JP4308266B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、CSP(チップ・スケール・パッケージ)に代表される、小型の半導体装置及びその製造方法に関するものである。
従来、CSP構造を有する半導体装置の提案がある(例えば、特許文献1及び2参照)。特許文献1及び2は、ダイシングによって個片化された半導体装置(チップ)の向きを知ることができるマークを、チップの側面に備えた半導体装置を提案している。
特開2003−158217号公報(段落0030,0031及び図2(a)、(b)) 特開2005−142186号公報(段落0027ー0030及び図1(a)〜(c))
しかしながら、上記従来の半導体装置では、個片化された半導体装置(チップ)の4つの角部の全部又は一部が樹脂層で形成されており、チップを小型化及び薄型化した場合に、樹脂層の角部に欠損が発生しやすいという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、個片化された半導体装置の角部の欠損が生じ難い半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の半導体装置は、半導体素子を有する基板と、前記基板上に備えられた配線層とを有する装置であって、前記配線層は、前記基板上に備えられた封止用絶縁層と、前記半導体素子に接続され、前記封止用絶縁層をその厚さ方向に貫通する複数の第1ポスト電極と、前記封止用絶縁層をその厚さ方向に貫通する4個の第2ポスト電極とを有し、前記配線層の平面形状は、4個の辺と、隣合う2辺が交わる4個の角とを有する四角形であり、前記四角形の外周部は、前記角を含む第2ポスト電極の形成領域である4個の角領域と、隣合う前記角領域の間の4個の辺領域とからなり、前記4個の角領域は、該4個の角領域と同数である前記4個の第2ポスト電極によって、前記配線層の厚さ方向の全体に形成され、前記4個の第2ポスト電極は、個々に独立した形状を有し、前記4個の辺領域は、前記封止用絶縁層によって構成されることを特徴としている。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子を有する基板上に、封止用絶縁層と、前記半導体素子に接続され、前記封止用絶縁層を貫通する複数の第1ポスト電極と、前記封止用絶縁層を貫通する複数の第2ポスト電極とを有する配線層を形成するステップと、前記配線層の平面形状が、4個の辺と、隣合う2辺が交わる4個の角とを有する四角形であり、前記四角形の外周部は、前記角を含む第2ポスト電極の形成領域である4個の角領域と、隣合う前記角領域の間の4個の辺領域とからなり、前記4個の角領域は、該4個の角領域と同数である前記4個の第2ポスト電極によって、前記配線層の厚さ方向の全体に形成され、前記4個の第2ポスト電極は、個々に独立した形状を有し、前記4個の辺領域は、前記封止用絶縁層によって構成されるように、前記基板及び前記配線層を切断するステップとを有することを特徴としている。
本発明によれば、個片化された半導体装置の角部の欠損を生じ難くすることができるという効果がある。
第1の実施形態
図1(a)〜(d)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す概略的な断面図である。また、図2は、図1(c)に示される、個片化前の状態を示す概略的な平面図であり、図3は、図1(d)に示される、切断位置CUTを示す概略的な平面図である。なお、図1(c)は、図2をS1cーS1c線で切る断面に相当し、図1(d)は、図3をS1dーS1d線で切る断面に相当する。
以下に、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。なお、第1の実施形態に係る半導体装置は、CSPである。
先ず、図1(a)に示される基板10を用意する。基板10は、半導体素子(又は半導体集積回路)を備えたウエハ11と、このウエハ11上に備えられた絶縁層12とを有する。絶縁層12は、例えば、ポリイミドなどの樹脂である。
次に、図1(b)に示されるように、基板10上に、第1再配線部21及び第2再配線部23を形成する。第1再配線部21は、ウエハ11に形成された半導体素子に電気的に接続される。第2再配線部22は、ウエハ11に形成された半導体素子に電気的に非接続である。第2再配線部23は、個片化後に半導体装置の角部となる位置に形成される。第1再配線部21及び第2再配線部23は、同じプロセスで形成される。ただし、第1再配線部21及び第2再配線部23を、異なるプロセスで順に形成することもできる。第1再配線部21及び第2再配線部23は、金属層、例えば、銅によって構成される。
次に、図1(b)に示されるように、第1再配線部21上に第1ポスト部22を、第2再配線部23上に第2ポスト部(ダミーポスト部)24を形成する。第1ポスト部22及び第2ポスト部24は、同じプロセスで形成される。ただし、第1ポスト部22及び第2ポスト部24を、異なるプロセスで形成することもできる。第1ポスト部22及び第2ポスト部24は、金属層、例えば、第1再配線部21及び第2再配線部23と同じ銅によって構成される。第1再配線部21、第1ポスト部22、第2再配線部23、及び第2ポスト部24は、例えば、めっき法によって形成される。なお、第1ポスト部22は、第1再配線部21を介して、ウエハ11に形成された半導体素子に電気的に接続される。第2ポスト部24は、ウエハ11に形成された半導体素子に電気的に非接続である。
