JP2018182273A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reliability of a semiconductor device.SOLUTION: A semiconductor device has a wiring board CB and a semiconductor chip CP mounted on the wiring board CP. The semiconductor chip CP has a pad PD, an insulation film PA having an opening OP3 exposing part of the pad PD and a pillar electrode PL formed on the pad PD exposed from the opening OP3. The wiring board CB has a terminal TE and a resist layer SR1 having an opening OP1 exposing part of the terminal TE. The pillar electrode PL of the semiconductor chip CP and the terminal TE of the wiring board CB are connected via a solder layer SD. A thickness hof the pillar electrode PL from a top face PA2a of the insulation film PA is not less than half a thickness hof the solder layer SD from a top face SR1a of the resist layer SR1 and not more than the thickness h.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、半導体装置に関し、例えば、配線基板上に半導体チップをフリップチップ接続した半導体装置に好適に利用できるものである。   The present invention relates to a semiconductor device, and can be suitably used, for example, in a semiconductor device in which a semiconductor chip is flip-chip connected to a wiring substrate.

配線基板上に半導体チップをフリップチップ接続して半導体装置を製造することができる。   A semiconductor device can be manufactured by flip chip connection of a semiconductor chip on a wiring substrate.

特開2013−211511号公報(特許文献1)には、半導体チップの電極パッド上に形成されているCuピラーと、配線基板の接続端子とを、半田を介して接続した半導体装置に関する技術が記載されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-211511 (Patent Document 1) describes a technology related to a semiconductor device in which a Cu pillar formed on an electrode pad of a semiconductor chip and a connection terminal of a wiring substrate are connected via solder. It is done.

非特許文献1には、半田接合部のエレクトロマイグレーションに関する技術が記載されている。   Non-Patent Document 1 describes a technique related to electromigration of a solder joint.

特開2013−211511号公報JP, 2013-211511, A

P. Liu, A. Overson, and D. Goyal, “Key Parameters for Fast Ni Dissolution during Electromigration of Sn0.7Cu Solder Joint” 2015 Electronic Components & Technology Conference, pp.99-105, 2015.P. Liu, A. Overson, and D. Goyal, “Key Parameters for Fast Ni Dissolution during Electromigration of Sn 0.7 Cu Solder Joint” 2015 Electronic Components & Technology Conference, pp. 99-105, 2015.

配線基板上に半導体チップをフリップチップ接続した半導体装置において、信頼性を向上させることが望まれる。   In a semiconductor device in which a semiconductor chip is flip-chip connected to a wiring substrate, it is desirable to improve the reliability.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   Other problems and novel features will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

一実施の形態によれば、半導体装置は、配線基板と、前記配線基板上に搭載された半導体チップとを有している。前記半導体チップは、第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に形成されたパッドと、前記パッドの一部を露出する第1開口部を有する第2絶縁膜と、前記第1開口部から露出する前記パッド上に形成されたピラー電極と、を有している。前記配線基板は、端子と、前記端子の一部を露出する第2開口部を有する第3絶縁膜と、を有している。前記半導体チップの前記ピラー電極と、前記配線基板の前記端子とは、半田層を介して接続されている。前記第2絶縁膜の第1主面からの前記ピラー電極の第1厚さは、前記第3絶縁膜の第2主面からの前記半田層の第2厚さの半分以上で、かつ前記第2厚さ以下である。   According to one embodiment, a semiconductor device includes a wiring substrate and a semiconductor chip mounted on the wiring substrate. The semiconductor chip includes a first insulating film, a pad formed on the first insulating film, a second insulating film having a first opening that exposes a part of the pad, and the first opening. And a pillar electrode formed on the exposed pad. The wiring substrate includes a terminal and a third insulating film having a second opening that exposes a part of the terminal. The pillar electrode of the semiconductor chip and the terminal of the wiring substrate are connected via a solder layer. The first thickness of the pillar electrode from the first main surface of the second insulating film is half or more of the second thickness of the solder layer from the second main surface of the third insulating film, and 2 or less thickness.

一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。   According to one embodiment, the reliability of the semiconductor device can be improved.

一実施の形態の半導体チップの全体平面図である。FIG. 1 is an overall plan view of a semiconductor chip of an embodiment; 一実施の形態の半導体チップの断面図である。1 is a cross-sectional view of a semiconductor chip of an embodiment. 一実施の形態の半導体チップの全体平面図である。FIG. 1 is an overall plan view of a semiconductor chip of an embodiment; 一実施の形態の半導体装置の上面図である。FIG. 1 is a top view of a semiconductor device of an embodiment. 図4の半導体装置の下面図である。FIG. 5 is a bottom view of the semiconductor device of FIG. 4; 図4の半導体装置の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor device of FIG. 4; 図4の半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device of FIG. 図4の半導体装置に用いられている配線基板の上面図である。FIG. 5 is a top view of a wiring board used in the semiconductor device of FIG. 4; 図8の配線基板の上面図である。It is a top view of the wiring board of FIG. 図8の配線基板の断面図である。It is sectional drawing of the wiring board of FIG. 図8の配線基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the wiring board of FIG. 図3の半導体チップを搭載する場合の配線基板の上面図である。FIG. 4 is a top view of a wiring board when the semiconductor chip of FIG. 3 is mounted. 一実施の形態の半導体装置の製造工程を示すプロセスフロー図である。FIG. 7 is a process flow diagram showing a manufacturing process of the semiconductor device of the embodiment. 一実施の形態の半導体装置の製造工程中の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the semiconductor device of the embodiment in the manufacturing process; 図14に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device continued from FIG. 14; 図15に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device continued from FIG. 15; 図16の一部を拡大して示す部分拡大断面図である。FIG. 17 is a partial enlarged cross-sectional view showing a part of FIG. 16 in an enlarged manner. 図16に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device continued from FIG. 16; 図18に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device continued from FIG. 18; 一実施の形態の半導体チップの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor chip of one Embodiment. 一実施の形態の半導体チップの要部平面図である。It is a principal part top view of the semiconductor chip of one embodiment. 一実施の形態の半導体チップの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor chip of one Embodiment. 一実施の形態の半導体チップの製造工程中の要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor chip of one Embodiment. 図23に続く半導体チップの製造工程中の要部断面図である。FIG. 24 is an essential part cross sectional view of the semiconductor chip during a manufacturing step following FIG. 23; 図24に続く半導体チップの製造工程中の要部断面図である。FIG. 25 is an essential part cross sectional view of the semiconductor chip during a manufacturing step following FIG. 24; 図25に続く半導体チップの製造工程中の要部断面図である。FIG. 26 is an essential part cross sectional view of the semiconductor chip during a manufacturing step following FIG. 25; 図26に続く半導体チップの製造工程中の要部断面図である。FIG. 27 is an essential part cross sectional view of the semiconductor chip during a manufacturing step following FIG. 26; 図27に続く半導体チップの製造工程中の要部断面図である。FIG. 28 is an essential part cross sectional view of the semiconductor chip during a manufacturing step following FIG. 27; 図28に続く半導体チップの製造工程中の要部断面図である。FIG. 29 is an essential part cross sectional view of the semiconductor chip during a manufacturing step following FIG. 28; 図29に続く半導体チップの製造工程中の要部断面図である。FIG. 30 is a cross-sectional view of the essential part in the manufacturing process of the semiconductor chip subsequent to FIG. 29; 図30に続く半導体チップの製造工程中の要部断面図である。FIG. 31 is an essential part cross sectional view of the semiconductor chip during a manufacturing step following FIG. 30; 図31に続く半導体チップの製造工程中の要部断面図である。FIG. 32 is an essential part cross sectional view of the semiconductor chip during a manufacturing step following FIG. 31; 図32に続く半導体チップの製造工程中の要部断面図である。FIG. 33 is an essential part cross sectional view of the semiconductor chip during a manufacturing step following FIG. 32; 図33に続く半導体チップの製造工程中の要部断面図である。FIG. 34 is an essential part cross sectional view of the semiconductor chip during a manufacturing step following FIG. 33; 図34に続く半導体チップの製造工程中の要部断面図である。FIG. 35 is an essential part cross sectional view of the semiconductor chip during a manufacturing step following FIG. 34; 図35と同じ半導体チップの製造工程中の要部断面図である。FIG. 36 is an essential part cross sectional view of the same manufacturing step of the semiconductor chip as FIG. 35; ピラー電極の厚さと、ピラー電極から層間絶縁膜に加わる応力との相関を、シミュレーションによって調べた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having investigated the correlation with the thickness of a pillar electrode, and the stress added to an interlayer insulation film from a pillar electrode by simulation. ピラー電極の直径と、ピラー電極から層間絶縁膜に加わる応力との相関を、シミュレーションによって調べた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having investigated the correlation of the diameter of a pillar electrode, and the stress added to an interlayer insulation film from a pillar electrode by simulation. 図4の半導体装置の要部平面図である。FIG. 5 is a plan view of relevant parts of the semiconductor device of FIG. 4; 半導体基板の厚さと、ピラー電極から層間絶縁膜に加わる応力との相関を、シミュレーションによって調べた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having investigated the correlation with the thickness of a semiconductor substrate, and the stress added to an interlayer insulation film from a pillar electrode by simulation. 第1変形例の半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device of a 1st modification. 第1変形例の半導体装置の要部平面図である。It is a principal part top view of the semiconductor device of the 1st modification. 第1変形例の半導体装置の効果を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining an effect of a semiconductor device of the 1st modification. 第2変形例の半導体装置の要部平面図である。It is a principal part top view of the semiconductor device of the 2nd modification.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, it will be described by dividing into a plurality of sections or embodiments, but they are not unrelated to each other unless specifically stated otherwise, one is the other And some or all of the variations, details, and supplementary explanations. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), it is particularly pronounced and clearly limited to a specific number in principle. It is not limited to the specific number except for the number, and may be more or less than the specific number. Furthermore, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily essential unless explicitly stated or considered to be obviously essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships and the like of components etc., the shapes thereof are substantially the same unless particularly clearly stated and where it is apparently clearly not so in principle. It is assumed that it includes things that are similar or similar to etc. The same applies to the above numerical values and ranges.

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the repetitive description thereof will be omitted. Further, in the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly required.

また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。   In the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted to make the drawing easy to see even if it is a sectional view. Further, even a plan view may be hatched to make it easy to see the drawing.

(実施の形態)
<半導体チップの全体構造について>
図1は、本実施の形態の半導体チップCPの全体平面図であり、半導体チップCPにおけるピラー電極PLのレイアウト例が示されている。図2は、半導体チップCPの概念的な断面図であり、図1のA1−A1線における半導体チップCPの断面図が、図2にほぼ対応している。
Embodiment
<About the whole structure of the semiconductor chip>
FIG. 1 is an overall plan view of a semiconductor chip CP of the present embodiment, showing an example of the layout of pillar electrodes PL in the semiconductor chip CP. FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view of the semiconductor chip CP. The cross-sectional view of the semiconductor chip CP taken along line A1-A1 of FIG. 1 substantially corresponds to FIG.

本実施の形態の半導体チップCPは、一方の主面である上面と、上面とは反対側の主面である裏面(下面)とを有しており、図1には、半導体チップCPの上面が示されている。なお、半導体チップCPにおいて、パッドPDあるいはパッドPD上のピラー電極PLが形成された側の主面を、半導体チップCPの上面と呼び、上面とは反対側の主面を、半導体チップCPの裏面と呼ぶものとする。   The semiconductor chip CP of the present embodiment has an upper surface which is one main surface, and a back surface (lower surface) which is the main surface opposite to the upper surface. In FIG. 1, the upper surface of the semiconductor chip CP It is shown. In the semiconductor chip CP, the main surface on the pad PD or the side on which the pillar electrode PL is formed on the pad PD is called the upper surface of the semiconductor chip CP, and the main surface on the opposite side to the upper surface is the back surface of the semiconductor chip CP. It shall be called.

図1および図2に示されるように、半導体チップCPは、上面側に、複数のパッド(パッド電極、電極パッド、ボンディングパッド)PDと、複数のパッドPD上にそれぞれ形成された複数のピラー電極(Cuピラー、柱状電極)PLを有している。各ピラー電極PLは、半導体チップCPの上面から突出している。このため、ピラー電極PLを突起電極とみなすこともできる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor chip CP has a plurality of pads (pad electrodes, electrode pads, bonding pads) PD on the upper surface side, and a plurality of pillar electrodes formed respectively on the plurality of pads PD. (Cu pillar, columnar electrode) PL is provided. Each pillar electrode PL protrudes from the top surface of the semiconductor chip CP. Therefore, the pillar electrode PL can also be regarded as a protruding electrode.

複数のピラー電極PLは、半導体チップCPの複数のパッドPD上にそれぞれ形成されているため、平面視において、半導体チップCPにおけるパッドPDの配列とピラー電極PLの配列とは、同じである。すなわち、パッドPDとその上に形成されたピラー電極PLとは、対をなしている。パッドPDおよびその上に形成されたピラー電極PLは、半導体チップCPの外部接続用の端子として機能する。各ピラー電極PLの先端面(上面)上には、後述の半田層SD1が形成されているが、図2では半田層SD1の図示は省略している。なお、ピラー電極PLにおいて、パッドPDに接続する側とは反対側の面(主面)が、ピラー電極PLの先端面(上面)である。   Since the plurality of pillar electrodes PL are respectively formed on the plurality of pads PD of the semiconductor chip CP, the arrangement of the pads PD and the arrangement of the pillar electrodes PL in the semiconductor chip CP are the same in plan view. That is, the pad PD and the pillar electrode PL formed thereon are paired. The pad PD and the pillar electrode PL formed thereon function as an external connection terminal of the semiconductor chip CP. A solder layer SD1 described later is formed on the tip end surface (upper surface) of each pillar electrode PL, but the solder layer SD1 is not shown in FIG. In the pillar electrode PL, the surface (main surface) opposite to the side connected to the pad PD is the tip surface (upper surface) of the pillar electrode PL.

他の形態として、半導体チップCPの複数のパッドPDが、その上にピラー電極PLが形成されるパッド(PD)だけでなく、その上にピラー電極PLが形成されないパッド(PD)を含む場合もあり得る。この場合、その上にピラー電極PLが形成されないパッド(PD)は、全体が後述の絶縁膜PAで覆われる。すなわち、電気的特性(グランド特性など)に応じて、半導体チップCPが有する複数のパッドPDのうちの一部のパッドについては、全体を後述の絶縁膜PAで覆うことで、後述の配線基板CBの端子TEとは電気的に接続しないパッドとすることも可能である。   In another embodiment, the plurality of pads PD of the semiconductor chip CP include not only pads (PD) on which the pillar electrodes PL are formed but also pads (PD) on which the pillar electrodes PL are not formed. possible. In this case, the pad (PD) on which the pillar electrode PL is not formed is entirely covered with an insulating film PA described later. That is, according to the electrical characteristics (ground characteristics and the like), a part of the plurality of pads PD of the semiconductor chip CP is covered with an insulating film PA to be described later, whereby a wiring board CB to be described later is provided. It is also possible to use a pad which is not electrically connected to the terminal TE.

半導体チップCPの平面形状は、四角形状であり、より特定的には、矩形状であるが、矩形の角に丸みを持たせることもできる。図1の場合は、半導体チップCPの上面(上面のほぼ全体)において、複数のピラー電極PLがアレイ状(行列状)に配列している。すなわち、図1の場合は、複数のピラー電極PLは、半導体チップCPの上面において、エリアアレイ配置で設けられている。   The planar shape of the semiconductor chip CP is a quadrangle, more specifically, a rectangle, but the corners of the rectangle may be rounded. In the case of FIG. 1, the plurality of pillar electrodes PL are arranged in an array (in a matrix) on the upper surface (substantially the entire upper surface) of the semiconductor chip CP. That is, in the case of FIG. 1, the plurality of pillar electrodes PL are provided in an area array arrangement on the upper surface of the semiconductor chip CP.

また、ピラー電極PLの配列(アレイ状の配列)において、列毎に1/2ピッチずつ配列をずらすことにより、複数のピラー電極PLを、いわゆる千鳥配列で配列させることもでき、その場合(千鳥配列の場合)が図3に示されている。図3も、図1と同様に、半導体チップCPの全体平面図であり、半導体チップCPにおけるピラー電極PLの他のレイアウト例が示されている。   Further, in the arrangement of the pillar electrodes PL (array arrangement), the plurality of pillar electrodes PL can be arranged in a so-called staggered arrangement by shifting the arrangement by 1⁄2 pitch for each row. The sequence case is shown in FIG. Similarly to FIG. 1, FIG. 3 is also a whole plan view of the semiconductor chip CP, and shows another layout example of the pillar electrode PL in the semiconductor chip CP.

<半導体装置の構造について>
図4および図5は、本実施の形態の半導体装置PKGを示す平面図であり、図4は、半導体装置PKGの上面図が示され、図5は、半導体装置PKGの下面図が示されている。図6は、本実施の形態の半導体装置PKGを示す断面図であり、図4および図5のA2−A2線における半導体装置PKGの断面図が、図6にほぼ対応している。図7は、本実施の形態の半導体装置PKGの要部断面図であり、図6における点線で囲まれた領域RG1の拡大図が示されている。すなわち、図7は、半導体チップCPのピラー電極PLと配線基板CBの端子TEとの接合部近傍の領域の拡大図に対応している。図8は、半導体装置PKGに用いられている配線基板CBの上面図であり、図9は、配線基板CBの下面図であり、図10は、配線基板CBの断面図であり、図11は、配線基板CBの要部断面図である。図8および図9のA3−A3線における配線基板CBの断面図が、図10にほぼ対応している。図8において、点線で示される領域CYが、半導体チップCPが搭載される領域(チップ搭載領域)に対応している。また、図11は、図10における点線で囲まれた領域RG2の拡大図に対応している。なお、図6と図10とは、同じ断面であり、図7と図11とは、同じ断面である。
<Structure of Semiconductor Device>
4 and 5 are plan views showing the semiconductor device PKG of the present embodiment, FIG. 4 shows a top view of the semiconductor device PKG, and FIG. 5 shows a bottom view of the semiconductor device PKG. There is. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the semiconductor device PKG of the present embodiment, and the cross-sectional view of the semiconductor device PKG taken along line A2-A2 in FIGS. 4 and 5 substantially corresponds to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of main parts of the semiconductor device PKG of the present embodiment, and an enlarged view of a region RG1 surrounded by a dotted line in FIG. 6 is shown. That is, FIG. 7 corresponds to an enlarged view of a region in the vicinity of a bonding portion between the pillar electrode PL of the semiconductor chip CP and the terminal TE of the wiring substrate CB. 8 is a top view of the wiring board CB used in the semiconductor device PKG, FIG. 9 is a bottom view of the wiring board CB, FIG. 10 is a cross-sectional view of the wiring board CB, and FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of main parts of the wiring board CB. A cross-sectional view of the wiring board CB taken along line A3-A3 in FIGS. 8 and 9 substantially corresponds to FIG. In FIG. 8, a region CY indicated by a dotted line corresponds to a region (chip mounting region) in which the semiconductor chip CP is mounted. 11 corresponds to an enlarged view of a region RG2 surrounded by a dotted line in FIG. 6 and FIG. 10 are the same cross sections, and FIG. 7 and FIG. 11 are the same cross sections.

図4〜図7に示される本実施の形態の半導体装置PKGは、半導体チップCPを備えた半導体パッケージ形態の半導体装置である。   The semiconductor device PKG of the present embodiment shown in FIGS. 4 to 7 is a semiconductor device in the form of a semiconductor package provided with a semiconductor chip CP.

図4〜図7に示されるように、本実施の形態の半導体装置(半導体パッケージ)PKGは、配線基板CBと、配線基板CBの上面CBa上に搭載(配置)された半導体チップCPと、半導体チップCPと配線基板CBとの間を満たす樹脂部(アンダーフィル樹脂)UFRと、配線基板CBの下面CBbに設けられた複数の半田ボール(外部端子、バンプ電極、半田バンプ)BLと、を有している。   As shown in FIGS. 4 to 7, the semiconductor device (semiconductor package) PKG of the present embodiment includes a wiring board CB, a semiconductor chip CP mounted (arranged) on the upper surface CBa of the wiring board CB, and a semiconductor There is a resin part (underfill resin) UFR that fills the gap between the chip CP and the wiring board CB, and a plurality of solder balls (external terminals, bump electrodes, solder bumps) BL provided on the lower surface CBb of the wiring board CB. doing.

半導体装置PKGにおいて、半導体チップCPは、配線基板CBの上面CBaにフリップチップ実装されている。すなわち、半導体チップCPは、半導体チップCPの裏面側が上方を向き、半導体チップCPの上面が配線基板CBの上面CBaに対向する向きで、複数のピラー電極PLを介して、配線基板CBの上面CBa上に搭載(実装)されている。従って、半導体チップCPは、配線基板CBの上面CBaにフェイスダウンボンディングされている。   In the semiconductor device PKG, the semiconductor chip CP is flip-chip mounted on the upper surface CBa of the wiring substrate CB. That is, in the semiconductor chip CP, the back surface side of the semiconductor chip CP is directed upward, and the top surface of the semiconductor chip CP faces the top surface CBa of the wiring substrate CB, with the plurality of pillar electrodes PL interposed therebetween. It is mounted (implemented) on top. Therefore, the semiconductor chip CP is face-down bonded to the upper surface CBa of the wiring substrate CB.

半導体チップCPの上面の複数のピラー電極PLは、配線基板CBの上面CBaの複数の端子(ランド、導電性ランド、ボンディングリード、ボンディングフィンガ、基板側端子、電極)TEに、それぞれ半田層(半田材、半田部)SDを介して接合されている。すなわち、ピラー電極PLと端子TEとの間には、半田(半田材)からなる半田層SDが介在しており、その半田層SDによってピラー電極PLと端子TEとが接合されて電気的に接続されている。このため、半導体チップCPの上面の複数のピラー電極PLは、配線基板CBの上面CBaの複数の端子TEに、それぞれ半田層SDを介して電気的かつ機械的に接続されている。従って、半導体チップCPの複数のパッドPDは、配線基板CBの上面CBaの複数の端子TEに、ピラー電極PLおよび半田層SDを介してそれぞれ電気的に接続されている。これにより、半導体チップCPに形成された半導体集積回路は、パッドPDおよびピラー電極PLを介して配線基板CBの上面CBaの端子TEに電気的に接続される。   The plurality of pillar electrodes PL on the upper surface of the semiconductor chip CP are respectively solder layers (solders) on the plurality of terminals (land, conductive land, bonding lead, bonding finger, substrate side terminal, electrode) TE on the upper surface CBa of the wiring substrate CB. Material, solder part) SD is joined. That is, the solder layer SD made of solder (solder material) is interposed between the pillar electrode PL and the terminal TE, and the pillar electrode PL and the terminal TE are joined by the solder layer SD and electrically connected. It is done. Therefore, the plurality of pillar electrodes PL on the upper surface of the semiconductor chip CP are electrically and mechanically connected to the plurality of terminals TE on the upper surface CBa of the wiring substrate CB via the solder layers SD. Accordingly, the plurality of pads PD of the semiconductor chip CP are electrically connected to the plurality of terminals TE of the upper surface CBa of the wiring substrate CB via the pillar electrode PL and the solder layer SD. Thus, the semiconductor integrated circuit formed in the semiconductor chip CP is electrically connected to the terminal TE on the upper surface CBa of the wiring substrate CB via the pad PD and the pillar electrode PL.

なお、本願において、半田または半田材というときは、錫と鉛を含む合金に限定されるものではなく、鉛フリー半田(無鉛はんだ)も含むものとする。フリップチップ接続に使用される鉛フリー半田(無鉛はんだ)は、錫に対して、銀、亜鉛、銅、ニッケル、ビスマス、アンチモンのいずれか1種類以上の元素を含む合金が好適に使用される。   In the present application, the term "solder" or "solder material" is not limited to an alloy containing tin and lead, and includes lead-free solder (lead-free solder). As the lead-free solder (lead-free solder) used for flip chip bonding, an alloy containing one or more elements of silver, zinc, copper, nickel, bismuth, and antimony with respect to tin is preferably used.

半導体装置PKGにおいて、半導体チップCPと配線基板CBの上面CBaとの間に、アンダーフィル樹脂としての樹脂部UFRが充填されている。樹脂部UFRにより、半導体チップCPのピラー電極PLと配線基板CBの端子TEとの接続部を封止して保護することができる。また、半導体チップCPと配線基板CBとの熱膨張率の差による負担がピラー電極PLと端子TEとの接続部に加わるのを、樹脂部UFRにより緩衝することができる。これにより、半導体装置PKGの信頼性を向上させることができる。樹脂部UFRは、例えばエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの樹脂材料(例えば熱硬化性樹脂材料)からなり、フィラー(シリカなど)を含有することもできる。   In the semiconductor device PKG, a resin portion UFR as an underfill resin is filled between the semiconductor chip CP and the upper surface CBa of the wiring substrate CB. The resin portion UFR can seal and protect the connection portion between the pillar electrode PL of the semiconductor chip CP and the terminal TE of the wiring board CB. Further, the resin portion UFR can buffer that a load due to the difference in the thermal expansion coefficient between the semiconductor chip CP and the wiring substrate CB is applied to the connection portion between the pillar electrode PL and the terminal TE. Thereby, the reliability of the semiconductor device PKG can be improved. The resin part UFR is made of, for example, a resin material such as an epoxy resin or a silicone resin (for example, a thermosetting resin material), and can also contain a filler (such as silica).

配線基板(パッケージ基板)CBは、その厚さと交差する平面形状が矩形(四角形)であり、一方の主面である上面CBaと、上面CBaとは反対側の主面である下面CBbとを有している。配線基板CBの上面CBaのうち、チップ搭載領域(半導体チップCPを搭載する領域)には、半導体チップCPの上面におけるピラー電極PLの配列に対応した配列で、複数の端子TEが配列している。すなわち、配線基板CBの上面CBaのチップ搭載領域(CY)に半導体チップCPを搭載したときに、半導体チップCPの複数のピラー電極PLと配線基板CBの複数の端子TEとがそれぞれ対向するように、配線基板CBの上面CBaのチップ搭載領域に複数の端子TEが配列している。   The wiring substrate (package substrate) CB has a rectangular (square) planar shape intersecting with the thickness, and has the upper surface CBa which is one main surface and the lower surface CBb which is the main surface opposite to the upper surface CBa. doing. In the chip mounting region (the region for mounting the semiconductor chip CP) on the upper surface CBa of the wiring substrate CB, the plurality of terminals TE are arranged in an arrangement corresponding to the arrangement of the pillar electrodes PL on the upper surface of the semiconductor chip CP. . That is, when the semiconductor chip CP is mounted on the chip mounting region (CY) of the upper surface CBa of the wiring substrate CB, the plurality of pillar electrodes PL of the semiconductor chip CP and the plurality of terminals TE of the wiring substrate CB face each other. A plurality of terminals TE are arranged in the chip mounting area of the upper surface CBa of the wiring board CB.

このため、配線基板CBの上面CBaのチップ搭載領域(CY)における端子TEの配列の仕方は、半導体チップCPの上面におけるピラー電極PLの配列と同じである。このため、上記図1のように、半導体チップCPの上面において複数のピラー電極PLがアレイ状に配列している場合には、図8のように、配線基板CBの上面CBaのチップ搭載領域(CY)において、複数の端子TEはアレイ状に配列している。また、上記図3のように、半導体チップCPの上面において複数のピラー電極PLが千鳥配列で配列している場合には、図12のように、配線基板CBの上面CBaのチップ搭載領域(CY)において、複数の端子TEも千鳥配列で配列している。図12も、図8と同様に、配線基板の上面図であり、上記図3の半導体チップを搭載する場合の配線基板CBにおける端子TEのレイアウト例が示されている。   Therefore, the arrangement of the terminals TE in the chip mounting region (CY) of the upper surface CBa of the wiring substrate CB is the same as the arrangement of the pillar electrodes PL in the upper surface of the semiconductor chip CP. Therefore, as shown in FIG. 1, when the plurality of pillar electrodes PL are arranged in an array on the upper surface of the semiconductor chip CP, the chip mounting region of the upper surface CBa of the wiring substrate CB (FIG. 8) In CY), the plurality of terminals TE are arranged in an array. Further, as shown in FIG. 3, when the plurality of pillar electrodes PL are arranged in a staggered arrangement on the upper surface of the semiconductor chip CP, the chip mounting region (CY) of the upper surface CBa of the wiring substrate CB is ), The plurality of terminals TE are also arranged in a staggered arrangement. Similarly to FIG. 8, FIG. 12 is also a top view of the wiring board, and shows a layout example of the terminals TE in the wiring board CB when the semiconductor chip of FIG. 3 is mounted.

なお、配線基板CBの上面CBaのチップ搭載領域とは、配線基板CBの上面CBa上に半導体チップCPを搭載した後の段階では、配線基板CBの上面CBaのうち半導体チップCPを搭載した領域、すなわち、配線基板CBの上面CBaのうち半導体チップCPと平面視で重なる領域に対応する。また、配線基板CBの上面CBaのチップ搭載領域とは、配線基板CBの上面CBa上に半導体チップCPを搭載する前の段階では、配線基板CBの上面CBaのうち、後で半導体チップCPを搭載する予定の領域(チップ搭載予定領域)に対応する。従って、配線基板CBの上面CBaにおけるチップ搭載領域とは、半導体チップCPの搭載前と搭載後とで、同じ領域を指す。すなわち、配線基板CBの上面CBaのうち、半導体チップCPを搭載したときに半導体チップCPと平面視で重なる領域が、半導体チップCPの搭載前か搭載後かにかかわらず、チップ搭載領域である。ここで、平面視とは、配線基板CBの上面CBaに平行な平面で見た場合を言う。   The chip mounting area on the upper surface CBa of the wiring substrate CB means the region on the upper surface CBa of the wiring substrate CB on which the semiconductor chip CP is mounted, at the stage after mounting the semiconductor chip CP on the upper surface CBa of the wiring substrate CB. That is, it corresponds to a region of the upper surface CBa of the wiring substrate CB overlapping with the semiconductor chip CP in plan view. Further, the chip mounting area on the upper surface CBa of the wiring substrate CB means that the semiconductor chip CP is mounted later on the upper surface CBa of the wiring substrate CB at a stage before mounting the semiconductor chip CP on the upper surface CBa of the wiring substrate CB. It corresponds to the area to be planned (the chip mounting planned area). Therefore, the chip mounting area on the upper surface CBa of the wiring board CB refers to the same area before and after mounting the semiconductor chip CP. That is, in the upper surface CBa of the wiring substrate CB, the area overlapping with the semiconductor chip CP in plan view when the semiconductor chip CP is mounted is the chip mounting area regardless of whether the semiconductor chip CP is mounted or not. Here, the term “plan view” refers to the case of viewing in a plane parallel to the upper surface CBa of the wiring board CB.

また、後述の図14には、半導体装置PKGの製造に用いられる配線基板CBが示されている。後述の図14の配線基板CBにおいては、配線基板CBの上面CBaの端子TE上に半田層SD2が形成されているが、図4〜図7に示される製造後の半導体装置PKGでは、この配線基板CBの端子TE上の半田層SD2と、実装前の半導体チップCPのピラー電極PL上に形成されていた半田層SD1とが、溶融・再固化により一体化して、半田層SDとなっている。半導体装置PKGにおいては、半導体チップCPのピラー電極PLは、配線基板CBの端子TEに、半田層SDを介して接合されて固定されている。   Further, FIG. 14 described later shows a wiring board CB used for manufacturing the semiconductor device PKG. In the wiring board CB shown in FIG. 14 described later, the solder layer SD2 is formed on the terminal TE on the upper surface CBa of the wiring board CB, but in the manufactured semiconductor device PKG shown in FIGS. The solder layer SD2 on the terminal TE of the substrate CB and the solder layer SD1 formed on the pillar electrode PL of the semiconductor chip CP before mounting are integrated by melting and resolidification to form a solder layer SD. . In the semiconductor device PKG, the pillar electrode PL of the semiconductor chip CP is bonded and fixed to the terminal TE of the wiring substrate CB via the solder layer SD.

また、半導体装置PKGにおいて、配線基板CBの下面CBbには、半田ボールBLを接続するための導電性のランド(電極、パッド、端子)LAが複数形成されている。   In the semiconductor device PKG, a plurality of conductive lands (electrodes, pads, terminals) LA for connecting the solder balls BL are formed on the lower surface CBb of the wiring board CB.

配線基板CBは、例えば、複数の絶縁体層(誘電体層)と、複数の導体層(配線層、導体パターン層)とを積層して一体化した多層配線基板(多層基板)である。配線基板CBの上面CBaの端子TEは、配線基板CBの配線や配線基板CBのビアの内部に形成されたビア配線などを介して、配線基板CBの下面CBbのランドLAに電気的に接続されている。   The wiring board CB is, for example, a multilayer wiring board (multilayer board) in which a plurality of insulator layers (dielectric layers) and a plurality of conductor layers (wiring layers, conductor pattern layers) are laminated and integrated. The terminal TE on the upper surface CBa of the wiring board CB is electrically connected to the land LA on the lower surface CBb of the wiring board CB via the wiring of the wiring board CB or the via wiring formed inside the via of the wiring board CB. ing.

