JP3846550B2 - 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 - Google Patents

Description

［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。
［背景技術］
半導体装置の高密度実装を追求すると、ベアチップ実装が理想的である。しかしながら、ベアチップは、品質の保証及び取り扱いが難しい。そこで、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ／Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）が適用された半導体装置が開発されている。ＣＳＰについては正式な定義はないが、一般に、パッケージサイズがＩＣチップと同じか、ＩＣチップよりわずかに大きいＩＣパッケージと解されている。高密度実装を推進するためには、ＣＳＰ技術の開発が重要である。ＣＳＰに関する従来例を開示する刊行物として、国際公開ＷＯ９５／０８８５６号公報がある。
これによれば、外部端子を有する基板と半導体チップとの間にギャップが形成され、このギャップに樹脂が注入される。この樹脂は、硬化したときに弾力性を有するものである。この弾力性を有する樹脂によって、外部端子に加えられた応力（熱ストレス）が吸収される。なお、この応力は、半導体装置と、この半導体装置が実装される回路基板との熱膨張率の差によって生じる。
しかしながら、半導体チップの基板との間に注入される樹脂は、厚い層にすることが難しいため、十分な熱ストレスの吸収がなされていなかった。
［発明の開示］
本発明は、この問題点を解決するものであり、その目的は、熱ストレスを効果的に吸収することができる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。
（１）本発明に係る半導体装置は、複数の電極が形成されてなる半導体素子と、
前記電極と電気的に接続される配線パターンと、
前記配線パターンと電気的に接続してなる外部端子と、
を有してなり、
前記配線パターン上の、前記外部端子の周囲には複数の絶縁層が形成されてなる。
本発明で、半導体素子とは、個々の半導体チップのみならず、複数の半導体チップに切断される前の素子の集合体（例えば半導体ウエーハ等）のうちのそれぞれの素子も含む。
本発明によれば、複数の絶縁層によって、外部端子に加えられた応力が分散しやすくなっている。
なお、本発明では、複数の絶縁層は、２層のみならずそれ以上の層であってもよい。
（２）この半導体装置において、
前記複数の絶縁層のうち少なくとも一つは、応力緩和機能を有していてもよい。
これによれば、外部端子に加えられた応力は、絶縁層にて吸収される。
（３）この半導体装置において、
前記複数の絶縁層のうち少なくとも一つは、樹脂からなるものでもよい。
（４）この半導体装置において、
前記各絶縁層が前記外部端子と接する開口部は、下層から上層に向けて大きくなるテーパが付けられた傾斜面であってもよい。
これによれば、穴の内面が傾斜面なので、外部端子と絶縁層とが広い面積で接触して応力を吸収する。
（５）この半導体装置において、
前記外部端子は、台座と、前記台座上に設けられる接合部と、を含み、
前記台座が、前記各絶縁層が前記外部端子と接する開口部に接触して設けられてもよい。
これによれば、台座が複数の絶縁層に接触して応力が緩和される。
（６）この半導体装置において、
前記各絶縁層が前記外部端子と接する開口部は、曲面を以て形成されていてもよい。
特に、台座が開口部の内面に形成されている場合には、開口端部に角がないので、台座の破断が防止される。
（７）この半導体装置において、
前記配線パターンは、前記複数の絶縁層よりも下層に形成された応力緩和層上に形成されてもよい。
これによって、応力を一層吸収できるようになる。
（８）この半導体装置において、
最上層の前記絶縁層は、前記外部端子の形成領域を除き、最上層から２番目の絶縁層の表面全体上に形成されていてもよい。
（９）この半導体装置において、
最上層の前記絶縁層は、最上層から２番目の絶縁層が形成されている領域の面積よりも小さく形成されてもよい。
（１０）この半導体装置において、
前記絶縁層は、特性の異なる上側の層及び下側の層を含んでもよい。
外部端子に加えられる応力は、詳しくは、半導体装置が実装される回路基板と、半導体素子と、の熱膨張係数の差によって生じる。一般に、回路基板の熱膨張係数は大きいので膨張及び収縮が大きく、半導体素子の熱膨張係数は小さいので膨張及び収縮が小さい。そこで、半導体素子に近い下側の層の絶縁層は、半導体素子の膨張及び収縮が小さいことに対応する特性にすることができる。一方、回路基板に近くなる上側の層の絶縁層は、回路基板の膨張及び収縮が大きいことに対応する特性にすることができる。このように、特性の異なる上側の層及び下側の層の絶縁層を使用することで、応力に起因する品質の劣化を防止することができる。
（１１）この半導体装置において、
前記上側の層の絶縁層の熱膨張係数は、前記下側の層の絶縁層の熱膨張係数よりも大きくてもよい。
ここで、外部端子に加えられる応力は、詳しくは、半導体装置が実装される回路基板と、半導体素子と、の熱膨張係数の差によって生じる。一般に、回路基板の熱膨張係数は大きいので膨張及び収縮が大きく、半導体素子の熱膨張係数は小さいので膨張及び収縮が小さい。そこで、半導体素子に近い下側の層の絶縁層は、半導体素子の膨張及び収縮が小さいことに対応して、熱膨張係数を小さくしてある。一方、回路基板に近くなる上側の層の絶縁層は、回路基板の膨張及び収縮が大きいことに対応して、熱膨張係数を大きくしてある。このように、特性の異なる上側及び下側の層の絶縁層を使用することで、応力に起因する品質の劣化を防止することができる。
（１２）この半導体装置において、
前記下側の層の絶縁層のヤング率は、前記上側の層の絶縁層のヤング率よりも大きくてもよい。
ここで、外部端子に加えられる応力は、詳しくは、半導体装置が実装される回路基板と、半導体素子と、の熱膨張係数の差によって生じる。一般に、回路基板の熱膨張係数は大きいので膨張及び収縮が大きく、半導体素子の熱膨張係数は小さいので膨張及び収縮が小さい。そこで、半導体素子に近い下側の層の絶縁層は、半導体素子の膨張及び収縮が小さいことに対応して、ヤング率を大きくしてある。一方、回路基板に近くなる上側の層の絶縁層は、回路基板の膨張及び収縮が大きいことに対応して、ヤング率を小さくしてある。このように、特性の異なる上側及び下側の層の絶縁層を使用することで、応力に起因する品質の劣化を防止することができる。
（１３）本発明に係る半導体装置は、複数の電極が形成されてなる半導体素子と、
前記電極と電気的に接続してなる配線パターンと、
前記配線パターンと電気的に接続してなる外部端子と、
を有してなり、
少なくとも１層よりなり、凹凸部を有する絶縁層上に前記配線パターンは形成され、前記凹部に外部端子が形成されてなる。
本発明で、半導体素子とは、個々の半導体チップのみならず、複数の半導体チップに切断される前の素子の集合体（例えば半導体ウエーハ等）のうちのそれぞれの素子も含む。
本発明によれば、配線パターンが、絶縁層上に形成されており、かつ、凹部で外部端子に電気的に接続されている。すなわち、配線パターンと外部端子との電気的な接続部分が、絶縁層上に位置している。こうして、配線パターンと外部端子との電気的接続を効果的に確保することができる。また、配線パターンは、絶縁層上に形成されているので、破断が防止されるようになっている。さらに、配線パターンは、絶縁層上に形成されており半導体素子から離れている。したがって、半導体素子内の集積回路における信号と、配線パターンにおける信号と、が干渉しにくくなっており、クロストークが減少する。
（１４）この半導体装置において、
前記絶縁層は、応力緩和機能を有していてもよい。
これによれば、配線パターンと外部端子との電気的な接続部分に加えられる応力も、絶縁層によって吸収される。
（１５）この半導体装置において、
前記絶縁層は、樹脂からなるものであってもよい。
（１６）この半導体装置において、
