JP4016276B2 - 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
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Description
【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】
【従来の技術】
【0003】
【特許文献1】
国際公開00/55898号パンフレット
【0004】
【発明の背景】
半導体装置のパッケージとして、CSP(チップスケール/サイズパッケージ)の普及率が高まってきている。また、パッケージをウエハレベルで製造する技術(ウエハレベルパッケージ)が開発されている。この方法で製造されたパッケージ(例えばウエハレベルCSP)は、外部寸法が半導体チップ寸法になっているため、従来のパッケージとは構造が異なっているが、従来のパッケージと同等又はそれ以上の信頼性が要求される。
【0005】
本発明の目的は、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。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明に係る半導体装置の製造方法は、内部に電気的に接続された電極と、前記電極が形成された面の前記電極よりも外側の領域にすべての前記電極を囲むように一体的に形成された囲繞部材と、それぞれの前記電極の少なくとも一部を露出させるように前記電極及び前記囲繞部材を覆うパッシベーション膜とを有する、集積回路が形成された半導体基板を用意すること、
前記半導体基板の前記電極が形成された面の中央部に、第1の樹脂部を、前記電極を避けて形成すること、
第2の樹脂部を、前記囲繞部材とオーバーラップするように形成すること、その後、
前記電極をエッチングして、その表面の酸化膜を除去すること、及び、
前記電極に電気的に接続し、前記第1の樹脂部上にランドを有するように配線を形成することを含む。本発明によれば、電極をエッチングする工程の前に、第2の樹脂部を形成する。すなわち、エッチング工程の際には、半導体基板には、囲繞部材とオーバーラップするように第2の樹脂部が形成されている。これにより、囲繞部材とオーバーラップする領域のパッシベーション膜が、エッチング工程によって除去されることを防止することができる。そのため、囲繞部材が本来の効果を発揮することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
(2)この半導体装置の製造方法において、
前記第2の樹脂部を、前記電極を避けて形成してもよい。これによれば、電気的な信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
(3)この半導体装置の製造方法において、
前記第2の樹脂部を、前記半導体基板の前記電極が形成された面の前記電極よりも外側の領域に形成してもよい。
(4)この半導体装置の製造方法において、
前記第1の樹脂部と前記第2の樹脂部とを、一括して形成してもよい。これによれば、半導体装置の製造効率を高めることができる。
(5)この半導体装置の製造方法において、
前記第1の樹脂部と第2の樹脂部とを、同じ高さに形成してもよい。
(6)この半導体装置の製造方法において、
前記第1の樹脂部と前記第2の樹脂部とを、同じ材料で形成してもよい。
(7)この半導体装置の製造方法において、
前記第1の樹脂部と前記配線との上に、樹脂層を形成することをさらに含んでもよい。
(8)この半導体装置の製造方法において、
前記樹脂層を、前記第2の樹脂部を覆うように形成してもよい。
(9)本発明に係る半導体装置は、内部に電気的に接続された電極と、前記電極が形成された面の前記電極よりも外側の領域にすべての前記電極を囲むように一体的に形成された囲繞部材と、それぞれの前記電極の少なくとも一部を露出させるように前記電極及び前記囲繞部材を覆うパッシベーション膜とを有する、集積回路が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の前記電極が形成された面の中央部に、前記電極を避けて形成された第1の樹脂部と、
前記囲繞部材とオーバーラップするように配置されてなる第2の樹脂部と、
前記電極に電気的に接続され、前記第1の樹脂部上にランドを有する配線と、
前記第1の樹脂部と前記配線との上から、前記第2の樹脂部を覆うように形成された樹脂層と、
を有する。本発明によれば、半導体装置は第2の樹脂部を有する。そして、樹脂層は第2の樹脂部を覆うように形成されてなる。これによると、樹脂層が収縮することにより発生する力は、第2の樹脂部に吸収される。そのため、樹脂層の収縮による影響を受けにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
(10)この半導体装置において、
前記第2の樹脂部は、前記電極を避けて形成されていてもよい。これによれば、電気的な信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
(11)この半導体装置において、
前記第2の樹脂部は、前記半導体基板の前記電極が形成された面の前記電極よりも外側の領域に形成されていてもよい。
(12)この半導体装置において、
前記第1の樹脂部と前記第2の樹脂部とは、同じ高さであってもよい。
(13)この半導体装置において、
