WO1998032170A1

WO1998032170A1 - Composant electronique, dispositif a semiconducteur, procede de fabrication, carte imprimee et equipement electronique

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Publication number: WO1998032170A1
Application number: PCT/JP1998/000130
Authority: WO
Inventors: Nobuaki Hashimoto
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 1998-07-23
Also published as: US7235881B2; US20100240176A1; CN101026112A; US7755205B2; US20080079162A1; AU5495998A; US20070187825A1; US20020027269A1; US7485973B2; EP0917195A4; CN100521175C; US20090111260A1; KR20050072155A; EP0917195A1; CN101154640A; US6518651B2; US20030089969A1; US20110095422A1; JP3811957B2; CN100378978C

Description

明細書

電子部品、半導体装置、これらの製造方法、回路基板及び電子機器技術分野

本発明は、小型の電子部品や形成された最終パッケージサイズがチップ（半導体素子）サイズに近い半導体装置及びこれらの製造方法並びにこれらを実装した回路基板及びこの回路基板を有する電子機器に関する。背景技術

半導体装置の高密度実装を追求すると、ベアチップ実装が理想的である。しかしながら、ベアチップは、品質の保証及び取り扱いが難しい。そこで、チップサィズに近いパッケージの C S P (chip scale/si ze package) が開発されている。このような C S P型の半導体装置では、半導体チップと実装基板との熱膨張係数の差による熱応力を緩和することが重要な課題となっている。特に、多ピン化が進むと、電極からハンダボ一ルまでを接続する配線が必要なので、熱応力によつて配線が切断されないようにすることが要求される。

本発明は、上述したような課題を解決するものであり、その目的は、配線を切断しないように、熱応力を緩和できる電子部品及び半導体装置並びにこれらの製造方法並びにこれらを実装した回路基板及びこの回路基板を有する電子機器を提供することにある。発明の開示

本発明に係る半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子の領域内に外部との接続のために設けられた外部電極と、接続部を介して前記外部電極に接続されて前記半導体素子と前記外部電極とを電気的に接続する配線と、前記半導体素子の上に設けられる応力緩和部と、前記外部電極から前記応力緩和部に対して応力を伝える応力伝達部と、を有する。

本発明によれば、配線によって半導体素子と外部電極とが接続されているので. 外部電極のピッチを必要に応じて変換することができる。また、応力伝達部が外部電極からの応力を応力緩和部に伝達して応力を緩和することができる。

なお、配線は、接続部を介して外部電極に接続されている。ここで、接続部は、配線と外部電極との間に別部材として存在する場合のみならず、配線及び外部電極の少なくとも一方の一部である場合も含む。また、接続部は、少なくとも配線及び外部電極の一方に直接的に接触するもののみならず、いずれにも直接的には接触しないものも含む。すなわち、本発明における接続部は、配線と外部電極とを電気的に接続する部材の少なくとも一部を指す。

具体的には、前記配線は、前記応力緩和部の上に設けられ、前記応力伝達部は、前記接続部に設けられてもよい。

これによれば、配線が応力緩和部の上に設けられるので、接続部及び応力伝達部が応力緩和部の上に設けられて、外部電極からの応力が応力緩和部に伝えられる。

あるいは、前記配線は、前記応力緩和部の下に設けられ、前記接続部は、前記応力緩和部を貫通して設けられ、前記応力伝達部は、前記応力緩和部の上において前記接続部に一体的に形成されてもよい。

これによれば、接続部が応力緩和部を貫通しているので、接続部は応力緩和部に対して上下方向には応力を伝達しない。その代わりに、応力緩和部の上に設けられた応力伝達部が、応力緩和部に応力を伝える。

前記応力緩和部は、前記配線から前記応力伝達部に至る厚みで形成されてもよい。

前記応力緩和部には、前記応力伝達部の外側に溝が形成されてもよい。溝が形成されることで、応力緩和部が変形しやすくなつて、応力伝達部からの応力を吸収しゃすくなる。

前記応力緩和部には、前記配線上で接触する部位と、前記応力伝達部下で接触する部位と、の間に空間が形成されてもよい。こうすることで、応力緩和部が変形しやすくなつて、応力伝達部からの応力を吸収しやすくなる。

このような空間を有する応力緩和部は、前記配線から前記応力伝達部に至る厚みで形成されてから、前記応力伝達部の外側から下方に至るまでエッチングされて形成されてもよい。 - 本発明は、前記外部電極の少なくとも根本外周と前記応力緩和部との間に介在し、前記外部電極からの応力を前記応力緩和部に伝達する補助伝達部を有してもよい。

補助伝達部によって、外部電極からの応力が応力緩和部に伝達されるので、外部電極と応力伝達部との間に応力が集中することを防止できる。

前記補助伝達部は、前記応力緩和部として利用可能な材料から形成することができる。

前記応力緩和部は、第 1の応力緩和層と、該第 1の応力緩和層の上に形成される第 2の応力緩和層と、を有し、

前記配線は、前記第 1及び第 2の応力緩和層の間に設けられ、

前記接続部は、前記第 2の応力緩和層を貫通して設けられ、

前記応力伝達部は、前記第 2の応力緩和層の上において前記接続部に一体的に形成されてもよい。

これによれば、接続部は、第 1の応力緩和層に対して上下方向の応力を伝達する。また、応力伝達部は、第 2の応力緩和層に対して応力を伝達する。こうして、二箇所で応力が緩和される。

前記応力伝達部は、前記第 1及び第 2の応力緩和層の間で前記接続部に一体的に形成される第 1の伝達部と、前記第 2の応力緩和層の上において前記接続部に一体的に形成される第 2の伝達部と、を有してもよい。

これによれば、接続部は、第 1の応力緩和層に対して上下方向の応力を伝達する。また、第 1の応力緩和層に対しては、応力伝達部の第 1の伝達部からも応力が伝達される。さらに、応力伝達部は第 2の応力伝達部を有し、この第 2の応力伝達部は第 2の応力緩和層に対して応力を伝達する。こうして、三箇所で応力が緩和される。 - ここで、前記第 2の伝達部は、前記第 1の伝達部よりも大きな面積で前記応力を前記第 2の応力緩和層に伝達することが好ましい。

これによれば、第 2の伝達部が大きく応力を伝達するので、第 1の伝達部が伝達する応力は比較的小さくなる。ここで、第 1の伝達部は、接続部と配線との直接的な接触部分に近いので、第 1の伝達部から伝えられる応力を小さくしたことで、この接触部分に与える影響を小さくすることができる。

前記応力伝達部は、前記接続部に対して非接触状態で設けられることが好ましい。

こうすることで、応力伝達部は、接続部と配線との直接的な接触部分に応力を伝達しないようになる。

前記応力緩和部は、前記応力伝達部を支持する支持領域と、前記接続部が形成される接続領域と、の間に応力の伝達を妨げる分離部を有してもよい。

これによれば、応力伝達部から応力緩和部の支持領域に伝達された応力は、分離部が設けられたことで、接続領域に伝達しないようになっている。したがって、応力緩和部を介して応力伝達部から接続部へ応力が伝達することもなくなる。ここで、前記分離部としては、例えば溝が挙げられる。

前記配線は、前記半導体素子との間に中空空間を形成する屈曲部を有することが好ましい。

これによれば、屈曲部において配線は自由に変形できるので、最も応力を吸収することができる。

また、前記中空空間にゲル材料を注入して、屈曲部を保護してもよい。

前記応力緩和部は、第 1の応刀緩和層と、該第 1の応力緩和層の上に形成される第 2の応力緩和層と、を有し、

前記配線は、前記第 1の応力緩和層の下に形成される第 1の配線部と、前記第 1及び第 2の応力緩和層の間に形成される第 2の配線部と、を有し、

前記接続部は、前記第 1の応力緩和層を貫通して前記第 1及び第 2の配線部を接続する第 1の配線接続部と、前記第 2の応力緩和層を貫通して前記外部電極と前記第 2の配線部とを接続する第 2の配線接続部を有し、

