JP2015056458A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラックの発生を抑制することにより信頼性を向上させた半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態の半導体装置は、電極パッド１１を有する半導体チップ１と、半導体チップ１上に設けられ、電極パッド１１の少なくとも一部を露出させる開口部３０を有する絶縁樹脂層３と、接続パッド４１を有し、電極パッド１１に電気的に接続されるように絶縁樹脂層３上に設けられた配線層４と、絶縁樹脂層３上および配線層４上に設けられ、接続パッド４１の一部を露出させる開口部５２と接続パッド４１の周縁を覆う被覆部５１とを有する絶縁樹脂層５と、開口部３０で接続パッド４１に電気的に接続された外部接続端子６とを具備する。被覆部５１の幅は、接続パッド４１の径の２．５％以上である。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体装置に関する。

半導体装置のパッケージ構造の一つとして、ウエハレベルでパッケージ構造を形成した半導体パッケージ（Ｗａｆｅｒ ｌｅｖｅｌ Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ：ＷＬＣＳＰ）が実用化されている。ＷＬＣＳＰ構造の半導体装置の一例では、半導体チップの電極パッドに電気的に接続されるように再配線層を形成し、電極パッドを再配置することが行われている。具体的には、半導体チップの電極パッド上に再配線層を設け、再配線層が有する接続パッド上に下地金属層（Ｕｎｄｅｒ Ｂａｍｐ Ｍｅｔａｌ：ＵＢＭ）を設け、その上にはんだバンプを設ける。このとき、接続パッド上に開口部を有する絶縁樹脂層が設けられ、該開口部において接続パッドと下地金属層とが電気的に接続される。ＷＬＣＳＰ構造を採用することにより、例えば小型化、高密度実装化、低コスト化等を実現することができる。また、外部接続端子を半導体チップの平面領域の外側まで設けた、いわゆるファンアウト型のＷＬＣＳＰ構造を採用することにより外部接続端子数を増加することもできる。

ＷＬＣＳＰ構造の半導体装置において、再配線層に起因してクラックが発生しやすいといった問題がある。特に熱サイクル試験（ＴＣＴ）等の信頼性試験を実施した際に、例えば再配線層と絶縁樹脂層との熱膨張係数の違いによって接続パッドと絶縁樹脂層との界面が剥離したり、また界面の剥離が起点となってクラックが進行しやすいという課題がある。クラックが発生することにより、配線が破断する等信頼性を低下させる要因となるため、クラックの発生を抑制することが求められている。

米国特許出願公開第２０１１／２１５４７８号明細書

本発明が解決しようとする課題は、クラックの発生を抑制することで信頼性をより向上させた半導体装置を提供することである。

実施形態の半導体装置は、電極パッドを有する半導体チップと、半導体チップの電極パッドを有する面の少なくとも一部が露出するように、半導体チップが埋め込まれた第１の絶縁樹脂層と、半導体チップおよび第１の絶縁樹脂層上に設けられ、電極パッドの少なくとも一部を露出させる第１の開口部を有する第２の絶縁樹脂層と、接続パッドを有し、第１の開口部において第１の電極パッドに電気的に接続されるように第２の絶縁樹脂層上に設けられた配線層と、第２の絶縁樹脂層および配線層上に設けられ、接続パッドの一部を露出させる第２の開口部と接続パッドの周縁を覆う被覆部とを有する第３の絶縁樹脂層と、第２の開口部において接続パッドに電気的に接続された外部接続端子とを具備する。被覆部の幅は、接続パッドの径の２．５％以上である。

第１の実施形態による半導体装置を示す上面図および断面図である。 図１（Ｂ）に示す半導体装置の一部を拡大して示す断面図である。 図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。 第２の実施形態による半導体装置を示す上面図および断面図である。 図７に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図７に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。

