(57)【要約】【課題】サイズを大きくすることなく、半導体素子において発生した熱を外部に効率良く放熱するＣＳＰ構造の半導体装置を提供する。【解決手段】本発明に係る半導体装置は、ＣＳＰ構造の半導体装置１００であって、半導体基板１０９と、半導体基板１０９に形成される半導体素子１０１と、半導体基板１０９の上方に形成され、半導体素子１０１に接続される第１の配線１０７ａと、第１の配線１０７ａの上方に形成される絶縁膜１１７と、絶縁膜１１７の上方に形成され、第１の配線１０７ａと接続される第２の配線１０４ａと、絶縁膜１１７および第２の配線１０４ａを封止する封止樹脂１０５と、封止樹脂１０５内に形成され、第２の配線１０４ａに接続される第１のポスト１０２ａと、封止樹脂１０５上に形成され、第１のポスト１０２ａに接続される第１の電極１０３ａとを備え、第２の配線１０４ａは、半導体素子１０１が形成された領域の上方全体を覆う。【選択図】図１
2007311573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＳＰ構造の半導体装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板に形成される半導体素子と、
前記半導体基板の上方に形成され、前記半導体素子に接続される第１の配線と、
前記第１の配線の上方に形成される絶縁膜と、
前記絶縁膜の上方に形成され、前記第１の配線と接続される第２の配線と、
前記絶縁膜および前記第２の配線を封止する封止樹脂と、
前記封止樹脂内に形成され、前記第２の配線に接続される第１のポストと、
前記封止樹脂上に形成され、前記第１のポストに接続される第１の電極とを備え、
前記第２の配線は、前記半導体素子が形成された領域の上方全体を覆う
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２の配線は、前記第１の配線が形成された領域の上方全体を覆う
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体装置は、さらに、
前記半導体基板の上方に形成され、前記半導体素子に接続される第３の配線と、
前記絶縁膜の上方に形成され、前記第３の配線と接続される第４の配線と、
前記封止樹脂内に形成され、前記第４の配線に接続される第２のポストと、
前記封止樹脂上に形成され、前記第２のポストに接続される第２の電極とを備え、
前記第２の配線は、前記第４の配線の形成に用いられる領域以外の全ての領域に形成される
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体装置は、さらに、
前記第２の配線の上方、かつ、前記第１のポストの下方に形成される第５の配線と、
前記第４の配線の上方、かつ、前記第２のポストの下方に形成される第６の配線とを備え、
前記第２の配線と前記第１のポストとは前記第５の配線を介して接続され、
前記第４の配線と前記第２のポストとは前記第６の配線を介して接続される
ことを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第５の配線は、前記第６の配線の形成に用いられる領域以外の全ての領域に形成される
ことを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体装置は、さらに、
前記第２の配線の上方、かつ、前記第１のポストの下方に形成される第３の配線を備え、
前記第２の配線と前記第１のポストとは前記第３の配線を介して接続され、
前記第３の配線は、前記半導体素子が形成された領域の上方全体を覆う
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体装置は、
前記半導体素子を含む前記半導体基板に形成される複数の半導体素子を備え、
前記第２の配線は、前記複数の半導体素子が形成された領域の上方全体を覆う
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体装置は、さらに、
前記封止樹脂内に形成され、前記第２の配線に接続される第２のポストと、
前記封止樹脂上に形成され、前記第２のポストに接続される第２の電極とを備える
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体装置は、さらに、
前記半導体基板に形成される第２の半導体素子と、
前記半導体基板の上方に形成され、前記第２の半導体素子に接続される第３の配線と、
前記絶縁膜の上方に形成され、前記第３の配線と接続される第４の配線と、
前記封止樹脂内に形成され、前記第４の配線に接続される第２のポストと、
前記封止樹脂上に形成され、前記第２のポストに接続される第２の電極とを備え、
前記第４の配線は、前記第２の半導体素子が形成された領域の上方全体を覆う
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体装置は、さらに、
前記第１の配線と、前記第２の配線とを直接に接続するビアコンタクトを備える
ことを特徴とする請求項１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、ＣＳＰ(Chip Size Package / Chip Scale Package)構造の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化に伴い、電子機器内部に搭載される半導体装置も、薄型化、小型化および軽量化が要求されている。この要求を満たすために、半導体装置を含む電子部品を実装基板上に高密度実装する表面実装法が注目されている。その一環として半導体チップとパッケージのサイズとがほぼ等しくなるＣＳＰ構造の半導体装置が提案されている。
【０００３】
ここで、従来のＣＳＰ構造の半導体装置について、図面を用いて説明する。
図１１は、従来のＣＳＰ構造の半導体装置の概観を示す全体斜視図である。
【０００４】
図１１に示す半導体装置１０００は、半導体基板１００９と、はんだ等により構成される球状電極１００３と、エポキシ等により構成される封止樹脂１００５とを備える。
【０００５】
以下、従来の半導体装置１０００の詳細な構成を説明する。なお、説明の簡略化のため球状電極１００３が２つの場合について説明する。
【０００６】
図１２は、図１１に示す半導体装置１０００の２つの球状電極１００３に対応する部分の詳細な構成を示す図である。図１２（ａ）は、従来のＣＳＰ構造の半導体装置１０００の構造を示す平面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ５０−Ａ５１における断面図である。図１２（ｃ）は、図１２（ａ）のＢ５０−Ｂ５１における断面図である。
【０００７】
図１２で示すように、従来のＣＳＰ構造の半導体装置１０００は、半導体素子１００１と、Ｃｕ（銅）等により構成されるポスト１００２と、はんだ等により構成される球状電極１００３と、Ｃｕ（銅）等により構成されるメタル再配線１００４と、エポキシ等により構成される封止樹脂１００５と、Ａｌ（アルミ）等で構成される電極パッド１００６と、Ａｌ（アルミ）等で構成される第１のメタル配線１００７と、Ａｌ（アルミ）等で構成される第２のメタル配線１００８と、半導体基板１００９と、半導体素子１００１と第１のメタル配線１００７とを接続する第１のビア１０１０と、第１のメタル配線１００７と第２のメタル配線１００８とを接続する第２のビア１０１１と、第２メタル配線１００８とメタル再配線１００４とを接続する第３のビア１０１２と、基板１０１３と、ＢＰＳＧ（シリケートガラス）またはＴＥＯＳ（珪酸エチル）等から構成される第１の層間膜１０１４と、ＢＰＳＧまたはＴＥＯＳ等から構成される第２の層間膜１０１５と、ＰＳＧ（リンガラス）またはＳｉＮ（シリコン窒化膜）等から構成される保護膜１０１６と、ポリイミド等により構成される絶縁膜１０１７とを備える。
【０００８】
ここで、球状電極１００３を搭載する等の工程は、すべてウエハ状態で行われる。そして、すべての工程が終了した後、ウエハをダイシングすることにより、従来のＣＳＰ構造の半導体装置１０００が得られる。
【０００９】
次に、図１３を用いて、従来のＣＳＰ構造の半導体装置１０００の放熱経路を説明する。図１３に示す矢印は、従来のＣＳＰ構造の半導体装置１０００の半導体素子１００１において発生された熱が半導体装置１０００の外部に放熱されるときの放熱経路を示す。図１３に示すように、半導体素子１００１において発生した熱は、第１のビア１０１０、第１のメタル配線１００７、第２のビア１０１１、第２のメタル配線１００８、第３のビア１０１２、メタル再配線１００４、ポスト１００２、球状電極１００３および基板１０１３を順次介して放熱される。また、半導体素子１００１で発生した熱は、半導体素子１００１の裏面（図１３における半導体素子１００１の上方向）から半導体基板１００９を介して、半導体基板１００９の裏面から放熱される。
