JP2021190454A

JP2021190454A - 半導体装置、および半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2021190454A
Application number: JP2020091170A
Authority: JP
Inventors: 和則富士; Kazunori Fuji
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2021-12-13

Abstract

【課題】装置の製造効率の低下を抑制しつつ、半導体素子に比較的大きな電流を流すことが可能な半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置Ａ１０は、主面３０Ａに設けられたパッド３１を有する半導体素子３０と、パッド３１につながり、かつパッド３１から厚さ方向ｚに向けて突出する電極３３と、第１裏面１１Ｂを有するとともに、半導体素子３０および電極３３を覆い、かつ第１裏面１１Ｂから電極３３の一部が露出する第１絶縁層１１と、電極３３につながり、かつ第１絶縁層１１において第１裏面１１Ｂが位置する側に配置された第１配線層２１と、を備える。電極３３は、パッド３１に接合され、かつ厚さ方向ｚに向けて膨出するバンプ部３３１を含む。厚さ方向ｚに沿って視て、バンプ部３３１の中心における厚さ方向ｚの寸法ｔ１が、バンプ部３３１の端縁における厚さ方向ｚの寸法ｔ２と異なる。【選択図】図７

Description

本発明は、半導体装置と、その製造方法に関する。

近年における電子機器の小型化に伴い、当該電子機器に用いられる半導体装置の小型化が進められている。こうした動向を受け、封止樹脂と、当該封止樹脂に積層された絶縁層と、当該絶縁層から露出する電極を有するとともに、当該封止樹脂および当該絶縁層に覆われた半導体素子と、当該電極につながり、かつ当該絶縁層に配置された配線層とを備える半導体装置が知られている。当該半導体装置がこのような構成をとることにより、当該装置の小型化を図ることができる。さらに、当該半導体装置の配線層は自在に設けることが可能であるため、当該装置は、実装対象となる配線基板の配線パターンに対して柔軟に対応できるという利点を有する。

特許文献１には、このような半導体装置の製造方法の一例が開示されている。当該製造方法は、電極を有する半導体素子を封止樹脂（特許文献１では硬化体）に埋め込む工程と、当該半導体素子および当該封止樹脂に接する絶縁層（特許文献１ではバッファーコート膜）を形成する工程と、当該電極につながる配線層を形成する工程とを含む。半導体素子を封止樹脂に埋め込む工程では、電極が封止樹脂から露出するようにする。絶縁層を形成する工程では、フォトリソグラフィパターニングによって、当該絶縁層に開口を形成する。絶縁層の開口において、電極が当該絶縁層から露出する。配線層を形成する工程では、電極につながり、かつ絶縁層の開口に収容される部分を含むめっき層を形成する。めっき層は、配線層を構成する一要素である。

配線層を形成する工程では、絶縁層の開口を埋めるようにめっき層を形成することとなる。このため、めっき層の形成に比較的長い時間を要する。ここで、半導体素子に比較的大きな電流を流すことが要求される場合、絶縁層の開口をより大きくする必要があるため、当該開口を埋めるめっき層の形成に、より長い時間を要する。したがって、絶縁層の開口に収容される配線層の部分を、より効率よく形成する方策が望まれる。

特開２０１６−８９０８１号公報

本発明は上述の事情に鑑み、装置の製造効率の低下を抑制しつつ、半導体素子に比較的大きな電流を流すことが可能な半導体装置およびその製造方法を提供することをその課題とする。

本発明の第１の側面によって提供される半導体装置は、厚さ方向を向く主面に設けられたパッドを有する半導体素子と、前記パッドにつながり、かつ前記パッドから前記厚さ方向に向けて突出する電極と、前記厚さ方向において前記主面と同じ側を向く第１裏面を有するとともに、前記半導体素子および前記電極を覆い、かつ前記第１裏面から前記電極の一部が露出する第１絶縁層と、前記電極につながり、かつ前記第１絶縁層において前記第１裏面が位置する側に配置された第１配線層と、を備え、前記電極は、前記パッドに接合され、かつ前記厚さ方向に向けて膨出するバンプ部を含み、前記厚さ方向に沿って視て、前記バンプ部の中心における前記厚さ方向の寸法が、前記バンプ部の端縁における前記厚さ方向の寸法と異なることを特徴としている。

本発明の実施において好ましくは、前記厚さ方向に沿って視て、前記バンプ部の中心における前記厚さ方向の寸法は、前記バンプ部の端縁における前記厚さ方向の寸法よりも大である。

本発明の実施において好ましくは、前記バンプ部は、複数の領域を含み、前記複数の領域が前記厚さ方向に積層されている。

本発明の実施において好ましくは、前記電極は、前記バンプ部から前記第１裏面に向けて延びる延出部を含み、前記延出部が、前記第１配線層につながっている。

本発明の実施において好ましくは、前記第１配線層につながる前記延出部の部分は、前記バンプ部に向けて屈曲したループ状をなしている。

本発明の実施において好ましくは、前記延出部の前記厚さ方向に対して直交する方向の最大寸法は、前記バンプ部の前記厚さ方向に対して直交する方向の寸法よりも小である。

本発明の実施において好ましくは、前記第１絶縁層は、熱硬化性の合成樹脂と、金属元素が含有された添加剤と、を含む材料からなり、前記第１配線層は、前記第１絶縁層に接する第１下地層と、前記第１下地層を覆う第１めっき層と、を有し、前記第１下地層は、その組成に前記金属元素を含み、前記第１めっき層は、前記電極に接している。

本発明の実施において好ましくは、前記第１絶縁層は、前記第１裏面から前記厚さ方向に向けて凹む溝部を有し、前記溝部は、前記電極につながり、前記溝部には、前記第１配線層が配置されている。

本発明の実施において好ましくは、前記第１配線層は、前記厚さ方向に向けて凹む凹部を有し、前記凹部は、前記溝部が延びる方向に沿って延びている。

本発明の実施において好ましくは、前記第１裏面および前記第１配線層を覆う保護層をさらに備え、前記保護層は、前記厚さ方向に貫通する開口を有し、前記第１配線層の一部が、前記開口で前記保護層から露出している。

