(57)【要約】  【課題】機能素子と外部接続端子との電気接続のための配線の引き回しを不要とすることができる半導体装置を提供する。  【解決手段】半導体チップ１の機能面１ａには、機能素子１１の直上の位置に、電極パッド４が設けられている。また、半導体チップ１の機能面１ａ上には、保護樹脂層３が積層されており、この保護樹脂層３上において、電極パッド４と対向する位置に、金属ボール６が配置されている。そして、電極パッド４と金属ボール６とが、保護樹脂層３をそれらの対向方向に貫通するポスト７を介して接続されている。【選択図】        図２
2006156937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能素子が作り込まれた機能面を有する半導体チップと、
この半導体チップの機能面上において、上記機能素子の直上の位置に設けられた電極パッドと、
上記半導体チップの機能面上に積層された保護樹脂層と、
この保護樹脂層上において、上記電極パッドと対向する位置に設けられた外部接続端子と、
上記保護樹脂層を上記電極パッドと上記外部接続端子との対向方向に貫通して設けられ、上記電極パッドと上記外部接続端子とを接続するためのポストとを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記ポストは、上記半導体チップの機能面と直交する方向に見たときのサイズが、上記電極パッドを当該方向に見たときのサイズよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
上記ポストは、上記半導体チップの機能面と直交する方向に見たときのサイズが、上記電極パッドを当該方向に見たときのサイズ以上であ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】
上記ポストは、銀、錫または金からなることを特徴とする、請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
上記電極パッドは、複数備えられ、格子状に配列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。
【請求項６】
上記半導体装置は、ＷＬ−ＣＳＰが適用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。
【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、とくに、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）が適用された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、半導体装置の高機能化・多機能化に伴って、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）の実用化が進んでいる。ＷＬ−ＣＳＰでは、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。
従来のＷＬ−ＣＳＰが適用された半導体装置は、図５に示すように、表面に機能素子１０１ａが作り込まれた半導体チップ１０１と、この半導体チップ１０１の表面上に積層された層間絶縁膜１０２と、この層間絶縁膜１０２上に配設された内部配線１０３と、層間絶縁膜１０２および内部配線１０３上に積層された表面保護膜１０４と、この表面保護膜１０４上に配設された再配線１０５と、表面保護膜１０４および再配線１０５上に積層された封止樹脂層１０６と、この封止樹脂層１０６上に配置された外部接続のための半田ボール１０７とを備えている。
【０００３】
層間絶縁膜１０２には、機能素子１０１ａの直上の位置に接続開口１０８が形成されており、この接続開口１０８を介して、内部配線１０３が機能素子１０１ａに接続されている。内部配線１０３は、層間絶縁膜１０２上を、接続開口１０８から半導体チップ１０１の周辺部に向けて延びて形成されている。そして、表面保護膜１０４には、周辺部において、内部配線１０３の一部を電極パッド１０９とするためのパッド開口１１０が形成されており、再配線１０５は、そのパッド開口１１０を介して内部配線１０３（電極パッド１０９）に接続されている。また、再配線１０５は、封止樹脂層１０６を挟んで半田ボール１０７と対向する位置まで延びて形成され、その先端部が、封止樹脂層１０６を貫通するポスト１１１を介して半田ボール１０７と接続されている。
【特許文献１】特開２００３−３１７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、従来のＷＬ−ＣＳＰの半導体装置では、機能素子１０１ａの形成位置から電極パッド１０９を経由して半田ボール１０７との対向位置に至る配線（内部配線１０３および再配線１０５）の引き回しが必要であり、その構成および製造工程が複雑であった。
そこで、この発明の目的は、機能素子と外部接続端子との電気接続のための配線の引き回しを不要とすることができる半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、機能素子が作り込まれた機能面を有する半導体チップと、この半導体チップの機能面上において、上記機能素子の直上の位置に設けられた電極パッドと、上記半導体チップの機能面上に積層された保護樹脂層と、この保護樹脂層上において、上記電極パッドと対向する位置に設けられた外部接続端子と、上記保護樹脂層を上記電極パッドと上記外部接続端子との対向方向に貫通して設けられ、上記電極パッドと上記外部接続端子とを接続するためのポストとを含むことを特徴とする半導体装置である。
【０００６】
