JP5053003B2

JP5053003B2 - 半導体装置およびその製造方法

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Publication number: JP5053003B2
Application number: JP2007230082A
Authority: JP
Inventors: 裕康定別当
Original assignee: 株式会社テラミクロス
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2027-09-05
Also published as: JP2009064879A

Description

この発明は半導体装置およびその製造方法に関する。

従来の半導体装置には、ＣＳＰ(chip size package)と呼ばれる半導体構成体を該半導体構成体よりもサイズの大きいベース板上に設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、半導体構成体の周囲におけるベース板上には絶縁層が設けられている。絶縁層の上面には、製造工程中におけるベース板の反りを低減するための、ベース板と同一の材料からなるハードシートが設けられている。半導体構成体、絶縁層およびハードシート上には上層絶縁膜が設けられている。上層絶縁膜上には上層配線が設けられている。上層配線の接続パッド部上には半田ボールが設けられている。

特開２００５−３１７９０６号公報（図１）

しかしながら、上記従来の半導体装置では、半導体構成体および絶縁層を支持するためのベース板を用いているため、少なくともベース板の厚さの分だけ、装置全体が厚くなってしまうという問題があった。

そこで、この発明は、薄型化することができる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る半導体装置は、半導体基板および該半導体基板上に設けられた複数の外部接続用電極を有する半導体構成体と、前記半導体構成体から間をおいて前記半導体構成体の周囲に配置された方形枠状の絶縁板と、前記絶縁板と前記半導体構成体の間に充填された内部絶縁層と、前記半導体構成体の下部周囲において前記内部絶縁層および前記絶縁板の下面に設けられ、前記内部絶縁層と一体に形成された下層絶縁膜と、前記半導体構成体、前記絶縁板および前記内部絶縁層上に設けられ、前記内部絶縁層と一体に形成された上層絶縁膜と、前記上層絶縁膜上に前記半導体構成体の外部接続用電極に接続されて設けられた上層配線と、前記下層絶縁膜の下面に設けられた下層配線とを具備することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記半導体構成体の半導体基板の下面には金属からなる台座層が設けられ、前記台座層の下面は前記下層絶縁膜の下面と面一となっていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記上層配線と前記下層配線とは前記上層絶縁膜、前記絶縁板及び前記下層絶縁膜に設けられた貫通孔内に設けられた上下導通部を介して接続されていることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記絶縁板の上面および下面に上部配線および下部配線が設けられ、前記上部配線と前記下部配線とは前記絶縁板に設けられた貫通孔内に設けられた上下導通部を介して接続され、且つ、前記上層配線は前記上部配線に接続されていることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明に係る半導体装置は、請求項４に記載の発明において、前記下層配線は前記下部配線に接続されていることを特徴とするものである。
請求項６に記載の半導体装置の製造方法は、金属製のベース板の上面に、各々が半導体基板および該半導体基板上に設けられた複数の外部接続用電極を有する複数の半導体構成体を相互に離間させて配置する工程と、前記半導体構成体のサイズよりも大きなサイズを有した複数の方形状の第一開口部が形成されているとともに熱硬化性樹脂を含む格子状の下層絶縁膜形成用シートの前記第一開口部の内側に前記半導体構成体をそれぞれ配置して前記下層絶縁膜形成用シートと前記半導体構成体との間に隙間を形成するようにして、前記下層絶縁膜形成用シートを前記ベース板の上面に重ね、前記半導体構成体のサイズよりも大きなサイズを有した複数の方形状の第二開口部が形成されている格子状の絶縁板の前記第二開口部の内側に前記半導体構成体をそれぞれ配置して前記絶縁板と前記半導体構成体との間に隙間を形成するようにして、前記絶縁板を前記下層絶縁膜形成用シートの上に重ね、熱硬化性樹脂を含む上層絶縁膜形成用シートを前記絶縁板の上に重ねる工程と、前記下層絶縁膜形成用シートおよび前記上層絶縁膜形成用シートを上下から加熱加圧することで、前記下層絶縁膜形成用シートおよび前記上層絶縁膜形成用シートに含まれる熱硬化性樹脂を、前記絶縁板と前記半導体構成体との間の隙間および前記下層絶縁膜形成用シートと前記半導体構成体との間の隙間に充填し、その後、前記下層絶縁膜形成用シートおよび前記上層絶縁膜形成用シートに含まれる熱硬化性樹脂を硬化する工程と、前記ベース板を除去する工程と、前記上層絶縁膜形成用シートの熱硬化性樹脂が硬化することで形成された上層絶縁膜上に上層配線を前記半導体構成体の外部接続用電極に接続させて形成する工程と、前記下層絶縁膜形成用シートの熱硬化性樹脂が硬化することで形成された下層絶縁膜の下面に下層配線を形成する工程と、前記半導体構成体間において前記絶縁板、前記上層絶縁膜及び前記下層絶縁膜を切断して半導体装置を複数個得る工程と、を有することを特徴とするものである。
請求項７に記載の半導体装置の製造方法は、請求項６に記載の発明において、前記絶縁板として、基材に含浸された熱硬化性樹脂が硬化してシート状に形成されて、それに前記第二開口部が形成されたものを用いることを特徴とするものである。
請求項８に記載の半導体装置の製造方法は、請求項６又は７に記載の発明において、前記下層絶縁膜形成用シートとして、基材に含浸された熱硬化性樹脂が半硬化してシート状に形成されて、それに前記第一開口部が形成されたものを用いることを特徴とするものである。
請求項９に記載の半導体装置の製造方法は、請求項８に記載の発明において、前記上層絶縁膜形成用シートとして、前記下層絶縁膜形成用シートと同一の材料からなり、且つ、前記下層絶縁膜形成用シートの厚さと同一の厚さとなっているものを用いることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法は、請求項６から８の何れか一項に記載の発明において、前記上層絶縁膜形成用シートとして、基材に含浸された熱硬化性樹脂が半硬化してシート状に形成されたものを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１１に記載の半導体装置の製造方法は、請求項６から１０の何れか一項に記載の発明において、前記上層絶縁膜形成用シートの上に前記ベース板と同一の材料及び同一厚さの反り防止板を重ねた状態で、前記下層絶縁膜形成用シートおよび前記上層絶縁膜形成用シートの加熱加圧を行い、前記ベース板の除去及び前記反り防止板の除去をウエットエッチングにより行うことを特徴とするものである。
請求項１２に記載の半導体装置の製造方法は、請求項６から１１の何れか一項に記載の発明において、前記半導体構成体を配置する工程は、その半導体基板の下面に形成された接着層を、前記ベース板の上面に形成された該ベース板と異なる金属からなる台座層の上面に接着する工程であることを特徴とするものである。

