JP2004103949A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、携帯電話をはじめとする通信機器においては、無線部分の小型化が要望されている。無線部分のうちで高周波信号を取り扱う部分は、通常の半導体部品に加えて受動部品から構成されている。この受動部品とは、フィルタやバラン、チップ容量、チップインダクタ、チップ抵抗などのことをいい、これらを半導体基板上に形成するのは困難である。近年では、これらの受動素子の一部を、多層セラミック基板や多層樹脂基板の層間に内蔵させたモジュールを形成することで小型化を実現している。
【0003】
以下に、従来の半導体装置の構造について図7を参照しながら説明する。図7は、従来の半導体装置のチップの構造のうちで、特許文献1において提案されている構造を示す断面図である。この構造では、半導体部品と小型のチップ部品とを組み合わせてモジュールを構成している。
【0004】
従来の半導体装置のチップ50は、図7に示すように、下面(裏面)側にキャビティ41aを有する基板41と、基板41の上面(主面)上に設けられた配線42aと、基板41の上面上に設けられ、配線42aと電気的に接続されているチップ部品48と、基板41のうちキャビティ41aの底部となる部分の下面上に固着して設けられた配線42bと、基板41のうちキャビティ41aの底部となる部分の下面上に設けられ、配線42bとワイヤボンド46により電気的に接続されている半導体チップ45と、基板41のうちキャビティ41aの底部となる部分を貫通し、配線42aと配線42bとを電気的に接続するインナービアホール49と、基板41のうちキャビティ41aの側部となる部分の下面上に設けられた電極43と、基板41のうちキャビティ41aの側部となる部分を貫通し、配線42a,配線42bおよび電極43の電気的接続を取るために設けられた端面スルーホール電極44と、キャビティ41aを埋める樹脂47とから構成されている。
【0005】
チップ部品48とは、具体的にいうと、半導体素子、容量素子、インダクタ素子および抵抗素子などのことをいう。チップ部品48は基板41の上面上に半田付けされている。
【0006】
ここで、ウェハを分割して図7に示すようなチップを得る工程について、図8および図9を参照しながら説明する。図8は、複数のチップ領域が並ぶウェハの上面を示した図であり、図9は、ウェハを切断して得られたチップの構造を示す斜視図である。
【0007】
図8に示すようなウェハ51においては、切断ライン53に区画される複数のチップ領域50aが基板41上に配列している。そして、基板41を貫通するスルーホール52aが切断ライン53に沿うように形成されている。なお、このとき既に、基板41には図7に示すようなキャビティや素子が形成されているが、これらの図示は省略する。
【0008】
ウェハ51をダイシング等の方法で切断することにより、図9に示すようなチップ50が得られる。チップ50の側壁には、スルーホール52aが分割されて凹部52が形成される。チップ50は複数の層からなっており、各層の表面上には配線42が形成されている。配線42は、インナービアホール49が配置する領域を避けるように設けられている。
【0009】
本発明に関連する他の技術としては、特許文献2において提案されているものが挙げられる。特許文献2では、図7に示すような構成において、半導体チップ45と基板41とをワイヤボンド46によって接続するかわりにフリップチップによって接続する構造が開示されている。この構造では、さらなる薄型化が可能となっている。
【0010】
【特許文献1】
特許2689956号公報
【特許文献2】
特許3061014号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような構造では、素子の縮小化に限界が生じている。
【0012】
上述したような半導体装置では、図7に示すように基板41の側面にスルーホール電極44を形成するときに、加工精度上の観点から数百μm以上の穴系を用いる必要がある。したがって、複数のスルーホール電極44を形成する場合には、これらの間の距離は少なくとも数百μm程度必要になる。近年では、半導体素子の集積化に伴って多数の端面スルーホール電極44が入出力端子として設けられているため、半導体装置の外形サイズが大きくなってしまう。
【0013】
本発明は、さらなる縮小化の可能な半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、下面側に設けられた凹部と、上記凹部の側方に設けられた側壁部とを有する基板と、上記側壁部の下面上に設けられた第1導体部材と、上記基板の上面上に設けられた第2導体部材とを有する半導体装置であって、上記基板の外縁部のうちの一部は上記凹部であり、上記外縁部のうちの他部は上記側壁部であることを特徴とする。
【0015】
これにより、半導体装置の外縁部が側壁部となっている従来と比較して、上記側壁部の平面的な面積を小さくすることができるので、半導体装置の縮小化が可能となる。
【0016】
上記基板は、複数のチップ領域を有するウェハを上記チップ領域ごとに分割して形成されたものであり、上記基板の上記凹部は、上記ウェハにおいて互いに隣接する2つの上記チップ領域に亘って形成されていたことにより、容易な方法で半導体装置の縮小化が可能となる。
【0017】
上記側壁部は、平面的に見て上記基板の上記外縁部に沿った四角環の一辺が欠けたコ字状またはU字状であることが好ましい。
【0018】
上記凹部内には、上記基板とフリップチップ実装された半導体チップがさらに設けられており、上記基板と上記半導体チップとの間の隙間が樹脂によって埋められていることにより、基板と半導体チップとの膨張係数の差による熱応力を低減することができる。
【0019】
上記基板は複数の絶縁層から構成されており、上記絶縁層を貫通し導体で埋められた少なくとも1つのビアホールと、上記絶縁層同士の間に介在する少なくとも1つの配線パターンとをさらに備えていてもよい。
【0020】
上記第1導体部材と上記第2導体部材とは、上記ビアホールおよび上記配線パターンによって電気的に接続されていることにより、加工精度の高いビアホールと配線パターンとにより第1導体部材と第2導体部材との電気的接続を取ることができるので、さらなる半導体装置の縮小化が可能となる。
