JP2006303036A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線基板(インタポーザ)を使用しないウエハレベル(WL)のCSP(Chip Size/Scale Package)等の半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device such as a wafer level (WL) CSP (Chip Size / Scale Package) that does not use a wiring board (interposer).
従来、半導体パッケージでは、デュアル・インライン・パッケージ(Dual Inline Package)やクァド・フラット・パッケージ(Quad Flat Package)など、樹脂パッケージの側面部や周辺部に金属リードを配置した周辺端子配置型が主流であった。
これに対し、高密度実装可能なチップ・サイズ/スケール・パッケージ(CSP:Chip Size/Scale Package) が提案され、実用に供されている。CSPは、いわゆるボールグリッドアレイ(BGA)技術を応用したもので、パッケージの表面に複数の電極をロ字状あるいは格子状に配置した構造(BGA構造)のリードレス半導体パッケージである。かかる構造のCSPでは、電極端子数が同じでもパッケージの占有面積を狭くすることができる。
Conventionally, in the semiconductor package, peripheral terminal placement type with metal leads arranged on the side and periphery of the resin package such as Dual Inline Package and Quad Flat Package has been the mainstream. there were.
On the other hand, a chip size / scale package (CSP) capable of high-density mounting has been proposed and put into practical use. The CSP is an application of so-called ball grid array (BGA) technology, and is a leadless semiconductor package having a structure (BGA structure) in which a plurality of electrodes are arranged in a square shape or a lattice shape on the surface of the package. In the CSP having such a structure, the occupied area of the package can be reduced even if the number of electrode terminals is the same.
近年、さらなる高密度実装化を目指して、上記CSPをさらに発展させた半導体パッケージとして、ウエハレベル(WL)CSPが提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。図8に基づいて、従来のWLCSPの概略について簡単に説明する。図8は、厚み方向断面図である。
図示するWLCSP100は、半導体基板であるシリコンウエハ101上に、電極102と絶縁樹脂層103と再配線層104と封止樹脂層105とが形成され、外部端子であるはんだバンプ106が、再配線層104を介して電極102に電気的に接続されたものである。
In the illustrated WLCSP 100, an
上記従来のWLCSPでは、外部端子であるはんだバンプを取り付ける際のいわゆるリフロー工程や、実際のリフロー工程あるいは実使用条件よりも過酷な環境試験(例えば、吸湿リフロー試験や温度サイクル試験)において、熱や湿気に曝されると、絶縁樹脂層と再配線層との界面、あるいは再配線層と封止樹脂層との界面に、僅かながらも剥離部分が発生することがある。 In the above-described conventional WLCSP, in a so-called reflow process when attaching a solder bump as an external terminal, an environmental test (for example, a moisture absorption reflow test or a temperature cycle test) more severe than actual reflow process or actual use conditions, When exposed to moisture, a slight peeling portion may occur at the interface between the insulating resin layer and the rewiring layer or the interface between the rewiring layer and the sealing resin layer.
金属製の再配線層は、その大部分が、2つの樹脂層(絶縁樹脂層と封止樹脂層)により挟まれた構造となっている。そのため、WLCSPに熱がかかると、材質の異なる絶縁樹脂層と再配線層との界面あるいは再配線層と封止樹脂層との界面は、これらの層の熱膨張率の相違によって応力を受け、この応力が大きくなると、層間に剥離部分が発生すると考えられる。また、剥離部分に空気中の水分等が侵入すると、侵入した水分が熱により気化膨張するので、剥離部分が広がりやすいと考えられる。
絶縁樹脂層と再配線層との界面あるいは再配線層と封止樹脂層との界面に、剥離部分が発生すると、この剥離部分に水分が侵入して、金属製の再配線層が酸化され、電気抵抗が高
くなる等の恐れがある
Most of the metal rewiring layer is sandwiched between two resin layers (an insulating resin layer and a sealing resin layer). Therefore, when heat is applied to the WLCSP, the interface between the insulating resin layer and the rewiring layer or the interface between the rewiring layer and the sealing resin layer, which are made of different materials, receives stress due to the difference in thermal expansion coefficient between these layers. When this stress increases, it is considered that a peeled portion is generated between the layers. Further, when moisture in the air enters the peeled portion, the penetrated moisture is vaporized and expanded by heat, so that the peeled portion is likely to spread.
When a peeled portion occurs at the interface between the insulating resin layer and the rewiring layer or the interface between the rewiring layer and the sealing resin layer, moisture enters the peeled portion, and the metal rewiring layer is oxidized, There is a risk of increased electrical resistance.
