JP4361223B2 - 半導体パッケージ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板（インタポーザ）を使用しないウェハレベルＣＳＰ（Chip Size/Scale Package）等の半導体パッケージに係り、特に、接続時にポストに働く応力の影響を緩和して信頼性を向上できる半導体パッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の小型化が促進されており、これに伴ってそのパッケージの小型化が注目されている。例えば、日経マイクロデバイス１９９８年８月号及び１９９９年２月号等に種々の半導体パッケージが提案されている。その中でも、特にＣＳＰと呼ばれる半導体パッケージによるウェハレベルＣＳＰは、パッケージの小型化及びコストの低減に高い効果を示す。このＣＳＰは、ウェハごと樹脂封止されたパッケージである。図１２は従来のＣＳＰの構成を示す断面図である。
なお、図１２は回路基板へ搭載される状態を示しており、以下の説明では図１２とは上下関係が逆になっている。
【０００３】
従来のＣＳＰにおいては、ウェハ５１上に複数個のＡｌパッド５２が形成されている。また、ウェハ５１の全面にＡｌパッド５２を覆うＳｉＮ層５３及びポリイミド層５４が形成されている。ＳｉＮ層５３及びポリイミド層５４には、その表面からＡｌパッド５２まで達するビアホールが形成されている。そして、ビアホール内に導体層５５が埋め込まれている。更に、ポリイミド層５４上には、導体層５５に接続された再配線層５６が形成されている。再配線層５６は、例えばＣｕからなる。そして、ポリイミド層５４の全面に再配線層５６を覆う封止樹脂層５７が設けられている。封止樹脂層５７の内部には、その表面から再配線層５６まで達するメタルポストとしてＣｕポスト５８が形成されている。Ｃｕポスト５８上には、バリアメタル層５９が形成されており、このバリアメタル層５９上に半田等のソルダボール６０が形成されている。
【０００４】
次に、上述のような従来のＣＳＰの製造方法について説明する。図１３（ａ）〜（ｅ）は従来のＣＳＰの製造方法を工程順に示す断面図である。なお、図１３（ａ）〜（ｅ）においては、再配線層及びポリイミド層等は省略している。
まず、図１３（ａ）に示すように、表面が平坦なウェハ６１を準備する。そして、図１３（ｂ）に示すように、ウェハ６１上に複数個のＣｕポスト等のメタルポスト６２をめっきにより形成する。次いで、図１３（ｃ）に示すように、全てのメタルポスト６２を覆うように樹脂封止を行い、樹脂封止層６３を形成する。その後、図１３（ｄ）に示すように、封止樹脂層６３の表面を研磨することにより、各メタルポスト６２を露出させる。そして、図１３（ｅ）に示すように、メタルポスト６２上に半田等のソルダボール６４を搭載する。
このようにして、前述のようなＣＳＰが形成される。このＣＳＰは、その後、所定の大きさにダイジングされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、半導体パッケージと回路基板等との熱膨張率は相違しているので、この熱膨張率の相違に基づく応力が半導体パッケージの端子（Ｃｕポスト等のメタルポスト）に集中する。前述のようなＣＳＰにおいても半田接続を用いるから、半導体パッケージと回路基板等との熱膨張率の相違に基づく応力が半導体パッケージの端子に集中しやすく、この端子に集中する応力による歪みが大きくなると、電極剥離、抵抗値の増大等の問題が生じてくる。また、図１４に示すように、ウェハ６１上に複数形成した複数のポスト６２を回路基板等に接続する場合、半田バンプの数等による差異があるものの、概ね、ウェハ６１の平面視中央部から周辺部に向かって放射状の方向（図１４中矢印の方向）に応力が作用する傾向があり、ウェハ６１の周縁部付近では、ポスト６２に作用する応力の方向性がより顕著になる。このため、前述の電極剥離、抵抗値の増大等の問題も顕著になってくる。
このような問題を回避するには、例えば、半導体パッケージのウェハと基板とを直接接続せず、間に入れた緩衝部材を介して接続すること等により応力緩和を図っている。しかしながら、前記緩衝部材を利用した応力緩和では、半導体パッケージと回路基板とを接続した後の厚さ寸法が大きくなるし、構造の複雑化、コストの上昇等を回避できない。
また、ポストを大型化（通常、回路基板等の接触部分の接触面積の大型化には限界があるから、高さの大型化になる）して、応力を分散、吸収することも考えられるが、これでは、目的の高さのメタルポストを形成するためのめっき時間が非常に長くなり、半導体パッケージの製造能率を低下させてしまうため、問題を解決できない。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、半導体パッケージのポスト（端子）に対する回路基板等の接続に伴う応力集中を効率良く緩和でき、しかも、低コスト化、接続信頼性の向上を実現できる、半導体パッケージを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の半導体パッケージは、電極が設けられたウェハ上に形成された絶縁層と、この絶縁層の前記電極に整合する領域に形成された開口部を介して前記電極に接続された再配線層と、前記ウェハ、前記絶縁層及び前記再配線層を封止する封止樹脂層と、この封止樹脂層を貫通し頂部に半田バンプが形成されたポストとを有し、前記ポストは、前記絶縁層上に形成された樹脂製突部と、この樹脂製突部の側面の一部と頂部の少なくとも一部とを被覆して前記再配線層と前記半田バンプとの間を接続した導電層を有し、前記導電層は、前記樹脂製突部の頂部に