JP2021034573A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
特許文献1には、合成樹脂を含む材料からなる絶縁層と、当該絶縁層の内部および表面に配置された配線層(特許文献1では導体層)と、当該配線層に接合された半導体チップと、当該半導体チップを封止した樹脂組成物とを備える半導体装置の一例が開示されている。当該半導体装置は、より小型化を図ることが可能であるものの、絶縁層および配線層が曲げに対して脆弱である。このため、特許文献1に開示されているように、当該半導体装置の製造においては、金属板などの支持体層の上に剥離層を形成し、当該剥離層の上に絶縁層および配線層を形成する方法が採られている。支持体層は、配線層に半導体チップを接合させ、かつ当該半導体チップを樹脂封止した後、除去される。剥離層は、支持体層を除去する際、絶縁層および配線層の損傷を防ぐために形成される。剥離層は、チタンなどの金属薄膜からなる。剥離層は、ウエットエッチングにより除去される。 Patent Document 1 includes an insulating layer made of a material containing a synthetic resin, a wiring layer (conductor layer in Patent Document 1) arranged inside and on the surface of the insulating layer, and a semiconductor chip bonded to the wiring layer. , An example of a semiconductor device including a resin composition in which the semiconductor chip is sealed is disclosed. Although the semiconductor device can be made smaller, the insulating layer and the wiring layer are vulnerable to bending. Therefore, as disclosed in Patent Document 1, in the manufacture of the semiconductor device, a release layer is formed on a support layer such as a metal plate, and an insulating layer and a wiring layer are placed on the release layer. The method of forming is adopted. The support layer is removed after the semiconductor chip is bonded to the wiring layer and the semiconductor chip is resin-sealed. The release layer is formed to prevent damage to the insulating layer and the wiring layer when the support layer is removed. The release layer is made of a metal thin film such as titanium. The release layer is removed by wet etching.
当該半導体装置の製造においては、剥離層を除去した後、絶縁層から露出する配線層の複数の領域を個別に覆う複数の端子を、無電解めっきにより形成することがある。剥離層がチタンからなる場合、剥離層の除去が不十分であると複数の端子の形成が困難となる。このため、ウエットエッチングにより剥離層を完全に除去しようとすると、配線層の組成にチタンが含まれる場合、剥離層とともに配線層が侵食されることがある。配線層が侵食されると、絶縁層から配線層が剥離する要因となるおそれがある。したがって、当該半導体装置の製造過程において、配線層の侵食を抑止する方策が求められる。 In the manufacture of the semiconductor device, after removing the release layer, a plurality of terminals individually covering a plurality of regions of the wiring layer exposed from the insulating layer may be formed by electroless plating. When the release layer is made of titanium, it becomes difficult to form a plurality of terminals if the release layer is insufficiently removed. Therefore, when trying to completely remove the release layer by wet etching, if titanium is contained in the composition of the wiring layer, the wiring layer may be eroded together with the release layer. If the wiring layer is eroded, it may cause the wiring layer to peel off from the insulating layer. Therefore, in the manufacturing process of the semiconductor device, a measure for suppressing erosion of the wiring layer is required.
本発明は上述の事情に鑑み、装置の製造過程において、配線層の侵食を抑止することが可能な半導体装置を提供することをその課題とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of suppressing erosion of the wiring layer in the manufacturing process of the device.
本発明によって提供される半導体装置は、厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面と、前記主面から前記裏面に至る複数の貫通部と有する絶縁層と、前記複数の貫通部に対して個別に収容された複数の第1端子と、前記主面、および前記複数の第1端子の双方に接し、かつ前記裏面から前記厚さ方向に離れて位置する下地層を含むとともに、前記複数の第1端子に導通する配線層と、前記配線層に搭載された半導体素子と、前記複数の第1端子の各々の一部を個別に覆う複数の第2端子と、を備え、前記下地層の組成は、金属元素を含み、前記複数の貫通部の各々は、前記主面および前記裏面につながり、かつ当該貫通部の形状を規定する規定面を有し、前記複数の貫通部の前記規定面の各々は、前記裏面から前記厚さ方向に立ち上がる第1部を有し、前記複数の第1端子の各々の一部が、前記複数の貫通部の前記規定面のいずれかの前記第1部に直接覆われていることを特徴としている。 The semiconductor device provided by the present invention has an insulating layer having a main surface and a back surface facing opposite sides in the thickness direction, a plurality of penetrating portions extending from the main surface to the back surface, and the plurality of penetrating portions. Each of the plurality of first terminals individually housed together with a base layer that is in contact with both the main surface and the plurality of first terminals and is located away from the back surface in the thickness direction. The base layer includes a wiring layer conducting to the first terminal of the above, a semiconductor element mounted on the wiring layer, and a plurality of second terminals individually covering a part of each of the plurality of first terminals. The composition of the above-mentioned composition contains a metal element, each of the plurality of penetrating portions is connected to the main surface and the back surface, and has a defining surface that defines the shape of the penetrating portion. Each of the surfaces has a first portion that rises from the back surface in the thickness direction, and a part of each of the plurality of first terminals is the first portion of any of the defined surfaces of the plurality of penetration portions. It is characterized by being directly covered by the part.
本発明の実施において好ましくは、前記複数の第1端子の各々は、前記厚さ方向において前記主面と同じ側を向く上面と、前記上面とは反対側を向く下面と、前記上面および前記下面につながる側面と、を有し、前記複数の第1端子の前記上面は、前記下地層に接し、前記複数の第1端子の前記側面の各々は、前記複数の貫通部の前記規定面のいずれかの前記第1部に接している。 In the practice of the present invention, each of the plurality of first terminals preferably has an upper surface facing the same side as the main surface in the thickness direction, a lower surface facing the opposite side to the upper surface, and the upper surface and the lower surface. The upper surface of the plurality of first terminals is in contact with the base layer, and each of the side surfaces of the plurality of first terminals is any of the defined surfaces of the plurality of penetrating portions. It is in contact with the first part.