前記第 1及び第 2の配線接続部は、平面的にずれた位置に設けられ、

前記応力伝達部は、前記第 1及び第 2の応力緩和層の間で前記第 1の配線接続部に一体的に形成される第 1の伝達部と、前記第 2の応力緩和層の上において前記第 2の配線接続部に一体的に形成される第 2の伝達部と、を有してもよい。本発明によれば、第 1及び第 2の配線接続部のそれそれに、第 1及び第 2の伝達部が設けられているので、それそれの配線接続部において、応力を応力緩和層に伝達することができる。また、第 1及び第 2の配線部に対する第 1の配線接続部の接触位置と、外部電極及び第 2の配線部に対する第 2の配線接続部の接触位置と、が平面的にずれた位置となっている。したがって、一方の接触位置に加えられる応力が、直接的には、他方の接触位置に伝わりにくくなつている。そして、外部電極から伝えられる応力は、半導体素子に至る前に緩和されるので、この半導体素子に与える影響を減少させることができる。

前記配線は、前記応力の発生方向に対してほぼ直角方向で、前記外部電極から引き出されてもよい。

こうすることで、応力の発生する方向と、配線の配設方向とが、ほぼ直角に交差する。そして、配線が、その配設方向に引っ張られて切断されることを防止できる。

前記応力伝達部は、前記接続部の外周位置に形成されてもよい。

こうすることで、応力伝達部が、外部電極と配線との接続部の外周位置で応力を伝えるので、大きな面積で応力を伝えることができる。

本発明に係る電子部品は、電子素子と、外部との接続のための外部電極と、前記電子素子と前記外部電極とを電気的に接続する配線と、前記電子素子の上に設けられる応力緩和部と、前記外部電極と前記配線との電気的な接続部の外周位置で前記外部電極から前記応力緩和部に対して応力を伝える応力伝達部と、を有する。

本発明に係る電子部品の製造方法は、基板状に複数の電子素子を一体的に形成する工程と、

前記基板状の電子素子に電極を形成する工程と、

前記電極を避けて前記基板状の電子素子に応力緩和部を設ける工程と、前記電極から配線を形成する工程と、

前記配線と外部電極との電気的な接続部の外周位置に前記外部電極から前記応力緩和部に対して応力を伝える応力伝達部を形成する工程と、

前記基板状の電子素子を個々の個片に切断する工程と、

を有する。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、ゥェ一八に電極を形成する工程と、前記電極を避けて前記ゥエー八に応力緩和部を設ける工程と、

前記電極から配線を形成する工程と、

前記ゥエーハを個々の個片に切断する工程と、

を有する。

本発明によれば、ゥエー八に応力緩和層、配線及び外部電極を形成してから、ゥエーハが切断されて個々の半導体装置が得られる。したがって、たくさんの半導体装置に対する応力緩和層、配線及び外部電極の形成を同時に行えるので、製造工程を簡略化することができる。

前記応力緩和部の形成工程は、前記配線の形成工程の後に行われ、

前記ゥエー八の切断工程の前に、前記応力緩和部における前記応力伝達部の外側に、エッチングによって溝を形成する工程を含んでもよい。

溝が形成されることで、応力緩和部が変形しやすくなつて、応力伝達部からの応力を吸収しやすくなる。

前記ゥエーハの切断工程の前に、前記応力緩和部を、前記応力伝達部の下方に至るまでエッチングする工程を含んでもよい。

こうすることで、応力緩和部には、配線上で接触する部位と、応力伝達部下で接触する部位と、の間に空間が形成される。そして、応力緩和部が変形しやすくなって、応力伝達部からの応力を吸収しやすくなる。

前記ゥェ一八の切断工程の前に、前記応力緩和部の上から前記外部電極の少なくとも根本外周に至るまで、前記応力緩和部として利用可能な材料を設けて、補助伝達部を形成する工程を含んでもよい。

こうして、補助伝達部を形成すると、補助伝達部によって外部電極からの応力が応力緩和部に伝達されるので、外部電極と応力伝達部との間に応力が集中することを防止できる。

本発明に係る回路基板は、上記半導体装置と、所望の配線パターンが形成された基板と、を有し、前記半導体装置の外部電極が前記配線パターンに接続される。本発明に係る電子機器は、この回路基板を有する。図面の簡単な説明

図 1は、第 1実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 2は、第 2実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 3は、第 3実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 4 A及び図 4 Bは、第 4実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 5は、第 5実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 6は、第 6実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 7は、第 7実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 8は、第 8実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 9は、第 9実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 1 0は、第 1 0実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 1 1 A及び図 1 1 Bは、第 1 1実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 1 2八及び図 1 2 8は、第 1 2実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 1 3は、第 1 3実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 1 4は、第 1 4実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 1 5は、第 1 5実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 1 6は、第 1 6実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図 1 7 A〜図 1 7 Eは、本発明に係る半導体装置の製造工程を示す図であり、図 1 8 A〜図 1 8 Cは、本発明に係る半導体装置の製造工程を示す図であり、図 1 9は、 C S P型の半導体装置を示す図であり、図 2 0は、本発明に係る方法を適用して製造された半導体装置を実装した回路基板を示す図であり、図 2 1は、本発明に係る方法を適用して製造された半導体装置を実装した回路基板を備える電子機器を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。本発明は、小型の電子部品に適用することができるが、特に、半導体装置に適用した例を説明する。

なお、各図面は説明を分かりやすくするために一部を拡大して示したものである。特に以下の説明においては、最終的に個片にしたときの 1つの半導体装置を想定して説明しているため、用いている用語や形状等において若干実際と異なる箇所がある。半導体チップと記載してある箇所は、その意味の通り個片（すなわちチップ状）のものを指す場合にとどまらず、個片になっていないゥェ一ハ状のものを指す場合もある。すなわちここでいう半導体チップとはベース基板（例えばシリコンからなる）上に切り離したとしても使える所定の回路が形成されていれば良く、切り離されて個片となっているかそれとも一体となっているかについては特に限定する必要はない。また配線等の説明に必要な個所の代表的な箇所のみを取り上げているので、各図にはその他の箇所に同様のものやその他の構造が省略されている。

(第 1実施形態）

図 1は、第 1実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。同図に示す半導体装置 1 0は、応力緩和層 1 6と、この上に形成された配線 1 8と、を有する。詳しくは、半導体チップ 1 2の上に、電極 1 4を避けて応力緩和層 1 6が形成され、電極 1 4から応力緩和層 1 6の上にかけて配線 1 8が形成されている。

ここで、応力緩和層 1 6は、感光性のポリイミド樹脂からなり、半導体装置 1 0が基板（図示せず）に実装されたときに、半導体チップ 1 2と基板との熱膨張係数の差によって生じる応力を緩和するものである。また、ポリイミド桔 ί脂は、配線 1 8に対して絶縁性を有して表面を保護することができ、ハンダボール 2 0 を溶融するときの耐熱性も有する。ポリイミド樹脂の中でも、ヤング率が低いもの（例えばォレフィン系のポリイミド樹脂やダウケミカル社製の B C B等）を用いることが好ましく、特にヤング率が 2 0 k g /mm ² 程度以下であることが好ましい。応力緩和層 1 6は、厚いほど応力緩和力が大きくなるが、 1〜 1 0 0 / m程度の厚みとすることが好ましい。ただし、ヤング率が 1 0 k g /mm² 程度のポリイミド樹脂を用いた場合には、 1 0〃m程度の厚みで足りる。

あるいは、応力緩和層 1 6として、例えばシリコーン変性ポリイミド樹脂、ェポキシ樹脂やシリコ一ン変性エポキシ樹脂等、ャング率が低く応力緩和の働きを果たせる材質を用いることができる。非感光性樹脂を用いる場合には、他のレジストと組み合わせて、フォトエッチング工程で所定のパターンを形成するようにすればよい。

配線 1 8は、クローム（ C r ) からなる。ここで、クローム（C r ) は、応力緩和層 1 6を構成するポリイミド樹脂との密着性が良いことから選択された。あるいは、耐クラック性を考慮すれば、アルミニウムやアルミシリコン、アルミ力ツバ一等のアルミ合金又はカッパ一合金又は銅（C u ) 又は金のような延展性

