JP2000183089A - チップサイズパッケージ及びその製造方法 - Google Patents
チップサイズパッケージ及びその製造方法Info
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- JP2000183089A JP2000183089A JP10351781A JP35178198A JP2000183089A JP 2000183089 A JP2000183089 A JP 2000183089A JP 10351781 A JP10351781 A JP 10351781A JP 35178198 A JP35178198 A JP 35178198A JP 2000183089 A JP2000183089 A JP 2000183089A
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
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- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
Abstract
(57)【要約】
【課題】チップサイズパッケージの信頼性を向上させ
る。 【解決手段】チップ表面に形成される絶縁層を少なくと
も2層のポリイミド層7,9で形成する。これにより、
絶縁層を厚く形成でき、この絶縁層の開口部8,10に
形成されるメタル・ポスト13を長くできる。また、2
層のポリイミド層7,9は、ネガ系ポリイミドを用いて
形成することが好ましい。これにより、ポジ系ポリイミ
ドに比して厚い膜厚を露光・現像することができる。
る。 【解決手段】チップ表面に形成される絶縁層を少なくと
も2層のポリイミド層7,9で形成する。これにより、
絶縁層を厚く形成でき、この絶縁層の開口部8,10に
形成されるメタル・ポスト13を長くできる。また、2
層のポリイミド層7,9は、ネガ系ポリイミドを用いて
形成することが好ましい。これにより、ポジ系ポリイミ
ドに比して厚い膜厚を露光・現像することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、チップサイズパ
ッケージとその製造方法に関する。チップサイズパッケ
ージ(Chip Size Package)は、CSPとも呼ばれ、チ
ップサイズと同等か、わずかに大きいパッケージの総称
であり、高密度実装を目的としたパッケージである。本
発明は、チップサイズパッケージの信頼性を向上させる
技術に関する。
ッケージとその製造方法に関する。チップサイズパッケ
ージ(Chip Size Package)は、CSPとも呼ばれ、チ
ップサイズと同等か、わずかに大きいパッケージの総称
であり、高密度実装を目的としたパッケージである。本
発明は、チップサイズパッケージの信頼性を向上させる
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この分野では、一般にBGA(Ba
ll Grid Array)と呼ばれ、面状に配列された複数のハ
ンダボールを持つ構造、ファインピッチBGAと呼ば
れ、BGAのボールピッチをさらに狭ピッチにしてPK
G外形がチップサイズに近くなった構造等が知られてい
る。
ll Grid Array)と呼ばれ、面状に配列された複数のハ
ンダボールを持つ構造、ファインピッチBGAと呼ば
れ、BGAのボールピッチをさらに狭ピッチにしてPK
G外形がチップサイズに近くなった構造等が知られてい
る。
【0003】また、最近では、「日経マイクロデバイ
ス」1998年8月号 44頁〜71頁に記載されたウ
エハーCSPがある。このウエハーCSPは、基本的に
は、チップのダイシング前に配線やアレイ状のパッドを
ウエハープロセス(前工程)で作り込むCSPである。
この技術によって、ウエハープロセスとパッケージ・プ
ロセス(後工程)が一体化され、パッケージ・コストが
大幅に低減できるようになることが期待されている。ウ
エーハCSPの種類には、封止樹脂型と再配線型があ
る。封止樹脂型は、従来のパッケージと同様に表面を封
止樹脂で覆った構造であり、チップ表面の配線層上に柱
状の端子(メタル・ポスト)を形成し、その周囲を封止
