JP2012069718A - Semiconductor device and manufacturing method therefore - Google Patents
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Abstract
【課題】封止膜の材料を容易に選定することができる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体基板11上に複数の接続端子12が形成された半導体デバイスウェハ10と、前記半導体デバイスウェハ10の表面を覆うとともに前記接続端子12を露出させる開口14aが設けられた第1絶縁膜14と、前記第1絶縁膜14上に形成され一端面が前記接続端子12と接続された複数の再配線30と、前記再配線30の他端面上に形成された複数の柱状電極21と、前記再配線30の側面を被覆する第2絶縁膜15と、前記再配線30及び前記第2絶縁膜15を封止するとともに前記柱状電極21の表面を露出させる封止膜22と、を備えることを特徴とする半導体装置1Bである。
【選択図】図18A semiconductor device capable of easily selecting a material for a sealing film is provided.
A semiconductor device wafer having a plurality of connection terminals formed on a semiconductor substrate, and a first insulation provided with an opening that covers the surface of the semiconductor device wafer and exposes the connection terminals. A plurality of rewirings 30 formed on the first insulating film 14 and having one end face connected to the connection terminal 12, and a plurality of columnar electrodes 21 formed on the other end face of the rewiring 30; A second insulating film 15 covering a side surface of the rewiring 30; and a sealing film 22 that seals the rewiring 30 and the second insulating film 15 and exposes the surface of the columnar electrode 21. This is a semiconductor device 1B.
[Selection] Figure 18
Description
本発明は、WLP(Wafer Level Package)等の半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device such as a WLP (Wafer Level Package) and a method for manufacturing the semiconductor device.
半導体装置には、図31に示すような構造のものがある。半導体デバイスウェハ110の接続パッド112が設けられた面に絶縁膜114が設けられ、絶縁膜114には接続パッド112の中央部に対応する部分に開口114aが設けられている。絶縁膜114の表面及び開口114a内には再配線130が形成されている。再配線130は主層119及び電解めっき用シード層116からなり、主層119は電解めっき用シード層116を介して接続パッド112に接続される。再配線130の端部に柱状電極121が設けられ、再配線130及び絶縁膜113が封止膜122により封止される。柱状電極121は封止膜122から露出し、柱状電極121の表面に半田端子123が設けられる。半田端子123を介して半導体装置101は図示しない回路基板に接続される(例えば、特許文献1参照)。 Some semiconductor devices have a structure as shown in FIG. An insulating film 114 is provided on the surface of the semiconductor device wafer 110 on which the connection pads 112 are provided, and an opening 114 a is provided in the insulating film 114 at a portion corresponding to the central portion of the connection pads 112. A rewiring 130 is formed on the surface of the insulating film 114 and in the opening 114a. The rewiring 130 includes a main layer 119 and an electroplating seed layer 116, and the main layer 119 is connected to the connection pad 112 through the electroplating seed layer 116. A columnar electrode 121 is provided at the end of the rewiring 130, and the rewiring 130 and the insulating film 113 are sealed with the sealing film 122. The columnar electrode 121 is exposed from the sealing film 122, and a solder terminal 123 is provided on the surface of the columnar electrode 121. The semiconductor device 101 is connected to a circuit board (not shown) via the solder terminal 123 (see, for example, Patent Document 1).
ところで、封止膜は、物理的な外力からの保護、湿度の遮断、外光の遮断等の役割を果たすこと、熱膨張係数が半導体基板に近いこと、耐熱性や薬品耐性などが求められる。さらに、封止膜は再配線と接触するため、再配線を形成する金属のマイグレーション現象が生じない材料を選択する必要がある。このため、封止膜の材料の選定や評価が非常に困難である。 By the way, the sealing film is required to play a role such as protection from physical external force, shielding humidity, shielding external light, etc., having a thermal expansion coefficient close to that of a semiconductor substrate, heat resistance, chemical resistance, and the like. Furthermore, since the sealing film is in contact with the rewiring, it is necessary to select a material that does not cause a metal migration phenomenon forming the rewiring. For this reason, it is very difficult to select and evaluate the material of the sealing film.
本発明の課題は、封止膜の材料を容易に選定することができる半導体装置を提供することである。 The subject of this invention is providing the semiconductor device which can select the material of a sealing film easily.
以上の課題を解決するため、本発明の第1の態様によれば、半導体基板の表面に複数の接続端子が形成された半導体デバイスウェハと、前記半導体デバイスウェハの表面を覆うとともに前記接続端子を露出させる開口が設けられた第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜の表面に形成され一端が前記接続端子と接続された複数の再配線と、前記再配線の他端の表面に形成された複数の柱状電極と、前記再配線の少なくとも側面を被覆する第2絶縁膜と、前記再配線及び前記第2絶縁膜を封止するとともに前記柱状電極の表面を露出させる封止膜と、を備えることを特徴とする半導体装置が提供される。 In order to solve the above-described problems, according to the first aspect of the present invention, a semiconductor device wafer having a plurality of connection terminals formed on the surface of a semiconductor substrate, the surface of the semiconductor device wafer being covered and the connection terminals being A first insulating film provided with an opening to be exposed; a plurality of rewirings formed on a surface of the first insulating film and having one end connected to the connection terminal; and formed on a surface of the other end of the rewiring. A plurality of columnar electrodes; a second insulating film that covers at least a side surface of the rewiring; and a sealing film that seals the rewiring and the second insulating film and exposes the surface of the columnar electrode. A semiconductor device is provided.
