(57)【要約】【課題】耐リフロー性が向上し、パッケージに対する半導体チップ占有率が高く、金属バリが問題とならず、安価な基板を利用できる半導体装置を提供すること。【解決手段】上下面間を電気的に接続するスルーホールメッキ部１９を２分割して形成したアンカー電極１４を有するインターポーザ１１と、インターポーザ１１の上面に搭載されアンカー電極１４とボンディングワイヤ１５で電気的に接続された半導体チップ１２と、インターポーザ１１の上面とボンディングワイヤ１５と半導体チップ１２を封止した樹脂１６とを有する。アンカー電極１５は下面側が閉じられ上面側凹部に前記樹脂１６が充填されている。【選択図】  図１
2004179448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下面間を電気的に接続するスルーホールメッキ部からなるアンカー電極又は該スルーホールメッキ部を２分割してなるアンカー電極を有するインターポーザと、該インターポーザの上面に搭載され前記アンカー電極と電気的に接続された半導体チップと、前記インターポーザの上面及び前記半導体チップ全体を封止した樹脂とを具備し、且つ前記アンカー電極は前記インターポーザの下面側が閉じられ上面側凹部に前記樹脂が充填されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体チップは、前記アンカー電極に対してボンディングワイヤにより電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体チップは、前記インターポーザの上面に形成され前記アンカー電極と導通した電極パターンに対してフリップチップボンディングで電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
集合基板に形成した穴に対して該集合基板の下面側が閉じられ上面側が凹部となるようにスルーホールメッキ部を形成する工程と、
前記集合基板の前記上面に半導体チップを搭載し前記スルーホールメッキ部と電気的に接続する工程と、
前記集合基板の前記上面および前記スルーホールメッキ部の凹部に樹脂を充填して前記半導体チップを樹脂封止して全体を樹脂封止体とする工程と、
前記樹脂封止体の前記スルーホールメッキ部又はその近傍を切断して前記半導体チップを含む半導体装置に個片化する工程と、
を具備す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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インターポーザ上面に半導体チップを搭載し樹脂封止してなる半導体装置、特にＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）タイプの半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体パッケージの小型化への進展は著しく、該パッケージ内での半導体チップの占有率の向上を図ったＣＳＰタイプの量産化が開始されている。有機基板等の絶縁基板からなるインターポーザを用いたＣＳＰタイプの半導体装置の外部電極構造は、下面にハンダボールを設けたＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）電極、ハンダボールを使わず下面に平面電極を設けたＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）電極、スルーホールメッキ部を利用して下面と側面に電極を設けたキャスタレーション電極等のように、バリエーションが豊富であり様々な用途に広く使用されている。
【０００３】
図４はキャスタレーション電極構造の一つの例の半導体装置３０の断面を示す図であり、インターポーザ３１となる元の集合基板の上面に半導体チップ３２を銀ペーストや絶縁ペースト等の接着剤３３で接着し、その集合基板に予め形成したスルーホールメッキ部をキャスター電極３４として、これと半導体チップ３２の間をボンディングワイヤ３５で接続した後、樹脂３６で全体を封止して、最後にスルーホールメッキ部の中心をダイシングソーにより切断して、個別の半導体装置３０としたものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このキャスタレーション電極構造の半導体装置３０は、半導体チップ３２の電気的接続に図４に示すようにワイヤボンドを用いた場合では、半導体チップ３２の端部から封止樹脂３６の端部までの距離が０．８ｍｍ〜０．４ｍｍとなり、特に図示しないが、フリップチップボンドを用いて半導体チップを電気的機械的に接続した場合は０．５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度となり、ＬＧＡやＢＧＡ等の電極構造よりも小さくできる。また、このキャスタレーション電極構造の半導体装置３０はキャスター電極３４が下面ばかりか側面にも現れるので、マザーボードへの実装後のキャスター電極３４へのハンダの這い上がりが確認でき、実装品質の目視検査が可能である。
