体装置においては、配線の層数が多くなる程、最上層の配線における任意の位置に、所定の大きさのパッドを配置し易い。一方、配線の層数が多くなる程、製造工程が多くなり、製造コストが増大する。本発明の半導体装置は配線を３層としており、最上層の配線である３層目の配線において、ほぼ任意の位置に必要な大きさの半田バンプ用のパッドを配置することができる。
【００１２】
また、半導体装置の設計において、ワイヤボンディングによる実装と半田バンプによるＣＳＰ実装を兼用する配線設計とするのではなく、ＣＳＰ実装専用の半導体装置として配線が設計される。このように、再配線にかわって、あらかじめ半導体装置の３層目の配線に半田バンプ用パッドを組み込んでおくことで、ＣＳＰ実装のための再配線工程を省くことができる。これによって得られる半導体装置が、ＣＳＰの小型化された半導体装置であって、かつ製造コストが低減された半導体装置とすることができる。
【００１３】
請求項２に記載のように、前記３層目の配線の材質は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金のいずれかであることが好ましい。
【００１４】
半導体チップに形成された半導体素子を電気的に接続する配線として、一般的に、アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられる。半田バンプ用パッドが形成される３層目の配線の材質についても、特別なものでなく、一般的に配線として用いられるアルミニウムまたはアルミニウム合金とすることで、製造コストの増大を抑制することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記パッド上に、半田濡れ性の改善もしくは半田食われに対するバリアのいずれかを目的とする中間金属層が積層形成されることを特徴としている。
【００１６】
これにより、半田濡れ性の悪い材質で形成された最上の配線層におけるパッドの半田濡れ性が改善され、もしくは半田食われの発生する材質で形成された最上の配線層におけるパッドの半田食われが防止できる。従って、半田バンプの形成に適したパッドとすることができる。
【００１７】
請求項４に記載のように、前記保護膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、ポリイミド樹脂膜のいずれか、もしくはそれらの積層膜であることが好ましい。
【００１８】
これらの保護膜は、十分な強度と耐熱性を有しているため、ＣＳＰ実装される半導体チップの保護膜として適している。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の半導体装置２００の断面模式図である。尚、図１の半導体装置２００において、図２に示す従来の半導体装置１００と同様の部分については同一の符号を付け、その説明は省略する。
【００２１】
図１の半導体装置２００では、アルミニウム（Ａｌ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）合金からなり、半導体チップ１０に形成された半導体素子１１を電気的に接続する３層の配線２１，２２，２３が形成されている。最上層の配線である３層目の配線２３は、半田バンプ６用のパッド２３ｂを有している。半導体チップ１０の３層の配線２１，２２，２３上には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、ポリイミド樹脂膜のいずれか、もしくはそれらの積層膜からなる保護膜３が形成されており、パッド２３ｂ上で保護膜３が開口されている。また、保護膜３の開口部を介して、半田濡れ性の改善もしくは半田食われに対するのバリアを目的とする中間金属層７が、パッド２３ｂ上に積層形成されている。中間金属層７のとしては、例えば、メッキによる金（Ａｕ）膜やニッケル（Ｎｉ）が用いられる。この中間金属層７上に半田バンプ６が形成され、これによって半導体チップ１０が、ほぼ同じ大きさで図示されていないパッケージ用の配線基板に、ＣＳＰ実装される。
【００２２】
図１に示す半導体装置２００は、ワイヤボンディングによる実装とＣＳＰ実装を兼用する配線設計とするのではなく、ＣＳＰ実装専用の半導体装置２００として配線が設計され、ＣＳＰ実装のための半田バンプ６用のパッド２３ｂが、３層目の配線２３に形成される。このように、従来の図２に示した半導体装置１００の再配線にかわって、あらかじめ半導体装置２００の３層目の配線２３に半田バンプ６用のパッド２３ｂを組み込んでおくことで、ＣＳＰ実装のための再配線工程を省くことができる。言い換えれば、従来の図２の半導体装置１００にあった半田バンプ６を形成するための再配線４、層間絶縁膜３ｕおよび保護膜５の形成が不要となる。従って、図１に示す半導体装置２００は、半導体チップ１０がＣＳＰ実装される小型化された半導体装置であって、かつ製造コストが低減された半導体装置となっている。
【００２３】
（他の実施形態）
図１の半導体装置２００に形成された３層目の配線２３の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であった。これに限らず、パッド２３ｂを有する３層目の配線２３の材質は、導電性の良い材質であれば、任意のものであってよい。例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）およびそれらの合金を用いることができる。
【００２４】
但し、半導体装置に形成される配線層の材質として、一般的には、安価で導電性の良いアルミニウムもしくはアルミニウム合金がよく用いられている。従って、パッド２３ｂを有する３層目の配線２３の材質についても、特別なものでなく、一般的に用いられるアルミニウムまたはアルミニウム合金とすることで、製造コストの増大を抑制することができ好ましい。
【００２５】
図１の半導体装置２００のパッド２３ｂ上には、半田濡れ性の改善もしくは半田食われに対するバリアのいずれかを目的とする中間金属層７が積層形成されている。パッド２３ｂが形成される３層目の配線２３が、半田濡れ性の良い材質もしくは半田食われの発生しない材質であれば、中間金属層７は形成しなくてもよい。
【００２６】
図１の半導体装置２００に形成された保護膜３は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、ポリイミド樹脂膜のいずれか、もしくはそれらの積層膜であった。これに限らず、保護膜は、十分な強度と耐熱性を有するものであれば、任意のものであってよい。
【００２７】
但し、半導体装置に形成される保護膜として、一般的には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、ポリイミド樹脂膜がよく用いられている。従って、ＣＰＳ実装のための半田バンプが形成される半導体装置の保護膜についても、特別なものでなく、一般的に用いられる上記の各膜もしくはそれらの積層膜とすることで、製造コストの増大を抑制することができ好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の断面模式図である。
【図２】従来の半導体装置の断面模式図である。
【符号の説明】
１００，２００半導体装置
１，１０半導体チップ
１１半導体素子
２ｔ，２１，２２，２３配線
２３ｂ（半田バンプ用の）パッド
２ｗ（ワイヤボンディング用の）パッド
３保護膜
３ｄ保護膜
３ｕ層間絶縁膜
４再配線
５保護膜
６半田バンプ
７中間金属層

Claims

半導体素子と３層の配線と保護膜とが形成された半導体装置において、
前記保護膜に形成された開口部から前記配線の３層目の配線が露出され、当該露出された３層目の配線が、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）のための半田バンプ用のパッドであることを特徴とする半導体装置。
前記３層目の配線の材質が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金のいずれかである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。
前記パッド上に、半田濡れ性の改善もしくは半田食われに対するバリアのいずれかを目的とする中間金属層が積層形成されてなる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。
前記保護膜が、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、ポリイミド樹脂膜のいずれか、もしくはそれらの積層膜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。