(延びる性質）のある金属でもよい。または、耐湿性に優れたチタン又はチタンタングステンを選択すれば、腐食による断線を防止することができる。チタンは、ポリイミドとの密着性の観点からも好ましい。なお配線 1 8にチタンを用いる場合にはチタンと他の上記金属とを組み合わせて 2層以上に形成しても良い。配線

1 8は、スパッ夕、メツキ又はその組み合わせ等の方法で成膜され、フォトェヅチングで所定のパ夕一ンを形成する。

なおここで例にあげた応力緩和層の材料及び配線の材料は、第 2実施形態以降のあらゆる形態においても第 1実施形態のものを同様に適宜選択して用いることができる。

配線 1 8の上には、ハンダボール（外部電極） 2 0が設けられている。詳しくは、配線 1 8の上に、応力伝達部 2 2が設けられ、この応力伝達部 2 2の上に台座 2 4が設けられて、台座 2 4の上にハンダボ一ル 2 0が設けられている。応力伝達部 2 2及び台座 2 4は、銅メツキにより形成され、ハンダボ一ル 2 0は、半球以上のボール状となったハンダからなる。なお、応力伝達部 2 2及び台座 2 4 は、配線 1 8に用いる材料と同じ金属で形成することが好ましい。

本実施形態で特徴的なことは、図 1に示すように、台座 2 4における応力伝達部 2 2との基端部 2 4 aの幅 dと、応力伝達部 2 2の幅 Dとの関係が、 d < Dとなっていることである。

言い換えると、台座 2 4の基端部 2 4 aが、ハンダボ一ル（外部電極） 2 0と配線 1 8とを電気的に接続する部材の一部（接続部）となっており、その外周位置にまで応力伝達部 2 2は一体的に拡がっている。このような応力伝達部 2 2を形成することで、ハンダボ一ル 2 0は、比較的広い幅 Dで応力緩和層 1 6上に支持される。

このような広い幅の応力伝達部 2 2は、応力の伝達において効果的である。すなわち、実装基板と半導体チップ 1 2との熱膨張係数の差によって、例えば熱が基板及びその基板に実装された半導体装置に付加された場合、半導体チップ 1 2 を曲げるような応力が生じる。この応力は、ハンダボール 2 0の中心を軸として倒すような力となる。本実施形態によれば、比較的広い幅 Dの応力伝達部 2 2によって、応力緩和層 1 6に対してハンダボ一ル 2 0が支持されている。したがつて、ハンダボール 2 0を倒そうとする応力は、広い面積で応力緩和層 1 6に伝達され、応力緩和層 1 6において大きな応力を吸収する.ことができる。

また、応力伝達の作用については、第 2実施形態以降も第 1実施形態中に示したものと同様である。

なお図には省略されているが、配線の腐食等を防止するためにソルダ一レジスト等の配線保護層を最外層として設ける方がよい。

(第 2実施形態）

図 2は、第 2実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。同図に示す半導体装置 3 0は、応力緩和層 3 6の下に配線 3 8が形成されたものである。詳しくは、半導体チップ 3 2の上に、絶縁層としての酸化膜（図示せず）を介して、電極 3 4から配線 3 8が形成され、この上に応力緩和層 3 6が形成されている。なお、配線 3 8は、クローム（C r ) からなる。応力緩和層 3 6には、フォトリソグラフィによって穴 3 6 aが形成されており、この穴 3 6 aの領域においては配線 3 8上を応力緩和層 3 6が覆わないようになつている。言い換えると、穴 3 6 aの直下に配線 3 8が位置するように、穴 3 6 aは形成されている。そして、配線 3 8、並びに穴 3 6 aを形成する内周面及び開口端部にかけて、スパッタリングによってクロ一ム（C r ) 層 4 2及び銅（C u ) 層 4 4が形成されている。つまり、応力緩和層 3 6を貫通するように、クロ —ム（C r ) 層 4 2及び銅（C u ) 層 4 4が形成されている。しかも、開口端部においては比較的広い幅で、クローム（C r ) 層 4 2及び銅（C u ) 層 4 4が拡がるようになっている。

銅（C u ) 層 4 4の上には、銅（C u ) からなる台座 4 6が形成され、この台座 4 6に、ハンダボ一ル 4 0が形成されている。ハンダボ一ル 4 0は、ひかれた配線 3 8、銅層 4 4、クローム層 4 2及び台座 4 6を介して電極 3 4と電気的に接続されている。

本実施形態によれば、穴 3 6 aの開口端部において、クローム（〇）層4 2、銅（C u ) 層 4 4及び台座 4 6の少なくとも一部から形成される応力伝達部 4 8 から、応力緩和層 3 6に、ハンダボ一ル 4 0からの応力が伝達される。

この応力伝達部 4 8は、接続邰 3 8 aよりも外周に位置している。ここで、接続部 3 8 aは、クローム（C r ) 層 4 2の一部であって、ハンダボール（外部電極） 4 0と配線 3 8とを電気的に接続する部材の一部である。

本例では応力伝達部 4 8は、つば状部 4 8 a、つまり突出した部分を含めて設けられている。したがって、ハンダボ一ル 4 0の中心を軸として倒すように働く応力を、応力伝達部 4 8は広い面積で応力緩和層 3 6に伝達することができる。応力伝達部 4 8は、面積が広いほど効果的である。

また、本実施形態によれば、応力伝達部 4 8が、配線 3 8に対する接続部 3 8 aとは別の高さの位置に配置されており、接続部 3 8 a、配線 3 8は硬い酸化膜上に配置されているので、発生する応力は応力緩和層 3 6に吸収される。したがつて、接続部 3 8 aには応力が伝わりにくくなり、配線 3 8にも応力が伝わりにくいのでクラックを防止することができる。 (第 3実施形態）

図 3は、第 3実施形態に係る-半導体装置を示す断面図である。同図に示す半導体装置 3 1は、図 2に示す半導体装置 3 0の応力緩和層 3 6上に、補助伝達層 3 3が形成されたものである。本実施形態でも、接続部 3 8 aは、クローム（C r ) 層 4 2の一部であって、ハンダボ一ル（外部電極） 4 0と配線 3 8とを電気的に接続する部材の一部である。

補助伝達層 3 3は、ハンダボール 4 0の少なくとも根本外周に接触して形成されている。したがって、補助伝達層 3 3を介して、ハンダボール 4 0から応力緩和層 3 6に応力が伝達される。こうすることで、応力が分散されて、ハンダボ一ル 4 0と応力伝達部 4 8との間、特に、台座 4 6と銅（C u ) 層 4 4との接合部に応力が集中することを避けられる。なお、ここで、応力伝達部 4 8は、クロ一ム（C r ) 層 4 2、銅（C u ) 層 4 4及び台座 4 6の少なくとも一部から形成される。

補助伝達層 3 3は、応力緩和層 3 6として使用可能な樹脂で構成されており、その厚みは、樹脂自体の柔軟性（ヤング率）と、伝達が要求される応力の大きさに応じて決められる。すなわち、柔らかい樹脂が使用される場合には、補助伝達層 3 3を厚く形成すれば、大きな応力伝達が可能となる。また、比較的堅い樹脂が使用される場合には、補助伝達層 3 3を薄く形成すれば、伝達される応力が大きくなり過ぎるのを避けることができる。

補助伝達層 3 3は、ハンダボ一ル 4 0の形成後に、スピンコート法によって形成することができる。

あるいは、応力伝達部 4 8 (台座 4 6を含む）の形成後、ハンダボ一ル 4 0の形成前に、応力緩和層 3 6上に樹脂層を形成し、応力伝達部 4 8上で樹脂層に開口部を形成してハンダボ一ル 4 0を設けても良い。この場合には、開口部は、フオトリソグラフィの技術や、エッチング（ドライ又はウエット）の技術を適用して形成することができる。