【００１０】
ここで、従来のＣＳＰ構造の半導体装置１０００の半導体基板１００９の主表面側（図１３における半導体素子１００１の下方向）の放熱経路は、半導体素子１００１、第１のビア１０１０、第１のメタル配線１００７、第２のビア１０１１、第２のメタル配線１００８、第３のビア１０１２、メタル再配線１００４、ポスト１００２、球状電極１００３、基板１０１３の経路のみである。そのため、半導体素子１００１において発生された熱は、その主表面側において、満足する程放熱されていなかった。
【００１１】
これに対し、特許文献１に記載のＣＳＰ構造の半導体装置は、放熱用ポストを設けることによって、外部に効率良く放熱を行っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の半導体装置は、放熱用ポストを設ける必要があるので、半導体装置のサイズが大きくなるという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、サイズを大きくすることなく、半導体素子において発生した熱を外部に効率良く放熱するＣＳＰ構造の半導体装置を提供することを目的とする。
【特許文献１】特開２００１−２９１７９３号公報（第９頁、第１１図）
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、ＣＳＰ構造の半導体装置であって、半導体基板と、前記半導体基板に形成される半導体素子と、前記半導体基板の上方に形成され、前記半導体素子に接続される第１の配線と、前記第１の配線の上方に形成される絶縁膜と、前記絶縁膜の上方に形成され、前記第１の配線と接続される第２の配線と、前記絶縁膜および前記第２の配線を封止する封止樹脂と、前記封止樹脂内に形成され、前記第２の配線に接続される第１のポストと、前記封止樹脂上に形成され、前記第１のポストに接続される第１の電極とを備え、前記第２の配線は、前記半導体素子が形成された領域の上方全体を覆う。
【００１５】
この構成によれば、第２の配線が発熱源である半導体素子の上方を覆うように形成される。これにより、半導体素子で発生した熱は、第１の配線を介した経路のみでなく、層間膜および絶縁膜等を介して第２の配線に伝わる。第２の配線に伝わった熱は第１のポストおよび第１の電極を介して外部に放熱される。よって、本発明に係る半導体装置は、半導体素子において発生した熱を外部に効率良く放熱することができる。また、本発明に係る半導体装置は、第２の配線が形成される層において、使用されていなかった領域を用い第２の配線を半導体素子の上方を覆うように形成することで実現することができる。よって、半導体装置のサイズは大きくならない。
【００１６】
また、前記第２の配線は、前記第１の配線が形成された領域の上方全体を覆ってもよい。
【００１７】
この構成によれば、半導体素子で発生し、第１の配線に伝わった熱は、ビアを介して第２の配線に伝わるだけでなく、絶縁膜を介して第２の配線に伝わる。第２の配線に伝わった熱は第１のポストおよび第１の電極を介して外部に放熱される。これにより、本発明に係る半導体装置は、半導体素子において発生した熱を外部に効率良く放熱することができる。
【００１８】
また、前記半導体装置は、さらに、前記半導体基板の上方に形成され、前記半導体素子に接続される第３の配線と、前記絶縁膜の上方に形成され、前記第３の配線と接続される第４の配線と、前記封止樹脂内に形成され、前記第４の配線に接続される第２のポストと、前記封止樹脂上に形成され、前記第２のポストに接続される第２の電極とを備え、前記第２の配線は、前記第４の配線の形成に用いられる領域以外の全ての領域に形成されてもよい。
【００１９】
この構成によれば、第２の配線が前記第４の配線の形成に用いられる領域以外の領域全体に形成されるので、半導体素子が複数ある場合には、複数の半導体素子において発生した熱が、層間膜および絶縁膜等を介して第２の配線に伝わる。第２の配線に伝わった熱は第１のポストおよび第１の電極を介して外部に放熱される。これにより、本発明に係る半導体装置は、半導体素子において発生した熱を外部に効率良く放熱することができる。
【００２０】
また、前記半導体装置は、さらに、前記第２の配線の上方、かつ、前記第１のポストの下方に形成される第５の配線と、前記第４の配線の上方、かつ、前記第２のポストの下方に形成される第６の配線とを備え、前記第２の配線と前記第１のポストとは前記第５の配線を介して接続され、前記第４の配線と前記第２のポストとは前記第６の配線を介して接続されてもよい。
【００２１】
この構成によれば、第５の配線および第６の配線を、第１のポストおよび第２のポストと第１の配線および第３の配線との接続のために用いることができる。これにより、第４の配線を、第２の配線と第２のポストとの接続のために用いる必要がないので、第４の配線の面積を縮小することができる。よって、第２の配線の面積を大きくすることができる。これにより、半導体装置で発生した熱が層間膜および絶縁膜を介して第２の配線に伝わりやすくなる。よって、本発明に係る半導体装置は、半導体素子において発生した熱を外部に効率良く放熱することができる。
【００２２】
また、前記第５の配線は、前記第６の配線の形成に用いられる領域以外の全ての領域に形成されてもよい。
【００２３】
この構成によれば、第２の配線と第５の配線との多くの領域が縦方向に重なって形成される。これにより、第２の配線に伝わった半導体素子が発生した熱が、第５の配線に伝わりやすくなる。第５の配線に伝わった熱は、第１のポストおよび第１の電極を介して外部に放熱される。よって、本発明に係る半導体装置は、半導体素子において発生した熱を外部に効率良く放熱することができる。
【００２４】
また、前記半導体装置は、さらに、前記第２の配線の上方、かつ、前記第１のポストの下方に形成される第３の配線を備え、前記第２の配線と前記第１のポストとは前記第３の配線を介して接続され、前記第３の配線は、前記半導体素子が形成された領域の上方全体を覆ってもよい。
【００２５】
この構成によれば、半導体素子が形成される領域の上方を覆うように、第２の配線および第３の配線が縦方向に重なって形成される。これにより、第２の配線に伝わった半導体素子が発生した熱が、第３の配線に伝わりやすくなる。第３の配線に伝わった熱は、第１のポストおよび第１の電極を介して外部に放熱される。よって、本発明に係る半導体装置は、半導体素子において発生した熱を外部に効率良く放熱することができる。
【００２６】
また、前記半導体装置は、前記半導体素子を含む前記半導体基板に形成される複数の半導体素子を備え、前記第２の配線は、前記複数の半導体素子が形成された領域の上方全体を覆ってもよい。
【００２７】
この構成によれば、複数の半導体素子で発生した熱は、層間膜および絶縁膜を介して第２の配線に伝わる。第２の配線に伝わった熱は、第１のポストおよび第１の電極を介して外部に放熱される。よって、本発明に係る半導体装置は、半導体素子において発生した熱を外部に効率良く放熱することができる。
【００２８】
また、前記半導体装置は、さらに、前記封止樹脂内に形成され、前記第２の配線に接続される第２のポストと、前記封止樹脂上に形成され、前記第２のポストに接続される第２の電極とを備えてもよい。
【００２９】
この構成によれば、第２の配線に伝わった半導体素子で発生した熱は、第１のポストおよび第１の電極を介す経路と、第２のポストおよび第２の電極を介す経路とにより外部に放熱される。これにより、第２の配線に伝わった熱を外部に効率良く放熱することができる。よって、本発明に係る半導体装置は、半導体素子において発生した熱を外部に効率良く放熱することができる。
【００３０】
また、前記半導体装置は、さらに、前記半導体基板に形成される第２の半導体素子と、前記半導体基板の上方に形成され、前記第２の半導体素子に接続される第３の配線と、前記絶縁膜の上方に形成され、前記第３の配線と接続される第４の配線と、前記封止樹脂内に形成され、前記第４の配線に接続される第２のポストと、前記封止樹脂上に形成され、前記第２のポストに接続される第２の電極とを備え、前記第４の配線は、前記第２の半導体素子が形成された領域の上方全体を覆ってもよい。
【００３１】
この構成によれば、第１の半導体素子および第２の半導体素子において発生した熱を外部に効率よく放熱することができる。
【００３２】
また、前記半導体装置は、さらに、前記第１の配線と、前記第２の配線とを直接に接続するビアコンタクトを備えてもよい。
【００３３】
