(57)【要約】      （修正有）【課題】温度上昇を防ぐことができる半導体装置および半導体装置実装基板を提供する。【解決手段】半導体基板１は、半導体基板１上に設けられた保護膜２と、この保護膜２上に設けられた絶縁層５と、この絶縁層５上に配された導電層８とを備えており、絶縁層５には発生した熱を外部に効率よく放出するための放熱用開口部４が形成され、放熱用開口部４内には伝熱用導電層９と伝熱用導電層９の表面に形成された放熱部６が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極が形成された半導体基板と、
この半導体基板上に設けられ、前記電極に整合する位置に接続用開口部を有する保護膜と、
この保護膜上に設けられ、前記電極に整合する位置に接続用開口部を有する絶縁層と、
この絶縁層上に配され、前記接続用開口部を通り前記電極と電気的に接続される導電層とを備えた半導体装置であって、
前記絶縁層には、前記電極に整合する位置とは異なる位置に、放熱用開口部が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記保護膜上には伝熱用導電層が形成され、この伝熱用導電層が、前記放熱用開口部に整合する位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記放熱用開口部には、熱伝導性材料からなる放熱部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置を他の基板に実装した半導体装置実装基板であって、
前記半導体装置は、前記放熱部が前記他の基板に接するように実装されていることを特徴とする半導体装置実装基板。
【請求項５】
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の半導体装置を他の基板に実装した半導体装置実装基板であって、
前記半導体装置と他の基板との間の空間の少なくとも一部には、絶縁性の熱伝導性樹脂からなる伝熱部が充填され、この伝熱部によって前記半導体装置と前記他の基板が互いに接合されていることを特徴とする半導体装置実装基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハレベル（ＷＬ）のＣＳＰ（Chip Size/Scale Package）などの半導体装置および半導体装置実装基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、半導体装置の一例を示すもので、この半導体装置８０は、電極７２を有する半導体基板１の表面に、電極７２に整合する位置に接続用開口部７３を有する絶縁層７４が形成され、その上に導電層７５が形成されている。導電層７５は、接続用開口部７３を通して電極７２に接続されている。導電層７５の一部には、はんだバンプ７６が形成されている。導電層７５の上には、封止樹脂層７７が形成されている（特許文献１、２を参照）。
【特許文献１】特開２００３−１２４２４４号公報
【特許文献２】国際公開第００／７７８４３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記半導体装置は、放熱性が悪く熱抵抗が大きいため、高温となりやすいという問題がある。半導体装置が高温となると、回路の動作に悪影響が及ぶことがあるため、改善が要望されていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、温度上昇を防ぐことができる半導体装置および半導体装置実装基板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】
【０００４】
本発明の請求項１に係る半導体装置は、電極が形成された半導体基板と、この半導体基板上に設けられ、前記電極に整合する位置に接続用開口部を有する保護膜と、この保護膜上に設けられ、前記電極に整合する位置に接続用開口部を有する絶縁層と、この絶縁層上に配され、前記接続用開口部を通り前記電極と電気的に接続される導電層とを備えた半導体装置であって、前記絶縁層には、前記電極に整合する位置とは異なる位置に、放熱用開口部が形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項２に係る半導体装置は、請求項１において、前記保護膜上には伝熱用導電層が形成され、この伝熱用導電層が、前記放熱用開口部に整合する位置に形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項３に係る半導体装置は、請求項１または２において、前記放熱用開口部には、熱伝導性材料からなる放熱部が形成されていることを特徴とする。
【０００５】
本発明の請求項４に係る半導体装置実装基板は、請求項３に記載の半導体装置を他の基板に実装した半導体装置実装基板であって、前記半導体装置は、前記放熱部が前記他の基板に接するように実装されていることを特徴とする。
本発明の請求項５に係る半導体装置実装基板は、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の半導体装置を他の基板に実装した半導体装置実装基板であって、前記半導体装置と他の基板との間の空間の少なくとも一部には、絶縁性の熱伝導性樹脂からなる伝熱部が充填され、この伝熱部によって前記半導体装置と前記他の基板が互いに接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の半導体装置によれば、絶縁層に放熱用開口部が形成されているので、電極や導電層で発生した熱を効率よく外部に放出することができる。
