JP2000323528A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミック基板を採用したチップサイズパッ
ケージに於いて、高価なセラミック基板を省略する。 【解決手段】 半導体チップ４３にフレーム４０を実装
し、接続片４１の開口部４５を介して金属ボール４７を
圧着する。その結果、フレーム４０は、半導体チップ４
３に固定されると同時に、電気的に接続される。また樹
脂封止体４８は、露出片４６を露出しており、この部分
が実装基板に接続される電極となる。そして最後に連結
体４２を取り除いて接続片４１を個々に分離し、半導体
チップも個々に分離する。
ケージに於いて、高価なセラミック基板を省略する。 【解決手段】 半導体チップ４３にフレーム４０を実装
し、接続片４１の開口部４５を介して金属ボール４７を
圧着する。その結果、フレーム４０は、半導体チップ４
３に固定されると同時に、電気的に接続される。また樹
脂封止体４８は、露出片４６を露出しており、この部分
が実装基板に接続される電極となる。そして最後に連結
体４２を取り除いて接続片４１を個々に分離し、半導体
チップも個々に分離する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特にリードフレームの如き、Ｃｕフレーム
を用いたＣＳＰ型の半導体装置の製造方法に関するもの
である。
方法に関し、特にリードフレームの如き、Ｃｕフレーム
を用いたＣＳＰ型の半導体装置の製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置は、周知事項ではあるが、ウ
ェハの状態でマトリックス状にＩＣが作り込まれ、この
ＩＣを囲み格子状にダイシングライン部が設けられ、こ
のダイシングライン部に沿って個々にダイシングされ、
個々の半導体装置（半導体チップ）に分離形成される。
そしてリードフレームに実装し、ＩＣとリードとをワイ
ヤボンディングしパッケージされる。
ェハの状態でマトリックス状にＩＣが作り込まれ、この
ＩＣを囲み格子状にダイシングライン部が設けられ、こ
のダイシングライン部に沿って個々にダイシングされ、
個々の半導体装置（半導体チップ）に分離形成される。
そしてリードフレームに実装し、ＩＣとリードとをワイ
ヤボンディングしパッケージされる。
【０００３】しかし携帯電話やディジタルカメラ等の軽
薄短小化を受けて、半導体装置も益々小型化が要求さ
れ、最近は限りなくチップサイズに近づく技術としてＣ
ＳＰ、ウェハスケールＣＳＰが開発されている。
薄短小化を受けて、半導体装置も益々小型化が要求さ
れ、最近は限りなくチップサイズに近づく技術としてＣ
ＳＰ、ウェハスケールＣＳＰが開発されている。
【０００４】半導体チップを基板に実装し、ワイヤボン
ディングを採用してチップサイズを小さくするＣＳＰと
しては、例えば、特開平１０―９２９７９号公報や特開
昭５８−２０１３４７号公報がある。
ディングを採用してチップサイズを小さくするＣＳＰと
しては、例えば、特開平１０―９２９７９号公報や特開
昭５８−２０１３４７号公報がある。
【０００５】これらの技術は、接続として信頼性の高い
金属細線接続を採用しつつ、金属細線から先のリードフ
レームの延在長を限りなく少なくするため、セラミック
基板を採用し、チップサイズを小さくしたものである。
金属細線接続を採用しつつ、金属細線から先のリードフ
レームの延在長を限りなく少なくするため、セラミック
基板を採用し、チップサイズを小さくしたものである。
【０００６】図８と図９は、その概要を説明したもので
ある。図８に於いて、セラミック基板１には、半導体チ
ップ２が固着され、半導体チップ２のボンディングパッ
ドとセラミック基板１上のパッド電極３は、金属細線を
介して接続される。そしてセラミック基板１は、必要に
よりスルーホールや多層配線が施され、ロウ材を介して
実装基板と半田付けされるパッド４がセラミック基板１
裏面に設けられている。半導体チップ２のボンディング
パッドは、金属細線、パッド電極３、スルーホールまた
は多層配線を介して裏面のパッド４と電気的に接続され
る。
ある。図８に於いて、セラミック基板１には、半導体チ
ップ２が固着され、半導体チップ２のボンディングパッ
ドとセラミック基板１上のパッド電極３は、金属細線を
介して接続される。そしてセラミック基板１は、必要に
よりスルーホールや多層配線が施され、ロウ材を介して
実装基板と半田付けされるパッド４がセラミック基板１
裏面に設けられている。半導体チップ２のボンディング
パッドは、金属細線、パッド電極３、スルーホールまた
は多層配線を介して裏面のパッド４と電気的に接続され
る。
【０００７】そして図９の如く、樹脂封止体５が形成さ
れ、矢印で示した部分でダイシングされる。このダイシ
ングは、セラミック基板の裏面側または表側のどちらで
も良い。またセラミック基板には割り溝が設けられ、セ
ラミック基板の手前までダイシングし、セラミック基板
は割り溝を介してブレークされても良い。
れ、矢印で示した部分でダイシングされる。このダイシ
ングは、セラミック基板の裏面側または表側のどちらで
も良い。またセラミック基板には割り溝が設けられ、セ
ラミック基板の手前までダイシングし、セラミック基板
は割り溝を介してブレークされても良い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述した構造は、リー
ドフレームを採用したパッケージと異なり、リードがパ
ッケージ内に取り込まれず、パッド電極が極めて小さい
ため、その分小さくすることができる。
ドフレームを採用したパッケージと異なり、リードがパ
ッケージ内に取り込まれず、パッド電極が極めて小さい
ため、その分小さくすることができる。
【０００９】しかしながらセラミック基板１は、スルー
ホールや多層配線を施したり、パッド電極３、パッド４
にＡｕメッキを必要とするため、コストが上昇する問題
があった。
ホールや多層配線を施したり、パッド電極３、パッド４
にＡｕメッキを必要とするため、コストが上昇する問題
があった。
【００１０】またセラミック基板１の電極は、一般には
