JP2007311583A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】CSPと呼ばれる半導体構成体をベース板上に配置し、その上に、ファンクションテストのために設けられたテスト用の第2の上層配線を有する半導体装置において、全体としての平面サイズを小さくする半導体装置を提供する。
【解決手段】ファンクションテストを終えた後に、グランド用の第2の上層配線29bの接続パッド部およびテスト用の第2の上層配線29cの接続パッド部上にグランド用の半田ボール32bを形成する。この場合、テスト用の第2の上層配線29cの接続パッド部上にそれ専用の半田ボールを設ける必要がなく、それに応じて、装置全体としての平面サイズを小さくすることができる。
【選択図】図1

Description

この発明は半導体装置およびその製造方法に関する。
従来の半導体装置には、半導体基板上に複数の柱状電極を有する半導体構成体をそれよりも平面サイズの大きいベース板上に配置し、半導体構成体の周囲におけるベース板上に絶縁層を設け、半導体構成体および絶縁層上に上層絶縁膜を設け、上層絶縁膜上に上層配線を半導体構成体の柱状電極に接続させて設け、上層配線の接続パッド部上に半田ボールを設けたものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−142466号公報
上記従来の半導体装置における半導体構成体は、一般的にはCSP(chip size package)と呼ばれるものであり、上面に複数の接続パッドを有する半導体基板上に絶縁膜が設けられ、絶縁膜上に配線が接続パッドに接続されて設けられ、配線の接続パッド部上面に柱状電極が設けられ、配線を含む絶縁膜上に封止膜がその上面が柱状電極の上面と面一となるように設けられた構造となっている。
ところで、上面に複数の接続パッドを有する半導体基板(LSI)には、特定製品用としての専用品と種々の製品用としての汎用品とがある。このうち、汎用品としての半導体基板を備えた上記のような半導体装置を特定製品用として用いる際に、半導体基板の実際には使用しない接続パッドを含む全ての接続パッドを介してファンクションテストを行う場合には、半田ボールを形成する前に、半導体基板の実際には使用しない接続パッドを含む全ての接続パッドに柱状電極等を介して電気的に接続された全ての上層配線の接続パッド部にプローブを接触させている。
しかしながら、上記のような半導体装置では、半導体基板の実際には使用しない接続パッドに柱状電極等を介して電気的に接続されたテスト用の上層配線の接続パッド部上にも半田ボールを設けているので、装置全体としての平面サイズが大きくなってしまうという問題があった。また、ファンクションテストを終えた後では、ノイズ等の除去のため、テスト用の上層配線をグランド用(または電源用)の上層配線にジャンパ線等を用いて接続しなければならず、工程数および部品点数が増加してしまうという問題があった。
そこで、この発明は、装置全体としての平面サイズを小さくすることができ、且つ、テスト用の配線をグランド用(または電源用)の配線に接続するためのそれ専用の工程を不要とすることができる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明に係る半導体装置は、ベース板と、前記ベース板上に設けられ、半導体基板および該半導体基板上に設けられた信号用、グランド用(または電源用)およびテスト用の外部接続用電極を有する半導体構成体と、前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上および前記半導体構成体上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記半導体構成体の信号用およびグランド用(または電源用)の外部接続用電極に接続されて設けられた信号用およびグランド用(または電源用)の配線と、前記絶縁膜上に前記半導体構成体のテスト用の外部接続用電極に接続されて設けられ、且つ、接続パッド部を前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部の近傍に設けられたテスト用の配線と、前記信号用の配線の接続パッド部上に設けられた信号用の半田ボールと、前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部およびその近傍に設けられた前記テスト用の配線の接続パッド部上に設けられたグランド用の半田ボールとを具備することを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、ベース板と、前記ベース板上に設けられ、半導体基板および該