JP2003273154A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストを上昇させず、かつ半導体装置のサイ
ズを増大させることなくリード端子付きパッケージにも
CSPにも対応させる。 【解決手段】 ウエハ1を構成する半導体基板3の能動
素子面上に絶縁層5を介してメタル配線層7が形成され
ている。メタル配線層7はワイヤーボンディング用パッ
ド領域11と再配線用パッド領域13の両方を含む半導
体チップ領域9内の四隅付近にそれぞれ配置されてい
る。絶縁層3上及びメタル配線層7上にパッシベーショ
ン膜15が形成されている。リード端子付きパッケージ
に適用する場合はワイヤーボンディング用パッド領域1
1のパッシベーション膜15を選択的に除去してパッド
開口部を形成する。CSPに適用する場合は再配線用パ
ッド領域13のパッシベーション膜15を選択的に除去
してパッド開口部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の能動
素子面上に絶縁層を介して形成されたメタル配線層と、
メタル配線層を覆う保護膜を備えた半導体装置及びその
製造方法に関するものである。本発明の半導体装置及び
その製造方法は、従来からあるワイヤーボンディングに
対応する半導体装置と、再配線及びメタルポストを利用
したCSP(chip size package)等の半導体装置の両
方の半導体装置及びその製造方法に適用される。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話などの携帯電子機器の普
及に伴い、機器の小型化の要求が益々強くなってきてい
る。その影響は半導体装置にも及び、CSP又はWLC
SP(Wafer Level CSP)と呼ばれる半導体チップとほ
ぼ同じ大きさのパッケージが開発され使用されるように
なってきた。CSPは例えば特開2001−16812
6号公報に開示されている。
【0003】図7は従来のCSPを示す概略構成図であ
り、(A)は平面図、(B)は(A)のG−G位置での
断面図である。CSP55において、半導体基板3の能
動素子面上に絶縁層5を介してメタル配線層57が形成
されている。メタル配線層57は再配線用パッド領域1
3を含む領域に形成されている。再配線用パッド領域1
3は、メタルポストをCSP55の四隅付近に設けるべ
く、CSP55の四隅付近とは異なる領域に設けられて
いる。絶縁層5上及びメタル配線層57上にパッシベー
ション膜15が形成されている。パッシベーション膜1
5には、再配線用パッド領域13のメタル配線層57上
にパッド開口部25が形成されている。
【0004】パッシベーション膜15上及びパッド開口
部25内にポリイミド樹脂層27((A)での図示は省
略)が形成されている。ポリイミド樹脂層27にはパッ
ド開口部25に対応する位置に接続孔29が形成されて
いる。ポリイミド樹脂層27上及び接続孔29内に再配
線31が形成されている。再配線31は接続孔29内か
らCSP55の四隅付近に延びて形成されている。
【0005】CSP55の四隅付近において、再配線3
1上にメタルポスト33が形成されている。ポリイミド
樹脂層27上、再配線31及びメタルポスト33の側面
に、メタルポスト33の端面が露出するように封止樹脂
35((A)での図示は省略)が形成されている。メタ
ルポスト33の端面に半田バンプ37が機械的に固着さ
れている。
【0006】CSP55は、ウエハ状態で封止樹脂35
の形成及び半田バンプ37の形成が行なわれた後に、個
片に切り出されたものである。CSP55の製造工程に
おいてウエハ状態で封止樹脂35の形成及び半田バンプ
37の形成を行なうことができるので、CSP55のサ
イズを小さくすることができる。
【0007】また、CSPは余りに小型のため、扱いに
くい等の問題があり、リード端子付きパッケージも依然
多く使われている。図8は従来のリード端子付きパッケ
ージを示す概略構成図であり、(A)は平面図、(B)
は(A)のH−H位置での断面図である。図7と同じ機
能を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳
細な説明は省略する。
【0008】半導体チップ59において、半導体基板3
の能動素子面上に絶縁層5を介してメタル配線層61が
形成されている。メタル配線層61はワイヤーボンディ
ング用パッド領域11を含む領域に形成されている。ワ
イヤーボンディング用パッド領域11は、ボンディング
ワイヤーの長さをできるだけ短くすべく、半導体チップ
59の四隅付近にそれぞれ設けられている。絶縁層5上
及びメタル配線層61上にパッシベーション膜15が形
成されている。パッシベーション膜15には、ワイヤー
ボンディング用パッド領域11のメタル配線層57上に
パッド開口部17が形成されている。
【0009】半導体チップ59の周辺に、半導体チップ
59の四隅のそれぞれに対応してリード端子19が配置
されている。パッド開口部17内のメタル配線層61と
リード端子19の一端がボンディングワイヤー21によ
り電気的に接続されている。半導体チップ59、リード
端子19及びボンディングワイヤー21は、リード端子
19のボンディングワイヤー21が接続された端部とは
反対側の端部(図示は省略)が露出するようにして封止
樹脂(図示は省略)により封止されている。
【0010】半導体チップにおいて、最終製品としてリ
ード端子付きパッケージに格納するのか、又はCSPの
ように半導体チップ上にメタルポストを立て、その上に
