(57)【要約】【課題】半導体装置に搭載された半導体チップにかかる応力を抑えて、半導体チップ内における膜の剥離やクラック等を防止する。【解決手段】半導体チップと、半導体チップの主面に形成された電極と、半導体チップを搭載する配線基板とを備える半導体装置において、例えば、配線基板の配線と、電極とを電気的に接続する再配線を設ける。この再配線としては、半導体チップと配線基板との間に生じる応力を緩和するようなものを使用する。【選択図】図１
2010161399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
主面に複数の電極パッドを有し、前記配線基板の第１面側に、前記複数の第１バンプ電極を介してフリップチップ搭載された半導体チップと、
前記半導体チップと前記配線基板の第１面との間に配置され、かつ、前記複数の第１バンプ電極を囲むように配置された封止樹脂と、
前記配線基板の第１面とは反対側の第２面に配置された複数の第２バンプ電極と、
前記半導体チップの前記主面とは反対側の裏面側に、放熱性樹脂を介して搭載されたヒートスプレッダと、を備え、
前記半導体チップは、層間絶縁膜としてLow-k膜を備え、
前記複数の電極パッドと、前記複数の第１バンプ電極とは、再配線により電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記再配線は、応力バッファ膜で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記再配線は、Ｎｉ層とＣｕ層との積層膜を含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置に関するものである。更に具体的には、フリップチップタイプの半導体チップを搭載した半導体装置として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体チップにおいては、半導体装置の小型化等に対応すべく、半導体チップの主面に、バンプと呼ばれる突起電極を設けたフリップチップタイプが使用されている。このようなチップを配線基板に搭載する場合には、主面に形成されたバンプを、半田溶融等により、配線基板の接続箇所に装着する。また、これらの半導体チップを実装するパッケージとしては、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）等の、表面実装型のパッケージが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、近年の半導体装置の高集積化等に伴い、ＲＣ遅延を低減すべく、層間絶縁膜としては誘電率の低い低誘電率膜（以下、Low-k膜と称する）の使用が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１０９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体チップの基板と、半導体チップを搭載する配線基板との線膨張係数は異なっており、一般には、配線基板の方が、線膨張係数が大きい場合が多い。従って、例えば、組み立て時やリフロー時、あるいは、半導体装置の使用時に、半導体装置が加熱された場合、配線基板の方が、半導体チップの基板よりも膨張率が大きい。また、フリップチップタイプの半導体チップは、バンプの半田溶融等により、直接的に配線基板に装着されているため、配線基板の大きな膨張により応力を受けることになる。
【０００６】
ところで、半導体チップ内において、層間絶縁膜として用いられるLow-k膜は、従来のＳｉＯ２等の層間絶縁膜に比して、膜自体の強度が弱い。このように、特に、膜強度の弱い膜が半導体チップに使用されている場合、上述のような応力により、半導体チップ内で、剥離やクラックが発生することが考えられる。
【０００７】
従って、この発明は、Low-k膜等の膜強度の弱い膜を使用しているような半導体チップを搭載した場合にも、膜強度の弱い部分における剥離やクラック等の発生を抑えることができるように改良した半導体装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の半導体装置は、
配線基板と、
主面に複数の電極パッドを有し、前記配線基板の第１面側に、前記複数の第１バンプ電極を介してフリップチップ搭載された半導体チップと、
前記半導体チップと前記配線基板の第１面との間に配置され、かつ、前記複数の第１バンプ電極を囲むように配置された封止樹脂と、
前記配線基板の第１面とは反対側の第２面に配置された複数の第２バンプ電極と、
前記半導体チップの前記主面とは反対側の裏面側に、放熱性樹脂を介して搭載されたヒートスプレッダと、を備え、
前記半導体チップは、層間絶縁膜としてLow-k膜を備え、
