(57)【要約】【課題】  容易に積層することができるコンパクトな半導体パッケージ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  半導体チップ１１上に設けられた接続端子１２とバンプ１５が、配線層１３により配線される半導体パッケージ１０であって、半導体チップと、この半導体チップの外周部に埋設され、上面部及び下面部が露出した導電ポスト１４と、この導電ポスト１４と前記半導体チップ１１上の接続端子１２とを接続する配線層１３と、を有する半導体パッケージを提供する。これにより、半導体パッケージ１０の上面と下面が通電可能な構造とすることができるため、半導体パッケージ１０を容易に積層することが可能になる。【選択図】  図１
2005310954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップ上に設けられた接続端子とバンプが、配線層により配線される半導体パッケージであって、
半導体チップと、
この半導体チップの外周部に埋設され、上面部及び下面部が露出した導電ポストと、
この導電ポストと前記半導体チップ上の接続端子とを接続する配線層と、
を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
前記導電ポストの下面部に、はんだバンプを設けた請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の半導体パッケージを積層した場合であって、
上層の半導体パッケージの前記導電ポストの前記はんだバンプが、下層の半導体パッケージの前記導電ポストの上面部に接続する半導体パッケージ。
【請求項４】
電気的に積層される半導体パッケージの製造方法であって、
半導体チップをベース材に接着する工程と、
この半導体チップを絶縁樹脂層で覆う工程と、
前記半導体チップの外周部の絶縁樹脂層に導電ポストを設ける工程と、
前記半導体チップを接着した前記ベース材を除去して、前記半導体と前記導電ポストを露出する工程と、
前記導電ポストの露出した部分にバンプを接着する工程と、
を有することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【請求項５】
前記半導体チップをベース材に接着する工程において、
複数の半導体チップをベース材に接着する請求項４記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項６】
前記半導体チップ上に設けられた接続端子と前記導電ポストの上面部を配線層により接続する工程と、
この配線層を表面層により覆う工程と、
を有する請求項４又は５記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項７】
前記絶縁樹脂層に孔を貫設し、この孔にめっきにより前記導電ポストを埋設する工程を有する請求項４〜６記載の半導体パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンパクトで容易に積層が可能な半導体パッケージとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子産業分野では、電子機器の小型化が飛躍的に進行している。この小型化の進行は、半導体パッケージング技術に多くの影響を与えている。特に、再配線技術を使用して、半導体ウェハ状態でチップサイズパッケージを具現化しようとする技術が、最近の傾向としてみられるようになっている。
【０００３】
このような、半導体ウェハ状態で製造されるチップサイズパッケージは、ウェハレベルチップサイズパッケージ（以下、「ＷＬＣＳＰ」という。）と呼ばれ、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ウェハ状態で再配線層１１３を設け、プリント基板との接合用にはんだバンプ１１５を形成し、検査を行った後、タイシング（半導体チップ分離）して完成させるものである。
【０００４】
現在、このＷＬＣＳＰを積層させ、プリント基板に実装する技術開発が盛んに行われている。個別にパッケージを実装するのに比べて、実装面積は小さくなり、チップ間の距離も短くなるので高速化に適しているからであり、また、現在まで実績のあるＷＬＣＳＰを使って積層し、システムを実現できるという利点は、新規に半導体チップを開発することに比べて、開発期間の短縮、開発費用の削減に大いに寄与するからである。
【０００５】
しかし、ＷＬＣＳＰは、図５（ｃ）に示すように、一方の面に接続端子１１２が形成される。したがって、三次元にパッケージを積層することは可能であるが、上下のＷＬＣＳＰ間を電気的に接続することは容易でない。
そこで、積層されるＷＬＣＳＰを導電性充填物によって、電気的に連結するウェハレベル積層チップパッケージ及びその製造方法が提供されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１１００５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ＷＬＣＳＰによる積層工程は、多数の工程を必要とするため、技術的に困難性をともなうものであり、容易にＷＬＣＳＰを積層することができない。