前記外部端子は、台座と、前記台座上に設けられる接合部と、を含み、前記台座と前記配線パターンとが一つの部材で構成されていてもよい。
こうすることで、外部端子の一部と配線パターンとが一体的に形成されるので、両者間に抵抗が形成されることを防止できる。
（１７）この半導体装置において、
前記凹部は、底部よりも開口端部が大きく形成されていてもよい。
これによれば、凹部の内面が傾斜面なので、外部端子と絶縁層とが広い面積で接触して応力を吸収する。
（１８）この半導体装置において、
前記絶縁層は、特性の異なる上側の層及び下側の層を含んでもよい。
（１９）この半導体装置において、
前記絶縁層は、前記半導体素子上に形成され、
前記下側の層の熱膨張係数は、前記上側の層の熱膨張係数よりも小さくてもよい。
外部端子に加えられる応力は、詳しくは、半導体装置が実装される回路基板（マザーボード）と、半導体素子と、の熱膨張係数の差によって生じる。一般に、回路基板の熱膨張係数は大きいので膨張及び収縮が大きく、半導体素子の熱膨張係数は小さいので膨張及び収縮が小さい。そこで、半導体素子に近い下側の層は、半導体素子に対応して熱膨張係数を小さくしてある。一方、回路基板に近くなる上側の層は、回路基板に対応して熱膨張係数を大きくしてある。このように、特性の異なる複数の層を使用することで、応力を効果的に吸収することができる。
（２０）この半導体装置において、
前記半導体装置の最上層には保護膜が形成されていてもよい。
（２１）本発明に係る回路基板は、上記半導体装置が実装されてなる。
（２２）本発明に係る回路基板は、上記半導体装置が実装されてなる。
（２３）本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
（２４）本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
（２５）本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子の複数の電極に電気的に接続させて配線パターンを形成し、前記配線パターン上に外部端子を形成する工程を含む半導体装置の製造方法であって、
前記配線パターン上の、前記外部端子の周囲に複数の絶縁層を形成する。
本発明で、半導体素子とは、個々の半導体チップであってもよいが、複数の半導体チップに切断される前の素子の集合体（例えば半導体ウエーハ等）のうちのそれぞれの素子も含む。すなわち、本発明は、半導体ウエーハのような素子の集合体に対して適用してもよい。
本発明によって製造される半導体装置によれば、外部端子に加えられた応力が分散しやすくなっている。
なお、本発明では、複数の絶縁層は、２層のみならずそれ以上の層であってもよい。
（２６）この製造方法において、
前記絶縁層を形成した後に、前記外部端子を形成し、
前記各絶縁層に、前記外部端子と接する開口部を形成する工程では、
第１の絶縁層を形成し、
前記第１の絶縁層に、第１の穴を形成し、
前記第１の穴及び前記第１の絶縁層上に、第２の絶縁層を形成し、
前記第１の穴の上方で、前記第２の絶縁層に第２の穴を形成してもよい。
これによれば、１層の絶縁層を形成して、これに穴を形成する工程を繰り返して、開口部を有する複数の絶縁層を形成することができる。複数の絶縁層を積層することで、合計して厚い絶縁層となる。１層の厚い絶縁層に開口部を直接形成することは難しいが、この方法を適用することで、実質的に１層の厚い絶縁層に等しい構成を得ることができる。
（２７）この半導体装置の製造方法において、
前記複数の絶縁層のうち少なくとも一つとして、応力緩和機能を有するものを使用してもよい。
これによれば、外部端子に加えられた応力が絶縁層にて吸収される半導体装置を製造することができる。
（２８）この半導体装置の製造方法において、
前記複数の絶縁層のうち少なくとも一つとして、樹脂からなるものを使用してもよい。
（２９）この半導体装置の製造方法において、
前記絶縁層を、特性の異なる上側の層及び下側の層を含むように形成してもよい。
これによって製造される半導体装置では、外部端子に加えられる応力は、詳しくは、半導体装置が実装される回路基板と、半導体素子と、の熱膨張係数の差によって生じる。一般に、回路基板の熱膨張係数は大きいので膨張及び収縮が大きく、半導体素子の熱膨張係数は小さいので膨張及び収縮が小さい。そこで、半導体素子に近い下側の層の絶縁層は、半導体素子の膨張及び収縮が小さいことに対応する特性にすることができる。一方、回路基板に近くなる上側の層の絶縁層は、回路基板の膨張及び収縮が大きいことに対応する特性にすることができる。このように、特性の異なる上側及び下側の層の絶縁層を使用することで、応力に起因する品質の劣化を防止することができる。
（３０）この半導体装置の製造方法において、
前記下側の層の絶縁層のヤング率を、前記上側の層の絶縁層のヤング率よりも大きくしてもよい。
これによって製造された半導体装置において、外部端子に加えられる応力は、詳しくは、半導体装置が実装される回路基板と、半導体素子と、の熱膨張係数の差によって生じる。一般に、回路基板の熱膨張係数は大きいので膨張及び収縮が大きく、半導体素子の熱膨張係数は小さいので膨張及び収縮が小さい。そこで、半導体素子に近い下側の層の絶縁層は、半導体素子の膨張及び収縮が小さいことに対応して、ヤング率を大きくしてある。一方、回路基板に近くなる上側の層の絶縁層は、回路基板の膨張及び収縮が大きいことに対応して、ヤング率を小さくしてある。このように、特性の異なる上側及び下側の層の絶縁層を使用することで、応力に起因する品質の劣化を防止することができる。
（３１）この半導体装置の製造方法において、
前記上側の層の絶縁層の熱膨張係数を、前記下側の層の絶縁層の熱膨張係数よりも大きくしてもよい。
これによって製造された半導体装置において、外部端子に加えられる応力は、詳しくは、半導体装置が実装される回路基板と、半導体素子と、の熱膨張係数の差によって生じる。一般に、回路基板の熱膨張係数は大きいので膨張及び収縮が大きく、半導体素子の熱膨張係数は小さいので膨張及び収縮が小さい。そこで、半導体素子に近い下側の層の絶縁層は、半導体素子の膨張及び収縮が小さいことに対応して、熱膨張係数を小さくしてある。一方、回路基板に近くなる上側の層の絶縁層は、回路基板の膨張及び収縮が大きいことに対応して、熱膨張係数を大きくしてある。このように、特性の異なる上側及び下側の層の絶縁層を使用することで、応力に起因する品質の劣化を防止することができる。
（３２）本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子上に、少なくとも１層よりなり、凹凸部を有する絶縁層を形成し、
前記絶縁層上に、前記半導体素子の複数の電極に接続してなる配線パターンを形成し、
前記凹部に、前記配線パターンと電気的に接続してなる外部端子を形成する。
本発明で、半導体素子とは、個々の半導体チップであってもよいが、複数の半導体チップに切断される前の素子の集合体（例えば半導体ウエーハ等）のうちのそれぞれの素子も含む。すなわち、本発明は、半導体ウエーハのような素子の集合体に対して適用してもよい。
本発明によれば、配線パターンを、絶縁層上であって、かつ、凹部で外部端子に電気的に接続させて形成する。すなわち、配線パターンと外部端子との電気的な接続部分を、絶縁層上に配置している。こうして、配線パターンと外部端子との電気的接続を効果的に確保することができる。また、配線パターンを絶縁層上に形成するので、その破断が防止されるようになっている。さらに、配線パターンは、絶縁層上に形成されており半導体素子から離れている。したがって、半導体素子内の集積回路における信号と、配線パターンにおける信号と、が干渉しにくくなっており、クロストークが減少する。
（３３）この半導体装置の製造方法において、
前記凹部の内面で前記外部端子の下地となる台座を、前記配線パターンとともに一つの部材で形成し、
前記台座上に接合部を設けて前記外部端子を形成してもよい。
これによれば、配線パターンと台座を一体的に形成するので、両者を一度に形成することができる。この場合、外部端子の一部と配線パターンとの間に抵抗が形成されることを防止できる。