前記複数の電極パッドと、前記複数の第１バンプ電極とは、再配線により電気的に接続されているものである。
【０００９】
この発明の半導体装置において、前記再配線は、応力バッファ膜で構成されているものであってもよい。
【００１０】
またこの発明の半導体装置において、前記再配線は、Ｎｉ層とＣｕ層との積層膜を含むものであってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明においては、半導体チップと、配線基板、マザーボード、放熱板、あるいは、ヒートシンクとの線膨張係数の差によって、半導体チップ内にかかる応力を緩和することができる。従って、半導体チップ内に、例えば、Low-k膜等の、膜自体の強度の弱い膜にかかる応力を緩和することができる。従って、これらの膜におけるクラックや剥離の発生を抑えて、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１における半導体装置を説明するための断面模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１における半導体装置の一部を拡大した模式図である。
【図３】この発明の実施の形態２における半導体装置について説明するための断面模式図である。
【図４】この発明の実施の形態３における半導体装置について説明するための断面模式図である。
【図５】この発明の実施の形態３における半導体装置について説明するための上面模式図である。
【図６】この発明の実施の形態４における半導体装置を説明するための断面模式図である。
【図７】この発明の実施の形態５における半導体装置を説明するための断面模式図である。
【図８】この発明の実施の形態６における半導体装置を説明するための断面模式図である。
【図９】この発明の実施の形態７における半導体装置を説明するための断面模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態７における半導体装置の他の例を説明するための断面模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態８における半導体装置を説明するための断面模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態８における半導体チップのダイシング方法を説明するための模式図である。
【図１３】この発明の実施の形態８における半導体チップのダイシング方法を説明するための模式図である。
【図１４】この発明の実施の形態８における半導体チップのダイシング方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。また、この明細書において、フリップチップタイプの半導体チップにおいて、電極パッドが形成されている面を「主面」と称し、その反対側の面を「背面」と称することとする。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における半導体装置１００を説明するための断面模式図である。
図１に示すように、半導体装置１００は、フリップチップタイプの半導体チップ２を、ＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージに実装したものである。
【００１５】
半導体装置１００においては、半導体チップ２は、その膜中に、層間絶縁膜として、Low-k膜等の膜強度の弱い膜を使用しているものであってもよい。
【００１６】
半導体チップ２の主面には、電極パッド４が形成されている。電極パッド４は、アルミニウム（Ａｌ）等の金属で構成されている。電極パッド４上には、後述する構造を有する再配線部６が形成されている。再配線部６上には、インナーバンプ８が設けられている。即ち、従来の半導体チップにおいては、電極パッド４と、インナーバンプ８とが直接接続されているが、これに対して、半導体装置１００に搭載された半導体チップ２においては、電極パッド４と、インナーバンプ８との間に再配線部６が配置され、電極パッド４とインナーバンプ８とは、再配線部６により、電気的に接続されている。
【００１７】
インナーバンプ８は、配線基板１０の所定の配線（図示せず）に接続されている。配線基板１０には、パッケージからの引き出し用の電極１２が形成されている。即ち、電極１２と、インナーバンプ８と、再配線部６と、電極パッド４とは、必要箇所において電気的に接続されている。
【００１８】
このように、配線基板１０上に、半導体チップ２が搭載された状態で、半導体チップ２主面と、配線基板１０との隙間には、封止樹脂１４が充填され、半導体チップ２の素子面は、これにより、配線基板１０に封止されている。
【００１９】
配線基板１０の外周部には、スペーサ１６が配置され、スペーサ１６により間隔を置いて、半導体チップ２の背面に対向するようにして、ヒートスプレッダ１８が配置されている。ヒートスプレッダ１８と、半導体チップ２の背面との間には、放熱樹脂２０が充填されている。
