JP3430916B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3430916B2
JP3430916B2 JP10761798A JP10761798A JP3430916B2 JP 3430916 B2 JP3430916 B2 JP 3430916B2 JP 10761798 A JP10761798 A JP 10761798A JP 10761798 A JP10761798 A JP 10761798A JP 3430916 B2 JP3430916 B2 JP 3430916B2
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metal
layer
semiconductor device
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insulating resin
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隆一 佐原
望 下石坂
嘉文 中村
隆博 隈川
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Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の集積回路
部を保護し、かつ外部装置と半導体素子の電気的な接続
を確保し、さらにもっとも高密度な実装を可能とした半
導体装置およびその製造方法に関するものである。そし
て本発明の半導体装置により、情報通信機器、事務用電
子機器等の小型化を容易にするものである。 【0002】 【従来の技術】近年、半導体装置及びその製造方法は電
子機器の小型化、高機能化に伴い、小型化、高密度化、
高速化を要求されるようになり、たとえばC4(Con
trolled Collapse Chip Con
nection)といったいわゆるフリップチップボン
ディングを用いた実装技術が開発されている。 【0003】以下、従来のC4と呼ばれる半導体装置お
よびその製造方法について断面図を参照にしながら説明
する。 【0004】図4は、従来のC4と呼ばれる実装技術を
用いた半導体装置の断面図である。図4において、1は
半導体素子、2は半導体素子電極、3は金属層、4は突
起電極である。 【0005】図4に示すように、従来の半導体装置は、
半導体素子1上の半導体素子電極2上に金属層3が形成
され、前記金属層上に突起電極4が形成された構造であ
る。 【0006】次に従来の半導体装置の製造方法につい
て、同様に図4の断面図を参照しながら説明する。 【0007】まず複数の半導体素子1が半導体ウエハ
(図示せず)上に形成され、個々の半導体素子1上には
複数の半導体素子電極2が形成されている。そしてスパ
ッタリング法により半導体ウエハ全面に金属層3を形成
する。次にめっきレジストを塗布し、写真法により半導
体素子電極2に相当する位置を開口する。次に電解めっ
き法によりSn(錫)、Pb(鉛)といった金属を開口
位置の金属層3上に形成する。めっきレジストを除去
後、めっき金属をレジストとして金属層3をエッチング
により除去する。次に半導体ウエハ全面にフラックスを
塗布し、リフローすることにより、突起電極4を形成す
る。 【0008】以上のような工法により従来の半導体装置
が製造されるものである。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の半導体装置では、半導体装置を樹脂回路基板に搭載す
る場合、突起電極部に対して、樹脂回路基板と半導体装
置との熱線膨張係数の不一致による熱ストレスが発生す
るため、樹脂回路基板と半導体装置との間隙に封止樹脂
を注入し、突起電極部にかかる熱ストレスを緩和しなけ
ればならなかった。この場合、半導体装置と樹脂回路基
板との間隙が狭く、封止樹脂の注入が非常に困難であ
り、また個々の半導体素子を個別に封止するため、生産
性が悪いという課題を有していた。さらに樹脂封止後、
半導体装置の故障、不良が発見された場合、封止樹脂と
樹脂回路基板との密着が強固なため故障、不良のあった
半導体装置を樹脂回路基板から取り外すのは困難であ
り、仮に取り外せた場合であっても樹脂回路基板を損傷
させてしまうため、その樹脂回路基板への半導体装置の
再搭載は不可能であり、生産性、生産コスト上の課題が
あった。 【0010】本発明は前記従来の課題を解決するもの
で、半導体装置の生産性に着目し、またリペアを可能と
して、半導体素子上に絶縁樹脂層を設けることで半導体
素子と樹脂回路基板の熱線膨張係数の不一致による熱ス
トレスを緩和できる半導体装置およびその製造方法を提
供することを目的とする。 【0011】 【0012】 【0013】製造方法においては、半導体素子上に前記
半導体素子の電極から延在した金属配線層を形成する工
程と、前記半導体素子および前記金属配線層上に絶縁樹
脂層を形成する工程と、前記絶縁樹脂層に開口部を形成
し、前記金属配線層の一部を露出させる工程と、前記露
出した金属配線層と前記絶縁樹脂層表面とを接続する金
属層を形成する工程と、前記開口部上に突起樹脂を形成
する工程と、前記突起樹脂の表面と前記金属層を電気的
に接続する金属コートを形成する工程とよりなる半導体