次に、第1再配線部21及び第1ポスト部22と、第2再配線部23及び第2ポスト部24とを覆う封止用絶縁層25を形成し、封止用絶縁層25の上部を除去し、図1(c)に示されるように、第1ポスト部22及び第2ポスト部24の上面を露出させる。封止用絶縁層25の除去は、切削加工によって行うことができる。また、封止用絶縁層25の切削加工に伴い、第1ポスト部22と第2ポスト部24の上面も切削加工される。その結果、封止用絶縁層25,第1ポスト部22,及び第2ポスト部24の上面は平坦になる。封止用絶縁層25は、例えば、ポリイミドなどの樹脂である。第1再配線部21及び第1ポスト部22は、封止用絶縁層25を貫通する第1電極を構成する。また、第2再配線部23及び第2ポスト部24は、封止用絶縁層25を貫通する第2電極を構成する。
次に、図1(c)に示されるように、第1ポスト部22の上面に外部接続電極であるバンプ30を取り付ける。この状態を図3(c)の上から見ると、図2に示されるようになる。なお、図2には、6個(3行2列)を1グループとするバンプ30を、4個の第2ポスト部24で囲う配列が示されているが、第1ポスト部22(すなわち、バンプ30)の数及び配列、並びに、第2ポスト部24の配列は、図示の例に限定されない。
次に、図1(d)及び図3に示されるように、個片化された半導体装置の配線層20の角部が、第2電極(第2再配線部23及び第2ポスト部24)によって構成されるように、切断位置CUTで基板10及び配線層20を切断することによって、半導体装置を個片化する。切断は、例えば、ダイシングブレードを用いたダイシングによって行われる。
図4(a)及び(b)はそれぞれ、第1の実施形態に係る半導体装置(第1の実施形態に係る製造方法によって製造された半導体装置)を示す概略的な平面図及び側面図である。
図4(a)及び(b)に示されるように、第1の実施形態に係る半導体装置は、半導体素子を有する基板10と、基板10上に備えられた配線層20と、バンプ30とを有する。配線層20は、基板10上に備えられた封止用絶縁層25と、半導体素子に接続され、封止用絶縁層25をその厚さ方向に貫通する複数の第1電極(第1再配線部21及び第1ポスト部22)と、封止用絶縁層25をその厚さ方向に貫通する複数の第2電極(第2再配線部23及び第2ポスト部24)、すなわち、ダミー電極とを有する。なお、第2電極(第2再配線部23及び第2ポスト部24)は、ウエハ11に形成された半導体素子に電気的に非接続である。配線層20の平面形状は、長方形(又は四角形)であり、これら4つの角部はそれぞれ、配線層(20)の厚さ方向の全体において、第2電極(第2再配線部23及び第2ポスト部24)によって構成される。なお、半導体装置の平面形状は、四角形に限定されず、本発明は、角部を有する他の形状の半導体装置にも適用可能である。また、図4(a)に示されるように、第1の実施形態に係る半導体装置において、4つの角部を構成する第1ポスト部24の平面形状は、互いに同じ形状(4分の1円状、すなわち、扇形)である。
以上に説明したように、第1の実施形態に係る半導体装置(又は第1の実施形態に係る製造方法によって製造された半導体装置)においては、第2電極(第2再配線部23及び第2ポスト部24)を結ぶ線上の切断位置CUTにおいて切断を行っているので、個片分割後の半導体装置の4つの角部に、第2電極(第2再配線部23及び第2ポスト部24)の切断面が露出している。したがって、図4(a)に示されるように、第1の実施形態に係る半導体装置においては、半導体装置の4つの角部が樹脂ではなく、第2電極、例えば、金属で構成されている。加えて、図4(a)及び(b)に示されるように、第1の実施形態に係る半導体装置においては、半導体装置の4つの角部はそれぞれ、配線層20の厚さ方向の全体において、第2電極(第2再配線部23及び第2ポスト部24)、例えば、金属によって構成されている。このように、第1の実施形態に係る半導体装置においては、半導体装置の4つの角部はそれぞれ、「欠け」などの欠損が生じ易い樹脂ではなく、配線層20の厚さ方向の全体において、「欠け」などの欠損が生じ難い金属によって構成されている。このように、第1の実施形態に係る半導体装置によれば、従来のCSP型半導体装置において、欠けなどの欠損が生じ易い素子の角部、とりわけ、欠損が生じた場合に、半導体装置の機能障害に発展する可能性の高い、素子主表面側の角部を第2電極によって保護し、外部からの衝撃を緩和する効果(バンパー効果)を持たせている。したがって、半導体装置の角部の第2電極に外部から衝撃が加わっても、封止用絶縁層25には半導体装置の角部の第2電極で緩和された衝撃しか伝わらず、半導体装置の封止絶縁層25の欠損に起因する半導体装置の機能上の欠陥は発生し難い。このため、第1の実施形態に係る半導体装置又はその製造方法によれば、半導体装置の機能上の欠陥が少なくなるので、装置の信頼性を高めることができる。
第2の実施形態