【０００５】
この半導体装置３０のインターポーザ３１となる元の集合基板は、レーザを使用してスルーホール用の穴明け加工等を実施するが、集合基板上の銅箔が加工されない波長や出力を選定することで、所定位置にのみ穴明けを行い、その後にその穴内にメッキを施してスルーホールメッキ部とする方法等が採られている。集合基板への穴明けの加工方向は、半導体チップ３２の実装面と反対側（図４では下面側）から実施される。
【０００６】
このキャスタレーション電極構造の半導体装置３０では、ＬＧＡやＢＧＡ電極構造用の基板のように、スルーホールメッキ部の内部への樹脂の埋め込み（ハンダボールや平面電極を形成するために封止樹脂とは別工程で行う樹脂の埋め込み）の必要がないため、基板製造工程が少なくて済む。また、キャスター電極３４はスルーホールメッキ部をダイシングソーにより２等分割して製作するので、１つのスルーホールメッキ部に対し２つのキャスター電極３４を製作でき、集合基板にダミーエリアを設けることなしに、多数の半導体装置３０を有効に取り出すことが可能であり、穴明けやスルーホールメッキの加工も少なくできる。また、集合基板製造工程数、スルーホール加工数が少ないというメリットから、ＬＧＡやＢＧＡ電極構造用の基板よりも基板単価を低廉にできる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−０６４１６４号。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インターポーザに半導体チップを搭載してボンディングワイヤで接続し樹脂封止した半導体装置は、インターポーザの吸湿、ボンディングワイヤと封止樹脂との弱い接着強度等の要因によって、耐リフロー性（半導体装置をマザーボードに実装してハンダリフロー装置を通過させハンダ付けするときに受ける熱ストレスに対する耐久性）が弱いことが指摘されているが、特に上記した図４のキャスタレーション電極構造の半導体装置３０では、封止樹脂３６とインターポーザ３１との接着面積が小さくなるため、無防湿梱包の場合にリフロー後の封止樹脂３６とインターポーザ３１との間の剥離発生を防ぐことが困難であった。このような半導体装置の内部での剥離発生は、半導体装置のクラックや内部腐蝕の発生、ボンディングワイヤの信頼性低下等の深刻な不具合に繋がる要因になりかねなかった。
【０００９】
また、スルーホールメッキ部をダイシングソーを用いて切断する場合は、金属バリの発生を防ぐことが困難であり、切断するスルーホールの内側に向かって１５０μｍ程度以上の金属バリが発生し、電極のコプラナリティ（平坦性）の低下、実装時のバリの脱落等の問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、耐リフロー性が向上し、パッケージに対する半導体チップ占有率が高く、金属バリが問題とならず、且つ安価な基板を利用できる半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、上下面間を電気的に接続するスルーホールメッキ部からなるアンカー電極又は該スルーホールメッキ部を２分割してなるアンカー電極を有するインターポーザと、該インターポーザの上面に搭載され前記アンカー電極と電気的に接続された半導体チップと、前記インターポーザの上面及び前記半導体チップ全体を封止した樹脂とを具備し、且つ前記アンカー電極は前記インターポーザの下面側が閉じられ上面側凹部に前記樹脂が充填されていることを特徴とする半導体装置とした。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の半導体装置において、前記半導体チップは、前記アンカー電極に対してボンディングワイヤにより電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置とした。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の半導体装置において、前記半導体チップは、前記インターポーザの上面に形成され前記アンカー電極と導通した電極パターンに対してフリップチップボンディングで電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置とした。
【００１４】
