JP2004281898A - 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器を提供することにある。
【解決手段】半導体装置は、電極１４を有する半導体基板１０と、第１の開口２２を有し、電極１４の一部が第１の開口２２から露出するように半導体基板１０の電極１４が形成された面に設けられたパッシベーション膜２０と、第２の開口３２を有し、電極１４の第１の開口３２から露出した部分が第２の開口３２から露出するようにパッシベーション膜２０を覆う、半導体基板１０の電極１４が形成された側に設けられた樹脂層３０と、を有する。樹脂層３０は、パッシベーション膜２０側の面における第２の開口３２を形成する端部３４が第１の開口３２の内側面２４上に配置されるように形成されてなる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器に関する。
【０００２】
【発明の背景】
半導体装置のパッケージとして、ＣＳＰ（チップスケール／サイズパッケージ）の普及率が高まってきている。また、パッケージをウエハレベルで製造する技術（ウエハレベルパッケージ）が開発されている。この方法で製造されたパッケージ（例えばウエハレベルＣＳＰ）は、外部寸法が半導体チップ寸法になっているため、従来のパッケージとは構造が異なっているが、従来のパッケージと同等又はそれ以上の信頼性が要求される。
【０００３】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る半導体装置は、集積回路が形成されており、電極を有する半導体基板と、
第１の開口を有し、前記電極の一部が前記第１の開口から露出するように前記半導体基板の前記電極が形成された面に設けられたパッシベーション膜と、
第２の開口を有し、前記電極の前記第１の開口から露出した部分が前記第２の開口から露出するように前記パッシベーション膜を覆う、前記半導体基板の前記電極が形成された側に設けられた樹脂層と、
を有し、
前記樹脂層は、前記パッシベーション膜側の面における前記第２の開口を形成する端部が前記第１の開口の内側面上に配置されるように形成されてなる。本発明によれば、樹脂層の一部が第１の開口の内側面上に配置される。そのため、樹脂層が収縮した場合でも、樹脂層とパッシベーション膜とが剥離しにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
（２）本発明に係る半導体装置は、集積回路が形成されており、電極を有する半導体基板と、
第１の開口を有し、前記電極の一部が前記第１の開口から露出するように前記半導体基板の前記電極が形成された面に設けられたパッシベーション膜と、
第２の開口を有し、前記電極の前記第１の開口から露出した部分が前記第２の開口から露出するように前記パッシベーション膜を覆う、前記半導体基板の前記電極が形成された側に設けられた樹脂層と、
を有し、
前記樹脂層は、前記パッシベーション膜側の面における前記第２の開口を形成する端部が前記電極と前記パッシベーション膜との重複領域内に配置されるように形成されてなる。本発明によれば、樹脂層の一部が電極とパッシベーション膜との重複領域内に配置される。そのため、樹脂が収縮した場合でも、樹脂層とパッシベーション膜とが剥離しにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
（３）この半導体装置において、
前記第１の開口は、前記電極から離れる方向に向かって広くなるテーパ穴であってもよい。
（４）本発明に係る回路基板には、上記半導体装置が実装されてなる。
（５）本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
（６）本発明に係る半導体装置の製造方法は、第１の開口を有するパッシベーション膜が形成された、電極を有し集積回路が形成されてなる半導体基板に、第２の開口を有する樹脂層を形成することを含み、
前記パッシベーション膜は、前記半導体基板の前記電極が形成された面に、前記第１の開口から前記電極の一部が露出するように形成されてなり、
前記樹脂層を、前記電極の前記第１の開口から露出した部分が前記第２の開口から露出し、前記パッシベーション膜側の面における前記第２の開口を形成する端部が前記第１の開口の内側面上に配置されるように形成する。本発明によれば、樹脂層を、その一部が第１の開口の内側面上に配置されるように形成する。そのため、樹脂が収縮した場合でも、樹脂層とパッシベーション膜とが剥離しにくい、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（７）本発明に係る半導体装置の製造方法は、第１の開口を有するパッシベーション膜が形成された、電極を有し集積回路が形成されてなる半導体基板に、第２の開口を有する樹脂層を形成することを含み、