本発明の他の態様によれば、半導体基板の表面に複数の接続端子が形成された半導体デバイスウェハと、前記半導体デバイスウェハの表面を覆うとともに前記接続端子を露出させる開口が設けられた第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜の表面に形成され一端が前記接続端子と接続された複数の再配線と、前記再配線の他端の表面に形成された複数の柱状電極と、前記第1絶縁膜及び前記再配線を被覆する第2絶縁膜と、前記第2絶縁膜を封止するとともに前記柱状電極の表面を露出させる封止膜と、を備えることを特徴とする半導体装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, a semiconductor device wafer having a plurality of connection terminals formed on a surface of a semiconductor substrate, and an opening that covers the surface of the semiconductor device wafer and exposes the connection terminals is provided. An insulating film; a plurality of rewirings formed on a surface of the first insulating film and having one end connected to the connection terminal; a plurality of columnar electrodes formed on a surface of the other end of the rewiring; and the first There is provided a semiconductor device comprising: a second insulating film that covers the insulating film and the rewiring; and a sealing film that seals the second insulating film and exposes a surface of the columnar electrode. The
本発明の他の態様によれば、半導体基板の表面に複数の接続端子が形成された半導体デバイスウェハの表面を覆うとともに前記接続端子を露出させる開口を有する第1絶縁膜を設け、次に、露出した前記接続端子及び前記第1絶縁膜の表面に第1の電解めっき用シード層を設け、次に、前記シード層の表面に再配線レジストを形成し、電解めっき法により再配線を形成した後に前記再配線レジスト及びその下部の前記第1の電解めっき用シード層を除去し、次に、前記第1絶縁膜及び前記再配線の表面を覆うとともに前記再配線の一端部を露出させる開口を有する第2絶縁膜を形成し、次に、露出した前記再配線及び前記第2絶縁膜の表面に第2の電解めっき用シード層を設け、次に、前記第2絶縁膜の上部に柱状電極用レジストを形成し、電解めっき法により柱状電極を形成した後に前記柱状電極用レジスト及びその下部の前記第2の電解めっき用シード層を除去し、その後、前記第2絶縁膜の上部に、表面が前記柱状電極の表面と面一となる封止膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a first insulating film that covers the surface of the semiconductor device wafer having a plurality of connection terminals formed on the surface of the semiconductor substrate and has an opening that exposes the connection terminals is provided, A first electroplating seed layer was provided on the exposed surface of the connection terminal and the first insulating film, and then a rewiring resist was formed on the surface of the seed layer, and rewiring was formed by electrolytic plating. Later, the rewiring resist and the first electroplating seed layer under the rewiring resist are removed, and then an opening that covers the surface of the first insulating film and the rewiring and exposes one end of the rewiring is formed. A second insulating film is formed, a second electroplating seed layer is provided on the exposed surface of the rewiring and the second insulating film, and a columnar electrode is formed on the second insulating film. Forming a resist for After the columnar electrode is formed by deplating, the columnar electrode resist and the second electrolytic plating seed layer thereunder are removed, and then the surface of the columnar electrode is formed on the second insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device is provided, in which a sealing film that is flush with the surface is formed.
本発明の他の態様によれば、半導体基板の表面に複数の接続端子が形成された半導体デバイスウェハの表面を覆うとともに前記接続端子を露出させる開口を有する第1絶縁膜を設け、次に、前記第1絶縁膜の表面であって再配線を形成しない位置に第2絶縁膜を設け、次に、露出した前記接続端子及び前記第1絶縁膜の表面に無電解めっき用触媒層を形成し、次に、前記無電解めっき用触媒層の上部に無電解めっき法により再配線を形成し、次に、前記再配線及び前記第2絶縁膜の表面を覆う電解めっき用シード層を形成し、次に、前記電解めっき用シード層の上部に柱状電極用レジストを形成し、電解めっき法により柱状電極を形成した後に前記柱状電極用レジスト及びその下部の前記電解めっき用シード層を除去し、その後、前記再配線及び前記第2絶縁膜の上部に、表面が前記柱状電極の表面と面一となる封止膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a first insulating film that covers the surface of the semiconductor device wafer having a plurality of connection terminals formed on the surface of the semiconductor substrate and has an opening that exposes the connection terminals is provided, A second insulating film is provided at a position on the surface of the first insulating film where no rewiring is formed, and then an electroless plating catalyst layer is formed on the exposed connection terminals and the surface of the first insulating film. Then, a rewiring is formed on the electroless plating catalyst layer by an electroless plating method, and then an electroplating seed layer covering the rewiring and the surface of the second insulating film is formed, Next, a columnar electrode resist is formed on the electrolytic plating seed layer, and after the columnar electrode is formed by an electrolytic plating method, the columnar electrode resist and the underlying electrolytic plating seed layer are removed. The rewiring On top of the fine the second insulating film, a method of manufacturing a semiconductor device characterized by forming a sealing film having a surface flush with the surface of the columnar electrode.
