JP6102398B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
半導体装置の高密度実装を実現するため、WCSP(Wafer Level Chip Size Package)が提案されている。WCSPにおいて、例えば下記の特許文献1に記載のように、パッシベーション膜を構成する第1の樹脂層の上に、外部端子を形成する際の応力緩和機能を有する第2の樹脂層を形成する場合がある。
In order to realize high-density mounting of semiconductor devices, WCSP (Wafer Level Chip Size Package) has been proposed. In WCSP, for example, as described in
しかしながら、特許文献1に記載の構成において、第1の樹脂層の材料と第2の樹脂層の材料との間で線膨張係数、破断強度、破断点伸度などのミスマッチがあると、第1の樹脂層が破断してしまうことがある。第1の樹脂層が破断すると、第1の樹脂層は、半導体基板の能動面保護などの機能が低下してしまう可能性がある。
However, in the configuration described in
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様は、第1の樹脂層の上に第2の樹脂層を形成する場合に、第1の樹脂層の破断を抑制することに関連している。 The present invention has been made in view of the above technical problems. Some aspects of the present invention relate to suppressing the breakage of the first resin layer when the second resin layer is formed on the first resin layer.
本発明の幾つかの態様において、半導体装置は、第1の面を有する半導体基板と、第1の面に位置する少なくとも1つの能動素子と、少なくとも1つの能動素子上に位置する第1の樹脂層と、第1の樹脂層の上面及び第1の樹脂層の側面を覆う第2の樹脂層と、を含む。
この態様によれば、第2の樹脂層が第1の樹脂層の上面及び側面を覆っているので、第1の樹脂層の特定の箇所に応力が集中することが抑制され、第1の樹脂層の破断が抑制される。
In some aspects of the present invention, a semiconductor device includes a semiconductor substrate having a first surface, at least one active element located on the first surface, and a first resin located on the at least one active element. And a second resin layer covering the top surface of the first resin layer and the side surface of the first resin layer.
According to this aspect, since the second resin layer covers the upper surface and the side surface of the first resin layer, it is possible to suppress stress from being concentrated on a specific portion of the first resin layer, and the first resin Layer breakage is suppressed.
上述の態様において、第2の樹脂層は、第1の面に対する平面視における第1の樹脂層の外側の位置で第1の面に接していることが望ましい。
これによれば、第1の樹脂層に発生する応力を低減できるので、第1の樹脂層の破断が抑制される。
In the above-described aspect, it is desirable that the second resin layer is in contact with the first surface at a position outside the first resin layer in plan view with respect to the first surface.
According to this, since the stress which generate | occur | produces in a 1st resin layer can be reduced, the fracture | rupture of a 1st resin layer is suppressed.
上述の態様において、第2の樹脂層は、第1の樹脂層の上面全体及び第1の樹脂層の側面全体を覆っていることが望ましい。
これによれば、第1の樹脂層の特定の箇所に応力が集中することがさらに抑制され、第1の樹脂層の破断が抑制される。
In the above-described aspect, it is desirable that the second resin layer covers the entire top surface of the first resin layer and the entire side surface of the first resin layer.
According to this, it is further suppressed that stress concentrates on the specific location of the 1st resin layer, and the fracture of the 1st resin layer is controlled.
上述の態様において、第2の樹脂層は、第1の樹脂層より厚くてもよい。
上述の態様において、第2の樹脂層は、第1の樹脂層よりも線膨張係数が小さくてもよい。
In the above-described aspect, the second resin layer may be thicker than the first resin layer.
In the above-described aspect, the second resin layer may have a smaller linear expansion coefficient than the first resin layer.
上述の態様において、少なくとも1つの能動素子に電気的に接続され、第1の面に位置する少なくとも1つの電極をさらに含み、第1の樹脂層は、少なくとも1つの電極上に位置する第1の開口を有し、第2の樹脂層は、第1の開口の内側に位置する第2の開口を有することが望ましい。
これによれば、第1の樹脂層の第1の開口の周囲においても応力が集中することが抑制され、第1の樹脂層の破断が抑制される。
In the above-described aspect, the first resin layer further includes at least one electrode electrically connected to the at least one active element and located on the first surface, and the first resin layer is located on the at least one electrode. It is desirable that the second resin layer has an opening and the second opening is located inside the first opening.
