(57)【要約】【課題】チップリングの剥離や除去等に起因する半導体装置の製造歩留りや信頼性の低下を抑制することを可能にした半導体装置を提供する。【解決手段】実施形態の半導体装置１は、素子領域を有する半導体基板２と、半導体基板上に設けられた配線層３と、配線層３と電気的に接続された電極パッド５とを具備する。配線層３内には素子領域を囲うようにチップリング４が設けられている。チップリング４は配線層３の表面から突出した突出部４ｂを有する。半導体基板２のチップリング４より内側領域には、電極パッド５を露出させつつ、配線層３を覆う絶縁樹脂膜７が設けられている。チップリング４の突出部４ｂは金属膜９で包み込まれている。【選択図】図１
2013135011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた配線層と、
前記配線層と電気的に接続された電極パッドと、
前記素子領域を囲うように、少なくとも前記配線層内に設けられ、かつ前記配線層の表面から突出した突出部を有するチップリングと、
前記電極パッドを露出させつつ、前記半導体基板の前記チップリングより内側領域に前記配線層を覆うように設けられた絶縁樹脂膜と、
前記絶縁樹脂膜上に設けられ、かつ前記電極パッドと電気的に接続された金属配線と、
前記チップリングの突出部の少なくとも一部、および前記絶縁樹脂膜の外周部の段差の少なくとも一部を包み込むように設けられた金属膜とを具備し、
前記金属配線と前記金属膜とは、同一の金属材料で形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
素子領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた配線層と、
前記配線層と電気的に接続された電極パッドと、
前記素子領域を囲うように、少なくとも前記配線層内に設けられ、かつ前記配線層の表面から突出した突出部を有するチップリングと、
前記電極パッドを露出させつつ、前記半導体基板の前記チップリングより内側領域に前記配線層を覆うように設けられた絶縁樹脂膜と、
前記チップリングの突出部の少なくとも一部を包み込むように設けられた金属膜と
を具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
素子領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた配線層と、
前記配線層と電気的に接続された電極パッドと、
前記電極パッドを露出させつつ、前記半導体基板の内側領域に前記配線層を覆うように設けられた絶縁樹脂膜と、
前記絶縁樹脂膜の外周部の段差の少なくとも一部を包み込むように設けられた金属膜と
を具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の半導体装置において、
さらに、前記絶縁樹脂膜上に設けられ、かつ前記電極パッドと電気的に接続された金属配線を具備し、
前記金属膜と前記金属配線とは、同一の金属材料で形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
素子領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた配線層と、
前記配線層と電気的に接続された電極パッドと、
前記素子領域を囲うように、少なくとも前記配線層内に設けられ、かつ前記配線層の表面から突出した突出部を有するチップリングと、
前記電極パッドを露出させつつ、前記半導体基板の前記チップリングより内側領域に前記配線層を覆うように設けられたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜上に設けられ、かつ前記電極パッドと電気的に接続された金属配線と、
前記チップリングの突出部の少なくとも一部を包み込むように設けられた金属膜と、
前記金属配線および前記金属膜を覆うように前記半導体基板上に設けられ、かつ前記金属配線の一部を露出させる開口部を有する絶縁樹脂膜と、
前記開口部内に設けられた接続端子と
