JP2006073862A - 半導体素子及びそれを備えたワイヤボンディング・チップサイズ・パッケージ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明のWBCSPは、パッド33上に再配線パターン47aが、絶縁層43上に再配線パターン47bがそれぞれ形成され、再配線パターン47a、47b上にバンプ電極36a、36bが形成され、再配線パターン47bとパッド32とはボンディングワイヤ38により接続され、再配線パターン47a、47b及びボンディングワイヤ38は絶縁層39により封止され、ボンディングワイヤ38の最上部は、再配線パターン47a、47bより上方かつバンプ電極36a、36bの下端部より下方に位置していることを特徴とする。
【選択図】 図4
Description
チップサイズの半導体素子としては、例えば、半導体素子が金属バンプを介してキャリア用基板に接続され、このキャリア用基板の下面にプリント配線基板上に実装するための金属バンプが形成されたチップサイズパッケージ(CSP:Chip Size Package)が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図11は、従来のWBCSPの一例を示す断面図であり、このWBCSP21は、半導体チップ22の上面22aの中央部に、長手方向に沿って2列に電極23が配設され、これら電極23の両側には絶縁膜24が形成され、各絶縁膜24上には、2列に亘って導体パッド25が半導体チップ22の長手方向に沿って設けられている。
導体パッド25と電極23とはボンディングワイヤ26により接続され、各ワイヤ26は相互に接触してショートすることがない様、方向性や導体パッド25での接続位置が選択されている。また、この導体パッド25上にはバンプ電極27が固定され、このバンプ電極27の頂部を含む一部が突出する状態で、電極23、絶縁膜24、導体パッド25及びボンディングワイヤ26が絶縁性の保護膜28により覆われている。
また、極細線のボンディングワイヤ11を用いているので、配線抵抗が大きく、したがって、発熱量が大きくなり、CSP1の特性に悪影響を及ぼすという問題点があった。
また、導体パッド25と電極23との接続を全てボンディングワイヤ26により行っているので、導体パッド25と電極23との間の距離を短縮することが難しく、さらなる小型化が難しいという問題点があった。
すなわち、本発明の半導体素子は、電子回路が形成された半導体基板の一主面に複数のパッドが形成され、前記一主面の前記複数のパッドを除く領域に保護膜が形成され、該保護膜上に再配線層が形成され、この再配線層の一部は前記複数のパッドのうち1つ以上のパッドに接続されるとともに、これらのパッドのうち1つ以上のパッドは該再配線層及び導電性ポストを介して外部接続用の外部端子に接続され、この再配線層の他の一部は残った複数のパッドのうち1つ以上のパッドに導電性のワイヤを介して接続され、前記再配線層、前記ワイヤ及び前記導電性ポストを封止しかつ前記外部端子の一部を突出させる様に絶縁層が形成され、前記ワイヤの最上部は、前記再配線層より上方かつ前記外部端子の下端部より下方に位置してなることを特徴とする。
また、ワイヤの最上部を、再配線層より上方かつ外部端子の下端部より下方に位置させることにより、ワイヤと再配線層との短絡を防止する。
この様な構成とすることにより、ワイヤと再配線層との短絡を防止する。
この様な構成とすることにより、再配線パターンを利用することで最短の配線が可能になり、配線抵抗及び配線遅延が小さくなる。
この様な構成とすることにより、再配線パターンを利用することで最短の配線が可能になり、配線抵抗及び配線遅延が小さくなる。
このワイヤボンディング・チップサイズ・パッケージでは、本発明の半導体素子を備えたことにより、配線抵抗及び配線遅延が小さくなり、短絡等の不具合が生じる虞もない。
以上により、短絡等の不具合が生じる虞がなく、配線自由度を容易に増大させることができ、配線の変更を容易かつ短時間で行うことができる半導体素子を提供することができる。
以上により、短絡等の不具合が生じる虞がなく、配線自由度を容易に増大させることができ、配線の変更を容易かつ短時間で行うことができるワイヤボンディング・チップサイズ・パッケージを提供することができる。
「第1の実施形態」
図1は本発明の第1の実施形態のWBCSPの配線を示す平面図、図2は図1のA−A線に沿う断面図である。
図3はWBCSPの配線の変形例を示す図であり、銅再配線層37とボンディングワイヤ38が1つのバンプ電極36に接続され、1つのパッド32と2つのバンプ電極36がボンディングワイヤ38により接続された例である。
