專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
過去，眾所周知的半導(dǎo)體裝置是以晶圓狀態(tài)形成外部連接用的凸塊電極并在其四周形成密封材料后通過切割晶圓來形成每個半導(dǎo)體裝置的所謂的晶圓級封裝(WLP)。在這種半導(dǎo)體裝置中，在上表面具有多個連接焊盤的半導(dǎo)體基板的下表面上設(shè)置有第1保護膜，在半導(dǎo)體基板的上表面和側(cè)表面上，在對應(yīng)于半導(dǎo)體基板的連接焊盤的部分設(shè)置有具有開口部的第2保護膜，在第2保護膜的上表面上設(shè)置有與半導(dǎo)體基板的連接焊盤連接的布線，在布線的連接焊盤部上表面上設(shè)置有柱狀電極，在柱狀電極四周的包含布線的第2保護膜的上表面上設(shè)置有第3保護膜(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開2001-326299號公報在上述現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置中，由于用第1～3保護膜來覆蓋半導(dǎo)體基板的下表面、側(cè)表面和上表面即整個表面，所以增加了對于塵埃和濕氣以及機械磨損的保護效果，與此相反，從設(shè)置在半導(dǎo)體基板上的集成電路釋放出的熱量會停滯在第1～第3的保護膜內(nèi)，存在所謂散熱性差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以改善散熱性的半導(dǎo)體裝置。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種半導(dǎo)體裝置，包括基板1；設(shè)置在上述基板1上且具有半導(dǎo)體基板4和設(shè)置在該半導(dǎo)體基板4上的多個外部連接用電極14的半導(dǎo)體構(gòu)成體2；設(shè)置在上述半導(dǎo)體構(gòu)成體2上及其四周的上述基板1上的絕緣層17；在上述絕緣層17上與上述半導(dǎo)體構(gòu)成體2的外部連接用電極14連接設(shè)置且具有連接焊盤部的至少一層上層布線20、70；覆蓋除上層布線20、70的連接焊盤部之外的部分的上層絕緣膜18；至少形成在上述上層絕緣膜18、61、68的上表面和基板1的下表面中的一個表面上且與上述半導(dǎo)體構(gòu)成體2連接的散熱層23、52、66、73。
此外，根據(jù)此發(fā)明，提供一種半導(dǎo)體裝置，包括具有多個連接焊盤5的半導(dǎo)體基板4；形成在上述半導(dǎo)體基板4上且具有露出上述各連接焊盤5的開口部9的保護膜8；形成在上述保護膜8上且與上述連接焊盤7電連接的柱狀電極14；形成在上述保護膜8上的散熱用柱狀電極15；設(shè)置在上述柱狀電極14和上述散熱用柱狀電極15間的密封膜16；與上述散熱用柱狀電極15連接并覆蓋上述散熱用柱狀電極15之間的散熱層23。


圖1是本發(fā)明實施形態(tài)1的半導(dǎo)體裝置的放大截面圖。
圖2是在圖1所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個例子中，剛開始準(zhǔn)備的構(gòu)件的放大截面圖。
圖3是圖2的后續(xù)工序的放大截面圖。
圖4是圖3的后續(xù)工序的放大截面圖。
圖5是圖4的后續(xù)工序的放大截面圖。
圖6是圖5的后續(xù)工序的放大截面圖。
圖7是圖6的后續(xù)工序的放大截面圖。
圖8是圖7的后續(xù)工序的放大截面圖。
圖9是圖8的后續(xù)工序的放大截面圖。
圖10是圖9的后續(xù)工序的放大截面圖。
圖11是圖10的后續(xù)工序的放大截面圖。
圖12是圖11的后續(xù)工序的放大截面圖。
圖13是圖12的后續(xù)工序的放大截面圖。
圖14是圖13的后續(xù)工序的放大截面圖。
圖15是圖14的后續(xù)工序的放大截面圖。
圖16是本發(fā)明實施形態(tài)2的半導(dǎo)體裝置的放大截面圖。
圖17是本發(fā)明實施形態(tài)3的半導(dǎo)體裝置的放大截面圖。
圖18是本發(fā)明實施形態(tài)4的半導(dǎo)體裝置的放大截面圖。
圖19是本發(fā)明實施形態(tài)5的半導(dǎo)體裝置的放大截面圖。
圖20是本發(fā)明實施形態(tài)6的半導(dǎo)體裝置的放大截面圖。
具體實施例方式
實施形態(tài)1圖1表示本發(fā)明實施形態(tài)1的半導(dǎo)體裝置的截面圖。此半導(dǎo)體裝置具有平面矩形形狀的基板1?；?由在玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、液晶纖維等上浸漬環(huán)氧系樹脂、聚酰亞胺樹脂、BT(雙馬來酰亞胺·三嗪)樹脂、PPE(聚亞苯基醚)等而成的物質(zhì)或由硅、玻璃、陶瓷、樹脂單體等絕緣材料構(gòu)成。