半導体基板上に設けられた信号用、グランド用(または電源用)およびテスト用の外部接続用電極を有する半導体構成体と、前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上および前記半導体構成体上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記半導体構成体の信号用およびグランド用(または電源用)の外部接続用電極に接続されて設けられた信号用およびグランド用(または電源用)の配線と、前記絶縁膜上に前記半導体構成体のテスト用の外部接続用電極に接続されて設けられ、且つ、接続パッド部を前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部の近傍に設けられたテスト用の配線と、前記信号用の配線の接続パッド部上に設けられた信号用の半田ボールと、前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部およびその近傍に設けられた前記テスト用の配線の接続パッド部上に設けられたグランド用(または電源用)の半田ボールとを具備する半導体装置の製造方法であって、前記信号用の半田ボールおよび前記グランド用(または電源用)の半田ボールを形成する前に、前記信号用の配線の接続パッド部、前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部および前記テスト用の配線の接続パッド部にプローブを接触させてテストを行うことを特徴とするものである。
この発明によれば、テスト用の配線の接続パッド部をグランド用(または電源用)の配線の接続パッド部の近傍に設け、グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部およびその近傍に設けられたテスト用の配線の接続パッド部上にグランド用(または電源用)の半田ボールを設けているので、テスト用の配線の接続パッド部上にそれ専用の半田ボールを設ける必要がなく、それに応じて、装置全体としての平面サイズを小さくすることができる。また、テスト用の配線をグランド用(または電源用)の半田ボールを介してグランド用(または電源用)の配線に接続することができるので、テスト用の配線をグランド用(または電源用)の配線に接続するためのそれ専用の工程が不要となり、工程数および部品点数を低減することができる。
(第1実施形態)
図1はこの発明の第1実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置は、ガラス布基材エポキシ樹脂等からなる平面方形状のベース板1を備えている。ベース板1の上面には銅箔からなるグランド層2がべた状に設けられている。グランド層2の上面には、ベース板1のサイズよりもある程度小さいサイズの平面方形状の半導体構成体3の下面がダイボンド材からなる接着層4を介して接着されている。
半導体構成体3は、一般的にはCSPと呼ばれるものであり、シリコン基板(半導体基板)5を備えている。シリコン基板5の下面は接着層4を介してグランド層2の上面に接着されている。シリコン基板5の上面には所定の機能の集積回路(図示せず)が設けられ、上面周辺部にはアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド6a、6b、6cが集積回路に接続されて設けられている。この場合、符号6aで示す接続パッドは信号用であり、符号6bで示す接続パッドはグランド用であり、符号6cで示す接続パッドは実際には使用しないテスト用である。
接続パッド6a、6b、6cの中央部を除くシリコン基板5の上面には酸化シリコン等からなる絶縁膜7が設けられ、接続パッド6a、6b、6cの中央部は絶縁膜7に設けられた開口部8a、8b、8cを介して露出されている。絶縁膜7の上面にはポリイミド系樹脂等からなる保護膜(絶縁膜)9が設けられている。絶縁膜7の開口部8a、8b、8cに対応する部分における保護膜9には開口部10a、10b、10cが設けられている。
保護膜9の上面には銅等からなる下地金属層11a、11b、11cが設けられている。下地金属層11a、11b、11cの上面全体には銅からなる配線12a、12b、12cが設けられている。下地金属層11aを含む配線12aの一端部は、絶縁膜7および保護膜9の開口部8a、10aを介して信号用の接続パッド6aに接続されている。下地金属層11bを含む配線12bの一端部は、絶縁膜7および保護膜9の開口部8b、10bを介してグランド用の接続パッド6bに接続されている。下地金属層11cを含む配線12cの一端部は、絶縁膜7および保護膜9の開口部8c、10cを介してテスト用の接続パッド6cに接続されている。