これらの方法は、半導体装置 3 1を個片に切断する前に補助伝達層 3 3を形成するときに適している。 (第 4実施形態）

図 4 A及び図 4 Bは、第 4実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。なお、図 4 Aは、図 4 Bの IV— IV線断面図である。これらの図に示す半導体装置 3 7は、図 2に示す半導体装置 3 0の応力緩和層 3 6に溝 3 5が形成されたものである。ただし、図 2と図 4 Aとは、断面位置において異なる。本実施形態でも、接続部 3 8 aは、ハンダボール（外部電極） 4 0と配線 3 8 (図 2参照）とを電気的に接続する部材の一部である。

図 4 A及び図 4 Bに示すように、溝 3 5は、応力緩和層 3 6における応力伝達部 4 8の外側に位置する部位に形成されている。

こうすることで、応力伝達部 4 8から応力緩和層 3 6に応力が伝えられると、応力緩和層 3 6は、溝 3 5よりも応力伝達部 4 8側において変形しやすくなる。これによつて、応力緩和層 3 6が応力を吸収しやすくなる。特に、応力吸収層 3 6を構成する材料の柔軟性が低い（ヤング率が高い）ときに溝 3 5を形成することで、柔軟性が高い（ヤング率が低い）材料を使用するときと同等の応力緩和力を得ることができる。柔軟性の高い材料を用いて更に上記加工を行えば、より応力緩和が図られる。また、後述する第 5及び第 6実施形態においても同じことが ¾ _る。

また、溝 3 5は、応力伝達部 4 8から応力緩和層 3 6に応力を加える方向（図 4 Bに矢印で示す方向）の側に形成されている。したがって、応力の加えられる方向において、応力緩和力が高められる。

なお、溝 3 5の形成位置は、図 4 A及び図 4 Bに示す位置に限るものではない c 例えば、溝 3 5を、応力伝達部 4 8から応力緩和層 3 6に応力を加える方向（図 4 Bに矢印で示す方向）とは異なる方向の側に形成してもよく、あるいは、応力伝達部 4 8を囲むように形成してもよい。

(第 5実施形態）

図 5は、第 5実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。同図に示す半導体装置 3 9は、図 2に示す半導体装置 3 0の応力緩和層 3 6をエッチングしたものである。すなわち、半導体装置 3 9の½力緩和層 4 1は、図 2に示す応力緩和層 3 6よりも薄く形成されている。また、応力伝達部 4 8のつば部 4 8 aの下で接触する部位と配線 3 8上で接触する部位との間に、空間 4 3が形成されている。つまり、応力伝達部 4 8のつば状部 4 8 aの下で、くびれるように応力緩和層 4 1は形成されている。このくびれる形状は、その断面形状が丸い形状であってもテ一パ状の形状であってもよい。

本実施形態でも、接続部 3 8 aは、ハンダボ一ル（外部電極） 4 0と配線 3 8 とを電気的に接続する部材の一部である。

このように、応力伝達部 4 8のつぱ状部 4 8 aの下に空間 4 3を形成することで、応力緩和層 4 1は変形しやすくなる。これによつて、応力緩和層 4 1が応力を吸収しやすくなる。

なお、空間 4 3は、図 2に示す応力緩和層 3 6に対して、等方性ドライエッチングを施すことで形成することができる。つまり、等方性ドライエッチングによれば、水平方向と深さ方向のエッチング速度がほぼ等しいので、図 5に示すように、応力伝達部 4 8のつば状部 4 8 aの下を、くびれた形状にエッチングすることができる。これによつて、空間 4 3を形成することができる。

(第 6実施形態）

図 6は、第 6実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。同図に示す半導体装置 4 5は、図 5に示す半導体装置 3 9に補助伝達部 4 7を付加したものである。

すなわち、図 6において、応力緩和層 4 1から連続して、ハンダボ一ル 4 0の外周に補助伝達部 4 7が形成されている。補助伝達部 4 7は、ハンダボール 4 0 の少なくとも根本外周と応力緩和層 4 1との間に介在する。こうすることで、ノヽンダボール 4 0に加えられる応力を、補助伝達部 4 7を介して、応力緩和層 4 1 に伝えることができる。そして、応力が分散されて、ハンダボ一ル 4 0と応力伝達部 4 8との接合部に応力が集中することを避けられる。

なお、このような補助伝達部 4 7を有する半導体装置 4 5は、図 3に示すように、応力緩和層 3 6及び補助伝達層 3 3を形成してから、第 5実施形態と同様の方法でエッチングを施して製造することができる。

本実施形態でも、接続部 3 8- aは、ハンダボ一ル（外部電極） 4 0と配線 3 8 とを電気的に接続する部材の一部である。

(第 7実施形態）

図 7は、第 7実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。この第 7実施形態は、第 1及び第 2実施形態の両方の特徴を有する。

同図において、半導体装置 5 0は、第 1及び第 2の応力緩和層 5 6、 5 7の間に、配線 5 8が形成されたものである。詳しくは、半導体チップ 5 2の上に、電極 5 4を避けて第 1の応力緩和層 5 6が形成され、電極 5 4から応力緩和層 5 6 の上にかけて配線 5 8が形成されている。この構成は、第 1実施形態と同様である。

配線 5 8の上には、第 2の応力緩和層 5 7が形成されている。第 2の応力緩和層 5 7も前述の第 1の応力緩和層 5 6と同程度の範囲の厚みに設ければよい。この応力緩和層 5 7には、穴 5 7 aが形成されており、応力緩和層 5 7を貫通するように、クローム（C r ) 層 6 2及び銅（C u ) 層 6 4が形成されている。あるいは、これらの代わりに第 1実施形態で述べた配線 1 8を用いても良い。穴 5 7 aの開口端部においては比較的広い幅で、クロ一ム（C r ) 層 6 2及び銅（C u ) 層 6 4が拡がるようになつている。銅（C u ) 層 6 4の上には台座 6 6が形成され、この台座 6 6にハンダボ一ル 6 0が形成されている。

また、穴 5 7 aの開口端部において、クローム（C r ) 層 6 2、銅（C u ) 層 6 4及び台座 6 6の一部から形成される応力伝達部 6 8から、第 2の応力緩和層 5 7に、ハンダボ一ル 6 0からの応力が伝達される。この応力伝達部 6 8は、接続部 5 8 aよりも外周位置に設けられている。ここで、接続部 5 8 aは、クローム（C r ) 層 6 2の一部であって、ハンダボ一ル（外部電極） 6 0と配線 5 8とを電気的に接続する部材の一部である。

配線 5 8よりも上の構成については、第 2実施形態と同様であるので、詳しい説明を省略する。

本実施形態によれば、ハンダボ一ル 6 0からの上下方向の応力は、接続部 5 8 aを介して第 1の応力緩和層 5 6に伝達され吸収されるとともに、応力伝達部 6 8を介して第 2の応力緩和層 5- 7に伝達され吸収される。このように、二段の吸収構造を設けることで、応力の吸収が一層効果的となる。なお、本実施形態において、第 2の応力緩和層 5 7は、配線 5 8や半導体チップ 5 2に対する保護膜ともなる。

なお、本実施形態の第 2の応力緩和層 5 7には、第 4〜第 6実施形態の溝 3 5、応力緩和層 4 1のくびれる形状又は補助伝達部 4 7を適用してもよい。

(第 8実施形態）

図 8は、第 8実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。同図に示す半導体装置 5 1は、図 7に示す半導体装置 5 0の第 1の応力緩和層 5 7上に、補助伝達層 5 3が形成されたものである。本実施形態でも、接続部 5 8 aは、ハンダボ —ル（外部電極） 6 0と配線 5 8とを電気的に接続する部材の一部である。

補助伝達層 5 3は、ハンダボール 6 0の少なくとも根本外周に接触して形成されている。したがって、補助伝達層 5 3を介して、ハンダボ一ル 6 0から応力緩和層 5 7に応力が伝達される。こうすることで、応力が分散されて、ハンダボ一ル 6 0と応力伝達部 6 8との接合部に応力が集中することを避けられる。

なお、補助伝達層 5 3の材質及び形成方法は、第 3実施形態と同様であるので説明を省略する。

(第 9実施形態）

図 9は、第 9実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。この第 9実施形態は、第 7実施形態の変形例である。