在基板1的上表面的中央部，通過由芯片焊接材料構(gòu)成的粘接層3，粘接比基板1的尺寸小一定尺寸的平面矩形形狀的半導(dǎo)體構(gòu)成體2的下表面。此時，半導(dǎo)體構(gòu)成體2具有后述的布線、柱狀電極、密封膜，一般被稱為CSP(chip size package)，特別是，如后所述，由于采用在硅晶圓上形成布線、柱狀電極、密封膜之后經(jīng)切割得到各半導(dǎo)體構(gòu)成體2的方法，也稱為晶圓級CSP(W-CSP)。下面，說明半導(dǎo)體構(gòu)成體2的結(jié)構(gòu)。
半導(dǎo)體構(gòu)成體2包括硅基板(半導(dǎo)體基板)4。硅基板4通過粘接層3粘接于基板1上。在硅基板4的上面中央部設(shè)置有具有規(guī)定功能的集成電路(未圖示)，在上表面周邊部設(shè)置有與集成電路連接的由鋁系金屬等構(gòu)成的多個連接焊盤5。在除了連接焊盤5的中央部之外的硅基板4的上表面設(shè)置有由氧化硅等構(gòu)成的絕緣膜6，通過設(shè)置在絕緣膜6上的開口部7使連接焊盤5的中央部露出。
在絕緣膜6的上表面上設(shè)置有由環(huán)氧系樹脂或聚酰亞胺系樹脂等構(gòu)成的保護膜(絕緣膜)8。此情況下，在對應(yīng)于絕緣膜6的開口部7的部分的保護膜8上設(shè)置有開口部9。從通過兩開口部7、9露出的連接焊盤5的上表面到保護膜8的上表面的規(guī)定位置上，設(shè)置有由銅等構(gòu)成的基底金屬層10。在基底金屬層10的整個上表面上設(shè)置有由銅構(gòu)成的布線11。
在保護膜8的上表面的中央部的規(guī)定位置，設(shè)置有由銅等構(gòu)成的散熱用基底金屬層12。散熱用基底金屬層12的整個上表面上設(shè)置有由銅構(gòu)成的散熱用布線13。散熱用基底金屬層12和散熱用布線13不與任何地方連接，也可以這些彼此相連。
在布線11的連接焊盤部上表面上設(shè)置有由銅構(gòu)成的高度為50μm～200μm的柱狀電極(外部連接用電極)14。在散熱用布線13的連接焊盤部上表面上設(shè)置有散熱用柱狀電極15。在含布線11和散熱用布線13的保護膜8的上表面上設(shè)置有其上表面與柱狀電極14的上表面齊平的由環(huán)氧系樹脂或聚酰亞胺樹脂等構(gòu)成的密封膜(絕緣膜)16。下面說明柱狀電極14和散熱用柱狀電極15。柱狀電極14通過布線11連接到與形成在硅基板4的主表面上的、構(gòu)成集成電路的各元件和布線(未圖示)相連接的連接焊盤5上，用作將這些連接到外部電路的電路連接用電極。相對于此，當(dāng)驅(qū)動形成在硅基板4的主表面上的集成電路(未圖示)時，散熱用柱狀電極15被用作散熱用電極，將從該集成電路產(chǎn)生的熱釋放到外部。散熱用柱狀電極15的個數(shù)被設(shè)定為能夠?qū)墓杌?產(chǎn)生的熱充分地釋放出來的數(shù)量。用與柱狀電極14相同的材料和相同工序形成散熱用柱狀電極15時效率較高。此外，由于其高度與柱狀電極14相同，優(yōu)選在用與布線11相同的材料和相同的工序形成的散熱用布線13上形成散熱用柱狀電極15。如圖所示，雖然散熱用布線13的寬度與圖1中散熱用柱狀電極1 5相同并彼此分離，但優(yōu)選設(shè)定為能充分吸收所產(chǎn)生的熱量的面積，可形成寬度比散熱用柱狀電極15更大的結(jié)構(gòu)，或者相互連接成一體。
如此，被稱為W-CSP的半導(dǎo)體構(gòu)成體2包括硅基板4、連接焊盤5、絕緣膜6，并且還包括保護膜8、布線11、散熱用布線13、柱狀電極14、散熱用柱狀電極15、密封膜16。
在半導(dǎo)體構(gòu)成體2四周的基板1的上表面上，設(shè)置有其上表面基本上與半導(dǎo)體構(gòu)成體2的上表面齊平的矩形框狀的絕緣層17。通常，絕緣層17是所謂的預(yù)浸漬材料，例如是在玻璃纖維或芳族聚酰胺纖維上浸漬環(huán)氧系樹脂或BT樹脂等熱固化性樹脂而成的材料。
在半導(dǎo)體構(gòu)成體2和絕緣體17的上表面上，設(shè)置有其上表面平坦的上層絕緣膜18。上層絕緣膜18是使用于增強基板的、通常被稱為增強材料的材料，例如為在環(huán)氧系樹脂或BT樹脂等熱固化性樹脂中包含纖維或填料等加固材料的材料。在此情況下，纖維為玻璃纖維或芳族聚酰胺纖維等。填料為二氧化硅填料或陶瓷填料。
在除了上層絕緣膜18的上表面的中央部以外的區(qū)域的規(guī)定位置處，設(shè)置有由銅等構(gòu)成的上層基底金屬層19。在上層基底金屬層19的整個上表面上，設(shè)置有由銅構(gòu)成的上層布線20。包含上層布線20的上層基底金屬層19，通過設(shè)置在與柱狀電極14的上表面中央部相對應(yīng)的部分的上層絕緣膜18上的開口部21，與柱狀電極14的上表面連接。