好ましくは、前記第2絶縁膜と前記封止膜との間にさらに再配線を有する。
好ましくは、前記第2絶縁膜は、前記再配線を形成する材料のマイグレーション現象が生じない材料である。
Preferably, a rewiring is further provided between the second insulating film and the sealing film.
Preferably, the second insulating film is a material that does not cause a migration phenomenon of the material forming the rewiring.
本発明によれば、封止膜の材料を容易に選定することができる半導体装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor device which can select the material of a sealing film easily can be provided.
〔第1実施形態〕
図1は本発明の第1実施形態に係る半導体装置1Aを示す平面図であり、図2は図1のII−II矢視断面図である。図1、図2に示すように、半導体装置1Aは、半導体デバイスウェハ10の表面に再配線30、柱状電極21、半田端子23等を形成してなる。
半導体デバイスウェハ10は、図1に示すように、シリコン等からなる半導体基板11と、金属等の導電性材料からなる複数の接続パッド12と、酸化シリコン等の絶縁性材料からなるパッシベーション膜13と、等を備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device 1A according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 1 </ b> A is formed by forming rewirings 30, columnar electrodes 21, solder terminals 23, and the like on the surface of a semiconductor device wafer 10.
As shown in FIG. 1, a semiconductor device wafer 10 includes a semiconductor substrate 11 made of silicon or the like, a plurality of connection pads 12 made of a conductive material such as metal, and a passivation film 13 made of an insulating material such as silicon oxide. , Etc.
半導体基板11の表面には、LSIや配線等が形成されている。接続パッド12はシリコン基板11上の配線と接続されている。パッシベーション膜13は半導体基板11の表面に形成され、LSIや配線等を被覆する。また、パッシベーション膜13には、接続パッド12を露出させる開口13aが設けられている。図1、図2に示すように、開口13aは接続パッド12よりも小さい。 On the surface of the semiconductor substrate 11, LSIs and wirings are formed. The connection pad 12 is connected to the wiring on the silicon substrate 11. The passivation film 13 is formed on the surface of the semiconductor substrate 11 and covers LSI, wiring, and the like. The passivation film 13 is provided with an opening 13a for exposing the connection pad 12. As shown in FIGS. 1 and 2, the opening 13 a is smaller than the connection pad 12.
パッシベーション膜13の表面には、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等からなる第1絶縁膜14が形成されている。第1絶縁膜14には、ポリイミド(PI)、ポリベンゾオキサゾール(PBO)、等の高機能プラスチック材料、エポキシ系、フェノール系、シリコン系等のプラスチック材料、またはこれらの複合材料等を用いることができる。 A first insulating film 14 made of epoxy resin, polyimide resin, or the like is formed on the surface of the passivation film 13. For the first insulating film 14, a high-functional plastic material such as polyimide (PI) or polybenzoxazole (PBO), a plastic material such as epoxy, phenol, or silicon, or a composite material thereof may be used. it can.
第1絶縁膜14には、接続パッド12を露出させる開口14aが設けられている。開口14aは例えばレーザにより形成することができる。図1、図2に示すように、第1絶縁膜14の開口14aはパッシベーション膜13の開口13aよりも小さく、開口14aの外周部で接続パッド12と第1絶縁膜14とが密着している。 The first insulating film 14 is provided with an opening 14 a that exposes the connection pad 12. The opening 14a can be formed by a laser, for example. As shown in FIGS. 1 and 2, the opening 14a of the first insulating film 14 is smaller than the opening 13a of the passivation film 13, and the connection pad 12 and the first insulating film 14 are in close contact with each other at the outer periphery of the opening 14a. .
再配線30は、電解めっき用シード層16Aと、主層19と、等を備える。
第1絶縁膜14の表面の一部、及び、開口14aから露出した接続パッド12の上部には、銅等からなる電解めっき用シード層16Aが形成されている。電解めっき用シード層16Aは、200nm〜2000nmの厚さが好ましい。電解めっき用シード層16Aの一端部は、開口13a、14aを介して接続パッド12に接続されている。
電解めっき用シード層16Aの表面には銅等の導電性材料からなる主層19が形成されている。主層19は1μm〜10μmの厚さが好ましい。主層19の接続パッド12とは反対側の端部の上面には、銅等の導電性材料からなる柱状電極21が形成されている。
The rewiring 30 includes an electroplating seed layer 16A, a main layer 19, and the like.
An electroplating seed layer 16A made of copper or the like is formed on a part of the surface of the first insulating film 14 and on the connection pad 12 exposed from the opening 14a. The electroplating seed layer 16A preferably has a thickness of 200 nm to 2000 nm. One end of the electroplating seed layer 16A is connected to the connection pad 12 through the openings 13a and 14a.
A main layer 19 made of a conductive material such as copper is formed on the surface of the electroplating seed layer 16A. The main layer 19 preferably has a thickness of 1 μm to 10 μm. A columnar electrode 21 made of a conductive material such as copper is formed on the upper surface of the end of the main layer 19 opposite to the connection pad 12.