以下、実施形態の半導体装置について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。説明中の上下等の方向を示す用語は、特に明記が無い場合には後述する半導体基板の回路形成面側を上とした場合の相対的な方向を指し示し、重力加速度方向を基準とした現実の方向と異なる場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による半導体装置を示す図であり、図１（Ａ）は上面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の線分Ａ−Ｂにおける断面図である。また、図２は、図１（Ｂ）に示す半導体装置の一部（領域２０）を拡大して示す断面図である。図１および図２では、ファンアウト型の半導体装置について説明する。

＜半導体装置の構造例＞
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す半導体装置は、半導体チップ１と、半導体チップ１が埋め込まれた絶縁樹脂層２と、半導体チップ１および絶縁樹脂層２上に設けられた絶縁樹脂層３と、絶縁樹脂層３上に設けられた再配線層４と、絶縁樹脂層３上および再配線層４上に設けられた絶縁樹脂層５と、配線層４に電気的に接続された外部接続端子６と、を具備する。さらに、図１（Ｂ）に示すように、半導体チップ１が設けられていない絶縁樹脂層２の面に金属板７を設けてもよい。金属板７を設けることにより、半導体装置の反りを抑制することができる。さらに、金属板７上に絶縁樹脂層を設けてもよい。

半導体チップ１は、半導体素子を有する半導体基板１０上に設けられた電極パッド１１を有する。電極パッド１１としては、例えばアルミニウムを用いる。さらに、半導体チップ１は、半導体基板１０上に設けられたパッシベーション膜１２を有する。パッシベーション膜１２としては、例えば窒化シリコン膜を用いる。パッシベーション膜１２を電極パッド１１上に設け、パッシベーション膜１２に開口部を設ける。また、パッシベーション膜１２上にポリイミド等の有機膜を設けてもよい。

絶縁樹脂層２は、半導体チップ１の電極パッド１１の設けられた面の少なくとも一部が露出するように設けられる。絶縁樹脂層２の弾性率（ヤング率）は、例えば０．０３ＧＰａ以上５ＧＰａ以下程度であることが好ましい。弾性率が０．０３ＧＰａ未満では、熱サイクル試験（ＴＣＴ）によりクラックが生じやすく、配線が断線しやすくなる場合がある。弾性率が５ＧＰａを超える場合、ＴＣＴにより外部接続端子６の寿命が短くなる。また、半導体装置の反りが大きくなる場合がある。さらに、弾性率を大きくするためには絶縁樹脂層２に入れるフィラーの量を増やさざるを得ず、絶縁樹脂層２の流動性が低下する。

絶縁樹脂層２の熱膨張係数は、例えば２５ｐｐｍ以上３００ｐｐｍ以下程度であることが好ましい。熱膨張係数が２５ｐｐｍ未満では、ＴＣＴにより外部接続端子の寿命が短くなる。また、樹脂に入れるフィラーの量を増やす必要があるためその分弾性率が大きくなり、半導体装置の反りが大きくなる場合がある。また、熱膨張係数が３００ｐｐｍを超える場合、ＴＣＴ試験を行った際に絶縁樹脂層２にクラックが生じやすく、配線が断線しやすくなる。

絶縁樹脂層２の厚さは、例えば１００μｍ以上１ｍｍ以下程度であることが好ましい。厚さが１００μｍ未満では、半導体チップ１を十分に保護できない場合がある。また、厚さが１ｍｍを超えると絶縁樹脂層２の反りが大きくなる場合がある。絶縁樹脂層２としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ／シリコーン混合樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、またはフェノール樹脂等を用いることができる。なお、上記樹脂としては、液状樹脂だけでなく、フィルム状樹脂やシート状樹脂（例えばシート状のビルドアップフィルムやシート状のエポキシ樹脂）等を用いてもよい。

