JP2008135628A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
【課題】フェースダウン実装に十分な高さを有しながらも、電気特性の低下を防止するとともに、実装時に十分な強度を維持することが可能なバンプ構造を有し、実装信頼性に優れた半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置1は、一面に電極3が配された半導体基板2と、前記半導体基板の一面側に配され、前記電極と電気的に接続された電子部品6と、前記半導体基板の一面側にあって、前記電子部品の周囲に配された、複数個の構造体8と、を少なくとも備え、前記構造体は、平坦な頂部を備える突起状の樹脂ポスト9、及び、前記頂部に載置された半田バンプ11、から構成され、前記構造体と前記電子部品との間には空隙を有することを特徴とする。
【選択図】図1[PROBLEMS] To provide a mounting structure that has a height sufficient for face-down mounting and prevents deterioration of electrical characteristics and can maintain sufficient strength during mounting, and has excellent mounting reliability. A semiconductor device is provided.
A semiconductor device includes a semiconductor substrate having an electrode disposed on one surface, an electronic component disposed on one surface of the semiconductor substrate and electrically connected to the electrode, and a semiconductor substrate. A plurality of structures 8 on one surface side and disposed around the electronic component, the structure having a projecting resin post 9 having a flat top, and a top It is comprised from the solder bump 11 mounted, It has the space | gap between the said structure and the said electronic component, It is characterized by the above-mentioned.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は半導体装置に係り、より詳細には、CSP(チップスケールパッケージ)等に好適な実装信頼性に優れた半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device excellent in mounting reliability suitable for a CSP (chip scale package) or the like.
従来、半導体パッケージ、例えば、シリコンチップを樹脂により封止した、いわゆるデュアル・インライン・パッケージ(Dual Inline Package) やクァド・フラット・パッケージ(Quad Flat Package) では、樹脂パッケージの側面部や周辺部に金属リードを配置した周辺端子配置型が主流である。 Conventionally, in a semiconductor package, for example, a so-called dual inline package or quad flat package in which a silicon chip is sealed with a resin, metal is applied to the side surface and the peripheral portion of the resin package. Peripheral terminal arrangement type with leads arranged is the mainstream.
これに対し、CSP(チップスケールパッケージ)、特に「ウエハレベルCSP」(以下、WLCSPという場合がある)と呼ばれる半導体パッケージでは、ウエハ上に、絶縁樹脂層、配線層、封止層などを形成し、さらに半田バンプを形成した後、ダイシングにより複数のチップを得る。 In contrast, in a CSP (chip scale package), particularly a semiconductor package called “wafer level CSP” (hereinafter sometimes referred to as WLCSP), an insulating resin layer, a wiring layer, a sealing layer, and the like are formed on the wafer. Further, after forming solder bumps, a plurality of chips are obtained by dicing.
WLCSPでは、前記チップがそのままのサイズでパッケージの施された半導体チップとなるため、その占有面積を狭くすることができ、高密度実装が可能である。WLCSPは、半導体チップに形成された半田バンプを用いて外部の回路基板に実装される。この種の半導体チップには、「ポスト」と呼ばれる導電性の柱状部材を設け、この柱状部材の端面に端子部を形成した構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In WLCSP, since the chip becomes a semiconductor chip packaged with the same size, the occupied area can be reduced and high-density mounting is possible. The WLCSP is mounted on an external circuit board using solder bumps formed on a semiconductor chip. This type of semiconductor chip has a structure in which conductive columnar members called “posts” are provided and terminal portions are formed on the end surfaces of the columnar members (see, for example, Patent Document 1).
