(57)【要約】【課題】熱膨張係数の差によるソルダーバンプの破損を低減して信頼性を向上すると共に、製造工程を単純化して製造コストの削減及び生産性の向上を図れる半導体装置を提供すること。【解決手段】電極パッド１２０を有するウエハ１１０と、ウエハ１１０の上面に設けられ、電極パッド１２０を露出する露出ホール１３１を有する絶縁層１３０と、絶縁層１３０の露出ホール１３１及び絶縁層１３０の上面に設けられ、一端が電極パッド１２０と接続する再分配層１４０と、再分配層１４０の他端に設けられる伝導性ポスト（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｐｏｓｔ）１５０と、伝導性ポスト１５０の上端部が露出するように、再分配層１４０及び絶縁層１３０の上面に設けられるカプセル化層１６０と、伝導性ポスト１５０の露出された上端部に設けられるソルダーバンプ１７０と、を含んで半導体装置を構成する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パッドを有するウエハと、
前記ウエハの上面に設けられ、前記電極パッドを露出する露出ホールを有する絶縁層と、
前記絶縁層の露出ホール及び前記絶縁層の上面に設けられ、一端が前記電極パッドと接続する再分配層と、
前記再分配層の他端に設けられる伝導性ポストと、
前記伝導性ポストの上端部が露出するように、前記再分配層及び前記絶縁層の上面に設けられるカプセル化層と、
前記伝導性ポストの露出された上端部に設けられるソルダーバンプと、
を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記伝導性ポストは、導電性を有するポリマーから成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】
前記伝導性ポストは、ステンシルプリンティングまたはスクリーンプリンティングにより設けられ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】
前記ソルダーバンプの下端部は、前記伝導性ポストの上端部内側まで進入して設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項５】
電極パッドが露出するように、ウエハの上面に絶縁層を設けるステップと、
前記絶縁層の上面に、前記電極パッドと接続する再分配層を設けるステップと、
前記再分配層に伝導性ポストを設けるステップと、
前記再分配層及び前記絶縁層の上面に、カプセル化層を設けるステップと、
前記伝導性ポストにソルダーバンプを設けるステップと、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記伝導性ポストは、導電性を有するポリマーから成ることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記伝導性ポストは、ステンシルプリンティングまたはスクリーンプリンティング法により設けられることを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記カプセル化層は、前記伝導性ポストの上端部が露出するように設けられることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記ソルダーバンプの下端部は、前記伝導性ポストの上端部内側まで進入して設けられることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
電極パッドを有するウエハと、
前記ウエハの上面に設けられ、前記電極パッドを露出する露出ホールを有する絶縁層と、
前記絶縁層の露出ホール及び前記絶縁層の上面に設けられ、一端が前記電極パッドと接続する再分配層と、
前記再分配層の他端に設けられる伝導性ポリマーポストと、
前記伝導性ポリマーポストの上面に複数積層されて設けられるソルダーバンプと、
前記複数のソルダーバンプのうち最上部のソルダーバンプの上端部が露出するように、前記再分配層及び前記絶縁層の上面に設けられるカプセル化層と、
前記最上部のソルダーバンプの露出された上端部に設けられるソルダーバンプと、
を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
電極パッドが露出するように、ウエハの上面に絶縁層を設けるステップと、
前記絶縁層の上面に、前記電極パッドと接続する再分配層を設けるステップと、
前記再分配層に伝導性ポリマーポストを設けるステップと、
前記伝導性ポリマーポストの上面に、一つ以上のソルダーバンプを積層設けるステップと、
前記ソルダーバンプのうち最上部のソルダーバンプの上端部が露出するように、前記再分配層及び前記絶縁層の上面にカプセル化層を設けるステップと、
前記最上部のソルダーバンプの露出された上端部にソルダーバンプをさらに設けるステップと、
を含む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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関するものであり、より詳しくは、信頼性を向上すると共に、製造工程を単純化して製造コストの削減及び生産性の向上を図ることができる、半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器や装置の小型化の要求に応じて、それに使われる半導体装置の小型化及び高密度化が図られている。