前記パッシベーション膜は、前記半導体基板の前記電極が形成された面に、前記第１の開口から前記電極の一部が露出するように形成されてなり、
前記樹脂層を、前記電極の前記第１の開口から露出した部分が前記第２の開口から露出し、前記パッシベーション膜側の面における前記第２の開口を形成する端部が前記電極と前記パッシベーション膜との重複領域内に配置されるように形成する。本発明によれば、樹脂層を、その一部が電極とパッシベーション膜との重複領域内に配置されるように形成する。そのため、樹脂が収縮した場合でも、樹脂層とパッシベーション膜とが剥離しにくい、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（８）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の開口は、前記電極から離れる方向に向かって広くなるテーパ穴であってもよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【０００６】
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。半導体装置は、半導体基板１０を有する。半導体基板１０は、半導体チップであってもよいし、半導体ウエハであってもよい。半導体基板１０には、１つ又は複数の集積回路１２が形成されている。半導体チップには１つの集積回路１２が形成され、半導体ウエハには複数の集積回路１２が形成されている。半導体基板１０には、複数の電極（例えばパッド）１４が形成されている。電極１４は、例えばＡｌで形成されてもよい。電極１４は、集積回路１２に電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路１２に電気的に接続されていない電極を、電極１４としてもよい。
【０００７】
半導体装置は、パッシベーション膜２０を有する。パッシベーション膜２０は、半導体基板１０の集積回路１２の機能を保護するための保護膜の役割を果たすものであってもよい。パッシベーション膜２０には、第１の開口２２が形成されている。パッシベーション膜２０は、第１の開口２２から電極１４の一部が露出するように、半導体基板１０の電極１４が形成された面に設けられている。第１の開口２２は、電極１４から離れる方向に向かって広くなるテーパ穴であってもよい。パッシベーション膜２０は、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、ポリイミド樹脂等によって形成されてもよい。
【０００８】
半導体装置は、樹脂層３０を有する。樹脂層３０には、第２の開口３２が形成されている。樹脂層３０は、電極１４の第１の開口２２から露出した部分１６が第２の開口３２から露出するようにパッシベーション膜２０を覆っている。樹脂層３０は、半導体基板１０の電極１４が形成された側に設けられている。樹脂層３０は、パッシベーション膜２０側の面における第２の開口３２を形成する端部３４が第１の開口２２の内壁面２４上に配置されるように形成されてなる。なお、端部３４が電極１４とパッシベーション膜２０との重複領域内に配置されるように、樹脂層３０が形成されてもよい。樹脂層３０は、応力緩和機能を有していてもよい。樹脂層３０は、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；Ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）等の樹脂で形成することができる。樹脂層３０は、半導体基板１０と外部端子４６との間に形成されてもよい。
【０００９】
上述したように、本実施の形態に係る半導体装置の樹脂層３０は、パッシベーション膜２０側の面における第２の開口３２を形成する端部３４が第１の開口２２の内壁面２４上に配置されるように形成されてなる。そのため、樹脂層３０が熱などの影響を受けて収縮した場合等でも、樹脂層３０の端部３４がストッパーとなって、樹脂層３０の変形を軽減することができる。そのため、樹脂層３０とパッシベーション膜２０とが剥離しにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。なお、端部３４が電極１４とパッシベーション膜２０との重複領域内に配置された場合も、同様の効果を得ることができる。
【００１０】