【0021】
上記第1導体部材と上記第2導体部材とは、上記基板の側面上に設けられた側面電極によって電気的に接続されていてもよい。
【0022】
本発明の第2の半導体装置は、下面側に設けられた凹部と、上記凹部の側方に設けられた側壁部とを有し、複数の絶縁層から構成されている基板と、上記側壁部の下面上に設けられた第1導体部材と、上記基板の上面上に設けられた第2導体部材と、上記絶縁層を貫通し導体で埋められた少なくとも1つのビアホールと、上記絶縁層の間に介在する少なくとも1つの配線パターンとを備える半導体装置であって、上記第1導体部材と上記第2導体部材とは、上記ビアホールおよび上記配線パターンによって電気的に接続されていることを特徴とする。
【0023】
これにより、加工精度の高いビアホールと配線パターンとにより第1導体部材と第2導体部材との電気的接続を取ることができるので、半導体装置の縮小化が可能となる。また、より多くの第1導体部材を設けることができ、より高い自由度で配線パターンを形成することができる。また、貫通穴がなくなるので、歪みの発生を低減することができる。
【0024】
上記凹部は、樹脂によって埋められていることにより、基板をプリント基板上に実装したときの応力を低減することができる。
【0025】
上記凹部内には第1素子が設けられており、上記第1素子は、上記ビアホールのうちの少なくとも1つとフリップチップ接続またはワイヤボンド接続により電気的に接続されていてもよい。
【0026】
上記凹部内には第1素子が設けられており、上記第1素子は、ランドグリッドアレイ状またはボールグリッドアレイ状に形成されていてもよい。
【0027】
本発明の第1の半導体装置の製造方法は、基板の下面側に、複数のチップ領域ごとに凹部を形成する工程(a)と、上記基板を1つの上記チップ領域ごとに分割する工程(b)と、上記凹部の側壁部の下面上に第1導体部材を形成し、上記基板の上面上に第2導体部材を形成する工程(c)とを備える。
【0028】
これにより、従来と比較して側壁部の占める面積の小さな半導体装置を製造することができるので、半導体装置の縮小化が可能となる。
【0029】
上記工程(a)では、上記凹部を2つの上記チップ領域の外縁部を除く部分に形成することにより、物理的な安定性の高いチップを製造することができる。
【0030】
上記工程(a)では、複数の絶縁層を重ねることにより上記基板に上記凹部を形成し、上記工程(a)の前に、上記絶縁層を貫通するビアホールを形成して導体で埋め、上記絶縁層の表面上に配線パターンを形成する工程(d)をさらに備え、上記第1導体部材と上記第2導体部材とは、上記ビアホールと上記配線パターンとにより電気的に接続されることにより、加工精度の高いビアホールと配線パターンとにより第1導体部材と第2導体部材との電気的接続を取ることができるので、よりサイズの小さな半導体装置を製造することができる。
【0031】
本発明の第2の半導体装置の製造方法は、絶縁層を貫通するビアホールを形成して導体で埋める工程(a)と、上記絶縁層の表面上に導体パターンを形成する工程(b)と、複数の上記絶縁層を重ねることにより、下面側に凹部を有する基板を形成する工程(c)と、上記基板をチップ領域ごとに分割する工程(d)と、上記凹部の側壁部の下面上に第1導体部材を形成し、上記基板の上面上に第2導体部材を形成する工程(e)とを備え、上記第1導体部材と上記第2導体部材とは上記ビアホールおよび上記配線パターンによって電気的に接続されることを特徴とする。
【0032】
これにより、加工精度の高いビアホールと配線パターンとにより第1導体部材と第2導体部材との電気的接続を取ることができるので、よりサイズの小さな半導体装置を製造することができる。また、より多くの第1導体部材を設けることができ、より高い自由度で配線パターンを形成することができる。また、貫通穴がなくなるので、歪みの発生しにくい半導体装置を製造することができる。
【0033】
【発明の実施形態】
(第1の実施形態)
第1の実施形態では、基板の外形について説明した後に、配線の接続の形態について説明する。
【0034】
まず、基板の外形について、図1(a),(b)および図2を参照しながら説明する。図1(a),(b)は、複数のチップ領域が並ぶウェハの上面(主面)および下面(裏面)を示した図であり、図2は、ウェハを切断して得られたチップの構造を示す平面図,縦断面図および横断面図である。なお、図1(a),(b)および図2では、半導体装置のうちの基板のみを図示しており、基板の表面上や内部に設けられている配線や電子部品の図示は省略する。
【0035】
本実施形態のウェハ1には、図1(a)に示すように、切断ライン2に区画された複数のチップ領域3aが基板11上に配列している。そして、図1(b)に示すように、基板11の下面側には、キャビティ12が隣り合う2つのチップ領域3aに亘って設けられている。
【0036】
このウェハ1を切断ライン2に沿って切断すると、図2に示すような外形のチップ3が得られる。チップ3の基板11は、図2に示すように、キャビティ12の底となる凹部11aと、凹部11aの3つの側方を囲む側壁部11bとに分けられる。
【0037】
次に、本実施形態の配線の接続形態について、図3および図4を参照しながら説明する。図3は、第1の実施形態において、チップの基板の表面上または内部に設けられた配線等を詳細に示す断面図である。図4は、図3に示すチップの基板を示す斜視図である。
【0038】
図3に示すように、本実施形態の半導体装置は、凹部11aおよび側壁部11bを有する基板11と、基板11の上面上に設けられたチップ部品19と、基板11のうち凹部11aの下面上に設けられた突起電極18と、突起電極18を挟んで基板11のうち凹部11aの下面上に設けられた半導体チップ17と、基板11を構成する複数層のセラミックシート13同士の間に介在する配線パターン16と、配線パターン16同士を接続するために1層のセラミックシート13を貫通して設けられたインナービアホール15と、基板11のうち側壁部11bの下面上に設けられた入出力端子14と、凹部11aにおいて、基板11と半導体チップ17との間の隙間を埋めるアンダーフィル20とから構成されている。ここで、図3には表されていないが、基板11は図2に示すような外形を有している。