上記特許文献3には、再配線層をCu/CuO2 複合合金により構成し、再配線層の線膨張係数と弾性率を小さくすることで、上記の層間剥離を抑制できることが記載されている。しかしながら、Cu/CuO2 複合合金は、通常使用されているCuに比して電気抵抗が大きく、これを用いる場合には、再配線層の配線幅を大きくする必要がある。近年の電子機器の小型化に伴い、これに搭載される半導体パッケージにも益々小型化が要求されている中、再配線層の配線幅を大きくする必要のあるCu/CuO2 複合合金の使用は、現実的ではない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電極と絶縁樹脂層と再配線層と外部端子と封止樹脂層とを備えたWLCSP等の半導体装置において、再配線層の材質を変えることなく、再配線層と絶縁樹脂層及び/又は封止樹脂層との界面における層間剥離を抑制する半導体装置の構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a semiconductor device such as a WLCSP having an electrode, an insulating resin layer, a rewiring layer, an external terminal, and a sealing resin layer, the material of the rewiring layer is changed. It is another object of the present invention to provide a structure of a semiconductor device that suppresses delamination at an interface between a rewiring layer and an insulating resin layer and / or a sealing resin layer.
本発明者は上記課題を解決するべく鋭意検討し、以下の半導体装置を発明した。
本発明の請求項1に係る半導体装置は、半導体基板上に、電極と、該電極に再配線層を介して電気的に接続された外部端子と、前記半導体基板の前記電極と前記再配線層とが形成された側を樹脂封止する封止樹脂層とを備え、前記再配線層は、前記外部端子のベースである端子ベースと、前記電極から引き廻され、前記電極と該端子ベースとを接続する引き廻し配線とを有し、該引き廻し配線は、一部が前記電極の直上に形成され、残部が絶縁樹脂層を介して前記電極から絶縁された半導体装置において、
前記絶縁樹脂層及び/又は前記封止樹脂層は、前記再配線層の膨張により層間に発生する応力を吸収する樹脂(A)、又は前記再配線層の膨張により層間に発生する応力を抑える樹脂(B)により構成されていることを特徴とする。
The inventor has intensively studied to solve the above-mentioned problems and invented the following semiconductor devices.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: an electrode; an external terminal electrically connected to the electrode through a rewiring layer; the electrode of the semiconductor substrate; and the rewiring layer. And the re-wiring layer is routed from the electrode, the terminal base being the base of the external terminal, and the electrode and the terminal base. In a semiconductor device in which a part of the routing wiring is formed immediately above the electrode and the rest is insulated from the electrode through an insulating resin layer.
The insulating resin layer and / or the sealing resin layer is a resin (A) that absorbs stress generated between layers due to expansion of the rewiring layer, or resin that suppresses stress generated between layers due to expansion of the rewiring layer. It is characterized by comprising (B).
この本発明の請求項1に係る半導体装置は、再配線層に接する絶縁樹脂層及び/又は封止樹脂層を、層間に発生する応力を吸収する樹脂(A)、又は応力の発生自体を抑制する樹脂(B)により構成しているので、再配線層と絶縁樹脂層及び/又は封止樹脂層との間に発生する応力が緩和され、再配線層と絶縁樹脂層及び/又は封止樹脂層との界面における層間剥離を抑制することができる。 In the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the insulating resin layer and / or the sealing resin layer in contact with the rewiring layer is suppressed by the resin (A) that absorbs stress generated between the layers, or the generation of stress itself. Since the resin (B) is used, the stress generated between the rewiring layer and the insulating resin layer and / or the sealing resin layer is relieved, and the rewiring layer, the insulating resin layer and / or the sealing resin is relieved. Delamination at the interface with the layer can be suppressed.
本発明の請求項2に係る半導体装置は、請求項1において、前記樹脂(A)が、ヤング率が3GPa以下の樹脂であることを特徴とする。
本発明の請求項3に係る半導体装置は、請求項1において、前記樹脂(B)が、前記再配線層以下の線膨張係数を有する樹脂であることを特徴とする。
樹脂(A)あるいは樹脂(B)として、かかる樹脂を用いることで、上記の本発明の請
求項1に係る半導体装置を好適に実施できる。
なお、本発明において、「ヤング率」は、ASTM D882の条件で、測定するものとする。「線膨張係数」は、JIS K 7197の条件で、測定するものとする。
A semiconductor device according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the resin (A) is a resin having a Young's modulus of 3 GPa or less.