なお、図6、図7および図10では、図面の簡略化のために、配線基板CBの上面CBaの端子TEと配線基板CBの下面CBbのランドLAと、配線基板CBの上面CBa側のレジスト層SR1と、配線基板CBの下面CBb側のレジスト層SR2とを除き、配線基板CBを構成する複数の絶縁体層および配線層を個別の層に分けずに一体化して基材層(ベース層)BSとして示してある。このため、図6、図7および図10では、配線基板CBを構成する基材層BSの上面上に端子TEが形成され、基材層BSの下面上にランドLAが形成されているが、この基材層BSは、実際には、複数の絶縁体層とその複数の絶縁体層の相互間に介在する配線層とを含む積層構造を有している。すなわち、配線基板CBは、複数の導体層(配線層、導体パターン層)を有しているが、その複数の導体層のうちの最上層の導体層に、複数の端子TEが形成され、その複数の導体層のうちの最下層の導体層に、複数のランドLAが形成されている。   In FIGS. 6, 7 and 10, for simplification of the drawings, the terminal TE on the upper surface CBa of the wiring board CB and the land LA on the lower surface CBb of the wiring board CB and the resist on the upper surface CBa side of the wiring board CB. Base layer (base layer (base layer) except for the layer SR1 and the resist layer SR2 on the lower surface CBb side of the wiring substrate CB, without dividing the plurality of insulator layers and the wiring layers constituting the wiring substrate CB into individual layers. ) Shown as BS. For this reason, in FIG. 6, FIG. 7 and FIG. 10, the terminal TE is formed on the upper surface of the base layer BS constituting the wiring substrate CB, and the land LA is formed on the lower surface of the base layer BS. The base material layer BS actually has a laminated structure including a plurality of insulator layers and a wiring layer interposed between the plurality of insulator layers. That is, although the wiring board CB has a plurality of conductor layers (wiring layer, conductor pattern layer), a plurality of terminals TE are formed on the uppermost conductor layer of the plurality of conductor layers, A plurality of lands LA are formed in the lowermost conductor layer of the plurality of conductor layers.

配線基板CBの最上層には、絶縁膜(絶縁層)であるレジスト層(ソルダレジスト層、半田レジスト層)SR1が形成されており、端子TEは、レジスト層SR1の開口部OP1から露出されている。すなわち、レジスト層SR1は、配線基板CBの最上層の膜(絶縁膜)である。また、配線基板CBの最下層には、絶縁膜(絶縁層)であるレジスト層(ソルダレジスト層、半田レジスト層)SR2が形成されており、ランドLAは、レジスト層SR2の開口部OP2から露出されている。レジスト層SR1,SR2は、いずれも半田レジスト層として機能する絶縁膜である。   A resist layer (solder resist layer, solder resist layer) SR1 which is an insulating film (insulation layer) is formed on the uppermost layer of the wiring board CB, and the terminal TE is exposed from the opening OP1 of the resist layer SR1. There is. That is, the resist layer SR1 is a film (insulating film) of the uppermost layer of the wiring board CB. In the lowermost layer of the wiring board CB, a resist layer (solder resist layer, solder resist layer) SR2 which is an insulating film (insulation layer) is formed, and the land LA is exposed from the opening OP2 of the resist layer SR2. It is done. The resist layers SR1 and SR2 are both insulating films that function as solder resist layers.

すなわち、配線基板CBを構成する基材層BSの上面上には、複数の端子TEを含む導体層が形成され、その導体層を覆うように、基材層BSの上面上にレジスト層SR1が形成されており、そのレジスト層SR1が、配線基板CBの最上層を構成しているが、各端子TEは、レジスト層SR1の開口部OP1から露出されている。なお、平面視において、開口部OP1は端子TEに内包されており、開口部OP1の平面寸法(平面積)は、端子TEの平面寸法(平面積)よりも小さい。このため、各端子TEの外周部はレジスト層SR1で覆われており、各端子TEの中央付近は、レジスト層SR1で覆われずにレジスト層SR1の開口部OP1から露出されている。   That is, a conductor layer including a plurality of terminals TE is formed on the upper surface of base material layer BS constituting wiring substrate CB, and resist layer SR1 is formed on the upper surface of base material layer BS to cover the conductor layer. The resist layer SR1 is formed and constitutes the uppermost layer of the wiring board CB, but each terminal TE is exposed from the opening OP1 of the resist layer SR1. In plan view, the opening OP1 is included in the terminal TE, and the plane dimension (plane area) of the opening OP1 is smaller than the plane dimension (plane area) of the terminal TE. Therefore, the outer peripheral portion of each terminal TE is covered with the resist layer SR1, and the vicinity of the center of each terminal TE is exposed from the opening OP1 of the resist layer SR1 without being covered with the resist layer SR1.

配線基板CBの上面CBaは、主として配線基板CBのレジスト層SR1の上面SR1aにより構成されている。なお、レジスト層SR1の上面SR1aは、基材層BSとは反対側の面(主面)である。このため、レジスト層SR1の上面SR1aは、配線基板CB上に半導体チップCPが搭載された状態で、半導体チップCPに対向する側の主面である。   The upper surface CBa of the wiring board CB is mainly constituted by the upper surface SR1a of the resist layer SR1 of the wiring board CB. The upper surface SR1a of the resist layer SR1 is a surface (main surface) opposite to the base material layer BS. Therefore, the upper surface SR1a of the resist layer SR1 is a main surface on the side facing the semiconductor chip CP in a state where the semiconductor chip CP is mounted on the wiring substrate CB.

端子TEは、銅(Cu)層TE1と銅層TE1上のニッケル(Ni)層TE2との積層膜からなる。ニッケル層TE2は、めっき法により形成されためっき層(ニッケルめっき層)であり、レジスト層SR1の開口部OP1から露出される部分の銅層TE1上に形成されている。これは、配線基板CBを製造する際に、開口部OP1を有するレジスト層SR1を形成した後に、開口部OP1から露出される部分の銅層TE1上に、ニッケル層TE2となるニッケルめっき層を形成したからである。このため、各端子TEにおいて、ニッケル層TE2は銅層TE1の上面全体に形成されているのではなく、開口部OP1から露出されている部分の銅層TE1上に形成されており、レジスト層SR1で覆われた部分の銅層TE1上には、ニッケル層TE2は形成されていない。このため、各端子TEは、レジスト層SR1で覆われずに開口部OP1から露出されている部分は、銅層TE1とその上のニッケル層TE2との積層構造を有しているが、レジスト層SR1で覆われた部分は、銅層TE1からなる。   The terminal TE is formed of a laminated film of a copper (Cu) layer TE1 and a nickel (Ni) layer TE2 on the copper layer TE1. The nickel layer TE2 is a plating layer (nickel plating layer) formed by a plating method, and is formed on the copper layer TE1 in a portion exposed from the opening OP1 of the resist layer SR1. This is to form a nickel plating layer to be a nickel layer TE2 on the copper layer TE1 of the portion exposed from the opening OP1 after forming the resist layer SR1 having the opening OP1 in manufacturing the wiring substrate CB Because Therefore, in each terminal TE, the nickel layer TE2 is not formed over the entire top surface of the copper layer TE1, but is formed over the copper layer TE1 in a portion exposed from the opening OP1, and the resist layer SR1. The nickel layer TE2 is not formed on the copper layer TE1 of the portion covered with For this reason, each terminal TE is not covered with the resist layer SR1, and the portion exposed from the opening OP1 has a laminated structure of the copper layer TE1 and the nickel layer TE2 thereon, but the resist layer The portion covered with SR1 consists of a copper layer TE1.

また、配線基板CBを構成する基材層BSの下面上には、複数のランドLAを含む導体層が形成され、その導体層を覆うように、基材層BSの下面上にレジスト層SR2が形成されており、そのレジスト層SR2が、配線基板CBの最下層を構成しているが、各ランドLAは、レジスト層SR2の開口部OP2から露出されている。なお、平面視において、開口部OP2はランドLAに内包されており、開口部OP2の平面寸法(平面積)は、ランドLAの平面寸法(平面積)よりも小さい。このため、各ランドLAの外周部はレジスト層SR2で覆われており、各ランドLAの中央付近は、レジスト層SR2で覆われずにレジスト層SR2の開口部OP2から露出されている。   Further, a conductor layer including a plurality of lands LA is formed on the lower surface of the base layer BS constituting the wiring substrate CB, and a resist layer SR2 is formed on the lower surface of the base layer BS so as to cover the conductor layer. Although the resist layer SR2 is formed and constitutes the lowermost layer of the wiring substrate CB, each land LA is exposed from the opening OP2 of the resist layer SR2. In plan view, the opening OP2 is included in the land LA, and the planar dimension (planar area) of the opening OP2 is smaller than the planar dimension (planar area) of the land LA. Therefore, the outer peripheral portion of each land LA is covered with the resist layer SR2, and the vicinity of the center of each land LA is exposed from the opening OP2 of the resist layer SR2 without being covered with the resist layer SR2.

配線基板CBにおいて、レジスト層SR1の開口部OP1は、チップ搭載領域に、端子TEの配列と同じ配列で、従って半導体チップCPの端子TEの配列と同じ配列で、設けられている。このため、配線基板CBのチップ搭載領域に、レジスト層SR1の開口部OP1は複数形成されており、1つの開口部OP1から1つの端子TEが露出されている。   In the wiring substrate CB, the openings OP1 of the resist layer SR1 are provided in the chip mounting region in the same arrangement as the arrangement of the terminals TE, and thus in the same arrangement as the arrangement of the terminals TE of the semiconductor chip CP. Therefore, a plurality of openings OP1 of the resist layer SR1 are formed in the chip mounting region of the wiring substrate CB, and one terminal TE is exposed from one opening OP1.

配線基板CBの下面CBbにおいて、ランドLAは、アレイ状(エリアアレイ状)に配列している。各ランドLAには、突起電極として半田ボールBLが接続(形成)されている。このため、半導体装置PKGにおいては、配線基板CBの下面CBbに複数の半田ボールBLがアレイ状に配置された状態となっており、それら複数の半田ボールBLは、半導体装置PKGの外部端子(外部接続用端子)として機能することができる。   On the lower surface CBb of the wiring board CB, the lands LA are arranged in an array (area array). Solder balls BL are connected (formed) to the lands LA as protruding electrodes. Therefore, in the semiconductor device PKG, the plurality of solder balls BL are arranged in an array on the lower surface CBb of the wiring board CB, and the plurality of solder balls BL are external terminals of the semiconductor device PKG (external It can function as a connection terminal).

半導体チップCPの各ピラー電極PLは、半田層SDを介して配線基板CBの上面CBaの各端子TEに電気的に接続され、更に、配線基板CBの配線やビア配線を介して、配線基板CBの下面CBbのランドLAおよびランドLAに接続された半田ボールBLに電気的に接続されている。また、配線基板CBの下面CBbに配置された複数の半田ボールBLが、半導体チップCPのピラー電極PLに電気的に接続していない半田ボールを含むこともでき、それを放熱用に用いることもできる。   Each pillar electrode PL of the semiconductor chip CP is electrically connected to each terminal TE of the upper surface CBa of the wiring board CB via the solder layer SD, and further, the wiring board CB via wiring or via wiring of the wiring board CB. Are electrically connected to the land LA of the lower surface CBb and the solder ball BL connected to the land LA. In addition, the plurality of solder balls BL disposed on the lower surface CBb of the wiring board CB may include solder balls not electrically connected to the pillar electrodes PL of the semiconductor chip CP, and may be used for heat dissipation it can.

<半導体装置の製造工程について>
次に、本実施の形態の半導体装置PKGの製造工程について説明する。図13は、本実施の形態の半導体装置PKGの製造工程を示すプロセスフロー図である。図14〜図19は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す断面図である。図14〜図16、図18および図19には、上記図3に対応する断面が示されている。また、図17は、図16の一部を拡大して示す部分拡大断面図であり、における点線で囲まれた領域RG3の拡大図が示されている。
<About the manufacturing process of the semiconductor device>
Next, the manufacturing process of the semiconductor device PKG of the present embodiment will be described. FIG. 13 is a process flow diagram showing a manufacturing process of the semiconductor device PKG of the present embodiment. 14 to 19 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment. 14 to 16, 18 and 19 show cross sections corresponding to FIG. FIG. 17 is a partial enlarged cross-sectional view showing a part of FIG. 16 in an enlarged manner, and an enlarged view of a region RG3 surrounded by a dotted line in FIG. 17 is shown.

半導体装置PKGを製造するには、まず、半導体チップCPと配線基板CBとを準備(用意)する(図13のステップS1,S2)。   In order to manufacture the semiconductor device PKG, first, the semiconductor chip CP and the wiring board CB are prepared (prepared) (steps S1 and S2 in FIG. 13).

半導体チップCPは、上記図1〜図3に示されており、上述のように、半導体チップCPは、複数のパッドPDと、複数のパッドPD上にそれぞれ形成された複数のピラー電極PLとを有している。   The semiconductor chip CP is shown in FIGS. 1 to 3 above, and as described above, the semiconductor chip CP includes a plurality of pads PD and a plurality of pillar electrodes PL respectively formed on a plurality of pads PD. Have.

また、配線基板CBは、上記図8〜図11に示されており、上述のように、配線基板CBは、上面CBaのチップ搭載領域に形成された複数の端子TEと、下面CBbに形成された複数のランドLAとを有している。   The wiring board CB is shown in FIGS. 8 to 11, and as described above, the wiring board CB is formed on the plurality of terminals TE formed in the chip mounting area of the upper surface CBa and the lower surface CBb. And a plurality of lands LA.

配線基板CBは、種々の製法により作製することができる。例えば、ビルドアップ法、サブトラクティブ法、印刷法、シート積層法、セミアディティブ法、またはアディティブ法などを用いて配線基板CBを作製することができる。   The wiring board CB can be manufactured by various manufacturing methods. For example, the wiring board CB can be manufactured using a build-up method, a subtractive method, a printing method, a sheet lamination method, a semi-additive method, an additive method, or the like.

先にステップS1で半導体チップCPを準備してからステップS2で配線基板CBを準備しても、先にステップS2で配線基板CBを準備してからステップS1で半導体チップCPを準備しても、あるいは、ステップS1とステップS2とを同時に行って配線基板CBと半導体チップCPとを同時に準備してもよい。   Even if the semiconductor chip CP is prepared in step S1 first and then the wiring board CB is prepared in step S2, or even if the wiring board CB is prepared in step S2 first and then the semiconductor chip CP is prepared in step S1, Alternatively, step S1 and step S2 may be performed simultaneously to prepare the wiring board CB and the semiconductor chip CP simultaneously.

半導体装置PKGの製造に用いる配線基板CBにおいては、図14に示されるように、配線基板CBの上面CBaの端子TE上に、半田(半田材)からなる半田層(半田材、半田部)SD2が形成されている。すなわち、端子TE上に半田層SD2が形成された配線基板CBをステップS2で準備(製造)する。   In the wiring board CB used for manufacturing the semiconductor device PKG, as shown in FIG. 14, a solder layer (solder material, solder portion) SD2 made of solder (solder material) on the terminal TE on the upper surface CBa of the wiring board CB. Is formed. That is, the wiring board CB in which the solder layer SD2 is formed on the terminal TE is prepared (manufactured) in step S2.

他の形態として、ステップS2で、端子TE上に半田層SD2が形成されていない配線基板CBを準備してから、後述のステップS3のフリップチップ実装工程を行う前に、配線基板CBの端子TE上に半田層SD2を形成することもできる。   As another mode, after preparing the wiring board CB in which the solder layer SD2 is not formed on the terminals TE in step S2, and before performing the flip chip mounting process of step S3 described later, the terminals TE of the wiring board CB. The solder layer SD2 can also be formed thereon.

半田層SD2は、レジスト層SR1の開口部OP1から露出される部分の端子TEに形成されており、従って、端子TEを構成するニッケル層TE2上に形成されている。半田層SD2は、例えば、めっき法を用いて形成することができる。   The solder layer SD2 is formed on the terminal TE in a portion exposed from the opening OP1 of the resist layer SR1, and thus is formed on the nickel layer TE2 that constitutes the terminal TE. The solder layer SD2 can be formed, for example, using a plating method.

また、半導体装置PKGの製造に用いる半導体チップCPにおいては、後述の図15、図20、図22、図35および図36にも示されるように、半導体チップCPの複数のピラー電極PLのそれぞれの先端面上に、半田層SD1が形成されている。すなわち、ピラー電極PL上に半田層SD1が形成された半導体チップCPをステップS1で準備(製造)する。   Further, in the semiconductor chip CP used for manufacturing the semiconductor device PKG, as also shown in FIG. 15, FIG. 20, FIG. 22, FIG. 35 and FIG. 36 described later, each of the plurality of pillar electrodes PL of the semiconductor chip CP. The solder layer SD1 is formed on the tip surface. That is, the semiconductor chip CP in which the solder layer SD1 is formed on the pillar electrode PL is prepared (manufactured) in step S1.

次に、フリップチップ接続工程を行う(図13のステップS3)。ステップS3は、具体的には、次のようにして行うことができる。   Next, a flip chip connection process is performed (step S3 in FIG. 13). Specifically, step S3 can be performed as follows.

すなわち、図15に示されるように、半導体チップCPの上面が配線基板CBの上面CBaに対向する向きで、配線基板CBの上面CBaのチップ搭載予定領域の上方に、ツール(図示せず)で保持した半導体チップCPを配置する。それから、ツールで保持した半導体チップCPを配線基板CBの上面CBaに近づけ、半導体チップCPのピラー電極PLの先端面の半田層SD1を、配線基板CBの端子TE上の半田層SD2に接触させる。この際、半導体チップCPの複数のピラー電極PLが配線基板CBの複数の端子TEにそれぞれ対向するように、半導体チップCPが配線基板CBに対して位置合わせされている。また、この際、半田層SD1または半田層SD2の少なくとも一方が、接触後に変形する程度の硬さになるまで、予め加熱されていてもよい。   That is, as shown in FIG. 15, with a tool (not shown) above the chip mounting planned area of the upper surface CBa of the upper surface CBa of the upper surface CBa in a direction in which the upper surface of the semiconductor chip CP faces the upper surface CBa of the wiring substrate CB. The held semiconductor chip CP is disposed. Then, the semiconductor chip CP held by the tool is brought close to the upper surface CBa of the wiring substrate CB, and the solder layer SD1 on the tip surface of the pillar electrode PL of the semiconductor chip CP is brought into contact with the solder layer SD2 on the terminal TE of the wiring substrate CB. At this time, the semiconductor chip CP is aligned with the wiring substrate CB such that the plurality of pillar electrodes PL of the semiconductor chip CP respectively face the plurality of terminals TE of the wiring substrate CB. At this time, at least one of the solder layer SD1 and the solder layer SD2 may be heated in advance to have a hardness that causes deformation after contact.

次に、半田層SD1および半田層SD2が融点以上になるまで加熱する。半田材層D1と半田層SD2とを接触させた状態で加熱する場合は、半導体チップCPを加熱すれば、半田層SD1からの熱伝達により半田層SD2も加熱することができる。半田層SD1および半田層SD2がそれぞれ溶融すると、半田層SD1を構成していた半田材と半田層SD2を構成していた半田材とが、溶融して一体化する。その後、溶融半田を冷却して固化することにより、ピラー電極PLと端子TEとを接続する半田層SDが形成される。半田層SDは、溶融して再固化した半田層SD1,SD2からなる。半田層SDは、半導体チップCPのピラー電極PLと配線基板CBの端子TEの間に介在して、半導体チップCPのピラー電極PLと配線基板CBの端子TEとを、電気的かつ機械的に接続する。図16には、この段階が示されている。   Next, the solder layer SD1 and the solder layer SD2 are heated to the melting point or more. In the case of heating with the solder material layer D1 and the solder layer SD2 in contact with each other, if the semiconductor chip CP is heated, the solder layer SD2 can also be heated by heat transfer from the solder layer SD1. When the solder layer SD1 and the solder layer SD2 respectively melt, the solder material forming the solder layer SD1 and the solder material forming the solder layer SD2 melt and integrate. Thereafter, the molten solder is cooled and solidified to form a solder layer SD connecting the pillar electrode PL and the terminal TE. The solder layer SD is composed of the melted and re-solidified solder layers SD1, SD2. The solder layer SD intervenes between the pillar electrode PL of the semiconductor chip CP and the terminal TE of the wiring substrate CB to electrically and mechanically connect the pillar electrode PL of the semiconductor chip CP and the terminal TE of the wiring substrate CB. Do. This stage is shown in FIG.

また、半田層SD1と半田層SD2とが溶融して一体化すると、一体化した溶融半田は、表面張力により、物理的に安定な形状となるように変形し、すなわち、球形に類似した形状になる。このため、その溶融半田が固化して形成された半田層SDは、配線基板CBのレジスト層SR1とピラー電極PLの先端面との間の高さ位置においては、球形に類似した形状になる(図17参照)。   Further, when the solder layer SD1 and the solder layer SD2 are melted and integrated, the integrated molten solder is deformed to have a physically stable shape by surface tension, that is, it has a shape similar to a spherical shape. Become. Therefore, the solder layer SD formed by solidifying the molten solder has a shape similar to a spherical shape at the height position between the resist layer SR1 of the wiring substrate CB and the tip surface of the pillar electrode PL ( See Figure 17).

このようにしてフリップチップ接続工程が行われ、半導体チップCPが配線基板CBの上面CBa上に搭載されるとともに、半導体チップCPの複数のピラー電極PLが、配線基板CBの複数の端子TEに、それぞれ半田層SDを介して接合される。これにより、半導体チップCPは配線基板CBに固定される。   Thus, the flip chip connection process is performed, and the semiconductor chip CP is mounted on the upper surface CBa of the wiring substrate CB, and the plurality of pillar electrodes PL of the semiconductor chip CP are connected to the plurality of terminals TE of the wiring substrate CB. Each is joined via the solder layer SD. Thus, the semiconductor chip CP is fixed to the wiring board CB.

また、フリップチップ接続の際、接続部の金属酸化膜の除去のために、フラックスを好適に用いることができる。例えば、配線基板CB上に半導体チップCPを搭載する前に、配線基板CBの上面CBa上(特に端子TE上)にフラックスを供給しておく。その後、配線基板CB上に半導体チップCPを配置してから、半田リフロー工程(半田層SD1,SD2を溶融させて半田層SDを形成する加熱工程)を行った後に、洗浄処理を行えばよい。   In addition, at the time of flip chip connection, a flux can be suitably used for removing the metal oxide film of the connection portion. For example, before mounting the semiconductor chip CP on the wiring board CB, flux is supplied onto the upper surface CBa (especially, on the terminal TE) of the wiring board CB. Thereafter, the semiconductor chip CP is disposed on the wiring substrate CB, and then a solder reflow process (a heating process of melting the solder layers SD1 and SD2 to form the solder layer SD) may be performed, and then the cleaning process may be performed.

次に、図18に示されるように、半導体チップCPと配線基板CBとの間を満たすアンダーフィル樹脂としての樹脂部UFRを形成する(図13のステップS4)。ステップS4は、例えば次のようにして行うことができる。   Next, as shown in FIG. 18, a resin portion UFR is formed as an underfill resin that fills the space between the semiconductor chip CP and the wiring board CB (step S4 in FIG. 13). Step S4 can be performed, for example, as follows.

すなわち、半導体チップCPと配線基板CBの上面CBaとの間に液状またはペースト状の樹脂材料を供給(充填、注入)する。この樹脂材料は、熱硬化性樹脂材料を含有し、更にフィラー(シリカ粒子など)を含有することもできる。半導体チップCPと配線基板CBの上面CBaとの間に供給された樹脂材料は、毛細管現象により、半導体チップCPと配線基板CBの上面CBaとの間の空間に広がる。それから、加熱などにより、この樹脂材料を硬化させることで、硬化した樹脂材料からなる樹脂部UFRを形成することができる。   That is, a liquid or paste resin material is supplied (filled, injected) between the semiconductor chip CP and the upper surface CBa of the wiring substrate CB. This resin material contains a thermosetting resin material and can further contain a filler (such as silica particles). The resin material supplied between the semiconductor chip CP and the upper surface CBa of the wiring substrate CB spreads in the space between the semiconductor chip CP and the upper surface CBa of the wiring substrate CB by capillary action. Then, by curing the resin material by heating or the like, a resin portion UFR made of the cured resin material can be formed.

他の形態として、配線基板CB上に半導体チップCPを配置する前に(すなわち上記ステップS3を行う前に)、配線基板CBの上面CBaのチップ搭載予定領域に予め液状またはペースト状の上記樹脂材料を塗布しておき、その後、フリップチップ接続で半導体チップCPのピラー電極PLを配線基板CBの端子TEに接続してから、この樹脂材料を硬化して樹脂部UFRを形成することもできる。その場合は、ステップS4では、半導体チップCPと配線基板CBの上面CBaとの間に樹脂材料を供給する工程は行う必要は無く、既に半導体チップCPと配線基板CBの上面CBaとの間に存在している樹脂材料を、加熱により硬化させる工程を行うことになる。   As another mode, before placing the semiconductor chip CP on the wiring board CB (that is, before performing the above step S3), the liquid or paste resin material is previously formed on the chip mounting planned area of the upper surface CBa of the wiring board CB. Alternatively, after the pillar electrode PL of the semiconductor chip CP is connected to the terminal TE of the wiring substrate CB by flip chip connection, the resin material may be cured to form the resin portion UFR. In that case, there is no need to carry out the step of supplying the resin material between the semiconductor chip CP and the upper surface CBa of the wiring substrate CB in step S4, and the process already exists between the semiconductor chip CP and the upper surface CBa of the wiring substrate CB. The step of curing the resin material by heating is performed.

次に、図19に示されるように、配線基板CBの下面CBbのランドLAに半田ボールBLを接続(接合、形成)する(図13のステップS5)。   Next, as shown in FIG. 19, solder balls BL are connected (joined and formed) to the lands LA on the lower surface CBb of the wiring board CB (step S5 in FIG. 13).

ステップS5の半田ボールBL接続工程では、例えば、配線基板CBの下面CBbを上方に向け、配線基板CBの下面CBbの複数のランドLA上にそれぞれ半田ボールBLを配置(搭載)してフラックスなどで仮固定し、リフロー処理(半田リフロー処理、熱処理)を行って半田を溶融し、半田ボールBLと配線基板CBの下面CBbのランドLAとを接合することができる。その後、必要に応じて洗浄工程を行い、半田ボールBLの表面に付着したフラックスなどを取り除くこともできる。このようにして、半導体装置PKGの外部端子(外部接続用端子)としての半田ボールBLが接合(形成)される。   In the solder ball BL connecting step of step S5, for example, the lower surface CBb of the wiring board CB is directed upward, and the solder balls BL are arranged (mounted) on the plurality of lands LA of the lower surface CBb of the wiring board CB. Temporary fixing and reflow processing (solder reflow processing, heat treatment) can be performed to melt the solder, and the solder balls BL and the lands LA on the lower surface CBb of the wiring substrate CB can be joined. Thereafter, if necessary, a cleaning process may be performed to remove the flux or the like attached to the surface of the solder ball BL. Thus, the solder balls BL as external terminals (terminals for external connection) of the semiconductor device PKG are joined (formed).

なお、本実施の形態では、半導体装置PKGの外部端子として半田ボールBLを接合する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば半田ボールBLの代わりに印刷法などによりランドLA上に半田を供給して半導体装置PKGの半田からなる外部端子(バンプ電極、半田バンプ)を形成することもできる。この場合、配線基板CBの下面CBbの複数のランドLA上にそれぞれ半田を供給してから、半田リフロー処理を行って、複数のランドLA上にそれぞれ半田からなる外部端子(バンプ電極、半田バンプ)を形成することができる。また、メッキ処理を施すなどして、各ランドLA上に外部端子(バンプ電極)を形成することもできる。   In the present embodiment, the case where solder balls BL are joined as external terminals of semiconductor device PKG has been described, but the present invention is not limited to this. For example, instead of solder balls BL, lands LA may be formed by printing. Alternatively, solder may be supplied to form external terminals (bump electrodes, solder bumps) made of the solder of the semiconductor device PKG. In this case, solder is supplied onto the plurality of lands LA on the lower surface CBb of the wiring board CB, and then solder reflow processing is performed, and external terminals (bump electrodes, solder bumps) made of solder on the plurality of lands LA. Can be formed. Alternatively, external terminals (bump electrodes) can be formed on the lands LA by plating or the like.

このように、ステップS5では、配線基板CBの下面CBbの複数のランドLAに、それぞれ外部接続用端子(ここでは半田ボールBL)を形成する。   Thus, in step S5, external connection terminals (here, solder balls BL) are formed on the plurality of lands LA on the lower surface CBb of the wiring board CB.

このようにして、半導体装置PKGが製造される。   Thus, the semiconductor device PKG is manufactured.

また、他の形態として、半導体装置PKGの製造に用いる配線基板として、多数個取りの配線基板を用いることもできる。この場合、上記ステップS2では、上記配線基板CBが複数、アレイ状に一体的に繋がった配線基板母体を、多数個取りの配線基板として準備する。この配線基板母体は、複数の半導体装置領域を有しており、個々の半導体装置領域は、そこから1つの半導体装置PKGが取得される領域に対応している。そして、上記ステップS3では、配線基板母体の複数の半導体装置領域に対してフリップチップ接続工程を行い、上記ステップS4では、配線基板母体の複数の半導体装置領域に対して樹脂部UFR形成工程を行い、上記ステップS5では、配線基板母体の複数の半導体装置領域に対して半田ボールの接続工程を行う。その後、配線基板母体を切断して、各半導体装置領域に分割することで、個々の半導体装置領域から半導体装置PKGを製造することができる。   In addition, as another embodiment, a multi-piece wiring board can be used as a wiring board used for manufacturing the semiconductor device PKG. In this case, in step S2, a wiring board matrix in which a plurality of the wiring boards CB are integrally connected in an array is prepared as a multi-piece wiring board. The wiring board matrix has a plurality of semiconductor device regions, and each semiconductor device region corresponds to a region from which one semiconductor device PKG is obtained. Then, in the step S3, the flip chip connection process is performed on the plurality of semiconductor device regions of the wiring substrate matrix, and in the step S4, the resin portion UFR forming process is performed on the plurality of semiconductor device regions of the wiring substrate matrix In the step S5, a connection process of solder balls is performed on a plurality of semiconductor device regions of the wiring substrate matrix. Thereafter, the wiring substrate matrix is cut and divided into semiconductor device regions, whereby semiconductor devices PKG can be manufactured from the individual semiconductor device regions.

<半導体チップの構造について>
図20は、本実施の形態の半導体チップCPの要部断面図であり、パッドPDとその上に形成されたピラー電極PLとを横切る断面が示されている。また、図21は、本実施の形態の半導体チップCPの要部平面図であり、パッドPD形成領域近傍平面図が示されている。図21には、パッドPDとピラー電極PLと開口部OP3aと開口部OP3bと開口部SHの平面位置が示されている。なお、図20は、図21のA4−A4線の位置での断面図にほぼ対応している。また、後述の図22は、図21のA5−A5線の位置での断面図にほぼ対応している。また、図20では、層間絶縁膜IL6よりも下の構造は、図示を省略しているが、後述の図22では、層間絶縁膜IL6よりも下の構造も図示してある。
<About the structure of the semiconductor chip>
FIG. 20 is a cross-sectional view of essential parts of the semiconductor chip CP of the present embodiment, and shows a cross section across the pad PD and the pillar electrode PL formed thereon. FIG. 21 is a plan view of relevant parts of the semiconductor chip CP of the present embodiment, and is a plan view in the vicinity of the pad PD formation region. FIG. 21 shows the planar positions of the pad PD, the pillar electrode PL, the opening OP3a, the opening OP3b, and the opening SH. FIG. 20 substantially corresponds to the cross-sectional view at the position of line A4-A4 in FIG. Further, FIG. 22 described later substantially corresponds to the cross-sectional view at the position of line A5-A5 in FIG. Although the structure below the interlayer insulating film IL6 is not shown in FIG. 20, the structure below the interlayer insulating film IL6 is also shown in FIG. 22 described later.

図20に示されるように、パッドPDは、層間絶縁膜IL6上に形成されており、層間絶縁膜IL6上に、パッドPDの一部を覆うように、絶縁膜PAが形成されており、パッドPDの一部は、絶縁膜PAに設けられた開口部OP3から露出されている。すなわち、開口部OP3からパッドPDが露出されているが、平面視で開口部OP3と重ならない部分のパッドPDは、絶縁膜PAで覆われている。具体的には、パッドPDの中央部は絶縁膜PAで覆われておらず、パッドPDの外周部は絶縁膜PAで覆われている。   As shown in FIG. 20, the pad PD is formed on the interlayer insulating film IL6, and the insulating film PA is formed on the interlayer insulating film IL6 so as to cover a part of the pad PD. A part of PD is exposed from an opening OP3 provided in the insulating film PA. That is, although pad PD is exposed from opening OP3, pad PD of a portion which does not overlap opening OP3 by plane view is covered with insulating film PA. Specifically, the central part of the pad PD is not covered with the insulating film PA, and the outer peripheral part of the pad PD is covered with the insulating film PA.

