JP2004221346A - 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、半導体チップを効率的かつ歩留まりよく実装することにある。
【解決手段】集積回路12が形成された半導体ウエハ10に基板20を貼り付ける。基板20及び半導体ウエハ10を、補強板32が貼り付けられた複数の半導体チップ30に切断する。半導体チップ30を、補強板32が貼り付けられた状態で配線基板40に実装する。
【選択図】 図3
【解決手段】集積回路12が形成された半導体ウエハ10に基板20を貼り付ける。基板20及び半導体ウエハ10を、補強板32が貼り付けられた複数の半導体チップ30に切断する。半導体チップ30を、補強板32が貼り付けられた状態で配線基板40に実装する。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
【0003】
【特許文献1】
特許第3197884号公報
【0004】
【発明の背景】
3次元実装の開発に伴って、薄型の半導体チップが要求されている。従来、薄型の半導体チップは、半導体ウエハを薄く研削してからダイシングして得ていたが、ダイシング時に割れやすく、取り扱いに不便であった。そこで、半導体ウエハに溝を形成してからこれを研削して半導体チップを得る技術が開発されている。しかしながら、この方法でも、半導体チップを実装するときに、チッピングや割れが生じないように工夫する必要があった。
【0005】
本発明の目的は、半導体チップを効率的かつ歩留まりよく実装することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明に係る半導体装置の製造方法は、(a)集積回路が形成された半導体ウエハに基板を貼り付けること、
(b)前記基板及び前記半導体ウエハを、補強板が貼り付けられた複数の半導体チップに切断すること、及び、
(c)少なくとも1つの前記半導体チップを、前記補強板が貼り付けられた状態で配線基板に実装すること、
を含む。本発明によれば、半導体チップを、補強板が貼り付けられた状態で配線基板に実装するので、チッピングや割れが生じにくい。また、補強板は、半導体ウエハを切断するときに基板から切断されて形成されるので、工程が増えることがなく、半導体チップを効率的かつ歩留まりよく実装することができる。
(2)この半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程の後に、前記配線基板に実装された1つの前記半導体チップから、前記補強板を除去することをさらに含んでもよい。
(3)この半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で、接着剤によって前記半導体ウエハに前記基板を貼り付け、
前記補強板の除去は、前記接着剤にエネルギーを供給してその接着力を低下させた後に行ってもよい。
(4)この半導体装置の製造方法において、
前記接着剤は、熱によって接着力が低下する性質を有し、
前記(c)工程で、前記少なくとも1つの半導体チップの実装に使用される熱によって、前記接着剤の接着力を低下させてもよい。
(5)この半導体装置の製造方法において、
前記集積回路が形成された側の裏側に対して行う、前記半導体ウエハを薄くする処理をさらに含んでもよい。
(6)この半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウエハを薄くする処理の後に、前記半導体ウエハの前記裏側に前記基板を貼り付けてもよい。
(7)この半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で、前記半導体ウエハの前記集積回路が形成された側に前記基板を貼り付け、
前記基板が貼り付けられた前記半導体ウエハに対して、前記半導体ウエハを薄くする処理を行い、
前記(c)工程の時点で、それぞれの前記半導体チップは、両面に貫通する電極を有してもよい。
(8)本発明に係る半導体装置の製造方法は、(a)集積回路が形成された半導体ウエハに基板を貼り付けること、
(b)前記基板及び前記半導体ウエハを、補強板が貼り付けられた複数の第1の半導体チップに切断すること、及び、
(c)少なくとも1つの前記第1の半導体チップを、前記補強板が貼り付けられた状態で第2の半導体チップにスタックすること、
を含む。本発明によれば、半導体チップを、補強板が貼り付けられた状態で配線基板に実装するので、チッピングや割れが生じにくい。また、補強板は、半導体ウエハを切断するときに基板から切断されて形成されるので、工程が増えることがなく、半導体チップを効率的かつ歩留まりよく実装することができる。
(9)この半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程の後に、前記第2の半導体チップに実装された1つの前記第1の半導体チップから、前記補強板を除去することをさらに含んでもよい。
(10)この半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で、接着剤によって前記半導体ウエハに前記基板を貼り付け、
前記補強板の除去は、前記接着剤にエネルギーを供給してその接着力を低下させた後に行ってもよい。
(11)この半導体装置の製造方法において、
前記接着剤は、熱によって接着力が低下する性質を有し、
前記(c)工程で、前記少なくとも1つの半導体チップの実装に使用される熱によって、前記接着剤の接着力を低下させてもよい。
(12)この半導体装置の製造方法において、
前記集積回路が形成された側の裏側に対して行う、前記半導体ウエハを薄くする処理をさらに含んでもよい。
(13)この半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウエハを薄くする処理の後に、前記半導体ウエハの前記裏側に前記基板を貼り付けてもよい。
