JP3726694B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof, circuit board, and electronic apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器に関する。
【0002】
【背景技術】
半導体チップにおいて、Alパッドからずれた位置にハンダボールを設けた構造の半導体装置が開発されている。このような半導体装置は、CSP(Chip Scale/Size Package)に応用することができる。
【0003】
この構造において、半導体チップを回路基板に実装する際、半導体チップと回路基板との熱膨張係数差に起因して、応力がかかりハンダボールにクラックが生じることがあった。
【0004】
本発明は、この問題点を解決するためのものであり、その目的は実装時にハンダボールにかかる応力が緩和され、また配線が断線しにくく、接続信頼性の高い半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置は、電極を有する半導体素子と、
前記半導体素子の前記電極が形成された面に設けられた、前記電極と電気的に接続してなる配線層と、
前記配線層の前記電極が形成されたエリアを除く領域に第1の絶縁層を設け、前記第1の絶縁層に第1の貫通穴を形成し、
前記配線層の前記電極が形成されたエリアと前記第1の絶縁層上に、第2の絶縁層を設け、
前記第2の絶縁層の前記第1の貫通穴に連通し、前記第1の貫通穴よりも大きな径で第2の貫通穴を設け、
前記第1の貫通穴と前記第2の貫通穴の内部に充填した導電層を設け、
前記第2の貫通穴の径よりも小さい径で形成された半田ボールを、前記第2の貫通穴に埋め込まれた状態で配設し、
前記半田ボールは前記貫通穴内部に充填した前記導電層を介して前記配線層と電気的に導通されてなることを特徴とする。
【0006】
本発明によれば、半導体装置の断面において、配線が直線状に形成されるので、配線が断線せずに信頼性の高い半導体装置を得ることができる。また、半導体素子を回路基板に実装する際に、半田ボールの一部が絶縁層に埋め込まれているので、半田ボールにかかる応力を絶縁層により緩和できる。また、貫通穴に半田ボールを埋め込むので、半田ボールをセルフアライメントで形成できる。
【0007】
なお、本発明において、半導体素子とは、半導体チップのみならず、ダイシングされる前の半導体ウエーハの個々の素子も含む。
【0008】
この半導体装置において、 前記第1の貫通穴の幅は前記半田ボールの幅よりも狭いことを特徴とする。
【0009】
これによれば、半田ボールがその下にある樹脂によって支持されているため、半導体素子を回路基板に実装する際、半田ボールにかかる応力を絶縁層により緩和できる。
【0010】
(3)この半導体装置において、前記配線層が、電極を有する半導体素子上に形成されたパッシベーション膜上に配置されるように形成されてあってもよい。
【0011】
(4)この半導体装置において、前記第2の絶縁層がソルダーレジストを用いてもよい。
【0012】
この半導体装置において、前記配線層がニッケルであり、貫通穴内部に充填する導電層がニッケルであり、金又は銅又はスズのうちのいずれかを最表面に形成されてあってもよい。
【0013】
この半導体装置において、前記配線層がニッケルおよび金の2層であり、貫通穴内部に充填する導電層がニッケルであり、金又は銅又はスズのうちのいずれかを最表面に形成されてあってもよい。
こうすることで、配線層と貫通穴内部に充填した導電層と半田ボールが密着性よく形成することができ、信頼性の向上につながる。
【0014】
(7)本発明に係る回路基板は、上記半導体装置を搭載している。
【0015】
(8)本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
【0016】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子における電極が形成された面に、前記電極と電気的に接続してなる配線層を設ける第1工程と、
前記配線層の前記電極が形成されたエリアを除く領域に第1の絶縁層を設ける第2工程と、
前記第1の絶縁層に第1の貫通穴を形成する第3工程と、
前記配線層の前記電極が形成されたエリアと前記第1の絶縁層上に、第2の絶縁層を設ける第4工程と、
前記第2の絶縁層の前記第1の貫通穴に連通し、前記第1の貫通穴よりも大きな径で第2の貫通穴を設ける第5工程と、
前記第1の貫通穴と前記第2の貫通穴の内部に充填した導電層を設ける第6工程と、
前記第2の貫通穴の径よりも小さい径で形成された半田ボールを、前記第2の貫通穴に埋め込まれた状態で配設する第7工程と、
を有することを特徴とする。
【0017】
本発明によれば、半導体装置の断面において、配線が直線状に形成されるので配線が断線せずに、且つ、容易に形成することができる。また、絶縁層に形成された貫通穴に半田ボールを埋め込むので、半田ボールがセルフアライメントで形成できる。
【0018】
なお、本発明において、半導体素子とは、半導体チップのみならず、ダイシングされる前の半導体ウエーハの個々の素子も含む。
【0020】
(11)この半導体装置の製造方法において、前記第1の貫通穴の径が、半田ボールの径よりも小さくなるように形成してもよい。