電解めっき用シード層16A及び主層19の積層体は、それぞれに対応する互いに異なる接続パッド12と互いに異なる柱状電極21とを接続し、かつそれぞれ他の電解めっき用シード層16A及び主層19の積層体と電気的に絶縁されるように配列されている。 The laminate of the electroplating seed layer 16A and the main layer 19 connects the connection pads 12 and the columnar electrodes 21 corresponding to each other, and the other electroplating seed layer 16A and the main layer 19 respectively. They are arranged so as to be electrically insulated from the laminate.
再配線30及び第1絶縁膜14の表面には、第2絶縁膜15が形成されている。第2絶縁膜を形成する材料には、再配線30における主層19を形成する金属のマイグレーション現象が生じない材料であることが求められる。このような材料には、ポリイミド(PI)、ポリベンゾオキサゾール(PBO)、等の高機能プラスチック材料、エポキシ系、フェノール系、シリコン系等のプラスチック材料、またはこれらの複合材料等がある。 A second insulating film 15 is formed on the surfaces of the rewiring 30 and the first insulating film 14. The material for forming the second insulating film is required to be a material that does not cause a metal migration phenomenon that forms the main layer 19 in the rewiring 30. Such materials include high-functional plastic materials such as polyimide (PI) and polybenzoxazole (PBO), plastic materials such as epoxy, phenol, and silicon, or composite materials thereof.
第2絶縁膜15には、再配線19の柱状電極21との接続部を露出させる開口15aが設けられている。開口15aは例えばレーザにより形成することができる。開口15aの内部及び外周部には、電解めっき用シード層18が形成されている。電解めっき用シード層18の上部には、柱状電極21が形成されている。 The second insulating film 15 is provided with an opening 15 a that exposes a connection portion between the rewiring 19 and the columnar electrode 21. The opening 15a can be formed by a laser, for example. An electroplating seed layer 18 is formed in the inside and the outer periphery of the opening 15a. A columnar electrode 21 is formed on the seed layer 18 for electrolytic plating.
第2絶縁膜15の表面には、封止膜22が、その表面が柱状電極21の表面と略面一となることで柱状電極21の上面が露出されるように設けられている。封止膜22は、エポキシ系樹脂とシリカフィラーとのコンポジット(複合材料)等からなる。封止膜22は、電解めっき用シード層18及び柱状電極21をその側面から保護し、第2絶縁膜15をそれらの上部から保護する。各柱状電極21の表面には半導体基板11の接続パッド12と接続するための略球形状の半田端子23がそれぞれ設けられている。半田端子23は、柱状電極21の円形の上面に接することによって相互に電気的に接続している。 The sealing film 22 is provided on the surface of the second insulating film 15 so that the upper surface of the columnar electrode 21 is exposed when the surface thereof is substantially flush with the surface of the columnar electrode 21. The sealing film 22 is made of a composite (composite material) of an epoxy resin and a silica filler. The sealing film 22 protects the electroplating seed layer 18 and the columnar electrode 21 from the side surfaces, and protects the second insulating film 15 from the upper part thereof. On the surface of each columnar electrode 21, a substantially spherical solder terminal 23 for connection to the connection pad 12 of the semiconductor substrate 11 is provided. The solder terminals 23 are electrically connected to each other by contacting the circular upper surface of the columnar electrode 21.
次に、半導体装置1Aの製造方法について図3〜図16を用いて説明する。
まず、図3に示すように、半導体デバイスウェハ10の表面に第1絶縁膜14を形成する。
次に、図4に示すように、スパッタ等の気相堆積法により第1絶縁膜14の全面及び接続パッド12の全面を覆う電解めっき用シード層16Aを形成する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1A will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 3, the first insulating film 14 is formed on the surface of the semiconductor device wafer 10.
Next, as shown in FIG. 4, an electroplating seed layer 16A that covers the entire surface of the first insulating film 14 and the entire surface of the connection pad 12 is formed by vapor deposition such as sputtering.
次に、図5に示すように、主層19を形成しない位置に再配線レジスト17を形成する。
次に、図6に示すように、電解めっき用シード層16Aを陰極とする電解めっきにより再配線レジスト17が形成されていない部分に主層19を形成する。
その後、図7に示すように、再配線レジスト17を除去する。
Next, as shown in FIG. 5, a rewiring resist 17 is formed at a position where the main layer 19 is not formed.
Next, as shown in FIG. 6, a main layer 19 is formed in a portion where the rewiring resist 17 is not formed by electrolytic plating using the seed layer 16A for electrolytic plating as a cathode.
Thereafter, as shown in FIG. 7, the rewiring resist 17 is removed.
次に、図8に示すように、エッチングにより主層19が形成されていない部分の電解めっき用シード層16Aを除去する。なお、このとき、主層19の表面もエッチングされるが、主層19は電解めっき用シード層16Aと比較して充分に厚いため、影響はない。
次に、図9に示すように、主層19及び第1絶縁膜14の上部に第2絶縁膜15を形成する。
次に、図10に示すように、第2絶縁膜15の全面及び開口部15aから露出した主層19の全面を覆う電解めっき用シード層18を形成する。
Next, as shown in FIG. 8, the electroplating seed layer 16 </ b> A where the main layer 19 is not formed is removed by etching. At this time, the surface of the main layer 19 is also etched, but the main layer 19 is sufficiently thick as compared with the electroplating seed layer 16A, and thus has no effect.