本発明の実施において好ましくは、端子をさらに備え、前記端子は、前記開口で前記保護層から露出する前記第１配線層の一部に接合され、前記端子は、前記保護層から前記厚さ方向に向けて突出している。

本発明の実施において好ましくは、前記端子は、錫を含む材料からなる。

本発明の実施において好ましくは、前記厚さ方向において互いに反対側を向く対向面および第２裏面と、前記厚さ方向において前記対向面が位置する側から前記第２裏面が位置する側に至る貫通部と、を有するとともに、前記対向面が前記第１裏面に接して配置された第２絶縁層と、前記貫通部に収容され、かつ前記第１配線層につながる連絡部と、前記連絡部につながり、かつ前記第２絶縁層において前記第２裏面が位置する側に配置された主部と、を含む第２配線層と、をさらに備え、前記第１配線層は、前記第２絶縁層に覆われ、前記厚さ方向に沿って視て、前記貫通部の少なくとも一部が、前記第１配線層に重なっている。

本発明の実施において好ましくは、前記厚さ方向に沿って視て、前記主部は、前記第１配線層に重なる部分を含むとともに、前記第１配線層が延びる方向とは異なる方向に沿って延びている。

本発明の実施において好ましくは、前記第２絶縁層は、熱硬化性の合成樹脂と、前記金属元素が含有された添加剤と、を含む材料からなり、前記第２配線層は、前記第２絶縁層に接する第２下地層と、前記第２下地層を覆う第２めっき層と、を有し、前記第２下地層は、その組成に前記金属元素を含み、前記第２めっき層は、前記第１配線層に接している。

本発明の実施において好ましくは、前記第２絶縁層は、前記貫通部を規定する内周面を有し、前記内周面は、前記連絡部をなす前記第２下地層に覆われ、かつ前記対向面に対して傾斜し、前記貫通部の前記厚さ方向に対する横断面積は、前記対向面が位置する側から前記第２裏面が位置する側に向かうほど、徐々に大である。

本発明の第２の側面によって提供される半導体装置の製造方法は、厚さ方向のいずれかの側に設けられたパッドを有する半導体素子に対して、前記パッドから前記厚さ方向に向けて突出する電極を形成する工程と、前記電極の一部が露出するように、前記半導体素子を絶縁層に埋め込む工程と、前記電極につながる配線層を前記絶縁層の上に形成する工程と、を備え、前記電極を形成する工程では、ワイヤボンディングにより前記電極が形成され、前記電極は、前記ワイヤボンディングにより形成されるボールボンディング部を含むことを特徴としている。

本発明の実施において好ましくは、前記絶縁層は、熱硬化性の合成樹脂と、前記配線層の一部を組成する金属元素が含有された添加剤と、を含む材料からなり、前記配線層を形成する工程では、前記金属元素を含む下地層を前記絶縁層に析出させる工程と、前記下地層を覆うめっき層を形成する工程と、を含み、前記下地層を析出させる工程では、前記絶縁層の表面から凹み、かつ前記電極につながる溝部をレーザ照射により前記絶縁層に形成することによって、前記溝部を覆う前記下地層が前記絶縁層に析出され、前記めっき層を形成する工程では、無電解めっき、もしくは電解めっき、またはこれらの併用により前記めっき層が形成される。

本発明にかかる半導体装置およびその製造方法によれば、装置の製造効率の低下を抑制しつつ、半導体素子に比較的大きな電流を流すことが可能となる。

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。

本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の平面図であり、第１絶縁層を透過している。図１に示す半導体装置の底面図である。図２に対応する底面図であり、保護層、および複数の端子を透過している。図３に対応する平面図であり、複数の第１配線層をさらに透過している。図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図１のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。図５の部分拡大図である。図５の部分拡大図である。図１のＩＸ−ＩＸ線に沿う部分拡大断面図である。図１に示す半導体装置の製造工程を説明する断面図である。図１に示す半導体装置の製造工程を説明する断面図である。図１に示す半導体装置の製造工程を説明する断面図である。図１２の部分拡大図である。図１に示す半導体装置の製造工程を説明する断面図である。図１４の部分拡大図である。図１に示す半導体装置の製造工程を説明する断面図である。図１に示す半導体装置の製造工程を説明する断面図である。図１に示す半導体装置の製造工程を説明する断面図である。本発明の第２実施形態にかかる半導体装置の断面図である。図１９に示す半導体装置の断面図である。図１９の部分拡大図である。本発明の第２実施形態の第１変形例にかかる半導体装置の部分拡大断面図である。本発明の第２実施形態の第２変形例にかかる半導体装置の部分拡大断面図である。本発明の第３実施形態にかかる半導体装置の平面図であり、第１絶縁層１１を透過している。図２４に示す半導体装置の底面図である。図２５に対応する底面図であり、保護層、および複数の端子を透過している。図２４のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に沿う断面図である。図２４のＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図２８の部分拡大図である。図２４のＸＸＸ−ＸＸＸ線に沿う部分拡大断面図である。

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。

〔第１実施形態〕
図１〜図９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、第１絶縁層１１、複数の第１配線層２１、半導体素子３０、複数の電極３３、保護層４０、および複数の端子５０を備える。半導体装置Ａ１０は、配線基板に表面実装される。半導体装置Ａ１０の半導体素子３０は、単数である。この他、半導体装置Ａ１０は、複数の半導体素子３０を備える構成でもよい。ここで、図１は、理解の便宜上、第１絶縁層１１を透過している。図３は、理解の便宜上、図２に対して保護層４０、および複数の端子５０を透過している。図４は、理解の便宜上、図３に対して複数の第１配線層２１をさらに透過している。

半導体装置Ａ１０の説明においては、半導体素子３０の「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の外形は、厚さ方向ｚに沿って視て矩形状である。第１方向ｘは、半導体装置Ａ１０の長手方向に対応する。第２方向ｙは、半導体装置Ａ１０の短手方向に対応する。