本発明の実施において好ましくは、前記複数の貫通部の前記規定面の各々は、前記厚さ方向において前記主面と前記裏面との間に位置する第2部をさらに有し、前記第2部は、前記複数の貫通部の前記規定面のいずれかの前記第1部から前記厚さ方向に対して直交する方向に延び、前記複数の第1端子の各々の一部が、前記複数の貫通部の前記規定面のいずれかの前記第2部に直接覆われている。 In the practice of the present invention, preferably, each of the defined surfaces of the plurality of penetrating portions further has a second portion located between the main surface and the back surface in the thickness direction, and the second portion. Extends from the first portion of any of the defined surfaces of the plurality of penetrating portions in a direction orthogonal to the thickness direction, and a part of each of the plurality of first terminals extends through the plurality of penetrating portions. It is directly covered by the second part of any of the defined surfaces of the part.
本発明の実施において好ましくは、前記複数の第1端子の前記上面の各々は、前記複数の貫通部の前記規定面のいずれかの前記第2部に接している。 In the practice of the present invention, each of the upper surfaces of the plurality of first terminals is in contact with the second portion of any of the defined surfaces of the plurality of penetrating portions.
本発明の実施において好ましくは、前記下地層の組成は、チタンを含む。 In the practice of the present invention, the composition of the base layer preferably contains titanium.
本発明の実施において好ましくは、前記配線層は、前記下地層に積層され、かつ金属元素を含む本体層をさらに含み、前記複数の第1端子の組成は、金属元素を含み、前記本体層の組成は、前記複数の第1端子の組成に含まれる同一の金属元素を含む。 In the practice of the present invention, preferably, the wiring layer further includes a main body layer which is laminated on the base layer and contains a metal element, and the composition of the plurality of first terminals contains a metal element and is a main body layer. The composition includes the same metal element contained in the composition of the plurality of first terminals.
本発明の実施において好ましくは、前記複数の第1端子、および前記本体層の組成は、銅を含む。 In the practice of the present invention, the composition of the plurality of first terminals and the main body layer preferably contains copper.
本発明の実施において好ましくは、前記複数の第1端子、および前記本体層の組成は、ニッケルを含む。 In the practice of the present invention, the composition of the plurality of first terminals and the main body layer preferably contains nickel.
本発明の実施において好ましくは、前記配線層は、前記複数の貫通部に対して個別に収容された部分を含む複数の基部を有し、前記複数の基部の各々は、前記複数の第1端子のいずれかの前記上面に接している。 In the practice of the present invention, preferably, the wiring layer has a plurality of bases including portions individually housed with respect to the plurality of penetration portions, and each of the plurality of bases has the plurality of first terminals. It is in contact with the upper surface of any one of the above.
本発明の実施において好ましくは、前記複数の第1端子の前記側面の各々は、前記複数の貫通部の前記規定面のいずれの前記第1部に覆われていない露出部を含み、前記露出部は、前記複数の第1端子のいずれかの前記下面につながっている。 In the practice of the present invention, preferably, each of the side surfaces of the plurality of first terminals includes an exposed portion that is not covered by the first portion of any of the defined surfaces of the plurality of penetrating portions, and the exposed portion. Is connected to the lower surface of any one of the plurality of first terminals.
本発明の実施において好ましくは、前記複数の第2端子の各々は、前記複数の第1端子のいずれかの前記下面を覆う底部と、当該下面につながる前記複数の第1端子のいずれかの前記露出部を覆う側部と、を有する。 In the practice of the present invention, each of the plurality of second terminals preferably has a bottom portion covering the lower surface of any of the plurality of first terminals and the said one of the plurality of first terminals connected to the lower surface. It has a side portion that covers the exposed portion.
本発明の実施において好ましくは、前記複数の基部の各々は、前記複数の第1端子のいずれかの前記露出部と面一である端面を有し、前記複数の第2端子の前記側部の各々は、前記複数の基部のいずれかの前記端面を覆っている。 In carrying out the present invention, preferably, each of the plurality of bases has an end surface that is flush with the exposed portion of any of the plurality of first terminals, and the side portions of the plurality of second terminals. Each covers the end face of any of the plurality of bases.
本発明の実施において好ましくは、前記複数の第2端子の組成は、ニッケルおよび金を含む。 Preferably, in the practice of the present invention, the composition of the plurality of second terminals includes nickel and gold.
本発明の実施において好ましくは、前記複数の第2端子の組成は、パラジウムをさらに含む。 Preferably, in practicing the present invention, the composition of the plurality of second terminals further comprises palladium.
本発明の実施において好ましくは、前記半導体素子は、前記配線層に対向する複数のパッドを有し、前記複数のパッドは、前記配線層との導通が確保された状態で前記配線層に接合されている。 In the practice of the present invention, preferably, the semiconductor element has a plurality of pads facing the wiring layer, and the plurality of pads are joined to the wiring layer in a state where continuity with the wiring layer is ensured. ing.
本発明の実施において好ましくは、前記配線層に搭載された複数の電子部品をさらに備え、前記複数の電子部品の各々は、互いに離れて位置する一対の電極を有し、前記複数の電子部品の前記一対の電極の各々は、前記配線層との導通が確保された状態で前記配線層に接合されている。 In the practice of the present invention, it is preferable that a plurality of electronic components mounted on the wiring layer are further provided, and each of the plurality of electronic components has a pair of electrodes located apart from each other, and the plurality of electronic components are of the plurality of electronic components. Each of the pair of electrodes is joined to the wiring layer in a state where continuity with the wiring layer is ensured.
本発明の実施において好ましくは、封止樹脂をさらに備え、前記封止樹脂は、前記主面および前記配線層の双方に接し、かつ前記半導体素子、および前記複数の電子部品を覆っている。 In the practice of the present invention, a sealing resin is further provided, and the sealing resin is in contact with both the main surface and the wiring layer, and covers the semiconductor element and the plurality of electronic components.
本発明にかかる半導体装置によれば、当該装置の製造過程において、配線層の侵食を抑止することが可能となる。 According to the semiconductor device according to the present invention, it is possible to suppress erosion of the wiring layer in the manufacturing process of the device.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent with the detailed description given below based on the accompanying drawings.