Next, as shown in FIG. 9, the second insulating film 15 is formed on the main layer 19 and the first insulating film 14.
Next, as shown in FIG. 10, an electroplating seed layer 18 is formed to cover the entire surface of the second insulating film 15 and the entire surface of the main layer 19 exposed from the opening 15a.
次に、図11に示すように、電解めっき用シード層18の上面に柱状電極用レジスト20となるドライフィルムを貼り付け、パターニングすることで柱状電極21の位置に開口20aを形成する。
次に、図12に示すように、電解めっき用シード層18を陰極とする電解めっきにより開口22a内に柱状電極21を形成する。
次に、図13に示すように柱状電極用レジスト20を除去する。
その後、図14に示すように、エッチングにより柱状電極21が形成されていない部分の電解めっき用シード層18を除去する。なお、このとき、柱状電極21の一部もエッチングされるが、柱状電極21は電解めっき用シード層18と比較して充分に厚いため、影響はない。
Next, as shown in FIG. 11, an opening 20 a is formed at the position of the columnar electrode 21 by pasting and patterning a dry film to be the columnar electrode resist 20 on the upper surface of the electroplating seed layer 18.
Next, as shown in FIG. 12, columnar electrodes 21 are formed in the openings 22a by electrolytic plating using the electroplating seed layer 18 as a cathode.
Next, as shown in FIG. 13, the columnar electrode resist 20 is removed.
Thereafter, as shown in FIG. 14, the electroplating seed layer 18 in the portion where the columnar electrode 21 is not formed is removed by etching. At this time, a part of the columnar electrode 21 is also etched, but the columnar electrode 21 is sufficiently thick as compared with the seed layer 18 for electroplating, and thus has no influence.
次に、図15に示すように、印刷法により封止膜22となる樹脂を塗布し、封止膜22を形成する。
次に、図16に示すように、封止膜22の表面を研削することにより、封止膜22の表面が柱状電極21の表面と略面一となるように柱状電極21の上面を露出させる。
その後、柱状電極21の上面に略球形状の半田端子23を形成し、ダイシングする。以上により、半導体装置1Aが形成される。
Next, as shown in FIG. 15, a resin to be the sealing film 22 is applied by a printing method to form the sealing film 22.
Next, as shown in FIG. 16, by grinding the surface of the sealing film 22, the upper surface of the columnar electrode 21 is exposed so that the surface of the sealing film 22 is substantially flush with the surface of the columnar electrode 21. .
Thereafter, a substantially spherical solder terminal 23 is formed on the upper surface of the columnar electrode 21 and diced. Thus, the semiconductor device 1A is formed.
このように、本発明によれば、再配線30が第2絶縁膜15により被覆されているため、再配線30と封止膜22とが接触しない。そのため、再配線30を形成する金属のマイグレーション現象が生じず、再配線30のショートを防ぐことができる。このため、再配線30の配線密度を高くすることができる。また、再配線30と封止樹脂22とが接触しないため、封止膜22の材料として任意の材料を選択することができる。 Thus, according to the present invention, since the rewiring 30 is covered with the second insulating film 15, the rewiring 30 and the sealing film 22 do not contact each other. Therefore, the migration phenomenon of the metal forming the rewiring 30 does not occur, and a short circuit of the rewiring 30 can be prevented. For this reason, the wiring density of the rewiring 30 can be increased. Further, since the rewiring 30 and the sealing resin 22 do not come into contact with each other, any material can be selected as the material of the sealing film 22.
また、再配線30を形成した後、第2絶縁膜15で被覆し、その後に柱状電極用レジスト20を形成するため、ドライフィルムラミネート時において再配線30の凹凸による気泡の発生を防ぐことができる。また、ドライフィルムに由来するゴミの再配線30に対する影響を防ぐことができる。 In addition, since the rewiring 30 is formed and then covered with the second insulating film 15 and then the columnar electrode resist 20 is formed, the generation of bubbles due to the unevenness of the rewiring 30 can be prevented during dry film lamination. . Moreover, the influence with respect to the rewiring 30 of the dust originating in a dry film can be prevented.
<変形例>
図17は、本実施形態の変形例に係る半導体装置1Bを示す断面図である。本変形例においては、第2絶縁膜15の開口15aが柱状電極21よりも小さく形成されている。また、電解めっき用シード層18が第2絶縁膜15の開口15aの内部及び外周部のみではなく、他の部分にも設けられ、電解めっき用シード層18の上部に、さらに主層24が設けられている。柱状電極21は再配線40の上部に形成されている。
<Modification>
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a semiconductor device 1B according to a modification of the present embodiment. In this modification, the opening 15 a of the second insulating film 15 is formed smaller than the columnar electrode 21. Further, the electroplating seed layer 18 is provided not only in the inside and the outer periphery of the opening 15a of the second insulating film 15 but also in other portions, and a main layer 24 is further provided on the electroplating seed layer 18. It has been. The columnar electrode 21 is formed on the rewiring 40.