再配線をパッドとし、チップ実装部品を実装し、その面をフェースダウンで基板に実装するためには、実装するためのバンプ高さが少なくとも実装部品の高さよりも高くなければならない。そのため、図7に示すように、バンプ50の高さを実装部品51の高さよりも若干高くとり、かつバンプ50の上部が封止樹脂52から露出するような構造を提案している(例えば、特許文献2参照)。
In order to mount the chip mounting component using the rewiring as a pad and mount the surface thereof face down on the substrate, the bump height for mounting must be at least higher than the height of the mounting component. Therefore, as shown in FIG. 7, a structure is proposed in which the height of the
しかし、このような方法では、実装時に十分な強度が得られないことが予想される。また、図8に示すように、第一のバンプ50を形成した後に更に第二のバンプ53を形成する方法も提案されている。その技術の延長上で、接続バンプ部の低背化を目指すために、図9に示すように、第一のバンプ50を加工して切り欠け部54を作り、その部位に第二のバンプ53を形成するという構造も提案されている。このような方法では、少なくとも実装部品の高さの分、封止樹脂を形成する必要があり、その分の封止樹脂による、モジュール重量の増加、及び製造コストの増加を招いてしまうこととなる。
However, with such a method, it is expected that sufficient strength cannot be obtained during mounting. Further, as shown in FIG. 8, a method of forming a
また、バンプは高周波特性が性格に把握できない構造物であり、そのような構造物を二個配置することは、電気特性上の不確定要素を増やしてしまう危険性がある。また、印刷法で形成されたバンプにはボイドと呼ばれる空洞部が存在し、これが電気特性に与える影響も定かではない。このように、特性が不確定なバンプを二個積み重ねるという手法は、高周波化が進む現代、未来において有効であるとは言い難いものがある。また、応力を緩和する機構も本提案には見受けられない。
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、フェースダウン実装に十分な高さを有しながらも、電気特性の低下を防止するとともに、実装時に十分な強度を維持することが可能なバンプ構造を有し、実装信頼性に優れた半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and while maintaining a sufficient height for face-down mounting, it prevents electrical characteristics from deteriorating and maintains sufficient strength during mounting. An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a bump structure that can be used and having excellent mounting reliability.
本発明の請求項1に記載の半導体装置は、一面に電極が配された半導体基板と、前記半導体基板の一面側に配され、前記電極と電気的に接続された電子部品と、前記半導体基板の一面側にあって、前記電子部品の周囲に配された、複数個の構造体と、を少なくとも備え、前記構造体は、平坦な頂部を備える突起状の樹脂ポスト、及び、前記頂部に載置された半田バンプ、から構成され、前記構造体と前記電子部品との間には空隙を有することを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の半導体装置は、請求項1において、前記半導体基板の一面を基準面としたとき、前記基準面から見て、前記構造体の高さは前記電子部品の高さより高いことを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の半導体装置は、請求項1または2において、前記半導体基板の一面と前記電子部品及び前記構造体との間に配され、前記電極を露出する開口部を備えた絶縁部と、前記絶縁部上に配され、一端が前記電極に他端が前記電子部品にそれぞれ電気的に接続された導電部とを、さらに備えたことを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の半導体装置は、請求項1乃至3のいずれか一項において、前記樹脂ポスト、および、前記電子部品が埋設されるように、前記半導体基板の一面側に配された封止部を、さらに備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having an electrode disposed on one surface, an electronic component disposed on one surface of the semiconductor substrate and electrically connected to the electrode, and the semiconductor substrate. A plurality of structures disposed around the electronic component, the structure having a protruding resin post having a flat top, and mounted on the top. The solder bumps are placed, and there is a gap between the structure and the electronic component.
A semiconductor device according to a second aspect of the present invention is the semiconductor device according to the first aspect, wherein when the one surface of the semiconductor substrate is used as a reference surface, the height of the structural body is higher than the height of the electronic component when viewed from the reference surface. It is characterized by being expensive.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to the first or second aspect, further comprising an opening that is disposed between the one surface of the semiconductor substrate and the electronic component and the structure, and exposes the electrode. It further comprises an insulating part, and a conductive part disposed on the insulating part, one end of which is electrically connected to the electrode and the other end is electrically connected to the electronic component.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to any one of the first to third aspects, wherein the resin post and the electronic component are embedded on one surface side of the semiconductor substrate. The sealing part is further provided.
本発明では、構造体を、平坦な頂部を備える突起状の樹脂ポスト、及び、前記頂部に載置された半田バンプ、から構成することで、樹脂ポストで高さを稼ぐことができるとともに、実装時の応力を緩和することができる。これにより、フェースダウン実装に十分な高さを有しながらも、電気特性の低下を防止するとともに、実装時に十分な強度を維持することが可能なバンプ構造となる。その結果、実装信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。 In the present invention, the structure is composed of a protruding resin post having a flat top, and a solder bump placed on the top, so that the resin post can increase the height and can be mounted. Time stress can be relaxed. As a result, a bump structure is provided that has a height sufficient for face-down mounting, while preventing deterioration in electrical characteristics and maintaining sufficient strength during mounting. As a result, a semiconductor device having excellent mounting reliability can be provided.