（３４）この半導体装置の製造方法において、
前記絶縁層として、応力緩和機能を有するものを使用してもよい。
これによれば、配線パターンと外部端子との電気的な接続部分に加えられる応力も、絶縁層によって吸収することができる。
（３５）この半導体装置の製造方法において、
前記絶縁層として、樹脂からなるものを使用してもよい。
（３６）この半導体装置の製造方法において、
前記半導体装置の最上層に、保護膜を形成してもよい。
［発明を実施するための最良の形態］
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。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。この半導体装置１は、半導体チップ１０と、配線パターン２０と、外部端子３０と、複数の絶縁層４１、４２、４３と、を含む。半導体装置１は、そのパッケージサイズが半導体チップ１０にほぼ等しいので、ＣＳＰに分類することができ、あるいは、応力緩和機能を備えるフリップチップであるということもできる。
半導体チップ１０の一つの面（能動面）には、複数の電極１２が形成されている。複数の電極１２は、半導体チップ１０の平面形状が矩形（正方形又は長方形）である場合には、少なくとも一辺（対向する二辺又は全ての辺を含む）に沿って形成されている。あるいは、半導体チップ１０の一方の面の中央に複数の電極１２を形成してもよい。電極１２を避けて、半導体チップ１０には、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、ＭｇＯなどのパッシベーション膜が形成されている。パッシベーション膜は電気的な絶縁膜である。
配線パターン２０は、半導体チップ１０における電極１２が形成された面で、電極１２に電気的に接続されて形成されている。配線パターン２０は、複数層から構成されることが多い。例えば、銅（Ｃｕ）、クローム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、タングステン（Ｗ）のうちのいずれかを積層して配線パターン２０を形成することができる。電極１２が半導体チップ１０の端部に形成されている場合には、半導体チップ１０の中央方向に、配線パターン２０を引き込む。
外部端子３０は、電極１２の真上を避けて、配線パターン２０上に形成されている。電極１２の真上を避けているので、外部端子３０に加えられた応力が電極１２に直接加えられないようになっている。外部端子３０は、台座３２と、接合部３４と、からなる。接合部３４は、例えばハンダボールなどであって、回路基板との電気的な接合に使用される。台座３２は、接合部３４を受けやすいように、中央がくぼむ形状をなしている。台座３２も、複数層で形成してもよく、配線パターン２０として選択可能な材料で形成することができる。
複数の絶縁層４１、４２、４３は、積層されて形成されており、各層の間に別の層が介在してもよい。絶縁層４１、４２、４３の各層は、それぞれの外部端子３０の一部分の周囲に設けられている。詳しくは、外部端子３０の一部（例えば台座３２の一部）が配線パターン２０に接合されており、台座３２の下端部の周囲に最下層の絶縁層４１が設けられている。また、台座３２の上端部の周囲に最上層の絶縁層４３が設けられている。そして、最下層の絶縁層４１と最上層の絶縁層４３との間であって、台座３２の中間部に、少なくとも一つの絶縁層４２が形成されている。
絶縁層４１、４２、４３のうち少なくとも一つは、応力緩和機能を有してもよい。絶縁層４１、４２、４３は、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）等で形成することができる。なお、最下層の絶縁層４１は、電極１２、配線パターン２０及び図示しないパッシベーション膜上に形成されている。最上層の絶縁層４３は、外部端子３０の形成領域を除き、最上層から２番目の絶縁層４２の表面全体上に形成されている。
最下層の絶縁層４１には、複数の穴４４が形成されている。穴４４は、配線パターン２０における外部端子３０との接合部上に形成されている。穴４４の内面は、底部よりも開口端部が大きくなるテーパが付けられた傾斜面となっている。また、穴４４の開口端部は、曲面を以て形成されている。
中間層、例えば最下層から２番目の絶縁層４２には、穴４６が形成されている。この穴４６は、最下層の絶縁層４１に形成された穴４４の上方に形成されている。穴４６の内面は、底部よりも開口端部が大きくなるテーパが付けられた傾斜面となっている。
最上層の絶縁層４３には、複数の穴４８が形成されている。この穴４８は、最下層の絶縁層４１に形成された穴４４及び中間層の絶縁層４２に形成された穴４６の上方に形成されている。
本実施の形態では、下側に位置する第１の絶縁層に形成される第１の穴よりも、その上側に位置する第２の絶縁層に形成される第２の穴が大きい。ここで、第１及び第２の絶縁層は、上述した複数の絶縁層４１、４２、４３のうちの任意の２層をいう。
例えば、最下層の絶縁層４１を第１の絶縁層と定義し、その上の絶縁層４２を第２の絶縁層と定義することができる。その場合、第１の絶縁層４１に形成された第１の穴４４よりも、第２の絶縁層４２に形成された第２の穴４６が大きい。また、中間層の絶縁層４２を第１の絶縁層と定義し、その上の絶縁層４３を第２の絶縁層と定義することができる。その場合、第１の絶縁層４２に形成された第１の穴４６よりも、第２の絶縁層４３に形成された第２の穴４８が大きい。
複数の絶縁層４１、４２、４３に形成された穴４４、４６、４８は、連通しており、開口部４０を形成している。開口部４０は、配線パターン２０上で開口する。穴４４、４６、４８が下から順に大きくなるので、開口部４０は、底部から開口端部に向けて大きく拡がる形状になっている。詳しくは、複数の絶縁層４１、４２、４３に形成されて連通する穴４４、４６、４８の大きさがそれぞれ異なるので、開口部４０は階段状になっている。
開口部４０の内面に、外部端子３０の一部（例えば台座３２）が接触して設けられている。開口部４０が階段状に形成されているので、外部端子３０に加えられた応力を、分散して吸収できるようになっている。また、穴４４、４６、４８の内面が傾斜していることに対応して、台座３２の側面も傾斜している。詳しくは、台座３２は、逆錐台形状（逆円錐台形状、逆角錐台形状）をなしている。このことにより、台座３２と穴４４、４６、４８との接触面積が大きくなるので、両者の密着性が向上する。さらに、穴４４、４６、４８の開口端部が曲面を以て形成されており、角がないので、台座３２に破断が生じない。
外部端子３０の側面（例えば台座３２の側面）が傾斜しているので、半導体チップ１０の表面に対する垂線に沿って見て、絶縁層４１、４２、４３の一部は、それぞれの外部端子３０の一部分と半導体チップ１０との間に位置する。詳しくは、外部端子３０の一部（例えば台座３２の一部）が配線パターン２０に接合されており、この部分を除く部分と半導体チップ１０との間に、絶縁層４１、４２、４３の一部が設けられている。
図２に、本実施の形態に係る半導体装置の平面図を示す。同図において、半導体チップ１０の電極１２から、能動面の中央方向に配線パターン２０が形成され、配線パターン２０には外部端子３０が設けられている。
なお、同図に示されるように、外部端子３０は半導体チップ１０の電極１２上ではなく半導体チップ１０の能動領域（能動素子が形成されている領域）に設けられている。絶縁層４１、４２、４３（図１参照）を能動領域に設け、更に配線パターン２０を能動領域内に配設する（引き込む）ことで、外部端子３０を能動領域内に設けることができる。すなわち、ピッチ変換をすることができる。従って外部端子３０を配置する際に能動領域内、すなわち一定の面としての領域が提供できることになり、外部端子３０の設定位置の自由度が非常に増すことになる。
そして、配線パターン２０を構成する配線を、必要な位置で屈曲させることにより、外部端子３０は格子状に並ぶように設けられている。なお、これは、本発明の必須の構成ではないので、外部端子３０は必ずしも格子状に並ぶように設けなくても良い。
また、電極１２の幅と配線パターン２０の幅とを、