(14)この半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で、前記半導体ウエハの前記集積回路が形成された側に前記基板を貼り付け、
前記基板が貼り付けられた前記半導体ウエハに対して、前記半導体ウエハを薄くする処理を行い、
前記(c)工程の時点で、それぞれの前記第1の半導体チップは、両面に貫通する電極を有してもよい。
(15)本発明に係る半導体装置は、上記方法によって製造されてなる。
(16)本発明に係る回路基板は、上記半導体装置が実装されてなる。
(17)本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【0008】
(第1の実施の形態)
図1(A)〜図3(D)は、本発明を適用した第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。本実施の形態では、図1(A)に示すように、半導体ウエハ10を使用する。半導体ウエハ10(詳しくはその一方の側)には、複数の集積回路(例えばトランジスタやメモリを有する回路)12が形成されている。半導体ウエハ10(詳しくは集積回路12が形成された側)には、複数のバンプ14が設けられていてもよい。半導体ウエハ10の複数の半導体チップとなる各領域に、2つ以上(1グループ)のバンプ14が形成される。バンプ14は、図示しないパッド上に形成されていてもよい。バンプ14は、集積回路12に電気的に接続されている。バンプ14は、金やハンダなどで形成することができる。バンプ14は、ボールボンディング法、電解メッキ法、無電解メッキ法、印刷法、リフロー法のいずれの方法で形成してもよい。半導体ウエハ10には、1層又はそれ以上の層のパッシベーション膜(図示せず)が形成されていてもよく、パッシベーション膜上にバンプ14が設けられていてもよい。
【0009】
図1(B)に示すように、半導体ウエハ10(詳しくはバンプ14が設けられた側又は集積回路12が形成された側)には、1枚又は複数枚の保護シート(又は保護テープ)16を貼り付けてもよい。保護シート16は、半導体ウエハ10を薄くする処理を行うときに、半導体ウエハ10を保護する。保護シート16は、接着剤又は粘着剤によって半導体ウエハ10に貼り付けられていてもよい。保護シート16は、半導体ウエハ10から剥離可能になっており、紫外線の照射によって剥離可能になる紫外線剥離タイプ、熱によって剥離可能になる加熱剥離タイプのいずれであってもよい。
【0010】
図1(C)に示すように、半導体ウエハ10を薄くする処理を行う。この処理は、半導体ウエハ10の集積回路12が形成された側(バンプ14が設けられた側)の裏側に対して行う。また、この処理は、研削(例えばバックサイドグラインド)、エッチング(ウェットエッチング又はドライエッチング)のいずれであってもよい。ウェットエッチングを適用する場合には、フッ酸及び硝酸の混合液あるいはフッ酸、硝酸及び酢酸の混合液をエッチャントとして使用してもよい。ドライエッチングを適用する場合には、SF6、CF4又はC12を少なくとも含むガスをエッチングガスとして使用してもよい。
【0011】
図1(D)に示すように、半導体ウエハ10(集積回路12が形成された側(バンプ14が設けられた側)の裏側)に基板20を貼り付ける。本実施の形態では、半導体ウエハ10を薄くする処理の後に、半導体ウエハ10に基板20を貼り付ける。半導体ウエハ10の薄くする処理が行われた面に基板20を貼り付ける。基板20は、ガラス(例えば、石英ガラス、低アルカリガラス、ソーダガラス、ホウ珪酸ガラス)から形成されていてもよい。基板20は、光透過性を有していてもよい。基板20は、熱伝導率の高い材料(例えば銅などの金属)から形成されていてもよい。基板20の半導体ウエハ10への貼り付けには、接着剤(又は粘着材)22を使用してもよい。接着剤22は、エネルギーによって接着力が低下するものであってもよい。接着剤22は、液状である場合、熱によって接着力が低下する熱可塑性接着剤又は加熱反応型接着剤であってもよいし、紫外線によって接着力が低下する紫外線分解性接着剤であってもよい。接着剤22は、接着シートである場合、紫外線の照射によって剥離可能になる紫外線剥離タイプ、熱によって剥離可能になる加熱剥離タイプのいずれであってもよい。
【0012】
図2(A)に示すように、半導体ウエハ10が貼り付けられた基板20を、ウエハシート24に貼り付けてもよい。また、保護シート16を剥離してもよいが、剥離せずに次の工程に進んでもよい。
【0013】
図2(B)に示すように、基板20及び半導体ウエハ10を複数の個片に切断する。切断は、ダイシング又はスクライビングによって行ってもよいし、レーザを使用して行ってもよい。本実施の形態では、基板20が貼り付けられた状態で半導体ウエハ10を切断するので、半導体ウエハ10が薄くても、チッピング等が生じにくい。半導体ウエハ10は、複数の半導体チップ30に切断され、基板20は、複数の補強板32に切断される。
【0014】
図2(C)に示すように、補強板32が貼り付けられた半導体チップ30が得られる。補強板32は、半導体ウエハ10を切断するときに基板20から切断されて形成されるので、工程が増えることがなく、半導体チップ30を効率的かつ歩留まりよく実装することができる。
【0015】
図3(A)に示すように、少なくとも1つの半導体チップ30を、補強板32が貼り付けられた状態で配線基板40に実装する。配線基板40は、配線パターン42を有する。配線基板40は、インターポーザであってもよい。実装には、ボンディングツール44を使用してもよい。ボンディングツール44によって、半導体チップ30に貼り付けられた補強板32を吸着してもよい。本実施の形態によれば、半導体チップ30を、補強板32が貼り付けられた状態で配線基板40に実装するので、チッピングや割れが生じにくい。
【0016】
図3(B)に示すように、半導体チップ30(例えばそのバンプ14)と配線パターン42を電気的に接続する。電気的接続は、金属接合によって行ってもよいし、異方性導電材料(異方性導電膜又は異方性導電ペースト)によって行ってもよいし、絶縁性接着剤の収縮力を利用した圧接によって行ってもよい。実装プロセスでは、電気的接続部分(例えばバンプ14及び配線パターン42)に熱を供給してもよい。例えば、ボンディングツール44から熱を供給してもよい。熱とともに超音波振動を印加してもよい。