絶縁樹脂層３は、図２に示すように、半導体チップ１の電極パッド１１の少なくとも一部を露出させる開口部３０を有する。開口部３０の径は、例えば５０μｍ程度である。絶縁樹脂層３の厚さは、例えば２μｍ以上２０μｍ以下程度であることが好ましい。また、絶縁樹脂層３の弾性率は、例えば０．０３ＧＰａ以上５ＧＰａ以下程度であることが好ましい。弾性率が０．０３ＧＰａ未満では、ＴＣＴにより絶縁樹脂層３にクラックが生じやすく、配線が断線しやすくなる場合がある。また、弾性率が５ＧＰａを超える場合、樹脂が硬すぎて半導体装置の反りが大きくなる場合がある。絶縁樹脂層３としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ／シリコーン混合樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、またはフェノール樹脂等を用いることができる。なお、上記樹脂としては、液状樹脂だけでなく、フィルム状樹脂やシート状樹脂（例えばシート状のビルドアップフィルムやシート状のエポキシ樹脂）等を用いてもよい。

配線層４の具体例としては、電極パッド１１を再配置する再配線層が挙げられる。配線層４は、図２に示すように、開口部３０において電極パッド１１に電気的に接続される。さらに、配線層４は接続パッド４１を有する。なお、図２では、配線層４の上面の一部も図示しており、上面において、接続パッド４１は、円形であるがこれに限定されない。配線層４の熱膨張係数は、例えば４ｐｐｍ以上２５ｐｐｍ以下程度であることが好ましい。配線層４として用いるために、４ｐｐｍ未満の金属材料を作ることは難しい。２５ｐｐｍを超える金属材料では、樹脂との熱膨張係数差により密着性が低下する。配線層４としては、例えば銅、チタン、窒化チタン、クロム、ニッケル、金、またはパラジウム等の層を用いることができる。なお、上記材料の層の積層により配線層４を構成してもよい。また、配線層を２層以上設けてもよい。例えば、２層の配線層を設ける場合には、１層目の配線層を形成した後、１層目の配線層上に開口部を有する絶縁樹脂層を設け、絶縁樹脂層上に２層目の配線層を設け、開口部において２層目の配線層を１層目の配線層に電気的に接続させる。

絶縁樹脂層５は、図２に示すように、接続パッド４１の周縁を覆う被覆部５１と、接続パッド４１の一部を露出させる開口部５２と、を有する。さらに、被覆部５１の幅（Ｄ１）は、接続パッド４１の径（Ｄ２）の２．５％以上（被覆率Ｄ１／Ｄ２≧２．５％）とすることが好ましい。配線層４の熱膨張係数は、絶縁樹脂層５等の絶縁樹脂層の熱膨張係数よりも極端に小さい場合が多い。そのため、被覆部５１の幅（Ｄ１）が２．５％より狭いと配線層４と絶縁樹脂層５との熱膨張係数差の影響で配線層４と絶縁樹脂層５の界面で剥離が生じやすく、該剥離部分が起点となってクラックが進展しやすくなる。そのような点に対して、被覆部５１の幅（Ｄ１）を２．５％以上とすることにより、配線層４と絶縁樹脂層５の界面での剥離が抑制され、クラックの発生を抑制することができる。よって、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

また、接続パッド４１は、半導体チップ１に対して垂直な方向において、電極パッド１１に重畳しない位置に配置されていることが好ましい。電極パッド１１が設けられた部分は段差部があるため、その上に接続パッド４１を形成すると段差が生じる。このような段差部では、ＴＣＴの際に、半導体基板１０、絶縁樹脂層３、および配線層４の熱膨張係数差により段差部に応力集中が起こり、クラックが発生しやすい。特に、段差が２．５μｍを超えると、クラックの発生が顕著となる。従って、段差が２μｍを超える該段差部上に接続パッド４１を重畳しないように配置することが好ましい。さらに、半導体チップ１上に有機膜を設けることにより段差部が生じる場合にも、２μｍを超える該段差部上に接続パッド４１を重畳しないように配置することが好ましい。これにより、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

