JP2011165838A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封止膜の収縮応力による半導体ウエハの反りを低減する。
【解決手段】複数の接続パッド３を有する半導体ウエハ１に複数の外部接続用電極１７を形成し、外部接続用電極１７間に封止樹脂層２１を形成する。封止樹脂層２１中に外部接続用電極１７を貫通する開口部２３を有するシート状の封止部材を配置し、封止樹脂層２１を硬化する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。

ＣＳＰ（Chip Size Package）といわれる半導体装置を製造する方法として、例えば、次のような製造方法が知られている。複数の半導体形成領域内のそれぞれに集積回路が形成された半導体ウエハを準備し、集積回路に接続された接続パッドに電気的に接続される複数の外部接続用電極を形成する。次に、半導体ウエハ上における外部接続用電極の間にエポキシ樹脂等からなる封止膜を形成する。

封止膜は、いったん、外部接続用電極の上面を覆うように外部接続用電極の高さよりも厚く半導体基板上の全面に塗布される。次に、封止膜の上部を研削して柱状の外部接続用電極の上面を露出する。露出された外部接続用電極の上面に半田ボールを搭載し、リフロー処理により外部接続用電極に接合する。この後、半導体ウエハをダイシングして、半導体装置形成領域毎に分離して複数の半導体装置を同時に得る（例えば、特許文献１参照）。
上記おいて、封止膜は、半導体装置の半田ボールを回路基板の接続端子にボンディングする際、半導体装置と回路基板の熱膨張係数の差に起因して外部接続用電極に作用する応力集中を緩和する。また、外部環境から半導体装置を保護する。

特開２００８−２１８７３１号公報

上記のような半導体装置において、半導体装置の薄型化のため半導体基板を薄くすると、封止膜を熱硬化した後の収縮応力により、半導体基板に反りが発生する。半導体基板の反りが大きくなると、外部接続用電極上に半田ボールを搭載する際の位置決め、外部接続用電極上面への半田ボールの載置、あるいは半導体基板裏面へのマーキング等、以降の作業が困難となる。このため、半導体基板の厚さが薄い場合でも半導体基板の反りが大きくならない方法の開発が求められている。

請求項１に記載の発明に係る半導体装置は、複数の接続パッドを有する半導体基板と、前記接続パッドに電気的に接続された複数の外部接続用電極と、前記各外部接続用電極を貫通する開口部を有する予め硬化された封止部材および前記封止部材の前記開口部内に充填され前記各外部接続用電極の周囲を被覆する未硬化の封止樹脂層を硬化させた封止樹脂層を含む封止膜と、を具備することを特徴とする。
請求項２に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の半導体装置において、前記封止樹脂層は、前記未硬化の封止樹脂層中に、前記封止部材を配置した後、前記未硬化の封止樹脂層を硬化してなるものであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の半導体装置において、前記封止部材は、前記封止樹脂層と同一の材料からなることを特徴とする。
請求項４に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止部材および前記封止樹脂層は熱硬化性樹脂により形成されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止樹脂層中にシリカが分散されていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止部材の周側面の一部は前記半導体基板の周側面の内側に位置し、前記半導体基板の周側面の内側に位置する前記封止部材の周側面の一部は前記封止樹脂層により被覆されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止部材は前記外部接続用電極が形成されていない前記半導体基板上の領域にも開口部を有することを特徴とする。
請求項８に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止部材は、前記外部接続用電極を貫通する複数の開口部を連結する連結開口部を有することを特徴とする。
請求項９に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止部材は、前記外部接続用電極を貫通する開口部とは平面サイズが異なる別の開口部を有することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止部材の上面は、前記外部接続用電極の上面と同一面かあるいは、数μｍ以下の範囲で前記外部接続用電極の上面より高いことを特徴とする。
請求項１１に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記半導体基板と前記外部接続用電極間に、前記接続パッドの一部を露出する開口部を有する絶縁膜を有し、前記絶縁膜上に前記接続パッドに接続された配線が形成され、前記外部接続用電極は前記配線上に形成されていることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、複数の接続パッドおよび前記接続パッドに接続された複数の外部接続用電極を有する半導体基板上に、未硬化の封止樹脂層を形成し、前記各外部接続用電極を貫通する開口部を有する予め硬化された封止部材を、前記未硬化の封止樹脂層中に配置した後、前記未硬化の封止樹脂層を硬化する工程を含むことを特徴とする。
請求項１３に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体基板上に未硬化の封止樹脂層を形成する工程は、印刷法またはディスペンサ法のいずれかの方法によることを特徴とする。
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１２乃至１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、前記各外部接続用電極を貫通する開口部を有する予め硬化された封止部材を、前記未硬化の封止樹脂層中に配置する工程における前記封止部材の厚さは、前記外部接続用電極の高さよりも厚いことを特徴とする。
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１２乃至１４に記載の半導体装置の製造方法において、前記未硬化の封止樹脂層を形成し、予め硬化された封止樹脂層を、未硬化の封止樹脂層中に配置する工程は、前記予め硬化された封止部材の上面および前記未硬化の封止樹脂層の上面を前記外部接続用電極の上面より高い位置に形成する工程、前記未硬化の封止樹脂層を硬化する工程、および前記封止部材および硬化された前記封止樹脂層の上部を研削する工程を含むことを特徴とする。
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１２乃至１５に記載の半導体装置の製造方法において、前記接続パッドに接続された複数の外部接続用電極を有する配線基板は前記接続パッドと前記外部接続用電極を接続する配線を有し、前記外部接続用電極は前記配線のパッド部上に形成することを特徴とする。
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に記載の半導体装置の製造方法において、前記封止樹脂層を前記配線の上面を覆って形成する工程を含むことを特徴とする。
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１２乃至１７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、前記封止部材の周側面の一部は前記半導体基板の周側面の内側に位置し、前記半導体基板の周側面の内側に位置する前記封止部材の周側面の一部は前記封止樹脂層により被覆されていることを特徴とする。
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１２乃至１８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、前記封止部材は前記外部接続用電極が形成されていない前記半導体基板上の領域にも開口部を有することを特徴とする。