この発明によれば、半導体構成体および絶縁層を支持するためのベース板を備えていないので、その分、薄型化することができる。

（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置は平面方形状の半導体構成体１を備えている。半導体構成体１は、一般的にはＣＳＰと呼ばれるものであり、シリコン基板（半導体基板）２を備えている。シリコン基板２の上面には所定の機能の集積回路（図示せず）が設けられ、上面周辺部にはアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド３が集積回路に接続されて設けられている。

接続パッド３の中央部を除くシリコン基板２の上面には酸化シリコン等からなる絶縁膜４が設けられ、接続パッド３の中央部は絶縁膜４に設けられた開口部５を介して露出されている。絶縁膜４の上面にはポリイミド系樹脂等からなる保護膜６が設けられている。絶縁膜４の開口部５に対応する部分における保護膜６には開口部７が設けられている。

保護膜６の上面には配線８が設けられている。配線８は、保護膜６の上面に設けられた銅等からなる下地金属層９と、下地金属層９の上面に設けられた銅からなる上部金属層１０との２層構造となっている。配線８の一端部は、絶縁膜４および保護膜６の開口部５、７を介して接続パッド３に接続されている。

配線８の接続パッド部上面には銅からなる柱状電極（外部接続用電極）１１が設けられている。配線８を含む保護膜６の上面にはエポキシ系樹脂等からなる封止膜１２がその上面が柱状電極１１の上面と面一となるように設けられている。

半導体構成体１のシリコン基板２の下面は、当該下面に設けられたダイボンド材からなる接着層２１を介して、シリコン基板２のサイズよりもやや大きめのニッケル等の金属からなる台座層２２の上面に接着されている。

接着層２１および台座層２２を含む半導体構成体１の周囲およびそれらの上側には絶縁層２３が設けられている。絶縁層２３は、半導体構成体１の周囲に間隔をおいて配置された方形枠状の絶縁板２４と、絶縁板２４の内面に設けられた内部絶縁層２５と、絶縁板２４および内部絶縁層２５の下面に設けられた下層絶縁膜２６と、半導体構成体１、絶縁板２４および内部絶縁層２５の上面に設けられた上層絶縁膜２７とからなっている。