絶縁樹脂層５の弾性率は、例えば０．０３ＧＰａ以上５ＧＰａ以下程度であることが好ましい。例えば、弾性率が０．０３ＧＰａ未満では、ＴＣＴによりクラックが生じやすく、配線が断線しやすくなる。また、弾性率が５ＧＰａを超える場合、絶縁樹脂層５が硬すぎて、半導体装置の反りが大きくなる場合がある。絶縁樹脂層５としては、絶縁樹脂層２に適用可能な樹脂のいずれかを用いることができる。

外部接続端子６は、開口部５２において接続パッド４１に電気的に接続される。外部接続端子６は、接続パッド４１上に設けられた下地金属層６１と、下地金属層６１上に設けられた金属バンプ６２と、を有する。なお、これに限定されず、例えば下地金属層６１を設けずに、金属バンプ６２を直接接続パッド４１上に設けてもよい。下地金属層６１としては、例えば銅、チタン、窒化チタン、クロム、ニッケル、金、又はパラジウム等の層を用いることができる。また、上記材料の層の積層により下地金属層６１を構成してもよい。金属バンプ６２としては、例えば金バンプ、またははんだバンプを用いることができ、はんだバンプの一例としては、錫−銀系、錫−銀−銅系、錫−銅系の鉛フリーはんだを用いることができる。なお、外部接続端子６の構造としては、金属バンプ６２を用いた構造に限定されず、例えばランドタイプの外部接続端子等、他の構造を用いてもよい。

さらに、下地金属層６１の径（Ｄ３）は、接続パッド４１の径（Ｄ２）よりも小さいことが好ましい。下地金属層６１の径が接続パッドの径よりも大きいと、半導体基板１０と絶縁樹脂層２、絶縁樹脂層３、および絶縁樹脂層５との熱膨張係数差により、下地金属層６１の端部に応力が集中し、クラックが発生しやすくなる。これに対し、下地金属層６１の径（Ｄ３）を接続パッド４１の径（Ｄ２）よりも小さくすることにより、接続パッド４１が支えとなり下地金属層６１の端部に対する応力集中を抑制することができ、クラックの発生を抑制することができる。よって、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

また、図１（Ｂ）に示すように金属板７を設ける場合、金属板７としては、例えば銅、ニッケル、クロム、もしくは鉄、またはこれらの混合材料（例えば４２アロイ等）の金属板を用いることができる。金属板７の厚さは、例えば５０μｍ以上５００μｍ以下程度であることが好ましい。厚さが５０μｍ未満では、半導体装置の反りが大きくなり、厚さが５００μｍを超える場合、半導体装置が厚くなりすぎる場合がある。

＜半導体装置の製造方法例＞
次に、第１の実施形態における半導体装置の製造方法例について図３ないし図６を参照して説明する。図３ないし図６は、半導体装置の製造工程を示す断面図である。

まず図３（Ａ）に示すように、支持基板１１１上に半導体チップ１を配置する。ここでは、１２インチの半導体ウェハを準備し、半導体ウェハに半導体素子と１００μｍピッチで電極パッド１１を形成する。さらに、半導体ウェハの厚さが１００μｍ程度になるまで半導体ウェハの裏面を削り、ダイシングを行うことにより半導体チップ１を作製する。支持基板１１１としては、例えばシリコン基板、ガラス基板、サファイヤ基板、プリント基板、または金属基板等を用いることができる。支持基板１１１の厚さは、例えば０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下程度であることが好ましい。

半導体チップ１の配置工程では、例えばチップマウンターを用いて半導体チップ１を支持基板１１１に配置することができる。このとき、支持基板１１１に接着層（図示せず）を形成し、該接着層上に半導体チップ１を配置することが好ましい。接着層としては、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、その他熱で膨張し剥離可能な樹脂等を用いることができ、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂等を用いることができる。なお、上記樹脂としては、液状樹脂だけでなく、フィルム状樹脂やシート状樹脂を用いてもよい。接着層の厚さは、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下程度であることが好ましい。厚さが１０μｍ未満の場合、半導体チップ１の接着性が低下し、厚さが２００μｍを超える場合、接着層の平坦性が低下する。