【０００３】
そこで、半導体装置の形状を各々の半導体素子（半導体チップ）の形状に可能な限り近づけることで小型化を図ったチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）構造の半導体装置が開発され、製造されている。
【０００４】
以下、従来技術による半導体装置を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、従来技術による半導体装置を示した断面図である。同図のように、従来の半導体装置は、上面に電極パッド２を有するウエハ１と、ウエハ１の上面に設けられ、電極パッド２を露出する絶縁層３と、絶縁層３の上面に設けられ、一端が電極パッド２と接続する再分配層４と、絶縁層３及び再分配層４の上面に設けられ、再分配層４の他端を露出する樹脂層５と、樹脂層５の上面に設けられ、再分配層４の他端と接続する接合補助層６と、接合補助層６に設けられるソルダーボール７と、を含んで構成される。
【０００５】
前述のように構成された従来の半導体装置の製造方法は、次の通りである。まず、ウエハ１の上面に電極パッド２を設け、ウエハ１の上面に絶縁層３を塗布する。続いて、絶縁層３をフォトリソグラフィ工程によってエッチングして、電極パッド２が露出するようにする。
【０００６】
続いて、絶縁層３の上面に金属層を真空蒸着工程で塗布した後、該金属層をフォトリソグラフィ工程によってエッチングして、絶縁層３を介して露出した電極パッド２と接続された金属パターンとして使われる再分配層４を設ける。
【０００７】
続いて、絶縁層３及び再分配層４の上面に樹脂層５を塗布した後、樹脂層５をフォトリソグラフィ工程によってエッチングして、再分配層４における電極パッド２と接続された側の反対側の一部が露出するようにする。
【０００８】
続いて、樹脂層５の上面に金属層を真空蒸着工程で塗布した後、該金属層をフォトリソグラフィ工程によってエッチングして、再分配層４の露出された部位と接続され、ソルダーボール７の設けられる接合部として使われる接合補助層６を設ける。
【０００９】
最後に、接合補助層６に、リフロー工程にてソルダーボール７を設けると、従来の半導体装置の製作が完了する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の半導体装置は、次のような問題があった。従来の半導体装置は、印刷回路基板への実装の際、印刷回路基板との熱膨張係数の差によりソルダーボール７に応力が集中し、ソルダーボール７にクラックが発生するか、または破損するという問題があった。具体的には、通常、半導体装置の熱膨張係数は約３ｐｐｍ／ｋであり、印刷回路基板の熱膨張係数は約２０ｐｐｍ／ｋである。これらの熱膨張係数の差が大きいため、印刷回路基板に半導体装置を実装した後、熱膨張係数の差によって半導体装置または印刷回路基板に大きな歪みが発生し、それによって印刷回路基板に半導体装置を実装する実装媒介体である、ソルダーボール７に応力が集中することになり、ソルダーボール７にクラックが発生するか、ひどい場合には破損し、信頼性が低下するという不都合があった。
【００１１】
また、従来の半導体装置は、製造工程が複雑であるために製造時間が長くなり、その結果、製造コストが上昇して生産性が低下するという不都合があった。具体的には、従来の半導体装置は、電極パッド２を露出するために絶縁層３をフォトリソグラフィ工程によってエッチングすること、再分配層４を設けるために金属層をフォトリソグラフィ工程によってエッチングすることの工程の他、再分配層４を露出するために樹脂層５をフォトリソグラフィ工程によってエッチングすること、接合補助層６を設けるために金属層をフォトリソグラフィ工程によってエッチングすることの工程を行わなければならないため、製造工程が複雑で製造時間が長くなり、製造コストが増加すると共に、生産性が低下するという不都合があった。
【００１２】
本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、本発明の主な目的は、半導体装置の構造を改善し、半導体装置の実装の際に熱膨張係数の差によるソルダーバンプの破損を最小化することによって、信頼性を向上すると共に、製造工程を単純化して製造コストの削減及び生産性の向上を図ることができる、半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明の好適な実施の形態によれば、電極パッドを有するウエハと、前記ウエハの上面に設けられ、前記電極パッドを露出する露出ホールを有する絶縁層と、前記絶縁層の露出ホール及び前記絶縁層の上面に設けられ、一端が前記電極パッドと接続する再分配層と、前記再分配層の他端に設けられる伝導性ポスト（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｐｏｓｔ）と、前記伝導性ポストの上端部が露出するように、前記再分配層及び前記絶縁層の上面に設けられるカプセル化層と、前記伝導性ポストの露出された上端部に設けられるソルダーバンプと、を含む半導体装置が提供される。
【００１４】