を具備することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の小型化、高密度実装化、低コスト化等を実現する上で、ウエハレベルでパッケージ構造を形成した半導体パッケージ（Ｗａｆｅｒ  ｌｅｖｅｌ  Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ：ＷＣＳＰ）が実用化されている。ＷＣＳＰ構造の半導体装置では、半導体チップの電極パッド（Ａｌパッド）上に下地金属層（Ｕｎｄｅｒ  Ｂａｍｐ  Ｍｅｔａｌ：ＵＢＭ）と金属ポスト（Ｃｕポスト等）とを形成し、その上に半田バンプを形成することが行われている。また、半導体チップの汎用性等を高める上で、半導体チップ上に電極パッド（Ａｌパッド）と電気的に接続された再配線層（Ｃｕ配線等）を形成し、再配線層の一端に接続パッドや半田バンプを形成することが行われている。
【０００３】
ＷＣＳＰ構造の半導体装置や再配線層を有する半導体装置において、金属ポストや再配線層等はウエハ工程で形成されるため、半導体チップの表面に露出するチップリングが金属ポストや再配線層の形成時に剥離したり、また除去されてしまうおそれがある。ウエハ工程でチップリングの剥離や除去が生じると、半導体ウエハのダイシング工程でチッピングを抑制する効果が低下してしまう。さらに、ダイシング工程でチッピングが進展すると、半導体チップの素子領域を覆う絶縁樹脂膜の外周部に剥離が生じやすくなる。これらは半導体装置の製造歩留りや信頼性を低下させる要因となるため、チップリングの剥離や除去、さらに絶縁樹脂膜の剥離等を抑制することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４１０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、チップリングの剥離や除去等に起因する半導体装置の製造歩留りや信頼性の低下を抑制した半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の半導体装置は、素子領域を有する半導体基板と、半導体基板上に設けられた配線層と、配線層と電気的に接続された電極パッドと、素子領域を囲うように、少なくとも配線層内に設けられ、かつ配線層の表面から突出した突出部を有するチップリングと、電極パッドを露出させつつ、半導体基板のチップリングより内側領域に配線層を覆うように設けられた絶縁樹脂膜と、チップリングの突出部の少なくとも一部を包み込むように設けられた金属膜とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態による半導体装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置における金属膜の一例を示す平面図である。
【図３】図１に示す半導体装置における金属膜の他の例を示す平面図である。
【図４】図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】図１に示す半導体装置に接続パッドを設けた状態を示す断面図である。
【図６】図１に示す半導体装置に半田バンプを設けた状態を示す断面図である。
【図７】図１に示す半導体装置を適用したメモリカードの構成例を示す上面透過図である。
【図８】図１に示す半導体装置の第１の変形例を示す断面図である。
【図９】図１に示す半導体装置の第２の変形例を示す断面図である。
【図１０】図１に示す半導体装置の第３の変形例を示す断面図である。
【図１１】第２の実施形態による半導体装置とその製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の半導体装置について、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態による半導体装置を示している。図１に示す半導体装置１は半導体基板２を具備している。半導体基板２にはシリコン（Ｓｉ）基板等が用いられる。半導体基板２は図示を省略した素子領域を有している。半導体基板２の素子領域には、トランジスタ等の素子構造体が形成されている。半導体基板２の素子領域を有する表面上には、配線層３が形成されている。ここでは図示を省略したが、配線層３は多層配線構造を有することが一般的であり、例えば複数層の絶縁膜（例えば低誘電率絶縁膜）とそれらで層間絶縁されたＣｕ配線等の金属配線とで構成されている。