さらに図３（Ａ）に示すように、半導体チップ１を覆うように絶縁樹脂層２を形成し、絶縁樹脂層２に金属板７を貼り合わせる。例えば、金型を使用したモールド法、または印刷マスクを使用した印刷法等を用いることにより絶縁樹脂層２を形成することができる。このとき、所望の弾性率または熱膨張係数になるように、材料、厚さ等を調整する。さらに、金属板７を形成する場合、例えば絶縁樹脂層２が半硬化状態のときに金属板７を押しつけて密着させることにより金属板７を貼り合わせてもよい。

次に図３（Ｂ）に示すように、支持基板１１１を剥離する。例えば、密着性の弱い接着剤を用いて支持基板１１１に半導体チップ１等を配置した場合には、支持基板１１１と絶縁樹脂層２との間にナイフ等を差し込むことにより支持基板１１１を剥離することができる。また、熱可塑性樹脂または熱で膨張し剥離可能な樹脂を接着層として用いた場合には、加熱処理を行うことより、支持基板１１１を剥離することができる。なお、支持基板１１１の剥離後に半導体チップ１の表面に樹脂が残存している場合には、溶剤等で除去することが好ましい。

さらに図３（Ｂ）に示すように、支持基板１１２を金属板７に貼り合わせる。支持基板１１２としては、例えばシリコン基板、ガラス基板、サファイヤ基板、プリント基板、または金属基板等を用いることができる。支持基板１１２の厚さは、例えば０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下程度であることが好ましい。なお、接着層を介して支持基板１１２を貼り合わせてもよい。このとき、接着層としては、半導体チップ１の配置の際に適用可能な接着層を用いることができる。また、支持基板１１１を剥離した状態で剛性が十分高い場合には、必ずしも支持基板１１２を貼り合わせなくてもよい。

次に図４（Ａ）に示すように、半導体チップ１上に絶縁樹脂層３を形成し、絶縁樹脂層３の一部を除去することにより開口部３０を形成する。例えば、フォトリソグラフィー技術を用いて絶縁樹脂層３上の一部にレジストを形成し、該レジストをマスクとしたエッチングにより絶縁樹脂層３に開口部３０を形成することができる。感光性の絶縁樹脂層の場合、フォトリソグラフィー技術で直接開口形成が可能である。このとき、電極パッド１１の少なくとも一部が露出するように開口部３０の位置を設定する。

次に図４（Ｂ）に示すように、絶縁樹脂層３上に再配線層である配線層４を形成する。配線層４の形成工程では、まず絶縁樹脂層３上に第１の金属膜を形成する。例えば、スパッタリング法、蒸着法、めっき法等を用いて配線層４に適用可能な材料の金属膜を形成することにより第１の金属膜を形成することができる。ここでは、一例として厚さが０．０３μｍ以上０．５μｍ以下のチタン膜を形成し、該チタン膜上に厚さが０．１μｍ以上１．０μｍ以下の銅膜を形成する。上記第１の金属膜は、シード層として機能する。フォトリソグラフィー技術を用いて厚さが１０μｍのレジストを第１の金属膜上に形成し、レジストにＬ／Ｓ（Ｌｉｎｅ ａｎｄ Ｓｐａｃｅ）＝５０／５０μｍの開口部を形成する。

その後、上記レジストの開口部に厚さが１μｍ以上１５μｍ以下の第２の金属膜を形成する。ここでは、電気めっき法を用いて厚さが５μｍの銅膜を形成する。その後、レジストを除去し、第２の金属膜をマスクとしたエッチングで第１の金属膜の一部を除去することにより、配線層４を形成する。銅膜のエッチング液としては、例えば硫酸と過酸化水素の混合液を用いることができる。また、チタン膜のエッチング液としては、例えばフッ化水素または過酸化水素の溶液に水酸化カリウムを添加した混合液を用いることができる。