印刷であり、実装基板との接続は、印刷電極の厚みが要
因で、接続強度がそれほど高くできない問題もあった。
印刷であり、実装基板との接続は、印刷電極の厚みが要
因で、接続強度がそれほど高くできない問題もあった。
【００１１】更には、金属細線をボンディングする方法
では、ボンディング部から金属細線を山なりに持ち上げ
るため、その頂部までの長さが必要となり、半導体装置
としての厚みが厚くなる問題を有していた。
では、ボンディング部から金属細線を山なりに持ち上げ
るため、その頂部までの長さが必要となり、半導体装置
としての厚みが厚くなる問題を有していた。
【００１２】本発明は、前記問題点を解決するものであ
る。
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題に鑑
みてなされ、第１に複数のボンディングパッドが露出さ
れた半導体チップを用意し、前記一領域に開口部を有し
他領域が露出片となる導電プレートとこの導電プレート
を複数枚一体とする連結体から成るフレームを、前記半
導体チップ上に載置し、前記開口部から露出した前記ボ
ンディングパッドおよび前記開口部周囲の前記導電プレ
ートを含めて金属ボールで圧着し、前記開口部以外の前
記導電プレートの他端を露出するように樹脂封止体を設
け、前記連結体を取り除き、前記導電プレートを前記フ
レームから分離することで解決するものである。
みてなされ、第１に複数のボンディングパッドが露出さ
れた半導体チップを用意し、前記一領域に開口部を有し
他領域が露出片となる導電プレートとこの導電プレート
を複数枚一体とする連結体から成るフレームを、前記半
導体チップ上に載置し、前記開口部から露出した前記ボ
ンディングパッドおよび前記開口部周囲の前記導電プレ
ートを含めて金属ボールで圧着し、前記開口部以外の前
記導電プレートの他端を露出するように樹脂封止体を設
け、前記連結体を取り除き、前記導電プレートを前記フ
レームから分離することで解決するものである。
【００１４】第２に、前記金属ボールの圧着に於いて
は、金属細線をボンディングし、前記ボンディング部を
残して前記金属細線から分離する事で解決するものであ
る。
は、金属細線をボンディングし、前記ボンディング部を
残して前記金属細線から分離する事で解決するものであ
る。
【００１５】第３に、前記連結体を、チップ周辺に位置
させ、前記半導体チップの分離と同時に前記連結体も取
り除く事で解決するものである。
させ、前記半導体チップの分離と同時に前記連結体も取
り除く事で解決するものである。
【００１６】第４に、前記連結体を、前記半導体チップ
上に位置し、前記連結体を取り除いた後に、前記半導体
チップを個々に分離する事で解決するものである。
上に位置し、前記連結体を取り除いた後に、前記半導体
チップを個々に分離する事で解決するものである。
【００１７】第５に、前記連結体の分離を、ダイシング
によりする事で解決するものである。
によりする事で解決するものである。
【００１８】通常の半導体技術で知られているワイヤー
ボンディングは、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等の細線が圧着によ
り電極に接続されている。本発明は、この現象を利用
し、金属ボールを電極に圧着する際、間に導電プレート
を挟み、あたかもリベットで固定するように導電プレー
トを半導体チップに電気的且つ機械的に固定する。
ボンディングは、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等の細線が圧着によ
り電極に接続されている。本発明は、この現象を利用
し、金属ボールを電極に圧着する際、間に導電プレート
を挟み、あたかもリベットで固定するように導電プレー
トを半導体チップに電気的且つ機械的に固定する。
【００１９】一般には、ウェハスケールＣＳＰでは、Ｃ
ｕの再配線層を形成し、一端が電極に他端がメタルポス
トに接続される。この際再配線層やメタルポストは、例
えばメッキで形成される。しかしメタルポストと再配線
層との間は界面が存在し、ここにクラックが発生する問
題があるが、本発明は両者が導電プレートとして予め一
体もので用意されているため、その心配もなくなる。ま
たメッキ時間が数時間に渡り必要とされるが、導電プレ
ートは、金属板を打ち抜いたり、前もって納入させるこ
とができるため、製造時間の短縮も可能となる。
ｕの再配線層を形成し、一端が電極に他端がメタルポス
トに接続される。この際再配線層やメタルポストは、例
えばメッキで形成される。しかしメタルポストと再配線
層との間は界面が存在し、ここにクラックが発生する問
題があるが、本発明は両者が導電プレートとして予め一
体もので用意されているため、その心配もなくなる。ま
たメッキ時間が数時間に渡り必要とされるが、導電プレ
ートは、金属板を打ち抜いたり、前もって納入させるこ
とができるため、製造時間の短縮も可能となる。
【００２０】また金属ボールで接続するため、金属細線
特有の山なり形状にはならず、その分、樹脂封止体を含
めた半導体装置としての厚みを低減することができる。
特有の山なり形状にはならず、その分、樹脂封止体を含
めた半導体装置としての厚みを低減することができる。
【００２１】また公知の金属細線をボンディングするよ
うに、まずネールヘッドを使って圧着固定した後、ボン
ディングツールを使って、前記つぶされたボールを金属
細線から引きちぎれば、簡単にリベットが形成できる。
うに、まずネールヘッドを使って圧着固定した後、ボン
ディングツールを使って、前記つぶされたボールを金属
細線から引きちぎれば、簡単にリベットが形成できる。
【００２２】更には、連結体を用いて数多くの導電プレ
ートを一体としているので、チップ状に前記導電プレー
トを載置する作業が簡略され、しかも開口部内およびそ
の周辺に位置する接続片、露出片には、電解メッキで被
膜を形成できる。
ートを一体としているので、チップ状に前記導電プレー
トを載置する作業が簡略され、しかも開口部内およびそ
の周辺に位置する接続片、露出片には、電解メッキで被
膜を形成できる。
【００２３】開口部およびその周辺に対応する接続片に