【0021】
(12)この半導体装置の製造方法において、前記第1工程で形成する配線層を、電極を有する半導体素子上に形成されてあるパッシベーション膜上に配置されるように形成してもよい。
【0022】
(13)この半導体装置の製造方法において、前記第2の絶縁層はソルダーレジストを用いて形成してもよい。
【0023】
(14)この半導体装置の製造方法において、前記配線層を無電解ニッケルメッキにより形成し、貫通穴内部に充填する導電層を無電解ニッケルメッキにより形成し、かつその最表面を無電解金メッキまたは無電解銅メッキまたは無電解スズメッキのうちのいずれかにより形成してもよい。
【0024】
(15)この半導体装置の製造方法において、前記配線層を無電解ニッケルメッキにより形成し、かつその最表面を無電解金メッキにより形成し、貫通穴内部に充填する導電層を無電解ニッケルメッキにより形成し、かつその最表面を無電解金メッキまたは無電解銅メッキまたは無電解スズメッキのうちのいずれかにより形成してもよい。
【0025】
これによれば、配線層と貫通穴内部に充填した導電層と半田ボールが密着性よく形成することができ、信頼性の向上につながる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明するが、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明は、半導体装置の一形態であるCSP(Chip Size/Scale Package)に適用することができる。
【0027】
(第1の実施の形態)
図1(A)〜図5は、本発明の半導体装置の製造方法の実施形態をその工程に沿って示す図である。本実施の形態では、半導体チップ1の上方に配線層14を形成する第1工程(図1A〜図2B)と、第1の絶縁層15を形成し、第1の絶縁層15に第1の貫通穴20を形成する第2工程(図2C〜図3A)と、第1の貫通穴20を除く領域に第2の絶縁層16を形成し、導電層17、表面導電層18を第1の貫通穴20に埋め込む第3工程(図3B〜図4B)と、表面導電層18上でかつ第2の絶縁層の第2の貫通穴21に外部電極端子19の形成を行う第4工程(図5)からなる。
【0028】
図1(A)に示すように、半導体チップ1は、その主面に複数の電極(又はパッド)10を有する。電極10は、半導体チップ1のその主面の端部に並んでいても、半導体チップ1の主面の中央部に並んでいても良い。また、電極10は、半導体チップ1が矩形をなすときにその主面の平行な2辺の端部に沿って並んでいても、4辺の端部に並んでいても良い。各電極10は、半導体チップ1の主面上に薄く平らに形成されていることが多いが、側面又は縦断面の形状は限定されず、半導体チップ1の面と面一になっていてもよい。電極10は例えばアルミニウムなどで形成される。また、電極10の平面形状も特に限定されず、円形であっても矩形であってもよい。半導体チップ1の主面には、電極10上が開口されたパッシベーション膜11が形成されていることが多い。パッシベーション膜11は絶縁層である。パッシベーション膜11は、例えば、SiO2、SiN、ポリイミド樹脂などで形成することができる。
【0029】
次に図1(B)に示すように電極10上には導電層12が形成される。導電層12は、単一層であっても複数層からなるものであってもよい。同図に示す例では、電極10上に形成される導電層12はニッケルのみからなるが、導電層12が第1層(下層)と、その上に積層された第2層(上層又は表面層)とで形成されていてもよい。その場合、第1層は、例えばニッケルからなり、第2層は、例えば金からなる。
【0030】
導電層12の少なくとも一部を構成するニッケル層の形成方法として、電極10上にジンケート処理を施してアルミニウム上の表面を亜鉛に置換し、その後に無電解ニッケルメッキ液中に浸し、亜鉛とニッケルの置換反応を経てニッケルを堆積してもよい。もしくは、アルミニウムを、アルミニウム上のみに選択的に吸着するパラジウム溶液に浸し、その後無電解ニッケルメッキ液中に浸し、パラジウムを核としてニッケルを析出させてもよい。
【0031】
ニッケル層にさらに金層を形成するには、さらに無電解金メッキ液中に浸し、ニッケルの表面にさらに金を形成する。金を形成することで配線層14との電気的接続をさらに確実にすることができる。一般的に、ニッケルは金よりも短時間で析出させることができるので、導電層30の全てを金で形成するよりも、第1層(下層)をニッケルで形成し、第2層(上層又は表面層)を金で形成することが好ましい。溶液中に半導体チップ10を浸す間は光を遮断することが好ましい。これは全ての実施の形態において共通の事項である。これらによって、溶液に半導体チップ10を浸したことによって起こる溶液中での電極間の電位変化を防止することができる。
【0032】
次に図1(C)に示すように、導電層12から配線を形成するためのレジスト13を形成する。これは一般的なフォトリソ法を用いる。本実施例では一般的なポジレジスト(東京応化製OFPR800)を用いた。ただし、図には示していないが、図1(B)と図1(C)の間に、表面粗化のため、アルカリ(5%KOH)に浸漬する工程と、パラジウム溶液に浸漬し、パッシベーション膜11上にメッキするための核を形成する工程を有する。
【0033】