図5(a)〜(d)は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す概略的な断面図である。また、図6は、図5(c)に示される、個片化前の状態を示す概略的な平面図であり、図7は、図5(d)に示される、切断位置CUTを示す概略的な平面図である。なお、図5(c)は、図6をS5cーS5c線で切る断面に相当し、図5(d)は、図7をS5dーS5d線で切る断面に相当する。
図5(a)〜(d)において、第1の実施形態を示す図1(a)〜(d)の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図6において、第1の実施形態を示す図2に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
図に示されるように、第2の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法は、第2ポスト部24aの形状が第1の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法と相違する。第2の実施形態における第2ポスト部24aは、封止用絶縁層25からの露出部の形状が円形ではなく、図6に示されるように、円形の一部(4分の1)を矩形にした形状である。このため、図7に示される切断位置CUTにおける切断の後には、図8(a)に示されるように、個片化された半導体装置の4つの角部を構成する第2ポスト部24aのうちの1つの第2ポスト部の平面形状が矩形になり、他の3つの第2ポスト部の角部の平面形状は扇形である。第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、上記以外の点は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法と同じである。
図8(a)及び(b)に示されるように、第2の実施形態に係る半導体装置は、半導体素子を有する基板10と、基板10上に備えられた配線層20と、バンプ30とを有する。配線層20は、基板10上に備えられた封止用絶縁層25と、半導体素子に接続され、封止用絶縁層25をその厚さ方向に貫通する複数の第1電極(第1再配線部21及び第1ポスト部22)と、封止用絶縁層25をその厚さ方向に貫通する複数の第2電極(第2再配線部23及び第2ポスト部24a)、すなわち、ダミー電極とを有する。なお、第2電極(第2再配線部23及び第2ポスト部24a)は、ウエハ11に形成された半導体素子に電気的に非接続である。配線層20の平面形状は、長方形(又は四角形)であり、これら4つの角部はそれぞれ、配線層(20)の厚さ方向の全体において、第2電極(第2再配線部23及び第2ポスト部24a)によって構成される。図8(a)に示されるように、半導体装置の4つの角部を構成する第2ポスト部24aのうちの1つの第2ポスト部の平面形状が矩形になっている。第2の実施形態に係る半導体装置は、上記以外の点は、第1の実施形態に係る半導体装置と同じである。
以上に説明したように、第2の実施形態に係る半導体装置(又は第2の実施形態に係る製造方法によって製造された半導体装置)においては、第2電極(第2再配線部23及び第2ポスト部24a)を結ぶ線上の切断位置CUTにおいて切断を行っているので、個片分割後の半導体装置の4つの角部に、第2電極(第2再配線部23及び第2ポスト部24a)の切断面が露出している。したがって、図8(a)に示されるように、第2の実施形態に係る半導体装置においては、半導体装置の4つの角部が樹脂ではなく、第2電極、例えば、金属で構成されている。加えて、図8(a)及び(b)に示されるように、第2の実施形態に係る半導体装置においては、半導体装置の4つの角部はそれぞれ、配線層20の厚さ方向の全体において、第2電極(第2再配線部23及び第2ポスト部24a)、例えば、金属によって構成されている。このように、第2の実施形態に係る半導体装置においては、半導体装置の4つの角部はそれぞれ、「欠け」などの欠損が生じ易い樹脂ではなく、配線層20の厚さ方向の全体において、「欠け」などの欠損が生じ難い金属によって構成されている。このように、第2の実施形態に係る半導体装置によれば、従来のCSP型半導体装置において、欠けなどの欠損が生じ易い素子の角部、とりわけ、欠損が生じた場合に、半導体装置の機能障害に発展する可能性の高い、素子主表面側の角部を第2電極によって保護し、バンパー効果を持たせている。したがって、半導体装置の角部の第2電極に外部から衝撃が加わっても、封止用絶縁層25には半導体装置の角部の第2電極で緩和された衝撃しか伝わらず、半導体装置の封止絶縁層25の欠損に起因する半導体装置の機能上の欠陥は発生し難い。このため、第2の実施形態に係る半導体装置又はその製造方法によれば、半導体装置の機能上の欠陥が少なくなるので、装置の信頼性を高めることができる。
また、従来のCSP型半導体装置においては、装置の裏面側に捺印などを施すことによって半導体チップの向き(すなわち、方向性の把握(ピン番号のの特定))を把握できるようにしていたが、第2の実施形態に係る半導体装置においては、1つの第2ポスト部の形状を他の第2ポスト部の形状と異なる形状にすることによって、捺印を施さなくても方向性の特定することができる。このように、第2の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法によれば、半導体装置の小型化が一層進み、捺印表示範囲が著しく制限されているCSPにおいて、極めて有利である。