次に図５（Ａ）に示すように、配線層４上に絶縁樹脂層５を形成し、フォトリソグラフィー技術を用いて絶縁樹脂層５上に開口部５２を形成する。このとき、配線層４の接続パッド４１の周縁が接続パッド４１の径の２．５％以上の幅で絶縁樹脂層５に覆われ、接続パッド４１の一部が露出し、且つ半導体チップ１に対して垂直な方向において電極パッド１１に重畳しないように開口部５２の径および位置を設定する。

次に図５（Ｂ）に示すように、配線層４の接続パッド４１上に下地金属層６１を形成する。下地金属層６１の形成工程では、絶縁樹脂層５上に第１の金属膜を形成する。例えば、スパッタリング法、蒸着法、めっき法等を用いて下地金属層６１として適用可能な材料の金属膜を形成することにより第１の金属膜を形成することができる。ここでは、一例として厚さが０．０３μｍ以上０．５μｍ以下のチタン膜と厚さが０．１μｍ以上１μｍ以下の銅膜を形成することにより第３の金属膜を形成する。上記第１の金属膜は、シード層として機能する。さらに、フォトリソグラフィー技術を用いて厚さが１０μｍのレジストを第３の金属膜上に形成し、該レジストに径が４００μｍの開口部を形成し、該レジストの開口部に第４の金属膜を形成する。ここでは、電気めっき法を用いて、厚さが３μｍの銅膜と厚さが２μｍのニッケル膜と厚さが０．３μｍの金膜とを順に形成することにより第４の金属膜を形成する。その後、レジストを除去し、第２の金属膜をマスクとしたエッチングにより第３の金属膜の一部を除去することにより、下地金属層６１を形成する。

図６（Ａ）に示すように、下地金属層６１上に金属バンプ６２を形成することにより、外部接続端子６を形成する。例えば、下地金属層６１上にフラックスを塗布後、はんだボールを搭載し、リフロー炉に入れてはんだボールを溶融させ、下地金属層６１と接合させる。その後、溶剤や純水洗浄によりフラックスを除去する。

次に図６（Ｂ）に示すように、支持基板１１２を剥離する。例えば、密着性の弱い接着剤を用いて支持基板１１２を貼り合わせた場合には、支持基板１１２と金属板７との間にナイフ等を差し込むことにより支持基板１１２を剥離することができる。また、熱可塑性樹脂または熱で膨張し剥離可能な樹脂を接着層として用いた場合には、加熱処理を行うことより、支持基板１１２を剥離することができる。なお、支持基板１１２の剥離後に金属板７の表面に樹脂が残存している場合には、溶剤等で除去することが好ましい。支持基板１１２の剥離の後、ダイサーを用いてダイシングラインに反ってダイシングを行う。以上の工程により、第１の実施形態の半導体装置を製造することができる。

上記工程により製造された半導体装置は、例えば−５５℃〜１５０℃のＴＣＴにおいて、２０００サイクル経過後であっても配線層４の断線や絶縁樹脂層２、絶縁樹脂層３、絶縁樹脂層５などのクラックは発生しない。また、実装後−２５℃〜１２５℃のＴＣＴにおいて、１０００サイクル経過後であっても金属バンプ６２の破断は発生しない。

さらに、実際に被覆部５１の幅（Ｄ１）を変えた複数の半導体装置のサンプルにおける、ＴＣＴの際のクラックの抑制効果について表１に示す。表１では、被覆部５１の幅（Ｄ１）が接続パッド４１の径の１．５％の場合と２．４％の場合と３．０％の場合とを比較しており、表１に示すバツ印は相対的にクラックの数が多いことを表し、三角印は相対的にクラックの数が少ないことを表し、丸印はクラックが無いことを表している。表１に示すように、被覆部５１の幅（Ｄ１）を接続パッド４１の径の２．５％以上にすることにより、ＴＣＴによるクラックの発生を抑制することができることがわかる。