絶縁膜PAは、半導体チップCPの最上層の膜(絶縁膜)であり、特に、絶縁膜PAを構成する樹脂膜PA2が、半導体チップのCP最上層の膜(絶縁膜)である。絶縁膜PAは、半導体チップCPの表面保護膜として機能することができる。また、絶縁膜PA(特に絶縁膜PA1)は、パッシベーション膜とみなすこともできる。   The insulating film PA is a film (insulating film) of the uppermost layer of the semiconductor chip CP, and in particular, the resin film PA2 constituting the insulating film PA is a film (insulating film) of the CP uppermost layer of the semiconductor chip. The insulating film PA can function as a surface protective film of the semiconductor chip CP. The insulating film PA (particularly, the insulating film PA1) can also be regarded as a passivation film.

絶縁膜PAは、絶縁膜PA1と絶縁膜PA1上の樹脂膜(有機系絶縁膜)PA2との積層膜からなる。絶縁膜PA1は、パッシベーション膜として機能する絶縁膜であり、無機絶縁膜からなる。絶縁膜PAとしては、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を好適に用いることができる。窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜は、吸湿性が低い絶縁膜であるため、絶縁膜PA1として窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を用いることにより、半導体チップCPの耐湿性向上を図ることができる。樹脂膜PA2は、好ましくはポリイミド膜(ポリイミド樹脂膜)である。ポリイミド(polyimide)膜は、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子であり、有機絶縁膜の一種である。半導体チップCPの最上層(最表面)の膜を樹脂膜PA2としたことで、半導体チップCPを扱いやすくなる(ハンドリングが行いやすくなる)などの利点を得られる。   The insulating film PA is formed of a laminated film of an insulating film PA1 and a resin film (organic insulating film) PA2 over the insulating film PA1. The insulating film PA1 is an insulating film that functions as a passivation film, and is made of an inorganic insulating film. As the insulating film PA, a silicon nitride film or a silicon oxynitride film can be suitably used. Since the silicon nitride film or the silicon oxynitride film is an insulating film having low hygroscopicity, the moisture resistance of the semiconductor chip CP can be improved by using a silicon nitride film or a silicon oxynitride film as the insulating film PA1. The resin film PA2 is preferably a polyimide film (polyimide resin film). A polyimide (polyimide) film is a polymer containing an imide bond in the repeating unit, and is a type of organic insulating film. By using the resin film PA2 as the film of the uppermost layer (uppermost surface) of the semiconductor chip CP, advantages such as easy handling of the semiconductor chip CP (and easy handling) can be obtained.

絶縁膜PA1と樹脂膜PA2とは、それぞれ絶縁膜であるため、絶縁膜PAは、複数の絶縁膜(具体的には絶縁膜PA1と樹脂膜PA2との2つの絶縁膜)を積層した積層絶縁膜とみなすこともできる。なお、本願において、積層絶縁膜とは、複数の絶縁膜が積層された積層膜を意味する。   Since the insulating film PA1 and the resin film PA2 are respectively insulating films, the insulating film PA is a stacked insulating film in which a plurality of insulating films (specifically, two insulating films of the insulating film PA1 and the resin film PA2) are stacked. It can also be regarded as a membrane. In the present application, the laminated insulating film means a laminated film in which a plurality of insulating films are laminated.

絶縁膜PAは、パッドPDの少なくとも一部を露出する開口部OP3を有しているが、絶縁膜PAは、絶縁膜PA1と樹脂膜PA2との積層膜であるため、絶縁膜PAの開口部OP3は、樹脂膜PA2の開口部OP3bと、絶縁膜PA1の開口部OP3aとにより形成される。   The insulating film PA has an opening OP3 that exposes at least a part of the pad PD. However, since the insulating film PA is a laminated film of the insulating film PA1 and the resin film PA2, the opening of the insulating film PA OP3 is formed by the opening OP3b of the resin film PA2 and the opening OP3a of the insulating film PA1.

開口部OP3aは、絶縁膜PA1を貫通しており、平面視において、パッドPDに内包されている。このため、開口部OP3aの平面寸法(平面積)は、パッドPDの平面寸法(平面積)よりも小さく、パッドPDは、開口部OP3aに重なる領域と、開口部OP3aに重ならない領域とを有しており、具体的には、パッドPDの中央部は、絶縁膜PA1で覆われておらず、絶縁膜PA1の開口部OP3aから露出されているが、パッドPDの外周部は絶縁膜PA1で覆われている。   The opening OP3a penetrates the insulating film PA1, and is included in the pad PD in a plan view. Therefore, the planar dimension (planar area) of the opening OP3a is smaller than the planar dimension (planar area) of the pad PD, and the pad PD has a region overlapping the opening OP3a and a region not overlapping the opening OP3a. Specifically, the central part of the pad PD is not covered with the insulating film PA1 and exposed from the opening OP3a of the insulating film PA1, but the outer peripheral part of the pad PD is the insulating film PA1. It is covered.

開口部OP3bは、樹脂膜PA2を貫通しており、平面視において、パッドPDに内包されている。このため、開口部OP3bの平面寸法(平面積)は、パッドPDの平面寸法(平面積)よりも小さく、パッドPDは、開口部OP3bに重なる領域と、開口部OP3bに重ならない領域とを有しており、具体的には、パッドPDの中央部は、樹脂膜PA2で覆われておらず、樹脂膜PA2の開口部OP3bから露出されているが、パッドPDの外周部は樹脂膜PA2で覆われている。   The opening OP3b penetrates the resin film PA2, and is included in the pad PD in a plan view. Therefore, the planar dimension (planar area) of the opening OP3b is smaller than the planar dimension (planar area) of the pad PD, and the pad PD has a region overlapping the opening OP3b and a region not overlapping the opening OP3b. Specifically, the central part of the pad PD is not covered with the resin film PA2, and is exposed from the opening OP3b of the resin film PA2, but the outer peripheral part of the pad PD is the resin film PA2. It is covered.

平面視において、開口部OP3aと開口部OP3bとは、少なくとも一部が重なっており、開口部OP3aと開口部OP3bとの重なり領域は、パッドPD上に位置しており、開口部OP3aと開口部OP3bとの重なり領域から、パッドPDが露出される。   In plan view, the opening OP3a and the opening OP3b at least partially overlap, and the overlapping region of the opening OP3a and the opening OP3b is located on the pad PD, and the opening OP3a and the opening The pad PD is exposed from the overlapping region with the OP 3 b.

樹脂膜PA2の開口部OP3bは、平面視において、絶縁膜PA1の開口部OP3aに内包されていることが好ましい。この場合、開口部OP3bの平面寸法(平面積)は、開口部OP3aの平面寸法(平面積)よりも小さく、平面視において、開口部OP3b全体が開口部OP3aに重なっているが、開口部OP3aは、開口部OP3bに重なる領域と、開口部OP3bに重ならない領域とを有することになる。   The opening OP3b of the resin film PA2 is preferably included in the opening OP3a of the insulating film PA1 in plan view. In this case, the planar dimension (planar area) of the opening OP3b is smaller than the planar dimension (planar area) of the opening OP3a, and the entire opening OP3b overlaps the opening OP3a in plan view, but the opening OP3a Has a region overlapping with the opening OP3b and a region not overlapping the opening OP3b.

開口部OP3bが、平面視において開口部OP3aに内包されていれば、絶縁膜PAの開口部OP3は、樹脂膜PA2の開口部OP3bと実質的に一致し、絶縁膜PAの開口部OP3の内壁(側壁)は、樹脂膜PA2の開口部OP3bの内壁(側壁)により形成されることになる。開口部OP3bが、平面視において開口部OP3aに内包されていれば、平面視において、開口部OP3bの内側の領域では、パッドPD上には絶縁膜PA1も樹脂膜PA2も形成されておらず、パッドPDの上面が露出される。また、開口部OP3bが、平面視において開口部OP3aに内包されていれば、開口部OP3aの内側でかつ開口部OP3bの外側の領域では、パッドPD上には絶縁膜PA1は形成されていないが樹脂膜PA2が形成された状態になっており、開口部OP3aの外側の領域では、パッドPD上には、絶縁膜PA1と絶縁膜PA1上の樹脂膜PA2との積層膜が形成された状態になっている。   When the opening OP3b is included in the opening OP3a in plan view, the opening OP3 of the insulating film PA substantially matches the opening OP3b of the resin film PA2, and the inner wall of the opening OP3 of the insulating film PA The (side wall) is formed by the inner wall (side wall) of the opening OP3 b of the resin film PA2. If the opening OP3b is included in the opening OP3a in plan view, neither the insulating film PA1 nor the resin film PA2 is formed on the pad PD in the region inside the opening OP3b in plan view. The upper surface of the pad PD is exposed. If the opening OP3b is included in the opening OP3a in a plan view, the insulating film PA1 is not formed on the pad PD in the region inside the opening OP3a and outside the opening OP3b. The resin film PA2 is formed, and in the region outside the opening OP3a, the laminated film of the insulating film PA1 and the resin film PA2 over the insulating film PA1 is formed over the pad PD. It has become.

開口部OP3bが、平面視において開口部OP3aに内包されていることが好ましい理由は、次のようなものである。   The reason why the opening OP3b is preferably included in the opening OP3a in a plan view is as follows.

すなわち、開口部OP3bが、平面視において開口部OP3aに内包されていれば、絶縁膜PAの開口部OP3の内壁は、樹脂膜PA2の開口部OP3bの内壁により構成されるため、ピラー電極PLは、樹脂膜PA2に接するが、絶縁膜PA1には接しなくなる。絶縁膜PA1は、硬さが比較的硬いが、絶縁膜PA1に比べると樹脂膜PA2は柔らかい。ピラー電極PLは、パッドPD上に形成されているが、そのピラー電極PLが柔らかい樹脂膜PA2が接するようにし、かつ、硬い絶縁膜PA1には接しないようにすることで、ピラー電極PLに印加された(作用した)応力を柔らかい樹脂膜PA2で緩和しやすくなる。樹脂膜PA2によって応力を緩和できる分、ピラー電極PLに印加された(作用した)応力が、ピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わるのを、抑制することができる。このため、開口部OP3bが平面視において開口部OP3aに内包されていれば、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を、低減することができる。   That is, if the opening OP3b is included in the opening OP3a in plan view, the inner wall of the opening OP3 of the insulating film PA is formed by the inner wall of the opening OP3b of the resin film PA2, the pillar electrode PL is Although it is in contact with the resin film PA2, it is not in contact with the insulating film PA1. The insulating film PA1 is relatively hard in hardness, but the resin film PA2 is softer than the insulating film PA1. Although the pillar electrode PL is formed on the pad PD, application of the pillar electrode PL to the pillar electrode PL is performed by causing the soft resin film PA2 to be in contact and not to be in contact with the hard insulating film PA1. The soft (applied) stress can be easily relieved by the soft resin film PA2. Since the stress can be relaxed by the resin film PA2, the stress applied (acted) to the pillar electrode PL can be suppressed from being applied to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL. Therefore, if the opening OP3b is included in the opening OP3a in plan view, stress applied to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL from the pillar electrode PL can be reduced.

なお、製造された半導体装置PKGにおいては、半導体チップCPは、半導体チップCPの上面が配線基板CBの上面CBaに対向する向きで、すなわちフェイスダウンで、配線基板CBの上面CBa上に搭載されている。しかしながら、半導体チップCP内の構成要素(例えば層間絶縁膜など)について言及する場合は、半導体チップCPを配線基板CB上に搭載する前か後かにかかわらず、半導体チップCPの上面側を上方とし、半導体チップCPの裏面側を下方として説明することとする。このため、配線基板CB上に半導体チップCPを搭載する前も、配線基板CB上に半導体チップCPを搭載した後も、半導体チップCPにおいて、層間絶縁膜(IL〜IL6)は、ピラー電極PLの上方ではなく、ピラー電極PLの下方に位置すると言える。   In the manufactured semiconductor device PKG, the semiconductor chip CP is mounted on the upper surface CBa of the wiring substrate CB in a direction in which the upper surface of the semiconductor chip CP faces the upper surface CBa of the wiring substrate CB, that is, face down. There is. However, when referring to a component (for example, an interlayer insulating film or the like) in the semiconductor chip CP, the upper surface side of the semiconductor chip CP is directed upward regardless of whether the semiconductor chip CP is mounted on the wiring substrate CB or not. The back surface side of the semiconductor chip CP is described as the lower side. Therefore, the interlayer insulating films (IL to IL6) of the semiconductor chip CP are formed of the pillar electrodes PL before mounting the semiconductor chip CP on the wiring substrate CB and also after mounting the semiconductor chip CP on the wiring substrate CB. It can be said that it is located below the pillar electrode PL, not above.

開口部OP3a,OP3bのそれぞれの平面形状は、好ましくは、円形状である。また、パッドPDの平面形状は、例えば四角形状(より特定的には矩形状)であるが、他の形態として、パッドPDの平面形状を円形状とすることもできる。パッドPDは、好ましくは、アルミニウムを主体とするアルミニウムパッドである。   The planar shape of each of the openings OP3a and OP3b is preferably circular. In addition, although the planar shape of the pad PD is, for example, a quadrangular shape (more specifically, a rectangular shape), as another embodiment, the planar shape of the pad PD may be circular. The pad PD is preferably an aluminum pad mainly composed of aluminum.

なお、アルミニウムパッドに用いているアルミニウム膜としては、純アルミニウム膜だけでなく、Al(アルミニウム)とSi(シリコン)との化合物膜または合金膜、あるいは、Al(アルミニウム)とCu(銅)との化合物膜または合金膜、あるいは、Al(アルミニウム)とSi(シリコン)とCu(銅)との化合物膜または合金膜などを好適に用いることができる。アルミニウムパッドに用いるアルミニウム膜におけるAl(アルミニウム)の組成比(含有率)は、50原子%より大きい(すなわちAlリッチである)が、98原子%以上であれば、より好ましい。   As the aluminum film used for the aluminum pad, not only a pure aluminum film but also a compound film or alloy film of Al (aluminum) and Si (silicon), or Al (aluminum) and Cu (copper) A compound film or alloy film, or a compound film or alloy film of Al (aluminum), Si (silicon) and Cu (copper), or the like can be suitably used. The composition ratio (content ratio) of Al (aluminum) in the aluminum film used for the aluminum pad is more preferably 50 atomic% or more (that is, Al rich) is 98 atomic% or more.

絶縁膜PAの開口部OP3(すなわち樹脂膜PA2の開口部OP3b)から露出するパッドPD上には、ピラー電極PLが形成されている。   The pillar electrode PL is formed on the pad PD exposed from the opening OP3 of the insulating film PA (that is, the opening OP3b of the resin film PA2).

図35に示されるように、ピラー電極PLは、シード層SEと、シード層SE上の銅(Cu)層CLとからなる。銅(Cu)層CLの厚さに比べて、シード層SEの厚さは薄く、ピラー電極PLは、主として銅(Cu)層CLにより形成されている。また、後述の図36のように、ピラー電極PLが、シード層SEと、シード層SE上の銅(Cu)層CLと、銅(Cu)層CL上のニッケル(Ni)層NLとからなる場合もあり得る。シード層SEは、単層または複数層の金属層からなり、例えば、クロム(Cr)層と該クロム(Cr)層上の銅(Cu)層との積層膜からなる。   As shown in FIG. 35, the pillar electrode PL includes a seed layer SE and a copper (Cu) layer CL on the seed layer SE. The thickness of the seed layer SE is thinner than the thickness of the copper (Cu) layer CL, and the pillar electrode PL is mainly formed of the copper (Cu) layer CL. In addition, as shown in FIG. 36 described later, the pillar electrode PL includes the seed layer SE, the copper (Cu) layer CL on the seed layer SE, and the nickel (Ni) layer NL on the copper (Cu) layer CL. There is also a possibility. The seed layer SE is formed of a single layer or a plurality of metal layers, for example, a laminated film of a chromium (Cr) layer and a copper (Cu) layer on the chromium (Cr) layer.

ピラー電極PLの先端面(上面)上には、半田層SD1が形成されている。なお、ピラー電極PLの先端面(上面)とは、パッドPD側とは反対側の面に対応している。   The solder layer SD1 is formed on the tip surface (upper surface) of the pillar electrode PL. The tip surface (upper surface) of the pillar electrode PL corresponds to the surface on the opposite side to the pad PD.

平面視において、ピラー電極PLの平面寸法(平面積)は、絶縁膜PAの開口部OP3(すなわち樹脂膜PA2の開口部OP3b)の平面寸法(平面積)よりも大きく、ピラー電極PLは、絶縁膜PAの開口部OP3(すなわち樹脂膜PA2の開口部OP3b)を、平面視において内包している(図21参照)。このため、平面視において、ピラー電極PLの一部(外周部分)は絶縁膜PA(樹脂膜PA2)と重なっている。すなわち、ピラー電極PLは、絶縁膜PAの開口部OP3(すなわち樹脂膜PA2の開口部OP3b)から露出するパッドPD上に形成されているが、ピラー電極PLの一部(外周部分)は、絶縁膜PA(樹脂膜PA2)上に位置している(乗り上げている)。   In plan view, the planar dimension (planar area) of the pillar electrode PL is larger than the planar dimension (planar area) of the opening OP3 of the insulating film PA (that is, the opening OP3b of the resin film PA2). The opening OP3 of the film PA (that is, the opening OP3b of the resin film PA2) is included in a plan view (see FIG. 21). For this reason, in plan view, a part (peripheral part) of the pillar electrode PL overlaps the insulating film PA (resin film PA2). That is, although the pillar electrode PL is formed on the pad PD exposed from the opening OP3 of the insulating film PA (that is, the opening OP3b of the resin film PA2), a part (peripheral portion) of the pillar electrode PL is insulated It is located on (is over) the film PA (resin film PA2).

ピラー電極PLは、柱型の立体形状を備えた柱状電極である。本実施の形態では、ピラー電極PLの平面形状は円形状であり、ピラー電極PLは、円柱形状を有している。   The pillar electrode PL is a columnar electrode provided with a columnar solid shape. In the present embodiment, the planar shape of the pillar electrode PL is circular, and the pillar electrode PL has a cylindrical shape.

ピラー電極PLの先端面(上面)は、ほぼ平坦である。ピラー電極PLの先端面(上面)は、パッドPDの上面と略平行であり、また、ピラー電極PLの先端面(上面)とパッドPDの上面とは、半導体チップCPを構成する半導体基板SBの主面に略平行である。なお、パッドPDの上面とは、層間絶縁膜IL6とは反対側の面に対応している。   The tip surface (upper surface) of the pillar electrode PL is substantially flat. The tip end surface (upper surface) of the pillar electrode PL is substantially parallel to the upper surface of the pad PD, and the tip end surface (upper surface) of the pillar electrode PL and the upper surface of the pad PD are of the semiconductor substrate SB constituting the semiconductor chip CP. It is substantially parallel to the main surface. The upper surface of the pad PD corresponds to the surface on the opposite side to the interlayer insulating film IL6.

ピラー電極PLの先端面上に形成された半田層SD1は、ドーム形状を有している。これは、後述のように、半田層SD1は、最初は半田めっき層として形成されるが、その後に、その半田めっき層を溶融、再固化したためである。   The solder layer SD1 formed on the tip surface of the pillar electrode PL has a dome shape. This is because, as described later, the solder layer SD1 is initially formed as a solder plating layer, and thereafter, the solder plating layer is melted and resolidified.

ピラー電極PLの先端面は、絶縁膜PAの上面(主面)PA2aよりも突出している。なお、絶縁膜PAの上面PA2aは、樹脂膜PA2の上面と同じであり、絶縁膜PAの上面PA2aと樹脂膜PA2の上面とは、同じ面を意味している。このため、絶縁膜PAの上面PA2aは、配線基板CB上に半導体チップCPが搭載された状態で、配線基板CBに対向する側の主面である。   The tip end surface of the pillar electrode PL protrudes more than the upper surface (main surface) PA2a of the insulating film PA. The upper surface PA2a of the insulating film PA is the same as the upper surface of the resin film PA2, and the upper surface PA2a of the insulating film PA and the upper surface of the resin film PA2 mean the same surface. For this reason, the upper surface PA2a of the insulating film PA is a main surface on the side facing the wiring substrate CB in a state where the semiconductor chip CP is mounted on the wiring substrate CB.

このため、ピラー電極PLは、絶縁膜PAの開口部OP3(すなわち樹脂膜PA2の開口部OP3b)内に埋め込まれた部分と、絶縁膜PAの上面PA2aから突出する部分とを、一体的に有している。そして、ピラー電極PLのうち、絶縁膜PAの上面PA2aから突出する部分の平面寸法(平面積)は、絶縁膜PAの開口部OP3(すなわち樹脂膜PA2の開口部OP3b)の平面寸法(平面積)よりも大きい。すなわち、ピラー電極PLのうち、絶縁膜PAの開口部OP3内に埋め込まれた部分は、絶縁膜PAの開口部OP3に一致した形状を有しているが、ピラー電極PLのうち、絶縁膜PAの上面PA2aから突出する部分は、平面視において、絶縁膜PAの開口部OP3(すなわち樹脂膜PA2の開口部OP3b)を内包している。このため、ピラー電極PLのうち、絶縁膜PAの上面PA2aから突出する部分の外周部は、絶縁膜PAの上面PA2a上に位置している(乗り上げている)。ピラー電極PLと平面視で重なる部分の絶縁膜PAの上面PA2aは、ピラー電極PL(より特定的にはピラー電極PLを構成するシード層SE)と接している。また、絶縁膜PAの開口部OP3の側壁(すなわち樹脂膜PA2の開口部OP3b)も、ピラー電極PL(より特定的にはピラー電極PLを構成するシード層SE)と接している。   Therefore, the pillar electrode PL integrally has a portion embedded in the opening OP3 of the insulating film PA (that is, the opening OP3b of the resin film PA2) and a portion protruding from the upper surface PA2a of the insulating film PA. doing. The planar dimension (planar area) of the portion of the pillar electrode PL that protrudes from the upper surface PA2a of the insulating film PA is the planar dimension (planar area) of the opening OP3 of the insulating film PA (that is, the opening OP3b of the resin film PA2). Greater than). That is, the portion of the pillar electrode PL embedded in the opening OP3 of the insulating film PA has a shape corresponding to the opening OP3 of the insulating film PA, but the insulating film PA of the pillar electrode PL The portion protruding from the upper surface PA2a of the second embodiment includes the opening OP3 of the insulating film PA (that is, the opening OP3b of the resin film PA2) in plan view. Therefore, the outer peripheral portion of the portion of the pillar electrode PL that protrudes from the upper surface PA2a of the insulating film PA is located on (is running over) the upper surface PA2a of the insulating film PA. The upper surface PA2a of the insulating film PA in a portion overlapping the pillar electrode PL in a plan view is in contact with the pillar electrode PL (more specifically, the seed layer SE configuring the pillar electrode PL). Further, the side wall of the opening OP3 of the insulating film PA (that is, the opening OP3b of the resin film PA2) is also in contact with the pillar electrode PL (more specifically, the seed layer SE configuring the pillar electrode PL).

絶縁膜PAの開口部OP3(すなわち樹脂膜PA2の開口部OP3b)の平面形状が円形状であることを反映して、ピラー電極PLのうち、絶縁膜PAの開口部OP3(すなわち樹脂膜PA2の開口部OP3b)内に埋め込まれた部分の平面形状は、円形状である。従って、ピラー電極PLのうち、絶縁膜PAの開口部OP3(すなわち樹脂膜PA2の開口部OP3b)内に埋め込まれた部分の立体形状は、円柱状である。また、ピラー電極PLを形成するのに使用した後述のフォトレジスト層RP1の開口部OP4の平面形状が円形状であったことを反映して、ピラー電極PLのうち、絶縁膜PAの上面PA2aから突出する部分の平面形状は、円形状である。従って、ピラー電極PLのうち、絶縁膜PAの上面PA2aから突出する部分の立体形状は、円柱状である。   Reflecting that the planar shape of the opening OP3 of the insulating film PA (that is, the opening OP3b of the resin film PA2) is circular, the opening OP3 of the insulating film PA of the pillar electrode PL (that is, the resin film PA2 The planar shape of the portion embedded in the opening OP3b) is circular. Therefore, the three-dimensional shape of the portion of the pillar electrode PL embedded in the opening OP3 of the insulating film PA (that is, the opening OP3b of the resin film PA2) is cylindrical. In addition, reflecting that the planar shape of the opening OP4 of the later-described photoresist layer RP1 used for forming the pillar electrode PL is circular, from the top surface PA2a of the insulating film PA in the pillar electrode PL The planar shape of the protruding portion is circular. Therefore, the three-dimensional shape of the portion of the pillar electrode PL that protrudes from the upper surface PA2a of the insulating film PA is a cylindrical shape.

このように、半導体チップCPの複数のパッドPD上に複数のピラー電極PLがそれぞれ形成(接合)され、かつ、複数のピラー電極PLのそれぞれの先端面上に半田層SD1が形成されている。   As described above, the plurality of pillar electrodes PL are respectively formed (joined) on the plurality of pads PD of the semiconductor chip CP, and the solder layer SD1 is formed on the tip surfaces of the plurality of pillar electrodes PL.

次に、層間絶縁膜IL6よりも下の構造を含む半導体チップCPの断面構造について、図22を参照して説明する。図22は、本実施の形態の半導体チップCPの要部断面図であり、上記図20に示される層間絶縁膜IL6よりも下の構造を含む半導体チップCPの断面が示されている。   Next, the cross-sectional structure of the semiconductor chip CP including the structure below the interlayer insulating film IL6 will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a cross-sectional view of main parts of the semiconductor chip CP according to the present embodiment, and shows the cross section of the semiconductor chip CP including the structure below the interlayer insulating film IL6 shown in FIG.

本実施の形態の半導体チップCPは、半導体基板SBの主面にMISFETなどの半導体素子が形成され、その半導体基板SB上に、複数の配線層を含む配線構造(多層配線構造)が形成されている。以下に、本実施の形態の半導体チップCPの構成例について具体的に説明する。   In the semiconductor chip CP of the present embodiment, a semiconductor element such as a MISFET is formed on the main surface of the semiconductor substrate SB, and a wiring structure (multilayer wiring structure) including a plurality of wiring layers is formed on the semiconductor substrate SB. There is. Below, the structural example of semiconductor chip CP of this Embodiment is demonstrated concretely.

図22に示されるように、本実施の形態の半導体チップCPを構成する単結晶シリコンなどからなる半導体基板SBには、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)などの半導体素子が形成されている。半導体基板SBには、複数のMISFETが形成されているが、図22には、そのうちの2つのMISFET(ここではnチャネル型MISFETQnとpチャネル型MISFETQp)が代表して示されている。   As shown in FIG. 22, a semiconductor element such as a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) is formed on a semiconductor substrate SB made of single crystal silicon or the like that constitutes the semiconductor chip CP of the present embodiment. Although a plurality of MISFETs are formed in the semiconductor substrate SB, two of them (in this case, n channel type MISFETs Qn and p channel type MISFETs Qp) are representatively shown in FIG.

半導体基板SBの主面には、STI(Shallow Trench Isolation)法などにより素子分離領域STが形成されており、半導体基板SBにおいて、この素子分離領域STにより規定された活性領域に、MISFET(Qn,Qp)が形成されている。   The element isolation region ST is formed on the main surface of the semiconductor substrate SB by STI (Shallow Trench Isolation) method or the like, and in the semiconductor substrate SB, the MISFET (Qn, Qn,) is formed in the active region defined by the element isolation region ST. Qp) is formed.

例えば、半導体基板SBにp型ウエルPWおよびn型ウエルNWが形成され、p型ウエルPW上にゲート絶縁膜GFを介してゲート電極G1が形成され、n型ウエルNW上にゲート絶縁膜GFを介してゲート電極G2が形成されている。また、p型ウエルPW内には、ソース・ドレイン用のn型半導体領域NSが形成され、n型ウエルNW内には、ソース・ドレイン用のp型半導体領域PSが形成されている。ゲート電極G1と、そのゲート電極G1の下のゲート絶縁膜GFと、ゲート電極G1の両側のn型半導体領域NS(ソース・ドレイン領域)とにより、nチャネル型MISFETQnが形成される。また、ゲート電極G2と、そのゲート電極G2の下のゲート絶縁膜GFと、ゲート電極G2の両側のp型半導体領域PS(ソース・ドレイン領域)とにより、pチャネル型MISFETQpが形成される。   For example, the p-type well PW and the n-type well NW are formed in the semiconductor substrate SB, the gate electrode G1 is formed over the p-type well PW via the gate insulating film GF, and the gate insulating film GF is formed over the n-type well NW. The gate electrode G2 is formed via. In the p-type well PW, n-type semiconductor regions NS for source and drain are formed, and in the n-type well NW, p-type semiconductor regions PS for source and drain are formed. An n-channel type MISFET Qn is formed by the gate electrode G1, the gate insulating film GF under the gate electrode G1, and the n-type semiconductor regions NS (source / drain regions) on both sides of the gate electrode G1. Further, a p-channel type MISFET Qp is formed by the gate electrode G2, the gate insulating film GF under the gate electrode G2, and the p-type semiconductor regions PS (source / drain regions) on both sides of the gate electrode G2.

なお、ここでは、半導体基板SBに形成する半導体素子として、MISFETを例に挙げて説明しているが、この他、容量素子、抵抗素子、メモリ素子、または他の構成のトランジスタなどを形成してもよい。また、ここでは、半導体基板SBとして単結晶シリコン基板を例に挙げて説明しているが、他の形態として、半導体基板SBとして、SOI(Silicon On Insulator)基板などを用いることもできる。   Here, although the MISFET is described as an example of the semiconductor element formed on the semiconductor substrate SB, in addition to this, a capacitive element, a resistive element, a memory element, or a transistor having another configuration is formed. It is also good. Further, although a single crystal silicon substrate is described as an example of the semiconductor substrate SB here, as another embodiment, an SOI (Silicon On Insulator) substrate or the like can be used as the semiconductor substrate SB.

半導体基板SB上には、複数の層間絶縁膜と複数の配線層とを含む配線構造(多層配線構造)が形成されている。   A wiring structure (multilayer wiring structure) including a plurality of interlayer insulating films and a plurality of wiring layers is formed on the semiconductor substrate SB.

すなわち、半導体基板SB上に、複数の層間絶縁膜IL1,IL2,IL3,IL4,IL5が形成され、この複数の層間絶縁膜IL1,IL2,IL3,IL4,IL5に、プラグV1、ビア部V2,V3,V4および配線M1,M2,M3,M4が形成されている。そして、層間絶縁膜IL5上に層間絶縁膜IL6が形成され、この層間絶縁膜IL6上にパッドPDが形成されている。なお、層間絶縁膜IL6上に、パッドPDと同層の配線(図示せず)を形成することもできる。   That is, on the semiconductor substrate SB, a plurality of interlayer insulating films IL1, IL2, IL3, IL4, and IL5 are formed, and the plurality of interlayer insulating films IL1, IL2, IL3, IL4, and IL5, the plug V1, the via portion V2, and V3 and V4 and wirings M1, M2, M3 and M4 are formed. Then, over the interlayer insulating film IL5, the interlayer insulating film IL6 is formed, and over the interlayer insulating film IL6, the pad PD is formed. A wire (not shown) in the same layer as the pad PD can also be formed on the interlayer insulating film IL6.