形成された頂部導電層（６ｃ、６ｅ）と、該頂部導電層から複数方向に延びるようにして前記樹脂製突部の側面上に被覆された複数本の側面導電層（６ｄ、６ｆ）とを有し、前記樹脂製突部の側面における前記導電層の形状によって、前記ポストに変形容易な方向性が与えられていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体パッケージにおいて、前記側面導電層が、前記頂部導電層と前記再配線層との間を接続する線状に形成され、前記樹脂製突部の側面における前記側面導電層の形成位置によって、前記ポストに変形容易な方向性が与えられていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の半導体パッケージにおいて、前記頂部導電層の対向する両側に前記頂部導電層から延出させた形状の前記側面導電層が形成され、前記側面導電層の前記頂部導電層から対向する両側への前記側面導電層の延出方向に対して垂直な方向を含んでこれに沿った方向で、前記ポストに変形容易な方向性が与えられていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の半導体パッケージにおいて、前記ウェハ上に、変形容易な方向性が与えられた前記ポストが複数設けられ、これらポストの変形容易な方向が、各ポストに予想される応力の作用方向にほぼ一致されていることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の半導体パッケージにおいて、前記ウェハ上に複数突設された前記ポスト変形が容易な方向が、これらポストが突設された領域の中央部から放射状の向きにほぼ一致されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明では、回路基板等が接続されるポストが、樹脂製突部に導電層を形成したものであるため、接続時にポストに発生した応力を樹脂製突部の変形（圧縮変形、曲げ）によって分散、吸収できる。この発明では、特に、樹脂製突部を形成される導電層は、樹脂製突部の側面の一部と頂部の少なくとも一部とを被覆するものであり、樹脂製突部の側面に導電層が形成されない部分を残していることで、樹脂製突部の変形による応力吸収を充分に行えるようになっている点が重要である。この構成により、緩衝部材を設けたり、ポストを大型化すること無く、接続時に発生する応力を効率良く吸収することができる。
【０００９】
ところで、本発明では、樹脂製突部側面を被覆する導電層（側面導電層）は、樹脂製突部の頂部に被覆された頂部導電層と再配線層との間を接続するものであり、頂部導電層から再配線層にわたって、樹脂製突部の側面に引き通した形状に延在形成される。このような側面導電層を有する導電層では、樹脂製突部の側面に形成された側面導電層が剛性を発揮するため、この側面導電層の形状、形成位置によって、ポストに変形容易な方向性が与えられる。
本発明では、この導電層の、特に側面導電層の形状、形成範囲によってポストに変形容易な方向性を与え、ポストに対する回路基板等の電子部品の接続時にポストに作用する応力を吸収、緩和するものである。この構成であれば、側面導電層の設計によって、ポストに与える変形容易な方向を、ポストに作用する応力の方向に対応させることで、応力吸収を効率良く行えるようになる。つまり、ポストは、側面導電層が形成されていない方向に変形しやすいため、前記樹脂製突部の側面での側面導電層の形成範囲によって、ポストに変形容易な方向性を与えることができ、変形容易な向きの設定も容易である。
特に、頂部導電層から前記樹脂製突部が形成されている絶縁層に向けて樹脂製突部の側面に延在形成されて前記頂部導電層と再配線層との間を接続した側面導電層は、圧縮、引張のいずれの方向にも剛性を発揮するため、このような側面導電層が形成されている方向へはポストが変形しにくいから、このような側面導電層を頂部導電層の対向する両側に形成し、それ以外の位置には形成しないようにすることで、樹脂製突部の側面での側面導電層の形成範囲（この場合は形成位置）によって、ポストに変形容易な方向性を簡単に与えることができ、しかも、その方向性が顕著に得られる。この場合、このような側面導電層が形成されていない樹脂製突部側面では、頂部導電層と再配線層との間を接続していない形状の側面導電層を樹脂製突部側面に被覆しても良いが、側面導電層を全く形成しなければ、ポストの変形容易な方向性がより顕著に得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る実施の形態の半導体パッケージ２０を示す断面図である。図２は半導体パッケージのウェハ上に形成されるポスト７Ａを示す平面図であり、変形容易な方向性を有していないポストの参考例を示す。図３は図１の半導体パッケージ２０に形成されるポスト７Ｂを示す平面図である。
以下、ウェハ１上に形成されるポスト（具体的にはポスト７Ａ、７Ｂ、並びに、図１０（ａ）、（ｂ）のポスト７Ｃ、７Ｄ等）を総称する場合、「ポスト７」と称する場合がある。
なお、図１では、後述するシード層５やパッシベーション膜９の図示を省略している。
【００１１】
図１から図３に示すように、半導体パッケージ２０は、電極２が設けられたウェハ１上に形成された絶縁層３と、この絶縁層３の前記電極２に整合する領域に形成された開口部３ａと、この開口部３ａを介して前記電極２に接続された導電層である再配線層６ａと、前記ウェハ１、前記絶縁層３及び前記再配線層６ａを封止する封止樹脂層８と、この封止樹脂層８を貫通し頂部７ａに半田バンプ１１が形成されたポスト７とを有している。
