JPH11224890A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】水分による腐食による導通不良や水分が蒸発す
ることにより起こる剥離（デラミネーション）不良を防
止すること、および、導電部とプリント基板の熱膨張係
数の違いにより導電部に応力が発生し、導電部の半導体
装置側端部が剥離することや、ボール自体が破壊される
ことを防止する。 【解決手段】半導体チップの電極２が設けられた主面の
みを絶縁性樹脂コートする絶縁性樹脂コート部５が設け
られた半導体装置であって、主面の外周に沿ってハーフ
カット部４が設けられており、絶縁性樹脂コート部はハ
ーフカット部を含む主面を絶縁性樹脂コートしているこ
と、および、導電部７は弾性樹脂部８を導電層１０で覆
った構造であり、導電層が半導体装置と外部の導通を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の構造
およびその製造方法に関し、特にチップサイズの半導体
装置に用いられる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】チップサイズの半導体装置は、ＦＣ（フ
リップチップ）や図５に示すような半導体装置が提案さ
れており、図５に示す半導体装置は、半導体チップ４１
の主面に形成された電極４２を除く領域に弾性樹脂層４
３が形成され、リード４４が電極４２と導電部４５を導
通するように形成され、導電部４５形成領域を除きポリ
イミド樹脂層４６が形成され、ポリイミド樹脂層４６の
上層に導電部４５形成用の半田レジスト４７が形成さ
れ、リード４４上に導電部４５が形成されている。

【０００３】また、このような構造の半導体装置は、生
産効率を高めるため複数の半導体チップが１枚のウェハ
ーに形成された状態で製造することが望まれている。

【０００４】その製造方法は、ウェハーに形成された半
導体チップ４１の主面に設けられた電極４２に接するよ
うにリード４４を取りつけ、半導体チップの主面を弾性
樹脂層で覆い、弾性樹脂層から露出させたリード４４の
導電部４５形成領域を除きポリイミド樹脂層４６を弾性
樹脂層の上層に形成し、ポリイミド樹脂層４６の上層に
導電部４５形成用の半田レジスト４７を形成し、リード
４４の導電部４５形成領域に導電部４６を形成し、ウェ
ハーから各半導体チップ４１を分離するダイシング工程
を行う製造方法が用いられている。

【０００５】また、導電部４６は、図５に示すようなボ
ールグリッド構造が用いられることが多く、導電部形成
領域に半田ボールを搭載し、リフローすることによりボ
ールグリッド構造が形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような半導体装置の構造では、半導体装置と樹脂層の
境界面から水分が侵入することがあり、水分が電極４２
やリード４４まで達してしまうと、水分による腐食によ
り導通不良を起こしたり、熱が加えられたときに水分が
蒸発して剥離（デラミネーション）不良を起こす原因と
なっていた。

【０００７】また、半導体装置をプリント基板に実装す
る際、外部導電部がプリント基板に接続されるが、プリ
ント基板と半導体素子の熱膨張係数は異なるため、熱が
発生した時、熱膨張係数の違いにより導電部に応力が発
生し、導電部の半導体装置側端部が剥離することや、ボ
ール自体が破壊されることがあった。

【０００８】また、ボールグリッド構造による導通部
は、導通部の高さを一定にするのが難しく、高さの差が
許容量を超えてしまうと接触不良が発生する問題があっ
た。

【０００９】本発明は、以上の問題を鑑みてなされたも
ので、破壊や接続不良などを起こさない半導体装置およ
び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、半導体チップの電極が設け
られた主面のみを絶縁性樹脂コートする絶縁性樹脂コー
ト部が設けられた半導体装置であって、主面の外周に沿
ってハーフカット部が設けられており、絶縁性樹脂コー
ト部はハーフカット部を含む主面を絶縁性樹脂コートし
ていることを特徴とする。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記ハーフカット部は、斜面状若し
くは湾曲状に形成されていることを特徴とする。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、導電部によ
り半導体装置と外部の導通を行う半導体装置であって、
導電部は弾性樹脂部を導電層で覆った構造であり、導電
層が半導体装置と外部の導通を行うことを特徴とする。

【００１３】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の発明において、弾性樹脂部は外部方向へ突出し、側
面が外部方向に向かって狭まるよう傾斜していることを
特徴とする。

