(57)【要約】    【課題】封止樹脂層５の表面に配置される半田ボール７を支えるポスト６は、実装時に、半田ボール７の熱膨張による力を受け、内部応力が周囲に集中して、破壊され易い等の課題があった。    【解決手段】封止樹脂層５の表面に設けられる半田ボール７を支えるためのポスト６の直径φを、半田ボール７の直径Ｄの半分未満とする。また、ポストの上端部６１を封止樹脂層５から突出させる。    【効果】半田ボール７を支えるのに、直径φの小さなポスト６で支えることにより、いわゆる免震構造のポストを実現して、実装信頼性を向上させることができる。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
上記半導体チップの表面を覆う封止樹脂層と、
上記封止樹脂層を貫通して設けられ、封止樹脂層の表面側に設けられる外部電極としての金属ボールを支えるためのポストとを有し、
上記ポストは、上記金属ボールの直径に比べて半分未満の直径の柱状をしていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記ポストは、その一端側の、上記金属ボールと接合する部分が、上記封止樹脂層の表面から突出していることを特徴とする、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
上記封止樹脂層の表面には、上記ポストと接続された外部電極用の台座が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
上記半導体装置は、ＷＬ−ＣＳＰの半導体装置であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置に関し、特に、ＷＬ−ＣＳＰ（ウエハレベルチップスケールパッケージ： Wafer Level-Chip Scale Package 、または、ウエハレベルチップサイズパッケージ：Wafer Level-Chip Size Package)の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、半導体装置の小型化、高機能化および高性能化を可能にするＷＬ−ＣＳＰの実用化が進んでいる。ＷＬ−ＣＳＰは、ウエハ状態でパッケージング工程が完了され、ダイシングによって切り出された個々のチップサイズがパッケージサイズとなる。
ＷＬ−ＣＳＰの半導体装置は、図５に示すように、半導体チップ１０１の表面に絶縁層１０２が積層され、絶縁層１０２の一部に電極パッド１０３が表出している。そして、絶縁層１０２上には、再配線１０４が形成されており、この再配線１０４は、電極パッド１０３に接続されている。そして、絶縁層１０２および再配線１０４上には、エポキシ樹脂からなる封止樹脂層１０５が積層され、再配線１０４は、封止樹脂層１０５を貫通するポスト１０６を介して、封止樹脂層１０５の表面に配設された半田ボール１０７に接続されている。
【特許文献１】特開２００１−２９８１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このような半導体装置を実装する場合においては、半田ボール１０７が溶融して熱膨張するが、半田ボール１０７を支えるポスト１０６も、半田ボール１０７の熱の影響を受けて膨張し、ポスト１０６の周面部に応力が集中する。そして、ポスト１０６の直径が大きい場合、それに比例して熱膨張時に生じる応力が増し、実装時の信頼性を低下させるという課題が見つかった。
【０００４】
そこでこの発明は、実装時にポストに生じる応力を少なくし、実装信頼性が向上された半導体装置を提供することを主たる目的とする。
この発明は、また、実装時に外部接続用電極に生じる応力を、免震構造のポストが吸収して、実装信頼性の良い半導体装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、半導体チップ（１）と、上記半導体チップの表面を覆う封止樹脂層（５）と、上記封止樹脂層を貫通して設けられ、封止樹脂層の表面側に設けられる外部電極としての金属ボール（７）を支えるためのポスト（６）とを有し、上記ポストは、上記金属ボールの直径（Ｄ）に比べて半分未満の直径（φ）の柱状をしていることを特徴とする半導体装置である。
【０００６】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表わす。以下、この項において同じ。
