半導体チップおよび半導体パッケージ
【課題】複数の電極パッド間の短絡を確実に防止することができ、従来に比べて信頼性の高い半導体チップおよびそれを備える半導体パッケージを提供すること。
【解決手段】半導体基板１１と、半導体基板１１上に形成された層間絶縁膜１２と、層間絶縁膜１２上に形成された複数の電極パッド９と、層間絶縁膜１２上に形成されたポリイミドからなる表面保護膜１４であって、各電極パッド９を露出させるパッド開口２２が形成された表面保護膜１４とを含む半導体パッケージ１において、表面保護膜１４において隣り合う電極パッド９の間に、当該隣り合う電極パッド９が同一のポリイミドに接しないように、表面保護膜１４を選択的に除去したスリット開口２３を形成する。
【解決手段】半導体基板１１と、半導体基板１１上に形成された層間絶縁膜１２と、層間絶縁膜１２上に形成された複数の電極パッド９と、層間絶縁膜１２上に形成されたポリイミドからなる表面保護膜１４であって、各電極パッド９を露出させるパッド開口２２が形成された表面保護膜１４とを含む半導体パッケージ１において、表面保護膜１４において隣り合う電極パッド９の間に、当該隣り合う電極パッド９が同一のポリイミドに接しないように、表面保護膜１４を選択的に除去したスリット開口２３を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリイミドからなる表面保護膜を備える半導体チップおよび当該半導体チップを備える半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、耐熱性、機械強度、化学安定性および絶縁性に優れるポリイミド膜が最上層保護膜として形成された半導体チップ、および当該半導体チップを備える半導体装置が知られている。
たとえば、特許文献１の半導体装置は、複数のボンディングパッドが表面に形成された下段側半導体チップと、下段側半導体チップの表面に形成され、ボンディングパッドを露出させる開口部が形成されたポリイミド膜と、下段側半導体チップ上にマイクロバンプを介して積層された上段側半導体チップと、下段側半導体チップと上段側半導体チップのギャップに充填されたアンダーフィル樹脂と、アンダーフィル樹脂の流出を防止するために下段側半導体チップの表面に形成されたＡｇ等からなるダムと、下段側半導体チップが接続された配線基板と、配線基板の接続パッドと下段側半導体チップのボンディングパッドとを接続するボンディングワイヤと、下段側半導体チップ、上段側半導体チップおよびボンディングワイヤを封止するモールド樹脂と、配線基板の裏面に形成された外部接続端子とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７１３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の半導体装置では、半導体チップをモールド樹脂で封入したときに、モールド樹脂あるいはポリイミド膜自身の応力等により、ポリイミド膜と下段側半導体チップとの間にすき間が発生する場合がある。このすき間に水分が侵入すると、たとえばダム中のＡｇが、水分と反応してマイグレーションを起こし、ポリイミド膜中の微小な空孔に水分と共に吸い込まれる。すると、ポリイミド膜におけるＡｇが吸い込まれた部分が導電性を示すため、当該導電性部分により隣り合うボンディングパッド間が短絡され、場合によっては、半導体装置が不動作になるおそれがある。このような問題は、半導体チップのダイボンディング用接合材として用いられるＡｇペーストによっても引き起こされるおそれがある。
【０００５】
対策として従来は、熱等を加えてポリイミド膜とチップ（基板や絶縁膜）との密着性を高めることにより対応していたが、かかる対策では、近年のように、パッケージの小型化・薄型化に伴ってモールド樹脂による応力が増加している半導体装置に対しては、十分な効果を得ることが困難になっている。
そこで、本発明の目的は、複数の電極パッド間の短絡を確実に防止することができ、従来に比べて信頼性の高い半導体チップおよびそれを備える半導体パッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体チップは、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された下層絶縁膜と、前記下層絶縁膜上に形成された複数の電極パッドと、前記下層絶縁膜上に形成されたポリイミドからなる表面保護膜であって、各前記電極パッドを露出させるパッド開口が形成された表面保護膜とを含み、前記表面保護膜において隣り合う前記電極パッドの間には、当該隣り合う前記電極パッドが同一のポリイミドに接しないように、前記表面保護膜を選択的に除去した除去領域が形成されている（請求項１）。
【０００７】
この構成によれば、互いに隣り合う電極パッドの一方に接するポリイミドと、他方に接するポリイミドとが除去領域により物理的に切り離されているので、表面保護膜（ポリイミド）中にＡｇが拡散して、膜の一部が導電性を示しても、電極パッド間の短絡を確実に防ぐことができる。その結果、従来に比べて信頼性の高い半導体チップを実現することができる。
【０００８】
また、本発明の半導体チップでは、前記除去領域が、各前記電極パッドを取り囲むように環状に形成され、前記表面保護膜は、当該環状の除去領域および前記パッド開口により区画された環状のパッド保護部を含むことが好ましい（請求項２）。
この構成によれば、パッド保護部の周辺のポリイミドがＡｇの拡散により導電性を示しても、各パッド保護部が当該周辺のポリイミドから物理的に独立しているので（隔てられているので）、パッド保護部の絶縁性を維持することができる。そのため、各電極パッドの周囲の絶縁性を維持することができる。
【０００９】
また、本発明の半導体チップでは、前記除去領域は、前記表面保護膜を一定の幅で溝状に除去したスリット開口を含むことが好ましく（請求項３）、前記スリット開口の幅は、１５μｍ〜５０μｍであることが好ましい（請求項４）。