上記レジスト13を形成した状態で、無電解ニッケルメッキ液に浸漬することにより、図2(A)に示すように、レジストでカバーされた領域以外に、ニッケルの配線層14が形成される。本実施例においては、ニッケル−リンタイプを使用したが、ニッケル−ボロンタイプの方が比抵抗が低く、より配線として最適な膜が得られる。本実施例では配線層14は約2μmの膜を形成した。
【0034】
次に、レジストを剥離することで、ニッケルの配線層14が形成できる。ニッケルの配線層14が形成された状態を図2(B)に図示してある。
【0035】
次に、第1の絶縁層15を形成する。第1の絶縁層15は、配線層14に対して絶縁性を有する。また、第1の絶縁層15は、半導体チップ1を保護し、実装時のハンダを溶融するときの耐熱性も有することが好ましい。第1の絶縁層15は、半導体装置が回路基板に実装されたときに、半導体チップと、実装される回路基板との熱膨張係数の差によって生じる応力を緩和できる程度にヤング率が低いことが好ましい。そのためには、絶縁層15を、例えばポリイミド樹脂で形成してもよい。また、第1の絶縁層15の厚さは必要に応じて自由に決めることができる。図2(C)は第1の絶縁層を形成した状態を示す。なお、本実施例では感光性ポリイミドを用い、フォトリソを用いて形成したが、より低コストに形成するには、非感光性のポリイミド樹脂を用い、印刷法を用いて印刷する方法が望ましい。
【0036】
図3(A)に示すように第1の絶縁層15には、半導体チップ1のそれぞれの電極となる配線層14の少なくとも一部を露出させる第1の貫通穴20が設けられる。したがって、第1の貫通穴20は配線層14の上に形成され、電極10の総数に応じて形成してもよい。第1の貫通穴20は半導体素子の主面に対して垂直な内壁面で第1の貫通穴20が形成されていてもよいが、テーパが付されていてもよい。
【0037】
本実施例においては、第1の貫通穴20は配線14を覆って第1の絶縁層15を形成し、フォトリソグラフィ技術を適用して形成され、印刷法により電極10のある周辺領域を避けて第1の絶縁層15を形成した後に、レーザーを照射し、第1の貫通穴20を形成する方法がより簡便で低コストに形成でき、量産時には最適である。なお、第1の貫通穴20の径は直径100μmで作成したが、これよりも小さくても、大きくても良く、任意に選択することが可能であるが、外部電極端子として最終工程で形成する半田ボールの径よりも小さいことが望ましい。これは、半導体装置が回路基板に実装されたときに、半導体チップと、実装される回路基板との熱膨張係数の差によって生じる応力を緩和するために、半田ボールの下にはヤング率の低い材料で支えていることが望ましいためである。より好ましくは第1の貫通穴20の径は半田ボールの径の2/3よりも小さくする。
【0038】
次に、第1の貫通穴20を除いた領域に、第2の絶縁層16を形成する。本実施例においては第2の絶縁層16としてソルダーペーストを全面に塗布し、フォトリソ法を用いて第1の貫通穴20の上部に、第1の貫通穴20よりも大きな径で第2の貫通穴21を設けた。ここでは350μmとした。
【0039】
第2の絶縁層16としては、配線層14に対して絶縁性を有するものであれば良く。第1の絶縁層15と同じ材質でも、異なった材質でも良く、また、第2の絶縁層16は、半導体チップ1を保護し、実装時のハンダを溶融するときの耐熱性を有するものであれば良い。
【0040】
さらに、第2の絶縁層は感光性であっても、非感光性であっても良く、非感光性の場合は、第1の絶縁層の場合と同様、レーザーを照射し、開口部を形成することも可能である。この場合、第1の絶縁層と第2の絶縁層を一括して開口せしめることも可能である。ただし、半田ボールを形成することを考えた場合、第2の絶縁層16は、ソルダーレジストを用いるのが望ましい。
【0041】
図3(B)に第2の絶縁層16に第2の貫通穴21を形成した状態を示す。なお、ここで第2の貫通穴の大きさとしては、平面視において第1の貫通穴20よりも大きな面積を有し、即ちこれに重複して後の工程で形成する半田ボールの径よりも大きいことが望ましい。
【0042】
図4(A)は第1の貫通穴20及び第2の貫通穴21の途中まで充填された導電層17を示している。これにより配線層14と導電層17は電気的に導通しており、したがって電極10から導電層17までが電気的に導通されたことになる。導電層17は第1の貫通穴20を必ずしも導電層17で完全に充填する必要はなく、第1の貫通穴20の内壁に添って形成されており、電気的に導通が取れていれば良い。
【0043】
なお本実施例では、導電層17の形成方法として、まず第1の絶縁層15に第1の貫通穴20を形成した、図3(A)の状態で、パラジウム溶液に浸漬した後、第2の絶縁層16を形成する。この図3(B)の状態で、無電解ニッケルメッキ液に浸漬すると、第1の貫通穴20の内面に均一にニッケル膜を形成できる。なお、メッキ時間を調整することで、導電層17は、第1の貫通穴20を充填することも、第1の貫通穴20の内壁にのみ形成することも可能である。また、本実施例ではニッケルを用いたが、導電性を有する無電解メッキが可能である材質であれば良く、例えば銅、金、スズなども用いることができる。
【0044】