具体的には、半導体基板SB上に、上記MISFET(Qn,Qp)を覆うように、層間絶縁膜IL1が形成されており、この層間絶縁膜IL1にプラグV1が埋め込まれ、プラグV1が埋め込まれた層間絶縁膜IL1上に層間絶縁膜IL2が形成され、この層間絶縁膜IL2に配線M1が埋め込まれている。そして、配線M1が埋め込まれた層間絶縁膜IL2上に、層間絶縁膜IL3が形成され、この層間絶縁膜IL3に配線M2が埋め込まれ、配線M2が埋め込まれた層間絶縁膜IL3上に、層間絶縁膜IL4が形成され、この層間絶縁膜IL4に配線M3が埋め込まれている。そして、配線M3が埋め込まれた層間絶縁膜IL4上に、層間絶縁膜IL5が形成され、この層間絶縁膜IL5に配線M4が埋め込まれ、配線M4が埋め込まれた層間絶縁膜IL5上に、層間絶縁膜IL6が形成され、この層間絶縁膜IL6上にパッドPDが形成されている。層間絶縁膜IL1〜IL6のそれぞれは、単層の絶縁膜、または複数の絶縁膜の積層膜とすることができる。そして、層間絶縁膜IL6上に、パッドPDを覆うように絶縁膜PAが形成され、この絶縁膜PAには、パッドPDの一部を露出する開口部OP3が形成されている。そして、絶縁膜PAの開口部OP3(すなわち樹脂膜PA2の開口部OP3b)から露出するパッドPD上に、ピラー電極PLが形成されている。   Specifically, the interlayer insulating film IL1 is formed on the semiconductor substrate SB so as to cover the above-mentioned MISFETs (Qn, Qp), the plug V1 is embedded in the interlayer insulating film IL1, and the plug V1 is embedded. The interlayer insulating film IL2 is formed over the interlayer insulating film IL1, and the wiring M1 is embedded in the interlayer insulating film IL2. Then, over the interlayer insulating film IL2 in which the wiring M1 is embedded, the interlayer insulating film IL3 is formed, the wiring M2 is embedded in the interlayer insulating film IL3, and the interlayer insulating film IL3 is embedded in the wiring M2. A film IL4 is formed, and a wiring M3 is embedded in the interlayer insulating film IL4. Then, the interlayer insulating film IL5 is formed on the interlayer insulating film IL4 in which the wiring M3 is embedded, the wiring M4 is embedded in the interlayer insulating film IL5, and the interlayer insulating film IL5 is embedded on the interlayer insulating film IL5. A film IL6 is formed, and a pad PD is formed on the interlayer insulating film IL6. Each of the interlayer insulating films IL1 to IL6 can be a single-layer insulating film or a stacked film of a plurality of insulating films. Then, over the interlayer insulating film IL6, the insulating film PA is formed so as to cover the pad PD, and in the insulating film PA, an opening OP3 for exposing a part of the pad PD is formed. The pillar electrode PL is formed over the pad PD exposed from the opening OP3 of the insulating film PA (that is, the opening OP3b of the resin film PA2).

プラグV1は、導電体からなり、配線M1の下に配置されている。プラグV1は、配線M1と、半導体基板SBに形成された種々の半導体領域やゲート電極G1,G2などとを、電気的に接続している。   The plug V1 is made of a conductor and disposed under the wiring M1. The plug V1 electrically connects the wiring M1 to various semiconductor regions formed in the semiconductor substrate SB, the gate electrodes G1 and G2, and the like.

ビア部V2は、導電体からなり、配線M2と一体的に形成されており、配線M2と配線M1との間に配置されて、配線M2と配線M1とを電気的に接続している。すなわち、層間絶縁膜IL3には、デュアルダマシン法を用いることにより、配線M2と、配線M2と一体的に形成されたビア部V2とが埋め込まれている。他の形態として、シングルダマシン法を用いることにより、ビア部V2と配線M2とを別々に形成することも可能であり、これは、ビア部V3,V4,V5についても同様である。   The via portion V2 is made of a conductor, is integrally formed with the wiring M2, is disposed between the wiring M2 and the wiring M1, and electrically connects the wiring M2 and the wiring M1. That is, the wiring M2 and the via portion V2 integrally formed with the wiring M2 are embedded in the interlayer insulating film IL3 by using the dual damascene method. As another mode, it is also possible to separately form the via portion V2 and the wiring M2 by using the single damascene method, and the same applies to the via portions V3, V4, and V5.

ビア部V3は、導電体からなり、配線M3と一体的に形成されており、配線M3と配線M2との間に配置されて、配線M3と配線M2とを電気的に接続している。すなわち、層間絶縁膜IL4には、デュアルダマシン法を用いることにより、配線M3と、配線M3と一体的に形成されたビア部V3とが埋め込まれている。   The via portion V3 is made of a conductor, is integrally formed with the wiring M3, is disposed between the wiring M3 and the wiring M2, and electrically connects the wiring M3 and the wiring M2. That is, the wiring M3 and the via portion V3 integrally formed with the wiring M3 are embedded in the interlayer insulating film IL4 by using the dual damascene method.

ビア部V4は、導電体からなり、配線M4と一体的に形成されており、配線M4と配線M3との間に配置されて、配線M4と配線M3とを電気的に接続している。すなわち、層間絶縁膜IL5には、デュアルダマシン法を用いることにより、配線M4と、配線M4と一体的に形成されたビア部V4とが埋め込まれている。   The via portion V4 is made of a conductor, is integrally formed with the wiring M4, is disposed between the wiring M4 and the wiring M3, and electrically connects the wiring M4 and the wiring M3. That is, in the interlayer insulating film IL5, the wiring M4 and the via portion V4 integrally formed with the wiring M4 are embedded by using the dual damascene method.

また、ここでは、配線M1,M2,M3,M4は、ダマシン法で形成したダマシン配線(埋込配線)として図示および説明したが、ダマシン配線に限定されず、配線用の導電体膜をパターニングして形成することもでき、例えばアルミニウム配線とすることもできる。   In addition, although the wirings M1, M2, M3, and M4 are illustrated and described as damascene wirings (embedded wirings) formed by the damascene method here, the present invention is not limited to the damascene wirings, and the conductor film for the wiring is patterned. It can also be formed, for example, as an aluminum wiring.

層間絶縁膜IL6において、パッドPDと平面視で重なる位置に開口部(スルーホール、貫通孔)SHが形成されており、開口部SH内には、ビア部V5が形成されている(埋め込まれている)。ビア部V5は、導電体からなり、パッドPDと配線M4との間に配置されて、パッドPDと配線M4とを電気的に接続している。すなわち、層間絶縁膜IL6には、シングルダマシン法を用いることにより、ビア部V5が埋め込まれている。   In the interlayer insulating film IL6, an opening (through hole, through hole) SH is formed at a position overlapping the pad PD in plan view, and a via V5 is formed in the opening SH (embedded) Yes). The via portion V5 is made of a conductor, is disposed between the pad PD and the wiring M4, and electrically connects the pad PD and the wiring M4. That is, the via portion V5 is embedded in the interlayer insulating film IL6 by using the single damascene method.

なお、本実施の形態では、ビア部V5とパッドPDとを別々に形成しているが、他の形態として、ビア部V5をパッドPDと一体的に形成することも可能である。ビア部V5をパッドPDと一体的に形成する場合は、パッドPDの一部が層間絶縁膜IL6の開口部SH内を埋め込むことにより、ビア部V5が形成される。   Although the via portion V5 and the pad PD are separately formed in the present embodiment, the via portion V5 can be integrally formed with the pad PD as another form. When the via portion V5 is integrally formed with the pad PD, the via portion V5 is formed by embedding a part of the pad PD in the opening portion SH of the interlayer insulating film IL6.

パッドPDと絶縁膜PA(開口部OP3a,OP3bを含む)とピラー電極PLの構成については、上記図20および図21を参照して説明した通りであるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。また、上記図7において、符号CPBを付した領域は、図22における層間絶縁膜IL6よりも下の領域(配線構造形成領域)に対応している。   The configurations of the pad PD, the insulating film PA (including the openings OP3a and OP3b), and the pillar electrode PL are as described above with reference to FIGS. 20 and 21, and therefore the description thereof will not be repeated here. . Further, in FIG. 7, the region denoted by reference numeral CPB corresponds to the region (wiring structure formation region) below the interlayer insulating film IL6 in FIG. 22.

また、半導体チップCPの配線構造(多層配線構造)は、複数の配線層と、複数の層間絶縁膜(IL1〜IL6)とを含んでいるが、その配線構造に含まれる複数の層間絶縁膜(IL1〜IL6)のうちの1層以上に低誘電率絶縁膜を用いることが好ましい。低誘電率絶縁膜を用いることで、配線間の寄生容量を低減することができる。特に、層間絶縁膜IL2,IL3,IL4,IL5に低誘電率絶縁膜を用いれば、配線M1,M2,M3,M4において、同層の配線間や上下の配線間における寄生容量を的確に低減することができる。なお、低誘電率絶縁膜とは、酸化シリコンの誘電率(比誘電率)よりも低い誘電率(比誘電率)を有する絶縁膜のことであり、低誘電率膜またはLow−k膜と称することもできる。   The wiring structure (multilayer wiring structure) of the semiconductor chip CP includes a plurality of wiring layers and a plurality of interlayer insulating films (IL1 to IL6). It is preferable to use a low dielectric constant insulating film in one or more layers among IL1 to IL6). By using a low dielectric constant insulating film, parasitic capacitance between wires can be reduced. In particular, if low dielectric constant insulating films are used as the interlayer insulating films IL2, IL3, IL4, and IL5, parasitic capacitances between the wirings in the same layer and between the upper and lower wirings can be properly reduced in the wirings M1, M2, M3, and M4. be able to. Note that a low dielectric constant insulating film is an insulating film having a dielectric constant (relative dielectric constant) lower than the dielectric constant (relative dielectric constant) of silicon oxide, and is called a low dielectric constant film or a low-k film. It can also be done.

<半導体チップの製造工程について>
本実施の形態の半導体チップCPの製造工程について、図23〜図36を参照して説明する。図23〜図36は、本実施の形態の半導体チップCPの製造工程中の要部断面図である。
<About the manufacturing process of the semiconductor chip>
The manufacturing process of the semiconductor chip CP of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 23 to 36 are main-portion cross-sectional views of the semiconductor chip CP in the present embodiment during the manufacturing process thereof.

まず、図23に示されるように、例えば1〜10Ωcm程度の比抵抗を有するp型の単結晶シリコンなどからなる半導体基板(半導体ウエハ)SBを準備(用意)する。この段階では、半導体基板SBは、半導体ウエハの状態である。   First, as shown in FIG. 23, a semiconductor substrate (semiconductor wafer) SB made of, for example, p-type single crystal silicon having a specific resistance of about 1 to 10 Ωcm is prepared (prepared). At this stage, the semiconductor substrate SB is in the state of the semiconductor wafer.

次に、半導体基板SBにSTI法を用いて素子分離領域STを形成し、イオン注入法を用いてp型ウエルPWおよびn型ウエルNWを形成し、p型ウエルPWおよびn型ウエルNW上にゲート絶縁膜GFを介してゲート電極G1,G2を形成し、イオン注入法を用いてn型半導体領域NSおよびp型半導体領域PSを形成する。これにより、半導体基板SBにnチャネル型MISFETQnとpチャネル型MISFETQpとが形成される。   Next, the element isolation region ST is formed in the semiconductor substrate SB using the STI method, the p-type well PW and the n-type well NW are formed using the ion implantation method, and the p-type well PW and the n-type well NW are formed. The gate electrodes G1 and G2 are formed via the gate insulating film GF, and the n-type semiconductor region NS and the p-type semiconductor region PS are formed using an ion implantation method. Thereby, the n-channel type MISFET Qn and the p-channel type MISFET Qp are formed in the semiconductor substrate SB.

次に、半導体基板SB上に、MISFETQn,Qpを覆うように、層間絶縁膜IL1を形成し、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて層間絶縁膜IL1にコンタクトホールを形成し、そのコンタクトホール内に導電膜を埋め込むことでプラグV1を形成する。   Next, over the semiconductor substrate SB, the interlayer insulating film IL1 is formed so as to cover the MISFETs Qn and Qp, and contact holes are formed in the interlayer insulating film IL1 using photolithography technology and dry etching technology. The plug V1 is formed by embedding a conductive film in the

次に、プラグV1が埋め込まれた層間絶縁膜IL1上に層間絶縁膜IL2を形成してから、層間絶縁膜IL2にシングルダマシン技術を用いて配線M1を埋め込む。それから、配線M1が埋め込まれた層間絶縁膜IL2上に層間絶縁膜IL3を形成してから、層間絶縁膜IL3にデュアルダマシン技術を用いて配線M2およびビア部V2を埋め込む。それから、配線M2が埋め込まれた層間絶縁膜IL3上に層間絶縁膜IL4を形成してから、層間絶縁膜IL4にデュアルダマシン技術を用いて配線M3およびビア部V3を埋め込む。それから、配線M3が埋め込まれた層間絶縁膜IL4上に層間絶縁膜IL5を形成してから、層間絶縁膜IL5にデュアルダマシン技術を用いて配線M4およびビア部V4を埋め込む。   Next, an interlayer insulating film IL2 is formed on the interlayer insulating film IL1 in which the plug V1 is embedded, and then the wiring M1 is embedded in the interlayer insulating film IL2 using a single damascene technique. Then, the interlayer insulating film IL3 is formed over the interlayer insulating film IL2 in which the wiring M1 is embedded, and then the wiring M2 and the via portion V2 are embedded in the interlayer insulating film IL3 using dual damascene technology. Then, an interlayer insulating film IL4 is formed over the interlayer insulating film IL3 in which the wiring M2 is embedded, and then the wiring M3 and the via portion V3 are embedded in the interlayer insulating film IL4 using dual damascene technology. Then, the interlayer insulating film IL5 is formed over the interlayer insulating film IL4 in which the wiring M3 is embedded, and then the wiring M4 and the via portion V4 are embedded in the interlayer insulating film IL5 using dual damascene technology.

次に、配線M4が埋め込まれた層間絶縁膜IL5上に、層間絶縁膜IL6を形成する。それから、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、層間絶縁膜IL6に開口部SHを形成する。層間絶縁膜IL6に開口部SHを形成すると、開口部SHの底部では、配線M4の上面が露出される。   Next, an interlayer insulating film IL6 is formed over the interlayer insulating film IL5 in which the wiring M4 is embedded. Then, an opening SH is formed in the interlayer insulating film IL6 using a photolithography technique and an etching technique. When the opening SH is formed in the interlayer insulating film IL6, the upper surface of the wiring M4 is exposed at the bottom of the opening SH.

次に、層間絶縁膜IL6上に、開口部SH内を埋めるようにビア部V5用の導電膜を形成してから、CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)法またはエッチバック法などを用いて開口部SHの外部の導電膜(ビア部V5用の導電膜)を除去し、開口部SH内に導電膜(ビア部V5用の導電膜)を残す。これにより、開口部SH内に埋め込まれた導電膜(ビア部V5用の導電膜)からなるビア部V5を形成することができる。   Next, a conductive film for the via portion V5 is formed on the interlayer insulating film IL6 so as to fill the opening SH, and then a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, an etch back method, or the like is performed. The conductive film (conductive film for the via V5) outside the opening SH is removed to leave the conductive film (conductive film for the via V5) in the opening SH. Thereby, the via portion V5 formed of the conductive film (conductive film for the via portion V5) embedded in the opening portion SH can be formed.

図23では、半導体基板SBから層間絶縁膜IL6までの積層構造が示されているが、図面の簡略化のために、以降の図24〜図36は、層間絶縁膜IL6よりも下の構造の図示は省略している。なお、図23は、上記図22に対応する断面領域が示されているが、図24〜図36は、上記図20に対応する断面領域が示されているため、図24〜図36では、開口部SHおよびビア部V5は図示されない。   Although FIG. 23 shows a laminated structure from the semiconductor substrate SB to the interlayer insulating film IL6, FIGS. 24 to 36 in the following FIGS. 24 to 36 have structures lower than the interlayer insulating film IL6 for simplification of the drawing. Illustration is omitted. Although FIG. 23 shows a cross sectional area corresponding to FIG. 22 above, FIGS. 24 to 36 show cross sectional areas corresponding to FIG. 20 above, so FIG. 24 to FIG. The opening SH and the via portion V5 are not shown.

次に、図24に示されるように、ビア部V5が埋め込まれた層間絶縁膜IL6上に、パッドPDを形成する。例えば、ビア部V5が埋め込まれた層間絶縁膜IL6上に、パッドPD用の導電膜を形成してから、この導電膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより、パッドPDを形成することができる。また、パッドPD用の導電膜をパターニングする際に、パッドPDだけでなく、パッドPDと同層の配線を形成することもできる。パッドPD用の導電膜としては、上述したようなアルミニウム膜を用いることができる。パッドPDの厚さは、例えば2〜3μm程度とすることができる。   Next, as shown in FIG. 24, the pad PD is formed on the interlayer insulating film IL6 in which the via portion V5 is embedded. For example, after forming a conductive film for pad PD on interlayer insulating film IL6 in which via portion V5 is buried, pad PD is formed by patterning this conductive film using photolithography technology and etching technology. can do. In addition, when patterning the conductive film for the pad PD, not only the pad PD but also a wire in the same layer as the pad PD can be formed. As a conductive film for pad PD, the above-mentioned aluminum film can be used. The thickness of the pad PD can be, for example, about 2 to 3 μm.

また、ここでは、ビア部V5とパッドPDとを別々に形成する場合について図示および説明したが、他の形態として、ビア部V5をパッドPDと一体的に形成することも可能である。その場合は、ビア部V5を形成していない状態で、開口部SH内を含む層間絶縁膜IL6上にパッドPD用の導電膜を形成してから、この導電膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより、パッドPDを形成する。これにより、パッドPDとビア部V5とが一体的に形成されることになる。   Although the case where the via portion V5 and the pad PD are separately formed is illustrated and described here, it is also possible to integrally form the via portion V5 with the pad PD as another form. In that case, in the state where the via portion V5 is not formed, a conductive film for pad PD is formed on the interlayer insulating film IL6 including the inside of the opening SH, and then the conductive film is subjected to photolithography technology and etching technology. The pad PD is formed by using and patterning. Thus, the pad PD and the via portion V5 are integrally formed.

次に、図25に示されるように、層間絶縁膜IL6上に、パッドPDを覆うように、絶縁膜PA1を形成する。絶縁膜PA1は、好ましくは窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜からなり、CVD(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長)法などを用いて形成することができる。絶縁膜PA1の成膜法として、HDP(High Density Plasma:高密度プラズマ)−CVD法は、特に好適である。絶縁膜PA1の厚さ(形成膜厚)は、例えば0.1〜2μm程度とすることができる。絶縁膜PA1を成膜すると、パッドPDは絶縁膜PA1で覆われるため、露出していない状態になる。   Next, as shown in FIG. 25, over the interlayer insulating film IL6, the insulating film PA1 is formed so as to cover the pad PD. The insulating film PA1 is preferably made of a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, and can be formed using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like. An HDP (High Density Plasma: High Density Plasma) -CVD method is particularly preferable as a method for forming the insulating film PA1. The thickness (formation thickness) of the insulating film PA1 can be, for example, about 0.1 to 2 μm. When the insulating film PA1 is formed, since the pad PD is covered with the insulating film PA1, the pad PD is not exposed.

次に、図26に示されるように、絶縁膜PA1に開口部OP3aを形成する。開口部OP3aは、パッドPD上の絶縁膜PA1を選択的に除去することにより形成され、開口部OP3aが平面視でパッドPDに内包されるように形成される。例えば、絶縁膜PA1を成膜した後、絶縁膜PA1上にフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターン(図示せず)を形成し、このフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、絶縁膜PA1をエッチング(ドライエッチング)することにより、絶縁膜PA1に開口部OP3aを形成することができる。開口部OP3aは、絶縁膜PA1を貫通するように形成され、開口部OP3aからパッドPDの少なくとも一部が露出される。   Next, as shown in FIG. 26, an opening OP3a is formed in the insulating film PA1. The opening OP3a is formed by selectively removing the insulating film PA1 on the pad PD, and the opening OP3a is formed so as to be included in the pad PD in a plan view. For example, after forming the insulating film PA1, a photoresist pattern (not shown) is formed on the insulating film PA1 by photolithography, and the insulating film PA1 is etched using the photoresist pattern as an etching mask. The opening OP3a can be formed in the insulating film PA1 by (dry etching). The opening OP3a is formed to penetrate the insulating film PA1, and at least a part of the pad PD is exposed from the opening OP3a.

また、パッドPD用の導電膜として、下から順にバリア導体膜(例えばチタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜)とアルミニウム膜とバリア導体膜(例えばチタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜)との積層膜を用い、この積層膜をパターニングしてパッドPDを形成する場合もあり得る。その場合は、絶縁膜PA1に開口部OP3aを形成する際に、開口部OP3aの底部で露出するバリア導体膜(上層側のバリア導体膜)もエッチングによって除去し、パッドPDを構成するアルミニウム膜を開口部OP3aから露出させることが好ましい。   Also, as a conductive film for pad PD, a barrier conductive film (for example, a titanium film, a titanium nitride film, or a laminated film thereof), an aluminum film and a barrier conductive film (for example, a titanium film, a titanium nitride film, In some cases, the laminated film with the laminated film may be used to pattern the laminated film to form the pad PD. In that case, when the opening OP3a is formed in the insulating film PA1, the barrier conductor film (the barrier conductor film on the upper layer side) exposed at the bottom of the opening OP3a is also removed by etching, and the aluminum film constituting the pad PD is removed. It is preferable to expose from the opening OP3a.

次に、図27に示されるように、開口部OP3aから露出するパッドPD上を含む絶縁膜PA1上に、樹脂膜PA2を形成する。樹脂膜PA2は、半導体基板SBの主面全面に形成するため、絶縁膜PA1上と、絶縁膜PA1の開口部OP3aから露出するパッドPD上とに形成される。樹脂膜PA2を成膜する前の段階では、絶縁膜PA1の開口部OP3aからパッドPDが露出されていたが、樹脂膜PA2を成膜すると、絶縁膜PA1の開口部OP3aから露出されていたパッドPDは、樹脂膜PA2で覆われるため、露出していない状態になる。樹脂膜PA2としては、ポリイミド膜などを好適に用いることができる。樹脂膜PA2は、例えば塗布法により形成することができる。樹脂膜PA2の厚み(形成膜厚)は、絶縁膜PA1の厚み(形成膜厚)よりも厚く、例えば5μm程度とすることができる。   Next, as shown in FIG. 27, a resin film PA2 is formed over the insulating film PA1 including over the pad PD exposed from the opening OP3a. The resin film PA2 is formed over the entire main surface of the semiconductor substrate SB, and therefore, is formed over the insulating film PA1 and over the pad PD exposed from the opening OP3a of the insulating film PA1. At the stage before forming the resin film PA2, the pad PD was exposed from the opening OP3a of the insulating film PA1, but when the resin film PA2 was formed, the pad exposed from the opening OP3a of the insulating film PA1. Since the PD is covered with the resin film PA2, it is not exposed. A polyimide film or the like can be suitably used as the resin film PA2. The resin film PA2 can be formed, for example, by a coating method. The thickness (formed film thickness) of the resin film PA2 can be thicker than the thickness (formed film thickness) of the insulating film PA1, and can be, for example, about 5 μm.

次に、図28に示されるように、樹脂膜PA2に開口部OP3bを形成する。開口部OP3bは、例えば次のようにして形成することができる。すなわち、樹脂膜PA2を感光性樹脂膜として形成しておき、この感光性樹脂からなる樹脂膜PA2を露光、現像することにより、開口部OP3bとなる部分の樹脂膜PA2を選択的に除去することで、樹脂膜PA2に開口部OP3bを形成する。その後、熱処理を施して、樹脂膜PA2を硬化させる。開口部OP3bは、樹脂膜PA2を貫通するように形成され、開口部OP3bからパッドPDの少なくとも一部が露出される。   Next, as shown in FIG. 28, an opening OP3b is formed in the resin film PA2. The opening OP3b can be formed, for example, as follows. That is, the resin film PA2 is formed as a photosensitive resin film, and the resin film PA2 made of the photosensitive resin is exposed and developed to selectively remove the resin film PA2 in a portion to be the opening OP3b. Thus, the opening OP3b is formed in the resin film PA2. Thereafter, heat treatment is performed to cure the resin film PA2. The opening OP3b is formed to penetrate the resin film PA2, and at least a part of the pad PD is exposed from the opening OP3b.

また、他の形態として、樹脂膜PA2上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成したフォトレジスト層をエッチングマスクとして用いて、樹脂膜PA2をドライエッチングすることにより、樹脂膜PA2に開口部OP3bを形成することもでき、その場合は、樹脂膜PA2は感光性樹脂膜でなくともよい。   As another mode, the opening OP3b is formed in the resin film PA2 by dry etching the resin film PA2 using a photoresist layer formed on the resin film PA2 by photolithography as an etching mask. In this case, the resin film PA2 may not be a photosensitive resin film.

樹脂膜PA2の開口部OP3bは、絶縁膜PA1の開口部OP3aに平面視で内包されるように形成される。このため、樹脂膜PA2に開口部OP3bを形成すると、絶縁膜PA1の開口部OP3aの内壁は、樹脂膜PA2で覆われた状態になる。   The opening OP3b of the resin film PA2 is formed so as to be included in the opening OP3a of the insulating film PA1 in a plan view. Therefore, when the opening OP3b is formed in the resin film PA2, the inner wall of the opening OP3a of the insulating film PA1 is covered with the resin film PA2.

このようにして、パッドPDの少なくとも一部を露出する開口部OP3を有する絶縁膜PAが形成される。絶縁膜PAは、絶縁膜PA1と樹脂膜PA2とからなる。樹脂膜PA2の開口部OP3bが絶縁膜PA1の開口部OP3aに平面視で内包されているため、絶縁膜PAの開口部OP3は、樹脂膜PA2の開口部OP3bと実質的に一致し、絶縁膜PAの開口部OP3の内壁(側壁)は、樹脂膜PA2の開口部OP3bの内壁(側壁)により構成される。   Thus, the insulating film PA having the opening OP3 exposing at least a part of the pad PD is formed. The insulating film PA is made of an insulating film PA1 and a resin film PA2. Since the opening OP3b of the resin film PA2 is included in the opening OP3a of the insulating film PA1 in plan view, the opening OP3 of the insulating film PA substantially matches the opening OP3b of the resin film PA2, and the insulating film The inner wall (side wall) of the opening OP3 of PA is formed of the inner wall (side wall) of the opening OP3 b of the resin film PA2.

次に、図29に示されるように、開口部OP3(OP3b)の側壁上と開口部OP3(OP3b)から露出されるパッドPD上とを含む絶縁膜PA(樹脂膜PA2)上に、シード層(シード膜)SEを形成する。シード層SEを形成すると、開口部OP3(OP3b)から露出されるパッドPDの上面は、シード層SEに覆われて、そのシード層SEに接した状態になる。   Next, as shown in FIG. 29, a seed layer is formed on the insulating film PA (resin film PA2) including the side wall of the opening OP3 (OP3 b) and the pad PD exposed from the opening OP3 (OP3 b). (Seed film) SE is formed. When the seed layer SE is formed, the upper surface of the pad PD exposed from the opening OP3 (OP3b) is covered with the seed layer SE and is in contact with the seed layer SE.

シード層SEは、単層または複数層の金属層からなり、スパッタリング法などを用いて形成することができる。例えば、クロム(Cr)層と該クロム(Cr)層上の銅(Cu)層との積層膜を、シード層SEとして用いることができ、その場合、クロム(Cr)層の厚さは例えば0.1μm程度、銅(Cu)層の厚さは例えば0.2μm程度とすることができる。また、シード層SEのうちの下層側のクロム(Cr)層は、バリア導体層として機能することができ、例えば、銅の拡散防止機能や、ピラー電極PLと絶縁膜PA(樹脂膜PA2)との接着性(密着性)を向上させる機能を有しているが、クロム(Cr)層に限定されるものではない。クロム(Cr)層の代わりに、例えばチタン(Ti)層、チタンタングステン(TiW)層、窒化チタン(TiN)層またはタングステン(W)層などを用いることもできる。   The seed layer SE is formed of a single layer or a plurality of metal layers and can be formed using a sputtering method or the like. For example, a laminated film of a chromium (Cr) layer and a copper (Cu) layer on the chromium (Cr) layer can be used as the seed layer SE, in which case the thickness of the chromium (Cr) layer is, for example, 0. The thickness of the copper (Cu) layer can be, for example, about 0.2 μm. Further, the lower chromium (Cr) layer of the seed layer SE can function as a barrier conductor layer, and, for example, a copper diffusion preventing function, the pillar electrode PL and the insulating film PA (resin film PA2) The adhesion (adhesion) of the metal has a function of improving the adhesion (adhesion), but is not limited to the chromium (Cr) layer. Instead of the chromium (Cr) layer, for example, a titanium (Ti) layer, a titanium tungsten (TiW) layer, a titanium nitride (TiN) layer or a tungsten (W) layer can be used.

次に、図30に示されるように、シード層SE上にフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト層(フォトレジストパターン)RP1を形成する。フォトレジスト層RP1は、ピラー電極PL形成予定領域に開口部OP4を有している。   Next, as shown in FIG. 30, a photoresist layer (photoresist pattern) RP1 is formed on the seed layer SE by photolithography. The photoresist layer RP1 has an opening OP4 in a region for forming a pillar electrode PL.

平面視において、フォトレジスト層RP1の開口部OP4はパッドPDに内包されている。また、フォトレジスト層RP1の開口部OP4の平面寸法(平面積)は、樹脂膜PA2の開口部OP3bの平面寸法(平面積)よりも大きく、平面視において、フォトレジスト層RP1の開口部OP4は、樹脂膜PA2の開口部OP3bを内包している。このため、樹脂膜PA2の開口部OP3bの側壁(内壁)は、平面視において、フォトレジスト層RP1の開口部OP4の内側に位置している。このため、フォトレジスト層RP1の開口部OP4からは、パッドPD上に位置する部分のシード層SEだけでなく、樹脂膜PA2上に位置する部分のシード層SEも露出されている。   In plan view, the opening OP4 of the photoresist layer RP1 is included in the pad PD. The planar dimension (planar area) of the opening OP4 of the photoresist layer RP1 is larger than the planar dimension (planar area) of the opening OP3b of the resin film PA2, and the opening OP4 of the photoresist layer RP1 in plan view And the opening OP3b of the resin film PA2 is included. Therefore, the side wall (inner wall) of the opening OP3b of the resin film PA2 is located inside the opening OP4 of the photoresist layer RP1 in plan view. Therefore, not only the seed layer SE of the portion located on the pad PD but also the seed layer SE of the portion located on the resin film PA2 are exposed from the opening OP4 of the photoresist layer RP1.

次に、図31に示されるように、めっき法を用いて、フォトレジスト層RP1の開口部OP4から露出されるシード層SE上に、銅(Cu)層CLを形成する。銅(Cu)層CLは、銅(Cu)めっき層である。銅(Cu)層CLを形成するためのめっき法としては、電解めっき法を用いることが好ましい。銅層CLは、めっき法で形成されるため、フォトレジスト層RP1の開口部OP4から露出される部分のシード層SE上に、選択的に形成される。このため、銅(Cu)層CLは、フォトレジスト層RP1の開口部OP4内に選択的に形成される。ピラー電極PLは、主としてこの銅(Cu)層CLにより形成される。このため、ピラー電極PLは、銅を主体とするCuピラー(Cuピラー電極)である。電解めっき法を用いて銅(Cu)層CLを形成する場合は、シード層SEは、給電用の導体層として機能することができる。銅層CLは、銅(Cu)を主成分とし、銅(Cu)の含有率は、好ましくは99原子%以上である。   Next, as shown in FIG. 31, a copper (Cu) layer CL is formed on the seed layer SE exposed from the opening OP4 of the photoresist layer RP1 using a plating method. The copper (Cu) layer CL is a copper (Cu) plating layer. As a plating method for forming the copper (Cu) layer CL, electrolytic plating is preferably used. Since the copper layer CL is formed by the plating method, it is selectively formed on the seed layer SE in a portion exposed from the opening OP4 of the photoresist layer RP1. Thus, the copper (Cu) layer CL is selectively formed in the opening OP4 of the photoresist layer RP1. The pillar electrode PL is mainly formed by the copper (Cu) layer CL. Therefore, the pillar electrode PL is a Cu pillar (Cu pillar electrode) mainly made of copper. In the case of forming the copper (Cu) layer CL using electrolytic plating, the seed layer SE can function as a conductive layer for feeding. The copper layer CL contains copper (Cu) as a main component, and the content of copper (Cu) is preferably 99 atomic% or more.

次に、図32に示されるように、めっき法を用いて、銅(Cu)層CL上に、半田層(半田材、半田部)SD1を形成する。半田層SD1は、半田(半田材)からなる。半田層SD1は、めっき法で形成された半田めっき層である。半田層SD1を形成するためのめっき法としては、電解めっき法を用いることが好ましい。銅(Cu)層CLとその上の半田層SD1とは、フォトレジスト層RP1の開口部OP4内に選択的に形成される。   Next, as shown in FIG. 32, a solder layer (solder material, solder portion) SD1 is formed on the copper (Cu) layer CL using a plating method. The solder layer SD1 is made of solder (solder material). The solder layer SD1 is a solder plating layer formed by a plating method. As a plating method for forming the solder layer SD1, it is preferable to use an electrolytic plating method. The copper (Cu) layer CL and the solder layer SD1 thereon are selectively formed in the opening OP4 of the photoresist layer RP1.