装置の製造方法である 【0014】 【0015】前記構成により、本発明の半導体装置は、
低弾性率の絶縁樹脂層を設けているので、半導体装置を
樹脂回路基板に搭載する場合、半導体装置と樹脂回路基
板の熱線膨張係数の不一致による突起電極部にかかる熱
ストレスを緩和することができる。そのため、従来のよ
うに半導体装置を樹脂回路基板に搭載後、封止樹脂注入
工程が不要である。また、従来のように封止樹脂を用い
ていないので、半導体装置に欠陥、不良が発見された場
合には、加熱処理することで、接続部はんだを溶融し、
容易に樹脂回路基板から半導体装置を取り外すことがで
きるため、生産性、生産コスト的にも有利である。 【0016】また低弾性率材料により樹脂突起を形成
し、突起電極を構成しているので、半導体装置を樹脂回
路基板に搭載する場合、半導体装置と樹脂回路基板の熱
線膨張係数の不一致による突起電極部にかかる熱ストレ
スを緩和することができ、基板実装の信頼性を向上させ
ることができる。 【0017】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。 【0018】図1は本発明の第1の実施形態における半
導体装置を示す断面図である。図1に示すように本実施
形態の半導体装置は、半導体素子5上には、半導体素子
5上の半導体素子電極6から延在した金属配線層7が設
けられ、その半導体素子5上に絶縁樹脂層8が設けら
れ、絶縁樹脂層8の表面と金属配線層7とを電気的に接
続する金属層9が設けられている。そして、その金属層
9上に突起部材として突起樹脂10が設けられ、その突
起樹脂10と金属層9とを電気的に接続する金属コート
11が形成されているものである。 【0019】すなわち、本実施形態の半導体装置では、
半導体素子5上の半導体素子電極6から外部接続のため
に、金属配線層7、金属層9により配線の引き回しを行
なうとともに、絶縁樹脂層8により半導体素子電極6、
金属配線層7を保護している。そして突起電極を構成す
るために、金属層9上に突起樹脂10を形成して、その
表面および下地の金属層9上に金属コート11を形成し
て、実質的に突起樹脂に導電性を持たせ、突起電極(外
部電極)を構成しているものである。 【0020】また本実施形態の半導体装置において、突
起樹脂10が設けられた絶縁樹脂層8の開口部の断面形
状は、その表面に形成される金属層9の形成、および形
成した後の金属層の信頼性、また半導体装置として基板
実装する際、半導体装置の外部電極と基板との接続の信
頼性を考慮して、断面形状ではテーパー状をなして形成
されているものである。 【0021】本実施形態において半導体素子電極6から
延在した金属配線層7としては、Ti(チタン)を密着
金属、Cu(銅)を導体金属として用いた2層構造を有
している。なお、金属材料としてはTi(チタン)、C
r(クロム)、TiW(チタン・タングステン)、Cu
(銅)、Ni(ニッケル)、Au(金)、Pd(パラジ
ウム)、Ag(銀)などを用いても構わないし、それぞ
れの金属の組み合わせでも構わない。 【0022】以上のように構成された半導体装置につい
て、以下、その製造方法について図2を参照にしながら
説明する。 【0023】まず図2(a)には、個々の半導体素子が
形成された半導体ウエハ12を示しており、半導体素子
電極6が形成されている。 【0024】次に図2(b)に示すように、真空蒸着
法、スパッタリング法、CVD法、無電解めっき法ある
いは電解めっき法により半導体ウエハ12上全面に金属
層を形成し、エッチングレジストをマスクとして金属層
をエッチングすることで半導体素子電極6から延在した
金属配線層7を形成する。ここで金属配線層7の一例と
しては、Ti(チタン)を密着金属、Cu(銅)を導体
金属とした2層構造を用いた。また金属材料としてはT
i(チタン)、Cr(クロム)、TiW(チタン・タン
グステン)、Cu(銅)、Ni(ニッケル)、Au
(金)、Pd(パラジウム)、Ag(銀)などを用いて
も構わないし、それぞれの金属の組み合わせでも構わな
い。 【0025】次に図2(c)に示すように、金属配線層
7の一部を露出させ、かつ露出部分(開口部)の形状が
テーパー状になるように絶縁樹脂層8を形成する。本実
施形態では絶縁樹脂層8の形成の一例として、感光性ポ
リイミドを用い、写真法を用いて絶縁樹脂層8をパター
ニングして金属配線層7の一部を露出させた。また絶縁
樹脂層8の絶縁材料としては、エポキシ樹脂などを用い
ても構わないが低弾性率(3000kg/mm2以下)
であることが望ましいが、突起電極部にかかる熱ストレ
スを緩和することができる範囲の弾性率を有していれば
よい。また、形成方法としては、エッチング法、サンド
ブラスト法、プラズマ法などを用いて金属配線層7の一
部を露出しても構わない。なお絶縁樹脂層8の厚みは、
その目的から10[μm]以上であることが望ましい。 【0026】次に図2(d)に示すように、真空蒸着
法、スパッタリング法、CVD法、無電解めっき法、あ
るいは電解めっき法により半導体ウエハ12上全面に金
属層を形成し、エッチングレジストをマスクとして金属
層をエッチングすることで、絶縁樹脂層8表面と金属配
線層7を電気的に接続する金属層9を形成する。ここで
金属層9の一例としては、Ti(チタン)を密着金属、
Cu(銅)を導体金属とした2層構造を用いた。また金