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the resin (B) is a resin having a linear expansion coefficient equal to or less than that of the rewiring layer.
By using such a resin as the resin (A) or the resin (B), the semiconductor device according to the first aspect of the present invention can be suitably implemented.
In the present invention, “Young's modulus” is measured under the conditions of ASTM D882. The “linear expansion coefficient” is measured under the conditions of JIS K 7197.
本発明の請求項4に係る半導体装置は、半導体基板上に、電極と、該電極に再配線層を介して電気的に接続された外部端子と、前記半導体基板の前記電極と前記再配線層とが形成された側を樹脂封止する封止樹脂層とを備え、前記再配線層は、前記外部端子のベースである端子ベースと、前記電極から引き廻され、前記電極と該端子ベースとを接続する引き廻し配線とを有し、該引き廻し配線は、一部が前記電極の直上に形成され、残部が絶縁樹脂層を介して前記電極から絶縁された半導体装置において、
前記封止樹脂層は、前記再配線層の膨張により層間に発生する応力を吸収するパターンで形成されていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: an electrode; an external terminal electrically connected to the electrode through a rewiring layer; the electrode of the semiconductor substrate; and the rewiring layer. And the re-wiring layer is routed from the electrode, the terminal base being the base of the external terminal, and the electrode and the terminal base. In a semiconductor device in which a part of the routing wiring is formed immediately above the electrode and the rest is insulated from the electrode through an insulating resin layer.
The sealing resin layer is formed in a pattern that absorbs stress generated between layers due to expansion of the rewiring layer.
この本発明の請求項4に係る半導体装置は、封止樹脂層を、再配線層の膨張により層間に発生する応力を吸収するパターンで形成する構成としているので、再配線層と封止樹脂層との間に発生する応力が緩和され、再配線層と封止樹脂層との界面における層間剥離を抑制することができる。 In the semiconductor device according to claim 4 of the present invention, since the sealing resin layer is formed in a pattern that absorbs stress generated between the layers due to expansion of the rewiring layer, the rewiring layer and the sealing resin layer The stress generated between the two is relaxed, and delamination at the interface between the rewiring layer and the sealing resin layer can be suppressed.
本発明の請求項5に係る半導体装置は、請求項4において、前記封止樹脂層が、前記再配線層の非形成領域に、前記応力を吸収する穴部を有するパターンで形成されていることを特徴とする。
封止樹脂層をかかる構成とすることで、上記の本発明の請求項4に係る半導体装置を好適に実施できる。
A semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the fourth aspect, wherein the sealing resin layer is formed in a pattern having a hole portion that absorbs the stress in a non-formation region of the rewiring layer. It is characterized by.
By setting the sealing resin layer to such a configuration, the semiconductor device according to the fourth aspect of the present invention can be preferably implemented.
本発明の半導体装置によれば、再配線層に接する絶縁樹脂層及び/又は封止樹脂層を、層間に発生する応力を吸収する樹脂(A)、又は応力の発生自体を抑制する樹脂(B)により構成する、あるいは、封止樹脂層を、再配線層の膨張により層間に発生する応力を吸収するパターンで形成する構成としているので、再配線層と絶縁樹脂層及び/又は封止樹脂層との界面における層間剥離を抑制することができる。 According to the semiconductor device of the present invention, the insulating resin layer and / or the sealing resin layer in contact with the rewiring layer is made of resin (A) that absorbs stress generated between the layers, or resin (B) that suppresses generation of stress itself. Or the sealing resin layer is formed with a pattern that absorbs stress generated between the layers due to expansion of the rewiring layer. Therefore, the rewiring layer, the insulating resin layer, and / or the sealing resin layer Can be prevented from delamination at the interface.
本発明は、ウエハレベル・チップ・サイズ/スケール・パッケージ(WLCSP)等の半導体装置に好ましく適用できる。したがって、WLCSP型半導体装置を例として、本発明に係る実施形態を説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の趣旨を理解し易いように具体的に説明したものであり、本発明は、これら実施形態に限定されるものではない。また、配線のパターン等は、視認しやすくするため、実際のものより簡略化してある。 The present invention can be preferably applied to a semiconductor device such as a wafer level chip size / scale package (WLCSP). Therefore, an embodiment according to the present invention will be described using a WLCSP type semiconductor device as an example. The embodiments described below are specifically described so that the gist of the present invention can be easily understood, and the present invention is not limited to these embodiments. Further, the wiring pattern and the like are simplified from the actual ones for easy visual recognition.
