JP2023142146A - Package substrate and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はパッケージ基板、半導体装置に関する。 The present invention relates to a package substrate and a semiconductor device.
半導体装置としてのBGA(ball grid array)パッケージにおいては、BGA基板(パッケージ基板)の表面に半導体チップの裏面を対向した状態で、BGA基板(パッケージ基板)に半導体チップが搭載される。ここで、半導体チップのGND(グランド)電圧を安定させる手法として、半導体チップの裏面から銀ペーストを通じてBGA基板内配線への導電をとる方法がある。この手法を用いる場合、導電を確保するためにBGA基板表面のソルダーレジスト(SR)を一部開口し、この開口から半導体チップ裏面に対向する最上層配線の銅パターンを露出させる技術が知られている(特許文献1)。 In a BGA (ball grid array) package as a semiconductor device, a semiconductor chip is mounted on a BGA substrate (package substrate) with the back surface of the semiconductor chip facing the front surface of the BGA substrate (package substrate). Here, as a method for stabilizing the GND (ground) voltage of the semiconductor chip, there is a method of conducting electricity from the back surface of the semiconductor chip to the wiring in the BGA substrate through silver paste. When using this method, there is a known technique in which a part of the solder resist (SR) on the surface of the BGA substrate is opened to ensure conductivity, and the copper pattern of the top layer wiring facing the back surface of the semiconductor chip is exposed through this opening. (Patent Document 1).
ここで、高電圧で高速応答するデバイス等を動作させる際は、GND電圧の安定確保が求められる。これを確保できない場合、デバイス動作における電気特性の不具合が発生する恐れがある。
GNDレベル安定性向上のためには、BGA基板表面においてソルダーレジストの開口面積を増やすことが有効である。また、銀ペーストはソルダーレジストと密着性を有している。
Here, when operating a device or the like that responds quickly at high voltage, it is required to ensure a stable GND voltage. If this cannot be ensured, there is a risk that defects in electrical characteristics will occur in device operation.
In order to improve the stability of the GND level, it is effective to increase the opening area of the solder resist on the surface of the BGA substrate. Moreover, the silver paste has adhesiveness to the solder resist.
しかし、銀ペーストはソルダーレジストとの密着性に比べて、銅や表面めっきとの密着性に限界がある。このため、ソルダーレジストの開口面積を増やし過ぎると、BGA基板と銀ペーストとの密着性が低下し、銅と銀ペーストとの接触箇所を起点として剥離が発生する可能性がある。 However, silver paste has a limited adhesion with copper and surface plating compared to its adhesion with solder resist. Therefore, if the opening area of the solder resist is increased too much, the adhesion between the BGA substrate and the silver paste will decrease, and peeling may occur starting from the contact point between the copper and the silver paste.
つまり、半導体チップのGNDレベル安定性向上するために、ソルダーレジストの開口面積を増加させた場合、銀ペーストとソルダーレジストとの密着性が低下するため、荷重印加時に剥離が生じる、例えば、実装のリフロー時等にデラミネーションの発生へつながる等の不具合が発生する可能性があった。このため、半導体チップのGNDレベル安定性向上と、半導体チップとBGA基板との間のデラミネーション発生抑制とを、同時に実現したいという要求がある。 In other words, when the opening area of the solder resist is increased in order to improve the stability of the GND level of the semiconductor chip, the adhesion between the silver paste and the solder resist decreases, resulting in peeling when a load is applied. There is a possibility that problems such as delamination may occur during reflow. Therefore, there is a demand for simultaneously improving the stability of the GND level of the semiconductor chip and suppressing the occurrence of delamination between the semiconductor chip and the BGA substrate.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、半導体チップのGNDレベル安定性向上と、デラミネーション発生防止による動作安定性向上とを、同時に実現可能なパッケージ基板、半導体装置を提供するという目的を達成しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a package substrate and a semiconductor device that can simultaneously improve the stability of the GND level of a semiconductor chip and improve the operational stability by preventing the occurrence of delamination. It is an attempt to achieve a goal.