従って、温度上昇を抑制し、回路の動作に悪影響が及ぶのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の半導体装置の一例である半導体装置１０を、図１および図２を参照しつつ、その製造方法に沿って詳細に説明する。図１は半導体装置１０の断面図であり、図２は半導体装置１０の平面図である。
まず、電極（図示略）を有する半導体基板１を用意する。
半導体基板１は、基材１ａの表面にパシベーション膜２（保護膜）が形成されている。
基材１ａとしては、シリコンウエハなどの半導体ウエハが使用できる。
パシベーション膜２は、不動態化された絶縁膜であり、ＳｉＮ、ＳｉＯ２等からなり、その厚さは例えば０．１〜０．５μｍである。パシベーション膜２は、前記電極に整合する位置に接続用開口部（図示略）を有する。
前記電極および接続用開口部については、図９に示す半導体装置における電極および接続用開口部の構成を採用できる。
【０００８】
パシベーション膜２の表面には、スパッタ法などにより、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌなどからなる金属膜３を形成するのが好ましい。金属膜３の厚さは、例えば０．５〜５ｎｍとすることができる。
なお、本発明では、金属膜を設けない構成も可能である。
【０００９】
次いで、放熱用開口部４を有する絶縁層５を形成する。絶縁層５は、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂などからなり、その厚みは、例えば５〜５０μｍとすることができる。
絶縁層５の形成には、スピンコート法、キャスティング法、ディスペンス法等を利用することができる。放熱用開口部４を形成するにはフォトリソグラフィー技術を適用できる。
【００１０】
放熱用開口部４は、前記接続用開口部とは異なる位置に形成され、その形状は、特に限定されず、矩形、円形、多角形、楕円形などとすることができる。図示例では、放熱用開口部４は矩形状とされている。
放熱用開口部４は、絶縁層５のほぼ中央位置に形成するのが好ましい。
絶縁層５には、接続用開口部（図示略）を形成することができる。
【００１１】
次いで、電解めっき法、無電解めっき法などのめっき法により、絶縁層５の表面にＣｕ、Ｃｒ、Ａｌなどの金属からなる導電層８（再配線層）を形成する。導電層８は、前記接続用開口部を通して前記電極に電気的に接続される。
【００１２】
放熱用開口部４内には、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌなどの金属からなる伝熱用導電層９を形成するのが好ましい。伝熱用導電層９は、金属膜３の表面に形成されている。
伝熱用導電層９の形成によって、放熱を促進することができる。
伝熱用導電層９は、放熱用開口部４内（すなわち放熱用開口部４に整合する位置）だけでなく、放熱用開口部４を含む広い範囲に形成してもよい。
伝熱用導電層９は、導電層８と同時にめっき法により形成できる。
【００１３】
導電層８の表面の一部には、接続用のはんだバンプ１３が形成される。
符号７は、封止樹脂層である。封止樹脂層７には、ポリイミド系樹脂などが使用できる。封止樹脂層７は、放熱用開口部４に整合する位置に、放熱用開口部１５を有する。
【００１４】
放熱用開口部４内の伝熱用導電層９表面には、熱伝導性材料からなる放熱部６が形成される。
放熱部６の材料としては、熱伝導性の高いものが好ましく、例えば、金属、熱伝導性樹脂などを使用できる。
金属としては、特に限定されないが、はんだ、Ｃｕ、Ａｌなどが挙げられ、なかでも特に、はんだが好ましい。
熱伝導性樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などが使用でき、特に、エポキシ系樹脂が好ましい。熱伝導性樹脂としては、酸化アルミニウムなどのセラミックからなる充填剤を含むものが好適である。
熱伝導性樹脂として好適に使用できる市販品としては、ＥＣＣＯＢＯＮＤ  Ａ−４０１(エマーソン＆カミング社)、ＦＦ７６７５−ＷＬ（ザイニクス社）、ＳＴＡＹＳＴＩＫ（テクノアルファ社）などがある。
放熱部６を構成する材料の熱伝導率は、例えば１Ｗ／ｍ・℃以上とすることができる。
【００１５】
前記電極や導電層８で発生した熱は、放熱用開口部４から放出され、伝熱用導電層９を通して放熱部６に伝えられ、放熱部６から外部に放出される。また、熱の一部は金属膜３を伝わって放熱部６から外部に放出される。
従って、導電層８が構成する回路の動作に悪影響が及ぶことがない。
【００１６】
半導体装置１０を、はんだバンプ１３を介して他の基板１２に実装する際には、放熱部６が基板１２に接するようにするのが好ましい。
これによって、熱が放熱部６から基板１２に伝えられるようになるため、半導体装置１０からの放熱を促進することができる。
半導体装置１０を基板１２に実装した構造を半導体装置実装基板１１という。
【００１７】
半導体装置１０は、導電層８で発生した熱を効率よく放出させることができるため、導電層８に大きな電流を流す必要がある製品にも適用できる。
また、半導体装置１０の過熱を抑えることができるため、温度上昇による部品劣化を防ぎ、製品寿命を長くすることができる。
【００１８】
次に、半導体装置実装基板の他の例を説明する。
図３に示す半導体装置実装基板２１は、半導体装置２０がはんだバンプ１３を介して基板１２に実装されている。
半導体装置実装基板２１は、半導体装置２０と基板１２との間に、熱伝導性樹脂からなる伝熱部１４が形成されている点で、図１に示す半導体装置実装基板１１と異なる。半導体装置２０と基板１２は、伝熱部１４によって互いに接合されている。
