JP2008177290A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、樹脂層１８によって半導体基板１０に与える影響を減らすことを目的とする。
【解決手段】半導体装置は、集積回路１２に電気的に接続された複数の電極１４を有する半導体基板１０と、半導体基板１０の複数の電極１４が形成された面に形成された樹脂層１８と、複数の電極１４に電気的に接続されて樹脂層１８の下に形成された複数の第１の配線２４と、樹脂層１８上に位置する複数のランド２８を含むとともに複数の第１の配線２４に電気的に接続する複数の第２の配線２６と、を有する。樹脂層１８には、隣同士の一対のランド２８間に切れ目２２が形成されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。

近年、ウエハレベルＣＳＰと呼ばれる、半導体チップ上に配線を形成して外部端子を形成するパッケージが開発されている（特許文献１）。配線の下には樹脂層を形成してあり、半導体装置がマザーボードに実装されたときにマザーボードと半導体チップとの熱膨張係数の差によって配線に生じる応力が分散・吸収されるようになっている。これによって、配線の断線を防止している。しかしながら、樹脂層と半導体チップにも熱膨張係数の差があり、さらに樹脂層が形成されるときの硬化収縮もあって、樹脂層によって半導体チップに応力が生じていた。そのため、半導体チップに物理的な影響があったのみならず、集積回路の特性にも影響を与えていた。
特開２００５−１８３５１８号公報

本発明は、樹脂層によって半導体基板に与える影響を減らすことを目的とする。

（１）本発明に係る半導体装置は、
集積回路が形成され、前記集積回路に電気的に接続された複数の電極を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記複数の電極が形成された面に形成された樹脂層と、
前記複数の電極に電気的に接続され、前記樹脂層の下に形成された複数の第１の配線と、
前記樹脂層上に位置する複数のランドを含み、前記複数の第１の配線に電気的に接続する複数の第２の配線と、
を有し、
前記樹脂層には、隣同士の一対の前記ランド間に切れ目が形成されてなる。本発明によれば、樹脂層に切れ目が形成されているので、樹脂層の半導体基板との接触面積が小さくなって半導体基板に与える影響を減らすことができる。しかも、切れ目が一対のランド間に形成されているので、ランドに外部端子を設けてマザーボードに接合したときに、マザーボードと半導体基板との熱膨張係数の差によって樹脂層に生じる応力を、切れ目によって吸収することができる。
（２）この半導体装置において、
前記樹脂層には、第１及び第２の貫通穴がさらに形成され、
前記第１の貫通穴は、いずれかの前記第１の配線の一部が露出するように位置し、
前記第２の貫通穴は、全ての前記第１の配線を避けて位置し、
少なくとも１つの前記第２の配線は、前記第１の貫通穴でいずれかの前記第１の配線と接続する第１の部分と、前記第２の貫通穴で前記半導体基板上に位置する第２の部分と、前記第２の部分からいずれかの前記ランドに接続する第３の部分と、を含んでもよい。
（３）本発明に係る半導体装置の製造方法は、
（ａ）集積回路が形成され、前記集積回路に電気的に接続された複数の電極を有する半導体基板に、前記複数の電極に電気的に接続するように複数の第１の配線を形成する工程と、
（ｂ）前記半導体基板に、前記複数の第１の配線に載るように、かつ、切れ目を有するように樹脂層を形成する工程と、
（ｃ）前記樹脂層上に位置する複数のランドを含み、前記複数の第１の配線に電気的に接続するように、複数の第２の配線を形成する工程と、
を含み、
前記（ｃ）工程で、隣同士の一対の前記ランドを、前記切れ目を挟むように形成する。本発明によれば、樹脂層に切れ目を形成するので、樹脂層の半導体基板との接触面積が小さくなって半導体基板に与える影響を減らすことができる。しかも、切れ目を一対のランド間に形成するので、ランドに外部端子を設けてマザーボードに接合したときに、マザーボードと半導体基板との熱膨張係数の差によって樹脂層に生じる応力を、切れ目によって吸収することができる。
（４）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記樹脂層に、いずれかの前記第１の配線の一部を露出させる第１の貫通穴と、全ての前記第１の配線を避ける第２の貫通穴と、をさらに形成し、
前記（ｃ）工程で、少なくとも１つの前記第２の配線を、前記第１の貫通穴でいずれかの前記第１の配線と接続する第１の部分と、前記第２の貫通穴で前記半導体基板上に位置する第２の部分と、前記第２の部分からいずれかの前記ランドに接続する第３の部分と、を含むように形成してもよい。