半導体装置は、１つ又は複数の配線４０を有してもよい。各配線４０は、１層又は複数層で形成されてもよい。配線４０は、電極１４の第１の開口２２から露出した部分１６の全てを覆っていてもよい。配線４０は、電極１４から樹脂層３０の上面（パッシベーション膜２０側とは反対側の面）に至るように形成されてなる。図１に示すように、配線４０は、第１及び第２の開口２２，３２の内壁面に形成された部分を有していてもよい。言い換えると、配線４０は、第１及び第２の開口２２，３２が形成された領域内に凹部４２を有するように形成されてもよい。この場合、配線４０の凹部４２にレジスト５０が入り込む。そのため、レジスト層５０と配線４０との接触面積が大きくなり、レジスト層５０が剥離しにくくなることから、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。ただし、これとは別に、配線４０を、凹部４２を有しないように形成してもよい。すなわち、第１及び第２の開口２２，３２には、導電部材が充填されていてもよい。
【００１１】
半導体装置は、複数の外部端子４６を有してもよい。外部端子４６は、配線４０に電気的に接続されている。外部端子４６は、配線４０のランド４８の上に形成されてもよい。外部端子４６は、導電性を有する金属（例えば合金）であって、溶融させて電気的な接続を図るもの（例えばハンダ）である。外部端子４６は、軟ろう（ｓｏｆｔ ｓｏｌｄｅｒ）又は硬ろう（ｈａｒｄ ｓｏｌｄｅｒ）のいずれで形成されてもよい。外部端子４６は、球状をなしてもよく、例えばハンダボールであってもよい。
【００１２】
半導体装置は、レジスト層５０を有してもよい。レジスト層５０は、配線４０の少なくとも一部を覆っている。配線４０が凹部４２を有するように形成される場合、レジスト層の一部が凹部４２内に充填されるように、レジスト層５０が形成されてもよい（図１参照）。配線４０の、外部端子４６が設けられた部分を除いた部分を全てレジスト層５０で覆うことで、配線４０の酸化、腐食を防止し、電気的な不良を防止することができる。レジスト層５０は、配線４０のランド４８の少なくとも中央部を除いて形成されてもよい。レジスト層５０は、ランド４８の周縁部を覆ってもよい。
【００１３】
半導体装置は、図示しない被覆層を有してもよい。被覆層はレジスト層５０上に形成されてもよい。被覆層は、外部端子４６の根本部（下端部）を覆うように形成してもよい。被覆層は、レジスト層５０上に形成された部分と、この部分から立ち上がって外部端子４６の根本部を覆う部分とを有してもよい。被覆層によって外部端子４６の少なくとも根元部を補強することができる。そのため、半導体装置が回路基板に実装された後に、被覆層によって外部端子４６への応力の集中を分散させることができる。
【００１４】
半導体基板１０が半導体チップである場合、半導体装置は、そのパッケージサイズが半導体チップにほぼ等しくなり、ＣＳＰに分類することができる。あるいは、応力緩和機能を備えるフリップチップであるということもできる。
【００１５】
本実施の形態に係る半導体装置は、以上のように形成されてなり、以下その製造方法を説明する。本実施の形態では、電極１４を有し集積回路１２が形成されてなる半導体基板１０に、第２の開口３２を有する樹脂層３０を形成することを含む。半導体基板１０には、予めパッシベーション膜２０が形成されてなる。なお、パッシベーション膜２０は、先に説明した内容が適用される。また、半導体基板１０は、半導体チップであってもよく、半導体ウエハであってもよい。半導体ウエハを半導体基板１０とした場合、複数の半導体装置を一括で製造することが可能なため、効率よく半導体装置を製造することができる。
【００１６】
本実施の形態では、樹脂層３０を、電極１４の第１の開口２２から露出した部分１６が第２の開口３２から露出するように形成する。また、樹脂層３０を、パッシベーション膜２０側の面における第２の開口３２を形成する端部３４が第１の開口２２の内側面２４上に配置されるように形成する。なお、端部３４が電極１４とパッシベーション膜２０との重複領域内に配置されるように、樹脂層３０を形成してもよい。半導体基板１０の電極１４が形成された側に、少なくとも第１の開口２２を覆うように樹脂層を形成した後に、フォトリソグラフィ技術を適用して第２の開口３２を形成することで、樹脂層３０を形成してもよい。すなわち、マスクを介して感光性の樹脂層３０にエネルギーを照射、現像して第２の開口３２を形成してもよい。エネルギーを照射する領域を制御することで、端部３４が内壁面２４上に（あるいは、電極１４とパッシベーション膜２０との重複領域内に）配置されるように、樹脂層３０を形成してもよい。なお、樹脂層３０はポジ型及びネガ型レジストであることを問わない。または、非感光性の樹脂層をエッチングして第２の開口３２を形成することで、樹脂層３０を形成してもよい。
【００１７】
次に、配線４０を形成する。既に公知となっているいずれの方法によって、配線４０を形成してもよい。凹部４２を有するように配線４０を形成する場合、例えば、スパッタリング等によって配線４０を形成してもよいし、無電解メッキで配線４０を形成するアディティブ法を適用してもよい。あるいは、インクジェット方式によって、導電ペーストを塗布することで、配線４０を形成してもよい。