在上層絕緣膜18的上表面中央部，以島狀形式設(shè)置有由銅等構(gòu)成的散熱用基底金屬層22。采用與上層基底金屬層19相同的材料，并以與此相同的厚度形成散熱用基底金屬層22。在散熱用基底金屬層22的整個上表面上，設(shè)置有由銅構(gòu)成的散熱層23。包含散熱層23的散熱用基底金屬層22，通過設(shè)置在與散熱用柱狀電極15的上表面中央部相對應(yīng)部分的上層絕緣膜18上的開口部24，與散熱用柱狀電極15的上表面連接。用相同的材料和相同的厚度形成上層布線20和散熱層23。
在包含上層布線20和散熱層23的上層絕緣膜18的上表面上，設(shè)置有由阻焊劑(solder resist)等構(gòu)成的外涂層膜25。在與上層布線20的連接焊盤部相對應(yīng)部分的外涂層膜25中設(shè)置有開口部26。在開口部26內(nèi)及其上方設(shè)置有與上層布線20的連接焊盤部相連接的焊錫球27。在除了外涂層膜25上表面的中央部之外的區(qū)域以矩陣狀配置有多個焊錫球27。在與散熱層23的中央部相對應(yīng)部分的外涂層膜25上，設(shè)置有開口部28。由此，使散熱層23的中央部通過此開口部28露出到外部。
如上所述，在此半導(dǎo)體裝置中，即使具有硅基板1的半導(dǎo)體2的下表面、側(cè)表面和上表面被基板1、絕緣膜17和外涂層膜18、25所覆蓋，由于通過外涂層膜25的開口部28將連接于半導(dǎo)體構(gòu)成體2的散熱用柱狀電極15(包括散熱用布線13和散熱用基底金屬層12)的散熱層23(包括散熱用基底金屬層22)露出到外部，能夠改善散熱性。
其中，使基板1的尺寸比半導(dǎo)體構(gòu)成體2大一定程度，是為了根據(jù)硅基板4上的連接焊盤5的數(shù)量的增加，使焊錫球27的配置區(qū)域比半導(dǎo)體構(gòu)成體2的尺寸大一定程度，由此，使上層布線20的連接焊盤部(外涂層膜25的開口部26內(nèi)的部分)的尺寸和間距比柱狀電極14的尺寸和間距更大。
因此，以矩陣狀配置的上層布線20的連接焊盤部，不僅限于對應(yīng)于半導(dǎo)體構(gòu)成體2的區(qū)域，也可配置在與設(shè)在半導(dǎo)體構(gòu)成體2的側(cè)表面的外側(cè)的絕緣層17相對應(yīng)的區(qū)域上。即，以矩陣狀配置的焊錫球27中，至少最外周的焊錫球27被配置在比半導(dǎo)體構(gòu)成體2更先靠外側(cè)的位置的四周。
接下來，說明此半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個例子，首先，說明半導(dǎo)體構(gòu)成體2的制造方法的一個例子。此情況下，首先，如圖2所示，準(zhǔn)備如下構(gòu)件在晶圓狀態(tài)的硅基板4上設(shè)置有由鋁系金屬等構(gòu)成的連接焊盤5、由氧化硅等構(gòu)成的絕緣膜6和由環(huán)氧系樹脂或聚酰亞胺系樹脂構(gòu)成的保護膜8，并且通過形成在絕緣膜6和保護膜8上的開口部7、9暴露出連接焊盤5的中央部。在上述結(jié)構(gòu)中，在晶圓狀態(tài)的硅基板4上，在形成各半導(dǎo)體構(gòu)成體的區(qū)域形成有規(guī)定功能的集成電路，連接焊盤5分別與形成在相對應(yīng)區(qū)域上的集成電路電連接。
接下來，如圖3所示，在包含通過開口部7、9露出的連接焊盤5的上表面的保護膜8的整個上表面上形成基底金屬層31。此情況下，基底金屬層31可以是由非電解鍍形成的銅層，而且還可以是由濺射形成的銅層，還可以是在通過濺射形成的鈦等薄膜層上再通過濺射形成銅層而成的材料。這與后述的上層基底金屬層45的情況相同。
接下來，在基底金屬層31的上表面形成鍍覆抗蝕劑膜32的圖案。此情況下，在與布線11形成區(qū)域和散熱用布線13形成區(qū)域相對應(yīng)的部分的鍍覆抗蝕劑膜32上，形成有開口部33、34。接下來，通過以基底金屬層31作為電鍍電流通路，進(jìn)行銅電解鍍覆，在鍍覆抗蝕劑膜32的開口部33、34內(nèi)的基底金屬層31的上表面上，形成布線11和散熱用布線13。接下來，剝離鍍覆抗蝕劑膜32。
接下來，如圖4所示，在含布線11和散熱用布線13的基底金屬層31的上表面，形成鍍覆抗蝕劑膜35的圖案。此情況下，在與柱狀電極14形成區(qū)域和散熱用柱狀電極15形成區(qū)域相對應(yīng)的部分的鍍覆抗蝕劑膜35中，形成開口部36、37。接下來，通過以基底金屬層31作為電鍍電流通路，進(jìn)行銅電解鍍覆，在鍍覆抗蝕劑膜35的開口部36、37內(nèi)的布線11和散熱用布線13的連接焊盤部上表面上，形成柱狀電極14和散熱用柱狀電極15。
