JP5370217B2 - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
前記半導体基板の他方の面を研削して、その厚みを薄くする基板薄型化工程と、
前記基板の一方の面側に封止膜を貼付するとともに、その基板の周囲を囲うフレームに前記封止膜を貼付する樹脂膜貼付工程と、
前記封止膜を介して前記フレームに固定された前記基板における前記再配線の他端部の上方に対応する前記封止膜部分に、前記再配線を露出させるビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記ビアホール内に前記再配線と接続するコンタクト部を形成するとともに、前記コンタクト部の上端と一体のランド部を前記封止膜上に形成する外部端子形成工程と、
を備え、
前記外部端子形成工程は、前記ビアホール内と前記封止膜上にメッキを施す工程を含み、前記ランド部に相当する前記メッキ上に拡散抑制層を形成し、その拡散抑制層をマスクとして前記メッキをエッチングすることにより、前記ランド部を形成することを特徴としている。
また、前記ランド部に半田端子を形成する半田端子形成工程を備えてもよい。
前記再配線の他端部は前記ランド部よりも占有する面積が小さく形成されていることを特徴としている。
好ましくは、前記ランド部の下方に前記再配線とは異なる再配線が形成されている。
図1は、本発明の実施形態1に係る半導体装置1Aを示す断面図である。
半導体装置1Aは、図1に示すように、基板15の表面に再配線27、ガラス繊維を含有する封止膜19、中継電極28、半田端子23等を形成してなる。
基板15は、図1に示すように、半導体デバイスウェハ10に絶縁膜14が積層されてなる。
半導体デバイスウェハ10は、図1に示すように、シリコン等からなる半導体基板11と、金属等の導電性材料からなる複数の接続パッド(接続端子)12と、酸化シリコン等の絶縁性材料からなるパッシベーション膜13等を備えている。
絶縁膜14には、接続パッド12を露出させる開口14aが設けられている。開口14aは例えばレーザにより形成することができる。図1に示すように、絶縁膜14の開口14aはパッシベーション膜13の開口13aよりも小さく、開口14aの外周部で接続パッド12と絶縁膜14とが密着している。
電解めっき用シード層16は、銅等の金属を含み、絶縁膜14の表面の一部及び開口14aから露出した接続パッド12の上部に形成されている。電解めっき用シード層16は、200nm〜2000nmの厚さが好ましい。電解めっき用シード層16の一端部は、開口13aと開口14aを通じて接続パッド12に接続されている。
電解めっき用シード層16の表面には銅等の導電性材料からなる主層17が形成されている。主層17は1μm〜10μmの厚さが好ましい。再配線27の一端部27aは、接続パッド12上に位置し、接続パッド12に接続されている。
接着剤層18は、例えば、エポキシ系の材料からなる接着剤が硬化してなり、封止膜19を半導体デバイスウェハ10(基板15)に接着している。
封止膜19は、例えば、ガラス繊維からなる布、シリカフィラー、或いはアラミド繊維等の低熱膨張率の添加材を含有した、エポキシ系やポリイミド系等の樹脂のフィルム材である。封止膜19は、15μmより厚く、例えば15μm〜40μmの厚さを有し、好ましくは20μm〜30μmの厚さを有する。接着剤層18は、熱硬化時の収縮を抑えるため、封止膜19より薄い方が好ましい。
また、封止膜19の熱膨張率は、例えば6[ppm/℃]であり、半導体基板11を構成するシリコンの熱膨張率に近似した或いは同じ値を有している。封止膜19の熱膨張率は、含有する低熱膨張率の添加材の割合等を調整することによって所望する値に調整されている。
この封止膜19と接着剤層18には、再配線27を露出させるビアホール20aが形成されている。
再配線27の一端部27aとは反対側の他端部27bの上面に、ビアホール20aが位置しており、そのビアホール20a内にコンタクト部20が埋設されている。中継電極28は、コンタクト部20の下端において再配線27に接続されている。なお、コンタクト部20は、横方向断面が円形であり、その幅(径)が再配線27の他端部27bの幅と同じか或いは小さく設定されている。
コンタクト部20の上端及びその上端周囲の封止膜19上には、銅等の導電性材料からなるランド部21が形成されている。
ランド部21は、コンタクト部20と一体に形成されている。ランド部21は、横方向断面が円形であり、その幅(径)は、コンタクト部の幅(径)より大きい。封止膜19上のランド部21の厚みは、例えば、10μm〜25μmであり、好ましくは10μm〜15μmである。
ランド部21の表面には、拡散抑制層22が形成されている。この拡散抑制層22を介してランド部21を被覆する半田端子23が設けられている。
なお、ランド部21の表面に生じるSn拡散層は3μm〜5μm程度であるので、ランド部21の厚みを10μm〜15μmあるいはそれ以上の厚みに形成することによって、Sn拡散による影響を殆どないものとすることができる。この場合、Sn拡散を抑制する必要がないので、図14の半導体装置1Aaに示すように、拡散抑制層22を設けなくてもよい。
