JP2011014764A - Semiconductor device, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
従来の半導体装置には、CSP(chip size package)と呼ばれる半導体構成体を該半導体構成体よりもサイズの大きいベース板上に固着したものがある(例えば、特許文献1参照)。この場合、CSPと呼ばれる半導体構成体は、半導体基板上に配線が設けられ、配線の接続パッド部上に柱状電極が設けられ、柱状電極の周囲に封止膜が設けられた構造となっている。 Some conventional semiconductor devices have a semiconductor structure called a CSP (chip size package) fixed on a base plate larger in size than the semiconductor structure (see, for example, Patent Document 1). In this case, a semiconductor structure called CSP has a structure in which wiring is provided on a semiconductor substrate, a columnar electrode is provided on a connection pad portion of the wiring, and a sealing film is provided around the columnar electrode. .
そして、半導体構成体の半導体基板の下面はベース板上に固着されている。半導体構成体の周囲におけるベース板上には絶縁層が設けられている。半導体構成体および絶縁層上には上層絶縁膜が設けられている。上層絶縁膜上には上層配線が半導体構成体の柱状電極に接続されて設けられている。上層配線の接続パッド部を除く部分はオーバーコート膜で覆われ、上層配線の接続パッド部上には半田ボールが設けられている。 The lower surface of the semiconductor substrate of the semiconductor structure is fixed on the base plate. An insulating layer is provided on the base plate around the semiconductor structure. An upper insulating film is provided on the semiconductor structure and the insulating layer. An upper wiring is provided on the upper insulating film so as to be connected to the columnar electrode of the semiconductor structure. The portions other than the connection pad portion of the upper layer wiring are covered with an overcoat film, and solder balls are provided on the connection pad portion of the upper layer wiring.
ところで、上記従来の半導体装置における半導体構成体では、配線の接続パッド部上に柱状電極を設けているので、配線と柱状電極との関係が1対1となっている。このため、配線および柱状電極の本数の増加に伴い、配線の線幅が20μm程度以下と小さくなった場合、配線に電源信号等の過大電流が流れたとき、当該配線が焼き切れて断線することがあるという問題がある。 By the way, in the semiconductor structure in the conventional semiconductor device, since the columnar electrode is provided on the connection pad portion of the wiring, the relationship between the wiring and the columnar electrode is 1: 1. For this reason, when the line width of the wiring is reduced to about 20 μm or less with the increase in the number of wirings and columnar electrodes, when an excessive current such as a power supply signal flows through the wiring, the wiring is burned out and disconnected. There is a problem that there is.
そこで、この発明は、半導体構成体の配線に電源信号等の過大電流が流れても、当該配線が焼き切れないように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。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can prevent the wiring from burning out even if an excessive current such as a power supply signal flows through the wiring of the semiconductor structure.
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、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた複数の接続パッドと、前記半導体基板上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上において前記接続パッドのうち共通の信号用の複数の接続パッドを含む領域に当該接続パッドの全てに接続されるようにベタ状に設けられた共通配線と、前記絶縁膜上に残りの前記接続パッドに接続されて設けられた配線と、前記共通配線上に設けられた共通柱状電極と、前記配線の接続パッド部上に設けられた柱状電極と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に設けられた絶縁層と、前記半導体構成体および前記絶縁層上に設けられた上層絶縁膜と、前記半導体構成体の共通柱状電極に対応する部分における前記上層絶縁膜に設けられた1つの第1の開口部と、前記半導体構成体の柱状電極に対応する部分における前記上層絶縁膜に設けられた第2の開口部と、前記上層絶縁膜上に該上層絶縁膜の第1の開口部を介して前記半導体構成体の共通柱状電極に接続されて設けられたベタ状の共通上層配線と、前記上層絶縁膜上に該上層絶縁膜の第2の開口部を介して前記半導体構成体の柱状電極に接続されて設けられた上層配線とを備えていることを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1に記載の発明において、前記半導体構成体は、前記共通柱状電極および前記柱状電極の周囲に設けられた封止膜を有することを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1に記載の発明において、前記半導体構成体において、前記共通配線は2つであり、そのうちの1つは電源信号用であり、他の1つはグランド信号用であることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1に記載の発明において、前記半導体構成体において、前記共通柱状電極は前記柱状電極と同一形状のものからなり、前記共通配線上に複数設けられてい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は、請求項4に記載の発明において、前記共通柱状電極の数は前記共通の信号用の接続パッドの数と同一であることを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明に係る半導体装置は、請求項4または5に記載の発明において、前記共通上層配線は前記上層絶縁膜の第1の開口部を介して前記共通柱状電極の全てに接続されていることを特徴とするものである。