は、金属ボールを接続可能とする被膜、例えばＮｉ、Ａ
ｕの被覆が可能となり、露出片には、半田付け可能な被
膜、例えばＮｉ、Ａｕの被覆が可能となる。
は、金属ボールを接続可能とする被膜、例えばＮｉ、Ａ
ｕの被覆が可能となり、露出片には、半田付け可能な被
膜、例えばＮｉ、Ａｕの被覆が可能となる。
【００２４】その上、連結体は、樹脂封止体の表面また
は樹脂封止体内に埋め込まれているが、ダイシング装置
等の分離手段で削り取ることができる。しかも削り取っ
た際に、導電プレートの側面として樹脂封止体から露出
されるため、半田固着部分としても活用できる。
は樹脂封止体内に埋め込まれているが、ダイシング装置
等の分離手段で削り取ることができる。しかも削り取っ
た際に、導電プレートの側面として樹脂封止体から露出
されるため、半田固着部分としても活用できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】まず、導電プレートを半導体チッ
プに電気的に接続、且つ機械的に固着する方法を説明す
る。
プに電気的に接続、且つ機械的に固着する方法を説明す
る。
【００２６】主に２種類のタイプがあり、一つ目は、個
別に導電プレートが用意され、これを接続する方法、二
つ目は、複数の導電プレートを一体としてリードフレー
ムの如きフレームを用意し、これを使って接続するもの
である。
別に導電プレートが用意され、これを接続する方法、二
つ目は、複数の導電プレートを一体としてリードフレー
ムの如きフレームを用意し、これを使って接続するもの
である。
【００２７】まずは、図５〜図７を参照して、前者のタ
イプを説明する。またここで述べる導電プレートおよび
金属ボールのサイズや形状は、全実施例に適用できる。
イプを説明する。またここで述べる導電プレートおよび
金属ボールのサイズや形状は、全実施例に適用できる。
【００２８】まず半導体チップ１０がある。この半導体
チップ１０は、ＰまたはＮ型の拡散層で接合が形成さ
れ、更には絶縁膜を介してゲートが形成されＭＯＳトラ
ンジスタが形成されている。或いはエミッタ、コレク
タ、ベース電極が形成されＢＩＰトランジスタが形成さ
れる。そしてＭＯＳによるディジタルまたはリニア回路
が作り込まれている。またはＢＩＰによるディジタル回
路またはリニア回路が実現されている。つまりＭＯＳ型
チップ、ＢＩＰ型チップ、Ｂｉ−ＣＭＯＳ型チップある
いは化合物半導体チップ等が形成されている。
チップ１０は、ＰまたはＮ型の拡散層で接合が形成さ
れ、更には絶縁膜を介してゲートが形成されＭＯＳトラ
ンジスタが形成されている。或いはエミッタ、コレク
タ、ベース電極が形成されＢＩＰトランジスタが形成さ
れる。そしてＭＯＳによるディジタルまたはリニア回路
が作り込まれている。またはＢＩＰによるディジタル回
路またはリニア回路が実現されている。つまりＭＯＳ型
チップ、ＢＩＰ型チップ、Ｂｉ−ＣＭＯＳ型チップある
いは化合物半導体チップ等が形成されている。
【００２９】最終的には、回路を構成するための何層か
のメタルを介してボンディングパッド１１が形成されて
いる。ここではボンディングパッド１１の下層に第１の
絶縁膜１２が、ボンディングパッド１１を露出する第２
の絶縁膜１３が図示されている。第２の絶縁膜１３は、
いわゆるパッシベーション膜であり、例えばＳｉ3Ｎ4膜
および／またはポリイミド膜が積層されたものである。
のメタルを介してボンディングパッド１１が形成されて
いる。ここではボンディングパッド１１の下層に第１の
絶縁膜１２が、ボンディングパッド１１を露出する第２
の絶縁膜１３が図示されている。第２の絶縁膜１３は、
いわゆるパッシベーション膜であり、例えばＳｉ3Ｎ4膜
および／またはポリイミド膜が積層されたものである。
【００３０】１４は、導電プレートであり、ボンディン
グパッド１１に対応する一端に開口部１５が設けられて
いる。また他端は、一端よりも厚みを有した露出片１６
が設けられている。ここで露出片１６は、その表面が樹
脂封止体１７から露出されれば良く、厚みに関しては特
に制限はされない。つまり露出片１６に点線で示したよ
うに一端の厚みと同じでＬ字型に折り曲げられても良
し、更に薄く形成しても良い。
グパッド１１に対応する一端に開口部１５が設けられて
いる。また他端は、一端よりも厚みを有した露出片１６
が設けられている。ここで露出片１６は、その表面が樹
脂封止体１７から露出されれば良く、厚みに関しては特
に制限はされない。つまり露出片１６に点線で示したよ
うに一端の厚みと同じでＬ字型に折り曲げられても良
し、更に薄く形成しても良い。
【００３１】ここで全実施例に言えることであるが、明
細書で示す一端とは、導電プレートの一領域で良く、ま
た他端とは、前記一領域から所定の距離離間された他領
域で良い。
細書で示す一端とは、導電プレートの一領域で良く、ま
た他端とは、前記一領域から所定の距離離間された他領
域で良い。
【００３２】導電プレート１４の一端、つまり開口部１
５が形成される側は、ボンディングパッド１１が露出さ
れ、また開口部からボンディングパッド１１が見え、こ
この開口部を介して金属ボール１８がボンディングパッ
ド１１に圧着されている。導電プレート１４は、ここで
はＣｕを主材料として成るため、金属ボール１８が接触
する部分には、ボンデイング接続が可能なように、表面
にはＮｉが約１μｍ、更にＡｕが０．１〜０．３μｍ程
度積層されても良い。またこの被膜の材料は、これ以外
でも良い。金属ボールの材質により、当然接着性が考慮
されて選択される。
５が形成される側は、ボンディングパッド１１が露出さ
れ、また開口部からボンディングパッド１１が見え、こ
この開口部を介して金属ボール１８がボンディングパッ
ド１１に圧着されている。導電プレート１４は、ここで
はＣｕを主材料として成るため、金属ボール１８が接触
する部分には、ボンデイング接続が可能なように、表面
にはＮｉが約１μｍ、更にＡｕが０．１〜０．３μｍ程
度積層されても良い。またこの被膜の材料は、これ以外
でも良い。金属ボールの材質により、当然接着性が考慮
されて選択される。
【００３３】また図５では、金属ボール１８が入る凹み
部１９が設けられているが、図２に示すように凹み部１