配線12a、12b、12cの接続パッド部上面には銅からなる柱状電極(外部接続用電極)13a、13b、13cが設けられている。配線12a、12b、12cを含む保護膜9の上面にはエポキシ系樹脂等からなる封止膜14がその上面が柱状電極13a、13b、13cの上面と面一となるように設けられている。
半導体構成体3の周囲におけるグランド層2を含むベース板1の上面には方形枠状の絶縁層21が設けられている。絶縁層21は、例えば、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等の熱硬化性樹脂中にシリカフィラー等の無機材料からなる補強材を分散させたもの、あるいは、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂のみからなっている。
半導体構成体3および絶縁層21の上面には第1の上層絶縁膜22がその上面を平坦とされて設けられている。第1の上層絶縁膜22は、例えば、ガラス布やガラス繊維等からなる基材にエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたもの、あるいは、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂のみからなっている。
半導体構成体3の柱状電極13a、13b、13cの上面中央部に対応する部分における第1の上層絶縁膜22には開口部23a、23b、23cが設けられている。第1の上層絶縁膜22の上面には銅等からなる第1の上層下地金属層24a、24b、24cが設けられている。第1の上層下地金属層24a、24b、24cの上面全体には銅からなる第1の上層配線25a、25b、25cが設けられている。第1の上層下地金属層24a、24b、24cを含む第1の上層配線25a、25b、25cの一端部は、第1の上層絶縁膜22の開口部23a、23b、23cを介して半導体構成体3の柱状電極13a、13b、13cの上面に接続されている。
第1の上層配線25a、25b、25cを含む第1の上層絶縁膜22の上面には、第1の上層絶縁膜22と同一の材料からなる第2の上層絶縁膜26がその上面を平坦とされて設けられている。第1の上層配線25a、25b、25cの接続パッド部に対応する部分における第2の上層絶縁膜26には開口部27a、27b、27cが設けられている。
第2の上層絶縁膜26の上面には銅等からなる第2の上層下地金属層28a、28b、28cが設けられている。第2の上層下地金属層28a、28b、28cの上面全体には銅からなる第2の上層配線29a、29b、29cが設けられている。第2の上層下地金属層28a、28b、28cを含む第2の上層配線29a、29b、29cの一端部は、第2の上層絶縁膜26の開口部27a、27b、27cを介して第1の上層配線25a、25b、25cの接続パッド部に接続されている。
ここで、第2の上層下地金属層28aを含む第2の上層配線29aは、信号用であり、第1の上層下地金属層24aを含む第1の上層配線25a、柱状電極13aおよび下地金属層11aを含む配線12aを介して信号用の接続パッド6aに接続されている。第2の上層下地金属層28bを含む第2の上層配線29bは、グランド用であり、第1の上層下地金属層24bを含む第1の上層配線25b、柱状電極13bおよび下地金属層11bを含む配線12bを介してグランド用の接続パッド6bに接続されている。第2の上層下地金属層28cを含む第2の上層配線29cは、テスト用であり、第1の上層下地金属層24cを含む第1の上層配線25c、柱状電極13cおよび下地金属層11cを含む配線12cを介してテスト用の接続パッド6cに接続されている。
第2の上層配線29a、29b、29cを含む第2の上層絶縁膜26の上面にはソルダーレジスト等からなる最上層絶縁膜30が設けられている。第2の上層配線29aの接続パッド部に対応する部分における最上層絶縁膜30には開口部31aが設けられている。ここで、後で詳述するが、第2の上層配線29cの接続パッド部は第2の上層配線29bの接続パッド部の近傍に設けられている。そして、第2の上層配線29bの接続パッド部およびその近傍に設けられた第2の上層配線29cの接続パッド部に対応する部分における最上層絶縁膜30には開口部31bが設けられている。
最上層絶縁膜30の開口部31a内およびその上方には信号用の半田ボール32aが第2の上層配線29aの接続パッド部に接続されて設けられている。最上層絶縁膜30の開口部31b内およびその上方にはグランド用の半田ボール32bが第2の上層配線29b、29cの接続パッド部に接続されて設けられている。