本発明の一態様に係るパッケージ基板は、
裏面を所定の電位にした半導体チップを前記裏面に対向する表面に固定するパッケージ基板であって、
前記所定の電位とする配線層と、
前記配線層の上面に積層されて前記半導体チップの裏面と対向する位置に前記配線層の一部が露出する複数の開口部が形成されている絶縁層と、
前記開口部からそれぞれ露出する前記配線層の上面に設けられ、前記絶縁層の表面よりも前記半導体チップの裏面に近接する頂部を有する複数の導電性バンプと、
を有する、
ことにより上記課題を解決した。
A package substrate according to one embodiment of the present invention includes:
A package substrate on which a semiconductor chip with a back surface at a predetermined potential is fixed to a surface opposite to the back surface,
a wiring layer having the predetermined potential;
an insulating layer that is laminated on the upper surface of the wiring layer and has a plurality of openings that expose parts of the wiring layer at positions facing the back surface of the semiconductor chip;
a plurality of conductive bumps provided on the upper surface of the wiring layer each exposed from the opening and having a top portion closer to the back surface of the semiconductor chip than the front surface of the insulating layer;
has,
This solved the above problem.
本発明の他の態様に係る半導体装置は、
上記のパッケージ基板と、
前記半導体チップと、
前記半導体チップの裏面と、前記導電性バンプの前記頂部および前記絶縁層の表面と、を固定する導電性接着剤と、
を有する、
ことができる。
A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes:
The above package board,
the semiconductor chip;
a conductive adhesive that fixes the back surface of the semiconductor chip, the top of the conductive bump and the surface of the insulating layer;
has,
be able to.
本発明によれば、GNDレベル安定性向上と、デラミネーション発生に起因する動作安定性向上とを、同時に実現可能なパッケージ基板、半導体装置を提供することができるという効果を奏することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a package substrate and a semiconductor device that can simultaneously improve GND level stability and improve operational stability due to the occurrence of delamination. .
以下、本発明に係るパッケージ基板、半導体装置の第1実施形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態におけるパッケージ基板を示す上面図である。図2は、本実施形態におけるパッケージ基板を示す断面図である。図において、符号1は、パッケージ基板である。
Hereinafter, a first embodiment of a package substrate and a semiconductor device according to the present invention will be described based on the drawings.
FIG. 1 is a top view showing a package substrate in this embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the package substrate in this embodiment. In the figure,
本実施形態に係るパッケージ基板1は、図1,図2に示すように、BGA基板である。り矩形のパッケージ基板1の裏面1bに外部端子としてのハンダボール(ボール)2が配置されるものである。パッケージ基板1は、その内部および表面ならびに裏面付近に信号用配線あるいは接続用配線などの複数の配線層3や、スルーホール等の縦配線3cなどが設置されている。
The
パッケージ基板1は、ハンダボール(ボール)2とは逆側の表面1aに、後述する半導体チップ11を載置して接続する。パッケージ基板1は、表面1aに最も近接する上接続配線層(配線層)3aに半導体チップ11が接続される。上接続配線層(配線層)3aには、ソルダーレジスト(絶縁層)4が積層されている。ソルダーレジスト(絶縁層)4には開口部41が形成されている。この開口部41から露出した上接続配線層(配線層)3aが半導体チップ11に接続する端子とされる。
A
同様に、パッケージ基板1は、裏面1bに最も近接する下接続配線層(配線層)3bに半導体チップ11が接続される。下接続配線層(配線層)3bには、絶縁層5が積層されている。絶縁層5には、開口部5aが形成されている。この開口部5aから露出した下接続配線層(配線層)3bがハンダボール2に接続する端子とされる。