樹脂で固める構造である。パッケージをプリント基板に
搭載すると、プリント基板との熱膨張差によって発生し
た応力がメタル・ポストに集中する。一般に、このメタ
ルポストを長くするほど応力が分散されることが知られ
ている。
ス」1998年8月号 44頁〜71頁に記載されたウ
エハーCSPがある。このウエハーCSPは、基本的に
は、チップのダイシング前に配線やアレイ状のパッドを
ウエハープロセス(前工程)で作り込むCSPである。
この技術によって、ウエハープロセスとパッケージ・プ
ロセス(後工程)が一体化され、パッケージ・コストが
大幅に低減できるようになることが期待されている。ウ
エーハCSPの種類には、封止樹脂型と再配線型があ
る。封止樹脂型は、従来のパッケージと同様に表面を封
止樹脂で覆った構造であり、チップ表面の配線層上に柱
状の端子(メタル・ポスト)を形成し、その周囲を封止
樹脂で固める構造である。パッケージをプリント基板に
搭載すると、プリント基板との熱膨張差によって発生し
た応力がメタル・ポストに集中する。一般に、このメタ
ルポストを長くするほど応力が分散されることが知られ
ている。
【0004】一方、再配線型は、図9に示すように、封
止樹脂を使わず、再配線を形成した構造である。チップ
51の表面にAl電極52、配線層53、絶縁層54が
積層され、配線層53上にはメタル・ポスト55が形成
され、その上に半田バンプ56が形成されている。配線
層53は、半田バンプ56をチップ上に所定のアレイ状
に配置するための再配線として用いられる。
止樹脂を使わず、再配線を形成した構造である。チップ
51の表面にAl電極52、配線層53、絶縁層54が
積層され、配線層53上にはメタル・ポスト55が形成
され、その上に半田バンプ56が形成されている。配線
層53は、半田バンプ56をチップ上に所定のアレイ状
に配置するための再配線として用いられる。
【0005】封止樹脂型は、メタル・ポストを100μ
m程度と長くし、これを封止樹脂で補強することによ
り、高い信頼性が得られる。しかしながら、封止樹脂を
形成するプロセスは、後工程において金型を用いて実施
する必要があり、プロセスが複雑になる。一方、再配線
型では、プロセスは比較的単純であり、しかも殆どの工
程をウエーハプロセスで実施できる利点がある。しか
し、なんらかの方法で応力を緩和し信頼性を高めること
が必要とされている。
m程度と長くし、これを封止樹脂で補強することによ
り、高い信頼性が得られる。しかしながら、封止樹脂を
形成するプロセスは、後工程において金型を用いて実施
する必要があり、プロセスが複雑になる。一方、再配線
型では、プロセスは比較的単純であり、しかも殆どの工
程をウエーハプロセスで実施できる利点がある。しか
し、なんらかの方法で応力を緩和し信頼性を高めること
が必要とされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】再配線型CSPの信頼
性を確保するためには、封止樹脂型CSPのように、メ
タル・ポスト55を長くすることが有効であると考えら
れる。そのためには、絶縁層54をできるだけ厚く形成
することが必要である。
性を確保するためには、封止樹脂型CSPのように、メ
タル・ポスト55を長くすることが有効であると考えら
れる。そのためには、絶縁層54をできるだけ厚く形成
することが必要である。
【0007】そこで、絶縁層54としてポリイミド層を
用いることが考えられる。ポリイミドは、よく知られて
いるように有機溶剤を含む液状物質であって、ホトレジ
スト材料と同様に、ポジ系とネガ系とがあり、露光・現
像によりパターニングされる。絶縁膜54としてポリイ
ミド層を形成し、メタル・ポストを形成する部分を選択
的に露光・現像し、開口部を設ける。
用いることが考えられる。ポリイミドは、よく知られて
いるように有機溶剤を含む液状物質であって、ホトレジ
スト材料と同様に、ポジ系とネガ系とがあり、露光・現
像によりパターニングされる。絶縁膜54としてポリイ
ミド層を形成し、メタル・ポストを形成する部分を選択
的に露光・現像し、開口部を設ける。
【0008】しかしながら、ポジ系のポリイミドの厚さ
は5μm〜7μmが限度であり、10μmでは露光・現
像の感度が悪く実用的ではない。ネガ系のポリイミド
は、これに比して感度は良いが、専用の現像液(MNP