この場合、下層絶縁膜２６の下面は台座層２２の下面と面一となっている。上層絶縁膜２７の上面は平坦面となっている。半導体構成体１の柱状電極１１の上面中央部に対応する部分における上層絶縁膜２７には開口部２８が設けられている。絶縁板２４、内部絶縁層２５、下層絶縁膜２６および上層絶縁膜２７の材料については後で説明する。

上層絶縁膜２７の上面には上層配線２９が設けられている。上層配線２９は、上層絶縁膜２７の上面に設けられた銅等からなる下地金属層３０と、下地金属層３０の上面に設けられた銅からなる上部金属層３１との２層構造となっている。上層配線２９の一端部は、上層絶縁膜２７の開口部２８を介して半導体構成体１の柱状電極１１の上面に接続されている。

上層配線２９を含む上層絶縁膜２７の上面にはソルダーレジスト等からなる上層オーバーコート膜３２が設けられている。上層配線２９の接続パッド部に対応する部分における上層オーバーコート膜３２には開口部３３が設けられている。上層オーバーコート膜３２の開口部３３内およびその上方には半田ボール３４が上層配線２９の接続パッド部に接続されて設けられている。

台座層２２を含む下層絶縁膜２６の下面には下層配線４１が設けられている。下層配線４１は、台座層２２を含む下層絶縁膜２６の下面に設けられた銅等からなる下地金属層４２と、下地金属層４２の下面に設けられた銅からなる上部金属層４３との２層構造となっている。この場合、台座層２２の下面およびその周囲における下層絶縁膜２６の下面に設けられた下層配線４１はべた状となっている。下層配線４１を含む下層絶縁膜２６の下面にはソルダーレジスト等からなる下層オーバーコート膜４４が設けられている。

上層配線２９の少なくとも一部と下層配線４１の少なくとも一部とは、上層絶縁膜２７、絶縁板層２４および下層絶縁膜２６の所定の箇所に設けられた貫通孔４５の内壁面に設けられた上下導通部４６を介して接続されている。上下導通部４６は、貫通孔４５の内壁面に設けられた銅等からなる下地金属層４７と、下地金属層４７の内面に設けられた銅からなる上部金属層４８との２層構造となっている。上下導通部４６内にはソルダーレジスト等からなる充填材４９が充填されている。

次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図２に示すように、銅箔等からなるベース板（ベース部材）５１を用意する。この場合、ベース板５１のサイズは、図１に示す完成された半導体装置を複数個形成することが可能なサイズとなっている。そして、ベース板５１の上面の複数の半導体構成体配置領域には、電界メッキにより形成されたニッケル等からなる金属層をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、台座層２２が形成されている。

また、半導体構成体１のシリコン基板２の下面に接着層２１が形成されたものを用意する。この場合、接着層２１を有する半導体構成体１は、ウエハ状態のシリコン基板２上に接続パッド３、絶縁膜４、保護膜６、配線８、柱状電極１１および封止膜１２を形成した後、ウエハ状態のシリコン基板２の下面に、ダイアタッチメントフィルムとして市販されているエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等のダイボンド材からなる接着層２１を加熱加圧により半硬化させた状態で固着し、ダイシングにより個片化することにより得られる。そして、台座層２２の上面に半導体構成体１のシリコン基板２の下面に固着された接着層２１を接着する。ここでの接着は、加熱加圧により、接着層２１を本硬化させる。

次に、図３に示すように、半導体構成体１の周囲におけるベース板５１の上面に格子状の下層絶縁膜形成用シート２６ａおよび格子状の絶縁板２４をピン等で位置決めしながら配置する。下層絶縁膜形成用シート２６ａは、ガラス布等からなる基材にエポキシ系樹脂等からなる熱硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化性樹脂を半硬化状態にしてシート状となし、パンチング等により複数の方形状の開口部５２を形成したものである。

絶縁板２４は、ガラス布等からなる基材にエポキシ系樹脂等からなる熱硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化性樹脂を硬化状態にしてシート状となし、パンチング等により複数の方形状の開口部５３を形成したものである。ここで、注意すべき点は、絶縁板２４中の熱硬化性樹脂は既に硬化されている点である。

下層絶縁膜形成用シート２６ａおよび絶縁板２４の開口部５２、５３のサイズは半導体構成体１のサイズよりもやや大きくなっている。このため、下層絶縁膜形成用シート２６ａおよび絶縁板２４と半導体構成体１との間には隙間５４が形成されている。