パッケージ基板1において、配線層3は、上記の上接続配線層(配線層)3a、下接続配線層(配線層)3b、縦配線3c以外にも形成されてよく、その構成は特に限定されないが、本実施形態では他の配線を図示していない。上接続配線層(配線層)3aは、半導体チップ11のGND電圧に設定される。
Similarly, in the
In the
パッケージ基板1の表面1aにおいて、開口部41は、図2に示すように、平面視して半導体チップ11と重なる範囲であるチップ領域(チップエリア)1C内に複数形成される。チップ領域(チップエリア)1Cは、図2に破線で示すように、後述する半導体チップ11の輪郭形状に対応して設定される。チップ領域(チップエリア)1Cの外周近傍には、半導体チップ11の電極と接続するためのボンディングワイヤを接続するボンディング領域(ボンディングエリア)1Dが形成されている。
On the
開口部41は、ソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aに開口する。開口部41は、チップ領域(チップエリア)1Cにおいて、複数が互いに離間して形成される。また、図示していないが、ボンディング領域(ボンディングエリア)1Dにもソルダーレジスト(絶縁層)4に開口部が形成される。
The opening 41 opens on the
本実施形態においては、複数の開口部41はいずれも同じ円形輪郭形状としているが、この輪郭には限定されない。また複数の開口部41はいずれも同じ径寸法としているが、この径寸法も同一でなくてもよい。また、複数の開口部41はいずれも同じ離間距離を有して配置されているが、この距離関係には限定されない。
In this embodiment, the plurality of
開口部41は、ソルダーレジスト(絶縁層)4を厚さ方向に貫通している。開口部41には、上接続配線層(配線層)3aの上面3a1が露出する。開口部41は、ソルダーレジスト(絶縁層)4の厚さ方向全長で同じ輪郭形状を有する。
開口部41は、チップ領域(チップエリア)1Cにおいて、いずれも同じ深さ寸法D1を有する。開口部41の深さ寸法D1は、チップ領域(チップエリア)1Cにおいて、ソルダーレジスト(絶縁層)4の厚さ寸法D1と等しい。
The opening 41 penetrates the solder resist (insulating layer) 4 in the thickness direction. In the
The
すなわち、少なくともチップ領域(チップエリア)1Cの全域において、ソルダーレジスト(絶縁層)4は、厚さ寸法D1が均一に形成される。この構成は、チップ領域(チップエリア)1Cに形成された開口部41の深さ寸法D1が等しく形成されていればよく、これ以外の領域に形成される開口深さに関しては限定されない。パッケージ基板1における構成要素およびその形態は、種々の態様を採用することができる。
That is, the solder resist (insulating layer) 4 is formed to have a uniform thickness D1 over at least the entire chip region (chip area) 1C. In this configuration, it is sufficient that the
開口部41に露出した上接続配線層(配線層)3aには、それぞれ導電性バンプ6が設けられる。
導電性バンプ6は、チップ領域(チップエリア)1Cにおける全ての開口部41に形成されることができる。チップ領域(チップエリア)1Cにおいて、導電性バンプ6を設けていない開口部41があってもよい。チップ領域(チップエリア)1Cにおいて、導電性バンプ6は、少なくとも半数以上の開口部41に形成されることが好ましい。チップ領域(チップエリア)1Cにおいて、導電性バンプ6は、三分の二以上の開口部41に形成されることがより好ましい。
The
また、導電性バンプ6は、チップ領域(チップエリア)1Cにおいて、その周縁に沿って配置される開口部41には形成されていることが好ましい。導電性バンプ6は、チップ領域(チップエリア)1Cにおいて、その中心付近に配置される開口部41には形成されていることが好ましい。
Furthermore, it is preferable that the
導電性バンプ6の下端6bは、開口部41に露出した上接続配線層(配線層)3aの上面3a1に接触する。
導電性バンプ6は、開口部41から厚さ方向に突出する。つまり、導電性バンプ6の頂部6aは、開口部41から厚さ方向に突出した位置に形成される。導電性バンプ6の頂部6aは、ソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aから所定の突出高さ(高さ)D2で厚さ方向に突出した位置に形成される。導電性バンプ6の頂部6aは、ソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aよりも、後述する半導体チップ11の裏面10bに近接する。
The
The
パッケージ基板1の厚さ方向において、導電性バンプ6の頂部6aがソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aより、後述する半導体チップ11の裏面11bに向けて突出する突出高さD2が、開口部41の深さD1よりも小さい。つまり、
D2 ≦ D1
であることが好ましい。
In the thickness direction of the
D2 ≦ D1
It is preferable that
なお、複数の導電性バンプ6の突出高さD2は、いずれも等しくすることができる。あるいは、複数の導電性バンプ6の突出高さD2は、すくなくともソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aから導電性バンプ6が突出しているが、これらの平均値として形成することができる。