【００１４】また、請求項５記載の発明は、外部方向へ
突出し、側面が外部方向に向かって狭まるよう傾斜して
いる弾性樹脂部を導電層で覆った構造の導電部により半
導体装置と外部の導通を行う半導体装置の製造方法であ
って、弾性樹脂部に感光性樹脂を用いることを特徴とす
る。

【００１５】また、請求項６記載の発明は、半導体チッ
プの電極が設けられた主面を被覆する第１の絶縁性樹脂
膜と、前記第１の絶縁性樹脂膜上に形成された導電パタ
ーンと、前記導電パターン上に形成されたランド状の導
電部と、前記導電パターンを被覆する第２の絶縁性樹脂
膜とを具備することを特徴とする。

【００１６】また、請求項７記載の発明は、ウェハー上
に第１の絶縁性樹脂膜を形成する第１の絶縁性樹脂膜形
成工程と、前記第１の絶縁性樹脂膜をパターニングし、
前記ウェハーに形成された半導体チップの電極部を露呈
させる電極露呈工程と、前記電極露呈工程によって露呈
された部分に導電パターンを形成する導電パターン形成
工程と、前記導電パターン上に第２の絶縁性樹脂膜を形
成する第２の絶縁性樹脂膜形成工程と、前記第２の絶縁
性樹脂膜をパターニングし、前記導電パターンを露呈さ
せる導電パターン露呈工程と、前記導電パターン露呈工
程によって露呈された部分にランド状の導電部を形成す
る導電部形成工程とを含むことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体装置お
よびその製造方法の一実施の形態を添付図面を参照して
詳細に説明する。

【００１８】本実施形態の半導体装置は、図１に示す通
り、半導体チップ１の主面が、アルミニウムで形成され
た電極パッド２の領域を除きシリコン窒化膜３で覆われ
ており、シリコン窒化膜３及びハーフカット部４がポリ
イミド樹脂５により覆われており、ポリイミド樹脂５の
上に銅材による導電パターン６が電極パッド２と導電部
７を結ぶように形成されており、導電部７以外をポリイ
ミド樹脂８によりコートした構成となっている。

【００１９】導電部７は、感光性樹脂部９が導電パター
ン６上に設けられており、感光性樹脂部９を覆うニッケ
ル層１０及び金フラッシュ層１１から成る導電層が導電
パターン６と接するように設けられている。

【００２０】感光性樹脂部９は、図示するように外部方
向へ突出し、側面が外部方向に向かって狭まるよう傾斜
しており、突出方向に直交する断面積が突出方向に向か
って小さくなる形状である。

【００２１】また、感光性樹脂部９の材質は、本実施形
態において、アクリル系の弾性率の高い感光性樹脂を使
用したが、感光性で弾性率が高ければポリイミド系やそ
の他の感光性樹脂および液状の感光性樹脂でもよいし、
さらには、導電、非導電に拘わらず、単なるペースト状
樹脂を印刷してもよい。

【００２２】本実施形態において、半導体装置と外部装
置との導通は、導電部７に設けられたニッケル層１０及
び金フラッシュ層１１から成る導電層によって行なわ
れ、半導体装置内において導電層は導電パターン６と接
触し、導電パターン６は電極パッド２と接触しており、
電極パッド２と導電層は、導電パターン６によって導通
されている。

【００２３】前記ハーフカット部４は、半導体チップ１
とポリイミド樹脂５の間から、水分が侵入Ｌしたとき、
水分が導電パターン６や電極パッド２まで侵入しないよ
うに設けられており、半導体チップ１の側面の約半分の
高さまで設けられている。

【００２４】本実施形態において、導電部７の感光性樹
脂部９は、導電パターン６上に形成したが、これは任意
であり、導電層が導電パターン６と接触していればよ
い。

【００２５】また、導電部７の感光性絶縁性樹脂膜９
は、外部方向へ突出し、側面が外部方向に向かって狭ま
るよう傾斜しており、突出方向に直交する断面積が突出
方向に向かって小さくなる形状に形成してあるが、これ
も任意であり、円柱状や角柱状若しくは角錐状に形成し
てもよい。