この構成によれば、半導体チップを樹脂パッケージで封止する際、モールド樹脂をスリット開口の中に入り込ませて、スリット開口をモールド樹脂で満たすことができる。また、フォトリソグラフィ技術を用いて表面保護膜にスリット開口を形成する場合には、表面保護膜の露光・現像を良好に行うことできる。
【００１０】
また、本発明の半導体チップでは、前記表面保護膜は、前記電極パッドの周縁部を被覆するように形成されていることが好ましい（請求項５）。
この構成によれば、表面保護膜と下層絶縁膜との間に電極パッドを挟むことができるので、下層絶縁膜に対する電極パッドの密着性を向上させることができる。そのため、たとえば電極パッドにボンディングワイヤを接合する際に、電極パッドが下層絶縁膜から剥がれることを防止することができる。
【００１１】
また、前記下層絶縁膜が、前記半導体基板上に順に積層された複数の層間絶縁膜を含む場合、本発明の半導体チップは、各前記層間絶縁膜上に形成され、前記電極パッドに電気的に接続された配線層を含んでいてもよい（請求項６）。
また、本発明の半導体チップでは、前記下層絶縁膜は、ＳｉＯ２またはＳｉＮからなっていてもよい（請求項７）。
【００１２】
本発明の半導体パッケージは、アイランドと、前記アイランドに、前記電極パッドが上方に向く姿勢でマウントされた本発明の半導体チップと、前記アイランドと前記半導体チップとの間に挟まれた、Ａｇを含む接合材と、前記電極パッドに接続されたボンディングワイヤと、前記半導体チップおよび前記ボンディングワイヤを封止する樹脂パッケージとを含む（請求項８）。
【００１３】
この構成によれば、本発明の半導体チップが搭載されているので、表面保護膜（ポリイミド）中に接合材のＡｇが拡散して、膜の一部が導電性を示しても、電極パッド間の短絡を確実に防ぐことができる。その結果、従来に比べて信頼性の高い半導体パッケージを実現することができる。
また、本発明の半導体パッケージでは、前記樹脂パッケージは、前記表面保護膜の前記除去領域に入り込んでいることが好ましい（請求項９）。
【００１４】
この構成によれば、互いに隣り合う電極パッドの一方に接するポリイミドと、他方に接するポリイミドとが除去領域により物理的に切り離されていることに加え、除去領域に樹脂パッケージが入り込んでいるので、ポリイミド間の絶縁性を一層向上させることができる。
また、本発明の半導体チップでは、前記接合材は、Ａｇペーストを含んでいてもよい（請求項１０）。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの模式的な平面図である。
【図２】図２は、図１の半導体パッケージの模式的な断面図であって、図１のII−II切断面での断面を示している。
【図３】図３は、図１の半導体装置の拡大平面図であって、図１の破線IIIで囲まれた部分を示している。
【図４】図４は、図１の半導体装置の拡大断面図であって、図３のIV−IV切断面での断面を示している。
【図５Ａ】図５Ａは、図３および図４の半導体装置の製造工程の一部を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの次の工程を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ｂの次の工程を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図５Ｃの次の工程を示す図である。
【図６】図６は、表面保護膜の除去領域の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１の模式的な平面図である。図２は、図１の半導体パッケージ１の模式的な断面図であって、図１のII−II切断面での断面を示している。なお、図１では、樹脂パッケージ４およびボンディングワイヤ１０を省略した状態を表わしている。
【００１７】
半導体パッケージ１は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）が採用された半導体装置であり、樹脂製のインタポーザ２と、半導体チップ３と、樹脂パッケージ４とを含む。
インタポーザ２の上面には、アイランド５および複数の内部端子６が設けられている。複数の内部端子６は、インタポーザ２の中央部に配置されたアイランド５を取り囲むように、インタポーザ２の周縁に沿って互いに等間隔で配列されている。半導体チップ３は、アイランド５上に形成されたＡｇペーストからなる接合材７を用いて、アイランド５に接合されている。
【００１８】
一方、インタポーザ２の下面には、実装基板（プリント配線板）上のランド（図示せず）との電気接続のための複数のボール状の外部端子８が整列して配置されている。そして、インタポーザ２の内部端子６と外部端子８とは、インタポーザ２の上下面間を貫通するスルーホール（図示せず）内に設けられた金属を介して電気的に接続されている。
半導体チップ３の上面（アイランド５と対向する面（裏面）とは反対側の面）には、複数の電極パッド９が設けられている。複数の電極パッド９は、半導体チップ３の互いに対向する１対の周縁それぞれに沿って、互いに等間隔で配列されている。なお、この電極パッド９および上記した内部端子６の数は、図１で表した数に限らず、用途に応じて適宜変更することができる。そして、各電極パッド９は、ボンディングワイヤ１０を用いてインタポーザ２の内部端子６に電気的に接続されている。
【００１９】
樹脂パッケージ４は、インタポーザ２の上面上に設けられた半導体チップ３、ボンディングワイヤ１０、アイランド５および内部端子６が露出しないように、これらを一括して被覆（封止）している。
次に、半導体パッケージ１のさらに具体的な構造について説明する。
図３は、図１の半導体パッケージ１の拡大平面図であって、図１の破線IIIで囲まれた部分を示している。図４は、図１の半導体パッケージ１の拡大断面図であって、図３のIV−IV切断面での断面を示している。