Note that the protrusion heights D2 of the plurality of
パッケージ基板1の厚さ方向に見て、導電性バンプ6の輪郭が、ソルダーレジスト(絶縁層)4に形成された開口部41の輪郭よりも小さいかまたは同じである。ここで、導電性バンプ6の輪郭とは、パッケージ基板1を平面視した際の外形輪郭であり、導電性バンプ6の高さ方向で、導電性バンプ6の形状が変化する場合には、その最大外形輪郭を意味する。
導電性バンプ6の輪郭が開口部41の輪郭よりも小さい場合には、開口部41内で、上接続配線層(配線層)3aの上面3a1が露出する部分があってもよい。
When viewed in the thickness direction of the
When the outline of the
例えば、導電性バンプ6が銅ピラーとされた場合、導電性バンプ6の輪郭は開口部41の輪郭と同じ円形であり、導電性バンプ6の高さ方向で、導電性バンプ6の形状は変化しない。したがって、この場合、銅ピラーの導電性バンプ6は、開口部41とほぼ同じ断面形状を有する略円柱状に形成される。略円柱状の導電性バンプ6は、開口部41に露出した上接続配線層(配線層)3aの上面3a1から立設される。
さらに、この場合、導電性バンプ6の頂部6aは、上接続配線層(配線層)3aの上面3a1と略傾向な平面に形成されることができる。
For example, when the
Further, in this case, the
導電性バンプ6が銅ピラーとされた場合、これを製造するためには、所定の製造工程によって上接続配線層(配線層)3aの形成された基板に、ソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aを形成する。さらに、フォトリソ工程等により、フォトレジストを形成して露光現像することで、開口部41に対応するパターンおよび所定のパターンを有するソルダーレジスト(絶縁層)4を形成する。
When the
その後、ソルダーレジスト(絶縁層)4に開口部41等の所定パターンを形成して、開口部41に対応する上面3a1を露出させる。さらに、開口部41以外を覆う所定のマスクを形成した後、メッキ等により、開口部41から露出した上面3a1に銅ピラーとされた導電性バンプ6を成長させる。このとき、例えば電解メッキ、あるいは無電解メッキによって所定の膜厚まで成長させることで、ソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aから突出する突出高さD2まで導電性バンプ6を形成する。これにより、開口部41の輪郭形状に対応した輪郭形状を有する円柱状の導電性バンプ6を形成する。
After that, a predetermined pattern such as an
あるいは、導電性バンプ6が金ボールとされた場合、導電性バンプ6の輪郭は開口部41の輪郭よりも小さいかまたは同じ円形であり、導電性バンプ6の高さ方向で、導電性バンプ6の形状は頂部6aに向かって縮径する。この場合、金ボールの導電性バンプ6は、開口部41とほぼ同じ断面形状を有する下端6bから頂部6aに向かって縮径する水滴状に形成されることができる。この柱状の導電性バンプ6は、開口部41に露出した上接続配線層(配線層)3aの上面3a1から立設される。
さらに、この場合、導電性バンプ6の頂部6aは、上接続配線層(配線層)3aの上面3a1から離間する方向に尖った形状に形成されることができる。
この場合、形成した導電性バンプ6の頂部6aは、金線を切断したままでもよいし、叩く等の形状を整えるなどの処理をおこなうこともできる。
Alternatively, when the
Further, in this case, the
In this case, the
導電性バンプ6が金ボールとされた場合、これを製造するためには、銅ピラーとされた場合と同様に開口部41に対応するパターンおよび所定のパターンを有するソルダーレジスト(絶縁層)4を形成する。
When the
その後、従来から公知であるワイヤーボンダー等の手法を用いて、導電性バンプ6を形成する。つまり、ワイヤーボンダーによって開口部41から露出した上面3a1に接触するように金ボールを形成した後、金ワイヤーを所定の形状として形成した後、これを切断することで、ソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aから突出する突出高さD2まで導電性バンプ6を形成する。これにより、開口部41の輪郭形状に対応した輪郭形状を有して頂部6aが突出するように変形したボール状の導電性バンプ6を形成する。
Thereafter,
なお、導電性バンプ6の頂部6aは所定の表面状態とされることができる。具体的には、後述する銀ペースト12との接触性・密着性を向上するために、頂部6a表面に所定の凹凸を形成することが好ましい。これは、導電性バンプ6が銅ピラーとされた場合でも、金ボールとされた場合でも、同様である。
Note that the
本実施形態に係るパッケージ基板1は、開口部41に露出した上接続配線層(配線層)3aの上面3a1から頂部6aの突出した導電性バンプ6が立設されることにより、開口部41に露出した上接続配線層(配線層)3aの上面3a1の面積に比べて、導電性バンプ6の表面積が大きくなる。これにより、上接続配線層(配線層)3aから半導体チップ11へと接続する際に、後述するように銀ペースト(導電性接着剤)12に接触する面積を増やすことができる。銀ペースト12と上接続配線層(配線層)3aとの接合表面積が増えることになる。
In the
これにより、低抵抗化を図ることができる。したがって、上接続配線層(配線層)3aと半導体チップ11との導電状態を向上して、例えば、GND電圧である上接続配線層(配線層)3aとの導電性を向上して、半導体チップ11におけるGND電圧の安定確保を実現することができる。同時に、低抵抗化および放熱特性の向上を図ることができる。
しかも開口部41の面積が変化しないため、銀ペースト12とソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aとの密着性が悪化することがない。