本変形例においては、第2絶縁膜15の開口15aが柱状電極21よりも小さく形成されているため、柱状電極21に接続される再配線40と、それ以外の再配線40とをより隣接して配置することができ、より多くの再配線40を配置することができる。また、第2絶縁膜15に被覆される再配線40に加えて、第2絶縁膜の上部にも再配線40を設けることができ、配線密度をさらに高くすることができる。 In this modification, since the opening 15a of the second insulating film 15 is formed smaller than the columnar electrode 21, the rewiring 40 connected to the columnar electrode 21 and the other rewiring 40 are more adjacent to each other. And more rewirings 40 can be arranged. Moreover, in addition to the rewiring 40 covered with the second insulating film 15, the rewiring 40 can be provided also on the second insulating film, and the wiring density can be further increased.
〔第2実施形態〕
図18は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置1Cを示す断面図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
本実施形態に係る半導体装置1Cが第1実施形態に係る半導体装置1Aと異なる点は以下の通りである。
[Second Embodiment]
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a semiconductor device 1C according to the second embodiment of the present invention. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is omitted.
The semiconductor device 1C according to the present embodiment is different from the semiconductor device 1A according to the first embodiment as follows.
すなわち、半導体装置1Cにおいては、電解めっき用シード層16Aの代わりに、無電解めっき用触媒層16Bが主層19の下部に形成されている。無電解めっき用シード層16Bは、例えばPdを含む水溶液等の液材料(触媒溶液)をインクジェット方式等により塗布し乾燥させることで形成される。あるいは、触媒溶液が第1絶縁膜14に対してより親和性が高くなるように、第1絶縁膜14と第2絶縁膜15とで表面の濡れ性や吸着性に差をつけた後、第1絶縁膜14及び第2絶縁膜15が形成された半導体デバイスウェハ10を触媒溶液に浸漬し、乾燥させることで形成してもよい。 That is, in the semiconductor device 1 </ b> C, the electroless plating catalyst layer 16 </ b> B is formed below the main layer 19 instead of the electrolytic plating seed layer 16 </ b> A. The electroless plating seed layer 16B is formed, for example, by applying and drying a liquid material (catalyst solution) such as an aqueous solution containing Pd by an inkjet method or the like. Alternatively, after the first insulating film 14 and the second insulating film 15 have different surface wettability and adsorptivity so that the affinity of the catalyst solution with respect to the first insulating film 14 is higher, The semiconductor device wafer 10 on which the first insulating film 14 and the second insulating film 15 are formed may be formed by immersing in a catalyst solution and drying.
また、第2絶縁膜15は第1絶縁膜14の上部にのみ形成され、主層19の上部には形成されていない。本実施形態においては、第2絶縁膜15のパターニングが必要である。このため、第2絶縁膜15は感光性樹脂を用いて形成する。第2絶縁膜15の厚さは5〜15μm程度であることが好ましい。
電解めっき用シード層18は主層19と柱状電極21との間にのみ設けられており、封止膜22は第2絶縁膜15及び主層19の上部に形成されている。
The second insulating film 15 is formed only on the first insulating film 14 and is not formed on the main layer 19. In the present embodiment, the second insulating film 15 needs to be patterned. For this reason, the second insulating film 15 is formed using a photosensitive resin. The thickness of the second insulating film 15 is preferably about 5 to 15 μm.
The electroplating seed layer 18 is provided only between the main layer 19 and the columnar electrode 21, and the sealing film 22 is formed on the second insulating film 15 and the main layer 19.
次に、半導体装置1Cの製造方法について図19〜図28を用いて説明する。
まず、第1実施形態と同様に、図3に示すように、半導体デバイスウェハ10の表面に第1絶縁膜14を形成する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1C will be described with reference to FIGS.
First, as in the first embodiment, as shown in FIG. 3, a first insulating film 14 is formed on the surface of the semiconductor device wafer 10.
次に、図19に示すように、第1絶縁膜14の上部に第2絶縁膜15形成する感光性樹脂を塗布し、パターニングすることで第2絶縁膜15を形成する。このとき、第2絶縁膜15は再配線30を形成しない位置のみに残す。
次に、図20に示すように、第2絶縁膜15を形成しなかった部分に無電解めっき用シード層16Bを形成する。
次に、図21に示すように、無電解めっき法により無電解めっき用シード層16Bの上部に主層19を形成する。
次に、図22に示すように、第2絶縁膜15及び主層19の全面に電解めっき用シード層18を形成する。
Next, as shown in FIG. 19, a photosensitive resin for forming the second insulating film 15 is applied on the first insulating film 14 and patterned to form the second insulating film 15. At this time, the second insulating film 15 is left only at a position where the rewiring 30 is not formed.
Next, as shown in FIG. 20, an electroless plating seed layer 16 </ b> B is formed in a portion where the second insulating film 15 is not formed.
Next, as shown in FIG. 21, the main layer 19 is formed on the electroless plating seed layer 16B by electroless plating.
Next, as shown in FIG. 22, an electroplating seed layer 18 is formed on the entire surface of the second insulating film 15 and the main layer 19.