【００２０】
半導体チップ３は、シリコンからなる半導体基板１１と、下層絶縁膜としての複数の層間絶縁膜１２と、配線層としての複数のメタル配線１３と、電極パッド９と、表面保護膜１４とを含む。
半導体基板１１には、その表面１５に回路を構成するトランジスタ（たとえばＣＭＯＳトランジスタ）、ダイオード、抵抗、キャパシタなどの複数の半導体素子が形成されている。つまり、半導体基板１１では、この表面１５が素子形成面であり、この素子形成面１５に層間絶縁膜１２が積層されている。
【００２１】
層間絶縁膜１２は、半導体基板１１の表面１５から順に積層された第１層間絶縁膜１６および第２層間絶縁膜１７を含む。第１層間絶縁膜１６と第２層間絶縁膜１７との界面からなる層に、複数のメタル配線１３が配置されている。層間絶縁膜１２は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等の絶縁物からなり、メタル配線１３は、アルミニウム等の導電物からなる。なお、層間絶縁膜１２の積層数は、この実施形態では２層となっているが、これに限るものではなく、たとえば、３層、４層およびそれ以上であってもよい。その場合、層間絶縁膜１２の各界面にメタル配線１３を設けることにより、メタル配線１３を複数の配線層としてもよい。
【００２２】
最上層の第２層間絶縁膜１７には、最上層のメタル配線１３と厚さ方向に対向する部分にコンタクトホール１８が形成されている。コンタクトホール１８は、開口端ほど開口面積が大きくなるようなテーパ形状に形成されている。
電極パッド９は、アルミニウムや金等の導電物からなり、平面視四角形状をしている。電極パッド９は、コンタクトホール１８に埋設された下端部１９と、第２層間絶縁膜１７から上方に突出した上端部２０とを含み、下端部１９がコンタクトホール１８内でメタル配線１３に接続されている。また、電極パッド９の上端部２０は、コンタクトホール１８の開口端から横方向（半導体基板１１の表面１５に沿う方向）に一様に引き出された周縁部としての引き出し部２１をさらに含む。これにより、電極パッド９は、平面視でコンタクトホール１８の開口径（たとえば、開口端の径）よりも大きなサイズで形成されている。また、電極パッド９の厚さ（第２層間絶縁膜１７からの突出量）は、たとえば、２μｍ〜４μｍ程度である。
【００２３】
表面保護膜１４は、ポリイミドからなり、電極パッド９を覆うように第２層間絶縁膜１７上に形成されている。表面保護膜１４には、表面保護膜１４のポリイミドを選択的に除去したパッド開口２２および除去領域としてのスリット開口２３が形成されている。
パッド開口２２は、複数の電極パッド９が１つずつ露出するように、各電極パッド９と厚さ方向に対向する部分に形成されている。パッド開口２２は、開口端ほど開口面積が大きくなるようなテーパ形状に形成されており、その下端（開口端の反対側端部）が、電極パッド９の外周に対して横方向に内側に後退した位置で区画されている。
【００２４】
これにより、表面保護膜１４は、電極パッド９において、その外周からパッド開口２２の下端までの間の部分（この実施形態では、引き出し部２１）を上側から被覆するオーバーラップ部２４を有している。オーバーラップ部２４に重なる引き出し部２１は、当該オーバーラップ部２４（上側）および第２層間絶縁膜１７（下側）によって上下両方向から挟まれることになる。
【００２５】
そして、ボンディングワイヤ１０は、電極パッド９においてパッド開口２２から露出した部分に接合されている。
スリット開口２３は、各電極パッド９を取り囲むように環状（この実施形態では、四角環状）に形成されていて、１５μｍ〜５０μｍの一定幅Ｗ１を有している。これにより、表面保護膜１４は、環状のスリット開口２３およびパッド開口２２により区画された環状のパッド保護部２５を有している。各パッド保護部２５は、スリット開口２３により表面保護膜１４の他の部分（フィールド部２６）および他のパッド保護部２５のポリイミドから物理的に完全に隔てられている。
【００２６】
さらにこの実施形態では、スリット開口２３は、各電極パッド９に接するポリイミド（パッド保護部２５）が半導体チップ３のエッジ２７に接しないように、半導体チップ３のエッジ２７（側面）から間隔を隔てるように形成されている。
また、スリット開口２３は、樹脂パッケージ４のモールド樹脂が入り込むことにより、当該モールド樹脂で満たされている。
【００２７】
図５Ａ〜図５Ｄは、図３および図４の半導体パッケージ１の製造工程の一部を工程順に示す図である。
まず、図５Ａに示すように、半導体基板１１の表面１５に半導体素子が作りこまれ、その後、ＣＶＤ法により第１層間絶縁膜１６を形成する。次に、第１層間絶縁膜１６上にアルミニウム膜をスパッタし、露光およびエッチングを行うことにより、メタル配線１３を形成する。メタル配線１３の形成後、ＣＶＤ法により第２層間絶縁膜１７を形成し、露光およびエッチングを行うことにより、コンタクトホール１８を形成する。
【００２８】
次の工程は、図５Ｂに示すように、電極パッド９の形成である。電極パッド９の形成は、たとえば、電極パッド９がアルミパッド（Ａｌパッド）である場合には、第２層間絶縁膜１７上にアルミニウム膜をスパッタし、露光およびエッチングを行うことにより形成する。
一方、電極パッド９が金パッド（Ａｕパッド）である場合には、コンタクトホール１８内および第２層間絶縁膜１７上にシード膜を形成し、露光およびエッチングを行う。そして、エッチングによりパターニングされたシード膜から金をめっき成長させることにより形成する。
【００２９】
次に、図５Ｃに示すように、たとえば、スピンコーティング等の塗布方法により、電極パッド９が完全に隠れるように、ポリイミド膜２８を半導体基板１１の全面に塗布する。
次に、図５Ｄに示すように、ポリイミド膜２８を露光・現像することにより、パッド開口２２とスリット開口２３を同時に形成する。以上の工程を経て、図３および図４の半導体パッケージ１が得られる。
