半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供即使在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。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置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。
本专利技术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。
技术介绍
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。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。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。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。
技术实现思路
本专利技术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。根据本专利技术的一个实施方式，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。附图说明图1是示意地表示第一实施方式的半导体装置的构成的图，（a）是俯视图，（b）是（a）的A-A剖视图。图2是表示进行模拟的结果的图，（a）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。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。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。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。图3-4是表示焊料球变形的状态的半导体装置的图。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。附图标记说明：1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，本专利技术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。第一实施方式图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（a）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1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1的表面露出地埋入半导体芯片1的第一树脂2；在处于与该半导体芯片1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1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。而且，在半导体芯片1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1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1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。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1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。表1比较例本实施方式第一树脂弹性率0.1GPa0.5～5GPa第一树脂热膨胀系数173ppm30～150ppm第二及第三树脂弹性率0.1GPa0.5～5GPa另一方面，比较例使用表1的左侧所示的材料。即、使第一树脂2的弹性率为0.1GPa，使热膨胀系数为173ppm，使第二及第三树脂层32、42的弹性率为0.1GPa。在对该以往的半导体装置进行TCT的情况下，因再布线层的变形或裂纹的产生而发生了裂开不良。此外，在为了在TCT中形成再布线层而使用的作为绝缘树脂的第二及第三树脂层32、42产生裂纹，裂纹随着TCT的循环增加而扩展。再有，在半导体芯片1和形成于外侧的第一树脂（模铸树脂）2之间横跨地配置有焊料球52的情况下，在TCT中在焊料球52产生应力而破裂。此外，在构成封装的第一树脂2内的半导体芯片1的厚度增大时进行TCT之际，存在在封装角部的焊料球5c（参照图1（a））产生的歪斜增加而破裂的情况。其次，图2（a）表示进行作用于Cu再布线（RDL）的应力的模拟的结果。竖轴表示与Cu破裂的应力相对的相对值。La表示相对值为1的线。在相对值超过1时（区域RNG），意味着Cu破裂。在相对值为1以下的区域（区域ROK），Cu不破裂。S表示比较例（现状）的情况。在横轴描绘了第一树脂的热膨胀系数，且描绘了改变第一树脂的弹性率的情况。在比Cu破裂的应力小时，需本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
2013.03.14 JP 051947/20131.一种半导体装置，具有：半导体芯片；第一树脂，其以所述半导体芯片的一个表面露出的方式将所述半导体芯片埋入；第二树脂，其在位于与所述半导体芯片的所述一个表面同一面上的所述第一树脂的面上形成；再布线层，其包括：形成于所述第二树脂上且与所述半导体芯片电连接的布线层和覆盖所述布线层的第三树脂；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，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/金属板厚度为4以下。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述外部连接端子是焊料球。3.一种半导体装置，具有：半导体芯片；第一树脂，其以所述半导体芯片的一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：本间庄一，松浦永悟，志摩真也，向田秀子，青木秀夫，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP