(57)【要約】【課題】  再配線上に他の電子部品を搭載し、かつ外部接続端子をＩＣチップに搭載した後の変形を抑制し、外部接続端子の高さ方向の低下を防止すると共に、横方向の広がりをも抑制し、隣接外部接続端子間隔を挟ピッチに形成でき、高機能で多ピンのウエハーレベルＣＳＰを実現し得る半導体装置、その製造方法を提供する。【解決手段】ＩＣチップ４上に形成された、第１の絶縁層７と、チップ電極パッド５に接続され、他端に外部接続端子搭載用電極６ａが形成された金属配線６と、外部接続端子搭載用電極６ａに搭載された電子部品２と、外部接続端子搭載用電極６ａの他の部分に搭載された導電体からなるハンダボール等の外部接続端子１と、外部接続端子搭載用電極６ａのうちの電子部品２との接続部を除く部分及び金属配線６を覆う第２の絶縁層８と、電子部品２、及び外部接続端子１の一部が露出するように封止した封止樹脂３とからなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップと、
上記ＩＣチップ上に形成された第１の絶縁層と、
上記第１の絶縁層上に設けられると共に、一端が上記ＩＣチップの電極に接続され、かつ他端に外部接続端子搭載用電極が形成された金属配線と、
上記外部接続端子搭載用電極の一部分の上に接続された電子部品と、
上記外部接続端子搭載用電極における他の部分の上に形成された導電体からなる外部接続端子と、
少なくとも、上記外部接続端子搭載用電極のうちの上記電子部品との接続部を除く部分、及び金属配線を覆う第２の絶縁層と、
少なくとも上記電子部品及び外部接続端子を、該外部接続端子の一部が露出するようにして封止した樹脂とからなっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記外部接続端子は、球状にて構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。
【請求項３】
前記外部接続端子の露出部分は、球状の導電体の一部を面で切除してできる円形をなし、かつ上記円形面は前記樹脂と連続する同一面となるよう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。
【請求項４】
前記外部接続端子は、銅、アルミニウム又はニッケルを主構成要素とする導電体からなっていることを特徴とする請求項１、２又は３半導体装置。
【請求項５】
前記外部接続端子の露出部分に、導電性の突起物がさらに形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記外部接続端子は、該外部接続端子の露出部分の一部又は全てが受け口となるように除かれていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記外部接続端子の受け口部分に、導電性の突起物がさらに形成されていることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記導電性の突起物は、スズを主成分とする金属合金からなっていることを特徴とする請求項５又は７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記電子部品は、少なくともキャパシタ、インダクタ又は抵抗のいずれかの機能を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記電子部品は、前記外部接続端子搭載用電極との一部分の接続に代えて、前記金属配線の一部分に相互接続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１１】
前記電子部品と前記ＩＣチップ上の第１の絶縁層との間に、電子部品固定用の耐熱樹脂が注入されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
上記ＩＣチップ上に第１の絶縁層を形成する工程と、
上記第１の絶縁層上に、一端を上記ＩＣチップの電極に接続し、かつ他端に外部接続端子搭載用電極を有する金属配線を形成する工程と、
少なくとも、上記外部接続端子搭載用電極のうちの電子部品との接続部を除く部分、及び金属配線の上に第２の絶縁層を形成する工程と、
上記第２の絶縁層に電子部品用開口及び外部接続端子用開口を形成して上記外部接続端子搭載用電極をそれぞれ露出させる工程と、
上記露出した外部接続端子搭載用電極に、上記電子部品用開口を通して電子部品を電気接続し、かつ外部接続端子用開口を通して導電体からなる外部接続端子を形成する工程と、