第１絶縁層１１は、図５および図６に示すように、半導体素子３０と、複数の電極３３の各々の一部とを覆っている。第１絶縁層１１は、熱硬化性の合成樹脂と、複数の第１配線層２１の各々の一部（後述する第１下地層２１Ａ）を組成する金属元素が含有された添加剤とを含む材料からなる。当該合成樹脂は、たとえば、エポキシ樹脂、またはポリイミドである。第１絶縁層１１は、頂面１１Ａ、第１裏面１１Ｂ、および複数の第１端面１１Ｃを有する。頂面１１Ａおよび第１裏面１１Ｂは、厚さ方向ｚにおいて互いに反対側を向く。図４に示すように、第１裏面１１Ｂから複数の電極３３の各々の一部が露出している。複数の第１端面１１Ｃは、頂面１１Ａおよび第１裏面１１Ｂにつながっている。複数の第１端面１１Ｃの各々は、第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれかを向く。

図７〜図９に示すように、第１絶縁層１１は、複数の第１溝部１１１を有する。複数の第１溝部１１１の各々は、第１裏面１１Ｂから厚さ方向ｚに向けて凹んでいる。図４に示すように、複数の第１溝部１１１の各々は、複数の電極３３のいずれかにつながっている。さらに、複数の第１溝部１１１の各々は、厚さ方向ｚに対して直交する方向に沿って延びている。図９に示すように、複数の第１溝部１１１の各々の一対の側面は、第１裏面１１Ｂに対して傾斜している。複数の第１溝部１１１の各々において、当該一対の側面と、当該第１溝部１１１の底面との境界における当該第１溝部１１１の幅ｂ１は、当該一対の側面と、第１裏面１１Ｂとの境界における当該第１溝部１１１の幅ｂ２よりも小である。

複数の第１配線層２１は、図５および図６に示すように、第１絶縁層１１において第１裏面１１Ｂが位置する側に配置されている。より具体的には、複数の第１配線層２１の各々は、第１絶縁層１１の複数の第１溝部１１１のいずれかに配置されている。複数の第１配線層２１は、半導体装置Ａ１０が実装される配線基板と、半導体素子３０との導電経路の一部をなしている。複数の第１配線層２１の各々は、複数の電極３３のいずれかにつながっている。図７〜図９に示すように、複数の第１配線層２１の各々は、複数の第１溝部１１１のいずれかに接している。半導体装置Ａ１０においては、複数の第１配線層２１の各々の一部が、複数の第１溝部１１１のいずれかからはみ出している。さらに、図７に示すように、複数の第１配線層２１の各々は、凸部２１Ｄを有する。凸部２１Ｄは、厚さ方向ｚにおいて第１裏面１１Ｂが向く側に突出している。厚さ方向ｚに沿って視て、凸部２１Ｄは、複数の電極３３のいずれかに重なっている。

図７〜図９に示すように、複数の第１配線層２１の各々は、第１下地層２１Ａおよび第１めっき層２１Ｂを有する。第１下地層２１Ａは、第１絶縁層１１に含まれる添加剤に含有された金属元素により組成される。第１下地層２１Ａは、第１絶縁層１１に接している。半導体装置Ａ１０においては、第１下地層２１Ａは、複数の電極３３のいずれかに接している。第１めっき層２１Ｂは、複数の第１配線層２１のいずれかの第１下地層２１Ａを覆っている。第１めっき層２１Ｂは、たとえば銅（Ｃｕ）を含む材料からなる。図９に示すように、複数の第１配線層２１の各々の第１めっき層２１Ｂは、厚さ方向ｚに向けて凹む第１凹部２１Ｃを有する。第１凹部２１Ｃは、第１絶縁層１１の複数の第１溝部１１１のいずれかが延びる方向に沿って延びている。

半導体素子３０は、図５および図６に示すように、主面３０Ａ、および複数のパッド３１を有する。ここで、半導体装置Ａ１０においては、半導体素子３０は、フリップチップ実装型である。主面３０Ａは、厚さ方向ｚにおいて第１絶縁層１１の第１裏面１１Ｂと同じ側を向く。複数のパッド３１は、主面３０Ａに設けられている。複数のパッド３１の各々は、半導体素子３０に構成された回路に導通している。複数のパッド３１の各々は、単数の金属層、あるいは厚さ方向ｚに積層された複数の金属層からなる。図７に示すように、半導体素子３０は、パッシベーション膜３２を有する。パッシベーション膜３２は、主面３０Ａを覆っている。パッシベーション膜３２から複数のパッド３１の各々が露出している。パッシベーション膜３２は、たとえばポリイミドを含む材料からなる。

複数の電極３３の各々は、図５および図６に示すように、半導体素子３０の複数のパッド３１のいずれかにつながっている。これにより、複数の第１配線層２１の各々は、半導体素子３０に導通している。複数の電極３３の各々は、複数のパッド３１のいずれかから厚さ方向ｚに向けて突出している。図７に示すように、複数の電極３３の各々は、バンプ部３３１を含む。バンプ部３３１は、複数のパッド３１のいずれかに接合され、かつ厚さ方向ｚに向けて膨出している。半導体装置Ａ１０においては、複数のパッド３１の各々は、バンプ部３３１のみから構成される。図７に示すように、厚さ方向ｚに沿って視て、バンプ部３３１の中心における厚さ方向ｚの寸法ｔ１は、当該バンプ部３３１の端縁における厚さ方向ｚの寸法ｔ２と異なる。半導体装置Ａ１０においては、寸法ｔ１は、寸法ｔ２よりも大である。複数の電極３３の各々は、たとえば銅、または金（Ａｕ）を含む材料からなる。

保護層４０は、図５および図６に示すように、第１絶縁層１１の第１裏面１１Ｂと、複数の第１配線層２１とを覆っている。半導体装置Ａ１０を配線基板に実装した際、保護層４０は、当該配線基板に対向する。保護層４０は、電気絶縁性を有する。保護層４０は、たとえばポリイミドを含む材料からなる。図２および図８に示すように、保護層４０は、複数の開口４１を有する。複数の開口４１は、保護層４０を厚さ方向ｚに貫通している。複数の第１配線層２１の各々の一部は、複数の開口４１のいずれかで保護層４０から露出している。