前記第1の樹脂部と前記第2の樹脂部とは、同じ材料で形成されていてもよい。
(14)本発明に係る回路基板は、上記半導体装置が実装されている。
(15)本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。図1〜図7は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。
【0008】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、はじめに、半導体基板10を用意する(図1参照)。半導体基板10の材料は特に限定されないが、例えばシリコンであってもよい。半導体基板10は、半導体チップであってもよい(図3参照)。半導体チップの平面形状は矩形であることが一般的であるが、これに限られるものではない。ただし、半導体基板は、半導体ウエハで用意してもよい。
【0009】
半導体基板10には、1つ又は複数の(半導体チップには1つの、半導体ウエハには複数の)集積回路12が形成されている。集積回路12は、半導体基板10の一方の面側に形成されていてもよい。
【0010】
半導体基板10は、電極14を有する。電極14は、半導体基板10の内部に電気的に接続されていてもよい。電極14は、集積回路12に電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路12に電気的に接続されていない電極を、電極14としてもよい。電極14は、半導体基板10の平行な2辺に沿って配列されていてもよいし(図3参照)、4辺に沿って配列されていてもよい。電極14は、半導体基板10の端部付近に配置されていてもよく、中央部付近に配置されていてもよい。なお、半導体基板10には、1つの集積回路12に対して、複数の電極14が形成されていてもよい。電極14の材料は特に限定されないが、例えばAlであってもよい。
【0011】
半導体基板10は、囲繞部材16を有する。ここで、囲繞部材16は、半導体基板10と後述するパッシベーション膜18との間に浸入する水分が、半導体基板10の素子領域に到達することを防止する役割を果たすものである。囲繞部材16によって、半導体装置の信頼性を高めることができる。囲繞部材16は、半導体基板10の電極14が形成された面の電極14よりも外側の領域に形成されてなる。囲繞部材16は、すべての電極14を囲むように形成されている。詳しくは、囲繞部材16は、1つの集積回路12に対応して形成された一群の電極14のすべてを囲むように形成されている(図3参照)。半導体基板として、複数の集積回路を有する半導体ウエハを用意する場合、半導体基板は、各集積回路に対応した複数の囲繞部材16を有することになる。囲繞部材16は、一体的に形成されていることが一般的である。囲繞部材16の材料は特に限定されず、例えばAlであってもよい。囲繞部材16は、電極14を形成する工程で、これと同時に形成してもよく、このとき、電極14と同じ材料で形成してもよい。
【0012】
半導体基板10は、パッシベーション膜18を有する。パッシベーション膜18は、半導体基板10の表面(電極14が形成された面)を保護するための絶縁保護膜である。パッシベーション膜18は、半導体基板10の表面(電極14が形成された面)に形成されている。パッシベーション膜18は、それぞれの電極14の少なくとも一部を露出させるように、電極14及び囲繞部材16を覆っている。パッシベーション膜18は、例えば、SiN、SiO2、ポリイミド樹脂等で形成されていてもよい。
【0013】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、第1の樹脂部20を形成することを含む(図2参照)。第1の樹脂部20は、半導体基板10の電極14が形成された面の中央部に形成する。第1の樹脂部20は、電極14を避けて形成する。第1の樹脂部20は、図2に示すように、パッシベーション膜18上に形成してもよい。第1の樹脂部20は、1層又は複数層に形成してもよい。第1の樹脂部20の材料は特に限定されないが、例えば、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)等の樹脂で形成することができる。
【0014】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、第2の樹脂部25を形成することを含む(図2参照)。第2の樹脂部25は、囲繞部材16とオーバーラップするように形成する。第2の樹脂部25は、基端部の幅が囲繞部材16の上端部の幅よりも広くなるように形成してもよい(図2参照)。図3に示すように、第2の樹脂部25は、一体的に形成してもよい。ただし、断続的に形成された樹脂部を、第2の樹脂部25と称してもよい。なお、図3は、第1及び第2の樹脂部20,25が形成された半導体基板10の平面図である。図2及び図3に示すように、第2の樹脂部25は、電極14を避けて形成してもよい。詳しくは、第2の樹脂部25は、電極14におけるパッシベーション膜18から露出した部分と接触しないように形成してもよい。これにより、電極14上に水分が入り込むことを防止することができ、電気的な信頼性の高い半導体装置を製造することができる。第2の樹脂部25は、半導体基板10の電極14が形成された面の電極14よりも外側の領域に形成してもよい。このとき第2の樹脂部25は、図3に示すように、電極14と平面的に重ならないように形成してもよい。第2の樹脂部25は、パッシベーション膜18の形成領域内に形成してもよい(図2参照)。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、第2の樹脂部25を、一部がパッシベーション膜18の外側にはみ出すように形成してもよい。
