(57)【要約】      （修正有）【課題】温度変化に対する耐性が向上可能な半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、絶縁基板１３と、絶縁基板１３表面に形成された金属配線１４と、金属配線１４に接続された金属端子１５と、絶縁基板１３、金属配線１４を少なくとも覆うように形成された絶縁保護層１２と、金属配線１４と電気的に接続された半導体チップ１０とを備え、金属端子１５の外周部２２ｂの膜厚は、外周部２２ｂと金属端子１５の内周部２２ａの境界２３から径外方向に向かって次第に薄くなり、径外方向における外周部２２ｂの幅が、外周部２２ｂの膜厚よりも大きいことを特徴とする。【選択図】図２
2011211114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板表面に形成された金属配線と、
前記金属配線に接続された金属端子と、
前記絶縁基板、前記金属配線を少なくとも覆うように形成された絶縁保護層と、
前記金属配線と電気的に接続された半導体チップと
を備え、
前記金属端子の外周部の膜厚は、前記外周部と前記金属端子の内周部の境界から径外方向
に向かって次第に薄くなり、
前記径外方向における前記外周部の幅が、前記外周部の膜厚よりも大きい
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記金属端子外周部に、複数の段差を設け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】
前記金属端子を銅で形成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）構造を備える半導体装置
に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の例えばＢＧＡ構造を備える半導体装置として、基板の主面に半導体チップがダイ
スボンド層（接着層）を介して形成され、半導体チップと基板の主面の配線Ａがボンディ
ングワイヤで接続され、基板の裏面に配線Ｂとソルダーレジスト層が形成され、必要に応
じてハンダボールと配線Ｂが接合された半導体装置が知られている（例えば、特許文献１
参照。）。ここで、ハンダボールと配線Ｂの間にソルダーレジスト層は存在しない。
【０００３】
ソルダーレジスト層の温度変化に対する伸縮性は、配線Ａ，Ｂ（金属）の温度変化に対
する伸縮性よりも大きい。このため、例えば温度サイクルに対する耐性試験（温度サイク
ル試験）のために半導体装置に周期的な温度変化を加えると、ソルダーレジスト層と配線
Ｂの間に、伸縮性の差異により応力が生じる。その結果、例えばソルダーレジスト層から
配線Ｂに多方向の応力が加わる部分からソルダーレジスト層に亀裂が生じ、その亀裂が配
線Ａまで到達し、配線Ａを断線する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３６３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、温度変化に対する耐性が向上可能な半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の半導体装置は、絶縁基板と、前記絶縁基板表面に形成された金属配線
と、前記金属配線に接続された金属端子と、前記絶縁基板、前記金属配線を少なくとも覆
うように形成された絶縁保護層と、前記金属配線と電気的に接続された半導体チップとを
備え、前記金属端子の外周部の膜厚は、前記外周部と前記金属端子の内周部の境界から径
外方向に向かって次第に薄くなり、前記径外方向における前記外周部の幅が、前記外周部
の膜厚よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、温度変化に対する耐性が向上可能な半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態における半導体装置の裏面のＢＧＡ配列を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態における半導体装置の金属配線及び金属端子を示す平面図。
【図４】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程拡大断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態における半導体装置の金属配線及び金属端子を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。この説明に際し、全図
にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。また、図面の寸法比率は、図示の
比率に限定されるものではない。
【００１０】
（第１の実施形態）
［半導体装置の構成］
まず、本発明の第１の実施形態にかかる半導体装置の構成について、図１の平面図及び
図２の断面図を用いて説明する。なお、図１は、半導体装置裏面のＢＧＡ配列を示してい
る。
【００１１】
本実施形態における半導体装置は、図２に示すように、半導体チップ１０、接着層１１
を介して半導体チップ１０と接着される絶縁保護層１２、絶縁基板１３、後述するボンデ
ィングワイヤ１８などを介して半導体チップ１０と電気的に接続される金属配線１４、金