系)を用いても20μm〜25μmが限界である。した
がって、絶縁層54の開口部に形成されるメタル・ポス
ト55の長さも20μm〜25μmが限界であり、信頼
性を確保することが困難であった。
は5μm〜7μmが限度であり、10μmでは露光・現
像の感度が悪く実用的ではない。ネガ系のポリイミド
は、これに比して感度は良いが、専用の現像液(MNP
系)を用いても20μm〜25μmが限界である。した
がって、絶縁層54の開口部に形成されるメタル・ポス
ト55の長さも20μm〜25μmが限界であり、信頼
性を確保することが困難であった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のチップサイズパ
ッケージ及びその製造方法は上記の課題に鑑みてなさ
れ、絶縁層を少なくとも2層のポリイミド層で形成して
いる。これにより、絶縁層を厚く形成でき、この絶縁層
の開口部に形成される柱状端子を長くできる。
ッケージ及びその製造方法は上記の課題に鑑みてなさ
れ、絶縁層を少なくとも2層のポリイミド層で形成して
いる。これにより、絶縁層を厚く形成でき、この絶縁層
の開口部に形成される柱状端子を長くできる。
【0010】また、2層のポリイミド層は、ネガ系ポリ
イミドを用いて形成することが好ましい。これにより、
ポジ系ポリイミドに比して厚い膜厚を露光・現像するこ
とができる。
イミドを用いて形成することが好ましい。これにより、
ポジ系ポリイミドに比して厚い膜厚を露光・現像するこ
とができる。
【0011】特に、2層目のポリイミド層(第2のポリ
イミド層)は、第1層目のポリイミド層の開口部にも充
填され、この部分の膜厚は段差のために厚くなる。ネガ
系ポリイミドを用いれば、この部分を除いて露光すれば
よいので、露光・現像上、有利となる。
イミド層)は、第1層目のポリイミド層の開口部にも充
填され、この部分の膜厚は段差のために厚くなる。ネガ
系ポリイミドを用いれば、この部分を除いて露光すれば
よいので、露光・現像上、有利となる。
【0012】さらにまた、ポリイミド層における第2の
開口部の端は、前記第1の開口部の端よりも外側に離れ
て位置させることが好ましい。これにより、第2のポリ
イミド層に確実に硬化層が形成でき、解像不良を防止で
きる。
開口部の端は、前記第1の開口部の端よりも外側に離れ
て位置させることが好ましい。これにより、第2のポリ
イミド層に確実に硬化層が形成でき、解像不良を防止で
きる。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につい
て、図1乃至図8を参照しながら説明する。
て、図1乃至図8を参照しながら説明する。
【0014】まず、図1に示すように、Al電極パッド
2を有するLSIが形成された半導体基板1(ウエー
ハ)を準備し、半導体基板1の表面をSiN膜などのパ
ッシベーション膜3で被覆する。
2を有するLSIが形成された半導体基板1(ウエー
ハ)を準備し、半導体基板1の表面をSiN膜などのパ
ッシベーション膜3で被覆する。
【0015】Al電極パッド2はLSIの外部接続用の
パッドである。その表面のパッシベーション膜3をエッ
チングによって取り除き、全面にバリアメタル4を形成
する。バリアメタル4は、後に形成する配線層とAl電
極パッド2との間に介在してAl電極パッド2を保護す
るバリアであり、クロム(Cr)、チタン(Ti)など
をスパッタして形成する。
パッドである。その表面のパッシベーション膜3をエッ
チングによって取り除き、全面にバリアメタル4を形成
する。バリアメタル4は、後に形成する配線層とAl電
極パッド2との間に介在してAl電極パッド2を保護す
るバリアであり、クロム(Cr)、チタン(Ti)など
をスパッタして形成する。
【0016】次に、Al電極パッド2に接続する配線層
6を形成する。この配線層6は機械的強度を確保するた
めに5μm程度に厚く形成する必要があり、メッキ法を
用いて形成するのが適当である。図2に示すように、バ
リアメタル4上であって配線層6を形成する領域を除く
領域にホトレジスト層5を形成する。
6を形成する。この配線層6は機械的強度を確保するた
めに5μm程度に厚く形成する必要があり、メッキ法を
用いて形成するのが適当である。図2に示すように、バ