９を設けず、面２０と同一面を成した所に金属ボール１
８を圧着しても良い。
部１９が設けられているが、図２に示すように凹み部１
９を設けず、面２０と同一面を成した所に金属ボール１
８を圧着しても良い。
【００３４】この導電プレートは、例えば４２アロイの
Ｃｕを主材料としたフレームでも良い。加工法は、パン
チングフレームでもエッチングフレームでも良い。また
平面的には矩形で図示されているが、一端から他端の間
は、どの様な形状でも良い。例えば間が波線で形成され
れば、歪み吸収も可能と成る。
Ｃｕを主材料としたフレームでも良い。加工法は、パン
チングフレームでもエッチングフレームでも良い。また
平面的には矩形で図示されているが、一端から他端の間
は、どの様な形状でも良い。例えば間が波線で形成され
れば、歪み吸収も可能と成る。
【００３５】本発明は、少なくともボンディングパッド
１１に金属ボール１８が圧着（ボンディングでは熱圧
着）され、半導体チップ１０に導電プレート１４が固定
される。
１１に金属ボール１８が圧着（ボンディングでは熱圧
着）され、半導体チップ１０に導電プレート１４が固定
される。
【００３６】つまり一端は、金属ボール１８でボンディ
ングパッド１１と電気的に接続されると同時に、機械的
に固定される。
ングパッド１１と電気的に接続されると同時に、機械的
に固定される。
【００３７】方法としては、８０μｍ程度の金属ボール
を採用しても良いし、７０μｍ程度の金属細線の先端に
金属ボールを形成し、これを熱圧着しても良い。材料と
しては、主にＡｕやＡｌ（まれにはＣｕ）で、Ａｕは熱
圧着、Ａｌは超音波が加えられた熱圧着で接続される。
を採用しても良いし、７０μｍ程度の金属細線の先端に
金属ボールを形成し、これを熱圧着しても良い。材料と
しては、主にＡｕやＡｌ（まれにはＣｕ）で、Ａｕは熱
圧着、Ａｌは超音波が加えられた熱圧着で接続される。
【００３８】これらのボールは、単に平板に圧着される
と、一番広いところで約１００μｍφ、高さが３５μｍ
程度につぶされる。
と、一番広いところで約１００μｍφ、高さが３５μｍ
程度につぶされる。
【００３９】例えば開口部１５のφとして８０μｍ程度
を採用すれば、金属ボールが通過するところの厚みｄ
は、約３０〜４０μｍ程度またはそれ以下が好ましい。
金属ボール１８は、扁平して庇２１が形成され、この庇
２１と金属ボールとの圧接部で導電プレート１４が電気
的にも機械的にも接続固定される。
を採用すれば、金属ボールが通過するところの厚みｄ
は、約３０〜４０μｍ程度またはそれ以下が好ましい。
金属ボール１８は、扁平して庇２１が形成され、この庇
２１と金属ボールとの圧接部で導電プレート１４が電気
的にも機械的にも接続固定される。
【００４０】また圧接部の所にも、前述したＮｉ、Ａｕ
が被膜されておれば、ここも圧着され、電気的にも機械
的にも接続可能となる。
が被膜されておれば、ここも圧着され、電気的にも機械
的にも接続可能となる。
【００４１】従ってボンディングパッド１１を一端とし
て他端が半導体チップ上に延在される導電プレート１６
が固定されることになる。
て他端が半導体チップ上に延在される導電プレート１６
が固定されることになる。
【００４２】また導電プレート１６をより強固に固定す
るために、導電プレートの裏面と半導体チップ１０の間
に絶縁性接着剤を設けても良い。
るために、導電プレートの裏面と半導体チップ１０の間
に絶縁性接着剤を設けても良い。
【００４３】そして固定された導電プレート１４および
半導体チップ１０の表面には樹脂封止体１７が設けら
れ、最終構造として、導電プレート１４の他端である露
出片１６が樹脂封止体１７から露出される。
半導体チップ１０の表面には樹脂封止体１７が設けら
れ、最終構造として、導電プレート１４の他端である露
出片１６が樹脂封止体１７から露出される。
【００４４】この露出片１７は、実装基板の電極に当接
されてロウ付けされても良いし、図１の上図のように半
田ボールまたは半田バンプ２２を介してロウ付けされて
も良い。ここで上図の点線は、樹脂封止体１７に隠れて
見えない部分を示す。また×印は、扁平された金属ボー
ルである。
されてロウ付けされても良いし、図１の上図のように半
田ボールまたは半田バンプ２２を介してロウ付けされて
も良い。ここで上図の点線は、樹脂封止体１７に隠れて
見えない部分を示す。また×印は、扁平された金属ボー
ルである。
【００４５】本発明は、まず金属ボール１８で圧着され
て電気的に固定されている。従って図８の様に金属細線
が山なりの頂部を持って樹脂封止体５の中に延在される
のと異なり、頂部が無い分、樹脂封止体の厚みを低減で
きる。
て電気的に固定されている。従って図８の様に金属細線
が山なりの頂部を持って樹脂封止体５の中に延在される
のと異なり、頂部が無い分、樹脂封止体の厚みを低減で
きる。
【００４６】また図２の構造に於いても、扁平金属ボー
ル１８の最上部が樹脂封止体１７に隠れれば良く、一端
側の導電プレート１４表面２０から露出片１６表面まで
距離（厚み）の設定で金属ボールが完全に樹脂封止体に
封止される構造を採ることができる。
ル１８の最上部が樹脂封止体１７に隠れれば良く、一端
側の導電プレート１４表面２０から露出片１６表面まで
距離（厚み）の設定で金属ボールが完全に樹脂封止体に
封止される構造を採ることができる。
【００４７】どちらにしても金属細線を山成りに延在さ
せるのと異なり半導体チップ全体の厚みを薄くすること
ができる。また導電プレート１４は、半導体チップ１０
に延在されるので、完全にチップサイズの半導体装置が
実現できる。
せるのと異なり半導体チップ全体の厚みを薄くすること
ができる。また導電プレート１４は、半導体チップ１０
に延在されるので、完全にチップサイズの半導体装置が
実現できる。
【００４８】図６は、半田ボール２２の接着強度を増強
させるものであり、露出片１６に凹み部２４を設けたも
のである。この凹み部２４の体積によって、半田ボール
２２のネック径を制御できる。体積が多ければ、半田ボ
ールは深く沈み、ネックを形成させないことも可能であ
る。
させるものであり、露出片１６に凹み部２４を設けたも
のである。この凹み部２４の体積によって、半田ボール