【0015】
第2の樹脂部25は、第1の樹脂部20と同じ高さになるように形成してもよい。なお、ここでいう「高さ」とは、半導体基板10の表面(電極14が形成された面)からの高さを指す。ただし、本発明はこれに限られるものではない。例えば、第2の樹脂部25は、囲繞部材16とオーバーラップする部分の厚みが1μm以上になるように形成してもよい。
【0016】
なお、第2の樹脂部25の材料は、特に限定されるものではなく、第1の樹脂部20の説明で挙げた材料のいずれかを適用してもよい。第1の樹脂部20と第2の樹脂部25とは同じ材料で形成してもよい。
【0017】
第1の樹脂部20及び第2の樹脂部25は、それぞれ、既に公知となっているいずれかの方法を適用して形成してもよい。これらは、異なる工程で形成してもよく、あるいは、一括して形成してもよい。一括して形成することで、製造効率を高めることができる。第1及び第2の樹脂部20,25は、例えば、半導体基板10の表面(電極14が形成された面)の全面に樹脂層を形成し、その後、露光及び現像する工程を経て形成してもよい。このとき、第1の樹脂部20と第2の樹脂部25とを、一括して形成してもよい。マスクのパターンを調整することで、第1の樹脂部20と第2の樹脂部25とを一括して形成してもよい。ただし、これとは別に、スクリーン印刷法を適用して、第1及び第2の樹脂部20,25を形成してもよい。
【0018】
図4に示すように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、電極14をエッチングして、その表面の酸化膜を除去することを含む。これによれば、後の工程(配線30を形成する工程)において、配線30と電極14との電気的な接続を安定させることができるため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。このとき、例えば、アルゴンを用いてエッチングを行ってもよい。なお、本工程は、第2の樹脂部25を形成する工程の後に行う。
【0019】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、第1の樹脂部20をエッチングして、その表面を粗面加工することを含んでもよい(図4参照)。これによれば、後の工程(配線30を形成する工程)において、配線30の引き回しが容易となるため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。このとき、例えば、CF4、O2を用いてエッチングを行ってもよい。なお、本工程は、第2の樹脂部25を形成する工程の後に行う。
【0020】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、電極14をエッチングする工程は、第2の樹脂部25を形成する工程の後に行われる。また、第1の樹脂部20をエッチングする工程も、第2の樹脂部25を形成する工程の後に行われる。すなわち、これらのエッチング工程は、第2の樹脂部25を有する半導体基板10に対して行われる。通常、これらのエッチング工程によって、半導体基板10の一方の面が均一にエッチングされる。ところで、本実施の形態では、第2の樹脂部25は、囲繞部材16とオーバーラップするように形成されているため、囲繞部材16とオーバーラップする領域のパッシベーション膜18が、これらのエッチング工程によって除去されることを防止することができる。すなわち、囲繞部材16がパッシベーション膜18から露出することを防止することができる。そのため、囲繞部材16は、その本来の機能を発揮することができ、半導体基板10の素子領域上に水分が浸入することを防止することが可能な、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。なお、上述したように、第2の樹脂部25は、一体的に形成してもよく、基端部の幅が囲繞部材16の上端部の幅よりも広くなるように形成してもよい(図2、図3参照)。これにより、第2の樹脂部25によって、囲繞部材16を完全に覆うことができるため、さらに信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【0021】
図5に示すように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、配線30を形成することを含む。配線30は、1つ又は複数形成してもよい。配線30は、1層又は複数層で形成してもよい。配線30は、電極14に電気的に接続するように形成する。配線30は、電極14におけるパッシベーション膜18から露出した部分のすべてを覆うように形成してもよい。なお、先の工程で、電極14はエッチングされ、その表面の酸化膜は除去されているため、電極14との電気的な接続信頼性の高い配線30を形成することができる。配線30は、電極14から第1の樹脂部20の上面(パッシベーション膜18とは反対側の面)に至るように形成してもよい。
【0022】