請求項7に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1に記載の発明において、前記半導体構成体において、前記共通柱状電極は前記共通配線上に該共通配線と同様にベタ状に設けられていることを特徴とするものである。
請求項8に記載の発明に係る半導体装置は、請求項5に記載の発明において、前記上層絶縁膜の第1の開口部の平面形状は、前記半導体構成体のベタ状の共通柱状電極の平面形状に応じて、前記上層絶縁膜の第2の開口部の平面形状よりも大きくなっていることを特徴とするものである。
請求項9に記載の発明に係る半導体装置は、請求項1に記載の発明において、前記共通上層配線および前記上層配線の上面は面一となっていることを特徴とするものである。
請求項10に記載の発明に係る半導体装置は請求項1に記載の発明において、前記共通上層配線の複数の箇所および前記上層配線の接続パッドを除く部分を覆うオーバーコート膜を有することを特徴とするものである。
請求項11に記載の発明に係る半導体装置は、請求項10に記載の発明において、前記共通上層配線の複数の箇所上および前記上層配線の接続パッド上に半田ボールが設けられていることを特徴とするものである。
請求項12に記載の発明に係る半導体装置は、請求項11に記載の発明において、前記共通上層配線の複数の箇所上に設けられた前記半田ボールの数は前記共通の信号用の接続パッドの数と同一であることを特徴とするものである。
請求項13に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、ベース板上に、各々が、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた複数の接続パッドと、前記半導体基板上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上において前記接続パッドのうち共通の信号用の複数の接続パッドを含む領域に当該接続パッドの全てに接続されるようにベタ状に設けられた共通配線と、前記絶縁膜上に残りの前記接続パッドに接続されて設けられた配線と、前記共通配線上に設けられた共通柱状電極と、前記配線の接続パッド部上に設けられた柱状電極とを有する複数の半導体構成体を相互に離間させて配置する工程と、前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上に絶縁層を形成し、且つ、前記半導体構成体および前記絶縁層上に上層絶縁膜を形成する工程と、前記半導体構成体の共通柱状電極に対応する部分における前記上層絶縁膜に1つの第1の開口部を形成し、且つ、前記半導体構成体の柱状電極に対応する部分における前記上層絶縁膜に第2の開口部を形成する工程と、前記上層絶縁膜上にベタ状の共通上層配線を前記上層絶縁膜の第1の開口部を介して前記半導体構成体の共通柱状電極に接続させて形成し、且つ、前記上層絶縁膜上に上層配線を前記上層絶縁膜の第2の開口部を介して前記半導体構成体の柱状電極に接続させて形成する工程と、前記半導体構成体間における前記上層絶縁膜、前記絶縁層および前記ベース板を切断して半導体装置を複数個得る工程と、を有することを特徴とするものである。
請求項14に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項13に記載の発明において、前記半導体構成体は、前記共通柱状電極および前記柱状電極の周囲に設けられた封止膜を有することを特徴とするものである。
請求項15に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項13に記載の発明において、前記半導体構成体において、前記共通配線は2つであり、そのうちの1つは電源信号用であり、他の1つはグランド信号用であることを特徴とするものである。
請求項16に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項13に記載の発明において、前記半導体構成体において、前記共通柱状電極は前記柱状電極と同一形状のものからなり、前記共通配線上に複数設けられていることを特徴とするものである。
請求項17に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項16に記載の発明において、前記共通柱状電極の数は前記共通の信号用の接続パッドの数と同一であることを特徴とするものである。
請求項18に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項16または17に記載の発明において、前記共通上層配線は前記上層絶縁膜の第1の開口部を介して前記共通柱状電極の全てに接続されるように形成することを特徴とするものである。
請求項19に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項13に記載の発明において、前記半導体構成体において、前記共通柱状電極は前記共通配線上に該共通配線と同様にベタ状に設けられていることを特徴とするものである。
請求項20に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項19に記載の発明において、前記上層絶縁膜の第1の開口部は、その平面形状が、前記半導体構成体のベタ状の共通柱状電極の平面形状に応じて、前記上層絶縁膜の第2の開口部の平面形状よりも大きくなるように形成することを特徴とするものである。
請求項21に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項13に記載の発明において、前記共通上層配線および前記上層配線を形成する工程は、前記上層絶縁膜の第1、第2の開口部内を含む前記上層絶縁膜上の全体に下地金属層を形成する工程と、前記下地金属層上に電解メッキにより共通上層配線用上部金属層および上層配線用上部金属層を形成する工程と、前記共通上層配線用上部金属層および前記上層配線用上部金属層の上面側を研削して前記共通上層配線用上部金属層および前記上層配線用上部金属層の上面を面一とする工程と、前記共通上層配線用上部金属層および前記上層配線用上部金属層下以外の領域における前記下地金属層を除去する工程とを含むことを特徴とするものである。
請求項22に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項13に記載の発明において、前記共通上層配線の複数の箇所および前記上層配線の接続パッドを除く部分を覆うオーバーコート膜を形成する工程を有することを特徴とするものである。
請求項23に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項22に記載の発明において、前記共通上層配線の複数の箇所上および前記上層配線の接続パッド上に半田ボールを形成する工程を有することを特徴とするものである。
請求項24に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項23に記載の発明において、前記共通上層配線の複数の箇所上に形成される前記半田ボールの数は前記共通の信号用の接続パッドの数と同一であることを特徴とするものである。
A semiconductor device according to
A semiconductor device according to a second aspect of the present invention is the semiconductor device according to the first aspect, wherein the semiconductor structure includes a common columnar electrode and a sealing film provided around the columnar electrode. It is what.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, wherein the common wiring is two in the semiconductor structure, one of which is for a power supply signal, One is for a ground signal.
A semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the first aspect, wherein the common columnar electrode has the same shape as the columnar electrode, and a plurality of the common columnar electrodes are formed on the common wiring. It is characterized by being provided.
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the fourth aspect, the number of the common columnar electrodes is the same as the number of the common signal connection pads. is there.
A semiconductor device according to a sixth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the fourth or fifth aspect, wherein the common upper layer wiring is connected to all of the common columnar electrodes through the first opening of the upper layer insulating film. It is characterized by being.
A semiconductor device according to a seventh aspect of the present invention is the semiconductor device according to the first aspect, wherein the common columnar electrode is provided in a solid shape on the common wiring in the same manner as the common wiring. It is characterized by being.
According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the fifth aspect, the planar shape of the first opening of the upper insulating film is the plane of the solid common columnar electrode of the semiconductor structure. According to the shape, it is larger than the planar shape of the second opening of the upper insulating film.
According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the common upper layer wiring and the upper surface of the upper layer wiring are flush with each other.
A semiconductor device according to a tenth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the first aspect, wherein the semiconductor device has an overcoat film that covers a plurality of portions of the common upper layer wiring and a portion other than the connection pads of the upper layer wiring. To do.
The semiconductor device according to an eleventh aspect is the semiconductor device according to the tenth aspect, wherein solder balls are provided on a plurality of locations of the common upper layer wiring and on connection pads of the upper layer wiring. It is what.
A semiconductor device according to a twelfth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the eleventh aspect, wherein the number of the solder balls provided on a plurality of locations of the common upper layer wiring is the number of the common signal connection pads. It is the same as the number.
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a semiconductor substrate; a plurality of connection pads provided on the semiconductor substrate; and a plurality of connection pads provided on the semiconductor substrate. An insulating film; a common wiring provided in a solid shape so as to be connected to all of the connection pads in a region including a plurality of connection pads for common signals among the connection pads on the insulating film; and the insulation A plurality of semiconductors having a wiring provided on the film connected to the remaining connection pads, a common columnar electrode provided on the common wiring, and a columnar electrode provided on a connection pad portion of the wiring A step of disposing the components apart from each other, a step of forming an insulating layer on the base plate around the semiconductor structure, and forming an upper insulating film on the semiconductor structure and the insulating layer When A first opening is formed in the upper insulating film in a portion corresponding to the common columnar electrode of the semiconductor structure, and a second opening is formed in the upper insulating film in a portion corresponding to the columnar electrode of the semiconductor structure. And forming a solid common upper layer wiring on the upper insulating film via the first opening of the upper insulating film and connecting to the common columnar electrode of the semiconductor structure, A step of forming an upper wiring on the upper insulating film by connecting to a columnar electrode of the semiconductor structure via a second opening of the upper insulating film; and the upper insulating film between the semiconductor structures. And a step of cutting the insulating layer and the base plate to obtain a plurality of semiconductor devices.
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the thirteenth aspect, the semiconductor structure includes the common columnar electrode and a sealing film provided around the columnar electrode. It is characterized by this.
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the thirteenth aspect of the present invention, in the semiconductor structure, there are two common wirings, one of which is for a power supply signal. The other is for a ground signal.
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the thirteenth aspect of the present invention, in the semiconductor structure, the common columnar electrode has the same shape as the columnar electrode, and the common wiring A plurality of devices are provided on the top.
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the sixteenth aspect, the number of the common columnar electrodes is the same as the number of the common signal connection pads. To do.
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the sixteenth or seventeenth aspect of the present invention, the common upper-layer wiring is connected to the common columnar electrode via the first opening of the upper-layer insulating film. It is characterized by being formed so as to be connected to all.
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the thirteenth aspect of the present invention, in the semiconductor structure, the common columnar electrode is formed in a solid shape on the common wiring in the same manner as the common wiring. It is characterized by being provided.
According to a twentieth aspect of the invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the twentieth aspect, the planar shape of the first opening of the upper insulating film is a solid shape of the semiconductor structure. According to the planar shape of the common columnar electrode, it is formed so as to be larger than the planar shape of the second opening of the upper insulating film.
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the thirteenth aspect of the present invention, the step of forming the common upper layer wiring and the upper layer wiring includes first and second steps of the upper insulating film. Forming a base metal layer on the entire upper insulating film including the inside of the opening, and forming a common upper layer upper metal layer and an upper layer upper metal layer by electrolytic plating on the base metal layer; Grinding the upper surface side of the upper metal layer for common upper layer wiring and the upper metal layer for upper layer wiring so that the upper surface of the upper metal layer for common upper layer wiring and the upper metal layer for upper layer wiring are flush with each other; And a step of removing the base metal layer in a region other than the upper metal layer for common upper layer wiring and the upper metal layer for upper layer wiring.
A method of manufacturing a semiconductor device according to a twenty-second aspect is the method according to the thirteenth aspect, wherein an overcoat film is formed to cover a plurality of portions of the common upper layer wiring and portions other than the connection pads of the upper layer wiring. It has the process to perform.