（半導体装置）
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の一部を示す図である。図２は、図１に示す半導体装置のII−II線断面の一部拡大図である。半導体装置は、半導体基板１０を有する。半導体基板１０は、最終製品としての半導体装置においては半導体チップであり、製造途中の中間製品においては半導体ウエハである。半導体基板１０は、集積回路１２（半導体チップには１つの集積回路１２・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内に形成された内部配線を介して１つの集積回路１２に電気的に接続された複数の電極１４を有する。半導体基板１０には、各電極１４の少なくとも一部が露出する様にパッシベーション膜１６が形成されている。

半導体基板１０の電極１４が形成された面（パッシベーション膜１６の表面）に、各電極１４の少なくとも一部を避けて樹脂層（応力緩和層）１８が形成されている。樹脂層１８の側面は傾斜面になっていてもよい。樹脂層１８には貫通穴２０が形成されている。貫通穴２０の内面はテーパ（外方向に広がる傾斜面）が付けられている。貫通穴２０は第１の配線２４の一部とオーバーラップするように形成されている。樹脂層１８は、隣同士の一対のランド２８間に切れ目（又はスリット）２２を有する。切れ目２２は、樹脂層１８を貫通している。したがって、切れ目２２によって樹脂層１８の半導体基板１０との接触面積が小さくなるので半導体基板１０に与える影響を減らすことができる。切れ目２２は、いずれの第１の配線２４ともオーバーラップしないように形成されている。切れ目２２の内面もテーパ（外方向に広がる傾斜面）が付けられていてもよい。

複数の電極１４にそれぞれ電気的に接続されるように複数の第１の配線２４が形成されている。複数の第１の配線２４は樹脂層１８の下（パッシベーション膜１６上）に形成されている。第１の配線２４の一部が樹脂層１８の貫通穴２０から露出する。

複数の第１の配線２４にそれぞれ電気的に接続するように複数の第２の配線２６が形成されている。詳しくは、貫通穴２０で、第２の配線２６が第１の配線２４と電気的に接続（例えば接触又は接合）されている。第２の配線２６は、貫通穴２０の内面に沿って（接触・密着して）、樹脂層１８の上面に至るようになっている。複数の第２の配線２６は、それぞれ、樹脂層１８上に位置する複数のランド２８を含む。第２の配線２６を、そのランド２８の中央部を除いて覆うように、ソルダレジスト層３０が形成されている。樹脂層１８上であって、第２の配線２６のランド２８上に外部端子（ハンダボール）３２が設けられる。

本実施の形態では、樹脂層１８の切れ目２２が一対のランド２８間に形成されている。したがって、ランド２８に外部端子３２を設けてマザーボード（図示せず）に接合したときに、マザーボードと半導体基板１０との熱膨張係数の差によって樹脂層１８に生じる応力を、切れ目２２によって吸収することができる。

（半導体装置の製造方法）
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、半導体基板（例えばＳｉ（シリコン）からなる半導体ウエハ）１０を使用する。半導体基板１０には集積回路１２を形成する。詳しくは、半導体基板１０の一方の面に、周知の半導体プロセスによって集積回路１２を形成する。集積回路１２は、半導体基板１０の一方の表層に作りこまれる。また、集積回路１２に電気的に接続されるように電極１４を形成し、電極１４の少なくともが露出する様にパッシベーション膜１６を形成する。言い換えると、集積回路１２から接続された内部配線のうち、パッシベーション膜１６から露出する部分が電極１４である。パッシベーション膜１６は無機材料（例えばＳｉＯ_２等の無機酸化物）で形成されてもよい。