【００３０】
以上のように、この実施形態によれば、スリット開口２３により、互いに隣り合う電極パッド９の一方に接するポリイミドと、他方に接するポリイミドとが除去領域により物理的に切り離されているので、表面保護膜１４（ポリイミド）中に、たとえば接合材７（Ａｇペースト）の一部が拡散して、表面保護膜１４の一部（たとえばフィールド部２６）が導電性を示しても、電極パッド９間の短絡を確実に防ぐことができる。その結果、従来に比べて信頼性の高い半導体チップ３を実現することができる。
【００３１】
しかも、この実施形態では、電極パッド９に接する各パッド保護部２５が完全に独立して形成されているので、パッド保護部２５の周辺のポリイミドがＡｇの拡散により導電性を示しても、パッド保護部２５の絶縁性を維持することができる。そのため、各電極パッド９の周囲の絶縁性を維持することができる。
また、電極パッド９の一部（引き出し部２１）が、オーバーラップ部２４（上側）および第２層間絶縁膜１７（下側）によって上下両方向から挟まれて固定されているので、層間絶縁膜１２に対する電極パッド９の密着性を向上させることができる。そのため、電極パッド９にボンディングワイヤ１０を接合する際に、電極パッド９が層間絶縁膜１２から剥がれることを防止することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、互いに隣り合う電極パッド９の一方に接するポリイミドと、他方に接するポリイミドとが除去領域により物理的に切り離すための開口（除去領域）は、スリットである必要はなく、このような効果を達成できる形状であれば特に限定されない。
また、表面保護膜１４の除去領域は、たとえば、図６のスリット開口２９のように、電極パッド９を取り囲むが、それぞれ半導体チップ３のエッジ２７に位置する一端および他端を有するライン状に形成されていてもよい。
【００３３】
また、たとえば、前述の実施形態では、ＢＧＡが採用された半導体パッケージ１を取り上げたが、本発明は、ボール状の外部端子８に代えて、薄板状の外部端子８が整列した、いわゆるＬＧＡ（Land Grid Array）が採用された半導体パッケージに適用されてもよい。
また、ＢＧＡやＬＧＡなどのように、インタポーザ２を備えるパッケージに限らず、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package）やＳＯＮ（Small Outlined Non-leaded Package）など、リードフレームを備えるパッケージが採用された半導体パッケージに適用されてもよい。
【００３４】
さらには、それらの表面実装型パッケージに限らず、実装基板に形成されたスルーホールに半導体パッケージのリードを挿入して、半導体パッケージの実装基板への実装が達成されるタイプのパッケージ（リード挿入実装型パッケージ）が採用された半導体パッケージに適用されてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 半導体パッケージ
２ インタポーザ
３ 半導体チップ
４ 樹脂パッケージ
５ アイランド
６ 内部端子
７ 接合材
８ 外部端子
９ 電極パッド
１０ ボンディングワイヤ
１１ 半導体基板
１２ 層間絶縁膜
１３ メタル配線
１４ 表面保護膜
１５ （半導体基板の）表面
１６ 第１層間絶縁膜
１７ 第２層間絶縁膜
１８ コンタクトホール
１９ （電極パッドの）下端部
２０ （電極パッドの）上端部
２１ （電極パッドの）引き出し部
２２ パッド開口
２３ スリット開口
２４ （表面保護膜の）オーバーラップ部
２５ （表面保護膜の）パッド保護部
２６ （表面保護膜の）フィールド部
２７ （半導体チップの）エッジ
２８ ポリイミド膜
２９ スリット開口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリイミドからなる表面保護膜を備える半導体チップおよび当該半導体チップを備える半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、耐熱性、機械強度、化学安定性および絶縁性に優れるポリイミド膜が最上層保護膜として形成された半導体チップ、および当該半導体チップを備える半導体装置が知られている。
たとえば、特許文献１の半導体装置は、複数のボンディングパッドが表面に形成された下段側半導体チップと、下段側半導体チップの表面に形成され、ボンディングパッドを露出させる開口部が形成されたポリイミド膜と、下段側半導体チップ上にマイクロバンプを介して積層された上段側半導体チップと、下段側半導体チップと上段側半導体チップのギャップに充填されたアンダーフィル樹脂と、アンダーフィル樹脂の流出を防止するために下段側半導体チップの表面に形成されたＡｇ等からなるダムと、下段側半導体チップが接続された配線基板と、配線基板の接続パッドと下段側半導体チップのボンディングパッドとを接続するボンディングワイヤと、下段側半導体チップ、上段側半導体チップおよびボンディングワイヤを封止するモールド樹脂と、配線基板の裏面に形成された外部接続端子とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７１３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の半導体装置では、半導体チップをモールド樹脂で封入したときに、モールド樹脂あるいはポリイミド膜自身の応力等により、ポリイミド膜と下段側半導体チップとの間にすき間が発生する場合がある。このすき間に水分が侵入すると、たとえばダム中のＡｇが、水分と反応してマイグレーションを起こし、ポリイミド膜中の微小な空孔に水分と共に吸い込まれる。すると、ポリイミド膜におけるＡｇが吸い込まれた部分が導電性を示すため、当該導電性部分により隣り合うボンディングパッド間が短絡され、場合によっては、半導体装置が不動作になるおそれがある。このような問題は、半導体チップのダイボンディング用接合材として用いられるＡｇペーストによっても引き起こされるおそれがある。