少なくとも上記電子部品及び外部接続端子を、該外部接続端子の一部が露出するようにして樹脂にて封止する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ（Integrated Circuit：半導体集積回路）チップ上に他のＩＣや受動部品等の電子部品が搭載されるパッケージの構造に関する技術で、小型で高機能・高信頼性を有する半導体装置、特にウエハーレベルＣＳＰ（Chip Size Package)に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話等の携帯ツールは、高機能化に伴って構成部品であるＩＣ（Integrated Circuit：半導体集積回路）パッケージにおいても高機能で小型軽量なものが求められている。そこで、ＩＣチップと同一のサイズになるように、ウエハー状態で多数のチップを一括してパッケージングできるウエハーレベルＣＳＰ（Chip Size Package)が考案されている。
【０００３】
代表的で簡素なウエハーレベルＣＳＰ１００の構造として、例えば、図９（ａ）（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１０４上に絶縁層１０７・１０８、再配線１０６、及び外部接続端子１０１を形成したものが考案・製品化されており、非特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、ＩＣチップに従属する受動部品等の電子部品を同一のＩＣパッケージに収納し、同等機能で小型化を図るばかりでなく、配線長による電気特性劣化を低減できる構造も考案されている。例えば、特許文献１では、図１０に示すように、半導体チップ２００のＩＣチップ電極２０１の一部に受動部品２０２を搭載し、ＩＣチップ電極２０１の他の部分には受動部品２０２と略等しい高さを持つ金属ポストであるビア２０３を形成し、このビア２０３上に外部接続端子であるハンダバンプ２０４を形成したフリップチップ型の半導体装置を提供する形態が示されている。
【特許文献１】特開２００２−２９９４９６号公報（平成１４年１０月１１日公開）
【特許文献２】特開２００４−７１７２４号公報（平成１６年０３月０４日公開）
【非特許文献１】雑誌「日経マイクロデバイス１９９８−８（８月１日号）の特集記事（Ｐ．４４〜Ｐ．５９）」（日経ＢＰ社発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のウエハーレベルＣＳＰ１００の場合、ＩＣチップ１０４のサイズ内で外部接続端子１０１を設けざるを得ず、また、受動部品２０２等の電子部品を設ける半導体チップ２００の場合も同様である。電子部品をＩＣチップ上に搭載することにより、従来、外付け電子部品とプリント回路基板とを該プリント回路基板上で接続するために必要としていた外部接続端子を削減することはできるものの、電子部品を設ける領域には外部接続端子を置くことはできなくなる。実質的には、ＩＣチップ上の単位面積当りの外部接続端子は、電子部品を取り付けることによって、密にせざるを得ない。
【０００６】
ここで、一般的に、外部接続端子として用いられているハンダボールの場合、加熱による溶融と冷却による凝固とによって接続される。その際、ハンダボールは、形状が偏平し、高さが低くなる代わりに水平方向に拡げられる。
【０００７】
したがって、外部接続端子を密な配置にする場合は相互の接触を回避するため、より小さなサイズのハンダボールを使用しなければならず、それに伴い、より低い外部接続端子となってしまう。ＩＣチップに搭載する電子部品はその性能上所定の高さのものを使わざるを得ないが、外部接続端子の高さが相対的に低くなると、プリント回路基板実装時に電子部品が基板と接触するばかりでなく、実装そのものが不能になることがある。
【０００８】
詳しくは、ハンダボールの高さは、パッケージの自重によって元の２／３程度に低くなるため、電子部品の高さよりも最低でも１．５倍以上の高さを必要とする。また、このような場合、ハンダは、高さ方向よりも横方向のサイズの方が大きな形状となるため、外部接続端子の間隔を隣接端子間でショートすることなく実装するためには電子部品の高さの２倍程度必要となる。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、再配線上に他の電子部品を搭載したウエハーレベルＣＳＰにおいて、外部接続端子をＩＣチップに搭載した後の変形を抑制し、外部接続端子の高さ方向の低下を防止するとともに、横方向の広がりをも抑制し、隣接外部接続端子間隔を挟ピッチに形成でき、高機能で多ピンのウエハーレベルＣＳＰを実現し得る半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、ＩＣチップと、上記ＩＣチップ上に形成された第１の絶縁層と、上記第１の絶縁層上に設けられると共に、一端が上記ＩＣチップの電極に接続され、かつ他端