JP3949077B2 - Semiconductor device, substrate, semiconductor device manufacturing method, and semiconductor device mounting method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部と接続する為の実装用電極を形成した実装面を有するエリアアレイ型の半導体装置、この半導体装置を実装した基板、この半導体装置の製造方法、及びこの半導体装置の実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化にともなって、半導体装置等の電子部品の小型化及び高密度実装に適応する為、外部接続端子がパッケージ本体に形成されたエリアアレイ型の半導体装置の生産が、増加の一途をたどっている。この種の半導体装置の例として、特許文献1に開示されている図11に示すような構造がある。これは、ウエハ単位でパッケージングを行うタイプのエリアアレイ半導体装置である。これの特徴は、パッケージング後の半導体装置のサイズが、半導体チップと全く同じサイズとなっていることである。
【0003】
この半導体装置は、表面側に、素子(図示せず)と電極パッド2と2層の絶縁層3,4とを形成した半導体チップ1に、2次配線11を更に形成し、これらを絶縁層21が覆っている。但し、素子と電極パッド2を電気的に接続する配線を1次配線(図示せず)とし、電極パッド2と外部とを接続する配線を2次配線とする。
絶縁層21は、2次配線11上に外部接続端子接合部(電極)12となる領域が露出されており、バンプ31が形成されている。この種の半導体装置は、本体の実装面にバンプ状の外部接続端子が設けられており、BGA(Ball Grid Array)とも呼ばれている。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−330313号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の半導体装置では、半導体装置と実装基板との線膨張係数の違いにより、半導体装置を実装基板に実装した後、ICチップの発熱及び使用環境下での温度変化により、外部接続端子であるバンプに熱応力が発生し、バンプ接合部での接合不良が発生しやすいという問題がある。
【0006】
これは、SOP(Small Outline Package)、TSOP(Thin Small Outline Package)、QFP(Quad Flat Package)等の、図12に示すように、外部接続端子であるアウターリード33がパッケージ71側面から突き出て、実装基板81上の配線91に接続されたガルウイング構造を有する半導体装置では、アウターリード33が弾性変形しやすい為、熱応力を分散させることが出来るのに対し、従来のBGAタイプの半導体装置では、バンプの弾性変形が比較的小さく、接合部に応力集中が発生する為である。
【0007】
また、半導体装置が、強い電磁波を発生する半導体チップ、又は電磁波の影響で誤動作しやすい半導体チップを搭載する場合には、半導体装置を覆うようなシールドキャップを設ける必要がある。この場合、半導体装置のサイズごとにシールドキャップを準備する必要があり、半導体装置の製造工程又は実装基板への実装工程が複雑になるという問題がある。
特に、外部接続端子から発生する電磁波による装置外部の半導体チップへの影響、及び外部から素子面に進入する電磁波による装置内部の半導体チップへの影響が大きい為、これらの部位をシールドすることは必須となる。
【0008】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、基板等への実装後の接合強度を向上させることが出来ると共に、基板等への実装後は、半導体装置から外部への電磁波放射と、外部からの電磁波の影響と、外部からの光の影響とを防止することが出来る半導体装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、配線形状の電極と、配線形状の電極以外の電極との上に、同時的にしかも簡便にバンプ形成することが出来る半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置は、実装面にペリフェラル配置に形成された端子群と、前記実装面の表層側に設けられ、前記端子群の各端子に開口部を有する第1絶縁層とを有する半導体チップを備える半導体装置において、前記端子群の内側の領域の前記第1絶縁層の表層側に設けられ、前記端子群の何れかの端子と接続された1又は複数の電極と、前記端子群の外側の領域の前記第1絶縁層の表層側にパターニングにより形成された1又は複数の配線形状の電極と、前記内側の領域に設けられた電極と前記外側の領域に形成された電極とに開口部を有し、前記第1絶縁層の表層側に設けられた第2絶縁層とを備えることを特徴とする。
本発明に係る半導体装置は、前記端子群の内側の領域の前記第1絶縁層の表層側に設けられ、前記端子群の内の信号端子に電気的に接続された電極を更に備え、前記配線形状の電極は、パターニングにより形成された配線により、前記端子群の内のグランド端子と電気的に接続されていることを特徴とする。
【0010】
本発明に係る半導体装置は、実装面にペリフェラル配置に形成され、信号端子及びグランド端子を含む端子群と、前記実装面の表層側に設けられ、前記端子群の各端子に開口部を有する第1絶縁層とを有する半導体チップを備える半導体装置において、前記端子群の内側の領域の前記第1絶縁層の表層側に設けられ、前記信号端子に配線で接続された電極と、前記第1絶縁層の表層側に設けられた第2絶縁層と、前記端子群に重なるように、前記第2絶縁層の表層側にパターニングにより形成された1又は複数の配線形状の電極とを備え、該配線形状の電極及び前記配線の間に前記第2絶縁層が介在し、該第2絶縁層は、前記端子群の内の前記信号端子及び前記配線を覆うと共に、該信号端子に配線で接続された前記電極に開口部を有し、前記グランド端子を前記配線形状の電極と電気的に接続する為に選択的に設けられた開口部を有していることを特徴とする。
本発明に係る半導体装置は、前記信号端子と配線で接続された電極、及び前記配線形状の電極には、ハンダによるバンプが設けられていることを特徴とする。
【0011】
本発明に係る半導体装置は、一方の面にペリフェラル配置に形成された端子群を有する半導体チップと、該半導体チップを搭載する半導体チップ搭載面、及び該半導体チップ搭載面の裏側の基板実装面を有するパッケージ基板とを備える半導体装置において、前記半導体チップ搭載面に露出してペリフェラル配置に形成され、前記半導体チップの端子群とそれぞれ電気的に接続された基板端子群と、該基板端子群の内側の領域に設けられ、該基板端子群の何れかの基板端子と基板配線で接続され、前記基板実装面に露出した基板電極と、前記基板端子群の外側の領域の前記基板実装面にパターニングにより形成された1又は複数の配線形状の基板電極とを備えることを特徴とする。
本発明に係る半導体装置は、前記基板端子群の内側の領域に設けられ、前記半導体チップの端子群の内の信号端子に電気的に接続され、前記基板実装面に露出した基板電極を更に備え、前記配線形状の基板電極は、前記端子群の内のグランド端子に電気的に接続された基板端子に、パターニングにより形成された配線により接続されていることを特徴とする。
【0012】
本発明に係る半導体装置は、一方の面にペリフェラル配置に形成され、信号端子及びグランド端子を含む端子群を有する半導体チップと、該半導体チップを搭載する半導体チップ搭載面、及び該半導体チップ搭載面の裏側の基板実装面を有するパッケージ基板とを備える半導体装置において、前記半導体チップ搭載面に露出してペリフェラル配置に形成され、前記半導体チップの端子群にそれぞれ電気的に接続された基板端子群と、該基板端子群の内側の領域に設けられ、前記信号端子に電気的に接続された基板端子に基板配線で接続され、前記基板実装面に露出した基板電極と、前記パッケージ基板の基板絶縁層を介在させて前記基板端子群に重なるように、前記基板実装面にパターニングにより形成された1又は複数の配線形状の基板電極とを備え、該配線形状の基板電極及び前記基板配線の間に前記基板絶縁層が介在し、該基板絶縁層は、前記基板端子に基板配線で接続された前記基板電極に開口部を有し、前記グランド端子に電気的に接続された基板端子を、前記配線形状の基板電極と電気的に接続する為に選択的に設けられた開口部を有していることを特徴とする。
【0013】
本発明に係る半導体装置は、前記信号端子に電気的に接続された基板電極、及び前記配線形状の基板電極は、ハンダによるバンプが設けられていることを特徴とする。
本発明に係る基板は、本発明に係る半導体装置がハンダにより実装されていることを特徴とする。
【0014】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、実装面にペリフェラル配置に形成された端子群と、前記実装面の表層側に設けられ、前記端子群の各端子に開口部を有する第1絶縁層とを有する半導体チップを備える半導体装置の製造方法において、前記端子群の内側の領域の前記第1絶縁層の表層側に、前記端子群の何れかの端子と接続された1又は複数の電極と、前記端子群の外側の領域の前記第1絶縁層の表層側に、1又は複数の配線形状の電極とを、一括してパターニングにより形成する工程と、前記内側の領域に設けられた電極と前記外側の領域に形成された電極とに開口部を有する第2絶縁層を、前記第1絶縁層の表層側に形成する工程とを含むことを特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記パターニングにより形成する工程では、前記端子群の内側の領域の前記第1絶縁層の表層側に、前記端子群の内の信号端子に電気的に接続された電極を形成し、前記配線形状の電極を、前記端子群の内のグランド端子と電気的に接続することを特徴とする。