本発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて説明する。 A mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
〔第1実施形態〕
図1〜図11に基づき、本発明の第1実施形態にかかる半導体装置A10について説明する。半導体装置A10は、絶縁層10、複数の第1端子51、配線層20、複数の接合層39、半導体素子31、複数の電子部品32、封止樹脂40、および複数の第2端子52を備える。半導体装置A10は、配線基板に表面実装される樹脂パッケージ形式によりものである。当該パッケージ形式は、封止樹脂40から複数のリードが突出していないことが特徴とされるQFN(quad flat non-leaded package)である。ここで、図1は、理解の便宜上、封止樹脂40を透過している。図2は、理解の便宜上、図1に対して複数の接合層39、半導体素子31、および複数の電子部品32をさらに透過している。図2において透過した半導体素子31、および複数の電子部品32を、それぞれ想像線(二点鎖線)で示している。図9は、理解の便宜上、図1に対して配線層20を透過している。
[First Embodiment]
The semiconductor device A10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11. The semiconductor device A10 includes an insulating
半導体装置A10の説明においては、その便宜上、絶縁層10の厚さ方向を「厚さ方向z」と呼ぶ。厚さ方向zに対して直交する方向を「第1方向x」と呼ぶ。厚さ方向zおよび第1方向xの双方に対して直交する方向を「第2方向y」と呼ぶ。図1に示すように、半導体装置A10は、厚さ方向zに沿って視て矩形状である。
In the description of the semiconductor device A10, for convenience, the thickness direction of the insulating
絶縁層10には、図1〜図6に示すように、配線層20が配置されている。絶縁層10は、ポリイミドを含む材料からなる。この他の絶縁層10の材料として、ポリベンゾオキサゾールを含む材料、フェノール樹脂を含む材料、およびポリアミドを含む材料など、有機化合物を主体とする材料を採ることができる。絶縁層10は、主面101、裏面102、および複数の貫通部11を有する。
As shown in FIGS. 1 to 6, a
図4〜図6に示すように、主面101および裏面102は、厚さ方向zにおいて互いに反対側を向く。主面101は、半導体素子31、および複数の電子部品32に対向している。裏面102は、半導体装置A10の外部に対して露出し、かつ半導体装置A10を実装する際、対象となる配線基板に対向する。図5に示すように、複数の貫通部11は、主面101から裏面102に至って絶縁層10を厚さ方向zに貫通している。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
図9〜図11に示すように、複数の貫通部11の各々は、規定面111を有する。規定面111は、主面101および裏面102につながっている。規定面111は、複数の貫通部11のうち対象となる当該貫通部11の形状を規定している。半導体装置A10においては、複数の貫通部11の規定面111の各々は、第1部111Aを有する。第1部111Aは、裏面102から厚さ方向zに立ち上がっている。
As shown in FIGS. 9 to 11, each of the plurality of
複数の第1端子51は、図2〜図6(ただし、図4を除く。)に示すように、絶縁層10の複数の貫通部11に対して個別に収容されている。半導体装置A10が示す例においては、複数の第1端子51の各々は、厚さ方向zに沿って視て矩形状である。複数の第1端子51の組成は、金属元素を含む。当該金属元素は、銅(Cu)、またはニッケル(Ni)である。
As shown in FIGS. 2 to 6 (excluding FIG. 4), the plurality of
図9〜図11に示すように、複数の第1端子51の各々は、上面511、下面512および側面513を有する。上面511は、厚さ方向zにおいて絶縁層10の主面101と同じ側を向く。下面512は、上面511とは反対側を向く。側面513は、上面511および側面513につながっている。複数の第1端子51の各々の一部が、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第1部111Aに直接覆われている。半導体装置A10においては、複数の第1端子51の側面513の各々は、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第1部111Aに接している。複数の第1端子51の側面513の各々は、露出部513Aを含む。露出部513Aは、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第1部111Aに覆われていない領域である。露出部513Aは、複数の第1端子51のいずれかの下面512につながっている。
As shown in FIGS. 9 to 11, each of the plurality of
配線層20は、図2〜図6(ただし、図3を除く。)に示すように、絶縁層10の主面101、および絶縁層10の複数の貫通部11に配置されている。配線層20は、半導体素子31、および複数の電子部品32と、半導体装置A10が実装される配線基板との導電経路の一部を構成している。配線層20は、複数の第1端子51に導通している。図7〜図11(ただし、図9を除く。)に示すように、配線層20は、下地層20Aおよび本体層20Bを含む。下地層20Aおよび本体層20Bの各々の組成は、ともに金属元素を含む。
As shown in FIGS. 2 to 6 (excluding FIG. 3), the
下地層20Aは、主面101と、複数の貫通部11の規定面111と、複数の第1端子51の上面511とに接している。下地層20Aは、これらの要素に接するバリア層と、当該バリア層に積層されたシード層とから構成される。バリア層の組成は、チタン(Ti)を含む。このため、下地層20Aの組成は、チタンを含む。シード層の組成は、本体層20Bの組成と同一である。下地層20Aは、絶縁層10の裏面102から厚さ方向zに離れて位置する。本体層20Bは、下地層20Aに積層されている。配線層20において、本体層20Bが主たる導電経路となる。本体層20Bの組成は、複数の第1端子51の組成に含まれる同一の金属元素を含む。このため、本体層20Bの組成は、銅、またはニッケルを含む。
The
図2、図5および図6に示すように、配線層20は、複数の基部21、複数の本体部22、および複数のバンプ部23を有する。これらのうち、複数の基部21、および複数の本体部22は、図7〜図11(ただし、図9を除く。)に示すように、下地層20Aおよび本体層20Bから構成される。
As shown in FIGS. 2, 5 and 6, the
図2、図10および図11に示すように、複数の基部21は、絶縁層10の複数の貫通部11に対して個別に収容された部分と、絶縁層10の主面101から厚さ方向zに突出する部分とを含む。複数の基部21の各々は、複数の第1端子51のいずれかに積層されている。このため、複数の基部21の各々は、複数の第1端子51のいずれかの上面511に接している。厚さ方向zに沿って視て、複数の基部21の各々の形状および大きさは、当該基部21と重なる複数の第1端子51のいずれかの形状および大きさと等しい。図10に示すように、複数の基部21の各々は、端面211を有する。端面211は、複数の第1端子51のいずれかの露出部513Aと面一である。