【００２０】
図２は、半導体装置１００の再配線部６について説明するため、再配線部６付近を拡大した模式図である。以下、図２を用いて、再配線部６の構造、機能について説明する。
図２に示すように、電極パッド４には、再配線２４が接続されている。再配線２４は、Ｎｉ層２６とＣｕ層２８とを積層した材料により構成される。この再配線２４の一端は、断面が山状に突出した突出部３０となっており、他端は、この突出部３０から一続きにつながった平坦部３２となっている。そして、突出部３０は、電極パッド４に接続する。また、平坦部３２の、Ｃｕ層２８上部には、電極３４が設けられている。そして、電極３４は、インナーバンプ８に接続されている。また、半導体チップ２主面の電極パッド４と再配線２４とが接続され、電極３４と、インナーバンプ８とが接続された状態で、再配線２４は、応力バッファ膜３６により埋め込まれた状態となっている。ここで、応力バッファ膜３６は、例えば、ポリイミド材やＢＣＢからなる膜である。
【００２１】
このように形成された半導体装置１００において、配線基板の線膨張係数は、約２０ppm/K程度であり、半導体チップ２のＳｉ基板の線膨張係数が、約４ppm/Kである。従って、半導体装置１００の組み立て時やリフロー時等において、半導体装置１００が加熱された場合、配線基板１０と、Ｓｉ基板との膨張が異なり、配線基板１０の方が、大きく膨張することになる。
【００２２】
配線基板１０が、半導体チップ２よりも膨張した場合、従来の構造では、配線基板１０に接続されたインナーバンプ８により、半導体チップ２下面が直接、引っ張られる。この応力により、半導体チップ２内のLow-k膜等、膜の強度が弱いような部分において、剥離やクラックが生じる可能性が高い。
【００２３】
しかしながら、半導体装置１００においては、配線基板１０と半導体チップ２との間に、再配線部６が設けられている。この再配線部６の弾性力により、半導体チップにかかる応力が緩和される。以下、このような場合の再配線部６の機能について説明する。
【００２４】
例えば、配線基板１０側が、半導体チップ２よりも大きく膨張して、半導体チップ２を図面横方向に引っ張るような場合、Ｎｉ層２６とＣｕ層２８からなる再配線２４の、突出部３０が横方向に引っ張られて、突出部３０の断面における底辺を開くような方向に、あるいは閉じるような方向に変形する。そして、この変形が半導体チップ２にかかる応力を緩和させる。
【００２５】
また、この再配線２４を埋め込む応力バッファ膜３６は、ポリイミドやＢＣＢ等からなる膜であり、ひずみを吸収する。即ち、再配線２４の変形や、配線基板１０の膨張等に併せて、ある程度容易に変動し、半導体チップ２への応力を緩和する。
【００２６】
以上説明したように、半導体装置１００の半導体チップ２においては、電極パッド４とインナーバンプ８との間に、応力を緩和させる機能を有する再配線部６を配置する。これにより、電極パッド４とインナーバンプ８との間の接続は確保しつつも、配線基板１０が膨張により半導体チップ２を引っ張る力が、半導体チップ２に伝わるのを緩和することができる。従って、半導体チップ２にかかる応力は小さく抑えることができる。これにより、半導体チップ２内において、例えばLow-k膜等の比較的強度の弱い膜が使用されているような場合に、従来のパッケージやその実装方法をそのまま利用することができる。このようにしても、半導体チップ２内における膜の剥離やクラック等の発生を抑えることができるため、従来のパッケージや実装方法等を大きく変更することなく、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【００２７】
なお、この実施の形態１においては、再配線２４の配線材料として、Ｎｉ層２６と、Ｃｕ層２８とを積層した材料を用いる場合について説明した。これは、Ｎｉの強度やＣｕの強度、あるいは、加工のしやすさ等を考慮したものである。即ち、Ｎｉ層２６を設けることにより、ある程度、再配線２４を薄くすることができ、また、Ｃｕからの拡散を防止する。また、Ｃｕは、比較的強度が小さいため、これを再配線２４の一部に用いることにより、応力を緩和する弾性体としての機能をより効果的に発揮することができる。但し、この発明において再配線２４の材料は、Ｎｉ層２６とＣｕ層２８とを積層したものに限るものではない。例えば、再配線２４は、Ｎｉ層あるいはＣｕ層を単層で用いたものであっても良い。また、他の金属の単層のもの、あるいは積層したものであってもよい。但し、Ｎｉは、比較的強度の強いものであるため、ある程度薄く形成する必要がある。また、Ｃｕは、比較的強度の小さなものであるため、Ｎｉに比して厚いものであっても良い。また、Ｃｕは、拡散しやすいため、Ｃｕの拡散を小さく抑える必要がある部分においては、Ｎｉ等のバリアメタルとなる層と組み合わせて用いる必要がある。