ここでは、ウェハ１として、シリコンウェハを採用しており、以下「Ｓｉウェハ１」と称する場合がある。
電極２としては、各種導電性材料が採用可能であるが、ここではアルミニウム製パッドを採用している。
【００１２】
前記ポスト７は、前記絶縁層３上に形成された樹脂製突部４と、この樹脂製突部４の側面４ｃの一部及び頂部４ａの少なくとも一部を被覆し、前記再配線層６ａ及び前記半田バンプ１１に接続された導電層１６０とを有している。導電層１６０は、半田バンプ１１を介して回路基板等と電気的に接続される電極を構成するものである。
なお、ここでは、導電層１６０の具体的構成を、図２、図３、図１０（ａ）、（ｂ）に例示しているが、説明の便宜上、区別のため、図２に示すものを導電層１６１、図３に示すものを導電層１６２、図１０（ａ）に示すものを導電層１６４、図１０（ｂ）に示すものを導電層１６５として説明する。
【００１３】
図２に示す導電層１６１は、樹脂製突部４の頂部４ａ（具体的には樹脂製突部上面４ｂ）に形成された頂部導電層６ｃと、この頂部導電層６ｃから複数方向に放射状に延びるようにして前記樹脂製突部４の側面４ｃ上に線状に被覆された複数本の側面導電層６ｄとを有している。図２では、前記側面導電層６ｄは、樹脂製突部４の上面４ｂと略一致する円形の頂部導電層６ｃの周方向の４箇所にほぼ均等配置して形成されている。
図３に示す導電層１６２は、樹脂製突部４の頂部４ａに形成された頂部導電層６ｅと、この頂部導電層６ｅから対向する２方向に延びるようにして前記樹脂製突部４の側面４ｃを被覆する２本の側面導電層６ｆとを有している。また、図３では、前記側面導電層６ｆは、樹脂製突部４の上面４ｂと略一致する円形の頂部導電層６ｅの対向する両側から次第に末広がりに広がるように延出する扇型に形成されている。この導電層１６２は、頂部導電層６ｅを介して対向する両側の側面導電層６ｆが、頂部導電層６ｅを介して対称の扇型になっている。
【００１４】
樹脂製突部４に形成された前記導電層１６１、１６２は、再配線層６ａと半田バンプ１１との間を電気的に接続する機能を果たす。導電層１６１、１６２の側面導電層６ｄ、６ｆは、半田バンプ１１と接続された頂部導電層６ｃ、６ｅと、絶縁層３上の再配線層６ａとに接続されている。側面導電層６ｄ、６ｆは、樹脂製突部４の周囲と取り囲むようにして絶縁層３上にリング状に形成された再配線層６ａである突部囲繞部６ｂと接続されている。前記突部囲繞部６ｂは、絶縁層３上の再配線層６ａの一部を形成するものである。
【００１５】
図２に示すポスト７Ａ並びに図３に示すポスト７Ｂは、具体的には、円錐台状の樹脂製突部４に導電層１６１、１６２を被覆形成したものであり、これらポスト７Ａ、７Ｂの頂部７ａとは、樹脂製突部４の平坦な上面４ｂ上に形成された頂部導電層６ｃ、６ｅである。頂部導電層６ｃ、６ｅは平坦な上面を形成しており、半田バンプ１１を安定に設置することができる。
【００１６】
次に、半導体パッケージの製造方法の１実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る半導体パッケージ２０の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００１７】
まず、図４（ａ）に示すように、集積回路（図示せず）及びその電極、例えば、電極２が設けられたＳｉウェハ１の全面（上面１ａの全面。以下もウェハ１の「全面」とは、上面１ａ全面のことを指す）にＳｉＮなどのパッシベーション膜９を直接形成したものを準備し、このパッシベーション膜９の電極２に整合する位置に開口部を形成し、電極２を露出させる。
【００１８】
次に、図４（ｂ）に示すように、電極２に整合する位置に開口部３ａを有する樹脂製の絶縁層３を形成する。絶縁層３は、例えばポリイミド、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等からなり、その厚さは、例えば５〜５０μｍ程度である。また、絶縁層３は、例えば回転塗布法、印刷法、ラミネート法等により形成することができる。開口部３ａは、例えば、樹脂層３を構成するポリイミド等の膜をウェハ１全面に成膜した後に、フォトリソグラフィ技術を利用してパターニングすることにより形成できる。
【００１９】
次に、図４（ｃ）に示すように、ウェハ１上において電極とは離れた位置に、絶縁層３上に樹脂からなる樹脂製突部４を形成する。この樹脂製突部４は、絶縁層３上に隆起した突起状であり、断面が台形状あるいは半円状等の、絶縁層３からの突出寸法が最も大きい部分である頂部４ａを中央部に有する形状に形成されるものであり、ここでは円錐の頂部付近を除いて平坦な上面４ｂを形成した形状（円錐台状）である。
樹脂製突部４は、例えばポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等からなり、その厚さは、例えば２５〜１００μｍ程度である。また、樹脂製突部４は前述のポリイミド等の樹脂を用いた、回転塗布法（スピンコート）、印刷法、ラミネート法等により形成することができる。
【００２０】
次に、図５（ａ）に示すように、電解めっき用の薄いシード層５をウェハ１の全面又は必要領域（後述の導電層を形成する領域）に形成する。このシード層５は、例えばスパッタ法により形成されたＣｕ層及びＣｒ層の積層体又はＣｕ層及びＴｉ層の積層体等である。また、無電解Ｃｕめっき層であっても良く、蒸着法、塗布法又は化学気相成長（ＣＶＤ）法等により形成された金属薄膜層であってもよく、これらを組み合わせても良い。
【００２１】