【００２６】また、導電層が、ニッケル層１０および金
フラッシュ層１１から構成されているが、銅層やハンダ
層等の他の金属層により形成してもよい。

【００２７】次に、本実施形態の半導体装置の製造方法
を説明する。

【００２８】本実施形態では、半導体チップ１がウェハ
ー２０上に複数形成された状態で作業を行うウェハープ
ロセスで半導体装置の製造を行う。

【００２９】図２はウェハープロセスで行う半導体装置
の製造方法の一部を示す図であり、本実施形態の半導体
装置の製造方法は、図２（Ａ）に示す通りテープ２１上
にウェハー２０を搭載し、図２（Ｂ）に示す通りウェハ
ー２０の各半導体チップ１間をハーフカットし、図２
（Ｃ）に示す通りハーフカット部４を含む主面上に感光
性液状ポリイミド樹脂２２を塗布し、図２（Ｄ）に示す
通り半導体チップ１の電極パッド２が設けられた領域を
感光および現像して樹脂２３を除去し、図２（Ｅ）に示
すようにウェハー２０の各半導体チップ１の電極パッド
２だけが露出し、他の領域はポリイミド樹脂５により覆
われた状態にする。

【００３０】なお、ポリイミド樹脂５もシリコン窒化膜
３（図２においては図示せず）も絶縁体であり、ポリイ
ミド樹脂の役割は応力緩和であり、シリコン窒化膜３を
設けずにポリイミド樹脂５のみを設けてもよい。

【００３１】図３は導電パターン６の形成工程等を示す
図であって、図３（Ａ）は図２（Ｅ）点線で囲んだ部分
を詳細に示した図であり、半導体チップ１の主面上に電
極パッド２およびシリコン窒化膜３およびポリイミド樹
脂５が形成されている。

【００３２】図３（Ａ）の状態の半導体チップ１の主面
にメタルスパッタリングを行い、図３（Ｂ）に示す通り
全面に銅層２４を形成し、銅層２４の導電パターン６と
なる領域をエッチングレジストで覆ってエッチングし、
エッチングレジストを除去することにより、図３（Ｃ）
に示すように導電パターン６領域以外の銅層２４を除去
し、導電パターン６を形成する。

【００３３】なお、本実施形態では上記のようなサブト
ラクディブ法により導電パターン６を形成したが、アデ
ィティブ法などの他の方法を用いてもよい。

【００３４】次に、図３（Ｄ）に示す通り、ウェハー２
０全体に導電パターン６を覆うように感光性液状ポリイ
ミド２５を塗布し、図３（Ｅ）に示す通り、導電パター
ン６の導電部７が形成される領域の感光性液状ポリイミ
ド樹脂２５を感光および現像し、導電部７が形成される
領域の樹脂を除去することにより、図３（Ｆ）に示すよ
うな導電パターン６の導電部形成領域２６以外の半導体
チップ１の主面がポリイミド樹脂８でコートされた状態
を形成する。

【００３５】図４は導電部７の形成工程を示す図であっ
て、図４（Ａ）は図３（Ｆ）点線部の拡大図であり、ポ
リイミド樹脂８の開口部に導電パターン６が露出された
状態を示している。

【００３６】導電部７の形成方法は、図４（Ｂ）に示す
ように全面に感光性ドライフィルム２７をラミネート
し、図４（Ｃ）に示すように弾性樹脂部９となる領域を
感光し、現像して不要な感光性ドライフィルム２７を除
去し、図４（Ｄ）に示すように導電部７の核となる感光
性樹脂部９を形成する。

【００３７】このとき、感光性ドライフィルム２７を感
光する光は、感光膜から感光性樹脂部となる領域に垂直
に照射されるが、照射された光は感光性ドライフィルム
２７内で拡散するため、半導体チップ１の方向に向かっ
て感光領域が大きくなり、感光部分の断面は図４（Ｄ）
に示すように台形状になり、感光性樹脂部９は側面が外
部方向に向かって狭まるよう傾斜した形状に形成され
る。

【００３８】次に、メタルスパッタリング及びニッケル
メッキにより図４（Ｅ）に示すようなニッケル層２８を
導電パターン６の導電部７形成領域を含む前面に形成
し、図４（Ｆ）に示す通り導電部７以外の領域のニッケ
ル層１０をエッチングして導電部７となるニッケル層１
０を形成し、ニッケル層１０を覆うように金フラッシュ
層１１を形成し、図４（Ｇ）に示すような導電部７を完
成させる。

【００３９】本実施形態の半導体装置を実装するとき
は、外部装置の実装用ランドにクリーム半田を形成し、
該クリーム半田上に半導体装置の導電部７を搭載した状
態でリフローすればよい。