As shown in FIGS. 2, 10 and 11, the plurality of
図2〜図6(ただし、図3を除く。)に示すように、複数の本体部22は、絶縁層10の主面101に配置されている。複数の本体部22のいくつかは、複数の基部21のいずれかにつながっている。
As shown in FIGS. 2 to 6 (however, excluding FIG. 3), the plurality of
図7および図8に示すように、複数のバンプ部23は、本体層20Bの上に配置されている。複数のバンプ部23は、本体層20Bから厚さ方向zに突出している。複数のバンプ部23の組成は、本体層20Bの組成に含まれる同一の金属元素を含む。このため、複数のバンプ部23の組成は、銅、またはニッケルを含む。図2に示すように、複数のバンプ部23は、複数の第1バンプ部231、および複数の第2バンプ部232を含む。複数の第1バンプ部231の各々は、複数の本体部22のいずれかを構成する本体層20Bの上に配置されている。複数の第2バンプ部232の各々は、複数の基部21のいずれかを構成する本体層20Bの上に、または複数の本体部22のいずれかを構成する本体層20Bの上に配置されている。厚さ方向zに沿って視て、複数の第1バンプ部231の各々の大きさは、複数の第2バンプ部232の各々の大きさよりも小である。
As shown in FIGS. 7 and 8, the plurality of
複数の接合層39は、図4〜図8に示すように、配線層20の複数のバンプ部23に対して個別に配置されている。複数の接合層39は、導電性を有する。複数の接合層39の各々は、複数のバンプ部23のいずれかに接するニッケル層と、当該ニッケル層に積層された錫(Sn)を含む合金層とにより構成される。当該合金層は、たとえば、錫−銀(Ag)系合金、または錫−アンチモン(Sb)系合金からなる。複数の接合層39は、複数の第1接合層391、および複数の第2接合層392を含む。複数の第1接合層391は、複数のバンプ部23のうち、複数の第1バンプ部231に対して個別に配置されている。複数の第2接合層392は、複数のバンプ部23のうち、複数の第2バンプ部232に対して個別に配置されている。
As shown in FIGS. 4 to 8, the plurality of bonding layers 39 are individually arranged with respect to the plurality of
半導体素子31は、図4〜図7(ただし、図5を除く。)に示すように、配線層20の複数のバンプ部23のうち、複数の第1バンプ部231に搭載されている。半導体素子31は、フリップチップ実装型の素子である。半導体装置A10が示す例においては、半導体素子31は、LSIである。半導体素子31は、複数のパッド311を有する。複数のパッド311は、半導体素子31の内部に構成された回路に導通している。複数のパッド311の各々は、複数の第1バンプ部231のいずれかに対向している。図7に示すように、複数のパッド311の各々は、複数の接合層39のうち、複数の第1接合層391のいずれかを介して複数の第1バンプ部231のいずれかに接合されている。すなわち、複数のパッド311は、配線層20との導通が確保された状態で配線層20に接合されている。これにより、半導体素子31は、配線層20に導通している。
As shown in FIGS. 4 to 7 (however, excluding FIG. 5), the
複数の電子部品32の各々は、図2および図5に示すように、配線層20の複数のバンプ部23のうち、隣り合う2つの第2バンプ部232に搭載されている。複数の電子部品32は、表面実装型、かつチップ型である。複数の電子部品32の各々は、抵抗器、コンデンサおよびインダクタなどの受動素子、並びにダイオードのいずれかに該当する。半導体装置A10が示す例においては、複数の電子部品32のいずれかが抵抗器である場合は、厚膜(メタルグレーズ皮膜)型の抵抗器を想定している。あわせて、複数の電子部品32のいずれかがコンデンサである場合は、セラミックコンデンサを想定している。
As shown in FIGS. 2 and 5, each of the plurality of
図1および図5に示すように、複数の電子部品32の各々は、一対の電極321を有する。一対の電極321は、互いに離れて位置する。図8に示すように、複数の電子部品32の一対の電極321の各々は、複数の接合層39のうち、複数の第2接合層392のいずれかを介して複数の第2バンプ部232のいずれかに接合されている。すなわち、複数の電子部品32の一対の電極321の各々は、配線層20との導通が確保された状態で配線層20に接合されている。これにより、複数の電子部品32は、配線層20に導通している。
As shown in FIGS. 1 and 5, each of the plurality of
封止樹脂40は、図4〜図6に示すように、絶縁層10の主面101、および配線層20の双方に接している。封止樹脂40は、配線層20(ただし、複数の基部21の一部を除く。)、半導体素子31、および複数の電子部品32を覆っている。封止樹脂40は、たとえば黒色のエポキシ樹脂を含む絶縁材料からなる。
As shown in FIGS. 4 to 6, the sealing
複数の第2端子52は、図3〜図6(ただし、図4を除く。)に示すように、複数の第1端子51の各々の一部を個別に覆い、かつ半導体装置A10の外部に対して露出している。複数の第2端子52の各々が、ハンダを介して配線基板に接合されることによって、半導体装置A10が当該配線基板に実装される。半導体装置A10においては、複数の第2端子52の各々は、複数の第1端子51のいずれかから近い順に、ニッケル層、パラジウム(Pd)層、金(Au)層の順に積層された複数の金属層から構成される。このため、複数の第2端子52の組成は、ニッケル、パラジウムおよび金を含む。
As shown in FIGS. 3 to 6 (excluding FIG. 4), the plurality of
図9および図10に示すように、複数の第2端子52の各々は、底部521および側部522を有する。底部521は、複数の第1端子51のいずれかの下面512を覆っている。側部522は、複数の第1端子51のいずれかの底部521につながり、かつ当該底部521から厚さ方向zに延びている。複数の第2端子52の側部522の各々は、複数の第1端子51のいずれかの露出部513Aと、配線層20の複数の基部21のいずれかの端面211とを覆っている。
As shown in FIGS. 9 and 10, each of the plurality of
次に、図12〜図26に基づき、半導体装置A10の製造方法の一例について説明する。図12〜図26の断面位置は、図6の断面位置と同一である。 Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device A10 will be described with reference to FIGS. 12 to 26. The cross-sectional positions of FIGS. 12 to 26 are the same as the cross-sectional positions of FIG.