次に、絶縁板２４の上面に上層絶縁膜形成用シート２７ａおよび反り防止板５５を配置する。上層絶縁膜形成用シート２７ａは、熱硬化性樹脂を半硬化状態とされた下層絶縁膜形成用シート２６ａと同一の材料からなり、且つ、下層絶縁膜形成用シート２６ａの厚さと同一の厚さとなっている。反り防止板５５は、ベース板５１と同一の材料からなり、且つ、ベース板５１と同一の厚さとなっている。

次に、図４に示すように、一対の加熱加圧板５６、５７を用いて上下から下層絶縁膜形成用シート２６ａおよび上層絶縁膜形成用シート２７ａを加熱加圧する。この加熱加圧により、下層絶縁膜形成用シート２６ａおよび上層絶縁膜形成用シート２７ａ中の熱硬化性樹脂が流動して隙間５４に充填され、その後の冷却により固化して、半導体構成体１の周囲におけるベース板５１の上面およびそれらの上側に絶縁層２３が形成される。

すなわち、半導体構成体１の周囲におけるベース板５１の上面に下層絶縁膜２６が形成され、下層絶縁膜２６の上面に絶縁板２４が形成され、絶縁板２４の内面に内部絶縁層２５が形成され、半導体構成体１、絶縁板２４および内部絶縁層２５の上面に上層絶縁膜２７が形成される。この場合、絶縁板２４は、そのうちの熱硬化性樹脂が予め硬化されているため、加熱加圧されてもほとんど変形しない。

ここで、図３に示すように、加熱加圧されてもほとんど変形しない絶縁板２４の下面には下層絶縁膜形成用シート２６ａおよびベース板５１が配置され、絶縁板２４の上面には下層絶縁膜形成用シート２６ａと同一の厚さで同一の材料からなる上層絶縁膜形成用シート２７ａおよびベース板５１と同一の厚さで同一の材料からなる反り防止板５５が配置されているので、絶縁板２４の部分における厚さ方向の材料構成が対称的となる。

この結果、加熱加圧により、下層絶縁膜形成用シート２６ａおよび上層絶縁膜形成用シート２７ａが厚さ方向に対称的に硬化収縮し、ひいては、特に絶縁板２４に反りが発生しにくく、それ以後の工程への搬送やそれ以後の工程での加工精度に支障を来しにくいようにすることができる。

また、反り防止板５５により、上側の加熱加圧板５６の下面に上層絶縁膜形成用シート２７ａ中の熱硬化性樹脂が不要に付着するのを防止することができる。この結果、上側の加熱加圧板５６をそのまま再使用することができる。また、上層絶縁膜２７の上面は、反り防止板５５の下面によって押さえ付けられるため、平坦面となる。

次に、ベース板５１および反り防止板５５をエッチング液を用いたウエットエッチングにより除去すると、図５に示すものが得られる。この場合、台座層２２は、ベース板１と異なる金属によって形成されているため、そのまま残存される。そして、この状態では、特に、台座層２２および下層絶縁膜２６の下面が露出され、且つ、これらの下面は面一となる。また、接着層２１および台座層２２を含む半導体構成体１の周囲およびそれらの上側に絶縁層２３が形成されているので、ベース板５１を除去しても、強度を十分に確保することができる。

次に、図６に示すように、半導体構成体１の柱状電極１１の上面中央部に対応する部分における上層絶縁膜２７に、レーザビームを照射するレーザ加工により、開口部２８を形成する。また、上層絶縁膜２７、絶縁板層２４および下層絶縁膜２６の所定の箇所に、メカニカルドリルを用いて、貫通孔４５を形成する。

次に、図７に示すように、上層絶縁膜２７の開口部２８を介して露出された半導体構成体１の柱状電極１１の上面を含む上層絶縁膜２７の上面全体、台座層２２を含む下層絶縁膜２６の下面全体および貫通孔４５の内壁面に、銅の無電解メッキ等により、下地金属層３０、４２、４７を形成する。

ここで、接着層２１は、上述の如く、ダイアタッチメントフィルムとして市販されているエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等のダイボンド材からなっているので、これの下面に、直接、銅の無電解メッキ等により下地金属層４７を形成することはできない。このため、接着層２１の下面にはニッケル等の金属からなる台座層２２が設けられている。