半田バンプを形成した形状にするのかによって、半導体
チップの電極を外部に引き出すためのメタル配線層及び
パッド開口部の配置や大きさが異なる。
【0011】例えばリード端子付きパッケージの場合、
半導体チップのパッド開口部内に配置されたメタル配線
層(電極パッドとも称される)と半導体チップの周辺に
配置されたリード端子をワイヤーボンディングにより電
気的に接続するのが一般的である。ワイヤーボンディン
グを行なう場合は、信頼性を確保するためにワイヤーの
長さをできるだけ短くする必要から、半導体チップのパ
ッド開口部をできるだけチップの周辺部に寄せて配置す
るのが好ましい。
【0012】また、CSPの場合は、機械的強度の問題
によりパッド開口部にメタルポストを立てることができ
ないため、パッド開口部はメタルポストを立てる位置を
避けて配置する。このため、パッド開口部は半導体チッ
プの周辺部には配置しない場合が多い。また、CSPに
おけるパッド開口部の大きさは、メタルポストに再配線
するための大きさがあればよいので、通常、ワイヤーボ
ンディング用のパッド開口部に比べて小さく形成されて
いる。
【0013】このように、半導体チップは最終製品とし
てのパッケージに合わせてメタル配線層及びパッド開口
部の配置及び大きさを設計しているので、ワイヤーボン
ディングを前提に設計した半導体チップは基本的にはC
SPに適用することはできないし、逆にCSPを前提に
設計した半導体チップはワイヤーボンディングができ
ず、リード端子付きパッケージには適用することはでき
ないので、同じ機能をもつ半導体チップであっても、異
なるパッケージを使用する場合は2種類の半導体チップ
を設計する必要があった。そのため、同じ半導体製品を
他のパッケージに実装して製品化するには、少なくとも
製造工程のメタル配線層工程まで遡って露光マスクを別
々に用意する必要があり、余分なマスク費用が発生する
という問題があった。
【0014】また、製品のパッケージとしてリード端子
付きのパッケージ又はCSPのいずれを用いるのかが確
定するまでは、半導体チップの製造工程をメタル配線層
工程の手前で停止させておく必要があり、発注が確定し
てから製品納入までの工期が長くなるという問題があっ
た。
【0015】このような問題を解決するため、特開20
01−53186号公報や、特表平6−504408号
公報のように、ワイヤーボンディングを前提に設計した
半導体チップにインターポーザを用いたり、半導体チッ
プ上に絶縁層を介して電極を含む配線層をさらに形成し
たりし、さらにワイヤーボンディングパッドとインター
ポーザ又は絶縁層上に設けた電極とのワイヤーボンディ
ング接続を行なってパッドの位置を変換し、CSPを可
能にする技術が知られている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
は、半導体チップの他に、インターポーザや絶縁層及び
配線層のさらなる形成などが必要であり、製造コストが
増加するという問題があった。さらに、半導体チップ上
のワイヤーボンディング用パッドとインターポーザ又は
絶縁層上に設けた電極とのワイヤーボンディング接続を
行なうため、製造コストが増加し、さらにCSPが大型
になってしまうという問題があった。
【0017】本発明は、製造コストを上昇させず、かつ
半導体装置のサイズを増大させることなくリード端子付
きパッケージにもCSPにも対応す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を目的とするも
のである。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体装
置は、半導体基板の能動素子面上に絶縁層を介して形成
されたメタル配線層と、メタル配線層を覆う保護膜を備
えた半導体装置であって、上記メタル配線層は、ワイヤ
ーボンディング用パッド領域と、上記ワイヤーボンディ
ング用パッド領域とは異なる領域の再配線用パッド領域
の両方に形成されているものである。
【0019】本発明にかかる半導体装置の製造方法は、
半導体基板の能動素子面上に絶縁層を介してワイヤーボ
ンディング用パッド領域と、上記ワイヤーボンディング
用パッド領域とは異なる領域の再配線用パッド領域の両
方を含むメタル配線層を形成する工程と、上記メタル配
線層を覆う保護膜を形成する工程と、上記保護膜に、上
記ワイヤーボンディング用パッド領域又は上記再配線用
パッド領域のいずれか一方にのみパッド開口部を形成す
る工程を含む。
【0020】メタル配線層は、ワイヤーボンディング用
パッド領域と再配線用パッド領域の両方に形成されてい
るので、保護膜に形成するパッド開口部の配置を変更す
るだけで、リード端子付きパッケージにもCSPにも対
応することができる。これにより、メタル配線層を形成
するための露光マスクは1枚で済み、さらにインターポ
ーザなどを使用する必要はないので、コストを上昇させ
ず、かつ半導体装置のサイズを増大させることなく、リ
ード端子付きパッケージにもCSPにも対応することが
できる。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の半導体装置において、上
記保護膜は、上記ワイヤーボンディング用パッド領域又
は上記再配線用パッド領域のいずれか一方にのみパッド
開口部を備えていることが好ましい。その結果、上記ワ
イヤーボンディング用パッド領域及び上記再配線用パッ
ド領域の両領域にパッド開口部を備えている場合に比べ
てパッド開口部の総面積を小さくすることができ、パッ