前記伝導性ポストは、導電性を有するポリマーから成ってもよい。この場合、前記伝導性ポストは、ステンシルプリンティング（ｓｔｅｎｃｉｌ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）またはスクリーンプリンティング（ｓｃｒｅｅｎ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）により設けられることが望ましい。
【００１５】
前記ソルダーバンプの下端部は、前記伝導性ポストの上端部内側まで進入して設けられてもよい。
【００１６】
また、上記の目的を達成するために、本発明の他の好適な実施の形態によれば、電極パッドが露出するようにウエハの上面に絶縁層を設けるステップと、前記絶縁層の上面に前記電極パッドと接続する再分配層を設けるステップと、前記再分配層に伝導性ポストを設けるステップと、前記再分配層及び前記絶縁層の上面にカプセル化層を設けるステップと、前記伝導性ポストにソルダーバンプを設けるステップと、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【００１７】
前記伝導性ポストは、導電性を有するポリマーから成ってもよい。この場合、前記伝導性ポストは、ステンシルプリンティング（ｓｔｅｎｃｉｌ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）またはスクリーンプリンティング（ｓｃｒｅｅｎ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）法により設けられることが望ましい。
【００１８】
前記カプセル化層は、前記伝導性ポストの上端部が露出するように設けられてもよい。また、前記ソルダーバンプの下端部は、前記伝導性ポストの上端部内側まで進入して設けられてもよい。
【００１９】
さらにまた、上記の目的を達成するために、本発明のさらに他の好適な実施の形態によれば、電極パッドを有するウエハと、前記ウエハの上面に設けられ、前記電極パッドを露出する露出ホールを有する絶縁層と、前記絶縁層の露出ホール及び前記絶縁層の上面に設けられ、一端が前記電極パッドと接続する再分配層と、前記再分配層の他端に設けられる伝導性ポリマーポスト（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｐｏｓｔ）と、前記伝導性ポリマーポストの上面に複数積層して設けられるソルダーバンプと、前記複数のソルダーバンプのうち最上部のソルダーバンプの上端部が露出するように、前記再分配層及び前記絶縁層の上面に設けられるカプセル化層と、前記最上部のソルダーバンプの露出された上端部に設けられるソルダーバンプと、を含む半導体装置が提供される。
【００２０】
さらにまた、上記の目的を達成するために、本発明のさらに他の好適な実施の形態によれば、電極パッドが露出するようにウエハの上面に絶縁層を設けるステップと、前記絶縁層の上面に前記電極パッドと接続する再分配層を設けるステップと、前記再分配層に伝導性ポリマーポストを設けるステップと、前記伝導性ポリマーポストの上面に一つ以上のソルダーバンプを積層設けるステップと、前記ソルダーバンプのうち最上部のソルダーバンプの上端部が露出するように、前記再分配層及び前記絶縁層の上面にカプセル化層を設けるステップと、前記最上部のソルダーバンプの露出された上端部にソルダーバンプをさらに設けるステップと、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の半導体装置及びその製造方法によれば、半導体装置の実装時にソルダーバンプに集中する応力を分散し、熱膨張係数の差によるソルダーバンプの破損を低減することによって、半導体装置の信頼性を向上することができるという効果を奏する。
【００２２】
また、本発明の半導体装置及びその製造方法によれば、半導体装置を製造するための工程を単純化して製造コストを削減すると共に、半導体装置の生産性を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明による半導体装置及びその製造方法に対する好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
＜実施の形態１＞
まず、添付の図２を参照して、本発明の好適な実施の形態１による半導体装置について説明する。
【００２５】
図２は、本発明の好適な実施の形態１にかかる半導体装置を示した断面図である。同図のように、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置は、上面に電極パッド１２０を有するウエハ１１０と、ウエハ１１０の上面に設けられ、電極パッド１２０を露出する露出ホール１３１を有する絶縁層１３０と、絶縁層１３０の露出ホール１３１及び絶縁層１３０の上面に設けられ、一端が電極パッド１２０と接続する再分配層１４０と、再分配層１４０の他端に設けられる伝導性ポスト（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｐｏｓｔ）１５０と、伝導性ポスト１５０の上端部が露出するように、再分配層１４０及び絶縁層１３０の上面に設けられるカプセル化層１６０と、伝導性ポスト１５０の露出された上端部に設けられるソルダーバンプ１７０と、を含んで構成される。
【００２６】