A method of manufacturing a semiconductor device according to a twenty-third aspect of the present invention is the method of manufacturing the semiconductor device according to the twenty-second aspect, comprising the step of forming solder balls on a plurality of portions of the common upper layer wiring and on connection pads of the upper layer wiring. It is characterized by having.
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the twenty-third aspect, the number of the solder balls formed on a plurality of locations of the common upper layer wiring is the same for the common signal. It is the same as the number of connection pads.
この発明によれば、半導体構成体において、絶縁膜上において接続パッドのうち共通の信号用の複数の接続パッドを含む領域にベタ状の共通配線を当該接続パッドの全てに接続させて設けているので、半導体構成体の共通配線に電源信号等の過大電流が流れても、当該共通配線が焼き切れないようにすることができる。この場合、半導体構成体の共通柱状電極に対応する部分における上層絶縁膜に1つの第1の開口部を設け、上層絶縁膜上にベタ状の共通上層配線を上層絶縁膜の第1の開口部を介して半導体構成体の共通柱状電極に接続させることにより、上層絶縁膜の第1の開口部の部分を低抵抗化することができ、電流容量を向上させることができる。 According to the present invention, in the semiconductor structure, the solid common wiring is connected to all of the connection pads in the region including a plurality of connection pads for common signals among the connection pads on the insulating film. Therefore, even if an excessive current such as a power supply signal flows through the common wiring of the semiconductor structure, the common wiring can be prevented from being burned out. In this case, one first opening is provided in the upper insulating film in the portion corresponding to the common columnar electrode of the semiconductor structure, and the solid common upper layer wiring is provided on the upper insulating film as the first opening of the upper insulating film. By connecting to the common columnar electrode of the semiconductor structure via the first insulating layer, the resistance of the first opening portion of the upper insulating film can be reduced, and the current capacity can be improved.
(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透過平面図を示し、図2は図1に示す半導体装置の適当な部分の断面図を示す。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の上面中央部には、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2の下面がダイボンド材からなる接着層3を介して接着されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a transparent plan view of a semiconductor device as a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of an appropriate portion of the semiconductor device shown in FIG. This semiconductor device includes a planar
半導体構成体2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)4を備えている。シリコン基板4の下面は接着層3を介してベース板1の上面中央部に接着されている。シリコン基板4の上面には所定の機能の集積回路を構成する素子、例えば、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ等の素子(図示せず)が形成され、その上面周辺部には、上記集積回路の各素子に接続されたアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド5a、5b、5cが設けられている。
The
ここで、一例として、図1において、シリコン基板4上の左上側に4個配置された符号5aで示す接続パッドは、共通の電源信号用である。シリコン基板4上の左下側に4個配置された符号5bで示す接続パッドは、共通のグランド信号用である。シリコン基板4上の右上側および右下側にそれぞれ4個ずつ配置された符号5cで示す接続パッドは、それ以外の通常信号用である。ここで、図2において、グランド信号用の接続パッド5bおよびそれに関連する部分については、電源信号用の接続パッド5aおよびそれに関連する部分とほぼ同様であるので、かっこを付けて示す。
Here, as an example, in FIG. 1, four connection pads indicated by
シリコン基板4の周辺部および接続パッド5a、5b、5cの中央部を除くシリコン基板4の上面には酸化シリコン等からなるパッシベーション膜(絶縁膜)6が設けられ、接続パッド5a、5b、5cの中央部はパッシベーション膜6に設けられた開口部7a、7b、7cを介して露出されている。パッシベーション膜6の上面にはポリイミド系樹脂等からなる保護膜(絶縁膜)8が設けられている。パッシベーション膜6の開口部7a、7b、7cに対応する部分における保護膜8には開口部9a、9b、9cが設けられている。
