JP4247611B2

JP4247611B2 - 半導体装置

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Publication number: JP4247611B2
Application number: JP2003330999A
Authority: JP
Inventors: 浩司山口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-09-24
Also published as: JP2005101128A

Description

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。

半導体装置は、高周波信号を使用する集積回路を有するため、電磁波を発生して外部に影響を与えるとともに、外部からの電磁波の影響を受けやすくなっていた。特に、ＣＳＰ（Chip Size/Scale Package）は、小型化の要求があるため、電磁障害の対策を採りにくい構造になっていた。

本発明の目的は、電磁障害を減らすことにある。

（１）本発明に係る半導体装置は、集積回路が形成され、内部に電気的に接続された複数の配線と前記複数の配線に形成された複数の電極とを有する半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された樹脂層と、
前記樹脂層上に至るように形成されてなる複数の再配置配線と、
前記複数の再配置配線上に形成され、前記樹脂層にて支持されてなる複数の外部端子と、
前記半導体基板といずれかの前記外部端子との間に形成されてなる導電膜と、
を含む。本発明によれば、導電膜による電磁シールド効果によって、電磁障害を減らすことができる。
（２）この半導体装置において、
前記導電膜は、いずれかの前記電極に電気的に接続されていてもよい。
（３）この半導体装置において、
前記導電膜は、いずれかの前記電極との接続部を含んでもよい。
（４）この半導体装置において、
前記再配置配線は、前記導電膜といずれかの前記電極とを接続する配線を含んでもよい。
（５）この半導体装置において、
前記導電膜は、いずれかの前記外部端子に電気的に接続されていてもよい。
（６）この半導体装置において、
前記再配置配線は、いずれかの前記外部端子と前記導電膜とを接続する配線を含んでもよい。
（７）この半導体装置において、
前記再配置配線は、いずれかの前記外部端子といずれかの前記電極とを接続する配線を含んでもよい。
（８）この半導体装置において、
前記導電膜は、前記集積回路が形成された領域を覆うように形成されていてもよい。
（９）この半導体装置において、
前記導電膜は、前記半導体基板上であって前記樹脂層の下に形成されていてもよい。
（１０）この半導体装置において、
前記導電膜は、相互に間隔があくように複数の部分に分割されていてもよい。
（１１）この半導体装置において、
前記導電膜を構成する前記複数の部分が形成された領域内に、前記集積回路が形成されていてもよい。
（１２）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。
（１３）本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
（１４）本発明に係る半導体装置の製造方法は、集積回路が形成されて内部に電気的に接続された配線と前記配線に形成された電極とを有する半導体基板上に樹脂層を形成すること、
前記樹脂層上に至るように、再配置配線を形成すること、
前記再配置配線上に、前記樹脂層にて支持されるように外部端子を形成すること、及び、
前記半導体基板と前記外部端子との間に導電膜を形成すること、
を含む。本発明によれば、導電膜を形成するので、これによる電磁シールド効果によって、電磁障害を減らすことができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を説明する図である。図２は、図１に示す半導体装置のII−II線断面図であり、図３は、図１に示す半導体装置のIII−III線断面図であり、図４は、図１に示す半導体装置のIV−IV線断面図であり、図５は、図１に示す半導体装置のＶ−Ｖ線断面図である。

半導体装置は、半導体基板１０を有する。図１に示す半導体基板１０は半導体チップであるが、半導体ウエハを使用してもよい。半導体基板１０には、集積回路１２（図２参照）が形成されている。半導体チップには、１つの集積回路１２が形成され、半導体ウエハには、複数の集積回路１２が形成される。集積回路１２が形成された領域を能動領域ということができる。

半導体基板１０は、内部に電気的に接続された複数の配線１４を有する。複数の配線１４は、集積回路１２（又は能動領域）に電気的に接続された配線を含む。複数の配線１４は、電気的に、集積回路１２に接続されずに半導体基板１０の内部に接続された配線を含んでもよい。配線１４には、電極（パッド）１６が形成されている。