【０００５】
対策として従来は、熱等を加えてポリイミド膜とチップ（基板や絶縁膜）との密着性を高めることにより対応していたが、かかる対策では、近年のように、パッケージの小型化・薄型化に伴ってモールド樹脂による応力が増加している半導体装置に対しては、十分な効果を得ることが困難になっている。
そこで、本発明の目的は、複数の電極パッド間の短絡を確実に防止することができ、従来に比べて信頼性の高い半導体チップおよびそれを備える半導体パッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体チップは、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された下層絶縁膜と、前記下層絶縁膜上に形成された複数の電極パッドと、前記下層絶縁膜上に形成されたポリイミドからなる表面保護膜であって、各前記電極パッドを露出させるパッド開口が形成された表面保護膜とを含み、前記表面保護膜において隣り合う前記電極パッドの間には、当該隣り合う前記電極パッドが同一のポリイミドに接しないように、前記表面保護膜を選択的に除去した除去領域が形成されている（請求項１）。
【０００７】
この構成によれば、互いに隣り合う電極パッドの一方に接するポリイミドと、他方に接するポリイミドとが除去領域により物理的に切り離されているので、表面保護膜（ポリイミド）中にＡｇが拡散して、膜の一部が導電性を示しても、電極パッド間の短絡を確実に防ぐことができる。その結果、従来に比べて信頼性の高い半導体チップを実現することができる。
【０００８】
また、本発明の半導体チップでは、前記除去領域が、各前記電極パッドを取り囲むように環状に形成され、前記表面保護膜は、当該環状の除去領域および前記パッド開口により区画された環状のパッド保護部を含むことが好ましい（請求項２）。
この構成によれば、パッド保護部の周辺のポリイミドがＡｇの拡散により導電性を示しても、各パッド保護部が当該周辺のポリイミドから物理的に独立しているので（隔てられているので）、パッド保護部の絶縁性を維持することができる。そのため、各電極パッドの周囲の絶縁性を維持することができる。
【０００９】
また、本発明の半導体チップでは、前記除去領域は、前記表面保護膜を一定の幅で溝状に除去したスリット開口を含むことが好ましく（請求項３）、前記スリット開口の幅は、１５μｍ〜５０μｍであることが好ましい（請求項４）。
この構成によれば、半導体チップを樹脂パッケージで封止する際、モールド樹脂をスリット開口の中に入り込ませて、スリット開口をモールド樹脂で満たすことができる。また、フォトリソグラフィ技術を用いて表面保護膜にスリット開口を形成する場合には、表面保護膜の露光・現像を良好に行うことできる。
【００１０】
また、本発明の半導体チップでは、前記表面保護膜は、前記電極パッドの周縁部を被覆するように形成されていることが好ましい（請求項５）。
この構成によれば、表面保護膜と下層絶縁膜との間に電極パッドを挟むことができるので、下層絶縁膜に対する電極パッドの密着性を向上させることができる。そのため、たとえば電極パッドにボンディングワイヤを接合する際に、電極パッドが下層絶縁膜から剥がれることを防止することができる。
【００１１】
また、前記下層絶縁膜が、前記半導体基板上に順に積層された複数の層間絶縁膜を含む場合、本発明の半導体チップは、各前記層間絶縁膜上に形成され、前記電極パッドに電気的に接続された配線層を含んでいてもよい（請求項６）。
また、本発明の半導体チップでは、前記下層絶縁膜は、ＳｉＯ２またはＳｉＮからなっていてもよい（請求項７）。
【００１２】
本発明の半導体パッケージは、アイランドと、前記アイランドに、前記電極パッドが上方に向く姿勢でマウントされた本発明の半導体チップと、前記アイランドと前記半導体チップとの間に挟まれた、Ａｇを含む接合材と、前記電極パッドに接続されたボンディングワイヤと、前記半導体チップおよび前記ボンディングワイヤを封止する樹脂パッケージとを含む（請求項８）。
【００１３】
この構成によれば、本発明の半導体チップが搭載されているので、表面保護膜（ポリイミド）中に接合材のＡｇが拡散して、膜の一部が導電性を示しても、電極パッド間の短絡を確実に防ぐことができる。その結果、従来に比べて信頼性の高い半導体パッケージを実現することができる。
また、本発明の半導体パッケージでは、前記樹脂パッケージは、前記表面保護膜の前記除去領域に入り込んでいることが好ましい（請求項９）。
【００１４】
この構成によれば、互いに隣り合う電極パッドの一方に接するポリイミドと、他方に接するポリイミドとが除去領域により物理的に切り離されていることに加え、除去領域に樹脂パッケージが入り込んでいるので、ポリイミド間の絶縁性を一層向上させることができる。
また、本発明の半導体チップでは、前記接合材は、Ａｇペーストを含んでいてもよい（請求項１０）。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの模式的な平面図である。
【図２】図２は、図１の半導体パッケージの模式的な断面図であって、図１のII−II切断面での断面を示している。
【図３】図３は、図１の半導体装置の拡大平面図であって、図１の破線IIIで囲まれた部分を示している。
【図４】図４は、図１の半導体装置の拡大断面図であって、図３のIV−IV切断面での断面を示している。
【図５Ａ】図５Ａは、図３および図４の半導体装置の製造工程の一部を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの次の工程を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ｂの次の工程を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図５Ｃの次の工程を示す図である。