このシリコン基板31の表面には酸化ケイ素等からなる絶縁層41が形成され、この絶縁層41上には配線用のパッド32及びバンプ用のパッド33が形成され、パッド32、33を除く領域に酸化ケイ素等からなる保護層42が形成され、この保護層42上には酸化ケイ素、窒化ケイ素等からなる絶縁層43が形成され、これら保護層42及び絶縁層43には、パッド32、33の中央部を露出させるための開口44a、45a及び開口44b、45bが形成されている。
また、この絶縁層43上には、下地層46bを介して、例えば4〜5μmの厚みの銅再配線層37bが形成され、この下地層46b及び銅再配線層37bにより上記の再配線パターン47aとは全く異なる配線パターンである再配線パターン47bとされている。
また、再配線パターン47b上にも、金属銅からなる導電性ポスト35bが形成され、このポスト35b上には外部接続用のバンプ電極36bが形成されている。
すなわち、ボンディングワイヤ38の最上部は、再配線パターン47a、47bより上方かつバンプ電極36a、36bの下端部より下方に位置することとなる。
シリコン基板31の表面に酸化等により絶縁層41を形成し、この絶縁層41上にフォトリソグラフィにより配線用のパッド32及びバンプ用のパッド33を形成し、これらパッド32、33を含む絶縁層41上にCVD法により酸化ケイ素等からなる保護層42を形成し、フォトリソグラフィにより保護層42にパッド32、33の中央部を露出させるための開口44a、44bを形成する。
次いで、パッド33上を含む絶縁層43上に、真空蒸着法あるいはスパッタ法により、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)またはクロム(Cr)と銅(Cu)とを積層した積層構造等の導電性金属からなる下地層、銅再配線層を順次成膜し、これら下地層及び銅再配線層を所定の配線パターンにパターニングし、再配線パターン47a、47bとする。
この場合、ボンディングワイヤ38の最上部Hが後工程で形成されるバンプ電極36a、36bの下端部の位置より下方に位置するように、その最上部Hの高さ、すなわちボンディングワイヤ38の長さを調整する。
これにより、ボンディングワイヤ38の最上部Hは、再配線パターン47a、47bより上方かつバンプ電極36a、36bの下端部より下方に位置することとなる。
次いで、これら再配線パターン47a、47b、ポスト35a、35b、パッド32及びボンディングワイヤ38を樹脂封止するために、スピンコート法によりエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂を塗布し、その後加熱あるいは紫外線照射等により硬化させ、絶縁層39を形成する。
これにより、バンプ電極36a、36bは絶縁層39の表面から上方に突出することとなる。
以上により、本実施形態のWBCSPを作製することができる。
以上により、短絡等の不具合が生じる虞がなく、配線自由度を容易に増大させることができ、配線の変更を容易かつ短時間で行うことができるWBCSPを提供することができる。
また、絶縁層39をエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂としたが、この絶縁性樹脂に酸化ケイ素粉末等のフィラーを混入させた構成としてもよい。
また、絶縁層39を、下地層である酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリイミド樹脂等からなる保護層と、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂からなる絶縁層の2層構造としてもよい。
図5は本発明の第2の実施形態のWBCSPを示す断面図であり、本実施形態のWBCSPが、上述した第1の実施形態のWBCSPと異なる点は、第1の実施形態のWBCSPでは、パッド32と再配線パターン47bとをボンディングワイヤ38により接続したのに対し、本実施形態のWBCSPでは、パッド32上に導電性金属からなる下地層46c及び銅再配線層37cからなる再配線パターン47cが形成され、この再配線パターン47cと再配線パターン47bとをボンディングワイヤ38により接続した点である。
本実施形態のWBCSPにおいても、第1の実施形態のWBCSPと同様の作用・効果を奏することができる。
図6は本発明の第3の実施形態のWBCSPを示す断面図であり、本実施形態のWBCSPが、上述した第1の実施形態のWBCSPと異なる点は、第1の実施形態のWBCSPでは、絶縁層43上に、下地層46b及び銅再配線層37bからなる再配線パターン47bを形成し、この再配線パターン47b上に、導電性ポスト35b及びバンプ電極36bを形成し、再配線パターン47bとパッド32とをボンディングワイヤ38により接続したのに対し、本実施形態のWBCSPでは、絶縁層41上に配線用及びバンプ用のパッド51を形成し、保護層42及び絶縁層43に、パッド51の所定領域を露出させるための開口44c、45c及び開口44d、45dを形成し、このパッド51上に、下地層46d及び銅再配線層37dからなる再配線パターン47dを形成し、これらパッド32、51をボンディングワイヤ38により接続した点である。