属材料としてはTi(チタン)、Cr(クロム)、Ti
W(チタン・タングステン)、Cu(銅)、Ni(ニッ
ケル)、Au(金)、Pd(パラジウム)、Ag(銀)
などを用いても構わないし、それぞれの金属の組み合わ
せでも構わない。また、絶縁樹脂の開口部、すなわち下
地の金属配線層7の露出している部分の絶縁樹脂層8の
形状をテーパー状に形成しているので、均一な厚みで金
属層9を形成することができる。 【0027】次に図2(e)に示すように、絶縁樹脂層
8の開口部の金属層9上に印刷法により突起樹脂10を
形成する。ここで突起部材である突起樹脂10の一例と
しては、ポリイミド樹脂を用いた。また突起樹脂10の
材料としてはエポキシ樹脂などを用いても構わないし、
エッチング法、サンドブラスト法、プラズマ法などを用
いて突起樹脂10を形成しても構わない。なお、突起樹
脂10の形成位置は、必ずしも絶縁樹脂層8の開口部で
ある必要はなく、金属層9上であればよい。 【0028】次に図2(f)に示すように、真空蒸着
法、スパッタリング法、CVD法、無電解めっき法、あ
るいは電解めっき法により半導体ウエハ12上全面に金
属層を形成し、エッチングレジストをマスクとして金属
層をエッチングすることで、突起樹脂10表面と金属層
9を電気的に接続する金属コート11を部分的に形成す
る。金属コート11の形成は、突起樹脂10を外部電極
とするためのものであり、金属層9、金属配線層7を介
して半導体素子電極6と電気的に接続するものである。
ここで金属コート11の一例としては、Ti(チタン)
を密着金属、Cu(銅)を導体金属とした2層構造を用
いた。また金属材料としてはTi(チタン)、Cr(ク
ロム)、TiW(チタン・タングステン)、Cu
(銅)、Ni(ニッケル)、Au(金)、Pd(パラジ
ウム)、Ag(銀)などを用いても構わないし、それぞ
れの金属の組み合わせでも構わない。また、本実施形態
は、突起電極を構成する部材として、突起樹脂10を用
いたが突起樹脂のかわりにそれ自体が導電性を有した金
属ボールを用いても構わないし、金属めっきによる突起
形成でも構わない。 【0029】次に図2(g)に示すように、半導体ウエ
ハ12の個々の半導体素子の分割として、半導体ウエハ
12に形成されたスクライブライン(図示せず)に沿っ
て、ダイシングソーにより個々の半導体素子に分割す
る。分割することにより、図1に示したような、半導体
素子5上の半導体素子電極6から延在した金属配線層7
が設けられ、その金属配線層7上に絶縁樹脂層8と、金
属配線層7と絶縁樹脂層8の表面と電気的に接続した金
属層9が設けられ、絶縁樹脂層8の開口部に突起樹脂1
0が形成され、突起樹脂10の表面と、金属層9とが電
気的に接続した金属コート11が形成された半導体装置
が形成される。 【0030】本実施形態では、低弾性率の絶縁樹脂層8
を設けてあるので、半導体装置を樹脂回路基板に搭載す
る場合、半導体装置と樹脂回路基板との熱線膨張係数の
不一致による突起電極部(突起樹脂10+金属コート1
1)にかかる熱ストレスを緩和することができるため、
従来のように半導体装置を樹脂回路基板に搭載後、封止
樹脂注入工程が不要である。また、封止樹脂を用いてい
ないので、基板実装した半導体装置に欠陥、不良が発見
された場合には、加熱処理することで、接続部はんだを
溶融し、容易に樹脂回路基板から半導体装置を取り外す
ことができるため、生産性、生産コスト的にも有利であ
る。 【0031】次に本発明の第2の実施形態について図面
を参照しながら説明する。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。図3に示すように本実施
形態の半導体装置は、半導体素子13上の半導体素子電
極14から延在した金属配線層15が設けられ、その半
導体素子上に突起構造を有した絶縁樹脂層16が設けら
れ、絶縁樹脂層16の突起部16aと金属配線層15と
を電気的に接続する金属層17が形成されているもので
ある。また、絶縁樹脂層16により構成される突起部1
6aの形状は、その表面に形成される金属層17の形
成、および形成した後の金属層17の信頼性、また半導
体装置として基板実装する際、半導体装置の外部電極と
基板との接続の信頼性を考慮して、断面形状ではテーパ
ー状をなして形成されているものである。 【0032】以上のように構成された半導体装置につい
て以下、その製造方法について説明する。 【0033】前記した第1の実施形態と同様に、半導体
ウエハ全面に真空蒸着法、スパッタリング法、CVD
法、無電解めっき法あるいは電解めっき法により半導体
ウエハ上全面に金属層を形成し、エッチングレジストを
マスクとして金属層をエッチングすることで半導体素子
電極14から延在した金属配線層15を形成する。ここ
で金属配線層15の一例としては、Ti(チタン)を密
着金属、Cu(銅)を導体金属とした2層構造を用い
た。また金属材料としてはTi(チタン)、Cr(クロ
ム)、TiW(チタン・タングステン)、Cu(銅)、
Ni(ニッケル)、Au(金)、Pd(パラジウム)、
Ag(銀)などを用いても構わないし、それぞれの金属
の組み合わせでも構わない。 【0034】次に金属配線層15の一部が露出し、かつ
突起部16aを設けた絶縁樹脂層16を形成する。本実
施形態では絶縁樹脂層16の形成として、感光性ポリイ