変形例
図9は、第2の実施形態に係る半導体装置の変形例を示す概略的な平面図である。図9において、図8(a)に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図9に示される半導体装置は、第2電極を構成する第2ポスト部(ダミーポスト部)24bの平面形状が、3つの角部において矩形であり、1つの角部において、扇形である点である。このような構成によっても、第2の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。上記以外の点において、図9の半導体装置は、上記第2の実施形態の半導体装置と同じである。
また、図10は、第2の実施形態に係る半導体装置の他の変形例を示す概略的な平面図である。図10において、図8(a)に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図10に示される半導体装置においては、第2ポスト部(ダミーポスト部)24cが、封止樹脂層25から脱落しないように、封止樹脂層25に係合する部分を有している。図10に示されるように、第2ポスト部(ダミーポスト部)24cの封止樹脂層25に係合する部分は、例えば、内側が幅広であり、角部に近づくほど幅狭になる逆テーパー形状(平面形状で見た場合)である。逆テーパー形状部分は、封止樹脂層25に引っ掛かるので、第2ポスト部24cは封止樹脂層25から外れ難い。図10には、逆テーパー形状部分を1つ備えた第2ポスト部を1カ所、逆テーパー形状部分を2つ備えた第2ポスト部を3カ所示している。図10に示されるような構成を採用すれば、第2の実施形態の場合と同様の効果を得ることができ、さらには、第2ポスト部24cの剥がれを生じ難くすることができる。また、図10には、逆テーパー形状部分を1つ備えた第2ポスト部を1カ所、逆テーパー形状部分を2つ備えた第2ポスト部を3カ所示しているが、第2ポスト部24cは、すべて同じ形状であってもよい。このような構成を採用した場合であっても、第2ポスト部24cの剥がれを生じ難くすることができる。上記以外の点において、図10の半導体装置は、上記第2の実施形態の半導体装置と同じである。
(a)〜(d)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す概略的な断面図である。 図1(c)に示される、個片化前の状態を示す概略的な平面図である。 図1(d)に示される、切断位置を示す概略的な平面図である。 (a)及び(b)はそれぞれ、第1の実施形態に係る半導体装置(第1の実施形態に係る製造方法によって製造された半導体装置)を示す概略的な平面図及び側面図である。 (a)〜(d)は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す概略的な断面図である。 図5(c)に示される、個片化前の状態を示す概略的な平面図である。 図5(d)に示される、切断位置を示す概略的な平面図である。 (a)及び(b)はそれぞれ、第2の実施形態に係る半導体装置(第2の実施形態に係る製造方法によって製造された半導体装置)を示す概略的な平面図及び側面図である。 第2の実施形態に係る半導体装置の変形例を示す概略的な平面図である。 第2の実施形態に係る半導体装置の他の変形例を示す概略的な平面図である。
符号の説明
10 基板、 11 ウエハ、 12 絶縁層、 20,20a 配線層、 21 第1再配線部(第1電極の下層)、 22 第1ポスト部(第1電極の上層)、 23 第2再配線部(第2電極の下層)、 24,24a,24b,24c 第2ポスト部(第2電極の上層)、 25 封止用絶縁層、 30 バンプ、 CUT 切断位置。

Claims (18)

  1. 半導体素子を有する基板と、
    前記基板上に備えられた配線層と
    を有する半導体装置であって、
    前記配線層は、
    前記基板上に備えられた封止用絶縁層と、
    前記半導体素子に接続され、前記封止用絶縁層をその厚さ方向に貫通する複数の第1ポスト電極と、
    前記封止用絶縁層をその厚さ方向に貫通する4個の第2ポスト電極と
    を有し、
    前記配線層の平面形状は、4個の辺と、隣合う2辺が交わる4個の角とを有する四角形であり、
    前記四角形の外周部は、前記角を含む第2ポスト電極の形成領域である4個の角領域と、隣合う前記角領域の間の4個の辺領域とからなり、
    前記4個の角領域は、該4個の角領域と同数である前記4個の第2ポスト電極によって、前記配線層の厚さ方向の全体に形成され、
    前記4個の第2ポスト電極は、個々に独立した形状を有し、
    前記4個の辺領域は、前記封止用絶縁層によって構成される
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 前記4個の第2ポスト電極は、互いに同じ形状であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記4個の第2ポスト電極の内の一つの第2ポスト電極の形状は、他の第2ポスト電極の形状と異なることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  4. 前記基板は、