【0039】
凹部11aとは、基板11の下面側に形成された深さ300〜400μmのキャビティ12の底面部分のことであり、基板11のうち側壁部11bとは、キャビティ12の側方に位置する部分である。
【0040】
配線パターン16は、誘電率などの材料特性によっては、フィルタ,バランおよび容量素子などの受動素子としての機能を果たす場合がある。これらの受動素子は高周波無線回路において不可欠である。配線パターン16を複数のセラミックシート13の間に介在させて受動素子として機能させることで、受動素子を基板11の表面上において集積化しにくいという不具合を解決することができる。また、さらなる小型化を実現することもできる。
【0041】
入出力端子14は、基板11の側壁部11bの下面上にランドグリッドアレイ状に設けられている。入出力端子14のピッチは約100μm程度まで狭くすることができる。このピッチは製造時のパターニング精度に依存するものである。
【0042】
半導体チップ17は、突起電極18によって凹部11aの下面上にフリップチップ接続されている。突起電極18は、インナービアホール15によって配線パターン16と電気的に接続されており、また、インナービアホール15と配線パターン16とによって、チップ部品19や入手力端子14と電気的に接続されている。
【0043】
キャビティ12内には、アンダーフィル20と称する樹脂が、基板11と半導体チップ17との間の隙間を埋めている。アンダーフィル20によって、半導体チップ17の材料と基板11の材料との熱膨張係数のミスマッチから生じる応力が低減される。
【0044】
基板11は、図4に示すように、複数のセラミックシート13が積層された構造を有している。これらのセラミックシート13の表面上には配線パターン16が形成されており、異なる層に位置する配線パターン16同士は、インナービアホール15により電気的に接続されている。
【0045】
図4に示すような基板11は、以下のような方法により形成する。まず、印刷工法により、セラミックシート13の上に配線パターン16を形成する。この方法では、ラインとスペースについてそれぞれ50μm程度の精度で加工できる。続いて、セラミックシート3を貫通するスルーホールをあけた後、スルーホールを導体で埋めることによりインナービアホール15を形成する。このときのスルーホールは約100μm程度の穴径で形成することができる。このように配線パターン16とインナービアホール15とを設けたセラミックシート13を複数重ね合わせて基板11を形成する。その後、基板11の下面側にキャビティ12を形成する。
【0046】
本実施形態では、キャビティ12を2つのチップ領域3aに亘って形成することにより、従来よりもチップ面積を縮小することができる。それについて、以下に説明する。
【0047】
基板11と半導体チップ17との間の隙間にアンダーフィル20を埋めるときには、キャビティ21内にノズルを近づけて樹脂を供給する。そのため、キャビティ21内にはノズルが入り込むだけのスペースが必要である。従来では、各チップ領域ごとにキャビティ21が設けられていたため、このスペースも各チップ領域ごとに必要であった。それに対し、本実施形態では、2つ以上のチップ領域ごとにキャビティ21を設けているため、このスペースを複数のチップ領域で共有することができる。また、本実施形態では、凹部11aの側方のうちの一方には側壁部11bが設けられていない。以上のことから、チップ面積を縮小することができる。
【0048】
また、本実施形態では、入出力端子14と他の部材とを、インナービアホール15および配線パターン16によって電気的に接続しているので、従来のようにスルーホール電極を設けずにすむ。このことから、加工精度を向上させることができ、チップの面積を縮小することができる。また、基板11の側壁部11bの下面上に設ける入出力端子14の数を多くすることもできる。
【0049】
また、スルーホール電極を設けるための貫通穴が必要なくなるので、より高い自由度で配線パターン16を形成することができる。また、基板を1000度程度の温度で焼結するときに、基板等に歪みが生じるおそれを回避することができる。それは、貫通穴がなくなるので、焼結時における基板の温度分布が均一化されるからと考えられる。このように歪みの発生を回避することにより、基板の表面上や内部に設けられた受動素子の電気的特性がばらつくのを抑制することができる。また、歪みの発生に備えて設定するマージンの領域を狭くすることができるので、チップの縮小化も可能となる。
【0050】
なお、上記実施形態では、基板の外形の形態と配線の接続形態とについて説明したが、それぞれの形態は独立したものであり、どちらか一方のみが実施されてもよい。
【0051】
また、上記実施形態では、キャビティ12を2つのチップ領域3aにおいて共有したが、3つ以上のチップ領域3aでキャビティ12を共有してもよい。
【0052】
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、第1の実施形態における配線の接続形態の変形例について、図5を参照しながら説明する。図5は、第2の実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【0053】
図5に示すように、本実施形態では、第1の実施形態においてランドグリッドアレイ状の入出力端子14(図3に示す)が設けられているかわりに、ボールグリッドアレイ状の入出力端子24が設けられている。入出力端子24のピッチはボールの直径で制限されるが、約100μm程度まで狭くすることが可能となる。それ以外の構造は第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【0054】
本実施形態においては、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0055】
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、第1の実施形態における配線の接続形態の変形例について、図6を参照しながら説明する。図6は、第3の実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【0056】
図6に示すように、本実施形態では、基板11と半導体チップ17との電気的接続が、第1の実施形態では突起電極18(図3に示す)によって実現されているかわりに、ワイヤボンド38によって実現されている。そして、キャビティ12内が樹脂30によって埋められている。それ以外の構成は従来と同様であるので説明を省略する。
【0057】
本実施形態においては、本実施形態では、凹部11aの側方のうちの一方には側壁部11bが設けられていないので、チップ面積を縮小することができる。
【0058】
また、本実施形態では、入出力端子14と他の部材とを、インナービアホール15および配線パターン16によって電気的に接続しているので、従来のようにスルーホール電極を設けずにすむ。このことから、加工精度を向上させることができ、チップの面積を縮小することができる。また、基板11の側壁部11bの下面上に設ける入出力端子14の数を多くすることもできる。
【0059】
また、スルーホール電極を設けるための貫通穴が必要なくなるので、より高い自由度で配線パターン16を形成することができる。また、基板を1000度程度の温度で焼結するときに、基板等に歪みが生じるおそれを回避することができる。それは、貫通穴がなくなるので、焼結時における基板の温度分布が均一化されるからと考えられる。このように歪みの発生を回避することにより、基板の表面上や内部に設けられた受動素子の電気的特性がばらつくのを抑制することができる。また、歪みの発生に備えて設定するマージンの領域を狭くすることができるので、チップの縮小化も可能となる。
【0060】
【発明の効果】
本発明によると、半導体装置の縮小化を図ることができる。また、設計の自由度を向上させることができ、電気的特性のばらつきを低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b)は、第1の実施形態において、複数のチップ領域が並ぶウェハの上面および下面を示した図である。
【図2】(a)〜(c)は、第1の実施形態において、ウェハを切断して得られたチップの構造を示す平面図,縦断面図および横断面図である。
【図3】第1の実施形態において、チップの基板の表面上または内部に設けられた配線等を詳細に示す断面図である。
【図4】図3に示すチップの基板のうち、キャビティよりも主面側の部分のみを示す斜視図である。
【図5】第2の実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図6】第3の実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図7】従来の半導体装置の構造のうちで、特許2689956号において提案されている構造を示す断面図である。
【図8】複数のチップ領域が並ぶ従来のウェハの上面を示した図である。
【図9】ウェハを切断して得られた従来のチップの構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 ウェハ
2 切断ライン
3 チップ
3a チップ領域
11 基板
11a 凹部
11b 側壁部
12 キャビティ
13 セラミックシート
14 入出力電極
15 インナービアホール
16 配線パターン
17 半導体チップ
18 突起電極
19 チップ部品
20 アンダーフィル
24 入出力端子
30 樹脂
38 ワイヤボンド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, communication devices such as mobile phones have been required to have a smaller wireless portion. The part that handles high-frequency signals in the wireless part is composed of passive components in addition to ordinary semiconductor components. The passive components refer to filters, baluns, chip capacitors, chip inductors, chip resistors, and the like, and it is difficult to form them on a semiconductor substrate. In recent years, miniaturization has been realized by forming a module in which a part of these passive elements is embedded between layers of a multilayer ceramic substrate or a multilayer resin substrate.
[0003]
Hereinafter, the structure of a conventional semiconductor device will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a structure proposed in
[0004]
As shown in FIG. 7, a
[0005]
The
[0006]
Here, a process of dividing the wafer to obtain chips as shown in FIG. 7 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram showing an upper surface of a wafer on which a plurality of chip regions are arranged, and FIG. 9 is a perspective view showing a structure of a chip obtained by cutting the wafer.
[0007]
In a
[0008]
By cutting the
[0009]