２２のネック径を制御できる。体積が多ければ、半田ボ
ールは深く沈み、ネックを形成させないことも可能であ
る。
【００４９】図７は、導電プレート１４を２枚のフレキ
シブルシート３０でサンドウィッチしたものを示す。つ
まりＦＰＣと呼ばれるものである。予め、開口部１５と
露出片１６を有する導電プレート１４が位置規制されて
フレキシブルシート３０に貼り合わされていれば、この
ＦＰＣを半導体チップに位置合わせして接着する事で、
全ての導電プレートが一度に位置決めできるメリットを
有する。
シブルシート３０でサンドウィッチしたものを示す。つ
まりＦＰＣと呼ばれるものである。予め、開口部１５と
露出片１６を有する導電プレート１４が位置規制されて
フレキシブルシート３０に貼り合わされていれば、この
ＦＰＣを半導体チップに位置合わせして接着する事で、
全ての導電プレートが一度に位置決めできるメリットを
有する。
【００５０】また一枚のフレキシブルシートの上に導電
プレート１４が接着されているものであれば、裏側は、
開口部裏側に対応するフレキシブルシートが除去され
る。当然表側は、フレキシブルシートが形成されないの
で、開口部１５の部分、露出片１６の部分は、表面が露
出され、圧着も半田付けも可能である。しかし２枚のフ
レキシブルシートでサンドウィッチされている場合は、
表側のカバーシートを開口しなければならない。点で示
す符号３１は、開口部１５およびその近傍の導電プレー
ト１４表面を露出するため表側と裏側のシートの除去領
域であり、符号３２は、表側のシートの露出片１６表面
を露出させる除去領域である。
プレート１４が接着されているものであれば、裏側は、
開口部裏側に対応するフレキシブルシートが除去され
る。当然表側は、フレキシブルシートが形成されないの
で、開口部１５の部分、露出片１６の部分は、表面が露
出され、圧着も半田付けも可能である。しかし２枚のフ
レキシブルシートでサンドウィッチされている場合は、
表側のカバーシートを開口しなければならない。点で示
す符号３１は、開口部１５およびその近傍の導電プレー
ト１４表面を露出するため表側と裏側のシートの除去領
域であり、符号３２は、表側のシートの露出片１６表面
を露出させる除去領域である。
【００５１】前述したように、図５〜図７は、必要によ
っては金属ボールの接合部、半田ボールの接合部に、Ｎ
ｉ、Ａｕ等の接合性を向上する被膜が形成され、この導
電プレート１４が複数に渡り個々に配置されるものであ
る。
っては金属ボールの接合部、半田ボールの接合部に、Ｎ
ｉ、Ａｕ等の接合性を向上する被膜が形成され、この導
電プレート１４が複数に渡り個々に配置されるものであ
る。
【００５２】ここで若干の問題は、前記被膜の形成であ
る。つまり蒸着や無電解メッキは可能であるが、導電プ
レートがアイランド状に孤立されてあるので、電解メッ
キができない点である。
る。つまり蒸着や無電解メッキは可能であるが、導電プ
レートがアイランド状に孤立されてあるので、電解メッ
キができない点である。
【００５３】次に第１の実施の形態を説明する。図１、
図２は、複数の導電プレート１４が一体となったフレー
ム４０を採用するものである。導電プレートに対応する
部分は、接続片４１から露出片４６まであり、またこの
導電プレートを一体とする連結体４２も含めれば、フレ
ームと成る。これはリードの短いリードフレームと同様
な構造である。
図２は、複数の導電プレート１４が一体となったフレー
ム４０を採用するものである。導電プレートに対応する
部分は、接続片４１から露出片４６まであり、またこの
導電プレートを一体とする連結体４２も含めれば、フレ
ームと成る。これはリードの短いリードフレームと同様
な構造である。
【００５４】ここでは、半導体チップ４３の全周にボン
ディングパッドが形成されるものとしてフレーム４０が
用意されている。しかし少なくとも１側辺にあれば良
く、また半導体チップの周囲ではなく中程に列をなして
設けられるものでも、または規則性が無く配置されるも
のでも良い。また３行３列で示されている半導体チップ
の図は、ウェハとして考えても良いし、ディスクリート
に分離された個別半導体がマトリックス状に固定された
ものとして考えても良い。
ディングパッドが形成されるものとしてフレーム４０が
用意されている。しかし少なくとも１側辺にあれば良
く、また半導体チップの周囲ではなく中程に列をなして
設けられるものでも、または規則性が無く配置されるも
のでも良い。また３行３列で示されている半導体チップ
の図は、ウェハとして考えても良いし、ディスクリート
に分離された個別半導体がマトリックス状に固定された
ものとして考えても良い。
【００５５】導電プレートに対応するフレーム４０に
は、ボンディングパッド４４に対応する部分に開口部４
５が形成された接続片４１が設けられ、開口部から所定
の距離をおいて露出片４６が一体で設けられている。こ
こではチップから外に出た所で露出片４６が一体で形成
されている。
は、ボンディングパッド４４に対応する部分に開口部４
５が形成された接続片４１が設けられ、開口部から所定
の距離をおいて露出片４６が一体で設けられている。こ
こではチップから外に出た所で露出片４６が一体で形成
されている。
【００５６】このフレームが半導体チップ４３上に位置
決めされて配置されている。もちろん開口部４５から
は、ボンディングパッド４４が見えている。
決めされて配置されている。もちろん開口部４５から
は、ボンディングパッド４４が見えている。
【００５７】続いて、図２に示すように、開口部４５に
露出しているボンディングパッド４４に金属ボール４７
を圧着する。黒丸で示したものが扁平されて固定された
金属ボール４７である。
露出しているボンディングパッド４４に金属ボール４７
を圧着する。黒丸で示したものが扁平されて固定された
金属ボール４７である。
【００５８】ここで連結体４２を設けた理由を述べる。
一つ目は、数多くの接続片４１…が一体となり、接続片
４１…を個々に並べる必要が無く作業性が改善されるた
めである。二つ目は、金属ボール４７との接着性、半田
との接着性が考慮されて、開口部内およびその周辺、露