    前記半導体素子を備えたウエハと、
    前記ウエハ上に備えられた絶縁層と
    を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
  5. 前記封止用絶縁層は、樹脂層であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置。
  6. 前記複数の第1ポスト電極のそれぞれは、
    前記基板上に形成された第1再配線部と、
    前記第1再配線部上に備えられた第1ポスト部と
    を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置。
  7. 前記4個の第2ポスト電極のそれぞれは、
    前記基板上に形成された第2再配線部と、
    前記第2再配線部上に備えられた第2ポスト部と
    を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置。
  8. 前記第1ポスト電極及び前記第2ポスト電極は、同じ材料の金属によって構成されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置。
  9. 前記第1ポスト電極及び前記第2ポスト電極は、銅によって構成されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置。
  10. 前記4個の第2ポスト電極のそれぞれは、前記半導体素子及び前記複数の第1ポスト電極に電気的に非接続であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置。
  11. 半導体素子を有する基板上に、封止用絶縁層と、前記半導体素子に接続され、前記封止用絶縁層を貫通する複数の第1ポスト電極と、前記封止用絶縁層を貫通する複数の第2ポスト電極とを有する配線層を形成するステップと、
    前記配線層の平面形状が、4個の辺と、隣合う2辺が交わる4個の角とを有する四角形であり、前記四角形の外周部は、前記角を含む第2ポスト電極の形成領域である4個の角領域と、隣合う前記角領域の間の4個の辺領域とからなり、前記4個の角領域は、該4個の角領域と同数である前記4個の第2ポスト電極によって、前記配線層の厚さ方向の全体に形成され、前記4個の第2ポスト電極は、個々に独立した形状を有し、前記4個の辺領域は、前記封止用絶縁層によって構成されるように、前記基板及び前記配線層を切断するステップと
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  12. 前記4個の第2ポスト電極は、互いに同じ形状であることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 前記4個の第2ポスト電極の内の一つの第2ポスト電極の形状は、他の第2ポスト電極の形状と異なることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
  14. 前記基板は、
    前記半導体素子を備えたウエハと、
    前記ウエハ上に備えられた絶縁層と
    を有することを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  15. 前記配線層を形成するステップは、
    前記基板上に、第1再配線部及び第2再配線部を形成し、前記第1再配線部及び前記第2再配線部上にそれぞれ、第1ポスト部及び第2ポスト部を形成することによって、前記第1再配線部及び前記第1ポスト部から成る前記第1ポスト電極と、前記第2再配線部及び前記第2ポスト部から成る前記第2ポスト電極を形成するステップと、
    前記第1ポスト電極及び前記第2ポスト電極を覆う前記封止用絶縁層を形成するステップと、
    前記封止用絶縁層の一部を除去することよって前記第1ポスト電極及び前記第2ポスト電極を露出させるステップと
    を有することを特徴とする請求項11乃至14のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 前記第1ポスト電極及び前記第2ポスト電極は、同じ材料の金属によって構成されることを特徴とする請求項11乃至15のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  17. 前記第1ポスト電極及び前記第2ポスト電極は、銅によって構成されることを特徴とする請求項11乃至16のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  18. 前記4個の第2ポスト電極のそれぞれは、前記半導体素子及び前記複数の第1ポスト電極に電気的に非接続であることを特徴とする請求項11乃至17のいずれか1項に記載の製造方法。
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