また、ＷＬＣＳＰによって積層した場合、ＷＬＣＳＰ同士を接続するための接続手段が必要となり、積層されるパッケージは大型化する傾向にある。したがって、半導体パッケージを積層する効果が十分に得られないという問題が生じていた。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の技術が有する問題を解決するために提案されたものであり、ＷＬＣＳＰとほぼ同一の大きさの半導体パッケージであって、その半導体パッケージを容易に積層することができ、かつ、積層体積をＷＬＣＳＰより小さくすることのできるコンパクトな半導体パッケージ及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の半導体パッケージによれば、半導体チップ上に設けられた接続端子とバンプが、配線層により配線される半導体パッケージであって、半導体チップと、この半導体チップの外周部に埋設され、上面部及び下面部が露出した導電ポストと、この導電ポストと前記半導体チップ上の接続端子とを接続する配線層と、を有することを特徴とする構成としている。
また、本発明の半導体パッケージの製造方法は、電気的に積層される半導体パッケージの製造方法であって、半導体チップをベース材に接着する工程と、この半導体チップを絶縁樹脂層で覆う工程と、前記半導体チップの外周部の絶縁樹脂層に導電ポストを設ける工程と、前記半導体チップを接着した前記ベース材を除去して、前記半導体と前記導電ポストを露出する工程と、前記導電ポストの露出した部分にバンプを接着する工程と、を有することを特徴とする製造方法としてある。
このようにすると、半導体チップの外側に導電ポストを設けることから、半導体チップに阻害されることなく、導電ポストによって、半導体パッケージの上面と下面に電気的接続手段を設けることができる。これにより、容易に複数の半導体パッケージを積層することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の半導体パッケージは、前記導電ポストの下面部に、はんだバンプを設けた構成としてある。
はんだバンプを半導体チップの上面に設ける場合、半導体チップは、機械的、環境的ストレスをうけることになる。これを防止するため、はんだバンプを半導体チップの上面に設ける場合には、事前に半導体チップを保護するために樹脂封止や銅ポストを設ける必要がある。
しかし、このような構成とすると、はんだバンプを半導体パッケージの下面に設けることができるので、はんだバンプを設けるための銅ポストなどを半導体チップの上面に設ける必要がなくなる。したがって、半導体パッケージの厚さを小さくすることができる。
これにより、本発明による半導体パッケージを積層した場合に、積層した高さを低くすることが可能になる。
【００１１】
また、本発明の半導体パッケージは、上層の半導体パッケージの前記導電ポストの前記はんだバンプが、下層の半導体パッケージの前記導電ポストの上面部に接続する構成としてある。
このようにすると、半導体パッケージ同士を、はんだバンプによって接続することができる。これにより、容易に半導体パッケージを積層することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の半導体パッケージの製造方法は、前記半導体チップをベース材に接着する工程において、複数の半導体チップをベース材に接着する方法としてある。
これにより、複数の半導体チップを同時にパッケージ化することができることから、本発明の半導体パッケージを経済的、かつ、大量に製造することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の半導体パッケージの製造方法は、前記半導体チップ上に設けられた接続端子と前記導電ポストの上面部を配線層により接続する工程と、この配線層を表面層により覆う工程と、を有する方法としてある。
このようにすると、半導体チップ上の接続端子を導電ポストと接続し、さらに絶縁層である表面層によって配線層を保護することができる。これにより、配線層を保護した半導体パッケージを製造することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の半導体パッケージの製造方法は、前記絶縁樹脂層に孔を貫設し、この孔にめっきにより前記導電ポストを埋設する工程を有する方法としてある。
このようにすると、絶縁樹脂層の孔にめっきをすることによって、導電ポストを埋設することができる。これにより、容易に導電ポストを形成することが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の半導体パッケージによれば、半導体パッケージの上面と下面が通電可能な構造になるため、複数の半導体パッケージを容易に積層し、電気的に接続することが可能になる。
また、はんだバンプを半導体パッケージの下側に設けることにより、従来、設けていた銅ポストを半導体チップ上側に設ける必要がなくなる。このため、半導体チップの上側に塗布しなければならなかった絶縁樹脂層を薄くすることが可能になり、半導体パッケージ自体の厚さをＷＬＣＳＰより薄くすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る半導体パッケージの好ましい実施形態について、図１〜図４を参照しつつ説明する。
図１（ａ）は、本発明の半導体パッケージの概略平面図であり、（ｂ）は、半導体パッケージの概略断面図である。また、図２（ａ）〜（ｅ）、図３（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る半導体パッケージの製造工程を示す概略図であり、図４は、本発明の半導体パッケージを積層したときの概略断面図である。
【００１７】
［半導体パッケージ］
本発明の半導体パッケージ１０は、図１に示すように、半導体チップ１１、接続端子１２、配線層１３、導電ポスト１４、バンプ１５、絶縁樹脂層１６及び表面層１７から構成されている。
【００１８】
まず、ウェハ状態で半導体チップの製造を行い、接続端子１２を半導体チップの上面に設けたあと、個々の半導体チップにダイシングする。具体的には、ポリイミドパターニング処理後、ＵＢＭ形成前にウェハを半導体チップにダイシングする場合が多い。
【００１９】
半導体チップ１１の底面部を除く全体、接続端子１２、導電ポスト１４及び配線層１３は、絶縁樹脂層１６により覆われ、絶縁性が保持されるとともに、機械的にも固定される。また、配線層１３の表面は、表面層１７によってコーティングされている。
表面層１７は、配線層１３を保護し、電気的絶縁がされればよいので、絶縁樹脂層１６と同一の材料を使用してもよい。具体的には、エポキシ樹脂などを用いることが好ましい。
【００２０】
半導体チップ１１上には、接続端子１２が配列され、配線層１３が半導体チップの外側に向けて配設されている。
半導体チップ１１の外周の絶縁樹脂層１６には、導電ポスト１４が埋設され、かつ、この導電ポスト１４の上面部は、配線層１３により接続端子１２と接続されている。
また、導電ポスト１４は、半導体チップ１１の底面と同一面まで形成され、その先には、はんだなどからなるバンプ１５が接着されている。
なお、ここで導電ポスト１４の上面部とは、配線層１３が接続される側の導電ポスト１４の端部をいい、導電ポスト１４の下面部とは、上面部と反対側の導電ポスト１４の端部をいう。
【００２１】
導電ポスト１４の上面部、及び、バンプ１５は、絶縁樹脂層１６又は表面層１７によってコーティングされず、露出されているので、半導体パッケージ１０の上面と下面には、電気的接続手段が設けられた構造となっている。
したがって、本発明にかかる半導体パッケージを積層すると、上層の半導体パッケージの下側に設けられた電気的接続手段（はんだバンプ）と下層の半導体パッケージの上側に設けられた電気的接続手段（導電ポストの上面部）が接続されることにより、半導体パッケージ同士を容易に電気的に接続することができる。
これにより、複数の半導体チップを電気的に容易に接続することが可能となる。
【００２２】
ＷＬＣＳＰの場合には、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、はんだバンプを半導体チップの上側に設ける必要があり、そのため、半導体チップ上の接続端子１１２などを保護するために銅ポスト１１４を半導体チップの上に設けなければならなかった。
しかし、本発明の半導体パッケージは、はんだバンプを半導体パッケージの下側に設けることにより、従来、設けていた銅ポストを半導体チップ上側に設ける必要がなくなる。
これにより、従来、半導体チップ上側に厚く設けなければならなかった絶縁樹脂層１１６を薄くすることが可能になり、その結果、パッケージ自体の厚さをＷＬＣＳＰより薄くすることが可能になる。
【００２３】
［半導体パッケージの製造方法］
つぎに、本発明に係る半導体パッケージの製造方法を図２、図３にしたがって説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、半導体チップ１１をベース材１８に接着する。ベース材１８には、複数の半導体チップ１１を接着することができる。ベース材１８に接着する半導体チップ１１は、ウェハ状態で半導体チップの製造、加工を行い、ポリイミドパターニング処理後、ウェハをダイシングした状態の半導体チップである場合が多い。
なお、ベース材１８に接着された半導体チップ１１は、その後、配線層１３や導電ポスト１４を設ける精密な工程を経て、半導体パッケージ１０に加工される。このため、接着剤の硬化による収縮率の大きい接着剤を使用した場合には、半導体チップ１１の接着した位置がずれることによって、半導体パッケージの製造に支障を生じるおそれがある。したがって、接着剤は、硬化後の収縮率の少ない接着剤を選定するのが望ましい。