この構成によれば、第１の配線と第２の配線とを電極パッドを用いて接続した場合に比べ、第１の配線と第２の配線との間の熱抵抗を低減することができる。よって、本発明に係る半導体装置は、半導体素子において発生した熱を外部に効率良く放熱することができる。また、電力パッドを形成しないので、半導体装置の面積を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、サイズを大きくすることなく、半導体素子において発生した熱を外部に効率良く放熱するＣＳＰ構造の半導体装置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】
【００３５】
以下、本発明に係る半導体装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る半導体装置は、半導体素子およびメタル配線等を覆うように形成されたメタル再配線を備える。これにより、従来の放熱経路に加え、層間膜等を介し放熱が行われるので、半導体装置の放熱効率を向上させることができる。
【００３７】
まず、第１の実施の形態に係る半導体装置の構成を説明する。なお、説明の簡略化のため球状電極が２つの場合について説明する。
【００３８】
図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図である。図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る半導体装置の平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１０−Ａ１１における断面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ１０−Ｂ１１における断面図である。
【００３９】
図１に示す半導体装置１００は、ＣＳＰ構造の半導体装置であり、例えば、外観は図１１と同様である。半導体装置１００は、半導体素子１０１と、ポスト１０２ａおよび１０２ｂと、球状電極１０３ａおよび１０３ｂと、メタル再配線１０４ａおよび１０４ｂと、封止樹脂１０５と、電極パッド１０６ａおよび１０６ｂと、第１のメタル配線１０７ａおよび１０７ｂと、第２のメタル配線１０８ａおよび１０８ｂと、半導体基板１０９と、第１のビア１１０ａおよび１１０ｂと、第２のビア１１１ａおよび１１１ｂと、第３のビア１１２ａおよび１１２ｂと、基板１１３と、第１の層間膜１１４と、第２の層間膜１１５と、保護膜１１６と、絶縁膜１１７とを備える。
【００４０】
半導体素子１０１は、半導体基板（例えば、シリコン基板）１０９に形成される。半導体素子１０１は、トランジスタ等から構成される。
【００４１】
ポスト１０２ａおよび１０２ｂは、Ｃｕ（銅）等により構成される。ポスト１０２ａは、封止樹脂１０５内に形成され、メタル再配線１０４ａと球状電極１０３ａとを接続する。ポスト１０２ｂは、封止樹脂１０５内に形成され、メタル配線装置１０４ｂと球状電極１０３ｂとを接続する。
【００４２】
球状電極１０３ａおよび１０３ｂは、はんだ等により構成される半球状の電極である。球状電極１０３ａおよび１０３ｂは、封止樹脂１０５上（図１（ｂ）および（ｃ）における下）に形成され、基板１１３と接続される。また、球状電極１０３ａは、放熱を主に行う端子である。
【００４３】
メタル再配線１０４ａおよび１０４ｂは、Ｃｕ（銅）等により構成される。メタル再配線１０４ａは、熱発生源である半導体素子１０１、第１のビア１１０ａ、第１のメタル配線１０７ａ、第２のビア１１１ａ、および、第２のメタル配線１０８ａが形成される領域の上方（図１（ｂ）における下方向）全体を覆うように形成される。
【００４４】
封止樹脂１０５は、エポキシ等により構成され、絶縁膜１１７の表面（図１（ｂ）および（ｃ）における絶縁膜１１７の下側）に形成される。封止樹脂１０５は、絶縁膜１１７、メタル再配線１０４ａおよび１０４ｂを封止する。
【００４５】
電極パッド１０６ａおよび１０６ｂは、Ａｌ（アルミ）等で構成される。電極パッド１０６ａは、絶縁膜１１７側の第２のメタル配線１０８ａの表面に形成される。電極パッド１０６ｂは、絶縁膜１１７側の第２のメタル配線１０８ｂの表面に形成される。
【００４６】
第１のメタル配線１０７ａ、１０７ｂ、第２のメタル配線１０８ａおよび１０８ｂはＡｌ（アルミ）等で構成される。第１のメタル配線１０７ａおよび１０７ｂは、半導体基板１０９の上方に形成される。第２のメタル配線１０８ａおよび１０８ｂは、第１のメタル配線１０７ａおよび１０７ｂの上方に形成される。
【００４７】
第１のビア１１０ａは、半導体素子１０１と第１のメタル配線１０７ａとを接続する。第１のビア１１０ｂは、半導体素子１０１と第１のメタル配線１０７ｂとを接続する。
【００４８】
第２のビア１１１ａは、第１のメタル配線１０７ａと第２のメタル配線１０８ａとを接続する。第２のビア１１１ｂは、第１のメタル配線１０７ｂと第２のメタル配線１０８ｂとを接続する。
【００４９】
第３のビア１１２ａは、第２のメタル配線１０８ａとメタル再配線１０４ａとを接続する。第３のビア１１２ｂは、第２のメタル配線１０８ｂとメタル再配線１０４ｂとを接続する。
【００５０】
基板１１３は、半導体装置１００が実装されるプリント基板である。
第１の層間膜１１４は、ＢＰＳＧやＴＥＯＳ等から構成され、半導体基板１０９の表面（図１（ｂ）および（ｃ）における半導体基板１０９の下側）に形成される。
【００５１】
第２の層間膜１１５は、ＢＰＳＧやＴＥＯＳ等から構成され、第１の層間膜１１４の表面（図１（ｂ）および（ｃ）における第１の層間膜１１４の下側）に形成される。
【００５２】
保護膜１１６は、ＰＳＧやＳｉＮ等から構成され、第２の層間膜１１５の表面（図１（ｂ）および（ｃ）における第２の層間膜１１５の下側）に形成される。
【００５３】
絶縁膜１１７は、ポリイミド等により構成され、保護膜１１６の表面（図１（ｂ）および（ｃ）における保護膜１１６の下側）に形成される。
【００５４】
図1に示すように、第１の実施の形態に係る半導体装置１００は、熱発生源である半導体素子１０１、第１のビア１１０ａ、第１のメタル配線１０７ａ、第２のビア１１１ａ、および、第２のメタル配線１０８ａが形成される領域の上方（図１（ｂ）における下方向）全体を、メタル再配線１０４で覆う構造になっている点が従来の半導体装置１０００と異なる。
【００５５】
次に、半導体装置１００の製造方法を説明する。
まず、半導体装置１００は、半導体基板１０９にトランジスタ等から構成される回路である半導体素子１０１が形成される。次に、半導体素子上（図１（ｂ）および（ｃ）における下方向）に第１のビア１１０ａおよび１１０ｂが形成され、第１のメタル配線１０７ａおよび１０７ｂが形成され、第２のビア１１１ａおよび１１１ｂが形成され、第２のメタル配線１０８ａおよび１０８ｂが形成される。以上により、ウエハが完成する。
【００５６】
次に、ウエハ上に、絶縁膜１１７が形成され、メタル再配線１０４ａ、１０４ｂ、ポスト１０２ａおよび１０２ｂが形成される。その後、樹脂封止が行われ封止樹脂１０５が形成され、球状電極１０３ａおよび１０３ｂが形成される。次に、ウエハをダイシングする工程が行われる。以上より、ＣＳＰ構造の半導体装置１００が生成される。
【００５７】
次に、第１の実施の形態に係るＣＳＰ構造の半導体装置１００の放熱経路を説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るＣＳＰ構造の半導体装置１００の放熱経路を示す図である。図２に示す矢印は、半導体素子１０１において発生された熱の伝わる経路を示す。図２に示すように、半導体素子１０１において発生された熱は、半導体素子１０１の裏表面（図２における半導体素子１０１の上側）および側面から半導体基板１０９を介して半導体素子１００の外部へ放熱される。また、半導体素子１０１において発生された熱は、半導体素子１０１の主表面（図２における半導体素子１０１の下側）において、第１のビア１１０ａ、第１のメタル配線１０７ａ、第２のビア１１１ａ、第２のメタル配線１０８ａ、第３のビア１１２ａ、メタル再配線１０４ａ、ポスト１０２ａ、球状電極１０３ａおよび基板１１３を順次介す経路で放熱される。また、第１のビア１１０ｂ、第１のメタル配線１０７ｂ、第２のビア１１１ｂ、第２のメタル配線１０８ｂ、第３のビア１１２ｂ、メタル再配線１０４ｂ、ポスト１０２ｂ、球状電極１０３ｂおよび基板１１３を順次介す経路で放熱される。さらに、第１の実施の形態に係る半導体装置１００は、熱発生源である半導体素子１０１、第１のビア１１０ａ、１１０ｂ、第１のメタル配線１０７ａ、１０７ｂ、第２のビア１１１ａ、１１１ｂ、および、第２のメタル配線１０８ａが形成される領域の上方（図２における下方向）全体を、メタル再配線１０４ａで覆う構造になっているので、半導体素子１０１において発生された熱は、層間膜、保護膜および絶縁膜等を伝わり、メタル再配線１０４ａに伝わる。具体的には、半導体素子１０１において発生された熱は、半導体素子１０１、第１の層間膜１１４、第２の層間膜１１５、保護膜１１６、絶縁膜１１７およびメタル再配線１０４ａの順に伝わる。また、熱の放熱経路である第１のビア１１０ａ、１１０ｂ、第１のメタル配線１０７ａ、１０７ｂ、第２のビア１１１ａ、１１１ｂおよび第２のメタル配線１０８ａに伝わった熱は、それぞれ、第１の層間膜１１４、第２の層間膜１１５、保護膜１１６および絶縁膜１１７のうちいくつかを介してメタル再配線１０４ａに伝わる。また、第２のメタル配線１０８ｂと、メタル再配線１０４ａとがオーバーラップしている領域では、第２のメタル配線１０８ｂからメタル配線１０４ａに熱が伝わる。メタル再配線１０４ａに伝わった熱は、ポスト１０２ａ、球状電極１０３ａおよび基板１１３を順次介す経路で放熱される。