【００４０】次に、図６および図７を使用して本発明の
第２の実施形態を説明する。

【００４１】図６は、本発明の第２の実施形態に係る半
導体装置の構造を示す断面図である。同図に示すよう
に、この第２の実施形態に係る半導体装置では、導電部
７がランド状に形成され、ハーフカット部４が斜面状に
形成される。ここで、同図に示す導電部７は、導電パタ
ーン６と接触する部分が銅層５０で形成されており、当
該銅層５０は、ポリイミド樹脂８から突出した状態とな
っている。この銅層５０の当該突出した部分には、必要
に応じてニッケルメッキ５１および金メッキ５２を施
し、マザーボード側の半田とのヌレ性が良好となるよう
に構成する。その他の構成は、図１に示す半導体装置と
同様である。

【００４２】続いて、上記のように構成される第２の実
施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。この第
２の実施形態に係る半導体装置は、前述した図１に示す
半導体装置とほぼ同様の工程で製造される。

【００４３】図１に示す半導体装置の製造工程と異なる
点は、図２（Ｂ）に示すハーフカット部の形成を図７に
示すように斜面状に行うことと、図４に示す導電部の形
成工程を以下のように行うことであり、その他は図１に
示す半導体装置と同じように製造される。

【００４４】このように、ハーフカット部４を斜面状で
形成すれば、感光性液状ポリイミド樹脂２２を塗布する
工程において、当該感光性液状ポリイミド樹脂２２とウ
ェハー２０との間に気泡が残留しにくくなる。このと
き、上記ハーフカット部４の斜面の傾斜角は、３０°〜
６０°とすることが好ましく、特に、当該傾斜角を４０
°としたときに最も気泡が残留しにくくなる。

【００４５】尚、上記実施形態では、ランド状に形成さ
れた導電部７がポリイミド樹脂８から突出した例を説明
したが、この導電部７は、ポリイミド樹脂８から突出せ
ず、ポリイミド樹脂の内部に形成されたものであっても
よい。

【００４６】第２の実施形態における導電部の形成工程
では、まず、同図（Ａ）に示す状態から、フォトリソグ
ラフィ等のパターニングにより、導電パターン６を露呈
し、その後、銅めっき処理により当該露呈した部分に銅
を堆積する。その後、当該堆積によって形成された銅層
の表面にＮｉ／Ａｕメッキを施し、図６に示す半導体装
置を得る。

【００４７】尚、上述したような斜面状のハーフカット
部は、図１に示す半導体装置にも適用可能であり、この
場合にはウェハーに形成するハーフカット部の形状を図
２（Ｂ）に示す形状に代えて図７に示す形状とする。

【００４８】また、上記斜面状のハーフカット部に代え
て、図８に示すような球面等の湾曲状のハーフカット部
を形成してもよい。

【００４９】また、上述した第２の実施形態では、ハー
フカット部を形成することを前提として説明したが、こ
のハーフカット部は必要に応じて設ければよく、ハーフ
カット部を具備しない半導体装置を形成する場合には、
図７に示すハーフカット形成工程を行わずに直接感光性
液状ポリイミド樹脂２２をウェハー２０上に塗布する。

【００５０】

【発明の効果】半発明の半導体装置によれば、半導体チ
ップの電極が設けられた主面のみを絶縁性樹脂コートす
る絶縁性樹脂コート部が設けられた半導体装置であっ
て、主面の外周に沿ってハーフカット部が設けられてお
り、絶縁性樹脂コート部はハーフカット部を含む主面を
絶縁性樹脂コートしているので、半導体チップと絶縁性
樹脂コート部の間から水分が侵入することがあっても、
半導体チップの電極付近まで水分が侵入しないため、水
分の侵入による影響を小さくすることができる。

【００５１】また、導電部弾性樹脂部を導電層で覆った
構造であり、導電層が半導体装置と外部の導通を行うこ
とにより、半導体装置をプリント基板に実装した後に、
熱が発生した時プリント基板と半導体素子の熱膨張係数
の差により導電部に応力が発生しても、弾性樹脂部が応
力を吸収するため、導電部の半導体装置側端部もしくは
プリント基板側端部が剥離することや、導電部が破壊さ
れることが防止できる。

【００５２】また、前記弾性樹脂部は外部方向へ突出
し、側面が外部方向に向かって狭まるよう傾斜した形状
に形成したことにより、熱発生時や半導体装置搬送時若
しくは半導体装置をプリント基板に搭載するとき等に生
じる横方向への強いせん断力を吸収することができ、導
電部の破壊をより防止することができ、また、実装時の
半田フィレットも適正に形成できる。

