JP4212255B2 - 半導体パッケージ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パッケージに関し、特に薄型化した半導体パッケージにおいて光励起によるリーク電流の発生を防止する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
既存パッケージの薄型化の手法として、(1)インターポーザを薄くすること、(2)モールド樹脂層の厚さを薄くすることが挙げられる。(1)および(2)に従い薄型化を実現したパッケージとして、TQON(TQON=Thin Quad Outline Nonleaded)パッケージがある。TQONはフリップチップ接続を採用したパッケージであり、パッケージ厚さ0.5mmMAXを保証している。
【0003】
図7は、従来の半導体パッケージの構造を示す断面図であり、図8は、従来の半導体パッケージにおいてインターポーザ上に形成される配線層を示す平面図である。
【0004】
図7に示すように、インターポーザ40上に配線層50が形成され、配線層50と半導体チップ10とはフリップチップ接続部20によってフリップチップ接続され、インターポーザ40、配線層50およびフリップチップ接続部20はアンダーフィル30によって封止されている。さらに、半導体チップ10およびアンダーフィル30は、モールド樹脂層60によって封止されている。
【0005】
図7および図8に示すように、半導体チップ10の下にはフリップチップ接続部20を除き配線層50が形成されていない。
【0006】
図8に示すように、従来の配線層50は各配線間の隙間が広い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
半導体パッケージを薄型化したために、次のような問題が発生する。(1)インターポーザを薄くするために、リードフレームの使用をやめて、ガラスエポキシ基板、BTレジン(Bismaleimide Ttriazine resin)、PI(ポリイミド)テープなどからなる樹脂基板を使用している。しかし、樹脂基板は光を透過してしまうため、半導体素子が光励起され、リーク電流が発生し、誤作動を引き起こすといった問題が発生する。(2)また、モールド樹脂層を薄くしたために、半導体チップ上の樹脂が薄くなりすぎ、半導体チップ上の樹脂が光(特に波長780nm以上の光)を透過してしまう。その結果、(1)と同様に、半導体素子が光励起され、リーク電流が発生し、誤作動を引き起こすといった問題が発生する。
【0008】
本発明は、これら従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、インタポーザ側またはモールド樹脂側から光が進入し、その結果、リーク電流の発生やそれによる誤作動といった問題を回避することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、インターポーザと、該インターポーザ上に形成される配線層と、該配線層に電気的に接続される半導体チップと、前記配線層および前記半導体チップを保護するモールド樹脂層とを有し、前記配線層を構成する各配線のそれぞれが短絡しない程度に近接して形成され、かつ前記インターポーザ上の領域であって前記配線が形成されない領域には光遮断用層が形成されることにある。
【0010】
半導体チップを配線層に電気的に接続する方法には、フリップチップ法、ワイヤボンディング法等が含まれる。
【0011】
「配線層を構成する各配線のそれぞれが短絡しない程度に近接して形成され」とは、例えば自然光の進入防止のためには各配線の間隔が0.010〜0.100mm程度であれば良い。短絡防止の観点からは、各配線の間隔は離れている方が好ましいが、離れ過ぎていると光が透過する確率が高くなるため好ましくない。本発明にかかる半導体パッケージが使用される環境によって、進入防止の対象とする光の波長が異なり、それに応じて許容しうる配線間隔も相違する。
【0012】
「配線が形成されない領域」とは、例えば半導体チップの下や半導体パッケージの各コーナーなどをいう。
【0013】
本発明の特徴によれば、インターポーザが光を透過してしまうことを防止可能となり、光励起によるリーク電流の発生およびそれによって生じる誤作動を防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体パッケージの構造を示す断面図である。図2は、本発明の第1実施形態に係るインターポーザ上に形成される配線層および光遮断用層を示す平面図である。
【0016】
図1に示すように、第1実施形態に係る半導体パッケージは、インターポーザ40と、インターポーザ40上に形成される配線層50と、配線層50に接続される半導体チップ10と、配線層50および半導体チップ10を保護するモールド樹脂層62とを有し、配線層50を構成する各配線のそれぞれが短絡しない程度に近接して形成され、かつインターポーザ40上の領域であって配線が形成されない領域には光遮断用層80が形成される。
【0017】
また、フリップチップ接続部20の接続信頼性を向上させるために、フリップチップ接続部20をアンダーフィル30によって封止する。
【0018】