「第1実施形態」
図1及び図2に基づいて、第1実施形態について説明する。図1は再配線層と外部端子のみを取り出して示す平面図、図2は半導体装置の断面図(図1のA−A’線に沿う断面図)である。
“First Embodiment”
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a plan view showing only a rewiring layer and external terminals, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device (a cross-sectional view along the line AA ′ in FIG. 1).
図2に示すように、本実施形態のWLCSP型半導体装置1は、半導体基板10上に、集積回路(図示略)及びこれに電気的に接続された複数の電極20と、この電極20に重なる部分が開口され半導体基板10の全面に形成された絶縁樹脂層30と、この絶縁樹脂層30上に形成された、再配線層40を介して電気的に接続する外部端子50と、半導体基板10の電極20と再配線層40とが形成された側を樹脂封止する封止樹脂層60とを備えたものである。
なお、半導体基板10と絶縁樹脂層30との間には、絶縁樹脂層30と同様のパターンで形成された、SiN等からなるパッシベーション膜(図示略)が設けられている構成が好ましい。
As shown in FIG. 2, the WLCSP type semiconductor device 1 of the present embodiment has an integrated circuit (not shown) and a plurality of
A configuration in which a passivation film (not shown) made of SiN or the like and having a pattern similar to that of the
半導体基板10としては、シリコンウエハ等の半導体ウエハが好ましく用いられる。電極20は、アルミニウムや銅、クロム、チタン、金、若しくはこれらの合金等の導電性材料から構成されている。電極20の厚みは、例えば0.3〜1.5[μm]程度である。
絶縁樹脂層30は、電極20の直上を除く、半導体基板10の表面略全面に形成されている。絶縁樹脂層30の厚みは、例えば5〜50μm程度である。
As the
The
再配線層40は、銅、クロム、アルミニウム、チタン、チタン−タングステン合金、金等の導電性材料からなり、図1、図2に示すように、外部端子50のベースである、平面視略円状の端子ベース41と、電極20から引き廻され、電極20と端子ベース41とを接続する引き廻し配線42とから構成されている。図2に示すように、引き廻し配線42は、一部が電極20の直上に形成され、残部が絶縁樹脂層30を介して電極20から絶縁されている。再配線層40の厚みは3〜50μmが好ましく、さらに好ましくは5〜30[μm]である。
The
外部端子50ははんだバンプ等からなり、その一部が封止樹脂層60の表面より突出している。はんだバンプの場合、ボイド数が極めて少ない(例えば、単位体積当たりのボイド数:1×10−7〜2×10−7[個/μm3]程度)、高密度のはんだボールが好ましく用いられる。また、共晶はんだ、鉛を含まない高温はんだ等からなるはんだボールが好ましく用いられる。
封止樹脂層60は再配線層40等を保護するもので、外部端子50の形成領域を除く、半導体基板10の略全面に渡って形成されている。封止樹脂層60は絶縁樹脂からなり、その厚みは3〜150[μm]が好ましい。
The
The sealing
本実施形態においては、絶縁樹脂層30及び/又は封止樹脂層60が、再配線層40の膨張により層間に発生する応力を吸収する樹脂(A)により構成されている。
樹脂(A)としては、ヤング率が3[GPa]以下の樹脂が挙げられる。従来はヤング率が40[GPa]程度の樹脂が用いられているが、本実施形態では、絶縁樹脂層30及び/又は封止樹脂層60を従来よりも低ヤング率の樹脂により構成する。
本発明者は、かかる構成とすることで、絶縁樹脂層30及び/又は封止樹脂層60が、再配線層40の膨張により層間に発生する応力を吸収するので、再配線層40と絶縁樹脂層30及び/又は封止樹脂層60との間に発生する応力が緩和され、層間剥離を抑制できることを見出している。
In the present embodiment, the insulating
Examples of the resin (A) include resins having a Young's modulus of 3 [GPa] or less. Conventionally, a resin having a Young's modulus of about 40 [GPa] is used, but in this embodiment, the insulating
The inventor has such a configuration, so that the insulating
樹脂(A)のヤング率の下限は特に制限されない。樹脂(A)の種類も制限されないが、耐熱性の点から、ポリイミド樹脂等が好ましい。また、絶縁樹脂層30のパターニングが容易なことから、感光性樹脂が好ましく用いられる。
The lower limit of the Young's modulus of the resin (A) is not particularly limited. Although the kind of resin (A) is not restrict | limited, a polyimide resin etc. are preferable from a heat resistant point. Moreover, since the patterning of the insulating
本実施形態においては、絶縁樹脂層30及び/又は封止樹脂層60を、上記樹脂(A)の代わりに、再配線層40の膨張により層間に発生する応力を抑える樹脂(B)により構成してもよい。