次に、図4(B)に示すように、第1の貫通穴20上部に露出した導電層17の表面に表面導電層18を形成する。これは導電層17のニッケルの酸化を防止する働きと、この後の工程で形成する半田と導電層の接合性を向上させる目的である。また、表面導電層18の材質としては、本実施例では無電解置換金メッキを用いたが、それ以外に銅またはスズ、または銅とスズの積層、金と銅の積層、金と銅とスズの積層など、さまざまな組み合わせが考えられるが、上記目的を満たすものであればいずれでも良い。また膜厚は、表面をカバーしていれば十分であり、金やスズの置換メッキのような薄膜であっても良い。
【0045】
最後に図5に示すように、表面導電層18上に外部電極端子19を形成する。外部電極端子としては、通常半田ボールが用いられるが、半田ボールは印刷などの方法で形成する。本実施例においても、外部電極端子19として、半田ボールを印刷により形成した。また、外部電極端子の位置としては、先に形成したソルダーレジストの開口部の位置に合わせて形成すればよい。
【0046】
本実施例においては、半田ボールの印刷の後、リフロー炉を通すことにより、外部電極端子19が形成でき、半導体装置100が得られた。半導体装置100は、複数の電極10を有する半導体チップ1と、第1の貫通穴20が形成された第1の絶縁層15と、電極10上に設けられた導電層12および配線層14と、第1の絶縁層15上に形成された第2の絶縁層16と、第1の絶縁層15に形成された第1の貫通穴20に充填された導電層17および表面導電層18と、第2の絶縁層16の第2の貫通穴21に形成された外部電極端子19と、を含む。
【0047】
また、本実施の形態では、半導体チップ1に対して各工程を行ったが、これを半導体ウエーハの各半導体素子(ダイシングされると半導体チップになる素子)に対して行ってもよい。その場合、上述した説明で、半導体チップを、半導体ウエーハの半導体素子と置き換えればよい。また、外部端子を設ける工程も、半導体ウエーハに対して行ってもよい。その後、半導体ウエーハをダイシングして個々の半導体装置を得ることができる。このことも、以下の実施の形態に適用できる。
【0048】
また、本実施の形態では、第1の絶縁層を電極上部には形成していないが、半導体素子の全面に形成してもよい。さらに、本実施の形態では、段差のある絶縁層を、第1及び第2の絶縁層で形成したように、2段階の工程を経て形成したが、1段階の工程で形成してもよい。すなわち、予め必要な厚みの絶縁膜を形成した後、段差部ができるように貫通穴を形成すればよい。
【0049】
図6には、本実施の形態に係る半導体装置2を実装した回路基板100が示されている。回路基板100には例えばガラスエポキシ基板等の有機系基板を用いることが一般的である。回路基板100には例えば銅などからなる配線パターンが所望の回路となるように形成されていて、それらの配線パターンと半導体装置2の外部端子とを機械的に接続することでそれらの電気的導通を図る。
【0050】
そして、本発明を適用した半導体装置1を有する電子機器として、図7にはノート型パーソナルコンピュータ200、図8には携帯電話300が示されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)〜図1(C)は、本発明を適用した第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図2】図2(A)〜図2(C)は、本発明を適用した第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図3】図3(A)及び図3(B)は、本発明を適用した第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図4】図4(A)及び図4(B)は、本発明を適用した第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図5】図5は、本発明を適用した第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図6】図6は、本実施の形態に係る半導体装置が実装された回路基板を示す図である。
【図7】図7は、本実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【図8】図8は、本実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体チップ
2 半導体装置
10 電極
11 パッシベーション膜
12 導電層
13 レジスト
14 配線層
15 第1の絶縁層
16 第2の絶縁層
17 導電層
18 表面導電層
19 外部電極端子
20 第1の貫通穴
21 第2の貫通穴
100 回路基板
200 ノート型パーソナルコンピュータ
300 携帯電話[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device, a manufacturing method thereof, a circuit board, and an electronic device.
[0002]
[Background]
In a semiconductor chip, a semiconductor device having a structure in which a solder ball is provided at a position shifted from an Al pad has been developed. Such a semiconductor device can be applied to a CSP (Chip Scale / Size Package).