ド開口部からの水分の浸入などを低減することができ、
信頼性を向上させることができる。
【0022】本発明の半導体装置において、上記再配線
用パッド領域は上記ワイヤーボンディング用パッド領域
よりも小さい面積であることが好ましい。その結果、再
配線用パッド領域にパッド開口部を設けてCSPに適用
する場合に、メタルポスト配置場所の自由度を向上させ
ることができる。特に、再配線用パッド領域にのみパッ
ド開口部を備えているときは、パッド開口部の総面積を
さらに小さくすることができ、さらに信頼性を向上させ
ることができる。
【0023】本発明の半導体装置において、メタル配線
層の構成例として、上記ワイヤーボンディング用パッド
領域に形成された上記メタル配線層と上記再配線用パッ
ド領域に形成された上記メタル配線層は、上記絶縁層上
の両パッド領域とは異なる領域に形成されたメタル配線
層を介して電気的に接続されているものと、上記メタル
配線層よりも下層に形成された配線を介して電気的に接
続されているものを挙げることができる。上記メタル配
線層よりも下層に形成された配線としては、メタル膜か
らなる配線、ポリシリコン膜からなる配線、拡散層から
なる配線などを挙げることができる。
【0024】本発明の半導体装置の製造方法において、
上記保護膜形成までを完了した半製品を予め用意してお
き、製品仕様決定後に上記パッド開口部を形成すること
が好ましい。その結果、製品のパッケージとしてリード
端子付きのパッケージ又はCSPのいずれを用いるのか
が確定していない場合でも、メタル配線層及び保護膜を
形成した状態の半製品を保管しておくことにより、発注
を受けてから製品納入までの工期を短縮することができ
る。
【0025】
【実施例】図1は半導体装置の一実施例を示す概略構成
図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のA−A位
置での断面図である。図1を参照してこの実施例を説明
する。ウエハ1を構成する半導体基板3の能動素子面上
に、例えばシリコン酸化膜からなる絶縁層5を介して、
Al(アルミニウム)からなるメタル配線層7が形成さ
れている。ここでは、メタル配線層7よりも下層の配線
及びその配線とメタル配線層7を電気的に接続するため
の接続孔の図示は省略されている。
【0026】メタル配線層7は半導体チップ領域9内の
四隅付近にそれぞれ配置されている。各メタル配線層7
は、ワイヤーボンディング用パッド領域11と再配線用
パッド領域13の両方に連続して形成されている。ワイ
ヤーボンディング用パッド領域11は、ボンディングワ
イヤーの長さをできるだけ短くすべく、半導体チップ領
域9の四隅付近に設けられている。再配線用パッド領域
13は、メタルポストを半導体チップの四隅付近に設け
るべく、半導体チップ領域9の四隅付近とは異なる半導
体チップ領域9内のワイヤーボンディング用パッド領域
11の付近に設けられている。
【0027】例えばメタル配線層7の寸法は180×9
0μmであり、ワイヤーボンディング用パッド領域11
の寸法は85×85μmであり、再配線用パッド領域1
3の寸法は50×50μmである。再配線用パッド領域
13の面積はワイヤーボンディング用パッド領域11の
面積よりも小さい。
【0028】絶縁層3上及びメタル配線層7上にパッシ
ベーション膜(保護膜)15が形成されている。パッシ
ベーション膜15としては、例えば下層がシリコン酸化
膜、上層がシリコン窒化膜からなる積層膜を用いること
ができる。図1に示した状態では、メタル配線層7のす
べての領域がパッシベーション膜15で覆われている。
【0029】図1を参照して、製造方法の一実施例を説
明する。ウエハ状態の半導体基板3上に半導体素子を形
成した後、絶縁層5を形成する。ここで、半導体基板3
と絶縁層5の間に絶縁層及びメタル配線層を形成する工
程を含んでもよい。絶縁層5の所定の領域に接続孔を形
成した後、接続孔内及び絶縁層5上に、ワイヤーボンデ
ィング用パッド領域11及び再配線用パッド領域13の
両方を含む領域にメタル配線層7を形成する。絶縁層5
上及びメタル配線層7上にシリコン酸化膜及びシリコン
窒化膜を順に堆積してパッシベーション膜15を形成す
る。
【0030】図1に示した実施例では、メタル配線層7
がワイヤーボンディング用パッド領域11及び再配線用
パッド領域13の両方に形成されている。パッシベーシ
ョン膜15にパッド開口部を形成する領域を選択するこ
とにより、ワイヤーボンディングを用いるリード端子付
きパッケージ及び再配線を形成するCSPの両方に適用
することができる。まず、この実施例をリード端子付き
パッケージに適用した実施例を図2を参照して説明す
る。
【0031】図2は図1に示した実施例を適用したリー
ド端子付きパッケージの一実施例を示す概略構成図であ
り、(A)は平面図、(B)は(A)のB−B位置での
断面図である。図1と同じ機能を果たす部分には同じ符
号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。図2
を参照してこの実施例を説明する。
【0032】半導体チップ16において、半導体基板3
の能動素子面上に絶縁層5を介してメタル配線層7が形
成されており、さらにその上にパッシベーション膜15
が形成されている。パッシベーション膜15には、ワイ
ヤーボンディング用パッド領域11のメタル配線層7上
にパッド開口部17が形成されている。再配線用パッド
領域13のメタル配線層7上はパッシベーション膜15
で覆われている。半導体チップ16は、図1に示したウ