次に、下地金属層３０の上面および下地金属層４２の下面にメッキレジスト膜６１、６２をパターン形成する。この場合、貫通孔４５を含む上部金属層３１形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜６１には開口部６３が形成されている。また、貫通孔４５を含む上部金属層４３形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜６２には開口部６４が形成されている。

次に、下地金属層３０、４２、４７をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうことにより、メッキレジスト膜６１の開口部６３内の下地金属層３０の上面に上部金属層３１を形成し、また、メッキレジスト膜６２の開口部６４内の下地金属層４２の下面に上部金属層４３を形成し、さらに、貫通孔４５内の下地金属層４７の内面に上部金属層４８を形成する。

次に、メッキレジスト膜６１、６２を剥離し、次いで、上部金属層３１、４３をマスクとして下地金属層３０、４２の不要な部分をエッチングして除去すると、図８に示すように、上部金属層３１、４３下にのみ下地金属層３０、４２が残存される。この状態では、下地金属層３０およびその上面に形成された上部金属層３１により、上層配線２９が形成されている。また、下地金属層４２およびその下面に形成された上部金属層４３により、下層配線４１が形成されている。さらに、貫通孔４５の内壁面には下地金属層４７と上部金属層４８とからなる上下導通部４６が形成されている。

次に、図９に示すように、上層配線２９を含む上層絶縁膜２７の上面に、スクリーン印刷法やスピンコート法等により、ソルダーレジスト等からなる上層オーバーコート膜３２を形成する。また、下層配線４１を含む下層絶縁膜２６の下面に、スクリーン印刷法やスピンコート法等により、ソルダーレジスト等からなる下層オーバーコート膜４４を形成する。この状態では、上下導通部４６内にソルダーレジスト等からなる充填材４９が充填されている。

次に、上層配線２９の接続パッド部に対応する部分における上層オーバーコート膜３２に、レーザビームを照射するレーザ加工により、開口部３３を形成する。次に、上層オーバーコート膜３２の開口部３３内およびその上方に半田ボール３４を上層配線２９の接続パッド部に接続させて形成する。次に、互いに隣接する半導体構成体１間において、上層オーバーコート膜３２、上層絶縁膜２７、絶縁板２４、下層絶縁膜２６および下層オーバーコート膜４４を切断すると、図１に示す半導体装置が複数個得られる。

このようにして得られた半導体装置では、半導体構成体１および絶縁層２３を支持するためのベース板５１を備えていないので、その分、薄型化することができる。ところで、上記特許文献１（図１２参照）に記載の半導体装置では、製造工程中におけるベース板の反りを低減するため、ベース板の下面に、上層絶縁膜形成用シートと同一の厚さで同一の材料からなる下層絶縁膜形成用シートを設けているので、下層絶縁膜の厚さの分だけ、厚くなってしまう。これに対し、この実施形態の半導体装置では、そのような下層絶縁膜を備えていないので、その分、薄型化することができる。

（第２実施形態）
図１０はこの発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１に示す半導体装置と大きく異なる点は、絶縁板２４の部分を予め上下導通部７８を有する両面配線構造とした点である。すなわち、絶縁板２４の上面には、下地金属層７２および上部金属層７３からなる２層構造の上部配線７１が設けられている。絶縁板２４の下面には、下地金属層７５および上部金属層７６からなる２層構造の下部配線７４が設けられている。

上部配線７１と下部配線７４とは、絶縁板２４の所定の箇所に設けられた貫通孔７７の内壁面に設けられた上下導通部７８を介して接続されている。上下導通部７８は、貫通孔７７の内壁面に設けられた下地金属層７９と、下地金属層７９の内面に設けられた上部金属層８０との２層構造となっている。上下導通部７８内には熱硬化性樹脂からなる充填材８１が充填されている。

そして、少なくとも一部の上層配線２９の一端部は、上層絶縁膜２７に設けられた開口部８２を介して上部配線７１の接続パッド部に接続されている。また、少なくとも一部の下層配線４１の一端部は、下層絶縁膜２６に設けられた開口部８３を介して下部配線７４の接続パッド部に接続されている。

この半導体装置では、絶縁板２４の部分を予め上下導通部７８を有する両面配線構造としているので、上層絶縁膜２７への開口部２８、８２の形成および下層絶縁膜２６への開口部８３の形成をレーザビームを照射するレーザ加工により行なえばよく、図１に示すように、上層絶縁膜２７および下層絶縁膜２６へのメカニカルドリルによる貫通孔７７の形成は行なう必要がない。