接下來，剝離鍍覆抗蝕劑膜35，接下來，以柱狀電極14、散熱用柱狀電極15、布線11和散熱用布線13作為掩膜，蝕刻去除基底金屬層31中的不必要部分，如圖5所示，僅在布線11下和散熱用布線13下殘留基底金屬層10和散熱用基底金屬層12。
接下來，如圖6所示，通過絲網(wǎng)印刷法、旋涂法、模涂法，在含柱狀電極14、散熱用柱狀電極15、布線11和散熱用布線13的保護膜8的整個上表面上，形成其厚度比柱狀電極14和散熱用柱狀電極15的高度還要厚的由環(huán)氧系樹脂或聚酰亞胺系樹脂等構(gòu)成的密封膜16。因此，在此狀態(tài)下，柱狀電極14和散熱用柱狀電極15的上表面就被密封膜16所覆蓋。
接下來，對密封膜16、柱狀電極14和散熱用柱狀電極15的上表面?zhèn)冗m當(dāng)?shù)剡M(jìn)行研磨，如圖7所示，使柱狀電極14和散熱用柱狀電極15的上表面露出，并且對含該露出的柱狀電極14和散熱用柱狀電極15的上表面的密封膜16的上表面進(jìn)行平坦化。在此，對柱狀電極14和散熱用柱狀電極15的上表面適當(dāng)進(jìn)行研磨，是因為由電解電鍍形成的柱狀電極14和散熱用電極15的高度存在偏差，而為了消除此偏差，要使柱狀電極14和散熱用柱狀電極15的高度均一。
接下來，如圖8所示，將粘接層3粘接在硅基板4的整個下表面上。粘接層3由環(huán)氧系樹脂、聚酰亞胺系樹脂等芯片焊接材料構(gòu)成，經(jīng)加熱加壓，以半固化狀態(tài)粘接在硅基板4上。接下來，將粘接在硅基板4的粘接層3粘貼在切割帶(未圖示)上，經(jīng)過圖9所示的切割工序后，剝離切割帶，如圖1所示，得到多個在硅基板4的下表面具有粘接層3的半導(dǎo)體構(gòu)成體2。
在由此獲得的半導(dǎo)體構(gòu)成體2中，由于在硅基板4的下表面上具有粘接層3，因此就不需要所謂的在切割工序后在各半導(dǎo)體構(gòu)成體2的硅基板4的下表面上分別設(shè)置粘接層的非常繁瑣的作業(yè)。再有，在切割工序后剝離切割帶的作業(yè)與在切割工序后在半導(dǎo)體構(gòu)成體2的硅基板4的下表面上分別設(shè)置粘接層的作業(yè)相比，非常簡單。
接下來，說明使用由此獲得的半導(dǎo)體構(gòu)成體2來制造圖1所示的半導(dǎo)體裝置時的一個例子。首先，如圖10所示，準(zhǔn)備平面形狀為矩形形狀的基板1，從中可取多片圖1所示的基板1，但并不限于此。接下來，在基板1上面的多個規(guī)定位置處，分別粘接與半導(dǎo)體構(gòu)成體2的硅基板4的下表面粘接的粘接層3。在該粘接中通過加熱加壓使粘接層3發(fā)生實質(zhì)固化。
接下來，例如，在半導(dǎo)體構(gòu)成體2之間和配置在最外周的半導(dǎo)體構(gòu)成體2的外側(cè)的基板1的上表面上，以格子狀確定片狀的第1絕緣材料17a的位置并進(jìn)行配置，并且，在其上表面上配置片狀的第2絕緣材料18a。再有，也可以在配置第1絕緣材料17a之后，配置半導(dǎo)體構(gòu)成體2。
在玻璃纖維中浸入環(huán)氧系樹脂等熱固化性樹脂，并使熱固化性樹脂成為半固化狀態(tài)以形成片狀的預(yù)浸漬材料后，經(jīng)起模加工或蝕刻等在該預(yù)浸漬材料上形成多個矩形形狀的貫通孔41，就可獲得格子狀的第1絕緣材料17a。此情況下，為了具有平整性，第1絕緣材料17a優(yōu)選形成為片狀，但不一定限定于預(yù)浸漬材料，也可以是在熱固化性樹脂或熱固化性樹脂中分散玻璃纖維或二氧化硅填料等加固材料而成的材料。
沒有具體限定片狀的第2絕緣材料18a，優(yōu)選為復(fù)合(build up)材料，作為此復(fù)合材料，可舉出使二氧化硅填料等混入環(huán)氧系樹脂或BT樹脂等的熱固化性樹脂中，使熱固化性樹脂處于半固化狀態(tài)的材料。但是，作為第2絕緣材料18a，也可使用未混入上述預(yù)浸漬材料或填料的、僅由熱固化性樹脂構(gòu)成的材料。
在此，第1絕緣材料17a的貫通孔41的尺寸比半導(dǎo)體構(gòu)成體2的尺寸稍微大一點。因此，在第1絕緣材料17a和半導(dǎo)體構(gòu)成體2之間形成有間隙42。此間隙42的間隔例如為0.2mm左右。此外，第1絕緣膜17a的厚度比半導(dǎo)體構(gòu)成體2的厚度厚，如后所述，該厚度形成為在加熱加壓時能夠充分填埋間隙42的厚度。
接下來，使用圖11所示的一對加熱加壓板43、44，對第1和第2絕緣材料17a、18a進(jìn)行加熱加壓。此時，熔融于第1絕緣材料17a中的熱固化性樹脂被擠壓，填充至如圖10所示的第1絕緣材料17a和半導(dǎo)體構(gòu)成體2之間的間隙42中，此后通過冷卻，以粘接于各半導(dǎo)體構(gòu)成體2和各半導(dǎo)體構(gòu)成體2間的基板1的狀態(tài)進(jìn)行固化。由此，如圖11所示，在半導(dǎo)體構(gòu)成體2之間和配置在最外周的半導(dǎo)體構(gòu)成體2的外側(cè)的基板1的上表面形成上層絕緣膜18。