伝熱部１４を構成する熱伝導性樹脂は、絶縁性材料であり、具体的には上述のもの（エポキシ系樹脂など）を使用できる。
伝熱部１４は、半導体装置２０と基板１２の間の空間の一部に充填することもできるし、全体に充填することもできる。
半導体装置２０の放熱部１６は、基板１２に接していてもよいし、接していなくてもよい。図示例では、放熱部１６は基板１２に直接は接していない。
【００１９】
半導体装置実装基板２１では、半導体装置２０で発生した熱が、伝熱部１４を通して基板１２に伝えられるため、半導体装置２０からの放熱を促進することができる。
さらには、伝熱部１４によって、半導体装置２０と基板１２とを互いに強固に接合し、信頼性を高めることができる。
【００２０】
半導体装置実装基板は、次に示す構成とすることもできる。
図４に示す半導体装置実装基板３１は、半導体装置３０がはんだバンプ１３を介して基板１２に実装されている。
半導体装置実装基板３１は、放熱部１６が形成されていない点で、図３に示す半導体装置実装基板２１と異なる。半導体装置３０と基板１２の間には、熱伝導性樹脂からなる伝熱部２４が形成されている。伝熱部２４は伝熱用導電層９に接していることが好ましい。
【００２１】
半導体装置実装基板３１では、半導体装置３０で発生した熱が、伝熱部２４を通して基板１２に伝えられるため、半導体装置３０からの放熱を促進することができる。
【００２２】
半導体装置は、図５に示す構成であってもよい。
ここに示す半導体装置４０は、放熱用開口部３４内に伝熱用導電層９が形成され、その表面に、金属からなる放熱部３６が形成されている。放熱部３６の材料としては、はんだが好ましい。
半導体装置４０では、前記電極や導電層８で発生した熱が、放熱部３６から外部に放出される。
【００２３】
図６は、半導体装置のさらに他の例の平面図である。
この半導体装置５０では、絶縁層５に、第１放熱用開口部４４および第２放熱用開口部４５が形成されている。
第１放熱用開口部４４は、導電層８およびはんだバンプ１３を囲むように形成されている。
はんだバンプ１３には大きな電流が流れるため発熱しやすいが、発生した熱を、第１放熱用開口部４４を通して放出することができる。
第２放熱用開口部４５は、隣り合う２つのはんだバンプ１３の間に形成されている。はんだバンプ１３の間には、大きな電流が流れ、発熱しやすくなることがあるが、発生した熱を、第２放熱用開口部４５を通して放出することができる。
放熱用開口部４４、４５には、熱伝導性樹脂などからなる放熱部を形成してもよいし、しなくてもよい。
【００２４】
図７は、半導体装置のさらに他の例の平面図である。
この半導体装置６０では、絶縁層５に、第１放熱用開口部５４および第２放熱用開口部５５が形成されている。
第１放熱用開口部５４は、第１〜第６はんだバンプ１３ａ〜１３ｆのうち、絶縁層５の一方側に形成された第１〜第３はんだバンプ１３ａ〜１３ｃ、およびこれらに接続された導電層８を囲むように形成されている。
第２放熱用開口部５５は、絶縁層５の他方側に形成された第４〜第６はんだバンプ１３ｄ〜１３ｆ、およびこれらに接続された導電層８を囲むように形成されている。
【００２５】
図８は、半導体装置のさらに他の例の平面図である。
この半導体装置７０では、絶縁層５に、放熱用開口部６４が形成されている。
放熱用開口部６４は、絶縁層５の周縁部、導電層８の周縁部、およびはんだバンプ１３の周縁部を除く全面に形成されている。
半導体装置７０では、放熱用開口部６４の面積を大きくできるため、熱を効率よく放出できる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の半導体装置は、フレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuit）などの回路基板に実装でき、例えばＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、携帯電話機、パーソナルコンピュータ、光送受信機器などの各種電子機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の半導体装置の一例を用いた半導体装置実装基板を示す断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置を示す平面図である。
【図３】本発明の半導体装置実装基板の他の例を示す断面図である。
【図４】本発明の半導体装置実装基板の他の例を示す断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の他の例を示す断面図である。
【図６】本発明の半導体装置の他の例を示す平面図である。
【図７】本発明の半導体装置の他の例を示す平面図である。
【図８】本発明の半導体装置の他の例を示す平面図である。
【図９】従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…半導体基板、２…パシベーション膜（保護膜）、４、３４、４４、４５、５４、５５、６４…放熱用開口部、５…絶縁層、６、１６、３６…放熱部、８…導電層、９…伝熱用導電層、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０…半導体装置、１２…他の基板、１４、２４…伝熱部、７２…電極、７３…接続用開口部。
【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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