複数の端子５０は、図３および図８に示すように、保護層４０の複数の開口４１から露出する複数の第１配線層２１の一部に対して個別に接合されている。複数の端子５０は、半導体装置Ａ１０を配線基板に実装するために利用される。複数の端子５０は、保護層４０から厚さ方向ｚに向けて突出している。図８に示すように、半導体装置Ａ１０が示す例においては、複数の端子５０の各々は、基部５１およびバンプ部５２を有する。基部５１は、複数の第１配線層２１のいずれかの一部に接している。基部５１は、第１絶縁層１１の第１裏面１１Ｂから厚さ方向ｚに離れる向きにおいて、ニッケル（Ｎｉ）層、パラジウム層（Ｐｄ）、金層の順に積層された複数の金属層からなる。ここで、これらの金属層のうち、パラジウム層は設けなくてもよい。バンプ部５２は、基部５１および保護層４０の双方に接している。バンプ部５２は、保護層４０から厚さ方向ｚに向けて突出する部分を含む。バンプ部５２は、錫（Ｓｎ）を含む材料からなる。バンプ部５２は、たとえば鉛フリーハンダからなる。

次に、図１０〜図１８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。ここで、図１０〜図１８（ただし、図１３および図１５を除く。）の断面位置は、図５の断面位置と同一である。

最初に、図１０に示すように、半導体素子３０の複数のパッド３１に対して複数の電極３３を個別に形成する。複数のパッド３１は、半導体素子３０の厚さ方向ｚのいずれかの側に設けられている。半導体装置Ａ１０においては、先述のとおり、複数のパッド３１は、主面３０Ａに設けられている。複数の電極３３の各々は、キャピラリ８９を用いたワイヤボンディングにより形成される。複数の電極３３の各々は、ボールボンディング部８０を含む。ボールボンディング部８０が、複数の電極３３の各々に含まれるバンプ部３３１に相当する。ボールボンディング部８０は、ワイヤボンディングにおいて最初に形成される円盤状の接合部である。複数のパッド３１の各々に対してキャピラリ８９を押し当てた後、キャピラリ８９から送り出された銅などの金属材料を当該パッド３１に接合させることによって、ボールボンディング部８０が形成される。

次いで、図１１に示すように、半導体素子３０を絶縁層８１に埋め込む。絶縁層８１は、熱硬化性の合成樹脂と、複数の配線層８２（詳細は後述）の一部を組成する金属元素が含有された添加剤とを含む材料からなる。当該合成樹脂は、エポキシ樹脂、またはポリイミドである。絶縁層８１は、コンプレッション成形により形成される。この際、半導体素子３０の複数の電極３３の各々の一部が、絶縁層８１の表面８１Ａから露出するようにする。表面８１Ａは、厚さ方向ｚにおいて半導体素子３０の主面３０Ａと同じ側を向く。

次いで、図１２〜図１５に示すように、複数の電極３３につながる複数の配線層８２を形成する。複数の配線層８２が、半導体装置Ａ１０の複数の第１配線層２１に相当する。複数の配線層８２を形成する工程では、絶縁層８１に下地層８２Ａを析出させる工程と、下地層８２Ａを覆うめっき層８２Ｂを形成する工程とを含む。

まず、図１３に示すように、絶縁層８１に下地層８２Ａを析出させる。下地層８２Ａは、絶縁層８１に含まれる添加剤に含有された金属元素により組成される。本工程では、図１２に示すように、複数の溝部８１１を絶縁層８１に形成する。複数の溝部８１１の各々は、絶縁層８１の表面８１Ａから凹み、かつ複数の電極３３のいずれかにつながっている。複数の溝部８１１は、複数の電極３３の位置をカメラにより画像認識しつつ、絶縁層８１にレーザ照射を行うことにより形成される。絶縁層８１におけるレーザの照射位置は、画像認識により得られた複数の電極３３の位置情報に基づき、逐一補正される。当該レーザは、波長が３５５ｎｍ、かつビームの直径が１７μｍの紫外線レーザである。絶縁層８１にレーザ照射を行うことにより、絶縁層８１に含まれる添加剤に含有された金属元素が励起される。これにより、複数の溝部８１１を覆う下地層８２Ａが形成される。

次いで、図１５に示すように、下地層８２Ａを覆うめっき層８２Ｂを形成する。めっき層８２Ｂは、銅を含む材料からなる。めっき層８２Ｂは、無電解めっき、もしくは電解めっき、またはこれらの併用により形成される。この際、めっき層８２Ｂが複数の電極３３につながるようにする。これにより、図１４に示すように、複数の溝部８１１の各々には、複数の配線層８２が形成される。以上により、複数の配線層８２の形成が完了する。

次いで、図１６に示すように、絶縁層８１の上に積層され、かつ複数の配線層８２を覆う保護層８３を形成する。保護層８３は、厚さ方向ｚに貫通する複数の開口８３１を有する。まず、スピンコータを用いて絶縁層８１の表面８１Ａと、複数の配線層８２とに感光性ポリイミドを塗布する。次いで、フォトリソグラフィパターニングにより、複数の開口８３１を当該感光性ポリイミドに形成する。これにより、複数の配線層８２の各々の一部が、複数の開口８３１のいずれかで保護層８３から露出する。

次いで、図１７に示すように、保護層８３の複数の開口８３１で当該保護層８３から露出する複数の配線層８２の一部に対して、個別に接合された複数の端子５０を形成する。まず、図８に示す複数の端子５０の基部５１を形成する。基部５１は、無電解めっきにより形成される。次いで、図８に示す複数の端子５０のバンプ部５２を形成する。バンプ部５２は、鉛フリーハンダなど錫を含む導電材料をリフローにより溶融させた後、冷却により固化させることにより形成される。以上により、複数の端子５０の形成がなされる。

最後に、図１８に示すように、絶縁層８１および保護層８３を切断線ＣＬに沿ってダイシングブレードなどで切断することにより、複数の個片に分割する。当該個片は、１つの半導体素子３０と、これにつながる複数の配線層８２とが含まれるようにする。本工程により個片となった絶縁層８１および保護層８３が、半導体装置Ａ１０の第１絶縁層１１および保護層４０に相当する。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。

次に、半導体装置Ａ１０の作用効果について説明する。

半導体装置Ａ１０は、半導体素子３０のパッド３１と、第１配線層２１とにつながるとともに、パッド３１から厚さ方向ｚに突出する電極３３を備える。電極３３は、パッド３１に接合され、かつ厚さ方向ｚに向けて膨出するバンプ部３３１を含む。厚さ方向ｚに沿って視て、バンプ部３３１の中心における厚さ方向ｚの寸法ｔ１は、バンプ部３３１の端縁における厚さ方向ｚの寸法ｔ２と異なる。

ここで、図１０に示すように、半導体装置Ａ１０の製造方法に関し、半導体素子３０に対して電極３３を形成する工程では、電極３３は、ワイヤボンディングにより形成される。電極３３は、当該ワイヤボンディングにより形成されるボールボンディング部８０である。ボールボンディング部８０が、バンプ部３３１に相当する。厚さ方向ｚに対するボールボンディング部８０の断面積は、比較的大とすることができる。さらに、ボールボンディング部８０は、これと同一体積の金属体を電解めっきで形成するよりも短時間で形成することができる。あわせて、ボールボンディング部８０を収容するための開口を絶縁層８１に設けることが不要となる。したがって、半導体装置Ａ１０によれば、半導体装置Ａ１０の製造効率の低下を抑制しつつ、半導体素子３０に比較的大きな電流を流すことが可能となる。

複数の電極３３の各々のバンプ部３３１において、厚さ方向ｚに沿って視て、バンプ部３３１の中心における厚さ方向ｚの寸法ｔ１は、バンプ部３３１の端縁における厚さ方向ｚの寸法ｔ２よりも大である。バンプ部３３１は、ワイヤボンディングにより形成されたボールボンディング部８０に相当するため、このような構成であることがバンプ部３３１の厚さ方向ｚの寸法を、より大とすることが容易である。これにより、半導体素子３０の主面３０Ａから第１絶縁層１１の第１裏面１１Ｂに至る第１絶縁層１１の厚さ方向ｚの寸法が、より大となる。このことは、半導体装置Ａ１０の絶縁耐圧の確保を図る上で好ましい。

半導体装置Ａ１０の製法方法に関し、配線層８２を形成する工程では、下地層８２Ａを絶縁層８１に析出させる工程を含む。本工程では、絶縁層８１には、溝部８１１が形成される。溝部８１１は、レーザ照射により形成される。これにより、溝部８１１を覆う下地層８２Ａが析出される。したがって、レーザ照射により配線層８２のパターニングを自在に行うことができる。

半導体装置Ａ１０の製造方法に関し、配線層８２を形成する工程では、下地層８２Ａを覆うめっき層８２Ｂを形成する工程を含む。本工程において、めっき層８２Ｂを無電解めっきにより形成すると、当該めっき層８２Ｂを電解めっきにより形成する場合と比較して、当該電解めっきを行うために必要な導電経路を絶縁層８１の表面８１Ａに設けることが不要となる。したがって、配線層８２を、より効率よく形成することができる。

半導体装置Ａ１０においては、保護層４０および端子５０を備える。保護層４０は、第１絶縁層１１の第１裏面１１Ｂと、第１配線層２１とを覆っている。保護層４０は、第１配線層２１の一部が当該保護層４０から露出する開口４１を有する。端子５０は、開口４１で保護層４０から露出する第１配線層２１の一部に接合され、かつ保護層４０から厚さ方向ｚに突出している。これにより、半導体装置Ａ１０を配線基板に実装する際、当該配線基板に対する半導体装置Ａ１０の位置決めの精度の向上を図ることができる。

さらに、錫を含む材料からなる端子５０を採用することによって、半導体装置Ａ１０を配線基板に実装する際、リフローにより端子５０の少なくとも一部が溶融する。これにより、当該配線基板に対する半導体装置Ａ１０の位置ずれが自己修復される効果（セルフアライメント効果）を得ることができる。

〔第２実施形態〕
図１９〜図２１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。

半導体装置Ａ２０においては、複数の電極３３の各々の構成が、先述した半導体装置Ａ１０の当該構成と異なる。ここで、図１９の断面位置は、半導体装置Ａ１０を示す図５の断面位置と同一である。図２０の断面位置は、半導体装置Ａ１０を示す図６の断面位置と同一である。

図１９〜図２１に示すように、複数の電極３３の各々のバンプ部３３１は、複数の領域３３１Ａを含む。複数の領域３３１Ａは、厚さ方向ｚに積層されている。半導体装置Ａ２０においては、複数の電極３３の各々のバンプ部３３１は、３つの領域３３１Ａにより構成されている。

＜第１変形例＞
図２２に基づき、本発明の第２実施形態の第１変形例にかかる半導体装置Ａ２１について説明する。半導体装置Ａ２１においては、複数の電極３３の各々の構成が、先述した半導体装置Ａ１０の当該構成と異なる。

図２２に示すように、複数の電極３３の各々は、バンプ部３３１に加えて延出部３３２を含む。延出部３３２は、バンプ部３３１から第１絶縁層１１の第１裏面１１Ｂに向けて延びている。延出部３３２の先端３３２Ａが、複数の第１配線層２１のいずれかにつながっている。

図２２に示すように、複数の電極３３の各々は、バンプ部３３１に加えて延出部３３２を含む。延出部３３２は、バンプ部３３１から第１絶縁層１１の第１裏面１１Ｂに向けて延びている。延出部３３２の先端３３２Ａが、複数の第１配線層２１のいずれかにつながっている。延出部３３２に厚さ方向ｚに対して直交する方向の最大寸法ｄ２は、バンプ部３３１の厚さ方向ｚに対して直交する方向の寸法ｄ１よりも小である。

＜第２変形例＞
図２３に基づき、本発明の第２実施形態の第２変形例にかかる半導体装置Ａ２２について説明する。半導体装置Ａ２２においては、複数の電極３３の各々の構成が、先述した半導体装置Ａ２１の当該構成と異なる。

図２３に示すように、複数の電極３３の各々において、複数の第１配線層２１のいずれかにつながる延出部３３２の先端３３２Ａは、バンプ部３３１に向けて屈曲したループ状をなしている。