此情況下，上層絕緣膜18的上表面由于被上側(cè)的加熱加壓板43的下表面所按壓，上層絕緣膜18的上表面就變成平整面。因此，不需要用于使上層絕緣膜18的上表面平坦化的研磨工序。所以，即使基板1的尺寸較大，例如為500×500mm，也可以對于配置在其上的多個半導(dǎo)體構(gòu)成體2簡單地一次性地進(jìn)行上層絕緣膜18的上表面的平坦化。
接下來，如圖12所示，通過照射激光束的激光加工，在與柱狀電極14和散熱用柱狀電極15的上表面中央部相對應(yīng)的部分的上層絕緣膜18上，形成開口部21、24。接下來，根據(jù)需要，通過去污處理去除在開口部21、24內(nèi)等產(chǎn)生的環(huán)氧污跡等。
接下來，如圖13所示，在含通過開口部21、24露出的柱狀電極14和散熱用柱狀電極15的上表面的上層絕緣膜18的整個上表面形成上層基底金屬層45。接下來，在上層基底金屬層45的上表面上形成鍍覆抗蝕劑膜46的圖案。此情況下，在與上層布線20的形成區(qū)域和散熱層23的形成區(qū)域相對應(yīng)的部分的鍍覆抗蝕劑膜46上，形成有開口部47、48。
接下來，通過以上層基底金屬層45作為電鍍電流通路，進(jìn)行銅的電解電鍍，在鍍覆抗蝕劑膜46的開口部47、48內(nèi)的上層基底金屬層45的上表面上，形成上層布線20和散熱層23。接下來，剝離鍍覆抗蝕劑膜46，接下來，以上層布線20和散熱層23作為掩膜，蝕刻并去除上層基底金屬層45的不必要部分，如圖14所示，僅在上層布線20和散熱層23之下殘留上層基底金屬層19和散熱用基底金屬層22。
接下來，如圖15所示，通過絲網(wǎng)印刷法、旋涂法等，在含上層布線20和散熱層23的上層絕緣膜18的上表面上，形成由阻焊劑等構(gòu)成的外涂層膜25。此情況下，在與上層布線20的連接焊盤部相對應(yīng)部分的外涂層膜25上，形成開口部26。此外，在與散熱層23的中央部相對應(yīng)部分的第2下層絕緣膜25上，形成開口部28。
接下來，在開口部26內(nèi)及其上方形成與上層布線20的連接焊盤部相連接的焊錫球27。接下來，在相互鄰接的半導(dǎo)體構(gòu)成體2之間，切斷外涂層膜25、上層絕緣膜18、絕緣膜17和基板1，就可獲得多個圖1所示的半導(dǎo)體裝置。
如上所述，在上述制造方法中，由于在基板1上通過粘接層3配置多個半導(dǎo)體構(gòu)成體2，并相對于多個半導(dǎo)體構(gòu)成體2，就可以一次性地進(jìn)行上層布線20、散熱層23和焊錫球27的形成，此后經(jīng)切割就能得到多個半導(dǎo)體裝置，所以能夠簡化制造工序。另外，在圖11所示的制造工序之后，可以將基板1和多個半導(dǎo)體構(gòu)成體2一同輸送，由此也可以簡化制造工序。
實施形態(tài)2圖16表示作為本發(fā)明的實施形態(tài)2的半導(dǎo)體裝置的截面圖。在此半導(dǎo)體裝置中，與圖1所示的情況的不同之處在于不具備散熱用基底金屬層12、散熱用布線13、散熱用柱狀電極15、散熱用基底金屬層22、散熱層23及開口部28，代替此，在基板1的下表面中央部設(shè)置有散熱用基底金屬層51和散熱層52，通過設(shè)置在基板1上的貫通孔54，將包含散熱層52的散熱用基底金屬層51連接到設(shè)在基板1和半導(dǎo)體構(gòu)成體2的硅基板4之間的中繼散熱層53。
此情況下，中繼散熱層53由鋁箔等構(gòu)成，并被預(yù)先層疊在基板1的上表面的中央部。并且，通過由導(dǎo)電性樹脂或?qū)щ娦愿嗟葮?gòu)成的導(dǎo)電性粘接層55，將硅基板4的下表面連接到中繼散熱層53的上表面。使用導(dǎo)電性粘接層55，是為了改善從硅基板4向中繼散熱層53的熱傳導(dǎo)。此外，在通過激光加工在上層絕緣膜18上形成開口部21之前或形成開口部21之后，通過激光加工形成貫通孔54。還有，在形成上層基底金屬層19和上層布線20的同時形成散熱用基底金屬層51和散熱層52。
因此，在該半導(dǎo)體裝置中，也是即使具有硅基板1的半導(dǎo)體構(gòu)成體2的下表面、側(cè)表面和上表面被基板1、絕緣層17和上層絕緣膜18、外涂層膜25所覆蓋，由于通過導(dǎo)電性粘接層55和中繼散熱層53與半導(dǎo)體構(gòu)成體2的硅基板4連接的散熱層52(包含散熱用基底金屬層51)從基板1的下表面露出來，也能夠改善半導(dǎo)體裝置的散熱性。
實施形態(tài)3圖17表示作為本發(fā)明實施形態(tài)3的半導(dǎo)體裝置的截面圖。在此半導(dǎo)體裝置中，具備有圖1所示的散熱層23等和圖16所示的散熱層52等。因此，在此半導(dǎo)體裝置中，能夠進(jìn)一步改善散熱性。