According to this, it is suppressed that stress concentrates also around the 1st opening of the 1st resin layer, and fracture of the 1st resin layer is controlled.
上述の態様において、第2の絶縁層上と第2の開口内とにまたがって位置し、少なくとも1つの電極に電気的に接続された再配置配線をさらに含むことが望ましい。
これによれば、第2の樹脂層の第2の開口を介して再配置配線を接続することができる。
In the above-described aspect, it is desirable to further include a rearrangement wiring that is located over the second insulating layer and in the second opening and is electrically connected to at least one electrode.
According to this, the rearrangement wiring can be connected through the second opening of the second resin layer.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。また同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, this embodiment demonstrated below does not unduly limit the content of this invention described in the claim. Further, not all of the configurations described in the present embodiment are essential as a solution means of the present invention. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
<1.実施形態の構成>
図1は、本発明の1つの実施形態に係る半導体装置の一部を示す平面図である。図2は図1のII−II線における断面図である。図1及び図2に示される半導体装置1は、半導体基板40と、第1の樹脂層10と、第2の樹脂層20と、再配置配線50と、第3の樹脂層30とを備えている。
<1. Configuration of Embodiment>
FIG. 1 is a plan view showing a part of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. The
半導体基板40は、例えばシリコン(Si)によって構成され、半導体基板40には、MOS型トランジスタなどの少なくとも1つの能動素子(図示せず)と、この能動素子に電気的に接続された電極42とが位置している。電極42の少なくとも一部は、半導体基板40の第1の面41に位置している。
The
第1の樹脂層10は、例えばポリイミド系の樹脂によって構成され、半導体基板40の第1の面41と接して、第1の面41の上の一部領域に位置している。なお、本実施形態において「上」とは、半導体基板40の第1の面41と反対側の面43からみて、第1の面41に向かう方向とする。第1の樹脂層10は、電極42の上に、第1の開口15を有している。第1の樹脂層10は、半導体基板40の第1の面41に位置する上述の能動素子を保護する機能を有する。
The
第2の樹脂層20は、例えばポリイミド系の樹脂によって構成されている。第2の樹脂層20は、第1の樹脂層10の上面11の全体及び側面12の全体を覆い、且つ、上面11及び側面12と接して、第1の樹脂層10の上面11の上と、第1の樹脂層10の第1の開口15内の一部と、半導体基板40の第1の面41の上の一部領域とにまたがって位置している。
The
第2の樹脂層20の端部は、第1の樹脂層10の側面12よりも外側において、半導体基板40の第1の面41に接している。また、第2の樹脂層20は、第1の樹脂層10の第1の開口15の内側に、第2の開口25を有している。換言すれば第2の開口25の外縁は、平面視で第1の開口15の外縁に囲まれている。
The end portion of the
第2の樹脂層20は、後述するハンダボール60などの外部端子を再配置配線50に固定するときの応力を緩和する機能を有する。そのため、第2の樹脂層20は、第1の樹脂層10よりも厚く形成されている。
The
再配置配線50は、例えば銅(Cu)によって構成され、第2の樹脂層20の上の一部領域と、第2の開口25内とにまたがって位置している。そして、再配置配線50は、第2の樹脂層20の上面の一部と、第2の樹脂層20の第2の開口25の内面と、電極42の上面とに接しており、電極42と電気的に接続されている。再配置配線50には、ハンダボール60が固定されている。
The
第3の樹脂層30は、再配置配線50の上と、第2の樹脂層20の上の一部領域とにまたがって、ハンダボール60を平面視で囲むように位置している。なお、本実施形態において「平面視」とは、第1の面41に垂直な方向からみた状態をいう。第3の樹脂層30は、再配置配線50を他の配線などから絶縁する機能を有している。第3の樹脂層30には、後工程での目印となる第3の開口36が形成されている。
The
図1及び図2において、第3の開口36は、1つのみ示されているが、複数形成されていてもよい。また、電極42、第1の開口15、第2の開口25、再配置配線50及びハンダボール60も、それぞれ1つのみ示されているが、それぞれ複数形成されていてもよい。
1 and 2, only one
<2.参考例>
図3は、参考例に係る半導体装置の一部を示す断面図である。図3において、図1又は図2に示された各構成と対応する部分には、図1又は図2に示された符号の末尾に「a」を付加した符号を示して、詳細な説明を省略する。
<2. Reference example>
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of a semiconductor device according to a reference example. In FIG. 3, parts corresponding to the respective components shown in FIG. 1 or FIG. 2 are denoted by reference numerals with “a” added to the end of the reference numerals shown in FIG. 1 or FIG. Omitted.