樹脂(B)としては、再配線層40以下の線膨張係数を有する樹脂が挙げられる。再配線層40の線膨張係数は通常、1.7×10−5[1/℃]程度であるので、樹脂(B)の線膨張係数は1.7×10−5[1/℃]以下が好ましい。
本発明者は、かかる構成とした場合、再配線層40が熱膨張しても、絶縁樹脂層30及び/又は封止樹脂層60が再配線層40と同程度かそれよりも小さくしか膨張しないので、再配線層40と絶縁樹脂層30及び/又は封止樹脂層60との間の応力の発生自体が抑制され、層間剥離を抑制できることを見出している。
In the present embodiment, the insulating
Examples of the resin (B) include resins having a linear expansion coefficient of the
In the case of such a configuration, the present inventor expands the insulating
樹脂(B)の線膨張係数の下限は特に制限されない。樹脂(B)の種類も制限されないが、耐熱性の点から、ポリイミド樹脂等が好ましい。また、絶縁樹脂層30のパターニングが容易なことから、感光性樹脂が好ましく用いられる。
The lower limit of the linear expansion coefficient of the resin (B) is not particularly limited. The type of the resin (B) is not limited, but a polyimide resin or the like is preferable from the viewpoint of heat resistance. Moreover, since the patterning of the insulating
本実施形態では、絶縁樹脂層30及び/又は封止樹脂層60を、再配線層40の膨張により層間に発生する応力を吸収する樹脂(A)、又は再配線層40の膨張により層間に発生する応力を抑える樹脂(B)により構成しているので、再配線層40の材質を変えることなく、再配線層40と絶縁樹脂層30及び/又は封止樹脂層60との間に発生する応力が緩和され、層間剥離を抑制することができる。
本実施形態の半導体装置1では、例えば、温度85[℃]/相対湿度85[%]の条件下で吸湿リフロー試験を実施しても、再配線層40と絶縁樹脂層30及び/又は封止樹脂層60との層間剥離が高レベルに抑えられる。
In the present embodiment, the insulating
In the semiconductor device 1 of the present embodiment, for example, even if the moisture absorption reflow test is performed under the condition of temperature 85 [° C.] / Relative humidity 85 [%], the
(製造方法)
上記第1実施形態の半導体装置1の製造方法の一例を説明する。
はじめに、半導体基板10の略全面に、真空蒸着法やスパッタ法等により電極材料を成膜した後、公知のフォトリソグラフィー法によりパターニングすることで、半導体基板10上の所定位置に、集積回路(図示略)及び複数の電極20を形成する。
(Production method)
An example of the manufacturing method of the semiconductor device 1 of the first embodiment will be described.
First, an electrode material is formed on a substantially entire surface of the
次いで、電極20を形成した半導体基板10の略全面にSiN等を成膜した後、電極20の直上部分を開口させ、パッシベーション膜(図示略)を形成する。
次いで、スピンコート法、キャスティング法、ディスペンス法等により、電極20を形成した半導体基板10の略全面に、感光性絶縁樹脂を塗布し、これを露光及び現像することで、電極20の直上部分が開口した絶縁樹脂層30を形成する。
絶縁樹脂層30は、スクリーン印刷や樹脂シートのラミネートによっても形成することができる。この場合、パターニングは不要である。
Next, after depositing SiN or the like on substantially the entire surface of the
Next, a photosensitive insulating resin is applied to substantially the entire surface of the
The insulating
次に、電極20及び絶縁樹脂層30が形成された半導体基板10上の略全面に、蒸着法、スパッタ法、CVD(化学気相成長)法、無電界メッキ法等により、メッキの種となるシード層を成膜する。シード層としては、Cu/Cr、Cu/Ti等の積層構造のものが好ましい。このシード層の上にフォトリソグラフィー法により所定のパターンのレジストを形成し、このレジストをマスクとして、電解メッキ又は無電解メッキを実施し、Cu等からなる所定のパターンの再配線層40を形成する。その後、レジストを剥離し、再配線層40の非形成領域に残るシード層をエッチング除去する。
再配線層40を形成するに際しては、後工程で形成する外部端子50の濡れ性向上等を目的として、Cuメッキを施した後、その上にさらにNiメッキ及び/又はAuメッキを施して、再配線層40とすることもできる。
Next, substantially the entire surface of the
In forming the
次に、絶縁樹脂層30と同様に、所定のパターンの封止樹脂層60を形成する。
最後に、はんだボール搭載法、はんだメッキ法、はんだペースト印刷法、はんだペーストディスペンス法、はんだ蒸着法等によって、外部端子50を形成し、上記実施形態の半導体装置1が完成する。