【００２８】
また、実施の形態１においては、再配線２４を埋め込むようにして応力バッファ膜３６を用いる場合について説明した。この発明において、この応力バッファ膜は、この位置に配置された場合に、配線基板１０の膨張に応じて、比較的自由に変形しうる膜であればよい。例えば、このような膜としては、ポリイミド、ＢＣＢ膜等が考えられる。
【００２９】
また、実施の形態１においては、ＢＧＡパッケージを用いる場合について説明した。しかし、この発明は、ＢＧＡに限るものではなく、他のパッケージに実装する場合についても用いることができる。また、実施の形態１において説明した配線基板１０と半導体チップ２との線膨張係数は、１例であって、この発明を拘束するものではない。
【００３０】
なお、実施の形態１において、例えば、例えば、配線基板１０は、この発明の「配線基板」に該当する。また、例えば、半導体チップ２は、この発明の「半導体チップ」に該当し、電極パッド４は「電極パッド」に該当し、インナーバンプ８は「第１バンプ電極」に該当する。また、例えば、封止樹脂１４は、この発明の「封止樹脂」に該当し、電極１２は「第２バンプ電極」に該当し、放熱樹脂２０は「放熱性樹脂」に該当し、ヒートスプレッダ１８は「ヒートスプレッダ」に該当する。また、例えば、再配線２４は、この発明の「再配線」に該当する。また、例えば、応力バッファ膜３６は、この発明の「応力バッファ膜」に該当し、Ｎｉ層２６、Ｃｕ層２８は、それぞれこの発明の「Ｎｉ層」「Ｃｕ層」に該当する。
【００３１】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２における半導体装置２００について説明するための断面模式図である。
図３に示すように、半導体装置２００は、従来の半導体装置と同様に、半導体チップ２の主面にインナーバンプ８が配置され、インナーバンプ８が配線基板１０に接続された状態で、封止樹脂１４により封止されている。また、配線基板１０の外周部分には、スペーサ１６が取り付けられ、スペーサ１６により、半導体チップ２の背面と対向するようにして、ヒートスプレッダ１８が取り付けられている。
【００３２】
半導体装置２００においては、従来の半導体装置とは異なり、ヒートスプレッダ１８と、半導体チップ２の主面との間には、ゲル状の放熱樹脂４０が充填されている。ゲル状の放熱樹脂としては、具体的には、例えば、シリコーン系樹脂等がある。
【００３３】
ここで、ゲル状の放熱樹脂４０の機能について説明する。
ヒートスプレッダ１８は、一般に、Ｃｕ等で形成されている場合が多く、この場合、線膨張係数は、配線基板１０に近く、約２０ppm/Kとなる。これに対して、半導体チップ２の線膨張係数は、約４ppm/Kである。従って、半導体装置２００の組み立て時やリフロー時に、半導体装置２００が加熱された場合、半導体チップ２に比べて、ヒートスプレッダ１８は、大きく膨張することになる。
【００３４】
例えば、従来の放熱樹脂の場合、その弾性率は、一般に、数Mpa以上である。従って、ヒートスプレッダ１８が大きく膨張した場合、この膨張により生じる力が、大きく緩和されず、半導体チップ２に伝えられ、半導体チップ２に伝えられることになる。
【００３５】
一方、半導体装置２００において、ヒートスプレッダ１８と、半導体チップ２の主面との間に配置されたゲル状の放熱樹脂４０は、比較的自由に流動して変形する、弾性率が測定不可なレベルの材料である。従って、ヒートスプレッダ１８が大きく膨張した場合にも、その膨張によるヒートスプレッダ１８の変形に併せて、ゲル状の放熱樹脂４０が流動して変形する。このゲル状の放熱樹脂４０の変形により、ヒートスプレッダ１８の膨張により生じる力の、半導体チップ２への伝達が抑えられる。
【００３６】
以上説明したように、ヒートスプレッダ１８が、半導体チップ２に対して大きく膨張した場合にも、半導体チップ２にかかる応力は小さく抑えられる。従って、半導体チップ２内において、例えばLow-k膜等の比較的強度の弱い膜が使用されているような場合にも、ゲル状の放熱樹脂４０を用いることで、従来のパッケージやその実装方法をそのまま利用することができる。このようにしても、半導体チップ２内における膜の剥離やクラック等の発生を抑えることができるため、従来のパッケージや実装方法等を大きく変更することなく、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【００３７】
なお、ここでは、ゲル状の放熱樹脂４０を用いる場合について説明した。しかし、この発明においてはこれに限るものではなく、例えば、１Mpa以下の弾性率を有する放熱樹脂を用いたものであってもよい。このような樹脂も、ヒートスプレッダ１８の膨張に併せて、比較的自由に流動して変形することができるため、半導体チップ２にかかる応力を緩和することができる。具体的に、１Mpa以下の弾性率を有する放熱樹脂としては、例えばシリコーン系樹脂等が考えられる。