實施形態(tài)4在上述實施形態(tài)1中，如圖1所示，說明了在上層絕緣膜18上僅形成1層上層布線20的情況，但并不限定于此，也可以形成兩層以上，例如，如圖18所示的本發(fā)明的實施形態(tài)4，也可以是兩層。即，在半導(dǎo)體構(gòu)成體2和絕緣層17的上表面上，設(shè)置有由復(fù)合材料等構(gòu)成的第1上層絕緣膜61。
在除了第1上層絕緣膜61的上表面的中央部之外的區(qū)域，設(shè)置有通過形成在第1上層絕緣膜61的開口部64連接于半導(dǎo)體構(gòu)成體2的柱狀電極14的上表面的含第1上層基底金屬層62的第1上層布線63。在第1上層絕緣膜61的上表面中央部，設(shè)置有通過形成在第1上層絕緣膜61的開口部67連接于半導(dǎo)體構(gòu)成體2的散熱用柱狀電極15的上表面的含中繼基底金屬層65的中繼散熱層66。
在含第1上層布線63和中繼散熱層66的第1上層絕緣膜61的上表面上，設(shè)置有由復(fù)合材料等構(gòu)成的第2上層絕緣膜68。在除了第2上層絕緣膜68的上表面的中央部之外的區(qū)域，設(shè)置有通過形成在第2上層絕緣膜68的開口部71連接于第1上層布線63的連接焊盤的含第2上層基底金屬層69的第2上層布線70。在第2上層絕緣膜68的上表面中央部處，設(shè)置有通過形成在第2上層絕緣膜68的開口部74連接于中繼散熱層66的含散熱用基底金屬層72的散熱層73。
在含第2上層布線70和散熱層73的第2上層絕緣膜68的上表面上，設(shè)置有由阻焊劑等構(gòu)成的外涂層膜75。在與第2上層布線70的連接焊盤部相對應(yīng)部分的外涂層膜75上，設(shè)置有開口部76。在開口部76內(nèi)及其上方設(shè)置有連接于第2上層布線70的連接焊盤部的焊錫球77。在與散熱層73的中央部相對應(yīng)部分的外涂層膜75上，設(shè)置有開口部78。因此，通過此開口部78使散熱層73的中央部露出在外面。
實施形態(tài)5圖19中圖示出的實施形態(tài)5，相對于圖17中示出的實施形態(tài)3，具有下面所示的不同點。
第1不同點是在散熱層23上也設(shè)置有焊球80。此情況下，外涂層膜25形成在除尺寸適于形成散熱用焊球80的開口部以外的部位上，即也覆蓋散熱層23。雖未圖示，但散熱用的焊球80能夠與電路基板的散熱路徑或外部散熱板相結(jié)合，所以能夠進(jìn)一步提高散熱性。第2不同點是在基板1的下表面上設(shè)置有外涂層膜81。外涂層膜81具有露出散熱層52的開口部83。作為此實施形態(tài)的變化例，也可在散熱層52上設(shè)置散熱用焊錫球。即，可以從僅在散熱層23上設(shè)置散熱用的焊錫球、僅在散熱層52上設(shè)置散熱用的焊錫球、在散熱層23上和散熱層52上的雙方都設(shè)置散熱用的焊錫球等狀態(tài)中任意選擇。
實施形態(tài)6圖20中示出的實施形態(tài)6為表示，并不是在上層布線側(cè)上而是在整個半導(dǎo)體構(gòu)成體2的底面?zhèn)仍O(shè)置有焊錫球的一個例子。下面，說明此實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)。
在上層絕緣膜18的上表面中央部以實地(ベタ)狀設(shè)置有由銅等構(gòu)成的散熱用上層基底金屬層22。在散熱用上層基底金屬層22的整個上表面上，設(shè)置有由銅構(gòu)成的上層散熱層23。通過上層絕緣膜18的開口部21，含散熱用上層基底金屬層22的上層散熱層23與所有的散熱用柱狀電極15的上表面相連接。
在含上層布線20和上層散熱層23的上層絕緣膜18的上表面上，設(shè)置有由阻焊劑等構(gòu)成的上層外涂層膜25。在與上層散熱層23的中央部相對應(yīng)部分的上層外涂層膜25上，設(shè)置有開口部28。因此，通過此開口部28使上層散熱層23的中央部露出在外面。
在基板1的中央部，設(shè)置有多個開口部54。在除了基板1的下表面的中央部之外的區(qū)域，設(shè)置有由銅等構(gòu)成下層基底金屬層86。在下層基底金屬層86的整個下表面上，設(shè)置有下層布線87。在基板1的下表面中央部以實地(ベタ)狀設(shè)置有由銅等構(gòu)成的散熱用下層基底金屬層51。在散熱用下層基底金屬層51的整個下表面上，設(shè)置有下層散熱層52。通過基板1的開口部54，含散熱用下層基底金屬層51的下層散熱層52與內(nèi)部散熱層55進(jìn)行連接。
在含下層布線87和下層散熱層52的基板1的下表面上，設(shè)置有由阻焊劑等構(gòu)成的下層外涂層膜89。在與下層布線87的連接焊盤部相對應(yīng)部分的下層外涂層膜89上，設(shè)置有開口部88。此外，在與下層散熱層52的規(guī)定的多個位置相對應(yīng)部分的下層外涂層膜89上，設(shè)置有開口部94。