半導体基板１０に、複数の電極１４に電気的に接続するように複数の第１の配線２４を形成する。複数の第１の配線２４はパッシベーション膜１６上に形成する。

半導体基板１０に、複数の第１の配線２４に載るように、かつ、切れ目２２を有するように樹脂層（応力緩和層）１８を形成する。切れ目２２は、第１の配線２４とはオーバーラップしないように形成する。樹脂層１８は、半導体基板１０の電極１４が形成された面に電極１４の少なくとも一部を避けるように形成する。さらに、樹脂層１８は、貫通穴２０を有するように形成する。貫通穴２０は、第１の配線２４の一部上に形成する。感光性樹脂によってフォトリソグラフィを適用して樹脂層１８を形成してもよい。熱硬化性樹脂を使用して樹脂層１８を形成してもよい。樹脂前駆体層を形成してから、その一部を除去して切れ目２２及び貫通穴２０を形成することができる。樹脂層１８は、その底面と側面との角度が鋭角になるように、側面が傾斜していてもよい。貫通穴２０及び切れ目２２の内面もテーパ（外方向に広がる傾斜面）が付けられていてもよい。側面又は内面の傾斜は、熱硬化性樹脂前駆体の熱収縮によって形成される。樹脂層１８を、後述する半導体基板１０の切断ラインを避けて形成すれば、カッタ（又はスクライバ）の目詰まりを防止することができる。樹脂層１８の表面は、ドライエッチングなどによって粗面加工しておく。

樹脂層１８上に、複数のランド２８を含み、複数の第１の配線２４に電気的に接続するように、複数の第２の配線２６を形成する。詳しくは、樹脂層１８の貫通穴２０内で第１の配線２４に接触するように第２の配線２６を形成する。第２の配線２６は、隣同士の一対のランド２８が切れ目２２を挟むように形成する。

そして、ランド２８の中央部が露出するようにソルダレジスト層３０を形成して、ランド２８上に外部端子３２を形成する。外部端子３２は、ハンダで形成してもよい。例えばクリームハンダをランド２８上に設け、これを溶融して表面張力でボール状に形成してもよい。そして、半導体基板１０が半導体ウエハである場合はこれを切断（ダイシング又はスクライビング）して、半導体装置を得ることができる。

（第１の変形例）
図３は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の第１の変形例を示す図である。図３では、樹脂層１１８には、上述した切れ目（図示せず）に加えて、第１及び第２の貫通穴１２０，１２２が形成されている。第１及び第２の貫通穴１２０，１２２についての、その他の詳細は貫通穴２０について説明した内容が該当する。

第１の貫通穴１２０は、いずれかの第１の配線１２４の一部が露出するように位置している。第２の貫通穴１２２は、全ての第１の配線１２４を避けて位置している。少なくとも１つの第２の配線１２６は、第１の貫通穴１２０でいずれかの第１の配線１２４と接続する第１の部分１２９と、第２の貫通穴１２２で半導体基板１０（例えばパッシベーション膜１６）上に位置（接触）する第２の部分１３０と、第２の部分１３０からいずれかのランド１２８に接続する第３の部分１３２と、を含む。第１及び第２の配線１２４，１２６についての、その他の詳細は第１及び第２の配線２４，２６について説明した内容が該当する。

この半導体装置の製造方法では、樹脂層１１８に、いずれかの第１の配線１２４の一部を露出させる第１の貫通穴１２０と、全ての第１の配線１２４を避ける第２の貫通穴１２２と、を形成する。少なくとも１つの第２の配線１２６を、第１の貫通穴１２０でいずれかの第１の配線１２４と接続する第１の部分１２９と、第２の貫通穴１２２で半導体基板１０上に位置する第２の部分１３０と、第２の部分１３０からいずれかのランド１２８に接続する第３の部分１３２と、を含むように形成する。本変形例によれば、第２の配線１２６が、第２の貫通穴１２２内を通ることで立体的に（樹脂層１１８の厚み方向に）屈曲するので、張力が加えられても変形することで対応でき、断線しにくくなっている。その他の構成及び製造方法は、上記実施の形態で説明した内容を適用することができる。

（第２の変形例）
図４は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の第２の変形例を示す図である。上述した図１に示す例では、複数の切れ目２２（スリット）が形成されており、複数の切れ目２２が、それぞれ、複数対のランド２８間に位置している。これに対して、図４に示す例では、切れ目２２２の一部が一対のランド２２８間に位置し、その切れ目２２２の他の一部が他の一対のランド２２８間に位置している。すなわち、１つの切れ目２２２は、隣り合う複数対のランド２２８間にそれぞれ位置する複数の部分を有している。言い換えると、図４に示す切れ目２２２は、図１に示す複数の切れ目（スリット）２２が一体的に連続したものである。その他の構成及び製造方法は、上記実施の形態で説明した内容を適用することができる。