配線30は、ランド32を有するように形成してもよい(図6参照)。ランド32は、第1の樹脂部20の上面に形成してもよい。ランド32は、配線30の一部である。すなわち、配線30を、ランド32と、ランド32と電極14とを電気的に接続するラインとを含むように形成してもよい。ランド32は、配線30のラインよりも幅が広くなるように形成してもよい。ランド32の平面形状は特に限定されないが、例えば円形であってもよい。第1の樹脂部20の上面には、複数のランド32を形成してもよい。配線30は、ラインの少なくとも一部が第1の樹脂部20の上面に至るように形成してもよい。
【0023】
図6に示すように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、樹脂層40を形成することを含んでもよい。樹脂層40を、ソルダーレジストと称してもよい。樹脂層40は、第1の樹脂部20及び配線30上に形成する。樹脂層40は、半導体基板10の周縁に至るように形成してもよく、このとき、電極14とオーバーラップするように形成してもよい。あるいは、樹脂層40は、第2の樹脂部25を覆うように形成してもよい。樹脂層40は、開口42を有するように形成してもよい。詳しくは、開口42からそれぞれのランド32の少なくとも一部が露出するように、樹脂層40を形成してもよい。開口42からランド32の一部を露出させることで、後述する外部端子50とランド32との電気的な接続を図ることが可能となる。例えば、ランド32の中央部を露出させ、ランド32の周縁部を覆うように、樹脂層40を形成してもよい。
【0024】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、外部端子50を形成することを含んでもよい(図7参照)。外部端子50は、ランド32に形成する。外部端子50は、樹脂層40の開口42の内側を通るように形成する。外部端子50は、導電性を有する金属(例えば合金)であって、溶融させて電気的な接続を図るもの(例えばハンダ)であってもよい。外部端子50は、軟ろう(soft solder)又は硬ろう(hard solder)のいずれで形成してもよい。外部端子50は、球状に形成してもよい。
【0025】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、さらに、根元補強部(図示せず)を形成する工程や、半導体基板を半導体ウエハで用意した場合には、これを個片に切り出す工程を含んでいてもよい。そして、以上の工程を経て、図7に示す、半導体装置1を製造することができる。
【0026】
本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置1は、内部に電気的に接続された電極14と、電極14が形成された面の電極14よりも外側の領域にすべての電極14を囲むように一体的に形成された囲繞部材16と、それぞれの電極14の少なくとも一部を露出させるように電極14及び囲繞部材16を覆うパッシベーション膜18を有する、集積回路12が形成された半導体基板10を有する。半導体装置1は、半導体基板10の電極14が形成された面の中央部に、電極14を避けて形成された第1の樹脂部20を有する。半導体装置1は、囲繞部材16とオーバーラップするように配置されてなる第2の樹脂部25を有する。半導体装置1は、電極14に電気的に接続され、第1の樹脂部20上にランド32を有する配線30を有する。半導体装置1は、第1の樹脂部20と配線30との上から形成された樹脂層40を有する。樹脂層40は、第2の樹脂部25を覆うように形成されてなる。なお、半導体装置1のその他の構造については、半導体装置の製造方法で説明した内容から導き出せるいずれかの内容を適用してもよい。
【0027】
通常、半導体装置の製造工程や、半導体装置をマザーボード等に実装する工程において、半導体装置には熱が加えられる。この影響で、樹脂層(ソルダーレジスト)が収縮し、パッシベーション膜や、半導体基板に力がかかることがあった。ところで、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置1は、第2の樹脂部25を有し、そして、樹脂層40(ソルダーレジスト)は、第2の樹脂部25を覆うように形成されてなる。これにより、樹脂層40の収縮により発生する応力が、第2の樹脂部25によって吸収されるため、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【0028】
図8には、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置1が実装された回路基板1000を示す。また、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器として、図9にはノート型パーソナルコンピュータが、図10には、携帯電話が、それぞれ示されている。
【0029】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図2】 図2は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのである。
【図3】 図3は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図4】 図4は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのである。