また、この半導体装置では、絶縁板２４の部分を予め上下導通部７８を有する両面配線構造としているので、絶縁板２４の上側を上部配線７１と上層配線２９との２層配線構造とすることができ、また、絶縁板２４の下側を下部配線７４と下層配線４１との２層配線構造とすることができる。

（第３実施形態）
図１１はこの発明の第３実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１０に示す半導体装置と異なる点は、絶縁板２４の部分を予め上下導通部７８を有しない片面（上面）配線構造とし、且つ、下層配線４１を省略した点である。この場合、絶縁板２４の下面に設けられた下部配線７４は、加熱加圧時における絶縁板２４の反りを低減するためのダミーである。

（第４実施形態）
図１２はこの発明の第４実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１１に示す半導体装置と異なる点は、台座層２２を省略した点である。すなわち、図１０に示すような下層配線４１を備えていないので、下地金属層を形成するための台座層２２を省略しても別に支障はない。

したがって、この場合には、図２に示すような工程において、半導体構成体１の下面に設けられた接着層２１をベース板５１の上面に接着することになる。この結果、この半導体装置では、接着層２１の下面は下層絶縁膜２６の下面と面一となり、絶縁板２４の厚さを台座層２２の厚さの分だけ薄くすると、装置全体の厚さを、台座層２２の厚さの分だけ、薄型化することができる。

（第５実施形態）
図１３はこの発明の第５実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１０に示す半導体装置と大きく異なる点は、上層配線および下層配線を共に２層配線構造とした点である。すなわち、第１の上層絶縁膜２７Ａの上面に設けられた第１の上層配線２９Ａの一端部は、第１の上層絶縁膜２７Ａに設けられた開口部２８Ａ、８２を介して半導体構成体１の柱状電極１１の上面および上部配線７１の接続パッド部に接続されている。

第１の上層配線２９Ａを含む第１の上層絶縁膜２７Ａの上面には、第１の上層絶縁膜２７Ａと同一の材料からなる第２の上層絶縁膜２７Ｂが設けられている。第２の上層絶縁膜２７Ｂの上面に設けられた第２の上層配線２９Ｂの一端部は、第２の上層絶縁膜２７Ｂに設けられた開口部２８Ｂを介して第１の上層配線２９Ａの接続パッド部に接続されている。第２の上層配線２９Ｂを含む第２の上層絶縁膜２７Ｂの上面には上層オーバーコート膜３２が設けられている。上層オーバーコート膜３２の開口部３３内およびその上方には半田ボール３４が第２の上層配線２９Ｂの接続パッド部に接続されて設けられている。

第１の下層絶縁膜２６Ａの下面に設けられた第１の下層配線４１Ａの一端部は、第１の下層絶縁膜２６Ａに設けられた開口部８３Ａを介して下部配線７４の接続パッド部に接続されている。第１の下層配線４１Ａを含む第１の下層絶縁膜２６Ａの下面には、第１の下層絶縁膜２６Ａと同一の材料からなる第２の下層絶縁膜２６Ｂが設けられている。第２の下層絶縁膜２６Ｂの下面に設けられた第２の下層配線４１Ｂの一端部は、第２の下層絶縁膜２６Ｂに設けられた開口部８３Ｂを介して第１の下層配線４１Ａの接続パッド部に接続されている。第２の下層配線４１Ｂを含む第２の下層絶縁膜２６Ｂの下面には下層オーバーコート膜４４が設けられている。なお、上層配線および下層配線は３層以上の配線構造としてもよい。

（第６実施形態）
図１４はこの発明の第６実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１３に示す半導体装置と異なる点は、下層オーバーコート膜４４の下面にコンデンサや抵抗等からなるチップ部品９１を搭載した点である。すなわち、チップ部品９１は、その両電極が下層オーバーコート膜４４に設けられた開口部９２内に設けられた半田層９３を介して、第２の下層配線４１Ｂの接続パッドに接合されていることにより、下層オーバーコート膜４４の下面に搭載されている。

（第７実施形態）
図１５はこの発明の第７実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１０に示す半導体装置と大きく異なる点は、上層オーバーコート膜３２上に接続部材９４を介して回路基板１００を配置した点である。このうち、接続部材９４は、上層絶縁膜２７と同一の材料からなる絶縁接着板９５に設けられた貫通孔９６内に導電性ペースト等からなる上下導通部９７が設けられた構造となっている。