【0015】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、実装面にペリフェラル配置に形成され、信号端子及びグランド端子を含む端子群と、前記実装面の表層側に設けられ、前記端子群の各端子に開口部を有する第1絶縁層とを有する半導体チップを備える半導体装置の製造方法において、前記端子群の内側の領域の前記第1絶縁層の表層側に、前記信号端子に接続された配線及び電極を形成する工程と、前記第1絶縁層の表層側に、前記信号端子及び前記配線を覆うと共に、該信号端子に配線で接続された前記電極に開口部を有し、前記グランド端子に選択的に設けられた開口部を有する第2絶縁層を形成する工程と、該第2絶縁層の表層側に、前記端子群に重なるように、1又は複数の配線形状の電極をパターニングにより形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0016】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記信号端子と配線で接続された電極、及び前記配線形状の電極には、一括してハンダによるバンプを設けることを特徴とする。
本発明に係る半導体装置の実装方法は、本発明に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置の電極と配線形状の電極とをハンダにより基板に実装することを特徴とする。
本発明に係る半導体装置の実装方法は、複数の配線形状の電極を形成した場合は、該複数の配線形状の電極の間からアンダーフィル材を注入することを特徴とする。
【0017】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、一方の面にペリフェラル配置に形成された端子群を有する半導体チップと、該半導体チップを搭載する半導体チップ搭載面、及び該半導体チップ搭載面の裏側の基板実装面を有するパッケージ基板とを備える半導体装置の製造方法において、前記半導体チップ搭載面に露出してペリフェラル配置された基板端子群と、該基板端子群の内側の領域に設けられ、該基板端子群の何れかの基板端子と基板配線で接続され、前記基板実装面に露出した基板電極とを形成し、前記基板端子群の外側の領域の前記基板実装面に1又は複数の配線形状の基板電極をパターニングにより形成する工程と、該工程により形成された前記パッケージ基板への前記半導体チップの搭載と、該半導体チップの端子群及び前記基板端子群それぞれの電気的接続とを行う工程とを含むことを特徴とする。
【0018】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記パッケージ基板を形成する工程は、前記基板端子群の内側の領域に、前記基板実装面に露出した基板電極を形成し、前記配線形状の基板電極と前記基板端子の1又は複数とを接続する配線を、パターニングにより形成し、前記パッケージ基板に前記半導体チップを搭載する工程は、前記基板電極を該半導体チップの端子群の内の信号端子に電気的に接続し、前記配線形状の基板電極に接続された前記基板端子を、前記端子群の内のグランド端子に電気的に接続することを特徴とする。
【0019】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、一方の面にペリフェラル配置に形成され、信号端子及びグランド端子を含む端子群を有する半導体チップと、該半導体チップを搭載する半導体チップ搭載面、及び該半導体チップ搭載面の裏側の基板実装面を有するパッケージ基板とを備える半導体装置の製造方法において、前記半導体チップ搭載面に露出してペリフェラル配置された基板端子群と、該基板端子群の内側の領域に設けられ、該基板端子群の基板端子に基板配線で接続され、前記基板実装面に露出した基板電極とを形成し、前記パッケージ基板の基板絶縁層の所定の複数位置に各開口部を形成し、前記基板絶縁層を介在させて前記基板端子群に重なるように、前記基板実装面に1又は複数の配線形状の基板電極をパターニングにより形成する工程と、該工程により形成された前記パッケージ基板への前記半導体チップの搭載と、該半導体チップの端子群及び前記基板端子群それぞれの電気的接続と、前記グランド端子に電気的に接続された基板端子の、前記開口部を通じての選択的な前記配線形状の基板電極への電気的接続とを行う工程とを含むことを特徴とする。
【0020】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記基板実装面に露出した基板電極、及び前記配線形状の基板電極は、一括してハンダによるバンプを設けることを特徴とする。
本発明に係る半導体装置の実装方法は、本発明に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置の基板電極と配線形状の基板電極とをハンダにより基板に実装することを特徴とする。
本発明に係る半導体装置の実装方法は、複数の配線形状の基板電極を形成した場合は、該複数の配線形状の基板電極の間からアンダーフィル材を注入することを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明に係るエリアアレイ型の半導体装置の実施の形態1の構成を示す平面図及び断面図であり、図1(a)は、この半導体装置の実装面側から見た平面図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A′における断面図である。この半導体装置は、半導体チップ1の表面に素子(図示せず)と電極パッド2(2a,2bも含む)及び2層の絶縁層3,4とが形成されている。
【0022】
絶縁層3は、シリコン酸化物等の無機絶縁層で形成され、絶縁層3の表層側に設けられた絶縁層4は、ポリイミド系の有機絶縁層で形成されている。絶縁層3のみでも絶縁性は保たれるが、ここでは、1次配線と2次配線との間に発生するクロストーク等を抑制する為に絶縁層4を更に形成している。また、絶縁層3は有機性のものでも良く、あらゆる組合せが考えられ、3層以上形成することも可能である。
絶縁層3,4には、電極パッド2の領域を露出するように開口部が設けられている。
【0023】
絶縁層4の表面には、絶縁層4の開口部から露出した電極パッド2と電気的に接続された2次配線11が形成されており、絶縁層4及び2次配線11を更に絶縁層21が覆っている。絶縁層21には、2次配線11の所望の領域12,14に対向して、開口部22,23がそれぞれ形成されている。
領域12は、外部と電気的に接続可能な電極であり、領域14は、実装面の外縁部に沿って延設された配線形状の電極であり、外部と電気的に接続可能である。2次配線11,12(電極12),14(配線形状の電極14)は同一平面上に形成されている。
【0024】
電極パッド2の内、電極パッド2a,2bはグランド端子(固定電位を与えられた端子)であり、配線形状の電極14と電気的に接続されている。本実施の形態1では,電極12aにもグランド端子2aが電気的に接続しているが、実装面の面積が小さい場合等、場合によってはグランド端子と電気的に接続する電極12を設けないことも可能である。
また、グランド端子が1つしか存在しない場合は、2次配線11によって、複数個ある配線形状の電極の個数分、枝分かれさせて電気的に接続すれば良い。
【0025】
また、本実施の形態1では、配線形状の電極14とグランド端子とを電気的に接続しているが、接続しない場合でも、配線形状の電極が存在するだけで、実装後の接合強度を向上させることが可能であり、半導体チップ1から外部への電磁波放射と、外部からの電磁波の影響と、外部からの光の影響とをそれぞれ防止する効果がある。但し、電磁波のシールド効果は、グランド端子と電気的に接続した場合の方が遥かに向上する。
また、本実施の形態1では、配線形状の電極14を2分割しているが、この場合でも、実装後の接合強度を向上させることが可能であり、半導体チップ1から外部への電磁波放射と、外部からの電磁波の影響と、外部からの光の影響とをそれぞれ防止する効果がある。
【0026】
図8は、この半導体装置の実装状態の一例を示す説明図である。尚、図8及び後述する図6,7における実装基板81とは、半導体装置が実装される面のことであり、プリント基板、半導体チップ、半導体装置等、あらゆるものを実装対象物に当てはめることが出来る。
図8に示すこの半導体装置の実装状態では、電極12,14と実装基板81上のランド91,92(配線)とを、外部接続端子31,32がそれぞれ接続している。
【0027】
図6は、図8に示す半導体装置の実装状態を得る方法の例を示す説明図である。
この方法では、外部接続端子31,32となる材料を、予め実装基板81のランド91,92に形成しておく。この例では、外部接続端子31,32となるペースト状のハンダを印刷法により所望の領域に印刷し、実装基板81と半導体装置との位置合わせを行い、リフロー炉等で熱処理を行って接続する。
【0028】
図2は、図1に示す半導体装置の電極12及び配線形状の電極14にバンプを形成した場合の構成例を示す平面図及び断面図であり、図2(a)は、この半導体装置の実装面側から見た平面図であり、図2(b)は、図2(a)のB−B′における断面図である。
この半導体装置では、ハンダからなるバンプ31,32が、電極12,14に予め形成されている。尚、バンプ材料としては、特に限定する必要はないが、この例ではハンダを用いている。
【0029】
図7は、図2に示す半導体装置の実装基板への実装状態を得る方法の例を示す説明図である。
上述した図6に示す方法では、実装基板81上にハンダを印刷したが、図7に示す例では、半導体装置にハンダからなるバンプ31,32が予め形成されている。その為、実装基板81にはフラックスのみ又は少量のハンダを供給するだけでも、接続が可能である。予め半導体装置にバンプ31,32を形成しておくと、基板実装時に半導体装置の高さ、傾き等を調整する必要がない為、半導体装置を実装基板に容易に実装することが出来る。
【0030】