次に、半導体装置Ａ２０の作用効果について説明する。

半導体装置Ａ２０は、半導体素子３０のパッド３１と、第１配線層２１とにつながるとともに、パッド３１から厚さ方向ｚに突出する電極３３を備える。電極３３は、パッド３１に接合され、かつ厚さ方向ｚに向けて膨出するバンプ部３３１を含む。厚さ方向ｚに沿って視て、バンプ部３３１の中心における厚さ方向ｚの寸法ｔ１は、バンプ部３３１の端縁における厚さ方向ｚの寸法ｔ２と異なる。したがって、半導体装置Ａ２０によっても、半導体装置Ａ２０の製造効率の低下を抑制しつつ、半導体素子３０に比較的大きな電流を流すことが可能となる。

半導体装置Ａ２０においては、複数の電極３３の各々のバンプ部３３１は、厚さ方向ｚに積層された複数の領域３３１Ａを含む。半導体装置Ａ２１および半導体装置Ａ２２の各々においては、複数の電極３３の各々は、バンプ部３３１から第１絶縁層１１の第１裏面１１Ｂに向けて延びる延出部３３２を含む。延出部３３２が、第１配線層２１につながっている。これらの構成により、複数の電極３３の各々の厚さ方向ｚの寸法を、さらに大とすることが容易である。これにより、半導体素子３０の主面３０Ａから第１裏面１１Ｂに至る第１絶縁層１１の厚さ方向ｚの寸法がさらに大となるため、半導体装置Ａ２０の絶縁耐圧の向上を図ることができる。

さらに、半導体装置Ａ２２の複数の電極３３の各々においては、第１配線層２１につながる延出部３３２の部分（図２３に示す先端３３２Ａ）が、バンプ部３３１に向けて屈曲したループ状をなしている。このような延出部３３２の構成によれば、第１配線層２１に対する当該延出部３３２の接触面積を、より大とすることができる。このことは、複数の電極３３の各々に、より大きな電流を流す上で好適である。

〔第３実施形態〕
図２４〜図３０に基づき、本発明の第３実施形態にかかる半導体装置Ａ３０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。

半導体装置Ａ３０においては、第２絶縁層１２、および複数の第２配線層２２をさらに備えることと、保護層４０、および複数の端子５０の構成とが、先述した半導体装置Ａ１０に対して異なる。ここで、図２４は、理解の便宜上、第１絶縁層１１を透過している。図２６は、理解の便宜上、保護層４０、および複数の端子５０を透過している。

第２絶縁層１２は、図２７および図２８に示すように、第１絶縁層１１の第１裏面１１Ｂに接して配置されている。第２絶縁層１２は、熱硬化性の合成樹脂と、複数の第２配線層２２の各々の一部（後述する第２下地層２２Ａ）を組成する金属元素が含有された添加剤とを含む材料からなる。当該合成樹脂は、たとえば、エポキシ樹脂、またはポリイミドである。第２絶縁層１２は、対向面１２Ａ、第２裏面１２Ｂ、および複数の第２端面１２Ｃを有する。対向面１２Ａおよび第２裏面１２Ｂは、厚さ方向ｚにおいて互いに反対側を向く。これらのうち対向面１２Ａは、第１裏面１１Ｂに接している。複数の第２端面１２Ｃは、対向面１２Ａおよび第２裏面１２Ｂにつながっている。複数の第２端面１２Ｃの各々は、第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれかを向く。複数の第２端面１２Ｃの各々は、第１絶縁層１１の複数の第１端面１１Ｃのいずれかと面一である。

図２４、図２６および図２９に示すように、第２絶縁層１２は、複数の貫通部１２２を有する。複数の貫通部１２２の各々は、厚さ方向ｚにおいて対向面１２Ａが位置する側から第２裏面１２Ｂが位置する側に至るとともに、第２絶縁層１２を厚さ方向ｚに貫通している。複数の貫通部１２２の各々は、第２絶縁層１２の複数の内周面１２２Ａのいずれかにより規定されている。複数の内周面１２２Ａの各々は、対向面１２Ａに対して傾斜している。複数の内周面１２２Ａの各々は、厚さ方向ｚにおいて第２裏面１２Ｂが位置する側から対向面１２Ａが位置する側にかけて当該内周面１２２Ａが規定する複数の貫通部１２２のいずれかに向けて倒れる姿勢をとる。したがって、複数の貫通部１２２の各々の厚さ方向ｚに対する横断面積は、対向面１２Ａが位置する側から第２裏面１２Ｂが位置する側に向かうほど、徐々に大である。

図２６、図２９および図３０に示すように、第２絶縁層１２は、複数の第２溝部１２１を有する。複数の第２溝部１２１の各々は、第２裏面１２Ｂから厚さ方向ｚに向けて凹んでいる。複数の第２溝部１２１の各々は、複数の貫通部１２２のいずれかにつながっている。図２４に示すように、複数の第２溝部１２１の各々は、厚さ方向ｚに対して直交する方向に沿って延びている。図２８に示すように、複数の第２溝部１２１の各々の一対の側面は、第２裏面１２Ｂに対して傾斜している。複数の第２溝部１２１の各々において、当該一対の側面と、当該第２溝部１２１の底面との境界における当該第２溝部１２１の幅ｂ３は、当該一対の側面と、第２裏面１２Ｂとの境界における当該第２溝部１２１の幅ｂ４よりも小である。

複数の第２配線層２２は、図２７および図２８に示すように、第２絶縁層１２に配置されている。複数の第２配線層２２は、複数の第１配線層２１とともに、半導体装置Ａ１０が実装される配線基板と、半導体素子３０との導電経路の一部をなしている。複数の第２配線層２２の各々は、主部２２１および連絡部２２２を含む。図２４、図２６および図２９に示すように、連絡部２２２は、第２絶縁層１２の複数の貫通部１２２のいずれかに収容されている。連絡部２２２は、当該貫通部１２２を規定する複数の内周面１２２Ａのいずれかに接している。連絡部２２２は、複数の第１配線層２１のいずれかにつながっている。図２６〜図２８に示すように、主部２２１は、複数の第２配線層２２のいずれかの連絡部２２２につながり、かつ第２絶縁層１２において第２裏面１２Ｂが位置する側に配置されている。より具体的には、主部２２１は、第２絶縁層１２の複数の第２溝部１２１のいずれかに配置されている。主部２２１は、当該第２溝部１２１に接している。図２９および図３０に示すように、半導体装置Ａ２０においては、複数の第２配線層２２の各々の主部２２１の一部が、複数の第２溝部１２１のいずれかからはみ出している。