同図において、半導体装置 7 0は、第 1及び第 2の応力緩和層 7 6、 7 7の間に、配線 7 8が形成されたものである。詳しくは、半導体チップ 7 2の上に、電極 7 4を避けて第 1の応力緩和層 7 6が形成され、電極 7 4から応力緩和層 Ί 6 の上にかけて配線 7 8が形成されている。

配線 7 8の上には、第 2の応力緩和層 7 7が形成されている。この応力緩和層 7 7を貫通するように、スパッタリングによる銅（C U ) 層 8 2、メヅキによる銅（C u ) 層 8 4、スパッタリングによる銅（C u ) 層 8 6、及びメツキによる台座 88が形成されている。この台座 88にハンダボ一ル 80が形成されている。ここで、銅（Cu) 層 82及び銅（Cu) 層 84は、台座 88及び銅（Cu) 層 86の基端部 88 aよりも広い面積となっている。そして、銅（Cu) 層 82 及び銅（Cu) 層 84における、基端部 88 aの外周位置に対応する応力伝達部

89が、ハンダボ一ル 80からの応力を第 1の応力緩和層 76に伝えるようになつている。なお、応力伝達部 89の一部（基端部 88 aとの接触部）は、ハンダボール（外部電極） 80と配線 78との間で、両者を電気的に接続する部材のー部（接続部）となっている。

本実施形態によれば、ハンダボール 80と配線 78とを電気的に接続する基端部 88 aの外周位置に応力伝達部 89が形成されるので、第 1の応力緩和層 76 に広い面積で応力を伝達することができる。なお、本実施形態では、第 1の応力緩和層 76を省略しても、第 2の応力緩和層 77によって応力を吸収することができる。

また、本実施形態においても、第 7実施形態の応力伝達部 68 (図 7参照）と同様の応力伝達部 87が更に形成されており、同様の作用効果を達成する。

(第 10実施形態）

図 10は、第 10実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。この第 10 実施形態は、第 9実施形態の変形例である。そこで、第 9実施形態との違いのみを説明すると、配線 9 1の上に形成される銅（Cu) 層 92及び銅（Cu) 層 9 3が、応力伝達部 94よりも小さくなつている。したがって、ハンダボ一ル 95 を倒そうとする応力は、応力伝達部 94からは伝達するものの、銅（Cu) 層 9 2及び銅（Cu) 層 93からは伝達しにくくなつている。そして、銅（Cu) 層

92及び銅（Cu) 層 93が、応力伝達部として機能しないので、配線 9 1には応力が伝わりにくくなる。こうすることで、配線 9 1の断線を防止することができる。

本実施形態では、応力伝達部 94の一部が、ハンダボ一ル（外部電極） 95と配線 9 1とを電気的に接続する部材の一部（接続部）となっている。

なお、第 9実施形態で第 1の応力緩和層 76を省略しても第 2の応力緩和層 7 7によって応力を吸収できるという効果は、第 1 0実施形態でも同様である。 (第 1 1実施形態） - 図 1 1 A及び図 1 1 Bは、第 1 1実施形態に係る半導体装置を示す図である。なお、図 1 1 Bは、図 1 1 Aの XI— XI位置にてみた平面図である。

これらの図において、半導体装置 1 0 0は、電気的な接続部 1 1 0とは非接触位置の応力伝達部 1 1 2によって、ハンダボール 1 1 4が支持されている。

詳しくは、半導体チップ 1 0 2に形成される酸化膜 1 0 4の上には、配線 1 0 6が形成されている。配線 1 0 6は、ハンダボ一ル 1 1 4の中央に位置するパッド 1 0 6 aから電極 1 0 8までを電気的に接続している。しかも、配線 1 0 6は、実装基板と半導体装置 1 0 0との熱膨張係数の差により生じる応力の方向（図 1 1 Bにおいて矢印で示す）とは直角方向に、パッド 1 0 6 aから延びている。したがって、配線 1 0 6に応力が加えられても、ノッド 1 0 6 aの付近においては、延設方向には力が加えられないので断線しにくいようになっている。

配線 1 0 6の上には、応力緩和層 1 1 8が形成されている。ただし、パッド 1 0 6 aの上は、応力緩和層 1 1 8に穴が形成されて、接続部 1 1 0が、パッド 1 0 6 aとハンダボール 1 1 4とを電気的に接続するように形成されている。接続部 1 1 0は、ハンダボ一ル（外部電極） 1 1 4と配線 1 0 6とを電気的に接続する部材の一部となっている。

また、接続部 1 1 0の外周位置でかつ非接触位置で、酸化膜 1 0 4とハンダボ —ル 1 1 4との間に複数の応力伝達部 1 1 2が設けられている。このため、応力緩和層 1 1 8に複数の穴が形成されている。なお、接続部 1 1 0と応力伝達部 1 1 2とは、ハンダボ一ル 1 1 4を受ける台座 1 1 6から下向きに突出する突起として連続的に形成されている。

本実施形態は、上記のように構成されており、その作用を説明する。本実施形態では、ハンダボ一ル 1 1 4は、中央位置で接続部 1 1 0によって配線 1 0 6と電気的に接続されている。そして、接続部 1 1 0の外周位置でかつ非接触位置に、応力伝達部 1 1 2が設けられている。したがって、非接触状態であることから、応力伝達部 1 1 2が伝達する応力の影響を、接続部 1 1 0に伝えにくいので、配線 1 0 6に応力を伝えないようにして断線を防止することができる。

また、台座 1 1 6は、部分的に応力緩和層 1 1 8の上に接触している。特に、応力伝達部 1 1 0の外周に位置する接触部 1 1 6 aは、応力緩和層 1 1 8に応力を伝達して吸収するようになっている。

(第 1 2実施形態）

図 1 2 A及び図 1 2 Bは、第 1 2実施形態に係る半導体装置を示す図である。なお、図 1 2 Bは、図 1 2 Aの XI I— XI I 位置にてみた平面図である。この第 1 2実施形態は、上述した第 1 1実施形態の変形例である。そこで、第 1 1実施形態との相違を説明する。

図 1 2 A及び図 1 2 Bにおいて、半導体装置 1 2 0は、第 1及び第 2の応力緩和層 1 2 2、 1 2 4を有する。そして、第 1の応力緩和層 1 2 2の上に配線 1 2 6が形成され、第 1の応力緩和層 1 2 4の上に応力伝達部 1 2 8が形成されている。したがって、ハンダボ一ル 1 3 0からの応力は、応力伝達部 1 2 8から第 1 の応力緩和層 1 2 2に伝達され吸収される。なお、パッド 1 2 6 aの上に形成される接続部 1 3 2については、図 1 1 Aに示す接続部 1 1 0と同様の構成であるので説明を省略する。すなわち、接続部 1 3 2は、ハンダボール（外部電極） 1 3 0と配線 1 2 6とを電気的に接続する部材の一部となっている。

また、本実施形態によれば、応力伝達部 1 2 8を介して第 1の応力緩和層 1 2 2によって応力を緩和する。したがって、台座 1 3 4は、応力伝達部 1 2 8の外周位置につば状に形成される、第 2の応力緩和層 1 2 4との接触部が省略されている。もっとも、第 1 1実施形態と同様に接触部を設けてもよい。

(第 1 3実施形態）

図 1 3は、第 1 3実施形態に係る半導体装置を示す図である。この第 1 3実施形態は、上述した第 1 1実施形態又は第 1 2実施形態の変形例である。つまり、図 1 1 A及び図 1 1 Bに示す柱状の複数の応力伝達部 1 1 2の代わりに、図 1 3 に示す半導体装置 1 4 0は、円筒状の応力伝達部 1 4 2を有する。この応力伝達部 1 4 2は、配線 1 4 4を内側に導入するために一部が切り欠かかれており、配線 1 4 4とは接触しないようになっている。このような応力伝達部 1 4 2であつても、第 1 1実施形態と同様の作用効果を達成することができる。