[0003]
In this structure, when the semiconductor chip is mounted on the circuit board, stress is applied due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the circuit board, and the solder ball may be cracked.
[0004]
The present invention is for solving this problem, and its purpose is to relieve the stress applied to the solder balls during mounting, and to prevent the wiring from being broken, and to provide a semiconductor device with high connection reliability, a manufacturing method thereof, and a circuit It is to provide a substrate and an electronic device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor element having an electrode,
A wiring layer provided on the surface of the semiconductor element on which the electrode is formed and electrically connected to the electrode;
Providing a first insulating layer in a region excluding an area where the electrode is formed in the wiring layer, forming a first through hole in the first insulating layer;
A second insulating layer is provided on the area where the electrode of the wiring layer is formed and the first insulating layer,
Communicating with the first through-hole of the second insulating layer, providing a second through-hole with a diameter larger than the first through-hole,
Providing a conductive layer filled inside the first through hole and the second through hole;
Solder balls formed with a diameter smaller than the diameter of the second through hole are disposed in a state of being embedded in the second through hole,
The solder balls is characterized by comprising electrically conductive and the wiring layer through the conductive layer which is filled in the through hole.
[0006]
According to the present invention, since the wiring is formed linearly in the cross section of the semiconductor device, a highly reliable semiconductor device can be obtained without disconnecting the wiring. In addition, when the semiconductor element is mounted on the circuit board, a part of the solder ball is embedded in the insulating layer, so that the stress applied to the solder ball can be relieved by the insulating layer. Further, since the solder ball is embedded in the through hole, the solder ball can be formed by self-alignment.