ミドを用い、写真法を用いて突起部16aを形成し、再
び写真法を繰り返し、金属配線層15の一部を露出させ
た。また絶縁樹脂層16を構成する材料としては、エポ
キシ樹脂などを用いても構わないが、低弾性率(100
0kg/mm2以下)であることが望ましい。形成方法
としては、エッチング法、サンドブラスト法、プラズマ
法などを用いて突起部16aおよび金属配線層15の一
部を露出しても構わない。なお絶縁樹脂層16の厚み
は、10[μm]以上であるほうが望ましい。次に半導
体ウエハ全面に真空蒸着法、スパッタリング法、CVD
法、無電解めっき法あるいは電解めっき法により半導体
ウエハ上全面に金属層を形成し、エッチングレジストを
マスクとして金属層をエッチングすることで半導体素子
電極14から絶縁樹脂層16の突起部16aまで延在し
た金属配線層15を形成する。ここで金属配線層15の
一例としては、Ti(チタン)を密着金属、Cu(銅)
を導体金属とした2層構造を用いた。また金属材料とし
てはTi(チタン)、Cr(クロム)、TiW(チタン
・タングステン)、Cu(銅)、Ni(ニッケル)、A
u(金)、Pd(パラジウム)、Ag(銀)などを用い
ても構わないし、それぞれの金属の組み合わせでも構わ
ない。 【0035】次に半導体ウエハの個々の半導体素子の分
割として、半導体ウエハに形成されたスクライブライン
に沿ってダイシングソーにより半導体素子を個々に分割
し、半導体素子13上の半導体素子電極14から延在し
た金属配線層15が設けられ、その金属配線層15上の
突起部を備えた絶縁樹脂層16と、金属配線層15から
絶縁樹脂層16の突起部まで延在する金属層17が形成
された半導体装置が形成される。 【0036】以上、本発明の実施形態で示した半導体装
置において、第1の実施形態では、絶縁樹脂層8を設け
ているので、半導体装置を樹脂回路基板に搭載した場
合、半導体装置と樹脂回路基板との熱線膨張係数の不一
致による突起電極部(突起樹脂10+金属コート11)
にかかる熱ストレスを緩和することができ、基板実装の
接続の信頼性を向上させることができる。第2の実施形
態では、突起電極自体が絶縁樹脂により構成された突起
部よりなるため、半導体装置を樹脂回路基板に搭載した
場合、半導体装置と樹脂回路基板との熱線膨張係数の不
一致による突起電極部(突起部16a+金属層17)に
かかる熱ストレスを緩和することができ、基板実装の接
続の信頼性を向上させることができる。 【0037】また、第1の実施形態と第2の実施形態と
において、突起電極の構成は、突起樹脂を別形成したも
のと、突起樹脂を絶縁樹脂により一体形成したものとの
構造上、製造工法上の違いはあるが、その狙いとすると
ころは、低弾性率の絶縁樹脂層を設け、半導体装置を樹
脂回路基板に搭載する場合、半導体装置と樹脂回路基板
との熱線膨張係数の不一致による突起電極部にかかる熱
ストレスを緩和することができるものである。 【0038】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明では、低
弾性率の絶縁樹脂層を設けているので、半導体装置を樹
脂回路基板に搭載する場合、半導体装置と樹脂回路基板
との熱線膨張係数の不一致による突起電極部にかかる熱
ストレスを緩和することができる。そのため、従来のよ
うに半導体装置を樹脂回路基板に搭載後、封止樹脂注入
工程が不要である。また、封止樹脂を用いていないの
で、半導体素子に欠陥、不良が発見された場合には、加
熱処理することで、接続部はんだを溶融し、容易に樹脂
回路基板から半導体素子を取り外すことができるため、
生産性、生産コスト的にも有利である。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention protects an integrated circuit portion of a semiconductor, secures electrical connection between an external device and a semiconductor element, and has the highest density. The present invention relates to a semiconductor device capable of being mounted and a method of manufacturing the same. The semiconductor device of the present invention facilitates miniaturization of information communication equipment, office electronic equipment, and the like. 2. Description of the Related Art In recent years, a semiconductor device and a method of manufacturing the same have been downsized and increased in density as electronic devices have become smaller and more sophisticated.
