半导体装置制造方法
【专利摘要】本发明提供即使在TCT中也不发生破裂的可靠性高的半导体装置。该半导体装置具有：半导体芯片（1）；第一树脂（2），其使半导体芯片（1）的表面露出地埋入半导体芯片（1）；第二树脂（3），其在位于与半导体芯片（1）的表面同一面上的第一树脂（2）的面上形成；布线层（4），其形成于第二树脂（3）上且与所述半导体芯片（1）电连接；外部连接端子（5），其形成于布线层（4）上；和金属板（6），其在第一树脂（2）的与埋入有半导体芯片（1）的面相对的相反侧的面形成，其中，所述第一树脂（2）的弹性率为0.5～5GPa。
【专利说明】半导体装置
[0001]本申请以日本专利申请2013-51947号(申请日:2013年3月14日)为基础并享受其优先权。本申请通过参照该在先申请而包括其全部内容。
【技术领域】
[0002]本发明涉及将半导体芯片再配置以进行再布线的扇出晶片级芯片尺寸封装(WLCSP)结构的半导体装置。
【背景技术】
[0003]以往，公开了将半导体芯片在支撑基板上再配置，再进行再布线的扇出WLCSP结构的半导体装置技术。在该技术中，存在以下的问题。
[0004]在半导体装置中，在进行温度循环测试(TCT)的情况下，有可能在再布线层产生裂纹而出现断线。此外，在TCT中形成于再布线层的绝缘树脂产生裂纹，裂纹随着TCT的循环增加而扩展。
[0005]在半导体芯片和形成于其外侧的模铸树脂之间横跨地配置焊料球的情况下，在TCT中在焊料球产生应力，存在更容易破裂的问题。
[0006]如果封装内的半导体芯片厚度增加，则在TCT时，存在角部焊料球产生的歪斜增加而容易破裂的问题。
【发明内容】
[0007]本发明的一个实施方式的目的是提供具有长期TCT寿命且可靠性高的半导体装置。
[0008]根据本发明的一个实施方式，一种半导体装置，具有:半导体芯片；第一树脂，其使所述半导体芯片的表面露出地埋入所述半导体芯片；第二树脂，其在位于与所述半导体芯片的表面同一面上的所述第一树脂的面上形成；布线层，其形成于所述第二树脂上且与所述半导体芯片电连接；外部连接端子，其形成于所述布线层上；和金属板，其在所述第一树脂的与埋入有所述半导体芯片的面相对的相反侧的面形成，该半导体装置的特征在于，所述第一树脂的弹性率为0.5?5GPa。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是示意地表示第一实施方式的半导体装置的构成的图，Ca)是俯视图，(b)是(a)的A-A剖视图。
[0010]图2是表示进行模拟的结果的图，Ca)是表示进行作用于布线层的应力的模拟的结果的图，(b)是表示进行关于TCT寿命的模拟的结果的图。
[0011]图3-1是表示观察半导体芯片的芯片尺寸和边缘部分的焊料球的变形状况的变化的结果的图。
[0012]图3-2是表示芯片下的靠近角部的部分的焊料球的应力状况的图。
[0013]图3-3是表示靠近作为没有芯片的区域的封装角部的部分的焊料球的应力状况的图。
[0014]图3-4是表示焊料球变形的状态的半导体装置的图。
[0015]图4是表示求出使芯片厚度/金属板厚度变化的情况下的焊料球的歪斜的结果的图。
[0016]图5-1是表示第一实施方式的半导体装置的制造工序的图。
[0017]图5-2是表示第一实施方式的半导体装置的制造工序的图。
[0018]图5-3是表示第一实施方式的半导体装置的制造工序的图。
[0019]图5-4是表示第一实施方式的半导体装置的制造工序的图。
[0020]图5-5是表示第一实施方式的半导体装置的制造工序的图。
[0021]图5-6是表示第一实施方式的半导体装置的制造工序的图。
[0022]图5-7是表示第一实施方式的半导体装置的制造工序的图。
[0023]图5-8是表示第一实施方式的半导体装置的制造工序的图。
[0024]图6是示意地表示第二实施方式的半导体装置的构成的剖视图。
[0025]图7-1是表示第二实施方式的半导体装置的制造工序的图。
[0026]图7-2是表示第二实施方式的半导体装置的制造工序的图。
[0027]图7-3是表示第二实施方式的半导体装置的制造工序的图。
[0028]图7-4是表示第二实施方式的半导体装置的制造工序的图。
[0029]图7-5是表示第二实施方式的半导体装置的制造工序的图。
[0030]附图标记说明:
[0031]I半导体芯片 2第一树脂 3树脂层 4再布线层 5外部连接端子6金属板 7第四树脂层 10硅基板 11钝化膜(绝缘膜)31第一开口 32第二树脂层 41布线层 42第三树脂层 43第二开口 51衬底层 52焊料球D、L切割线
【具体实施方式】