次に、図33に示されるように、フォトレジスト層RP1を除去する。それから、図34に示されるように、銅(Cu)層CLで覆われずに露出する部分のシード層SEを、エッチングなどにより除去する。これにより、銅(Cu)層CLで覆われずに露出する部分のシード層SEは除去されるが、銅(Cu)層CLで覆われた部分のシード層SE、すなわち銅(Cu)層CLの下に位置する部分のシード層SEは、除去されずに残存する。   Next, as shown in FIG. 33, the photoresist layer RP1 is removed. Then, as shown in FIG. 34, the seed layer SE in the portion exposed without being covered with the copper (Cu) layer CL is removed by etching or the like. As a result, although the seed layer SE of the portion exposed without being covered with the copper (Cu) layer CL is removed, the seed layer SE of the portion covered with the copper (Cu) layer CL, that is, the copper (Cu) layer CL The seed layer SE in the lower part is left without being removed.

このようにして、図34に示されるように、ピラー電極PLを形成することができる。ピラー電極PLは、銅(Cu)層CLと、銅(Cu)層CLの下のシード層SEとにより、形成されている。言い換えれば、ピラー電極PLは、シード層SEと、シード層SE上の銅(Cu)層CLとからなる。銅(Cu)層CLの厚さに比べて、シード層SEの厚さは薄いため、ピラー電極PLは、主として銅(Cu)層CLにより形成されている。ピラー電極PLの先端面(上面)上には、半田層SD1が形成されている。   Thus, as shown in FIG. 34, the pillar electrode PL can be formed. The pillar electrode PL is formed of a copper (Cu) layer CL and a seed layer SE under the copper (Cu) layer CL. In other words, the pillar electrode PL includes the seed layer SE and the copper (Cu) layer CL on the seed layer SE. Since the thickness of the seed layer SE is thinner than the thickness of the copper (Cu) layer CL, the pillar electrode PL is mainly formed of the copper (Cu) layer CL. The solder layer SD1 is formed on the tip surface (upper surface) of the pillar electrode PL.

銅(Cu)層CLは、フォトレジスト層RP1の開口部OP4から露出されるシード層SE上に選択的に成長するため、銅(Cu)層CLの側面はフォトレジスト層RP1の開口部OP4の側壁(内壁)によって規定され、銅(Cu)層CLの外形形状は、フォトレジスト層RP1の開口部OP4の形状に一致したものとなる。すなわち、銅(Cu)層CLの平面形状は、フォトレジスト層RP1の開口部OP4の平面形状に対応したものとなる。このため、フォトレジスト層RP1の開口部OP4の形状(平面形状)を所望の形状に設定することにより、銅(Cu)層CLを所望の形状に形成することができ、従って、ピラー電極PLを所望の形状に形成することができる。フォトレジスト層RP1の開口部OP4内に選択的に形成した金属層(ここでは銅層CL)によりピラー電極PLを形成することで、ピラー電極PLは、柱型の立体形状を備えた柱状電極となる。本実施の形態では、フォトレジスト層RP1の開口部OP4の平面形状を円形状とすることで、ピラー電極PLの平面形状を円形状とすることができ、ピラー電極PLを、円柱形状とすることができる。   Since the copper (Cu) layer CL is selectively grown on the seed layer SE exposed from the opening OP4 of the photoresist layer RP1, the side surface of the copper (Cu) layer CL corresponds to the opening OP4 of the photoresist layer RP1. The outer shape of the copper (Cu) layer CL, which is defined by the side wall (inner wall), corresponds to the shape of the opening OP4 of the photoresist layer RP1. That is, the planar shape of the copper (Cu) layer CL corresponds to the planar shape of the opening OP4 of the photoresist layer RP1. For this reason, by setting the shape (planar shape) of the opening OP4 of the photoresist layer RP1 to a desired shape, the copper (Cu) layer CL can be formed to a desired shape. Therefore, the pillar electrode PL is formed. It can be formed into a desired shape. By forming the pillar electrode PL by the metal layer (here, the copper layer CL) selectively formed in the opening OP4 of the photoresist layer RP1, the pillar electrode PL has a columnar electrode having a three-dimensional shape of a pillar Become. In the present embodiment, the planar shape of the opening OP4 of the photoresist layer RP1 is circular, so that the planar shape of the pillar electrode PL can be circular, and the pillar electrode PL is cylindrical. Can.

この段階では、半田層SD1の形状は、ピラー電極PLの形状とほぼ一致しており、ピラー電極PLが円柱形状である場合は、半田層SD1も円柱形状となっている。その後、熱処理(加熱処理)を施すことにより、半田層SD1を一旦溶融させてから再固化する。これにより、半田層SD1の形状が溶融半田の表面張力の影響により変形し、図35に示されるように、半田層SD1は、ドーム形状となる。このように熱処理を施すと、ピラー電極PLの先端面と半田層SD1とをしっかりと接合することができる。また、図35に示のように半田層SD1をドーム形状とした方が、半田層SD1が安定するため、ピラー電極PLからの半田層SD1の脱落や損傷を抑制することができる。   At this stage, the shape of the solder layer SD1 substantially matches the shape of the pillar electrode PL, and when the pillar electrode PL has a cylindrical shape, the solder layer SD1 also has a cylindrical shape. Thereafter, heat treatment (heat treatment) is performed to temporarily melt and re-solidify the solder layer SD1. Thereby, the shape of the solder layer SD1 is deformed by the influence of the surface tension of the molten solder, and as shown in FIG. 35, the solder layer SD1 has a dome shape. When heat treatment is performed in this manner, the tip end surface of the pillar electrode PL and the solder layer SD1 can be firmly joined. Further, as shown in FIG. 35, when the solder layer SD1 has a dome shape, the solder layer SD1 is more stable, so that it is possible to suppress the dropout and damage of the solder layer SD1 from the pillar electrode PL.

このようにして(図29〜図35の工程により)、複数のパッドPD上に複数のピラー電極PLがそれぞれ形成(接合)され、かつ、複数のピラー電極PLのそれぞれの先端面上に半田層SD1が形成された構造が得られる。   In this manner (by the steps of FIGS. 29 to 35), the plurality of pillar electrodes PL are respectively formed (joined) on the plurality of pads PD, and the solder layers are formed on the tip surfaces of the plurality of pillar electrodes PL. A structure in which SD1 is formed is obtained.

また、ここでは、銅(Cu)層CLを形成した後、銅(Cu)層CL上に半田層SD1を形成する場合について説明した。他の形態として、銅(Cu)層CLを形成した後、半田層SD1を形成する前に、銅(Cu)層CL上にニッケル(Ni)層をめっき法(電解めっき法)で形成し、そのニッケル(Ni)層上に半田層SD1を形成することもできる。この場合は、銅(Cu)層CLと半田層SD1との間に、ニッケル層(ニッケルめっき層)が介在することになる(図36参照)。図36には、この場合が示されており、ピラー電極PLは、シード層SEと、シード層SE上の銅(Cu)層CLと、銅(Cu)層CL上のニッケル(Ni)層NLとにより、形成されることになる。なお、図36は、図35と同じ工程段階が示されているが、銅(Cu)層CLを形成した後、半田層SD1を形成する前に、銅(Cu)層CL上にニッケル(Ni)層NLを形成した場合に対応している。なお、ニッケル層(ニッケルめっき層)NLを形成する場合、ニッケル層NLの厚さは、銅(Cu)層CLよりも薄く、例えば3μm程度であり、ピラー電極PLの厚さの主体は、銅(Cu)層CLにより構成される。   Furthermore, here, the case where the solder layer SD1 is formed on the copper (Cu) layer CL after the formation of the copper (Cu) layer CL has been described. As another embodiment, after forming the copper (Cu) layer CL, before forming the solder layer SD1, a nickel (Ni) layer is formed on the copper (Cu) layer CL by plating (electrolytic plating), The solder layer SD1 can also be formed on the nickel (Ni) layer. In this case, a nickel layer (nickel plating layer) intervenes between the copper (Cu) layer CL and the solder layer SD1 (see FIG. 36). This case is shown in FIG. 36, and the pillar electrode PL includes a seed layer SE, a copper (Cu) layer CL on the seed layer SE, and a nickel (Ni) layer NL on the copper (Cu) layer CL. And will be formed. Although FIG. 36 shows the same process steps as FIG. 35, after forming the copper (Cu) layer CL, nickel (Ni) is formed on the copper (Cu) layer CL before forming the solder layer SD1. This corresponds to the case where the layer NL is formed. When the nickel layer (nickel plating layer) NL is formed, the thickness of the nickel layer NL is thinner than that of the copper (Cu) layer CL, for example, about 3 μm, and the thickness of the pillar electrode PL is mainly copper (Cu) Layer CL.

その後、必要に応じて半導体基板SBの裏面側を研削または研磨して半導体基板SBの厚みを薄くしてから、半導体基板SBを半導体基板SB上の積層構造体とともに、切断(ダイシング)する。この際、半導体基板SBと半導体基板SB上の積層構造体は、ダイシングブレード(図示せず)によって、スクライブ領域に沿って切断(ダイシング)される。これにより、半導体基板SB(半導体ウエハ)の各チップ領域から半導体チップが取得される。   Thereafter, the back surface side of the semiconductor substrate SB is ground or polished as necessary to reduce the thickness of the semiconductor substrate SB, and then the semiconductor substrate SB is cut (diced) together with the stacked structure on the semiconductor substrate SB. At this time, the semiconductor substrate SB and the stacked structure on the semiconductor substrate SB are cut (dicing) along the scribe region by a dicing blade (not shown). Thus, semiconductor chips are obtained from the respective chip areas of the semiconductor substrate SB (semiconductor wafer).

このようにして、半導体チップCPを製造することができる。   Thus, the semiconductor chip CP can be manufactured.

<検討の経緯について>
配線基板上に半導体チップをフリップチップ接続した半導体装置においては、半導体チップの複数の半田バンプを配線基板の複数の端子に接続することで、フリップチップ接続を行うことができる。しかしながら、近年、半導体チップの端子数の増加や半導体チップの小型化に伴い、半導体チップにおける半田バンプの間隔が狭くなってきている。
<About the process of examination>
In a semiconductor device in which a semiconductor chip is flip-chip connected to a wiring substrate, flip-chip connection can be performed by connecting a plurality of solder bumps of the semiconductor chip to a plurality of terminals of the wiring substrate. However, in recent years, with the increase in the number of terminals of the semiconductor chip and the miniaturization of the semiconductor chip, the distance between the solder bumps in the semiconductor chip has been narrowed.

そこで、本発明者は、半導体チップの複数のパッド上に複数のピラー電極をそれぞれ形成しておき、半導体チップの複数のピラー電極を、配線基板の複数の端子に半田を介して接続することで、フリップチップ接続を行うことを検討している。   Therefore, the present inventor forms the plurality of pillar electrodes on the plurality of pads of the semiconductor chip, and connects the plurality of pillar electrodes of the semiconductor chip to the plurality of terminals of the wiring substrate through the solder. , Are considering making flip chip connections.

半導体チップのピラー電極と配線基板の端子とを半田で接続した構造を採用することで、ピラー電極を用いた分、半導体チップと配線基板との間の間隔を大きくしやすくなるため、半導体チップの端子数の増加や半導体チップの小型化に伴いピラー電極の隣接間隔が小さくなっても、半導体チップと配線基板との間にアンダーフィル樹脂を充填しやすくなる。また、ピラー電極を用いた分、各半田接続部の半田量を抑制できるため、半導体チップの端子数の増加や半導体チップの小型化に伴いピラー電極の隣接間隔が小さくなっても、半田接続部同士が接触して短絡するのを防止しやすくなる。このため、半導体チップの端子数の増加や半導体チップの小型化の要求に答えるためには、半導体チップのピラー電極と配線基板の端子とを半田で接続した構造を採用することが望ましい。   By adopting a structure in which the pillar electrode of the semiconductor chip and the terminal of the wiring board are connected by soldering, the distance between the semiconductor chip and the wiring board can be easily increased by the use of the pillar electrode. Even if the distance between adjacent pillar electrodes is reduced due to the increase in the number of terminals and the miniaturization of the semiconductor chip, the underfill resin can be easily filled between the semiconductor chip and the wiring substrate. In addition, since the amount of solder in each solder connection can be reduced by using the pillar electrode, the solder connection can be reduced even if the distance between adjacent pillar electrodes is reduced due to the increase in the number of terminals of the semiconductor chip and the miniaturization of the semiconductor chip. It is easy to prevent the short circuit caused by contact with each other. Therefore, in order to meet the increase in the number of terminals of the semiconductor chip and the demand for miniaturization of the semiconductor chip, it is desirable to adopt a structure in which the pillar electrodes of the semiconductor chip and the terminals of the wiring substrate are connected by solder.

また、半導体チップは、複数の配線層を有する配線構造(多層配線構造)を有しており、その配線構造に形成された配線により、半導体チップ内に形成された素子を結線することで、半導体集積回路が形成されている。半導体チップの小型化の要求に伴い、半導体チップ内の配線の微細化も進んでいるが、それに伴い配線間の距離(間隔)も小さくなってきている。配線間の距離が小さくなると、近接する配線間の容量(寄生容量)が大きくなり、配線を伝送される信号の伝送速度が低下し、信号遅延や消費電力の増加を招く虞がある。このため、配線構造を構成する層間絶縁膜に低誘電率絶縁膜を用いることで、近接する配線間の容量(寄生容量)を低減することが望ましい。しかしながら、低誘電率絶縁膜は、酸化シリコン膜よりも誘電率が低いが、低誘電率絶縁膜は、酸化シリコン膜に比べて強度が弱くなりやすい。   In addition, the semiconductor chip has a wiring structure (multilayer wiring structure) having a plurality of wiring layers, and by connecting the elements formed in the semiconductor chip with the wiring formed in the wiring structure, the semiconductor An integrated circuit is formed. Along with the demand for miniaturization of semiconductor chips, miniaturization of interconnections in semiconductor chips is also advancing, but along with this, the distance (distance) between interconnections is also becoming smaller. When the distance between the wires decreases, the capacitance (parasitic capacitance) between the adjacent wires increases, the transmission speed of the signal transmitted through the wires decreases, and the signal delay and the power consumption may increase. For this reason, it is desirable to reduce the capacitance (parasitic capacitance) between adjacent wires by using a low dielectric constant insulating film as an interlayer insulating film forming the wiring structure. However, although the low dielectric constant insulating film has a dielectric constant lower than that of a silicon oxide film, the low dielectric constant insulating film is likely to be weaker in strength than a silicon oxide film.

本発明者は、半導体チップのピラー電極と配線基板の端子とを半田で接続した構造を採用した場合の半導体装置の信頼性について、実験やシミュレーションにより検討した。その結果、半導体チップのピラー電極と配線基板の端子とを半田で接続した構造を採用する場合には、各部材の寸法などを最適化することが、製造された半導体装置の信頼性を向上させる上で、極めて重要であることを見出した。   The inventor examined the reliability of the semiconductor device in the case of adopting a structure in which the pillar electrode of the semiconductor chip and the terminal of the wiring substrate are connected by soldering, through experiments and simulations. As a result, when adopting a structure in which the pillar electrodes of the semiconductor chip and the terminals of the wiring substrate are connected by soldering, optimizing the dimensions and the like of the respective members improves the reliability of the manufactured semiconductor device. Above, I found it to be extremely important.

例えば、フリップチップ接続により半導体チップのピラー電極と配線基板の端子とを半田で接続する際、半田を溶融、再固化した後の冷却時に、ピラー電極PLから半導体チップの配線構造の層間絶縁膜に応力が加わりやすい。ピラー電極PLから半導体チップの配線構造の層間絶縁膜に応力が加わることは、その層間絶縁膜にダメージが生じて層間絶縁膜の劣化につながる虞がある。特に、層間絶縁膜として低誘電率絶縁膜を採用した場合には、ピラー電極PLから、強度が弱い低誘電率絶縁膜に応力が加わると、その低誘電率絶縁膜にダメージが生じやすい。半導体チップの配線構造の層間絶縁膜にダメージが発生することは、その半導体チップを有する半導体装置の信頼性を低下させてしまう。このため、半導体装置の信頼性を向上させるためには、ピラー電極PLから半導体チップの配線構造の層間絶縁膜に応力が加わりにくくすることが望まれる。   For example, when connecting a pillar electrode of a semiconductor chip to a terminal of a wiring substrate by flip chip connection with solder, when cooling after melting and resolidifying the solder, the pillar electrode PL to an interlayer insulating film of the wiring structure of the semiconductor chip Stress is likely to be applied. Applying stress from the pillar electrode PL to the interlayer insulating film of the wiring structure of the semiconductor chip may damage the interlayer insulating film and lead to deterioration of the interlayer insulating film. In particular, when a low dielectric constant insulating film is employed as the interlayer insulating film, damage is likely to be caused to the low dielectric constant insulating film when stress is applied to the low dielectric constant insulating film having low strength from the pillar electrode PL. The damage to the interlayer insulating film of the wiring structure of the semiconductor chip lowers the reliability of the semiconductor device having the semiconductor chip. For this reason, in order to improve the reliability of the semiconductor device, it is desirable to make it difficult for stress to be applied to the interlayer insulating film of the wiring structure of the semiconductor chip from the pillar electrode PL.

本発明者は、実験やシミュレーションにより、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方に位置する層間絶縁膜に加わる応力の大きさに寄与する主因子として、ピラー電極PLの厚さhと、ピラー電極PLの直径Dと、半導体チップCPを構成する半導体基板SBの厚さと、があることを新たに見出した。そして、これらの因子を後述のように最適化することで、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方に位置する層間絶縁膜に加わる応力の大きさを、約半分に低減できることを見出した。 The inventors of the present invention have found that the thickness h 1 of the pillar electrode PL and the pillar electrode are main factors contributing to the magnitude of the stress applied to the interlayer insulating film located below the pillar electrode PL from the pillar electrode PL by experiments and simulations. the diameter D 1 of the PL, and the thickness of the semiconductor substrate SB constituting the semiconductor chip CP, newly found that there is. Then, it has been found that by optimizing these factors as described later, the magnitude of the stress applied to the interlayer insulating film located below the pillar electrode PL can be reduced to about half.

本実施の形態では、半導体チップのピラー電極と配線基板の端子とを半田で接続した構造を採用するにあたって、以下に説明するように各部材の寸法などを最適化することで、半導体装置の信頼性を向上させることができる。   In the present embodiment, when adopting a structure in which the pillar electrode of the semiconductor chip and the terminal of the wiring substrate are connected by solder, the reliability of the semiconductor device is optimized by optimizing the dimensions and the like of each member as described below. It is possible to improve the quality.

<主要な特徴と効果について>
本実施の形態の半導体装置PKGは、配線基板CBと配線基板CB上に搭載された半導体チップCPとを有する半導体装置である。半導体チップCPは、層間絶縁膜IL6(第1絶縁膜)と、層間絶縁膜IL6上に形成されたパッドPDと、層間絶縁膜IL6上に形成され、パッドPDの一部を露出する開口部OP3(第1開口部)を有する絶縁膜PA(第2絶縁膜)と、開口部OP3から露出するパッドPD上に形成されたピラー電極PLと、を有している。配線基板CBは、端子TEと、端子TEの一部を露出する開口部OP1(第2開口部)を有するレジスト層SR1(第3絶縁膜)と、を有している。半導体チップCPの絶縁膜PAは、配線基板CBに対向する側の主面(第1主面)である上面PA2aを有し、また、配線基板CBのレジスト層SR1は、半導体チップCPに対向する側の主面(第2主面)である上面SR1aを有している。平面視において、ピラー電極PLは、絶縁膜PAの開口部OP3(第1開口部)を内包し、ピラー電極PLの一部は絶縁膜PAと重なっている。そして、半導体チップCPのピラー電極PLと、配線基板CBの端子TEとは、ピラー電極PLと端子TEとの間に介在する半田層SDを介して接続されている。
<About the main features and effects>
The semiconductor device PKG of the present embodiment is a semiconductor device having a wiring board CB and a semiconductor chip CP mounted on the wiring board CB. The semiconductor chip CP is formed on the interlayer insulating film IL6 (first insulating film), the pad PD formed on the interlayer insulating film IL6, and the opening OP3 formed on the interlayer insulating film IL6 and exposing a part of the pad PD. The insulating film PA (second insulating film) having the (first opening) and the pillar electrode PL formed on the pad PD exposed from the opening OP3 are provided. The wiring board CB has a terminal TE and a resist layer SR1 (third insulating film) having an opening OP1 (second opening) for exposing a part of the terminal TE. The insulating film PA of the semiconductor chip CP has an upper surface PA2a which is a main surface (first main surface) on the side facing the wiring substrate CB, and the resist layer SR1 of the wiring substrate CB faces the semiconductor chip CP It has an upper surface SR1a which is a side main surface (second main surface). In plan view, the pillar electrode PL includes the opening OP3 (first opening) of the insulating film PA, and a part of the pillar electrode PL overlaps the insulating film PA. The pillar electrode PL of the semiconductor chip CP and the terminal TE of the wiring substrate CB are connected via the solder layer SD interposed between the pillar electrode PL and the terminal TE.

本実施の形態の第1の特徴は、絶縁膜PAの上面PA2aからのピラー電極PLの厚さ(第1厚さ、高さ)hが、レジスト層SR1の上面SR1aからの半田層SDの厚さ(第2厚さ、高さ)hの半分以上で、かつ厚さh以下であることである。すなわち、第1の特徴は、h/2≦h≦hの関係を満たしていることである。なお、厚さh,hは、図7および図17に示されている。 The first feature of the present embodiment, the thickness of the pillar electrode PL from the upper surface PA2a insulating film PA (first thickness, height) h 1, the solder layer SD from the upper surface SR1a resist layer SR1 the thickness is that (second thickness, height) in more than half of h 2, and is thick h 2 below. That is, the first feature is that satisfy the relationship of h 2/2 ≦ h 1 ≦ h 2. The thicknesses h 1 and h 2 are shown in FIG. 7 and FIG.

/2≦h≦hの関係を満たすことは、h≦h≦h×2の関係を満たすことと等価である。このため、第1の特徴は、レジスト層SR1の上面SR1aからの半田層SDの厚さhは、絶縁膜PAの上面PA2aからのピラー電極PLの厚さhの1倍以上で、かつ2倍以下であることと、等価である。 satisfy the relation of h 2/2 ≦ h 1 ≦ h 2 is equivalent to satisfy the relationship of h 1 ≦ h 2 ≦ h 1 × 2. Thus, the first feature, the thickness h 2 of the solder layer SD from the upper surface SR1a resist layer SR1 is at one or more times the thickness h 1 of the pillar electrode PL from the upper surface PA2a insulating film PA, and It is equivalent to not more than 2 times.

厚さhは、絶縁膜PAの上面PA2aから突出する部分のピラー電極PLの厚さ(高さ)とみなすこともできる。また、厚さhは、絶縁膜PAの上面PA2aから、ピラー電極PLの先端面までの距離(半導体チップCPの厚さ方向で見たときの距離)とみなすこともできる。また、厚さhは、絶縁膜PAの上面PA2a上に位置する部分(すなわち絶縁膜PAの上面PA2a上に乗り上げている部分)のピラー電極PLの厚さとみなすこともできる。いずれにしても、hは、半導体チップCPの厚さ方向で見たときの寸法である。 The thickness h 1 can be regarded as the thickness of the pillar electrodes PL of the portion projecting from the upper surface PA2a insulating film PA (height). The thickness h 1 can be from the upper surface PA2a insulating film PA, also it is regarded as the distance to the front end surface of the pillar electrode PL (distance when viewed in the thickness direction of the semiconductor chip CP). The thickness h 1 can be regarded as the thickness of the pillar electrode PL portion (i.e. the portion that rides on the upper surface PA2a insulating film PA) located on the upper surface PA2a insulating film PA. In any case, h 1 is a dimension as viewed in the thickness direction of the semiconductor chip CP.

また、厚さhは、レジスト層SR1の上面SR1aから突出する部分の半田層SDの厚さ(高さ)とみなすこともできる。また、厚さhは、レジスト層SR1の上面SR1aから、半田層SDの上面(すなわち半田層SDとピラー電極PLとの界面から)までの距離(配線基板CBの厚さ方向で見たときの距離)とみなすこともできる。いずれにしても、hは、配線基板CBの厚さ方向で見たときの寸法である。配線基板CBの厚さ方向で見たときに、半導体チップCPの絶縁膜PAの上面PA2aと配線基板CBのレジスト層SR1の上面SR1aとの間の距離(間隔)は、ピラー電極PLの厚さhと半田層SDの厚さhとの合計(すなわちh+h)に対応している。 The thickness h 2 can be a solder layer SD of the thickness of the portion projecting from the upper surface SR1a resist layer SR1 and (height) considered. The thickness h 2, when the upper surface SR1a resist layer SR1, viewed in the thickness direction of the distance (the wiring board CB to the solder layer SD of the upper surface (i.e., from the interface between the solder layer SD and the pillar electrode PL) Distance). In any case, h 2 is a dimension as viewed in the thickness direction of the wiring board CB. When viewed in the thickness direction of the wiring substrate CB, the distance (distance) between the upper surface PA2a of the insulating film PA of the semiconductor chip CP and the upper surface SR1a of the resist layer SR1 of the wiring substrate CB is the thickness of the pillar electrode PL. This corresponds to the sum of h 1 and the thickness h 2 of the solder layer SD (that is, h 1 + h 2 ).

第1の特徴(h/2≦h≦h)を満たすことが望ましい理由について、以下に説明する。 The reason why it is desirable to satisfy the first feature (h 2/2 ≦ h 1 ≦ h 2), will be described below.

パッドPD上にピラー電極PLを設けて、半導体チップCPのピラー電極PLと配線基板CBの端子TEとを半田層SDで接続した構造を採用する利点は、ピラー電極PLを用いた分、半導体チップCPと配線基板CBとの間の間隔を大きくするためと、ピラー電極PLを用いた分、半田接続部の半田量を抑制するためである。この観点では、ピラー電極PLの厚さhはある程度大きいことが望ましく、ピラー電極PLの厚さhが小さいと、ピラー電極PLを用いる意義が小さくなってしまう。この観点で、ピラー電極PLの厚さhは、半田層SDの厚さhの半分以上(すなわちh/2≦h)であることが好ましい。h/2≦hが成り立つようにすることで、ピラー電極PLを用いることによる上記利点を的確に享受することができるようになる。これにより、半導体チップCPの端子数の増加や半導体チップCPの小型化に伴いピラー電極PLの隣接間隔が小さくなっても、半導体チップCPと配線基板CBとの間にアンダーフィル樹脂(樹脂部UFR)を充填しやすくなる。また、ピラー電極PLの厚さhを確保した分、各半田接続部(ここでは半田層SD)の半田量を抑制できるため、ピラー電極PLの隣接間隔が小さくなっても、半田接続部同士が接触して短絡するのを防止しやすくなる。このため、半導体チップCPの小型化や多端子化を図ることができる。 The advantage of adopting a structure in which the pillar electrode PL is provided on the pad PD and the pillar electrode PL of the semiconductor chip CP and the terminal TE of the wiring substrate CB are connected by the solder layer SD is that the semiconductor chip This is to increase the distance between the CP and the wiring board CB and to suppress the amount of solder in the solder connection portion by the amount of use of the pillar electrode PL. In this respect, it is desirable thickness h 1 of the pillar electrode PL is relatively large, the thickness h 1 of the pillar electrode PL is small, the significance of using the pillar electrode PL becomes small. In this respect, the thickness h 1 of the pillar electrode PL is preferably a solder layer SD of more than half of the thickness h 2 (i.e. h 2/2 ≦ h 1) . h 2/2 ≦ h 1 By so holds, it is possible to enjoy precisely the advantages of using a pillar electrode PL. As a result, the underfill resin (resin portion UFR) is formed between the semiconductor chip CP and the wiring substrate CB even if the distance between the pillar electrodes PL is reduced due to the increase in the number of terminals of the semiconductor chip CP and the miniaturization of the semiconductor chip CP. It becomes easy to fill). In addition, since the amount of solder in each solder connection portion (here, solder layer SD) can be reduced by securing the thickness h 1 of the pillar electrode PL, the solder connection portions can be formed even if the distance between adjacent pillar electrodes PL decreases. Makes it easy to prevent contact and short circuit. Therefore, the semiconductor chip CP can be miniaturized and the number of terminals can be increased.

一方、ピラー電極PLの厚さhが大きすぎると、次のような課題が生じてしまう。ピラー電極PLに印加される応力は、ピラー電極PLの下に存在する絶縁膜PA(特に樹脂膜PA2)によって緩和される。しかしながら、ピラー電極PLの厚さhを大きくすると、ピラー電極PLに印加される応力が大きくなり、その応力を絶縁膜PA(特に樹脂膜PA2)によって十分には緩和できなくなり、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方に位置する層間絶縁膜(IL1〜IL6)に応力が伝達され、その層間絶縁膜(IL1〜IL6)に応力が加わることになる。ピラー電極PLからピラー電極PLの下方に位置する層間絶縁膜に応力が加わることは、その層間絶縁膜にダメージが発生することにつながる虞があり、半導体装置PKGの信頼性を低下させてしまう。本発明者の実験とシミュレーションによれば、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力の大きさは、ピラー電極PLの厚さhに依存しており、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を小さくするためには、ピラー電極PLの厚さhを小さくすることが有効である。 On the other hand, if the thickness h 1 of the pillar electrode PL is too large, the following problems occur. The stress applied to the pillar electrode PL is relieved by the insulating film PA (particularly, the resin film PA2) existing below the pillar electrode PL. However, increasing the thickness h 1 of the pillar electrode PL, the stress becomes larger applied to the pillar electrode PL, can no longer be mitigated sufficiently by the stress insulating film PA (especially resin film PA2), the pillar electrode PL Stress is transmitted to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) located below the pillar electrode PL, and stress is applied to the interlayer insulating film (IL1 to IL6). Applying stress to the interlayer insulating film located below the pillar electrode PL from the pillar electrode PL may lead to the occurrence of damage to the interlayer insulating film, which reduces the reliability of the semiconductor device PKG. According to the experiments and simulations of the inventor, the magnitude of the stress applied from the pillar electrode PL to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL depends on the thickness h 1 of the pillar electrode PL. , in order to reduce the stress applied from the pillar electrode PL below the interlayer insulating film of the pillar electrode PL (IL1~IL6), it is effective to reduce the thickness h 1 of the pillar electrode PL.

この観点で、ピラー電極PLの厚さhは、半田層SDの厚さh以下(すなわちh≦h)であることが好ましい。h≦hが成り立つようにすることで、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を小さくすることができるため、ピラー電極PLからの応力に起因して、ピラー電極PLの下方に位置する層間絶縁膜にダメージが発生するのを抑制または防止することができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。 In this respect, the thickness h 1 of the pillar electrode PL is preferably equal to or less than the thickness h 2 of the solder layer SD (that is, h 1 ≦ h 2 ). By satisfying h 1 ≦ h 2, it is possible to reduce the stress applied to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL from the pillar electrode PL, and therefore, it is caused by the stress from the pillar electrode PL Thus, damage to the interlayer insulating film located below the pillar electrode PL can be suppressed or prevented, and the reliability of the semiconductor device can be improved.

従って、第1の特徴として、h/2≦h≦hの関係を満たすことが望ましい。これにより、ピラー電極PLを用いることによる上記利点を的確に享受することができるとともに、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方に位置する層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を的確に低減することができる。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。また、ピラー電極PLの隣接間隔を小さくすることが可能になるため、半導体チップCPの小型化や多端子化を図ることができる。 Therefore, as the first feature, it is desirable to satisfy the relation of h 2/2 ≦ h 1 ≦ h 2. Thereby, the above-mentioned advantage by using pillar electrode PL can be properly enjoyed, and stress applied to interlayer insulating film (IL1 to IL6) located below pillar electrode PL from pillar electrode PL can be properly reduced. be able to. Thereby, the reliability of the semiconductor device can be improved. In addition, since the adjacent distance between the pillar electrodes PL can be reduced, the semiconductor chip CP can be miniaturized and the number of terminals can be increased.

図37は、ピラー電極の厚さ(図37の横軸)と、ピラー電極からピラー電極の下方の層間絶縁膜に加わる応力(図37の縦軸)との相関を、シミュレーションによって調べた結果を示すグラフである。図37の横軸は、ピラー電極の厚さであるが、上記厚さhに相当している。図37のグラフからも、ピラー電極の厚さ(h)を小さくすることによって、ピラー電極からピラー電極の下方の層間絶縁膜に加わる応力を小さくできることが分かる。ピラー電極PLの厚さhは、15〜25μm程度が好適である。このため、例えば、ピラー電極PLの厚さhを20μmとし、半田層SDの厚さhを30μmとする組み合わせは、好適である。 FIG. 37 shows the result of simulation study on the correlation between the thickness of the pillar electrode (horizontal axis in FIG. 37) and the stress applied to the interlayer insulating film below the pillar electrode from the pillar electrode (vertical axis in FIG. 37). FIG. The horizontal axis of FIG. 37 is a thickness of the pillar electrodes corresponds to the thickness h 1. Also from the graph of FIG. 37, it can be understood that the stress applied to the interlayer insulating film below the pillar electrode from the pillar electrode can be reduced by reducing the thickness (h 1 ) of the pillar electrode. The thickness h 1 of the pillar electrode PL is preferably about 15 to 25 μm. Thus, for example, the thickness h 1 of the pillar electrode PL and 20 [mu] m, in combination to 30μm of thickness h 2 solder layer SD is suitable.

