JP2008166353A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この半導体装置は、半導体チップ1と、半導体チップ1上に積層された保護膜2と、保護膜2上に突出する凸型端子3と、凸型端子3に接着される半田ボール4とを備えている。半導体チップ1の基体をなす半導体基板7上には、第1配線層8、第1層間膜9、第2配線層10、第2層間膜11、第3配線層12および最上層配線被覆膜15が半導体基板7側からこの順に積層されている。そして、半導体基板7の周縁から所定幅だけ内側の位置においては、最上層配線被覆膜15の表面から第2層間膜11および第1層間膜9を貫通して半導体基板7の表層部に達する溝18が半導体基板7の素子形成領域Bを取り囲んで形成されている。
【選択図】図2
Description
この半導体装置は、表面保護膜81により表面が覆われた半導体チップ80を備えている。表面保護膜81には、半導体チップ80の内部配線の一部を電極パッド82として露出させるためのパッド開口83が形成されている。
一方、表面保護膜81の下方には、半導体チップ80の基体をなす半導体基板86側から順に、第1配線層87、第1層間膜88、第2配線層89および第2層間膜90が積層されている。第1配線層87と第2配線層89とは、第1層間膜88に形成されたビアホール91を介して電気的に接続されている。そして、第2層間膜90に形成されたビアホール92を介して、第2配線層89と電極パッド82とが電気的に接続されている。これにより、この半導体装置は、多層配線構造を有している。
この半導体装置は、半田ボール94が実装基板95上のパッド96に接続され、その後、応力緩和層84の表面と実装基板95の表面との間にアンダーフィル剤(たとえば、エポキシ樹脂)が注入されてアンダーフィル層97が形成されることによって、実装基板95への実装(実装基板に対する電気的および機械的な接続)が達成される。
図1は、この発明の一実施形態に係る半導体装置の図解的な底面図(実装基板への接合面を示す図)である。図2は、図1に示すA−Aの切断面で切断したときの断面図である。なお、図2では、半導体装置を破断線で破断することにより、その一部を省略して示している。
半導体チップ1は、多層配線構造を有しており、この半導体チップ1の基体をなす平面視略矩形状の半導体基板7上には、第1配線層8、第1層間膜9、第2配線層10、第2層間膜11、第3配線層12および最上層配線被覆膜15が半導体基板7側からこの順に積層されている。
第1層間膜9、第2層間膜11および最上層配線被覆膜15は、絶縁性を有する材料、たとえば、酸化シリコン、窒化シリコンなどからなる。
最上層配線被覆膜15は、半導体チップ1の最表層をなしている。この最上層配線被覆膜15は、第3配線層12を被覆し、半導体チップ1と外部とを絶縁する配線被覆膜としての機能を有している。また、最上層配線被覆膜15には、電極パッド16(内部パッド)を露出させるためのパッド開口17(開口部)が形成されている。
そして、この半導体装置には、半導体基板7の周縁から所定幅だけ内側の位置において、半導体基板7の素子形成領域Bの外側を取り囲む平面視略矩形環状の溝18が半導体基板7の周縁と平行に形成されている(図1参照)。この溝18は、保護膜2、最上層配線被覆膜15、第2層間膜11および第1層間膜9を貫通して形成され、その最深部は、半導体基板7の表層部に達している。
凸型端子3は、半田濡れ性を有する金属、たとえば、銅を用いて形成されている。この凸型端子3は、貫通孔19に埋設される埋設部23と、この埋設部23と一体的に形成され、保護膜2上に突出した突出部24とを備えている。
突出部24は、たとえば、高さ10〜50μmの円柱状に形成されている。また、突出部24は、半導体チップ1と保護膜2との積層方向(以下、単に「積層方向」という。)と直交する幅方向(以下、単に「幅方向」という。)における幅(径)が、貫通孔19の同方向における開口幅(径)よりも大きく(幅広に)形成されている。これにより、突出部24の周縁部25は、幅方向に張り出してバンプ下地層20を介して保護膜2と対向している。
図3A〜図3Hは、図1に示す半導体装置の製造方法を示す図解的な断面図である。
次に、図3Bに示すように、半導体ウエハWの表面全域上に保護膜2が形成される。次いで、図3Cに示すように、保護膜2に、電極パッド16を露出させる貫通孔19が形成される。