Next, similarly to the insulating
Finally, the
「第2実施形態」
次に、図3、図4に基づいて、第2実施形態について説明する。図3は再配線層と外部端子のみを取り出して示す平面図、図4は半導体装置の断面図(図3のB−B’線に沿う断面図)であり、少なくとも、個々の再配線層40の周囲に沿って貫通孔61を複数形成する構成を採用した場合を示している。すなわち、第2実施形態に係る半導体装置2は、図4より明らかなように、貫通孔61が、再配線層40を配してなる領域(40α〜40α’、40β〜40β’)には設けられず、この領域の周囲に配置される一例である。
本実施形態の基本構成は第1実施形態と同様であるので、同じ構成要素には同じ参照符号を付し、説明は省略する。図3、図4は、第1実施形態の図1、図2に各々対応する図である。図3には、封止樹脂層に形成する後記貫通孔のパターンも図示してある。
“Second Embodiment”
Next, a second embodiment will be described based on FIGS. FIG. 3 is a plan view showing only the rewiring layer and the external terminals, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor device (cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 3). The case where the structure which forms the multiple through-
Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. 3 and 4 correspond to FIGS. 1 and 2 of the first embodiment, respectively. FIG. 3 also shows a pattern of through holes to be described later formed in the sealing resin layer.
本実施形態のWLCSP型半導体装置2は、第1実施形態と異なり、絶縁樹脂層30及び封止樹脂層60の構成樹脂に制限はなく、任意の樹脂が使用できる。本実施形態が第1実施形態と異なる点は、封止樹脂層60が、再配線層40の膨張により層間に発生する応力を吸収するパターンで形成されている点である。
Unlike the first embodiment, the WLCSP type semiconductor device 2 of the present embodiment is not limited to the constituent resins of the insulating
具体的には、封止樹脂層60は、第1実施形態と同様、外部端子50の形成領域を除く半導体基板10の略全面に渡って形成されているが、本実施形態では、図3、図4に示す如く、封止樹脂層60は、再配線層の非形成領域43に、厚み方向に層を貫通する貫通孔(穴部)61を有するパターンで形成されている。貫通孔61は、図示下端が絶縁樹脂層30に繋がり、図示上端が封止樹脂層60の表面において開口している。
図に示す如く、封止樹脂層60には、上記貫通孔61が、再配線層の非形成領域43の全体に渡って多数形成されている。すなわち、再配線層の非形成領域43には、個々の再配線層40の近傍のみならず、隣接する再配線層40と再配線層40との間にも多数の貫通孔61が形成されている。
Specifically, as in the first embodiment, the sealing
As shown in the figure, a large number of the through
貫通孔61は、貫通孔61のない従来と同様の封止樹脂層(第1実施形態の封止樹脂層に相当)を形成した後、例えばエッチング等を実施することで、形成することができる。
貫通孔61の大きさは特に制限されない。ただし、貫通孔61の大きさは大きくなる程、応力緩和効果は大きくなる傾向にある。形成容易性と応力緩和効果を考慮すれば、貫通孔61の内径は例えば5〜10[μm]が好ましい。
The through
The size of the through
本発明者は、上記のように、封止樹脂層60の再配線層の非形成領域43に、多数の貫通孔(穴部)61を形成することで、貫通孔61が再配線層40の膨張により、再配線層40と封止樹脂層60との間に発生する応力を吸収して、層間に発生する応力が緩和され、層間剥離を抑制できることを見出している。
本実施形態の半導体装置2では、例えば、温度85[℃]/相対湿度85[%]の条件下で吸湿リフロー試験を実施しても、再配線層40と封止樹脂層60との層間剥離が高レベルに抑えられる。
As described above, the inventor forms a large number of through holes (holes) 61 in the
In the semiconductor device 2 of the present embodiment, for example, even if a moisture absorption reflow test is performed under the conditions of temperature 85 [° C.] / Relative humidity 85 [%], delamination between the
なお、貫通孔61の形成パターンは上記のもの限定されず、少なくとも個々の再配線層40の近傍に少なくとも1個の貫通孔61を形成すれば、上記効果が得られる。ただし、再配線層40と封止樹脂層60との間に発生する応力を効果的に緩和するには、図5、図6に示す変形例としても構わない。図5は再配線層と外部端子のみを取り出して示す平面図、図6は半導体装置の断面図(図5のC−C’線に沿う断面図)であり、少なくとも、個々の再配線層40の周囲に沿って貫通孔61を複数形成する構成を採用した場合を示している。すなわち、この変形例に係る半導体装置3は、図6より明らかなように、貫通孔61が、再配線層40を配してなる領域(40α〜40α’、40β〜40β’)には設けられず、この領域の周囲に配置される一例である。
