(57)【要約】【課題】  上面側に複数の柱状電極が設けられたシリコン基板を備えた半導体装置において、耐湿信頼性を向上する。【解決手段】  半導体構成体１のシリコン基板２、絶縁膜４および保護膜６の周側面および半導体構成体１の配線８を含む保護膜６の上面は封止膜１２で覆われ、半導体構成体１のシリコン基板１の下面およびその周囲に設けられた封止膜１２の下面は保護膜１４で覆われている。この場合、封止膜１２および保護膜１４は水分を通さないエポキシ系樹脂によって形成しているので、耐湿信頼性を向上することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面側に複数の柱状電極が設けられた半導体基板と、前記半導体基板の周側面および前記半導体基板上において前記柱状電極の周囲に設けられた耐湿性熱硬化性樹脂からなる封止膜と、前記半導体基板の下面および前記半導体基板の周側面に設けられた前記封止膜の下面に設けられた耐湿性熱硬化性樹脂からなる保護膜とを備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上面側に複数の柱状電極が設けられた半導体基板と、前記半導体基板の周側面および前記半導体基板上において前記柱状電極の周囲に設けられた耐湿性熱硬化性樹脂からなる封止膜と、前記半導体基板の下面および前記半導体基板の周側面に設けられた前記封止膜の下面に設けられた金属板とを備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発明において、前記耐湿性熱硬化性樹脂はエポキシ系樹脂であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の発明において、前記柱状電極上に半田ボールが設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項２に記載の発明において、前記半導体基板は、前記金属板の上面に設けられ接着層の上面中央部に固着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項２に記載の発明において、前記半導体基板は、その下面に設けられた接着層を介して前記金属板の上面中央部に固着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
ベース板上に耐湿性熱硬化性樹脂からなる保護膜を形成する工程と、
前記保護膜上に、各々が上面側に複数の柱状電極が設けられた複数の半導体基板を相互に離間させて配置する工程と、
前記半導体基板の周囲における前記保護膜上および前記半導体基板上において前記柱状電極の周囲に耐湿性熱硬化性樹脂からなる封止膜を形成する工程と、
前記ベース板を除去する工程と、
前記半導体基板間における前記封止膜を切断して複数個の半導体装置を得る工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
金属板上に、各々が上面側に複数の柱状電極を有する複数の半導体基板を相互に離間させて配置する工程と、
前記半導体基板の周囲における前記金属板上および前記半導体基板上において前記柱状電極の周囲に耐湿性熱硬化性樹脂からなる封止膜を形成する工程と、
前記半導体基板間における前記金属板および前記封止膜を切断して複数個の半導体装置を得る工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の発明において、前記耐湿性熱硬化性樹脂はエポキシ系樹脂であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の発明において、前記柱状電極上に半田ボールを形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の発明において、前記半導体基板を配置する工程は、前記半導体基板の下面を前記金属板の上面に設けられ接着層の上面に固着する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の発明において、前記半導体基板を配置する工程は、前記半導体基板の下面を該下面に設けられた接着層を介して前記金属板の上面に固着する工程である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】