封止膜にシート状の封止部材が含まれているため、封止膜の収縮応力を小さくすることができ、半導体基板の反りを低減することができる。

この発明の半導体装置をダイシングにより切断する前の半導体ウエハの平面図。 図１に図示された半導体装置形成領域の拡大平面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線切断拡大断面図。 （ａ）は図３に図示された封止部材の平面図、（ｂ）は封止部材の断面図。 本発明の半導体装置の製造方法に係り、最初の工程を説明するための拡大断面図。 図５に続く工程を説明するための拡大断面図。 図６に続く工程を説明するための拡大断面図。 図７に続く工程を説明するための拡大断面図。 図８に続く工程を説明するための拡大断面図。 図９に続く工程を説明するための拡大断面図。 図１０に続く工程を説明するための拡大断面図。 図１１に続く工程を説明するための拡大断面図。 図１２に続く工程を説明するための拡大断面図。 図１３に続く工程を説明するための拡大断面図。 図１４に続く工程を説明するための拡大断面図。 図１５に続く工程を説明するための拡大断面図。 図１６に続く工程を説明するための拡大断面図。 本発明の封止部材の変形例１を示す拡大平面図。 本発明の封止部材の変形例２を示す拡大平面図。 本発明の封止部材の変形例３を示す拡大平面図。

以下、この発明の半導体装置について説明をする。
図１はこの発明の半導体装置をダイシングにより切断する前の半導体ウエハの平面図であり、図２は、図１に図示された半導体装置形成領域Ａの一実施形態を示す拡大平面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線切断拡大断面図である。半導体装置１０は、半導体ウエハ１上に行方向および列方向に、マトリクス状に配列されて形成される。半導体装置１０は、後述する最終工程、すなわち、半田ボールを形成した後、半導体ウエハ１をダイシングライン２で切断することにより、同時に多数個が得られる。

図２は、図１に二点鎖線で図示された半導体装置形成領域Ａ、すなわち、一対の行方向のダイシングライン２と一対の列方向のダイシングライン２により囲まれた領域内の拡大平面図を示す。半導体装置形成領域Ａ内には、四つの側辺の各側辺に沿って接続パッド３が配列され、接続パッド３が配列された領域の内側には多数の外部接続用電極１７が配列されている。外部接続用電極１７は、通常は、半導体装置形成領域Ａの周側辺から中心に向かう環状に配列されるが、これとは異なるように配列されることもある。