【図６】図６は、表面保護膜の除去領域の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１の模式的な平面図である。図２は、図１の半導体パッケージ１の模式的な断面図であって、図１のII−II切断面での断面を示している。なお、図１では、樹脂パッケージ４およびボンディングワイヤ１０を省略した状態を表わしている。
【００１７】
半導体パッケージ１は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）が採用された半導体装置であり、樹脂製のインタポーザ２と、半導体チップ３と、樹脂パッケージ４とを含む。
インタポーザ２の上面には、アイランド５および複数の内部端子６が設けられている。複数の内部端子６は、インタポーザ２の中央部に配置されたアイランド５を取り囲むように、インタポーザ２の周縁に沿って互いに等間隔で配列されている。半導体チップ３は、アイランド５上に形成されたＡｇペーストからなる接合材７を用いて、アイランド５に接合されている。
【００１８】
一方、インタポーザ２の下面には、実装基板（プリント配線板）上のランド（図示せず）との電気接続のための複数のボール状の外部端子８が整列して配置されている。そして、インタポーザ２の内部端子６と外部端子８とは、インタポーザ２の上下面間を貫通するスルーホール（図示せず）内に設けられた金属を介して電気的に接続されている。
半導体チップ３の上面（アイランド５と対向する面（裏面）とは反対側の面）には、複数の電極パッド９が設けられている。複数の電極パッド９は、半導体チップ３の互いに対向する１対の周縁それぞれに沿って、互いに等間隔で配列されている。なお、この電極パッド９および上記した内部端子６の数は、図１で表した数に限らず、用途に応じて適宜変更することができる。そして、各電極パッド９は、ボンディングワイヤ１０を用いてインタポーザ２の内部端子６に電気的に接続されている。
【００１９】
樹脂パッケージ４は、インタポーザ２の上面上に設けられた半導体チップ３、ボンディングワイヤ１０、アイランド５および内部端子６が露出しないように、これらを一括して被覆（封止）している。
次に、半導体パッケージ１のさらに具体的な構造について説明する。
図３は、図１の半導体パッケージ１の拡大平面図であって、図１の破線IIIで囲まれた部分を示している。図４は、図１の半導体パッケージ１の拡大断面図であって、図３のIV−IV切断面での断面を示している。
【００２０】
半導体チップ３は、シリコンからなる半導体基板１１と、下層絶縁膜としての複数の層間絶縁膜１２と、配線層としての複数のメタル配線１３と、電極パッド９と、表面保護膜１４とを含む。
半導体基板１１には、その表面１５に回路を構成するトランジスタ（たとえばＣＭＯＳトランジスタ）、ダイオード、抵抗、キャパシタなどの複数の半導体素子が形成されている。つまり、半導体基板１１では、この表面１５が素子形成面であり、この素子形成面１５に層間絶縁膜１２が積層されている。
【００２１】
層間絶縁膜１２は、半導体基板１１の表面１５から順に積層された第１層間絶縁膜１６および第２層間絶縁膜１７を含む。第１層間絶縁膜１６と第２層間絶縁膜１７との界面からなる層に、複数のメタル配線１３が配置されている。層間絶縁膜１２は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等の絶縁物からなり、メタル配線１３は、アルミニウム等の導電物からなる。なお、層間絶縁膜１２の積層数は、この実施形態では２層となっているが、これに限るものではなく、たとえば、３層、４層およびそれ以上であってもよい。その場合、層間絶縁膜１２の各界面にメタル配線１３を設けることにより、メタル配線１３を複数の配線層としてもよい。
【００２２】
最上層の第２層間絶縁膜１７には、最上層のメタル配線１３と厚さ方向に対向する部分にコンタクトホール１８が形成されている。コンタクトホール１８は、開口端ほど開口面積が大きくなるようなテーパ形状に形成されている。
電極パッド９は、アルミニウムや金等の導電物からなり、平面視四角形状をしている。電極パッド９は、コンタクトホール１８に埋設された下端部１９と、第２層間絶縁膜１７から上方に突出した上端部２０とを含み、下端部１９がコンタクトホール１８内でメタル配線１３に接続されている。また、電極パッド９の上端部２０は、コンタクトホール１８の開口端から横方向（半導体基板１１の表面１５に沿う方向）に一様に引き出された周縁部としての引き出し部２１をさらに含む。これにより、電極パッド９は、平面視でコンタクトホール１８の開口径（たとえば、開口端の径）よりも大きなサイズで形成されている。また、電極パッド９の厚さ（第２層間絶縁膜１７からの突出量）は、たとえば、２μｍ〜４μｍ程度である。
【００２３】
表面保護膜１４は、ポリイミドからなり、電極パッド９を覆うように第２層間絶縁膜１７上に形成されている。表面保護膜１４には、表面保護膜１４のポリイミドを選択的に除去したパッド開口２２および除去領域としてのスリット開口２３が形成されている。
パッド開口２２は、複数の電極パッド９が１つずつ露出するように、各電極パッド９と厚さ方向に対向する部分に形成されている。パッド開口２２は、開口端ほど開口面積が大きくなるようなテーパ形状に形成されており、その下端（開口端の反対側端部）が、電極パッド９の外周に対して横方向に内側に後退した位置で区画されている。
【００２４】
これにより、表面保護膜１４は、電極パッド９において、その外周からパッド開口２２の下端までの間の部分（この実施形態では、引き出し部２１）を上側から被覆するオーバーラップ部２４を有している。オーバーラップ部２４に重なる引き出し部２１は、当該オーバーラップ部２４（上側）および第２層間絶縁膜１７（下側）によって上下両方向から挟まれることになる。
【００２５】