なお、ハンダボ一ル（外部電極）と配線とを電気的に接続する接続部については、第 1 2実施形態と同様である。

(第 1 4実施形態）

図 1 4は、第 1 4実施形態に係る半導体装置を示す図である。同図に示す半導体装置 1 5 0も、半導体チップ 1 5 2上に第 1の応力緩和層 1 5 4が形成されている。ただし、この応力緩和層 1 5 4には、ほぼリング状の溝 1 5 6が形成されている。そして、溝 1 5 6にて区画されたアイランド部 1 5 8が形成される。また、アイランド部 1 5 8に至るように配線 1 5 9が形成されている。詳しくは、配線 1 5 9を形成するために、溝 1 5 6は C字状をなしている。

第 1の応力緩和層 1 5 4の上には、第 2の応力緩和層 1 6 0が形成されている。第 2の応力緩和層 1 6 0には、溝 1 5 6のさらに外側まで拡がる穴 1 6 0 aが形成されている。

そして、穴 1 6 0 aの内周面及び開口端部と、第 1の応力緩和層 1 5 4における穴 1 6 0 aからの露出面 1 5 4 aと、アイランド部 1 5 8上に形成された配線 1 5 9と、の上には、スパヅ夕リングによる金属薄膜を介して、台座 1 6 2が設けられている。台座 1 6 2にはハンダボ一ル 1 6 4が設けられている。

本実施形態によれば、溝 1 5 6によって、アイランド部 1 5 8が、ハンダボ一ル 1 6 4からの応力を受ける領域から分離されている。したがって、配線 1 5 9 に応力が伝達しにくく、断線の発生も防止することができる。

なお、ハンダボール（外部電極）と配線とを電気的に接続する部材の一部となる接続部については、第 1 2実施形態と同様である。

(第 1 5実施形態）

図 1 5は、第 1 5実施形態に係る半導体装置を示す図である。同図に示す半導体装置 1 7 0は、応力緩和層 1 7 2の上にバンプ 1 7 4を設けて応力を吸収する点において、上記実施形態と同様である。

本実施形態の特徴は、配線 1 7 6が、半導体チップ 1 7 8との間に中空空間を形成する屈曲部 1 8 0を有し、中空空間にゲル材料 1 8 2が注入された点にある。なお、ゲル材料 1 8 2は、補強のために注入されるものなので省略してもよい。また、配線 1 7 6は、延展性の点から金で構成することが好ましい。このように屈曲部 1 8 0を形成すると、配線 1 7 6に応力が加えられても、屈曲部 1 8 0で吸収される。したがって、バンプ 1 7 4から伝達された応力は、電極 1 8 4には伝わらない。こうして、断線を防止することができる。

屈曲部 1 8 0を形成するには、屈曲部 1 8 0の輪郭を描くように、レジストを堆積させておいて、その上に配線 1 7 6を形成し、その後レジストをドライエツチング又はウエットエッチングによって除去すればよい。なお、エッチングが可能であれば、レジスト以外の材料を使用することができる。

なお図には省略されているが、配線の腐食等を防止するためにソルダーレジスト等の配線保護層を最外層として設ける方がよい。

本実施形態は、他の実施形態に適用することができ、その場合に、ハンダボ一ル（外部電極）と配線とを電気的に接続する部材の一部となる接続部については、第 1 2実施形態と同様である。

(第 1 6実施形態）

図 1 6は、第 1 6実施形態に係る半導体装置を示す図である。同図に示す半導体装置 1 9 0は、半導体チップ 1 9 2上に形成される第 1の配線 1 9 4と、この配線 1 9 4の上に形成される第 1の応力緩和層 1 9 6と、この応力緩和層 1 9 6 の上に形成される第 2の配線 1 9 8と、を有する。

詳しくは、第 1の配線 1 9 4の上で、第 1の応力緩和層 1 9 6に穴が形成されて、第 1の配線 1 9 4から第 1の応力緩和層 1 9 6の上にかけて、第 2の配線 1 9 8が形成されている。

第 2の配線 1 9 8の上には、メツキによる銅（C u ) 層 2 0 0が設けられ、この銅（C u ) 層 2 0 0の上には、第 2の応力緩和層 2 0 2が形成されている。また、第 2の応力緩和層 2 0 2には、銅（C u ) 層 2 0 0の上において穴 2 0 2 a が形成されている。そして、銅（C u ) 層 2 0 0の上にバンプ 2 0 4が設けられている。なお、バンプ 2 0 4の一部は、第 2の応力緩和層 2 0 2に接触して、応力を伝えられるようになっている。本実施形態によれば、第 1及び第 2の配線 1 9 4、 1 9 8の接続部 2 0 6と、第 2の配線 1 9 8とバンプ 2 .0 4との接続部 2 0 8と、が平面的にずれた位置に配置されている。ここで、接続部 2 0 6は、第 1及び第 2の配線 1 9 4、 1 9 8 の接触する部分を指し、接続部 2 0 8は、第 2の配線 1 9 8及びバンプ 2 0 4の接触する部分を指す。接続部 2 0 6 , 2 0 8は、配線 1 9 4とバンプ（外部電極） 2 0 4とを電気的に接続する部材の一部をなしている。

したがって、バンプ 2 0 4から接続部 2 0 8を介して第 2の配線 1 9 8に応力が伝達されても、この応力は、他の接続部 2 0 6には伝わりにくくなつている。こうして、第 1の配線 1 9 4に応力が伝わりにくくなつているので、この配線 1 9 4の断線が防止される。

(製造工程）

図 1 7 A〜図 1 8 Cは、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。

まず、周知の技術によって、通常、ダイシングを行う前の状態までゥェ一ハ 3 0 0に電極 3 0 2その他の素子を形成しておく（図 1 7 A参照）。なお本実施形態では、電極 3 0 2はアルミニウムで形成されるが、アルミニウム合金系の材料 (例えばアルミニウムシリコンゃアルミニウムシリコン銅など）もしくは銅系の材料を用いても良い。

また、ゥェ一ハ 3 0 0の表面には、化学的変化を防止するために酸化膜などからなるパッシベ一シヨン膜（図示せず）が形成されている。パヅシベ一シヨン膜は、電極 3 0 2を避けるのみならず、ダイシングが行われるスクライブラインも避けて形成される。スクライブラインにパッシベ一シヨン膜を形成しないことで、ダイシング時に、パッシベ一シヨン膜により発生するゴミの発生を避けることができ、さらに、パッシベ一シヨン膜のクラックの発生も防止することができる。続いて、ゥエーハ 3 0 0を夕一ゲットとしてスパッタリングを行って、ゥェ一ハ 3 0 0の表面の異物を飛ばす（すなわち逆スパッタリング）。

次に、図 1 7 Aに示すように、スパッタリングによってゥエーハ 3 0 0の全面にチタンタングステン（T i W) 層 3 0 4及び銅（C u ) 層 3 0 6を重ねて形成する。なお、本製造工程は、チタンタングステン（T i W) 及び銅（C u ) を配線として用いる例で説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

そして、配線抵抗を下げた場合は特に銅層 3 0 6の上に、銅メツキ層 3 0 8を電気メツキ法により形成する。各層の厚みは、例えば、

： 1 0 0 0 A ( 1 0 - ^{1 0} m)

銅メッキ層： 0 . 5〜 5〃m

程度としてもよい。

次に、図 1 7 Bに示すように、チタンタングステン層 3 0 4、銅層 3 0 6及び銅メツキ層 3 0 8を、フォトリツグラフィの技術を適用して、ドライエッチングを行って配線 3 1 0を形成する。

詳しくは、銅メツキ層 3 0 8の上に、フォトレジスト（図示せず）を塗布し、プリべ一ク、露光及び現像を行い、洗浄してから乾燥及びポストべークを行う。そして、銅メツキ層 3 0 8及び銅層 3 0 6に対してドライエッチングを行って水洗し、チタンタングステン層 3 0 4に対してドライエッチングを行う。続いて、フォトレジスを剥離して洗浄する。こうして、図 1 7 Bに示すように、配線 3 1 0が形成される。