出片にＮｉ、Ａｕ等の被膜が形成されるが、これを電解
メッキで形成可能とするためである。無電解メッキや蒸
着、スパッタ等でも前記被膜の形成は可能であるが、メ
ッキ時間、膜の緻密性、作業性を考慮すると、電解メッ
キが優れている。従って連結体４２で接続片４１や露出
片４６を電気的に接続し、連結体４２を電解メッキ時の
電極として活用できる。
一つ目は、数多くの接続片４１…が一体となり、接続片
４１…を個々に並べる必要が無く作業性が改善されるた
めである。二つ目は、金属ボール４７との接着性、半田
との接着性が考慮されて、開口部内およびその周辺、露
出片にＮｉ、Ａｕ等の被膜が形成されるが、これを電解
メッキで形成可能とするためである。無電解メッキや蒸
着、スパッタ等でも前記被膜の形成は可能であるが、メ
ッキ時間、膜の緻密性、作業性を考慮すると、電解メッ
キが優れている。従って連結体４２で接続片４１や露出
片４６を電気的に接続し、連結体４２を電解メッキ時の
電極として活用できる。
【００５９】前例と同様に半導体チップまたは半導体ウ
ェハと接触する所は、接着剤で固定されても良い。ただ
しボンディングパッド上に前記接着剤が被覆されないよ
うに注意を要する。
ェハと接触する所は、接着剤で固定されても良い。ただ
しボンディングパッド上に前記接着剤が被覆されないよ
うに注意を要する。
【００６０】続いて、図２の下図に示すように、樹脂封
止体４８を形成する。図では、個別半導体チップを金型
に配列させたために、チップ間にも樹脂封止体４８が形
成されている。また半導体ウェハ上にフレームが設けら
れたのなら、チップ間はダイシングライン部となり、前
記樹脂封止体４８は形成されない。またこの樹脂封止体
４８により、金属ボール４７は、完全に被覆され、且つ
最終構造として露出片４６が樹脂封止体４８から露出さ
れなければならない。
止体４８を形成する。図では、個別半導体チップを金型
に配列させたために、チップ間にも樹脂封止体４８が形
成されている。また半導体ウェハ上にフレームが設けら
れたのなら、チップ間はダイシングライン部となり、前
記樹脂封止体４８は形成されない。またこの樹脂封止体
４８により、金属ボール４７は、完全に被覆され、且つ
最終構造として露出片４６が樹脂封止体４８から露出さ
れなければならない。
【００６１】ここで上金型を露出片４５の面と当接させ
ておけば、露出片４５の表面は露出される。また樹脂封
止体４８は、金属ボール４７も露出片４６も完全に覆
い、後から樹脂封止体表面を削り、表面を出しても良
い。
ておけば、露出片４５の表面は露出される。また樹脂封
止体４８は、金属ボール４７も露出片４６も完全に覆
い、後から樹脂封止体表面を削り、表面を出しても良
い。
【００６２】またこの状態では、フレーム４０と数多く
の半導体チップが樹脂封止体４８で一体と成っているの
で、矢印で示す部分、つまり連結体４２を完全に取り除
く幅でダイシングされる。実際には、連結体４２の幅よ
りも若干広めの幅のブレードでダイシングされる。
の半導体チップが樹脂封止体４８で一体と成っているの
で、矢印で示す部分、つまり連結体４２を完全に取り除
く幅でダイシングされる。実際には、連結体４２の幅よ
りも若干広めの幅のブレードでダイシングされる。
【００６３】このダイシングにて、連結体４２が取り除
かれて接続片４１（導電プレート）は、個々に分離され
ると共に、半導体チップとして個々に分離される。
かれて接続片４１（導電プレート）は、個々に分離され
ると共に、半導体チップとして個々に分離される。
【００６４】ただしウェハで形成する場合は、図２の下
図に於いて、半導体チップ４３の間のスペースに示す点
線がダイシングラインに相当する。従って、ボンディン
グパッド４４から接続片が外に延在される分、半導体チ
ップは大きくなるが、この下にも半導体素子や配線は形
成できる。
図に於いて、半導体チップ４３の間のスペースに示す点
線がダイシングラインに相当する。従って、ボンディン
グパッド４４から接続片が外に延在される分、半導体チ
ップは大きくなるが、この下にも半導体素子や配線は形
成できる。
【００６５】別の言い方をすると、従来の半導体チップ
よりも更に内側にボンディングパッド４３が配列され、
ボンディングパッドから半導体チップ周辺まで導電プレ
ートが延在できる領域を形成しなくては成らない。
よりも更に内側にボンディングパッド４３が配列され、
ボンディングパッドから半導体チップ周辺まで導電プレ
ートが延在できる領域を形成しなくては成らない。
【００６６】しかしウェハの状態でフレーム付け、金属
ボールの圧着、樹脂封止体の形成ができ、工程の簡略化
が可能となる。
ボールの圧着、樹脂封止体の形成ができ、工程の簡略化
が可能となる。
【００６７】本実施の形態の構造は、導電プレートが半
導体チップから若干外側に出た形で形成されるが、連結
体４２の採用により作業性、電解メッキ付け性が容易と
なる。また樹脂封止体４８の厚みは、前実施例と同じで
ある。
導体チップから若干外側に出た形で形成されるが、連結
体４２の採用により作業性、電解メッキ付け性が容易と
なる。また樹脂封止体４８の厚みは、前実施例と同じで
ある。
【００６８】続いて、第１の実施の形態の変形例（第２
の実施の形態）として図３、図４を参照しながら説明す
る。
の実施の形態）として図３、図４を参照しながら説明す
る。
【００６９】第１の実施の形態では、導電プレート（接
続片４１）がボンディングパッド４４から外側に向かっ
て延在されていたが、本実施の形態では、ボンディング
パッド４４から内側に向いて形成されるものである。
続片４１）がボンディングパッド４４から外側に向かっ
て延在されていたが、本実施の形態では、ボンディング
パッド４４から内側に向いて形成されるものである。
【００７０】本実施の形態も、前実施の形態と同様に、
個別分離した半導体チップをマトリックス状に配置して
も良い。しかしここでは半導体ウェハ上にフレーム４０
を載置した構造で説明していく。
個別分離した半導体チップをマトリックス状に配置して
も良い。しかしここでは半導体ウェハ上にフレーム４０
を載置した構造で説明していく。
【００７１】まず前実施の形態と同様に、半導体ウェハ
４３上にフレーム４０を載置する。当然ながら開口部４