ベース板1の下面には銅等からなる第1の下層下地金属層41が設けられている。第1の下層下地金属層41の下面全体には銅からなる第1の下層配線42が設けられている。第1の下層配線42を含むベース板1の下面には、第1の上層絶縁膜22と同一の材料からなる下層絶縁膜43がその下面を平坦とされて設けられている。第1の下層配線42の接続パッド部に対応する部分における下層絶縁膜43には開口部44が設けられている。
下層絶縁膜43の下面には銅等からなる第2の下層下地金属層45が設けられている。第2の下層下地金属層45の下面全体には銅からなる第2の下層配線46が設けられている。第2の下層下地金属層45を含む第2の下層配線46の少なくとも一部の一端部は、第1の下層絶縁膜43の開口部44を介して第1の下層配線42の接続パッド部に接続されている。
第2の下層配線46を含む下層絶縁膜43の下面にはソルダーレジスト等からなる最下層絶縁膜47が設けられている。第2の下層配線46の接続パッド部に対応する部分における最下層絶縁膜47には開口部48が設けられている。
グランド用の第2の上層下地金属層28bを含む第2の上層配線29bと第2の下層下地金属層45を含む第2の下層配線46の一部とは、第2の上層絶縁膜26、第1の上層絶縁膜22、絶縁層21、グランド層2、ベース板1および下層絶縁膜4の所定の箇所に設けられた貫通孔51の内壁面に設けられた銅等からなる下地金属層52aおよび銅層52bからなるグランド用の上下導通部52を介して接続されている。この場合、グランド用の上下導通部52はグランド層2に接続されている。グランド用の上下導通部52内にはソルダーレジスト等からなる充填材53が充填されている。
なお、図示していないが、信号用の第2の上層下地金属層28aを含む第2の上層配線29aの少なくとも一部と第2の下層下地金属層45を含む第2の下層配線46の一部とは、第2の上層絶縁膜26、第1の上層絶縁膜22、絶縁層21、ベース板1および下層絶縁膜4の所定の箇所に設けられた貫通孔の内壁面に設けられた信号用の上下導通部を介して接続されている。この場合、信号用の上下導通部はグランド層2に接続されていない。信号用の上下導通部内にはソルダーレジスト等からなる充填材が充填されている。
最下層絶縁膜47下には別の半導体構成体61が搭載されている。別の半導体構成体61は、一般的にはベアチップと呼ばれるものであり、シリコン基板62の上面周辺部に複数の接続パッド63が設けられ、接続パッド63の中央部を除くシリコン基板62の上面に酸化シリコン等からなる絶縁膜64が設けられ、絶縁膜64の上面に銅等からなる下地金属層65および銅からなる上層接続パッド66が接続パッド63に接続されて設けられ、上層接続パッド66上に半田ボール67が設けられた構造となっている。そして、この半導体構成体61は、その半田ボール67が最下層絶縁膜47の開口部48を介して第2の下層配線46の接続パッド部下面に接合された状態で、最下層絶縁膜47下に搭載されている。
次に、図2は図1に示す半導体装置のグランド用の半田ボール32bの部分において当該半田ボール32b等を省略した状態を示す平面図である。この場合、図1に示す半導体装置のグランド用の半田ボール32bの部分は、図2のI−I線に沿う部分に相当する断面図である。
まず、図2に示すように、テスト用の第2の上層配線29cは円形状の接続パッド部のみからなっている。グランド用の第2の上層配線29bの接続パッド部29b−1は、円形状のテスト用の第2の上層配線29cの周囲に配置されたリング状部からなっている。テスト用の第2の上層配線29cの全体およびグランド用の第2の上層配線29bの接続パッド部29b−1の内周部は、最上層絶縁膜30の開口部31bを介して露出されている。
そして、半導体構成体3の半導体基板5の実際には使用しない接続パッド6cを含む全ての接続パッド6a、6bを介してファンクションテストを行う場合には、図2に示す状態において、つまり、図1に示す半田ボール31a、31bを形成しない状態において、最上層絶縁膜30の開口部31bを介して露出されたテスト用の第2の上層配線29cおよびグランド用の第2の上層配線29bの接続パッド部29b−1にプローブ(図示せず)を接触させ、且つ、図1に示すように、最上層絶縁膜30の開口部31aを介して露出された信号用の第2の上層配線29aの接続パッド部にプローブ(図示せず)を接触させると、ファンクションテストを行うことができる。
ファンクションテストを終えたら、次に、図1に示すように、最上層絶縁膜30の開口部31a内およびその上方に信号用の半田ボール32aを第2の上層配線29aの接続パッド部に接続させて形成し、且つ、最上層絶縁膜30の開口部31b内およびその上方にグランド用の半田ボール32bを第2の上層配線29b、29cの接続パッド部に接続させて形成する。