【００３８】
また、実施の形態２においては、従来の半導体装置の半導体チップ２の背面に、ゲル状の放熱樹脂４０等を充填する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、実施の形態１において説明したような半導体装置１００における放熱樹脂２０に代えて、実施の形態２において説明したゲル状の放熱樹脂４０あるいは、弾性率が１Mpa以下の放熱樹脂を用いたものであってもよい。このようにすることにより、配線基板１０の膨張により半導体チップ２にかかる応力の緩和と、ヒートスプレッダ１８の膨張により、半導体チップ２にかかる応力とを、同時に緩和することができる。
その他は、実施の形態１と同様であるから説明を省略する。
【００３９】
実施の形態３．
図４及び図５は、この発明の実施の形態３における半導体装置３００を説明するための模式図であり、図４は、図５におけるＡ−Ａ´方向の断面、図５は上面を表す。
半導体装置３００は、半導体チップ２は、その主面に設けられたインナーバンプ８が配線基板１０に接続された状態で、封止樹脂１４により封止されている。
【００４０】
半導体装置３００は、実施の形態２における半導体装置２００と類似するが、ヒートスプレッダ４２の形状において、半導体装置２００とは異なっている。具体的に、半導体装置２００のヒートスプレッダ１８が、スペーサ１６を介して接続されていたのに対して、ヒートスプレッダ４２は、スペーサとヒートスプレッダとが一体となった形となっている。即ち、図５を参照して、ヒートスプレッダ４２は、上面から見た場合、半導体チップ２の背面に対向する四角形の放熱面４４と、その放熱面４４の４角から、放射状に伸びる接合部４６とで構成されている。また、図４を参照して、ヒートスプレッダ４２は、断面から見た場合、放熱面４４が盛り上がり、接合部４６と、放熱面４４とに囲まれる空間とに、半導体チップ２を配置できるようになっている。
【００４１】
そして、この空間、即ち、放熱面４４の下方に半導体チップ２が配置された状態で、ヒートスプレッダ４２は、接合部４６の先端部において配線基板１０の４角に取り付けられている。また、半導体チップ２の上面と、ヒートスプレッダ４２の放熱面４４との間には、放熱樹脂２０が充填されている。
【００４２】
また、接合部４６の、放熱面４４と、配線基板１０との間に配置される部分、即ち、半導体装置３００においては側面に位置する部分に、放熱板を折り曲げることにより形成した支持部４８が板ばね状態となって配置されている。
【００４３】
実施の形態２において説明したように、ヒートスプレッダ４２は、一般には半導体チップ２よりも大きな線膨張係数を有する。従って、組み立て時やリフロー時に、ヒートスプレッダ４２が大きく膨張する場合が考えられる。しかし、半導体装置３００においては、ヒートスプレッダ４２が変形した場合、この変形に対して、支持部４８が伸縮する。この変形により、ヒートスプレッダ４２が半導体チップ２あるいは配線基板１０を引っ張る力を、緩和することができる。これにより、半導体チップ２内に伝達される応力を抑えることができ、半導体チップ２内の膜の強度が弱い部分におけるクラック等を抑えることができる。
【００４４】
なお、実施の形態３においては、従来の半導体装置のヒートスプレッダの形状を変更した場合について説明した。しかし、この発明は、これに限るものではなく、例えば、実施の形態１において説明した再配線部６を配置して半導体チップ２を搭載した配線基板１０に、実施の形態３のヒートスプレッダ４２を取り付けたものであってもよい。また、実施の形態３において、ヒートスプレッダ４２と半導体チップ２の間に充填した放熱樹脂２０に代えて、実施の形態２において説明したゲル状の放熱樹脂４０や、弾性率が、１MPa以下の放熱樹脂を用いたものであってもよい。また、実施の形態１のヒートスプレッダ１８を、実施の形態３のヒートスプレッダ４２とし、放熱面４４下方に、実施の形態２におけるゲル状の放熱樹脂４０等を充填したものであってもよい。このように、実施の形態１〜３を適宜組み合わせることにより、半導体チップへの応力を、より効果的に緩和することができ、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【００４５】
また、ヒートスプレッダ４２として、四角形の放熱面４４の４角から、放射線上に、配線基板１０の４角に向って伸びる接合部４６を有するものについて説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、接合部４６の部分を、配線基板１０の外周１周を取り囲む面状のものとし、この部分に弾性体を用いたものであってもよい。