電極１２≦配線パターン２０
とすることが好ましい。特に、
電極１２＜配線パターン２０
となる場合には、配線パターン２０の抵抗値が小さくなるばかりか、強度が増すので断線が防止される。
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。図３〜図８は、複数の絶縁層を形成する工程を示す図である。なお、本発明は、半導体チップ１０のような個片の半導体素子に対しても適用できるが、本実施の説明では、複数の半導体素子の集合体として半導体ウエーハ１１を使用する。そして、個々の半導体チップ１０に切断されることになるそれぞれの半導体素子に対して本発明を適用した例を説明する。このことは、以下の実施の形態でも同じである。
まず、複数の電極１２を有し、電極１２を避けてパッシベーション膜（図示せず）が形成された半導体ウエーハ１１（図９参照）を用意する。電極１２に接続される配線パターン２０を形成する。配線パターン２０は、半導体ウエーハ１１上、詳しくはパッシベーション膜上に形成してもよい。
次に、複数の絶縁層４１、４２、４３を形成し、連通する穴４４、４６、４８を形成して、開口部４０を形成する。この工程は、次の第１工程〜第４工程を含む。
（第１工程）
図３に示すように、絶縁層４１を形成する。絶縁層４１は、最下層に位置するときには、半導体ウエーハ１１における電極１２、パッシベーション膜（図示せず）及び配線パターン２０が形成された面に形成される。絶縁層４１の材料として、エネルギー（光、紫外線又は放射線など）に感応して性質を変える樹脂を使用することができ、例えば、フォトポリマーなどを使用できる。絶縁層４１の材料としては、エネルギーが照射されると、溶解性が増加するもの（ポジ型）であっても、溶解性が減少するもの（ネガ型）であってもよい。
（第２工程）
図４に示すように、絶縁層４１に穴４４を形成する。例えば、図３に示すように、開口５１が形成されたマスク５０を、絶縁層４１の上方に配置して、エネルギー６０を照射し、その後現像することで穴４４を形成する。絶縁層４１が、エネルギーが照射されると溶解性が増加するものであるときは、穴４４の形成領域上に開口５１を配置する。絶縁層４１が、エネルギーが照射されると溶解性が減少するものであるときは、穴４４の形成領域上を覆って、それ以外の領域上に開口５１を配置する。上述したエネルギー照射技術（露光技術など）を適用する場合には、マスク５０の開口５１からエネルギーが回り込むため、穴４４の開口端部は曲面を以て形成される。
（第３工程）
図５に示すように、絶縁層４１上に、絶縁層４２を形成する。なお、下側の絶縁層４１を第１の絶縁層と定義し、その上側の絶縁層４２を第２の絶縁層と定義することができる。絶縁層４１に形成された穴４４にも、絶縁層４２の材料を充填する。この工程は、絶縁層４１を硬化させてから行うことが好ましい。
上側に位置する絶縁層４２の材料は、エネルギーが照射されると溶解性が減少するものであることが好ましい。
（第４工程）
図６に示すように、絶縁層４２に穴４６を形成する。穴４６は、下側の絶縁層４１に形成された穴４４と連通するように形成する。ここで、下側の穴４４を第１の穴と定義し、その上側の穴４６を第２の穴と定義することができる。第２の穴４６を、第１の穴４４よりも大きく形成する。第２の穴４６の形成には、エネルギーを照射する方法を適用することができる。第２の絶縁層４２の材料が、エネルギーが照射されると溶解性が減少するものである場合には、例えば図５に示す工程を行う。すなわち、第１の穴４４の上方のみを覆うマスク５２を、第２の絶縁層４２の上方に配置して、エネルギー６０を照射する。そうすると、マスク５２によってエネルギー６０の照射が妨げられた領域は、溶解性が減少していないので、その後現像を行って除去することができる。第２の絶縁層４２の材料は、第１の絶縁層４１に形成された第１の穴４４に充填された部分も除去することができる。こうして、第２の絶縁層４２に第２の穴４６を形成する。第２の穴４６の開口端部は、マスク５２からエネルギーが回り込むため曲面を以て形成される。
なお、第１の穴４４の上方では、第２の絶縁層４２の材料の厚みが均一ではないが、第１の絶縁層４１の上では第２の絶縁層４２の材料の厚みが均一になっている。したがって、第１の穴４４の上方以外の領域では、第２の絶縁層４２の材料に対してエネルギー６０が均一に照射され、この領域で第２の絶縁層４２の材料を均一に硬化させることができる。一方、第１の穴４４の上方では、第２の絶縁層４２の材料は、マスク５２によって、均一にエネルギー６０が照射されないようになっている。そして、第２の絶縁層４２の材料のうち、第１の穴４４の上方に設けられた部分を全て除去することができる。
（その後の工程）
上述した第１及び第２の絶縁層４１、４２の上に、さらに絶縁層を形成するときには、上記工程を繰り返す。例えば、図７に示すように、絶縁層４２上に、絶縁層４３を形成する。
この２層の絶縁層４２、４３については、下側の絶縁層４２を第１の絶縁層と定義し、その上側の絶縁層４３を第２の絶縁層と定義することができる。下側の絶縁層４２に形成された穴４６にも、絶縁層４３の材料を充填する。この工程は、絶縁層４２を硬化させてから行うことが好ましい。
上側に位置する絶縁層４３の材料は、エネルギーが照射されると溶解性が減少するものであることが好ましい。
図８に示すように、絶縁層４３に穴４８を形成する。穴４８は、下側の絶縁層４２に形成された穴４６と連通するように形成する。ここで、下側の穴４６を第１の穴と定義し、その上側の穴４８を第２の穴と定義することができる。第２の穴４８を、第１の穴４６よりも大きく形成する。第２の穴４８の形成には、エネルギーを照射する方法を適用することができる。第２の絶縁層４３の材料が、エネルギーが照射されると溶解性が減少するものである場合には、例えば図７に示す工程を行う。すなわち、第１の穴４６の上方のみを覆うマスク５４を、第２の絶縁層４３の上方に配置して、エネルギー６０を照射する。そうすると、マスク５４によってエネルギー６０の照射が妨げられた領域は、溶解性が減少していないので、その後現像を行って除去することができる。第２の絶縁層４３の材料は、第１の絶縁層４２に形成された第１の穴４６に充填された部分も除去することができる。こうして、第２の絶縁層４３に第２の穴４８を形成する。第２の穴４８の開口端部は、マスク５４からエネルギーが回り込むため曲面を以て形成される。
なお、第１の穴４６の上方では、第２の絶縁層４３の材料の厚みが均一ではないが、第１の絶縁層４２の上では第２の絶縁層４３の材料の厚みが均一になっている。したがって、第１の穴４６の上方以外の領域では、第２の絶縁層４３の材料に対してエネルギー６０が均一に照射され、この領域で均一に第２の絶縁層４３の材料を硬化させることができる。一方、第１の穴４６の上方では、第２の絶縁層４３の材料は、マスク５４によって、エネルギー６０が照射されないようになっている。そして、第２の絶縁層４３の材料のうち、第１の穴４６の上方に設けられた部分を全て除去することができる。
以上の工程により、複数の絶縁層４１、４２、４３に連通する穴４４、４６、４８を形成して、開口部４０を形成することができる。すなわち、実質的に厚い１層からなる絶縁層に開口部４０が形成された構成と同等の構成を得ることができる。例えば、絶縁層４１、４２、４３のそれぞれの厚みを２０μｍ程度として、合計６０μｍ程度の層を形成して開口部４０を形成することができる。穴４４、４６、４８及び開口部４０の構造の詳細及びその効果は上述した通りである。本実施の形態によれば、複数の絶縁層４１、４２、４３のそれぞれに、１層毎に、穴４４、４６、４８を形成する。しかも、上の層に形成される穴が下の層に形成される穴よりも大きいので、露光技術などのエネルギー照射技術を適用しても、高精度の開口部４０を形成することができる。あるいは、複数の絶縁層４１、４２、４３を形成してから、レーザを使用して開口部４０を形成してもよい。