このように、この半導体装置では、実際には使用しないテスト用の第2の上層配線29cの接続パッド部をグランド用の第2の上層配線29bの接続パッド部29b−1の近傍に設け、グランド用の第2の上層配線29bの接続パッド部29b−1およびその近傍に設けられたテスト用の第2の上層配線29cの接続パッド部上にグランド用の半田ボール32bを設けているので、テスト用の第2の上層配線29cの接続パッド部上にそれ専用の半田ボールを設ける必要がなく、それに応じて、装置全体としての平面サイズを小さくすることができる。
また、この半導体装置では、テスト用の第2の上層配線29cをグランド用の半田ボール32bを介してグランド用の第2の上層配線29cに接続することができるので、テスト用の第2の上層配線29cをグランド用の第2の上層配線29bに接続するためのそれ専用の工程が不要となり、工程数および部品点数を低減することができる。
(第2実施形態)
図3はこの発明の第2実施形態としての半導体装置の断面図を示し、図4は図3に示す半導体装置のグランド用の半田ボール32bの部分において当該半田ボール32b等を省略した状態を示す平面図である。この場合、図3に示す半導体装置のグランド用の半田ボール32bの部分は、図4のIII−III線に沿う部分に相当する断面図である。
この半導体装置において、図1および図2に示す半導体装置と異なる点は、テスト用の第2の上層配線29cの接続パッド部29c−1を円形状とし、グランド用の第2の上層配線29bの接続パッド部29b−1を、テスト用の第2の上層配線29cの接続パッド部29c−1の周囲に配置されたほぼC字状部とした点である。
そして、この半導体装置では、実際には使用しないテスト用の第2の上層配線29cの接続パッド部29c−1をグランド用の第2の上層配線29bの接続パッド部29b−1の近傍に設け、グランド用の第2の上層配線29bの接続パッド部29b−1およびその近傍に設けられたテスト用の第2の上層配線29cの接続パッド部29c−1上にグランド用の半田ボール32bを設けているので、テスト用の第2の上層配線29cの接続パッド部29c−1上にそれ専用の半田ボールを設ける必要がなく、それに応じて、装置全体としての平面サイズを小さくすることができる。
また、この半導体装置では、テスト用の第2の上層配線29cをグランド用の半田ボール32bを介してグランド用の第2の上層配線29bに接続することができるので、テスト用の第2の上層配線29cをグランド用の第2の上層配線29bに接続するためのそれ専用の工程が不要となり、工程数および部品点数を低減することができる。
(その他の実施形態)
上記各実施形態では、上層配線および下層配線を共に2層とした場合について説明したが、これに限らず、3層以上としてもよい。また、図1および図2に示す場合には、グランド用の第2の上層配線29bの接続パッド部29b−1をリング状としているため、上層配線は少なくとも2層必要であるが、図3および図4に示す場合には、グランド用の第2の上層配線29bの接続パッド部29b−1をほぼC字状としているため、上層配線は、第1の上層配線を省略し、第2の上層配線のみの1層としてもよい。
また、上記各実施形態では、符号6bで示す接続パッドをグランド用とした場合について説明したが、これに限らず、符号6bで示す接続パッドを電源用としてもよい。このようにした場合には、例えば、符号29bで示す第2の上層配線は電源用となり、符号32bで示す半田ボールは電源用となり、符号2で示すものは電源層となる。
この発明の第1実施形態としての半導体装置の断面図。 図1に示す半導体装置のグランド用の半田ボールの部分において当該半田ボール等を省略した状態を示す平面図。 この発明の第2実施形態としての半導体装置の断面図。 図3に示す半導体装置のグランド用の半田ボールの部分において当該半田ボール等を省略した状態を示す平面図。
符号の説明
1 ベース板
2 グランド層
3 半導体構成体
5 半導体基板
6a 信号用の接続パッド
6b グランド用の接続パッド
6c テスト用の接続パッド
13a、13b、13c 柱状電極(外部接続用電極)
21 絶縁層
22 第1の上層絶縁膜
25a、25b、25c 第1の上層配線
26 第2の上層絶縁膜
29a、29b、29c 第2の上層配線
30 最上層絶縁膜
32a 信号用の半田ボール
32b グランド用の半田ボール

Claims (8)