この構成によれば、ポスト（６）は、金属ボールの直径に比べて半分未満の直径の柱状をしているので、実装時に金属ボールが熱膨張し、それに伴う力をポストが受けても、ポスト内に生じる応力は、ポストの直径が小さいために少なく、ポストが破損等することを防止できる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記ポスト（６）は、その一端側の、上記金属ボールと接合する部分（６１）が、上記封止樹脂層（５）の表面から突出していることを特徴とする、請求項１記載の半導体装置である。
この構成によれば、金属ボールと接合するポストの一端部分（６１）は、封止樹脂層の表面から突出している。よって、金属ボールとの接合面積を大きくでき、たとえ直径の小さなポストであっても、金属ボールと良好に接合し得る。
【０００８】
請求項３記載の発明は、上記封止樹脂層（５）の表面には、上記ポストと接続された外部電極用の台座（８）が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の半導体装置である。
この構成によれば、ポストの一端には外部電極用の台座（８）が接続されているので、外部電極をより安定して配置することができる。つまり、外部電極は台座（８）の上に接合されるので、台座の面積を外部電極の面積とほぼ同等にすれば、外部電極を安定して配置することができる。しかも、台座（８）は、直径の小さなポスト（６）で支えられており、直径の小さなポストによる免震構造が保たれている。
【０００９】
請求項４記載の発明は、上記半導体装置は、ＷＬ−ＣＳＰの半導体装置であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置である。
この構成のように、この発明は、ＷＬ−ＣＳＰの半導体装置にとって好適な構成である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下には、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。この半導体装置は、たとえばシリコンで形成された半導体チップ１と、半導体チップ１の表面（機能素子が形成されている側の面）に積層された絶縁層２と、絶縁層２から表出するように、半導体チップ１の表面に配置された表面電極としての電極パッド３と、絶縁層２の上に形成され、電極パッド３と電気的に接続されている再配線４と、再配線４および絶縁層２を覆うように積層された封止樹脂層５と、封止樹脂層５を上下方向に貫通するように設けられたポスト６と、封止樹脂層５の表面であって、ポスト６の上に配置された外部電極としてのたとえば半田ボール７とを備えている。
【００１１】
なお、図１では省略されているが、半導体チップ１の表面がパッシベーション膜（表面保護膜）で覆われ、その上に絶縁層２が積層された構成であってもよい。その場合、パッシベーション膜は、たとえば酸化シリコンまたは窒化シリコンにより形成することができ、半導体チップ１の表面全域を被覆するように形成するのが好ましい。
絶縁層２は、たとえば、ポリイミドからなる。電極パッド３は絶縁層２から表出しており、アルミニウムなどの金属により内部配線の一部を外部電極７と接続するために設けられたものである。
【００１２】
再配線４は、たとえば、銅などの金属材料を用いて形成され、絶縁層２の表面に沿って、封止樹脂層５を挟んで半田ボール７と対向する位置まで延びている。再配線４は、銅以外の金属としては、銀、金、錫またはこれらの合金により形成することもできる。
封止樹脂層５は、たとえば、エポキシ樹脂からなり、半導体チップ１の表面側を封止している。この封止樹脂層５は、絶縁層２および再配線４の表面側を覆い尽くし、その表面が平坦面に形成されている。
【００１３】
封止樹脂層５に立てられたポスト６は、円柱状をし、封止樹脂層５を上下に貫通して設けられている。この実施形態では、ポスト６は、再配線４の上に立てられており、当該ポスト６によって、再配線４と封止樹脂層５の表面に設けられた半田ボール７とが電気的に接続されている。
なお、半田ボール７は、図示しない配線基板などとの接続（外部接続）のための外部電極である。この外部電極は、半田に限らず、他の金属ボールであってもよい。
【００１４】
この実施形態の特徴は、封止樹脂層５を貫通して立てられたポスト６が、半田ボール７の直径Ｄとほぼ同等な直径をした従来構造のポストではなく、半田ボール７の直径Ｄに比べてその半分以下の直径φの円柱状をした、いわば細いポスト６とされていることである。このような細いポスト６にすると、ポスト６内に応力が生じたときに、その応力は周面部に集中するが、直径が細い分だけ生じる応力が小さくなり、ポスト６を免震構造とすることができる。この結果、実装時に半田ボール７が熱膨張する際の力がポスト６に加わり、ポスト６が破壊される等の虞れをなくすることができる。
【００１５】