本実施の形態1では、配線形状の電極14を一例として2つに分割しているが、この形状には以下の利点がある。即ち、配線形状の電極と接続したバンプ間には隙間が存在する為、実装後、この隙間からアンダーフィル材等の液状樹脂を注入することが可能である。従って、注入された液状樹脂の硬化処理を行えば、更に実装の接合強度を向上させることが出来る。
【0031】
また、ハンダペースト等、粒子を含む材料を実装基板(半導体装置等も含む)上に印刷する場合、メッシュスクリーンよりもメタルマスクの方が、印刷材料が通過し易い為、印刷し易い。ところが、配線形状の電極14が分割されていない場合、マスクの作製は非常に困難であるが、分割している為、容易にマスクを製作することが出来る。
【0032】
図9は、図1及び図2に示す半導体装置の製造工程の一例を示す説明図である。生産性を考慮すると、図1に示す半導体装置の場合は、工程(a)から工程(c)迄をウエハ単位で製造し、工程(c)以降に個片化すると良い。図2に示す半導体装置の場合は、工程(a)から工程(e)迄をウエハ単位で製造し、工程(c)以降に個片化すると良い。尚。図9では、半導体ウエハの全体図は省略し、1つの半導体チップについて図示している。
以下に、各工程(a)〜(e)について説明する。
工程(a)では、半導体チップ1には、素子(図示せず)と電極パッド2と絶縁層3,4とが形成されており、電極パッド2の領域に絶縁層3,4の開口部が形成されている。
【0033】
工程(b)では、半導体チップ1上に2次配線11,12,14を形成するが、この2次配線のパターンニング方法には、リフトオフ、電解メッキ、無電解メッキ、エッチング、印刷及びこれらを組み合わせた方法等、あらゆる方法が考えられ、更に配線材料としても様々なものが考えられる。
ここでは、電解メッキによりAu/Ni/Cuを形成している。電極パッド2がAlを主成分とする場合には、Ti,Ti−W,Cr等のバリア層(図示せず)を必要とする。ここでは、Ti−Wの薄膜を形成し、更にCuメッキを密着、形成させる為のCu薄膜(図示せず)を、スパッタリングにより半導体チップ1の全面に形成する。
【0034】
次に、感光性レジストを塗布、乾燥させた後、フォトリソグラフィによりパターニングし、2次配線11,12,14が所望のパターンとなるように、Cu,Ni,Auの順に形成する。
メッキ終了後、レジストを剥離液で除去し、2次配線11,12,14の配線パターンをマスクとして、配線パターン以外の領域に形成したCu,Ti−Wのスパッタリング形成膜をエッチング液により除去する。
【0035】
工程(c)では、絶縁層21を形成するが、ここでも材料として種々の材料が考えられる。本実施の形態1では、感光性ポリイミドを用いる。
先ず、この材料のワニス状態のものを塗布、乾燥する。次に、フォトリソグラフィによりパターニングし、2次配線11,12,14上の電極12の領域と配線形状の電極14の領域に開口部22,23を設け、熱処理により硬化させる。図1に示す半導体装置の場合は、絶縁層21の形成後、ダイシング等によって個片化され、完成となる。個片化を行い易くする為、絶縁膜3,4,21については、予めダイシング領域に開口部を設けておくと良い。
【0036】
図2に示す半導体装置の場合は、その製造方法の一例としては以下のようになる。この場合、生産性を考えると、工程(c)の後、個片化を行わずに、工程(d)以降を行う。バンプ31,32についても種々の材料、形成方法が考えられるが、ここでは,電極12と配線形状の電極14とを同時に、しかも簡便に形成することが可能な印刷方法を用いている。即ち、工程(d)において、ペースト状のハンダを電極12及び配線形状の電極14上にメタルマスクを用いて印刷した後、工程(e)において、リフロー炉等を用いて熱処理を行うことにより、バンプを形成する。次いで、個片化すると図2に示す半導体装置が完成する。
【0037】
実施の形態2.
図3は、本発明に係るエリアアレイ型の半導体装置の実施の形態2の構成を示す平面図及び断面図であり、図3(a)は、この半導体装置の実装面側から見た平面図であり、図3(b)は、図3(a)のC−C′における断面図である。ここでは、実施の形態1の半導体装置と異なる構成についてのみ説明する。
上述した実施形態1では、実装面の外縁部に沿って延設された配線形状の電極14には、半導体チップ上の電極パッドから配線を引き回していたが、本実施の形態2では、配線形状の電極14を、電極パッド2上に設ける為、半導体装置の実装面が小さな場合に有効である。
【0038】
本実施の形態2では、半導体装置の実装面において、半導体チップ1のグランド端子2aと電気的に接続された2次配線13a上には,絶縁層21の開口部23を設け、この開口部23を横切るように、配線形状の電極14を形成している。
一方、グランド端子以外の電極パッド2(又はグランド端子以外の電極パッド2と接続された2次配線13)と配線形状の電極14との間には、絶縁層21が存在する為(図3(b)に描かれた右側の電極パッド2付近を参照)、電気的にショートすることはない。その他の構成については、実施の形態1の半導体装置の構成と略同様であるので、説明を省略する。
【0039】
図10は、図3に示す半導体装置の製造工程の一例を示す説明図である。実施の形態1の場合と同様に、生産性を考慮すると、バンプ迄形成しない場合は、工程(a)から工程(d)迄をウエハ単位で製造し、その後個片化すると良い。図3に示す半導体装置のようにバンプを形成する場合は、工程(a)から工程(f)迄をウエハ単位で製造し、工程(f)の後に個片化すると良い。尚、図10では、半導体ウエハ全体図は省略し、1つの半導体チップについて図示している。
以下に、各工程(a)〜(f)について説明する。
工程(a)では、半導体チップ1には、素子(図示せず)と電極パッド2と絶縁層3,4とが形成されており、電極パッド2の領域に絶縁層3,4の開口部を形成している。
【0040】
工程(b)では、半導体チップ1上の2次配線11,12,13の形成は、実施の形態1で説明したように、種々の方法が考えられるが、ここでも電解メッキにより形成した。但し、ここでは、2次配線11,12,13の材料はCuのみとする。
電極パッド2がAlを主成分とする場合には、Ti,Ti−W,Cr等のバリア層(図示せず)を必要とする。ここでも、実施の形態1と同様に、Ti−Wの薄膜を形成し、更にCuメッキを密着、形成させる為のCu薄膜(図示せず)を、スパッタリングにより半導体チップ1の全面に形成する。
【0041】
次に、感光性レジストを塗布、乾燥させた後、フォトリソグラフィにより2次配線11,12,13が所望のパターンとなるように形成し、パターンの開口部に電解メッキによりCu配線を形成する。
メッキ終了後、レジストを剥離液で除去し、2次配線11,12,13の配線パターンをマスクとして、配線パターン以外の領域に形成したCu,Ti−Wのスパッタリング形成膜をエッチング液で除去する。
【0042】
工程(c)では、感光性ポリイミドを用い、フォトリソグラフィによりパターニングする。絶縁層21の材料として、種々の材料が考えられるが、ここでも実施の形態1と同様に、感光性ポリイミドを用いる。
但し、2次配線11,12,13上の領域12と、後の工程で配線形状の電極14が形成される2次配線上の領域13a,13b(図3(a)参照)とに開口部22と開口部23とを設ける。
ここで、領域13a,13bに開口部23を設けたことにより、グランド端子2a,2b(図3(a)参照)に電気的に接続された2次配線の領域13a,13bと配線形状の電極14とを電気的に接続することが出来る。絶縁層21は、開口部22,23の形成後、熱処理により硬化される。
【0043】
本実施の形態2においては、更に配線形状の電極14を設ける必要がある。ここでも種々の方法から、電解メッキ法を用いる。
工程(d)では、この為、Cu薄膜をスパッタリングで形成する。また、必要に応じて、下地の絶縁層21等との密着性が良好な金属薄膜をCuの下層にスパッタリング等で形成しても良い。
次に,感光性レジストの塗布及び乾燥を行い、フォトリソグラフィによりパターニングを行い、配線形状の電極14を形成する領域と、領域12の開口部とを設ける。配線形状の電極14と、領域12に形成する電極15との構成をAu/Ni/Cuとする場合は、ここで、Cu,Ni,Auの順に電解メッキにより形成する。
【0044】
感光性レジストの開口部は、配線形状の電極14の形成領域のみに形成しても良いが、この場合、配線形状の電極14に、この段階ではCuのみを形成し、感光性レジスト及びCuメッキパターン以外の不要部分に形成されたCu薄膜の除去を行った後に、更に無電解メッキ等でAu/Ni薄膜を配線形状の電極14と電極15とに形成することになる。
外部接続端子31,32をハンダとした場合、ハンダの主成分であるSnがCu中に拡散しやすい為、Cuのみの電極ではCu膜の厚さを数十μm以上に形成する必要がある。その為、バリア層となるNiを形成し、Niの酸化防止及びハンダの濡れ性向上の為に、Auを形成する必要がある。
【0045】
このように、無電解メッキ等で更にAu/Niを形成する工程では、非常に複雑になることから、感光性レジストの開口を電極12の領域にも行い、配線形状の電極14の形成と同時にAu/Ni/Cuを形成すると良い。Au/Ni/Cuメッキの形成後、剥離液によりレジストの除去を行い、領域12及び配線形状の電極14の形成領域に形成したAu/Ni/Cuメッキ層をマスクとして、その他の領域のスパッタリング形成膜について、エッチングを行う。
【0046】
上述した図1に示す半導体装置の場合と同様に、電極15及び配線形状の電極14にバンプを形成しない場合は、工程(d)の後に、半導体ウエハを個片化し、半導体装置を得る。バンプを形成する場合は、ここで個片化を行わずに、工程(e)以降を行うと生産性が良い。
バンプの種類及びその形成方法としては種々考えられるが、工程(e)では、、ハンダペーストを印刷法により電極15上と、配線形状の電極14上とにおいて同時に印刷し、工程(f)では、リフロー炉等を用いて、加熱することによりバンプを形成する。その後、個片化することにより図3に示す半導体装置が完成する。
【0047】
実施の形態3.