リアメタル4上であって配線層6を形成する領域を除く
領域にホトレジスト層5を形成する。
【0017】そして、バリアメタル4をメッキの電極と
して利用し、ホトレジスト層5で覆われていないバリア
メタル4上にCuのメッキ層からなる配線層6を形成す
る。この後、ホトレジスト層5を除去し、さらに、配線
層6をマスクとして用いてエッチングを行い、バリアメ
タル4の不要部分を除去する。
して利用し、ホトレジスト層5で覆われていないバリア
メタル4上にCuのメッキ層からなる配線層6を形成す
る。この後、ホトレジスト層5を除去し、さらに、配線
層6をマスクとして用いてエッチングを行い、バリアメ
タル4の不要部分を除去する。
【0018】次に、図3に示すように、第1のポリイミ
ド層7を全面に塗布し、露光・現像により、配線層6上
の第1のポリイミド層7に第1の開口部8を形成する。
第1のポリイミド層7としては、感度の良いネガ系ポリ
イミドを用いるのが好ましい。その膜厚は、最大で20
μm〜25μmである。第1の開口部8の開口径は、5
0μm程度がよい。
ド層7を全面に塗布し、露光・現像により、配線層6上
の第1のポリイミド層7に第1の開口部8を形成する。
第1のポリイミド層7としては、感度の良いネガ系ポリ
イミドを用いるのが好ましい。その膜厚は、最大で20
μm〜25μmである。第1の開口部8の開口径は、5
0μm程度がよい。
【0019】また、現像後は200℃程度の温度下で第
1のポリイミド層をベーキングするとよい。これは、次
工程で形成する第2のポリイミド層とのミキシングを防
止するためである。
1のポリイミド層をベーキングするとよい。これは、次
工程で形成する第2のポリイミド層とのミキシングを防
止するためである。
【0020】次いで、図4に示すように、第2のポリイ
ミド層9を全面に塗布する。この第2のポリイミド層9
もネガ系ポリイミドを用いるのが好ましい。その膜厚
は、第1のポリイミド層7と同様、最大で20μm〜2
5μmである。第1の開口部8は、第2のポリイミド層
9によって満たされる。
ミド層9を全面に塗布する。この第2のポリイミド層9
もネガ系ポリイミドを用いるのが好ましい。その膜厚
は、第1のポリイミド層7と同様、最大で20μm〜2
5μmである。第1の開口部8は、第2のポリイミド層
9によって満たされる。
【0021】次に、図5に示すように、第2のポリイミ
ド層9を露光・現像することにより、第1の開口部8上
に第2開口部10を形成する。第2開口部10は平面的
に第1の開口部8と重なる位置に形成され、第1の開口
部8に満たされたポリイミドも除去され、配線層6の表
面は露出される。
ド層9を露光・現像することにより、第1の開口部8上
に第2開口部10を形成する。第2開口部10は平面的
に第1の開口部8と重なる位置に形成され、第1の開口
部8に満たされたポリイミドも除去され、配線層6の表
面は露出される。
【0022】ここで、第2のポリイミド層としてネガ系
ポリイミドを用いると、その露光領域は、第2の開口部
10を除く領域となる。そして現像後、露光された領域
には、露光により硬化した第2のポリイミド層9が残
り、第2の開口部10となる領域のポリイミドは現像液
の作用を受けて除去されるのである。このように、ネガ
系ポリイミドを用いることにより、第1の開口部8(凹
部)に満たされた厚いポリイミド層をその下層まで感光
させることが不要となり、平坦部上に塗布された本来の
膜厚を有するポリイミド層を感光させればよい。これに
より、20μm〜25μmの厚い第2のポリイミド層9
を塗布しても、第2開口部10を形成することができ
る。
ポリイミドを用いると、その露光領域は、第2の開口部
10を除く領域となる。そして現像後、露光された領域
には、露光により硬化した第2のポリイミド層9が残
り、第2の開口部10となる領域のポリイミドは現像液
の作用を受けて除去されるのである。このように、ネガ
系ポリイミドを用いることにより、第1の開口部8(凹
部)に満たされた厚いポリイミド層をその下層まで感光
させることが不要となり、平坦部上に塗布された本来の
膜厚を有するポリイミド層を感光させればよい。これに
より、20μm〜25μmの厚い第2のポリイミド層9
を塗布しても、第2開口部10を形成することができ
る。
【0023】また、第2の開口10の端は、第1の開口
部8の端よりも外側に離れて位置させることが好まし
い。すなわち、図5におけるΔ(Δ>0)が生じるよう
にホトマスクを設計する。これにより、露光により硬化
層をポリイミド全体にわたって確実に形成でき、ポリイ
ミドの解像不良を防止できる。
部8の端よりも外側に離れて位置させることが好まし
い。すなわち、図5におけるΔ(Δ>0)が生じるよう
にホトマスクを設計する。これにより、露光により硬化
層をポリイミド全体にわたって確実に形成でき、ポリイ
ミドの解像不良を防止できる。
【0024】次に、図6に示すように、メッキのための
シード層11(メッキ用電極層)を全面に形成する。こ
のシード層はメッキの際の電極となるものであり、Cu
をスパッタして形成することができる。そして、シード
層11上にホトレジスト層12を形成する。ホトレジス
ト層12は、第1、第2の開口部8,10上に開口を有
するように、ホトリソグラフィ法により加工する。
シード層11(メッキ用電極層)を全面に形成する。こ
のシード層はメッキの際の電極となるものであり、Cu
をスパッタして形成することができる。そして、シード
層11上にホトレジスト層12を形成する。ホトレジス
ト層12は、第1、第2の開口部8,10上に開口を有
するように、ホトリソグラフィ法により加工する。
【0025】次に、図7に示すように、電解メッキによ
りCuから成る、柱状端子としてのメタル・ポスト1
3、バリア層14、半田バンプ15を順次形成する。
バリア層14としては、Pb、Snを含む半田バンプに
対するバリア性を考慮して、Pt系の金属、例えばA
u、Niこれらの積層膜を用いるのが良い。なお、半田
バンプ15は、電解メッキによって形成する代わりに、
SMT技術を用い、バリア層14上にボール搭載しても
よい。
りCuから成る、柱状端子としてのメタル・ポスト1
3、バリア層14、半田バンプ15を順次形成する。
バリア層14としては、Pb、Snを含む半田バンプに
対するバリア性を考慮して、Pt系の金属、例えばA
u、Niこれらの積層膜を用いるのが良い。なお、半田
バンプ15は、電解メッキによって形成する代わりに、
SMT技術を用い、バリア層14上にボール搭載しても
よい。
【0026】最後に、図8に示すように、ホトレジスト
層12を除去し、半田バンプ15をマスクとして、シー
ド層11の不要部分をエッチングにより除去する。ここ
で、半田バンプ15をマスクとする代わりに、ホトレジ
ストから成るマスクを用いることもできる。
層12を除去し、半田バンプ15をマスクとして、シー
ド層11の不要部分をエッチングにより除去する。ここ
で、半田バンプ15をマスクとする代わりに、ホトレジ
ストから成るマスクを用いることもできる。
【0027】そして、半導体基板1をダイシング工程に
より、スクライブラインに沿ってチップに分割し、チッ
プサイズ・パッケージとして完成する。
より、スクライブラインに沿ってチップに分割し、チッ
プサイズ・パッケージとして完成する。
【0028】なお、上記の実施形態は、ウエーハCSP
への適用例として説明したが、本発明は、絶縁層として
のポリイミド層の塗布、露光、現像工程を2回以上繰り
返して行うことに特徴があり、その他のCSPにも適用
することができる。
への適用例として説明したが、本発明は、絶縁層として
のポリイミド層の塗布、露光、現像工程を2回以上繰り
返して行うことに特徴があり、その他のCSPにも適用
することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、チップサイズパッケー
ジの絶縁層をポリイミド層で形成する際に、これを2度
塗りすることにより、ポリイミド層を厚く形成できる。
ジの絶縁層をポリイミド層で形成する際に、これを2度
塗りすることにより、ポリイミド層を厚く形成できる。
【0030】特に、ネガ系ポリイミドを用いることによ
り、40μm〜50μmという厚塗りのポリイミド層を
形成できる。この結果、メタル・ポストも40μm〜5
0μmと長く形成することができ、封止樹脂を用いない
チップサイズ・パッケージにおいても、メタル・ポスト
にかかる応力が緩和され、信頼性を向上することができ
る。
り、40μm〜50μmという厚塗りのポリイミド層を
形成できる。この結果、メタル・ポストも40μm〜5