Higher speed is required, and for example, C4 (Con
controlled Collapse Chip Con
A mounting technique using so-called flip chip bonding, such as connection, has been developed. Hereinafter, a conventional semiconductor device called C4 and a method of manufacturing the same will be described with reference to sectional views. FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor device using a conventional mounting technique called C4. In FIG. 4, 1 is a semiconductor element, 2 is a semiconductor element electrode, 3 is a metal layer, and 4 is a protruding electrode. [0005] As shown in FIG.
The structure is such that a metal layer 3 is formed on a semiconductor element electrode 2 on a semiconductor element 1 and a bump electrode 4 is formed on the metal layer. Next, a conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to the sectional view of FIG. First, a plurality of semiconductor elements 1 are formed on a semiconductor wafer (not shown), and a plurality of semiconductor element electrodes 2 are formed on each semiconductor element 1. Then, the metal layer 3 is formed on the entire surface of the semiconductor wafer by a sputtering method. Next, a plating resist is applied, and a position corresponding to the semiconductor element electrode 2 is opened by a photographic method. Next, a metal such as Sn (tin) and Pb (lead) is formed on the metal layer 3 at the opening position by an electrolytic plating method. After removing the plating resist, the metal layer 3 is removed by etching using the plating metal as a resist. Next, a flux is applied to the entire surface of the semiconductor wafer and reflowed to form the protruding electrodes 4. A conventional semiconductor device is manufactured by the above-described method. However, in the conventional semiconductor device, when the semiconductor device is mounted on a resin circuit board, the coefficient of linear thermal expansion of the resin circuit board and the semiconductor device with respect to the projecting electrode portion is reduced. Since a thermal stress occurs due to the mismatch, a sealing resin has to be injected into a gap between the resin circuit board and the semiconductor device to reduce the thermal stress applied to the protruding electrode portion. In this case, there is a problem that the gap between the semiconductor device and the resin circuit board is narrow, it is very difficult to inject the sealing resin, and the individual semiconductor elements are individually sealed, so that the productivity is poor. Was. After resin sealing,
If a failure or defect is found in the semiconductor device, it is difficult to remove the defective or defective semiconductor device from the resin circuit board because the sealing resin and the resin circuit board are tightly adhered. Even so, the resin circuit board is damaged, so that it is impossible to remount the semiconductor device on the resin circuit board, and there are problems in productivity and production cost. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and focuses on the productivity of a semiconductor device, enables repair, and provides an insulating resin layer on a semiconductor element to provide a hot wire between the semiconductor element and a resin circuit board. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same, which can alleviate thermal stress due to mismatch of expansion coefficients. In the manufacturing method, a step of forming a metal wiring layer extending from an electrode of the semiconductor element on the semiconductor element, and forming an insulating resin layer on the semiconductor element and the metal wiring layer Forming, forming an opening in the insulating resin layer to expose a part of the metal wiring layer, and forming a metal layer connecting the exposed metal wiring layer and the surface of the insulating resin layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a projecting resin on the opening; and a step of forming a metal coat for electrically connecting a surface of the projecting resin to the metal layer . With the above configuration, the semiconductor device of the present invention has
Since the insulating resin layer having a low elastic modulus is provided, when the semiconductor device is mounted on the resin circuit board, it is possible to reduce the thermal stress applied to the protruding electrode portion due to the mismatch between the linear expansion coefficients of the semiconductor device and the resin circuit board. . Therefore, after the semiconductor device is mounted on the resin circuit board as in the related art, a sealing resin injection step is not required. In addition, since a sealing resin is not used as in the related art, when a defect or defect is found in a semiconductor device, the solder is melted by heating to melt the connection portion.
Since the semiconductor device can be easily removed from the resin circuit board, it is advantageous in terms of productivity and production cost. In addition, since the resin projection is formed of a low elastic modulus material to constitute the projection electrode, when the semiconductor device is mounted on the resin circuit board, the projection electrode is formed due to the mismatch of the coefficient of linear thermal expansion between the semiconductor device and the resin circuit board. The thermal stress applied to the portion can be reduced, and the reliability of board mounting can be improved. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the semiconductor device of the present embodiment, a metal wiring layer 7 extending from a semiconductor element electrode 6 on the semiconductor element 5 is provided on the semiconductor element 5, and an insulating resin is provided on the semiconductor element 5. A layer 8 is provided, and a metal layer 9 for electrically connecting the surface of the insulating resin layer 8 to the metal wiring layer 7 is provided. Then, a projection resin 10 is provided as a projection member on the metal layer 9, and a metal coat 11 for electrically connecting the projection resin 10 and the metal layer 9 is formed. That is, in the semiconductor device of this embodiment,
For external connection from the semiconductor element electrode 6 on the semiconductor element 5, wiring is routed by the metal wiring layer 7 and the metal layer 9, and the semiconductor element electrode 6 is formed by the insulating resin layer 8.