その後、図3に示すように、再配線レジストを除去し、さらにソフトエッチングによって主層17が形成されていない部分の電解めっき用シード層16を除去することで再配線27が完成する。なお、このとき主層17の一部もエッチングされるが、主層17は電解めっき用シード層16と比較して充分に厚いため影響はない。
また、主層17と同じ材料、同一製造プロセスで、基板15上にアライメントマーク30を形成している。
基板15の再配線27が封止膜19の接着剤18aが塗布されている面に対向するように基板15を搬送する。ここで封止膜19には、基板15(半導体デバイスウェハ10)のアライメントマーク30に対応する位置に、あらかじめアライメント用開口部31が形成されている。このアライメント用開口部31は、アライメントマーク30に比べて十分に大きい数mmの口径を有しており、基板15に対する封止膜19のアライメント精度は要求されないようになっている。搬送された基板15のアライメントマーク30がこのアライメント用開口部31から視認することによって相対的な位置合わせを行う。位置合わせ後、封止膜19及び基板15の少なくとも一方を移動して、封止膜19の接着剤18aを基板15に貼付する。
引き続き、図5〜図7に示すように、基板15(半導体デバイスウェハ10)の周囲を囲う位置に配された、基板15を搬送する治具である金属製のフレーム40及び封止膜19の少なくとも一方を移動して、貼付された基板15の周囲で一部露出した接着剤18aをフレーム40に貼付する。図7は、図6の矢印VII方向からの矢視図である。
この接着剤18aが熱硬化性樹脂である場合、熱硬化することで接着剤層18になる。
そして、接着剤層18は、基板15に封止膜19を取り付けるばかりでなく、中央において基板15を固定し、基板15の外周においてフレーム40に固定することで、薄型化された基板15をフレーム40と一体的に取り扱うことが可能になる。つまり、基板15のみでは薄すぎて、後工程で例えば基板15の周縁等を接触によって損傷しやすくまた変形により取り扱いにくいことがあるが、薄型化された基板15が接着剤層18を介してフレーム40に固定されていることで、基板15をフレーム40ごと取り扱うことができ、基板15を保護しながら基板15の搬送や基板15に対する加工を容易に行なうことができるようになる。
また、ここで熱硬化する構成は接着剤層18のみであり、接着剤層18は、樹脂膜19に比べて極めて薄く形成されているので接着剤18aが熱硬化する際に、接着剤18aが硬化収縮による応力は小さく、また基板15の周囲の外では、剛直なフレーム40が接着剤18aを固定しているため、基板15の下面に位置する接着剤18aの収縮を抑え、ひいては収縮の応力による基板15の反りを抑える。なお接着剤層18は、封止膜19と基板15との接着も兼ねているので効率よく製造することができる。
なお、封止膜19にビアホール20aを形成する場合、CO2レーザによるレーザビア加工が好ましい。また、このとき再配線27の一部にもレーザが当たるが、再配線27は1〜12μm程度の充分な厚みを有しているので、再配線27にはレーザビア加工による影響はない。
なお、予め封止膜19の上面に銅薄膜25を設けずに、銅薄膜25のない封止膜19にビアホール20aを形成した後、無電解メッキによりビアホール20a内から封止膜19上にわたって連続した銅製のシード層を形成してもよい。そして、そのシード層を用いる電解めっきにより厚膜金属層26を形成するようにしてもよい。
なお、ランド部21となる厚膜金属層26のエッチングによるパターニングで中継電極28を形成することに限定されない。例えば、図8に示すビアホール20a内に無電解めっきで銅メッキを形成し、この銅メッキを封止膜19上の銅薄膜25と一体化した後、封止膜19(銅薄膜25)上でランド部21を形成しない位置にレジストマスクを設け、銅メッキ及び銅薄膜25をシード層とする電解めっきによりレジストマスクが形成されていない部分に選択的に銅メッキを施してコンタクト部20とランド部21を形成する。その後、レジストマスクを除去し、さらにランド部21が形成されていない部分の銅薄膜25をソフトエッチングにより除去して、互いに分離された各ランド部21をそれぞれ有する複数の中継電極28を形成してもよい。
次に、図12に示すように、拡散抑制層22とともにランド部21を被覆する略球形状の半田端子23を形成する。この半田端子23を形成する際に、拡散抑制層22内にニッケルメッキ部分が残っていれば、拡散抑制層22における金メッキ部分は半田端子23中に拡散してもよい。
なお、ランド部21は、少なくとも10μmの厚みを有しており、封止膜19からその厚み分盛り上がったNSMD(Non-Solder Mask Defined)端子構造であるので、半田端子23に接する表面積が大きく、その凸状のランド部21に被さる半田端子23は、ランド部21に強く接合している。
また、薄型化された基板15は、封止膜19に貼付されてフレーム40に固定されて、そのフレーム40ごと取り扱うことができるので、基板15の搬送や基板15に対する加工を容易に行なうことができ、半導体装置1Aを好適に製造することができる。