に外部接続端子搭載用電極が形成された金属配線と、上記外部接続端子搭載用電極の一部分の上に接続された電子部品と、上記外部接続端子搭載用電極における他の部分の上に形成された導電体からなる外部接続端子と、少なくとも、上記外部接続端子搭載用電極のうちの上記電子部品との接続部を除く部分、及び金属配線を覆う第２の絶縁層と、少なくとも上記電子部品及び外部接続端子を、該外部接続端子の一部が露出するようにして封止した樹脂とからなっていることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、上記ＩＣチップ上に第１の絶縁層を形成する工程と、上記第１の絶縁層上に、一端を上記ＩＣチップの電極に接続し、かつ他端に外部接続端子搭載用電極を有する金属配線を形成する工程と、少なくとも、上記外部接続端子搭載用電極のうちの電子部品との接続部を除く部分、及び金属配線の上に第２の絶縁層を形成する工程と、上記第２の絶縁層に電子部品用開口及び外部接続端子用開口を形成して上記外部接続端子搭載用電極をそれぞれ露出させる工程と、上記露出した外部接続端子搭載用電極に、上記電子部品用開口を通して電子部品を電気接続し、かつ外部接続端子用開口を通して導電体からなる外部接続端子を形成する工程と、
少なくとも上記電子部品及び外部接続端子を、該外部接続端子の一部が露出するようにして樹脂にて封止する工程とを含むことを特徴としている。
【００１２】
上記の発明によれば、ＩＣチップ上には、第１の絶縁層が形成され、さらにその上には一端が上記ＩＣチップの電極に接続され、かつ他端に外部接続端子搭載用電極が形成された金属配線が形成される。次いで、外部接続端子搭載用電極の一部分に上には電子部品が接続され、かつ外部接続端子搭載用電極における他の部分の上には導電体からなる例えばハンダボール等の外部接続端子が形成される。その後、外部接続端子搭載用電極のうちの電子部品との接続部を除く部分、及び金属配線に第２の絶縁層が形成される。さらに、電子部品及び外部接続端子は、該外部接続端子の一部が露出するようにして樹脂にて封止される。なお、第２の絶縁層及び樹脂は、ＩＣチップ上において全面に形成されていてもよい。
【００１３】
この結果、例えばハンダボール等の外部接続端子は、一部が露出するようにして樹脂にて封止されるので、この外部接続端子とプリント回路基板の電極とを実装用ハンダ材にて接続する場合において、外部接続端子が溶融して変形するのを防止できる。また、電子部品は樹脂にて封止された状態を保っているので、ＩＣチップをプリント回路基板に実装した後に、電子部品がプリント回路基板に接触することは無く、かつ脱落することもない。また、隣接外部接続端子間隔を挟ピッチに形成できる。
【００１４】
したがって、再配線上に他の電子部品を搭載したウエハーレベルＣＳＰにおいて、外部接続端子をＩＣチップに搭載した後の変形を抑制し、外部接続端子の高さ方向の低下を防止するとともに、横方向の広がりをも抑制し、隣接外部接続端子間隔を挟ピッチに形成でき、高機能で多ピンのウエハーレベルＣＳＰを実現し得る半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【００１５】
また、本発明の半導体装置は、上記記載の半導体装置において、前記外部接続端子は、球状にて構成されていることを特徴としている。
【００１６】
上記の発明によれば、外部接続端子は、球状にて構成されているので、ハンダボールを外部接続端子として使用することができる。
【００１７】
また、本発明の半導体装置は、上記記載の半導体装置において、前記外部接続端子の露出部分は、球状の導電体の一部を面で切除してできる円形をなし、かつ上記円形面は前記樹脂と連続する同一面となるように形成されていることを特徴としている。
【００１８】
上記の発明によれば、外部接続端子の露出部分は、球状の導電体の一部を面で切除してできる円形をなし、かつ円形面は前記樹脂と連続する同一面となるように形成されている。このため、外観上は一般的なＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）のＩＣパッケージと同等であり、実装高さをより低くする必要性がある場合に有効である。
【００１９】
また、本発明の半導体装置は、上記記載の半導体装置において、前記外部接続端子は、銅、アルミニウム又はニッケルを主構成要素とする導電体からなっていることを特徴としている。
【００２０】
上記の発明によれば、外部接続端子は、銅、アルミニウム又はニッケルを主構成要素とする導電体からなっているので、溶融が発生しても偏平が極めて小さい。
【００２１】
また、本発明の半導体装置は、上記記載の半導体装置において、前記外部接続端子の露出部分に、導電性の突起物がさらに形成されていることを特徴としている。