エハ状態から、パッド開口部17が形成された後に、個
片に切り出されたものである。
【0033】半導体チップ16の周辺に、半導体チップ
16の四隅のそれぞれに対応してリード端子19が配置
されている。パッド開口部17内のメタル配線層7とリ
ード端子19の一端がボンディングワイヤー21により
電気的に接続されている。半導体チップ16、リード端
子19及びボンディングワイヤー21は、リード端子1
9のボンディングワイヤー21が接続された端部とは反
対側の端部(図示は省略)が露出するようにして封止樹
脂(図示は省略)により封止されている。
【0034】図1及び図2を参照して、リード端子付き
パッケージの製造方法の一実施例を説明する。図1を参
照して説明した製造方法の実施例と同様にして、ウエハ
状態の半導体基板3上、半導体素子、絶縁層5、メタル
配線層7及びパッシベーション膜15を順次形成する。
【0035】フォトリソグラフィ技術及びエッチング技
術を用いて、ワイヤーボンディング用パッド領域11の
メタル配線層7上のパッシベーション膜15を選択的に
除去してパッド開口部17を形成する。その後、半導体
チップ16をウエハから切り出す。
【0036】リード端子19を備えたリードフレーム
(図示は省略)に半導体チップ16を搭載した後、ボン
ディングワイヤー21を用いてパッド開口部17内のメ
タル配線層7とリード端子19のワイヤーボンディング
を行なう。ワイヤーボンディング後、封止樹脂を用いて
樹脂封止処理を行なう。その後、不必要なリードフレー
ムを切断してリード端子付きパッケージを取り出す。
【0037】図2に示したように、ワイヤーボンディン
グ用パッド領域11のメタル配線層7上に対応してパッ
シベーション膜15にパッド開口部17を設けることに
より、図1に示した実施例をリード端子付きパッケージ
に適用することができる。また、図1に示した実施例は
CSPに適用することもできる。図1に示した実施例を
CSPに適用した実施例を図3を参照して説明する。
【0038】図3は図1に示した実施例を適用したCS
Pの一実施例を示す概略構成図であり、(A)は平面
図、(B)は(A)のC−C位置での断面図である。図
1及び図2と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付
し、それらの部分の詳細な説明は省略する。図3を参照
してこの実施例を説明する。
【0039】CSP23において、半導体基板3の能動
素子面上に絶縁層5を介してメタル配線層7が形成され
ており、さらにその上にパッシベーション膜15が形成
されている。パッシベーション膜15には再配線用パッ
ド領域13のメタル配線層7上にパッド開口部25が形
成されている。ワイヤーボンディング用パッド領域11
のメタル配線層7上はパッシベーション膜15で覆われ
ている。
【0040】パッシベーション膜15上及びパッド開口
部25内にポリイミド樹脂層27((A)での図示は省
略)が形成されている。ポリイミド樹脂層27にはパッ
ド開口部25に対応する位置に接続孔29が形成されて
いる。ポリイミド樹脂層27上及び接続孔29内に例え
ばCu(銅)からなる再配線31が形成されている。再
配線31は接続孔29内からCSP23の四隅付近に延
びて形成されている。
【0041】CSP23の四隅付近において、再配線3
1上に例えばCuからなるメタルポスト33が形成され
ている。ポリイミド樹脂層27上、再配線31及びメタ
ルポスト33の側面に、メタルポスト33の端面が露出
するように封止樹脂35((A)での図示は省略)が形
成されている。メタルポスト33の端面に半田バンプ3
7が機械的に固着されている。
【0042】CSP23は、図1に示したウエハ状態か
ら、パッド開口部25が形成され、さらにポリイミド樹
脂層27、接続孔29、再配線31、メタルポスト3
3、封止樹脂35及び半田バンプ37が形成された後
に、個片に切り出されたものである。
【0043】図1及び図3を参照して、CSPの製造方
法の一実施例を説明する。図1を参照して説明した製造
方法の実施例と同様にして、ウエハ状態の半導体基板3
上に、絶縁層5、メタル配線層7及びパッシベーション
膜15を順次形成する。
【0044】フォトリソグラフィ技術及びエッチング技
術を用いて、再配線用パッド領域13のメタル配線層7
上のパッシベーション膜15を選択的に除去してパッド
開口部25を形成する。パッシベーション膜15上及び
パッド開口部25内に、パッド開口部25に対応して接
続孔29をもつポリイミド樹脂層27を形成する。接続
孔29内及びポリイミド樹脂層27上の所定の領域に再
配線31を形成する。再配線31上の所定の領域にメタ
ルポスト33を形成した後、ウエハ状態のままで封止樹
脂35を形成する。メタルポスト33の端面に半田バン
プ37を機械的に固着させた後、CSP23をウエハか
ら切り出す。
【0045】図3に示したように、再配線用パッド領域
13のメタル配線層7上に対応してパッシベーション膜
15にパッド開口部25を設けることにより、図1に示
した実施例をCSPに適用することができる。パッド開
口部25の面積、すなわち再配線用パッド領域13の面
積は、再配線31を形成するのに必要な面積があればよ
いので、ワイヤーボンディングを行なうためのパッド開
口部17の面積、すなわちワイヤーボンディング用パッ
ド領域11の面積に比べて小さくすることができる。こ
れにより、パッド開口部25の総面積を小さくすること
ができ、パッド開口部25からの水分の浸入などを低減
させて信頼性を向上させることができる。また、メタル