開口部４０は、配線パターン２０上に開口する。開口部４０を介して、図９に示すように、外部端子３０を配線パターン２０上に設ける。外部端子３０の一部（例えば台座３２）は、開口部４０の内面に接触させて設ける。例えば、台座３２を、配線パターン２０上のみならず、開口部４０の内面にも一体的にスパッタリングなどで形成する。台座３２を設けたら、その上にハンダボールなどの接合部３４を設ける。あるいは、台座３２にハンダクリームを設けて、これを溶融させて表面張力でボール状にしてもよい。また、必要があれば、絶縁層４３上に、さらに保護層を形成してもよい。
図９に示す半導体ウエーハ１１を半導体装置と称することもできるが、半導体ウエーハ１１をダイシングして、図１に示す半導体装置１を得ることができる。
（第２の実施の形態）
図１０は、第２の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。半導体装置２は、最上層の絶縁層６２が、外部端子３０の周辺部でのみ、その下の絶縁層４２の表面に形成されている点で第１の実施の形態と異なる。これ以外の点は、第１の実施の形態と同じである。なお、絶縁層６２には、第１の実施の形態の穴４８と同じ構成の穴６８が形成されている。本実施の形態によれば、最上層の絶縁層６２が平面視において小さいので、変形しやすくなっており、熱ストレスに基づく応力に対応しやすくなっている。
（第３の実施の形態）
図１１は、第３の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。半導体装置３は、半導体チップ１０上に、応力緩和層７０が形成され、その上に配線パターン７２が形成されている点で、第１の実施の形態と異なる。
応力緩和層７０は、絶縁層４１、４２、４３として選択できる材料のうち、応力緩和機能を付与できるもので形成することができる。応力緩和層７０は、半導体チップ１０における電極１２が形成された面で、電極１２を避けて形成されている。応力緩和層７０には、電極１２の上方に、穴７４が形成されている。穴７４の内面上にも配線パターン７２が形成されている。穴７４の内面は、底部よりも開口端部が大きくなるテーパが付された傾斜面となっている。したがって、配線パターン７２は、直角よりも緩やかな角度で電極１２から立ち上がり、直角よりも緩やかな角度で応力緩和層７０の上面に至る。このように、配線パターン７２の屈曲角度が緩やかになることで、その断線が防止される。
そして、配線パターン７２上に、外部端子３０が設けられると共に、絶縁層４１、４２、４３が形成される。その詳細は、第１の実施の形態で説明した内容が適用される。
本実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した効果に加えて、応力緩和層７０によっても応力を緩和することができる。
（第４の実施の形態）
図１２は、第４の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。半導体装置４は、最上層の絶縁層８３が、外部端子３０の周囲でのみ、その下の絶縁層４２の表面に形成されている点で第３の実施の形態と異なる。これ以外の点は、第３の実施の形態と同じである。なお、絶縁層８３には、第３の実施の形態の穴４８と同じ構成の穴８８が形成されている。本実施の形態によれば、絶縁層８３が平面視において小さいので、変形しやすくなっており、熱ストレスに基づく応力に対応しやすくなっている。
（第５の実施の形態）
図１３は、第５の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。この半導体装置１０１は、半導体チップ１１０と、絶縁層１２０と、配線パターン１３０と、外部端子１４０と、を含む。半導体装置１０１は、そのパッケージサイズが半導体チップ１１０にほぼ等しいので、ＣＳＰに分類することができ、あるいは、応力緩和機能を備えるフリップチップであるということもできる。
半導体チップ１１０には、第１の実施の形態の半導体チップ１０について説明した内容が該当する。ただし、パッシベーション膜１１４は、本実施の形態に対応する発明の必須要件ではないが、形成されていることが好ましい。
絶縁層１２０は、第１の実施の形態で説明した材料で形成することができる。絶縁層１２０は、応力緩和機能を有してもよい。絶縁層１２０は、複数の層で形成してもよく、それぞれの層の特性が異なるようにしてもよい。例えば、外部端子１４０に近い上側の層１２２の熱膨張係数を、半導体チップ１１０に近い下側の層１２４の熱膨張係数よりも大きくしてもよい。こうすることで、半導体チップ１１０に近い下側の層１２４は、半導体チップの熱膨張係数に近づき、回路基板（マザーボード）に近い上側の層１２２は、回路基板の熱膨張係数に近づくので、応力を効果的に吸収することができる。なお、外部端子１４０に加えられる応力は、詳しくは、半導体装置１０１が実装される回路基板（マザーボード）と、半導体チップ１１０と、の熱膨張係数の差によって生じる。一般に、回路基板の熱膨張係数は大きいので膨張及び収縮が大きく、半導体チップ１１０の熱膨張係数は小さいので膨張及び収縮が小さい。
絶縁層１２０は、電極１１２が形成された面に、電極１１２を避けて形成されている。または、電極１１２の一部に絶縁層１２０がオーバーハングする場合もある。ただし、電極１１２上には、電極１１２の電気的機能が達成される程度には露出された部分が必要である。すなわち、電極１１２上の一部に絶縁層１２０が設けられない露出部分があれば、それ以外の部分で電極１１２上に絶縁層１２０がコーティングされていても構わない。絶縁層１２０には、電極１１２の上方に開口部１２６が形成されている。開口部１２６は、底部よりも開口端部が大きい形状をなし、内面が傾斜している。
また、絶縁層１２０には、電極１１２を避けた領域に、複数の凹部１２８が形成されている。凹部１２８は、底部よりも開口端部が大きい形状をなし、内面が傾斜している。凹部１２８は、上側の層１２２及び下側の層１２４に連通して形成されていてもよい。また、凹部１２８は、半導体チップ１１０の面に至るまで貫通して、例えばパッシベーション膜１１４が露出してもよい。
配線パターン１３０は、電極１１２から絶縁層１２０に至るまで形成されている。詳しくは、配線パターン１３０は、絶縁層１２０に形成された開口部１２６内で電極１１２に電気的に接続されている。配線パターン１３０には、第１の実施の形態の配線パターン２０の内容が該当する。開口部１２６の内面が傾斜していれば、開口部１２６の内面と絶縁層１２０の表面との角度が大きくなるので、配線パターン１３０の断線が防止される。
外部端子１４０は、凹部１２８に設けられている。凹部１２８が電極１１２の真上を避けて形成されているので、外部端子１４０に加えられた応力が電極１１２に伝わりにくくなっている。外部端子１４０は、台座１４２と、接合部１４４と、からなる。接合部１４４は、例えばハンダボールなどであって、回路基板との電気的な接合に使用される。台座１４２は、凹部１２８の内面形状に対応して、逆錐台形状（逆円錐台形状、逆角錐台形状）をなしている。台座１４２は、接合部１４４を受けやすいように、中央がくぼむ形状をなしている。台座１４２も、複数層で形成してもよく、配線パターン１３０として選択可能な材料で形成することができる。
配線パターン１３０が凹部１２８の開口端部に至るまで形成されているので、この開口端部で、配線パターン１３０と外部端子１４０とが電気的に接続されている。すなわち、外部端子１４０と配線パターン１３０との接続部分が、絶縁層１２０上に位置するので、この接続部分に対して加えられる応力も絶縁層にて吸収される。凹部１２８の内面が傾斜面となっていれば、台座１４２と配線パターン１３０とが大きい角度で接続されるので、その部分の断線が防止される。なお、外部端子１４０の一部をなす台座１４２と、配線パターン１３０と、を一体的に形成してもよい。
凹部１２８が、底部よりも開口端部が大きくなる形状であるため、外部端子１４０の側面（例えば台座１４２の側面）も傾斜している。したがって、半導体チップ１１０の表面に対する垂線に沿って見て、絶縁層１２０の一部は、それぞれの外部端子１４０の一部分と半導体チップ１１０との間に位置する。
配線パターン１３０は、保護層１５０によって覆われている。保護層１５０は、例えばソルダレジストであってもよい。保護層１５０は、外部端子１４０を避けて、応力緩和層１２０上に形成される。保護層１５０は、外部端子１４０の一部を覆っても良いが、外部端子１４０の少なくとも上端部を避けることが必要である。