この発明によれば、機能素子の直上に電極パッドが設けられ、保護樹脂層上において電極パッドと対向する位置に外部接続端子が配置されて、その電極パッドと外部接続端子とが、保護樹脂層をそれらの対向方向に貫通するポストを介して接続されている。そのため、機能素子と外部接続端子との電気接続のための再配線などの配線の引き回しを不要とすることができる。その結果、半導体装置の構成を簡素化することができるとともに、その製造工程を簡略化することができ、ひいては半導体装置のコストを低減することができる。また、機能素子（電極パッド）と外部接続端子との間の距離が短いので、素子特性（動作速度など）の向上を図ることができる。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、上記ポストは、上記半導体チップの機能面と直交する方向に見たときのサイズが、上記電極パッドを当該方向に見たときのサイズよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の半導体装置である。
この発明によれば、半導体チップの機能面と直交方向に見たときに、ポストが電極パッドよりも小さいサイズに形成されている。そのため、ポストの電極パッド側の端面全域を電極パッドに接合させることができ、ポストと電極パッドとの間に表面保護膜などが介在させることを防止することができる。その結果、この半導体装置が配線基板などに接合されたときに、外部接続端子およびポストに応力が加わっても、その応力によって表面保護膜などが破損されることを防止することができる。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、上記ポストは、上記半導体チップの機能面と直交する方向に見たときのサイズが、上記電極パッドを当該方向に見たときのサイズ以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置である。
この発明によれば、半導体チップの機能面と直交方向に見たときに、ポストが電極パッドとほぼ同じかそれよりも大きいサイズに形成されている。そのため、この半導体装置が配線基板などに接合されたときに、外部接続端子に応力が加わっても、その応力をポストで吸収することができ、電極パッドおよび機能素子が破損されることを防止することができる。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、上記ポストは、銀、錫または金からなることを特徴とする、請求項１記載の半導体装置である。
この発明によれば、銀、錫または金は、銅よりも延性が大きいため、銀、錫または金からなるポストは、銅からなるポストに比べて、応力を受けたときに変形しやすく、その変形によって応力を緩和することができる。よって、ポストが銅からなる場合に比べて、ポストの長さを短くすることができる。ポストが短ければ、ポストを形成するためのめっき時間を短縮することができる。そのうえ、ポストを形成する際に、液状レジストを用いることができるので、ポストをより簡単に形成することができる。また、半導体装置の厚さ（半導体チップの機能面と直交方向の厚さ）を薄くすることができる。
【００１０】
さらに、ポストが金からなる場合、金は非常に安定な元素であり、ポストと保護樹脂層との接着力（金と樹脂との結合力）は小さいので、半導体チップと保護樹脂層との間に熱膨張率の差によるずれが生じても、このずれによってポストと電極パッドとの間に作用する剪断応力を、ポストの変形によって吸収することができる。そのため、ポストと電極パッドとの電気的接続の破壊を防止することができる。
【００１１】
なお、請求項５に記載のように、上記電極パッドは、複数備えられ、格子状に配列されていてもよい。
また、請求項６に記載のように、上記半導体装置は、ＷＬ−ＣＳＰが適用された半導体装置であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、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平面図である。また、図２は、その半導体装置を図１に示す切断線Ａ−Ａで切断したときの簡略化された断面図である。
この半導体装置は、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）が適用された半導体装置であって、機能素子１１が作り込まれた機能面１ａを有する半導体チップ１と、半導体チップ１の機能面１ａ上に積層された表面保護膜２と、この表面保護膜２上に積層された保護樹脂層３とを備えている。
【００１３】
半導体チップ１の機能面１ａには、図３に示すように、複数の電極パッド４がほぼ等間隔で格子状に配列されている。各電極パッド４は、アルミニウムを用いて矩形板状に形成されており、半導体チップ１の機能面１ａに作り込まれた機能素子１１の直上の位置に配置されている。そして、表面保護膜２には、各電極パッド４に対して機能面１ａと直交方向に対向する位置に円形の開口５が形成されており、この開口５を介して、電極パッド４の中央部が表面保護膜２から露出している。
【００１４】
また、保護樹脂層３上には、電極パッド４に対して機能面１ａと直交方向に対向する位置に、配線基板などとの接続（外部接続）のための外部接続端子としての金属ボール６が配置されている。この金属ボール６は、半田などの金属材料を用いてボール状に形成されている。
そして、電極パッド４と金属ボール６との間には、銅からなる円柱状のポスト７が、保護樹脂層３を貫通して設けられている。このポスト７は、開口５の直径とほぼ等しい直径を有し、半導体チップ１の機能面１ａと直交方向に見たときのサイズが電極パッド４よりも小さく形成されている。そして、ポスト７は、その一端が金属ボール６に接続され、他端が開口５内に挿入されて電極パッド４に接続されている。
【００１５】