本実施の形態の第2の特徴は、ピラー電極PLの厚さhと半田層SDの厚さhとの合計(すなわちh+h)が、ピラー電極PLの直径Dの0.5倍以上で、かつ0.8倍以下であることである。すなわち、第2の特徴は、D×0.5≦h+h≦D×0.8の関係を満たしていることである。直径Dは、図20および図21に示されている。ピラー電極PLの直径Dは、上記フォトレジスト層RP1の開口部OP4の直径と実質的に同じである。 Second feature of this embodiment is the sum of the thickness h 1 and the solder layer SD thickness h 2 of the pillar electrode PL (i.e. h 1 + h 2) is, 0 of the diameter D 1 of the pillar electrode PL. 5 times or more and 0.8 times or less. That is, the second feature is that the relationship of D 1 × 0.5 ≦ h 1 + h 2 ≦ D 1 × 0.8 is satisfied. The diameter D 1 is shown in FIGS. 20 and 21. The diameter D of the pillar electrode PL 1 is the diameter substantially the same as the opening OP4 of the photoresist layer RP1.

なお、D×0.5≦h+h≦D×0.8の関係を満たすことは、0.5≦(h+h)/D≦0.8の関係を満たすことと等価である。 In addition, satisfying the relation of D 1 × 0.5 ≦ h 1 + h 2 ≦ D 1 × 0.8 means satisfying the relation of 0.5 ≦ (h 1 + h 2 ) / D 1 ≦ 0.8. It is equivalent.

第2の特徴を満たすことが望ましい理由について、以下に説明する。   The reason why it is desirable to satisfy the second feature will be described below.

ピラー電極PLの直径Dを小さくして(h+h)/Dを大きくすると、ピラー電極PLが倒れる方向に作用する応力が大きくなってしまう。ピラー電極PLが倒れる方向に作用する応力が大きくなると、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方に位置する層間絶縁膜(IL1〜IL6)に応力が加わりやすくなるため、好ましくない。ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜に加わる応力を小さくするためには、ピラー電極PLの直径Dを大きくすることが有効である。この観点で、(h+h)/Dは0.8以下であることが好ましい。 If the diameter D 1 of the pillar electrode PL is reduced to increase (h 1 + h 2 ) / D 1 , the stress acting in the direction in which the pillar electrode PL falls is increased. If the stress acting in the direction in which the pillar electrode PL falls is increased, stress is easily applied to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) located below the pillar electrode PL from the pillar electrode PL, which is not preferable. In order to reduce the stress applied from the pillar electrode PL to the interlayer insulating film below the pillar electrode PL, it is effective to increase the diameter D 1 of the pillar electrode PL. In this respect, (h 1 + h 2 ) / D 1 is preferably 0.8 or less.

一方、ピラー電極PLの直径Dを大きくして(h+h)/Dを小さくすることは、半導体チップCPと配線基板CBとの間に充填するアンダーフィル樹脂(樹脂部UFR)の体積の減少を招き、アンダーフィル樹脂による保護効果の低減につながってしまう。また、ピラー電極PLの直径Dを大きくして(h+h)/Dを小さくすることは、ピラー電極PLの配列ピッチの増大につながり、半導体チップの小型化や多端子化に不利となる。このため、ピラー電極PLの直径Dを大きくして(h+h)/Dを小さくし過ぎることも、好ましくない。この観点で、(h+h)/Dは0.5以上であることが好ましい。 On the other hand, increasing the diameter D 1 of the pillar electrode PL to reduce (h 1 + h 2 ) / D 1 corresponds to an underfill resin (resin portion UFR) filled between the semiconductor chip CP and the wiring substrate CB. This leads to a reduction in volume, leading to a reduction in the protective effect of the underfill resin. Further, increasing the diameter D 1 of the pillar electrode PL to reduce (h 1 + h 2 ) / D 1 leads to an increase in the arrangement pitch of the pillar electrodes PL, which is disadvantageous to the miniaturization of the semiconductor chip and the increase in the number of terminals. It becomes. Therefore, also too small to increase the diameter D 1 of the pillar electrode PL and (h 1 + h 2) / D 1, is not preferred. In this respect, (h 1 + h 2 ) / D 1 is preferably 0.5 or more.

従って、第2の特徴として、ピラー電極PLの厚さhと半田層SDの厚さhとの合計は、ピラー電極PLの直径Dの0.5倍以上で、かつ0.8倍以下であることが望ましい(すなわちD×0.5≦h+h≦D×0.8)。これにより、ピラー電極PLが倒れる方向に作用する応力を抑制して、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方に位置する層間絶縁膜(IL1〜IL6)に応力が加わりにくくすることができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。また、半導体チップCPと配線基板CBとの間に充填するアンダーフィル樹脂(樹脂部UFR)の体積を確保しやすくなるため、アンダーフィル樹脂による保護効果を的確に得ることができるようになる。また、ピラー電極PLの配列ピッチを小さくしやすくなる、半導体チップの小型化や多端子化に有利となる。 Therefore, as the second feature, the sum of the thickness h 1 and the solder layer SD of thickness h 2 of the pillar electrode PL is above 0.5 times the diameter D 1 of the pillar electrode PL, and 0.8-fold It is desirable that it is the following (ie, D 1 × 0.5 ≦ h 1 + h 2 ≦ D 1 × 0.8). Thereby, the stress acting in the direction in which the pillar electrode PL falls can be suppressed, and the stress can be hardly applied to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) located below the pillar electrode PL from the pillar electrode PL. Reliability can be improved. In addition, since the volume of the underfill resin (resin part UFR) filled between the semiconductor chip CP and the wiring substrate CB can be easily secured, the protection effect by the underfill resin can be accurately obtained. In addition, the arrangement pitch of the pillar electrodes PL can be easily reduced, which is advantageous for the miniaturization of the semiconductor chip and the multi-terminal arrangement.

図38は、ピラー電極の直径(図38の横軸)と、ピラー電極からピラー電極の下方の層間絶縁膜に加わる応力(図38の縦軸)との相関を、シミュレーションによって調べた結果を示すグラフである。図38の横軸は、ピラー電極の直径であるが、上記直径Dに相当している。図38のグラフからも、ピラー電極の直径(D)を大きくすることによって、ピラー電極からピラー電極の下方の層間絶縁膜に加わる応力を小さくできることが分かる。ピラー電極PLの直径Dは、85〜105μm程度が好適である。 FIG. 38 shows the result of a simulation study of the correlation between the diameter of the pillar electrode (horizontal axis in FIG. 38) and the stress (vertical axis in FIG. 38) applied to the interlayer insulating film below the pillar electrode from the pillar electrode. It is a graph. The horizontal axis of FIG. 38 is a diameter of the pillar electrodes, corresponds to the diameter D 1. Also from the graph of FIG. 38, it can be seen that the stress applied to the interlayer insulating film below the pillar electrode from the pillar electrode can be reduced by increasing the diameter (D 1 ) of the pillar electrode. The diameter D 1 of the pillar electrode PL is about 85~105μm are preferred.

本実施の形態の第3の特徴は、絶縁膜PAの開口部OP3の直径Dが、ピラー電極PLの直径Dの0.4倍以上で、かつ0.75倍以下であることである。すなわち、第3の特徴は、D×0.4≦D≦D×0.75の関係を満たしていることである。直径D,Dは、図20および図21に示されている。なお、絶縁膜PAの開口部OP3は、樹脂膜PA2の開口部OP3bにより構成されているため、絶縁膜PAの開口部OP3の直径Dは、樹脂膜PA2の開口部OP3bの直径と同じである。 A third feature of the present embodiment, the diameter D 2 of the opening OP3 of the insulating film PA is that at least 0.4 times the diameter D 1 of the pillar electrode PL, and 0.75 times or less . That is, the third feature is that the relationship of D 1 × 0.4 ≦ D 2 ≦ D 1 × 0.75 is satisfied. The diameters D 1 and D 2 are shown in FIGS. 20 and 21. The opening OP3 of the insulating film PA is because it is composed by an opening OP3b of the resin film PA2, the diameter D 2 of the opening OP3 of the insulating film PA is the same as the diameter of the opening OP3b resin film PA2 is there.

第3の特徴を満たすことが望ましい理由について、以下に説明する。   The reason why it is desirable to satisfy the third feature is described below.

絶縁膜PAの開口部OP3の直径Dが小さくなると、絶縁膜PAの開口部OP3に埋め込まれた部分のピラー電極PLの直径も小さくなり、絶縁膜PAの開口部OP3に埋め込まれた部分のピラー電極PLにおける電流密度が高くなる。絶縁膜PAの開口部OP3に埋め込まれた部分のピラー電極PLにおける電流密度が高くなると、ピラー電極PLの劣化(例えばエレクトロマイグレーションによる劣化)が生じやすくなり、EM(ElectroMigration)寿命などが低下する虞があるため、好ましくない。ピラー電極PLの劣化を抑制するためには、絶縁膜PAの開口部OP3の直径Dを大きくすることが有効である。この観点で、絶縁膜PAの開口部OP3の直径Dは、ピラー電極PLの直径Dの0.4倍以上(すなわちD×0.4≦D)であることが好ましい。 When the diameter D 2 of the opening OP3 insulating film PA decreases, the diameter of the pillar electrode PL portion filled in the opening OP3 insulating film PA also becomes small, part of which is buried in the opening OP3 insulating film PA The current density in the pillar electrode PL is increased. When the current density in the pillar electrode PL of the portion embedded in the opening OP3 of the insulating film PA becomes high, deterioration of the pillar electrode PL (for example, deterioration due to electromigration) is likely to occur, and EM (ElectroMigration) life etc. may be reduced. Not desirable because To suppress the deterioration of the pillar electrode PL, it is effective to increase the diameter D 2 of the opening OP3 of the insulating film PA. In this respect, the diameter D 2 of the opening OP3 of the insulating film PA is preferably 0.4 times or more the diameter D 1 of the pillar electrode PL (i.e. D 1 × 0.4 ≦ D 2) .

また、絶縁膜PA(特に樹脂膜PA2)は、緩衝層(応力緩衝層、応力緩和層)としての機能を有しており、ピラー電極PLに印加される応力は、緩衝層としての絶縁膜PA(特に樹脂膜PA2)によって緩和される。しかしながら、絶縁膜PAの開口部OP3の直径Dを大きくすると、絶縁膜PA(特に樹脂膜PA2)の緩衝層としての機能が小さくなり、ピラー電極PLに印加される応力を絶縁膜PA(特に樹脂膜PA2)によって緩和する作用が低下してしまうため、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に応力が加わりやすくなってしまう。 In addition, the insulating film PA (particularly the resin film PA2) has a function as a buffer layer (stress buffer layer, stress relaxation layer), and the stress applied to the pillar electrode PL is the insulating film PA as a buffer layer. It is relieved by (especially the resin film PA2). However, increasing the diameter D 2 of the opening OP3 of the insulating film PA, functions as a buffer layer of insulating film PA (especially resin film PA2) decreases, the stress applied to the pillar electrode PL insulating film PA (especially Since the effect of relaxation by the resin film PA2 is reduced, stress is easily applied to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL from the pillar electrode PL.

このため、エレクトロマイグレーション対策として、ピラー電極PLに流れる電流密度を下げるために、ピラー電極PLをパッドPDに接続する絶縁膜PAの開口部OP3の直径Dを大きくし過ぎると、絶縁膜PA(特に樹脂膜PA2)の緩衝層としての機能が小さくなり、ピラー電極PLから層間絶縁膜に加わる応力が大きくなって、層間絶縁膜にダメージが発生する虞がある。このため、絶縁膜PAの開口部OP3の直径Dを大きくし過ぎることは、好ましくない。ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を小さくするためには、絶縁膜PAの開口部OP3の直径Dを小さくすることが有効である。この観点で、絶縁膜PAの開口部OP3の直径Dは、ピラー電極PLの直径Dの0.75倍以下(すなわちD≦D×0.75)であることが好ましい。 Therefore, as electromigration measures, in order to reduce the current density flowing in the pillar electrode PL, an excessively large diameter D 2 of the opening OP3 of the insulating film PA connecting the pillar electrode PL to the pad PD, an insulating film PA ( In particular, the function of the resin film PA2) as a buffer layer is reduced, and the stress applied to the interlayer insulating film from the pillar electrode PL is increased, which may cause damage to the interlayer insulating film. Therefore, the too large diameter D 2 of the opening OP3 of the insulating film PA is not preferable. To reduce the stress applied from the pillar electrode PL below the interlayer insulating film of the pillar electrode PL (IL1~IL6), it is effective to reduce the diameter D 2 of the opening OP3 of the insulating film PA. In this respect, the diameter D 2 of the opening OP3 of the insulating film PA is preferably less 0.75 times the diameter D 1 of the pillar electrode PL (i.e. D 2 ≦ D 1 × 0.75) .

従って、第3の特徴として、絶縁膜PAの開口部OP3の直径Dは、ピラー電極PLの直径Dの0.4倍以上で、かつ0.75倍以下であることが望ましい(すなわち、D×0.4≦D≦D×0.75)。これにより、絶縁膜PAの開口部OP3に埋め込まれた部分のピラー電極PLにおける電流密度を抑制できるため、ピラー電極PLの劣化(例えばエレクトロマイグレーションによる劣化)を抑制でき、EM寿命などを向上させることができる。また、絶縁膜PA(特に樹脂膜PA2)の緩衝層としての機能を確保しやすくなり、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を小さくすることができる。このため、半導体装置の信頼性を向上させることができる。 Therefore, as a third aspect, the diameter D 2 of the opening OP3 of the insulating film PA is above 0.4 times the diameter D 1 of the pillar electrode PL, and is desirably 0.75 times or less (i.e., D 1 × 0.4 ≦ D 2 ≦ D 1 × 0.75). Thereby, the current density in the pillar electrode PL of the portion embedded in the opening OP3 of the insulating film PA can be suppressed, so that deterioration of the pillar electrode PL (for example, deterioration due to electromigration) can be suppressed and EM life etc. is improved. Can. Further, the function as the buffer layer of the insulating film PA (particularly the resin film PA2) can be easily secured, and the stress applied to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL from the pillar electrode PL can be reduced. . Therefore, the reliability of the semiconductor device can be improved.

本実施の形態の第4の特徴は、絶縁膜PAが、無機絶縁膜からなる絶縁膜PA1と、絶縁膜PA1上の樹脂膜PA2との積層構造を有し、平面視において、絶縁膜PA1の開口部OP3a(第3開口部)は、樹脂膜PA2の開口部OP3b(第4開口部)を内包しており、絶縁膜PAの開口部OP3が、樹脂膜PA2の開口部OP3bにより形成されていることである。   According to a fourth feature of the present embodiment, the insulating film PA has a laminated structure of an insulating film PA1 made of an inorganic insulating film and a resin film PA2 over the insulating film PA1, and the insulating film PA is of the insulating film PA1 in plan view. The opening OP3a (third opening) includes the opening OP3b (fourth opening) of the resin film PA2, and the opening OP3 of the insulating film PA is formed by the opening OP3b of the resin film PA2. It is that you are.

第4の特徴を満たすことが望ましい理由について、以下に説明する。   The reason why it is desirable to satisfy the fourth feature is described below.

絶縁膜PAが、絶縁膜PA1と絶縁膜PA1上の樹脂膜PA2との積層構造を有し、平面視において、絶縁膜PA1の開口部OP3aが、樹脂膜PA2の開口部OP3bを内包していれば、絶縁膜PAの開口部OP3の内壁は、樹脂膜PA2の開口部OP3bの内壁により構成されるため、ピラー電極PLは、樹脂膜PA2に接するが、絶縁膜PA1には接しなくなる。樹脂膜PA2は、樹脂材料からなるため、比較的柔らかく、ピラー電極PLに印加される応力を緩和する緩衝層(応力緩衝層、応力緩和層)としての機能に優れている。このため、ピラー電極PLが、樹脂膜PA2に接するが、絶縁膜PA1には接しないようにすることで、ピラー電極PLに印加された応力を樹脂膜PA2で緩和しやすくなり、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を小さくすることができる。これにより、ピラー電極PLからの応力に起因して、ピラー電極PLの下方に位置する層間絶縁膜にダメージが発生するのを抑制または防止することができる。このため、第4の特徴を満たすことが望ましく、それによって、半導体装置の信頼性を向上させることができる。例えば、開口部OP3aの直径を55μm程度とし、開口部OP3bの直径を40μm程度とする組み合わせは、好適である。   The insulating film PA has a stacked structure of the insulating film PA1 and the resin film PA2 over the insulating film PA1, and the opening OP3a of the insulating film PA1 includes the opening OP3b of the resin film PA2 in plan view. For example, since the inner wall of the opening OP3 of the insulating film PA is formed of the inner wall of the opening OP3b of the resin film PA2, the pillar electrode PL is in contact with the resin film PA2 but not in contact with the insulating film PA1. Since the resin film PA2 is made of a resin material, the resin film PA2 is relatively soft and excellent in the function as a buffer layer (stress buffer layer, stress relaxation layer) that relieves the stress applied to the pillar electrode PL. Therefore, by making the pillar electrode PL in contact with the resin film PA2 but not in contact with the insulating film PA1, the stress applied to the pillar electrode PL can be easily relaxed by the resin film PA2, and the pillar electrode PL The stress applied to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL can be reduced. Thereby, it is possible to suppress or prevent the occurrence of damage to the interlayer insulating film located below the pillar electrode PL due to the stress from the pillar electrode PL. For this reason, it is desirable to satisfy the fourth feature, whereby the reliability of the semiconductor device can be improved. For example, a combination in which the diameter of the opening OP3a is about 55 μm and the diameter of the opening OP3b is about 40 μm is preferable.

また、絶縁膜PA1上の樹脂膜PA2とのうち、ピラー電極PLに印加される応力を緩和する緩衝層としての機能するのは、主として樹脂膜PA2であり、その緩衝層としての機能を向上させるために、半導体チップCPの最上層の膜として、樹脂材料からなる絶縁膜(すなわち樹脂膜PA2)を用いている。樹脂膜PA2のこの機能(緩衝層としての機能)を考慮すると、樹脂膜PA2は、ポリイミド樹脂膜であれば、特に好ましい。そうすることで、ピラー電極PLに印加された応力を樹脂膜PA2で、より的確に緩和することができるようになり、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を、より的確に低減できるようになる。   Further, among the resin film PA2 on the insulating film PA1, the resin film PA2 mainly functions as a buffer layer for relieving stress applied to the pillar electrode PL, and improves the function as the buffer layer. Therefore, as the film of the uppermost layer of the semiconductor chip CP, the insulating film (that is, the resin film PA2) made of a resin material is used. If this function (function as a buffer layer) of the resin film PA2 is taken into consideration, it is particularly preferable if the resin film PA2 is a polyimide resin film. By doing so, the stress applied to the pillar electrode PL can be more appropriately relieved by the resin film PA2, and the pillar electrode PL to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL Stress applied can be reduced more accurately.

また、絶縁膜PA1は、無機絶縁膜からなることで、パッシベーション膜として的確に機能することができる。また、絶縁膜PA1は、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜からなることが、より好ましく、そうすることで、半導体チップCPの耐湿性を向上させることができ、ひいては、半導体装置の信頼性を向上させることができる。   In addition, since the insulating film PA1 is made of an inorganic insulating film, the insulating film PA1 can properly function as a passivation film. The insulating film PA1 is more preferably made of a silicon nitride film or a silicon oxynitride film. By doing so, the moisture resistance of the semiconductor chip CP can be improved, and thus the reliability of the semiconductor device is improved. It can be done.

本実施の形態の第5の特徴は、パッドPDとピラー電極PLとの間における樹脂膜PA2の厚さ(第3厚さ)Tが、パッドPDの厚さ(第4厚さ)Tよりも大きく、かつ、ピラー電極PLの厚さhよりも小さいことである。すなわち、第5の特徴は、T<T<hの関係を満たしていることである。厚さT,Tは、図7および図20に示されている。 A fifth aspect of the present embodiment, the thickness of the resin film PA2 between the pads PD and the pillar electrode PL (third thickness) T 1 is the thickness of the pad PD (fourth thickness) T 2 It is larger than the thickness h 1 of the pillar electrode PL. That is, the fifth feature is that the relationship of T 2 <T 1 <h 1 is satisfied. The thicknesses T 1 and T 2 are shown in FIGS. 7 and 20.

ここで、厚さTは、パッドPDの上面(絶縁膜PA1で覆われない部分のパッドPDの上面)とピラー電極PL(樹脂膜PA2上に乗り上げた部分のピラー電極PL)との間に介在する部分の樹脂膜PA2の厚さである。言い換えると、厚さTは、平面視において、開口部OP3aの内側で、かつ、開口部OP3bの外側の領域における、樹脂膜PA2の厚さに対応している。なお、厚さT,Tは、半導体チップCPの厚さ方向でみたときの寸法である。 Here, the thickness T 1, during the upper surface of the pad PD (upper surface of the pad PD of the portion not covered with the insulating film PA1) and the pillar electrode PL (pillar electrode PL portion rides on the resin film PA2) It is the thickness of the resin film PA2 of the part to intervene. In other words, the thickness T 1 in plan view, inside of the opening OP3A, and, in the region outside the opening OP 3 b, corresponds to the thickness of the resin film PA2. The thicknesses T 1 and T 2 are dimensions as viewed in the thickness direction of the semiconductor chip CP.

第5の特徴を満たすことが望ましい理由について、以下に説明する。   The reason why it is desirable to satisfy the fifth feature is described below.

樹脂膜PA2の厚さ(T)が薄くなると、樹脂膜PA2の緩衝層としての機能が低くなり、ピラー電極PLに印加される応力を樹脂膜PA2によって緩和する作用が低下してしまうため、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に応力が加わりやすくなる。このため、樹脂膜PA2の厚さ(T)を薄くし過ぎることは、好ましくない。ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を小さくするためには、樹脂膜PA2の厚さ(T)を厚くすることが有効である。この観点で、樹脂膜PA2の厚さTは、パッドPDの厚さTよりも大きい(厚い)ことが好ましい(すなわちT<T)。 When the thickness (T 1 ) of the resin film PA2 is reduced, the function of the resin film PA2 as a buffer layer is reduced, and the function of relieving stress applied to the pillar electrode PL by the resin film PA2 is reduced. Stress is easily applied from the pillar electrode PL to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL. For this reason, it is not preferable to make the thickness (T 1 ) of the resin film PA2 too thin. In order to reduce the stress applied from the pillar electrode PL to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL, it is effective to increase the thickness (T 1 ) of the resin film PA2. In this respect, the thickness T 1 of the resin layer PA2 is larger than the thickness T 2 of the pad PD (thick) is preferably (i.e. T 2 <T 1).

一方、樹脂膜PA2の厚さ(T)が厚すぎると、樹脂膜PA2の熱収縮率と、配線構造を構成する層間絶縁膜(IL1〜IL6)の熱収縮率との差に起因して、半導体チップCPが反りやすくなってしまう。このため、樹脂膜PA2の厚さ(T)を厚くし過ぎることは、好ましくない。この観点で、樹脂膜PA2の厚さTは、ピラー電極PLの厚さhよりも小さいことが好ましい(すなわちT<h)。 On the other hand, when the thickness (T 1 ) of the resin film PA2 is too thick, it is attributed to the difference between the thermal contraction rate of the resin film PA2 and the thermal contraction rates of the interlayer insulating films (IL1 to IL6) constituting the wiring structure. The semiconductor chip CP is easily warped. For this reason, it is not preferable to make the thickness (T 1 ) of the resin film PA2 too large. In this respect, the thickness T 1 of the resin layer PA2 is preferably smaller than the thickness h 1 of the pillar electrode PL (i.e. T 1 <h 1).

従って、第5の特徴として、樹脂膜PA2の厚さTは、パッドPDの厚さTよりも大きく、かつ、ピラー電極PLの厚さhよりも小さいことが望ましい(すなわちT<T<h)。これにより、樹脂膜PA2の緩衝層としての機能を確保しやすくなり、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を小さくすることができる。これにより、ピラー電極PLからの応力に起因して、ピラー電極PLの下方に位置する層間絶縁膜にダメージが発生するのを抑制または防止することができる。また、樹脂膜PA2と層間絶縁膜(IL1〜IL6)との熱収縮率との差に起因して半導体チップCPが不必要に反ってしまうのを、抑制または防止しやすくなる。このため、半導体装置の信頼性を向上させることができる。 Therefore, as a fifth feature, it is desirable that thickness T 1 of resin film PA 2 be larger than thickness T 2 of pad PD and smaller than thickness h 1 of pillar electrode PL (that is, T 2 < T 1 <h 1 ). Thus, the function of the resin film PA2 as a buffer layer can be easily ensured, and the stress applied from the pillar electrode PL to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL can be reduced. Thereby, it is possible to suppress or prevent the occurrence of damage to the interlayer insulating film located below the pillar electrode PL due to the stress from the pillar electrode PL. In addition, unnecessary warping of the semiconductor chip CP due to the difference between the thermal contraction rates of the resin film PA2 and the interlayer insulating films (IL1 to IL6) can be easily suppressed or prevented. Therefore, the reliability of the semiconductor device can be improved.

本実施の形態の第6の特徴は、平面視において、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dが、ピラー電極PLの直径Dよりも小さいことである(図39参照)。すなわち、第6の特徴は、D<Dの関係を満たしていることである。直径Dは、上記図11および図39に示されている。また、別の見方をすると、第6の特徴は、平面視において、レジスト層SR1の開口部OP1がピラー電極PLに内包されていることである。ここで、図39は、半導体装置PKGの要部平面図であり、図39には、半導体装置PKGにおける、配線基板CBの端子と、レジスト層SR1の開口部OP1と、ピラー電極PLとの平面レイアウトが示されている。 A sixth aspect of the present embodiment, in plan view, the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1 is, is smaller than the diameter D 1 of the pillar electrode PL (see FIG. 39). That is, the sixth feature is that the relationship of D 3 <D 1 is satisfied. The diameter D 3 is shown in FIG. 11 and FIG. 39. From another viewpoint, the sixth feature is that the opening OP1 of the resist layer SR1 is included in the pillar electrode PL in a plan view. Here, FIG. 39 is a plan view of relevant parts of the semiconductor device PKG, and FIG. 39 is a plan view of the terminal of the wiring board CB, the opening OP1 of the resist layer SR1 and the pillar electrode PL in the semiconductor device PKG. The layout is shown.

第6の特徴を満たすことが望ましい理由について、以下に説明する。   The reason why it is desirable to satisfy the sixth feature is described below.

平面視において、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dを、ピラー電極PLの直径Dよりも大きくしてしまうと、半田層SD1の一部がピラー電極PLの側面に濡れ上がりやすくなってしまう。半田層SD1の一部がピラー電極PLの側面に濡れ上がると、半導体チップCPと配線基板CBとの間にアンダーフィル樹脂(樹脂部UFR)を充填しにくくなってしまうため、好ましくない。また、半田層SD1の一部がピラー電極PLの側面に濡れ上がると、隣り合うピラー電極PL間の短絡のリスクが増加するため、好ましくない。また、半田層SD1の一部がピラー電極PLの側面に濡れ上がると、その分、半田層SDの厚さhが小さくなり、半導体チップCPと配線基板CBとの間の間隔が狭くなるため、好ましくない。 In plan view, the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1, the results in greater than the diameter D 1 of the pillar electrode PL, part of the solder layer SD1 becomes easy to raise wettability on the side surface of the pillar electrode PL I will. If part of the solder layer SD1 gets wet on the side surface of the pillar electrode PL, it becomes difficult to fill the underfill resin (resin part UFR) between the semiconductor chip CP and the wiring board CB, which is not preferable. Further, if part of the solder layer SD1 gets wet on the side surface of the pillar electrode PL, the risk of a short circuit between the adjacent pillar electrodes PL increases, which is not preferable. Further, a part of the solder layer SD1 increases wetting to the side of the pillar electrode PL, correspondingly, the smaller the thickness h 2 of the solder layer SD, since the distance between the semiconductor chip CP and the wiring board CB is narrowed Not desirable.

従って、第6の特徴として、平面視において、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dは、ピラー電極PLの直径Dよりも小さいことが望ましい。別の見方をすると、平面視において、レジスト層SR1の開口部OP1は、ピラー電極PLに内包されていることが望ましい。これによりピラー電極PLと端子TEとを接続する半田層SDの形状は、上記図7に示されるような形状となり、半田層SD1を構成する半田がピラー電極PLの側面に濡れ上がりにくくなる。このため、半導体チップCPと配線基板CBとの間にアンダーフィル樹脂(樹脂部UFR)を充填しやすくなり、半導体装置PKGを製造しやすくなる。また、隣り合うピラー電極PL間の短絡のリスクを低減することができるため、半導体装置の信頼性を向上させることができる。例えば、ピラー電極PLの直径Dを85〜105μm程度とし、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dを65〜75μm程度とする組み合わせは、好適である。 Thus, as a feature of the sixth, in plan view, the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1 is preferably smaller than the diameter D 1 of the pillar electrode PL. From another viewpoint, in plan view, the opening OP1 of the resist layer SR1 is preferably contained in the pillar electrode PL. As a result, the shape of the solder layer SD connecting the pillar electrode PL and the terminal TE becomes the shape as shown in FIG. 7, and the solder constituting the solder layer SD1 is less likely to get wet on the side surface of the pillar electrode PL. Therefore, the underfill resin (resin part UFR) can be easily filled between the semiconductor chip CP and the wiring board CB, and the semiconductor device PKG can be easily manufactured. In addition, since the risk of a short circuit between the adjacent pillar electrodes PL can be reduced, the reliability of the semiconductor device can be improved. For example, the combination of the diameter D 1 of the pillar electrode PL is about 85~105Myuemu, the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1 about 65~75μm is suitable.

また、半導体チップCPにおけるピラー電極PLの配列ピッチは、ピラー電極PLの直径Dに15μmを加えた値(D+15μm)よりも大きいことが好ましい。すなわち、平面視において、隣り合うピラー電極PLの最近接距離(最も近接している箇所の間隔)は、15μm以上確保することが好ましい。これにより、半導体チップCPと配線基板CBとの間にアンダーフィル樹脂(樹脂部UFR)を充填しやすくなる。一例を挙げると、ピラー電極PLの直径Dを85〜105μm程度とし、ピラー電極PLの配列ピッチを130μm程度とすることができる。 The arrangement pitch of the pillar electrodes PL in the semiconductor chip CP is preferably larger than a value (D 1 +15 μm) obtained by adding 15 μm to the diameter D 1 of the pillar electrode PL. That is, in the plan view, it is preferable to secure 15 μm or more of the closest contact distance (the distance between the closest portions) of the adjacent pillar electrodes PL. As a result, the underfill resin (resin part UFR) can be easily filled between the semiconductor chip CP and the wiring board CB. If an example is given, diameter D 1 of pillar electrode PL can be about 85-105 micrometers, and arrangement pitch of pillar electrodes PL can be about 130 micrometers.

第6の特徴について更に補足する。上述のように、第6の特徴として、平面視において、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dは、ピラー電極PLの直径Dよりも小さい(D<D)が、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dが、ピラー電極PLの直径Dの0.7倍以上でかつ0.8倍以下(D×0.7≦D≦D×0.8)であれば、特に好ましい。その理由について、以下に説明する。 Further supplement to the sixth feature. As described above, as a feature of the sixth, in plan view, the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1 is smaller than the diameter D 1 of the pillar electrode PL (D 3 <D 1) is, the resist layer SR1 any diameter D 3 of the opening OP1 is 0.7 times or more and 0.8 times or less the diameter D 1 of the pillar electrode PL (D 1 × 0.7 ≦ D 3 ≦ D 1 × 0.8) Are particularly preferred. The reason is described below.

上述のように、第6の特徴として、平面視において、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dは、ピラー電極PLの直径Dよりも小さく(D<D)、別の見方をすると、平面視において、レジスト層SR1の開口部OP1は、ピラー電極PLに内包されている。これにより、半田層SD1を構成する半田がピラー電極PLの側面に濡れ上がりにくくなる。しかしながら、半田層SD1を構成する半田がピラー電極PLの側面に濡れ上がることを確実に防止するためには、平面視において、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dをピラー電極PLの直径Dよりも小さくするだけではなく、更に、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dを、ピラー電極PLの直径Dの0.8倍以下(すなわちD≦D×0.8)とすることが好ましい。レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dをピラー電極PLの直径Dの0.8倍以下(D≦D×0.8)とすれば、半田層SD1を構成する半田がピラー電極PLの側面に濡れ上がるのをより的確に防止することができる。 As described above, as a feature of the sixth, in plan view, the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1 is smaller than the diameter D 1 of the pillar electrode PL (D 3 <D 1) , the alternative view Then, in plan view, the opening OP1 of the resist layer SR1 is included in the pillar electrode PL. As a result, the solder constituting the solder layer SD1 is less likely to get wet on the side surface of the pillar electrode PL. However, because the solder constituting the solder layer SD1 to reliably prevent the rising wetting a side surface of the pillar electrode PL in a plan view, the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layers SR1 of the pillar electrode PL diameter D 1 not only smaller than, further the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1, 0.8 times the diameter D 1 of the pillar electrode PL (i.e. D 3D 1 × 0.8) It is preferable to do. If the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1 and 0.8 times the diameter D 1 of the pillar electrode PL (D 3 ≦ D 1 × 0.8), solder pillar electrodes constituting the solder layer SD1 It is possible to more accurately prevent the side surfaces of the PL from getting wet.