以下、本発明に係る半導体装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る半導体装置の一例を示す断面図であり、図2は、図1の半導体装置の変形例を示す断面図である。
半導体装置1A(1)は、一面に電極3が配された半導体基板2と、前記半導体基板2の一面側に配され、前記電極3を露出する開口部4aを備えた絶縁樹脂層4(絶縁部)と、絶縁樹脂層4上に配された第一配線層5(導電部)と、第一配線層5上に設けられ、前記電極3と電気的に接続された電子部品6と、絶縁樹脂層4上にあって、前記電子部品6の周囲に配された、複数個の構造体8と、を備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a modification of the semiconductor device of FIG.
A
そして本発明では、前記構造体8は、平坦な頂部を備える突起状の樹脂ポスト9、第二配線層10、及び、前記頂部に載置された半田バンプ11、から構成され、前記構造体8と前記電子部品6との間には空隙Sを有することを特徴とする。
また、前記半導体基板2の一面2aを基準面としたとき、前記基準面から見て、前記構造体8の高さh2は前記電子部品6の高さh1より高くなされている。
In the present invention, the
When the one
このように、本発明では、電子部品6の周囲に複数個の構造体8を配し、該構造体8を、平坦な頂部を備える突起状の樹脂ポスト9、及び、前記頂部に載置された半田バンプ11、から構成するとともに、その高さh2を電子部品6の高さh1より高くすることで、樹脂ポスト9で高さを稼ぐことができるとともに、実装時の応力を緩和することができる。これにより、例えば図3に示すように、半導体装置1A(1)を基板20に実装するときに、フェースダウン実装に十分な高さを有しながらも、電気特性の低下を防止するとともに、実装時に十分な強度を維持することが可能なバンプ構造とすることができる。その結果、実装信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。
As described above, in the present invention, a plurality of
半導体基板2は、シリコン等からなる半導体ウェハの他に、例えば各種半導体素子やIC、誘導素子等を形成した半導体ウェハや、半導体ウェハをチップ寸法に切断(ダイシング)した半導体チップであってもよい。
In addition to a semiconductor wafer made of silicon or the like, the
電極3は、半導体基板2上に形成された電子部品6に電気的に接続される電極である。この電極3は、例えば、アルミニウム、銅、クロム、チタン、金、チタン−タングステン合金等の導電性を有する金属により構成されている。
The
絶縁樹脂層4は、電極3と整合する位置に形成された開口部4aを有する。絶縁樹脂層4は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等からなり、その厚さは例えば1〜30μmである。
絶縁樹脂層4は、例えば回転塗布法、印刷法、ラミネート法などにより形成することができる。また開口部4aは、例えばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。
The
The
第一配線層5は、電極3と電子部品6とを電気的に接続する再配線層(アンダーパス)である。第一配線層5の一端部は、開口部を介して絶縁樹脂層4を貫通し、電極3と電気的に接続されている。第一配線層5の他端部は、外部接続端子搭載用電極7を介して電子部品6と電気的に接続されている。
The
第一配線層5は、例えば、銅、クロム、アルミニウム、チタン、金、チタン−タングステン合金等が好適に用いられ、その厚みは2〜40μmが好ましく、さらに好ましくは5〜20μmである。これにより十分な導電性が得られる。第一配線層5は、例えば、電解銅めっき法等のめっき法、スパッタリング法、蒸着法、または2つ以上の方法の組み合わせにより形成することができる。
For the
電子部品6としては、例えば、チップインダクタや、チップコンデンサ、バラン、フィルタ等の受動部品が挙げられる。つまり、本願発明の構成は、受動部品や素子の集積化(Passive Integration )に好適である。ただし、電子部品6は、必要に応じて、微細な三次元構造の機能素子、例えばMEMSデバイス(MEMS:Micro Electro Mechanical System) などである。MEMSデバイスとしては、例えばマイクロリレー、マイクロスイッチ、圧力センサ、加速度センサ、高周波フィルタ、マイクロミラー等であっても構わない。
Examples of the
樹脂ポスト9は、絶縁樹脂層4上の所定位置に形成された略円錐台状の絶縁性の樹脂で、例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂(シリコーン)、ノボラック樹脂等の絶縁性樹脂により構成され、特に、ポジ型あるいはネガ型の感光性樹脂が好ましい。この樹脂ポスト9の形状は、例えば、高さが10〜100μm、直径が50〜500μmである。
The
第二配線層10は、はんだバンプ11を搭載するために樹脂ポスト9の上面に形成される。
第二配線層10は、例えば、銅、クロム、アルミニウム、チタン、金、チタン−タングステン合金等が好適に用いられ、その厚みは2〜40μmが好ましく、さらに好ましくは5〜20μmである。これにより十分な導電性が得られる。第二配線層10は、例えば、電解銅めっき法等のめっき法、スパッタリング法、蒸着法、または2つ以上の方法の組み合わせにより形成することができる。
The
For the
はんだバンプ11は、共晶はんだ、鉛を含まない高温はんだ等を用いることができる。はんだバンプ11は、例えば、はんだボール搭載法、電解はんだめっき法、はんだボール搭載法、はんだペースト印刷法、はんだペーストディスペンス法、はんだ蒸着法等により形成することができる。
For the
また、図2や図4に示すように、半導体装置1A(1)は、前記樹脂ポスト9、および、前記電子部品6が埋設されるように、前記半導体基板2の一面側に配された封止樹脂層12(封止部)を、さらに備えていることが好ましい。
封止樹脂層12は、電子部品6、電極3および樹脂ポスト9を保護するためのもので、例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂(シリコーン)等により構成され、その厚みは5〜50μm程度である。
このような封止樹脂層12は、例えば、感光性ポリイミド系樹脂等の感光性樹脂をフォトリソグラフィ技術によりパターニングすることによって形成することができる。なお、封止樹脂層12の形成方法は、この方法に限定されるものではない。例えば、スプレーコート法などを用いてもよい。