外部接続用電極１７と接続パッド３とは配線１５により接続されている各配線１５の外部接続用電極１７に対応する部分には、外部接続用電極１７の直径とほぼ同一サイズか、僅かに大きいサイズのパッド部１５ａ（図３参照）が形成されており、各外部接続用電極１７は、配線１５のパッド部１５ａ上に形成される。
以下、図３を参照して半導体装置１０の詳細について説明をする。

半導体装置１０は、例えば、シリコン基板などの半導体基板１１を有する。半導体基板の１１の厚さは、例えば、１５０〜４００μｍ程度である。半導体基板１１の主面（上面）側には、集積回路１１ａが形成されている。半導体基板１１の主面上には、集積回路１１ａに接続された複数の接続パッド３が形成されている。接続パッド３は、例えば、アルミニウム系金属で形成されている。また、半導体基板１１の主面上には、接続パッド３の中央部を露出する開口部４ａを有する第１の絶縁膜４が形成されている。第１の絶縁膜４は、酸化シリコン、窒化シリコンなどの無機材料で形成されており、その周側面は、半導体基板１１の周側面から少し引っ込んだ位置にある。

第１の絶縁膜４上に、第２の絶縁膜１２が形成されている。第２の絶縁膜１２は、ポリイミド系樹脂、ＰＢＯ（Poly-Phenylene-Benzobisoxazole；ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）系樹脂等の有機樹脂材料によって形成されている。第２の絶縁膜１２にも、接続パッド３の中央部を露出する開口部１２ａが形成されている。第２の絶縁膜１２の開口部１２ａは、第１の絶縁膜４の開口部４ａより小さいサイズに形成され、第１の絶縁膜４の開口部４ａ近傍を覆っている。但し、第２の絶縁膜１２の開口部１２ａは、第１の絶縁膜４の開口部４ａより大きくするか、または同一寸法とすることもできる。第２の絶縁膜１２の周側面は、第１の絶縁膜４の周側面と同一の位置にあり、第１の絶縁膜４の周側面と共に半導体基板１１の周側面から少し引っ込んでいる。

第２の絶縁膜１２上には、一端側が第２の絶縁膜１２の開口部１２ａを介して接続パッド３に接続された配線１５が形成されている。配線１５は、第１の配線１３と第１の配線１３上に形成された第２の配線１４の二層構造を有する。第１の配線１３および第２の配線１４は、例えば、銅系金属により形成することができる。配線１５は、二層構造に限らず、三層以上の積層構造とすることもできる。その場合には、例えば、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）またはチタンとタングステンの合金などからなる金属層を１層以上介在させる。

配線１５のパッド部１５ａ上には外部接続用電極１７が形成されている。外部接続用電極１７は平坦な上面１７ａを有し、例えば、直径１５０〜３００μｍ、高さ６０〜１２０μｍの円柱形状を有し、銅系金属等の導電性金属で形成されている。第２の絶縁膜１２上における外部接続用電極１７の外周側面の周囲領域、換言すれば、外部接続用電極１７の間には、封止膜２０が形成されている。

封止膜２０は、シート状の封止部材２２と封止樹脂層２１とから構成される。シート状の封止部材２２は、例えば、エポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂等の熱硬化型樹脂で形成されている。詳細は後述するが、封止部材２２は、予め、型に成形用樹脂を注入して作製するモールド法、例えば、圧縮成形等により形成される。封止部材２２の上面の高さ２２ａは外部接続用電極１７の上面１７ａと同一面か、または外部接続用電極１７の上面１７ａより数μｍ以下の範囲で高い位置となっている。図４（ａ）に封止部材２２の拡大平面図を、また、図４（ｂ）に封止部材２２の拡大断面図を示す。

封止部材２２は外部接続用電極１７に対応して外部接続用電極１７を嵌入する複数の開口部２３を有している。開口部２３は、外部接続用電極１７の配列に対応してマトリクス上に配列されている。封止部材２２には、図２を参照して、外部接続用電極２３が形成されていない半導体基板１１の領域にも開口部２３ａが形成されている。

封止樹脂層２１は、半導体基板１１の主面と配線１５の上面との間、および第２の絶縁膜１２の上面と配線１５の上面との間に充填された下層部２１ａと、封止部材２２の各開口部２３内に充填された上層部２１ｂとを含む。封止樹脂層２１は、例えば、エポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂等の熱硬化型樹脂等により形成されており、上面２１ｃは封止部材２２の上面２２ａと同一面となっている。封止樹脂層２１は、図示はしないが、シリカ等の無機材料からなるフィラーが含まれている。