【００２２】
上記の発明によれば、外部接続端子の露出部分に、導電性の突起物がさらに形成されているので、実装用ハンダ材を使用しなくても、この導電性の突起物を溶融させることにより、プリント回路基板の電極と外部接続端子とを接続することができる。
【００２３】
また、本発明の半導体装置は、上記記載の半導体装置において、前記外部接続端子は、該外部接続端子の露出部分の一部又は全てが受け口となるように除かれていることを特徴としている。
【００２４】
上記の発明によれば、外部接続端子は、該外部接続端子の露出部分の一部又は全てが受け口となるように除かれている。したがって、受け口にすることにより、接続面積拡大による実装信頼性の向上を図ることができる。また、その受け口に、さらに外部接続端子等の突起物を設け易くなる。
【００２５】
また、本発明の半導体装置は、上記記載の半導体装置において、前記外部接続端子の受け口部分に、導電性の突起物がさらに形成されていることを特徴としている。
【００２６】
上記の発明によれば、外部接続端子の受け口部分に、導電性の突起物がさらに形成されているので、この導電性の突起物を、外部接続端子等の接合材として使用することができる。
【００２７】
また、本発明の半導体装置は、上記記載の半導体装置において、前記導電性の突起物は、スズを主成分とする金属合金からなっていることを特徴としている。
【００２８】
上記の発明によれば、導電性の突起物は、スズを主成分とする金属合金からなっているので、ハンダボールを外部接続端子とする一般的なＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）のＩＣパッケージと同等の実装を行うことができる。
【００２９】
また、本発明の半導体装置は、上記記載の半導体装置において、前記電子部品は、少なくともキャパシタ、インダクタ又は抵抗のいずれかの機能を有していることを特徴としている。
【００３０】
上記の発明によれば、電子部品として、少なくともキャパシタ、インダクタ又は抵抗を適用することができる。
【００３１】
また、本発明の半導体装置は、上記記載の半導体装置において、前記電子部品は、前記外部接続端子搭載用電極との一部分の接続に代えて、前記金属配線の一部分に相互接続されていることを特徴としている。
【００３２】
上記の発明によれば、電子部品を外部接続端子搭載用電極の一部分に接続するのではなく、金属配線の一部分に相互接続する。これにより、電子部品の搭載の自由度が広がる。
【００３３】
また、本発明の半導体装置は、上記記載の半導体装置において、前記電子部品と前記ＩＣチップ上の第１の絶縁層との間に、電子部品固定用の耐熱樹脂が注入されていることを特徴としている。
【００３４】
したがって、封止樹脂の形成後に、ＩＣチップと電子部品との間に未充填部分が発生してその部分に水分が貯蔵され、その結果、基板実装時の熱による体積膨張にて破裂することを防止することができる。
【発明の効果】
【００３５】
ウエハーレベルＣＳＰ型のＩＣパッケージでは、外部接続端子として一般的にハンダを使用するが、リフロー時のハンダ自身の溶融のためにパッケージの自重で偏平して高さが低下する。このため、単純な構造のウエハーレベルＣＳＰに電子部品を搭載する場合は、リフローによる溶融のためハンダボールの高さと電子部品との高さの差がなくなり、そのため、プリント回路基板への実装時にハンダボール部の接続不良を発生させる恐れがある。
【００３６】
本発明の構造では、高信頼性かつ高機能な電子部品内蔵型ＩＣパッケージが簡便な方法で作製される。つまり、リフロー時の熱で溶融しない金属球を外部接続端子又はその一部とすることによって、既存のボール搭載機で瞬時に配列させることができ、従来のようにメッキで金属ポストを形成する高価な方法を採用する必要がないため安価で製作することができる。
【００３７】
また、リフロー時の熱で溶融しない金属球を外部接続端子又はその一部とすることによって、電子部品を樹脂封止できるだけの高さを確保した上、より密な端子配列も可能となってＩＣチップと電子部品とを合体できる適用範囲を広めることができる。さらに、電子部品は樹脂の内部に安定した状態で納まっており、信頼性の高い部品内蔵型ＩＣパッケージを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明の一実施形態について図１ないし図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態における全ての図は、ＩＣ（Integrated Circuit：半導体集積回路）チップが個片化されたＩＣパッケージ状態を示す。ただし、製法上はＩＣチップが複数個形成された半導体ウエハーの状態で作成され、最後に個片化して個々のＩＣパッケージが完成することを予め断っておく。