The formation pattern of the through
「第3実施形態」
次に、図7に基づいて、第3実施形態について説明する。本実施形態の基本構成は第2実施形態と同様であるので、同じ構成要素には同じ参照符号を付し、説明は省略する。
図7は、第2実施形態の図4に対応する、第3実施形態に係る半導体装置の断面図であり、少なくとも、個々の再配線層40の周囲に沿って貫通孔61を複数形成する構成を採用した点は共通している。すなわち、第3実施形態に係る半導体装置4、5は、図7より明らかなように、貫通孔61が、再配線層40を配してなる領域(40α〜40α’、40β〜40β’)には設けられず、この領域の周囲に配置される一例である。
“Third Embodiment”
Next, a third embodiment will be described based on FIG. Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the second embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the third embodiment corresponding to FIG. 4 of the second embodiment, and has a configuration in which a plurality of through
本実施形態のWLCSP型半導体装置3は、第2実施形態と同様、絶縁樹脂層30及び封止樹脂層60の構成樹脂に制限はなく、任意の樹脂が使用できる。本実施形態はまた、第2実施形態と同様、封止樹脂層60が、再配線層40の膨張により層間に発生する応力を吸収するパターンで形成されている。ただし、そのパターンが第2実施形態とは異なっている。
In the WLCSP
具体的には、本実施形態に係る半導体装置4、5では、図7に示す如く、封止樹脂層60は、再配線層40の表面と側面を覆う略最小限の領域(再配線層の形成領域とその近傍部分のみ)に形成されており、封止樹脂層60には、再配線層の非形成領域43に、該領域の略全体に渡る開口部(穴部)62が形成されている。
図7(a)に示す半導体装置4は、開口部62の壁面を半導体基板10の面に対してテーパ状に傾斜させた例であり、図7(b)に示す半導体装置5は、開口部62の壁面を半導体基板10の面に対して略垂直とした例であるが、この開口部62の壁面形状は任意として構わない。
開口部62を有する封止樹脂層60のパターニングは、例えば、感光性樹脂を半導体基板10の略全面に成膜した後、形成するパターンに合わせて露光し、現像することで、実施できる。
Specifically, in the
The semiconductor device 4 shown in FIG. 7A is an example in which the wall surface of the
The patterning of the sealing
本発明者は、封止樹脂層60を再配線層40の表面と側面を覆う略最小限の領域にのみ形成し、封止樹脂層60の再配線層の非形成領域43に上記第2実施形態の貫通孔61よりも大きい開口部(穴部)62を設ける構成としても、第2実施形態と同様、開口部62が再配線層40の膨張により、再配線層40と封止樹脂層60との間に発生する応力を吸収して、層間に発生する応力が緩和され、層間剥離を抑制できることを見出している。
The inventor forms the sealing
開口部62の形成パターンは上記のものに限定されず、開口部62は、残る封止樹脂層60が少なくとも再配線層40の表面と側面を覆うよう形成されていればよい。したがって、本実施形態で示したよりも、開口部62の形成面積を小さくしても構わないし、隣接する再配線層40の間に複数の開口部62を設けても構わない。ただし、開口部62の形成面積は大きくなる程、応力緩和効果は大きくなる。
なお、開口部62を設けた部分は、絶縁樹脂層30が表面に露出するだけで、電極20及び再配線層40は露出しないので、開口部62を設けることで、封止樹脂層60による半導体装置3の保護機能が損なわれることはない。
The formation pattern of the
Since the insulating
第2、第3実施形態では、封止樹脂層60を貫通する貫通孔61又は開口部62を設ける場合についてのみ説明したが、貫通孔61又は開口部62の代わりに、層を貫通しない穴部を設ける構成としてもよい。この場合にも、穴部が応力を吸収し、上記実施形態と同様の効果が得られる。ただし、製造プロセスを考慮すれば、上記実施形態の貫通孔61又は開口部62が好ましい。
In the second and third embodiments, only the case where the through
本発明によれば、再配線層と絶縁樹脂層及び/又は封止樹脂層との層間剥離が抑制されるので、剥離部分に侵入する水分による再配線層の酸化や、これによる再配線層の電気抵抗の増加等が抑制され、高品質なWLCSP型等の半導体装置が提供される。 According to the present invention, since delamination between the rewiring layer and the insulating resin layer and / or the sealing resin layer is suppressed, oxidation of the rewiring layer due to moisture penetrating the peeled portion, and the rewiring layer formed thereby An increase in electrical resistance or the like is suppressed, and a high-quality WLCSP type semiconductor device is provided.