ここで、伝導性ポスト１５０は、導電性を有するポリマーによって設けられた伝導性ポリマーポストからなってもよい。この場合、伝導性ポスト１５０は、ステンシルプリンティング（ｓｔｅｎｃｉｌ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）またはスクリーンプリンティング（ｓｃｒｅｅｎ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）などの印刷法で設けられることが望ましい。
【００２７】
つまり、再分配層１４０の露出された他端にステンシルプリンティングまたはスクリーンプリンティングのような工程で伝導性ポスト１５０が設けられることにより、従来において再分配層とソルダーボールとを接続する接合補助層の形成空間を作り出すためのフォトリソグラフィ工程と、該接合補助層を設けるためのフォトリソグラフィ工程とを排除することができ、製造工程を単純化して製造時間を減らすことができる。また、これによって、製造コストを削減すると共に生産性を向上することができる。
【００２８】
また、伝導性ポスト１５０は、導電性を有するポリマーから成り、ソルダーバンプ１７０の接合される上端部を除いて、カプセル化層１６０により囲まれているので、ソルダーバンプ１７０に集中する応力を最大限にまで分散して緩衝する役割をすることになり、ソルダーバンプ１７０のクラックまたは破損を低減することができ、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００２９】
ソルダーバンプ１７０の下端部は、伝導性ポスト１５０の上端部内側まで進入して設けられてもよい。
【００３０】
従って、ソルダーバンプ１７０の接合性を向上することにより、外力によるソルダーバンプ１７０のクラック及び破断が低減され、これにより半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００３１】
次に、添付の図３〜図８を参照して、本発明の好適な実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を説明する。
【００３２】
図３〜図８は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を順次示した断面図であって、図３はウエハの上面に電極パッドが設けられた状態を示した断面図であり、図４は絶縁層が設けられた状態を示した断面図であり、図５は再分配層が設けられた状態を示した断面図であり、図６は伝導性ポストが設けられた状態を示した断面図であり、図７はカプセル化層が設けられた状態を示した断面図であり、図８はソルダーバンプが設けられた状態を示した断面図である。
【００３３】
まず、図３に示すように、ウエハ１１０の上面に電極パッド１２０を設ける。続いて、図４に示すように、ウエハ１１０の上面に絶縁層１３０を塗布し、絶縁層１３０をフォトリソグラフィ工程によってエッチングして、電極パッド１２０が露出するようにする。
【００３４】
続いて、図５に示すように、絶縁層１３０の上面に金属層を塗布した後、該金属層をフォトリソグラフィ工程によってエッチングして、絶縁層１３０を介して露出された電極パッド１２０と接続された金属パターンとして使われる再分配層１４０を設ける。
【００３５】
続いて、図６に示すように、再分配層１４０のうち、電極パッド１２０と接続された側の反対側に、導電性を有するポリマーをステンシルプリンティングまたはスクリーンプリンティングして伝導性ポスト１５０を設ける。
【００３６】
続いて、図７に示すように、伝導性ポスト１５０の上端部が露出するように、再分配層１４０及び絶縁層１３０の上面にカプセル化層１６０を設ける。なお、カプセル化層１６０は、エポキシ樹脂のような物質を再分配層１４０及び絶縁層１３０の上面に伝導性ポスト１５０の上端部が露出するように塗布して設けてもよい。
【００３７】
最後に、図８に示すように、伝導性ポスト１５０の露出された上端部にソルダーバンプ１７０を形成すると、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置の製作が完了する。
【００３８】
ここで、ソルダーバンプ１７０の下端部は、伝導性ポスト１５０の上端部内側まで進入して設けることが望ましい。
【００３９】
＜実施の形態２＞
次に、添付の図９を参照して、本発明の好適な実施の形態２にかかる半導体装置を説明する。
【００４０】
図９は、本発明の実施の形態２による半導体装置を示した断面図である。同図のように、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置は、実施の形態１と同様に電極パッド２２０を有するウエハ２１０と、電極パッド２２０を露出する絶縁層２３０と、電極パッド２２０と接続する再分配層２４０と、再分配層２４０に設けられる伝導性ポリマーポスト２５１，２５２と、伝導性ポリマーポスト２５１，２５２の上端部が露出するように設けられるカプセル化層２６０と、伝導性ポリマーポスト２５１，２５２の露出された上端部に設けられるソルダーバンプ２７０とを含んで構成される。
【００４１】
本発明の実施の形態２にかかる半導体装置においては、実施の形態１とは異なり、再分配層２４０に複数の伝導性ポリマーポスト２５１，２５２が設けられる。
【００４２】