Thereby, it is possible to achieve low resistance. Therefore, the conductivity between the upper connection wiring layer (wiring layer) 3a and the
Moreover, since the area of the
導電性バンプ6の頂部6aがソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aから突出する突出高さD2が、開口部41の深さD1よりも小さいことで、銀ペースト12で半導体チップ11の裏面11bと接続した際に、必要以上に導電性バンプ6と半導体チップ11の裏面11bとが離間することがなく、導電性を向上して、半導体チップ11におけるGND電圧の安定確保を実現することができる。
Since the protruding height D2 of the
図3は、本実施形態における半導体装置を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体装置10は、図3に示すように、パッケージ基板1と半導体チップ11と、銀ペースト(導電性接着剤)12とを有する。
半導体装置10は、パッケージ基板1の表面1aに半導体チップ11が固定(取り付け)化した状態でセットされるとともに、半導体チップ11の裏面11bとパッケージ基板1の表面1aとが銀ペースト(導電性接着剤)12によって接着されている。パッケージ基板1における電極である導電性バンプ6と半導体チップ11の裏面11bとは、銀ペースト(導電性接着剤)12によって電気的に接続されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the semiconductor device in this embodiment.
As shown in FIG. 3, the
The
また、半導体装置10では、半導体チップ11の表面11aとパッケージ基板1の表面1aとが、ボンディングワイヤ13によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ13は、パッケージ基板1の表面1aにおいて、ボンディング領域(ボンディングエリア)1Dに形成された電極に接続される。なお、このボンディング領域(ボンディングエリア)1Dにおける電極は図示していない。
半導体装置10のパッケージ基板1の表面1aでは、半導体チップ11とボンディングワイヤ13と銀ペースト(導電性接着剤)12とがトランスファモールド14により封止されている。
Furthermore, in the
On the
ここで、半導体チップ11の裏面11bと、導電性バンプ6の頂部6aおよびソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aと、銀ペースト(導電性接着剤)12とは、次のように形成される。
パッケージ基板1の厚さ方向において、半導体チップ11の裏面11bとソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aとの離間距離D3が、ソルダーレジスト(絶縁層)4の厚さD1よりも大きいかまたは同じであることが好ましい。
Here, the
In the thickness direction of the
つまり、導電性バンプ6の頂部6aの突出高さD2と、開口部41の深さD1、すなわち、ソルダーレジスト(絶縁層)4の厚さD1と、ソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aから半導体チップ11の裏面11bまでの銀ペースト(導電性接着剤)12の厚さD3とが、
D2 ≦ D1 ≦ D3
であることが好ましい。
That is, the protrusion height D2 of the top 6a of the
D2 ≦ D1 ≦ D3
It is preferable that
このように寸法関係を設定することで、複数の導電性バンプ6の突出高さD2ができるだけ近い高さとすることができ、これにより、ソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aから半導体チップ11の裏面11bまでの離間距離D3が互いに近接しすぎて、導電性バンプ6の頂部6aと半導体チップ11の裏面11bとの間で、銀ペースト(導電性接着剤)12を塗布した際に、粒状材が押し出されてしまう、等の不具合を回避することができる。また、導電性バンプ6の頂部6aと半導体チップ11の裏面11bとが離れすぎてしまい、導電性能、つまり、半導体チップ11におけるGND電圧を安定性が阻害されることがない。
By setting the dimensional relationship in this way, the protrusion heights D2 of the plurality of
本実施形態に係る半導体装置10の製造方法は、パッケージ基板1の表面1aに銀ペースト(導電性接着剤)12を塗布する。その後、パッケージ基板1の上に半導体チップ11を搭載した後、熱処理を行って、半導体チップ11の裏面1bとパッケージ基板1の表面1aとを銀ペースト(導電性接着剤)12によって接着する。これにより、パッケージ基板1の表面に半導体チップ11を固定(取り付け)化した状態でセットし、パッケージ基板1における電極であり、半導体チップ11の裏面11bにバイアスを与える電極である導電性バンプ6と半導体チップ11の裏面1bとを銀ペースト(導電性接着剤)12を用いて電気的に接続する。
In the method for manufacturing the
その後、ワイヤボンディング装置を使用して、半導体チップ11における外部電極として表面11a他のボンディングパッドとパッケージ基板1のボンディング領域(ボンディングエリア)1Dにおける外部電極用パッドとを金線、アルミニウム線などからなるボンディングワイヤ13を用いて電気的に接続する。さらに、半導体チップ11とボンディングワイヤ13は、トランスファモールド14で封止する。