本発明は、WLCSP型半導体装置や、WLCSP型よりさらに狭ピッチ化された高密度のチップサイズ半導体装置等に対して、好ましく適用できる。 The present invention can be preferably applied to a WLCSP type semiconductor device, a high-density chip size semiconductor device with a narrower pitch than the WLCSP type, and the like.
1、2、3、4、5 半導体装置、10 半導体基板、20 電極、30 絶縁樹脂層、40 再配線層、41 端子ベース(電極パッド)、42 引き廻し配線、43 再配線層の非形成領域、50 外部端子、60 封止樹脂層、61 貫通孔(穴部)、62 開口部(穴部)。
1, 2, 3, 4, 5 Semiconductor device, 10 Semiconductor substrate, 20 Electrode, 30 Insulating resin layer, 40 Rewiring layer, 41 Terminal base (electrode pad), 42 Lead-out wiring, 43 Non-wiring area of
Claims (5)
前記再配線層は、前記外部端子のベースである端子ベースと、前記電極から引き廻され、前記電極と該端子ベースとを接続する引き廻し配線とを有し、該引き廻し配線は、一部が前記電極の直上に形成され、残部が絶縁樹脂層を介して前記電極から絶縁された半導体装置において、
前記絶縁樹脂層及び/又は前記封止樹脂層は、前記再配線層の膨張により層間に発生する応力を吸収する樹脂(A)、又は前記再配線層の膨張により層間に発生する応力を抑える樹脂(B)により構成されていることを特徴とする半導体装置。 On the semiconductor substrate, an electrode, an external terminal electrically connected to the electrode through a redistribution layer, and a resin-sealed side of the semiconductor substrate on which the electrode and the redistribution layer are formed A stop resin layer,
The redistribution layer includes a terminal base that is a base of the external terminal, and a routing wiring that is routed from the electrode and connects the electrode and the terminal base. Is formed immediately above the electrode, and the rest is insulated from the electrode through an insulating resin layer,
The insulating resin layer and / or the sealing resin layer is a resin (A) that absorbs stress generated between layers due to expansion of the rewiring layer, or resin that suppresses stress generated between layers due to expansion of the rewiring layer. A semiconductor device comprising (B).
記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the resin (A) is a resin having a Young's modulus of 3 GPa or less.
る請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the resin (B) is a resin having a linear expansion coefficient equal to or less than that of the rewiring layer.
前記再配線層は、前記外部端子のベースである端子ベースと、前記電極から引き廻され、前記電極と該端子ベースとを接続する引き廻し配線とを有し、該引き廻し配線は、一部が前記電極の直上に形成され、残部が絶縁樹脂層を介して前記電極から絶縁された半導体装置において、
前記封止樹脂層は、前記再配線層の膨張により層間に発生する応力を吸収するパターン
で形成されていることを特徴とする半導体装置。 On the semiconductor substrate, an electrode, an external terminal electrically connected to the electrode through a redistribution layer, and a resin-sealed side of the semiconductor substrate on which the electrode and the redistribution layer are formed A stop resin layer,
The redistribution layer includes a terminal base that is a base of the external terminal, and a routing wiring that is routed from the electrode and connects the electrode and the terminal base. Is formed immediately above the electrode, and the rest is insulated from the electrode through an insulating resin layer,
The semiconductor device, wherein the sealing resin layer is formed in a pattern that absorbs stress generated between layers due to expansion of the rewiring layer.
ターンで形成されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 4, wherein the sealing resin layer is formed in a pattern having a hole portion that absorbs the stress in a non-formation region of the rewiring layer.
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