A passivation film (insulating film) 6 made of silicon oxide or the like is provided on the upper surface of the
保護膜8の上面には配線10a、10b、10cが設けられている。配線10a、10b、10cは、保護膜8の上面に設けられた銅等からなる下地金属層11a、11b、11cと、下地金属層11の上面に設けられた銅からなる上部金属層12a、12b、12cとの2層構造となっている。
Wirings 10 a, 10 b and 10 c are provided on the upper surface of the
この場合、図1に示すように、符号10aで示す配線(共通配線)は、シリコン基板4上の左上側において、4個の電源信号用の接続パッド5aを含む平面方形状の領域にベタ状に配置されたものからなり、パッシベーション膜6および保護膜8の開口部7a、9aを介して4個の電源信号用の接続パッド5aの全てに接続されている。
In this case, as shown in FIG. 1, the wiring (common wiring) denoted by
符号10bで示す配線(共通配線)は、シリコン基板4上の左下側において、4個のグランド信号用の接続パッド5bを含む平面方形状の領域にベタ状に配置されたものからなり、パッシベーション膜6および保護膜8の開口部7b、9bを介して4個のグランド信号用の接続パッド5bの全てに接続されている。
The wiring (common wiring) indicated by
符号10cで示す配線は、シリコン基板4上の右側の領域に配置され、パッシベーション膜6および保護膜8の開口部7c、9cを介して通常信号用の接続パッド5cに接続された接続部10c−1、平面円形状の接続パッド部10c−2およびその間の引き回し線部10c−3を有するものからなっている。
The wiring indicated by
符号10aで示す平面方形状の配線の上面の所定の4箇所には銅からなる平面円形状の柱状電極(共通柱状電極)13aが設けられている。符号10bで示す平面方形状の配線の上面の所定の4箇所には銅からなる平面円形状の柱状電極(共通柱状電極)13bが設けられている。符号10cで示す配線の接続パッド部10c−2の上面には銅からなる平面円形状の柱状電極13cが設けられている。
Planar circular columnar electrodes (common columnar electrodes) 13a made of copper are provided at predetermined four locations on the upper surface of the planar rectangular wiring denoted by
ここで、柱状電極13a、13bの各本数は、電源信号用およびグランド信号用の接続パッド5a、5bの各個数と同一となっている。また、柱状電極13a、13bは柱状電極13cと同一形状となっている。さらに、図1に示すように、合計16本の柱状電極13a、13b、13cはマトリクス状に配置されている。
Here, the number of
配線10a、10b、10cを含む保護膜8の上面において柱状電極13a、13b、13cの周囲にはエポキシ系樹脂等からなる封止膜14が設けられている。柱状電極13a、13b、13cは、その上面が封止膜14の上面と面一乃至数μm低くなるように設けられている。以上で、半導体構成体2の構造についての説明を終了する。
A sealing
半導体構成体2の周囲におけるベース板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、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂中にシリカフ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。
A rectangular frame-shaped insulating
半導体構成体2および絶縁層21の上面には上層絶縁膜22が設けられている。上層絶縁膜22は、例えば、ガラス布等の基材にエポキシ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。
An upper insulating
半導体構成体2の各4本の柱状電極13a、13bを含む平面方形状の領域に対応する部分における上層絶縁膜22には平面方形状の開口部(第1の開口部)23a、23bが設けられている。半導体構成体2の柱状電極13cの上面中央部に対応する部分における上層絶縁膜22には平面円形状の開口部(第2の開口部)23cが設けられている。
Planar rectangular openings (first openings) 23a and 23b are provided in the upper insulating
上層絶縁膜22の上面には上層配線24a、24b、24cが設けられている。上層配線24a、24b、24cは、上層絶縁膜22の上面に設けられた銅等からなる下地金属層25a、25b、25cと、下地金属層25a、25b、25cの上面に設けられた銅からなる上部金属層26a、26b、26cとの2層構造となっている。
Upper layer wirings 24 a, 24 b and 24 c are provided on the upper surface of the upper
この場合、図1に示すように、符号24aで示す上層配線(共通上層配線)は、上層絶縁膜22上の左上側において、上層絶縁膜22の平面方形状の開口部23aを含む領域にベタ状に配置され、上層絶縁膜22の1つの平面方形状の開口部23aを介して半導体構成体2の4本の電源信号用の柱状電極13aの全ての上面に接続されている。ここで、上層配線24aは、上層絶縁膜22の開口部23a内において、半導体構成体2の4本の柱状電極13aの上面およびその周囲における封止膜14の上面に設けられている。
In this case, as shown in FIG. 1, the upper layer wiring (common upper layer wiring) indicated by
符号24bで示す上層配線(共通上層配線)は、上層絶縁膜22上の左下側において、上層絶縁膜22の平面方形状の開口部23bを含む領域にベタ状に配置され、上層絶縁膜22の1つの平面方形状の開口部23bを介して半導体構成体2の4本のグランド信号用の柱状電極13bの全ての上面に接続されている。この場合も、上層配線24bは、上層絶縁膜22の開口部23b内において、半導体構成体2の4本の柱状電極13bの上面およびその周囲における封止膜14の上面に設けられている。
The upper layer wiring (common upper layer wiring) indicated by
符号24cで示す上層配線は、半導体構成体2の符号10cで示す配線と同様に、接続部、接続パッド部およびその間の引き回し線部を有するものからなり、上層絶縁膜22の平面円形状の開口部23cを介して半導体構成体2の柱状電極13cの上面中央部に接続されている。ここで、図2に示すように、上層配線24a、24b、24cの上面は面一となっている。
Similar to the wiring indicated by