５は、ボンディングパッド４４と位置決めされている。
上図の丸印が開口部である。
４３上にフレーム４０を載置する。当然ながら開口部４
５は、ボンディングパッド４４と位置決めされている。
上図の丸印が開口部である。
【００７２】その後、図４に示すように、開口部４５を
介して金属ボール４７がボンデイングされ、扁平される
ことでフレーム４０が半導体ウェハ４３に固定される。
その後、前記露出片４６が露出するように樹脂封止体４
８が設けられる。
介して金属ボール４７がボンデイングされ、扁平される
ことでフレーム４０が半導体ウェハ４３に固定される。
その後、前記露出片４６が露出するように樹脂封止体４
８が設けられる。
【００７３】前述したように、金型に露出片４６の表面
を当接させれば、樹脂封止体から露出させることができ
る。また露出片も含めて完全に被覆したら、露出させる
ために研磨が必要となる。
を当接させれば、樹脂封止体から露出させることができ
る。また露出片も含めて完全に被覆したら、露出させる
ために研磨が必要となる。
【００７４】そして露出片４６を樹脂封止体４８から露
出させたら、連結体４２を取り除く。ここでは、図４の
矢印で示す様に、連結体４２よりも若干幅広でハーフダ
イシングする。これにより接続片（導電プレート）は、
個々に分離される。
出させたら、連結体４２を取り除く。ここでは、図４の
矢印で示す様に、連結体４２よりも若干幅広でハーフダ
イシングする。これにより接続片（導電プレート）は、
個々に分離される。
【００７５】その後、ダイシングライン部ＤＬに相当す
る所をダイシング装置でフルカットする。
る所をダイシング装置でフルカットする。
【００７６】ここで図４下図に点線で示す部分は、連結
体４２の厚みを薄くしても良いことを示している。連結
体が薄く表面に形成されることで、樹脂封止体に形成さ
れる溝が浅くなり、耐環境性に優れた構造となる。溝は
できる限り樹脂封止体４８の途中でとどめておく必要が
ある。
体４２の厚みを薄くしても良いことを示している。連結
体が薄く表面に形成されることで、樹脂封止体に形成さ
れる溝が浅くなり、耐環境性に優れた構造となる。溝は
できる限り樹脂封止体４８の途中でとどめておく必要が
ある。
【００７７】本実施例は、連結体の除去、半導体チップ
の分離で二回のダイシングが必要となるが、連結体が半
導体チップ上に延在されるため、チップサイズのＣＳＰ
が可能となると同時に電解メッキが可能となるものであ
る。
の分離で二回のダイシングが必要となるが、連結体が半
導体チップ上に延在されるため、チップサイズのＣＳＰ
が可能となると同時に電解メッキが可能となるものであ
る。
【００７８】また全実施の形態に於いて、言えることで
あるが、金属ボールは予め用意されて接続される場合
と、金属細線を用いたボンディング装置を用いる場合が
ある。後者に於いて、金属細線の先端をトーチ等で溶融
して金属ボールとし、ツールヘッドの頭に位置する金属
ボールをボンディングパッドに圧着したのち、ボンディ
ングツールで金属ボールを金属細線から引きちぎればよ
い。この場合、通常の金属細線は、山なりの形状で頂部
は樹脂封止体の厚みを大きくする原因となるが、本発明
では、金属ボールの頂部で引きちぎるため、それほど高
くならない。従って樹脂封止体の厚みを少なくすること
が可能となる。
あるが、金属ボールは予め用意されて接続される場合
と、金属細線を用いたボンディング装置を用いる場合が
ある。後者に於いて、金属細線の先端をトーチ等で溶融
して金属ボールとし、ツールヘッドの頭に位置する金属
ボールをボンディングパッドに圧着したのち、ボンディ
ングツールで金属ボールを金属細線から引きちぎればよ
い。この場合、通常の金属細線は、山なりの形状で頂部
は樹脂封止体の厚みを大きくする原因となるが、本発明
では、金属ボールの頂部で引きちぎるため、それほど高
くならない。従って樹脂封止体の厚みを少なくすること
が可能となる。
【００７９】
【発明の効果】以上に説明したように、通常の半導体技
術で知られているワイヤーボンディングは、Ａｕ、Ａ
ｌ、Ｃｕ等の細線が圧着により電極に接続されている。
本発明は、この現象を利用し、金属ボールを電極に圧着
する際、間に導電プレートを挟み、あたかもリベットで
固定するように導電プレートを半導体チップに固定する
ものである。
術で知られているワイヤーボンディングは、Ａｕ、Ａ
ｌ、Ｃｕ等の細線が圧着により電極に接続されている。
本発明は、この現象を利用し、金属ボールを電極に圧着
する際、間に導電プレートを挟み、あたかもリベットで
固定するように導電プレートを半導体チップに固定する
ものである。
【００８０】一般には、ウェハスケールＣＳＰでは、Ｃ
ｕの再配線層を形成し、一端が電極に他端がメタルポス
トに接続される。この際メタルポストも例えばメッキで
形成される。しかしメタルポストと再配線層とは界面が
存在し、ここにクラックが発生する問題があるが、本発
明は両者が導電プレートとして形成されるためその心配
もなくなる。
ｕの再配線層を形成し、一端が電極に他端がメタルポス
トに接続される。この際メタルポストも例えばメッキで
形成される。しかしメタルポストと再配線層とは界面が
存在し、ここにクラックが発生する問題があるが、本発
明は両者が導電プレートとして形成されるためその心配
もなくなる。
【００８１】また金属ボールで接続するため、金属細線
は、山なりに形成されず、その分、樹脂封止体を含めた
半導体装置としての厚みを低減することができる。
は、山なりに形成されず、その分、樹脂封止体を含めた
半導体装置としての厚みを低減することができる。
【００８２】また公知の金属細線をボンディングするよ
うに、まずネールヘッドを使って圧着固定した後、ボン
ディングツールを使って、前記つぶされたボールを金属
細線から引きちぎれば、簡単にリベットが形成でき、プ
ロセスも簡略化できる。
うに、まずネールヘッドを使って圧着固定した後、ボン
ディングツールを使って、前記つぶされたボールを金属
細線から引きちぎれば、簡単にリベットが形成でき、プ
ロセスも簡略化できる。
【００８３】また、一端に位置する前記導電プレートよ
りも他端に位置する導電プレートの方が厚く形成される