次に、図23に示すように、電解めっき用シード層18の上面に柱状電極用レジスト20となるドライフィルムを貼り付け、パターニングすることで柱状電極21の位置に開口20aを形成する。
次に、図24に示すように、電解めっき用シード層18を陰極とする電解めっきにより開口22a内に柱状電極21を形成する。
次に、図25に示すように柱状電極用レジスト20を除去する。
その後、図26に示すように、エッチングにより柱状電極21が形成されていない部分の電解めっき用シード層18を除去する。
Next, as shown in FIG. 23, an opening 20a is formed at the position of the columnar electrode 21 by attaching a dry film to be the columnar electrode resist 20 on the upper surface of the electroplating seed layer 18 and patterning.
Next, as shown in FIG. 24, columnar electrodes 21 are formed in the openings 22a by electrolytic plating using the electroplating seed layer 18 as a cathode.
Next, as shown in FIG. 25, the columnar electrode resist 20 is removed.
Thereafter, as shown in FIG. 26, the electroplating seed layer 18 in the portion where the columnar electrode 21 is not formed is removed by etching.
次に、図27に示すように、印刷法により封止膜22となる樹脂を塗布し、封止膜22を形成する。
次に、図28に示すように、封止膜22の表面を研削することにより、封止膜22の表面が柱状電極21の表面と略面一となるように柱状電極21の上面を露出させる。
その後、柱状電極21の上面に略球形状の半田端子23を形成し、ダイシングする。以上により、半導体装置1Cが形成される。
Next, as shown in FIG. 27, a resin to be the sealing film 22 is applied by a printing method to form the sealing film 22.
Next, as shown in FIG. 28, by grinding the surface of the sealing film 22, the upper surface of the columnar electrode 21 is exposed so that the surface of the sealing film 22 is substantially flush with the surface of the columnar electrode 21. .
Thereafter, a substantially spherical solder terminal 23 is formed on the upper surface of the columnar electrode 21 and diced. Thus, the semiconductor device 1C is formed.
このように、本実施形態によれば、再配線30を形成する金属のマイグレーション現象が生じない材料からなる第2絶縁膜15により隣接する再配線19が仕切られているので、隣接する再配線19同士のショートを防ぐことができる。このため、再配線19の配線密度を高くすることができる。また、第1実施形態と比較して、より少ないプロセス数で半導体装置を形成することができる。 Thus, according to the present embodiment, the adjacent rewiring 19 is partitioned by the second insulating film 15 made of a material that does not cause the metal migration phenomenon forming the rewiring 30, so that the adjacent rewiring 19 Short circuit between each other can be prevented. For this reason, the wiring density of the rewiring 19 can be increased. In addition, the semiconductor device can be formed with a smaller number of processes than in the first embodiment.
尚、本実施形態においては、再配線30は、電解めっき用シード層16A或いは無電解めっき用触媒層16Bと、主層19と、を備えるものとしたが、少なくとも主層19を備えるものであれば良い。
また、本実施形態の変形例によれば、再配線40は、電解めっき用シード層18と、主層24とを備えるものとしたが、少なくとも主層24を備えるものであれば良い。
In the present embodiment, the rewiring 30 includes the seed layer 16A for electroplating or the catalyst layer 16B for electroless plating and the main layer 19. However, the rewiring 30 may include at least the main layer 19. It ’s fine.
Moreover, according to the modification of this embodiment, although the rewiring 40 was provided with the seed layer 18 for electroplating and the main layer 24, it should just be provided with the main layer 24 at least.
以下、本発明の実施例に対して行った信頼性試験について、比較例とともに示す。
<実施例>
半導体デバイスウェハのSi基板の上面に1層目の絶縁膜(第1絶縁膜)を形成し、1層目の絶縁膜の上部に2本の再配線を隣接するように形成し、2本の再配線を2層目の絶縁膜(第2絶縁膜)で被覆し、2層目の絶縁膜の上部を封止樹脂で封止し、WLPを形成した。1層目、2層目の絶縁膜にはPIを用いた。再配線には銅(Cu)を用いた。封止樹脂には、エポキシ系樹脂にシリカフィラーを分散させた封止材料を用いた。
Hereinafter, reliability tests performed on the examples of the present invention will be described together with comparative examples.
<Example>
A first insulating film (first insulating film) is formed on the upper surface of the Si substrate of the semiconductor device wafer, and two rewirings are formed adjacent to each other above the first insulating film. The rewiring was covered with a second insulating film (second insulating film), and the upper part of the second insulating film was sealed with a sealing resin to form a WLP. PI was used for the first and second insulating films. Copper (Cu) was used for rewiring. As the sealing resin, a sealing material in which a silica filler was dispersed in an epoxy resin was used.
<比較例>
半導体デバイスウェハのSi基板の上面に絶縁膜を形成し、絶縁膜の上部に2本の再配線を隣接するように形成し、2本の再配線を封止樹脂で封止し、WLPを形成した。絶縁膜にはPIを用いた。再配線には銅(Cu)を用いた。封止樹脂には、エポキシ系樹脂にシリカフィラーを分散させた封止材料を用いた。
<Comparative example>
An insulating film is formed on the upper surface of the Si substrate of the semiconductor device wafer, two rewirings are formed adjacent to each other on the insulating film, and the two rewirings are sealed with a sealing resin to form a WLP. did. PI was used for the insulating film. Copper (Cu) was used for rewiring. As the sealing resin, a sealing material in which a silica filler was dispersed in an epoxy resin was used.