【００３９】
本実施の形態の半導体装置としてのウエハーレベルＣＳＰ（Chip Size Package)１０は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、ＩＣチップ４上のチップ電極パッド５を除く部分に、第１の絶縁層７と、この第１の絶縁層７上に形成され、かつ上記チップ電極パッド５から電子部品２又は外部接続端子１に伸びる再配線としての金属配線６と、外部接続端子１の搭載部及び電子部品２の搭載部を除く部分に形成される第２の絶縁層８と、上記電子部品２と、外部接続端子１とを有している。上記電子部品２は、例えば、チップコンデンサ及びチップ抵抗等の受動部品からなっている。
【００４０】
上記構成のウエハーレベルＣＳＰ１０の製造方法を、図１（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。
【００４１】
まず、表面にチップ電極パッド５が設けられたＩＣチップ４の上に第１の絶縁層７を形成し、次いで、この第１の絶縁層７における上記チップ電極パッド５の領域を、該チップ電極パッド５と金属配線６とが接触できるようにするために開口する。上記第１の絶縁層７は、ＣＶＤ法で形成される厚さ０．５μｍ程度の酸化膜又は窒化膜と、さらにその上にフォトリソグラフィで形成される３〜５０μｍ程度のポリイミド、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）等の有機膜とからなっている。
【００４２】
次に、第１の絶縁層７の上に金属配線６をフォトリソグラフィと電解めっき法とで形成する。フォトリソグラフィは、めっきを行いたい部分に対して感光性レジストで開口パターンを設けるために行う。
【００４３】
めっきを行うときには、予め、スパッタリングによって形成された銅／チタン（Ｃｕ／Ｔｉ）、銅／クロム（Ｃｕ／Ｃｒ）、銅／チタンタングステン（Ｃｕ／ＴｉＷ）等のバリアメタル兼シード層からなる金属薄膜を形成し、その上にめっきする。その後、これら金属薄膜及び金属配線６の領域以外を化学的なエッチングで除去する。
【００４４】
上記金属配線６の主導体層である厚みは例えば３〜５０μｍであり、金属配線６の材質は例えば銅（Ｃｕ）、金／ニッケル／銅（Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ）等が挙げられる。
【００４５】
次に、上記金属配線６及び第１の絶縁層７の上に第２の絶縁層８を形成する。この第２の絶縁層８には、金属配線６における一部分である少なくとも外部接続端子１及び電子部品２を搭載する部分が露出するように開口を設ける必要がある。したがって、第２の絶縁層８は、材質としては先に挙げた有機膜等を使用し、かつ、金属配線６の形成と同様に、フォトリソグラフィで３〜５０μｍ程度の厚みに形成する。
【００４６】
外部接続端子１は銅（Ｃｕ）等の金属からなっており、金属片をプラズマ炎中に導入することによって、均質・均一な球形を得ることができる。なお、この技術は、例えば、特許文献２に開示されている。なお、外部接続端子１の表面にニッケル（Ｎｉ）やスズ銀（ＳｎＡｇ）系ハンダ等をメッキしても構わない。
【００４７】
また、外部接続端子１及び電子部品２を上記開口部に取り付ける方法として、スズ／銀／銅（Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ）系のハンダペーストを開口部に印刷しておき、加熱処理（リフロー）によるハンダの溶融・凝固にて行うことが可能である。
【００４８】
一方、電子部品２としては、例えば、キャパシタ（コンデンサ）、インダクタ（コイル）、レジスタンス（抵抗）の機能を有するものがある。同図（ａ）（ｂ）では、例えばコンデンサを描いている。
【００４９】
次に、これらを樹脂としての封止樹脂３にて被覆する。つまり、第１の絶縁層７、第２の絶縁層８、電子部品２、及び外部接続端子１を封止樹脂３にて被覆する。なお、外部接続端子１は一部を露出させる。
【００５０】
封止樹脂３は、モールド法や印刷法で形成されるが、材質はエポキシ系等の樹脂である。電子部品２として、例えば、サイズ０．４×０．２ｍｍのセラミックコンデンサ又はサイズ０．６×０．３ｍｍのセラミックコンデンサの場合は高さが０．２〜０．３ｍｍ（標準値）であり、この場合、外部接続端子１として直径０．４ｍｍ以上の金属球を使用することにより、電子部品２を封止しつつ外部接続端子１を露出させる封止樹脂３の形成が可能となる。
【００５１】
また、封止樹脂３は、モールド成型によって形成され、外金型内面にクッション材を取り付けることにより、外部接続端子１が露出するようになる。
【００５２】
これにより、図１（ａ）（ｂ）に示すように、ウエハーレベルＣＳＰ１０が完成する。