As another technique related to the present invention, there is a technique proposed in
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2689956 [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3061014
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described structure, there is a limit in reducing the size of the element.
[0012]
In the semiconductor device as described above, when forming the through-
[0013]
An object of the present invention is to provide a semiconductor device which can be further reduced in size and a method for manufacturing the same.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor device of the present invention includes a substrate having a recess provided on the lower surface side, a side wall provided on the side of the recess, a first conductor member provided on a lower surface of the side wall, A second conductor member provided on an upper surface of a substrate, wherein a part of an outer edge of the substrate is the concave portion, and another of the outer edges is the side wall portion. There is a feature.
[0015]
Thereby, the planar area of the side wall portion can be reduced as compared with the related art in which the outer edge portion of the semiconductor device is the side wall portion, and thus the semiconductor device can be downsized.
[0016]
The substrate is formed by dividing a wafer having a plurality of chip regions for each of the chip regions, and the concave portion of the substrate is formed over two adjacent chip regions of the wafer. Thus, the size of the semiconductor device can be reduced by an easy method.
[0017]
It is preferable that the side wall has a U-shape or a U-shape in which one side of a square ring along the outer edge of the substrate is missing when viewed in plan.
[0018]
In the recess, a semiconductor chip that is flip-chip mounted with the substrate is further provided, and a gap between the substrate and the semiconductor chip is filled with resin, so that a gap between the substrate and the semiconductor chip is formed. Thermal stress due to a difference in expansion coefficient can be reduced.
[0019]
The substrate includes a plurality of insulating layers, and further includes at least one via hole penetrating the insulating layer and filled with a conductor, and at least one wiring pattern interposed between the insulating layers. Is also good.
[0020]
Since the first conductor member and the second conductor member are electrically connected by the via hole and the wiring pattern, the first conductor member and the second conductor member are formed by the via hole and the wiring pattern having high processing accuracy. Can be electrically connected to the semiconductor device, so that the size of the semiconductor device can be further reduced.