<HAST試験>
実施例、比較例のWLPに対し、耐湿バイアスの加速環境での信頼性試験として、HAST(Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test;高度加速高温高湿ストレス試験)を行った。気温130℃、湿度85%の環境下で、2本の再配線間に3.5Vのバイアス電圧を500時間印加した。
<HAST test>
HAST (Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test) was performed on the WLPs of Examples and Comparative Examples as a reliability test in an accelerated environment with a moisture-resistant bias. A bias voltage of 3.5 V was applied between the two rewirings for 500 hours in an environment where the temperature was 130 ° C. and the humidity was 85%.
<結果>
HAST試験後の実施例の断面図を図29に、比較例の断面図を図30に示す。なお、図29では左側の再配線が高電圧側(High)、右側の再配線が低電圧側(Low)であり、図30では左側の再配線が低電圧側(Low)、右側の再配線が高電圧側(High)である。
<Result>
FIG. 29 is a sectional view of the example after the HAST test, and FIG. 30 is a sectional view of the comparative example. 29, the left side rewiring is on the high voltage side (High), and the right side rewiring is on the low voltage side (Low). In FIG. 30, the left side rewiring is on the low voltage side (Low), and the right side rewiring is on the right side. Is the high voltage side (High).
図29に示すように、実施例では、配線が1層目及び2層目の絶縁膜により被覆されているため、HAST試験後も再配線の形状に影響はない。一方、図30に示すように、比較例では、再配線が封止樹脂と接触するために、高電圧側の再配線においてCuの溶出(マイグレーション)が生じた。また、ショートにより、2本の再配線間の絶縁膜に破壊が生じた。 As shown in FIG. 29, in the example, since the wiring is covered with the first and second insulating films, the shape of the rewiring is not affected even after the HAST test. On the other hand, as shown in FIG. 30, in the comparative example, since the rewiring was in contact with the sealing resin, elution (migration) of Cu occurred in the rewiring on the high voltage side. In addition, the insulation film between the two rewirings was broken due to the short circuit.
1A、1B 半導体装置
10 半導体デバイスウェハ
11 半導体基板
12 接続パッド
13 パッシベーション膜
13a、14a、15a、20a 開口
14 第1絶縁膜
15 第2絶縁膜
16A 電解めっき用シード層
16B 無電解めっき用触媒層
19 主層
20 柱状電極用レジスト
21 柱状電極
22 封止膜
23 半田端子
30 再配線
1A, 1B Semiconductor device 10 Semiconductor device wafer 11 Semiconductor substrate 12 Connection pad 13 Passivation films 13a, 14a, 15a, 20a Opening 14 First insulating film 15 Second insulating film 16A Electroplating seed layer 16B Electroless plating catalyst layer 19 Main layer 20 Columnar electrode resist 21 Columnar electrode 22 Sealing film 23 Solder terminal 30 Rewiring
Claims (10)
前記半導体デバイスウェハの表面を覆うとともに前記接続端子を露出させる開口が設けられた第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成され一端面が前記複数の接続端子とそれぞれ接続された複数の再配線と、
前記再配線の他端面上に形成された複数の柱状電極と、
前記再配線の側面を被覆する第2絶縁膜と、
前記再配線及び前記第2絶縁膜を封止するとともに前記柱状電極の表面を露出させる封止膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device wafer having a plurality of connection terminals formed on a semiconductor substrate;
A first insulating film that covers the surface of the semiconductor device wafer and is provided with an opening that exposes the connection terminal;
A plurality of rewirings formed on the first insulating film and having one end surface connected to the plurality of connection terminals,
A plurality of columnar electrodes formed on the other end surface of the rewiring;
A second insulating film covering a side surface of the rewiring;
A sealing film that seals the rewiring and the second insulating film and exposes the surface of the columnar electrode;
A semiconductor device comprising:
前記第1絶縁膜上に、一端面が前記複数の接続端子とそれぞれ接続された複数の再配線を形成する工程と、
前記再配線の他端面を露出させる開口を有し、前記再配線の少なくとも側面を被覆するように前記第1絶縁膜上部に第2絶縁膜を形成する工程と、
前記再配線の他端面における前記第2絶縁膜の開口上に柱状電極を形成する工程と、
前記再配線及び前記第2絶縁膜の上部に、表面が前記柱状電極の表面と面一となる封止膜を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first insulating film that covers the surface of a semiconductor device wafer on which a plurality of connection terminals are formed on a semiconductor substrate and has an opening that exposes the connection terminals;
Forming a plurality of rewirings each having one end face connected to the plurality of connection terminals on the first insulating film;
Forming a second insulating film on top of the first insulating film so as to cover at least a side surface of the rewiring having an opening exposing the other end surface of the rewiring;
Forming a columnar electrode on the opening of the second insulating film on the other end surface of the rewiring;
Forming a sealing film whose surface is flush with the surface of the columnar electrode on the rewiring and the second insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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