一方、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dが小さくなると、レジスト層SR1の開口部OP1に埋め込まれた部分の半田層SDの直径も小さくなり、レジスト層SR1の開口部OP1に埋め込まれた部分の半田層SDにおける電流密度が高くなる。レジスト層SR1の開口部OP1に埋め込まれた部分の半田層SDにおける電流密度が高くなると、半田層SDの劣化(例えばエレクトロマイグレーションによる劣化)が生じやすくなり、EM寿命などが低下する虞があるため、好ましくない。電流密度の増加に起因した半田層SDの劣化を抑制または防止するためには、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dを小さくし過ぎないことが有効である。また、ピラー電極PLの直径Dに対するレジスト層SR1の開口部OP1の直径Dの比(すなわちD/D)が小さくなると、レジスト層SR1の上面SR1aとレジスト層SR1の開口部OP1の内壁(側壁)とで形成される角部に接する位置に、半田層SDのくびれ部分が形成され、そのくびれ部分を起点として半田層SDにクラックが発生するリスクが増加してしまう。半田層SDのクラックを抑制または防止するためには、ピラー電極PLの直径Dに対するレジスト層SR1の開口部OP1の直径Dの比(すなわちD/D)を小さくし過ぎないことが有効である。つまり、半田層SDの劣化やクラックを抑制または防止するためには、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dを小さくし過ぎないことが有効である。 On the other hand, when the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1 decreases, the solder layer SD diameter burried in the opening OP1 in the resist layers SR1 becomes small, embedded in the openings OP1 in the resist layer SR1 The current density in the solder layer SD of a part becomes high. When the current density in the solder layer SD of the portion embedded in the opening OP1 of the resist layer SR1 becomes high, deterioration of the solder layer SD (for example, deterioration due to electromigration) tends to occur, and EM life etc. may be reduced. Not desirable. To suppress or prevent degradation of resulting solder layer SD to an increase in the current density, it is effective to not too small a diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1. Further, the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1 to the diameter D 1 of the pillar electrode PL ratio (i.e. D 3 / D 1) when the smaller, the resist layer SR1 of top SR1a the resist layer SR1 openings OP1 A constricted portion of the solder layer SD is formed at a position in contact with the corner portion formed by the inner wall (side wall), and the risk of cracking in the solder layer SD starting from the constricted portion increases. To suppress or prevent the cracking of the solder layer SD is that too small a ratio of the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1 to the diameter D 1 of the pillar electrode PL (i.e. D 3 / D 1) It is valid. That is, in order to suppress or prevent the solder layer SD deterioration or cracks, it is effective not too small a diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1.

このため、第6の特徴として、平面視においてレジスト層SR1の開口部OP1はピラー電極PLに内包されている(開口部OP1の直径Dはピラー電極PLの直径Dよりも小さい)が、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dを、ピラー電極PLの直径Dの0.7倍以上でかつ0.8倍以下(すなわちD×0.7≦D≦D×0.8)とすることが、特に好ましい。すなわち、ピラー電極PLの直径Dに対するレジスト層SR1の開口部OP1の直径Dの比(D/D)は、0.7以上でかつ0.8以下(すなわち0.7≦D/D≦0.8)とすることが、特に好ましい。そうすることにより、半田層SD1を構成する半田がピラー電極PLの側面に濡れ上がるのを的確に防止することができるとともに、半田層SDの劣化やクラックを抑制または防止することができ、半導体装置の信頼性を、より的確に向上させることができる。 Thus, as a feature of the sixth, the openings OP1 in the resist layers SR1 in a plan view is contained in the pillar electrode PL (diameter D 3 of the opening OP1 is smaller than the diameter D 1 of the pillar electrode PL), the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1, and 0.8 times less than 0.7 times the diameter D 1 of the pillar electrode PL (i.e. D 1 × 0.7 ≦ D 3 ≦ D 1 × 0. It is particularly preferable to set it as 8). That is, the ratio (D 3 / D 1 ) of diameter D 3 of opening OP1 of resist layer SR1 to diameter D 1 of pillar electrode PL is 0.7 or more and 0.8 or less (that is, 0.7 ≦ D 3). It is particularly preferable to set / D 1 ≦ 0.8). By doing so, it is possible to properly prevent the solder constituting the solder layer SD1 from getting wet on the side surface of the pillar electrode PL, and to suppress or prevent the deterioration and cracks of the solder layer SD. Reliability can be more accurately improved.

なお、図39では、一例として端子TEの平面形状が四角形(矩形)の場合が示されているが、これに限定されず、端子TEの平面形状は円形などでもよい。   Although FIG. 39 shows the case where the planar shape of the terminal TE is a quadrangle (rectangle) as an example, the present invention is not limited to this, and the planar shape of the terminal TE may be circular or the like.

本実施の形態の第7の特徴は、半導体チップCPを構成する半導体基板SBの厚さが、25〜300μmであることである。第7の特徴を満たすことが望ましい理由について、以下に説明する。   A seventh feature of the present embodiment is that the thickness of the semiconductor substrate SB constituting the semiconductor chip CP is 25 to 300 μm. The reason why it is desirable to satisfy the seventh feature is described below.

半導体チップCPを構成する半導体基板SBの厚さが厚いと、半導体チップCPは変形しにくくなる。それに対して、半導体チップCPを構成する半導体基板SBの厚さを薄くすると、半導体チップCPは変形しやすくなり、半導体チップCPの配線構造を構成する層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を、半導体チップCPの変形によって緩和させることができるようになる。このため、半導体基板SBの厚さを薄くすることは、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を小さくするように作用する。この観点で、半導体チップCPを構成する半導体基板SBの厚さは、ある程度薄くし、300μm以下とすることが好ましい。一方、半導体基板SBの厚さが薄すぎると、半導体基板SBの割れのリスクが増加するため、半導体基板SBの厚さは、25μm以上であることが好ましい。   When the thickness of the semiconductor substrate SB constituting the semiconductor chip CP is large, the semiconductor chip CP is not easily deformed. On the other hand, if the thickness of the semiconductor substrate SB constituting the semiconductor chip CP is reduced, the semiconductor chip CP is easily deformed and stress applied to the interlayer insulating films (IL1 to IL6) constituting the wiring structure of the semiconductor chip CP The semiconductor chip CP can be relaxed by deformation. Therefore, reducing the thickness of the semiconductor substrate SB acts to reduce the stress applied from the pillar electrode PL to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL. From this point of view, it is preferable that the thickness of the semiconductor substrate SB constituting the semiconductor chip CP be made thin to some extent and not more than 300 μm. On the other hand, when the thickness of the semiconductor substrate SB is too thin, the risk of cracking of the semiconductor substrate SB increases, so the thickness of the semiconductor substrate SB is preferably 25 μm or more.

従って、第7の特徴として、半導体チップCPを構成する半導体基板SBの厚さは、25〜300μmの範囲内であることが望ましい。これにより、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を、半導体チップCPの変形によって緩和させることができるとともに、半導体基板SBが割れてしまうのを、的確に防止することができる。このため、半導体装置の信頼性を向上させることができ、また、半導体装置を製造しやすくなる。また、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。   Therefore, as a seventh feature, the thickness of the semiconductor substrate SB constituting the semiconductor chip CP is desirably in the range of 25 to 300 μm. Thereby, the stress applied to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL from the pillar electrode PL can be relieved by the deformation of the semiconductor chip CP, and the semiconductor substrate SB is properly broken. Can be prevented. Therefore, the reliability of the semiconductor device can be improved, and the semiconductor device can be easily manufactured. In addition, the manufacturing yield of the semiconductor device can be improved.

図40は、半導体チップを構成する半導体基板の厚さ(図40の横軸)と、ピラー電極からピラー電極の下方の層間絶縁膜に加わる応力(図40の縦軸)との相関を、シミュレーションによって調べた結果を示すグラフである。図40のグラフからも、半導体チップを構成する半導体基板の厚さを薄くすることによって、ピラー電極からピラー電極の下方の層間絶縁膜に加わる応力を小さくできることが分かる。このため、半導体チップCPを構成する半導体基板SBの厚さは、300μm以下とすることが好ましい。   FIG. 40 simulates the correlation between the thickness of the semiconductor substrate constituting the semiconductor chip (horizontal axis in FIG. 40) and the stress applied to the interlayer insulating film below the pillar electrode from the pillar electrode (vertical axis in FIG. 40) It is a graph which shows the result investigated by. Also from the graph of FIG. 40, it can be seen that the stress applied to the interlayer insulating film below the pillar electrode from the pillar electrode can be reduced by reducing the thickness of the semiconductor substrate constituting the semiconductor chip. Therefore, it is preferable that the thickness of the semiconductor substrate SB constituting the semiconductor chip CP be 300 μm or less.

本実施の形態の第8の特徴は、絶縁膜PAの開口部OP3(樹脂膜PA2の開口部OP3b)の平面形状が、円形状であることである(図21参照)。また、ピラー電極PLの平面形状が円形状であれば、更に好ましい。第8の特徴を満たすことが望ましい理由について、以下に説明する。   An eighth feature of the present embodiment is that the planar shape of the opening OP3 of the insulating film PA (the opening OP3b of the resin film PA2) is circular (see FIG. 21). Further, it is more preferable that the planar shape of the pillar electrode PL is circular. The reason why it is desirable to satisfy the eighth feature is described below.

絶縁膜PAの開口部OP3(樹脂膜PA2の開口部OP3b)の平面形状は、四角形状(矩形状)、四角形以外の多角形状、あるいは円形状など、種々の平面形状を適用することができるが、その中でも、円形状が特に好ましい。絶縁膜PAの開口部OP3(樹脂膜PA2の開口部OP3b)の平面形状を円形状とすることで、絶縁膜PAの開口部OP3(樹脂膜PA2の開口部OP3b)に埋め込まれた部分のピラー電極PLが円柱状となる。これにより、ピラー電極PLに異方的な応力が発生しにくくなり、また、ピラー電極PLの角部に応力が集中する現象が生じるのを防止することができる。この効果は、ピラー電極PLの平面形状を円形状にすることで、更に大きくなる。これにより、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を小さくすることができる。このため、ピラー電極PLからの応力に起因して、ピラー電極PLの下方に位置する層間絶縁膜にダメージが発生するのを抑制または防止することができる。従って、半導体装置の信頼性を向上させることができる。   The planar shape of the opening OP3 of the insulating film PA (the opening OP3b of the resin film PA2) may be various planar shapes such as a quadrangular shape (rectangular shape), a polygonal shape other than a quadrangle, or a circular shape. Among these, the circular shape is particularly preferable. By making the planar shape of the opening OP3 of the insulating film PA (the opening OP3b of the resin film PA2) circular, the pillar of the portion embedded in the opening OP3 of the insulating film PA (the opening OP3b of the resin film PA2) The electrode PL has a cylindrical shape. As a result, anisotropic stress is less likely to be generated in the pillar electrode PL, and it is possible to prevent occurrence of a phenomenon in which stress is concentrated on the corner portion of the pillar electrode PL. This effect is further enhanced by making the planar shape of the pillar electrode PL circular. Thereby, the stress applied to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL from the pillar electrode PL can be reduced. Therefore, it is possible to suppress or prevent damage to the interlayer insulating film located below the pillar electrode PL due to the stress from the pillar electrode PL. Therefore, the reliability of the semiconductor device can be improved.

また、半導体チップCPは、複数の配線層を含む配線構造を有している。本実施の形態は、半導体チップCPの配線構造が、低誘電率絶縁膜を含んでいる場合に適用すれば、効果が大きい。その理由は、以下の通りである。   The semiconductor chip CP also has a wiring structure including a plurality of wiring layers. The present embodiment is effective when applied to the case where the wiring structure of the semiconductor chip CP includes a low dielectric constant insulating film. The reason is as follows.

上述したように、近年、半導体チップ内の配線の間隔は小さくなってきているため、近接する配線間の寄生容量が大きくなり、信号遅延や消費電力の増加を招く虞がある。このため、半導体チップの配線構造を構成する層間絶縁膜に低誘電率絶縁膜を用いることで、近接する配線間の寄生容量を低減することが望ましく、それによって、半導体装置の性能を向上させることができる。しかしながら、低誘電率絶縁膜は、酸化シリコン膜よりも誘電率が低いが、低誘電率絶縁膜は、酸化シリコン膜に比べて強度が弱くなりやすい。このため、配線構造に含まれる層間絶縁膜として低誘電率絶縁膜を採用した場合には、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜に応力が加わった際に、その層間絶縁膜にダメージが発生するリスクが高くなってしまう。つまり、低誘電率絶縁膜は、ピラー電極PLからの応力に対する耐性が低い膜と言える。   As described above, in recent years, since the distance between the interconnections in the semiconductor chip has become smaller, the parasitic capacitance between adjacent interconnections may increase, which may lead to an increase in signal delay and power consumption. For this reason, it is desirable to reduce the parasitic capacitance between adjacent wires by using a low dielectric constant insulating film as an interlayer insulating film constituting the wiring structure of the semiconductor chip, thereby improving the performance of the semiconductor device. Can. However, although the low dielectric constant insulating film has a dielectric constant lower than that of a silicon oxide film, the low dielectric constant insulating film is likely to be weaker in strength than a silicon oxide film. Therefore, when a low dielectric constant insulating film is employed as an interlayer insulating film included in the wiring structure, when stress is applied to the interlayer insulating film under the pillar electrode PL from the pillar electrode PL, the stress is applied to the interlayer insulating film. The risk of damage is increased. That is, it can be said that the low dielectric constant insulating film is a film having low resistance to the stress from the pillar electrode PL.

それに対して、本実施の形態では、上記の特徴(第1〜第8の特徴)により、ピラー電極PLからピラー電極PLの下方の層間絶縁膜(IL1〜IL6)に加わる応力を低減している。このため、配線構造に含まれる層間絶縁膜として、応力に対する耐性が低い膜である低誘電率絶縁膜を採用した場合でも、ピラー電極PLからの応力によって低誘電率絶縁膜からなる層間絶縁膜にダメージが発生するのを抑制または防止することができる。このため、本実施の形態を、半導体チップCPの配線構造が低誘電率絶縁膜を含んでいる場合に適用すれば、半導体チップCP内の近接する配線間の寄生容量を低減する効果を得られるとともに、その低誘電率絶縁膜に、ピラー電極PLからの応力によってダメージが発生するのを抑制または防止することができる。従って、半導体装置の性能を向上させるとともに、半導体装置の信頼性を向上させることができる。これは、後述の第9の特徴および第10の特徴についても適用できる。   On the other hand, in the present embodiment, the stress applied to the interlayer insulating film (IL1 to IL6) below the pillar electrode PL from the pillar electrode PL is reduced by the above features (first to eighth features). . Therefore, even when a low dielectric constant insulating film having low resistance to stress is adopted as an interlayer insulating film included in the wiring structure, an interlayer insulating film made of a low dielectric constant insulating film is formed by the stress from the pillar electrode PL. It is possible to suppress or prevent the occurrence of damage. Therefore, if the present embodiment is applied to the case where the wiring structure of the semiconductor chip CP includes a low dielectric constant insulating film, an effect of reducing parasitic capacitance between adjacent wirings in the semiconductor chip CP can be obtained. In addition, it is possible to suppress or prevent the low dielectric constant insulating film from being damaged by the stress from the pillar electrode PL. Therefore, the performance of the semiconductor device can be improved, and the reliability of the semiconductor device can be improved. This can be applied to the ninth and tenth features described later.

次に、本実施の形態の第1変形例について説明する。図41および図42は、本実施の形態の第1変形例の半導体装置PKGの要部断面図(図41)および要部平面図(図42)である。図41は、上記図7に対応する領域の断面図(部分拡大断面図)が示されており、図42は、上記図21に対応する平面図が示されている。なお、図41は、図42のA6−A6線の位置での断面図にほぼ対応している。また、図43は、第1変形例の半導体装置の効果を説明するための説明図であり、上記図7に対応する領域の断面図が示されている。   Next, a first modification of the present embodiment will be described. FIGS. 41 and 42 are main-portion cross-sectional views (FIG. 41) and main-portion plan views (FIG. 42) of a semiconductor device PKG of a first modification example of the present embodiment. 41 shows a sectional view (partially enlarged sectional view) of a region corresponding to FIG. 7 described above, and FIG. 42 shows a plan view corresponding to FIG. 21 described above. FIG. 41 substantially corresponds to the cross-sectional view at the position of line A6-A6 in FIG. FIG. 43 is an explanatory view for explaining the effect of the semiconductor device of the first modified example, and a cross-sectional view of a region corresponding to the above-mentioned FIG. 7 is shown.

なお、図41および図42に示される第1変形例の半導体装置が上記図7の半導体装置と主として相違しているのは、第9の特徴を有していることである。   The semiconductor device of the first modification shown in FIGS. 41 and 42 is mainly different from the semiconductor device of FIG. 7 in having the ninth feature.

すなわち、第9の特徴は、パッドPDとそのパッドPD上に形成されたピラー電極PLとにおいて、平面視において、パッドPDはピラー電極PLを内包していることである。つまり、平面視において、ピラー電極PLは、パッドPDに内包されており、パッドPDからはみ出してはいない。別の見方をすると、第9の特徴は、平面視において、半導体チップCPのパッドPDの側面(外周)PDSの位置が、ピラー電極PLの側面PLSと同じか、ピラー電極PLの側面PLSよりも外側に位置していることである。ここで、平面視において、絶縁膜PAの開口部OP3から遠ざかる側を外側とし、絶縁膜PAの開口部OP3に近づく側を内側としている。   That is, the ninth feature is that, in the plan view, the pad PD includes the pillar electrode PL in the pad PD and the pillar electrode PL formed on the pad PD. That is, in plan view, the pillar electrode PL is included in the pad PD and does not protrude from the pad PD. From another point of view, the ninth feature is that, in a plan view, the position of the side (peripheral) side PDS of the pad PD of the semiconductor chip CP is the same as the side PLS of the pillar electrode PL or the side PLS of the pillar electrode PL It is to be located outside. Here, in plan view, the side away from the opening OP3 of the insulating film PA is the outside, and the side approaching the opening OP3 of the insulating film PA is the inside.

なお、ピラー電極PLの側面PLSは、絶縁膜PAの上面PA2a上に位置する部分(すなわち絶縁膜PAの上面PA2a上に乗り上げている部分)のピラー電極PLの側面である。ピラー電極PLの側面PLSは、平面視において絶縁膜PA2と重なっており、かつ、樹脂部UFRに接している。すなわち、ピラー電極PLの側面PLSは、樹脂部UFRに接する側面である。   The side surface PLS of the pillar electrode PL is a side surface of the pillar electrode PL in a portion located on the upper surface PA2a of the insulating film PA (that is, a portion running on the upper surface PA2a of the insulating film PA). The side surface PLS of the pillar electrode PL overlaps with the insulating film PA2 in plan view, and is in contact with the resin portion UFR. That is, the side surface PLS of the pillar electrode PL is a side surface in contact with the resin portion UFR.

第9の特徴の効果について、図41と図43とを対比しながら、以下に説明する。   The effects of the ninth feature are described below, comparing FIG. 41 with FIG.

絶縁膜を形成する際に、その絶縁膜の下地に段差が存在すると、下地の段差を反映した段差が、その絶縁膜にも生じる場合がある。絶縁膜PAは、パッドPDの上面の一部(中央部)を開口部OP3から露出し、パッドPDの上面の外周部と側面とを覆うように、形成されている。このため、絶縁膜PAの上面PA2aには、パッドPDの側面PDSに起因した段差DSが形成される場合がある。図41および図43のそれぞれには、絶縁膜PAの上面PA2aに、パッドPDの側面PDSに起因した段差DSが形成された場合が示されている。なお、図41の場合と図43の場合とを比べると、図43の場合よりも図41の場合の方がパッドPDの平面寸法(平面積)が大きく、図41の場合は、平面視においてパッドPDの側面PDSはピラー電極PLと重なっていないが、図43の場合は、平面視においてパッドPDの側面PDSがピラー電極PLと重なっている。   When forming an insulating film, if there is a level difference in the base of the insulating film, a level difference reflecting the level difference of the base may occur in the insulating film. The insulating film PA is formed so that a part (central part) of the upper surface of the pad PD is exposed from the opening OP3 and covers the outer peripheral part and the side surface of the upper surface of the pad PD. Therefore, in the upper surface PA2a of the insulating film PA, there may be a case where a step difference DS caused by the side surface PDS of the pad PD. Each of FIG. 41 and FIG. 43 shows the case where a step DS caused by the side surface PDS of the pad PD is formed on the upper surface PA2a of the insulating film PA. Incidentally, comparing the case of FIG. 41 with the case of FIG. 43, the plane dimension (plane area) of the pad PD is larger in FIG. 41 than in FIG. 43, and in FIG. Although the side surface PDS of the pad PD does not overlap with the pillar electrode PL, in the case of FIG. 43, the side surface PDS of the pad PD overlaps with the pillar electrode PL in plan view.

図43の場合は、絶縁膜PAの上面PA2aに、パッドPDの側面PDSに起因した段差DSが形成され、かつその段差DS上にもピラー電極PLが存在している。すなわち、図43の場合は、絶縁膜PAの上面PA2aにおいて、段差DSよりも外側の領域にまでピラー電極PLが存在している。この場合(図43)は、絶縁膜PAに接するピラー電極PLの下面PLKは、平坦とはならずに、段差DSを反映した形状となる。具体的には、ピラー電極PLの下面PLKは、下面PLKの端部近傍領域が半導体チップCPに近づく側に突出した(尖った)形状になる。なお、ピラー電極PLにおける絶縁膜PAの上面PA2aに接する面を、符号PLKを付してピラー電極PLの下面PLKとする。   In the case of FIG. 43, a step DS due to the side surface PDS of the pad PD is formed on the upper surface PA2a of the insulating film PA, and the pillar electrode PL is also present on the step DS. That is, in the case of FIG. 43, the pillar electrode PL exists in the region outside the step DS on the upper surface PA2a of the insulating film PA. In this case (FIG. 43), the lower surface PLK of the pillar electrode PL in contact with the insulating film PA is not flat but has a shape reflecting the step difference DS. Specifically, the lower surface PLK of the pillar electrode PL has a shape in which the region near the end of the lower surface PLK protrudes (sharps) toward the semiconductor chip CP. The surface of the pillar electrode PL in contact with the upper surface PA2a of the insulating film PA is denoted by the symbol PLK, and is defined as the lower surface PLK of the pillar electrode PL.

ピラー電極PLの下面PLKが、図43のような形状を有している場合には、温度サイクル時(高温状態と低温状態とが交互に繰り返された際)に、ピラー電極PLの下面PLKの端部近傍領域が絶縁膜PAを押すことで、半導体チップCPのパッドPDまたは層間絶縁膜に応力が加わり、パッドPDの変形あるいは層間絶縁膜のダメージが生じやすくなる。   In the case where lower surface PLK of pillar electrode PL has a shape as shown in FIG. 43, temperature cycle (when the high temperature state and the low temperature state are alternately repeated) of lower surface PLK of pillar electrode PL is When the region in the vicinity of the end portion presses the insulating film PA, stress is applied to the pad PD or the interlayer insulating film of the semiconductor chip CP, so that deformation of the pad PD or damage to the interlayer insulating film tends to occur.

ピラー電極PLからの応力に起因したパッドPDの変形や層間絶縁膜のダメージを抑制するためには、絶縁膜PAに接するピラー電極PLの下面PLKを、下面PLKの端部側まで平坦にすることが有効である。そのためには、絶縁膜PAの段差DSが生じても、その段差DSがピラー電極PLの下面PLKの形状に影響しないようにすることが必要である。これは、絶縁膜PAの段差DS上にはピラー電極PLは存在せず、平面視において段差DSよりも内側にピラー電極PLの側面PLSが位置するように、パッドPDとピラー電極PLとを設計することで実現できる。   In order to suppress deformation of the pad PD and damage to the interlayer insulating film caused by the stress from the pillar electrode PL, the lower surface PLK of the pillar electrode PL in contact with the insulating film PA should be flat to the end of the lower surface PLK. Is valid. For that purpose, even if the step DS of the insulating film PA is generated, it is necessary to prevent the step DS from affecting the shape of the lower surface PLK of the pillar electrode PL. This is because the pad PD and the pillar electrode PL are designed such that the pillar electrode PL does not exist on the step DS of the insulating film PA, and the side surface PLS of the pillar electrode PL is positioned inside the step DS in plan view. It can be realized by doing.

絶縁膜PAの段差DSは、パッドPDの側面PDSに起因して発生したものであり、絶縁膜PAの段差DSとパッドPDの側面PDSとの平面的な位置関係を見ると、絶縁膜PAの段差DSは、必ずパッドPDの側面PDSよりも外側に位置している。なお、上述のように、平面視において、絶縁膜PAの開口部OP3から遠ざかる側を外側とし、絶縁膜PAの開口部OP3に近づく側を内側としている。このため、平面視において、ピラー電極PLがパッドPDに内包され、パッドPDからピラー電極PLがはみ出さないようにすれば、必然的に、平面視においてピラー電極PLの側面PLSは、絶縁膜PAの段差DSよりも内側に位置することになり、それゆえ、絶縁膜PAの段差DS上にはピラー電極PLは存在しなくなる。これにより、図41に示されるように、絶縁膜PAの段差DSが生じていても、絶縁膜PAに接するピラー電極PLの下面PLKを、下面PLKの端部側まで平坦にすることができる。   The level difference DS of the insulating film PA is generated due to the side surface PDS of the pad PD, and the planar positional relationship between the level difference DS of the insulating film PA and the side surface PDS of the pad PD is The step DS is always located outside the side surface PDS of the pad PD. As described above, in plan view, the side of the insulating film PA far from the opening OP3 is the outer side, and the side approaching the opening OP3 of the insulating film PA is the inner side. Therefore, if the pillar electrode PL is included in the pad PD in plan view and the pillar electrode PL is not protruded from the pad PD, the side surface PLS of the pillar electrode PL is necessarily the insulating film PA in plan view. Therefore, the pillar electrode PL is not present on the step DS of the insulating film PA. Thereby, as shown in FIG. 41, even if the step DS of the insulating film PA is generated, the lower surface PLK of the pillar electrode PL in contact with the insulating film PA can be made flat to the end of the lower surface PLK.

つまり、上記第9の特徴を満たす場合は、パッドPDの側面PDSに起因する段差DSが絶縁膜PAに生じたとしても、その段差DSがピラー電極PLの下面PLKの形状に影響することはなく、絶縁膜PAに接するピラー電極PLの下面PLKを、下面PLKの端部側まで平坦にすることができる(図41参照)。図43の場合に比べて、図41の場合は、ピラー電極PLの下面PLKが平坦であることを反映して、温度サイクル時に、ピラー電極PLの下面PLKから半導体チップCPのパッドPDあるいは層間絶縁膜に加わる応力を緩和することができるため、パッドPDの変形や、あるいは層間絶縁膜のダメージを抑制することができる。このため、第9の特徴を満たすことで、温度サイクル時に、ピラー電極PLからの応力に起因してパッドPDの変形や層間絶縁膜のダメージが発生するのを抑制または防止することができる。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。   That is, when the ninth feature is satisfied, even if the step DS caused by the side surface PDS of the pad PD is generated in the insulating film PA, the step DS does not affect the shape of the lower surface PLK of the pillar electrode PL. The lower surface PLK of the pillar electrode PL in contact with the insulating film PA can be planarized to the end of the lower surface PLK (see FIG. 41). Compared to the case of FIG. 43, in the case of FIG. 41, reflecting that the lower surface PLK of the pillar electrode PL is flat, the pad PD or interlayer insulation of the semiconductor chip CP from the lower surface PLK of the pillar electrode PL Since stress applied to the film can be relaxed, deformation of the pad PD or damage to the interlayer insulating film can be suppressed. Therefore, by satisfying the ninth feature, it is possible to suppress or prevent the deformation of the pad PD and the damage of the interlayer insulating film due to the stress from the pillar electrode PL at the time of temperature cycle. Thereby, the reliability of the semiconductor device can be improved.

第9の特徴は、上記第1〜第8の特徴の1つ以上と組み合わせることもできる。   The ninth feature can be combined with one or more of the first to eighth features.

次に、本実施の形態の第2変形例について説明する。図44は、本実施の形態の第2変形例の半導体装置PKGの要部平面図であり、上記図39に対応するものである。図44には、第2変形例の半導体装置PKGにおける、配線基板CBの端子と、レジスト層SR1の開口部OP1と、ピラー電極PLとの平面レイアウトが示されている。第2変形例の半導体装置PKGの断面図は、上記図6および図7と基本的には同じである。   Next, a second modification of the present embodiment will be described. FIG. 44 is a plan view of relevant parts of a semiconductor device PKG of the second modified example of the present embodiment, and corresponds to FIG. FIG. 44 shows a planar layout of the terminal of the wiring board CB, the opening OP1 of the resist layer SR1, and the pillar electrode PL in the semiconductor device PKG of the second modification. The cross-sectional view of the semiconductor device PKG of the second modification is basically the same as FIGS. 6 and 7 described above.

図44に示される第2変形例の半導体装置は、第10の特徴を有している。第10の特徴は、1.5≦D/D≦2が成り立つことである。 The semiconductor device of the second modification shown in FIG. 44 has a tenth feature. A tenth feature is that 1.5 ≦ D 4 / D 3 ≦ 2.

ここで、上述のように、Dは、レジスト層SR1の開口部OP1の直径である。また、Dは、端子TEの直径である。なお、端子TEは、銅層TE1と銅層TE1上のニッケル層TE2とからなり、平面視においてニッケル層TE2は銅層TE1に内包されているため、端子TEの直径Dは、端子TEを構成する銅層TE1の直径に対応している。第2変形例では、図44に示されるように、端子TEの平面形状は、すなわち端子TEを構成する銅層TE1の平面形状は、円形状である。また、上記図39の場合と同様に、図44の場合も、レジスト層SR1の開口部OP1の平面形状は、円形状である。なお、端子TEを構成するニッケル層TE2は、レジスト層SR1の開口部OP1から露出する部分の銅層TE1上に形成されているため、レジスト層SR1の開口部OP1の平面形状および平面寸法と、端子TEを構成するニッケル層TE2の平面形状および平面寸法とは、実質的に同じである。 Here, as described above, D 3 is the diameter of the opening OP1 in the resist layer SR1. Further, D 4 is the diameter of the terminal TE. The terminal TE is, of copper layer TE1 and the copper layer TE1 on the nickel layer TE2 Prefecture, since the nickel layer TE2 is contained in the copper layer TE1 in a plan view, the diameter D 4 of the terminal TE is the terminal TE It corresponds to the diameter of the copper layer TE1 to be configured. In the second modification, as shown in FIG. 44, the planar shape of the terminal TE, that is, the planar shape of the copper layer TE1 constituting the terminal TE is circular. Further, as in the case of FIG. 39, also in the case of FIG. 44, the planar shape of the opening OP1 of the resist layer SR1 is circular. The nickel layer TE2 constituting the terminal TE is formed on the copper layer TE1 in a portion exposed from the opening OP1 of the resist layer SR1. Therefore, the planar shape and the planar dimensions of the opening OP1 of the resist layer SR1 The planar shape and the planar dimension of the nickel layer TE2 constituting the terminal TE are substantially the same.

第10の特徴を採用する理由と効果について、以下に説明する。   The reason and effect of adopting the tenth feature will be described below.

レジスト層SR1と端子TE(銅層TE1)との接着力は、それほど強くはないため、レジスト層SR1と端子TE(銅層TE1)との接触面積が小さいと、レジスト層SR1と端子TE(銅層TE1)との密着性(接着性)が低くなってしまい、レジスト層SR1と端子TEとの界面での剥離が懸念される。レジスト層SR1と端子TEとの界面での剥離は、半導体装置の信頼性の低下につながるので、好ましくない。   The adhesion between the resist layer SR1 and the terminal TE (copper layer TE1) is not so strong, so if the contact area between the resist layer SR1 and the terminal TE (copper layer TE1) is small, the resist layer SR1 and the terminal TE (copper) The adhesion (adhesiveness) with the layer TE1) is lowered, and there is a concern about peeling at the interface between the resist layer SR1 and the terminal TE. Peeling at the interface between the resist layer SR1 and the terminal TE is not preferable because it leads to a decrease in the reliability of the semiconductor device.