（第３の変形例）
図５は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の第３の変形例を示す図である。図１又は図４に示す例では切れ目２２，２２２が樹脂層１８，２１８を切断していない（スリットを形成している）が、図５に示す例では、切れ目３２２によって樹脂層３１８が複数の部分に分離されている。その他の構成及び製造方法は、上記実施の形態で説明した内容を適用することができる。

（第４の変形例）
図６は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の第４の変形例を示す図である。図６に示す例では、樹脂層４１８が、第１の配線４２４を覆う部分４４２と、ランド４２８の下に位置する部分４４４と、を有し、両者は分離されている。また、樹脂層４１８の、第１の配線４２４を覆う部分４４２は、第１の配線４２４（その上面及び側面）を覆うのに必要な、ほぼ最小限の大きさに止めてあり、第１の配線４２４の相似形状になっていてもよい。同様に、樹脂層４１８の、ランド４２８の下に位置する部分４４４は、ランド４２８の下面全体を支持するのに必要な、ほぼ最小限の大きさに止めてあり、ランド４２８の相似形状になっていてもよい。その他の構成及び製造方法は、上記実施の形態で説明した内容を適用することができる。

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、あるいは目的及び結果が同一の構成）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奏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１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。 図２は、図１に示す半導体装置のII−II線断面の拡大図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の第１の変形例を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の第２の変形例を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の第３の変形例を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の第４の変形例を示す図である。

符号の説明

１０…半導体基板、 １２…集積回路、 １４…電極、 １６…パッシベーション膜、 １８…樹脂層、 ２０…貫通穴、 ２４…第１の配線、 ２６…第２の配線、 ２８…ランド、 ３０…ソルダレジスト層、 ３２…外部端子、 １１８…樹脂層、 １２０…第１の貫通穴、 １２４…第１の配線、 １２６…第２の配線、 １２８…ランド、 １２９…第１の部分、 １３０…第２の部分、 １３２…第３の部分、 ３１８…樹脂層、 ４１８…樹脂層、 ４２４…第１の配線、 ４２８…ランド、 ４４２…部分、 ４４４…部分

Claims (4)

1. 集積回路が形成され、前記集積回路に電気的に接続された複数の電極を有する半導体基板と、
   前記半導体基板の前記複数の電極が形成された面に形成された樹脂層と、
   前記複数の電極に電気的に接続され、前記樹脂層の下に形成された複数の第１の配線と、
   前記樹脂層上に位置する複数のランドを含み、前記複数の第１の配線に電気的に接続する複数の第２の配線と、
   を有し、
   前記樹脂層には、隣同士の一対の前記ランド間に切れ目が形成されてなる半導体装置。
2. 請求項１に記載された半導体装置において、
   前記樹脂層には、第１及び第２の貫通穴がさらに形成され、
   前記第１の貫通穴は、いずれかの前記第１の配線の一部が露出するように位置し、
   前記第２の貫通穴は、全ての前記第１の配線を避けて位置し、
   少なくとも１つの前記第２の配線は、前記第１の貫通穴でいずれかの前記第１の配線と接続する第１の部分と、前記第２の貫通穴で前記半導体基板上に位置する第２の部分と、前記第２の部分からいずれかの前記ランドに接続する第３の部分と、を含む半導体装置。
3. （ａ）集積回路が形成され、前記集積回路に電気的に接続された複数の電極を有する半導体基板に、前記複数の電極に電気的に接続するように複数の第１の配線を形成する工程と、
   （ｂ）前記半導体基板に、前記複数の第１の配線に載るように、かつ、切れ目を有するように樹脂層を形成する工程と、
   （ｃ）前記樹脂層上に位置する複数のランドを含み、前記複数の第１の配線に電気的に接続するように、複数の第２の配線を形成する工程と、
   を含み、
   前記（ｃ）工程で、隣同士の一対の前記ランドを、前記切れ目を挟むように形成する半導体装置の製造方法。
4. 請求項３に記載された半導体装置の製造方法において、
   前記（ｂ）工程で、前記樹脂層に、いずれかの前記第１の配線の一部を露出させる第１の貫通穴と、全ての前記第１の配線を避ける第２の貫通穴と、をさらに形成し、
   前記（ｃ）工程で、少なくとも１つの前記第２の配線を、前記第１の貫通穴でいずれかの前記第１の配線と接続する第１の部分と、前記第２の貫通穴で前記半導体基板上に位置する第２の部分と、前記第２の部分からいずれかの前記ランドに接続する第３の部分と、を含むように形成する半導体装置の製造方法。

Images