ポスト33の配置場所の自由度を向上させることができ
る。
【0046】図1から図3に示したように、ワイヤーボ
ンディング用パッド領域11と、ワイヤーボンディング
用パッド領域11とは異なる領域の再配線用パッド領域
13の両方にメタル配線層7を形成することにより、イ
ンターポーザなどを介することなく、パッシベーション
膜に形成するパッド開口部の位置を変更するだけで、リ
ード端子付きパッケージにもCSPにも対応することが
できる。
【0047】図1から図3を参照して説明した半導体装
置及びその製造方法の実施例では、パッシベーション膜
15に形成するパッド開口部の位置を変更するだけで、
リード端子付きパッケージにもCSPにも対応すること
ができるので、発注を受けてから製品納入までの工期が
短縮できる。さらに、メタル配線層7を形成するための
露光マスクは1枚で済むので、製造コストを上昇させる
ことはない。さらに、インターポーザなどを使用するこ
となく、リード端子付きパッケージにもCSPにも対応
することができるため、製造コストを上昇させることは
なく、さらに半導体装置のサイズを増大させることもな
い。
【0048】図1から図3に示した実施例では、ワイヤ
ーボンディング用パッド領域11に形成されたメタル配
線層7と再配線用パッド領域13に形成されたメタル配
線層7は、絶縁層5上の両パッド領域とは異なる領域に
形成されたメタル配線層7を介して電気的に接続されて
いるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ワイ
ヤーボンディング用パッド領域11に形成されたメタル
配線層7と再配線用パッド領域13に形成されたメタル
配線層7は、絶縁層5上では分離して形成され、メタル
配線層7よりも下層に形成された配線を介して電気的に
接続されているようにしてもよい。この実施例について
図4から図6を参照して説明する。
【0049】図4は半導体装置の他の実施例を示す概略
構成図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のD−
D位置での断面図である。図1と同じ機能を果たす部分
には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略
する。図4を参照してこの実施例を説明する。
【0050】ウエハ1を構成する半導体基板3の能動素
子面上に、例えばシリコン酸化膜からなる絶縁層39を
介して、例えばAlからなる下層メタル配線層41が形
成されている。ここでは、下層メタル配線層41よりも
下層の配線及びその配線と下層メタル配線層41を電気
的に接続するための接続孔の図示は省略されている。絶
縁層39上及び下層メタル配線層41上に、例えばシリ
コン酸化膜からなる絶縁層43が形成されている。
【0051】絶縁層43上にメタル配線層45,47が
形成されている。メタル配線層45は、ワイヤーボンデ
ィング用パッド領域11を含む半導体チップ領域9内の
四隅付近にそれぞれ配置されている。メタル配線層47
は、半導体チップ領域9の四隅付近とは異なる半導体チ
ップ領域9内の領域に設けられた再配線用パッド領域1
3を含む領域に配置されている。メタル配線層45と4
7は互いに分離して形成されている。
【0052】絶縁層43に、メタル配線層45,47と
下層メタル配線層41を電気的に接続するための接続孔
49が形成されている。接続孔49内にメタル配線層4
5,47の一部分が形成されている。メタル配線層45
と47は、接続孔49、下層メタル配線層41及び接続
孔49を介して電気的に接続されている。
【0053】絶縁層43上及びメタル配線層45,47
上にパッシベーション膜15が形成されている。図4に
示した状態では、メタル配線層45,47のすべての領
域がパッシベーション膜15で覆われている。
【0054】この実施例では、2層メタル配線層構造の
例について説明しているが、本発明はこれに限定される
ものではなく、単層メタル配線層構造であってもよい
し、3層以上のメタル配線層構造であってもよい。ま
た、接続孔49内にメタル配線層45,47の一部分が
形成されているが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、接続孔49内には、例えばタングステンなど、メ
タル配線層45,47の材料とは異なる導電材料が埋め
込まれているようにしてもよい。
【0055】図4を参照して、製造方法の他の実施例を
説明する。ウエハ状態の半導体基板3上に半導体素子を
形成した後、絶縁層39を形成する。絶縁層39の所定
の領域に接続孔を形成した後、絶縁層39上の所定の領
域及び接続孔内に下層メタル配線層41を形成する。絶
縁層39上及び下層メタル配線層41上に絶縁層43を
形成する。絶縁層43に接続孔49を形成した後、絶縁
層41上の所定の領域及び接続孔49内にメタル配線層
45,47を形成する。絶縁層43上及びメタル配線層
45,47上にシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を順
に堆積してパッシベーション膜15を形成する。
【0056】図4に示した実施例では、メタル配線層4
5がワイヤーボンディング用パッド領域11を含む領域
に形成され、メタル配線層47が再配線用パッド領域1
3を含む領域に形成されている。パッシベーション膜1
5にパッド開口部を形成する領域を選択することによ
り、ワイヤーボンディングを用いるリード端子付きパッ
ケージ及び再配線を形成するCSPの両方に適用するこ
とができる。まず、この実施例をリード端子付きパッケ