次に、前記シード層５上にレジスト膜（図示略）を形成し、図５（ｂ）に示すように、このレジスト膜をマスクとして露出したシード層５上に、めっき、スパッタ、蒸着等により導電層６である金属層を形成する。この導電層６は、樹脂製突部４にも形成される。導電層６である金属層としては、樹脂製突部４に対する被覆膜厚の安定や、被着性、膜強度等の点では、めっきにより形成されたＣｕめっき層等が適切であるが、これに限定されず、Ｃｕ以外の金属のめっきによリ形成した金属めっき層、スパッタ、蒸着等により形成された各種金属層であっても良い。
この工程により、Ｓｉウェハ１上に導電層６からなる回路パターンが形成される。導電層６の厚さは、例えば５〜５０μｍ程度である。その後、導電層６上に、例えばＮｉめっき層及びＡｕめっき層（いずれも図示略）を形成して、後の工程で形成する半田バンプの濡れ性の向上を図ること等も可能である。
導電層６の形成後、レジスト膜を除去し、ウェハ１面上に露出している不要なシード層５をエッチング等により除去して導電層６以外の部分に絶縁層３を露出させる。
【００２２】
レジスト膜には、開口部３ａ、樹脂製突部４及びこれらを含む領域における導電層６の形成位置に整合する開口部が、フォトリソグラフィ技術により形成される。また、レジスト膜は、例えばフィルムレジストをラミネートする方法、液体レジストを回転塗布する方法等により形成することができる。
【００２３】
絶縁層３上に形成される再配線層６ａ（突部囲繞部６ｂを含む）や、樹脂製突部４に被覆、形成される導電層１６０は、この工程により形成された導電層６の一部分である。但し、再配線層６ａは、導電層６の形成工程に従って目的の回路パターンに形成されるものの、樹脂製突部４に被覆、形成する導電層は、必ずしも導電層６の形成と同時に目的の形状に形成することに限定されない。例えば、樹脂製突部４の一部又は全部を覆うようにして形成した導電層６の一部を除去することで目的の形状に形成しても良い。
つまり、本発明では、前記樹脂製突部４に形成する導電層６は、樹脂製突部４の側面４ｃの一部と、樹脂製突部４の頂部４ａの少なくとも一部とを被覆するように形成する必要がある。
【００２４】
前述の導電層６の形成工程に従えば、例えば、感光性のレジスト膜を用い、フォトリソグラフィ技術により、樹脂製突部４における導電層６の形成位置に整合するパターンを形成し、Ｃｕ等のめっき等により導電層６を形成（シード層５上への導電層６の形成）することで、再配線層６ａとともに樹脂製突部４にも目的形状の導電層を形成する方法が採用される。
樹脂製突部４に形成した導電層６の一部を除去することで目的の形状に形成する方法としては、図６に示すように、まず、樹脂製突部４の全体を覆うように導電層６を形成した後、この導電層６の一部を、エキシマレーザ、炭酸ガスレーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ等の加工用レーザを用いて除去したり、樹脂製突部４の全体を覆うように形成した導電層６にフォトリソグラフィ技術によりパターンを形成し、ウェットエッチング、プラズマ加工等のドライエッチングにより、前記導電層６の一部を除去する方法等が採用される。
図６は、図２に示す導電層１６１を形成する場合を示すものであるが、図３に示す導電層１６２についても、同様の方法により形成できる。図６、図７中仮想線は、樹脂製突部４に形成する目的の導電層１６１、１６２の形状を示すものであり、この仮想線に対応して、レーザ加工による導電層６の除去、ドライエッチング用のパターン形成並びに導電層６の除去を行うことで、樹脂製突部４に目的形状の導電層１６０を形成できる。
【００２５】
目的形状の導電層１６０の形成が完了することで、目的のポスト７がウェハ１上に形成される。
【００２６】
次に、図１に示すように、厚さ１０〜１５０μｍ程度の表面保護用の封止樹脂層８を、少なくともポスト７の中央部を露出（平面視で、ポスト７の頂部７ａ上の平坦な上面の中央部が露出）するようにしてウェハ１上に形成する。封止樹脂層８としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が好適に用いられる。
なお、ここでは、封止樹脂層８の具体的構成を、図１、図８、図９に例示しているが、説明の便宜上、区別のため、図１に示すものを封止樹脂層８ａ、図８に示すものを封止樹脂層８ｂ、図９に示すものを封止樹脂層８ｃとして説明する。
【００２７】
図１では、ポスト７よりも高く盛り上げるようにして形成した封止樹脂層８ａを、ポスト７の平坦な上面（頂部７ａ上面）の周縁部上にまで形成し、その内側である開口部１０にポスト７の頂部７ａ上面の中央部が露出されるようにしている。封止樹脂層８ａの円形の開口部１０の面積は、ポスト７の円形の頂部７ａの面積よりも小さくなっている。
【００２８】
ポスト７を露出させる開口部を有する封止樹脂層８（具体的には封止樹脂層８ａ〜８ｃ）を形成する工程は、例えば、封止樹脂層８を感光性ポリイミド樹脂等の感光性樹脂から構成し、これをフォトリソグラフィ技術によりパターニングすること等が採用可能であるが、これに限定されず、各種方法が採用可能である。
【００２９】
図１等に示す半導体パッケージ２０に適用可能な封止樹脂層８としては、図１の封止樹脂層８ａに限定されず、図８、図９に示した封止樹脂層８ｂ、８ｃも採用可能である。
図８、図９に示す封止樹脂層８ｂ、８ｃは、いずれも、ポスト７の頂部７ａが露出されるようにしてウェハ１上を覆って封止するものである。
図８に示す封止樹脂層８ｂはポスト７の周囲に溝を形成した形状であり、この封止樹脂層８ｂには、ポスト７の外側にポスト７の円形の頂部７ａの外側に同心円状に、前記ポスト頂部７ａよりも面積が大きい円形の開口部１０ａが形成されている。封止樹脂層８ｂの開口部１０ａは、外側から内側に向かって落ち込んで、ポスト７の周囲を取り囲むようなリング状の溝を形成している。