【００５３】また、外部方向へ突出し、側面が外部方向
に向かって狭まるよう傾斜した形状の弾性樹脂部を導電
層で覆った構造の導電部により半導体装置と外部の導通
を行う半導体装置の製造方法において、弾性樹脂部に感
光性樹脂を用いることにより、側面が外部方向に向かっ
て狭まるよう傾斜した形状の弾性樹脂部を容易に形成す
ることができる。

【００５４】また、ハーフカット部を斜面状に形成する
ことにより、感光性液状ポリイミド樹脂２２の塗布工程
で気泡が残留しにくくなる。

【００５５】また、第２の実施形態によれば、導電部７
がランド状で形成されるため、導電部の形成工程を簡略
化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における半導体装置を示す断
面図である。

【図２】本発明の実施形態における半導体装置の製造工
程を示す断面図である。

【図３】本発明の実施形態における半導体装置を製造工
程を示す断面図である。

【図４】本発明の実施形態における半導体装置を製造工
程を示す断面図である。

【図５】従来例を示す断面図である。

【図６】半発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構
造を示す断面図である。

【図７】半発明の第２の実施形態に係る半導体装置のハ
ーフカット形成工程を示す断面図である。

【図８】半発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構
造を示す断面図である。

【符号の説明】

１…半導体チップ、２…電極パッド、３…シリコン窒化
膜、４…ハーフカット部、５…ポリイミド樹脂、６…導
電パターン、７…導電部、８…ポリイミド樹脂、９…感
光性樹脂部、１０…ニッケル層、１１…金フラッシュ
層、２０…ウェハー、２１…テープ、２２…感光性液状
ポリイミド樹脂、２３…樹脂、２４…銅層、２５…感光
性液状ポリイミド樹脂、２６…導電部形成領域、２７…
感光性ドライフィルム、２８…ニッケル層、４１…半導
体チップ、４２…電極、４３…弾性樹脂層、４４…リー
ド、４５…導電部、４６…ポリイミド樹脂層、４７…半
田レジスト、５０…銅層、５１…ニッケルメッキ、５２
…金メッキ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップの電極が設けられた主面の
   みを絶縁性樹脂コートする絶縁性樹脂コート部が設けら
   れた半導体装置であって、 主面の外周に沿ってハーフカット部が設けられており、
   絶縁性樹脂コート部はハーフカット部を含む主面を絶縁
   性樹脂コートしていることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記ハーフカット部は、 斜面状若しくは湾曲状に形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 導電部により半導体装置と外部の導通を
   行う半導体装置であって、 導電部は弾性樹脂部を導電層で覆った構造であり、導電
   層が半導体装置と外部の導通を行うことを特徴とする半
   導体装置。
4. 【請求項４】 弾性樹脂部は外部方向へ突出し、側面が
   外部方向に向かって狭まるよう傾斜していることを特徴
   とする請求項３記載の半導体装置。
5. 【請求項５】外部方向へ突出し、側面が外部方向に向か
   って狭まるよう傾斜している弾性樹脂部を導電層で覆っ
   た構造の導電部により半導体装置と外部の導通を行う半
   導体装置の製造方法であって、 弾性樹脂部に感光性樹脂を用いることを特徴とする半導
   体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 半導体チップの電極が設けられた主面を
   被覆する第１の絶縁性樹脂膜と、 前記第１の絶縁性樹脂膜上に形成された導電パターン
   と、 前記導電パターン上に形成されたランド状の導電部と、 前記導電パターンを被覆する第２の絶縁性樹脂膜とを具
   備することを特徴とする半導体装置。
7. 【請求項７】 ウェハー上に第１の絶縁性樹脂膜を形成
   する第１の絶縁性樹脂膜形成工程と、 前記第１の絶縁性樹脂膜をパターニングし、前記ウェハ
   ーに形成された半導体チップの電極部を露呈させる電極
   露呈工程と、 前記電極露呈工程によって露呈された部分に導電パター
   ンを形成する導電パターン形成工程と、 前記導電パターン上に第２の絶縁性樹脂膜を形成する第
   ２の絶縁性樹脂膜形成工程と、 前記第２の絶縁性樹脂膜をパターニングし、前記導電パ
   ターンを露呈させる導電パターン露呈工程と、 前記導電パターン露呈工程によって露呈された部分にラ
   ンド状の導電部を形成する導電部形成工程とを含むこと
   を特徴とする半導体装置の製造方法。