請求項４に係る発明は、集合基板に形成した穴に対して該集合基板の下面側が閉じられ上面側が凹部となるようにスルーホールメッキ部を形成する工程と、前記集合基板の前記上面に半導体チップを搭載し前記スルーホールメッキ部と電気的に接続する工程と、前記集合基板の前記上面および前記スルーホールメッキ部の凹部に樹脂を充填して前記半導体チップを樹脂封止して全体を樹脂封止体とする工程と、前記樹脂封止体の前記スルーホールメッキ部又はその近傍を切断して前記半導体チップを含む半導体装置に個片化する工程と、を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法とした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置は、樹脂封止時に同時に樹脂充填される凹形状のスルーホールメッキ部からなるアンカー電極を具備し、そのスルーホールメッキ部又はその近傍を樹脂充填後にダイシングソー等により単品に分割したＬＧＡ電極構造としたことを特徴としたものである。この半導体装置のインターポーザはキャスタレーション電極構造の場合と同様な前記した基板製造方法によって製作することが可能である。また、トランスファーモールド等の方法を用いて樹脂封止を実施することによって、凹形状のスルーホールメッキ部からなるアンカー電極には容易に樹脂を充填することができる。
【００１６】
このような半導体装置の構造によって、キャスタレーション電極構造と同様にパッケージに対する高い半導体チップ占有率を確保しながら、キャスタレーション電極構造で問題となっていた耐リフロー性を封止樹脂のアンカー効果によって向上させることができる。また、この半導体装置の基板製造工程はキャスタレーション電極構造用の基板と同様の工程で実施できるため、その基板単価は安価にできる。また、アンカー電極は半導体装置の端面下部に位置するため、マザーボード側の電極を半導体装置の周囲まで広げることによってハンダの流れ出しの観察による実装品質の確認を行うことも可能である。また、スルーホールメッキ部を切断するときはその内部には封止樹脂が充填されているためにスルーホールメッキ部内部へ向かって大きな金属バリが発生することはなく、電極のコプラナリティの低下、実装時のバリの脱落の問題はない。また通常必要とされる４０μｍ程度のスタンドオフ（半導体装置の下面とマザーボード上面との間のクリアランス）を、アンカー電極の下面部の厚みにより持たせることが可能である。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態の半導体装置１０の断面図である。１１は有機基板等の絶縁基板からなるインターポーザ、１２はそのインターポーザ１１の上面に銀ペーストや絶縁ペースト等の接着剤１３で接着搭載された半導体チップ、１４はスルーホールメッキ部を切断して形成したアンカー電極、１５は半導体チップ１２とアンカー電極１４を接続するボンディングワイヤ、１６はパッケージングのための封止樹脂である。
【００１８】
本実施形態のインターポーザ１１となる元の集合基板１７は、図２に示すように、絶縁基板コア材１７１の両面に銅箔１７２，１７３が形成された基板（図２（ａ））からなり、上面の銅箔１７２の一部をエッチングにより除去して開口１７４を形成（図２（ｂ））し、残った銅箔１７２をマスクとして上面からＣＯ２レーザ加工等によりその開口１７４から下面の銅箔１７３まで穴１７５を形成（図２（ｃ））し、その後にメッキ液の中に全体を浸すことにより上面および下面にメッキ１８を施す（図２（ｄ））。
【００１９】
この後、上面のメッキ１８と銅箔１７２は穴１７５の部分を残すように、下面のメッキ１８と銅箔１７３も穴１７５に対応する部分を残すように、それぞれエッチングにより除去して、スルーホールメッキ部１９を形成する（図２（ｅ）。図２（ｅ）において、１８Ａは上面に残ったメッキ、１７２Ａは上面に残った銅箔、１８Ｂは下面に残ったメッキ、１７３Ａは下面に残った銅箔である。これにより、上下面の銅箔１７２Ａ，１７３Ａと上下面のメッキ１８Ａ，１８Ｂからなるスルーホールメッキ部１９が形成される。次に、上面のエッチング除去部に半導体チップ１２を銀ペーストや絶縁ペースト等の接着剤１３で被着し、ボンディングワイヤ１５で半導体チップ１２とスルーホールメッキ部１９を電気的に接続してから、トランスファーモールド等によって樹脂１６を半導体チップ１２、ボンディングワイヤ１５、スルーホールメッキ部１９の凹部等に充填（図２（ｆ））する。このとき樹脂１６は注入圧によってスルーホールメッキ部１９の凹部の奥部にまで充填される。
【００２０】
この後、スルーホールメッキ部１９の中心部をダイシングソーにより切断することにより、図１に示した半導体装置１０に個片化され、スルーホールメッキ部１９はアンカー電極１４となる。
【００２１】
以上により、アンカー電極１４は、インターポーザ１１の上下面間の電気的接続の他に、そこに樹脂が充填して樹脂接触面積が拡大しいわゆるアンカーホールとしても機能し、封止樹脂１６の耐剥離力が大きくなり、耐リフロー性を向上できる。
【００２２】
また、半導体チップ１２の端部から封止樹脂１６の端部までの距離を０．８ｍｍ〜０．４ｍｍ程度に短くできるので、キャスタレーション電極構造の場合と同程度のパッケージに対する半導体チップ占有率を実現できる。