しかも、パッド32、51をボンディングワイヤ38により接続したので、ボンディングワイヤ38の最上部Hの高さを低く抑えることができる。
図7は本発明の第4の実施形態のWBCSPを示す断面図であり、本実施形態のWBCSPが、上述した第3の実施形態のWBCSPと異なる点は、第3の実施形態のWBCSPでは、絶縁層41上に配線用及びバンプ用のパッド51を形成し、保護層42及び絶縁層43に、パッド51の所定領域を露出させるための開口44c、45c及び開口44d、45dを形成し、このパッド51上かつ開口45d内に、下地層46d及び銅再配線層37dからなる再配線パターン47dを形成したのに対し、本実施形態のWBCSPでは、保護層42及び絶縁層43に、パッド51を露出させるための開口44e、45eを形成し、絶縁層43上に、このパッド51、開口44e、45eを含む領域が階段状となる下地層46e及び銅再配線層37eからなる再配線パターン47eを形成した点である。
しかも、パッド51を露出させるための開口44e、45eは1つでよいので、製造を容易に行うことができる。
図8は本発明の第5の実施形態のWBCSPを示す断面図であり、本実施形態のWBCSPが、上述した第3の実施形態のWBCSPと異なる点は、第3の実施形態のWBCSPでは、絶縁層41上に配線用及びバンプ用のパッド51を形成し、このパッド51上かつ開口45d内に、下地層46d及び銅再配線層37dからなる再配線パターン47dを形成し、パッド32、51を直接ボンディングワイヤ38により接続したのに対し、本実施形態のWBCSPでは、パッド32上に、中央部が凹部とされた下地層46f及び銅再配線層37fからなる再配線パターン47fを形成し、パッド51上に、このパッド51に対応する部分が凹部とされた下地層46g及び銅再配線層37gからなる再配線パターン47gを形成し、再配線パターン47f、47gをボンディングワイヤ38により接続するとともに、再配線パターン47g上にポスト35bを介してバンプ電極36bを形成した点である。
しかも、ボンディングワイヤ38の再配線パターン47f、47gとのボンディング部分の高さを低くすることができ、ポスト35b及び絶縁層39を低くすることができる。
図9は本発明の第6の実施形態のWBCSPを示す断面図であり、本実施形態のWBCSPが、上述した第5の実施形態のWBCSPと異なる点は、パッド32の占有面積を広げ、このパッド32上に、中央部の凹部が拡張された下地層46h及び銅再配線層37hからなる再配線パターン47hを形成し、この再配線パターン47hの周囲を絶縁層43で埋め込み、この再配線パターン47hの中央部にボンディングワイヤ38を接続した点である。
本実施形態のWBCSPにおいても、第5の実施形態のWBCSPと同様の作用・効果を奏することができる。
Claims (7)
- 電子回路が形成された半導体基板の一主面に複数のパッドが形成され、前記一主面の前記複数のパッドを除く領域に保護膜が形成され、該保護膜上に再配線層が形成され、この再配線層の一部は前記複数のパッドのうち1つ以上のパッドに接続されるとともに、これらのパッドのうち1つ以上のパッドは該再配線層及び導電性ポストを介して外部接続用の外部端子に接続され、この再配線層の他の一部は残った複数のパッドのうち1つ以上のパッドに導電性のワイヤを介して接続され、前記再配線層、前記ワイヤ及び前記導電性ポストを封止しかつ前記外部端子の一部を突出させる様に絶縁層が形成され、前記ワイヤの最上部は、前記再配線層より上方かつ前記外部端子の下端部より下方に位置してなることを特徴とする半導体素子。
- 前記ワイヤと前記再配線層が交差する場合、前記ワイヤは前記再配線層を跨りかつ前記再配線層に対して平面視交差する様に配設されていることを特徴とする請求項1記載の半導体素子。
- 前記再配線層は複数の再配線パターンにより構成され、
少なくとも1つの前記再配線パターンには、前記導電性ポストを介して前記外部端子が接続されると共に前記ワイヤが接続されていることを特徴とする請求項1または2記載の半導体素子。 - 前記外部端子及び前記ワイヤが接続されている再配線パターンは、電源用、パワー配線用、高周波配線用のいずれか1種または2種以上であることを特徴とする請求項3記載の半導体素子。
- 前記再配線層は複数の再配線パターンにより構成され、
少なくとも1つの前記再配線パターンには、前記導電性ポストを介して前記外部端子が接続されていることを特徴とする請求項1または2記載の半導体素子。 - 前記外部端子が接続されている再配線パターンは、信号用であることを特徴とする請求項5記載の半導体素子。
- 請求項1ないし6のいずれか1項記載の半導体素子を備えてなることを特徴とするワイヤボンディング・チップサイズ・パッケージ。
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