ージに適用した実施例を図5を参照して説明する。
【0057】図5は図4に示した実施例を適用したリー
ド端子付きパッケージの一実施例を示す概略構成図であ
り、(A)は平面図、(B)は(A)のE−E位置での
断面図である。図4と同じ機能を果たす部分には同じ符
号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。図5
を参照してこの実施例を説明する。
【0058】半導体チップ51において、半導体基板3
の能動素子面上に、絶縁層39を介して下層メタル配線
層41が形成されており、さらにその上に絶縁層43が
形成されている。絶縁層43には接続孔49が形成され
ている。絶縁層43上及び接続孔49内にメタル配線層
45,47が形成されている。絶縁層43上及びメタル
配線層45,47上にパッシベーション膜15が形成さ
れている。パッシベーション膜15にはワイヤーボンデ
ィング用パッド領域11のメタル配線層45上にパッド
開口部17が形成されている。再配線用パッド領域13
のメタル配線層47上はパッシベーション膜15で覆わ
れている。半導体チップ51は、図4に示したウエハ状
態から、パッド開口部17が形成された後に、個片に切
り出されたものである。
【0059】半導体チップ51の周辺に、半導体チップ
51の四隅のそれぞれに対応してリード端子19が配置
されている。パッド開口部17内のメタル配線層45と
リード端子19の一端がボンディングワイヤー21によ
り電気的に接続されている。半導体チップ51、リード
端子19及びボンディングワイヤー21は、リード端子
19のボンディングワイヤー21が接続された端部とは
反対側の端部(図示は省略)が露出するようにして封止
樹脂(図示は省略)により封止されている。
【0060】図4及び図5を参照して、リード端子付き
パッケージの製造方法の他の実施例を説明する。図4を
参照して説明した製造方法の実施例と同様にして、ウエ
ハ状態の半導体基板3上に、半導体素子、絶縁層39、
接続孔、下層メタル配線層41、絶縁層43、接続孔4
9及びメタル配線層45,47及びパッシベーション膜
15を順次形成する。
【0061】フォトリソグラフィ技術及びエッチング技
術を用いて、ワイヤーボンディング用パッド領域11の
メタル配線層45上のパッシベーション膜15を選択的
に除去してパッド開口部17を形成する。その後、半導
体チップ51をウエハから切り出す。リード端子19を
備えたリードフレーム(図示は省略)に半導体チップ5
1を搭載した後、ボンディングワイヤー21を用いてパ
ッド開口部17内のメタル配線層45とリード端子19
のワイヤーボンディングを行なう。ワイヤーボンディン
グ後、封止樹脂を用いて樹脂封止処理を行なう。その
後、不必要なリードフレームを切断してリード端子付き
パッケージを取り出す。
【0062】図5に示したように、ワイヤーボンディン
グ用パッド領域11のメタル配線層45上のパッシベー
ション膜15にパッド開口部17を設けることにより、
図4に示した実施例をリード端子付きパッケージに適用
することができる。また、図4に示した実施例はCSP
に適用することもできる。図4に示した実施例をCSP
に適用した実施例を図6を参照して説明する。
【0063】図6は図4に示した実施例を適用したCS
Pの一実施例を示す概略構成図であり、(A)は平面
図、(B)は(A)のF−F位置での断面図である。図
4及び図5と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付
し、それらの部分の詳細な説明は省略する。図6を参照
してこの実施例を説明する。
【0064】CSP53において、半導体基板3の能動
素子面上に、絶縁層39を介して下層メタル配線層41
が形成されており、さらにその上に絶縁層43が形成さ
れている。絶縁層43には接続孔49が形成されてい
る。絶縁層43上及び接続孔49内にメタル配線層4
5,47が形成されている。絶縁層43上及びメタル配
線層45,47上にパッシベーション膜15が形成され
ている。パッシベーション膜15には再配線用パッド領
域13のメタル配線層47上にパッド開口部25が形成
されている。ワイヤーボンディング用パッド領域11の
メタル配線層45上はパッシベーション膜15で覆われ
ている。
【0065】パッシベーション膜15上及びパッド開口
部25内にポリイミド樹脂層27((A)での図示は省
略)が形成されている。ポリイミド樹脂層27にはパッ
ド開口部25に対応する位置に接続孔29が形成されて
いる。ポリイミド樹脂層27上及び接続孔29内に例え
ばCuからなる再配線31が形成されている。再配線3
1は接続孔29内からCSP53の四隅付近に延びて形
成されている。
【0066】CSP53の四隅付近において、再配線3
1上に例えばCuからなるメタルポスト33が形成され
ている。ポリイミド樹脂層27上、再配線31及びメタ
ルポスト33の側面に、メタルポスト33の端面が露出
するように封止樹脂35((A)での図示は省略)が形
成されている。メタルポスト33の端面に半田バンプ3
7が機械的に固着されている。
【0067】CSP53は、図4に示したウエハ状態か
ら、パッド開口部25が形成され、さらにポリイミド樹
脂層27、接続孔29、再配線31、メタルポスト3
3、封止樹脂35及び半田バンプ37が形成された後
に、個片に切り出されたものである。
【0068】図4及び図6を参照して、CSPの製造方
法の他の実施例を説明する。図4を参照して説明した製
造方法の実施例と同様にして、ウエハ状態の半導体基板