在開口部88內(nèi)及其下方，設(shè)置有與下層布線87的連接焊盤部連接的作為外部連接用電極的焊錫球90。在開口部94內(nèi)及其下方，設(shè)置有連接于下層散熱層52的散熱用焊錫91。在除了下層外涂層膜89下的中央部之外的區(qū)域以矩陣狀設(shè)置有多個焊錫球90。多個散熱用焊錫球91以矩陣狀設(shè)置在下層外涂層膜89下的中央部。
在上層絕緣膜18、絕緣層17和基板1的規(guī)定的多個位置設(shè)置有貫通孔84。貫通孔84的內(nèi)壁面設(shè)置有由由銅等構(gòu)成的基底金屬層85a和銅層85b所構(gòu)成的上下導(dǎo)通部85。上下導(dǎo)通部85的上部連接于上層布線20。上下導(dǎo)通部85的下部連接于下層布線87。在上下導(dǎo)通部85內(nèi)填充有由阻焊劑等構(gòu)成的填充材料86。
在此，作為外部連接用電極的焊錫球90，通過下層布線87、上下導(dǎo)通部85和上層布線23，連接于作為半導(dǎo)體構(gòu)成體3的外部連接用電極的柱狀電極14。散熱用焊錫球91，通過下層散熱層52(包含散熱用下層基底金屬層51)、內(nèi)部散熱層55和粘接層3，熱連接于半導(dǎo)體構(gòu)成體2的硅基板4的下表面。
如此，在本實施形態(tài)中，因為能以面朝上方式焊接半導(dǎo)體構(gòu)成體2，所以能夠降低因與所連接的電路基板的線膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的應(yīng)力影響。此外，也可適用于在上表面?zhèn)染哂袛z像元件的光敏器件的接合。
再有，也能夠在上層布線側(cè)設(shè)置焊錫球。此情況下，能夠形成為層疊多層這種半導(dǎo)體裝置而成的結(jié)構(gòu)。
進(jìn)而，在上述各實施形態(tài)中，半導(dǎo)體構(gòu)成體2中作為外部連接用電極具有設(shè)置在布線11的連接焊盤部的柱狀電極14，但并不限定于此。例如，半導(dǎo)體構(gòu)成體2中可以具備具有作為外部連接用電極的連接焊盤部的布線11，此外，還可以具有作為外部連接用電極的連接焊盤5，而且也可以作為外部連接用電極具有設(shè)置在連接焊盤5上的柱狀電極。并且，在上述實施形態(tài)中，基板1為單片構(gòu)件，此基板5也可為將絕緣膜和布線交替層疊的多層印刷電路板。但是，在此基板5上形成散熱層的情況下，優(yōu)選在最下層的絕緣層的下表面形成散熱層，并至少使其一部分暴露到外部。此外，在基板5的下表面形成散熱層的情況下，也可暴露散熱層并用外涂層膜覆蓋基板的下表面。
根據(jù)本發(fā)明，即使具有半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體構(gòu)成體的下表面、側(cè)表面和上表面被基板、絕緣層和上層絕緣膜所覆蓋，由于使連接半導(dǎo)體構(gòu)成體的散熱層暴露到外部，因此也能夠改善散熱性。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括基板(1)；設(shè)置在所述基板(1)上且具有半導(dǎo)體基板(4)和設(shè)置在該半導(dǎo)體基板(4)上的多個外部連接用電極(14)的半導(dǎo)體構(gòu)成體(2)；設(shè)置在所述半導(dǎo)體構(gòu)成體(2)四周的所述基板(1)上的絕緣層(17)；覆蓋所述半導(dǎo)體構(gòu)成體(2)和所述絕緣層(17)的至少一層上層絕緣膜(18)；設(shè)置在所述上層絕緣層(18)上并與所述半導(dǎo)體構(gòu)成體(2)的外部連接用電極(14)連接的、具有連接焊盤部的至少一層上層布線(20、70)；以及至少形成在所述任一上層絕緣膜(18、61、68)的上表面和基板(1)的下表面中的一個表面上且與所述半導(dǎo)體構(gòu)成體(2)連接的散熱層(23、52、66、73)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體構(gòu)成體(2)具有作為所述外部連接用電極的柱狀電極(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體構(gòu)成體(2)具有散熱用柱狀電極(15)，且所述散熱層(23)與所述散熱用柱狀電極(15)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述最上層的上層絕緣膜上和所述散熱層(23)上形成有具有開口部(28、78)的外涂層膜(25、75)，通過所述開口部(28、78)露出所述散熱層(23)的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，采用與所述上層布線(20、70)相同的材料形成所述散熱層(23)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述散熱層(52)被設(