[0021]
The first conductor member and the second conductor member may be electrically connected by a side electrode provided on a side surface of the substrate.
[0022]
A second semiconductor device according to the present invention has a concave portion provided on a lower surface side, a side wall portion provided on a side of the concave portion, and a substrate formed of a plurality of insulating layers; A first conductor member provided on the lower surface of the substrate, a second conductor member provided on the upper surface of the substrate, at least one via hole penetrating the insulating layer and filled with a conductor, and A semiconductor device having at least one wiring pattern interposed therebetween, wherein the first conductor member and the second conductor member are electrically connected by the via hole and the wiring pattern. .
[0023]
Thus, the first conductor member and the second conductor member can be electrically connected by the via hole and the wiring pattern having high processing accuracy, so that the semiconductor device can be reduced in size. Further, more first conductor members can be provided, and a wiring pattern can be formed with a higher degree of freedom. Further, since there is no through hole, the occurrence of distortion can be reduced.
[0024]
Since the recess is filled with the resin, the stress when the substrate is mounted on the printed board can be reduced.
[0025]
A first element may be provided in the recess, and the first element may be electrically connected to at least one of the via holes by flip chip connection or wire bond connection.
[0026]
A first element is provided in the recess, and the first element may be formed in a land grid array shape or a ball grid array shape.
[0027]
According to a first method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step (a) of forming a concave portion for each of a plurality of chip regions on a lower surface side of a substrate and a step (b) of dividing the substrate into each of the chip regions ) And a step (c) of forming a first conductor member on the lower surface of the side wall of the recess and forming a second conductor member on the upper surface of the substrate.
[0028]
Thus, it is possible to manufacture a semiconductor device in which the area occupied by the side wall portion is smaller than that in the related art, so that the semiconductor device can be reduced in size.
[0029]
In the step (a), a chip having high physical stability can be manufactured by forming the concave portion at a portion other than the outer edges of the two chip regions.
[0030]
In the step (a), the concave portion is formed in the substrate by stacking a plurality of insulating layers, and before the step (a), a via hole that penetrates the insulating layer is formed and filled with a conductor. The method further includes a step (d) of forming a wiring pattern on the surface of the layer, wherein the first conductor member and the second conductor member are electrically connected by the via hole and the wiring pattern, thereby being processed. Since the first conductor member and the second conductor member can be electrically connected by the highly accurate via hole and the wiring pattern, a smaller semiconductor device can be manufactured.
[0031]
According to a second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step (a) of forming a via hole penetrating an insulating layer and filling the same with a conductor; and a step (b) of forming a conductive pattern on the surface of the insulating layer. (C) forming a substrate having a recess on the lower surface side by stacking a plurality of the insulating layers, (d) dividing the substrate into chip regions, and (E) forming a first conductor member and forming a second conductor member on the upper surface of the substrate, wherein the first conductor member and the second conductor member are electrically connected by the via hole and the wiring pattern. It is characterized in that it is electrically connected.
[0032]
Thereby, the first conductor member and the second conductor member can be electrically connected by the via hole and the wiring pattern with high processing accuracy, so that a smaller semiconductor device can be manufactured. Further, more first conductor members can be provided, and a wiring pattern can be formed with a higher degree of freedom. Further, since there is no through hole, a semiconductor device in which distortion is unlikely to be generated can be manufactured.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(1st Embodiment)
In the first embodiment, after describing the outer shape of the substrate, the connection form of the wiring will be described.
[0034]
First, the outer shape of the substrate will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b) and FIG. FIGS. 1A and 1B are diagrams showing an upper surface (main surface) and a lower surface (back surface) of a wafer in which a plurality of chip regions are arranged, and FIG. 2 shows a chip obtained by cutting the wafer. It is the top view, longitudinal section, and cross section which show a structure. Note that FIGS. 1A, 1B, and 2 show only the substrate of the semiconductor device, and do not show the wiring or electronic components provided on or inside the substrate.
[0035]
As shown in FIG. 1A, a plurality of
[0036]
When the
[0037]
Next, a connection configuration of the wiring according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view showing in detail the wiring and the like provided on or inside the surface of the chip substrate in the first embodiment. FIG. 4 is a perspective view showing a substrate of the chip shown in FIG.