モールド樹脂層62には、光遮断用の成分としてカーボンブラック粉末や、金属酸化物粉末が添加される。カーボンブラック粉末等を添加することによって、モールド樹脂層62の厚さが例えば0.100mm程度であっても、波長780nm以上の光の透過率を約0〜1%までに遮蔽することが可能となる。
【0019】
インターポーザ40の材料としては、ガラスエポキシ基板、BT(Bismaleimide Triazine)レジン、PI(polyimide)などの有機材料が用いられる。
【0020】
配線層50の材料としては、光を透過せずかつ導電性を有するものであれば良く、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銅−ニッケル合金(Cu−Ni)などが用いられる。この配線層50は、半導体チップ10の各端子と外部接続端子70とを電気的に接続する。
【0021】
また、図1および図2に示すように、半導体チップ10の下や半導体パッケージの各コーナーなど配線層50が設けられていない場所には、光遮断用層80が設けられる。光遮断用層80の材料としては、光を透過しないものであれば良く、導電性を有するものでも、有しないものでもいずれでも良い。しかし、配線層50と光遮断用層80とを同時に形成すれば、製造工程が少なくてすむというメリットがある。かかる観点から光遮断用層80の材料を、配線層50と同じ材料とし、かつ配線層50の製造時に同時に光遮断用層80も形成することが好ましい。
【0022】
図2に示すように、本実施の形態に係る半導体パッケージでは、配線層50を形成する各配線を、ほぼパッケージ全面に渡って形成する。隣接する各配線は短絡しない距離を保って形成される。各配線間の間隔は、例えば0.050mm程度とする。
【0023】
さらに、半導体チップ10の下に光遮断用層80aを、半導体パッケージの各コーナーに光遮断用層80bを設ける。
【0024】
次に、ポリイミドテープからなるインターポーザ上に、配線層30および光遮断用層80を同時に形成する方法について説明する。
【0025】
(1)まず、ポリイミドテープの配線層等形成面の全面に銅薄膜を形成し、
(2)次に、銅薄膜上の全面にフォトレジスト層を形成し、
(3)さらに、配線層および光遮断用層を形成するためのマスクをフォトレジスト層上に置き、露光する。マスクの形状は、図2に示した配線層および光遮断用層の形状と同じとする。
【0026】
(4)その後、現像をすることによって、現像液に溶けやすい部分が除去され、マスク形状と同一形状のフォトレジスト層のパターンが形成され、
(5)さらに、エッチングを行うことにより、フォトレジスト層によって保護されていない部分の銅が除去され、フォトレジスト層によって保護されている部分の銅が残り、
(6)最後にフォトレジスト層を除去すると、配線層50および光遮断用層80が残る。
【0027】
このようにして得られた配線層50上にフェースダウンにて、半導体チップ10を搭載し、半導体チップ10と配線層50とをフリップチップ接続し、さらに半導体チップ10および配線層50をモールド樹脂層62によって封止することによって、半導体パッケージを得る。
【0028】
以上説明したように、第1実施形態は、配線層50を構成する各配線のそれぞれが短絡しない程度に近接して形成され、かつ光遮断用層80を設けている点において、従来技術と相違する。各配線のそれぞれが短絡しない程度に近接して形成されていることによって、配線と配線との隙間から光が透過することを阻止しうる。また、配線が形成されない領域に光遮断用層80を設けることによって、かかる領域を透過して光が半導体チップ10に到達することを阻止することができる。
【0029】
さらに、第1実施形態は、モールド樹脂層62が光遮断成分を含むという点において、従来技術と相違する。モールド樹脂層62に光遮断用成分を添加することによって、モールド樹脂層62が薄くなってもモールド樹脂層62側からの光の透過を阻止することができる。
【0030】
(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態に係る半導体パッケージの構造を示す断面図である。
【0031】
第2実施形態については、第1実施形態との相違点のみを説明する。第2実施形態においては、モールド樹脂層60には光遮断用成分を添加せず、その代わりに、半導体チップ10上に光遮断用層82を設ける。
【0032】
光遮断用層82は、例えばスパッタ蒸着法、無電解メッキ法などを用いて形成される。光遮断用層82の厚さは、100〜10000Åとする。光遮断用層82の材質には、例えば金(Au)、ニッケル(Ni)、カーボン(C)などが含まれる。
第2実施形態においては、光遮断用成分を添加していないため、モールド樹脂層60は光を遮断することができない。しかし、半導体チップ10上に光遮断用層82を設けることによって、モールド樹脂層60側から半導体チップ10に光が到達することを阻止することができる。
【0033】
さらに、第1実施形態と同様に第2実施形態も、半導体チップ10とインターポーザ40との間に光遮断用層80を設けることによって、インターポーザ40を透過した光が半導体チップ10に到達することを阻止することができる。
【0034】