【００２３】
また、基板製造工程はキャスタレーション電極構造と同様な工程を採用できるため、この基板単価も同様に安価にできる。また、切断するスルーホールメッキ部１９の凹部には予め封止樹脂が充填されているために、スルーホールメッキ部１９の内部に向かって大きな金属バリが発生することはない。さらに、アンカー電極１４には通常必要な４０μｍ程度のスタンドオフを持たせることが可能である。
【００２４】
［第２の実施形態］
図３は本発明の第２の実施の形態の半導体装置２０の断面図である。２１はインターポーザ、２２はそのインターポーザ２１の上面に接着剤２３により接着搭載された半導体チップ、２４はアンカー電極、２５は半導体チップ２２とアンカー電極２４を接続するボンディングワイヤ、２６はパッケージングのための封止樹脂である。
【００２５】
この実施形態の半導体装置２０は、アンカー電極２４が元のスルーホールメッキ部として残るように、一括製造の樹脂封止体の切断位置をスルーホールメッキ部よりも外側としたものである。
【００２６】
この半導体装置２０は、封止樹脂２６が完全な凹部形状のスルーホールメッキ部として残っているアンカー電極２４に充填されるので、樹脂２６の接着面積が更に増大し、耐リフロー性は図１に示した半導体装置１０よりも向上する。
【００２７】
［その他の実施の形態］
なお、以上の実施の形態では半導体チップ１２，２２とアンカー電極１４，２４をボンディングワイヤ１５，２５で接続したが、半導体チップの下面に電極を形成しておき、その電極をインターポーザの上面に形成した銅箔パターンに導電性の接着剤等で実装して電気的機械的接続を行うフリップチップボンディングを適用して半導体チップを搭載することもできる。この場合は、ボンディングワイヤが不要となるので、半導体チップの端部から封止樹脂の端部までの距離を０．５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度にすることができ、パッケージに対する半導体チップの占有率をより大きくできる。
【００２８】
また、集合基板へのスルーホールメッキ部の形成方法は、マザーボードへの実装面となる下面側が閉じられ、上面側が凹部となるように形成できる方法であればどのような方法でもよく、図２の工程に限られるものではない。
【００２９】
以上のように本発明によれば、特にインターポーザ１１の片面のみに樹脂封止する場合に、熱膨張によりインターポーザ１１と封止樹脂１６の界面に剪断力が発生しても、穴１７５（スルホールメッキ部）によって剪断力が分断され、剥離を防ぐことができる。また、アンカー電極１４と封止樹脂１６の接着面積が、穴１７５内に形成されたアンカー電極１４との接触面積だけ拡大するので、全体として接着力が大きくなり、剥離を防ぐことができる。
【００３０】
特に、インターポーザ１１として、有機基板材料の吸水率が大きいこと、熱膨張係数が大きいこと等の理由により、セラミック基板に比べて封止樹脂との接着力が弱い有機基板を用いた場合であっても、充分な接着力を保つことができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、耐リフロー性が向上し、パッケージに対する半導体チップ占有率が高く、金属バリが問題とならず、安価な基板を利用できる半導体装置を実現でき、特に高半導体チップ占有率の２〜５０ピン程度の少ピンのＣＳＰタイプに好適である。
【００３２】
特に片面のみを樹脂封止する場合や、有機基板を用いた場合であっても、充分な接着力を保つことができ、効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の半導体装置の断面図である。
【図２】第１の実施の形態の半導体装置の製造工程の説明図である。
【図３】第２の実施の形態の半導体装置の断面図である。
【図４】従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１０：半導体装置、１１：インターポーザ、１２：半導体チップ、１３：接着剤、１４：アンカー電極、１５：ボンディングワイヤ、１６：封止樹脂、１７：集合基板、１７１：絶縁基板コア材、１７２，１７３：銅箔、１７４：開口、１７５：穴、１８：メッキ、１９：スルーホールメッキ部
２０：半導体装置、２１：インターポーザ、２２：半導体チップ、２３：接着剤、２４：アンカー電極、２５：ボンディングワイヤ、２６：封止樹脂
３０：半導体装置、３１：インターポーザ、３２：半導体チップ、３３：接着剤、３４：キャスター電極、３５：ボンディングワイヤ、３６：封止樹脂
【図１】
2004179448.tif 000003
【図２】
2004179448.tif 000004
【図３】
2004179448.tif 000005
【図４】
2004179448.tif 000006