封止部材２２と封止樹脂層２１は、限定する意味ではないが、両部材の融合による結合強度面から同一の材料であることが望ましい。このため、封止樹脂層２１にシリカ等の無機材料からなるフィラーが分散されている場合には、封止部材２２にも、同一の材料のフィラーを分散してもよい。

封止部材２２は、予め、モールド法等により硬化された成形体であるので、硬化過程における収縮は封止樹脂層２１のみに生じる。従って、封止膜２０の収縮応力を小さいものとすることができる。封止膜２０の周側面は、すなわち、封止部材２２の周側面、および封止樹脂層２１の周側面は、半導体基板１１の周側面と同一位置にあり、封止樹脂層２１の下層部２１ａは、第１の絶縁膜４および第２の絶縁膜１２の周囲における半導体基板１１上にも形成され、第１の絶縁膜４の周側面および第２の絶縁膜１２の周側面を覆っている。

外部接続用電極１７の上面１７ａの中央部には半田ボール２９が形成されている。半田ボール２９は、外部接続用電極１７の外形（直径）より少し大きい外形（直径）を有する。外部接続用電極１７の直径が１５０〜２５０μｍの場合、半田ボール２９の直径は、最大部分において、２００〜３００μｍ程度である。

次に、図５〜図１７を参照して図１および図２に図示される本発明の半導体装置１０の製造方法の一実施形態を説明する。
先ず、図５に図示されるように、完成された半導体装置１０の半導体基板１１の厚さより厚い、例えば、厚さ５００μｍ以上の半導体ウエハ１を準備する。半導体ウエハ１には、各半導体装置形成領域Ａ内に集積回路１１ａと、この集積回路１１ａに接続された接続パッド３と、接続パッド３の中央部を露出する開口部４ａを有し、半導体ウエハ１の主面を覆う第１の絶縁膜４が形成されている。接続パッド３は、例えば、アルミニウム系金属により形成されている。

第１の絶縁膜４は酸化シリコンまたは窒化シリコン等の無機材料からなるもので、半導体上ウエハ１の全面に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により第１の絶縁膜４を成膜した後、第１の開口部４ａを形成する。また、同時に、第１の絶縁膜４の周側面がダイシングライン２より少し引っ込んだ位置となるように周囲を除去する。第１の絶縁膜４の第１の開口部４ａ内および第１の絶縁膜４の周側面の周囲を除去するパターニングは、一般に知られたフォトリソグラフィ技術により行うことができる。

次に、図６に図示されるように、第１の絶縁膜４上に第２の絶縁膜１２を形成する。ポリイミド系樹脂またはＰＢＯ系樹脂等の有機樹脂を、第１の絶縁膜４上および接続パッド３上にべた状に塗布する。塗布の方法は、スピンコーティング法、スクリーン印刷法、スキャン塗布法等、適宜な方法を用いることができる。有機樹脂をべた状に塗布した後、フォトリソグラフィ技術によって、接続パッド２の中央部を露出する開口部１２ａを形成すると共に、第２の絶縁膜１２の周側面がダイシングライン２より少し引っ込んだ位置となるように周囲を除去する。この場合、第２の絶縁膜１２の開口部１２ａは、第１の絶縁膜４の開口部４ａよりも小さいサイズに形成する。

次に、図７に図示されるように、第１の配線１３を形成するための金属膜１３Ａおよび第２の配線１４を形成する。第２の絶縁膜１２上全面および第２の絶縁膜１２の開口部１２ａから露出する接続パッド３上にスパッタ法または無電解めっき法により、例えば、銅系金属からなる金属膜１３Ａを形成する。金属膜１３Ａは、ダイシングライン２およびその近傍に対応する半導体ウエハ１上にも形成される。この金属膜１３Ａ上にフォトレジスト膜４１を塗布し、このフォトレジスト膜４１に、フォトリソグラフィ技術により、形成しようとする第２の配線１４の形状の開口４１ａを形成する。そして、金属膜１３Ａを電流路として電解めっきを行い、開口４１ａ内における金属膜１３Ａ上に第２の配線１４を形成する。この状態を図７に図示する。この後、フォトレジスト膜４１を剥離する。