[0038]
As shown in FIG. 3, the semiconductor device according to the present embodiment includes a
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
The input /
[0042]
The
[0043]
In the
[0044]
As shown in FIG. 4, the
[0045]
The
[0046]
In the present embodiment, by forming the
[0047]
When filling the
[0048]
Further, in this embodiment, since the input /
[0049]
Further, since a through-hole for providing a through-hole electrode is not required, the
[0050]
In the above embodiment, the external form of the substrate and the wiring connection form have been described. However, each form is independent, and only one of them may be implemented.
[0051]
In the above embodiment, the
[0052]
(Second embodiment)
In the second embodiment, a modified example of the wiring connection mode in the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the structure of the semiconductor device according to the second embodiment.
[0053]
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, instead of providing the land grid array input / output terminals 14 (shown in FIG. 3) in the first embodiment, a ball grid array input /
[0054]
In the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
[0055]
(Third embodiment)
In the third embodiment, a modification of the wiring connection mode in the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the structure of the semiconductor device according to the third embodiment.
[0056]
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the electrical connection between the
[0057]
In the present embodiment, the chip area can be reduced because the
[0058]
Further, in this embodiment, since the input /
[0059]
Further, since a through-hole for providing a through-hole electrode is not required, the
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, the size of the semiconductor device can be reduced. Further, the degree of freedom in design can be improved, and variations in electrical characteristics can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing an upper surface and a lower surface of a wafer in which a plurality of chip regions are arranged in the first embodiment.
FIGS. 2A to 2C are a plan view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing a structure of a chip obtained by cutting a wafer in the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing in detail a wiring and the like provided on or inside a surface of a chip substrate in the first embodiment.
FIG. 4 is a perspective view showing only a portion of the substrate of the chip shown in FIG. 3 closer to the main surface than the cavity.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device according to a second embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device according to a third embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional semiconductor device proposed in Japanese Patent No. 2689956;
FIG. 8 is a diagram showing an upper surface of a conventional wafer in which a plurality of chip regions are arranged.
FIG. 9 is a perspective view showing a structure of a conventional chip obtained by cutting a wafer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (15)
上記側壁部の下面上に設けられた第1導体部材と、
上記基板の上面上に設けられた第2導体部材とを有する半導体装置であって、上記基板の外縁部のうちの一部は上記凹部であり、上記外縁部のうちの他部は上記側壁部であることを特徴とする半導体装置。A substrate having a recess provided on the lower surface side and a side wall provided on the side of the recess,
A first conductor member provided on a lower surface of the side wall portion;
A second conductor member provided on an upper surface of the substrate, wherein a part of an outer edge of the substrate is the concave portion, and another of the outer edges is the side wall portion. A semiconductor device, characterized in that:
上記基板は、複数のチップ領域を有するウェハを上記チップ領域ごとに分割して形成されたものであり、
上記基板の上記凹部は、上記ウェハにおいて互いに隣接する2つの上記チップ領域に亘って形成されていたことを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 1,
The substrate is formed by dividing a wafer having a plurality of chip regions for each of the chip regions,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the concave portion of the substrate is formed over two chip regions adjacent to each other in the wafer.
上記側壁部は、平面的に見て上記基板の上記外縁部に沿った四角環の一辺が欠けたコ字状またはU字状であることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 1, wherein
The semiconductor device according to claim 1, wherein the side wall has a U-shape or a U-shape in which one side of a square ring along the outer edge of the substrate is missing when viewed in plan.
上記凹部内には、上記基板とフリップチップ実装された半導体チップがさらに設けられており、
上記基板と上記半導体チップとの間の隙間が樹脂によって埋められていることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
A semiconductor chip flip-chip mounted with the substrate is further provided in the recess.
A semiconductor device, wherein a gap between the substrate and the semiconductor chip is filled with a resin.
上記基板は複数の絶縁層から構成されており、
上記絶縁層を貫通し導体で埋められた少なくとも1つのビアホールと、
上記絶縁層同士の間に介在する少なくとも1つの配線パターンと
をさらに備えることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
The substrate is composed of a plurality of insulating layers,
At least one via hole penetrating the insulating layer and filled with a conductor;
A semiconductor device further comprising at least one wiring pattern interposed between the insulating layers.
上記第1導体部材と上記第2導体部材とは、上記ビアホールおよび上記配線パターンによって電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 5,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductor member and the second conductor member are electrically connected by the via hole and the wiring pattern.
上記第1導体部材と上記第2導体部材とは、上記基板の側面上に設けられた側面電極によって電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
A semiconductor device, wherein the first conductor member and the second conductor member are electrically connected by a side electrode provided on a side surface of the substrate.