本実施の形態に係る半導体装置１０１によれば、配線パターン１３０が、絶縁層１２０上に形成されており、かつ、凹部１２８の開口端部で外部端子１４０に電気的に接続されている。すなわち、配線パターン１３０と外部端子１４０との電気的な接続部分が、絶縁層１２０上に位置している。したがって、配線パターン１３０と外部端子１４０との電気的な接続部分に加えられる応力も、絶縁層１２０によって吸収される。こうして、配線パターン１３０と外部端子１４０との電気的接続を効果的に確保することができる。また、配線パターン１３０は、絶縁層１２０上に形成されているので、破断が防止されるようになっている。さらに、配線パターン１３０は、絶縁層１２０上に形成されており半導体チップから離れている。したがって、半導体チップ１１０内の集積回路における信号と、配線パターン１３０における信号と、が干渉しにくくなっており、クロストークが減少する。
図１４に、本実施の形態に係る半導体装置の平面図を示す。同図において、半導体チップ１１０の電極１１２から、能動面の中央方向に配線パターン１３０が形成され、配線パターン１３０に外部端子１４０が電気的に接続されている。
なお、外部端子１４０を半導体チップ１１０の能動領域に設け、絶縁層１２０（図１３参照）を能動領域に設け、配線パターン１３０を能動領域内に配設することについては、第１の実施の形態で図２に関連して説明した通りである。また、配線パターン１３０の形状についても、第１の実施の形態で図２に関連して説明した内容が適用される。
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
まず、第１の実施の形態で説明したように、半導体チップ１１０に切断される前の半導体ウエーハを用意する。半導体ウエーハは、複数の電極１１２を有し、電極１１２を避けてパッシベーション膜１１４が形成されている。
（第１工程）
半導体ウエーハに絶縁層１２０を形成する。複数の層を積層して絶縁層１２０を形成してもよい。絶縁層１２０に複数の凹部１２８を形成する。半導体ウエーハにおける電極１１２の上方に、絶縁層１２０に開口部１２６を形成する。これらの工程の順序は問わない。例えば、絶縁層１２０を形成し、その次に、凹部１２８及び開口部１２６を同時に形成してもよい。この場合には、光や放射線などのエネルギーに感応する樹脂で絶縁層１２０を形成し、絶縁層１２０における凹部１２８及び開口部１２６の形成部分を除去できるようにエネルギーを照射し、現像する。なお、凹部１２８及び開口部１２６の形状は上述した通りである。
（第２工程）
電極１１２から絶縁層１２０上を通って、凹部１２８の開口端部に至る配線パターン１３０を形成する。また、凹部１２８の開口端部で配線パターン１３０と電気的に接続される外部端子１４０を凹部１２８に設ける。これらの工程の順序は問わない。
例えば、電極１１２から、開口部１２６の内面を通って、絶縁層１２０における凹部１２８の開口端部に至る配線パターン１３０と、凹部１２８の内面に形成されて凹部１２８の開口端部で配線パターン１３０に接続される台座１４２と、を一体的に形成する。その工程には、スパッタリングなどを適用することができる。その後、台座１４２の上にハンダボールなどの接合部１４４を設ける。あるいは、台座１４２にハンダクリームを設けて、これを溶融させて表面張力でボール状にしてもよい。こうして、外部端子１４０を設けることができる。また、必要があれば、絶縁層１２０上に保護層１５０を形成する。そして、半導体ウエーハをダイシングして、上述した半導体装置１０１を得ることができる。
（第６の実施の形態）
図１５は、第６の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。半導体装置１０２は、第５の実施の形態で説明した半導体チップ１１０と、絶縁層１６０と、配線パターン１７０と、外部端子１８０と、を含む。絶縁層１６０は、複数の層で形成されている。絶縁層１６０における電極１１２の上方には、開口部１６６が形成されており、配線パターン１７０が電極１１２に電気的に接続されている。
絶縁層１６０には凹部１６８が形成されている。凹部１６８は、絶縁層１６０を構成する複数の層のうち、上側の層１６２にのみ形成され、下側の層１６４に形成されていない。この点が第５の実施の形態と異なり、これ以外の構成には第５の実施の形態の構成を適用することができる。凹部１６８には、台座１８２が形成され、台座１８２上に接合部１８４が設けられている。また、配線パターン１７０上には、保護層１９０が形成されている。
本実施の形態に係る半導体装置１０２でも、配線パターン１７０と外部端子１８０との電気的な接続部分が、絶縁層１６０上に位置している。したがって、配線パターン１７０と外部端子１８０との電気的な接続部分に加えられる応力が、絶縁層１６０によって吸収される。その他の効果は、第５の実施の形態と同じである。
（第７の実施の形態）
図１６は、第７の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。この半導体装置２０１は、半導体チップ２１０と、配線パターン２２０と、外部端子２３０と、第１及び第２の絶縁層２４０、２４２と、を含む。半導体装置２０１は、そのパッケージサイズが半導体チップ２１０にほぼ等しいので、ＣＳＰに分類することができ、あるいは、応力緩和機能を備えるフリップチップであるということもできる。
半導体チップ２１０には、第１の実施の形態の半導体チップ１０について説明した内容が該当する。
配線パターン２２０には、第１の実施の形態の配線パターン２０の内容が該当する。外部端子２３０は、台座２３２と、接合部２３４と、からなり、これらの詳細は、第１の実施の形態の外部端子３０と同じ構成でよい。
第１及び第２の絶縁層２４０、２４２は、それぞれの外部端子２３０の周囲に形成されている。第１及び第２の絶縁層２４０、２４２の少なくとも一方は、応力緩和機能を有してもよい。第１及び第２の絶縁層２４０、２４２は、第１の実施の形態で説明した材料で形成することができる。なお、第１の絶縁層２４０は、半導体チップ２１０側に位置しており、電極２１２、配線パターン２２０及び図示しないパッシベーション膜上に形成されている。第２の絶縁層２４２は、外部端子２３０の形成領域を除き、第１の絶縁層２４０の表面全体上に形成されている。
第１の絶縁層２４０には、第１の開口部２４４が形成されている。第１の開口部２４４は、配線パターン２４４における外部端子２３０との接合部上に形成されている。第１の開口部２４４の内面は、底部から離れるに従って開口が大きくなるテーパが付けられた傾斜面となっている。
第２の絶縁層２４２には、第２の開口部２４６が形成されている。第２の開口部２４６は、第１の開口部２４４の上方に形成されている。第２の開口部２４６の内面は、底部から離れるに従って開口が大きくなるテーパが付けられた傾斜面となっている。
第１及び第２の開口部２４４、２４６の内面に、外部端子２３０の一部（例えば台座２３２）が接触して設けられている。第１及び第２の開口部２４４、２４６の内面が傾斜していることに対応して、台座２３２の側面も傾斜している。詳しくは、台座２３２は、逆錐台形状（逆円錐台形状、逆角錐台形状）をなしている。
外部端子２３０の側面（例えば台座２３２の側面）が傾斜しているので、半導体チップ２１０の表面に対する垂線に沿って見て、第１及び第２の絶縁層２４０、２４２の一部は、それぞれの外部端子２３０の一部分と半導体チップ２１０との間に位置する。詳しくは、外部端子２３０の一部（例えば台座２３２の一部）が配線パターン２２０に接合されており、この部分を除く部分と半導体チップ２１０との間に、第１及び第２の絶縁層２４０、２４２の一部が設けられている。
本実施の形態では、第１の絶縁層２４０と、第２の絶縁層２４２とは、特性が異なる。例えば、第１の絶縁層２４０のヤング率が、第２の絶縁層２４２のヤング率よりも大きい。あるいは、第２の絶縁層２４２の熱膨張係数は、第１の絶縁層２４０の熱膨張係数よりも大きい。