図９に示す封止樹脂層８ｃは、ポスト７の頂部７ａ付近を除く部分を埋設、封止した形状になっている。この封止樹脂層８ｃの開口部１０ｂは、ポスト７を取り囲むようになっているため、その開口面積は、ポスト７の頂部７ａよりも大きいことは言うまでも無い。また、この封止樹脂層８ｃは、ポスト７の下部を上面として形成されており、ポスト７の傾斜された側面（樹脂製突部４の外形に対応してポスト７の側面も傾斜されている）に乗り上げた形状の薄肉部８ｄによってポスト７の側面下部及びその周囲を封止するようになっている。但し、封止樹脂層８ｃでは、ポスト７の側面下部及びその周囲を変形容易な薄肉部８ｄで封止してポスト７の変形を容易にすることが重要であり、ポスト７から離れた所では、その上面位置等は自由であり、例えば、上面位置がポスト７の頂部７ａよりも高くなる厚さで形成することも可能である。
【００３０】
封止樹脂層を形成したら、次に、ポスト７上に半田バンプ１１を形成する。この半田バンプ１１の形成方法としては、めっき法、印刷法、メタルジェット法、半田ボールの載置等が挙げられる。ここで、半田バンプ１１と樹脂製突部４の中心同士が、平面視（ウェハ１上から見た方向）で一致していることが、応力分散の点で好ましい。具体的には、平面視で円形の半田バンプ１１と、円形の樹脂製突部４の中心位置とが一致することが好ましい。
【００３１】
このようにして製造された半導体パッケージのポスト７は、図５（ｃ）等に示すように、例えば、高さが３０μｍ程度の円錐台状の樹脂製突部４の頂部４ａのほぼ全体と、側面４ａの一部とを覆うようにして、シード層５と厚さ２０μｍ程度の導電層が形成され、全体として高さが５０μｍ程度の突起状に形成される。シード層５及びウェハ１上に形成した導電層６は、半田バンプ１１と電極２との間を接続する機能を果たす。
【００３２】
前記半導体パッケージ２０では、回路基板等に対する接続、実装時に生じた応力を、柔軟性を有する樹脂製の突部４により分散するため、ウェハ１に与える歪みを緩和できる。したがって、例えば、ウェハ上に形成した非常に厚い導電層によってポストを形成して応力分散する場合に比べて、短時間でポスト７を形成することができ、半導体パッケージの製造能率の向上、低コスト化を実現できる。また、ポスト７の高さは、樹脂製突部４の高さによって簡単に調整できるといった利点もある。
【００３３】
さらに、この半導体パッケージでは、ポスト７の樹脂製突部４に被覆形成される導電層１６０は、樹脂製突部４の頂部４ａの少なくとも一部と、樹脂製突部４の側面４ｃの一部とに導電層（具体的には６１〜６３）を被覆形成した構成であり、樹脂製突部４の側面４ｃに導電層１６０が被覆されていない部分が存在することから、導電層１６０によって樹脂製突部４を拘束して変形しにくくしてしまうことが無く、ポスト７が変形しやすくなっている。このため、ポスト７の変形、詳細には樹脂製突部４の変形による応力分散、吸収を効率良く行え、電極剥離、抵抗値の増大等の不都合を確実に防止できるといった利点がある。
具体的には、図１、図２、図３に示す半導体パッケージでは、樹脂製突部４に形成された導電層１６０は、樹脂製突部４の側面４ｃではその極一部に被覆形成されているにすぎないため、例えば樹脂製突部４の全体を導電層で覆ってしまう場合に比べてポスト７が変形しやすくなっており、回路基板等の接続時の応力を、非常に効率良く分散、吸収することができる。
【００３４】
さらに、図２に示すように、樹脂製突部４の側面４ｃに形成した線状の導電層（具体的には側面導電層６ｄ）が、湾曲又は屈曲して形成されていると（図２では湾曲）、この導電層の変形性が高められるため、樹脂製突部４の変形が一層自由になり、応力の分散、吸収をさらに一層効率良く行える。図２に示す導電層１６１は、具体的には、樹脂製突部４の頂部４ａに形成された頂部導電層６ｃから樹脂製突部４の側面４ｃに延びる複数本の側面導電層６ｄが、前記頂部導電層６ｃを中心とする螺旋状に旋回するようにして湾曲されている。したがって、例えば、回路基板等の接続時にポスト７に圧縮力が作用すると、側面導電層６ｄが適宜湾曲変形することでポスト７が自由に変形でき、応力の分散、吸収を効率良く行える。頂部導電層６ｃを中心とする螺旋状に側面導電層６ｄが形成されている構成により、ポスト７の上下方向（図１上下）の応力による樹脂製突部４の伸び縮みに対応して、側面導電層６ｄが緩やかに湾曲変形して、断線しにくいことから、信頼性が向上するといった利点もある。また、ポストの変形性能を過度に損なわないから、側面導電層６ｄを複数本形成しても、ポストの変形による応力吸収性能を充分に確保できる。
【００３５】
側面導電層の湾曲や屈曲は、図２に例示したものに限定されず、各種採用可能であるが、いずれにしても変形容易で、樹脂製突部４の変形を拘束しないものを採用する。例えば、複数本の側面導電層を、前記頂部導電層を中心とする螺旋状に旋回するようにして湾曲形成する場合、図２に示すように、全ての側面導電層を同一方向に湾曲させることに限定されず、一部の側面導電層が逆方向に湾曲する螺旋状に形成されている構成等も採用可能である。
【００３６】
また、ポスト７の応力分散、吸収性能は、ウェハ１上を封止する封止樹脂層の形状によっても左右される。
例えば、図８に示す封止樹脂層８ｂは、ポスト７の上部を除く部分を覆うようにして形成されているため、特にポスト７上部の変形が封止樹脂層８によって拘束されず、図１に示す封止樹脂層８ａに比べてポスト７が変形しやすくなっているため、ポスト７による応力分散、吸収性能を向上できる。