【００１０】
配線層３の外周側には、半導体基板２の素子領域を囲うようにチップリング４が設けられている。チップリング４は配線層３内に埋め込まれ、かつ一部が配線層３から突出するように設けられている。チップリング４の配線層３内に埋め込まれた部分４ａは、配線層３の金属配線を構成するＣｕ等の金属で形成されており、配線層３から突出した部分（突出部）４ｂは後述する電極パッドを構成するＡｌ等の金属で形成されている。チップリング４は半導体ウエハのダイシング時に生じるチッピングが素子領域にまで進展することを抑制すると共に、素子領域を外界の雰囲気等から侵入する水分やイオン等から保護する役割を果たすものである。チップリング４は半導体基板２内に達するように設けてもよい。
【００１１】
素子領域内の配線層３上には、例えばＡｌパッドからなる電極パッド５が形成されている。電極パッド５は、配線層３の金属配線（Ｃｕ配線等）と電気的に接続されている。配線層３の表面は、酸化珪素（ＳｉＯx）膜や窒化珪素（ＳｉＮx）膜等の絶縁膜からなるパッシベーション膜６で覆われている。パッシベーション膜６上には、絶縁保護膜として絶縁樹脂膜７が設けられている。パッシベーション膜６および絶縁樹脂膜７は、電極パッド５の表面が露出するように形成されている。さらに、パッシベーション膜６および絶縁樹脂膜７は、半導体基板２のチップリング４より内側領域に素子領域およびその上に形成された配線層３を覆うように設けられている。なお、パッシベーション膜６は半導体基板２の表面全体を覆うように設けられていてもよい。
【００１２】
絶縁樹脂膜７は、後述する半導体ウエハのダイシング時における絶縁樹脂膜７の剥離やダイシングブレードの目詰まりによる切断不良（チッピングや欠け等）の発生等を抑制するために、半導体基板２のチップリング４より内側領域を覆うように形成されている。言い換えると、絶縁樹脂膜７は半導体基板２のダイシング領域を含む外周領域を除く部分を覆うように形成されている。絶縁樹脂膜７には、例えばポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂等の絶縁性を有する有機樹脂が用いられる。絶縁樹脂膜７は熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のいずれで形成してもよい。
【００１３】
絶縁樹脂膜７の厚さは３〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。絶縁樹脂膜７の厚さが３μｍ未満であると絶縁樹脂膜７による保護性が低下し、一方５０μｍを超えると反りが大きくなるおそれがある。絶縁樹脂膜７の熱分解温度は３００℃以上であることが好ましい。絶縁樹脂膜７の熱分解温度が３００℃未満であると、リフローやスパッタ等の熱が印加される工程で分解や変質等が発生するおそれがある。絶縁樹脂膜７のガラス転移温度Ｔｇは１５０〜４００℃の範囲であることが好ましい。絶縁樹脂膜７のガラス転移温度Ｔｇが１５０℃未満であると、リフロー時に樹脂が軟化して配線が切断するおそれがある。ガラス転移温度Ｔｇが４００℃を超える絶縁樹脂膜７は作製することが困難である。
【００１４】
絶縁樹脂膜７のガラス転移温度Ｔｇ以下の熱膨張係数（α１）は５〜３００ｐｐｍの範囲であることが好ましい。熱膨張係数（α１）が５ｐｐｍ未満であると、フィラーを多量に入れる必要があるため、絶縁樹脂膜７の形成が困難になる。熱膨張係数（α１）が３００ｐｐｍを超えると、半導体ウエハの反りが大きくなるおそれがある。絶縁樹脂膜７の弾性率は０．１〜２０ＧＰａの範囲であることが好ましい。絶縁樹脂膜７の弾性率が０．１ＧＰａ未満であると、絶縁樹脂膜７が柔らかすぎて配線が切断するおそれがある。弾性率が２０ＧＰａを超えると、半導体ウエハのウエハ反りが大きくなるおそれがある。
【００１５】