外部端子２３０に加えられる応力は、詳しくは、半導体装置２０１が実装される回路基板と、半導体チップ２１０と、の熱膨張係数の差によって生じる。一般に、回路基板の熱膨張係数は大きいので膨張及び収縮が大きく、半導体チップ２１０の熱膨張係数は小さいので膨張及び収縮が小さい。そこで、半導体チップ２１０に近い位置に形成された第１の絶縁層２４０は、半導体チップ２１０の膨張及び収縮が小さいことに対応して、ヤング率を大きくしてある。一方、回路基板に近い位置に形成された第２の絶縁層２４２は、回路基板の膨張及び収縮が大きいことに対応して、ヤング率を小さくしてある。このように、特性の異なる第１及び第２の絶縁層２４０、２４２を使用することで、応力を効果的に吸収することができる。
図１７に、本実施の形態に係る半導体装置の平面図を示す。同図において、半導体チップ２１０の電極２１２から、能動面の中央方向に配線パターン２２０が形成され、配線パターン２２０には外部端子２３０が設けられている。
なお、外部端子２３０を半導体チップ２１０の能動領域に設け、第１及び第２の絶縁層２４０、２４２（図１６参照）を能動領域に設け、配線パターン２２０を能動領域内に配設することについては、第１の実施の形態で図２に関連して説明した通りである。また、配線パターン２２０の形状についても、第１の実施の形態で図２に関連して説明した内容が適用される。
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
まず、第１の実施の形態で説明したように、半導体チップ２１０に切断される前の半導体ウエーハを用意する。半導体ウエーハは、複数の電極２１２を有し、電極２１２を避けてパッシベーション膜が形成されている。電極２１２から配線パターン２２０を形成する。その上に、第１及び第２の絶縁層２４０、２４２を形成し、配線パターン２２０における外部端子２３０との接合位置に、第１及び第２の開口部２４４、２４６を形成する。そして、第１及び第２の開口部２４４、２４６を介して外部端子２３０を配線パターン２２０上に設ける。外部端子２３０の一部（例えば台座２３２）は、第１及び第２の開口部２４４、２４６の内面に接触させて設ける。例えば、台座２３２を、配線パターン２２０上のみならず、第１及び第２の開口部２４４、２４６の内面にも一体的にスパッタリングなどで形成する。台座２３２を設けたら、その上にハンダボールなどの接合部２３４を設ける。あるいは、台座２３２にハンダクリームを設けて、これを溶融させて表面張力でボール状にしてもよい。また、必要があれば、第２の絶縁層２４２上に、さらに保護層を形成してもよい。
そして、半導体ウエーハをダイシングして、上述した半導体装置２０１を得ることができる。
（第８の実施の形態）
図１８は、第８の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。半導体装置２０２は、第２の絶縁層２５２が、外部端子２３０の周囲でのみ、第１の絶縁層２４０の表面に形成されている点で第７の実施の形態と異なる。これ以外の点は、第７の実施の形態と同じである。なお、第２の絶縁層２５２には、第７の実施の形態の第２の開口部２４６と同じ構成の第２の開口部２５４が形成されている。本実施の形態によれば、第２の絶縁層２５２が平面視において小さいので、変形しやすくなっており、熱ストレスに基づく応力に対応しやすくなっている。
（第９の実施の形態）
図１９は、第９の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。半導体装置２０３は、半導体チップ２１０上に、第３の絶縁層２６０が形成され、その上に配線パターン２６２が形成されている点で、第７の実施の形態と異なる。
第３の絶縁層２６０は、第１又は第２の絶縁層２４０、２４２として選択できる材料で形成することができる。第３の絶縁層２６０は、半導体チップ２１０における電極２１２が形成された面で、電極２１２を避けて形成されている。第３の絶縁層２６０には、電極２１２の上方に、第３の開口部２６４が形成されている。第３の開口部の内面上にも配線パターン２６２が形成されている。第３の開口部２６４の内面は、底部から離れるに従って開口が大きくなるテーパが付された傾斜面となっている。したがって、配線パターン２６２は、直角よりも緩やかな角度で電極２１２から立ち上がり、直角よりも緩やかな角度で第３の絶縁層２６０の上面に至る。このように、配線パターン２６２の屈曲角度が緩やかになることで、その断線が防止される。
そして、配線パターン２６２上に、外部端子２３０が設けられると共に、第１及び第２の絶縁層２４０、２４２が形成される。その詳細は、第７の実施の形態で説明した内容が適用される。
本実施の形態によれば、第７の実施の形態で説明した効果に加えて、第３の絶縁層２６０によっても応力を緩和することができる。
（第１０の実施の形態）
図２０は、第１０の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。半導体装置２０４は、第２の絶縁層２７０が、外部端子２３０の周囲でのみ、第１の絶縁層２４０の表面に形成されている点で第９の実施の形態と異なる。これ以外の点は、第９の実施の形態と同じである。なお、第２の絶縁層２７０には、第９の実施の形態の第２の開口部２４６と同じ構成の第２の開口部２７２が形成されている。本実施の形態によれば、第２の絶縁層２７０が平面視において小さいので、変形しやすくなっており、熱ストレスに基づく応力に対応しやすくなっている。
図２１には、本実施の形態に係る半導体装置１を実装した回路基板１０００が示されている。回路基板１０００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１０００には例えば銅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１の外部端子３０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。
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１１００として、図２２には、ノート型パーソナルコンピュータが示されている。
なお、上記本発明の構成要件「半導体チップ」を「電子素子」に置き換えて、半導体チップと同様に電子素子（能動素子か受動素子かを問わない）を、基板に実装して電子部品を製造することもできる。このような電子素子を使用して製造される電子部品として、例えば、抵抗器、コンデンサ、コイル、発振器、フィルタ、温度センサ、サーミスタ、バリスタ、ボリューム又はヒューズなどがある。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。
図３は、本発明の第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は、本発明の第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は、本発明の第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は、本発明の第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７は、本発明の第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８は、本発明の第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９は、本発明の第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１０は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
図１３は、本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。
図１４は、本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。
図１５は、本発明の第６の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