【００５８】
以上より、第１の実施の形態のＣＳＰ構造の半導体装置１００は、半導体素子１０１で発生した熱を、メタル配線およびビアを介して放熱するだけでなく、層間膜、保護膜および絶縁膜等を介してメタル再配線１０４ａに伝え放熱することができる。これにより、第１の実施の形態に係るＣＳＰ構造の半導体装置１００は、従来のＣＳＰ構造の半導体装置に比べ、発生された熱を効率良く放熱することができる。よって、第１の実施の形態のＣＳＰ構造の半導体装置１００は、従来のＣＳＰ構造の半導体装置よりも熱抵抗が低減し、半導体素子の高温化が抑制される。これにより、ＣＳＰ構造の半導体装置の長寿命化が可能となる。
【００５９】
また、第１の実施の形態に係る半導体装置１００は、メタル再配線１０４ａおよび１０４ｂが形成される層の使用されていなかった領域を用い、メタル再配線１０４ａの構成を半導体素子１０１に接している層間膜およびメタル配線等の領域全体を覆う構成にすることで実現できる。よって、半導体装置１００の大きさが大きくなることはない。
【００６０】
なお、図１および図２において、説明の都合上、ポスト、球状電極、メタル再配線をそれぞれ２つ備えた半導体装置について説明したが、ポスト、球状電極およびメタル再配線を１つまたは２つ以上備えてもよい。
【００６１】
また、メタル配線の層数が２層（第１のメタル配線および第２のメタル配線）の場合について説明したが、１層または２層以上であってもよい。
【００６２】
また、図１および図２おいて、メタル再配線１０４ａは、熱発生源である半導体素子１０１、第１のビア１１０ａ、第１のメタル配線１０７ａ、第２のビア１１１ａ、および、第２のメタル配線１０８ａが形成される領域の周辺の上方（図１（ｂ）における下方向）に形成されているが、メタル再配線１０４ａの形状はこれに限定されるものではない。例えば、メタル再配線１０４ａおよび１０４ｂが形成される層において、メタル再配線１０４ｂに用いられる領域（メタル再配線１０４ｂの形成される領域およびメタル再配線１０４ｂと１０４ａとを絶縁するための領域）以外の全ての領域にメタル再配線１０４ａを形成してもよい。メタル再配線１０４ａの形成される領域を大きくすることで、絶縁膜１１７を介する第２のメタル配線１０８ａおよび１０８ｂからのメタル再配線層１０４ａへの熱伝送を向上させることができる。特に、半導体装置１００が複数の半導体素子および複数に半導体素子にそれぞれ接続されるメタル配線を有する場合には、他の半導体素子およびメタル配線が形成される領域の上方にもメタル再配線１０４ａが形成されることで、他の半導体素子およびメタル配線からメタル再配線１０４ａへの熱伝送を向上させることができる。よって、半導体装置１００における全体の放熱効果を大きく向上させることができる。
【００６３】
また、図１および図２において、半導体素子が１つの場合について説明したが、半導体素子は、複数であってもよい。さらに、複数の半導体素子のそれぞれについて、図１に示す構造を形成してもよい。図３は、２つの半導体素子を備える半導体装置に本発明の第１の実施の形態の構造を適用した半導体装置２００の構造を示す図である。図３（ａ）は、半導体装置２００の平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ１２−Ａ１３における断面図である。なお、図３（ａ）のＢ１２−Ｂ１３における断面構造は、図１（ｃ）に示す断面図と同様である。例えば、図３に示すように、半導体素子１０１ａおよび１０１ｃのそれぞれについて、メタル再配線が半導体素子およびメタル配線等を覆うように形成してもよい。具体的には、図１と同様に、メタル再配線１０４ａは、半導体素子１０１ａ、第１のビア１１０ａ、第１のメタル配線１０７ａ、第２のビア１１１ａ、および、第２のメタル配線１０８ａが形成される領域の上方全体を覆うように形成される。さらに、メタル再配線１０４ｃは、半導体素子１０１ｃ、第１のビア１１０ｃ、第１のメタル配線１０７ｃ、第２のビア１１１ｃ、および、第２のメタル配線１０８ｃが形成される領域の上方全体を覆うように形成されてもよい。
【００６４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置は、電極パッドを介さずに半導体素子から球状電極への放熱経路を形成することで、放熱効率を向上させることができる。
【００６５】
まず。第２の実施の形態のＣＳＰ構造の半導体装置の構成を説明する。なお、説明の簡略化のため球状電極が２つの場合について説明する。
【００６６】
図４は、第２の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図である。図４（ａ）は、第２の実施の形態に係る半導体装置の平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ２０−Ａ２１における断面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ２０−Ｂ２１における断面図である。
【００６７】
図４に示す半導体装置３００は、ＣＳＰ構造の半導体装置であり、例えば、外観は図１１と同様である。半導体装置３００は、半導体素子３０１と、ポスト３０２ａおよび３０２ｂと、球状電極３０３ａおよび３０３ｂと、メタル再配線３０４ａおよび３０４ｂと、封止樹脂３０５と、電極パッド３０６ｂと、第１のメタル配線３０７ａおよび３０７ｂと、第２のメタル配線３０８ａおよび３０８ｂと、半導体基板３０９と、第１のビア３１０ａおよび３１０ｂと、第２のビア３１１ａおよび３１１ｂと、第３のビア３１２ａおよび３１２ｂと、基板３１３と、第１の層間膜３１４と、第２の層間膜３１５と、保護膜３１６と、絶縁膜３１７とを備える。
【００６８】
第２の実施の形態に係る半導体装置３００は、電極パッドを介さずに半導体素子３０１から球状電極３０３ａへの放熱経路を形成する点が第１の実施の形態の半導体装置１００とは異なる。すなわち、半導体素子３０１、第１のビア３１０ａ、第１のメタル配線３０７ａ、第２のビア３１１ａ、第２のメタル配線３０８ａ、第３のビア３１２ａおよびメタル再配線３０４ａの経路に電極パッドが設けられず、直接接続される。
【００６９】
半導体素子３０１は、半導体基板３０９に形成される。半導体素子３０１は、トランジスタ等から構成される。
【００７０】
ポスト３０２ａおよび３０２ｂは、Ｃｕ（銅）等により構成される。ポスト３０２ａは、メタル再配線３０４ａと球状電極３０３ａとを接続する。ポスト３０２ｂは、メタル配線装置３０４ｂと球状電極３０３ｂとを接続する。
【００７１】
球状電極３０３ａおよび３０３ｂは、はんだ等により構成される。球状電極３０３ａおよび３０３ｂは、基板３１３と接続される。また、球状電極３０３ａは、放熱を主に行う端子である。
【００７２】
メタル再配線３０４ａおよび３０４ｂは、Ｃｕ（銅）等により構成される。メタル再配線３０４ａは、熱発生源である半導体素子３０１、第１のビア３１０ａ、第１のメタル配線３０７ａ、第２のビア３１１ａ、および、第２のメタル配線３０８ａが形成される領域の上方（図４（ｂ）における下方向）全体を覆うように形成される。
【００７３】
封止樹脂３０５は、エポキシ等により構成され、絶縁膜３１７の表面（図４（ｂ）および（ｃ）における絶縁膜３１７の下側）に形成される。
【００７４】
電極パッド３０６ｂは、Ａｌ（アルミ）等で構成される。電極パッド３０６ｂは、絶縁膜３１７側の第２のメタル配線３０８ｂの表面に形成される。
【００７５】
第１のメタル配線３０７ａ、３０７ｂ、第２のメタル配線３０８ａおよび３０８ｂはＡｌ（アルミ）等で構成される。
【００７６】
第１のビア３１０ａは、半導体素子３０１と第１のメタル配線３０７ａとを接続する。第１のビア３１０ｂは、半導体素子３０１と第１のメタル配線３０７ｂとを接続する。
