JP4305674B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関する。
近年、ウエハレベルＣＳＰと呼ばれる、半導体チップ上に配線を形成して外部端子を形成するパッケージが開発されている（特許文献１）。配線の下には樹脂層を形成して、配線に生じる応力を分散・吸収している。しかしながら、樹脂層によって、集積回路が形成された面（能動面）が覆われると放熱性が低下する。さらに、配線も、ハンダボールを載せるランドを除いてソルダーレジストに覆われており熱が発散しにくくなっている。そのため、半導体装置がマザーボードに実装されると、集積回路で生じた熱の多くが外部端子に集中してマザーボードに伝達されていた。そのため、マザーボードに熱による影響を与えていた。
特開２００３−２８２７９０号公報
本発明は、樹脂層によってマザーボードに与える影響を減らすことを目的とする。
（１）本発明に係る半導体装置は、
集積回路が形成され、前記集積回路に電気的に接続された電極を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記電極が形成された面に形成されたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜に接触するように形成された第１の金属層と、
前記第１の金属層上に形成された樹脂層と、
前記電極に電気的に接続して、前記樹脂層上に至るように形成された配線と、
前記第１の金属層に接触して、前記樹脂層上に至るように形成された第２の金属層と、
を有する。本発明によれば、第１の金属層がパッシベーション膜に接触して熱を第２の金属層に伝えるので、効率的に放熱を図ることができる。これによって、半導体装置がマザーボードに実装されたときに、マザーボードに与える熱の影響を減らすことができる。
（２）この半導体装置において、
前記第１の金属層は、前記パッシベーション膜と対向する面全体が前記パッシベーション膜に接触してもよい。
（３）この半導体装置において、
前記パッシベーション膜上に形成された第２の樹脂層をさらに有し、
前記第１の金属層は、前記パッシベーション膜に接触する部分と、前記第２の樹脂層上に位置する部分と、を含んでもよい。
（４）この半導体装置において、
前記第１の金属層は、端部のみが前記パッシベーション膜に接触してもよい。
（５）この半導体装置において、
前記第１の金属層は、端部の少なくとも一部が前記パッシベーション膜に接触し、
前記第１の金属層の前記端部を除く領域は、前記パッシベーション膜に接触する部分と、前記第２の樹脂層上に位置する部分と、を含んでもよい。
（６）この半導体装置において、
前記第１の金属層は、前記パッシベーション膜とは反対側の面に凹凸が形成されてもよい。
（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示す図である。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I II−III線断面図である。
半導体装置は、半導体基板１０を有する。半導体基板１０は、最終製品としての半導体装置においては図１に示すように半導体チップであり、製造途中の中間製品においては半導体ウエハである。半導体基板１０は、集積回路１２（図１に示す半導体チップには１つの集積回路１２・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の一方の表層に作りこまれる。半導体基板１０内に形成された内部配線を介して１つの集積回路１２に電気的に接続された複数の電極１４を有する。半導体基板１０の電極１４が形成された面には、電極１４の少なくとも一部が露出する様にパッシベーション膜１６が形成されている。パッシベーション膜１６は無機材料（例えばＳｉＯ２等の無機酸化物）で形成されている。
パッシベーション膜１６に接触するように第１の金属層１８が形成されている。第１の金属層１８は、パッシベーション膜１６と対向する面（例えば平坦面）全体がパッシベーション膜１６に接触している。第１の金属層１８は、図２に示すように、パッシベーション膜１６とは反対側の面に凹凸を形成してもよいが、この面を平坦にしてもよい。第１の金属層１８のパッシベーション膜１６と平行な面は多角形（例えば四角形）をなしている。
第１の金属層１８上には樹脂層（応力緩和層）２０が形成されている。樹脂層２０は、半導体基板１０の電極１４が形成された面（パッシベーション膜１６の表面）に、電極１４の少なくとも一部を避けて形成されている。樹脂層２０を、後述する半導体基板１０の切断ラインを避けて形成すれば、カッタ（又はスクライバ）の目詰まりを防止することができる。樹脂層２０の表面（上面）は、ドライエッチングなどによって粗面加工してある。樹脂層２０には、開口２２が形成されている。例えば、第１の金属層１８の凸部１９上に開口２２が形成されている。感光性樹脂によってフォトリソグラフィを適用して樹脂層２０を形成してもよい。また、熱硬化性樹脂を使用して樹脂層２０を形成してもよい。