図4は、本発明に係るエリアアレイ型の半導体装置の実施の形態3の構成を示す平面図及び断面図であり、図4(a)は、この半導体装置の実装面側から見た平面図であり、図4(b)は、図4(a)のD−D′における断面図である。ここでは、実施の形態1,2の半導体装置と異なる構成についてのみ説明する。
上述した実施の形態1,2は、半導体チップ1上に2次配線を形成した半導体装置であるが、本実施の形態3は、配線形成を行ったパッケージ基板41を用いた半導体装置である。
【0048】
パッケージ基板41には、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含有させたもの、ポリイミド系材料、セラミック材料等があり、配線は単層または複数層に形成されたものがある。パッケージ基板41への半導体チップ1の搭載方法は、フェイスアップ方式(半導体チップ1の裏面側をパッケージ基板41に接合。図4に相当)、及びフェイスダウン方式(半導体チップ1の素子面側をパッケージ基板41に接合)がある。
【0049】
フェイスアップ方式では、通常、金属細線(ボンディングワイヤ)61で半導体チップ1の電極パッド2とパッケージ基板41の配線51,52,53とを電気的に接続する。
フェイスダウン方式では、バンプ、異方性導電膜等を用いて、半導体チップ1の電極パッド2とパッケージ基板41の配線51,52,53とを電気的に接続する。
【0050】
本実施の形態3では,一例として、フェイスアップ方式を図示している(図4)。即ち、パッケージ基板41に半導体チップ1の裏面側をダイアタッチ材料(図示せず)で接着し、金属細線(ボンディングワイヤ)61でパッケージ基板41のパッド52と電極パッド2とを電気的に接続する。パッド52は、配線51により所望の電極53と電気的な導通が確保されている。半導体チップ1のグランド端子から金属細線61で電気的に接続されたパッド52a,52bは、その裏面の絶縁層42に開口部45が設けられており、この開口部45を横切るように形成された配線形状の電極54に、電気的に接続されている。パッド52aは、更に配線51を介して電極53aにも接続されている。配線形状の電極54は、実装面の外縁部に沿って延設されている。
【0051】
また、グランド端子以外の電極パッド2と電気的に接続されたパッド52については、配線形状の電極54との間に絶縁層42が介在し、絶縁されている。このような配線形状の電極54の配置は、半導体装置の実装面が小さな場合に有効である。
本実施の形態3の半導体装置では、樹脂71はトランスファモールドと呼ばれる方法で成型するが、液状樹脂を滴下するなどの方法もある。これは、半導体チップ1を外部からの物理的、化学的なダメージから保護する目的で形成しているので、樹脂以外にも金属、ガラス、セラミックス等で保護しても良い。
【0052】
実施の形態4.
図5は、本発明に係るエリアアレイ型の半導体装置の実施の形態4の構成を示す平面図及び断面図であり、図5(a)は、この半導体装置の実装面側から見た平面図であり、図5(b)は、図5(a)のE−E′における断面図である。ここでは、実施の形態1〜3の半導体装置と異なる構成についてのみ説明する。
上述した実施の形態1,2は、半導体チップ1上に2次配線を形成した半導体装置であり、電極パッド2を特にペリフェラルに(外縁部に)配置した場合に有効である。また、ペリフェラルタイプでなくても、既存の半導体チップ1を用いる場合には、2次配線を用いて自由に電極等を配置できるので有効である。
【0053】
実施の形態4の半導体装置は、電極パッド2が半導体チップ1の中央部に配置されており、2次配線を用いて、電極等の再配置を行う必要がない場合の例である。半導体チップ1の実装面は絶縁層5で覆われており、絶縁層5には、電極パッド2及び配線形状の電極2′を露出するように、それぞれ開口部6及び開口部7が設けられている。
【0054】
本実施の形態4のように、電極パッド2が、実装面全体ではなく、一部分に密集して存在する場合においても、実装面の外縁部に沿って延設された配線形状の電極2′の存在により、バンプを形成し基板実装を行う際に、バランスを崩して半導体装置が傾いてしまう等の不具合を防ぐことが出来る。
このように、半導体チップ1を新規に設計する場合は、配線形状の電極2′を設けることが出来るが、既存の場合、配線形状の電極2′を、実施の形態1,2のように、メッキ等で形成することも可能である。そのとき、2次配線によりグランド端子との接続を行っておくと、電磁波のシールド効果が更に向上する。
【0055】
尚、実施の形態1〜4において説明してきた内容は、エリアアレイ型の半導体装置の中でも面実装タイプのものであるが、その他の例として、パッケージ底面にピン状の外部端子をグリッド状に垂直に立てて配置したピングリッドアレイ型の場合も考えられる。この場合は、基板実装後の接合強度を向上させるというよりも、むしろ電磁波をシールドする効果が重要である。このように、本発明の構成は、種々のエリアアレイ型の半導体装置に適用することが可能である。
【0056】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置によれば、基板等への実装後の接合強度を向上させることが出来ると共に、基板等への実装後は、半導体装置から外部への電磁波放射と、外部からの電磁波の影響と、外部からの光の影響とを防止することが出来る半導体装置を実現することが出来る。また、電極が、実装面全体ではなく、一部分に密集して存在する場合においても、バランスを崩して半導体装置が傾いてしまう等の不具合を防ぐことが出来る。
【0057】
また、本発明に係る半導体装置によれば、基板等への実装後の接合強度を向上させることが出来ると共に、基板等への実装後は、半導体装置から外部への電磁波放射と、外部からの電磁波の影響と、外部からの光の影響とを防止することが出来る半導体装置を実現することが出来る。また、アンダーフィル材等の絶縁材料を注入することができる為、基板等への実装後の接合強度を更に向上させることが出来る。また、バンプ形成時において印刷方式を用いる場合は、印刷マスクの開口領域によってマスキング領域を完全に囲い込むパターンとはならないので容易に作製出来る。
【0058】
また、本発明に係る半導体装置によれば、基板等への実装後の接合強度を向上させることが出来ると共に、基板等への実装後は、半導体装置から外部への電磁波放射と、外部からの電磁波の影響とをより確実に防止することが出来る半導体装置を実現することが出来る。
【0059】
また、本発明に係る半導体装置によれば、基板等への実装後の接合強度を向上させることが出来ると共に、基板等への実装後は、半導体装置から外部への電磁波放射と、外部からの電磁波の影響と、外部からの光の影響とを防止することが出来る半導体装置を実現することが出来る。また、半導体装置の実装面が小さな場合においても配線形状の電極を設けることができる。
【0060】
また、本発明に係る半導体装置によれば、基板等への実装後の接合強度を向上させることが出来ると共に、基板等への実装後は、半導体装置から外部への電磁波放射と、外部からの電磁波の影響と、外部からの光の影響とを防止することが出来る半導体装置を実現することが出来る。また、実装の容易性を高めることが出来る。
【0061】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、配線形状の電極と、配線形状の電極以外の電極との上に、同時にしかも簡便にバンプ形成することが出来る半導体装置の製造方法を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るエリアアレイ型の半導体装置の実施の形態の構成を示す平面図及び断面図である。
【図2】図1に示す半導体装置の電極及び配線形状の電極にバンプを形成した場合の構成例を示す平面図及び断面図である。
【図3】本発明に係るエリアアレイ型の半導体装置の実施の形態の構成を示す平面図及び断面図である。
【図4】本発明に係るエリアアレイ型の半導体装置の実施の形態の構成を示す平面図及び断面図である。
【図5】本発明に係るエリアアレイ型の半導体装置の実施の形態の構成を示す平面図及び断面図である。
【図6】図8に示す半導体装置の実装状態を得る方法の例を示す説明図である。
【図7】図2に示す半導体装置の実装基板への実装状態を得る方法の例を示す説明図である。
【図8】本発明に係る半導体装置の実装状態の一例を示す説明図である。
【図9】図1及び図2に示す半導体装置の製造工程の一例を示す説明図である。
【図10】図3に示す半導体装置の製造工程の一例を示す説明図である。
【図11】従来の半導体装置の模式的な構造例を示す断面図である。
【図12】ガルウイング構造を有する半導体装置の模式的な構造例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体チップ
2 電極パッド(電極)
2′ 電極パッド(配線形状の電極)
2a,2b 電極パッド(電極、グランド端子(固定電位を与えられた端子))
3,4,5,21,42,43 絶縁層
6,7,22,23,44,45 開口部
11,13,13a,13b 2次配線
12,12a 2次配線(電極)
14,54 配線形状の電極
31,32 バンプ
41,81 実装基板
51 配線
52 配線(パッド)
53 配線(電極)
61 金属細線(ボンディングワイヤ)
91,92 配線(ランド)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an area array type semiconductor device having a mounting surface on which mounting electrodes for connection to the outside are formed,The substrate on which this semiconductor device is mounted,Manufacturing method of semiconductor deviceAnd mounting method of this semiconductor deviceIt is about.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the downsizing of electronic equipment, the production of area array type semiconductor devices in which external connection terminals are formed on the package body has been increased to accommodate the downsizing and high-density mounting of electronic components such as semiconductor devices. I'm following a course. As an example of this type of semiconductor device, there is a structure as shown in FIG. This is an area array semiconductor device of the type that performs packaging in wafer units. The feature of this is that the size of the semiconductor device after packaging is exactly the same size as the semiconductor chip.
[0003]
In this semiconductor device, a
In the
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-330313
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional semiconductor device, due to the difference in coefficient of linear expansion between the semiconductor device and the mounting substrate, after the semiconductor device is mounted on the mounting substrate, the external connection terminals are connected by the heat generation of the IC chip and the temperature change in the usage environment. There is a problem that thermal stress is generated in a certain bump, and bonding failure is likely to occur at the bump bonding portion.
[0006]
This is because, as shown in FIG. 12, the
[0007]
In addition, when a semiconductor chip that generates a strong electromagnetic wave or a semiconductor chip that easily malfunctions due to the influence of the electromagnetic wave is mounted on the semiconductor device, it is necessary to provide a shield cap that covers the semiconductor device. In this case, it is necessary to prepare a shield cap for each size of the semiconductor device, and there is a problem that the manufacturing process of the semiconductor device or the mounting process on the mounting substrate becomes complicated.
In particular, it is indispensable to shield these parts because the electromagnetic wave generated from the external connection terminal has a great influence on the semiconductor chip outside the device and the electromagnetic wave entering the element surface from the outside has a great influence on the semiconductor chip inside the device. It becomes.