【００７７】
第２のビア３１１ａは、第１のメタル配線３０７ａと第２のメタル配線３０８ａとを接続する。第２のビア３１１ｂは、第１のメタル配線３０７ｂと第２のメタル配線３０８ｂとを接続する。
【００７８】
第３のビア３１２ａは、電極パッドを介さずに、第２のメタル配線３０８ａとメタル再配線３０４ａとを直接に接続する。第３のビア３１２ｂは、第２のメタル配線３０８ｂとメタル再配線３０４ｂとを接続する。
【００７９】
基板３１３は、半導体装置３００が実装されるプリント基板である。
第１の層間膜３１４は、ＢＰＳＧやＴＥＯＳ等から構成され、半導体基板３０９の表面（図４（ｂ）および（ｃ）における半導体基板３０９の下側）に形成される。
【００８０】
第２の層間膜３１５は、ＢＰＳＧやＴＥＯＳ等から構成され、第１の層間膜３１４の表面（図４（ｂ）および（ｃ）における第１の層間膜３１４の下側）に形成される。
【００８１】
保護膜３１６は、ＰＳＧやＳｉＮ等から構成され、第２の層間膜３１５の表面（図４（ｂ）および（ｃ）における第２の層間膜３１５の下側）に形成される。
【００８２】
絶縁膜３１７は、ポリイミド等により構成され、保護膜３１６の表面（図４（ｂ）および（ｃ）における保護膜３１６の下側）に形成される。
【００８３】
次に、半導体装置３００の製造方法を説明する。
まず、半導体装置３００は、半導体基板３０９にトランジスタ等から構成される回路である半導体素子３０１が形成される。次に、半導体素子上（図４（ｂ）および（ｃ）における下方向）に第１のビア３１０ａおよび３１０ｂが形成され、第１のメタル配線３０７ａおよび３０７ｂが形成され、第２のビア３１１ａおよび３１１ｂが形成され、第２のメタル配線３０８ａおよび３０８ｂが形成される。以上により、ウエハが完成する。
【００８４】
次に、ウエハ上に、絶縁膜３１７が形成され、メタル再配線３０４ａ、３０４ｂ、ポスト３０２ａおよび３０２ｂが形成される。その後、樹脂封止が行われ封止樹脂３０５が形成され、球状電極３０３ａおよび３０３ｂが形成される。次に、ウエハをダイシングする工程が行われる。以上より、ＣＳＰ構造の半導体装置３００が生成される。
【００８５】
次に、第２の実施の形態に係るＣＳＰ構造の半導体装置３００の放熱経路を説明する。
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るＣＳＰ構造の半導体装置３００の放熱経路を示す断面図である。図５に示す矢印は、半導体素子３０１において発生された熱の伝わる経路を示す。図５に示すように、第２の実施の形態に係る半導体装置３００において半導体素子３０１で発生した熱は、第１の実施の形態と同様に、半導体素子３０１の裏表面（図５における半導体素子３０１の上側）および側面から半導体基板３０９を介して半導体装置３００の外部へ放熱される。また、半導体素子３０１で発生した熱は、半導体素子３０１の主表面（図５における半導体素子３０１の下側）において、第１のビア３１０ａ、第１のメタル配線３０７ａ、第２のビア３１１ａ、第２のメタル配線３０８ａ、第３のビア３１２ａ、メタル再配線３０４ａ、ポスト３０２ａ、球状電極３０３ａおよび基板３１３を順次介す経路で放熱される。また、第１のビア３１０ｂ、第１のメタル配線３０７ｂ、第２のビア３１１ｂ、第２のメタル配線３０８ｂ、第３のビア３１２ｂ、メタル再配線３０４ｂ、ポスト３０２ｂ、球状電極３０３ｂおよび基板３１３を順次介す経路で放熱される。さらに、第１の実施の形態と同様に、半導体素子３０１において発生された熱は、層間膜、保護膜および絶縁膜等を伝わり、メタル再配線３０４ａに伝わる。
【００８６】
第２の実施の形態に係る半導体装置３００は、電極パッドを介さずに半導体素子３０１から球状電極３０３ａへの放熱経路を形成する。よって、主に放熱に用いられる球状電極３０３ａに至る経路（半導体素子３０１、第１のビア３１０ａ、第１のメタル配線３０７ａ、第２のビア３１１ａ、第２のメタル配線３０８ａ、第３のビア３１２ａ、メタル再配線３０４ａ、ポスト３０２ａ、球状電極３０３ａおよび基板３１３を順次介す経路）の熱抵抗は、第１の実施の形態のように電極パッド１０６ａを介す場合に比べ、減少する。これにより、半導体素子３０１で発生した熱を効率よく放熱することができる。
【００８７】
また、第２の実施の形態に係る半導体装置３００は、第１の実施の形態の半導体装置１００に比べて、電極パッド１０６ａを設けていない分、チップ面積を小さくすることができる。
【００８８】
また、第２の実施の形態に係る半導体装置３００は、第１の実施の形態の半導体装置１００に比べて、半導体素子３０１からビアを介してポスト３０２および球状電極３０３に直につながっている分、寄生の抵抗およびインダクタ成分が小さくなる。例えば、増幅器のトランジスタのエミッタ端子に本発明の第２の実施の形態の構成を用いることで、増幅器の利得を増加させることができる。
【００８９】
また、第２の実施の形態に係る半導体装置３００は、第１の実施の形態に係る半導体装置１００と同様に、半導体素子３０１で発生した熱を、メタル配線およびビアを介して放熱するだけでなく、層間膜、保護膜および絶縁膜等を介してメタル再配線３０４ａに伝え放熱することができる。これにより、発生された熱を効率良く放熱することができる。よって、第２の実施の形態のＣＳＰ構造の半導体装置３００は、従来のＣＳＰ構造の半導体装置よりも熱抵抗が低減し、半導体素子の高温化が抑制される。これにより、ＣＳＰ構造の半導体装置の長寿命化が可能となる。
【００９０】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置は、２層のメタル再配線を備え、メタル再配線の一方を層内の全面に形成することで、半導体素子が発生した熱を効率よく放熱用端子に放熱することができる。
【００９１】
まず。第３の実施の形態のＣＳＰ構造の半導体装置の構成を説明する。なお、説明の簡略化のため球状電極が２つの場合について説明する。
【００９２】
図６は、第３の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図である。図６（ａ）は、第３の実施の形態に係る半導体装置の平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ３０−Ａ３１における断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）のＢ３０−Ｂ３１における断面図である。
【００９３】
図６に示す半導体装置５００は、ＣＳＰ構造の半導体装置であり、例えば、外観は図１１と同様である。半導体装置５００は、半導体素子５０１と、ポスト５０２ａおよび５０２ｂと、球状電極５０３ａおよび５０３ｂと、メタル再配線５０４ａおよび５０４ｂと、封止樹脂５０５と、電極パッド５０６ａおよび５０６ｂと、第１のメタル配線５０７ａおよび５０７ｂと、第２のメタル配線５０８ａおよび５０８ｂと、半導体基板５０９と、第１のビア５１０ａおよび５１０ｂと、第２のビア５１１ａおよび５１１ｂと、第３のビア５１２ａおよび５１２ｂと、基板５１３と、第１の層間膜５１４と、第２の層間膜５１５と、保護膜５１６と、絶縁膜５１７と、第２のメタル再配線５１８ａおよび５１８ｂと、第４のビア５１９ａおよび５１９ｂと、第３の層間膜５２０とを備える。
【００９４】
半導体素子５０１は、半導体基板５０９に形成される。半導体素子５０１は、トランジスタ等から構成される。
【００９５】
ポスト５０２ａおよび５０２ｂは、Ｃｕ（銅）等により構成される。ポスト５０２ａは、メタル再配線５０４ａと球状電極５０３ａとを接続する。ポスト５０２ｂは、メタル再配線５０４ｂと球状電極５０３ｂとを接続する。
【００９６】
球状電極５０３ａおよび５０３ｂは、はんだ等により構成される。球状電極５０３ａおよび５０３ｂは、基板５１３と接続される。また、球状電極５０３ａは、放熱を主に行う端子である。
【００９７】
メタル再配線５０４ａおよび５０４ｂは、Ｃｕ（銅）等により構成される。
封止樹脂５０５は、エポキシ等により構成され、第３の層間膜５２０の表面（図６（ｂ）および（ｃ）における絶縁膜５１７の下側）に形成される。
【００９８】
電極パッド５０６ａおよび５０６ｂは、Ａｌ（アルミ）等で構成される。電極パッド５０６ａは、絶縁膜５１７側の第２のメタル配線５０８ａの表面に形成される。電極パッド５０６ｂは、絶縁膜５１７側の第２のメタル配線５０８ｂの表面に形成される。
【００９９】
第１のメタル配線５０７ａ、５０７ｂ、第２のメタル配線５０８ａおよび５０８ｂはＡｌ（アルミ）等で構成される。
【０１００】