shè)置在所述基板(1)的下表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，通過設(shè)置在所述基板(1)的貫通孔(54)，所述散熱層(52)與設(shè)置在所述基板(1)和所述半導(dǎo)體構(gòu)成體(2)的半導(dǎo)體基板(4)之間的中繼散熱層(53)相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述中繼散熱層(53)由層疊在所述基板(1)上的金屬箔構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，采用與上層布線(20、70)相同的材料形成所述散熱層(23、73)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述最上層的上層布線(20、70)的連接焊盤部上設(shè)置有焊錫球(27、77)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述散熱層(23、52)上設(shè)置有焊錫球(80、91)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有形成在所述基板(1)的下表面?zhèn)鹊南聦硬季€(87)、及連接所述上層布線(20)和所述下層布線(87)的上下導(dǎo)通材料(85)。
13.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括具有多個連接焊盤(5)的半導(dǎo)體基板(4)；形成在所述半導(dǎo)體基板(4)上并具有露出所述各連接焊盤(5)的開口部(9)的保護膜(8)；形成在所述保護膜(8)上并與所述連接焊盤(5)電連接的柱狀電極(14)；形成在所述保護膜(8)上的散熱用柱狀電極(15)；設(shè)置在所述柱狀電極(14)和所述散熱用柱狀電極(15)之間的密封膜(16)；與所述散熱用柱狀電極(15)相連接并且覆蓋所述散熱用柱狀電極(15)之間的散熱層(23)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有覆蓋所述柱狀電極(14)、所述散熱用柱狀電極(15)和所述密封膜(16)的絕緣膜(18)，且所述散熱層(23)形成在所述絕緣膜(18)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述絕緣膜(18)具有露出所述柱狀電極(14)的上表面的開口部(21)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述絕緣膜(18)上形成有通過所述開口部(21)與所述柱狀電極(14)相連接的布線(20)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，用相同的材料形成所述散熱層(23)和所述布線(20)。
18.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括具有半導(dǎo)體基板(4)及設(shè)置在該半導(dǎo)體基板(4)上的多個外部連接用電極(14)和散熱用電極(15)的半導(dǎo)體構(gòu)成體(2)；與所述半導(dǎo)體構(gòu)成體(2)的外部連接用電極(14)相連接設(shè)置的上層布線(20、63、70)；用與所述上層布線(20、70)相同的材料形成的散熱層(23、66、73)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述散熱層(23、66、73)的厚度與所述上層布線(20、63、70)相同。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置，其中利用由樹脂等形成的基板(1)、絕緣層(17)和第1、第2上層絕緣膜(17、18)覆蓋具有硅基板(4)、柱狀電極(14)和散熱用柱狀電極(15)的半導(dǎo)體構(gòu)成體(2)的下表面、側(cè)表面及上表面。還有，通過第2上層絕緣膜(25)的開口部(28)使連接于半導(dǎo)體構(gòu)成體(2)的散熱用柱狀電極(15)(包含散熱用再布線(13)和散熱用基底金屬層(12))的散熱層(23)(包含散熱用基底金屬層(22))露出到外部。由此能夠改善散熱性。根據(jù)本發(fā)明可以提供一種被絕緣材料覆蓋整個表面的半導(dǎo)體裝置，其散熱性良好。
文檔編號H01L23/31GK1619787SQ20041010473
公開日2005年5月25日 申請日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
發(fā)明者脅坂伸治, 定別當(dāng)?？?申請人:卡西歐計算機株式會社