事で、前記金属ボールは、樹脂封止体に完全に封止され
ると共に、前記導電プレートの他端は、樹脂封止体から
露出できる。従って他端は、実装基板の電極とロウ付け
可能となる。
りも他端に位置する導電プレートの方が厚く形成される
事で、前記金属ボールは、樹脂封止体に完全に封止され
ると共に、前記導電プレートの他端は、樹脂封止体から
露出できる。従って他端は、実装基板の電極とロウ付け
可能となる。
【００８４】またフレームを樹脂に埋め込み、封止体に
露出片を露出させるので、従来のようにセラミック基板
採用することなく実現できる。従ってセラミック基板を
採用した従来の半導体装置に比べコストを下げられる。
露出片を露出させるので、従来のようにセラミック基板
採用することなく実現できる。従ってセラミック基板を
採用した従来の半導体装置に比べコストを下げられる。
【００８５】またダイシングで連結体を取り除くので、
この領域に露出する接続片の側面をロウ材の接続領域と
して活用でき、実装基板との接続強度を増強できる。
この領域に露出する接続片の側面をロウ材の接続領域と
して活用でき、実装基板との接続強度を増強できる。
【００８６】また連結体は、ダイシングで簡単に取り除
けるので、工程も簡略化できる。
けるので、工程も簡略化できる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置
の製造方法を説明する図である。
の製造方法を説明する図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置
の製造方法を説明する図である。
の製造方法を説明する図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態に係る半導体装
置の製造方法を説明する図である。
置の製造方法を説明する図である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置
の製造方法を説明する図である。
の製造方法を説明する図である。
【図５】 本発明の半導体装置に使用される導電プレー
トを説明する図である。
トを説明する図である。
【図６】 本発明の半導体装置に使用される導電プレー
トを説明する図である。
トを説明する図である。
【図７】 導電プレートが設けられたフレキシブルシー
トを説明する図である。
トを説明する図である。
【図８】 従来の半導体装置の製造方法を説明する図で
ある。
ある。
【図９】 従来の半導体装置の製造方法を説明する図で
ある。
ある。
Claims (5)
- 【請求項１】 複数のボンディングパッドが露出された
半導体チップを用意し、 前記ボンディングパッドに対応する領域上に開口部を有
し他領域の一部が後に樹脂封止体から露出されて露出片
と成る導電プレートを一単位とし、複数の前記導電プレ
ートを一体とする連結体により成るフレームを、前記半
導体チップ上に載置し、 前記開口部から露出した前記ボンディングパッドおよび
前記開口部周囲の前記導電プレートを含めて金属ボール
で圧着し、 前記露出片を露出するように樹脂封止体を設け、 前記連結体を取り除き、前記導電プレートを前記フレー
ムから分離することを特徴とした半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２】 前記金属ボールの圧着は、金属細線をボ
ンディングし、前記ボンディング部を残して前記金属細
線から分離する請求項１に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】 前記連結体は、チップ周辺に位置し、前
記半導体チップの分離と同時に前記連結体も取り除く請
求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記連結体は、前記半導体チップ上に位
置し、前記連結体を取り除いた後に、前記半導体チップ
を個々に分離する請求項１または請求項２に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記連結体の分離は、ダイシングにより
成される請求項１、請求項２、請求項３または請求項４
に記載の半導体装置の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP13454599A JP4148593B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 半導体装置の製造方法 |
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| JP13454599A JP4148593B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 半導体装置の製造方法 |
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|---|---|
| JP2000323528A true JP2000323528A (ja) | 2000-11-24 |
| JP4148593B2 JP4148593B2 (ja) | 2008-09-10 |
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| JP13454599A Expired - Fee Related JP4148593B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 半導体装置の製造方法 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-05-14 JP JP13454599A patent/JP4148593B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP4148593B2 (ja) | 2008-09-10 |
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