第１のビア５１０ａは、半導体素子５０１と第１のメタル配線５０７ａとを接続する。第１のビア５１０ｂは、半導体素子５０１と第１のメタル配線５０７ｂとを接続する。
【０１０１】
第２のビア５１１ａは、第１のメタル配線５０７ａと第２のメタル配線５０８ａとを接続する。第２のビア５１１ｂは、第１のメタル配線５０７ｂと第２のメタル配線５０８ｂとを接続する。
【０１０２】
第３のビア５１２ａは、第２のメタル配線５０８ａと第２のメタル再配線５１８ａとを接続する。第３のビア５１２ｂは、第２のメタル配線５０８ｂと第２のメタル再配線５１８ｂとを接続する。
【０１０３】
基板５１３は、半導体装置５００が実装されるプリント基板である。
第１の層間膜５１４は、ＢＰＳＧやＴＥＯＳ等から構成され、半導体基板５０９の表面（図６（ｂ）および（ｃ）における半導体基板５０９の下側）に形成される。
【０１０４】
第２の層間膜５１５は、ＢＰＳＧやＴＥＯＳ等から構成され、第１の層間膜５１４の表面（図６（ｂ）および（ｃ）における第１の層間膜５１４の下側）に形成される。
【０１０５】
保護膜５１６は、ＰＳＧやＳｉＮ等から構成され、第２の層間膜５１５の表面（図６（ｂ）および（ｃ）における第２の層間膜５１５の下側）に形成される。
【０１０６】
絶縁膜５１７は、ポリイミド等により構成され、保護膜５１６の表面（図６（ｂ）および（ｃ）における保護膜５１６の下側）に形成される。
【０１０７】
第２のメタル再配線５１８ａおよび５１８ｂは、Ｃｕ（銅）等により構成される。第２のメタル再配線５１８ａおよび５１８ｂは、メタル再配線５０４ａおよび５０４ｂの上方、かつ、ポスト５０２ａおよびポスト５０２ｂの下方に形成される。第２のメタル再配線５１８ａは、第２のメタル再配線５１８ａおよび５１８ｂが形成される層において、第２のメタル再配線５１８ｂに使用される領域以外の全領域に形成される。また、第２のメタル再配線５１８ｂは、第２のメタル配線５０８ｂとメタル再配線５０４ｂの接続のために形成される。例えば、第２のメタル再配線５１８ｂは、第３のビア５１２ｂと第４のビア５１９ｂを接続するために必要な最小の面積で形成される。
【０１０８】
第４のビア５１９ａは、第２のメタル再配線５１８ａとメタル再配線５０４ａとを接続する。第４のビア５１９ｂは、第２のメタル再配線５１８ｂとメタル再配線５０４ｂとを接続する。
【０１０９】
第３の層間膜５２０は、メタル再配線５０４ａおよび５０４ｂと第２のメタル再配線５１８ａおよび５１８ｂとの間に形成される層間絶縁膜である。また、第３の層間膜５２０は、第２のメタル再配線５１８ａおよび５１８ｂが形成される層において、第２のメタル再配線５１８ａと５１８ｂとの間に形成され、第２のメタル再配線５１８ａと５１８ｂとを絶縁する。
【０１１０】
以上のように、第３の実施の形態に係る半導体装置５００は、第２のメタル再配線５１８ａが、第２のメタル再配線５１８ｂの形成に用いられる領域以外の全ての領域に形成される。これにより、半導体素子５０１および半導体素子５０１に接続されるメタル配線等からの第２のメタル再配線５１８ａへの熱伝送を向上させることができる。また、第３の実施の形態に係る半導体装置５００は、メタル再配線が多層（図６では２層）で形成される。これにより、メタル再配線５０４ｂを、第２のメタル配線５０８ｂと、ポスト５０２ｂとの接続に用いることで、メタル再配線が単層の場合に比べ、第２のメタル再配線５１８ｂの面積を小さくすることができる。すなわち、放熱に用いる第２のメタル再配線５１８ａの形成する領域をより大きくすることができる。これにより、よって、第３の実施の形態に係る半導体装置５００は、第１の実施の形態に係る半導体装置１００と比べ、より多くの面積を放熱用の第２のメタル再配線５１８ａに用いることができるので、高い放熱効果を実現することができる。
【０１１１】
次に、半導体装置５００の製造方法を説明する。
まず、半導体装置５００は、半導体基板５０９にトランジスタ等から構成される回路である半導体素子５０１が形成される。次に、半導体素子上（図６（ｂ）および（ｃ）における下方向）に第１のビア５１０ａおよび５１０ｂが形成され、第１のメタル配線５０７ａおよび５０７ｂが形成され、第２のビア５１１ａおよび５１１ｂが形成され、第２のメタル配線５０８ａおよび５０８ｂが形成される。以上により、ウエハが完成する。
【０１１２】
次に、ウエハ上に、絶縁膜５１７が形成され、第２のメタル再配線５１８ａ、５１８ｂ、が形成され、第３の層間膜５２０が形成され、第４のビア５１９ａおよび５１９ｂが形成され、メタル再配線５０４ａ、５０４ｂ、ポスト５０２ａおよび５０２ｂが形成される。その後、樹脂封止が行われ封止樹脂５０５が形成され、球状電極５０３ａおよび５０３ｂが形成される。次に、ウエハをダイシングする工程が行われる。以上より、ＣＳＰ構造の半導体装置５００が生成される。
【０１１３】
次に、第３の実施の形態に係るＣＳＰ構造の半導体装置５００の放熱経路を説明する。
図７は、本発明の第３の実施の形態に係るＣＳＰ構造の半導体装置５００の放熱経路を示す断面図である。図７に示す矢印は、半導体素子５０１において発生された熱の伝わる経路を示す。なお、説明のため、図７においては、複数の半導体素子５０１および各半導体素子５０１で発生した熱の伝わる経路を示す矢印を図示する。図７に示すように、半導体素子５０１で発生した熱は、半導体素子５０１の裏表面（図７における半導体素子５０１の上側）および側面から半導体基板５０９を介して半導体装置５００の外部へ放熱される。また、半導体素子５０１で発生した熱は、半導体素子５０１の主表面（図７における半導体素子５０１の下側）において、第１のビア５１０ａ、第１のメタル配線５０７ａ、第２のビア５１１ａ、第２のメタル配線５０８ａ、第３のビア５１２ａ、第２のメタル再配線５１８ａ、第４のビア５１９ａ、メタル再配線５０４ａ、ポスト５０２ａ、球状電極５０３ａおよび基板５１３を順次介す経路で放熱される。さらに、第３の実施の形態に係る半導体装置５００では、第２のメタル再配線５１８ａは、第２のメタル再配線５１８ｂが形成される領域以外の全ての領域に形成される。すなわち、第２のメタル再配線５１８ａは、熱発生源である複数の半導体素子５０１および各半導体素子５０１に接続されるメタル配線が形成される領域の上方（図７における下方向）全体を覆うように形成されている。これにより、複数の半導体素子５０１および複数の半導体素子５０１に接続されるメタル配線から、層間膜、絶縁膜および保護膜を介して第２のメタル再配線５１８ａに熱が伝わる。第２のメタル再配線５１８ａに伝わった熱は、第４のビア５１９ａ、メタル再配線５０４ａ、ポスト５０２ａおよび球状電極５０３ａを順次介して放熱される。
【０１１４】
また、第３の実施の形態に係る半導体装置５００は、メタル再配線５０４ａおよび５０４ｂを配線層として用いることで、第２のメタル再配線５１８ａを可能な限り広い領域に形成している。すなわち、メタル再配線５０４ｂを、第２のメタル配線５０８ｂとポスト１０２ｂとの接続に用いることで、第２のメタル再配線５１８ｂの領域を小さくすることができる。これにより、放熱に用いられる第２のメタル再配線５１８ａの面積を大きくすることができる。よって、メタル再配線が単層の場合に比べ、第２のメタル再配線５１８ａは、複数の半導体素子５０１および複数の半導体素子５０１に接続されるメタル配線の上方のより広い領域を覆うことができる。これにより、複数の半導体素子５０１および複数の半導体素子５０１に接続されるメタル配線の熱を、より効率よく第２のメタル再配線５１８ａに伝えることができる。
【０１１５】
以上より、第３の実施の形態のＣＳＰ構造の半導体装置５００は、複数の半導体素子５０１で発生した熱を、メタル配線およびビアを介して放熱するだけでなく、層間膜、保護膜および絶縁膜等を介して第２のメタル再配線５１８ａに伝え放熱することができる。これにより、第３の実施の形態に係るＣＳＰ構造の半導体装置５００は、従来のＣＳＰ構造の半導体装置に比べ、発生された熱を効率良く放熱することができる。さらに、第３の実施の形態に係る半導体装置５００は、第２のメタル再配線５１８ａを、第２のメタル再配線５１８ｂに用いられる領域以外の、全領域に形成する。また、メタル再配線層を２層にすることにより、メタル再配線層の一層（メタル再配線５０４ａおよび５０４ｂが形成される層）を配線に用いることができるので、放熱用の第２のメタル再配線５１８ａの面積をより大きくすることができる。よって、第３の実施の形態に係る半導体装置５００は、第１の実施の形態に係る半導体装置１００と比べ、より高い放熱効果を実現することができる。これにより、第３の実施の形態のＣＳＰ構造の半導体装置５００は、熱抵抗が低減し、半導体素子の高温化が抑制されるので、ＣＳＰ構造の半導体装置の長寿命化が可能となる。
【０１１６】
なお、第３の実施の形態に係る半導体装置５００のように、２層のメタル再配線を備えるＣＳＰ構造の半導体装置においても、第２の実施の形態において説明したように、放熱に用いられる経路において、第２のメタル配線５０８ａと第２のメタル再配線５１８ａとを電極パッドを用いずに、第３のビア５１２ａを介して直接に接続してもよい。これにより、第２のメタル配線５０８ａと第２のメタル再配線５１８ａとの間の熱抵抗を低減することができる。よって、半導体装置の放熱効果を向上させることができる。
【０１１７】
（第４の実施の形態）
第３の実施の形態では、メタル再配線を２層形成し、１層を放熱用に用いたが、第４の実施の形態に係る半導体装置は、２層のメタル再配線を半導体素子および配線等の上方全体を覆うように形成することで高い放熱効果を実現する。
【０１１８】
まず、第４の実施の形態に係る半導体装置の構成を説明する。なお、説明の簡略化のため球状電極が２つの場合について説明する。
【０１１９】
図８は、第４の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図である。図８（ａ）は、第４の実施の形態に係る半導体装置の平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ４０−Ａ４１における断面図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）のＢ４０−Ｂ４１における断面図である。
【０１２０】
図８に示す半導体装置７００は、ＣＳＰ構造の半導体装置であり、例えば、外観は図１１と同様である。半導体装置７００は、半導体素子７０１と、ポスト７０２ａおよび７０２ｂと、球状電極７０３ａおよび７０３ｂと、メタル再配線７０４ａおよび７０４ｂと、封止樹脂７０５と、電極パッド７０６ａおよび７０６ｂと、第１のメタル配線７０７ａおよび７０７ｂと、第２のメタル配線７０８ａおよび７０８ｂと、半導体基板７０９と、第１のビア７１０ａおよび７１０ｂと、第２のビア７１１ａおよび７１１ｂと、第３のビア７１２ａおよび７１２ｃと、基板７１３と、第１の層間膜７１４と、第２の層間膜７１５と、保護膜７１６と、絶縁膜７１７と、第２のメタル再配線７１８ａおよび７１８ｂと、第４のビア７１９ａおよび７１９ｂと、第３の層間膜７２０とを備える。
【０１２１】
半導体素子７０１は、半導体基板７０９に形成される。半導体素子７０１は、トランジスタ等から構成される。
【０１２２】
ポスト７０２ａおよび７０２ｂは、Ｃｕ（銅）等により構成される。ポスト７０２ａは、メタル再配線７０４ａと球状電極７０３ａとを接続する。ポスト７０２ｂは、メタル配線装置７０４ｂと球状電極７０３ｂとを接続する。
【０１２３】
球状電極７０３ａおよび７０３ｂは、はんだ等により構成される。球状電極７０３ａおよび７０３ｂは、基板７１３と接続される。また、球状電極７０３ａは、放熱を主に行う端子である。
【０１２４】
メタル再配線７０４ａおよび７０４ｂは、Ｃｕ（銅）等により構成される。メタル再配線７０４ａは、熱発生源である半導体素子７０１、第１のビア７１０ａ、第１のメタル配線７０７ａ、第２のビア７１１ａ、および、第２のメタル配線７０８ａが形成される領域の上方（図８（ｂ）における下方向）全体を覆うように形成される。また、メタル再配線７０４ａは、例えば、図８（ａ）に示すように、第２のメタル再配線７１８ａの上方を覆うように形成される。
【０１２５】
封止樹脂７０５は、エポキシ等により構成され、第３の層間膜７２０の表面（図８（ｂ）および（ｃ）における絶縁膜７１７の下側）に形成される。
【０１２６】
電極パッド７０６ａおよび７０６ｂは、Ａｌ（アルミ）等で構成される。電極パッド７０６ａは、絶縁膜７１７側の第２のメタル配線７０８ａの表面に形成される。電極パッド７０６ｂは、絶縁膜７１７側の第２のメタル配線７０８ｂの表面に形成される。
【０１２７】
第１のメタル配線７０７ａ、７０７ｂ、第２のメタル配線７０８ａおよび７０８ｂはＡｌ（アルミ）等で構成される。
【０１２８】
第１のビア７１０ａは、半導体素子７０１と第１のメタル配線７０７ａとを接続する。第１のビア７１０ｂは、半導体素子７０１と第１のメタル配線７０７ｂとを接続する。
【０１２９】
第２のビア７１１ａは、第１のメタル配線７０７ａと第２のメタル配線７０８ａとを接続する。第２のビア７１１ｂは、第１のメタル配線７０７ｂと第２のメタル配線７０８ｂとを接続する。
【０１３０】
第３のビア７１２ａは、第２のメタル配線７０８ａと第２のメタル再配線７１８ａとを接続する。第３のビア７１２ｂは、第２のメタル配線７０８ｂと第２のメタル再配線７１８ｂとを接続する。
【０１３１】
基板７１３は、半導体装置７００が実装されるプリント基板である。
第１の層間膜７１４は、ＢＰＳＧやＴＥＯＳ等から構成され、半導体基板７０９の表面（図８（ｂ）および（ｃ）における半導体基板７０９の下側）に形成される。
【０１３２】
第２の層間膜７１５は、ＢＰＳＧやＴＥＯＳ等から構成され、第１の層間膜７１４の表面（図８（ｂ）および（ｃ）における第１の層間膜７１４の下側）に形成される。
【０１３３】
保護膜７１６は、ＰＳＧやＳｉＮ等から構成され、第２の層間膜７１５の表面（図８（ｂ）および（ｃ）における第２の層間膜７１５の下側）に形成される。
【０１３４】
絶縁膜７１７は、ポリイミド等により構成され、保護膜７１６の表面（図８（ｂ）および（ｃ）における保護膜７１６の下側）に形成される。
【０１３５】
第２のメタル再配線７１８ａおよび７１８ｂは、Ｃｕ（銅）等により構成される。第２のメタル再配線７１８ａは、熱発生源である半導体素子７０１、第１のビア７１０ａ、第１のメタル配線７０７ａ、第２のビア７１１ａ、および、第２のメタル配線７０８ａが形成される領域の上方（図８（ｂ）における下方向）全体を覆うように形成される。例えば、第２のメタル再配線７１８ａと、メタル再配線７０４ａとは縦方向に重なる同形状に形成される。
【０１３６】
第４のビア７１９ａは、第２のメタル再配線７１８ａとメタル再配線７０４ａとを接続する。第４のビア７１９ｂは、第２のメタル再配線７１８ｂとメタル再配線７０４ｂとを接続する。
【０１３７】
第３の層間膜７２０は、メタル再配線７０４ａおよび７０４ｂと第２のメタル再配線７１８ａおよび７１８ｂとの間に形成される層間絶縁膜である。また、第３の層間膜７２０は、第２のメタル再配線７１８ａおよび７１８ｂが形成される層において、第２のメタル再配線７１８ａと７１８ｂとの間に形成され、第２のメタル再配線７１８ａと７１８ｂとを絶縁する。
【０１３８】
以上のように、第４の実施の形態に係る半導体装置７００は、メタル再配線が多層で形成され、第２のメタル再配線７１８ａおよびメタル再配線７０４ａが、熱発生源である半導体素子に接している層間膜やメタル配線等の領域全体を覆う。これにより、半導体素子７０１で発生した熱を効率よく放熱することができる。
【０１３９】
次に、半導体装置７００の製造方法を説明する。
まず、半導体装置７００は、半導体基板７０９にトランジスタ等から構成される回路である半導体素子７０１が形成される。次に、半導体素子上（図８（ｂ）および（ｃ）における下方向）に第１のビア７１０ａおよび７１０ｂが形成され、第１のメタル配線７０７ａおよび７０７ｂが形成され、第２のビア７１１ａおよび７１１ｂが形成され、第２のメタル配線７０８ａおよび７０８ｂが形成される。以上により、ウエハが完成する。
【０１４０】
次に、ウエハ上に、絶縁膜７１７が形成され、第２のメタル再配線７１８ａ、７１８ｂ、が形成され、第３の層間膜７２０が形成され、第４のビア７１９ａおよび７１９ｂが形成され、メタル再配線７０４ａ、７０４ｂ、ポスト７０２ａおよび７０２ｂが形成される。その後、樹脂封止が行われ封止樹脂７０５が形成され、球状電極７０３ａおよび７０３ｂが形成される。次に、ウエハをダイシングする工程が行われる。以上より、ＣＳＰ構造の半導体装置７００が生成される。
【０１４１】
次に、第４の実施の形態に係るＣＳＰ構造の半導体装置７００の放熱経路を説明する。
図９は、本発明の第４の実施の形態に係るＣＳＰ構造の半導体装置７００の放熱経路を示す断面図である。図９に示す矢印は、半導体素子７０１において発生された熱の伝わる経路を示す。図９に示すように、半導体素子７０１で発生した熱は、半導体素子７０１の裏表面（図９における半導体素子７０１の上側）および側面から半導体基板７０９を介して半導体装置７００の外部へ放熱される。また、半導体素子７０１で発生した熱は、半導体素子７０１の主表面（図９における半導体素子７０１の下側）において、第１のビア７１０ａ、第１のメタル配線７０７ａ、第２のビア７１１ａ、第２のメタル配線７０８ａ、第３のビア７１２ａ、第２のメタル再配線７１８ａ、第４のビア７１９ａ、メタル再配線７０４ａ、ポスト７０２ａ、球状電極７０３ａおよび基板７１３を順次介す経路で放熱される。また、第１の実施の形態に係る半導体装置１００と同様に、第２のメタル再配線７１８ａが、熱発生源である半導体素子７０１および半導体素子７０１に接続されるメタル配線の上方（図９における下方向）に形成されている。これにより、半導体素子７０１および半導体素子７０１に接続されるメタル配線から、層間膜、絶縁膜および保護膜を介して第２のメタル再配線７１８ａに熱が伝わる。さらに、第４の実施の形態に係る半導体装置７００では、第２のメタル再配線７１８ａの上方全面にメタル再配線７０４ａが形成される。これにより、第２のメタル再配線７１８ａに伝わった熱は、複数の第４のビア７１９を介して効率よくメタル再配線７０４ａに伝わる。メタル再配線７０４ａに伝わった熱は、ポスト７０２ａおよび球状電極７０３ａを順次介して放熱される。