次に、金属膜１３Ａ上および第２の配線１４上にドライフォトレジストフィルムからなるフォトレジスト膜４２を形成する。このフォトレジスト膜４２は、その上面が、形成する外部接続用電極１７の上面より高い位置となるように、外部接続用電極１７の高さより大きい厚さに形成する。そして、フォトリソグラフィ技術により、フォトレジスト膜４２に形成しようとする外部接続用電極１７の形状の開口４２ａを形成するに。図８には、フォトレジスト膜４２に外部接続用電極１７の開口４２ａが形成された状態が図示されている。

次に、金属膜１３Ａを電流路として電解めっきを行い、フォトレジスト膜４２の開口４２ａ内における第２の配線１４上に外部接続用電極１７を形成する。この状態を図９に図示する。次に、フォトレジスト膜４２を剥離し、第２の配線１４をマスクとして、金属膜１３Ａをエッチングする。これにより第２の配線１４と同一パターンを有する第１の配線１３が形成される。つまり、第１の配線１３上に第２の配線１４が積層された配線１５が形成される。この状態を図１０に図示する。

次に、封止膜２０を形成する。封止膜２０は、封止部材２２および封止樹脂層２１が一体化されて形成されているものである。半導体ウエハ１の主面上、第２の絶縁膜１２上、配線１５上に封止樹脂層２１を塗布する。封止樹脂層２１としては、限定するものではないが、エポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂等の熱硬化型樹脂にシリカ等の無機材料からなるフィラーが含まれているものが望ましい。印刷法、特に、スクリーン印刷法、ディスペンサ法等により、半導体ウエハ１の主面上および第２の絶縁膜１２上における外部接続用電極１７の間に封止樹脂層２１を充填する。未硬化の封止樹脂層２１の厚さは、外部接続用電極１７の高さとほぼ同じか、または、多少、薄い程度でよい。多少、厚く形成しても構わない。

また、予め、熱硬化型樹脂を成形材料として、硬化温度以上の温度で成形され、シート状の封止部材２２を準備し、外部接続用電極１７の間に封止樹脂層２１が充填された半導体ウエハ１の上方に配置する。封止部材２２は開口部２３が形成され、その厚さは外部接続用電極１７の高さよりも厚く形成されている。この状態を図１１に示す。

そして、封止部材２２の開口部２３の中心を外部接続用電極１７の中心に一致するように位置決めして、封止部材２２を加圧し、図１２に図示するように、封止樹脂層２１中に降下する。これにより、封止部材２２の下面は配線１５の上面に当接する。また、封止樹脂層２１の上層部２１ｂの一部は、封止部材２２の開口部２３から封止部材２２の上面２２ａ上に溢れる。この状態を図１２に示す。

次に、封止膜２０の封止樹脂層２１を熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱して硬化する。封止樹脂層２１は、硬化過程において大きく収縮するため、この封止樹脂層２１の収縮応力により半導体ウエハ１に反りが生じる。封止樹脂層２１が常温硬化型である場合には、加熱する必要はないが、硬化過程において大きく収縮することは同じであり、やはり、半導体ウエハ１に反りが生じる。しかし、本発明においては、封止膜２０は、予め成形により硬化された封止部材２２を含んでいるため、封止樹脂層２１の収縮応力は小さい。このため、その分、半導体ウエハ１の反りを小さくすることができる。

封止樹脂層２１は、硬化により封止部材２２と結合して一体化する。封止樹脂層２１と封止部材２２の結合強度を大きくするため、封止樹脂層２１と封止部材２２は同一の材料で形成することが望ましい。
封止膜２０を硬化した後は、図１３に図示するように、封止樹脂層２１および封止部材２２の上部を研削して、外部接続用電極１７の上面１７ａを露出させる。この状態では、封止部材２２の上面２２ａおよび封止樹脂層２１の上面２１ｃは、外部接続用電極１７の上面１７ａと同一面となっている。