絶縁樹脂膜７上には、外部端子としての半田バンプ等の形成部を設けたり、また電極パッド５の位置を再配置するために、電極パッド５と電気的に接続された金属配線からなる再配線層８が形成されている。すなわち、半導体装置１をＷＣＳＰ構造に適用する場合には、絶縁樹脂膜７上に電極パッド５と電気的に接続された半田バンプ等の接続端子が設けられる。この際に、電極パッド５と半田バンプとを接続するために、ＵＢＭやＣｕポスト等を含む再配線層８が適用される。また、他の半導体装置や外部配線等とのワイヤ接続性やフリッチチップ（ＦＣ）接続性を考慮して、ワイヤ接続用の接続パッドやＦＣ接続用の半田バンプのような接続端子の位置を、電極パッド５の位置から再配置する必要がある場合にも、絶縁樹脂膜７上に再配線層８が形成される。再配線層８の一方の端部は電極パッド５と電気的に接続され、他方の端部には接続パッドや半田バンプが形成される。
【００１６】
再配線層８は、各種の導電性材料で構成することができる。再配線層８の構成材料としては、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ等の金属材料やそれらを含む合金材料、ＴｉＮ、ＴｉＷ、ＴａＮ等の導電性化合物材料、これらの複合膜や積層膜等が用いられる。再配線層８を構成する金属配線の具体例としては、厚さが０．１μｍのＴｉ層と厚さが３μｍのＮｉ層と厚さが１μｍのＡｕ層との積層膜が挙げられる。再配線層８を構成する金属配線の他の例としては、厚さが０．１μｍのＴｉ層と厚さが３μｍのＡｌ層（Ａｌ−０．５質量％Ｃｕ合金等のＡｌ合金を含む）との積層膜が挙げられる。なお、再配線層は２層以上の金属配線で構成してもよい。
【００１７】
上述した再配線層８を構成する積層膜において、Ｔｉ層は密着層として形成されるものであり、その厚さは０．０３〜０．５μｍの範囲とすることが好ましい。Ｔｉ層の厚さが０．０３μｍ未満であると密着性が低下し、また０．５μｍを超えるとエッチングに長時間要して製造コストが増加する。Ｎｉ層はバリア層として形成されるものであり、その厚さは１〜１０μｍの範囲とすることが好ましい。Ｎｉ層の厚さが１μｍ未満であるとバリア性が低下し、また１０μｍを超えるとエッチングに長時間要して製造コストが増加する。Ａｕ層はボンディング層として形成されるものであり、その厚さは０．０３〜２μｍの範囲とすることが好ましい。Ａｕ層の厚さが０．０３μｍ未満であるとワイヤボンディング性等が低下し、また２μｍを超えると製造コストが増加する。
【００１８】
再配線層８を形成するにあたっては、まず絶縁樹脂膜７上を含めて半導体基板２の表面全面に金属膜をスパッタ法等で形成する。次に、金属膜上に再配線層８の形成パターンに応じてレジストを形成した後、レジストをマスクとして金属膜の不要部分をエッチングにより除去することで、所望のパターンを有する再配線層８を形成する。再配線層８を形成する際のエッチング工程において、Ａｌ等からなるチップリング４の突出部４ｂはエッチング液に晒されることになる。このため、チップリング４の突出部４ｂの剥離や除去、さらには配線層３内に埋め込まれた部分４ａの除去が生じるおそれがある。
【００１９】
チップリング４に剥離や除去が生じると、半導体ウエハのダイシング工程でチッピングの発生を十分に抑制することができず、半導体装置１の製造歩留りが低下する。さらに、ダイシング工程で生じたチッピングが素子領域に向けて進展すると、半導体基板２の素子領域を覆う絶縁樹脂膜７の外周部に剥離が生じやすくなる。これも半導体装置１の製造歩留りや信頼性を低下させる要因となる。また、チップリング４の剥離や除去に伴ってチッピングが進展した場合に限らず、半導体基板２の内側領域に設けられた絶縁樹脂膜７の外周部は、ダイシング工程における剥離の起点となりやすい部分であり、ウエハ段階での熱処理工程等によっても剥離するおそれがある。
【００２０】
そこで、第１の実施形態の半導体装置１においては、チップリング４の突出部４ｂおよび絶縁樹脂膜７の外周部の段差を包み込むように金属膜９を設けている。このように、チップリング４の突出部４ｂを金属膜９で包み込むことによって、再配線層８の形成時のエッチング工程において、チップリング４の突出部４ｂをエッチング液から保護することができる。従って、チップリング４の剥離や除去を抑制することができる。さらに、チップリング４は金属膜９で補強されることになる。これらによって、半導体ウエハのダイシング工程におけるチッピングの発生や進展を十分に抑制することが可能となる。