【0017】
図3(C)に示すように、配線基板40に実装された半導体チップ30から補強板32を除去してもよい。補強板32の除去は、接着剤22にエネルギーを供給してその接着力を低下させた後に行ってもよい。接着剤22が熱によって接着力が低下する性質を有する場合、半導体チップ30の実装に使用される熱によって、接着剤22の接着力を低下させてもよい。すなわち、半導体チップ30の実装のために熱を加えるステップと、補強板32の除去のために熱を加えるステップと、を同時に行ってもよい。あるいは、接着剤22が紫外線によって接着力が低下する性質を有する場合、紫外線を照射して接着剤22の接着力を低下させてもよい。補強板32を除去せずに残してもよい。
【0018】
図3(D)に示すように、外部端子(例えばハンダボール)46を形成するなどの周知の工程を行ってもよい。こうして、半導体装置を製造することができる。本実施の形態に係る半導体装置は、上述した製造方法から導き出される構造を有する。なお、補強板32は、半導体チップ30上に残して、放熱板として機能させてもよい。その場合、補強板32は、熱伝導率が高くてもよい。
【0019】
図4(A)及び図4(B)は、上述した半導体装置の製造方法に適用することができる付加的な工程を説明する図である。例えば、図4(A)に示すように、半導体ウエハ10には、切断前に溝50を形成しておいてもよい。溝50は、半導体ウエハ10を薄くする処理の前に形成してもよい。溝50は、半導体ウエハ10の集積回路12が形成された側(バンプ14が設けられた側)に形成する。溝50の形成方法は、切削、スクライビング、エッチング(ドライエッチング・ウェットエッチング)のいずれであってもよい。溝50を形成しておくことで、その後に行う半導体ウエハ10の切断工程を簡略化することができる。図4(B)に示すように、溝50は、半導体ウエハ10を薄くしたときに、半導体ウエハ10がバラバラにならない程度の深さで形成する。そして、図1(D)に示すように、半導体ウエハ10に基板20を貼り付ける。その後の工程は、上述した通りである。図5には、本発明の実施の形態に係る半導体装置1100が実装された回路基板1000が示されている。
【0020】
図6は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の第1の変形例を説明する図である。この変形例では、上述したように、基板20及び半導体ウエハ10を、補強板32が貼り付けられた複数の半導体チップ(ここでは、第1の半導体チップ)30に切断する。そして、少なくとも1つの第1の半導体チップ30を、補強板32が貼り付けられた状態で、第2の半導体チップ60にスタックする。
【0021】
第2の半導体チップ60は、両面(図示しない集積回路)が形成された側の面及びその裏面)に貫通する電極62を有する。それ以外に、第2の半導体チップ60は、上述した半導体チップ30と同じ構造を有していてもよい。さらに、電極62は、第2の半導体チップ60の両面から露出(例えば突出)していてもよい。電極62は、図示しない集積回路と電気的に接続されている。電極62は、絶縁膜64上に形成されていてもよい。
【0022】
この変形例に係る半導体装置の製造方法では、さらに、図示しない外部端子(例えばハンダボール)を形成するなどの周知の工程を行ってもよい。こうして、半導体装置を製造することができる。本実施の形態に係る半導体装置は、上述した製造方法から導き出される構造を有する。その他の内容は、上述した実施の形態で説明した内容が該当する。図7には、本発明の実施の形態の第1の変形例に係る半導体装置2100が実装された回路基板2000が示されている。
【0023】
図8(A)〜図8(D)は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の第2の変形例を説明する図である。この変形例では、図8(A)に示すように、半導体ウエハ70が、後の工程によって貫通電極となる複数の電極72を有する。半導体ウエハ70のその他の内容は、半導体ウエハ10の内容が該当する。電極72は、半導体ウエハ70に形成された穴(凹部)に埋め込まれた部分と、半導体ウエハ70の一方の面(図示しない集積回路が形成された側の面)から突出する部分(バンプ)と、を有する。電極72は、絶縁膜74上に形成されていてもよい。
【0024】
図8(B)に示すように、半導体ウエハ70に保護シート16を貼り付けてもよい。詳しくは、図1(B)を参照した説明と同様である。そして、図8(C)に示すように、半導体ウエハ70を薄くする処理を行う。半導体ウエハ70の薄くする処理が行われる面から電極72を突出させるには、電極72を除去しないように、エッチングを行ってもよい。ウェットエッチングを適用する場合には、フッ酸及び硝酸の混合液あるいはフッ酸、硝酸及び酢酸の混合液をエッチャントとして使用してもよい。ドライエッチングを適用する場合には、SF6、CF4又はC12を少なくとも含むガスをエッチングガスとして使用してもよい。また、電極72の手前まで、研削(例えばバックサイドグラインド)を行ってもよい。
【0025】
図8(D)に示すように、半導体ウエハ70に基板20を貼り付ける。詳しくは、図1(D)を参照した説明と同様である。また、その後の工程は、上述した実施の形態と同じである。この変形例によれば、両面に貫通した半導体チップを配線基板40に実装することができる。その他の内容は、上述した実施の形態で説明した内容が該当する。
【0026】
(第2の実施の形態)
図9(A)〜図10(C)は、本発明を適用した第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。本実施の形態では、図8(A)を参照して説明した半導体ウエハ70を使用する。
【0027】