電極１４に電気的に接続して（電極１４上から）、樹脂層２０（その上面）上に至るように配線２４が形成されている。樹脂層２０の表面が粗面加工されていると配線２４の密着性が高く、配線２４の樹脂層２０との密着面が、粗面に対応した形状になって平坦面よりも広い面積を有するようになる。配線２４は、電極１４と樹脂層２０の間ではパッシベーション膜１６上にも形成（接触）してよい。
第１の金属層１８に接触して、樹脂層２０（その上面）上に至るように第２の金属層２６が形成されている。樹脂層２０の開口２２を介して第２の金属層２６は第１の金属層１８に接触（接合）している。第２の金属層２６は、配線２４と同じ材料で形成してもよいし、同時に形成してもよい。第２の金属層２６は、配線２４とは電気的に接続されていない。第２の金属層２６は、集積回路１２とは電気的に接続されていない。
樹脂層２０上には、ソルダーレジスト層２８が形成されている。ソルダーレジスト層２８は、配線２４及び第２の金属層２６に載っている。ソルダーレジスト層２８には、配線２４（その一部であるランド２５）とオーバーラップする第１の貫通穴３０と、第２の金属層２６の一部を露出させる第２の貫通穴３２と、が形成されている。第２の貫通穴３２は、樹脂層２０を露出させない位置に形成されている。すなわち、第２の貫通穴３２の内側全面に第２の金属層２６が位置する。
第１の貫通穴３０内で配線２４上に外部端子３４が設けられている。外部端子３４は、集積回路１２と電気的に接続するための端子（信号端子又は電源端子）である。外部端子３４は、ハンダで形成してもよい。例えばクリームハンダを配線２４（ランド２５）上に設け、これを溶融して表面張力でボール状に形成してもよい。
第２の貫通穴３２内で第２の金属層２６上に金属端子３６が設けられている。金属端子３６は、電気的に集積回路１２には接続されていない（信号端子又は電源端子）ので、ダミー端子ということもできる。金属端子３６は、外部端子３４と同じ材料で形成し、同じ形状であってもよい。複数の金属端子３６（及び／又は複数の外部端子３４）は、平行な複数の第１の直線Ｌ１と、複数の第１の直線Ｌ１とは直交する相互に平行な複数の第２の直線Ｌ２と、の複数の交点に位置し、第１及び第２の直線Ｌ１，Ｌ２のいずれに沿った列においても隣同士の間隔が均一になるように配列されている。
そして、半導体基板１０が半導体ウエハである場合はこれを切断（ダイシング又はスクライビング）して、半導体装置を得ることができる。
本実施の形態によれば、第１の金属層１８がパッシベーション膜１６に接触して熱を第２の金属層２６に伝える。第２の金属層２６には金属端子３６が設けられているので、金属端子３６に熱を伝えることができる。こうして、効率的に放熱を図ることができ、半導体装置がマザーボードに実装されたときに、マザーボードに与える熱の影響を減らすことができる。
（第２の実施の形態）
図４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５は、図４に示す半導体装置のＶ−Ｖ線断面図である。図６は、図４に示す半導体装置のVI−VI線断面図である。
本実施の形態では、パッシベーション膜１６上に第２の樹脂層１００が形成されている。感光性樹脂によってフォトリソグラフィを適用して第２の樹脂層１００を形成してもよい。また、熱硬化性樹脂を使用して第２の樹脂層１００を形成してもよい。第２の樹脂層１００は、その底面と側面１０２との角度が鋭角になるように、側面１０２が傾斜していてもよい。側面１０２の傾斜は、熱硬化性樹脂前駆体の熱収縮によって形成される。
第１の金属層１１８は、パッシベーション膜１６に接触する部分１１７と、第２の樹脂層１００上に位置する部分１１９と、を含む。第１の金属層１１８は、その端部のみがパッシベーション膜１６に接触していてもよい。第１の金属層１１８の、第２の樹脂層１００上の部分１１９に第２の金属層１２６が形成され、第２の金属層１２６上に金属端子１３６が設けられている。
その他の構成及び製造方法は、上記実施の形態で説明した内容を適用することができる。例えば、上述した樹脂層２０及びソルダーレジスト層２８の内容が適用される樹脂層１２０及びソルダーレジスト層１２８が形成されている。本実施の形態でも、効率的に放熱を図ることができる。
（第３の実施の形態）