Thereafter, using a wire bonding device, bonding pads other than the
本実施形態に係る半導体装置10によれば、導電性バンプ6がソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aから突出して形成されているため、導電性バンプ6と銀ペースト(導電性接着剤)12との間で導電性を有する接続面積は、開口部41内部で露出する上面3a1の面積よりも大きくなる。これにより、必要な導電性バンプ6と銀ペースト(導電性接着剤)12との接触面積を確保して、高電圧で高速応答するデバイスである半導体チップ11の動作において、GND電圧の安定を確保して、デバイス動作における電気特性の不具合発生の低減を実現することができる。
According to the
これにより、開口部41の面積、つまり、開口部41に露出する上接続配線層(配線層)3aの上面3a1の面積を増やすことなく、GNDレベルの安定性を向上することが可能となる。
This makes it possible to improve the stability of the GND level without increasing the area of the
同時に、開口部41の面積、つまり、開口部41に露出する上接続配線層(配線層)3aの上面3a1の面積が変化しないので、チップ領域(チップエリア)1Cにおけるソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aの面積も変化しない。したがって、ソルダーレジスト(絶縁層)4との密着性を低減させることがない。これにより、荷重が印加されるなどのストレスなどにより、剥離が発生してしまうことを防止できる。
At the same time, since the area of the
つまり、本実施形態に係る半導体装置10においては、GNDレベル安定性向上と、デラミネーション発生に起因する動作安定性向上とを、同時に実現可能とすることができる。
That is, in the
以下、本発明に係るパッケージ基板、半導体装置の第2実施形態を、図面に基づいて説明する。
図4は、本実施形態における半導体装置を示す断面図であり、本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、バックサイドメタル層に関する点であり、これ以外の上述した第1実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
Hereinafter, a second embodiment of a package substrate and a semiconductor device according to the present invention will be described based on the drawings.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to this embodiment. This embodiment differs from the above-described first embodiment in that it relates to a backside metal layer, and is different from the above-mentioned first embodiment. Components corresponding to the configurations are given the same reference numerals and their explanations will be omitted.
本実施形態に係る半導体装置10は、図4に示すように、半導体チップ11の裏面11bにバックサイドメタル層15が形成されている。バックサイドメタル層15は、所定の金属からなり、半導体チップ11の裏面11bの全面を覆っている。
本実施形態に係る半導体装置10においては、バックサイドメタル層15を形成したことにより、半導体チップ11とパッケージ基板1との間で、伝導性を向上することができる。
In the
In the
なお、バックサイドメタル層15を形成する場合には、バックサイドメタル層15の厚さに対応して、銀ペースト(導電性接着剤)12の厚さD3を減らすことも可能である。あるいは、バックサイドメタル層15を形成する場合には、バックサイドメタル層15の厚さを考慮に入れずに、銀ペースト(導電性接着剤)12の厚さD3を上述した関係に設定することも可能である。
Note that when forming the
本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。 In this embodiment, effects equivalent to those of the above-described embodiment can be achieved.
以下、本発明にかかる実施の一例を説明する。 An example of implementation according to the present invention will be described below.
本発明の半導体装置においては、以下のようにその寸法を設定することができる。
開口部41径寸法;φ0.25mm
チップ領域(チップエリア)1Cの開口部41個数;130個程度
開口部41を除くチップ領域(チップエリア)1Cの面積;160mm2
ソルダーレジスト(絶縁層)4の厚さD1;30μm
開口部41深さD1;30μm
銀ペースト(導電性接着剤)12の厚さD3;40μm
ソルダーレジスト(絶縁層)4の表面4aから導電性バンプ6の頂部6aの突出高さD2;20μm
導電性バンプ6;金ボール
In the semiconductor device of the present invention, its dimensions can be set as follows.