【００２１】
チッピングの発生や進展を抑えることで、ダイシング工程における絶縁樹脂膜７の剥離を抑制することができる。さらに、チップリング４の突出部４ｂに加えて、絶縁樹脂膜７の外周部の段差自体も金属膜９で包み込んで保護することによって、ダイシング工程や熱処理工程における絶縁樹脂膜７の剥離をより効果的に抑制することが可能となる。従って、製造歩留りや信頼性に優れる半導体装置１を提供することができる。すなわち、再配線層８を有する半導体装置１を歩留りよく得ることが可能となる。また、再配線層８を有しない半導体装置においても、ダイシング工程や熱処理工程におけるチップリング４や絶縁樹脂膜７の剥離が抑制されるため、製造歩留りの向上を図ることができる。
【００２２】
金属膜９は再配線層８の形成工程とは別工程で形成してもよいが、再配線層８の形成と同時に同一材料で形成することが好ましい。すなわち、半導体基板２の表面全体に形成した金属膜を覆うレジストをパターニングする際に、再配線層８の形成部分に加えて、チップリング４の突出部４ｂや絶縁樹脂膜７の外周部の段差を包み込む部分を覆うようにレジストを形成する。この後、金属膜のレジストで覆われていない残余の部分をエッチングすることによって、再配線層８の形成と同時に、チップリング４の突出部４ｂや絶縁樹脂膜７の外周部の段差を包み込む金属膜９を形成することができる。これによって、半導体装置１の製造工数や製造コストを増加させることなく、ダイシング工程におけるチッピングの発生や進展、さらには絶縁樹脂膜７の剥離を抑制することが可能となる。
【００２３】
金属膜９は図２に示すように、チップリング４の全周および絶縁樹脂膜７の外周部の全周を覆うように形成することが好ましい。これによって、チップリング４や絶縁樹脂膜７の外周部の保護効果を高めることができる。さらに、チップリング４がグランドに接続されている場合、金属膜９でグランドを強化できるだけでなく、金属膜９に素子領域のシールド効果を持たせることができる。ただし、チップリング４や絶縁樹脂膜７の外周部の剥離を抑制する効果を得るだけであれば、金属膜９をチップリング４や絶縁樹脂膜７の外周部の一部を覆うように形成してもよい。この場合、図３に示したように、金属膜９をチップリング４や絶縁樹脂膜７の外周部の四隅を少なくとも覆うことが好ましい。なお、図２および図３では絶縁樹脂膜７上に形成される再配線層８等の図示を省略している。
【００２４】
第１の実施形態の半導体装置１の製造工程について、図４を参照して説明する。なお、第１の実施形態の半導体装置１は、図４に示す製造工程で作製されたものに限られるものではない。まず、図４（ａ）に示すように、配線層３、チップリング４、電極パッド５、パッシベーション膜６等を有する半導体基板２を用意する。半導体基板２は、例えば１２インチの半導体ウエハとして準備される。次いで、図４（ｂ）に示すように、パッシベーション膜６上に例えば厚さが５μｍの絶縁樹脂膜７を形成する。絶縁樹脂膜７はチップリング４より内側領域に配線層３を覆うように形成される。すなわち、半導体基板２の外周部分や電極パッド５に相当する部分の絶縁樹脂膜７は除去される。
【００２５】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、パッシベーション膜６に電極パッド５を露出させる開口を形成した後に絶縁樹脂膜７を形成し、次いで絶縁樹脂膜７に開口を形成する工程を示している。開口の形成工程は、これに限られるものではない。例えば、半導体基板２上にパッシベーション膜６を形成し、その上に絶縁樹脂膜７を形成し、絶縁樹脂膜７に開口を形成した後、パッシベーション膜６に開口を形成する、一括開口方式でパッシベーション膜６および絶縁樹脂膜７に電極パッド５を露出させる開口を形成してもよい。
【００２６】
次に、図４（ｃ）に示すように、絶縁樹脂膜７上を含めて半導体基板２の表面全面に金属膜１１をスパッタ法等で形成する。金属膜１１としては、例えば厚さが０．１μｍのＴｉ層と厚さが３μｍのＮｉ層と厚さが１μｍのＡｕ層との積層膜が用いられる。さらに、金属膜１１上にレジスト１２を形成する。レジスト１２を露光・現像処理して、金属膜１１の再配線層８の形成部分とチップリング４や絶縁樹脂膜７の外周部を包み込む部分とが残るようにレジスト１２をパターニングする。