また、下地金属層６１の径を変えた複数の半導体装置のサンプルにおける、ＴＣＴの際のクラックの抑制効果について表２に示す。表２では、下地金属層６１の径（Ｒ＿６１）が接続パッド４１の径（Ｒ＿４１）よりも大きい場合と小さい場合とを比較しており、表２に示すバツ印はクラックが有ることを表し、丸印はクラックが無いことを表している。表２に示すように、下地金属層６１の径（Ｒ＿６１）を接続パッド４１の径（Ｒ＿４１）よりも小さくすることにより、ＴＣＴによるクラックの発生を抑制することができることがわかる。

また、接続パッド４１の位置を変えた複数の半導体装置のサンプルにおける、ＴＣＴの際のクラックの抑制効果について表３に示す。表３では、接続パッド４１が電極パッド１１に重畳する場合と重畳しない場合とを比較しており、表３に示すバツ印はクラックが有ることを表し、丸印はクラックが無いことを表している。表３に示すように、接続パッド４１を電極パッド１１に重畳させないことにより、ＴＣＴによるクラックの発生を抑制することができることがわかる。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態による半導体装置の構造を示す断面図であり、図７（Ａ）は上面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の線分Ｃ−Ｄにおける断面図である。図７において、第１の実施形態と同一部分については同一符号を付し、第１の実施形態における半導体装置の説明を適宜援用する。

＜半導体装置の構造例＞
図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す半導体装置は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す半導体装置と同様に、半導体チップ１と、半導体チップ１が埋め込まれた絶縁樹脂層２と、半導体チップ１上に設けられた絶縁樹脂層３と、絶縁樹脂層３上に設けられた配線層４と、配線層４上に設けられた絶縁樹脂層５と、配線層４に電気的に接続された外部接続端子６と、を具備する。さらに、半導体チップ１が設けられていない絶縁樹脂層２の面に金属板７が設けられている。第１の実施形態と異なる点は、例えば金属板７の一部が除去され、金属板７が絶縁樹脂層８に覆われている点である。

金属板７は、例えばパッケージサイズ（線分Ｃ−Ｄ方向の幅）よりも５０μｍ以上１ｍｍ以下程度小さいことが好ましい。絶縁樹脂層８としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ／シリコーン混合樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、またはフェノール樹脂等を用いることができる。絶縁樹脂層８としては、液状樹脂だけでなく、例えばフィルム状樹脂やシート状樹脂を用いてもよい。なお、必ずしも絶縁樹脂層８を設けなくてもよい。その他、半導体チップ１、絶縁樹脂層２、絶縁樹脂層３、配線層４、絶縁樹脂層５、および外部接続端子６の構成については、第１の実施形態における半導体装置の説明を援用する。

＜半導体装置の製造方法例＞
次に、第２の実施形態における半導体装置の製造方法例について図８および図９を参照して説明する。図８および図９は、半導体装置の製造工程を示す断面図である。

まず図８（Ａ）に示すように、第１の実施形態における半導体装置の製造工程と同様に下地金属層６１までを形成し、支持基板１１２を剥離する。それぞれの構成要素の製造方法については第１の実施形態における半導体装置の製造方法例の説明を援用する。

次に図８（Ｂ）に示すように、金属板７に開口部７０を形成する。開口部７０の幅は、例えば３０μｍ以上２ｍｍ以下程度である。また、開口部７０は、半導体チップ１に対して垂直な方向において、格子状に複数形成する。例えば、フォトリソグラフィー技術を用いてレジストを金属板７上の一部に形成し、該レジストをマスクとしたエッチングにより金属板７に開口部７０を形成することができる。なお、これに限定されず、ブレードを用いて金属板７の一部を除去することにより開口部７０を形成してもよいし、レーザ描画を用いて金属板７の一部を除去することにより開口部７０を形成してもよい。