外部接続用電極１７は、電解めっきにより形成するため、それぞれ、高さが異なり、また、各外部接続用電極１７の上面１７ａにはかなり大きな凹凸が形成されている。従って、外部接続用電極１７の上面１７ａを露出する工程では、封止部材２２および封止樹脂層２１と共に外部接続用電極１７の上部側を研削する。外部接続用電極１７は銅系金属などの軟質の金属で形成されているので、外部接続用電極１７の上面１７ａを研削する工程において、図１３には図示されていないが、外部接続用電極１７の上面１７ａの周囲にバリのようなダレができる。このダレを有する外部接続用電極１７の上面１７ａ上に半田ボールを搭載してリフロー処理をすると、半田ボールが異形となり、外部端子に半田付けした場合、十分な接合強度を得ることができない。

このため、次に、外部接続用電極１７の上面１７ａをエッチングしてダレと共に外部接続用電極１７の上部側を除去する。この工程により、外部接続用電極１７の上面１７ａは封止部材２２の上面２２ａおよび封止樹脂層２１の上面２１ｃより数μｍ程度以下の範囲で低くなる。なお、外部接続用電極１７の上面１７ａを研削しない場合、例えば、封止膜２０を外部接続用電極１７の高さよりも低く形成する、あるいはモールド法により封止膜２０の上面を外部接続用電極１７の上面１７ａと実質的に同一面に形成する場合等は、ダレを除去するための外部接続用電極１７の上面１７ａをエッチングする工程は不要である。

次に、外部接続用電極１７の上面１７ａ上にフラックス層を印刷法等により形成する（図示せず）。そして、このフラックス層上に半田ボール２９を搭載し、リフロー炉に収容してリフロー処理を行う。このリフロー処理により、半田ボール２９が外部接続用電極１７の上面１７ａに接合される。この状態を図１４に示す。上記におけるフラックス層の形成に替えて、金またはニッケルなどの半田にぬれ性を示す金属層を形成する表面処理を行うようにしてもよい。

次に、図１５に示すように、半田ボール２９の高さよりも厚い接着テープ４３を封止膜２０の上面２０ａに貼り付ける。接着テープ４３は、例えば、紫外線硬化型接着剤を用い、半田ボール２９の最上部を含む全体を覆うように貼り付ける。接着テープ４３の厚さは、例えば、半田ボール２９の高さより２０μｍ程度以上厚いものが望ましい。

そして、接着テープ４３を支持部材として、半導体ウエハ１の裏面を研削する。研削は、最終の半導体基板１１の厚さ、例えば、１５０〜４００μｍ程度となるまで行う。図１６は、半導体ウエハ１の裏面の研削が終了した状態を示す。
次に、研削された半導体ウエハ１の裏面をダイシングテープ４４に貼り付ける。そして、接着テープ４３に紫外線を照射して接着テープ４３硬化させ、接着テープ４３をピーリング法により剥離する。この状態を図１７に示す。
そして、封止部材２２、封止樹脂層２１および半導体ウエハ２０をダイシングライン２で切断することにより、図１に図示された半導体装置１０を複数個、同時に得ることができる。

上述した如く、本発明の半導体装置は、封止膜２０に、シート状に形成された封止部材が含まれているため、封止樹脂層２１を硬化する際の封止樹脂層２１の収縮応力を小さくすることができ、半導体ウエハ１の反りを小さくすることができる。また、封止部材２２と封止樹脂層２１とを同一の材料により形成することにより封止部材２２と封止樹脂層２１の結合強度を大きくすることができる。さらに、この場合、外部接続用電極１７の上面１７ａを露出するため封止部材２２と封止樹脂層２１の上面を研削する作業も容易である。

（封止部材の変形例１）
図１８は、図４（ａ）に図示された封止部材の変形例１を示す平面図である。同図において、二点鎖線は半導体基板１１の周側面であり、ダイシングライン２に対応する。この変形例１の特徴は、封止部材２２の周側面２４が、４箇所の角部２５を除いて半導体基板１１の周側面よりも内側に位置する点である。

変形例１に示す封止部材２２は、半導体ウエハ１に対応する平面サイズに成形されるが、成形された状態では、隣接する封止部材２２Ａとは、相互に角部２５のみで連結され、周側面２４間は開口が形成されている。そして、半導体ウエハ１上に形成された封止樹脂層２１中に配置した状態で、ダイシングライン２に沿って、角部２５を切断することにより、相互に分離される。変形例１に示す封止部材２２では、周側面２４を封止樹脂層２１で被覆することが可能となるので、封止部材２２と封止樹脂層２１の結合強度が向上する。