図9(A)に示すように、半導体ウエハ70に基板20を貼り付ける。詳しくは、半導体ウエハ70の集積回路(図示せず)が形成された側(半導体ウエハ70を薄くする処理が行われる側とは反対側)に基板20を貼り付ける。基板20及びその貼り付けの内容は、第1の実施の形態で説明した内容が該当する。その後、図9(B)に示すように、基板20が貼り付けられた半導体ウエハ70に対して、半導体ウエハ70を薄くする処理を行う。その詳細は、図8(C)を参照して説明した内容と同様である。
【0028】
図9(C)に示すように、基板20及び半導体ウエハ70を切断する。切断の詳細は、第1の実施の形態で説明した内容が該当する。図9(D)に示すように、補強板32が貼り付けられた第1の半導体チップ80が得られる。補強板32は、第1の半導体チップ80の集積回路(図示せず)が形成された側(薄くする処理が行われた側とは反対側)に貼り付けられている。電極72は、補強板32貼り付けられた側とは反対側から突出していてもよい。
【0029】
図10(A)に示すように、少なくとも1つの第1の半導体チップ80を、補強板32が貼り付けられた状態で第2の半導体チップ90にスタックする。スタックの詳細は、図3(A)を参照して説明した実装の内容を適用することができる。第2の半導体チップ90は、第1の実施の形態で説明した半導体チップ30と同じ内容が該当するものであってもよい。第2の半導体チップ90は、電極92を有しており、電極92は、バンプを含んでもよいし、貫通電極であってもよい。
【0030】
図10(B)に示すように、第1及び第2の半導体チップ80,90を電気的に接続する。詳しくは、第1の半導体チップ80の薄くする処理が行われた側で、電極82,92を電気的に接続する。電気的接続の詳細は、図3(B)を参照して説明した内容が該当する。
【0031】
図10(C)に示すように、第2の半導体チップ90にスタックされた第1の半導体チップ80から補強板32を除去してもよい。除去の詳細は、図3(C)を参照して説明した内容と同様である。その後、図示しない外部端子(例えばハンダボール)を形成するなどの周知の工程を行ってもよい。こうして、半導体装置を製造することができる。この半導体装置の外観は、図7に示す半導体装置2100と同様であってもよい。本実施の形態に係る半導体装置は、上述した製造方法から導き出される構造を有する。本実施の形態には、第1の実施の形態及びその変形例で説明した内容を適用することができる。
【0032】
本実施の形態の変形例として、図11に示すように、(第1の)半導体チップ80を配線基板40に実装してもよい。配線基板40は、第1の実施の形態で説明した内容が該当する。実装方法も第1の実施の形態で説明した内容を適用することができる。その後、図示しない外部端子(例えばハンダボール)を形成するなどの周知の工程を行ってもよい。こうして、半導体装置を製造することができる。この半導体装置の外観は、図5に示す半導体装置1100と同様であってもよい。本実施の形態に係る半導体装置は、上述した製造方法から導き出される構造を有する。
【0033】
上述した半導体装置を有する電子機器として、図12にはノート型パーソナルコンピュータ3000が示され、図13には携帯電話4000が示されている。
【0034】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)〜図1(D)は、本発明を適用した第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。
【図2】図2(A)〜図2(C)は、本発明を適用した第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。
【図3】図3(A)〜図3(D)は、本発明を適用した第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。
【図4】図4(A)〜図4(B)は、本発明を適用した第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の付加的な工程を説明する図である。
【図5】図5は、本発明の第1の実施の形態に係る回路基板を示す図である。
【図6】図6は、本発明を適用した第1の実施の形態の第1の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図7】図7は、本発明の第1の実施の形態の第1の変形例に係る回路基板を示す図である。
【図8】図8(A)〜図8(D)は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の第2の変形例を説明する図である。
【図9】図9(A)〜図9(D)は、本発明を適用した第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。
【図10】図10(A)〜図10(C)は、本発明を適用した第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。
【図11】図11は、本発明を適用した第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の変形例を説明する図である。
【図12】図12は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【図13】図13は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【符号の説明】
10 半導体ウエハ、 12 集積回路、 20 基板、 22 接着剤、
30 半導体チップ、 32 補強板、 40 配線基板、
60 第2の半導体チップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
【0003】
【特許文献1】
特許第3197884号公報
【0004】
【発明の背景】