Number of
Thickness D1 of solder resist (insulating layer) 4: 30 μm
Thickness D3 of silver paste (conductive adhesive) 12: 40 μm
Projection height D2 of the
上記のような本発明の半導体装置と、導電性バンプ6を形成しない以外は同じ構成とした半導体装置とで、GNDレベル安定性と、デラミネーションの発生状態とを比較した。すると、導電性バンプ6を形成本発明の半導体装置では、GNDレベル安定性が向上しており、デラミネーションの発生が大幅に抑制されていることがわかった。
なお、上接続配線層(配線層)3aの上面3a1からの導電性バンプ6の頂部6aまでの高さ(D1+D2)は、上接続配線層(配線層)3aの上面3a1から半導体チップ11の裏面11bまでの距離(D1+D3)に対してその2/3程度、あるいは、5/7程度とすることが好ましいことがわかった。
The GND level stability and the occurrence of delamination were compared between the semiconductor device of the present invention as described above and a semiconductor device having the same configuration except that the
Note that the height (D1+D2) from the top surface 3a1 of the upper connection wiring layer (wiring layer) 3a to the top 6a of the
1…パッケージ基板
1a…表面
1b…裏面
1C…チップ領域(チップエリア)
1D…ボンディング領域(ボンディングエリア)
2…ハンダボール(ボール)
2…ハンダボール
3…配線層
3a…上接続配線層(配線層)
3a1…上面
3b…下接続配線層(配線層)
4…ソルダーレジスト(絶縁層)
4a…表面
41…開口部
5…絶縁層
5a…開口部
6…導電性バンプ
6a…頂部
6b…下端
10…半導体装置
10b…裏面
11…半導体チップ
11b…裏面
12…銀ペースト(導電性接着剤)
13…ボンディングワイヤ
14…トランスファモールド
15…バックサイドメタル層
1...
1D...Bonding area (bonding area)
2...Solder ball (ball)
2...
3a1...
4...Solder resist (insulating layer)
4a...Front surface 41...
13...
Claims (7)
前記所定の電位とする配線層と、
前記配線層の上面に積層されて前記半導体チップの裏面と対向する位置に前記配線層の一部が露出する複数の開口部が形成されている絶縁層と、
前記開口部からそれぞれ露出する前記配線層の上面に設けられ、前記絶縁層の表面よりも前記半導体チップの裏面に近接する頂部を有する複数の導電性バンプと、
を有する、
ことを特徴とするパッケージ基板。 A package substrate on which a semiconductor chip with a back surface at a predetermined potential is fixed to a surface opposite to the back surface,
a wiring layer having the predetermined potential;
an insulating layer that is laminated on the upper surface of the wiring layer and has a plurality of openings that expose parts of the wiring layer at positions facing the back surface of the semiconductor chip;
a plurality of conductive bumps provided on the upper surface of the wiring layer each exposed from the opening and having a top portion closer to the back surface of the semiconductor chip than the front surface of the insulating layer;
has,
A package substrate characterized by:
ことを特徴とする請求項1記載のパッケージ基板。 In the thickness direction, a height at which the top of the conductive bump protrudes from the front surface of the insulating layer toward the back surface of the semiconductor chip is smaller than the depth of the opening.
The package substrate according to claim 1, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1記載のパッケージ基板。 The outline of the conductive bump in plan view is smaller than or the same as the outline of the opening formed in the insulating layer.
The package substrate according to claim 1, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1記載のパッケージ基板。 The package substrate of claim 1, wherein the conductive bumps are selected from gold balls, solder balls, and copper pillars.
前記半導体チップと、
前記半導体チップの前記裏面と、前記導電性バンプの前記頂部および前記絶縁層の表面と、を固定する導電性接着剤と、
を有する、
ことを特徴とする半導体装置。 A package substrate according to any one of claims 1 to 4,
the semiconductor chip;
a conductive adhesive that fixes the back surface of the semiconductor chip, the top of the conductive bump and the surface of the insulating layer;
has,
A semiconductor device characterized by:
ことを特徴とする請求項5記載の半導体装置。 In the thickness direction, the distance between the back surface of the semiconductor chip and the front surface of the insulating layer is greater than or equal to the thickness of the insulating layer;
6. The semiconductor device according to claim 5.
ことを特徴とする請求項6記載の半導体装置。
a backside metal layer is formed on the backside of the semiconductor chip;
7. The semiconductor device according to claim 6.
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