[0008]
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and can improve the bonding strength after mounting on a substrate and the like, and after mounting on the substrate and the like, electromagnetic waves from the semiconductor device to the outside can be obtained. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of preventing radiation, the influence of external electromagnetic waves, and the influence of external light.
It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device, in which bumps can be simultaneously and simply formed on a wiring-shaped electrode and an electrode other than the wiring-shaped electrode.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A semiconductor device according to the present invention includes:A semiconductor chip having a terminal group formed in a peripheral arrangement on the mounting surface and a first insulating layer provided on the surface layer side of the mounting surface and having an opening in each terminal of the terminal group.In semiconductor devices,One or a plurality of electrodes provided on the surface layer side of the first insulating layer in a region inside the terminal group and connected to any terminal of the terminal group; and the first region in a region outside the terminal group One or a plurality of wiring-shaped electrodes formed by patterning on the surface layer side of the insulating layer, an electrode provided in the inner region, and an electrode formed in the outer region have openings. A second insulating layer provided on the surface layer side of the one insulating layerIt is characterized by that.
The semiconductor device according to the present invention further includes an electrode provided on a surface layer side of the first insulating layer in an inner region of the terminal group, and electrically connected to a signal terminal in the terminal group. The electrode having a shape is electrically connected to a ground terminal in the terminal group by a wiring formed by patterning..
[0010]
A semiconductor device according to the present invention is formed in a peripheral arrangement on a mounting surface, includes a terminal group including a signal terminal and a ground terminal, and is provided on a surface layer side of the mounting surface, and has an opening in each terminal of the terminal group. In a semiconductor device including a semiconductor chip having one insulating layer, an electrode provided on a surface layer side of the first insulating layer in a region inside the terminal group and connected to the signal terminal by a wiring; and the first insulating layer A second insulating layer provided on a surface layer side of the layer, and one or a plurality of wiring-shaped electrodes formed by patterning on the surface layer side of the second insulating layer so as to overlap the terminal group. The second insulating layer is interposed between the electrode having the shape and the wiring, and the second insulating layer covers the signal terminal and the wiring in the terminal group and is connected to the signal terminal by the wiring. The electrode has an opening, and the front Characterized in that it has an opening selectively provided to connect the ground terminal to the electrodes electrically in the wiring shape.
The semiconductor device according to the present invention is characterized in that bumps made of solder are provided on the electrodes connected to the signal terminals by wiring and the wiring-shaped electrodes..
[0011]
A semiconductor device according to the present invention includes:A semiconductor device comprising a semiconductor chip having a terminal group formed in a peripheral arrangement on one surface, a semiconductor chip mounting surface for mounting the semiconductor chip, and a package substrate having a substrate mounting surface on the back side of the semiconductor chip mounting surface A substrate terminal group that is exposed to the semiconductor chip mounting surface and formed in a peripheral arrangement, and is electrically connected to each of the terminal groups of the semiconductor chip, and is provided in an inner region of the substrate terminal group. A substrate electrode connected to any substrate terminal of the terminal group by a substrate wiring and exposed to the substrate mounting surface, and one or a plurality of wirings formed by patterning on the substrate mounting surface in a region outside the substrate terminal group A substrate electrode having a shapeIt is characterized by that.
The semiconductor device according to the present invention further includes a substrate electrode provided in an inner region of the substrate terminal group, electrically connected to a signal terminal in the terminal group of the semiconductor chip, and exposed to the substrate mounting surface. The wiring-shaped substrate electrode is connected to a substrate terminal electrically connected to a ground terminal in the terminal group by a wiring formed by patterning..
[0012]
A semiconductor device according to the present invention has a peripheral arrangement on one surface, a semiconductor chip having a terminal group including a signal terminal and a ground terminal, a semiconductor chip mounting surface on which the semiconductor chip is mounted, and the semiconductor chip mounting surface In a semiconductor device comprising a package substrate having a substrate mounting surface on the back side, a substrate terminal group exposed to the semiconductor chip mounting surface and formed in a peripheral arrangement and electrically connected to the terminal group of the semiconductor chip, and A substrate electrode provided in an inner region of the substrate terminal group, electrically connected to the signal terminal, connected to the substrate terminal by substrate wiring, and exposed on the substrate mounting surface; and a substrate insulating layer of the package substrate One or a plurality of wiring-shaped substrate electrodes formed by patterning on the substrate mounting surface so as to overlap the substrate terminal group with a gap interposed therebetween. The substrate insulating layer is interposed between the wiring-shaped substrate electrode and the substrate wiring, and the substrate insulating layer has an opening in the substrate electrode connected to the substrate terminal by the substrate wiring The substrate terminal electrically connected to the ground terminal has an opening selectively provided for electrically connecting to the wiring-shaped substrate electrode.