最初に、図12に示すように、基材80の厚さ方向zの一方側の表面に仮固定層801を塗布する。基材80は、ガラス板である。基材80は、ガラス板の他、シリコンウエハでもよい。仮固定層801は、有機化合物を含む材料からなる。
First, as shown in FIG. 12, the
次いで、図13に示すように、仮固定層801の全体を覆う剥離層802を形成する。剥離層802は、仮固定層801に接し、かつチタンからなる金属薄膜と、当該金属薄膜に積層され、かつ銅からなる金属薄膜とからなる。剥離層802は、スパッタリング法によりこれらの金属薄膜をそれぞれ成膜することによって形成される。
Next, as shown in FIG. 13, a
次いで、図14に示すように、剥離層802を覆う絶縁層82を形成する。絶縁層82は、厚さ方向zにそれを貫通する複数の貫通部821を有する。絶縁層82は、感光性ポリイミドを含む材料からなる。絶縁層82は、スピンコータなどを用いて当該材料を剥離層802と、複数の導電層81との全体に塗布した後、当該材料に対してリソグラフィパターニングを施すことにより形成される。これにより、絶縁層82には、複数の貫通部821が形成された状態となる。
Next, as shown in FIG. 14, an insulating
次いで、図15に示すように、剥離層802に接し、かつ絶縁層82の複数の貫通部821に対して個別に収容された複数の導電層81を形成する。複数の導電層81は、銅からなる。複数の導電層81は、絶縁層82をマスクとし、かつ剥離層802を導電経路とした電解めっきにより形成される。本工程により、複数の貫通部821の各々を囲む絶縁層82の周面が、複数の導電層81のいずれかの側面に一様に接する。
Next, as shown in FIG. 15, a plurality of
次いで、図16〜図18に示すように、絶縁層82と、絶縁層82の複数の貫通部821から露出する複数の導電層81の各々の一部との上に、配線層83を形成する。配線層83を形成する工程は、図16に示す下地層83Aを形成する工程と、図17に示す複数の本体層83Bを形成する工程と、図18に示す複数のバンプ層83Cを形成する工程とを含む。
Next, as shown in FIGS. 16 to 18, a
まず、図16に示すように、絶縁層82と、絶縁層82の複数の貫通部821から露出する複数の導電層81の各々の一部とを覆う下地層83Aを形成する。下地層83Aは、絶縁層82と、複数の貫通部821から露出する複数の導電層81の各々の一部との全体にバリア層をスパッタリング法により成膜させた後、当該バリア層の全体にシード層をスパッタリング法により成膜させることにより形成される。当該バリア層は、厚さが100nm〜300nmのチタンからなる。当該シード層は、厚さが200nm〜600nmの銅からなる。
First, as shown in FIG. 16, a
次いで、図17に示すように、下地層83Aの上に複数の本体層83Bを形成する。複数の本体層83Bは、銅からなる。複数の本体層83Bは、下地層83Aの上にリソグラフィパターニングを施した後、下地層83Aを導電経路とした電解めっきにより形成される。本工程を経ることにより、絶縁層82の複数の貫通部821の各々は、複数の導電層81のいずれかと、下地層83Aと、複数の本体層83Bのいずれかとにより埋め尽くされた状態となる。
Next, as shown in FIG. 17, a plurality of main body layers 83B are formed on the
次いで、図18に示すように、複数の本体層83Bの上に複数のバンプ層83Cを形成する。複数のバンプ層83Cは、銅からなる。複数のバンプ層83Cは、下地層83A、および複数の本体層83Bの上にリソグラフィパターニングを施した後、下地層83A、および複数の本体層83Bを導電経路とした電解めっきにより形成される。本工程を経ることにより、配線層83の形成が完了する。
Next, as shown in FIG. 18, a plurality of
次いで、図19に示すように、配線層83の複数のバンプ層83Cの上に対して、複数の接合層39を個別に形成する。本工程においては、まず、下地層83A、複数の本体層83B、および複数のバンプ層83Cの上にリソグラフィパターニングを施す。次いで、下地層83A、複数の本体層83B、および複数のバンプ層83Cを導電経路とした電解めっきにより、ニッケル層を形成する。最後に、下地層83A、複数の本体層83B、複数のバンプ層83C、および当該ニッケル層を導電経路とした電解めっきにより、当該ニッケル層の上に錫を含む合金層を形成することによって、複数の接合層39の形成が完了する。
Next, as shown in FIG. 19, a plurality of bonding layers 39 are individually formed on the plurality of
次いで、図20に示すように、下地層83Aの一部を除去する。下地層83Aの除去対象は、複数の本体層83Bが積層されていない部分である。下地層83Aは、硫酸(H2SO4)および過酸化水素(H2O2)の混合溶液を用いたウエットエッチングにより除去される。本工程を経ることにより、絶縁層82の上に積層され、かつ残存した下地層83Aと、これに積層された複数の本体層83Bの一部とが、半導体装置A10の配線層20の複数の本体部22となる。あわせて、複数のバンプ層83Cが、半導体装置A10の配線層20の複数のバンプ部23となる。
Then, as shown in FIG. 20, a part of the
次いで、図21に示すように、半導体素子31、および複数の電子部品32(図示の都合上、図21に示す電子部品32は単数)を、複数の接合層39を介して配線層20に接合する。このうち、半導体素子31は、フリップチップボンディングにより配線層20に接合される。まず、複数の電子部品32の一対の電極321の各々を、複数の接合層39のうち、複数の第2接合層392のいずれかに仮付けする。次いで、コレットを用いて、半導体素子31の複数のパッド311を、複数の接合層39のうち、複数の第1接合層391に対して個別に仮付けする。次いで、複数の接合層39をリフローにより溶融させる。最後に、溶融した複数の接合層39を冷却により固化させることによって、配線層20に対する半導体素子31、および複数の電子部品32の接合が完了する。
Next, as shown in FIG. 21, the
次いで、図22に示すように、絶縁層82および配線層20に接する封止樹脂84を形成する。封止樹脂84は、黒色のエポキシ樹脂を含む材料からなる。封止樹脂84は、コンプレッション成型により形成される。本工程を経ることにより、配線層20、半導体素子31、および複数の電子部品32(図示の都合上、図22に示す電子部品32は単数)が封止樹脂84に覆われた状態となる。あわせて、絶縁層82の複数の貫通部821に位置する配線層83も、封止樹脂84に覆われた状態となる。
Next, as shown in FIG. 22, the sealing
次いで、図23に示すように、厚さ方向zを向く封止樹脂84の表面にテープ85を貼り付けた後、基材80および仮固定層801を除去する。まず、封止樹脂84の当該表面にテープ85を貼り付ける。テープ85は、ダイシングテープである。テープ85は、厚さ方向zにおいて封止樹脂84に対して絶縁層82とは反対側に位置する。次いで、基材80にレーザを照射する。これにより、基材80と仮固定層801との接合が弱くなり、仮固定層801から基材80を剥がすことができる。最後に、仮固定層801にプラズマを照射することにより、剥離層802に付着した仮固定層801が除去される。