（封止部材の変形例２）
図１９は、図４（ａ）に図示された封止部材の変形例２を示す平面図である。この変形例２の特徴は、封止部材２２が、開口部２３とは異なる平面形状および平面サイズの開口部２６を有することである。すなわち、封止部材２２の中央部には、平面形状がほぼ矩形で、サイズが開口部２３よりも大きい開口部２６が形成されている。

大きな形状の開口部２６をすることにより、封止樹脂層２１中に封止部材２２を下降する工程の効率を向上することができる。開口部２６の平面サイズを余り大きくすると、半導体ウエハ１の反りが大きくなるので、この点に留意して、各半導体装置の外部接続用電極１７の大きさ、数量、配置に応じて形状、サイズを変化させることができる。

（封止部材の変形例３）
図２０は、図４（ａ）に図示された封止部材の変形例３を示す平面図である。この変形例３の特徴は、封止部材２２の開口部を、１行のすべての開口部２３が連結部２７で連結された連結開口部２８とした点である。また、封止部材２２の角部を斜めにカットして傾斜側面２９とした点である。

１行毎に開口部２３が連結された連結開口部２８とすることにより、変形例２と同様、封止樹脂層２１中に封止部材２２を下降する工程の効率を向上することができる。また、角部を傾斜側面２９とすることにより、角部に衝撃があった場合の封止部材２２の破損や剥離を防止することができる。角部の傾斜側面は、成形時に形成しておく。

開口部２３の連結は、１行単位とすることに限られるものではない。各行毎に、複数の連結開口部２８が形成されるように、もっと少ない数の開口部２３のみを連結するようにしてもよい。また、隣接する列の開口部２３と連結するようにしてもよい。また、斜めに位置する開口部２３同士を連結する、すなわち、半導体基板の周側面に対して連結開口部が傾斜する方向に延出されるようにしてもよい。

上述した封止部材２２の変形例１〜３を相互に組み合わせた封止部材とすることもできる。
なお、上記実施形態では、封止部材２１を配線１５に当接する構造としたが、封止部材２２は、配線１５と離間するようにしてもよい。また、封止部材２２の厚さを外部接続用電極１７とほぼ同じ厚さとしたが、封止部材２２の厚さを外部接続用電極１７の高さより薄くし、上面２２ａ上を封止樹脂層２１が覆う構造としてもよい。

また、上記実施形態では、半導体ウエハ１を切断して個々の半導体装置を得る前に、各半導体装置形成領域Ａ内における外部接続用電極１７上に半田ボール２９を形成するものであった。しかし、半田ボール２９は、半導体装置１０がボンディングされる回路基板の接続端子上に形成しておいてもよい。

また、外部接続用電極１７は、接続パッド３に接続された配線１５上に形成する構造であった。しかし、外部接続用電極１７を、直接、接続パッド３上に形成するようにしてもよい。

第１の絶縁膜４および第２の絶縁膜１２を単層とすることもできる。単層とする場合、酸化シリコン等の無機材料からなる液状の樹脂、またはポリイミド系樹脂、ＰＢＯ樹脂などの有機樹脂のいずれかを用いて、スピンコート法、スクリーン印刷法などにより形成する。

配線１５は、第１の配線１３および第２の配線１４の二層積層構造の他、三層積層構造とすることができることは記載したが、スパッタ法あるいは無電解めっき法等により単層として形成することもできる。

その他、本発明の半導体装置は発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して構成することが可能であり、要は、複数の接続パッドを有する半導体基板と、接続パッドに電気的に接続された複数の外部接続用電極と、半導体基板上に設けられ、少なくとも各外部接続用電極を貫通する開口部を有するシート状の封止部材および封止部材の前記開口部内に充填され各外部接続用電極の周囲を被覆する封止樹脂層を含む封止膜と、を具備するものであればよい。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、複数の接続パッドおよび接続パッドの一部を露出する開口部を有する絶縁膜が形成された半導体基板を準備する工程と、絶縁膜の開口部を介して接続パッドに接続された複数の外部接続用電極を形成する工程と、半導体基板上に、少なくとも各外部接続用電極を貫通する開口部を有するシート状の封止部材および封止部材の前記開口部内に充填され各外部接続用電極の周囲を被覆する封止樹脂層を含む封止膜を形成する工程と、を含む方法であればよい。