上記側壁部の下面上に設けられた第1導体部材と、
上記基板の上面上に設けられた第2導体部材と、
上記絶縁層を貫通し導体で埋められた少なくとも1つのビアホールと、
上記絶縁層の間に介在する少なくとも1つの配線パターンと
を備える半導体装置であって、
上記第1導体部材と上記第2導体部材とは、上記ビアホールおよび上記配線パターンによって電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。A concave portion provided on the lower surface side, a substrate having a side wall portion provided on the side of the concave portion, and a plurality of insulating layers;
A first conductor member provided on a lower surface of the side wall portion;
A second conductor member provided on the upper surface of the substrate,
At least one via hole penetrating the insulating layer and filled with a conductor;
A semiconductor device comprising at least one wiring pattern interposed between the insulating layers,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductor member and the second conductor member are electrically connected by the via hole and the wiring pattern.
上記凹部は、樹脂によって埋められていることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 8,
A semiconductor device, wherein the recess is filled with a resin.
上記凹部内には第1素子が設けられており、
上記第1素子は、上記ビアホールのうちの少なくとも1つとフリップチップ接続またはワイヤボンド接続により電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 8, wherein
A first element is provided in the recess,
The semiconductor device, wherein the first element is electrically connected to at least one of the via holes by flip-chip connection or wire bond connection.
上記凹部内には第1素子が設けられており、
上記第1素子は、ランドグリッドアレイ状またはボールグリッドアレイ状に形成されていることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 8, wherein
A first element is provided in the recess,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first element is formed in a land grid array shape or a ball grid array shape.
上記基板を1つの上記チップ領域ごとに分割する工程(b)と、
上記凹部の側壁部の下面上に第1導体部材を形成し、上記基板の上面上に第2導体部材を形成する工程(c)と
を備える半導体装置の製造方法。(A) forming a concave portion for each of a plurality of chip regions on the lower surface side of the substrate;
(B) dividing the substrate into one of the chip regions;
Forming a first conductor member on the lower surface of the side wall portion of the recess and forming a second conductor member on the upper surface of the substrate.
上記工程(a)では、上記凹部を2つの上記チップ領域の外縁部を除く部分に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12,
In the step (a), a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the concave portion is formed in a portion excluding outer peripheral portions of two chip regions.
上記工程(a)では、複数の絶縁層を重ねることにより上記基板に上記凹部を形成し、
上記工程(a)の前に、上記絶縁層を貫通するビアホールを形成して導体で埋め、上記絶縁層の表面上に配線パターンを形成する工程(d)をさらに備え、
上記第1導体部材と上記第2導体部材とは、上記ビアホールと上記配線パターンとにより電気的に接続されることを特徴とする半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein
In the step (a), the recess is formed in the substrate by stacking a plurality of insulating layers;
Before the step (a), the method further includes a step (d) of forming a via hole penetrating the insulating layer, filling the via hole with a conductor, and forming a wiring pattern on the surface of the insulating layer,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first conductor member and the second conductor member are electrically connected by the via hole and the wiring pattern.
上記絶縁層の表面上に導体パターンを形成する工程(b)と、
複数の上記絶縁層を重ねることにより、下面側に凹部を有する基板を形成する工程(c)と、
上記基板をチップ領域ごとに分割する工程(d)と、
上記凹部の側壁部の下面上に第1導体部材を形成し、上記基板の上面上に第2導体部材を形成する工程(e)と
を備え、
上記第1導体部材と上記第2導体部材とは上記ビアホールおよび上記配線パターンによって電気的に接続されることを特徴とする半導体装置の製造方法。(A) forming a via hole penetrating through the insulating layer and filling with a conductor;
(B) forming a conductor pattern on the surface of the insulating layer;
(C) forming a substrate having a concave portion on the lower surface side by stacking a plurality of the insulating layers;
(D) dividing the substrate into chip regions;
Forming a first conductor member on the lower surface of the side wall of the concave portion and forming a second conductor member on the upper surface of the substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first conductor member and the second conductor member are electrically connected by the via hole and the wiring pattern.
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CN109411855A (en) * | 2018-06-27 | 2019-03-01 | 华南理工大学 | A kind of double frequency filtering balun based on cavity |
CN110402022A (en) * | 2019-06-27 | 2019-11-01 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | A kind of pcb board and terminal |
-
2002
- 2002-09-11 JP JP2002265818A patent/JP2004103949A/en active Pending
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