この発明は半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置には、塵埃、湿気、機械的破損等の環境に対する保護効果を増大するために、上面側に配線および該配線の接続パッド部上面に設けられた柱状電極を有する半導体基板のほぼ全表面を保護膜で覆ったものがある。（例えば、特許文献１参照）。この場合、半導体基板の下面には第１の保護膜が設けられている。第１の保護膜を含む半導体基板の上面および周側面には第２の保護膜が設けられている。第２の保護膜の上面には配線が設けられ、配線の接続パッド部上面には柱状電極が設けられている。配線を含む第２の保護膜の上面には第３の保護膜がその上面が柱状電極の上面と面一となるように設けられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３３２６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の半導体装置では、第１の保護膜を含む半導体基板の上面および周側面に設けられた第２の保護膜の上面に第３の保護膜を設けているので、第２の保護膜の周側面が露出されている。この露出された第２の保護膜をポリイミド系樹脂によって形成すると（特許文献１の第１９段落参照）、ポリイミド系樹脂が吸湿性を有するため、耐湿信頼性が低下するという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は、耐湿信頼性を向上することができる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明に係る半導体装置は、上面側に複数の柱状電極が設けられた半導体基板と、前記半導体基板の周側面および前記半導体基板上において前記柱状電極の周囲に設けられた耐湿性熱硬化性樹脂からなる封止膜と、前記半導体基板の下面および前記半導体基板の周側面に設けられた前記封止膜の下面に設けられた耐湿性熱硬化性樹脂からなる保護膜とを備えていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明に係る半導体装置は、上面側に複数の柱状電極が設けられた半導体基板と、前記半導体基板の周側面および前記半導体基板上において前記柱状電極の周囲に設けられた耐湿性熱硬化性樹脂からなる封止膜と、前記半導体基板の下面および前記半導体基板の周側面に設けられた前記封止膜の下面に設けられた金属板とを備えていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記耐湿性熱硬化性樹脂はエポキシ系樹脂であることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記柱状電極上に半田ボールが設けられていることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明に係る半導体装置は、請求項２に記載の発明において、前記半導体基板は、前記金属板の上面に設けられ接着層の上面中央部に固着されていることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明に係る半導体装置は、請求項２に記載の発明において、前記半導体基板は、その下面に設けられた接着層を介して前記金属板の上面中央部に固着されていることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、ベース板上に耐湿性熱硬化性樹脂からなる保護膜を形成する工程と、前記保護膜上に、各々が上面側に複数の柱状電極が設けられた複数の半導体基板を相互に離間させて配置する工程と、前記半導体基板の周囲における前記保護膜上および前記半導体基板上において前記柱状電極の周囲に耐湿性熱硬化性樹脂からなる封止膜を形成する工程と、前記ベース板を除去する工程と、前記半導体基板間における前記封止膜を切断して複数個の半導体装置を得る工程と、を有することを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、金属板上に、各々が上面側に複数の柱状電極を有する複数の半導体基板を相互に離間させて配置する工程と、前記半導体基板の周囲における前記金属板上および前記半導体基板上において前記柱状電極の周囲に耐湿性熱硬化性樹脂からなる封止膜を形成する工程と、前記半導体基板間における前記金属板および前記封止膜を切断して複数個の半導体装置を得る工程と、を有することを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項７または８に記載の発明において、前記耐湿性熱硬化性樹脂はエポキシ系樹脂であることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項７または８に記載の発明において、前記柱状電極上に半田ボールを形成する工程を有することを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項８に記載の発明において、前記半導体基板を配置する工程は、前記半導体基板の下面を前記金属板の上面に設けられ接着層の上面に固着する工程であることを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項８に記載の発明において、前記半導体基板を配置する工程は、前記半導体基板の下面を該下面に設けられた接着層を介して前記金属板の上面に固着する工程であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、半導体基板の周側面および半導体基板上において柱状電極の周囲に耐湿性熱硬化性樹脂からなる封止膜を設け、半導体基板の下面および半導体基板の周側面に設けられた封止膜の下面に耐湿性熱硬化性樹脂からなる保護膜または金属板を設けることにより、耐湿信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置は平面方形状の半導体構成体１を備えている。