【００２４】
つぎに、図２（ｂ）に示すように、半導体チップ１１を接着したベース材１８に液状の絶縁樹脂５２を半導体チップ１１全体が覆われるように流し込み、絶縁樹脂１６を硬化させる。なお、絶縁樹脂材料としては、エポキシ樹脂などを用いる。
絶縁樹脂１６が硬化した後、図２（ｃ）に示すように、半導体チップ１１の周囲に導電ポスト１４を設けるために、導電ポスト１４を立設する箇所の絶縁樹脂１２をフォトリソグラフィ技術により除去する。
【００２５】
つぎに、図２（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ技術により絶縁樹脂１６を除去した部分に、めっきによって導電ポスト１４を成形する。
導電ポストを設けるためのめっき方法としては、一般的な半導体チップ製造工程で、銅ポストを埋設するときに使用されるめっき方法と同様に、化学めっき方法などを採用することができる。また、導電ポストの材料としては、銅などを使用することができる。
【００２６】
つぎに、図２（ｅ）に示すように、半導体チップ１１の接続端子１２上の絶縁樹脂をフォトリソグラフィ技術により除去し、図３（ａ）に示すように、絶縁樹脂１２の上に接続端子１２と導電ポスト１４を接続するための配線層１３を形成する。配線層形成の材料としては、銅などがある。
配線層１３を形成したあと、図３（ｂ）に示すように、配線層１３を保護するため、表面層１７を形成する。表面層１７の材料としては、絶縁樹脂層１６として使用するエポキシ樹脂を使用することができる。
その後、図３（ｃ）に示すように、半導体パッケージの上面の電気的接続手段を設けるため、導電ポスト１４上の表面層１７を除去する。
【００２７】
つぎに、図３（ｄ）に示すように、ベース材１８を研削などによって除去し、半導体チップ１１を露出させる。半導体チップ１１を露出させたあと、図３（ｅ）に示すように、半導体パッケージを切り分け、その後、図３（ｆ）に示すように、はんだバンプをパッケージの下側に取り付けて、半導体パッケージが完成する。
【００２８】
以上の工程により、本発明にかかる半導体パッケージ１０を積層したとき、上層の半導体パッケージの下側に設けられた電気的接続手段（はんだバンプ）と下層の半導体パッケージの上側に設けられた電気的接続手段（導電ポストの上面部）を接続することにより、半導体パッケージ同士を容易に電気的に接続することができる。
これにより、図４に示すように、複数の半導体チップを電気的に容易に接続することが可能となる。
【００２９】
また、本発明の半導体パッケージは、バンプ１５を半導体パッケージの下側に設けることにより、従来、設けていた銅ポストを半導体チップ上側に設ける必要がなくなる。
これにより、従来、半導体チップ上側に厚く設けなければならなかった絶縁樹脂層１１６を薄くすることが可能になり、その結果、パッケージ自体の厚さをＷＬＣＳＰより薄くすることが可能になる。
【００３０】
以上、本発明の装置について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係る半導体パッケージ及びその製造方法は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、配線層は半導体チップの接続端子と導電ポストを接続するために使用されるものであり、接続方法は、本発明の半導体パッケージの概略図に示す場合に限らず、さまざまなパターンが考えられる。また、表面層は、絶縁樹脂層と同じ材料を使用してもよいし、別の材料を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）は、本発明の半導体パッケージの概略平面図であり、（ｂ）は、Ａ−Ａ線における概略断面図である。
【図２】本発明に係る半導体パッケージの製造工程の、半導体チップをベース材に接着する工程（ａ）から、半導体チップ上の接続端子を露出させるまでの工程（ｅ）を示す概略図である。
【図３】本発明に係る半導体パッケージの製造工程の、配線層を設ける工程（ａ）から、はんだバンプを設ける工程（ｆ）までを示す概略図である。
【図４】本発明に係る半導体パッケージを積層したときの概略断面図である。
【図５】（ａ）は、ウェハの概念図であり、（ｂ）は、ウェハレベルチップサイズパッケージ（ＷＬＣＳＰ）の概略平面図であり、（ｃ）は、ＷＬＣＳＰのＢ−Ｂ線における概略断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  半導体パッケージ
１１  半導体チップ
１２  接続端子
１３  配線層
１４  導電ポスト
１５  バンプ
１６  絶縁樹脂層
１７  表面層
１８  ベース材
【図１】
2005310954.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005310954.tif 000006
【図５】
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