次に、図3Fに示すように、各半導体チップ1の間に設定されたダイシングラインL(半導体基板7の周縁)の両側における、ダイシングラインLと所定の間隔を空けた位置において、保護膜2、最上層配線被覆膜15、第2層間膜11、第1層間膜9および半導体基板7の表層部が除去される。これにより、ダイシングラインLに沿って延びる帯状の溝18が形成される。この溝18は、たとえば、ダイシングブレード(図示せず)を用いて、保護膜2の表面側からハーフカットの手法によって形成してもよいし、レーザーダイシング、エッチングによって形成してもよい。ダイシングブレードを用いる場合、そのダイシングブレードの厚みおよびカット量(切り込み量)によって、溝18の幅および深さを制御することができる。その際、溝18の幅としては、たとえば、後述する半導体装置の実装状態(図4参照)において、アンダーフィル剤を流れ込ませることができる幅であることが好ましい。
これにより、実装状態において、保護膜2および最上層配線被覆膜15と実装基板5との間のアンダーフィル層30の熱膨張/熱収縮に起因する応力が半導体装置に生じ、その応力によって各配線被覆膜(第1層間膜9、第2層間膜11および最上層配線被覆膜15)の剥がれやひび割れが発生しても、その剥がれやひび割れをアンダーフィル剤が入り込んだ溝18で止めることができる。そのため、各配線被覆膜(第1層間膜9、第2層間膜11および最上層配線被覆膜15)の剥がれやひび割れが半導体基板7の素子形成領域B上にまで進行することを防止することができる。その結果、各配線被覆膜(第1層間膜9、第2層間膜11および最上層配線被覆膜15)の剥がれやひび割れに起因する機能素子の動作不良の発生を防止することができる。
この半導体装置を製造するに際しては、まず、図7Aに示すように、複数の半導体チップ1が作り込まれ、その表面全域が最上層配線被覆膜15で覆われた半導体ウエハWが用意される。なお、最上層配線被覆膜15には、電極パッド16を露出させるパッド開口17が形成されている。
貫通孔19が形成された後は、図7Dに示すように、半導体ウエハW上に、バンプ下地層20、フォトレジスト27および金属層28が、この順に形成される。より具体的には、まず、半導体ウエハW上の全領域にバンプ下地層20が、スパッタリング法などにより形成される。そして、公知のフォトリソグラフィ技術により、このバンプ下地層20の上に、凸型端子3の突出部24(図6参照)を形成すべき領域に開口部29を有するフォトレジスト27が形成される。フォトレジスト27が形成された後は、半導体ウエハW上の全領域に、凸型端子3の材料として用いられる銅からなる金属層28が、スパッタリング法などにより形成される。
次に、図7Fに示すように、凸型端子3の突出部24の全表面(先端面24Aおよび側面24B)に半田を接着させることにより、突出部24の全表面(先端面24Aおよび側面24B)を覆う略球状の半田ボール4が形成される。
以上のように得られる半導体装置は、たとえば、図8に示すように、半田ボール4が実装基板5の表面上のパッド6に接続され、その後、保護膜2および最上層配線被覆膜15と実装基板5との間に、たとえば、エポキシ樹脂からなるアンダーフィル剤が注入されてアンダーフィル層33が形成されることによって、実装基板5への実装(実装基板に対する電気的および機械的な接続)が達成される。
たとえば、上述の実施形態では、外部との電気接続のための外部接続端子として、凸型端子3と半田ボール4とが別々に形成されているとしたが、これらは一体的に形成されていてもよい。
また、上述の実施形態では、WL−CSPの半導体装置を例に取り上げたが、この発明は、WL−CSPの半導体装置以外にも、実装基板に対して、半導体チップの表面を対向させて、半導体チップの裏面が露出した状態で実装(ベアチップ実装)される、半導体装置に適用することもできる。
3 凸型端子
4 半田ボール
5 実装基板
6 パッド
7 半導体基板
8 第1配線層
9 第1層間膜
10 第2配線層
11 第2層間膜
12 第3配線層
15 最上層配線被覆膜
16 電極パッド
17 パッド開口
18 溝
19 貫通孔
26 溝
B 素子形成領域
Claims (3)
- 固体表面に対向配置され、前記固体表面との間にアンダーフィル剤が注入されることにより、前記固体表面に実装される半導体装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成される配線と、
前記配線を被覆する配線被覆膜と、
前記配線被覆膜上に形成される保護膜と、
前記配線被覆膜および前記保護膜を貫通して形成された開口部から露出する前記配線の一部からなる内部パッドと、
前記内部パッド上に形成され、外部との電気接続のための外部接続端子とを含み、
前記保護膜の表面から前記半導体基板に達する溝が前記半導体基板の素子形成領域を取り囲んで形成されていることを特徴とする、半導体装置。 - 前記溝は、前記半導体基板の周縁から所定幅だけ内側の位置において、前記半導体基板の周縁と平行に形成されていることを特徴とする、請求項1記載の半導体装置。
- 前記溝は、前記半導体基板の周縁に沿って形成されていることを特徴とする、請求項1記載の半導体装置。
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