[0013]
The semiconductor device according to the present invention is characterized in that the substrate electrode electrically connected to the signal terminal and the wiring-shaped substrate electrode are provided with bumps made of solder.
According to the present inventionThe substrate is a semiconductor device according to the present invention.By solderRealIt is equipped with.
[0014]
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a terminal group formed in a peripheral arrangement on a mounting surface, a first insulating layer provided on the surface layer side of the mounting surface, and having an opening at each terminal of the terminal group. In a method of manufacturing a semiconductor device including a semiconductor chip having: one or a plurality of electrodes connected to any terminal of the terminal group on the surface layer side of the first insulating layer in a region inside the terminal group; Forming one or a plurality of wiring-shaped electrodes collectively on the surface layer side of the first insulating layer in the outer region of the terminal group by patterning; the electrodes provided in the inner region; and Forming a second insulating layer having an opening in an electrode formed in an outer region on the surface layer side of the first insulating layer.
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the step of forming by patterning, the signal terminal in the terminal group is electrically connected to the surface layer side of the first insulating layer in the region inside the terminal group. The wiring electrode is electrically connected to the ground terminal in the terminal group.
[0015]
A manufacturing method of a semiconductor device according to the present invention is formed in a peripheral arrangement on a mounting surface, includes a terminal group including a signal terminal and a ground terminal, and is provided on a surface layer side of the mounting surface, and an opening is formed in each terminal of the terminal group. In a method of manufacturing a semiconductor device including a semiconductor chip having a first insulating layer having a wiring, electrodes and wires connected to the signal terminals are formed on a surface layer side of the first insulating layer in a region inside the terminal group. And the step of covering the signal terminal and the wiring on the surface layer side of the first insulating layer, and having an opening in the electrode connected to the signal terminal by the wiring, and selectively providing the ground terminal Forming a second insulating layer having the formed opening, and forming one or a plurality of wiring-shaped electrodes by patterning on the surface layer side of the second insulating layer so as to overlap the terminal group. To include And butterflies.
[0016]
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that bumps made of solder are collectively provided on the electrodes connected to the signal terminals by wiring and the wiring-shaped electrodes.
The semiconductor device according to the present inventionImplementationThe method isA semiconductor device manufactured by the method of manufacturing a semiconductor device according to the present inventionElectrode and wiring-shaped electrodeBy solderIt is mounted on a substrate.
The semiconductor device according to the present inventionImplementationThe method is characterized in that, when a plurality of wiring-shaped electrodes are formed, an underfill material is injected from between the plurality of wiring-shaped electrodes.
[0017]
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor chip having a terminal group formed in a peripheral arrangement on one surface, a semiconductor chip mounting surface on which the semiconductor chip is mounted, and a substrate on the back side of the semiconductor chip mounting surface. In a manufacturing method of a semiconductor device comprising a package substrate having a mounting surface, a substrate terminal group exposed on the semiconductor chip mounting surface and arranged peripherally, and provided in a region inside the substrate terminal group, the substrate terminal group A substrate electrode connected to the substrate terminal by a substrate wiring and exposed to the substrate mounting surface, and one or a plurality of wiring-shaped substrate electrodes on the substrate mounting surface in a region outside the substrate terminal group Forming by patterning, mounting of the semiconductor chip on the package substrate formed by the process, terminal group of the semiconductor chip and the substrate Characterized in that it comprises a step of performing Kogun and respective electrical connections.
[0018]
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the step of forming the package substrate, a substrate electrode exposed on the substrate mounting surface is formed in a region inside the substrate terminal group, and the wiring-shaped substrate electrode and The step of forming a wiring for connecting one or more of the substrate terminals by patterning and mounting the semiconductor chip on the package substrate includes electrically connecting the substrate electrode to a signal terminal in a terminal group of the semiconductor chip. The board terminal connected to the wiring-shaped board electrode is electrically connected to a ground terminal in the terminal group.
[0019]
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor chip formed in a peripheral arrangement on one surface and having a terminal group including a signal terminal and a ground terminal, a semiconductor chip mounting surface on which the semiconductor chip is mounted, and the semiconductor In a manufacturing method of a semiconductor device comprising a package substrate having a substrate mounting surface on the back side of a chip mounting surface, a substrate terminal group exposed on the semiconductor chip mounting surface and arranged as a peripheral, and an area inside the substrate terminal group Provided, connected to the substrate terminals of the substrate terminal group by substrate wiring, and formed with substrate electrodes exposed on the substrate mounting surface, and each opening is formed at a plurality of predetermined positions of the substrate insulating layer of the package substrate. Then, one or a plurality of wiring-shaped substrate electrodes are formed by patterning on the substrate mounting surface so as to overlap the substrate terminal group with the substrate insulating layer interposed therebetween. The semiconductor chip mounted on the package substrate formed by the step, the electrical connection of each of the terminal group of the semiconductor chip and the substrate terminal group, and the ground terminal. And a step of selectively connecting the substrate terminal to the substrate electrode having the wiring shape through the opening.
[0020]
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the substrate electrodes exposed on the substrate mounting surface and the wiring-shaped substrate electrodes are collectively provided with solder bumps.
The semiconductor device according to the present inventionImplementationThe method isA semiconductor device manufactured by the method of manufacturing a semiconductor device according to the present inventionA substrate electrode and a wiring-shaped substrate electrodeBy solderIt is mounted on a substrate.
The semiconductor device according to the present inventionImplementationThe method is characterized in that when a plurality of wiring-shaped substrate electrodes are formed, an underfill material is injected between the plurality of wiring-shaped substrate electrodes.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing the configuration of a first embodiment of an area array type semiconductor device according to the present invention, and FIG. 1A is a plan view seen from the mounting surface side of the semiconductor device. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. In this semiconductor device, an element (not shown), an electrode pad 2 (including 2a and 2b), and two insulating
[0022]
The insulating
Insulating
[0023]
A
The
[0024]
Among the
If there is only one ground terminal, the
[0025]
In the first embodiment, the wiring-shaped
Further, in the first embodiment, the wiring-shaped
[0026]
FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a mounting state of the semiconductor device. The mounting
In the mounted state of the semiconductor device shown in FIG. 8, the
[0027]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a method for obtaining the mounting state of the semiconductor device shown in FIG.
In this method, the material to be the
[0028]
2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view showing a configuration example in the case where bumps are formed on the
In this semiconductor device, bumps 31 and 32 made of solder are formed in advance on the
[0029]
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a method for obtaining a mounting state of the semiconductor device illustrated in FIG. 2 on a mounting substrate.
In the method shown in FIG. 6 described above, solder is printed on the mounting
[0030]
In the first embodiment, the wiring-shaped
[0031]
Further, when a material containing particles such as solder paste is printed on a mounting substrate (including a semiconductor device), the metal mask is easier to print than the mesh screen because the printing material can easily pass through. However, when the wiring-shaped
[0032]
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device illustrated in FIGS. 1 and 2. In consideration of productivity, in the case of the semiconductor device shown in FIG. 1, it is preferable that the steps (a) to (c) are manufactured in units of wafers and singulated after the step (c). In the case of the semiconductor device shown in FIG. 2, the steps (a) to (e) are preferably manufactured in wafer units and separated into individual pieces after the step (c). still. In FIG. 9, the entire view of the semiconductor wafer is omitted, and only one semiconductor chip is illustrated.
Below, each process (a)-(e) is demonstrated.