上層配線24a、24b、24cを含む上層絶縁膜22の上面にはソルダーレジスト等からなるオーバーコート膜27が設けられている。上層配線24a、24bの周辺部の各所定の4箇所に対応する部分におけるオーバーコート膜27には開口部28a、28bが設けられている。上層配線24cの接続パッド部に対応する部分におけるオーバーコート膜27には開口部28cが設けられている。
An
オーバーコート膜27の開口部28a、28b、28c内およびその上方には半田ボール29a、29b、29cが上層配線24a、24b、24cに接続されて設けられている。この場合、図1に示すように、半田ボール29a、29b、29cは半導体構成体2の周囲にのみ配置されている。また、半田ボール29a、29bの数はそれぞれ4個であり、半導体構成体2の電源信号用およびグランド信号用の接続パッド5a、5bの数(4個)と同一となっている。
以上のように、この半導体装置では、半導体構成体2の電源信号用の配線10aおよびグランド信号用の配線10bを平面方形状のベタ状とし、それぞれ4個の接続パッド5a、5bの全てに接続させているので、電源信号用の配線10aおよびグランド信号用の配線10bに過大電流が流れても、これらの配線10a、10bが焼き切れないようにすることができる。
As described above, in this semiconductor device, the
また、半導体構成体2の各4本の電源信号用およびグランド信号用の柱状電極13a、13bに対応する部分における上層絶縁膜22にそれぞれ1つの平面方形状の開口部23a、23bを設け、上層絶縁膜22上にベタ状の上層配線24a、24bを上層絶縁膜22の開口部23a、23bを介して半導体構成体2の各4本の柱状電極13a、13bの全てに接続させて設けているので、上層絶縁膜22の開口部23a、23bの部分を低抵抗化することができ、ひいては電流容量を向上させることができる。
Also, one planar
ここで、この半導体装置の一部の寸法について説明する。ベース板1のサイズは3×3mmである。半導体構成体2のサイズは2×2mmである。半導体構成体2の配線10cの引き回し線部10c−3の線幅は20μmである。半導体構成体2の柱状電極13a、13b、13cの直径は0.2mm、ピッチは0.4mmである。上層絶縁膜22の平面円形状の開口部23cの直径は100μmである。半田ボール29a、29b、29cの直径は0.3mm、ピッチは0.65mmである。
Here, some dimensions of the semiconductor device will be described. The size of the
次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明するに、まず、半導体構成体2の製造方法の一例について説明する。この場合、グランド信号用の接続パッド5bおよびそれに関連する部分については、電源信号用の接続パッド5aおよびそれに関連する部分とほぼ同様であるので、その説明は省略する。
Next, an example of a method for manufacturing the
まず、図3に示すように、ウエハ状態のシリコン基板(以下、半導体ウエハ31という)の上面に接続パッド5a、5c、パッシベーション膜6および保護膜8が形成され、接続パッド5a、5cの中央部がパッシベーション膜6の開口部7a、7cおよび保護膜8の開口部9a、9cを介して露出されたものを準備する。
First, as shown in FIG. 3,
この場合、半導体ウエハ31の厚さは、図2に示すシリコン基板4の厚さよりも厚くなっている。なお、図3において、符号32で示す領域はダイシングストリートである。そして、ダイシングストリート32およびその両側に対応する部分におけるパッシベーション膜6および保護膜8は除去されている。
In this case, the
次に、図4に示すように、パッシベーション膜6の開口部7a、7cおよび保護膜8の開口部9a、9cを介して露出された接続パッド5a、5cの上面を含む保護膜8の上面全体に下地金属層33を形成する。この場合、下地金属層33は、無電解メッキにより形成された銅層のみであってもよく、またスパッタにより形成された銅層のみであってもよく、さらにスパッタにより形成されたチタン等の薄膜層上にスパッタにより銅層を形成したものであってもよい。
Next, as shown in FIG. 4, the entire upper surface of the
次に、下地金属層33の上面にポジ型の液状レジストからなるメッキレジスト膜34をパターン形成する。この場合、上部金属層12a、12c形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜34には開口部35a、35cが形成されている。次に、下地金属層33をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうと、メッキレジスト膜34の開口部35a、35c内の下地金属層33の上面に上部金属層12a、12cが形成される。次に、メッキレジスト膜34を剥離する。
Next, a plating resist
次に、図5に示すように、下地金属層33の上面にネガ型のドライフィルムレジストからなるメッキレジスト膜36をパターン形成する。この場合、上部金属層12aの所定の4箇所(柱状電極13a形成領域)および上部金属層12cの接続パッド部(柱状電極13c形成領域)に対応する部分におけるメッキレジスト膜36には開口部37a、37cが形成されている。
Next, as shown in FIG. 5, a plating resist
次に、下地金属層33をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうと、メッキレジスト膜36の開口部37a内の上部金属層12aの上面に柱状電極13aが形成され、且つ、メッキレジスト膜36の開口部37c内の上部金属層12cの接続パッド部上面に柱状電極13cが形成される。次に、メッキレジスト膜36を剥離する。
Next, when copper is electroplated using the
次に、上部金属層12a、12cをマスクとして該上部金属層12a、12c下以外の領域における下地金属層33をエッチングして除去すると、図6に示すように、上部金属層12a、12c下にのみ下地金属層11a、11cが残存される。この状態では、上部金属層12a、12cとその下に残存された下地金属層11a、11cとにより、2層構造の配線10a、10cが形成されている。
Next, when the
次に、図7に示すように、ダイシングストリート32およびその両側における半導体ウエハ31の上面並びに配線10a、10cおよび柱状電極13a、13cを含む保護膜8の上面にスピンコート法等によりエポキシ系樹脂等からなる封止膜14をその厚さが柱状電極13a、13cの高さよりもやや厚くなるように形成する。したがって、この状態では、柱状電極13a、13cの上面は封止膜14によって覆われている。
Next, as shown in FIG. 7, an epoxy resin or the like is applied to the upper surface of the dicing
次に、封止膜14の上面側を適宜に研削し、図8に示すように、柱状電極13a、13cの上面を露出させ、且つ、この露出された柱状電極13a、13cの上面を含む封止膜14の上面を平坦化する。次に、図9に示すように、半導体ウエハ31の下面側を適宜に研削し、半導体ウエハ31の厚さを薄くする。