[0007]
In the present invention, the semiconductor element includes not only a semiconductor chip but also individual elements of a semiconductor wafer before dicing.
[0008]
In this semiconductor device, the width of the first through hole is narrower than the width of the solder ball .
[0009]
According to this, since the solder ball is supported by the resin underneath, the stress applied to the solder ball can be relieved by the insulating layer when the semiconductor element is mounted on the circuit board.
[0010]
(3) In this semiconductor device, the wiring layer may be formed so as to be disposed on a passivation film formed on a semiconductor element having an electrode.
[0011]
(4) In this semiconductor device, the second insulating layer may use a solder resist.
[0012]
In this semiconductor device, the wiring layer may be nickel, the conductive layer filling the through hole may be nickel , and either gold, copper, or tin may be formed on the outermost surface.
[0013]
In this semiconductor device, the wiring layer is two layers of nickel and gold, the conductive layer filling the inside of the through hole is nickel , and gold, copper, or tin is formed on the outermost surface. Also good.
By so doing, the wiring layer, the conductive layer filled in the through hole and the solder ball can be formed with good adhesion, leading to improved reliability.
[0014]
(7) A circuit board according to the present invention is equipped with the semiconductor device.
[0015]
(8) An electronic device according to the present invention includes the semiconductor device.
[0016]
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a first step of providing a wiring layer electrically connected to the electrode on the surface of the semiconductor element on which the electrode is formed;
A second step of providing a first insulating layer in a region excluding the area where the electrode is formed in the wiring layer ;
A third step of forming a first through hole in the first insulating layer;
A fourth step of providing a second insulating layer on the area of the wiring layer where the electrode is formed and on the first insulating layer;
A fifth step of communicating with the first through hole of the second insulating layer and providing a second through hole with a larger diameter than the first through hole;
A sixth step of providing a conductive layer filled in the first through hole and the second through hole;
A seventh step of disposing a solder ball formed with a diameter smaller than the diameter of the second through hole in a state of being embedded in the second through hole;
It is characterized by having .
[0017]
According to the present invention, since the wiring is formed linearly in the cross section of the semiconductor device, the wiring can be easily formed without disconnection. In addition, since the solder ball is embedded in the through hole formed in the insulating layer, the solder ball can be formed by self-alignment.
[0018]
In the present invention, the semiconductor element includes not only a semiconductor chip but also individual elements of a semiconductor wafer before dicing.
[0020]
(11) In this method of manufacturing a semiconductor device, the diameter of the first through hole may be formed to be smaller than the diameter of the solder ball.
[0021]
(12) In this method of manufacturing a semiconductor device, the wiring layer formed in the first step may be formed so as to be disposed on a passivation film formed on a semiconductor element having an electrode.
[0022]
(13) In this method of manufacturing a semiconductor device, the second insulating layer may be formed using a solder resist.
[0023]
(14) In this method of manufacturing a semiconductor device, the wiring layer is formed by electroless nickel plating, the conductive layer filling the through hole is formed by electroless nickel plating, and the outermost surface thereof is electroless gold plated or non-electrolyzed. It may be formed by either electrolytic copper plating or electroless tin plating.
[0024]
(15) In this method of manufacturing a semiconductor device, the wiring layer is formed by electroless nickel plating, the outermost surface thereof is formed by electroless gold plating, and the conductive layer filling the inside of the through hole is formed by electroless nickel plating. In addition, the outermost surface may be formed by any one of electroless gold plating, electroless copper plating, and electroless tin plating.
[0025]
According to this, the conductive layer filled in the wiring layer, the through hole, and the solder ball can be formed with good adhesion, leading to improved reliability.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. The present invention can be applied to a CSP (Chip Size / Scale Package) which is an embodiment of a semiconductor device.