[0032]下面参照附图来详细说明实施方式涉及的半导体装置及其制造方法。再有，本发明不限于这些实施方式。此外，在以下所示的附图中，为了便于理解，而存在各部件的比例尺与实际不同的情况，表示上下左右方向的术语表示以将附图上的标记作为正方向情况的下为基准的相对方向。
[0033]第一实施方式
[0034]图1 (a)是示意地表示第一实施方式的半导体装置的构成的俯视图，图1 (b)是Ca)的A-A剖视图。该半导体装置是扇出晶片级芯片尺寸封装(WLCSP)结构的半导体装置，其特征在于，使埋入有半导体芯片I的第一树脂2的弹性率为2.0GPa，且使热膨胀率为45ppm。该半导体装置具备:半导体芯片I的表面露出地埋入半导体芯片I的第一树脂2 ;在处于与该半导体芯片I的表面同一面上的第一树脂2的表面形成的第二树脂3 ;在第二树脂3上形成且与半导体芯片I电连接的再布线层4 ;和在再布线层4上形成的外部连接端子5。而且，具有在第一树脂2的与埋入有半导体芯片的面2A相对的相反侧的面2B形成的金属板7。第一树脂2使用例如环氧树脂。
[0035]而且，在半导体芯片I上形成的第二树脂3是具有第一开口 31的第二树脂层32。第二树脂层32使用例如聚酰亚胺树脂。而且，在该第二树脂3上形成再布线层4。再布线层4具有:与半导体芯片I接触的布线层41 ;和覆盖布线层41的上层且具备第二开口 43的第三树脂层42。在再布线层的上层形成有外部连接端子5。外部连接端子5具备:经在第三树脂层42形成的第二开口 43而与布线层41连接的衬底层(UBM)51 ;和在该衬底层51上形成的焊料球52。第三树脂层42相当于第三树脂。本实施方式是特别适用于在比半导体芯片I的边缘靠外侧处形成有外部连接端子5的所谓扇出WLCSP的半导体装置。
[0036]根据本实施方式的半导体装置，在进行温度循环测试(TCT)的情况下，再布线层4也几乎不会出现裂纹而裂开(open)。再有，在半导体芯片I和形成于外侧的第一树脂2(模铸树脂)之间横跨地配置焊料球52的情况下，在TCT中也几乎不会在焊料球产生应力、破裂。此外，在封装内的半导体芯片厚度增大的情况下，在TCT时在角部焊料球产生的歪斜也几乎不会增加而破裂。如表1所示，在使第一树脂2的弹性率为0.5~5GPa，使热膨胀系数为30~150ppm，使第二及第三树脂层32、42的弹性率为0.5~5GPa时，在实验结果中，不会在再布线层产生裂纹或者在焊料球产生应力，能得到可靠性高的半导体装置。
[0037]表1
[0038]
【权利要求】
1.一种半导体装置，具有:半导体芯片；第一树脂，其使所述半导体芯片的表面露出地埋入所述半导体芯片；第二树脂，其在位于与所述半导体芯片的表面同一面上的所述第一树脂的面上形成；布线层，其形成于所述第二树脂上且与所述半导体芯片电连接；外部连接端子，其形成于所述布线层上；和金属板，其在所述第一树脂的与埋入有所述半导体芯片的面相对的相反侧的面形成，该半导体装置的特征在于，所述第一树脂的弹性率为0.5?5GPa，热膨胀系数为30?150ppm，所述第二树脂的弹性率为0.5?5GPa，所述半导体芯片的芯片厚度/金属板厚度之比为4以下。
2.—种半导体装置，具有:半导体芯片；第一树脂，其使所述半导体芯片的表面露出地埋入所述半导体芯片；第二树脂，其在位于与所述半导体芯片的表面同一面上的所述第一树脂的面上形成；布线层，其形成于所述第二树脂上且与所述半导体芯片电连接；外部连接端子，其形成于所述布线层上；和金属板，其在所述第一树脂的与埋入有所述半导体芯片的面相对的相反侧的面形成，该半导体装置的特征在于，所述第一树脂的弹性率为0.5?5GPa。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述第二树脂的弹性率为0.5?5GPa。
4.根据权利要求2或3所述的半导体装置，其特征在于，所述第一树脂的热膨胀系数为30?150ppm。
5.根据权利要求2或3所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体芯片的芯片厚度/金属板厚度之比为4以下。
6.一种半导体装置，具有:半导体芯片；第一树脂，其使所述半导体芯片的表面露出地埋入所述半导体芯片；第二树脂，其在位于与所述半导体芯片的表面同一面上的所述第一树脂的面上形成；布线层，其形成于所述第二树脂上且与所述半导体芯片电连接；焊料球，其形成于所述布线层上；和金属板，其在所述第一树脂的与埋入有所述半导体芯片的面相对的相反侧的面形成，该半导体装置的特征在于，所述第二树脂的弹性率为0.5?5GPa。
【文档编号】H01L23/31GK104051353SQ201310349227
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】本间庄一, 松浦永悟, 志摩真也, 向田秀子, 青木秀夫 申请人:株式会社 东芝