さらに図８（Ｂ）に示すように、金属板７を覆うように絶縁樹脂層８を形成する。例えば、スピンコート法または印刷法等を用いて、もしくはホットメルトタイプの絶縁性樹脂フィルムを加熱圧着して、絶縁樹脂層８を形成することができる。次に図９（Ａ）に示すように、接着層を介して絶縁樹脂層８に支持基板１１３を貼り合わせる。さらに、下地金属層６１上にフラックスを塗布後、金属バンプ６２を形成する。金属バンプ６２の構成については第１の実施形態における金属バンプ６２の説明を援用する。次に支持基板１１３を剥離する。例えば、密着性の弱い接着剤を用いて支持基板１１３を貼り合わせた場合には、支持基板１１３と金属板７との間にナイフ等を差し込むことにより支持基板１１３を剥離することができる。また、熱可塑性樹脂または熱で膨張し剥離可能な樹脂を接着層として用いた場合には、加熱処理を行うことより、支持基板１１３を剥離することができる。なお、支持基板１１３の剥離後に金属板７の表面に樹脂が残存している場合には、溶剤等で除去することが好ましい。次に図９（Ｂ）に示すように、ダイサーを用いて金属板７の開口部７０をダイシングラインとしてダイシングを行う。以上の工程により半導体装置を製造することができる。

上記工程により製造された半導体装置は、例えば−５５℃〜１５０℃のＴＣＴにおいて、２０００サイクル経過後であっても配線層４の断線や絶縁樹脂層２、絶縁樹脂層３、絶縁樹脂層５などのクラックは発生しない。また、実装後−２５℃〜１２５℃のＴＣＴにおいて、１０００サイクル経過後であっても金属バンプ６２の破断は発生しない。さらに、第２の実施形態では、金属板７のダイシングライン近傍に開口部７０からなる溝を形成しておくため、ダイシングにより金属板７と絶縁樹脂層２とが剥離しにくくなる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 半導体チップ、２ 絶縁樹脂層、３ 絶縁樹脂層、４ 配線層、５ 絶縁樹脂層、６ 外部接続端子、７ 金属板、８ 絶縁樹脂層、１０ 半導体基板、１１ 電極パッド、１２ パッシベーション膜、３０ 開口部、４１ 接続パッド、５１ 被覆部、５２ 開口部、６１ 下地金属層、６２ バンプ、７０ 開口部、１１１ 支持基板、１１２ 支持基板、１１３ 支持基板

Claims (5)

1. 電極パッドを有する半導体チップと、
   前記半導体チップの前記電極パッドを有する面の少なくとも一部が露出するように、前記半導体チップが埋め込まれた第１の絶縁樹脂層と、
   前記半導体チップおよび前記第１の絶縁樹脂層上に設けられ、前記電極パッドの少なくとも一部を露出させる第１の開口部を有する第２の絶縁樹脂層と、
   接続パッドを有し、前記第１の開口部において前記第１の電極パッドに電気的に接続されるように前記第２の絶縁樹脂層上に設けられた配線層と、
   前記第２の絶縁樹脂層および前記配線層上に設けられ、前記接続パッドの一部を露出させる第２の開口部と前記接続パッドの周縁を覆う被覆部とを有する第３の絶縁樹脂層と、
   前記第２の開口部において前記接続パッドに電気的に接続された外部接続端子と、を具備し、
   前記被覆部の幅は、前記接続パッドの径の２．５％以上である半導体装置。
2. 前記外部接続端子は、
   前記第２の開口部において前記接続パッド上に設けられた下地金属層と、
   前記下地金属層上に設けられた金属バンプと、を有し、
   前記下地金属層の径は、前記接続パッドの径よりも小さい、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記半導体チップに対して垂直な方向において、前記接続パッドは前記電極パッドに重畳しない、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記第３の絶縁樹脂層の熱膨張係数は、２５ｐｐｍ以上３００ｐｐｍ以下であり、
   前記配線層の熱膨張係数は、４ｐｐｍ以上２５ｐｐｍ以下である、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
5. 前記第１の絶縁樹脂層、前記第２の絶縁樹脂層、および前記第３の絶縁樹脂層の弾性率は、０．０３ＧＰａ以上５ＧＰａ以下である、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。

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