回路基板１００は、複数の配線基板１０１ａが積層された多層配線構造の多層配線基板１０１を備えている。各配線基板１０１ａは、図示はしないが、周知の如く、各絶縁基板間に設けられた配線および各絶縁基板を貫通して設けられたビアホールからなる内部配線を有する構造となっている。多層配線基板１０１の下面には下層配線１０２が設けられ、上面には上層配線１０３が設けられている。

下層配線１０２を含む多層配線基板１０１の下面には下層オーバーコート膜１０４が設けられ、上層配線１０３を含む多層配線基板１０１の上面には上層オーバーコート膜１０５が設けられている。下層配線１０２の接続パッド部および上層配線１０３の接続パッド部に対応する部分における下層オーバーコート膜１０４および上層オーバーコート膜１０５には開口部１０６、１０７が設けられている。上層オーバーコート膜１０５の開口部１０７内およびその上方には半田ボール３４が上層配線１０３の接続パッド部に接続されて設けられている。

次に、この半導体装置の一部の製造方法の一例について説明する。まず、上層オーバーコート膜３２の上面に、半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む絶縁接着板９５の貫通孔９６内に導電性ペースト等からなる上下導通部９７が設けられた状態における接続部材９４および半田ボール３４を有しない回路基板１００をピン等で位置決めしながら配置する。

次に、一対の加熱加圧板（図示せず）を用いて上下から接続部材９４を加熱加圧する。すると、接続部材９４の上下導通部９７が上層オーバーコート膜３２および下層オーバーコート膜１０４の各開口部３３、１０６内に入り込むことにより、回路基板１００の下層配線１０２の接続パッド部が上層配線２９の接続パッドに上下導通部９７を介して接合される。また、回路基板１００の下層オーバーコート膜１０４の下面が上層オーバーコート膜３２の上面に絶縁接着板９５を介して接着される。この後、半田ボール３４形成工程および切断工程を経ると、図１５に示す半導体装置が複数個得られる。

（その他の実施形態）
上記各実施形態に示された半導体構成体１は一例に過ぎず、本発明の半導体構成体は、半導体基板上の集積回路を外部に接続するための外部接続用電極を有する如何なる半導体構成体でも適用可能である。また、例えば、図１に示すような半導体装置において、台座層２２をその下面に形成された下層配線４１と共にパターニングするようにしてもよい。さらに、例えば、図１４に示すような半導体装置において、下層オーバーコート膜４４下に半田ボール３４を設け、上層オーバーコート膜３２上にチップ部品を搭載するようにしてもよい。また、チップ部品に限らず、ベアチップ等の他の電子部品であってもよい。

この発明の第１実施形態としての半導体装置の断面図。図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、当初の工程の断面図。図２に続く工程の断面図。図３に続く工程の断面図。図４に続く工程の断面図。図５に続く工程の断面図。図６に続く工程の断面図。図７に続く工程の断面図。図８に続く工程の断面図。この発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図。この発明の第３実施形態としての半導体装置の断面図。この発明の第４実施形態としての半導体装置の断面図。この発明の第５実施形態としての半導体装置の断面図。この発明の第６実施形態としての半導体装置の断面図。この発明の第７実施形態としての半導体装置の断面図。

符号の説明

１半導体構成体
２シリコン基板
１１柱状電極
２１接着層
２２台座層
２３絶縁層
２４絶縁板
２５内部絶縁層
２６下層絶縁膜
２７上層絶縁膜
２９上層配線
３２上層オーバーコート膜
３４半田ボール
４１下層配線
４４下層オーバーコート膜
４５貫通孔
４６上下導通部
５１ベース板
５５反り防止板
７１上部配線
７４下部配線
７７貫通孔
７８上下導通部