【００２７】
そして、金属膜１１のレジスト１２で覆われていない残余の部分をエッチングすることによって、図４（ｄ）に示すように再配線層８とチップリング４や絶縁樹脂膜７の外周部を覆う金属膜１１とを有する半導体装置１が作製される。Ａｕ層のエッチングは、例えばヨウ化カリウムを主成分とするエッチング液を用いて行われる。Ｎｉ層のエッチングは、例えば塩酸と硝酸を使用した王水系のエッチング液を用いて行われる。Ｔｉ層のエッチングは、例えばＫＯＨ系やＨＦ系のエッチング液を用いて行われる。
【００２８】
金属膜１１のエッチング工程において、チップリング４の突出部４ｂは金属膜１１およびレジスト１２で覆われているため、チップリング４の剥離や除去が抑制される。さらに、チップリング４は金属膜１１で補強されているため、ダイシング工程におけるチッピングの発生や進展の抑制効果を十分に得ることができる。また、チップリング４でチッピングの発生や進展を抑制することに加えて、絶縁樹脂膜７の外周部の段差を金属膜９で包み込んで保護することによって、ダイシング工程や熱処理工程における絶縁樹脂膜７の剥離を効果的に抑制することができる。
【００２９】
上述したようなウエハ工程が終了した後に、半導体ウエハをダイシングすることによって、信頼性に優れる半導体装置１を歩留りよく得ることができる。具体的には、熱サイクル試験（ＴＣＴ）や高加速加熱加湿試験（ＨＡＳＴ）における剥離等を抑制することが可能となる。後述するように、再配線層８上に接続パッドや半田バンプ等を形成する工程を実施する場合には、これらの工程が終了した後に半導体ウエハのダイシング工程を実施する。なお、金属膜１１はスパッタ法に代えて、めっき法、インクジェット法、印刷法等で形成してもよい。さらに、スパッタ法で形成した金属膜にめっき処理を施し、金属膜の厚さをめっき法で増やす方法等を適用することも可能である。
【００３０】
図１に示した半導体装置１において、再配線層８上には図５に示すような接続パッド１３や図６に示すような半田バンプ１４が形成される。半導体基板２の接続パッド１３や半田バンプ１４を除く部分は、絶縁性樹脂からなる保護膜１５で覆われている。このようにして、再配線層８で再配置された接続パッド１３を有する半導体装置１Ａや、再配線層８上に設けられた半田バンプ１４を有する半導体装置１Ｂが構成される。半導体装置１Ａによれば、ワイヤ接続部となる接続パッド１３の位置を任意に設定することができるため、他の半導体装置や外部配線等とのワイヤ接続の汎用性を高めることが可能となる。同様に、半導体装置１Ｂによれば、他の半導体装置や外部配線等とのＦＣ接続の汎用性を高めることが可能となる。半導体装置１ＢはＷＣＳＰとして使用することができる。
【００３１】
図７は半導体装置１Ａを適用したメモリカードの構成例を示している。図７に示すメモリカード２１は、端子部材と配線部材と素子搭載部材とを兼ねるリード回路部材としてリードフレーム２２を具備している。リードフレーム２２は、複数の外部接続端子２３と、少なくとも一部が外部接続端子２３に接続された複数のリードを有するリード部２４と、リード部２４に設けられたチップ部品搭載部２５と、半導体チップ搭載部２６とを備えている。チップ部品搭載部２５には、チップ部品（受動部品）２７が搭載されている。リードフレーム２２は、封止樹脂層２８で封止されている。
【００３２】
半導体チップ搭載部２６上には、コントローラチップ２９とＮＡＮＤ型フラッシュメモリのようなメモリチップ３０が配置されている。メモリチップ３０には、図５に示した半導体装置１Ａが適用されている。コントローラチップ２９は、外部接続端子２３とメモリチップ３０との間に配置されている。コントローラチップ２９は、リード部２４と金属ワイヤ３１を介して電気的に接続されており、またメモリチップ３０と金属ワイヤ３２を介して電気的に接続されている。コントローラチップ２９とメモリチップ３０の電極パッドの配列や種類等によっては、メモリチップ３０の電極パッドを再配置する必要が生じる。
【００３３】