3次元実装の開発に伴って、薄型の半導体チップが要求されている。従来、薄型の半導体チップは、半導体ウエハを薄く研削してからダイシングして得ていたが、ダイシング時に割れやすく、取り扱いに不便であった。そこで、半導体ウエハに溝を形成してからこれを研削して半導体チップを得る技術が開発されている。しかしながら、この方法でも、半導体チップを実装するときに、チッピングや割れが生じないように工夫する必要があった。
【0005】
本発明の目的は、半導体チップを効率的かつ歩留まりよく実装することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明に係る半導体装置の製造方法は、(a)集積回路が形成された半導体ウエハに基板を貼り付けること、
(b)前記基板及び前記半導体ウエハを、補強板が貼り付けられた複数の半導体チップに切断すること、及び、
(c)少なくとも1つの前記半導体チップを、前記補強板が貼り付けられた状態で配線基板に実装すること、
を含む。本発明によれば、半導体チップを、補強板が貼り付けられた状態で配線基板に実装するので、チッピングや割れが生じにくい。また、補強板は、半導体ウエハを切断するときに基板から切断されて形成されるので、工程が増えることがなく、半導体チップを効率的かつ歩留まりよく実装することができる。
(2)この半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程の後に、前記配線基板に実装された1つの前記半導体チップから、前記補強板を除去することをさらに含んでもよい。
(3)この半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で、接着剤によって前記半導体ウエハに前記基板を貼り付け、
前記補強板の除去は、前記接着剤にエネルギーを供給してその接着力を低下させた後に行ってもよい。
(4)この半導体装置の製造方法において、
前記接着剤は、熱によって接着力が低下する性質を有し、
前記(c)工程で、前記少なくとも1つの半導体チップの実装に使用される熱によって、前記接着剤の接着力を低下させてもよい。
(5)この半導体装置の製造方法において、
前記集積回路が形成された側の裏側に対して行う、前記半導体ウエハを薄くする処理をさらに含んでもよい。
(6)この半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウエハを薄くする処理の後に、前記半導体ウエハの前記裏側に前記基板を貼り付けてもよい。
(7)この半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で、前記半導体ウエハの前記集積回路が形成された側に前記基板を貼り付け、
前記基板が貼り付けられた前記半導体ウエハに対して、前記半導体ウエハを薄くする処理を行い、
前記(c)工程の時点で、それぞれの前記半導体チップは、両面に貫通する電極を有してもよい。
(8)本発明に係る半導体装置の製造方法は、(a)集積回路が形成された半導体ウエハに基板を貼り付けること、
(b)前記基板及び前記半導体ウエハを、補強板が貼り付けられた複数の第1の半導体チップに切断すること、及び、
(c)少なくとも1つの前記第1の半導体チップを、前記補強板が貼り付けられた状態で第2の半導体チップにスタックすること、
を含む。本発明によれば、半導体チップを、補強板が貼り付けられた状態で配線基板に実装するので、チッピングや割れが生じにくい。また、補強板は、半導体ウエハを切断するときに基板から切断されて形成されるので、工程が増えることがなく、半導体チップを効率的かつ歩留まりよく実装することができる。
(9)この半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程の後に、前記第2の半導体チップに実装された1つの前記第1の半導体チップから、前記補強板を除去することをさらに含んでもよい。
(10)この半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で、接着剤によって前記半導体ウエハに前記基板を貼り付け、
前記補強板の除去は、前記接着剤にエネルギーを供給してその接着力を低下させた後に行ってもよい。
(11)この半導体装置の製造方法において、
前記接着剤は、熱によって接着力が低下する性質を有し、
前記(c)工程で、前記少なくとも1つの半導体チップの実装に使用される熱によって、前記接着剤の接着力を低下させてもよい。
(12)この半導体装置の製造方法において、
前記集積回路が形成された側の裏側に対して行う、前記半導体ウエハを薄くする処理をさらに含んでもよい。
(13)この半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウエハを薄くする処理の後に、前記半導体ウエハの前記裏側に前記基板を貼り付けてもよい。
(14)この半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で、前記半導体ウエハの前記集積回路が形成された側に前記基板を貼り付け、
前記基板が貼り付けられた前記半導体ウエハに対して、前記半導体ウエハを薄くする処理を行い、
前記(c)工程の時点で、それぞれの前記第1の半導体チップは、両面に貫通する電極を有してもよい。
(15)本発明に係る半導体装置は、上記方法によって製造されてなる。
(16)本発明に係る回路基板は、上記半導体装置が実装されてなる。
(17)本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【0008】
(第1の実施の形態)