また、接合部４６は、配線基板１０と放熱面４４との間の側面部において、斜めに配置されている場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、接合部４６の側面に配置される部分が、配線基板１０に対して垂直上方に配置されるように形成したものであってもよい。
【００４６】
また、ヒートスプレッダ接合部４６に配置する支持部４８としては、放熱板を折り曲げて形成した板バネを例示した。しかし、この発明は、これに限るものではなく、放熱面４４の熱膨張によって生じる力に対応して、ある程度伸縮できる材料で形成したものであれば、他の材料を用いたものであってもよい。
【００４７】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４における半導体装置４００を説明するための断面模式図である。
図６に示すように、半導体装置４００は、従来の半導体装置と類似するが、配線基板１０の構造において異なっている。
【００４８】
半導体装置４００における配線基板５０は、ビルトアップ層５２と、コア層５４と、更に、コア層５４下方のビルトアップ層５６とにより構成されている。コア層５４は、一般に、ガラスクロスを加えて剛性を高めたものを用いている。これに対して、実施の形態４の半導体装置４００においては、ビルトアップ層５２、５６内に、同様に、ガラスクロス５８を加える。この含有により、ビルトアップ層５２、５６と、コア層５４との剛性が、ほぼ同一になるようにする。
【００４９】
一般に、従来の配線基板１０のビルトアップ層の線膨張係数は、６０×１０−６程度である。これに対して、コア層５４の線膨張係数は、約１５×１０−６となっている。即ち、配線基板５０のようにガラスクロス５８を含有させることにより、配線基板５０においては、剛性が増加すると共に、線膨張係数が小さく抑えられる。従って、半導体チップ２との線膨張係数の差を小さく抑えることができるため、組み立て時やリフロー時において、半導体チップ２にかかる応力を小さくすることができる。また、配線基板５０の剛性が大きいため、半導体装置全体としても、反り等を低減することができるため、半導体チップ２にかかる力を抑えることができる。従って、半導体チップ２内の、特に強度の弱い膜においても、クラック等の発生を抑えることができ、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【００５０】
なお、実施の形態４においては、配線基板５０のみが従来の半導体装置と異なる場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、実施の形態４の配線基板５０に、実施の形態１において説明した再配線部６を有する半導体チップ２を搭載してもよい。また、放熱樹脂２０に代えて、実施の形態２のゲル状の放熱樹脂４０を用いてもよく、あるいは、スペーサ１６及びヒートスプレッダ１８に代えて、実施の形態３のヒートスプレッダ４２を用いたものであってもよい。また、必要に応じて、これらのうち２以上を適宜組み合わせて、実施の形態４の配線基板５０上に配置したものであってもよい。このようにすることにより、より半導体チップ２内での応力を抑えることができ、クラック等の発生を抑えた信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
その他は、実施の形態１〜３と同様であるから説明を省略する。
【００５１】
実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５における半導体装置５００を説明するための断面模式図である。
半導体装置５００において、半導体チップ２は、その主面に配置されたインナーバンプ８を配線基板１０の一面に接続した状態で、封止樹脂１４により封止されている。更に、半導体チップ２の背面に対向して、スペーサ１６を介して、ヒートスプレッダ１８が設置されている。
【００５２】
また、半導体装置５００においては、配線基板１０の、半導体チップ２が搭載されている面とは反対側の面に、ダミーチップ２ａが設けられている。ダミーチップ２ａは、半導体チップ２と同様に、ダミーバンプ８ａが配線基板１０上に接するように配置した状態で、封止樹脂１４ａにより、封止されている。
【００５３】
ここで、ダミーチップ２ａと、半導体チップ２との線膨張係数は、同一である。半導体装置５００においては、このように、ダミーチップ２ａを配置することにより、配線基板１０の両面に、線膨張率が同一のチップが配置された状態とすることができる。これにより、配線基板１０の膨張によって発生する引張り応力が、半導体チップ２にかかるのを抑えることができる。従って、半導体チップ２内に、強度の弱い膜を用いている場合にも、その膜の部分等において生じるクラック等の発生を抑えることができる。
【００５４】