上記したような場合において、図５に示した半導体装置１Ａが有効である。すなわち、メモリチップ３０の電極パッド３３（５）は、再配線層３４（８）で所望の位置に再配置されており、再配線層３４（８）の端部に金属ワイヤのボンディング部となる接続パッド３５（１３）が形成されている。メモリチップ３０の接続パッド３５は、金属ワイヤ３２を介してコントローラチップ２９の電極パッドと電気的に接続されている。このように、再配線層８を利用することによって、半導体装置１Ａ（図７のメモリチップ３０）と他の半導体装置（図７ではコントローラチップ２９）等との接続性を高めることができる。
【００３４】
図１では金属膜９をチップリング４の突出部４ｂおよび絶縁樹脂膜７の外周部の段差を包み込むように設けているが、金属膜９は図８に示すように、チップリング４の突出部４ｂのみを包み込むように設けてもよい。前述したように、チップリング４の突出部４ｂを金属膜９で包み込むことで、チップリング４がエッチング液から保護されるため、チップリング４の剥離や除去を抑制することができる。従って、半導体ウエハのダイシング工程におけるチッピングの発生や進展を十分に抑制することが可能となる。さらに、チッピングの発生や進展を抑えることで、絶縁樹脂膜７の剥離を抑制することができる。
【００３５】
また、図９に示すように、金属膜９は絶縁樹脂膜７の外周部の段差のみを包み込むように設けてもよい。前述したように、絶縁樹脂膜７の外周部の段差を金属膜９で包み込んで保護することによって、ダイシング工程や熱処理工程における絶縁樹脂膜７の剥離を抑制することができる。なお、図８や図９に示す構造を適用する場合においても、金属膜９は図２に示したように、チップリング４の全周や絶縁樹脂膜７の外周部の全周を覆うように形成してもよいし、また図３に示したように、チップリング４や絶縁樹脂膜７の外周部の少なくとも一部、好ましくは少なくとも四隅を覆うように形成してもよい。
【００３６】
さらに、電極パッド５の形成ピッチが狭くなった場合、再配線層８の形成が困難になるおそれがある。そこで、図１０に示す半導体装置１では、２層構造の絶縁樹脂膜７、すなわち第１の絶縁樹脂膜７ａと第２の絶縁樹脂膜７ｂとを有する絶縁樹脂膜７を適用している。電極パッド５を露出させる第１の絶縁樹脂膜７ａの開口を第２の絶縁樹脂膜７ｂで狭めることで、再配線層８の形成密度を高めることができる。このような場合、金属膜９は図１０に示すように、第１および第２の絶縁樹脂膜７ａ、７ｂの外周部の段差を包み込むように設けられる。これによって、２層構造の絶縁樹脂膜７の剥離が抑制される。
【００３７】
（第２の実施形態）
図１１は第２の実施形態による半導体装置とその製造方法を示している。図１１に示す第２の実施形態において、第１の実施形態と同一部分については同一符号を付し、重複する説明の一部を省略する。まず、図１１（ａ）に示すように、配線層３、チップリング４、電極パッド５、パッシベーション膜６等を有する半導体基板２を用意する。半導体基板２は第１の実施形態と同様に半導体ウエハとして準備される。配線層３、チップリング４および電極パッド５の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００３８】
パッシベーション膜６は、電極パッド５の表面を露出させつつ、半導体基板２のチップリング４より内側領域に素子領域およびその上に形成された配線層３を覆うように形成される。このような半導体基板２の表面全面に、めっき下地膜４１となる金属膜をスパッタ法で形成する。再配線層の形成にＣｕめっきを適用する場合、例えばめっき下地膜４１として厚さが０．１μｍのＴｉ層と厚さが０．２μｍのＣｕ層との積層膜が適用される。
【００３９】
次に、図１１（ｂ）に示すように、めっき下地膜４１上にレジスト４２を形成する。レジスト４２を露光・現像処理して、めっき下地膜４１の再配線層の形成部分とチップリング４を包み込む部分とが露出するようにレジスト４２をパターニングする。めっき下地膜４１のレジスト４２で覆われていない部分にＣｕめっき処理を施すことによって、例えば厚さが１０μｍのＣｕめっき層からなる再配線層８および金属膜９を形成する。Ｃｕめっき層の厚さは０．５〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。なお、再配線層８は２層以上の金属配線で構成してもよい。