図２４および図２６に示すように、厚さ方向ｚに沿って視て、複数の第２配線層２２の各々の連絡部２２２の少なくとも一部が、複数の第１配線層２１のいずれかに重なっている。図２６に示すように、厚さ方向ｚに沿って視て、複数の第２配線層２２の各々の主部２２１は、複数の第１配線層２１のいずれかに重なる部分を含むとともに、当該第１配線層２１が延びる方向とは異なる方向に沿って延びている。

図２９に示すように、複数の第２配線層２２の各々の連絡部２２２および主部２２１は、第２下地層２２Ａおよび第２めっき層２２Ｂを有する。第２下地層２２Ａは、第２絶縁層１２に含まれる添加剤に含有された金属元素により組成される。第２下地層２２Ａは、第２絶縁層１２に接している。第２絶縁層１２の複数の内周面１２２Ａの各々は、複数の第２配線層２２のいずれかの連絡部２２２をなす第２下地層２２Ａに覆われている。第２めっき層２２Ｂは、複数の第２配線層２２のいずれかの第２下地層２２Ａを覆っている。第２めっき層２２Ｂは、たとえば銅を含む材料からなる。複数の第２配線層２２の各々の連絡部２２２において、第２めっき層２２Ｂが、複数の第１配線層２１のいずれかに接している。図３０に示すように、複数の第２配線層２２の各々の主部２２１の第２めっき層２２Ｂは、厚さ方向ｚに向けて凹む第２凹部２２Ｃを有する。第２凹部２２Ｃは、第２絶縁層１２の複数の第２溝部１２１のいずれかが延びる方向に沿って延びている。

図２７および図２８に示すように、保護層４０は、第２絶縁層１２の第２裏面１２Ｂと、複数の第２配線層２２の主部２２１とを覆っている。半導体装置Ａ２０を配線基板に実装した際、保護層４０は、当該配線基板に対向する。複数の第２配線層２２の各々の主部２２１の一部は、複数の開口４１のいずれかで保護層４０から露出している。図２５に示すように、複数の端子５０は、複数の開口４１から露出する複数の第２配線層２２の主部２２１の一部に対して個別に接合されている。

次に、半導体装置Ａ３０の作用効果について説明する。

半導体装置Ａ３０は、半導体素子３０のパッド３１と、第１配線層２１とにつながるとともに、パッド３１から厚さ方向ｚに突出する電極３３を備える。電極３３は、パッド３１に接合され、かつ厚さ方向ｚに向けて膨出するバンプ部３３１を含む。厚さ方向ｚに沿って視て、バンプ部３３１の中心における厚さ方向ｚの寸法ｔ１は、バンプ部３３１の端縁における厚さ方向ｚの寸法ｔ２と異なる。したがって、半導体装置Ａ３０によっても、半導体装置Ａ３０の製造効率の低下を抑制しつつ、半導体素子３０に比較的大きな電流を流すことが可能となる。

半導体装置Ａ３０は、対向面１２Ａ、第２裏面１２Ｂおよび貫通部１２２を有する第２絶縁層１２と、主部２２１および連絡部２２２を有する第２配線層２２とをさらに備える。対向面１２Ａは、第１絶縁層１１の第１裏面１１Ｂに接している。連絡部２２２は、貫通部１２２に収容され、かつ第１配線層２１につながっている。主部２２１は、連絡部２２２につながり、かつ第２絶縁層１２において第２裏面１２Ｂが位置する側に配置されている。第１配線層２１は、第２絶縁層１２に覆われている。厚さ方向ｚに沿って視て、連絡部２２２の少なくとも一部が、第１配線層２１に重なっている。これにより、半導体装置Ａ３０において、第１配線層２１と第２配線層２２との導通経路の短絡が生じることなく、厚さ方向ｚに沿って視て、主部２２１が、第１配線層２１に重なる配置形態をとることができる。したがって、半導体装置Ａ３０によれば、半導体装置Ａ１０よりも複雑な導通経路を構成することができる。

本発明は、先述した実施形態に限定されるものではない。先述した実施形態の各々が複数の半導体素子３０を備える構成でもよい。複数の半導体素子３０の各々の種類は、要求される用途や機能に応じて自在に選定できる。さらに、先述した実施形態は、いずれも外形が厚さ方向ｚに沿って視て矩形状であるが、これらの外形は矩形状に限定されず、たとえば円形状や六角形状でもよい。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。

Ａ１０，Ａ２０，Ａ２１，Ａ２２，Ａ３０：半導体装置
１１：第１絶縁層
１１Ａ：頂面
１１Ｂ：第１裏面
１１Ｃ：第１端面
１１１：第１溝部
１２：第２絶縁層
１２Ａ：対向面
１２Ｂ：第２裏面
１２Ｃ：第２端面
１２１：第２溝部
１２２：貫通部
１２２Ａ：内周面
２１：第１配線層
２１Ａ：第１下地層
２１Ｂ：第１めっき層
２１Ｃ：第１凹部
２１Ｄ：凸部
２２：第２配線層
２２Ａ：第２下地層
２２Ｂ：第２めっき層
２２Ｃ：第２凹部
２２１：主部
２２２：連絡部
３０：半導体素子
３１：パッド
３２：パッシベーション膜
３３：電極
３３１：パッド
３３１Ａ：領域
３３２：延出部
３３２Ａ：先端
４０：保護層
４１：開口
５０：端子
５１：基部
５２：バンプ部
８０：ボールボンディング部
８１：絶縁層
８１Ａ：表面
８１１：溝部
８２：配線層
８２Ａ：下地層
８２Ｂ：めっき層
８３：保護層
８３１：開口
ｔ１，ｔ２：寸法
ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４：幅
ｄ１：寸法
ｄ２：最大寸法
ｚ：厚さ方向
ｘ：第１方向
ｙ：第２方向