属配線１４に接続される金属端子１５、金属端子１５に接続される半田ボール１６、半導
体チップ１０などを保護する封止樹脂１７、ボンディングワイヤ１８を備える。
【００１２】
＜半導体チップ＞
図２に示すように、半導体チップ１０主面には、半導体チップ１０に形成された回路素
子（図示略）と電気的に接続された電極１９ａが設けられる。この電極１９ａは、後述す
る金属配線１４に接続された電極１９ｂとボンディングワイヤ１８を介して接続される。
【００１３】
また、図２に示すように、半導体チップ１０裏面（主面に対向する面）には、接着層１
１が形成される。
【００１４】
＜絶縁保護層＞
絶縁保護層１２は、絶縁基板１３を覆い隠し、絶縁基板１３を保護する機能を有する。
ここで、絶縁保護層１２として、絶縁性及び耐熱性を有する樹脂を用いる。例えば、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド、ベンゾシクロブテン、アクリル
、メタクリルなどのビニル、あるいはメタクリル基含有有機材料などの熱硬化性樹脂を用
いる。
【００１５】
図２に示すように、絶縁保護層１２は、絶縁基板１３、金属配線１４、及び金属端子１
５の一部を覆うよう形成される。ただし、金属端子１５と半田ボール１６との間には、絶
縁保護層１２は形成されず、金属端子１５と半田ボール１６が直接接続される。
【００１６】
＜金属配線、金属端子＞
次に、本実施形態の半導体装置における金属配線１４及び金属端子１５について、図２
及び図３の平面図を用いて説明する。なお、図２は、図３のＢ−Ｂ断面図である。
【００１７】
図２に示すように、金属配線１４は、絶縁基板１３表面に形成される。金属配線１４と
して、例えば銅を用いる。これにより、電気伝導性を向上できる。また、金属配線１４の
抵抗値を低減できる。
【００１８】
金属配線１４には、図３に示すように、絶縁基板１３の一面（半導体チップ１０側の絶
縁基板１３表面）と他面（一面と対向する面）を導通するための貫通孔２０が形成される
。図２及び図３に示すように、貫通孔２０は金属配線１４の筒状部分に形成される。
【００１９】
図２及び図３に示すように、金属端子１５は、例えば金属配線１４の端に形成される。
金属端子１５は金属配線１４と同素材であり、金属配線１４と一体的に円盤形状に形成さ
れる。説明の便宜上、金属配線１４と金属端子１５を図３に示すように左右の領域で区別
する。
【００２０】
図３に示すように、この金属端子１５は、内周部２２ａと外周部２２ｂを内外に領域で
区別される。図２に示すように、内周部２２ａの膜厚はほぼ一定であり、外周部２２ｂの
膜厚は、内周部２２ａと外周部２２ｂの境界２３から径外方向（例えば、図２のＸ方向正
の向き）に向かって次第に薄くなる。
【００２１】
ここで、金属端子１５の外周部２２ｂは、図３に示すように、金属端子１５が金属配線
１４と接着する部分近傍を除いて、形成される（図３の斜線部分）。
【００２２】
また、図２に示すように、金属端子１５の外周部２２ｂの幅（外周部２２ｂの径外方向
の幅）ｄは、外周部２２ｂの最大膜厚ｈよりも大きい。
【００２３】
また、図２に示すように、金属端子１５が絶縁保護層１２と接触する接触面のうち、内
周部２２ａと外周部２２ｂの境界２３は、例えばなだらかな弧状に形成されている。
【００２４】
金属端子１５の外周部２２ｂのうち絶縁保護膜１２と接触する接触面は、絶縁保護層１
２と金属端子１５間の応力の起点を低減するために、なだらかな傾斜になるよう形成され
る。
【００２５】
図２に示すように、金属端子１５の内周部２２ａの一部に半田ボール１６が形成される
。
【００２６】
［半導体装置の製造方法］
次に、本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法のうち、図２に示すよう
な絶縁保護膜１２、絶縁基板１３、金属配線１４、金属端子１５、半田ボール１６を形成
する工程について、図４の工程断面図を用いて説明する。なお、説明の便宜上、図３のＢ
−Ｂ断面と同じ部分での断面を用いて説明する。
【００２７】
まず、図４（ａ）に示すように、熱硬化性を有する例えばエポキシ樹脂に熱処理を施し
、絶縁基板３０を形成する。そして、この絶縁基板３０の表面に、無電解銅めっき又は電
解銅めっきを用いたセミアディティブ法によって、金属板３１ａ，３１ｂ（後に、金属配
線１４、金属端子１５の材料）を形成する。具体的には、プレス装置を用いて加圧成形す
ることにより、絶縁基板３０の表面に金属板３１ａ，３１ｂを一体化する。
【００２８】
図４（ｂ）に示すように、金属板３１ａ，３１ｂ表面にフォトレジスト（図示略）を塗
布し、リソグラフィ技術を用いて所望のパターンのフォトレジストを形成する。このフォ
トレジストを用いてドライエッチング（例えば、ＲＩＥ）を行い、所望のパターンの金属
板３１ｃ，３１ｄを形成する。図４（ｂ）に示すように、金属板３１ｃには、金属配線１
４ａ、金属端子１５ａが形成される。金属板３１ｄには、金属配線１４ｂが形成される。
【００２９】
図４（ｃ）に示すように、金型とプレス装置を用いて、金属端子１５ａの角部３２に対
して圧力をかけて、金属端子１５ａを径外方向に伸ばし、所望の内周部２２ｃと外周部２
２ｄを有する金属端子１５ｂを形成する。内周部２２ｃの膜厚は略一定であり、外周部２
２ｄの膜厚が、内周部２２ｃと外周部２２ｄの境界から径外方向に向かって次第に薄くな