[0027]
(First embodiment)
FIG. 1A to FIG. 5 are diagrams showing an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention along the process. In the present embodiment, the first step (FIGS. 1A to 2B) for forming the
[0028]
As shown in FIG. 1A, the
[0029]
Next, a
[0030]
As a method for forming the nickel layer constituting at least a part of the
[0031]
In order to form a gold layer on the nickel layer, it is further immersed in an electroless gold plating solution to further form gold on the nickel surface. By forming gold, the electrical connection with the
[0032]
Next, as shown in FIG. 1C, a resist 13 for forming a wiring from the
[0033]
By immersing in an electroless nickel plating solution with the resist 13 formed, a
[0034]
Next, by removing the resist, the
[0035]
Next, the first insulating
[0036]
As shown in FIG. 3A, the first insulating
[0037]
In the present embodiment, the first through
[0038]
Next, the second insulating
[0039]
As the second insulating
[0040]
Furthermore, the second insulating layer may be photosensitive or non-photosensitive. In the case of non-photosensitive, the laser is irradiated to form an opening as in the case of the first insulating layer. It is also possible to do. In this case, it is also possible to open the first insulating layer and the second insulating layer all together. However, considering the formation of solder balls, it is desirable to use a solder resist for the second insulating
[0041]
FIG. 3B shows a state where the second through
[0042]
FIG. 4A shows the
[0043]
In this embodiment, the
[0044]
Next, as shown in FIG. 4B, a surface
[0045]
Finally, as shown in FIG. 5,
[0046]
In this example, after the solder balls were printed, the
[0047]
In the present embodiment, each process is performed on the
[0048]
In this embodiment mode, the first insulating layer is not formed over the electrode, but may be formed over the entire surface of the semiconductor element. Furthermore, in this embodiment, the stepped insulating layer is formed through the two-step process as formed by the first and second insulating layers, but may be formed in a single-step process. That is, after forming an insulating film having a necessary thickness in advance, a through hole may be formed so as to form a stepped portion.
[0049]
FIG. 6 shows a
[0050]
As an electronic apparatus having the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A to FIG. 1C are diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment to which the present invention is applied.
FIGS. 2A to 2C are views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment to which the present invention is applied.
FIGS. 3A and 3B are views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment to which the present invention is applied.
FIGS. 4A and 4B are views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 5 is a diagram showing a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment to which the present invention is applied;
FIG. 6 is a diagram showing a circuit board on which the semiconductor device according to the present embodiment is mounted.
FIG. 7 is a diagram illustrating an electronic apparatus including the semiconductor device according to the present embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating an electronic apparatus including the semiconductor device according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記半導体素子の前記電極が形成された面に設けられた、前記電極と電気的に接続してなる配線層と、
前記配線層の前記電極が形成されたエリアを除く領域に第1の絶縁層を設け、前記第1の絶縁層に第1の貫通穴を形成し、
前記配線層の前記電極が形成されたエリアと前記第1の絶縁層上に、第2の絶縁層を設け、
前記第2の絶縁層の前記第1の貫通穴に連通し、前記第1の貫通穴よりも大きな径で第2の貫通穴を設け、
前記第1の貫通穴と前記第2の貫通穴の内部に充填した導電層を設け、
前記第2の貫通穴の径よりも小さい径で形成された半田ボールを、前記第2の貫通穴に埋め込まれた状態で配設し、
前記半田ボールは前記貫通穴内部に充填した前記導電層を介して前記配線層と電気的に導通されてなることを特徴とする半導体装置。A semiconductor element having an electrode;
A wiring layer provided on the surface of the semiconductor element on which the electrode is formed and electrically connected to the electrode;
Providing a first insulating layer in a region excluding an area where the electrode is formed in the wiring layer, forming a first through hole in the first insulating layer;
A second insulating layer is provided on the area where the electrode of the wiring layer is formed and the first insulating layer,
Communicating with the first through hole of the second insulating layer, providing a second through hole with a diameter larger than the first through hole;
Providing a conductive layer filled inside the first through hole and the second through hole;
Solder balls formed with a diameter smaller than the diameter of the second through hole are disposed in a state of being embedded in the second through hole,
The solder balls semiconductor device characterized by comprising been said wiring layer and electrically connected via the conductive layer which is filled in the through hole.
前記第1の貫通穴の幅は前記半田ボールの幅よりも狭いことを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a width of the first through hole is narrower than a width of the solder ball.