Next, the upper surface side of the sealing
次に、図10に示すように、半導体ウエハ31の下面に接着層3を接着する。接着層3は、エポキシ系樹脂等のダイボンド材からなるものであり、加熱加圧により、半硬化した状態で半導体ウエハ31の下面に固着される。次に、図11に示すように、封止膜14、半導体ウエハ31および接着層3をダイシングストリート32に沿って切断すると、下面に接着層3を有する半導体構成体2が複数個得られる。
Next, as shown in FIG. 10, the
次に、図11に示す半導体構成体2を用いて、図2に示す半導体装置を製造する場合の一例について説明する。この場合も、グランド信号用の接続パッド5bに関連する部分については、電源信号用の接続パッド5aに関連する部分とほぼ同様であるので、その説明は省略する。
Next, an example of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 2 using the
まず、図12に示すように、図2に示す完成された半導体装置を複数個形成することが可能な面積を有するガラス布基材エポキシ樹脂等からなるベース板1を準備する。ベース板1は、限定する意味ではないが、例えば、平面方形状である。なお、図12において、符号41で示す領域は、個片化するための切断ラインに対応する領域である。
First, as shown in FIG. 12, a
次に、ベース板1の上面の複数の半導体構成体配置領域に複数の半導体構成体2のシリコン基板4の下面に固着された接着層3を相互に離間させて接着する。ここでの接着は、加熱加圧により、接着層3を本硬化させる。
Next, the
次に、図13に示すように、半導体構成体2の周囲におけるベース板1の上面に格子状の絶縁層形成用シート21aをピン等で位置決めしながら配置する。格子状の絶縁層形成用シート21aは、例えば、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂中に補強材を分散させ、熱硬化性樹脂を半硬化状態にしてシート状となし、パンチング等により、複数の方形状の開口部を形成したものである。
Next, as shown in FIG. 13, a lattice-shaped insulating
次に、半導体構成体2および絶縁層形成用シート21aの上面に上層絶縁膜形成用シート22aを配置する。上層絶縁膜形成用シート22aは、例えば、ガラス布等にエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化性樹脂を半硬化状態にしてシート状となしたものである。
Next, the upper insulating
次に、一対の加熱加圧板42、43を用いて上下から絶縁層形成用シート21aおよび上層絶縁膜形成用シート22aを加熱加圧する。そして、その後の冷却により、半導体構成体2の周囲におけるベース板1の上面に方形枠状の絶縁層21が形成され、また、半導体構成体2および絶縁層21の上面に上層絶縁膜22が形成される。この場合、上層絶縁膜22の上面は、上側の加熱加圧板42の下面によって押さえ付けられるため、平坦面となる。
Next, the insulating
次に、図14に示すように、レーザビームを照射するレーザ加工により、半導体構成体2の4本の柱状電極13aを含む平面方形状の領域に対応する部分における上層絶縁膜22に平面方形状の開口部23aを形成し、且つ、半導体構成体2の柱状電極13cの上面中央部に対応する部分における上層絶縁膜22に平面円形状の開口部23cを形成する。この状態では、柱状電極13aの周囲における封止膜14の上面は平面方形状の開口部23aを介して露出されている。
Next, as shown in FIG. 14, a planar rectangular shape is formed on the upper insulating
次に、図15に示すように、上層絶縁膜22の開口部23aを介して露出された半導体構成体2の柱状電極13aおよび封止膜14の上面並びに上層絶縁膜22の開口部23cを介して露出された半導体構成体2の柱状電極13cの上面を含む上層絶縁膜22の上面全体に下地金属層44を形成する。この場合も、下地金属層44は、無電解メッキにより形成された銅層のみであってもよく、またスパッタにより形成された銅層のみであってもよく、さらにスパッタにより形成されたチタン等の薄膜層上にスパッタにより銅層を形成したものであってもよい。
Next, as shown in FIG. 15, the upper surface of the
次に、下地金属層44の上面にメッキレジスト膜45をパターン形成する。この場合、上部金属層26a、26c形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜45には開口部46a、46cが形成されている。次に、下地金属層44をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうことにより、メッキレジスト膜45の開口部46a、46c内の下地金属層44の上面に上部金属層26a、26cを形成する。
Next, a plating resist
この場合、銅メッキは下地金属層44の上面に等方的に形成されるため、上層絶縁膜22の開口部23a内における下地金属層44の上面に形成される上部金属層26aの最も薄い部分の厚さが図2に示す上部金属層26aの厚さと同じかそれ以上の厚さとなるようにする。次に、メッキレジスト膜45を剥離する。次に、上部金属層26a、26cの上面側を適宜に研削し、図16に示すように、上部金属層26a、26cの上面が面一となるようにする。
In this case, since the copper plating is isotropically formed on the upper surface of the
次に、上部金属層26a、26cをマスクとして該上部金属層26a、26c下以外の領域における下地金属層44をエッチングして除去すると、図17に示すように、上部金属層26a、26c下にのみ下地金属層25a、25cが残存される。この状態では、上部金属層26a、26cおよびその下に残存された下地金属層25a、25cにより、上層配線24a、24cが形成されている。
Next, when the
次に、図18に示すように、上層配線24a、24cを含む上層絶縁膜22の上面に、スクリーン印刷法やスピンコート法等により、ソルダーレジスト等からなるオーバーコート膜27を形成する。この場合、上層配線24aの上面の所定の4箇所および上層配線24cの接続パッド部に対応する部分におけるオーバーコート膜27には開口部28a、28cが形成されている。
Next, as shown in FIG. 18, an
次に、オーバーコート膜27の開口部28a、28c内およびその上方に半田ボール29a、29cを上層配線24aの上面の所定の4箇所および上層配線24cの接続パッド部に接続させて形成する。次に、図19に示すように、互いに隣接する半導体構成体2間における切断ライン41に沿って、オーバーコート膜27、上層絶縁膜22、絶縁層21およびベース板1を切断すると、図2に示す半導体装置が複数個得られる。
Next,
(第2実施形態)
図20はこの発明の第2実施形態としての半導体装置の透過平面図を示し、図21は図20に示す半導体装置の適当な部分の断面図を示す。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、半導体構成体2において、符号10a、10bで示す平面方形状の電源信号用およびグランド信号用の配線の上面の周辺部以外の領域に平面方形状の柱状電極13a、13bを配線10a、10bと同様にベタ状に設けた点である。