より具体的に説明すると、半田ボール７の寸法は、通常、その直径Ｄが約３００μ程度である。そして、従来、この半田ボール７を支えるポストの直径は、２００〜２５０μ程度であった。これに対し、この実施形態では、ポスト６の直径φを、半田ボール７の直径Ｄの半分未満とした。上述の例では、半田ボール７の直径Ｄが３００μ程度であれば、ポスト６の直径φはφ＝１５０μ未満、たとえばφ＝１２０μ程度とした。
【００１６】
かかる構成により、ポスト６の耐応力特性を向上させることができ、実装信頼性を増すことができる。
この実施形態の他の特徴は、ポスト６の上端部６１、すなわち半田ボール７と接合される部分が、封止樹脂層５の表面から突出している点である。ポスト６の上端部６１を、封止樹脂層５の表面から突出させることにより、封止樹脂層５の表面に半田ボール７が配置されたときに、半田ボール７とポスト６の上端部６１との接合面積が広くなり、半田ボール７とポスト６との接合強度を向上させることができ、半田ボール７をしっかりと配置することができる。
【００１７】
図２は、この発明の他の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図２に示す半田装置が、図１に示す半導体装置と異なる点は、ポスト６が電極パッド３の上に立てられており、再配線４が省略された構成になっていることである。
この構成においても、ポスト６の直径φを半田ボール７の直径Ｄに比べてその半分未満とすることにより、かつ、ポスト６の上端部６１を封止樹脂層５の表面から突出させることにより、半田ボール７を良好にポスト６に接合させて配置させることができ、しかも、ポスト６の耐応力特性を向上させることができる。
【００１８】
図３は、この発明のさらに他の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図３の構成は、図１の構成に加えて、封止樹脂層５の表面に、半田ボール７を配置するための台座８が設けられている点である。台座８は、たとえば銅、ニッケルもしくは金、または、これらの合金等の金属材料で構成することができる。台座８は、半田ボール７を配置する位置に設けられており、ポスト６の上端と接続されている。かかる台座８を設けることにより、台座８によって半田ボール７をより確実にかつ強固に接合することができる。
【００１９】
図３の構成の場合、台座８が半田ボール７との接合に用いられるので、ポスト６の直径φは、図１の場合のポスト６と比べて、より小さな直径とすることができる。
すなわち、図３の構成では、ポスト６の直径φを、たとえばφ＝２０〜６０μ程度とすることができる。このように、より細いポスト６とすることにより、ポスト６内に生じる応力を小さくすることができ、ポスト６の免震構造を向上させることができる。
【００２０】
図４は、この発明のさらに他の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図４に示す構成は、図２に示す構成において、封止樹脂層５の表面に半田ボール７を配置するための台座８が設けられたものである。台座８は、図３の構成と同様、銅、ニッケルもしくは、金またはこれらの合金により構成されている。図４に示す構成も、図３に示す構成と同様、半田ボール７の取り付けを、より確実にすることができる。そして、半田ボール７の直径ＤがＤ＝３００μ程度であるなら、ポスト６の直径φを、たとえばφ＝２０〜６０μ程度とすることができる。
【００２１】
上述の実施形態では、この発明の特徴であるポスト６に関する部分を中心に説明したが、この発明は、ＷＬ−ＣＳＰの半導体装置に良好に適用することができる。また、ＷＬ−ＣＳＰの半導体装置以外であっても、実装基板に対して、半導体チップの表面を対向させて、半導体チップの裏面が露出した状態で実装（ベアチップ実装）される半導体装置に対しても適用することができる。
【００２２】
以上、この発明のいくつかの実施形態について説明したが、この発明は請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図３】この発明のさらに他の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図５】従来の半導体装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    半導体チップ
２    絶縁層
３    電極パッド
４    再配線
５    封止樹脂層
６    ポスト
７    半田ボール（外部電極）
８    台座
【図１】
2006287049.tif 000003
【図２】
2006287049.tif 000004
【図３】
2006287049.tif 000005
【図４】
2006287049.tif 000006
【図５】
2006287049.tif 000007