3上に、半導体素子、絶縁層39、接続孔、下層メタル
配線層41、絶縁層43、接続孔49及びメタル配線層
45,47及びパッシベーション膜15を順次形成す
る。
【0069】フォトリソグラフィ技術及びエッチング技
術を用いて、再配線用パッド領域13のメタル配線層4
7上のパッシベーション膜15を選択的に除去してパッ
ド開口部25を形成する。パッシベーション膜15上及
びパッド開口部25内に、パッド開口部25に対応して
接続孔29をもつポリイミド樹脂層27を形成する。接
続孔29内及びポリイミド樹脂層27上の所定の領域に
再配線31を形成する。再配線31上の所定の領域にメ
タルポスト33を形成した後、ウエハ状態のままで封止
樹脂35を形成する。メタルポスト33の端面に半田バ
ンプ37を機械的に固着させる。その後、CSP53を
ウエハから切り出す。
【0070】図6に示したように、再配線用パッド領域
13のメタル配線層47上に対応してパッシベーション
膜15にパッド開口部25を設けることにより、図4に
示した実施例をCSPに適用することができる。パッド
開口部25の面積、すなわち再配線用パッド領域13の
面積は、再配線31を形成するのに必要な面積があれば
よいので、ワイヤーボンディングを行なうためのパッド
開口部17の面積、すなわちワイヤーボンディング用パ
ッド領域11の面積に比べて小さくすることができる。
これにより、パッド開口部25の総面積を小さくするこ
とができ、パッド開口部25からの水分の浸入などを低
減させて信頼性を向上させることができる。また、メタ
ルポスト33の配置場所の自由度を向上させることがで
きる。
【0071】図4から図6に示したように、ワイヤーボ
ンディング用パッド領域11を含む領域にメタル配線層
45を形成し、ワイヤーボンディング用パッド領域11
とは異なる領域の再配線用パッド領域13を含む領域に
メタル配線層47を形成することにより、インターポー
ザなどを介することなく、パッシベーション膜に形成す
るパッド開口部の位置を変更するだけで、リード端子付
きパッケージにもCSPにも対応することができる。
【0072】図4から図6に示した実施例では、メタル
配線層45と47を分離して形成することにより、図1
から図3に示した実施例におけるメタル配線層7の面積
に比べて、メタル配線層45,47を形成する領域の面
積を小さくすることができる。これにより、回路レイア
ウトの領域を広く確保することができ、設計の自由度を
向上させることができる。
【0073】図4から図6を参照して説明した半導体装
置及びその製造方法の実施例では、パッシベーション膜
15に形成するパッド開口部の位置を変更するだけで、
リード端子付きパッケージにもCSPにも対応すること
ができるので、発注を受けてから製品納入までの工期が
短縮できる。さらに、メタル配線層45,47を形成す
るための露光マスクは1枚で済むので、製造コストを上
昇させることはない。さらに、インターポーザなどを使
用することなく、リード端子付きパッケージにもCSP
にも対応することができるため、製造コストを上昇させ
ることはなく、さらに半導体装置のサイズを増大させる
こともない。
【0074】図1から図6を参照して説明した実施例で
は、パッド開口部が4つの場合を例に説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、パッド開口部が4
つ以下又はパッド開口部が5つ以上であっても本発明を
適用できることは言うまでもない。以上、本発明の実施
例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々
の変更が可能である。
【0075】
【発明の効果】本発明の半導体装置では、半導体基板の
能動素子面上に絶縁層を介して形成されたメタル配線層
と、メタル配線層を覆う保護膜を備えた半導体装置にお
いて、メタル配線層は、ワイヤーボンディング用パッド
領域と、ワイヤーボンディング用パッド領域とは異なる
領域の再配線用パッド領域の両方に形成されているよう
にし、本発明の半導体装置の製造方法では、半導体基板
の能動素子面上に絶縁層を介してワイヤーボンディング
用パッド領域と、ワイヤーボンディング用パッド領域と
は異なる領域の再配線用パッド領域の両方を含むメタル
配線層を形成する工程と、メタル配線層を覆う保護膜を
形成する工程と、保護膜に、ワイヤーボンディング用パ
ッド領域又は再配線用パッド領域のいずれか一方にのみ
パッド開口部を形成する工程を含むようにしたので、保
護膜に形成するパッド開口部の配置を変更するだけで、
リード端子付きパッケージにもCSPにも対応すること
ができる。これにより、メタル配線層を形成するための
露光マスクは1枚で済み、さらにインターポーザなどを
使用する必要はないので、コストを上昇させず、かつ半
導体装置のサイズを増大させることなく、リード端子付
きパッケージにもCSPにも対応することができる。
【0076】本発明の半導体装置において、保護膜は、
ワイヤーボンディング用パッド領域又は再配線用パッド
領域のいずれか一方にのみパッド開口部を備えているよ
うにすれば、上記ワイヤーボンディング用パッド領域及
び上記再配線用パッド領域の両領域にパッド開口部を備
えている場合に比べてパッド開口部の総面積を小さくす
ることができ、パッド開口部からの水分の浸入などを低
減することができ、信頼性を向上させることができる。
【0077】本発明の半導体装置において、再配線用パ
ッド領域はワイヤーボンディング用パッド領域よりも小
さい面積であるようにすれば、再配線用パッド領域にパ