半導体基板１０は、パッシベーション膜１８を有していてもよい。パッシベーション膜１８は、樹脂膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜のいずれであってもよい。パッシベーション膜１８は、シリコン酸化膜のように透明であってもよいし、不透明であってもよい。パッシベーション膜１８は、各電極１６の一部（例えば中央部のみ）を除いて形成されていてもよい。パッシベーション膜１８は、配線１４を覆っており、集積回路１２（又は能動領域）の全体を覆っていてもよい。

半導体基板１０には、樹脂層２０が形成されている。樹脂層２０は、電気的絶縁層である。樹脂層２０は、導電性粒子を含まない。樹脂層２０は、応力緩和機能を有してもよい。樹脂層２０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）等で形成されてもよい。樹脂層２０は、遮光性を有する材料から形成されてもよい。樹脂層２０は、電極１６の上方を避けて形成されている。樹脂層２０の少なくとも一部は、集積回路１２（又は能動領域）の上方に形成されてもよい。

本実施の形態では、半導体基板１０といずれかの外部端子４０の間に導電膜２２が形成されている。図２〜図５に示すように、導電膜２２は、半導体基板１０上（例えばパッシベーション膜１８上）であって樹脂層２０の下に形成されてもよいし、樹脂層２０の内部に導電膜２２を設けてもよい。導電膜２２は、集積回路１２（例えば能動素子が形成された領域）を覆うように形成してもよい。こうすることで、集積回路１２に対して電磁シールド効果を得ることができる。

導電膜２２は、いずれかの電極１６に電気的に接続されていてもよい。例えば、図４又は図５に示すように、導電膜２２は、いずれかの電極１６との接続部２４を有していてもよい。変形例として、導電膜２２は、全ての電極１６に電気的に接続されないように形成されていてもよい。導電膜２２は、いずれかの外部端子４０に電気的に接続されていてもよい。変形例として、導電膜２２は、全ての外部端子４０と電気的に接続されないように形成されてもよい。

半導体装置は、複数の再配置配線３０を有する。再配置配線３０は、樹脂層２０上に（例えばその上面に）至るように形成されている。再配置配線３０は、パッシベーション膜１８上を通ってもよい。

再配置配線３０は、いずれかの電極１６に電気的に接続されている。再配置配線３０は、その一部がいずれかの電極１６とオーバーラップするように形成されている。再配置配線３０は、導電膜２２と気的に接続されていてもよい。再配置配線３０は、その一部が導電膜２２とオーバーラップするように形成されていてもよい。図３に示すように、再配置配線３０は、導電膜２２といずれかの電極１６とを接続する配線３２していてもよい。変形例として、再配置配線は、導電膜２２と電気的に接続されないように形成されてもよい。図２又は図４に示すように、再配置配線３０が、いずれかの外部端子４０と導電膜２２を接続する配線３４を含んでもよい。

再配置配線３０は、いずれかの外部端子４０といずれかの電極１６を電気的に接続していてもよい。図３〜図５に示すように、再配置配線３０が、いずれかの外部端子４０といずれかの電極１６を接続する配線３６を含んでもよい。導電膜２２といずれかの電極１６とを接続する配線３２（図３参照）が、さらに、いずれかの外部端子４０と接続されていてもよい。変形例として、再配置配線３０は、外部端子４０及び電極１６を電気的に接続しないように形成されてもよい。

複数の再配置配線３０上には、複数の外部端子（例えばハンダボール）４０が設けられている。外部端子４０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。軟ろうとして、鉛を含まないハンダ（以下、鉛フリーハンダという。）を使用してもよい。鉛フリーハンダとして、スズ−銀（Ｓｎ−Ａｇ）系、スズ−ビスマス（Ｓｎ−Ｂｉ）系、スズ−亜鉛（Ｓｎ−Ｚｎ）系、あるいはスズ−銅（Ｓｎ−Ｃｕ）系の合金を使用してもよいし、これらの合金に、さらに銀、ビスマス、亜鉛、銅のうち少なくとも１つを添加してもよい。外部端子４０は、樹脂層２０の上方に形成されており、樹脂層２０にて支持されている。したがって、外部端子４０に加えられた外力の一部が、樹脂層２０にて吸収される。