次に、配線 3 1 0に対して 0 ₂ プラズマによるアツシングを行い、ゥェ一ハ 3 0 0の脱水を行ってから、図 1 7 Cに示すように、ゥエーハ 3 0 0の全面にポリィミド樹脂 3 1 2を塗布する。ポリィミド樹脂 3 1 2は、図 2に示す応力緩和層 3 6等と同様に応力緩和層となる。ここで、ァヅシングが行われることで、配線 3 1 0及びウェハ 3 0 0とポリイミド樹脂 3 1 2との密着性が向上する。

ポリイミド樹脂 3 1 2として、ゥェ一ハ 3 0 0のパッシベ一シヨン膜との密着性が高く、低ヤング率かつ低吸水率で、大きな膜厚とすることが可能なものを用いることが好ましい。

そして、ポリイミド樹脂 3 1 2に対して、プリべ一ク、露光、乾燥、現像、洗浄、乾燥及び硬化の工程を行う。こうして、図 1 7 Dに示すように、ポリイミド樹脂 3 1 2に穴 3 1 4が形成される。ポリイミド樹脂 3 1 2は、配線 3 1 0及びゥェ一ハ 3 0 0に密着した状態で、乾燥及び硬化の工程により収縮するので、穴 3 1 4は内面に、 6 0〜 7 0 ° 程度のテ一パが付される。したがって、ポリイミド樹脂 3 1 2として、穴 3 1 4の内面にテ一パが付されるものを選択することが好ましい。

続いて、ポリイミド樹脂 3 1 2の表面に対して 0 ₂ プラズマによるアツシングを行い、このポリィミド樹脂 3 1 2を夕ーゲットとしてスパッ夕リングを行って異物を飛ばす。ポリイミド樹脂 3 1 2の表面は、アツシングによって金属膜との密着性が向上している。

そして、図 1 7 Eに示すように、ポリイミド樹脂 3 1 2の全面にスパヅ夕リングによってチタンタングステン（T i W) 層 3 1 6及び銅（C u ) 層 3 1 8を重ねて形成する。そして、銅層 3 1 8の上に、銅メツキ層 3 2 0を電気メツキ法により形成する。なお、チタン夕ソグステン層 3 1 6の替わりに、チタン（T i ) 層を形成してもよい。各層の厚みは、例えば、

チタンタングステン層 1 0 0 0 A ( 1 0 - ^{1 0} m)

1 0 0 0 A ( 1 0 - ^{1 0} m)

銅メツキ層： 0 . 5 ~ 1 0 0〃m

程度としてもよい。

次に、銅メツキ層 3 2 0の上に、フォトレジストを塗布し、プリべ一ク、露光、現像、洗浄、乾燥及びポストべ一クを行ってから、銅メツキ層 3 2 0及び銅層 3 1 8をエッチングする。そして、洗浄してから、チタンタングステン層 3 1 6をエッチングし、フォトレジストを剥離して洗浄する。

こうして、図 1 8 Aに示すように、配線 3 1 0上に、応力伝達部 3 2 2が形成される。そして、応力伝達部 3 2 2に対して、 0 ₂ プラズマによるアツシングを行う。

そして、図 1 8 Bに示すように、応力伝達部 3 2 2にハンダぺ一スト 3 2 4を設ける。ハンダぺ一スト 3 2 4は、例えば、スクリーン印刷によって設けることができる。また、ハンダペースト 3 2 4の粒度を 2 5〜 1 5〃 m程度とすれば、印刷マスクからの抜けがよい。あるいは、ハンダペースト 3 2 4をハンダメツキ法によって設けても良い。

続いて、リフ口一工程を経て、ハンダペースト 3 2 4を溶融させて表面張力によって、図 1 8 Cに示すように、ハンダボール 3 2 6の形状にする。そして、フラックス洗浄を行う。

以上説明した半導体装置の製造方法によれば、ゥェ一ハプロセスにおいてほぼ全ての工程が完結する。言い換えると、実装基板と接続する外部端子を形成する工程がゥェーハプロセス内で行えることになり、従来のパヅケ—ジング工程、すなわち個々の半導体チヅプを扱って、個々の半導体チップに対してそれそれィンナ一リードボンディング工程や外部端子形成工程等を行わなくとも良い。また、応力緩和層を形成するときに、パターニングされたフィルムなどの基板が不要になる。これらの理由から、低コストかつ高品質の半導体装置を得ることができる。 (その他の実施形態）

本発明は、 C S P型の半導体装置に適用することができる。図 1 9には、代表的な C S P型の半導体装置が示されている。同図において、半導体チップ 1の電極 2から、能動面 1 aの中央方向に配線 3が形成され、各配線 3には外部電極 5 が設けられている。全ての外部電極 5は、応力緩和層 7の上に設けられているので、回路基板（図示せず）に実装されたときの応力の緩和を図ることができる。また、外部電極 5を除く領域には、保護膜としてソルダレジスト層 8が形成されている。

応力緩和層 7は、少なくとも電極 1 2にて囲まれた領域に形成される。なお、電極 2とは、配線 3と接続される部位を指す。また、外部電極 5を形成する領域の確保を考慮した場合、図 1 9には示していないが、電極 2よりも外周の位置に応力緩和層 7を存在させて、その上に配線 3を引き回して同じように外部電極 5 を設けるようにしてもよい。

電極 2は、半導体チップ 1の周辺部に位置する、いわゆる周辺電極型の例であるが、半導体チップの周辺領域よりも内側領域に電極が形成されたェリアアレイ配置型の半導体チップを用いても良い。この場合、応力緩和層 7は、電極 2の少なくとも一部を避けるように形成されればよい。なお、同図に示されるように、外部電極 5は半導体チップ 1の電極 2上ではなく半導体チップ 1の能動領域（能動素子が形成されている領域）に設けられている。応力緩和層 7を能動領域に設け、更に配線 3を能動領域内に配設する（引き込む）ことで、外部電極 5を能動領域内に設けることができる。すなわち、ピッチ変換をすることができる。従って外部電極 5を配置する際に能動領域内、すなわち一定の面としての領域が提供できることになり、外部電極 5の設定位置の自由度が非常に増すことになる。

そして、配線 3を必要な位置で屈曲させることにより、外部電極 5は格子状に並ぶように設けられている。なお、これは、本発明の必須の構成ではないので、外部電極 5は必ずしも格子状に並ぶように設けなくても良い。

また、図 1 9には、電極 2と配線 3との接合部において、電極 2の幅と配線 3 の幅が、

配線 3 <電極 2

となっているが、

電極 2≤配線 3

とすることが好ましい。特に、

電極 2 <配線 3

となる場合には、配線 3の抵抗値が小さくなるばかりか、強度が増すので断線が防止される。

前述した全ての実施形態において、ハンダボール部に加わる外部応力が配線に集中する場合には、配線を平面方向に湾曲（または屈曲）させて設計したり、これに加えて、あるいはこれとは別に、第 1 5実施形態の如く屈曲（湾曲）構造をそれそれの実施形態に取り入れることにより、配線への応力集中を分散化させることができる。

このような半導体装置は、ほぼ全ての工程をゥェ一ハプコセスで行って製造することができる。具体的には、ゥェ一ハに複数の電極 2を形成し、これらの電極 2を避けてゥェ一八に応力緩和層 7を設けるとともに電極 2から配線 3を形成する工程を経て、その後にゥエーハを個々の個片に切断して半導体装置を得る。ここで、電極 2及び配線 3の形成には、例えばスパッタリングやエッチング等の金属薄膜の形成加工技術を適用することができる。また、外部電極 5の形成には、ハンダのメツキ工程を適用することができる。さらに、応力緩和層 7の形成加工には、感光性樹脂を露光及び現像するフォトリソグラフィを適用することができる。これらの工程は、全てゥェ一ハプロセスで行うことができる。

このように、ゥエーハプロセスでほぼ全ての工程を行ってから個々の半導体装置に切断すれば、多数の半導体装置の応力緩和層 7、配線 3及び外部電極 5の形成を同時に行えるので、製造工程を簡略化することができる。