0μmと長く形成することができ、封止樹脂を用いない
チップサイズ・パッケージにおいても、メタル・ポスト
にかかる応力が緩和され、信頼性を向上することができ
る。
【図1】本発明の実施形態に係るチップサイズパッケー
ジ及びその製造方法を示す第1の断面図である。
ジ及びその製造方法を示す第1の断面図である。
【図2】本発明の実施形態に係るチップサイズパッケー
ジ及びその製造方法を示す第2の断面図である。
ジ及びその製造方法を示す第2の断面図である。
【図3】本発明の実施形態に係るチップサイズパッケー
ジ及びその製造方法を示す第3の断面図である。
ジ及びその製造方法を示す第3の断面図である。
【図4】本発明の実施形態に係るチップサイズパッケー
ジ及びその製造方法を示す第4の断面図である。
ジ及びその製造方法を示す第4の断面図である。
【図5】本発明の実施形態に係るチップサイズパッケー
ジ及びその製造方法を示す第5の断面図である。
ジ及びその製造方法を示す第5の断面図である。
【図6】本発明の実施形態に係るチップサイズパッケー
ジ及びその製造方法を示す第6の断面図である。
ジ及びその製造方法を示す第6の断面図である。
【図7】本発明の実施形態に係るチップサイズパッケー
ジ及びその製造方法を示す第7の断面図である。
ジ及びその製造方法を示す第7の断面図である。
【図8】本発明の実施形態に係るチップサイズパッケー
ジ及びその製造方法を示す第8の断面図である。
ジ及びその製造方法を示す第8の断面図である。
【図9】従来例に係るチップサイズパッケージを示す断
面図である。
面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】金属電極パッドに接続され、チップ表面に
延在する配線層と、この配線層を含むチップ表面を被覆
するポリイミドから成る絶縁層と、前記配線層上の絶縁
層に形成された開口部と、この開口部に形成された柱状
端子とを具備するチップサイズパッケージにおいて、前
記絶縁層は少なくとも2層のポリイミド層から成ること
を特徴とするチップサイズパッケージ。 - 【請求項2】金属電極パッドに接続され、チップ表面に
延在する配線層と、この配線層を含むチップ表面を被覆
するポリイミドから成る絶縁層と、前記配線層上の絶縁
層に形成された開口部と、この開口部に形成された柱状
端子とを具備するチップサイズパッケージの製造方法に
おいて、前記配線層を形成した後に、全面に第1のポリ
イミド層を形成する工程と、前記第1のポリイミド層を
露光・現像して前記配線層上の第1のポリイミド層に第
1の開口部を設ける工程と、前記第1の開口部を含む全
面に第2のポリイミド層を形成する工程と、前記第2の
ポリイミド層を露光・現像して前記第1の開口部上に第
2の開口部を形成する工程と、前記第1、第2の開口部
を満たすように柱状端子を形成する工程とを有するチッ
プサイズパッケージの製造方法。 - 【請求項3】前記第1、第2のポリイミド層はネガ系ポ
リイミドから成ることを特徴とする請求項2に記載のチ
ップサイズパッケージの製造方法。 - 【請求項4】前記第2の開口部の端は、前記第1の開口
部の端よりも外側に離れて位置させたことを特徴とする
請求項2に記載のチップサイズパッケージの製造方法。 - 【請求項5】金属電極パッドに接続され、チップ表面に
延在する配線層と、この配線層を含むチップ表面を被覆
するポリイミドから成る絶縁層と、前記配線層上の絶縁
層に形成された開口部と、この開口部に形成された柱状
端子とを具備するチップサイズパッケージの製造方法に
おいて、半導体基板上に前記金属電極パッドおよび前記
配線層を形成した後に、全面に第1のポリイミド層を形
成する工程と、前記第1のポリイミド層を露光・現像し
て前記配線層上の第1のポリイミド層に第1の開口部を
設ける工程と、前記第1の開口部を含む全面に第2のポ
リイミド層を形成する工程と、前記第2のポリイミド層
を露光・現像して前記第1の開口部上に第2の開口部を
形成する工程と、前記第1、第2の開口部を満たすよう
に柱状端子を形成する工程と、前記柱状端子上に半田バ
ンプを形成する工程と、前記半導体基板をチップに分割
する工程とを有するチップサイズパッケージの製造方
法。
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