半導体装置は、第２の樹脂層（ソルダレジスト等の保護層）４２を有していてもよい。第２の樹脂層４２は、樹脂層２０上に形成されている。第２の樹脂層４２は、再配置配線３０の外部端子４０を設ける部分（例えばランド）を避けて、再配置配線３０を覆うように形成されている。第２の樹脂層４２には、樹脂層２０上において再配置配線３０を露出させる開口が形成されている。外部端子４０は、第２の樹脂層４２に形成された開口を介して再配置配線３０と接続されている。第２の樹脂層４２は、外部端子４０の少なくとも根本部分に接触している。第２の樹脂層４２は、電極１６を覆っていてもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、半導体基板１０として、半導体ウエハを使用する。半導体基板１０と外部端子４０との間（例えば半導体基板１０上（例えばパッシベーション膜１８上に））に、導電膜２２を形成する。導電膜２２の詳細は、上述した通りであり、その形成方法には周知の方法を適用することができる。

半導体基板１０上に、樹脂層２０を形成する。樹脂層２０は、導電膜２２を覆ってもよい。樹脂層２０の形成プロセスは、半導体基板１０に樹脂前駆体（例えば熱硬化性樹脂前駆体）を塗布すること、あるいは、半導体基板１０上で樹脂前駆体をスピンコートによって拡げて、樹脂前駆体層を形成することを含んでもよい。放射線（光線（紫外線、可視光線）、Ｘ線、電子線）に感応する性質を有する放射線感応性樹脂前駆体を使用して、連続的又は一体的な樹脂前駆体層を形成し、これをパターニングしてもよい。パターニングにはリソグラフィを適用する。あるいは、印刷（例えばスクリーン印刷）によって、樹脂層２０を形成してもよい。樹脂層２０は、複数層になるように形成してもよいし、１層になるように形成しもよい。樹脂層２０は、電極１６上を避けるように形成する。樹脂層２０は、半導体基板１０の切断領域を避けるように形成してもよい。

樹脂層２０上に至るように再配置配線３０を形成する。電極１６に電気的に接続されるように再配置配線３０を形成する。再配置配線３０は、電極１６上を通るように形成する。再配置配線３０は、樹脂層２０の側面を通ってもよい。再配置配線３０は、ランド（ラインよりも幅の広い部分）を有するように形成してもよい。ランドは、その上に外部端子４０を設けるためのものである。再配置配線３０は、１層で形成してもよいし、複数層で形成してもよい。

樹脂層２０上に第２の樹脂層４２を形成してもよい。第２の樹脂層４２には、樹脂層２０の内容が該当してもよい。あるいは、第２の樹脂層４２はソルダレジストであってもよい。第２の樹脂層４２は、再配置配線３０の一部（例えばランドの中央部）を除いた残りの部分を覆うように形成する。第２の樹脂層４２は、半導体基板１０の切断領域が露出するように形成してもよい。

再配置配線３０上に、樹脂層２０にて支持されるように外部端子４０を形成する。外部端子４０の形成には、周知の方法を適用することができる。必要に応じて、第２の樹脂層４２上に、図示しない第３の樹脂層を形成してもよい。第３の樹脂層には、樹脂層２０の内容が該当してもよい。第３の樹脂層は、外部端子４０の上端部を除く部分を覆うように設ける。こうすることで、外部端子４０に加えられる外力によって生じる応力を分散することができる。あるいは、外部端子４０と再配置配線３０との接合を補強することができる。第３の樹脂層は、半導体基板１０の全体を覆うように形成した後にパターニングしてもよい。第３の樹脂層を、外部端子４０が覆われるように設けた後、外部端子４０の上端部から第３の樹脂層を除去してもよい。パターニングには、リソグラフィを適用することができる。あるいは、レーザの使用又はアッシングによって、第３の樹脂層の一部を除去してもよい。

図６に示すように、半導体基板１０を切断（例えば、スクライビング又はダイシング）してもよい。半導体基板１０の切断領域に樹脂層２０及び第２の樹脂層４２を設けないようにすれば、樹脂を切断しないのでカッタ（又はブレード）４４の目詰まりを防止することができる。こうして、半導体装置を得ることができる。