そして、ボンディングワイヤ１０は、電極パッド９においてパッド開口２２から露出した部分に接合されている。
スリット開口２３は、各電極パッド９を取り囲むように環状（この実施形態では、四角環状）に形成されていて、１５μｍ〜５０μｍの一定幅Ｗ１を有している。これにより、表面保護膜１４は、環状のスリット開口２３およびパッド開口２２により区画された環状のパッド保護部２５を有している。各パッド保護部２５は、スリット開口２３により表面保護膜１４の他の部分（フィールド部２６）および他のパッド保護部２５のポリイミドから物理的に完全に隔てられている。
【００２６】
さらにこの実施形態では、スリット開口２３は、各電極パッド９に接するポリイミド（パッド保護部２５）が半導体チップ３のエッジ２７に接しないように、半導体チップ３のエッジ２７（側面）から間隔を隔てるように形成されている。
また、スリット開口２３は、樹脂パッケージ４のモールド樹脂が入り込むことにより、当該モールド樹脂で満たされている。
【００２７】
図５Ａ〜図５Ｄは、図３および図４の半導体パッケージ１の製造工程の一部を工程順に示す図である。
まず、図５Ａに示すように、半導体基板１１の表面１５に半導体素子が作りこまれ、その後、ＣＶＤ法により第１層間絶縁膜１６を形成する。次に、第１層間絶縁膜１６上にアルミニウム膜をスパッタし、露光およびエッチングを行うことにより、メタル配線１３を形成する。メタル配線１３の形成後、ＣＶＤ法により第２層間絶縁膜１７を形成し、露光およびエッチングを行うことにより、コンタクトホール１８を形成する。
【００２８】
次の工程は、図５Ｂに示すように、電極パッド９の形成である。電極パッド９の形成は、たとえば、電極パッド９がアルミパッド（Ａｌパッド）である場合には、第２層間絶縁膜１７上にアルミニウム膜をスパッタし、露光およびエッチングを行うことにより形成する。
一方、電極パッド９が金パッド（Ａｕパッド）である場合には、コンタクトホール１８内および第２層間絶縁膜１７上にシード膜を形成し、露光およびエッチングを行う。そして、エッチングによりパターニングされたシード膜から金をめっき成長させることにより形成する。
【００２９】
次に、図５Ｃに示すように、たとえば、スピンコーティング等の塗布方法により、電極パッド９が完全に隠れるように、ポリイミド膜２８を半導体基板１１の全面に塗布する。
次に、図５Ｄに示すように、ポリイミド膜２８を露光・現像することにより、パッド開口２２とスリット開口２３を同時に形成する。以上の工程を経て、図３および図４の半導体パッケージ１が得られる。
【００３０】
以上のように、この実施形態によれば、スリット開口２３により、互いに隣り合う電極パッド９の一方に接するポリイミドと、他方に接するポリイミドとが除去領域により物理的に切り離されているので、表面保護膜１４（ポリイミド）中に、たとえば接合材７（Ａｇペースト）の一部が拡散して、表面保護膜１４の一部（たとえばフィールド部２６）が導電性を示しても、電極パッド９間の短絡を確実に防ぐことができる。その結果、従来に比べて信頼性の高い半導体チップ３を実現することができる。
【００３１】
しかも、この実施形態では、電極パッド９に接する各パッド保護部２５が完全に独立して形成されているので、パッド保護部２５の周辺のポリイミドがＡｇの拡散により導電性を示しても、パッド保護部２５の絶縁性を維持することができる。そのため、各電極パッド９の周囲の絶縁性を維持することができる。
また、電極パッド９の一部（引き出し部２１）が、オーバーラップ部２４（上側）および第２層間絶縁膜１７（下側）によって上下両方向から挟まれて固定されているので、層間絶縁膜１２に対する電極パッド９の密着性を向上させることができる。そのため、電極パッド９にボンディングワイヤ１０を接合する際に、電極パッド９が層間絶縁膜１２から剥がれることを防止することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、互いに隣り合う電極パッド９の一方に接するポリイミドと、他方に接するポリイミドとが除去領域により物理的に切り離すための開口（除去領域）は、スリットである必要はなく、このような効果を達成できる形状であれば特に限定されない。
また、表面保護膜１４の除去領域は、たとえば、図６のスリット開口２９のように、電極パッド９を取り囲むが、それぞれ半導体チップ３のエッジ２７に位置する一端および他端を有するライン状に形成されていてもよい。
【００３３】
また、たとえば、前述の実施形態では、ＢＧＡが採用された半導体パッケージ１を取り上げたが、本発明は、ボール状の外部端子８に代えて、薄板状の外部端子８が整列した、いわゆるＬＧＡ（Land Grid Array）が採用された半導体パッケージに適用されてもよい。
また、ＢＧＡやＬＧＡなどのように、インタポーザ２を備えるパッケージに限らず、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package）やＳＯＮ（Small Outlined Non-leaded Package）など、リードフレームを備えるパッケージが採用された半導体パッケージに適用されてもよい。
【００３４】
さらには、それらの表面実装型パッケージに限らず、実装基板に形成されたスルーホールに半導体パッケージのリードを挿入して、半導体パッケージの実装基板への実装が達成されるタイプのパッケージ（リード挿入実装型パッケージ）が採用された半導体パッケージに適用されてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 半導体パッケージ
２ インタポーザ
３ 半導体チップ
４ 樹脂パッケージ
５ アイランド
６ 内部端子
７ 接合材
８ 外部端子
９ 電極パッド
１０ ボンディングワイヤ
１１ 半導体基板
１２ 層間絶縁膜
１３ メタル配線
１４ 表面保護膜
１５ （半導体基板の）表面
１６ 第１層間絶縁膜
１７ 第２層間絶縁膜
１８ コンタクトホール