なお、実施の形態５においては、ダミーチップ２ａを配置する場合について説明した。しかし、この発明においては、これに限るものではなく、実際に機能する半導体チップを配置するものであってもよい。この場合、両側に配置される半導体チップは、必ずしも同一である必要はないが、配線基板１０により発生する応力を緩和することを考慮すれば、両チップの線膨張率は、同一か、近いものである必要がある。
【００５５】
また、実施の形態５においては、従来と同様の半導体装置における配線基板１０の、半導体チップ２が配置されている面とは反対側の背面に、ダミーチップ２ａを配置したものについて説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、実施の形態１〜４において説明した半導体装置１００〜４００の背面に、ダミーチップ、または、実際に機能する半導体チップを配置したものであってもよい。また、ここで、背面に配置する半導体チップが、実施の形態１〜３において説明したものであってもよい。このようにすることにより、より効果的に半導体チップ２にかかる応力を低減し、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
その他は、実施の形態１〜４と同様であるから説明を省略する。
【００５６】
実施の形態６．
図８は、この発明の実施の形態６における半導体装置６００を説明するための断面模式図である。
図８に示すように、半導体装置６００は、半導体チップ２を配線基板１０に搭載して形成された半導体装置を、更に、マザーボード６０に実装したものである。また、半導体装置６００において、ヒートスプレッダ１８の上面には、ヒートシンク６２が配置されている。即ち、マザーボード６０とヒートシンク６２との間に、従来の半導体装置が配置された状態となっている。また、ヒートシンク６２は、ヒートシンク取付具６４により，マザーボード６０に取り付けられている。また、ヒートシンク取付具６４は、その一部に、バネ等の弾性体６６を有する。
【００５７】
以上のような構成により、半導体装置６００においては、例えば、組み立て時や半導体装置使用の過程において、ヒートシンク６２に反り返りが生じたような場合に、弾性体６６を伸縮させることとで対応し、ヒートシンク６２の反り返りにより生じる力を、弾性体６６の弾性力により緩和することができる。従って、ヒートシンク６２の反り返りにより生じる力が、半導体チップ２に伝わるのを抑えることができる。従って、半導体チップ２内において、強度の弱い膜が用いられている場合にも、クラック等を抑えることができ、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【００５８】
なお、実施の形態６においては、マザーボード６０に実装する半導体装置としては、従来のものを用いる場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、実施の形態１〜５において説明した、この発明の半導体装置１００〜５００を、マザーボード６０に実装し、弾性体６６を有するヒートシンク取付具６４を用いて、ヒートシンク６２を取り付けたものとしてもよい。これにより、より効果的に、半導体チップ２にかかる応力を緩和することができる。
【００５９】
また、この発明においては、弾性体６６としては、バネを例示したが。しかし、この発明は、これに限るものではなく、ヒートシンク６２の反り返りによって生じる力に対応して、ある程度伸縮できる材料で形成したものであればよい。
その他は、実施の形態１〜５と同様であるから説明を省略する。
【００６０】
実施の形態７．
図９は、この発明の実施の形態７における半導体装置７００を説明するための断面模式図である。
図９に示すように、半導体装置７００は、マザーボード６０の両面に、半導体装置１００Ａ、１００Ｂをそれぞれ実装した構造となっている。
ここでマザーボード６０に実装した半導体装置１００Ａ、１００Ｂは、共に、実施の形態１において説明した半導体装置１００と同様の構造を有するものである。
【００６１】
マザーボード６０の線膨張係数は、半導体装置１００Ａ、１００Ｂの線膨張係数に比して、大きい。従って、一面にのみ半導体装置が実装された場合、マザーボード６０がより収縮し、反り返ることが考えられる。この反り返りにより、実装された半導体装置、ひいては、半導体チップ内に応力が伝えられ、半導体チップの膜強度の弱い部分において、剥離等が生じることが考えられる。
【００６２】
しかし、この実施の形態７の半導体装置７００のように構成することにより、マザーボード６０は、半導体装置１００Ａ、１００Ｂに、両側から抑えられた状態となる。従って、マザーボード６０の反り返りを抑えることができ、マザーボード６０の反り返りによる、半導体チップ２への応力を緩和することができる。従って、半導体チップ２内の膜強度の薄い部分等においても、クラックや剥離等を抑えることができる。
【００６３】
図１０は、実施の形態７における他の半導体装置の例を説明するための断面模式図である。
図１０に示すように、マザーボード６０の背面には、半導体装置１００Ｂに代えて、ダミー配線基板６８を、ダミー電極７０を介して取り付けたような構造としたものであってもよい。このようにしても、マザーボード６０の反り返りにより生じる応力を抑えることができ、半導体チップ２内でのクラック等を抑え、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【００６４】
なお、実施の形態７においては、実施の形態１において説明した半導体装置１００をマザーボード６０の両側に実装する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、マザーボード６０の両側に、従来の半導体装置を実装するものであってもよい。また、図１０のように、その一方は、ダミー配線基板６８を用いてもよい。また、実施の形態２〜５において説明した半導体装置２００〜５００を両側に配置したものであってもよく、また、一方をダミー配線基板としたものであってもよい。但し、いずれの場合にも、両側に配置される半導体装置あるいは、配線基板が、同一あるいはそれに近い線膨張係数を有する必要がある。
【００６５】
また、実施の形態６において説明したように、マザーボード６０に、ヒートシンク６２を取り付けたものであっても良い。また、従来と同様の方法で、ヒートシンクを取り付けたものであっても良い。
その他は、実施の形態１〜６と同様であるから説明を省略する。
【００６６】
実施の形態８．
図１１は、実施の形態８における半導体装置８００を説明するための断面模式図である。
実施の形態８における半導体装置８００における半導体チップ２は、その主面及び側面が、封止樹脂８０により覆われた構造となっている。この構造により、半導体チップ２のダイシングにおいて、半導体チップ２内において用いられる吸湿に弱いLow-k膜等を保護することができる。
【００６７】
図１２〜図１４は、実施の形態８におけるウェーハのダイシングにおける工程を説明するための模式図である。
以下、図１２〜図１４を用いて、ウェーハ８２をダイシングする際の工程について説明する。
【００６８】
まず図１２に示すように、ウェーハ８２の主面８４側に、ウェーハ８２の厚みの半分程度までの深さで止まるようにダイシングを行い、スクライブライン８６を形成する。次に、図１３に示すように、このスクライブライン８６内を埋め込んで、ウェーハ８２の主面８４全面に、封止樹脂８０を塗布する。この樹脂は、吸湿性の低いものを用いることが好ましい。次に、図１４に示すように、スクライブライン８６に沿って、ウェーハ８２のダイシングを行い、個々の半導体チップ２に分割する。
【００６９】
このようなダイシング方法を用いることにより、ダイシングにおける半導体チップ２に加わる応力を緩和することができ、半導体チップ２内におけるクラック等の発生を抑えることができる。
【００７０】
なお、実施の形態８においては、従来の半導体チップに代えて、封止樹脂８０で側面を保護した半導体装置を用いる場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、このダイシング技術を用いてダイシングした半導体チップを、実施の形態１〜７の半導体装置１００〜７００に搭載する半導体チップ２として用いてもよい。このようにすることにより、半導体チップ２における剥離やクラック等をより効果的に防止することができ、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
その他は実施の形態１〜７と同様であるから説明を省略する。
【符号の説明】
【００７１】
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００  半導体装置
１００Ａ、１００Ｂ  半導体装置
２  半導体チップ
２ａ  ダミーチップ
４  電極パッド
６  再配線部
８  インナーバンプ
８ａ  ダミーバンプ
１０  配線基板
１２  電極
１４、１４ａ  封止樹脂
１６  スペーサ
１８  ヒートスプレッダ
２０  放熱樹脂
２４  再配線
２６  Ｎｉ層
２８  Ｃｕ層
３０  突出部
３２  平坦部
３４  電極
３６  応力バッファ膜
４０  ゲル状放熱樹脂
４２  ヒートスプレッダ
４４  放熱面
４６  接合部
４８  支持部
５０  配線基板
５２、５６  ビルトアップ層
５４  コア層
５８  ガラスクロス
６０  マザーボード
６２  ヒートシンク
６４  ヒートシンク取付具
６６  弾性体
６８  ダミー配線基板
７０  ダミー電極
８０  封止樹脂
８２  ウェーハ
８４  主面
８６  スクライブライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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