（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置を説明する図である。本実施の形態では、導電膜５０を、相互に間隔があくように複数の部分５２に分割してある。導電膜５０を分割することで、導電膜５０の内部応力が半導体基板１０に与える影響を小さくすることができる。また、複数の部分５２が形成された領域（複数の部分５２及び隣同士の部分５２間の隙間の合計領域）内に集積回路１２（例えば能動素子が形成された領域）が位置するように、導電膜５０を形成する。こうすることで、集積回路１２に対して電磁シールド効果を得ることができる。

その他の構成及び製造方法は、第１の実施の形態で説明した内容が該当する。また、本実施の形態でも、第１の実施の形態で説明した効果を達成することができる。

（第３の実施の形態）
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置を説明する図である。本実施の形態では、半導体基板１０に、相互に分離した複数の樹脂層６０が形成されている。樹脂層６０は、半導体基板１０の一部（例えばパッシベーション膜１８の一部）が露出するように形成されている。本実施の形態によれば、複数の樹脂層６０が相互に分離して形成されているので、これらが一体的に形成されている場合と比べて、内部応力が分散される。そのため、半導体基板１０に加えられる力が分散されるので、半導体基板１０の反りを低減することができる。

放射線（光線（紫外線、可視光線）、Ｘ線、電子線）に感応する性質を有する放射線感応性樹脂前駆体を使用して、連続的又は一体的な樹脂前駆体層を形成し、これを複数の樹脂層６０にパターニングしてもよい。パターニングにはリソグラフィを適用する。あるいは、印刷（例えばスクリーン印刷）によって、樹脂層６０を形成してもよい。

その他の構成及び製造方法は、第１及び第２の実施の形態で説明した内容が該当する。また、本実施の形態でも、第１及び第２の実施の形態で説明した効果を達成することができる。

図９には、上述した実施の形態で説明した半導体装置１が実装された回路基板１０００が示されている。この半導体装置を有する電子機器として、図１０にはノート型パーソナルコンピュータ２０００が示され、図１１には携帯電話３０００が示されている。

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、あるいは目的及び結果が同一の構成）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。さらに、本発明は、実施の形態で説明した技術的事項のいずれかを限定的に除外した内容を含む。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を説明する図である。図２は、図１に示す半導体装置のII−II線断面図である。図３は、図１に示す半導体装置のIII−III線断面図である。図４は、図１に示す半導体装置のIV−IV線断面図である。図５は、図１に示す半導体装置のＶ−Ｖ線断面図である。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説明する図である。図７は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置を説明する図である。図８は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置を説明する図である。図９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１０は、本実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。図１１は、本実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。

符号の説明

１０…半導体基板１２…集積回路１４…配線１６…電極１８…パッシベーション膜２０…樹脂層２２…導電膜２４…接続部３０…再配置配線３２…配線３４…配線３６…配線４０…外部端子４２…第２の樹脂層５０…導電膜５２…部分６０…樹脂層

Claims

集積回路と、前記集積回路と電気的に接続された複数の電極と、を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、相互に分離して形成された複数の樹脂層と、
前記半導体基板上であって前記樹脂層の下に形成されてなり、相互に間隔があくように複数の部分に分割された導電膜と、
前記樹脂層上に至るように形成されてなる複数の配線と、
前記複数の配線上に形成され、前記樹脂層にて支持されてなる複数の外部端子と、
を含み、
前記複数の樹脂層は、それぞれ、前記導電膜を構成する前記複数の部分のそれぞれを覆うように形成されている半導体装置。
請求項１記載の半導体装置において、
前記導電膜は、いずれかの前記電極に電気的に接続されてなる半導体装置。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の半導体装置において、
前記導電膜は、いずれかの前記外部端子に電気的に接続されてなる半導体装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置において、
前記配線は、いずれかの前記外部端子といずれかの前記電極とを接続する配線を含む半導体装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置において、
前記導電膜を構成する前記複数の部分が形成された領域内に、前記集積回路が形成されてなる半導体装置。