The metal wiring layer 7 is protected. In order to form a bump electrode, a bump resin 10 is formed on the metal layer 9, and a metal coat 11 is formed on the surface and the underlying metal layer 9, and the bump resin has substantially conductivity. In this case, a projection electrode (external electrode) is formed. Further, in the semiconductor device of this embodiment, the cross-sectional shape of the opening of the insulating resin layer 8 provided with the protruding resin 10 depends on the formation of the metal layer 9 formed on the surface thereof and the metal layer after the formation. In consideration of the reliability of the semiconductor device and the reliability of the connection between the external electrodes of the semiconductor device and the substrate when the substrate is mounted as a semiconductor device, the semiconductor device is formed to have a tapered cross section. In the present embodiment, the metal wiring layer 7 extending from the semiconductor element electrode 6 has a two-layer structure using Ti (titanium) as an adhesion metal and Cu (copper) as a conductor metal. In addition, Ti (titanium), C
r (chromium), TiW (titanium / tungsten), Cu
(Copper), Ni (nickel), Au (gold), Pd (palladium), Ag (silver), or the like, or a combination of the respective metals may be used. Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor device having the above-described structure will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows a semiconductor wafer 12 on which individual semiconductor elements are formed, on which semiconductor element electrodes 6 are formed. Next, as shown in FIG. 2B, a metal layer is formed on the entire surface of the semiconductor wafer 12 by a vacuum evaporation method, a sputtering method, a CVD method, an electroless plating method or an electrolytic plating method, and the etching resist is masked. The metal wiring layer 7 extending from the semiconductor element electrode 6 is formed by etching the metal layer. Here, as an example of the metal wiring layer 7, a two-layer structure using Ti (titanium) as an adhesion metal and Cu (copper) as a conductor metal was used. As a metal material, T
i (titanium), Cr (chromium), TiW (titanium / tungsten), Cu (copper), Ni (nickel), Au
(Gold), Pd (palladium), Ag (silver) or the like may be used, or a combination of the respective metals may be used. Next, as shown in FIG. 2C, an insulating resin layer 8 is formed such that a part of the metal wiring layer 7 is exposed and the shape of the exposed portion (opening) is tapered. In the present embodiment, as an example of the formation of the insulating resin layer 8, a part of the metal wiring layer 7 is exposed by using a photosensitive polyimide and patterning the insulating resin layer 8 using a photographic method. As an insulating material of the insulating resin layer 8, an epoxy resin or the like may be used, but a low elastic modulus (3000 kg / mm 2 or less)
It is preferable that the elastic modulus be in a range that can reduce the thermal stress applied to the protruding electrode portion. In addition, as a forming method, a part of the metal wiring layer 7 may be exposed by using an etching method, a sand blast method, a plasma method, or the like. The thickness of the insulating resin layer 8 is
For this purpose, it is desirable that the thickness be 10 [μm] or more. Next, as shown in FIG. 2D, a metal layer is formed on the entire surface of the semiconductor wafer 12 by a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, an electroless plating method, or an electrolytic plating method, and an etching resist is formed. By etching the metal layer as a mask, a metal layer 9 for electrically connecting the surface of the insulating resin layer 8 and the metal wiring layer 7 is formed. Here, as an example of the metal layer 9, Ti (titanium) is made of an adhesion metal,
A two-layer structure using Cu (copper) as a conductive metal was used. As the metal material, Ti (titanium), Cr (chromium), Ti
W (titanium / tungsten), Cu (copper), Ni (nickel), Au (gold), Pd (palladium), Ag (silver)
Etc. may be used, or a combination of each metal may be used. Further, since the shape of the opening of the insulating resin, that is, the portion of the insulating resin layer 8 where the underlying metal wiring layer 7 is exposed is tapered, it is possible to form the metal layer 9 with a uniform thickness. it can. Next, as shown in FIG. 2E, a projection resin 10 is formed on the metal layer 9 in the opening of the insulating resin layer 8 by a printing method. Here, as an example of the projection resin 10 as the projection member, a polyimide resin was used. Also, an epoxy resin or the like may be used as a material of the projection resin 10,
The projection resin 10 may be formed by using an etching method, a sand blast method, a plasma method, or the like. Note that the position where the projecting resin 10 is formed does not necessarily need to be at the opening of the insulating resin layer 8, but may be on the metal layer 9. Next, as shown in FIG. 2F, a metal layer is formed on the entire surface of the semiconductor wafer 12 by a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, an electroless plating method, or an electrolytic plating method, and an etching resist is formed. By etching the metal layer as a mask, a metal coat 11 for electrically connecting the surface of the projection resin 10 and the metal layer 9 is partially formed. The formation of the metal coat 11 is for using the protruding resin 10 as an external electrode, and is electrically connected to the semiconductor element electrode 6 via the metal layer 9 and the metal wiring layer 7.
Here, an example of the metal coat 11 is Ti (titanium).