【図5】 図5は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのである。
【図6】 図6は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図7】 図7は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのである。
【図8】 図8は、本発明を適用した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9】 図9は、本発明を適用した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10】 図10は、本発明を適用した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】
10 半導体基板、 12 集積回路、 14 電極、 16 囲繞部材、18 パッシベーション膜、 20 第1の樹脂部、 25 第2の樹脂部、30 配線、 32 ランド、 40 樹脂層、 50 外部端子
Claims (15)
- 内部に電気的に接続された電極と、前記電極が形成された面の前記電極よりも外側の領域にすべての前記電極を囲むように一体的に形成された囲繞部材と、それぞれの前記電極の少なくとも一部を露出させるように前記電極及び前記囲繞部材を覆うパッシベーション膜とを有する、集積回路が形成された半導体基板を用意すること、
前記半導体基板の前記電極が形成された面の中央部に、第1の樹脂部を、前記電極を避けて形成すること、
第2の樹脂部を、前記囲繞部材とオーバーラップするように形成すること、その後、
前記電極をエッチングして、その表面の酸化膜を除去すること、及び、
前記電極に電気的に接続し、前記第1の樹脂部上にランドを有するように配線を形成することを含む半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の樹脂部を、前記電極を避けて形成する半導体装置の製造方法。 - 請求項1又は請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の樹脂部を、前記半導体基板の前記電極が形成された面の前記電極よりも外側の領域に形成する半導体装置の製造方法。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の樹脂部と前記第2の樹脂部とを、一括して形成する半導体装置の製造方法。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の樹脂部と第2の樹脂部とを、同じ高さに形成する半導体装置の製造方法。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の樹脂部と前記第2の樹脂部とを、同じ材料で形成する半導体装置の製造方法。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の樹脂部と前記配線との上に、樹脂層を形成することをさらに含む半導体装置の製造方法。 - 請求項7記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂層を、前記第2の樹脂部を覆うように形成する半導体装置の製造方法。 - 内部に電気的に接続された電極と、前記電極が形成された面の前記電極よりも外側の領域にすべての前記電極を囲むように一体的に形成された囲繞部材と、それぞれの前記電極の少なくとも一部を露出させるように前記電極及び前記囲繞部材を覆うパッシベーション膜とを有する、集積回路が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の前記電極が形成された面の中央部に、前記電極を避けて形成された第1の樹脂部と、
前記囲繞部材とオーバーラップするように配置されてなる第2の樹脂部と、
前記電極に電気的に接続され、前記第1の樹脂部上にランドを有する配線と、
前記第1の樹脂部と前記配線との上から、前記第2の樹脂部を覆うように形成された樹脂層と、
を有する半導体装置。 - 請求項9記載の半導体装置において、
前記第2の樹脂部は、前記電極を避けて形成されてなる半導体装置。 - 請求項9又は請求項10記載の半導体装置において、
前記第2の樹脂部は、前記半導体基板の前記電極が形成された面の前記電極よりも外側の領域に形成されてなる半導体装置。 - 請求項9から請求項11のいずれかに記載の半導体装置において、
前記第1の樹脂部と前記第2の樹脂部とは、同じ高さである半導体装置。 - 請求項9から請求項12のいずれかに記載の半導体装置において、
前記第1の樹脂部と前記第2の樹脂部とは、同じ材料で形成されてなる半導体装置。 - 請求項9から請求項13のいずれかに記載の半導体装置が実装された回路基板。
- 請求項9から請求項13のいずれかに記載の半導体装置を有する電子機器。
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JP2003184569A JP4016276B2 (ja) | 2003-06-27 | 2003-06-27 | 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 |
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