るよう形成される。
【００３０】
次に、図４（ｄ）に示すように、絶縁基板３０の一面と他面とを導通する貫通孔３３を
形成する。貫通孔３３側面に例えば無電解銅メッキを形成することによって、絶縁基板３
０一面に形成された金属配線１４ａと、絶縁基板３０他面に形成された金属配線１４ｂを
電気的に接続する。
【００３１】
絶縁基板３０の一面と他面の金属配線１４ａ，１４ｂを導通させた後に、絶縁基板３０
、金属配線１４ａ，１４ｂ、金属端子１５ｂ、及び貫通孔３３表面に例えば感光性エポキ
シ樹脂を塗布して硬化する。金属端子１５ｂの一部が開口するよう所望のパターニングを
有するフォトレジスト（図示略）をマスクとして、感光性エポキシ樹脂にドライエッチン
グを行い、絶縁保護層１２を形成する。
【００３２】
この絶縁保護層１２の開口に半田ボール１６を形成し、半田ボール１６と反対の面に形
成された半導体チップ１０やボンディングワイヤ１８などを覆うように、封止樹脂１７を
形成し、半導体装置を形成する。
【００３３】
［第１の実施形態の効果］
以上より、温度変化に対する耐性が向上可能な半導体装置を提供できる。以下、具体的
に説明する。
【００３４】
本実施形態の半導体装置では、金属端子１５における外周部２２ｂの膜厚は、内周部２
２ａと外周部２２ｂの境界２３から径外方向に向かって次第に薄くなる。
【００３５】
また、金属端子１５が絶縁保護層１２と接触する接触面のうち、内周部２２ａと外周部
２２ｂの境界２３は、例えばなだらかな弧状に形成されている。このため、多方面の応力
が集中する起点が形成されにくく、絶縁保護層１２と金属端子１５の間に生じる応力を分
散できる。
【００３６】
その結果、絶縁保護層１２や金属配線１４などに亀裂が生じる可能性を低減できる。温
度変化に対する耐性が向上可能な半導体装置を提供できる。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態における半導体装置について図５の拡大断面図を参照し
て説明する。
【００３８】
第２の実施形態の半導体装置は、第１の実施形態の半導体装置に対して、金属端子１５
の外周部４０ｂに複数の段差を形成されている点で異なり、その他の構成部分については
、同一構成を有している。従って、以下の説明においては、第１の実施形態と同様の構成
部分については、詳細説明を省略し、異なる構成部分について説明する。
【００３９】
＜金属端子＞
図５に示すように、金属端子１５の外周部４０ｂに、複数の段差が形成される。この金
属端子１５における外周部４０ｂの膜厚は、内周部４０ａと外周部４０ｂの境界から径外
方向に向かって次第に薄くなる。ここで、金属端子１５における外周部４０ｂの範囲は、
第１の実施形態とは異なり、金属端子１５全体でもよい。図５に示すように、段差により
複数の角部４１が形成される。
【００４０】
［半導体装置の製造方法］
本実施形態における半導体装置の製造方法のうち、金属端子１５における外周部４０ｂ
の段差を形成する方法について説明する。
【００４１】
内周部４０ａと外周部４０ｂの境界から径外方向に向かって次第に金属端子１５の膜厚
が薄くなるように、照射条件を変化させて、金属端子１５の外周部４０ｂにレーザ光を照
射することにより、金属端子１５の外周部４０ｂに複数の段差を形成する。
【００４２】
［第２の実施形態の効果］
以上より、温度変化に対する耐性が向上可能な半導体装置を提供できる。
【００４３】
本実施形態では、金属端子１５の外周部４０ｂに複数の段差を形成し、外周部４０ｂの
膜厚は、内周部４０ａと外周部４０ｂの境界からから径外方向に向かって次第に薄くなる
。このため、複数の段差が形成されることで、絶縁保護層１２と金属端子１５の間に生じ
る応力の集中を分散できる。絶縁保護層１２や金属配線１４などに亀裂が生じる可能性を
低減できる。温度変化に対する耐性が向上可能な半導体装置を提供できる。
【００４４】
なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸
脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の
発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の
発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が
削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の
欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明とし
て抽出されうる。
【符号の説明】
【００４５】
１０…半導体チップ
１１…接着層
１２…絶縁保護層
１３  ３０…絶縁基板
１４…金属配線
１５…金属端子
１６…半田ボール
１７…封止樹脂
１８…ボンディングワイヤ
１９ａ  １９ｂ…電極
２０  ３２…貫通孔
２２ａ  ２２ｃ…内周部
２２ｂ  ２２ｄ…外周部
２３…境界部分
３１…金属板
４０ａ…内周部
４０ｂ…外周部
４１…角部
【図１】
2011211114.tif 000003
【図２】
2011211114.tif 000004
【図３】
2011211114.tif 000005
【図４】
2011211114.tif 000006
【図５】
2011211114.tif 000007