ッド開口部を設けてCSPに適用する場合に、メタルポ
スト配置場所の自由度を向上させることができる。特
に、再配線用パッド領域にのみパッド開口部を備えてい
るときは、パッド開口部の総面積をさらに小さくするこ
とができ、さらに信頼性を向上させることができる。
【0078】本発明の半導体装置において、メタル配線
層の構成として、ワイヤーボンディング用パッド領域に
形成されたメタル配線層と再配線用パッド領域に形成さ
れたメタル配線層は、絶縁層上の両パッド領域とは異な
る領域に形成されたメタル配線層を介して電気的に接続
されているようにし、又はメタル配線層よりも下層に形
成された配線を介して電気的に接続されているようにす
れば、ワイヤーボンディング用パッド領域に形成された
メタル配線層と再配線用パッド領域に形成されたメタル
配線層を同電位にすることができる。
【0079】本発明の半導体装置の製造方法において、
保護膜形成までを完了した半製品を予め用意しておき、
製品仕様決定後にパッド開口部を形成するようにすれ
ば、製品のパッケージとしてリード端子付きのパッケー
ジ又はCSPのいずれを用いるのかが確定していない場
合でも、メタル配線層及び保護膜を形成した状態の半製
品を保管しておくことにより、発注を受けてから製品納
入までの工期を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体装置の一実施例を示す概略構成図であ
り、(A)は平面図、(B)は(A)のA−A位置での
断面図である。
【図2】図1に示した実施例を適用したリード端子付き
パッケージの一実施例を示す概略構成図であり、(A)
は平面図、(B)は(A)のB−B位置での断面図であ
る。
【図3】図1に示した実施例を適用したCSPの一実施
例を示す概略構成図であり、(A)は平面図、(B)は
(A)のC−C位置での断面図である。
【図4】半導体装置の他の実施例を示す概略構成図であ
り、(A)は平面図、(B)は(A)のD−D位置での
断面図である。
【図5】図5は図4に示した実施例を適用したリード端
子付きパッケージの一実施例を示す概略構成図であり、
(A)は平面図、(B)は(A)のE−E位置での断面
図である。
【図6】図4に示した実施例を適用したCSPの一実施
例を示す概略構成図であり、(A)は平面図、(B)は
(A)のF−F位置での断面図である。
【図7】従来のCSPを示す概略構成図であり、(A)
は平面図、(B)は(A)のG−G位置での断面図であ
る。
【図8】従来のリード端子付きパッケージを示す概略構
成図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のH−H
位置での断面図である。
【符号の説明】
1 ウエハ 3 半導体基板 5 絶縁層 7 メタル配線層 9 半導体チップ領域 11 ワイヤーボンディング用パッド領域 13 再配線用パッド領域 15 パッシベーション膜

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の能動素子面上に絶縁層を介
    して形成されたメタル配線層と、メタル配線層を覆う保
    護膜を備えた半導体装置において、 前記メタル配線層は、ワイヤーボンディング用パッド領
    域と、前記ワイヤーボンディング用パッド領域とは異な
    る領域の再配線用パッド領域の両方に形成されているこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記保護膜は、前記ワイヤーボンディン
    グ用パッド領域又は前記再配線用パッド領域のいずれか
    一方にのみパッド開口部を備えている請求項1に記載の
    半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記再配線用パッド領域は前記ワイヤー
    ボンディング用パッド領域よりも小さい面積である請求
    項1又は2に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記ワイヤーボンディング用パッド領域
    に形成された前記メタル配線層と前記再配線用パッド領
    域に形成された前記メタル配線層は、前記絶縁層上の両
    パッド領域とは異なる領域に形成されたメタル配線層を
    介して電気的に接続されており、又は前記メタル配線層
    よりも下層に形成された配線を介して電気的に接続され
    ている請求項1、2又は3のいずれかに記載の半導体装
    置。
  5. 【請求項5】 半導体基板の能動素子面上に絶縁層を介
    してワイヤーボンディング用パッド領域と、前記ワイヤ
    ーボンディング用パッド領域とは異なる領域の再配線用
    パッド領域の両方を含むメタル配線層を形成する工程
    と、 前記メタル配線層を覆う保護膜を形成する工程と、 前記保護膜に、前記ワイヤーボンディング用パッド領域
    又は前記再配線用パッド領域のいずれか一方にのみパッ
    ド開口部を形成する工程を含むことを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記保護膜形成までを完了した半製品を
    予め用意しておき、製品仕様決定後に前記パッド開口部
    を形成する請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
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