Next, as shown in FIG. 23, the
次いで、図24に示すように、剥離層802を除去する。剥離層802は、硫酸および過酸化水素の混合溶液を用いたウエットエッチングにより除去される。本工程を経ることにより、複数の導電層81の一部が、絶縁層82から視認できる。
Then, as shown in FIG. 24, the
次いで、図25に示すように、複数の導電層81と、絶縁層82と、絶縁層82の複数の貫通部821に位置する配線層83と、封止樹脂84とを、第1方向xおよび第2方向yの双方向に沿った格子状に切断することにより、複数の個片に分割する。切断には、ダイシングブレードなどが用いられる。ただし、本工程においては、テープ85は切断されない。このため、隣り合う2つの当該個片との間には、溝Gが形成される。本工程を経ることにより、当該個片となった絶縁層82が半導体装置A10の絶縁層10となり、かつ当該個片となった封止樹脂84が半導体装置A10の封止樹脂40となる。あわせて、当該個片となった複数の導電層81が半導体装置A10の複数の第1端子51となり、かつ当該個片となった配線層83が半導体装置A10の配線層20の複数の基部21となる。さらに、複数の基部21の一部が、封止樹脂40から視認できる。
Next, as shown in FIG. 25, the plurality of
最後に、図26に示すように、複数の第1端子51の各々の一部と、複数の基部21の各々の一部とを個別に覆う複数の第2端子52を形成する。複数の第2端子52は、無電解めっきにより形成される。以上の工程を経ることにより、半導体装置A10が製造される。
Finally, as shown in FIG. 26, a plurality of
次に、半導体装置A10の作用効果について説明する。 Next, the action and effect of the semiconductor device A10 will be described.
半導体装置A10においては、絶縁層10の複数の貫通部11に対して個別に収容された複数の第1端子51と、複数の第1端子51に導通する配線層20と、複数の第1端子51の各々の一部を個別に覆う複数の第2端子52とを備える。配線層20は、複数の第1端子51に接し、かつ絶縁層10の裏面102から厚さ方向zに離れて位置する下地層20Aを含む。複数の貫通部11の各々は、裏面102につながり、かつ当該貫通部11の形状を規定する規定面111を有する。複数の貫通部11の規定面111の各々は、裏面102から厚さ方向zに立ち上がる第1部111Aを有する。複数の第1端子51の各々の一部が、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第1部111Aに直接覆われている。これにより、半導体装置A10の製造過程において、図24に示す剥離層802を除去する工程の際、下地層20A(図24では下地層83A)へのエッチング液の到達が複数の導電層81により阻止される。複数の導電層81は、図25に示す個片化の工程において複数の第1端子51となる要素である。したがって、半導体装置A10によれば、半導体装置A10の製造過程において、配線層20の侵食を抑止することが可能となる。
In the semiconductor device A10, a plurality of
複数の第1端子51の各々は、上面511および下面512につながる側面513を有する。複数の第1端子51の側面513の各々は、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第1部111Aに接している。これにより、半導体装置A10の製造過程において、図24に示す剥離層802を除去する工程の際、エッチング液の侵入は、複数の第1端子51の側面513の各々と、当該側面513に接する複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第1部111Aとの境界で阻止されることとなる。
Each of the plurality of
複数の第1端子51による配線層20の侵食の抑止効果は、剥離層802の組成と、下地層20Aの組成とに、ともにチタンが含まれる場合においてより顕著となる。
The effect of suppressing the erosion of the
複数の第1端子51の側面513の各々は、複数の貫通部11の規定面111のいずれの第1部111Aに覆われていない露出部513Aを含む。露出部513Aは、複数の第1端子51のいずれかの下面512につながっている。一方、複数の第2端子52の各々は、底部521と、複数の第1端子51のいずれかの露出部513Aを覆う側部522とを有する。これにより、半導体装置A10をハンダにより配線基板に実装する際、当該ハンダが底部521のみならず側部522にも付着する。これにより、当該配線基板に対する半導体装置A10の実装強度を向上させることができる。
Each of the side surfaces 513 of the plurality of
配線層20は、複数の貫通部11に対して個別に収容された部分を含む複数の基部21を有する。複数の基部21の各々は、複数の第1端子51のいずれかの露出部513Aと面一である端面211を有する。複数の第2端子52の側部522の各々は、複数の基部21のいずれかの端面211を覆っている。これにより、複数の第2端子52の側部522の各々の厚さ方向zの寸法がより大となる。このため、半導体装置A10をハンダにより配線基板に実装する際、側部522に付着する当該ハンダの体積がより大となる。したがって、当該配線基板に対する半導体装置A10の実装強度をより向上させることができる。
The
複数の第2端子52の組成は、ニッケルおよび金を含むことが好ましい。これにより、半導体装置A10をハンダにより配線基板に実装する際、当該ハンダの熱衝撃から配線層20および複数の第1端子51を保護しつつ、当該ハンダの濡れ性が良好なものとなる。複数の第2端子52の組成に、ニッケルおよび金を含むことに加え、パラジウムを含むことにより、当該ハンダの濡れ性がより良好なものとなる。
The composition of the plurality of
半導体装置A10は、配線層20に搭載された複数の電子部品32をさらに備える。複数の電子部品32は、配線層20との導通が確保された状態で配線層20に接合されている。これにより、半導体素子31に入力される電気信号の電圧調整などを複数の電子部品32が担うことができる。したがって、半導体装置A10とともに配線基板に実装される電子部品の数を削減することができる。
The semiconductor device A10 further includes a plurality of
〔第2実施形態〕
図27〜図29に基づき、本発明の第2実施形態にかかる半導体装置A20について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図27は、先述した半導体装置A10にかかる図9に対応する部分拡大平面図であり、配線層20および封止樹脂40を透過している。
[Second Embodiment]