このように、機能素子１１の直上に電極パッド４が設けられ、保護樹脂層３上において電極パッド４と対向する位置に金属ボール６が配置されて、その電極パッド４と金属ボール６とが、保護樹脂層３をそれらの対向方向に貫通するポスト７を介して接続されている。そのため、機能素子１１と金属ボール６との電気接続のための内部配線や再配線などの配線の引き回しを不要とすることができる。その結果、この半導体装置の構成を簡素化することができるとともに、その製造工程を簡略化することができ、ひいては半導体装置のコストを低減することができる。さらに、機能素子１１（電極パッド４）と金属ボール６との間の距離が短いので、素子特性（動作速度など）の向上を図ることができる。
【００１６】
また、半導体チップ１の機能面１ａと直交方向に見たときに、ポスト７が電極パッド４よりも小さいサイズに形成されており、ポスト７と電極パッド４との間に表面保護膜２が介在されていないので、配線基板などに接合したときに、金属ボール６（ポスト７）に応力が加わっても、その応力によって表面保護膜２が破損されることを防止することができる。
【００１７】
なお、この実施形態では、ポスト７が銅からなるとしたが、ポスト７は、銅に限らず、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）または金（Ａｕ）を用いて形成してもよい。銀、錫または金からなるポスト７は、銅からなるポスト７に比べて、応力を受けたときに変形しやすく、その変形によって応力を緩和することができる。よって、銅でポスト７を形成する場合、ポスト７の長さ（高さ）が５０〜９０μｍ必要であるのに対し、銀、錫または金でポスト７を形成する場合、ポスト７の長さを２０μｍ程度にすることができる。ポスト７が短ければ、そのポスト７を形成するためのめっき時間を短縮することができる。そのうえ、ポスト７を形成する際に、液状レジストを用いることができるので、ポスト７をより簡単に形成することができる。また、半導体装置の厚さ（半導体チップ１の機能面１ａと直交方向の厚さ）を薄くすることができる。
【００１８】
さらに、ポスト７が金からなる場合、金は非常に安定な元素であり、ポスト７と保護樹脂層３との接着力（金と樹脂との結合力）は小さいので、半導体チップ１と保護樹脂層３との間に熱膨張率の差によるずれが生じても、このずれによってポスト７と電極パッド４との間に作用する剪断応力を、ポスト７の変形によって吸収することができる。そのため、ポスト７と電極パッド４との電気的接続の破壊を防止することができる。
【００１９】
図４は、この発明の他の実施形態に係る半導体装置の構成を簡略化して示す断面図である。なお、この図４において、図２に示す各部に相当する部分には、図２の場合と同一の参照符号を付している。また、以下では、上述の実施形態と相違する部分のみを説明し、上述の実施形態と同様の部分の説明は省略する。
上述の実施形態では、半導体チップ１の機能面１ａと直交方向に見たときに、ポスト７が電極パッド４よりも小さいサイズに形成されている構成を取り上げたが、この実施形態に係る半導体装置では、半導体チップ１の機能面１ａと直交方向に見たときに、ポスト７が電極パッド４よりも大きなサイズを有している。
【００２０】
この構成によれば、半導体チップ１の機能面１ａと直交方向に見たときに、ポスト７が電極パッド４よりも大きいサイズに形成されている。そのため、この半導体装置が配線基板などに接合されたときに、金属ボール６に応力が加わっても、その応力をポスト７で吸収することができ、電極パッド４および機能素子１１が破損されることを防止することができる。
【００２１】
なお、この実施形態では、半導体チップ１の機能面１ａと直交方向に見たときに、ポスト７が電極パッド４よりも大きいサイズに形成されているとしたが、半導体チップ１の機能面１ａと直交方向に見たときに、ポスト７と電極パッド４とがほぼ同じサイズであっても、上記したような効果を奏することができる。
以上、この発明の２つの実施形態を説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、電極パッド４、開口５およびポスト７の形状はとくに限定されず、電極パッド４が円形状に形成されていてもよいし、ポスト７が角柱状に形成されていてもよい。
【００２２】
また、電極パッド４は、たとえば、半導体チップ１の周縁に沿って四角枠状をなして、ほぼ等間隔を空けて整列するように配置されていてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【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簡略化して示す平面図である。
【図２】図１に示す半導体装置を切断線Ａ−Ａで切断したときの簡略化された断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置の半導体チップの機能面における電極パッドの配置例を示す図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る半導体装置の構成を簡略化して示す断面図である。
【図５】従来のＷＬ−ＣＳＰの半導体装置の構成を示す簡略化された断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      半導体チップ
１ａ    機能面
３      保護樹脂層
４      電極パッド
６      金属ボール
７      ポスト
１１    機能素子
【図１】
2006156937.tif 000003
【図２】
2006156937.tif 000004
【図３】
2006156937.tif 000005
【図４】
2006156937.tif 000006
【図５】
2006156937.tif 000007