１ 半導体ウエハ
２ ダイシングライン
３ 接続パッド
４ 第１の絶縁膜
１０ 半導体装置
１１ 半導体基板
１２ 第２の絶縁膜
１５ 配線
１７ 外部接続用電極
２０ 封止膜
２１ 封止樹脂層
２２ 封止部材
２９ 半田ボール

Claims (19)

1. 複数の接続パッドを有する半導体基板と、
   前記接続パッドに電気的に接続された複数の外部接続用電極と、
   前記各外部接続用電極を貫通する開口部を有する予め硬化された封止部材および前記封止部材の前記開口部内に充填され前記各外部接続用電極の周囲を被覆する未硬化の封止樹脂層を硬化させた封止樹脂層を含む封止膜と、
   を具備することを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置において、前記封止樹脂層は、前記未硬化の封止樹脂層中に、前記封止部材を配置した後、前記未硬化の封止樹脂層を硬化してなるものであることを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１に記載の半導体装置において、前記封止部材は、前記封止樹脂層と同一の材料からなることを特徴とする半導体装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止部材および前記封止樹脂層は熱硬化性樹脂により形成されていることを特徴とする半導体装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止樹脂層中にシリカが分散されていることを特徴とする半導体装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止部材の周側面の一部は前記半導体基板の周側面の内側に位置し、前記半導体基板の周側面の内側に位置する前記封止部材の周側面の一部は前記封止樹脂層により被覆されていることを特徴とする半導体装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止部材は前記外部接続用電極が形成されていない前記半導体基板上の領域にも開口部を有することを特徴とする半導体装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止部材は、前記外部接続用電極を貫通する複数の開口部を連結する連結開口部を有することを特徴とする半導体装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止部材は、前記外部接続用電極を貫通する開口部とは平面サイズが異なる別の開口部を有することを特徴とする半導体装置。
10. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記封止部材の上面は、前記外部接続用電極の上面と同一面かあるいは、数μｍ以下の範囲で前記外部接続用電極の上面より高いことを特徴とする半導体装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記半導体基板と前記外部接続用電極間に、前記接続パッドの一部を露出する開口部を有する絶縁膜を有し、前記絶縁膜上に前記接続パッドに接続された配線が形成され、前記外部接続用電極は前記配線上に形成されていることを特徴とする半導体装置。
12. 複数の接続パッドおよび前記接続パッドに接続された複数の外部接続用電極を有する半導体基板上に、未硬化の封止樹脂層を形成し、前記各外部接続用電極を貫通する開口部を有する予め硬化された封止部材を、前記未硬化の封止樹脂層中に配置した後、前記未硬化の封止樹脂層を硬化する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. 請求項１２に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体基板上に未硬化の封止樹脂層を形成する工程は、印刷法またはディスペンサ法のいずれかの方法によることを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. 請求項１２乃至１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、前記各外部接続用電極を貫通する開口部を有する予め硬化された封止部材を、前記未硬化の封止樹脂層中に配置する工程における前記封止部材の厚さは、前記外部接続用電極の高さよりも厚いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
15. 請求項１２乃至１４に記載の半導体装置の製造方法において、前記未硬化の封止樹脂層を形成し、予め硬化された封止樹脂層を、未硬化の封止樹脂層中に配置する工程は、前記予め硬化された封止部材の上面および前記未硬化の封止樹脂層の上面を前記外部接続用電極の上面より高い位置に形成する工程、前記未硬化の封止樹脂層を硬化する工程、および前記封止部材および硬化された前記封止樹脂層の上部を研削する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
16. 請求項１２乃至１５に記載の半導体装置の製造方法において、前記接続パッドに接続された複数の外部接続用電極を有する配線基板は前記接続パッドと前記外部接続用電極を接続する配線を有し、前記外部接続用電極は前記配線のパッド部上に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
17. 請求項１６に記載の半導体装置の製造方法において、前記封止樹脂層を前記配線の上面を覆って形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
18. 請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、前記封止部材の周側面の一部は前記半導体基板の周側面の内側に位置し、前記半導体基板の周側面の内側に位置する前記封止部材の周側面の一部は前記封止樹脂層により被覆されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
19. 請求項１２乃至１８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、前記封止部材は前記外部接続用電極が形成されていない前記半導体基板上の領域にも開口部を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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