(Second Embodiment)
20 is a transparent plan view of a semiconductor device as a second embodiment of the present invention, and FIG. 21 is a cross-sectional view of an appropriate portion of the semiconductor device shown in FIG. This semiconductor device is different from the semiconductor device shown in FIGS. 1 and 2 in the
この場合、上層絶縁膜22の開口部23a、23bは、柱状電極13a、13bの上面の周辺部以外の領域に対応する部分に設けられている。そして、上層配線24a、24bは、上層絶縁膜22の開口部23a、23bを介して、柱状電極13a、13bの上面の周辺部以外の領域に接続されている。
In this case, the
このように、この半導体装置では、半導体構成体2の電源信号用の柱状電極13aおよびグランド信号用の柱状電極13bをベタ状としているので、当該柱状電極13a、13bを低抵抗化することができ、ひいては電流容量をより一層向上させることができる。
Thus, in this semiconductor device, since the
1 ベース板
2 半導体構成体
3 接着層
4 シリコン基板
5a、5b、5c 接続パッド
6 パッシベーション膜
8 保護膜
10a、10b、10c 配線
13a、13b、13c 柱状電極
14 封止膜
21 絶縁層
22 上層絶縁膜
23a、23b、23c 開口部
24a、24b、24c 上層配線
27 オーバーコート膜
29a、29b、29c 半田ボール
DESCRIPTION OF
Claims (24)
前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上に絶縁層を形成し、且つ、前記半導体構成体および前記絶縁層上に上層絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体構成体の共通柱状電極に対応する部分における前記上層絶縁膜に1つの第1の開口部を形成し、且つ、前記半導体構成体の柱状電極に対応する部分における前記上層絶縁膜に第2の開口部を形成する工程と、
前記上層絶縁膜上にベタ状の共通上層配線を前記上層絶縁膜の第1の開口部を介して前記半導体構成体の共通柱状電極に接続させて形成し、且つ、前記上層絶縁膜上に上層配線を前記上層絶縁膜の第2の開口部を介して前記半導体構成体の柱状電極に接続させて形成する工程と、
前記半導体構成体間における前記上層絶縁膜、前記絶縁層および前記ベース板を切断して半導体装置を複数個得る工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 On the base plate, each of the semiconductor substrate, a plurality of connection pads provided on the semiconductor substrate, an insulating film provided on the semiconductor substrate, and a common of the connection pads on the insulating film Common wiring provided in a solid shape so as to be connected to all of the connection pads in a region including a plurality of connection pads for signals, and wiring provided to be connected to the remaining connection pads on the insulating film And a step of disposing a plurality of semiconductor structures having a common columnar electrode provided on the common wiring and a columnar electrode provided on a connection pad portion of the wiring apart from each other;
Forming an insulating layer on the base plate around the semiconductor structure, and forming an upper insulating film on the semiconductor structure and the insulating layer;
A first opening is formed in the upper insulating film in a portion corresponding to the common columnar electrode of the semiconductor structure, and a second opening is formed in the upper insulating film in a portion corresponding to the columnar electrode of the semiconductor structure. Forming an opening of
A solid common upper layer wiring is formed on the upper insulating film so as to be connected to the common columnar electrode of the semiconductor structure through the first opening of the upper insulating film, and the upper layer is formed on the upper insulating film. Forming a wiring by connecting to a columnar electrode of the semiconductor structure through a second opening of the upper insulating film;
Cutting the upper insulating film, the insulating layer, and the base plate between the semiconductor structures to obtain a plurality of semiconductor devices;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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