半導体構成体１は、次に詳述するが、図３を参照して説明すると、シリコン基板（半導体基板）２、接続パッド３、絶縁膜４、保護膜６、配線８および柱状電極１１により構成されている。
【０００９】
すなわち、半導体構成体１は平面方形状のシリコン基板２を備えている。シリコン基板２の上面には所定の機能の集積回路（図示せず）が設けられ、上面周辺部にはアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド３が集積回路に接続されて設けられている。接続パッド３の中央部を除くシリコン基板２の上面には酸化シリコン等からなる絶縁膜４が設けられ、接続パッド３の中央部は絶縁膜４に設けられた開口部５を介して露出されている。
【００１０】
絶縁膜４の上面にはポリイミド系樹脂からなる保護膜６が設けられている。絶縁膜４の開口部５に対応する部分における保護膜６には開口部７が設けられている。保護膜６の上面には配線８が設けられている。配線８は、保護膜６の上面に設けられた銅等からなる下地金属層９と、下地金属層９の上面に設けられた銅からなる上部金属層１０との２層構造となっている。配線８の一端部は、絶縁膜４および保護膜６の開口部５、７を介して接続パッド３に接続されている。配線８の接続パッド部上面には銅からなる柱状電極１１が設けられている。
【００１１】
半導体構成体１のシリコン基板２、絶縁膜４および保護膜６の周側面および半導体構成体１の配線８を含む保護膜６の上面にはエポキシ系樹脂からなる封止膜１２がその上面が半導体構成体１の柱状電極１１の上面と面一となるように設けられている。この場合、封止膜１２の下面は半導体構成体１のシリコン基板２の下面と面一となっている。半導体構成体１の柱状電極１１の上面には半田ボール１３が設けられている。半導体構成体１のシリコン基板１の下面およびその周囲に設けられた封止膜１２の下面にはエポキシ系樹脂からなる保護膜１４が設けられている。
【００１２】
次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図２に示すように、銅系、アルミニウム系等の金属箔等からなるベース板としての金属板２１を用意する。この場合、金属板２１のサイズは、図１に示す完成された半導体装置を複数個形成することが可能なサイズとなっている。なお、図２において、符号２２で示す領域は、個片化するための切断ラインに対応する領域である。
【００１３】
次に、金属板２１の上面に、印刷法、スピンコート法等によりエポキシ系樹脂（熱硬化性樹脂）を塗布し、加熱して半硬化状態とすることにより、保護膜１４を形成する。次に、図３に示すように、半硬化状態の保護膜１４の上面に、複数の半導体構成体１のシリコン基板２を加熱加圧しながら相互に離間させて配置（仮固着）する。次に、保護膜１４をその硬化温度以上の温度で加熱して硬化させ、保護膜１４の上面に半導体構成体１のシリコン基板２の下面を固着する。
【００１４】
次に、図４に示すように、半導体構成体１のシリコン基板２の周囲における保護膜１４の上面および半導体構成体１の配線８を含む保護膜６の上面に、印刷法、スピンコート法等によりエポキシ系樹脂を塗布し、加熱して硬化させることにより、封止膜１２をその厚さが柱状電極１１の高さよりも厚くなるように形成する。したがって、この状態では、柱状電極１１の上面は封止膜１２によって覆われている。
【００１５】
次に、封止膜１２の上面側を適宜に研削し、図５に示すように、柱状電極１１の上面を露出させ、且つ、この露出された柱状電極１１の上面を含む封止膜１２の上面を平坦化する。次に、図６に示すように、柱状電極１１の上面に半田ボール１３を形成する。次に、ベース板としての金属板２１を剥離して除去すると、図７に示すように、保護膜１４の下面が露出される。次に、図８に示すように、封止膜１２および保護膜１４を切断ライン２２に沿って切断すると、図１に示す半導体装置が複数個得られる。
【００１６】
このようにして得られた半導体装置では、図１に示すように、半導体構成体１のシリコン基板２、絶縁膜４および保護膜６の周側面および半導体構成体１の配線８を含む保護膜６の上面が封止膜１２で覆われ、半導体構成体１のシリコン基板１の下面およびその周囲に設けられた封止膜１２の下面が保護膜１４で覆われている。
【００１７】