Claims

半導体基板および該半導体基板上に設けられた複数の外部接続用電極を有する半導体構成体と、前記半導体構成体から間をおいて前記半導体構成体の周囲に配置された方形枠状の絶縁板と、前記絶縁板と前記半導体構成体の間に充填された内部絶縁層と、前記半導体構成体の下部周囲において前記内部絶縁層および前記絶縁板の下面に設けられ、前記内部絶縁層と一体に形成された下層絶縁膜と、前記半導体構成体、前記絶縁板および前記内部絶縁層上に設けられ、前記内部絶縁層と一体に形成された上層絶縁膜と、前記上層絶縁膜上に前記半導体構成体の外部接続用電極に接続されて設けられた上層配線と、前記下層絶縁膜の下面に設けられた下層配線とを具備することを特徴とする半導体装置。
請求項１に記載の発明において、前記半導体構成体の半導体基板の下面には金属からなる台座層が設けられ、前記台座層の下面は前記下層絶縁膜の下面と面一となっていることを特徴とする半導体装置。
請求項１又は２に記載の発明において、前記上層配線と前記下層配線とは前記上層絶縁膜、前記絶縁板及び前記下層絶縁膜に設けられた貫通孔内に設けられた上下導通部を介して接続されていることを特徴とする半導体装置。
請求項１又は２に記載の発明において、前記絶縁板の上面および下面に上部配線および下部配線が設けられ、前記上部配線と前記下部配線とは前記絶縁板に設けられた貫通孔内に設けられた上下導通部を介して接続され、且つ、前記上層配線は前記上部配線に接続されていることを特徴とする半導体装置。
請求項４に記載の発明において、前記下層配線は前記下部配線に接続されていることを特徴とする半導体装置。
金属製のベース板の上面に、各々が半導体基板および該半導体基板上に設けられた複数の外部接続用電極を有する複数の半導体構成体を相互に離間させて配置する工程と、
前記半導体構成体のサイズよりも大きなサイズを有した複数の方形状の第一開口部が形成されているとともに熱硬化性樹脂を含む格子状の下層絶縁膜形成用シートの前記第一開口部の内側に前記半導体構成体をそれぞれ配置して前記下層絶縁膜形成用シートと前記半導体構成体との間に隙間を形成するようにして、前記下層絶縁膜形成用シートを前記ベース板の上面に重ね、前記半導体構成体のサイズよりも大きなサイズを有した複数の方形状の第二開口部が形成されている格子状の絶縁板の前記第二開口部の内側に前記半導体構成体をそれぞれ配置して前記絶縁板と前記半導体構成体との間に隙間を形成するようにして、前記絶縁板を前記下層絶縁膜形成用シートの上に重ね、熱硬化性樹脂を含む上層絶縁膜形成用シートを前記絶縁板の上に重ねる工程と、
前記下層絶縁膜形成用シートおよび前記上層絶縁膜形成用シートを上下から加熱加圧することで、前記下層絶縁膜形成用シートおよび前記上層絶縁膜形成用シートに含まれる熱硬化性樹脂を、前記絶縁板と前記半導体構成体との間の隙間および前記下層絶縁膜形成用シートと前記半導体構成体との間の隙間に充填し、その後、前記下層絶縁膜形成用シートおよび前記上層絶縁膜形成用シートに含まれる熱硬化性樹脂を硬化する工程と、
前記ベース板を除去する工程と、
前記上層絶縁膜形成用シートの熱硬化性樹脂が硬化することで形成された上層絶縁膜上に上層配線を前記半導体構成体の外部接続用電極に接続させて形成する工程と、
前記下層絶縁膜形成用シートの熱硬化性樹脂が硬化することで形成された下層絶縁膜の下面に下層配線を形成する工程と、
前記半導体構成体間において前記絶縁板、前記上層絶縁膜及び前記下層絶縁膜を切断して半導体装置を複数個得る工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項６に記載の発明において、
前記絶縁板として、基材に含浸された熱硬化性樹脂が硬化してシート状に形成されて、それに前記第二開口部が形成されたものを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項６又は７に記載の発明において、
前記下層絶縁膜形成用シートとして、基材に含浸された熱硬化性樹脂が半硬化してシート状に形成されて、それに前記第一開口部が形成されたものを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項８に記載の発明において、
前記上層絶縁膜形成用シートとして、前記下層絶縁膜形成用シートと同一の材料からなり、且つ、前記下層絶縁膜形成用シートの厚さと同一の厚さとなっているものを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項６から８の何れか一項に記載の発明において、
前記上層絶縁膜形成用シートとして、基材に含浸された熱硬化性樹脂が半硬化してシート状に形成されたものを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項６から１０の何れか一項に記載の発明において、
前記上層絶縁膜形成用シートの上に前記ベース板と同一の材料及び同一厚さの反り防止板を重ねた状態で、前記下層絶縁膜形成用シートおよび前記上層絶縁膜形成用シートの加熱加圧を行い、
前記ベース板の除去及び前記反り防止板の除去をウエットエッチングにより行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項６から１１の何れか一項に記載の発明において、前記半導体構成体を配置する工程は、その半導体基板の下面に形成された接着層を、前記ベース板の上面に形成された該ベース板と異なる金属からなる台座層の上面に接着する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。