図1(A)〜図3(D)は、本発明を適用した第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。本実施の形態では、図1(A)に示すように、半導体ウエハ10を使用する。半導体ウエハ10(詳しくはその一方の側)には、複数の集積回路(例えばトランジスタやメモリを有する回路)12が形成されている。半導体ウエハ10(詳しくは集積回路12が形成された側)には、複数のバンプ14が設けられていてもよい。半導体ウエハ10の複数の半導体チップとなる各領域に、2つ以上(1グループ)のバンプ14が形成される。バンプ14は、図示しないパッド上に形成されていてもよい。バンプ14は、集積回路12に電気的に接続されている。バンプ14は、金やハンダなどで形成することができる。バンプ14は、ボールボンディング法、電解メッキ法、無電解メッキ法、印刷法、リフロー法のいずれの方法で形成してもよい。半導体ウエハ10には、1層又はそれ以上の層のパッシベーション膜(図示せず)が形成されていてもよく、パッシベーション膜上にバンプ14が設けられていてもよい。
【0009】
図1(B)に示すように、半導体ウエハ10(詳しくはバンプ14が設けられた側又は集積回路12が形成された側)には、1枚又は複数枚の保護シート(又は保護テープ)16を貼り付けてもよい。保護シート16は、半導体ウエハ10を薄くする処理を行うときに、半導体ウエハ10を保護する。保護シート16は、接着剤又は粘着剤によって半導体ウエハ10に貼り付けられていてもよい。保護シート16は、半導体ウエハ10から剥離可能になっており、紫外線の照射によって剥離可能になる紫外線剥離タイプ、熱によって剥離可能になる加熱剥離タイプのいずれであってもよい。
【0010】
図1(C)に示すように、半導体ウエハ10を薄くする処理を行う。この処理は、半導体ウエハ10の集積回路12が形成された側(バンプ14が設けられた側)の裏側に対して行う。また、この処理は、研削(例えばバックサイドグラインド)、エッチング(ウェットエッチング又はドライエッチング)のいずれであってもよい。ウェットエッチングを適用する場合には、フッ酸及び硝酸の混合液あるいはフッ酸、硝酸及び酢酸の混合液をエッチャントとして使用してもよい。ドライエッチングを適用する場合には、SF6、CF4又はC12を少なくとも含むガスをエッチングガスとして使用してもよい。
【0011】
図1(D)に示すように、半導体ウエハ10(集積回路12が形成された側(バンプ14が設けられた側)の裏側)に基板20を貼り付ける。本実施の形態では、半導体ウエハ10を薄くする処理の後に、半導体ウエハ10に基板20を貼り付ける。半導体ウエハ10の薄くする処理が行われた面に基板20を貼り付ける。基板20は、ガラス(例えば、石英ガラス、低アルカリガラス、ソーダガラス、ホウ珪酸ガラス)から形成されていてもよい。基板20は、光透過性を有していてもよい。基板20は、熱伝導率の高い材料(例えば銅などの金属)から形成されていてもよい。基板20の半導体ウエハ10への貼り付けには、接着剤(又は粘着材)22を使用してもよい。接着剤22は、エネルギーによって接着力が低下するものであってもよい。接着剤22は、液状である場合、熱によって接着力が低下する熱可塑性接着剤又は加熱反応型接着剤であってもよいし、紫外線によって接着力が低下する紫外線分解性接着剤であってもよい。接着剤22は、接着シートである場合、紫外線の照射によって剥離可能になる紫外線剥離タイプ、熱によって剥離可能になる加熱剥離タイプのいずれであってもよい。
【0012】
図2(A)に示すように、半導体ウエハ10が貼り付けられた基板20を、ウエハシート24に貼り付けてもよい。また、保護シート16を剥離してもよいが、剥離せずに次の工程に進んでもよい。
【0013】
図2(B)に示すように、基板20及び半導体ウエハ10を複数の個片に切断する。切断は、ダイシング又はスクライビングによって行ってもよいし、レーザを使用して行ってもよい。本実施の形態では、基板20が貼り付けられた状態で半導体ウエハ10を切断するので、半導体ウエハ10が薄くても、チッピング等が生じにくい。半導体ウエハ10は、複数の半導体チップ30に切断され、基板20は、複数の補強板32に切断される。
【0014】
図2(C)に示すように、補強板32が貼り付けられた半導体チップ30が得られる。補強板32は、半導体ウエハ10を切断するときに基板20から切断されて形成されるので、工程が増えることがなく、半導体チップ30を効率的かつ歩留まりよく実装することができる。
【0015】
図3(A)に示すように、少なくとも1つの半導体チップ30を、補強板32が貼り付けられた状態で配線基板40に実装する。配線基板40は、配線パターン42を有する。配線基板40は、インターポーザであってもよい。実装には、ボンディングツール44を使用してもよい。ボンディングツール44によって、半導体チップ30に貼り付けられた補強板32を吸着してもよい。本実施の形態によれば、半導体チップ30を、補強板32が貼り付けられた状態で配線基板40に実装するので、チッピングや割れが生じにくい。
【0016】
図3(B)に示すように、半導体チップ30(例えばそのバンプ14)と配線パターン42を電気的に接続する。電気的接続は、金属接合によって行ってもよいし、異方性導電材料(異方性導電膜又は異方性導電ペースト)によって行ってもよいし、絶縁性接着剤の収縮力を利用した圧接によって行ってもよい。実装プロセスでは、電気的接続部分(例えばバンプ14及び配線パターン42)に熱を供給してもよい。例えば、ボンディングツール44から熱を供給してもよい。熱とともに超音波振動を印加してもよい。
【0017】
図3(C)に示すように、配線基板40に実装された半導体チップ30から補強板32を除去してもよい。補強板32の除去は、接着剤22にエネルギーを供給してその接着力を低下させた後に行ってもよい。接着剤22が熱によって接着力が低下する性質を有する場合、半導体チップ30の実装に使用される熱によって、接着剤22の接着力を低下させてもよい。すなわち、半導体チップ30の実装のために熱を加えるステップと、補強板32の除去のために熱を加えるステップと、を同時に行ってもよい。あるいは、接着剤22が紫外線によって接着力が低下する性質を有する場合、紫外線を照射して接着剤22の接着力を低下させてもよい。補強板32を除去せずに残してもよい。
【0018】