このため、レジスト層SR1と端子TE(銅層TE1)との接触面積をある程度大きくして、レジスト層SR1と端子TEとの界面での剥離を生じにくくすることが望ましい。端子TE(銅層TE1)とレジスト層SR1との接触面積を大きくするには、端子TEの直径Dを大きくするか、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dを小さくするが、これは、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dに対する端子TEの直径Dの比(D/D)を大きくすることに対応している。 Therefore, it is desirable that the contact area between the resist layer SR1 and the terminal TE (copper layer TE1) be increased to some extent to make it difficult to cause peeling at the interface between the resist layer SR1 and the terminal TE. To increase the contact area of the terminal TE (the copper layer TE1) and the resist layer SR1, increase the diameter D 4 of the terminal TE, but to reduce the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1, which This corresponds to increasing the ratio (D 4 / D 3 ) of the diameter D 4 of the terminal TE to the diameter D 3 of the opening OP 1 of the resist layer SR 1.

すなわち、D/Dを小さくするとレジスト層SR1と端子TE(銅層TE1)との接触面積が小さくなって、レジスト層SR1と端子TEとの界面での剥離が懸念されるため、その剥離を抑制または防止するためには、D/Dを小さくし過ぎないことが有効である。 That is, if D 4 / D 3 is made smaller, the contact area between the resist layer SR 1 and the terminal TE (copper layer TE 1) becomes smaller, and there is concern about peeling at the interface between the resist layer SR 1 and the terminal TE. In order to suppress or prevent, it is effective not to make D 4 / D 3 too small.

一方、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dが小さくなると、レジスト層SR1の開口部OP1に埋め込まれた部分の半田層SDの直径も小さくなり、レジスト層SR1の開口部OP1に埋め込まれた部分の半田層SDにおける電流密度が高くなる。レジスト層SR1の開口部OP1に埋め込まれた部分の半田層SDにおける電流密度が高くなると、半田層SDの劣化(例えばエレクトロマイグレーションによる劣化)が生じやすくなり、EM寿命などが低下する虞があるため、好ましくない。電流密度の増加に起因した半田層SDの劣化を抑制または防止するためには、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dを小さくし過ぎないことが有効である。 On the other hand, when the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1 decreases, the solder layer SD diameter burried in the opening OP1 in the resist layers SR1 becomes small, embedded in the openings OP1 in the resist layer SR1 The current density in the solder layer SD of a part becomes high. When the current density in the solder layer SD of the portion embedded in the opening OP1 of the resist layer SR1 becomes high, deterioration of the solder layer SD (for example, deterioration due to electromigration) tends to occur, and EM life etc. may be reduced. Not desirable. To suppress or prevent degradation of resulting solder layer SD to an increase in the current density, it is effective to not too small a diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1.

また、端子TEの直径Dを大きくすることは、端子TEの配列ピッチが大きくなるか、あるいは、隣り合う端子TEの間隔が狭くなることにつながる。端子TEの配列ピッチが大きくなると、それに応じて半導体チップCPのパッドPDの配列ピッチが大きくなるが、これは、半導体チップCPの小型化や多端子化の要求に逆行するので、好ましくない。また、隣り合う端子TEの間隔が狭くなると、配線基板CBにおいて隣り合う端子TEの間に配線を通しにくくなるため、配線基板CBの配線レイアウトの制約につながり、好ましくない。このため、端子TEの配列ピッチを抑制し、配線基板CBの配線レイアウトの制約を減らすためには、端子TEの直径Dを大きくし過ぎないことが有効である。 Also, increasing the diameter D 4 of the terminal TE, either the arrangement pitch of the terminal TE is large, or leads to the distance between the adjacent terminal TE becomes narrow. As the arrangement pitch of the terminals TE increases, the arrangement pitch of the pads PD of the semiconductor chip CP correspondingly increases, which is not preferable because it goes against the demand for miniaturization and multi-terminal formation of the semiconductor chip CP. In addition, when the distance between the adjacent terminals TE becomes narrow, it becomes difficult to pass the wiring between the adjacent terminals TE in the wiring substrate CB, which leads to the restriction of the wiring layout of the wiring substrate CB, which is not preferable. Therefore, to suppress the arrangement pitch of the terminal TE, in order to reduce the constraints of the wiring layout of the wiring board CB, it is effective to not too large a diameter D 4 of the terminal TE.

端子TEの直径Dを大きくすることと、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dを小さくすることとは、いずれも、レジスト層SR1の開口部OP1の直径Dに対する端子TEの直径Dの比(D/D)を大きくするように作用する。 And increasing the diameter D 4 of the terminal TE, and reducing the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1 are both the diameter D of the terminal TE to the diameter D 3 of the opening OP1 in the resist layer SR1 It acts to increase the ratio of 4 (D 4 / D 3 ).

このため、電流密度の増加に起因した半田層SDの劣化を抑制または防止し、また、端子TEの配列ピッチを抑制し、配線基板CBの配線レイアウトの制約を減らすためには、D/Dを大きくし過ぎないことが有効である。 Therefore, to suppress or prevent the deterioration of the solder layer SD due to the increase of the current density, and to suppress the arrangement pitch of the terminals TE and reduce the restriction of the wiring layout of the wiring board CB, D 4 / D It is effective not to make 3 large too much.

そこで、第2変形例では、上記第10の特徴を採用し、1.5≦D/D≦2の関係を満たすようにしている。1.5≦D/Dの関係を満たすことにより、レジスト層SR1と端子TEとの接触面積をある程度確保して、レジスト層SR1と端子TEとの密着性を高め、それによって、レジスト層1と端子TEとの界面での剥離を生じにくくすることができる。また、D/D≦2の関係を満たすことにより、電流密度の増加に起因した半田層SDの劣化を抑制または防止でき、また、端子TEの配列ピッチを抑制し、配線基板CBの配線レイアウトの制約を減らすことができる。従って、1.5≦D/D≦2の関係を満たすことで、半導体装置の信頼性を向上させることができるとともに、半導体チップCPの小型化(小面積化)や多端子化に有利となり、また、配線基板CBの配線レイアウトの自由度を向上させることができる。 Therefore, in the second modification, the tenth feature is adopted, and the relationship of 1.5 ≦ D 4 / D 3 ≦ 2 is satisfied. By satisfying the relationship 1.5 ≦ D 4 / D 3 , the contact area between the resist layer SR 1 and the terminal TE is secured to a certain extent, and the adhesion between the resist layer SR 1 and the terminal TE is enhanced, whereby the resist layer is formed. It is possible to make it difficult to cause peeling at the interface between 1 and the terminal TE. Further, by satisfying the relationship of D 4 / D 3 ≦ 2, deterioration of the solder layer SD due to an increase in current density can be suppressed or prevented, and the arrangement pitch of the terminals TE can be suppressed, and the wiring of the wiring board CB Layout constraints can be reduced. Accordingly, by satisfying the relationship of 1.5 ≦ D 4 / D 3 ≦ 2, the reliability of the semiconductor device can be improved, and it is advantageous for the miniaturization (reduction in area) and the increase in the number of terminals of the semiconductor chip CP. Thus, the degree of freedom of the wiring layout of the wiring board CB can be improved.

また、上記第6の特徴に関連して、D×0.7≦D≦D×0.8の関係を満たすことが好ましいことを述べたが、この関係と、第10の特徴である1.5≦D/D≦2の関係とを組み合わせた場合、端子TEの直径Dとピラー電極PLの直径Dとについては、1.05≦D/D≦1.6の関係を満たすことが好ましいことになる。 Further, it has been described that it is preferable to satisfy the relationship of D 1 × 0.7 ≦ D 3 ≦ D 1 × 0.8 in relation to the sixth feature, but with this relationship and the tenth feature When the relationship of 1.5 ≦ D 4 / D 3 ≦ 2 is combined, the diameter D 4 of the terminal TE and the diameter D 1 of the pillar electrode PL satisfy 1.05 ≦ D 4 / D 1 ≦ 1. It is preferable to satisfy the relationship of 6.

第10の特徴は、上記第1〜第9の特徴の1つ以上と組み合わせることもできる。   The tenth feature can also be combined with one or more of the first to ninth features.

また、図44では、端子TEの平面形状を円形状としている。端子TEの平面形状を円形状とした場合には、次のような効果を得ることができる。   Further, in FIG. 44, the planar shape of the terminal TE is circular. When the planar shape of the terminal TE is circular, the following effects can be obtained.

すなわち、端子TEの平面形状を円形状にすると、隣り合う端子TEの間隔を効率的に大きくすることができる。例えば、端子TEの平面形状が円形の場合と四角形の場合とを比べると、端子TEの配列ピッチが同じであれば、隣り合う端子TEの間隔は、端子TEの平面形状が四角形の場合よりも、端子TEの平面形状が円形の場合の方が広くなる。このため、端子TEの平面形状を円形状にすることで、隣り合う端子TEの間隔を効率的に大きくすることができ、配線基板CBにおいて隣り合う端子TE間に配線を通しやすくなるため、配線基板CBにおける配線レイアウトの自由度を、より向上させることができる。   That is, when the planar shape of the terminals TE is circular, the distance between the adjacent terminals TE can be efficiently increased. For example, comparing the case where the planar shape of the terminal TE is circular and the case where the rectangular shape is employed, if the arrangement pitch of the terminals TE is the same, the distance between adjacent terminals TE is greater than the case where the planar shape of the terminals TE is rectangular. The case where the planar shape of the terminal TE is circular is wider. Therefore, by making the planar shape of the terminals TE circular, the distance between the adjacent terminals TE can be efficiently increased, and it becomes easy to pass the wiring between the adjacent terminals TE in the wiring board CB. The degree of freedom of the wiring layout on the substrate CB can be further improved.

また、レジスト層SR1の開口部OP1を円形状とすれば、半田層SDに異方的な応力が発生しにくくなり、また、半田層SDの角部に応力が集中する現象が生じるのを防止することができる。これにより、半田層SDの劣化やクラックを抑制または防止しやすくなる。   In addition, if the opening OP1 of the resist layer SR1 is circular, anisotropic stress is less likely to be generated in the solder layer SD, and stress concentration at the corner of the solder layer SD is prevented. can do. This makes it easy to suppress or prevent the deterioration or crack of the solder layer SD.

次に、ピラー電極PLにおけるニッケル層NLの有無について補足する。上記図7および図35には、銅層CLと半田層SDとの間にニッケル層(ニッケルめっき層)が介在しない場合が示されており、ピラー電極PLは、シード層SEとシード層SE上の銅層CLとにより形成されている。他の形態として、上記図36を参照して説明したように、ピラー電極PLを、シード層SEとシード層SE上の銅層CLと銅層CL上のニッケル層NLとにより形成することもでき、その場合は、銅層CLと半田層SDとの間に、ニッケル層NLが介在することになる。   Next, the presence or absence of the nickel layer NL in the pillar electrode PL will be supplemented. FIGS. 7 and 35 show the case where the nickel layer (nickel plating layer) does not intervene between the copper layer CL and the solder layer SD, and the pillar electrode PL is formed on the seed layer SE and the seed layer SE. And the copper layer CL. As another form, as described with reference to FIG. 36, the pillar electrode PL can be formed of the seed layer SE, the copper layer CL on the seed layer SE, and the nickel layer NL on the copper layer CL. In that case, the nickel layer NL is interposed between the copper layer CL and the solder layer SD.

しかしながら、ピラー電極PLがニッケル層NLを有する場合(図36)よりも、図7および図35のように、ピラー電極PLがニッケル層NLを有しておらず、銅層CLと半田層SDとの間にニッケル層(NL)が介在しない場合の方が、EM寿命を向上させることができる。その理由は、次のように考えられる。   However, as in FIGS. 7 and 35, the pillar electrode PL does not have the nickel layer NL as in the case where the pillar electrode PL has the nickel layer NL (FIG. 36), and the copper layer CL and the solder layer SD In the case where the nickel layer (NL) does not intervene between them, the EM life can be improved. The reason is considered as follows.

まず、ピラー電極PLを構成する銅層CLと半田層SDとの間にニッケル層NLが介在する半導体装置(図36のピラー電極PLを適用した半導体装置に対応)について、EM試験を行った場合について説明する。この場合は、端子TEを構成するニッケル層TE2から半田層SD側へのニッケル(Ni)の拡散が発生し、ニッケル層TE2と半田層SDとの間にEM開放故障(open failures)が発生して、これがEM寿命を決める主因となる。   First, an EM test is performed on a semiconductor device (corresponding to a semiconductor device to which the pillar electrode PL of FIG. 36 is applied) in which the nickel layer NL is interposed between the copper layer CL and the solder layer SD constituting the pillar electrode PL. Will be explained. In this case, diffusion of nickel (Ni) occurs from the nickel layer TE2 constituting the terminal TE to the solder layer SD side, and an EM open failure occurs between the nickel layer TE2 and the solder layer SD. This is the main factor that determines the EM lifetime.

次に、ピラー電極PLを構成する銅層CLと半田層SDとの間にニッケル層(NL)が介在しない半導体装置(図35のピラー電極PLを適用した半導体装置に対応)について、EM試験を行った場合について説明する。この場合は、銅層CLからの銅(Cu)の熱拡散に起因して、CuSn層が端子TEを構成するニッケル層TE2上に形成され、このCuSn層が、ニッケル層TE2から半田層SDへのニッケル(Ni)の拡散に対するバリア層として機能する。このため、端子TEを構成するニッケル層TE2と半田層SDとの間にEM開放故障は生じにくくなる。この場合は、端子TEを構成するニッケル層TE2と半田層SDとの間ではなく、ピラー電極PLを構成する銅層CLと半田層SDとの間に生じるEM開放故障が、EM寿命を決める主因となるが、そのEM寿命は、図36のピラー電極PLを適用した半導体装置に比べて、向上する(例えば25%程度向上する)。   Next, an EM test is conducted on a semiconductor device (corresponding to a semiconductor device to which the pillar electrode PL of FIG. 35 is applied) in which the nickel layer (NL) is not interposed between the copper layer CL and the solder layer SD constituting the pillar electrode PL. The case where it carried out is demonstrated. In this case, due to the thermal diffusion of copper (Cu) from the copper layer CL, a CuSn layer is formed on the nickel layer TE2 that constitutes the terminal TE, and this CuSn layer from the nickel layer TE2 to the solder layer SD. Function as a barrier layer against the diffusion of nickel (Ni). Therefore, the EM open failure hardly occurs between the nickel layer TE2 and the solder layer SD which constitute the terminal TE. In this case, the EM open failure occurring between the copper layer CL constituting the pillar electrode PL and the solder layer SD, not between the nickel layer TE2 constituting the terminal TE and the solder layer SD, is the main factor determining the EM life. However, the EM lifetime is improved (for example, improved by about 25%) as compared with the semiconductor device to which the pillar electrode PL of FIG. 36 is applied.

このため、ピラー電極PLがニッケル層NLを有さずに、ピラー電極PLを構成する銅層CLと半田層SDとの間にニッケル層(NL)が介在しないようにすることで、EM寿命を向上させることができる。従って、半導体装置の信頼性を、より向上させることができる。   Therefore, the EM life can be increased by preventing the nickel layer (NL) from being interposed between the copper layer CL and the solder layer SD that constitute the pillar electrode PL without the pillar electrode PL having the nickel layer NL. It can be improved. Therefore, the reliability of the semiconductor device can be further improved.

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, although the invention made by the present inventor was concretely explained based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary. Needless to say.

その他、上記実施の形態(変形例を含む)に記載された内容の一部を以下に記載する。   In addition, a part of the contents described in the above embodiment (including the modified example) will be described below.

[付記1]
配線基板と、前記配線基板上に搭載された半導体チップと、を有する半導体装置であって、
前記半導体チップは、
第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成されたパッドと、
前記第1絶縁膜上に形成され、前記パッドの一部を露出する第1開口部を有する第2絶縁膜と、
前記第1開口部から露出する前記パッド上に形成されたピラー電極と、
を有し、
前記配線基板は、
端子と、
前記端子の一部を露出する第2開口部を有する第3絶縁膜と、
を有し、
前記半導体チップの前記第2絶縁膜は、前記配線基板に対向する側の第1主面を有し、
前記配線基板の前記第3絶縁膜は、前記半導体チップに対向する側の第2主面を有し、
平面視において、前記ピラー電極は、前記第1開口部を内包し、前記ピラー電極の一部は前記第2絶縁膜と重なっており、
前記半導体チップの前記ピラー電極と、前記配線基板の前記端子とは、前記ピラー電極と前記端子との間に介在する半田層を介して接続されており、
平面視において、前記第2開口部は、前記ピラー電極に内包されており、
前記第2開口部の第3直径は、前記ピラー電極の第1直径の0.7倍以上でかつ0.8倍以下である、半導体装置。
[Supplementary Note 1]
A semiconductor device comprising: a wiring substrate; and a semiconductor chip mounted on the wiring substrate,
The semiconductor chip is
A first insulating film,
A pad formed on the first insulating film;
A second insulating film formed on the first insulating film and having a first opening that exposes a part of the pad;
A pillar electrode formed on the pad exposed from the first opening;
Have
The wiring board is
Terminal,
A third insulating film having a second opening that exposes a portion of the terminal;
Have
The second insulating film of the semiconductor chip has a first main surface opposite to the wiring substrate,
The third insulating film of the wiring substrate has a second main surface facing the semiconductor chip,
In a plan view, the pillar electrode includes the first opening, and a part of the pillar electrode overlaps the second insulating film.
The pillar electrode of the semiconductor chip and the terminal of the wiring substrate are connected via a solder layer interposed between the pillar electrode and the terminal.
In a plan view, the second opening is included in the pillar electrode,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a third diameter of the second opening is not less than 0.7 times and not more than 0.8 times a first diameter of the pillar electrode.

[付記2]
配線基板と、前記配線基板上に搭載された半導体チップと、を有する半導体装置であって、
前記半導体チップは、
第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成されたパッドと、
前記第1絶縁膜上に形成され、前記パッドの一部を露出する第1開口部を有する第2絶縁膜と、
前記第1開口部から露出する前記パッド上に形成されたピラー電極と、
を有し、
前記配線基板は、
端子と、
前記端子の一部を露出する第2開口部を有する第3絶縁膜と、
を有し、
前記半導体チップの前記第2絶縁膜は、前記配線基板に対向する側の第1主面を有し、
前記配線基板の前記第3絶縁膜は、前記半導体チップに対向する側の第2主面を有し、
平面視において、前記ピラー電極は、前記第1開口部を内包し、前記ピラー電極の一部は前記第2絶縁膜と重なっており、
前記半導体チップの前記ピラー電極と、前記配線基板の前記端子とは、前記ピラー電極と前記端子との間に介在する半田層を介して接続されており、
平面視において、前記パッドは前記ピラー電極を内包している、半導体装置。
[Supplementary Note 2]
A semiconductor device comprising: a wiring substrate; and a semiconductor chip mounted on the wiring substrate,
The semiconductor chip is
A first insulating film,
A pad formed on the first insulating film;
A second insulating film formed on the first insulating film and having a first opening that exposes a part of the pad;
A pillar electrode formed on the pad exposed from the first opening;
Have
The wiring board is
Terminal,
A third insulating film having a second opening that exposes a portion of the terminal;
Have
The second insulating film of the semiconductor chip has a first main surface opposite to the wiring substrate,
The third insulating film of the wiring substrate has a second main surface facing the semiconductor chip,
In a plan view, the pillar electrode includes the first opening, and a part of the pillar electrode overlaps the second insulating film.
The pillar electrode of the semiconductor chip and the terminal of the wiring substrate are connected via a solder layer interposed between the pillar electrode and the terminal.
The semiconductor device, wherein the pad includes the pillar electrode in plan view.

[付記3]
配線基板と、前記配線基板上に搭載された半導体チップと、を有する半導体装置であって、
前記半導体チップは、
第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成されたパッドと、
前記第1絶縁膜上に形成され、前記パッドの一部を露出する第1開口部を有する第2絶縁膜と、
前記第1開口部から露出する前記パッド上に形成されたピラー電極と、
を有し、
前記配線基板は、
端子と、
前記端子の一部を露出する第2開口部を有する第3絶縁膜と、
を有し、
前記半導体チップの前記第2絶縁膜は、前記配線基板に対向する側の第1主面を有し、
前記配線基板の前記第3絶縁膜は、前記半導体チップに対向する側の第2主面を有し、
平面視において、前記ピラー電極は、前記第1開口部を内包し、前記ピラー電極の一部は前記第2絶縁膜と重なっており、
前記半導体チップの前記ピラー電極と、前記配線基板の前記端子とは、前記ピラー電極と前記端子との間に介在する半田層を介して接続されており、
前記第3絶縁膜の前記第2開口部の直径をDとし、前記端子の直径をDとしたときに、1.5≦D/D≦2が成り立つ、半導体装置。
[Supplementary Note 3]
A semiconductor device comprising: a wiring substrate; and a semiconductor chip mounted on the wiring substrate,
The semiconductor chip is
A first insulating film,
A pad formed on the first insulating film;
A second insulating film formed on the first insulating film and having a first opening that exposes a part of the pad;
A pillar electrode formed on the pad exposed from the first opening;
Have
The wiring board is
Terminal,
A third insulating film having a second opening that exposes a portion of the terminal;
Have
The second insulating film of the semiconductor chip has a first main surface opposite to the wiring substrate,
The third insulating film of the wiring substrate has a second main surface facing the semiconductor chip,
In a plan view, the pillar electrode includes the first opening, and a part of the pillar electrode overlaps the second insulating film.
The pillar electrode of the semiconductor chip and the terminal of the wiring substrate are connected via a solder layer interposed between the pillar electrode and the terminal.
A semiconductor device in which 1.5 ≦ D 4 / D 3 ≦ 2, where D 3 is a diameter of the second opening of the third insulating film and D 4 is a diameter of the terminal.

BL 半田ボール
BS 基材層
CB 配線基板
CL 銅層
CP 半導体チップ
,D 直径
,h 厚さ
IL1,IL2,IL3,IL4,IL5,IL6 層間絶縁膜
LA ランド
M1,M2,M3,M4 配線
NL ニッケル層
OP1,OP2,OP3,OP3a,OP3b,OP4,SH 開口部
PA,PA1 絶縁膜
PA2 樹脂膜
PA2a 上面
PD パッド
PKG 半導体装置
PL ピラー電極
Qn,Qp MISFET
SD,SD1,SD2 半田層
SE シード層
SB 半導体基板
SR1,SR2 レジスト層
SR1a 上面
ST 素子分離領域
,T 厚さ
TE 端子
TE1 銅層
TE2 ニッケル層
UFR 樹脂部
V1,V2,V3,V4,V5 ビア部
BL solder balls BS base layer CB wiring board CL copper layer CP semiconductor chip D 1, D 2 diameter h 1, h 2 thickness IL1, IL2, IL3, IL4, IL5, IL6 interlayer insulating film LA land M1, M2, M3 , M4 Wiring NL Nickel layer OP1, OP2, OP3, OP3a, OP3b, OP4, SH Opening PA, PA1 Insulating film PA2 Resin film PA2a Upper surface PD Pad PKG Semiconductor device PL Pillar electrode Qn, Qp MISFET
SD, SD1, SD2 solder layer SE seed layer SB semiconductor substrate SR1, SR2 resist layer SR1a top ST isolation region T 1, T 2 thickness TE terminal TE1 copper layer TE2 nickel layer UFR resin portion V1, V2, V3, V4, V5 via part

Claims (20)

配線基板と、前記配線基板上に搭載された半導体チップと、を有する半導体装置であって、
前記半導体チップは、
第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成されたパッドと、
前記第1絶縁膜上に形成され、前記パッドの一部を露出する第1開口部を有する第2絶縁膜と、
前記第1開口部から露出する前記パッド上に形成されたピラー電極と、
を有し、
前記配線基板は、
端子と、
前記端子の一部を露出する第2開口部を有する第3絶縁膜と、
を有し、
前記半導体チップの前記第2絶縁膜は、前記配線基板に対向する側の第1主面を有し、
前記配線基板の前記第3絶縁膜は、前記半導体チップに対向する側の第2主面を有し、
平面視において、前記ピラー電極は、前記第1開口部を内包し、前記ピラー電極の一部は前記第2絶縁膜と重なっており、
前記半導体チップの前記ピラー電極と、前記配線基板の前記端子とは、前記ピラー電極と前記端子との間に介在する半田層を介して接続されており、
前記第1主面からの前記ピラー電極の第1厚さは、前記第2主面からの前記半田層の第2厚さの半分以上で、かつ前記第2厚さ以下である、半導体装置。
A semiconductor device comprising: a wiring substrate; and a semiconductor chip mounted on the wiring substrate,
The semiconductor chip is
A first insulating film,
A pad formed on the first insulating film;
A second insulating film formed on the first insulating film and having a first opening that exposes a part of the pad;
A pillar electrode formed on the pad exposed from the first opening;
Have
The wiring board is
Terminal,
A third insulating film having a second opening that exposes a portion of the terminal;
Have
The second insulating film of the semiconductor chip has a first main surface opposite to the wiring substrate,
The third insulating film of the wiring substrate has a second main surface facing the semiconductor chip,
In a plan view, the pillar electrode includes the first opening, and a part of the pillar electrode overlaps the second insulating film.
The pillar electrode of the semiconductor chip and the terminal of the wiring substrate are connected via a solder layer interposed between the pillar electrode and the terminal.
The semiconductor device according to claim 1, wherein a first thickness of the pillar electrode from the first major surface is a half or more of a second thickness of the solder layer from the second major surface and a second thickness or less.
請求項1記載の半導体装置において、
前記第1厚さと前記第2厚さとの合計は、前記ピラー電極の第1直径の0.5倍以上で、かつ0.8倍以下である、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The sum total of said 1st thickness and said 2nd thickness is 0.5 times or more of the 1st diameter of said pillar electrode, and is 0.8 times or less.
請求項1記載の半導体装置において、
前記第1開口部の第2直径は、前記ピラー電極の第1直径の0.4倍以上で、かつ0.75倍以下である、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a second diameter of the first opening is not less than 0.4 times and not more than 0.75 times a first diameter of the pillar electrode.
請求項1記載の半導体装置において、
前記第2絶縁膜は、無機絶縁膜と前記無機絶縁膜上の樹脂膜との積層構造を有し、
前記無機絶縁膜は、第3開口部を有し、
前記樹脂膜は、第4開口部を有し、
平面視において、前記第3開口部は、前記第4開口部を内包しており、
前記第1開口部は、前記樹脂膜の前記第4開口部により形成されている、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The second insulating film has a laminated structure of an inorganic insulating film and a resin film on the inorganic insulating film,
The inorganic insulating film has a third opening,
The resin film has a fourth opening,
In a plan view, the third opening includes the fourth opening,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first opening is formed by the fourth opening of the resin film.
請求項4記載の半導体装置において、
前記ピラー電極は、前記樹脂膜には接しているが、前記無機絶縁膜には接していない、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 4,
The semiconductor device, wherein the pillar electrode is in contact with the resin film but is not in contact with the inorganic insulating film.
請求項4記載の半導体装置において、
前記樹脂膜は、ポリイミド樹脂膜である、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 4,
The semiconductor device, wherein the resin film is a polyimide resin film.
請求項6記載の半導体装置において、
前記無機絶縁膜は、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜からなる、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 6,
The semiconductor device, wherein the inorganic insulating film is made of a silicon nitride film or a silicon oxynitride film.
請求項4記載の半導体装置において、
前記樹脂膜は、前記半導体チップの最上層の絶縁膜である、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 4,
The semiconductor device, wherein the resin film is an insulating film on the top layer of the semiconductor chip.
請求項4記載の半導体装置において、
前記パッドと前記ピラー電極との間における前記樹脂膜の第3厚さは、前記パッドの第4厚さよりも大きく、かつ、前記第1厚さよりも小さい、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 4,
The semiconductor device, wherein a third thickness of the resin film between the pad and the pillar electrode is larger than a fourth thickness of the pad and smaller than the first thickness.
請求項1記載の半導体装置において、
前記第1開口部の平面形状は、円形状である、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a planar shape of the first opening is circular.
請求項10記載の半導体装置において、
前記ピラー電極の平面形状は、円形状である、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 10,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a planar shape of the pillar electrode is circular.
請求項1記載の半導体装置において、
平面視において、前記第2開口部の第3直径は、前記ピラー電極の第1直径よりも小さい、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein in plan view, a third diameter of the second opening is smaller than a first diameter of the pillar electrode.
請求項1記載の半導体装置において、
平面視において、前記第2開口部は、前記ピラー電極に内包されている、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the second opening is included in the pillar electrode in a plan view.
請求項1記載の半導体装置において、
前記半導体チップは、半導体基板を有し、
前記半導体基板の第5厚さは、25〜300μmである、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor chip has a semiconductor substrate,
The semiconductor device according to claim 5, wherein a fifth thickness of the semiconductor substrate is 25 to 300 μm.
請求項1記載の半導体装置において、
前記ピラー電極は、銅を主体とするCuピラー電極である、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the pillar electrode is a Cu pillar electrode mainly made of copper.
請求項1記載の半導体装置において、
前記配線基板と前記半導体チップとの間に充填された樹脂部を更に有する、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device, further comprising a resin portion filled between the wiring substrate and the semiconductor chip.
請求項1記載の半導体装置において、
前記半導体チップは、複数の配線層を含む配線構造を有し、
前記配線構造は、低誘電率絶縁膜を含んでいる、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor chip has a wiring structure including a plurality of wiring layers,
The semiconductor device, wherein the wiring structure includes a low dielectric constant insulating film.
請求項1記載の半導体装置において、
前記第3絶縁膜は、前記配線基板の最上層の絶縁膜である、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the third insulating film is an insulating film on the top layer of the wiring substrate.
請求項1記載の半導体装置において、
前記第3絶縁膜は、半田レジスト層である、半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the third insulating film is a solder resist layer.
配線基板と、前記配線基板上に搭載された半導体チップと、を有する半導体装置であって、
前記半導体チップは、
第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成されたパッドと、
前記第1絶縁膜上に形成され、前記パッドの一部を露出する第1開口部を有する第2絶縁膜と、
前記第1開口部から露出する前記パッド上に形成されたピラー電極と、
を有し、
前記配線基板は、
端子と、
前記端子の一部を露出する第2開口部を有する第3絶縁膜と、
を有し、
前記半導体チップの前記第2絶縁膜は、前記配線基板に対向する側の第1主面を有し、
前記配線基板の前記第3絶縁膜は、前記半導体チップに対向する側の第2主面を有し、
平面視において、前記ピラー電極は、前記第1開口部を内包し、前記ピラー電極の一部は前記第2絶縁膜と重なっており、
前記半導体チップの前記ピラー電極と、前記配線基板の前記端子とは、前記ピラー電極と前記端子との間に介在する半田層を介して接続されており、
前記第1主面からの前記ピラー電極の第1厚さは、前記第2主面からの前記半田層の第2厚さの半分以上で、かつ前記第2厚さ以下であり、
前記第1厚さと前記第2厚さとの合計は、前記ピラー電極の第1直径の0.5倍以上で、かつ0.8倍以下であり、
前記第1開口部の第2直径は、前記ピラー電極の前記第1直径の0.4倍以上で、かつ0.75倍以下であり、
前記第2絶縁膜は、無機絶縁膜と前記無機絶縁膜上の樹脂膜との積層構造を有し、
前記無機絶縁膜は、第3開口部を有し、
前記樹脂膜は、第4開口部を有し、
平面視において、前記第3開口部は、前記第4開口部を内包しており、
前記第1開口部は、前記樹脂膜の前記第4開口部により形成されている、半導体装置。
A semiconductor device comprising: a wiring substrate; and a semiconductor chip mounted on the wiring substrate,
The semiconductor chip is
A first insulating film,
A pad formed on the first insulating film;
A second insulating film formed on the first insulating film and having a first opening that exposes a part of the pad;
A pillar electrode formed on the pad exposed from the first opening;
Have
The wiring board is
Terminal,
A third insulating film having a second opening that exposes a portion of the terminal;
Have
The second insulating film of the semiconductor chip has a first main surface opposite to the wiring substrate,
The third insulating film of the wiring substrate has a second main surface facing the semiconductor chip,
In a plan view, the pillar electrode includes the first opening, and a part of the pillar electrode overlaps the second insulating film.
The pillar electrode of the semiconductor chip and the terminal of the wiring substrate are connected via a solder layer interposed between the pillar electrode and the terminal.
The first thickness of the pillar electrode from the first main surface is a half or more of the second thickness of the solder layer from the second main surface and the second thickness or less,
The sum of the first thickness and the second thickness is at least 0.5 times and at most 0.8 times the first diameter of the pillar electrode,
The second diameter of the first opening is at least 0.4 times and at most 0.75 times the first diameter of the pillar electrode,
The second insulating film has a laminated structure of an inorganic insulating film and a resin film on the inorganic insulating film,
The inorganic insulating film has a third opening,
The resin film has a fourth opening,
In a plan view, the third opening includes the fourth opening,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first opening is formed by the fourth opening of the resin film.
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