Was used as a contact metal and a two-layer structure using Cu (copper) as a conductor metal was used. As the metal material, Ti (titanium), Cr (chromium), TiW (titanium / tungsten), Cu
(Copper), Ni (nickel), Au (gold), Pd (palladium), Ag (silver), or the like, or a combination of the respective metals may be used. In the present embodiment, the projecting resin 10 is used as a member constituting the projecting electrode. However, instead of the projecting resin, a metal ball having conductivity itself may be used, or the projection may be formed by metal plating. I do not care. Next, as shown in FIG. 2 (g), the semiconductor wafer 12 is divided into individual semiconductor elements along a scribe line (not shown) formed on the semiconductor wafer 12 by a dicing saw. Divide into semiconductor elements. By dividing, the metal wiring layer 7 extending from the semiconductor element electrode 6 on the semiconductor element 5 as shown in FIG.
Is provided on the metal wiring layer 7, and an insulating resin layer 8, a metal layer 9 electrically connected to the surfaces of the metal wiring layer 7 and the surface of the insulating resin layer 8 are provided. Resin 1
0 is formed, and a semiconductor device in which a metal coat 11 in which the surface of the protruding resin 10 is electrically connected to the metal layer 9 is formed. In this embodiment, the insulating resin layer 8 having a low elastic modulus is used.
When a semiconductor device is mounted on a resin circuit board, a protrusion electrode portion (protrusion resin 10 + metal coat 1) due to a mismatch in the coefficient of linear thermal expansion between the semiconductor device and the resin circuit board is provided.
Since the thermal stress applied to 1) can be reduced,
After mounting the semiconductor device on the resin circuit board as in the related art, a sealing resin injection step is not required. In addition, since a sealing resin is not used, if a defect or defect is found in the semiconductor device mounted on the board, the connection portion is melted by heating to easily remove the semiconductor device from the resin circuit board. Since it can be removed, it is advantageous in terms of productivity and production cost. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the semiconductor device of the present embodiment is provided with a metal wiring layer 15 extending from a semiconductor element electrode 14 on a semiconductor element 13, and an insulating resin layer 16 having a projection structure on the semiconductor element. A metal layer 17 that is provided and electrically connects the protrusion 16a of the insulating resin layer 16 and the metal wiring layer 15 is formed. Further, the protrusion 1 formed by the insulating resin layer 16
The shape of 6a depends on the formation of the metal layer 17 formed on the surface thereof, the reliability of the formed metal layer 17, and the reliability of the connection between the external electrode of the semiconductor device and the substrate when the semiconductor device is mounted on the substrate. In consideration of the characteristics, the cross-sectional shape is formed in a tapered shape. Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor device having the above-described structure will be described. As in the first embodiment, a vacuum evaporation method, a sputtering method,
A metal layer is formed on the entire surface of a semiconductor wafer by a method, electroless plating or electrolytic plating, and the metal layer is etched using an etching resist as a mask to form a metal wiring layer 15 extending from the semiconductor element electrode 14. Here, as an example of the metal wiring layer 15, a two-layer structure in which Ti (titanium) is a close contact metal and Cu (copper) is a conductive metal is used. As the metal material, Ti (titanium), Cr (chromium), TiW (titanium / tungsten), Cu (copper),
Ni (nickel), Au (gold), Pd (palladium),
Ag (silver) or the like may be used, or a combination of each metal may be used. Next, an insulating resin layer 16 in which a part of the metal wiring layer 15 is exposed and in which a projection 16a is provided is formed. In the present embodiment, as the formation of the insulating resin layer 16, a photosensitive polyimide was used, the projection 16 a was formed using a photographic method, and the photographic method was repeated again to expose a part of the metal wiring layer 15. As a material for forming the insulating resin layer 16, an epoxy resin or the like may be used.
0 kg / mm 2 or less). As a forming method, the protrusion 16a and a part of the metal wiring layer 15 may be exposed by using an etching method, a sand blast method, a plasma method, or the like. Note that the thickness of the insulating resin layer 16 is desirably 10 [μm] or more. Next, vacuum deposition, sputtering, CVD
A metal layer is formed on the entire surface of a semiconductor wafer by a plating method, an electroless plating method or an electrolytic plating method, and the metal layer is etched using an etching resist as a mask to extend from the semiconductor element electrode 14 to the protrusion 16 a of the insulating resin layer 16. The formed metal wiring layer 15 is formed. Here, as an example of the metal wiring layer 15, Ti (titanium) is used as an adhesion metal, and Cu (copper) is used.