つまり、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置の伝導性ポリマーポスト２５１，２５２は、再分配層２４０に設けられる最下部伝導性ポリマーポスト２５１と、最下部伝導性ポリマーポスト２５１の上部に積層設けられる最上部伝導性ポリマーポスト２５２とから成る。
【００４３】
なお、カプセル化層２６０は、伝導性ポリマーポスト２５１，２５２が複数設けられることによって、最上部伝導性ポリマーポスト２５２の上端部が露出するように設けられることが望ましい。
【００４４】
もちろん、ソルダーバンプ２７０は、伝導性ポリマーポスト２５１，２５２が複数設けられることによって、最上部伝導性ポリマーポスト２５２の上端部に設けられる。
【００４５】
また、複数の伝導性ポリマーポスト２５１，２５２はステンシルプリンティングまたはスクリーンプリンティング工程によって設けられることが望ましい。
【００４６】
結局、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置は、複数の伝導性ポリマーポスト２５１，２５２を設けることによって、半導体装置の実装されるソルダーバンプ２７０から再分配層２４０までのリード距離をより長くして、ソルダーバンプ２７０に集中する応力の分散効果をより増大させることができ、信頼性をより一層向上することができるという利点がある。
【００４７】
一方、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置において、複数の伝導性ポリマーポスト２５１，２５２のうち、最上部ポリマーポスト２５２はソルダーバンプ２７０と類似な導電性金属物質から成ってもよい。
【００４８】
具体的には、再分配層２４０に最下部伝導性ポリマーポスト２５１を一つ設け、該最下部伝導性ポリマーポスト２５１の上面にソルダーバンプを設けた後、最下部ポリマーポスト２５１の上面に設けられたソルダーバンプの上端部が露出するようにカプセル化層２６０を設けた上、該ソルダーバンプの露出された上端部に再びソルダーバンプ２７０をさらに設けてもよい。
【００４９】
もちろん、最下部伝導性ポリマーポスト２５１の上面に設けられるソルダーバンプは複数積層設けられてもよく、そのような場合、最上部に位置するソルダーバンプの上端部のみが露出するようにカプセル化層を設けた後、該最上部に位置するソルダーバンプの露出された上端部にソルダーバンプをさらに設けてもよい。
【００５０】
以上で説明した本発明の好適な実施の形態は例示の目的のために示されており、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者にあって本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能なこと、並びに、このような置換、変更などは添付の特許請求の範囲に属することが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来技術による半導体装置を示した断面図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態１による半導体装置を示した断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、ウエハの上面に電極パッドが設けられた状態を示した断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、絶縁層が設けられた状態を示した断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、再分配層が設けられた状態を示した断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１において、伝導性ポストが設けられた状態を示した断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１において、カプセル化層が設けられた状態を示した断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１において、ソルダーバンプが設けられた状態を示した断面図である。
【図９】本発明の好適な実施の形態２による半導体装置を示した断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１０，２１０  ウエハ
１２０，２２０  電極パッド
１３０，２３０  絶縁層
１４０，２４０  再分配層
１５０  伝導性ポスト
１６０，２６０  カプセル化層
１７０，２７０  ソルダーバンプ
２５１，２５２  伝導性ポリマーポスト
【図１】
2009158908.tif 000003
【図２】
2009158908.tif 000004
【図３】
2009158908.tif 000005
【図４】
2009158908.tif 000006
【図５】
2009158908.tif 000007
【図６】
2009158908.tif 000008
【図７】
2009158908.tif 000009
【図８】
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【図９】
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