図９に示す封止樹脂層８ｃでは、ポスト７の側面に乗り上げるようにして形成された薄肉部８ｄによってポスト７側面を覆う形状であり、図１の封止樹脂層８ａに比べて、ポスト７が変形しやすくなっており、この形状の封止樹脂層８ｃを採用することで、ポスト７の応力分散、吸収性能を向上できる。しかも、この封止樹脂層８ｃでは、薄肉部８ｄによってポスト７側面全体を覆ってポスト７近傍の封止を確実にすることが可能であり、また、その場合でも、変形容易な薄肉部８ｄによってポスト７の変形を拘束しないから、ポスト７に優れた応力分散、吸収性能を確保できる。
【００３７】
上面位置をポスト７の頂部７ａよりも低く形成した封止樹脂層８ｃでは、ポスト７の頂部７ａを確実に露出させることができ、回路基板等に対するポスト７の接続状態、電気導通を確実に確保でき、信頼性を向上できる等の利点がある。
なお、図８、図９に示す封止樹脂層８ｂ、８ｃは、本発明に係る各種半導体パッケージに適用できることは言うまでも無い。
【００３８】
（ウェハ上の複数のポストによる応力吸収）
次に、本発明の要旨のところである、樹脂製突部４に形成した導電層１６０によって変形容易な方向性が与えられたポスト７、並びに、このポスト７がウェハ上に複数突設された半導体パッケージについて説明する。
【００３９】
図１１は、ウェハ１上の複数のポスト７の配置例を示す平面図であり、ウェハ１の平面視中央部に図２に示すポスト７Ａを配置し、その周囲に図３に示すポスト７Ｂを複数分散配置している。ポスト７Ａは、頂部導電層６ｃの周囲から複数本の側面導電層６ｄを均等に形成している。ポスト７Ｂは、頂部導電層６ｅから両側の側面導電層６ｆが存在する方向へ、つまり、図３中矢印Ａの方向へは変形が困難である反面、この矢印Ａに垂直の方向である矢印Ｂに沿った方向へは変形が容易であり、変形容易な方向性を有する。このポスト７Ｂは、頂部導電層６ｅの対向する両側の側面導電層６ｆを結ぶ直線方向（図３中矢印Ａの方向）に対して垂直の方向（矢印Ｂの方向）に変形容易になっている。また、ポスト７Ｂでは、頂部導電層６ｅから末広がりの扇型に形成されている一対の側面導電層６ｆの形状により、例えば頂部導電層６ｅから側面４ｃ下端に向かって真っ直ぐに延びる直線状の側面導電層に比べて、変形容易な方向性が顕著であり、矢印Ｂ以外の方向には変形しにくくなっている。
【００４０】
そして、図１１では、ウェハ１の平面視中央部を除く周囲に配置された複数のポスト７Ｂの変形容易な方向を、前記ウェハ１の中央部のポスト７Ａから放射状の向き（矢印Ｃ。ウェハ１上のポスト７に対する回路基板等の接続時に予想される応力の作用方向）にほぼ一致させている。このため、ウェハ１上に複数形成されたポスト７に対する回路基板の接続時に、ウェハ１上のポスト７が分散配置された領域１２（以下「ポスト配置領域」と称する場合がある。ここではウェハ上面１ａ全体）の中央部（ここではウェハ１の中央部）から放射状の方向に作用する応力をポスト７Ｂによって効率良く吸収することができ、電極剥離、抵抗値の増大等の不具合を防止できる。また、ポスト７Ｂが、変形容易な方向以外には殆ど変形しないことで、ウェハ１上の特定のポスト７に応力が集中的に作用するといった不都合を防止できる。
【００４１】
変形容易な方向性を与えたポストは、樹脂製突部４上に形成する導電層の形状、特に、樹脂製突部４の側面４ｃに形成する側面導電層の形状や形成位置等によって簡単に形成できる。
例えば、図１０（ａ）に示すポスト７Ｃの導電層１６４は、樹脂製突部４の頂部４ａに形成された頂部導電層６ｉの周囲に複数本形成された線状の側面導電層６ｊ、６ｋの内、頂部導電層６ｉを中心とする対向する両側のものを湾曲して形成された側面導電層６ｋとし、それ以外の場所に形成された側面導電層を頂部導電層６ｉから樹脂製突部４の側面４ｃの下縁に向かって真っ直ぐに延出された直線状の側面導電層６ｊとしたものである。これら側面導電層６ｊ、６ｋはいずれも、頂部導電層６ｐと再配線層６ａとの間を接続している。
このポスト７Ｃでは、頂部導電層６ｉの対向する両側の直線状の側面導電層６ｊの剛性により、これら側面導電層６ｊが存在する方向には変形しにくく、これら側面導電層６ｊの延出方向に垂直の方向には形状によって変形が容易な側面導電層６ｋが存在するため、直線状の両側面導電層６ｊの延出方向に垂直の方向に変形容易な方向性が与えられる。
【００４２】
図１０（ｂ）に示すポスト７Ｄの導電層１６５は、樹脂製突部４の頂部４ａに形成された頂部導電層６ｐと、頂部導電層６ｉから樹脂製突部４の側面４ｃの下縁に向かって真っ直ぐに延出された直線状の４本の側面導電層６ｑとを有するものであり、側面導電層６ｑは、前記頂部導電層６ｐを介して対向する両側となる位置で、樹脂製突部４の側面４ｃに２本ずつ形成され、それぞれ、頂部導電層６ｐと再配線層６ａとの間を接続している。
このポスト７Ｄでは、頂部導電層６ｉから両側への側面導電層６ｑの延出方向（図１０（ｂ）中、仮想線Ｄ）に垂直の方向（図１０（ｂ）左右）に沿った方向に、変形容易な方向性が与えられる。
ポストの電極を構成する導電層としては、前述に例示した構成に限定されず、例えば、図１０（ｂ）の仮想線Ｄに沿って頂部導電層から両側へ線状の側面導電層を延出させた構成も採用可能である。この場合には、やはり、仮想線Ｄに垂直の方向に沿った方向に、ポストの変形容易な方向性が与えられるが、この方向性は、図３、図１０（ｂ）に例示した構成に比べて顕著ではない。
【００４３】
図１０（ａ）、（ｂ）のポスト７Ｃ、７Ｄでは、いずれも、３本以上の線状の側面導電層によって、頂部導電層６ｐと再配線層６ａとの間を接続しているので、万一、一部の側面導電層が断線しても、頂部導電層６ｐと再配線層６ａとの間の電気的接続状態を確実に維持できる。
【００４４】