【００１８】
最後に、外部端子４６、レジスト層５０、被覆層（図示せず）等を形成し、半導体基板１０が半導体ウエハである場合、個々の半導体装置１に切り出す工程を経て、本実施の形態に係る半導体装置１を製造することができる。なお、図２には、本実施の形態に係る半導体装置１が実装された回路基板１０００を示す。また、半導体装置１を有する電子機器として、図３にはノート型パーソナルコンピュータ２０００を、図４には携帯電話３０００を、それぞれ示す。
【００１９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果をそうする構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
【図２】図２は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置が実装された回路基板を示す図である。
【図３】図３は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【図４】図４は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【符号の説明】
１０ 半導体基板、 １２ 集積回路、 １４ 電極、 ２０ パッシベーション膜、 ２２ 第１の開口、 ２４ 内壁面、 ３０ 樹脂層、 ３２ 第２の開口、 ３４ 端部

Claims (8)

1. 集積回路が形成されており、電極を有する半導体基板と、
   第１の開口を有し、前記電極の一部が前記第１の開口から露出するように前記半導体基板の前記電極が形成された面に設けられたパッシベーション膜と、
   第２の開口を有し、前記電極の前記第１の開口から露出した部分が前記第２の開口から露出するように前記パッシベーション膜を覆う、前記半導体基板の前記電極が形成された側に設けられた樹脂層と、
   を有し、
   前記樹脂層は、前記パッシベーション膜側の面における前記第２の開口を形成する端部が前記第１の開口の内側面上に配置されるように形成されてなる半導体装置。
2. 集積回路が形成されており、電極を有する半導体基板と、
   第１の開口を有し、前記電極の一部が前記第１の開口から露出するように前記半導体基板の前記電極が形成された面に設けられたパッシベーション膜と、
   第２の開口を有し、前記電極の前記第１の開口から露出した部分が前記第２の開口から露出するように前記パッシベーション膜を覆う、前記半導体基板の前記電極が形成された側に設けられた樹脂層と、
   を有し、
   前記樹脂層は、前記パッシベーション膜側の面における前記第２の開口を形成する端部が前記電極と前記パッシベーション膜との重複領域内に配置されるように形成されてなる半導体装置。
3. 請求項１又は請求項２記載の半導体装置において、
   前記第１の開口は、前記電極から離れる方向に向かって広くなるテーパ穴である半導体装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置が実装された回路基板。
5. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置を有する電子機器。
6. 第１の開口を有するパッシベーション膜が形成された、電極を有し集積回路が形成されてなる半導体基板に、第２の開口を有する樹脂層を形成することを含み、
   前記パッシベーション膜は、前記半導体基板の前記電極が形成された面に、前記第１の開口から前記電極の一部が露出するように形成されてなり、
   前記樹脂層を、前記電極の前記第１の開口から露出した部分が前記第２の開口から露出し、前記パッシベーション膜側の面における前記第２の開口を形成する端部が前記第１の開口の内側面上に配置されるように形成する半導体装置の製造方法。
7. 第１の開口を有するパッシベーション膜が形成された、電極を有し集積回路が形成されてなる半導体基板に、第２の開口を有する樹脂層を形成することを含み、
   前記パッシベーション膜は、前記半導体基板の前記電極が形成された面に、前記第１の開口から前記電極の一部が露出するように形成されてなり、
   前記樹脂層を、前記電極の前記第１の開口から露出した部分が前記第２の開口から露出し、前記パッシベーション膜側の面における前記第２の開口を形成する端部が前記電極と前記パッシベーション膜との重複領域内に配置されるように形成する半導体装置の製造方法。
8. 請求項６又は請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
   前記第１の開口は、前記電極から離れる方向に向かって広くなるテーパ穴である半導体装置の製造方法。

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