Claims

厚さ方向を向く主面に設けられたパッドを有する半導体素子と、
前記パッドにつながり、かつ前記パッドから前記厚さ方向に向けて突出する電極と、
前記厚さ方向において前記主面と同じ側を向く第１裏面を有するとともに、前記半導体素子および前記電極を覆い、かつ前記第１裏面から前記電極の一部が露出する第１絶縁層と、
前記電極につながり、かつ前記第１絶縁層において前記第１裏面が位置する側に配置された第１配線層と、を備え、
前記電極は、前記パッドに接合され、かつ前記厚さ方向に向けて膨出するバンプ部を含み、
前記厚さ方向に沿って視て、前記バンプ部の中心における前記厚さ方向の寸法が、前記バンプ部の端縁における前記厚さ方向の寸法と異なることを特徴とする、半導体装置。
前記厚さ方向に沿って視て、前記バンプ部の中心における前記厚さ方向の寸法は、前記バンプ部の端縁における前記厚さ方向の寸法よりも大である、請求項１に記載の半導体装置。
前記バンプ部は、複数の領域を含み、
前記複数の領域が前記厚さ方向に積層されている、請求項１または２に記載の半導体装置。
前記電極は、前記バンプ部から前記第１裏面に向けて延びる延出部を含み、
前記延出部が、前記第１配線層につながっている、請求項１または２に記載の半導体装置。
前記第１配線層につながる前記延出部の部分は、前記バンプ部に向けて屈曲したループ状をなしている、請求項４に記載の半導体装置。
前記延出部の前記厚さ方向に対して直交する方向の最大寸法は、前記バンプ部の前記厚さ方向に対して直交する方向の寸法よりも小である、請求項４に記載の半導体装置。
前記第１絶縁層は、熱硬化性の合成樹脂と、金属元素が含有された添加剤と、を含む材料からなり、
前記第１配線層は、前記第１絶縁層に接する第１下地層と、前記第１下地層を覆う第１めっき層と、を有し、
前記第１下地層は、その組成に前記金属元素を含み、
前記第１めっき層は、前記電極に接している、請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体装置。
前記第１絶縁層は、前記第１裏面から前記厚さ方向に向けて凹む溝部を有し、
前記溝部は、前記電極につながり、
前記溝部には、前記第１配線層が配置されている、請求項７に記載の半導体装置。
前記第１配線層は、前記厚さ方向に向けて凹む凹部を有し、
前記凹部は、前記溝部が延びる方向に沿って延びている、請求項８に記載の半導体装置。
前記第１裏面および前記第１配線層を覆う保護層をさらに備え、
前記保護層は、前記厚さ方向に貫通する開口を有し、
前記第１配線層の一部が、前記開口で前記保護層から露出している、請求項１ないし９のいずれかに記載の半導体装置。
端子をさらに備え、
前記端子は、前記開口で前記保護層から露出する前記第１配線層の一部に接合され、
前記端子は、前記保護層から前記厚さ方向に向けて突出している、請求項１０に記載の半導体装置。
前記端子は、錫を含む材料からなる、請求項１１に記載の半導体装置。
前記厚さ方向において互いに反対側を向く対向面および第２裏面と、前記厚さ方向において前記対向面が位置する側から前記第２裏面が位置する側に至る貫通部と、を有するとともに、前記対向面が前記第１裏面に接して配置された第２絶縁層と、
前記貫通部に収容され、かつ前記第１配線層につながる連絡部と、前記連絡部につながり、かつ前記第２絶縁層において前記第２裏面が位置する側に配置された主部と、を含む第２配線層と、をさらに備え、
前記第１配線層は、前記第２絶縁層に覆われ、
前記厚さ方向に沿って視て、前記貫通部の少なくとも一部が、前記第１配線層に重なっている、請求項７ないし９のいずれかに記載の半導体装置。
前記厚さ方向に沿って視て、前記主部は、前記第１配線層に重なる部分を含むとともに、前記第１配線層が延びる方向とは異なる方向に沿って延びている、請求項１３に記載の半導体装置。
前記第２絶縁層は、熱硬化性の合成樹脂と、前記金属元素が含有された添加剤と、を含む材料からなり、
前記第２配線層は、前記第２絶縁層に接する第２下地層と、前記第２下地層を覆う第２めっき層と、を有し、
前記第２下地層は、その組成に前記金属元素を含み、
前記第２めっき層は、前記第１配線層に接している、請求項１４に記載の半導体装置。
前記第２絶縁層は、前記貫通部を規定する内周面を有し、
前記内周面は、前記連絡部をなす前記第２下地層に覆われ、かつ前記対向面に対して傾斜し、
前記貫通部の前記厚さ方向に対する横断面積は、前記対向面が位置する側から前記第２裏面が位置する側に向かうほど、徐々に大である、請求項１５に記載の半導体装置。
厚さ方向のいずれかの側に設けられたパッドを有する半導体素子に対して、前記パッドから前記厚さ方向に向けて突出する電極を形成する工程と、
前記電極の一部が露出するように、前記半導体素子を絶縁層に埋め込む工程と、
前記電極につながる配線層を前記絶縁層の上に形成する工程と、を備え、
前記電極を形成する工程では、ワイヤボンディングにより前記電極が形成され、
前記電極は、前記ワイヤボンディングにより形成されるボールボンディング部を含むことを特徴とする、半導体装置の製造方法。
前記絶縁層は、熱硬化性の合成樹脂と、前記配線層の一部を組成する金属元素が含有された添加剤と、を含む材料からなり、
前記配線層を形成する工程では、前記金属元素を含む下地層を前記絶縁層に析出させる工程と、前記下地層を覆うめっき層を形成する工程と、を含み、
前記下地層を析出させる工程では、前記絶縁層の表面から凹み、かつ前記電極につながる溝部をレーザ照射により前記絶縁層に形成することによって、前記溝部を覆う前記下地層が前記絶縁層に析出され、
前記めっき層を形成する工程では、無電解めっき、もしくは電解めっき、またはこれらの併用により前記めっき層が形成される、請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。