図１６は、本発明の第７の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。
図１７は、本発明の第７の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。
図１８は、本発明の第８の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
図１９は、本発明の第９の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
図２０は、本発明の第１０の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
図２１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２２は、本実施の形態に係る半導体装置を電子機器を示す図である。

Claims (31)

1. 複数の電極が形成されてなる半導体素子と、
   前記電極と電気的に接続される配線パターンと、
   前記配線パターンと電気的に接続してなる外部端子と、
   を有してなり、
   前記配線パターン上の、前記外部端子の周囲には、前記配線パターンに近い側を下とし、前記配線パターンから離れる方向を上として、複数層の絶縁層が形成されてなる半導体装置。
2. 請求項１記載の半導体装置において、
   前記複数の絶縁層のうち少なくとも一つは、応力緩和機能を有する半導体装置。
3. 請求項１記載の半導体装置において、
   前記複数の絶縁層のうち少なくとも一つは、樹脂からなる半導体装置。
4. 請求項１記載の半導体装置において、
   前記各絶縁層が前記外部端子と接する開口部は、下層から上層に向けて大きくなるテーパが付けられた傾斜面である半導体装置。
5. 請求項１記載の半導体装置において、
   前記外部端子は、台座と、前記台座上に設けられる接合部と、を含み、
   前記台座が、前記各絶縁層が前記外部端子と接する開口部に接触して設けられる半導体装置。
6. 請求項１記載の半導体装置において、
   前記各絶縁層が前記外部端子と接する開口部は、曲面を以て形成されている半導体装置。
7. 請求項１記載の半導体装置において、
   前記配線パターンは、前記複数の絶縁層よりも下層に形成された応力緩和層上に形成される半導体装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の半導体装置において、
   最上層の前記絶縁層は、前記外部端子の形成領域を除き、最上層から２番目の絶縁層の表面全体上に形成される半導体装置。
9. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の半導体装置において、
   最上層の前記絶縁層は、最上層から２番目の絶縁層が形成されている領域の面積よりも小さく形成されてなる半導体装置。
10. 請求項１記載の半導体装置において、
    前記絶縁層は、特性の異なる上側の層及び下側の層を含む半導体装置。
11. 請求項１０記載の半導体装置において、
    前記上側の層の絶縁層の熱膨張係数は、前記下側の層の絶縁層の熱膨張係数よりも大きい半導体装置。
12. 請求項１０記載の半導体装置において、
    前記下側の層の絶縁層のヤング率は、前記上側の層の絶縁層のヤング率よりも大きい半導体装置。
13. 複数の電極が形成されてなる半導体素子と、
    前記電極と電気的に接続してなる配線パターンと、
    前記配線パターンと電気的に接続してなる外部端子と、
    を有してなり、
    少なくとも１層よりなり、前記電極の上方を避けて凹部が位置するように凹凸部を有する絶縁層上に、前記凹部を通るように前記配線パターンは形成され、前記凹部に外部端子が形成され、
    前記凹部は、底部よりも開口端部が大きく形成されてなる半導体装置。
14. 請求項１３記載の半導体装置において、
    前記絶縁層は、応力緩和機能を有する半導体装置。
15. 請求項１３記載の半導体装置において、
    前記絶縁層は、樹脂からなる半導体装置。
16. 請求項１３記載の半導体装置において、
    前記外部端子は、台座と、前記台座上に設けられる接合部と、を含み、前記台座と前記配線パターンとが一つの部材で構成されている半導体装置。
17. 請求項１３記載の半導体装置において、
    前記絶縁層は、特性の異なる複数の層を含む半導体装置。
18. 請求項１７記載の半導体装置において、
    前記絶縁層は、前記半導体素子上に形成され、
    前記半導体素子に近い層の熱膨張係数は、前記半導体素子から離れた層の熱膨張係数よりも小さい半導体装置。
19. 請求項１、２、３、４、５、６、７、１０から１８のいずれかに記載の半導体装置が実装された回路基板。
20. 請求項１、２、３、４、５、６、７、１０から１８のいずれかに記載の半導体装置を有する電子機器。
21. 半導体素子の複数の電極に電気的に接続させて配線パターンを形成し、前記配線パターン上に外部端子を形成する工程を含む半導体装置の製造方法であって、
    前記配線パターン上に、開口部を有する複数の絶縁層を形成した後に、前記開口内で前記配線パターン上に前記外部端子を形成する半導体装置の製造方法。
22. 請求項２１記載の半導体装置の製造方法において、
    前記各絶縁層に、前記開口部を形成する工程では、
    第１の絶縁層を形成し、
    前記第１の絶縁層に、第１の穴を形成し、
    前記第１の穴及び前記第１の絶縁層上に、第２の絶縁層を形成し、
    前記第１の穴の上方で、前記第２の絶縁層に第２の穴を形成する半導体装置の製造方法。
23. 請求項２１又は請求項２２記載の半導体装置の製造方法において、
    前記複数の絶縁層のうち少なくとも一つとして、応力緩和機能を有するものを使用する半導体装置の製造方法。
24. 請求項２１又は請求項２２記載の半導体装置の製造方法において、
    前記複数の絶縁層のうち少なくとも一つとして、樹脂からなるものを使用する半導体装置の製造方法。
25. 請求項２１又は請求項２２記載の半導体装置の製造方法において、
    前記複数の絶縁層を、特性が異なるように形成する半導体装置の製造方法。
26. 請求項２５記載の半導体装置の製造方法において、
    前記配線パターンに近い層の絶縁層のヤング率を、前記配線パターンから離れた層の絶縁層のヤング率よりも大きくする半導体装置の製造方法。
27. 請求項２５記載の半導体装置の製造方法において、
    前記配線パターンから離れた層の絶縁層の熱膨張係数を、前記配線パターンに近い層の絶縁層の熱膨張係数よりも大きくする半導体装置の製造方法。
28. 複数の電極が形成されてなる半導体素子上に、少なくとも１層よりなり、前記電極の上方を避けて凹部が位置するように凹凸部を有する絶縁層を形成し、
    前記絶縁層上に、前記凹部を通るように、前記半導体素子の複数の電極に接続してなる配線パターンを形成し、
    前記凹部に、前記配線パターンと電気的に接続してなる外部端子を形成することを含み、
    前記凹部を、底部よりも開口端部が大きくなるように形成する半導体装置の製造方法。
29. 請求項２８記載の半導体装置の製造方法において、
    前記凹部の内面で前記外部端子の下地となる台座を、前記配線パターンとともに一つの部材で形成し、
    前記台座上に接合部を設けて前記外部端子を形成する半導体装置の製造方法。
30. 請求項２８又は請求項２９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記絶縁層として、応力緩和機能を有するものを使用する半導体装置の製造方法。
31. 請求項２８又は請求項２９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記絶縁層として、樹脂からなるものを使用する半導体装置の製造方法。

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