本発明に係る半導体パッケージは、ウェハ１上の導電層６（再配線層６ａ）に積層回路を形成することで、これ自体で半導体装置を構成することができる。
また、この半導体パッケージは、半田バンプを回路基板に接続して、例えば電子装置に組み込まれる。電子装置とは、前記回路基板と周辺機器を組み合わせたものであり、例えば、モービルホンやパーソナルコンピュータ等である。
【００４５】
なお、本発明は、前記実施の形態に限定されず、各種変更が可能である。
変形容易な方向性を与えたポストのウェハ上の配置は、ウェハ上での複数のポストが分散配置される領域（ポスト配置領域）の中央部から放射状の向きに作用する応力に対応して、変形容易な方向を前記応力の方向にほぼ一致させたポストを前記ポスト配置領域の中央部の周囲に分散配置することに限定されず、要は、予想される応力の作用方向に対応して、ポストの変形による応力の吸収に有利になっていれば良い。例えば、ポストに接続される回路基板全体に、ウェハ上面に沿った特定方向への応力（外部からの押圧力等に対する応力等）の作用が予想される場合には、ウェハ上の全てのポストについて、その変形容易な方向性を前記回路基板に作用する応力の方向にほぼ一致させるようにしても良い。
【００４６】
ウェハ上に形成するポストを形成する樹脂製突部は、円錐台状のものに限定されず、円柱状、角錐台状等、各種形状が採用可能である。また、いずれの形状の樹脂製突部に対しても、その頂部の少なくとも一部を被覆する頂部導電層と、側面の一部を被覆して前記頂部導電層と再配線層とを接続する側面導電層とを有する導電層を形成することで、ポストが形成される。
前記実施の形態では、ポスト７上の半田バンプ１１と電極２とは、ウェハ１上に形成された導電層６（樹脂製突部４上に被覆、形成される導電層を含む）によって接続されているが、回路基板に接続されるウェハ全体の応力分布をウェハ面上にて均等とするために、樹脂製突部に被覆形成された導電層がウェハ上の再配線層と接続されていないポストをウェハ上に分散配置するようにしても良い。この場合のポストも、樹脂製突部の側面の一部を被覆し、側面の全部には被覆されない導電層を有する構成とすることで（この場合、樹脂製突部の頂部には必ずしも導電層を形成する必要は無い）、変形による応力吸収性能が充分に得られるようにすることが好ましい。
【００４７】
また、本発明によれば、ウェハ上に設けられた全てのポスト電極（樹脂製突部に目的形状の導電層が被覆形成されたもの）の形状や、ウェハ上におけるポスト電極の配置が、応力吸収に好適なものになっていることに必ずしも限定されない。要求される信頼性の程度に応じて、例えば、ポスト電極の形状が応力緩和方向と異なっていたり、ウェハ上でのポスト電極の配置が必ずしも応力の緩和に適したものになっていなかったり、ダミーのポスト電極が存在していても良い。応力緩和方向とは異なるポスト電極の形状とは、その形状によって付与された変形容易な方向性が応力緩和方向と一致しない場合や、変形容易な方向性を付与しない電極形状である場合や、ポスト全体に導電層が被覆形成されている場合等を含む。ダミーのポスト電極とは、再配線層と接続されずに単独で存在するポスト電極であり、チップ（ウェハ）表面の応力バランスの整合を目的の一つとして設けられるポスト電極である。
また、頂部導電層と再配線層との間を接続する線状、扇型等に形成されている側面導電層のポストの側面における形成位置によっても、ポストに変形容易な方向性を付与することができ、本発明は、各実施形態に示されるような複数の側面導電層がポストに存在する構成を対象とするだけでなく、１本の側面導電層の場合で、側面導電層の位置によって変形容易な方向性を付与する場合も含むものである。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体パッケージによれば、回路基板等が接続されるポストが、樹脂製突部に導電層を形成したものであるため、回路基板との接続時にポストに発生した応力を樹脂製突部の変形（圧縮変形、曲げ）によって分散、吸収するとともに、樹脂製突部に被覆形成される導電層が、樹脂製突部の側面の一部と頂部の少なくとも一部とを被覆するものであり、樹脂製突部の側面に導電層が形成されない部分を残した形状に形成するため、この導電層によって樹脂製突部の変形が拘束されず、変形しやすくなっており、樹脂製突部の変形による応力の分散、吸収を効率良く行うことができる。そして、この半導体パッケージでは、前記樹脂製突部の側面における前記導電層の形状によって、前記ポストに変形容易な方向性が与えられているため、このポストの変形容易な方向を、該ポストに対する回路基板等の接続時にポストに作用する（作用とすると予想される）応力の方向とほぼ一致させておくことで、ポストの変形により前記応力を吸収して、該ポストに係る電極剥離や抵抗値の増大等の不具合を回避できる。
ポストの導電層としては、具体的に、前記樹脂製突部の頂部に形成された前記導電層である頂部導電層と、前記樹脂製突部の側面に前記樹脂製突部の頂部から前記再配線層にわたって線状に形成され、前記頂部導電層と前記再配線層との間を接続した前記導電層である側面導電層とを有したものを採用できる（請求項２）。この場合、前記樹脂製突部の側面における前記側面導電層の形成位置によって、前記ポストに変形容易な方向性を簡単に与えることができる。
【００４９】
前記ウェハ上に、変形容易な方向性が与えられた前記ポストを複数設け、これらポストの変形容易な方向を、各ポストに予想される応力の作用方向にほぼ一致させた（請求項４）ことで、ウェハ上の各ポストと回路基板等との接続時にポストに作用する応力の吸収を一層効率良く行うことができる。請求項５記載のように、前記ウェハ上に複数突設された前記ポスト変形が容易な方向が、これらポストが突設された領域の中央部から放射状の向きにほぼ一致されていると、ウェハと回路基板との間の熱膨張率の違いに起因して、ポストが複数突設されている前記領域の中央部から放射状に作用する傾向がある応力を、効率良く吸収できる。