【００５３】
また、この電子部品内蔵型のウエハーレベルＣＳＰ１０をプリント回路基板１５に実装する場合には、図２に示すように、上記ウエハーレベルＣＳＰ１０の外部接続端子１をプリント回路基板１５に対向させ、プリント回路基板１５のベース１５ａ上に形成された接続パッド１５ｃと上記外部接続端子１とを実装用ハンダ材１６を介して接合する。なお、プリント回路基板１５のベース１５ａ上における、上記接続パッド１５ｃ以外の部分には、ソルダーレジスト１５ｂが設けられている。
【００５４】
上記ウエハーレベルＣＳＰ１０のプリント回路基板１５への実装は、従来のＩＣパッケージと同様にリフローによって行われ、電子部品２は封止樹脂３の内部に位置するため、リフロー時の加熱によるハンダ溶融が発生しても、位置を変えたり脱落したりすることはない。
【００５５】
なお、上記電子部品内蔵型のウエハーレベルＣＳＰ１０では、外部接続端子１の露出面が封止樹脂３から突出していたが、本発明においては、必ずしもこれに限らない。
【００５６】
例えば、図３に示すように、外部接続端子１の露出面が封止樹脂３から突出しておらず、同一連続面（平面）となっている電子部品内蔵型のウエハーレベルＣＳＰ２０とすることが可能である。
【００５７】
このウエハーレベルＣＳＰ２０は、図１（ｂ）に示す断面に対し、外部接続端子１の突出部分を切除することによって得られる。ただし、必ずしもこれに限らず、封止樹脂３を電子部品２のみならず外部接続端子１も完全に埋まるように形成しておき、封止樹脂３及び外部接続端子１の上面を研磨することによっても完成する。なお、この場合、封止樹脂３の形成は、モールド成型の方法以外に印刷法で行ってもよい。
【００５８】
また、本実施の形態においては、図４に示すように、図３で示した外部接続端子１の露出部分に、新たな外部接続端子３３を取り付けたウエハーレベルＣＳＰ３０とすることも可能である。本構造は、新たに設けた外部接続端子３３が、ＩＣチップ４と封止樹脂３との厚みの分だけ隔たりがあるので、実装信頼性に優れた構造となる。
【００５９】
すなわち、一般に、ＩＣチップ４と実装基板とは熱膨張係数が大きく異なる。例えば、ＩＣチップ４の熱膨張係数は３×１０-6／℃弱であり、実装基板の熱膨張係数は１５×１０-6／℃前後である。したがって、ＩＣチップ４と実装基板とは、温度変化により互いに水平方向に応力を受ける。この温度変化に対して、伸び縮みの程度が異なる材料に挟まれる外部接続端子３３へは変形させようとする力が働く。したがって、封止樹脂３の厚みを増すことによって、同じ水平方向の力に対して、距離を確保することにより、応力緩和効果がある。
【００６０】
さらに、図５及び図６に示すように、図３で示した外部接続端子１の露出部分を一部除去した構造のウエハーレベルＣＳＰ４０及びウエハーレベルＣＳＰ５０とすることも可能である。
【００６１】
上記ウエハーレベルＣＳＰ４０及びウエハーレベルＣＳＰ５０において、外部接続端子１を除去する方法としては、例えば、機械加工、特にドリルを用いて行うことができる。
【００６２】
例えば、図５に示すように、外部接続端子１の露出部分のみを加工した受け口としての切欠き４４とするというように、部分的に加工したものでよく、又は図６に示すように、封止樹脂３の部分も合わせ加工した切欠き５５としても構わない。
【００６３】
さらに、図７に示すように、図６で示した外部接続端子１の加工部分である切欠き５５に新たな外部接続端子６６を取り付けたウエハーレベルＣＳＰ６０とすることも可能である。なお、図示していないが、図５で示した外部接続端子１の加工部分である切欠き４４に、新たな外部接続端子６６を取り付けてもよい。これらは、新たに設けた外部接続端子６６の取り付け部分の接触面積を、図４で示した構造よりも大きくすることができ、さらなる実装信頼性の向上と全体の厚みを抑制することが可能となる。
【００６４】
上記新たに設けた外部接続端子６６は、例えばスズ銀銅（ＳｎＡｇＣｕ）系のハンダボールにて、該ハンダボールを取り付け部分に搭載した後、リフローによって形成したり、スズ銀銅（ＳｎＡｇＣｕ）系のハンダペーストを印刷後、リフローによって形成したりすることができる。
【００６５】
一方、図８に示すように、ＩＣチップ４と電子部品２との間に耐熱樹脂９を挿入した構造とすることも可能である。上記耐熱樹脂９は、いわゆるアンダーフィル材であって、ディスペンサーとノズルとによる樹脂注入の方法で行われるものであり、加熱によって硬化する。この耐熱樹脂９は、先に述べた封止樹脂３の形成後に、ＩＣチップ４と電子部品２との間に未充填部分が発生すると、その部分に水分が貯蔵され、基板実装時の熱による体積膨張で破裂することを予め防止するために設けている。なお、図８の構造は、図１（ｂ）に示す構造に、耐熱樹脂９を設けた様子となっているが、その他の構造、つまり図３〜図７に示すように、ウエハーレベルＣＳＰ１０〜６０に対して設けても構わない。また、図８において、耐熱樹脂９は、ＩＣチップ４と電子部品２との間のみに充填されているが、そのハンダ接続部を含め周辺部にも形成されていても構わない。