  1. ベース板と、前記ベース板上に設けられ、半導体基板および該半導体基板上に設けられた信号用、グランド用(または電源用)およびテスト用の外部接続用電極を有する半導体構成体と、前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上および前記半導体構成体上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記半導体構成体の信号用およびグランド用(または電源用)の外部接続用電極に接続されて設けられた信号用およびグランド用(または電源用)の配線と、前記絶縁膜上に前記半導体構成体のテスト用の外部接続用電極に接続されて設けられ、且つ、接続パッド部を前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部の近傍に設けられたテスト用の配線と、前記信号用の配線の接続パッド部上に設けられた信号用の半田ボールと、前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部およびその近傍に設けられた前記テスト用の配線の接続パッド部上に設けられたグランド用の半田ボールとを具備することを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項1に記載の発明において、前記テスト用の配線は円形状の接続パッド部のみからなり、前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部は前記テスト用の配線の周囲に設けられたリング状部からなることを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項1に記載の発明において、前記テスト用の配線の接続パッド部は円形状であり、前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部は前記テスト用の配線の接続パッド部の周囲に設けられたほぼC字状部からなることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項1に記載の発明において、前記半導体構成体は、前記外部接続用電極としての柱状電極を有するものであることを特徴とする半導体装置。
  5. ベース板と、前記ベース板上に設けられ、半導体基板および該半導体基板上に設けられた信号用、グランド用(または電源用)およびテスト用の外部接続用電極を有する半導体構成体と、前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上および前記半導体構成体上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記半導体構成体の信号用およびグランド用(または電源用)の外部接続用電極に接続されて設けられた信号用およびグランド用(または電源用)の配線と、前記絶縁膜上に前記半導体構成体のテスト用の外部接続用電極に接続されて設けられ、且つ、接続パッド部を前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部の近傍に設けられたテスト用の配線と、前記信号用の配線の接続パッド部上に設けられた信号用の半田ボールと、前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部およびその近傍に設けられた前記テスト用の配線の接続パッド部上に設けられたグランド用(または電源用)の半田ボールとを具備する半導体装置の製造方法であって、
    前記信号用の半田ボールおよび前記グランド用(または電源用)の半田ボールを形成する前に、前記信号用の配線の接続パッド部、前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部および前記テスト用の配線の接続パッド部にプローブを接触させてテストを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 請求項5に記載の発明において、前記テスト用の配線は円形状の接続パッド部のみからなり、前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部は前記テスト用の配線の周囲に設けられたリング状部からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 請求項5に記載の発明において、前記テスト用の配線の接続パッド部は円形状であり、前記グランド用(または電源用)の配線の接続パッド部は前記テスト用の配線の接続パッド部の周囲に設けられたほぼC字状部からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 請求項5に記載の発明において、前記半導体構成体は、前記外部接続用電極としての柱状電極を有するものであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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