【００５０】
この構成により、回路基板等の接続時に発生する応力の吸収用の緩衝部材を設けたり、ポストを大型化する必要が無くなるから、半導体パッケージの小型化、低コスト化が可能であり、この半導体パッケージのウェハに積層回路が形成されている半導体装置、この半導体パッケージの半田バンプに回路基板を接続した電子装置も、小型化、低コスト化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１実施の形態の半導体パッケージを示す断面図である。
【図２】 図１の半導体パッケージのポストの導電層を示す平面図である。
【図３】 図１の半導体パッケージのポストの導電層の他の例を示す平面図である。
【図４】 （ａ）〜（ｃ）は図１の半導体パッケージの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５】 （ａ）〜（ｃ）は図１の半導体パッケージの製造方法の図４以降の工程を工程順に示す断面図である。
【図６】 図２の導電層の形成方法の一例を示す図であって、樹脂製突部上全体に導電層を形成した状態を示す平面図である。
【図７】 図３の導電層の形成方法の一例を示す図であって、樹脂製突部上全体に導電層を形成した状態を示す平面図である。
【図８】 本発明に係る半導体パッケージのウェハ上に形成する封止樹脂層の他の態様を示す断面図である。
【図９】 本発明に係る半導体パッケージのウェハ上に形成する封止樹脂層の他の態様を示す断面図である。
【図１０】 図１の半導体パッケージのポストの導電層の他の態様を示す平面図であり、（ａ）は、直線状と湾曲形状の線状の側面導電層を形成した例、（ｂ）は直線状の側面導電層を４本形成した例を示す。
【図１１】 ウェハ上での複数のポストの形成例を示す平面図である。
【図１２】 従来例のＣＳＰを示す断面図である。
【図１３】 （ａ）〜（ｅ）は、図１２のＣＳＰの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１４】 発明が解決しようとする課題を示す図であって、ウェハ上に複数形成されたポストに対する回路基板の接続時に作用する応力の方向を示す平面図である。
【符号の説明】
１…ウェハ（Ｓｉウェハ）、２…電極（Ａｌパッド）、３…絶縁層、３ａ…開口部、４…樹脂製突部、４ａ…頂部、４ｃ…側面、６ａ…再配線層、６ｃ，６ｅ，６ｉ，６ｐ…頂部導電層、６ｄ，６ｆ，６ｊ，６ｑ…側面導電層、７，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ…ポスト、７ａ…頂部、８，８ａ，８ｂ，８ｃ…封止樹脂層、１０，１０ａ…開口部、１１…半田バンプ、２０…半導体パッケージ、１６０，１６１，１６２，１６４，１６５…導電層、Ｃ…変形容易な方向。

Claims (5)

1. 電極（２）が設けられたウェハ（１）上に形成された絶縁層（３）と、この絶縁層の前記電極に整合する領域に形成された開口部（３ａ）を介して前記電極に接続された再配線層（６ａ）と、前記ウェハ、前記絶縁層及び前記再配線層を封止する封止樹脂層（８、８ａ、８ｂ、８ｃ）と、この封止樹脂層を貫通し頂部（７ａ）に半田バンプ（１１）が形成されたポスト（７、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）とを有し、
   前記ポストは、前記絶縁層上に形成された樹脂製突部（４）と、この樹脂製突部の側面（４ｃ）の一部と頂部（４ａ）の少なくとも一部とを被覆して前記再配線層と前記半田バンプとの間を接続した導電層（１６０、１６１、１６２、１６４、１６５）を有し、
   前記導電層は、前記樹脂製突部の頂部に形成された頂部導電層（６ｃ、６ｅ）と、該頂部導電層から複数方向に延びるようにして前記樹脂製突部の側面上に被覆された複数本の側面導電層（６ｄ、６ｆ）とを有し、
   前記樹脂製突部の側面における前記導電層の形状または形成範囲によって、前記ポストに変形容易な方向性が与えられていることを特徴とする半導体パッケージ（２０）。
2. 前記側面導電層が、前記頂部導電層と前記再配線層との間を接続する線状に形成され、前記樹脂製突部の側面における前記側面導電層の形成位置によって、前記ポストに変形容易な方向性が与えられていることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
3. 前記頂部導電層の対向する両側に前記頂部導電層から延出させた形状の前記側面導電層が形成され、前記側面導電層の前記頂部導電層から対向する両側への前記側面導電層の延出方向に対して垂直な方向を含んでこれに沿った方向で、前記ポストに変形容易な方向性が与えられていることを特徴とする請求項２記載の半導体パッケージ。
4. 前記ウェハ上に、変形容易な方向性が与えられた前記ポストが複数設けられ、これらポストの変形容易な方向（Ｃ）が、各ポストに予想される応力の作用方向にほぼ一致されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体パッケージ。
5. 前記ウェハ上に複数突設された前記ポスト変形が容易な方向が、これらポストが突設された領域の中央部から放射状の向きにほぼ一致されていることを特徴とする請求項４記載の半導体パッケージ。

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