また、基板15上で熱硬化させる構成は、接着剤層18のみであり、封止膜19より薄く形成されているので、基板15に生じる反りを最低限に抑えることができる。特に、接着剤層18を熱硬化させる際、基板15は封止膜19に支持されてフレーム40に固定されているので、基板15の反りはより一層生じにくくなっている。
また、半導体装置1Aにおいて、封止膜19上に形成されているランド部21は、NSMD端子構造を有しており、ランド部21と半田端子23との接合強度は強く安定したものになっている。その接合強度が強いことにより、ランド部21と半田端子23との界面に掛かる応力が分散されやすくなっている。このようなランド部21と半田端子23との接合構造は、半導体装置1Aをメイン基板に実装する際の熱応力に対しても強い構造であるとともに、実装した後も強い構造を維持することができるので、ランド部21と半田端子23は破断しにくく半導体装置1Aの製品安定性が向上する。
そして、この再配線27のない絶縁膜14上の領域は、他の再配線を設けるためのスペースや互いに隣接する再配線間での短絡を防止するためのスペースとして利用することで、より再配線の実装密度を向上することが可能になる。
具体的に、図15、図16に示すように、半導体装置1Bにおける再配線27の間の絶縁膜14上には、再配線27とは異なる再配線271,272,273,274が設けられており、再配線271と再配線274は、それぞれ半田端子23,23の下方に位置し、ランド部21の下方に形成されている。
このように、再配線27の他端部27bがランド部21よりも占有する面積を小さくすることによれば、当該再配線27の他の再配線を形成するスペースを確保することができるので、高密度に複数の再配線を形成する際に、配線パターンの自由度が高くなり、好適に半導体装置1Bを製造することができる。
なお、図17の半導体装置1Bbに示すように、拡散抑制層22を設けていなくてもよい。
次に、本発明の実施形態2に係る半導体装置について説明する。なお、実施形態1と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
次に、図19に示すように、ランド部21を形成しない位置を覆うレジスト50を設けて、厚膜金属層26をシード層とする電解めっき(パターンメッキ)によってNi/Auメッキを施し、レジスト50が形成されていない部分の厚膜金属層26上に、拡散抑制層24を形成する。
また、薄型化された基板15は、封止膜19に貼付されてフレーム40に固定され、フレーム40ごと取り扱うことができるので、基板15の搬送や基板15に対する加工を容易に行なうことができ、半導体装置1Cを好適に製造することができる。
また、半導体装置1Cのランド部21も、NSMD(Non-Solder Mask Defined)端子構造となっているので、ランド部21と半田端子23との接合強度を強く安定させている。
なお、図23の半導体装置1Ccに示すように、拡散抑制層24を設けていなくてもよい。
10 半導体デバイスウェハ
11 半導体基板
12 接続パッド(接続端子)
13 パッシベーション膜
14 絶縁膜
15 基板
16 電解めっき用シード層
17 主層
18 接着剤層
19 封止膜
20 コンタクト部
20a ビアホール
21 ランド部
22、24 拡散抑制層
23 半田端子
25 銅薄膜
26 厚膜金属層
27 再配線
27a 一端部
27b 他端部
40 フレーム
50 レジスト
Claims (4)
- 半導体基板及び前記半導体基板の一方の面に形成された複数の接続端子を備えた基板の前記接続端子に再配線の一端部が接続された半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板の他方の面を研削して、その厚みを薄くする基板薄型化工程と、
前記基板の一方の面側に封止膜を貼付するとともに、その基板の周囲を囲うフレームに前記封止膜を貼付する樹脂膜貼付工程と、
前記再配線の他端部の上方に対応する前記封止膜部分に、前記再配線を露出させるビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記ビアホール内に前記再配線と接続するコンタクト部を形成するとともに、前記コンタクト部の上端と一体のランド部を前記封止膜上に形成する外部端子形成工程と、
を備え、
前記外部端子形成工程は、前記ビアホール内と前記封止膜上にメッキを施す工程を含み、前記ランド部に相当する前記メッキ上に拡散抑制層を形成し、その拡散抑制層をマスクとして前記メッキをエッチングすることにより、前記ランド部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記ランド部に半田端子を形成する半田端子形成工程と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置であって、
前記再配線の他端部は前記ランド部よりも占有する面積が小さく形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記ランド部の下方に前記再配線とは異なる再配線が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
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