【００４０】
図１１（ｃ）に示すように、レジスト４２を除去した後、めっき下地膜４１の不要部分をエッチングして除去する。Ｃｕ層のエッチングは、例えば硫酸と過酸化水素水とを使用したエッチング液を用いて行われる。Ｔｉ層のエッチングは、例えばＫＯＨ系やＨＦ系のエッチング液を用いて行われる。めっき下地膜４１のエッチング工程において、チップリング４の突出部４ｂは金属膜９となるＣｕめっき層で覆われているため、チップリング４の剥離や除去を抑制することが可能となる。
【００４１】
次いで、図１１（ｄ）に示すように絶縁樹脂膜４３を形成する。絶縁樹脂膜４３は、例えばポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂等の絶縁性を有する有機樹脂で形成される。絶縁樹脂膜４３は熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のいずれで形成してもよい。絶縁樹脂膜４３の厚さは３〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。絶縁樹脂膜４３の厚さが３μｍ未満であると絶縁樹脂膜４３による保護性が低下し、一方５０μｍを超えると反りが大きくなるおそれがある。絶縁樹脂膜４３の熱分解温度は３００℃以上であることが好ましい。絶縁樹脂膜４３の熱分解温度が３００℃未満であると、リフローやスパッタ等の熱が印加される工程で分解や変質等が発生するおそれがある。
【００４２】
絶縁樹脂膜４３のガラス転移温度Ｔｇは１５０〜４００℃の範囲であることが好ましい。絶縁樹脂膜４３のガラス転移温度Ｔｇが１５０℃未満であると、リフロー時に樹脂が軟化して配線が切断するおそれがある。ガラス転移温度Ｔｇが４００℃を超える絶縁樹脂膜４３は作製することが困難である。絶縁樹脂膜４３のガラス転移温度Ｔｇ以下の熱膨張係数（α１）は５〜３００ｐｐｍの範囲であることが好ましい。熱膨張係数（α１）が５ｐｐｍ未満であると、フィラーを多量に入れる必要があるため、絶縁樹脂膜４３の形成が困難になる。熱膨張係数（α１）が３００ｐｐｍを超えると、半導体ウエハの反りが大きくなるおそれがある。絶縁樹脂膜４３の弾性率は０．１〜２０ＧＰａの範囲であることが好ましい。絶縁樹脂膜４３の弾性率が０．１ＧＰａ未満であると、絶縁樹脂膜４３が柔らかすぎて配線が切断するおそれがある。弾性率が２０ＧＰａを超えると、半導体ウエハのウエハ反りが大きくなるおそれがある。
【００４３】
絶縁樹脂膜４３にバンプ形成部となる開口部を形成した後、例えば開口部に半田ボールを載置してリフローすることによって、再配線層８に電気的に接続された半田バンプ４４を接続端子として形成する。この後、半導体ウエハをダイシングして半導体装置４５を得る。半導体ウエハのダイシング工程において、チッピングの発生や進展は金属膜９で保護および強化されたチップリング４で抑制される。従って、信頼性に優れる半導体装置４５を歩留りよく得ることが可能となる。図１１に示す半導体装置４５は、例えばＷＣＳＰとして使用されるものである。再配線層８上には半田バンプ４４に代えて、第１の実施形態と同様に接続パッドを形成してもよい。
【００４４】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１，１Ａ，１Ｂ，４５…半導体装置、２…半導体基板、３…配線層、４…チップリング、４ｂ…突出部、５…電極パッド、６…パッシベーション膜、７…絶縁樹脂膜、８…再配線層、９…金属膜、１３…接続パッド、１４，４４…半田バンプ。
【図１】
2013135011.tif 000003
【図２】
2013135011.tif 000004
【図３】
2013135011.tif 000005
【図４】
2013135011.tif 000006
【図５】
2013135011.tif 000007
【図６】
2013135011.tif 000008
【図７】
2013135011.tif 000009
【図８】
2013135011.tif 000010
【図９】
2013135011.tif 000011
【図１０】
2013135011.tif 000012
【図１１】
2013135011.tif 000013