図 2 0には、上述した実施形態に係る方法によって製造された半導体装置 1 1 0 0を実装した回路基板 1 0 0 0が示されている。回路基板には例えばガラスェポキシ基板等の有機系基板を用いることが一般的である。回路基板には例えば銅からなる配線パターンが所望の回路となるように形成されていて、それらの配線パターンと半導体装置の外部電極とを機械的に接続することでそれらの電気的導通を図る。この場合、上述の半導体装置には外部との熱膨張差により生じる歪みを吸収する構造が応力緩和部として設けられているため、本半導体装置を回路基板に実装しても接続時及びそれ以降の信頼性を向上できる。また更に半導体装置の配線に対しても工夫が成されていることにより、接続時及び接続後の信頼性を向上させることができる。なお実装面積もベアチップにて実装した面積にまで小さくすることができる。このため、この回路基板を電子機器に用いれば電子機器自体の小型化が図れる。また、同一面積内においてはより実装スペースを確保することができ、高機能化を図ることも可能である。

そして、この回路基板 1 0 0 0を備える電子機器として、図 2 1には、ノート型パーソナルコンピュータ 1 2 0 0が示されている。

なお、上記実施形態は、半導体装置に本発明を適用した例であるが、能動部品か受動部品かを問わず、種々の面実装用の電子部品に本発明を適用することができる。電子部品として、例えば、抵抗器、コンデンサ、コイル、発振器、フィル夕、温度センサ、サーミス夕、バリス夕、ボリューム又はヒューズなどがある。そして、上述した実施形態の半導体素子の代わりに所定の電子素子を用いて、上記実施形態と同様の応力伝達部を形成することで、応力緩和部にて応力を緩和して配線の断線等を防止すること-ができる。また、その製造方法も、上記実施形態と同様であるため説明を省略する。

Claims

請求の範囲

1 . 半導体素子と、前記半導体素子の領域内に外部との接続のために設けられた外部電極と、接続部を介して前記外部電極に接続されて前記半導体素子と前記外部電極とを電気的に接続する配線と、前記半導体素子の上に設けられる応力緩和部と、前記外部電極から前記応力緩和部に対して応力を伝える応力伝達部と、を有する半導体装置。

2 . 請求項 1記載の半導体装置において、

前記配線は、前記応力緩和部の上に設けられ、

前記応力伝達部は、前記接続部に設けられる半導体装置。

3 . 請求項 1記載の半導体装置において、

前記配線は、前記応力緩和部の下に設けられ、

前記接続部は、前記応力緩和部を貫通して設けられ、

前記応力伝達部は、前記応力緩和部の上において前記接続部に一体的に形成される半導体装置。

4 . 請求項 3記載の半導体装置において、

前記応力緩和部は、前記配線から前記応力伝達部に至る厚みで形成される半導体装置。

5 . 請求項 4記載の半導体装置において、

前記応力緩和部には、前記応力伝達部の外側に溝が形成される半導体装置。

6 . 請求項 3記載の半導体装置において、

前記応力緩和部には、前記配線上で接触する部位と、前記応力伝達部下で接触する部位と、の間に空間が形成される半導体装置。

7 . 請求項 6記載の半導体装置において、

応力緩和部は、前記配線から前記応力伝達部に至る厚みで形成されてから、前記応力伝達部の外側から下方に至るまでエッチングされて形成される半導体装置

8 . 請求項 3記載の半導体装置において、

前記外部電極の少なくとも根本外周と前記応力緩和部との間に介在し、前記外部電極からの応力を前記応力緩和部に伝達する補助伝達部を有する半導体装置。

9 . 請求項 8記載の半導体装置において、

前記補助伝達部は、前記応力緩和部として利用可能な材料からなる半導体装置 _c

1 0 . 請求項 1記載の半導体装置において、

前記応力伝達部は、前記第 2の応力緩和層の上において前記接続部に一体的に形成される半導体装置。

1 1 . 請求項 1記載の半導体装 iaにおいて、

前記応力伝達部は、前記第 1及び第 2の応力緩和層の間で前記接続部に一体的に形成される第 1の伝達部と、前記第 2の応力緩和層の上において前記接続部に一体的に形成される第 2の伝達部と、を有する半導体装置。

1 2 . 請求項 1 1記載の半導体装置において、

前記第 2の伝達部は、前記第 1の伝達部よりも大きな面積で前記応力を前記第 2の応力緩和層に伝達する半導体装置。

1 3 . 請求項 1記載の半導体装置において、

前記応力伝達部は、前記接続部に対して非接触状態で設けられる半導体装置。

1 4 . 請求項 1 3記載の半導体装置において、

前記応力緩和部は、前記応力伝達部を支持する支持領域と、前記接続部が形成される接続領域と、の間に応力の伝達を妨げる分離部を有する半導体装置。

1 5 . 請求項 1 4記載の半導体装置において、

前記分離部は、溝である半導体装置。

1 6 . 請求項 1記載の半導体装置において、

前記配線は、前記半導体素子との間に中空空間を形成する屈曲部を有する半導

1 7 . 請求項 1 6記載の半導体装置において、

前記中空空間にゲル材料が注入されてなる半導体装置。

1 8 . 請求項 1記載の半導体装置において、

前記接続部は、前記第 1の応力緩和層を貫通して前記第 1及び第 2の配線部を接続する第 1の配線接続部と、前記第 2の応力緩和層を貫通して前記外部電極と前記第 2の配線部とを接続する第 2の配線接続部を有し、前記第 1及び第 2の配線接続部は、平面的にずれた位置に設けられ、

前記応力伝達部は、前記第 1及び第 2の応力緩和層の間で前記第 1の配線接続部に一体的に形成される第 1の伝達部と、前記第 2の応力緩和層の上において前記第 2の配線接続部に一体的に形成される第 2の伝達部と、を有する半導体装置。

1 9 . 請求項 1記載の半導体装置において、

前記配線は、前記応力の発生方向に対してほぼ直角方向で、前記外部電極から引き出される半導体装置。

2 0 . 請求項 1記載の半導体装置において、

前記応力伝達部は、前記接続部の外周位置に形成される半導体装置。

2 1 . 電子素子と、外部との接続のための外部電極と、前記電子素子と前記外部電極とを電気的に接続する配線と、前記電子素子の上に設けられる応力緩和部と、前記外部電極と前記配線との電気的な接続部の外周位置で前記外部電極から前記応力緩和部に対して応力を伝える応力伝達部と、を有する電子部品。

2 2 . 基板状に複数の電子素子を一体的に形成する工程と、

前記基板状の電子素子に電極を形成する工程と、前記電極を避けて前記基板状の電子素子に応力緩和部を設ける工程と、前記電極から配線を形成す-る工程と、

前記基板状の電子素子を個々の個片に切断する工程と、

を有する電子部品の製造方法。

2 3 . ゥエー八に電極を形成する工程と、

前記電極を避けて前記ゥエーハに応力緩和部を設ける工程と、

前記電極から配線を形成する工程と、

前記ゥェ一ハを個々の個片に切断する工程と、

を有する半導体装置の製造方法。

2 4 . 請求項 2 3記載の半導体装置の製造方法において、

前記ゥエーハの切断工程の前に、前記応力緩和部における前記応力伝達部の外側に、エッチングによって溝を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。

2 5 . 請求項 2 3記載の半導体装置の製造方法において、

前記ゥエーハの切断工程の前に、前記応力緩和部を、前記応力伝達部の下方に至るまでエッチングする工程を含む半導体装置の製造方法。

2 6 . 請求項 2 3記載の半導体装置の製造方法において、

前記ゥェ一八の切断工程の前に、前記応力緩和部の上から前記外部電極の少なくとも根本外周に至るまで、前記応力緩和部として利用可能な材料を設けて、補助伝達部を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。

2 7 . 請求項 1から請求項 2 0のいずれかに記載の半導体装置と、所望の配線パターンが形成された基板と、を有し、

前記半導体装置の外部電極が前記配線パターンに接続された回路基板。

28. 請求項 27記載の回路基板を有する電子機器。