Was used as a conductive metal. As the metal material, Ti (titanium), Cr (chromium), TiW (titanium / tungsten), Cu (copper), Ni (nickel), A
u (gold), Pd (palladium), Ag (silver), or the like may be used, or a combination of respective metals may be used. Next, as the division of individual semiconductor elements on the semiconductor wafer, the semiconductor elements are individually divided by dicing saws along scribe lines formed on the semiconductor wafer, and the semiconductor elements are extended from the semiconductor element electrodes 14 on the semiconductor elements 13. A metal wiring layer 15 is provided, and an insulating resin layer 16 having a projection on the metal wiring layer 15 and a metal layer 17 extending from the metal wiring layer 15 to the projection of the insulating resin layer 16 are formed. A semiconductor device is formed. As described above, in the semiconductor device shown in the embodiment of the present invention, since the insulating resin layer 8 is provided in the first embodiment, when the semiconductor device is mounted on the resin circuit board, the semiconductor device and the resin circuit Protrusion electrode part (protrusion resin 10 + metal coat 11) due to mismatch of coefficient of linear thermal expansion with substrate
Can be reduced, and the reliability of the connection of the substrate mounting can be improved. In the second embodiment, since the protruding electrode itself is formed of a protruding portion made of an insulating resin, when the semiconductor device is mounted on a resin circuit board, the protruding electrode due to a mismatch in the coefficient of linear thermal expansion between the semiconductor device and the resin circuit board. The thermal stress applied to the portion (projection 16a + metal layer 17) can be reduced, and the reliability of the connection of the substrate mounting can be improved. In the first embodiment and the second embodiment, the structure of the protruding electrode is different from that of the one in which the protruding resin is formed separately and the one in which the protruding resin is integrally formed of insulating resin. Although there is a difference in the method of construction, the aim is to provide an insulating resin layer with a low elastic modulus and mount the semiconductor device on a resin circuit board, because the coefficient of linear thermal expansion between the semiconductor device and the resin circuit board does not match. The thermal stress applied to the protruding electrode portion can be reduced. As described above, according to the present invention, since the insulating resin layer having a low elastic modulus is provided, when the semiconductor device is mounted on the resin circuit board, the semiconductor device and the resin circuit board are not connected to each other. The thermal stress applied to the protruding electrode portion due to the mismatch of the linear thermal expansion coefficients can be reduced. Therefore, after the semiconductor device is mounted on the resin circuit board as in the related art, a sealing resin injection step is not required. In addition, since no sealing resin is used, if a defect or defect is found in the semiconductor element, heat treatment is performed to melt the solder at the connection portion and easily remove the semiconductor element from the resin circuit board. Because you can
It is also advantageous in terms of productivity and production cost.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施形態における半導体装置を示す
断面図 【図2】本発明の一実施形態における半導体装置の製造
方法を示す断面図 【図3】本発明の一実施形態にかかる半導体装置を示す
断面図 【図4】従来の半導体装置を示す断面図 【符号の説明】 1 半導体素子 2 半導体素子電極 3 金属層 4 突起電極 5 半導体素子 6 半導体素子電極 7 金属配線層 8 絶縁樹脂層 9 金属層 10 突起樹脂 11 金属コート 12 半導体ウエハ 13 半導体素子 14 半導体素子電極 15 金属配線層 16 絶縁樹脂層 16a 突起部 17 金属層
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device. Metal wiring layer 8 Insulating resin layer 9 Metal layer 10 Protrusion resin 11 Metal coat 12 Semiconductor wafer 13 Semiconductor element 14 Semiconductor element electrode 15 Metal wiring layer 16 Insulating resin layer 16a Projection 17 Metal layer

フロントページの続き (72)発明者 隈川 隆博 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−222571(JP,A) 特開 平4−188625(JP,A) 特開 平6−326108(JP,A) 特開 平2−272737(JP,A) 特開 平1−289272(JP,A) 特開 平1−196856(JP,A) 特開 平5−251455(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/60 H01L 21/60 311 Continuation of the front page (72) Inventor Takahiro Kumakawa 1-1, Sachimachi, Takatsuki City, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electronics Corporation (56) References JP-A-8-222571 (JP, A) JP-A-4-188625 JP-A-6-326108 (JP, A) JP-A-2-272737 (JP, A) JP-A-1-289272 (JP, A) JP-A-1-196856 (JP, A) Kaihei 5-251455 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/60 H01L 21/60 311

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 半導体素子上に前記半導体素子の電極か
ら延在した金属配線層を形成する工程と、前記半導体素
子および前記金属配線層上に絶縁樹脂層を形成する工程
と、前記絶縁樹脂層に開口部を形成し、前記金属配線層
の一部を露出させる工程と、前記露出した金属配線層と
前記絶縁樹脂層表面とを接続する金属層を形成する工程
と、前記開口部上に突起樹脂を形成する工程と、前記突
起樹脂の表面と前記金属層を電気的に接続する金属コー
トを形成する工程とよりなることを特徴とする半導体装
置の製造方法。
(57) Claims 1. A step of forming a metal wiring layer extending from an electrode of the semiconductor element on the semiconductor element, and forming an insulating resin layer on the semiconductor element and the metal wiring layer. Forming, forming an opening in the insulating resin layer to expose a part of the metal wiring layer, and forming a metal layer connecting the exposed metal wiring layer and the surface of the insulating resin layer. A method of forming a projecting resin on the opening, and a step of forming a metal coat for electrically connecting a surface of the projecting resin to the metal layer. .
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