The semiconductor device A20 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 27 to 29. In these figures, elements that are the same as or similar to those of the semiconductor device A10 described above are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Here, FIG. 27 is a partially enlarged plan view of the semiconductor device A10 described above, which corresponds to FIG. 9, and is transparent to the
半導体装置A20においては、絶縁層10の複数の貫通部11の構成が、先述した半導体装置A10の当該構成と異なる。
In the semiconductor device A20, the configuration of the plurality of penetrating
図28および図29に示すように、半導体装置A20においては、複数の貫通部11の規定面111の各々は、第1部111A、第2部111Bおよび第3部111Cを有する。第2部111Bは、厚さ方向zにおいて絶縁層10の主面101と裏面102との間に位置する。第2部111Bは、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第1部111Aから厚さ方向zに対して直交する方向に延びている。第3部111Cは、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第2部111Bと、主面101とにつながっている。第3部111Cは、凸状の曲面をなしている。
As shown in FIGS. 28 and 29, in the semiconductor device A20, each of the defined surfaces 111 of the plurality of penetrating
図28および図29に示すように、半導体装置A20においては、複数の第1端子51の各々の一部が、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第1部111Aと、当該規定面111の第2部111Bとに直接覆われている。複数の第1端子51の側面513の各々は、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第1部111Aに接している。あわせて、複数の第1端子51の上面511の各々は、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第2部111Bに接している。これにより、複数の第1端子51の上面511の各々は、当該第1端子51が収容された複数の貫通部11のいずれかの形状を規定する規定面111の第2部111Bおよび第3部111Cがなす絶縁層10の庇状の部分に接する構成となる。
As shown in FIGS. 28 and 29, in the semiconductor device A20, a part of each of the plurality of
次に、半導体装置A20の作用効果について説明する。 Next, the action and effect of the semiconductor device A20 will be described.
半導体装置A20においては、絶縁層10の複数の貫通部11に対して個別に収容された複数の第1端子51と、複数の第1端子51に導通する配線層20と、複数の第1端子51の各々の一部を個別に覆う複数の第2端子52とを備える。配線層20は、複数の第1端子51に接し、かつ絶縁層10の裏面102から厚さ方向zに離れて位置する下地層20Aを含む。複数の貫通部11の各々は、裏面102につながり、かつ当該貫通部11の形状を規定する規定面111を有する。複数の貫通部11の規定面111の各々は、裏面102から厚さ方向zに立ち上がる第1部111Aを有する。複数の第1端子51の各々の一部が、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第1部111Aに直接覆われている。したがって、半導体装置A20によっても、半導体装置A20の製造過程において、配線層20の侵食を抑止することが可能となる。
In the semiconductor device A20, a plurality of
半導体装置A20においては、複数の貫通部11の規定面111の各々は、厚さ方向zにおいて絶縁層10の主面101と裏面102との間に位置する第2部111Bを有する。第2部111Bは、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第1部111Aから厚さ方向zに対して直交する方向に延びている。複数の第1端子51の各々の一部が、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第1部111Aと、当該規定面111の第2部111Bとに直接覆われている。これにより、半導体装置A20の製造過程において、図24に示す剥離層802を除去する工程の際、下地層20Aへのエッチング液の到達が複数の第1端子51によって、半導体装置A10の場合よりも強固に阻止される。
In the semiconductor device A20, each of the defined surfaces 111 of the plurality of penetrating
半導体装置A20においては、複数の第1端子51の側面513の各々は、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第1部111Aに接している。あわせて、複数の第1端子51の上面511の各々は、複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第2部111Bに接している。これにより、半導体装置A20の製造過程において、図24に示す剥離層802を除去する工程の際、エッチング液の侵入は、複数の第1端子51の上面511の各々と、当該上面511に接する複数の貫通部11の規定面111のいずれかの第2部111Bとの境界でも阻止されることとなる。したがって、半導体装置A20による下地層20Aへのエッチング液の到達阻止効果は、半導体装置A10の場合よりもさらに向上する。
In the semiconductor device A20, each of the side surfaces 513 of the plurality of
本発明は、先述した半導体装置A10および半導体装置A20に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The present invention is not limited to the semiconductor device A10 and the semiconductor device A20 described above. The specific configuration of each part of the present invention can be freely redesigned.