図3(D)に示すように、外部端子(例えばハンダボール)46を形成するなどの周知の工程を行ってもよい。こうして、半導体装置を製造することができる。本実施の形態に係る半導体装置は、上述した製造方法から導き出される構造を有する。なお、補強板32は、半導体チップ30上に残して、放熱板として機能させてもよい。その場合、補強板32は、熱伝導率が高くてもよい。
【0019】
図4(A)及び図4(B)は、上述した半導体装置の製造方法に適用することができる付加的な工程を説明する図である。例えば、図4(A)に示すように、半導体ウエハ10には、切断前に溝50を形成しておいてもよい。溝50は、半導体ウエハ10を薄くする処理の前に形成してもよい。溝50は、半導体ウエハ10の集積回路12が形成された側(バンプ14が設けられた側)に形成する。溝50の形成方法は、切削、スクライビング、エッチング(ドライエッチング・ウェットエッチング)のいずれであってもよい。溝50を形成しておくことで、その後に行う半導体ウエハ10の切断工程を簡略化することができる。図4(B)に示すように、溝50は、半導体ウエハ10を薄くしたときに、半導体ウエハ10がバラバラにならない程度の深さで形成する。そして、図1(D)に示すように、半導体ウエハ10に基板20を貼り付ける。その後の工程は、上述した通りである。図5には、本発明の実施の形態に係る半導体装置1100が実装された回路基板1000が示されている。
【0020】
図6は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の第1の変形例を説明する図である。この変形例では、上述したように、基板20及び半導体ウエハ10を、補強板32が貼り付けられた複数の半導体チップ(ここでは、第1の半導体チップ)30に切断する。そして、少なくとも1つの第1の半導体チップ30を、補強板32が貼り付けられた状態で、第2の半導体チップ60にスタックする。
【0021】
第2の半導体チップ60は、両面(図示しない集積回路)が形成された側の面及びその裏面)に貫通する電極62を有する。それ以外に、第2の半導体チップ60は、上述した半導体チップ30と同じ構造を有していてもよい。さらに、電極62は、第2の半導体チップ60の両面から露出(例えば突出)していてもよい。電極62は、図示しない集積回路と電気的に接続されている。電極62は、絶縁膜64上に形成されていてもよい。
【0022】
この変形例に係る半導体装置の製造方法では、さらに、図示しない外部端子(例えばハンダボール)を形成するなどの周知の工程を行ってもよい。こうして、半導体装置を製造することができる。本実施の形態に係る半導体装置は、上述した製造方法から導き出される構造を有する。その他の内容は、上述した実施の形態で説明した内容が該当する。図7には、本発明の実施の形態の第1の変形例に係る半導体装置2100が実装された回路基板2000が示されている。
【0023】
図8(A)〜図8(D)は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の第2の変形例を説明する図である。この変形例では、図8(A)に示すように、半導体ウエハ70が、後の工程によって貫通電極となる複数の電極72を有する。半導体ウエハ70のその他の内容は、半導体ウエハ10の内容が該当する。電極72は、半導体ウエハ70に形成された穴(凹部)に埋め込まれた部分と、半導体ウエハ70の一方の面(図示しない集積回路が形成された側の面)から突出する部分(バンプ)と、を有する。電極72は、絶縁膜74上に形成されていてもよい。
【0024】
図8(B)に示すように、半導体ウエハ70に保護シート16を貼り付けてもよい。詳しくは、図1(B)を参照した説明と同様である。そして、図8(C)に示すように、半導体ウエハ70を薄くする処理を行う。半導体ウエハ70の薄くする処理が行われる面から電極72を突出させるには、電極72を除去しないように、エッチングを行ってもよい。ウェットエッチングを適用する場合には、フッ酸及び硝酸の混合液あるいはフッ酸、硝酸及び酢酸の混合液をエッチャントとして使用してもよい。ドライエッチングを適用する場合には、SF6、CF4又はC12を少なくとも含むガスをエッチングガスとして使用してもよい。また、電極72の手前まで、研削(例えばバックサイドグラインド)を行ってもよい。
【0025】
図8(D)に示すように、半導体ウエハ70に基板20を貼り付ける。詳しくは、図1(D)を参照した説明と同様である。また、その後の工程は、上述した実施の形態と同じである。この変形例によれば、両面に貫通した半導体チップを配線基板40に実装することができる。その他の内容は、上述した実施の形態で説明した内容が該当する。
【0026】
(第2の実施の形態)
図9(A)〜図10(C)は、本発明を適用した第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。本実施の形態では、図8(A)を参照して説明した半導体ウエハ70を使用する。
【0027】
図9(A)に示すように、半導体ウエハ70に基板20を貼り付ける。詳しくは、半導体ウエハ70の集積回路(図示せず)が形成された側(半導体ウエハ70を薄くする処理が行われる側とは反対側)に基板20を貼り付ける。基板20及びその貼り付けの内容は、第1の実施の形態で説明した内容が該当する。その後、図9(B)に示すように、基板20が貼り付けられた半導体ウエハ70に対して、半導体ウエハ70を薄くする処理を行う。その詳細は、図8(C)を参照して説明した内容と同様である。
【0028】
図9(C)に示すように、基板20及び半導体ウエハ70を切断する。切断の詳細は、第1の実施の形態で説明した内容が該当する。図9(D)に示すように、補強板32が貼り付けられた第1の半導体チップ80が得られる。補強板32は、第1の半導体チップ80の集積回路(図示せず)が形成された側(薄くする処理が行われた側とは反対側)に貼り付けられている。電極72は、補強板32貼り付けられた側とは反対側から突出していてもよい。
【0029】