図3に示される参考例に係る半導体装置1aは、第2の樹脂層20aの端部が、半導体基板40aの第1の面41aに接しておらず、第2の樹脂層20aの端部が、第1の樹脂層10aの上面11aの上に位置している点で、図1及び図2に示された実施形態と異なる。
また、図3に示される参考例においては、第2の樹脂層20aに開口26aが形成されている。開口26aは、後工程での目印として機能する。
In the semiconductor device 1a according to the reference example shown in FIG. 3, the end of the
Further, in the reference example shown in FIG. 3, an
図3に示されるような構成において、第2の樹脂層20aの材料と第1の樹脂層10aの材料との間で線膨張係数などのミスマッチがあると、第1の樹脂層10aに破断部19aが形成されてしまう場合がある。
In the configuration as shown in FIG. 3, if there is a mismatch such as a coefficient of linear expansion between the material of the
この問題への対応策として、ミスマッチの小さい材料の組み合わせを選択することも考えられるが、ミスマッチの最小化のみを優先してしまうと、材料選択の自由度が低下し、設計の自由度が低下するおそれがある。 As a countermeasure to this problem, it is possible to select a combination of materials with a small mismatch. However, if priority is given only to minimizing the mismatch, the degree of freedom in material selection and design freedom is reduced. There is a risk.
そこで、第1の樹脂層10aに破断部19aが形成されてしまう理由についてさらに詳細に検討する。
第1の樹脂層10aは、例えば、第2の樹脂層20aより大きい線膨張係数を有する場合に、第2の樹脂層20aから外力を受けることにより、内部に応力が発生する。特に、図3に示される参考例においては、第1の樹脂層10aの上面11aは第2の樹脂層20aに密着しており、第1の樹脂層10aの下面13aは半導体基板40aに密着しており、且つ、第2の樹脂層20aは半導体基板40aに接していない。このため、第1の樹脂層10aは、上面11aと下面13aとで別方向の外力を受けることにより、応力が発生する可能性がある。
Therefore, the reason why the
For example, when the
また、第2の樹脂層20aは第1の樹脂層10aの上面11aの全体に密着しているのではなく、第1の樹脂層10aの上面11aの一部領域に密着している。このため、第1の樹脂層10aの特定の箇所に、応力が集中してしまう可能性がある。
The
さらに、第1の樹脂層10aは膜厚が比較的薄いため、第1の樹脂層10aの単位断面積当たりにかかる力が大きくなりやすい。この単位断面積当たりの力が、第1の樹脂層10aを構成する材料の破断強度を超えると、第1の樹脂層10aに破断部19aが形成される。
第1の樹脂層10aに破断部19aが形成されるのは、以上のような理由によるものと考えられる。
Furthermore, since the
The reason why the
<3.実施形態の作用効果>
これに対し、図1及び図2に示された実施形態においては、以下のようにして、第1の樹脂層10に破断部が形成されることを抑制している。
まず、図1及び図2に示された実施形態においては、第2の樹脂層20が第1の樹脂層10の上面11及び側面12を覆っている。これによれば、第1の樹脂層10及び第2の樹脂層20の線膨張係数が違っていても、第1の樹脂層10の特定の箇所に応力が集中することを抑制できる。
<3. Effects of Embodiment>
On the other hand, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the formation of a fracture portion in the
First, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the
また、図1及び図2に示された実施形態においては、第2の樹脂層20が、第1の樹脂層10の上面11の全体及び側面12の全体を覆っている。従って、第1の樹脂層10の特定の箇所に応力が集中することがさらに抑制される。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the
また、第1の樹脂層10の下面13は半導体基板40の第1の面41に密着しているので、第1の樹脂層10は半導体基板40に対して伸縮することが抑制されている。その一方、第1の樹脂層10の側面12より外側において、第2の樹脂層20も半導体基板40の第1の面41に密着しているので、第2の樹脂層20も半導体基板40に対して伸縮することが抑制されている。従って、図1及び図2に示された実施形態によれば、第2の樹脂層20によって第1の樹脂層10に発生する応力そのものも低減できる。
Further, since the
また、図1及び図2に示された実施形態においては、電極42の上に、第1の樹脂層10が第1の開口15を有する場合に、第2の樹脂層20が第1の開口15の内側に第2の開口25を有し、第2の樹脂層20が第1の開口15の内側において電極42又は半導体基板40に密着している。これにより、第1の樹脂層10の第1の開口15の周囲においても、応力が発生することが抑制される。そして、第2の開口25の内側に電極42の上面が露出するので、電極42の上面から第2の樹脂層20の上の位置まで、再配置配線50を接続することができる。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, when the