前記配線層が、電極を有する半導体素子上に形成されてある、パッシベーション膜上に配置されるように形成されてなることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 1 or 2,
A semiconductor device, wherein the wiring layer is formed on a passivation film formed on a semiconductor element having an electrode.
前記第2の絶縁層がソルダーレジストからなることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
The semiconductor device, wherein the second insulating layer is made of a solder resist.
前記配線層がニッケルであり、貫通穴内部に充填する導電層がニッケルであり、
金又は銅又はスズのうちのいずれかを最表面に形成されてなることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
The wiring layer is nickel, and the conductive layer filling the through hole is nickel ,
One of gold, copper, and tin is formed on the outermost surface, and the semiconductor device is characterized.
前記配線層がニッケルおよび金の2層であり、貫通穴内部に充填する導電層がニッケルであり、金又は銅又はスズのうちのいずれかを最表面に形成されてなることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
The wiring layer is composed of two layers of nickel and gold, the conductive layer filling the inside of the through hole is nickel , and the semiconductor is characterized in that either gold, copper or tin is formed on the outermost surface. apparatus.
前記配線層の前記電極が形成されたエリアを除く領域に第1の絶縁層を設ける第2工程と、
前記第1の絶縁層に第1の貫通穴を形成する第3工程と、
前記配線層の前記電極が形成されたエリアと前記第1の絶縁層上に、第2の絶縁層を設ける第4工程と、
前記第2の絶縁層の前記第1の貫通穴に連通し、前記第1の貫通穴よりも大きな径で第2の貫通穴を設ける第5工程と、
前記第1の貫通穴と前記第2の貫通穴の内部に充填した導電層を設ける第6工程と、
前記第2の貫通穴の径よりも小さい径で形成された半田ボールを、前記第2の貫通穴に埋め込まれた状態で配設する第7工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。A first step of providing a wiring layer electrically connected to the electrode on the surface of the semiconductor element on which the electrode is formed;
A second step of providing a first insulating layer in a region excluding the area where the electrode is formed in the wiring layer ;
A third step of forming a first through hole in the first insulating layer;
A fourth step of providing a second insulating layer on the area of the wiring layer where the electrode is formed and on the first insulating layer;
A fifth step of communicating with the first through hole of the second insulating layer and providing a second through hole with a larger diameter than the first through hole;
A sixth step of providing a conductive layer filled in the first through hole and the second through hole;
A seventh step of disposing a solder ball formed with a diameter smaller than the diameter of the second through hole in a state of being embedded in the second through hole;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1の貫通穴の径が、半田ボールの径よりも小さくなるように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 9,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the diameter of the first through hole is formed to be smaller than the diameter of a solder ball.
前記第1工程で形成する配線層を、電極を有する半導体素子上に形成されてなるパッシベーション膜上に配置されるように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 9 or 10 ,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the wiring layer formed in the first step is formed so as to be disposed on a passivation film formed on a semiconductor element having an electrode.
前記第2の絶縁層がソルダーレジストを用いて形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 9 to 11,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second insulating layer is formed using a solder resist.
前記配線層を無電解ニッケルメッキにより形成し、前記第1及び第2の貫通穴内部に充填する導電層を無電解ニッケルメッキにより形成し、かつその最表面を無電解金メッキまたは無電解銅メッキまたは無電解スズメッキのうちのいずれかにより形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 9 to 12,
The wiring layer is formed by electroless nickel plating, the conductive layer filling the first and second through holes is formed by electroless nickel plating, and the outermost surface thereof is electroless gold plated or electroless copper plated or A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is formed by any one of electroless tin plating.
前記配線層を無電解ニッケルメッキにより形成し、かつその最表面を無電解金メッキにより形成し、貫通穴内部に充填する導電層を無電解ニッケルメッキにより形成し、かつその最表面を無電解金メッキまたは無電解銅メッキまたは無電解スズメッキのうちのいずれかにより形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 9 to 13,
The wiring layer is formed by electroless nickel plating, and the outermost surface thereof is formed by electroless gold plating, the conductive layer filling the through hole is formed by electroless nickel plating, and the outermost surface is electroless gold plated or A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is formed by either electroless copper plating or electroless tin plating.
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