この場合、封止膜１２および保護膜１４は水分を通さないエポキシ系樹脂（耐湿性熱硬化性樹脂）によって形成されているので、耐湿信頼性を向上することができる。なお、封止膜１２および保護膜１４はシリカ等からなるフィラー入りのエポキシ系樹脂によって形成しても、同様に、耐湿信頼性を向上することができる。また、ベース板は、金属板２１に限らず、樹脂板、ガラス板、セラミック板等であってもよい。
【００１８】
ここで、最近では、図１に示すような半導体装置を高周波用として用いるため、半導体構成体１の保護膜６の材料として、誘電率がポリイミド系樹脂の誘電率３．３程度よりも低いＢＣＢ(benzocyclobutene)（誘電率２．５程度）や有機ポリマー系のＬｏｗ−ｋ材料等の低誘電率材料を用いる技術が注目されている。
【００１９】
この場合、絶縁膜４上に、ＢＣＢ等の低誘電率材料からなる絶縁膜と配線とを交互に積層して多層配線構造とすることも考えられている。しかるに、ＢＣＢ等の低誘電率材料は、その分子組成が電気双極子を持たない、非極性結合を有するものであるため、このような材料を用いて多層配線構造を形成すると、絶縁膜相互の界面の結合力が不足し、絶縁膜相互間で剥離が生じるおそれがある。
【００２０】
これに対し、図１に示す半導体装置では、保護膜６の周側面をエポキシ系樹脂からなる封止膜１２で覆っているので、保護膜６および配線８の部分をＢＣＢ等の低誘電率材料からなる絶縁膜と配線とを交互に積層した多層配線構造としても、ＢＣＢ等の低誘電率材料からなる絶縁膜相互間での剥離を確実に防止することができる。
【００２１】
ところで、図１に示す半導体装置では、半導体構成体１のほぼ全表面を封止膜１２および保護膜１４で覆っているので、半導体構成体１のシリコン基板２の上面に設けられた集積回路から発せられる熱が封止膜１２および保護膜１４の内側にこもり、放熱性が悪くなってしまう。そこで、次に、放熱性を良くすることができるこの発明の第２実施形態について説明する。
【００２２】
（第２実施形態）
図９はこの発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１に示す半導体装置と異なる点は、半導体構成体１のシリコン基板２の下面およびその周囲に設けられた封止膜１２の下面に接着層１４ａを介して金属板２１を設けた点である。このようにした場合には、金属板２１が放熱板として機能することにより、放熱性を良くすることができる。
【００２３】
次に、この半導体装置の製造方法の一例の一部について説明する。まず、図２に示すような工程において、金属板２１の上面に、印刷法、スピンコート法等によりエポキシ系樹脂を塗布することにより、接着層１４ａを形成する。そして、図６に示すような工程後に、封止膜１２、接着層１４ａおよび金属板２１を切断ライン２２に沿って切断すると、図９に示す半導体装置が複数個得られる。
【００２４】
ところで、金属板２１は塵埃、湿気、機械的破損等の環境に対する保護機能を発揮することができるので、接着層１４ａは、半導体構成体１のシリコン基板２の下面を金属板２１の上面に接着（固着）させるための機能を有すればよく、薄型化を図るには、接着層１４ａの厚さは可及的に薄い方が好ましい。
【００２５】
（第３実施形態）
図１０はこの発明の第３実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図９に示す半導体装置と異なる点は、半導体構成体１のシリコン基板２の下面を該下面に予め設けられた接着層１４ａを介して金属板２１の上面中央部に接着（固着）した点である。したがって、この場合には、接着層１４ａの周囲における金属板２１の上面に封止膜１２が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１実施形態としての半導体装置の断面図。
【図２】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、当初の工程の断面図。
【図３】図２に続く工程の断面図。
【図４】図３に続く工程の断面図。
【図５】図４に続く工程の断面図。
【図６】図５に続く工程の断面図。
【図７】図６に続く工程の断面図。
【図８】図７に続く工程の断面図。
【図９】この発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図。
【図１０】この発明の第３実施形態としての半導体装置の断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１  半導体構成体
２  シリコン基板
３  接続パッド
４  絶縁膜
６  保護膜
８  配線
１１  柱状電極
１２  封止膜
１３  半田ボール
１４  保護膜
２１  金属板
１４ａ  接着層
【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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