In step (a), an element (not shown), an
[0033]
In the step (b), the
Here, Au / Ni / Cu is formed by electrolytic plating. When the
[0034]
Next, after applying and drying a photosensitive resist, patterning is performed by photolithography, and Cu, Ni, and Au are formed in this order so that the
After the plating is completed, the resist is removed with a stripping solution, and the Cu and Ti-W sputtering formed film formed in a region other than the wiring pattern is removed with an etching solution using the wiring pattern of the
[0035]
In the step (c), the insulating
First, a varnish of this material is applied and dried. Next, patterning is performed by photolithography, and
[0036]
In the case of the semiconductor device shown in FIG. 2, an example of the manufacturing method is as follows. In this case, considering productivity, after the step (c), the step (d) and the subsequent steps are performed without performing individualization. Various materials and forming methods can be considered for the
[0037]
3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view showing the configuration of the area array type semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. Here, only a configuration different from that of the semiconductor device of
In the first embodiment described above, the wiring is extended from the electrode pad on the semiconductor chip to the wiring-shaped
[0038]
In the second embodiment, the
On the other hand, an insulating
[0039]
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. As in the case of the first embodiment, in consideration of productivity, when the bumps are not formed, it is preferable that the steps (a) to (d) are manufactured in units of wafers and then separated into individual pieces. In the case where bumps are formed as in the semiconductor device shown in FIG. 3, the steps (a) to (f) are preferably manufactured in wafer units and separated into individual pieces after the step (f). In FIG. 10, the entire semiconductor wafer is omitted and only one semiconductor chip is shown.
Below, each process (a)-(f) is demonstrated.
In step (a), an element (not shown), an
[0040]
In the step (b), the
When the
[0041]
Next, after applying and drying a photosensitive resist, the
After the plating is completed, the resist is removed with a stripping solution, and the Cu and Ti-W sputtering film formed in a region other than the wiring pattern is removed with an etching solution using the wiring pattern of the
[0042]
In the step (c), photosensitive polyimide is used for patterning by photolithography. Various materials are conceivable as the material of the insulating
However, openings are formed in the
Here, by providing the
[0043]
In the second embodiment, it is necessary to further provide a wiring-shaped
In the step (d), therefore, a Cu thin film is formed by sputtering. If necessary, a metal thin film having good adhesion to the underlying insulating
Next, a photosensitive resist is applied and dried, and patterning is performed by photolithography to provide a region for forming the wiring-shaped
[0044]
The opening of the photosensitive resist may be formed only in the region where the wiring-shaped
When the
[0045]
As described above, since the process of further forming Au / Ni by electroless plating or the like becomes very complicated, opening of the photosensitive resist is also performed in the region of the
[0046]
As in the case of the semiconductor device shown in FIG. 1 described above, when bumps are not formed on the
Various types of bumps and methods for forming the bumps are conceivable. In step (e), solder paste is simultaneously printed on
[0047]
4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view showing the configuration of
The first and second embodiments described above are semiconductor devices in which secondary wiring is formed on the
[0048]
The
[0049]
In the face-up method, the
In the face-down method, the
[0050]
In the third embodiment, as an example, a face-up method is illustrated (FIG. 4). That is, the back surface side of the
[0051]
In addition, the
In the semiconductor device of the third embodiment, the
[0052]
5A and 5B are a plan view and a cross-sectional view showing the configuration of
The first and second embodiments described above are semiconductor devices in which the secondary wiring is formed on the
[0053]
The semiconductor device according to the fourth embodiment is an example in which the
[0054]
Even in the case where the
As described above, when the
[0055]
The contents described in the first to fourth embodiments are the surface mount type among the area array type semiconductor devices. As another example, pin-shaped external terminals are vertically arranged in a grid shape on the bottom surface of the package. In the case of a pin grid array type arranged upright. In this case, the effect of shielding electromagnetic waves is more important than improving the bonding strength after mounting on the substrate. Thus, the configuration of the present invention can be applied to various area array type semiconductor devices.
[0056]
【The invention's effect】
According to the semiconductor device of the present invention, the bonding strength after mounting on a substrate or the like can be improved, and after mounting on the substrate or the like, electromagnetic radiation from the semiconductor device to the outside and electromagnetic waves from the outside can be improved. A semiconductor device that can prevent the influence and the influence of light from the outside can be realized. In addition, even when the electrodes are densely present in a part rather than the entire mounting surface, it is possible to prevent problems such as the balance being lost and the semiconductor device being inclined.
[0057]
In addition, according to the semiconductor device of the present invention, the bonding strength after mounting on the substrate or the like can be improved, and after mounting on the substrate or the like, electromagnetic radiation from the semiconductor device to the outside, and from the outside A semiconductor device that can prevent the influence of electromagnetic waves and the influence of light from the outside can be realized. In addition, since an insulating material such as an underfill material can be injected, the bonding strength after mounting on a substrate or the like can be further improved. Further, when a printing method is used at the time of bump formation, the pattern can be easily produced because the pattern does not completely surround the masking area by the opening area of the print mask.
[0058]
In addition, according to the semiconductor device of the present invention, the bonding strength after mounting on the substrate or the like can be improved, and after mounting on the substrate or the like, electromagnetic radiation from the semiconductor device to the outside, and from the outside A semiconductor device that can more reliably prevent the influence of electromagnetic waves can be realized.
[0059]
In addition, according to the semiconductor device of the present invention, the bonding strength after mounting on the substrate or the like can be improved, and after mounting on the substrate or the like, electromagnetic radiation from the semiconductor device to the outside, and from the outside A semiconductor device that can prevent the influence of electromagnetic waves and the influence of light from the outside can be realized. Further, even when the mounting surface of the semiconductor device is small, a wiring-shaped electrode can be provided.
[0060]
In addition, according to the semiconductor device of the present invention, the bonding strength after mounting on the substrate or the like can be improved, and after mounting on the substrate or the like, electromagnetic radiation from the semiconductor device to the outside, and from the outside A semiconductor device that can prevent the influence of electromagnetic waves and the influence of light from the outside can be realized. In addition, the ease of mounting can be improved.
[0061]
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a method for manufacturing a semiconductor device capable of simultaneously and simply forming a bump on a wiring-shaped electrode and an electrode other than the wiring-shaped electrode is realized. I can do it.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of an area array type semiconductor device according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a configuration example when bumps are formed on the electrodes of the semiconductor device and the wiring-shaped electrodes shown in FIG.
3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of an area array type semiconductor device according to the invention.
4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of an area array type semiconductor device according to the invention.
5A and 5B are a plan view and a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of an area array type semiconductor device according to the invention.
6 is an explanatory diagram showing an example of a method for obtaining the mounting state of the semiconductor device shown in FIG. 8; FIG.
7 is an explanatory diagram illustrating an example of a method for obtaining a mounting state of the semiconductor device illustrated in FIG. 2 on a mounting substrate;
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a mounted state of a semiconductor device according to the present invention.
9 is an explanatory diagram showing an example of a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
10 is an explanatory diagram showing an example of a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 3; FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a schematic structure example of a conventional semiconductor device.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a schematic structural example of a semiconductor device having a gull wing structure.
[Explanation of symbols]
1 Semiconductor chip
2 Electrode pads (electrodes)
2 'electrode pad (wiring shaped electrode)
2a, 2b Electrode pads (electrodes, ground terminals (terminals to which a fixed potential is applied))
3, 4, 5, 21, 42, 43 Insulating layer
6, 7, 22, 23, 44, 45 opening
11, 13, 13a, 13b Secondary wiring
12, 12a Secondary wiring (electrode)
14,54 Wiring shaped electrodes
31, 32 Bump
41, 81 Mounting board
51 Wiring
52 Wiring (Pad)
53 Wiring (electrode)
61 Thin metal wire (bonding wire)
91, 92 Wiring (land)
Claims (21)
前記端子群の内側の領域の前記第1絶縁層の表層側に設けられ、前記端子群の何れかの端子と接続された1又は複数の電極と、前記端子群の外側の領域の前記第1絶縁層の表層側にパターニングにより形成された1又は複数の配線形状の電極と、前記内側の領域に設けられた電極と前記外側の領域に形成された電極とに開口部を有し、前記第1絶縁層の表層側に設けられた第2絶縁層とを備えることを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device comprising a semiconductor chip having a terminal group formed in a peripheral arrangement on a mounting surface and a first insulating layer provided on the surface layer side of the mounting surface and having an opening in each terminal of the terminal group ,
One or a plurality of electrodes provided on the surface layer side of the first insulating layer in a region inside the terminal group and connected to any terminal of the terminal group; and the first region in a region outside the terminal group One or a plurality of wiring-shaped electrodes formed by patterning on the surface layer side of the insulating layer, an electrode provided in the inner region, and an electrode formed in the outer region have openings. A semiconductor device comprising: a second insulating layer provided on a surface layer side of the one insulating layer .