A10,A20:半導体装置
10:絶縁層
101:主面
102:裏面
11:貫通部
111:規定面
111A:第1部
111B:第2部
111C:第3部
20:配線層
20A:下地層
20B:本体層
21:基部
211:端面
22:本体部
23:バンプ部
231:第1バンプ部
232:第2バンプ部
31:半導体素子
311:パッド
32:電子部品
321:電極
39:接合層
391:第1接合層
392:第2接合層
40:封止樹脂
51:第1端子
511:上面
512:下面
513:側面
513A:露出部
52:第2端子
521:底部
522:側部
80:基材
801:仮固定層
802:剥離層
81:導電層
82:絶縁層
821:貫通部
83:配線層
83A:下地層
83B:本体層
83C:バンプ層
84:封止樹脂
85:テープ
G:溝
z:厚さ方向
x:第1方向
y:第2方向
A10, A20: Semiconductor device 10: Insulation layer 101: Main surface 102: Back surface 11: Penetration part 111: Specified
Claims (17)
前記複数の貫通部に対して個別に収容された複数の第1端子と、
前記主面、および前記複数の第1端子の双方に接し、かつ前記裏面から前記厚さ方向に離れて位置する下地層を含むとともに、前記複数の第1端子に導通する配線層と、
前記配線層に搭載された半導体素子と、
前記複数の第1端子の各々の一部を個別に覆う複数の第2端子と、を備え、
前記下地層の組成は、金属元素を含み、
前記複数の貫通部の各々は、前記主面および前記裏面につながり、かつ当該貫通部の形状を規定する規定面を有し、
前記複数の貫通部の前記規定面の各々は、前記裏面から前記厚さ方向に立ち上がる第1部を有し、
前記複数の第1端子の各々の一部が、前記複数の貫通部の前記規定面のいずれかの前記第1部に直接覆われていることを特徴とする、半導体装置。 An insulating layer having a main surface and a back surface facing opposite sides in the thickness direction, and a plurality of penetrating portions extending from the main surface to the back surface.
A plurality of first terminals individually housed in the plurality of penetrating portions,
A wiring layer that includes a base layer that is in contact with both the main surface and the plurality of first terminals and is located away from the back surface in the thickness direction, and is conductive to the plurality of first terminals.
The semiconductor element mounted on the wiring layer and
A plurality of second terminals that individually cover a part of each of the plurality of first terminals are provided.
The composition of the base layer contains metal elements and contains
Each of the plurality of penetrating portions has a defining surface that is connected to the main surface and the back surface and defines the shape of the penetrating portion.
Each of the defined surfaces of the plurality of penetrating portions has a first portion that rises from the back surface in the thickness direction.
A semiconductor device, wherein a part of each of the plurality of first terminals is directly covered with the first portion of any of the defined surfaces of the plurality of penetration portions.
前記複数の第1端子の前記上面は、前記下地層に接し、
前記複数の第1端子の前記側面の各々は、前記複数の貫通部の前記規定面のいずれかの前記第1部に接している、請求項1に記載の半導体装置。 Each of the plurality of first terminals has an upper surface facing the same side as the main surface in the thickness direction, a lower surface facing the side opposite to the upper surface, and a side surface connected to the upper surface and the lower surface. ,
The upper surface of the plurality of first terminals is in contact with the base layer.
The semiconductor device according to claim 1, wherein each of the side surfaces of the plurality of first terminals is in contact with the first portion of any of the defined surfaces of the plurality of penetrating portions.
前記第2部は、前記複数の貫通部の前記規定面のいずれかの前記第1部から前記厚さ方向に対して直交する方向に延び、
前記複数の第1端子の各々の一部が、前記複数の貫通部の前記規定面のいずれかの前記第2部に直接覆われている、請求項2に記載の半導体装置。 Each of the defined surfaces of the plurality of penetrations further comprises a second portion located between the main surface and the back surface in the thickness direction.
The second portion extends in a direction orthogonal to the thickness direction from the first portion of any of the defined surfaces of the plurality of penetrating portions.
The semiconductor device according to claim 2, wherein a part of each of the plurality of first terminals is directly covered by the second portion of any of the defined surfaces of the plurality of penetrating portions.
前記複数の第1端子の組成は、金属元素を含み、
前記本体層の組成は、前記複数の第1端子の組成に含まれる同一の金属元素を含む、請求項2ないし5のいずれかに記載の半導体装置。 The wiring layer further includes a main body layer laminated on the base layer and containing a metal element.
The composition of the plurality of first terminals contains a metallic element and contains metal elements.
The semiconductor device according to any one of claims 2 to 5, wherein the composition of the main body layer contains the same metal element contained in the composition of the plurality of first terminals.
前記複数の基部の各々は、前記複数の第1端子のいずれかの前記上面に接している、請求項6ないし8のいずれかに記載の半導体装置。 The wiring layer has a plurality of bases including portions individually housed with respect to the plurality of penetrations.
The semiconductor device according to any one of claims 6 to 8, wherein each of the plurality of bases is in contact with the upper surface of any of the plurality of first terminals.
前記露出部は、前記複数の第1端子のいずれかの前記下面につながっている、請求項9に記載の半導体装置。 Each of the side surfaces of the plurality of first terminals includes an exposed portion that is not covered by the first portion of any of the defined surfaces of the plurality of penetration portions.
The semiconductor device according to claim 9, wherein the exposed portion is connected to the lower surface of any one of the plurality of first terminals.
前記複数の第2端子の前記側部の各々は、前記複数の基部のいずれかの前記端面を覆っている、請求項11に記載の半導体装置。 Each of the plurality of bases has an end face that is flush with the exposed portion of any of the plurality of first terminals.
The semiconductor device according to claim 11, wherein each of the side portions of the plurality of second terminals covers the end face of any one of the plurality of base portions.
前記複数のパッドは、前記配線層との導通が確保された状態で前記配線層に接合されている、請求項1ないし14のいずれかに記載の半導体装置。 The semiconductor element has a plurality of pads facing the wiring layer, and has a plurality of pads.
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 14, wherein the plurality of pads are joined to the wiring layer in a state where continuity with the wiring layer is ensured.
前記複数の電子部品の各々は、互いに離れて位置する一対の電極を有し、
前記複数の電子部品の前記一対の電極の各々は、前記配線層との導通が確保された状態で前記配線層に接合されている、請求項15に記載の半導体装置。 Further equipped with a plurality of electronic components mounted on the wiring layer,
Each of the plurality of electronic components has a pair of electrodes located apart from each other.
The semiconductor device according to claim 15, wherein each of the pair of electrodes of the plurality of electronic components is joined to the wiring layer while ensuring continuity with the wiring layer.
前記封止樹脂は、前記主面および前記配線層の双方に接し、かつ前記半導体素子、および前記複数の電子部品を覆っている、請求項16に記載の半導体装置。 With more sealing resin,
The semiconductor device according to claim 16, wherein the sealing resin is in contact with both the main surface and the wiring layer, and covers the semiconductor element and the plurality of electronic components.
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