図７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８は、図７に示す半導体装置のVIII−VIII線断面図である。図９は、図７に示す半導体装置のI X−IX線断面図である。
本実施の形態では、パッシベーション膜１６上に第２の樹脂層２００が形成されている。第２の樹脂層２００は、図８及び図９に示すように複数の部分に分離されていてもよいし、分離されずに貫通穴が形成されているだけでもよいし、貫通しない凹部が形成されていてもよい。いずれの場合であっても、第２の樹脂層２００の上面に凹凸が形成される。
第１の金属層２１８は、パッシベーション膜１６に接触する部分２１５，２１９と、第２の樹脂層２００上に位置する部分２１７と、を含む。第１の金属層２１８は、端部２１５の少なくとも一部（周縁部全体あるいは周縁部の一部）がパッシベーション膜１６に接触している。第１の金属層２１８の端部２１５を除く領域は、第２の樹脂層２００上に位置する部分２１７を含み、さらに、パッシベーション膜１６に接触する部分２１９を含んでもよい。これによれば、第２の樹脂層２００の上面の凹凸に対応して、第１の金属層２１８の上面及び下面にも凹凸が形成されるので表面積が広くなる。第１の金属層２１８の、第２の樹脂層２００上の部分２１７に第２の金属層２２６が形成され、第２の金属層２２６上に金属端子２３６が設けられている。
その他の構成及び製造方法は、上記実施の形態で説明した内容を適用することができる。例えば、上述した樹脂層２０及びソルダーレジスト層２８の内容が適用される樹脂層２２０及びソルダーレジスト層２２８が形成されている。本実施の形態でも、効率的に放熱を図ることができる。
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。
本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。 図１に示す半導体装置のII−II線断面図である。 図１に示す半導体装置のIII−III線断面図である。 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４に示す半導体装置のＶ−Ｖ線断面図である。 図４に示す半導体装置のVI−VI線断面図である。 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７に示す半導体装置のVIII−VIII線断面図である。 図７に示す半導体装置のIX−IX線断面図である。
符号の説明
１０…半導体基板、 １２…集積回路、 １４…電極、 １６…パッシベーション膜、 １８…第１の金属層、 ２０…樹脂層、 ２２…開口、 ２４…配線、 ２６…第２の金属層、 ２８…ソルダーレジスト層、 ３０…第１の貫通穴、 ３２…第２の貫通穴、 ３４…外部端子、 ３６…金属端子、 １００…第２の樹脂層、 １０２…側面、 １１７…部分、 １１８…第１の金属層、 １１９…部分、 １２８…ソルダーレジスト層、 １３６…金属端子、 ２００…第２の樹脂層、 ２１５…端部、 ２１７…部分、 ２１８…第１の金属層、 ２１９…部分、 ２２８…ソルダーレジスト層、 ２３６…金属端子

Claims (4)

  1. 集積回路が形成され、前記集積回路に電気的に接続された電極を有する半導体基板と、
    前記半導体基板の前記電極が形成された面に形成されたパッシベーション膜と、
    前記パッシベーション膜に接触するように形成された第１の金属層と、
    前記第１の金属層上に形成された樹脂層と、
    前記電極に電気的に接続して、前記樹脂層上に至るように形成された配線と、
    前記第１の金属層に接触して、前記樹脂層上に至るように形成された第２の金属層と、
    前記パッシベーション膜上に形成された第２の樹脂層と、
    を有し、
    前記第１の金属層は、前記パッシベーション膜に接触する部分と、前記第２の樹脂層上に位置する部分と、を含む半導体装置。
  2. 請求項１に記載された半導体装置において、
    前記第１の金属層は、端部のみが前記パッシベーション膜に接触する半導体装置。
  3. 請求項１に記載された半導体装置において、
    前記第１の金属層は、端部の少なくとも一部が前記パッシベーション膜に接触し、
    前記第１の金属層の前記端部を除く領域は、前記パッシベーション膜に接触する部分と、前記第２の樹脂層上に位置する部分と、を含む半導体装置。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された半導体装置において、
    前記第１の金属層は、前記パッシベーション膜とは反対側の面に凹凸が形成されてなる半導体装置。
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