図4は、本発明の第1および第2実施形態に係るインターポーザ上に形成される配線層および光遮断用層を示す平面図である。図4(A)〜(F)においても、図1などと同様に、20はフリップチップ接続部を、50は配線層を、70は外部接続端子を、80は光遮断用層をそれぞれ示す。
【0035】
(第3実施形態)
図5は、本発明の第3実施形態に係る半導体パッケージの構造を示す断面図である。図6は、本発明の第3実施形態に係るインターポーザ上に形成される配線層および光遮断用層ならびにインターポーザ上に搭載される半導体チップおよび金ワイヤを示す平面図である。
【0036】
図5に示すように、第3実施形態に係る半導体パッケージは、インターポーザ40と、インターポーザ40上に形成される配線層54および光遮断用層84と、配線層54に接続される半導体チップ10と、半導体チップ10と配線層54を電気的に接続する金ワイヤ90と、半導体チップ10,配線層54,金ワイヤ90を保護するモールド樹脂層64とを有する。
【0037】
第3実施形態についても、第1実施形態との相違点のみを説明する。第3実施形態では、半導体チップ10をフェースアップでダイマウントし、半導体チップ10と配線層54とを金ワイヤ90を用いてワイヤボンディングする。
【0038】
図5および図6に示すように、半導体チップ10の下に設けられる光遮断用層84は、半導体チップ10より大きいものとする。
【0039】
第3実施形態においては、第1実施形態と比較して、インターポーザ40側から光が進入し、半導体チップ10に到達することをより確実に阻止しうる。なぜなら、光遮断用層84が半導体チップ10よりも小さいと、配線層54と光遮断用層84との隙間を通過した光は半導体チップ10に直接到達してしまうおそれがあるが、図5および図6に示すように、半導体チップ10の下に設けられる光遮断用層84を、半導体チップ10より大きいものとすることによって、配線層54と光遮断用層84との隙間を光が通過したとしても、かかる隙間の上には半導体チップ10が存在しないため、かかる光が半導体チップ10に直接到達することはない。
【0040】
また、第3実施形態においても、第1実施形態と同様に、モールド樹脂層64に光遮断用成分を添加することによって、モールド樹脂層64側から半導体チップ10に光が到達することを阻止する。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、配線間の隙間を小さくすること、および配線が存在しない領域に光遮断用層を設けることによって、インターポーザ側から半導体パッケージに進入してくる光を遮断して、半導体素子のリーク電流発生を阻止することによって、誤作動および消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る半導体パッケージの構造を示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係るインターポーザ上に形成される配線層および光遮断用層を示す平面図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係る半導体パッケージの構造を示す断面図である。
【図4】本発明の第1および第2実施形態に係るインターポーザ上に形成される配線層および光遮断用層を示す平面図である。
【図5】本発明の第3実施形態に係る半導体パッケージの構造を示す断面図である。
【図6】本発明の第3実施形態に係るインターポーザ上に形成される配線層および光遮断用層ならびにインターポーザ上に搭載される半導体チップおよび金ワイヤを示す平面図である。
【図7】従来の半導体パッケージの構造を示す断面図である。
【図8】従来の半導体パッケージにおいてインターポーザ上に形成される配線層を示す平面図である。
【符号の説明】
10 半導体チップ
20 フリップチップ接続
30 アンダーフィル
40 インターポーザ
50 配線層
62 モールド樹脂
70 外部接続端子
80 光遮断用層
Claims (3)
- インターポーザと、
該インターポーザ上に形成される配線層と、
該配線層に電気的に接続される半導体チップと、
前記配線層および前記半導体チップを保護するモールド樹脂層とを有し、
前記配線層を構成する各配線のそれぞれが短絡しない程度に近接して形成され、かつ前記インターポーザ上の領域であって前記配線が形成されない領域には光遮断用層が形成され、かつ前記配線層と前記光遮断用層とが前記インターポーザの一方の面にのみ形成されることを特徴とする半導体パッケージ。 - 前記半導体チップがフェイスダウンにて前記インターポーザ上に搭載され、該半導体チップの裏面に光遮断用の金属層が形成されることを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。
- 前記半導体チップがフェイスアップにて前記インターポーザ上に搭載され、該半導体チップ下に設けられる光遮断用層が前記半導体チップより大きいことを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。
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