Further, as shown in FIGS. 2 and 4, the
The sealing
Such a sealing
また、図5に示す半導体装置1B(1)のように、絶縁樹脂層4上に新たに第三配線層14(金属配線層)と第二の絶縁樹脂層13(絶縁層)が形成されていてもよい。第三配線層14の一端部は、開口部13aを介して第二の絶縁樹脂層13を貫通しており、第一配線層5の他端部と接続されている。
これにより、絶縁樹脂層4上に形成される第三配線層14で受動素子を構成することができる。
なお、図6に示すように、図5の半導体装置1B(1)においても、図2及び図4に示した構成例と同様に、封止樹脂層12(封止部)を、さらに備える形態としてもよい。
Further, a third wiring layer 14 (metal wiring layer) and a second insulating resin layer 13 (insulating layer) are newly formed on the insulating
Thereby, a passive element can be comprised by the
As shown in FIG. 6, the
以上、本発明の半導体装置について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。 Although the semiconductor device of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the invention.
本発明は、電子部品を有する各種半導体装置に適用可能である。 The present invention is applicable to various semiconductor devices having electronic components.
1 半導体装置、2 半導体基板、3 電極、4 絶縁樹脂層、5 第一配線層、6 電子部品、7、8 構造体、9 樹脂ポスト、10 第二配線層、11 はんだバンプ、12 封止樹脂層。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記半導体基板の一面側に配され、前記電極と電気的に接続された電子部品と、
前記半導体基板の一面側にあって、前記電子部品の周囲に配された、複数個の構造体と、を少なくとも備え、
前記構造体は、平坦な頂部を備える突起状の樹脂ポスト、及び、前記頂部に載置された半田バンプ、から構成され、前記構造体と前記電子部品との間には空隙を有することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate with electrodes on one side;
An electronic component disposed on one side of the semiconductor substrate and electrically connected to the electrode;
A plurality of structures on one side of the semiconductor substrate and disposed around the electronic component;
The structure is composed of a projecting resin post having a flat top and a solder bump placed on the top, and a gap is provided between the structure and the electronic component. A semiconductor device.
前記基準面から見て、前記構造体の高さは前記電子部品の高さより高いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 When one surface of the semiconductor substrate is a reference surface,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a height of the structure is higher than a height of the electronic component when viewed from the reference plane.
前記絶縁部上に配され、一端が前記電極に他端が前記電子部品にそれぞれ電気的に接続された導電部とを、
さらに備えた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。 An insulating part provided between one surface of the semiconductor substrate and the electronic component and the structure, and having an opening exposing the electrode;
A conductive portion disposed on the insulating portion, one end electrically connected to the electrode and the other end electrically connected to the electronic component;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
さらに備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。 The sealing portion disposed on one surface side of the semiconductor substrate so that the resin post and the electronic component are embedded,
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
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| JP2006321597A JP2008135628A (en) | 2006-11-29 | 2006-11-29 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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2006
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