なお、第3の樹脂層30の材料としては、第2の樹脂層20の材料とのミスマッチが小さいものを選ぶことが望ましい。ただし、第2の樹脂層20に応力が発生したとしても、第2の樹脂層20は第1の樹脂層10よりも厚いので、第2の樹脂層20の単位断面積当たりにかかる力はあまり大きくならない。このことから、第2の樹脂層20に破断部が生じる可能性は、第1の樹脂層10よりも低い。従って、第3の樹脂層30は、材料選択の自由度が比較的高い。
As a material for the
1、1a…半導体装置、10、10a…第1の樹脂層、11、11a…上面、12、12a…側面、13、13a…下面、15、15a…第1の開口、19a…破断部、20、20a…第2の樹脂層、25、25a…第2の開口、26a…開口、30、30a…第3の樹脂層、36…第3の開口、40、40a…半導体基板、41、41a…第1の面、42、42a…電極、43、43a…反対側の面、50、50a…再配置配線、60、60a…ハンダボール。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1の面に位置する少なくとも1つの能動素子と、
前記少なくとも1つの能動素子に電気的に接続され、前記第1の面に位置する少なくとも1つの電極と、
前記少なくとも1つの能動素子上に位置する第1の樹脂層と、
前記第1の樹脂層の上面及び前記第1の樹脂層の側面を覆い、前記第1の面に対する平面視における前記第1の樹脂層の外側の位置で前記第1の面に接している第2の樹脂層と、
を含み、
前記第1の樹脂層は、前記少なくとも1つの電極を囲う第1の開口を有し、
前記第2の樹脂層は、前記第1の開口の内側に位置する第2の開口を有し、前記第1の樹脂層の前記第1の開口側の側面及び前記少なくとも1つの電極の外縁を覆い、前記第1の開口の内側において前記半導体基板と密着している、半導体装置。 A semiconductor substrate having a first surface;
At least one active element located on the first surface;
At least one electrode electrically connected to the at least one active element and located on the first surface;
A first resin layer located on the at least one active element;
The first resin layer covers an upper surface of the first resin layer and a side surface of the first resin layer, and is in contact with the first surface at a position outside the first resin layer in a plan view with respect to the first surface . Two resin layers;
Only including,
The first resin layer has a first opening surrounding the at least one electrode;
The second resin layer has a second opening located inside the first opening, and has a side surface on the first opening side of the first resin layer and an outer edge of the at least one electrode. A semiconductor device which covers and is in close contact with the semiconductor substrate inside the first opening .
請求項1又は2に記載の半導体装置。 The second resin layer is thicker than the first resin layer.
The semiconductor device according to claim 1 .
請求項1乃至請求項3のいずれか一項記載の半導体装置。 The linear expansion coefficient of the second resin layer is different from the linear expansion coefficient of the first resin layer.
The semiconductor device of any one of claims 1 to claim 3.
前記再配置配線及び前記第2の樹脂層の一部を覆い、前記外部端子を囲むように位置し、前記第2の樹脂層の外縁の内側に位置する第3の樹脂層と、をさらに含み、
前記第3の樹脂層は、前記第2の樹脂層が露出するように形成された第3の開口を有する、請求項5記載の半導体装置。 An external terminal located on the relocation wiring;
A third resin layer that covers a part of the rearrangement wiring and the second resin layer, is positioned so as to surround the external terminal, and is located inside an outer edge of the second resin layer; ,
The semiconductor device according to claim 5, wherein the third resin layer has a third opening formed so that the second resin layer is exposed.
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