前記端子群の内側の領域の前記第1絶縁層の表層側に設けられ、前記信号端子に配線で接続された電極と、前記第1絶縁層の表層側に設けられた第2絶縁層と、前記端子群に重なるように、前記第2絶縁層の表層側にパターニングにより形成された1又は複数の配線形状の電極とを備え、該配線形状の電極及び前記配線の間に前記第2絶縁層が介在し、該第2絶縁層は、前記端子群の内の前記信号端子及び前記配線を覆うと共に、該信号端子に配線で接続された前記電極に開口部を有し、前記グランド端子を前記配線形状の電極と電気的に接続する為に選択的に設けられた開口部を有していることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor chip having a peripheral arrangement on the mounting surface and including a terminal group including a signal terminal and a ground terminal, and a first insulating layer provided on the surface layer side of the mounting surface and having an opening at each terminal of the terminal group. In a semiconductor device comprising:
An electrode that is provided on the surface layer side of the first insulating layer in a region inside the terminal group and connected to the signal terminal by a wiring; a second insulating layer provided on the surface layer side of the first insulating layer; One or more wiring-shaped electrodes formed by patterning on the surface layer side of the second insulating layer so as to overlap the terminal group, and the second insulating layer between the wiring-shaped electrode and the wiring The second insulating layer covers the signal terminal and the wiring in the terminal group, and has an opening in the electrode connected by wiring to the signal terminal, and the ground terminal is A semiconductor device comprising an opening selectively provided for electrical connection with a wiring-shaped electrode .
前記半導体チップ搭載面に露出してペリフェラル配置に形成され、前記半導体チップの端子群とそれぞれ電気的に接続された基板端子群と、該基板端子群の内側の領域に設けられ、該基板端子群の何れかの基板端子と基板配線で接続され、前記基板実装面に露出した基板電極と、前記基板端子群の外側の領域の前記基板実装面にパターニングにより形成された1又は複数の配線形状の基板電極とを備えることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising a semiconductor chip having a terminal group formed in a peripheral arrangement on one surface, a semiconductor chip mounting surface for mounting the semiconductor chip, and a package substrate having a substrate mounting surface on the back side of the semiconductor chip mounting surface In
A substrate terminal group which is exposed to the semiconductor chip mounting surface and formed in a peripheral arrangement, and is electrically connected to each of the terminal groups of the semiconductor chip, and is provided in a region inside the substrate terminal group; One or a plurality of wiring shapes formed by patterning on the substrate mounting surface of the substrate electrodes exposed to the substrate mounting surface and the region outside the substrate terminal group. A semiconductor device comprising a substrate electrode .
前記半導体チップ搭載面に露出してペリフェラル配置に形成され、前記半導体チップの端子群にそれぞれ電気的に接続された基板端子群と、該基板端子群の内側の領域に設けられ、前記信号端子に電気的に接続された基板端子に基板配線で接続され、前記基板実装面に露出した基板電極と、前記パッケージ基板の基板絶縁層を介在させて前記基板端子群に重なるように、前記基板実装面にパターニングにより形成された1又は複数の配線形状の基板電極とを備え、該配線形状の基板電極及び前記基板配線の間に前記基板絶縁層が介在A substrate terminal group exposed to the semiconductor chip mounting surface and formed in a peripheral arrangement, and electrically connected to each of the terminal groups of the semiconductor chip, and provided in a region inside the substrate terminal group, the signal terminal The board mounting surface is connected to a board terminal electrically connected to the board terminal group via a substrate wiring and exposed to the board mounting surface, and a substrate insulating layer of the package board is interposed therebetween. And one or a plurality of wiring-shaped substrate electrodes formed by patterning, and the substrate insulating layer is interposed between the wiring-shaped substrate electrode and the substrate wiring し、該基板絶縁層は、前記基板端子に基板配線で接続された前記基板電極に開口部を有し、前記グランド端子に電気的に接続された基板端子を、前記配線形状の基板電極と電気的に接続する為に選択的に設けられた開口部を有していることを特徴とする半導体装置。The substrate insulating layer has an opening in the substrate electrode connected to the substrate terminal by substrate wiring, and the substrate terminal electrically connected to the ground terminal is electrically connected to the wiring-shaped substrate electrode. A semiconductor device having an opening portion selectively provided for connection.
前記端子群の内側の領域の前記第1絶縁層の表層側に、前記端子群の何れかの端子と接続された1又は複数の電極と、前記端子群の外側の領域の前記第1絶縁層の表層側に、1又は複数の配線形状の電極とを、一括してパターニングにより形成する工程と、前記内側の領域に設けられた電極と前記外側の領域に形成された電極とに開口部を有する第2絶縁層を、前記第1絶縁層の表層側に形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。One or a plurality of electrodes connected to any terminal of the terminal group on the surface layer side of the first insulating layer in the region inside the terminal group, and the first insulating layer in a region outside the terminal group And forming one or a plurality of wiring-shaped electrodes collectively by patterning on the surface layer side, and opening portions in the electrodes provided in the inner region and the electrodes formed in the outer region. Forming a second insulating layer having a surface of the first insulating layer on a surface layer side of the first insulating layer.
前記端子群の内側の領域の前記第1絶縁層の表層側に、前記信号端子に接続された配線及び電極を形成する工程と、前記第1絶縁層の表層側に、前記信号端子及び前記配線を覆うと共に、該信号端子に配線で接続された前記電極に開口部を有し、前記グランド端子に選択的に設けられた開口部を有する第2絶縁層を形成する工程と、該第2絶縁層の表層側に、前記端子群に重なるように、1又は複数の配線形状の電極をパターニングにより形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。Forming a wiring and an electrode connected to the signal terminal on a surface layer side of the first insulating layer in a region inside the terminal group; and the signal terminal and the wiring on a surface layer side of the first insulating layer Forming a second insulating layer having an opening in the electrode connected to the signal terminal by wiring and having an opening selectively provided in the ground terminal, and the second insulation Forming one or more wiring-shaped electrodes by patterning on the surface layer side of the layer so as to overlap the terminal group.
前記半導体チップ搭載面に露出してペリフェラル配置された基板端子群と、該基板端子群の内側の領域に設けられ、該基板端子群の何れかの基板端子と基板配線で接続され、前記基板実装面に露出した基板電極とを形成し、前記基板端子群の外側の領域の前記基板実装面に1又は複数の配線形状の基板電極をパターニングにより形成する工程と、該工程により形成された前記パッケージ基板への前記半導体チップの搭載と、該半導体チップの端子群及び前記基板端子群それぞれの電気的接続とを行う工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。A substrate terminal group that is exposed on the semiconductor chip mounting surface and is disposed as a peripheral, and is provided in a region inside the substrate terminal group, and is connected to any one of the substrate terminals of the substrate terminal group by a substrate wiring. Forming a substrate electrode exposed on the surface, patterning one or a plurality of wiring-shaped substrate electrodes on the substrate mounting surface outside the substrate terminal group, and the package formed by the step A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: mounting the semiconductor chip on a substrate; and electrically connecting the terminal group of the semiconductor chip and each of the substrate terminal group.
前記半導体チップ搭載面に露出してペリフェラル配置された基板端子群と、該基板端子群の内側の領域に設けられ、該基板端子群の基板端子に基板配線で接続され、前記基板実装面に露出した基板電極とを形成し、前記パッケージ基板の基板絶縁層の所定の複数位置に各開口部を形成し、前記基板絶縁層を介在させて前記基板端子群に重なるように、前記基板実装面に1又は複数の配線形状の基板電極をパターニングにより形成する工程と、該工程により形成された前記パッケージ基板への前記半導体チップの搭載と、該半導体チップの端子群及び前記基板端子群それぞれの電気的接続と、前記グランド端子に電気的に接続された基板端子の、前記開口部を通じての選択的な前記配線形状の基板電極への電気的接続とを行う工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。A substrate terminal group exposed on the semiconductor chip mounting surface and arranged as a peripheral, and provided in a region inside the substrate terminal group, connected to a substrate terminal of the substrate terminal group by a substrate wiring, and exposed to the substrate mounting surface Formed on the substrate mounting surface so as to overlap the substrate terminal group with the substrate insulating layer interposed therebetween, and forming openings at predetermined positions of the substrate insulating layer of the package substrate. A step of forming one or a plurality of wiring-shaped substrate electrodes by patterning, mounting of the semiconductor chip on the package substrate formed by the step, and electrical terminals of the semiconductor chip and each of the substrate terminal groups Connecting and electrically connecting the substrate terminal electrically connected to the ground terminal to the substrate electrode of the wiring shape selectively through the opening. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim.
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