１９ （電極パッドの）下端部
２０ （電極パッドの）上端部
２１ （電極パッドの）引き出し部
２２ パッド開口
２３ スリット開口
２４ （表面保護膜の）オーバーラップ部
２５ （表面保護膜の）パッド保護部
２６ （表面保護膜の）フィールド部
２７ （半導体チップの）エッジ
２８ ポリイミド膜
２９ スリット開口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された下層絶縁膜と、
前記下層絶縁膜上に形成された複数の電極パッドと、
前記下層絶縁膜上に形成されたポリイミドからなる表面保護膜であって、各前記電極パッドを露出させるパッド開口が形成された表面保護膜とを含み、
前記表面保護膜において隣り合う前記電極パッドの間には、当該隣り合う前記電極パッドが同一のポリイミドに接しないように、前記表面保護膜を選択的に除去した除去領域が形成されている、半導体チップ。
【請求項２】
前記除去領域が、各前記電極パッドを取り囲むように環状に形成され、
前記表面保護膜は、当該環状の除去領域および前記パッド開口により区画された環状のパッド保護部を含む、請求項１に記載の半導体チップ。
【請求項３】
前記除去領域は、前記表面保護膜を一定の幅で溝状に除去したスリット開口を含む、請求項１または２に記載の半導体チップ。
【請求項４】
前記スリット開口の幅は、１５μｍ〜５０μｍである、請求項３に記載の半導体チップ。
【請求項５】
前記表面保護膜は、前記電極パッドの周縁部を被覆するように形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体チップ。
【請求項６】
前記下層絶縁膜は、前記半導体基板上に順に積層された複数の層間絶縁膜を含み、
前記半導体チップは、各前記層間絶縁膜上に形成され、前記電極パッドに電気的に接続された配線層を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体チップ。
【請求項７】
前記下層絶縁膜は、ＳｉＯ２またはＳｉＮからなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体チップ。
【請求項８】
アイランドと、
前記アイランドに、前記電極パッドが上方に向く姿勢でマウントされた請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体チップと、
前記アイランドと前記半導体チップとの間に挟まれた、Ａｇを含む接合材と、
前記電極パッドに接続されたボンディングワイヤと、
前記半導体チップおよび前記ボンディングワイヤを封止する樹脂パッケージとを含む、半導体パッケージ。
【請求項９】
前記樹脂パッケージは、前記表面保護膜の前記除去領域に入り込んでいる、請求項８に記載の半導体パッケージ。
【請求項１０】
前記接合材は、Ａｇペーストを含む、請求項８または９に記載の半導体パッケージ。
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された下層絶縁膜と、
前記下層絶縁膜上に形成された複数の電極パッドと、
前記下層絶縁膜上に形成されたポリイミドからなる表面保護膜であって、各前記電極パッドを露出させるパッド開口が形成された表面保護膜とを含み、
前記表面保護膜において隣り合う前記電極パッドの間には、当該隣り合う前記電極パッドが同一のポリイミドに接しないように、前記表面保護膜を選択的に除去した除去領域が形成されている、半導体チップ。
【請求項２】
前記除去領域が、各前記電極パッドを取り囲むように環状に形成され、
前記表面保護膜は、当該環状の除去領域および前記パッド開口により区画された環状のパッド保護部を含む、請求項１に記載の半導体チップ。
【請求項３】
前記除去領域は、前記表面保護膜を一定の幅で溝状に除去したスリット開口を含む、請求項１または２に記載の半導体チップ。
【請求項４】
前記スリット開口の幅は、１５μｍ〜５０μｍである、請求項３に記載の半導体チップ。
【請求項５】
前記表面保護膜は、前記電極パッドの周縁部を被覆するように形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体チップ。
【請求項６】
前記下層絶縁膜は、前記半導体基板上に順に積層された複数の層間絶縁膜を含み、
前記半導体チップは、各前記層間絶縁膜上に形成され、前記電極パッドに電気的に接続された配線層を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体チップ。
【請求項７】
前記下層絶縁膜は、ＳｉＯ２またはＳｉＮからなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体チップ。
【請求項８】
アイランドと、
前記アイランドに、前記電極パッドが上方に向く姿勢でマウントされた請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体チップと、
前記アイランドと前記半導体チップとの間に挟まれた、Ａｇを含む接合材と、
前記電極パッドに接続されたボンディングワイヤと、
前記半導体チップおよび前記ボンディングワイヤを封止する樹脂パッケージとを含む、半導体パッケージ。
【請求項９】
前記樹脂パッケージは、前記表面保護膜の前記除去領域に入り込んでいる、請求項８に記載の半導体パッケージ。
【請求項１０】
前記接合材は、Ａｇペーストを含む、請求項８または９に記載の半導体パッケージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１１５０５４（Ｐ２０１３−１１５０５４Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６７１４（Ｐ２０１１−２５６７１４）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]