【００６６】
本実施の形態では、金属配線６等の再配線上に他の電子部品２を搭載したウエハーレベルＣＳＰにおいて、外部接続端子１の偏平が極めて小さい銅、ニッケル、アルミニウムを主成分とする金属球体を用いることにより、外部接続端子１をＩＣチップ４に搭載した後の変形を抑制し、外部接続端子１の高さ方向の低下を防止するとともに、横方向の広がりをも抑制する。したがって、隣接ボール間隔を挟ピッチに形成でき、高機能で多ピンのウエハーレベルＣＳＰを実現できる。また、本実施の形態では、電子部品２を樹脂封止しつつ外部接続端子１を封止樹脂３から露出させており、電子部品２が封止樹脂３で覆われていることから、プリント回路基板１５への実装後に電子部品２が脱落することはなく、高信頼性のＩＣパッケージを提供することが可能である。さらに、金属球は従来のハンダボールを搭載する装置をそのまま使用できる。
【００６７】
このように、本実施の形態の１０・２０・３０・４０・５０・６０では、ＩＣチップ４上には、第１の絶縁層７が形成され、さらにその上には一端がＩＣチップ４のチップ電極パッド５に接続され、かつ他端に外部接続端子搭載用電極６ａが形成された金属配線６が設けられる。次いで、外部接続端子搭載用電極６ａの一部分の上には電子部品２が接続され、かつ外部接続端子搭載用電極６ａにおける他の部分の上には導電体からなる例えばハンダボール等の外部接続端子１が接続される。その後、外部接続端子搭載用電極６ａのうちの電子部品２との接続部を除く部分と、金属配線６とに第２の絶縁層８が形成される。さらに、電子部品２及び外部接続端子１は、該外部接続端子１の一部が露出するようにして封止樹脂３にて封止される。なお、第２の絶縁層８及び封止樹脂３は、ＩＣチップ４上における全面を封止していてもよい。
【００６８】
この結果、例えばハンダボール等の外部接続端子１は、一部が露出するようにして封止樹脂３にて封止されるので、この外部接続端子１とプリント回路基板１５の接続パッド１５ｃとを実装用ハンダ材１６にて接続する場合において、外部接続端子１が溶融して変形するのを防止できる。また、電子部品２は封止樹脂３にて封止された状態を保っているので、ＩＣチップ４をプリント回路基板１５に実装した後に、電子部品２がプリント回路基板１５に接触することは無く、かつ脱落することもない。また、隣接外部接続端子間隔を挟ピッチに形成できる。
【００６９】
したがって、再配線上に他の電子部品２を搭載したウエハーレベルＣＳＰにおいて、外部接続端子１をＩＣチップ４に搭載した後の変形を抑制し、外部接続端子１の高さ方向の低下を防止するとともに、横方向の広がりをも抑制し、隣接外部接続端子間隔を挟ピッチに形成でき、高機能で多ピンのウエハーレベルＣＳＰ１０を実現し得る半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【００７０】
また、本実施の形態のウエハーレベルＣＳＰ１０では、外部接続端子１は、球状にて構成されているので、ハンダボールを外部接続端子１として使用することができる。
【００７１】
また、本実施の形態のウエハーレベルＣＳＰ２０では、外部接続端子１の露出部分は、球状の導電体の一部を面で切除してできる円形をなし、かつ円形面は封止樹脂３と連続する同一面となるように形成されている。このため、外観上は一般的なＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）のＩＣパッケージと同等であり、実装高さをより低くする必要性がある場合に有効である。
【００７２】
また、本実施の形態のウエハーレベルＣＳＰ１０・２０・３０・４０・５０・６０では、外部接続端子１は、銅、アルミニウム又はニッケルを主構成要素とする導電体からなっているので、溶融が発生しても偏平が極めて小さい。
【００７３】
また、本実施の形態のウエハーレベルＣＳＰ３０・６０では、外部接続端子１の露出部分に、導電性の突起物としての外部接続端子３３・６６がさらに形成されているので、実装用ハンダ材１６を使用しなくても、この導電性の外部接続端子３３・６６を溶融させることにより、プリント回路基板１５の接続パッド１５ｃと外部接続端子１とを接続することができる。
【００７４】
また、本実施の形態のウエハーレベルＣＳＰ４０・５０・６０では、外部接続端子１は、該外部接続端子１の露出部分の一部又は全てが受け口４４・５５となるように除かれている。したがって、受け口にすることにより、接続面積拡大による実装信頼性の向上を図ることができる。また、その受け口４４・５５に、さらに外部接続端子３３・６６等の突起物を設け易くなる。
【００７５】
また、本実施の形態のウエハーレベルＣＳＰ６０では、外部接続端子１の受け口４４・５５の部分に、導電性の突起物としての外部接続端子６６がさらに形成されているので、この導電性の外部接続端子６６を、外部接続端子等の接合材として使用することができる。
【００７６】
また、本実施の形態のウエハーレベルＣＳＰ６０では、導電性の外部接続端子６６は、スズを主成分とする金属合金からなっているので、ハンダボールを外部接続端子とする一般的なＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）のＩＣパッケージと同等の実装を行うことができる。
【００７７】
また、本実施の形態のウエハーレベルＣＳＰ１０・２０・３０・４０・５０・６０では電子部品２として、少なくともキャパシタ、インダクタ又は抵抗を適用することができる。
【００７８】
また、本実施の形態のウエハーレベルＣＳＰ１０・２０・３０・４０・５０・６０では、電子部品２を外部接続端子搭載用電極６ａの一部分に接続するのではなく、金属配線６の一部分に相互接続する。これにより、電子部品２の搭載の自由度が広がる。
【００７９】
また、本実施の形態のウエハーレベルＣＳＰ１０・２０・３０・４０・５０・６０では、電子部品２とＩＣチップ４上の第１の絶縁層７との間に、電子部品固定用の耐熱樹脂９が注入されている。
【００８０】
したがって、封止樹脂３の形成後に、ＩＣチップ４と電子部品２との間に未充填部分が発生してその部分に水分が貯蔵され、その結果、基板実装時の熱による体積膨張にて破裂することを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の半導体装置は、ＩＣ（Integrated Circuit：半導体集積回路）チップ上に他のＩＣや受動部品等の電子部品が搭載されるパッケージの構造に関する技術であり、小型で高機能・高信頼性を有する半導体装置、特にウエハーレベルＣＳＰ（Chip Size Package)に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】（ａ）は本発明における半導体装置の実施の一形態を示すものであり、ウエハーレベルＣＳＰを外部接続端子側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】上記ウエハーレベルＣＳＰを実装したプリント回路基板を示す断面図である。
【図３】封止樹脂と外部接続端子との表面を連続する同一面となるように形成したウエハーレベルＣＳＰを示す断面図である。
【図４】外部接続端子にさらに外部接続端子を設けたウエハーレベルＣＳＰを示す断面図である。
【図５】外部接続端子の一部に切欠きを形成したウエハーレベルＣＳＰを示す断面図である。
【図６】外部接続端子と封止樹脂の一部とに渡って切欠きを形成したウエハーレベルＣＳＰを示す断面図である。
【図７】上記外部接続端子の切欠きに外部接続端子を形成したウエハーレベルＣＳＰを示す断面図である。
【図８】電子部品の空隙に耐熱樹脂を注入したウエハーレベルＣＳＰを示す断面図である。
【図９】（ａ）は従来のウエハーレベルＣＳＰを示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】従来の他のウエハーレベルＣＳＰを示す断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１    外部接続端子
２    電子部品
３    封止樹脂（樹脂）
４    ＩＣチップ
５    チップ電極パッド（ＩＣチップの電極）
６    金属配線（再配線）
６ａ  外部接続端子搭載用電極
７    第１の絶縁層
８    第２の絶縁層
９    耐熱樹脂
１０    ウエハーレベルＣＳＰ（半導体装置）
１５    プリント回路基板
１５ｃ  接続パッド（プリント回路基板の電極）
１６    実装用ハンダ材
２０    ウエハーレベルＣＳＰ（半導体装置）
３０    ウエハーレベルＣＳＰ（半導体装置）
３３    第２の外部接続端子（導電性の突起物）
４０    ウエハーレベルＣＳＰ（半導体装置）
４４    切欠き（外部接続端子の加工部分）
５０    ウエハーレベルＣＳＰ（半導体装置）
５５    切欠き（外部接続端子の加工部分）
６０    ウエハーレベルＣＳＰ（半導体装置）
６６    第２の外部接続端子（導電性の突起物）
【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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