【０１４２】
以上のように第４の実施の形態に係る半導体装置７００は、熱発生源である半導体素子７０１および半導体素子７０１に接続されるメタル配線の上方に形成された第２のメタル再配線７１８ａおよびメタル再配線７０４ａとを備える。これにより、半導体素子７０１で発生した熱を層間膜、絶縁膜および保護膜を介して第２のメタル再配線７１８ａに伝えることができる。さらに、第２のメタル再配線７１８ａに伝わった熱を、効率よくメタル再配線７０４ａに伝え、放熱することができる。よって、第４の実施の形態に係る半導体装置７００は、熱抵抗が低減し、半導体素子の高温化が抑制されるので、ＣＳＰ構造の半導体装置の長寿命化が可能となる。
【０１４３】
なお、図８において、第２のメタル再配線７１８ａおよびメタル再配線７０４ａは、半導体素子７０１、第１のビア７１０ａ、第１のメタル配線７０７ａ、第２のビア７１１ａ、および、第２のメタル配線７０８ａが形成される領域の周辺の上方（図８（ｂ）における下方向）に形成されているが、第２のメタル再配線７１８ａおよびメタル再配線７０４ａの形状はこれに限定されるものではない。例えば、第２のメタル再配線７１８ａは、第２のメタル再配線７１８ｂに使用される領域（メタル再配線７１８ｂの形成される領域およびメタル再配線７１８ｂと７１８ａとを絶縁するための領域）以外の全ての領域に形成されてもよい。また、メタル再配線７０４ａは、メタル再配線７０４ｂに使用される領域以外の全ての領域に形成されてもよい。メタル再配線７０４ａおよび第２のメタル再配線７１８ａの面積を大きくすることで、複数の半導体素子を備える場合に、複数の半導体素子において発生した熱を、層間膜および絶縁膜等を介してメタル再配線７０４ａまたは第２のメタル再配線７１８ａに伝えることができる。よって、高い放熱効果を実現することができる。
【０１４４】
また、第１〜第４の実施の形態において、放熱用のメタル再配線に接続されるポストおよび球状電極が１つの場合について説明したが、放熱用のメタル再配線に接続されるポストおよび球状電極は、２以上であってもよい。図１０は、第１の実施の形態に係る半導体装置の変形例であり、放熱用のメタル再配線に対し、２つのポストおよび球状電極が形成された半導体装置８００の構造を示す図である。図１０（ａ）は、半導体装置８００の平面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ１４−Ａ１５における断面図である。なお、図１０（ａ）のＢ１４−Ｂ１５における断面構造は、図１（ｃ）の断面図と同様である。例えば、図１０に示す半導体装置８００のように、放熱用のメタル再配線１０４ａに接続される２つのポスト１０２ａおよび１０２ｃを形成し、ポスト１０２ａに接続される球状電極１０３ａおよびポスト１０２ｃに接続される球状電極１０３ｃを形成してもよい。これにより、メタル再配線１０４ａに伝わった半導体素子１０１で発生した熱は、ポスト１０２ａおよび球状電極１０３ａを介す経路と、ポスト１０２ｃおよび球状電極１０３ｃを介す経路とで放熱される。よって、複数のポストおよび球状電極を形成することで、ポストおよび球状電極が１つの場合に比べ、メタル再配線１０４ａに伝わった半導体素子１０１で発生した熱を、効率よく外部に放熱することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
以上説明したように、本発明に係る半導体装置は、ＣＳＰ構造の半導体装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の放熱経路を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の変形例の構造を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の放熱経路を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の放熱経路を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の放熱経路を示す図である。
【図１０】本発明に係る半導体装置の変形例の構造を示す図である。
【図１１】ＣＳＰ構造の半導体装置の構造を示す斜視図である。
【図１２】従来のＣＳＰ構造の半導体装置の構造を示す図である。
【図１３】従来のＣＳＰ構造の半導体装置の放熱経路を示す図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１００、２００、３００、５００、７００、８００、１０００  半導体装置
１０１、１０１ａ、１０１ｃ、３０１、５０１、７０１、１００１  半導体素子
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、３０２ａ、３０２ｂ、５０２ａ、５０２ｂ、７０２ａ、７０２ｂ、１００２  ポスト
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、３０３ａ、３０３ｂ、５０３ａ、５０３ｂ、７０３ａ、７０３ｂ、１００３  球状電極
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、３０４ａ、３０４ｂ、５０４ａ、５０４ｂ、７０４ａ、７０４ｂ、１００４  メタル再配線
１０５  封止樹脂
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、３０６ｂ、５０６ａ、５０６ｂ、７０６ａ、７０６ｂ、１００６  電極パッド
１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、３０７ａ、３０７ｂ、５０７ａ、５０７ｂ、７０７ａ、７０７ｂ、１００７  第１のメタル配線
１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、３０８ａ、３０８ｂ、５０８ａ、５０８ｂ、７０８ａ、７０８ｂ、１００８  第２のメタル配線
１０９、３０９、５０９、７０９、１００９  半導体基板
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、３１０ａ、３１０ｂ、５１０ａ、５１０ｂ、７１０ａ、７１０ｂ、１０１０  第１のビア
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、３１１ａ、３１１ｂ、５１１ａ、５１１ｂ、７１１ａ、７１１ｂ、１０１１  第２のビア
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、３１２ａ、３１２ｂ、５１２ａ、５１２ｂ、７１２ａ、７１２ｂ、１０１２  第３のビア
１１３、３１３、５１３、７１３、１０１３  基板
１１４、３１４、５１４、７１４、１０１４  第１の層間膜
１１５、３１５、５１５、７１５、１０１５  第２の層間膜
１１６、３１６、５１６、７１６、１０１６  保護膜
１１７、３１７、５１７、７１７、１０１７  絶縁膜
５１８ａ、５１８ｂ、７１８ａ、７１８ｂ  第２のメタル再配線
５１９ａ、５１８ｂ、７１９ａ、７１９ｂ  第４のビア
５２０、７２０  第３の層間膜
【図１】
2007311573.tif 000003
【図２】
2007311573.tif 000004
【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】
2007311573.tif 000009
【図８】
2007311573.tif 000010
【図９】
2007311573.tif 000011
【図１０】
2007311573.tif 000012
【図１１】
2007311573.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2007311573.tif 000015