図10(A)に示すように、少なくとも1つの第1の半導体チップ80を、補強板32が貼り付けられた状態で第2の半導体チップ90にスタックする。スタックの詳細は、図3(A)を参照して説明した実装の内容を適用することができる。第2の半導体チップ90は、第1の実施の形態で説明した半導体チップ30と同じ内容が該当するものであってもよい。第2の半導体チップ90は、電極92を有しており、電極92は、バンプを含んでもよいし、貫通電極であってもよい。
【0030】
図10(B)に示すように、第1及び第2の半導体チップ80,90を電気的に接続する。詳しくは、第1の半導体チップ80の薄くする処理が行われた側で、電極82,92を電気的に接続する。電気的接続の詳細は、図3(B)を参照して説明した内容が該当する。
【0031】
図10(C)に示すように、第2の半導体チップ90にスタックされた第1の半導体チップ80から補強板32を除去してもよい。除去の詳細は、図3(C)を参照して説明した内容と同様である。その後、図示しない外部端子(例えばハンダボール)を形成するなどの周知の工程を行ってもよい。こうして、半導体装置を製造することができる。この半導体装置の外観は、図7に示す半導体装置2100と同様であってもよい。本実施の形態に係る半導体装置は、上述した製造方法から導き出される構造を有する。本実施の形態には、第1の実施の形態及びその変形例で説明した内容を適用することができる。
【0032】
本実施の形態の変形例として、図11に示すように、(第1の)半導体チップ80を配線基板40に実装してもよい。配線基板40は、第1の実施の形態で説明した内容が該当する。実装方法も第1の実施の形態で説明した内容を適用することができる。その後、図示しない外部端子(例えばハンダボール)を形成するなどの周知の工程を行ってもよい。こうして、半導体装置を製造することができる。この半導体装置の外観は、図5に示す半導体装置1100と同様であってもよい。本実施の形態に係る半導体装置は、上述した製造方法から導き出される構造を有する。
【0033】
上述した半導体装置を有する電子機器として、図12にはノート型パーソナルコンピュータ3000が示され、図13には携帯電話4000が示されている。
【0034】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)〜図1(D)は、本発明を適用した第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。
【図2】図2(A)〜図2(C)は、本発明を適用した第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。
【図3】図3(A)〜図3(D)は、本発明を適用した第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。
【図4】図4(A)〜図4(B)は、本発明を適用した第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の付加的な工程を説明する図である。
【図5】図5は、本発明の第1の実施の形態に係る回路基板を示す図である。
【図6】図6は、本発明を適用した第1の実施の形態の第1の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図7】図7は、本発明の第1の実施の形態の第1の変形例に係る回路基板を示す図である。
【図8】図8(A)〜図8(D)は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の第2の変形例を説明する図である。
【図9】図9(A)〜図9(D)は、本発明を適用した第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。
【図10】図10(A)〜図10(C)は、本発明を適用した第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。
【図11】図11は、本発明を適用した第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の変形例を説明する図である。
【図12】図12は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【図13】図13は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【符号の説明】
10 半導体ウエハ、 12 集積回路、 20 基板、 22 接着剤、
30 半導体チップ、 32 補強板、 40 配線基板、
60 第2の半導体チップ
Claims (17)
- (a)集積回路が形成された半導体ウエハに基板を貼り付けること、
(b)前記基板及び前記半導体ウエハを、補強板が貼り付けられた複数の半導体チップに切断すること、及び、
(c)少なくとも1つの前記半導体チップを、前記補強板が貼り付けられた状態で配線基板に実装すること、
を含む半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程の後に、前記配線基板に実装された1つの前記半導体チップから、前記補強板を除去することをさらに含む半導体装置の製造方法。 - 請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で、接着剤によって前記半導体ウエハに前記基板を貼り付け、
前記補強板の除去は、前記接着剤にエネルギーを供給してその接着力を低下させた後に行う半導体装置の製造方法。 - 請求項3記載の半導体装置の製造方法において、
前記接着剤は、熱によって接着力が低下する性質を有し、
前記(c)工程で、前記少なくとも1つの半導体チップの実装に使用される熱によって、前記接着剤の接着力を低下させる半導体装置の製造方法。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記集積回路が形成された側の裏側に対して行う、前記半導体ウエハを薄くする処理をさらに含む半導体装置の製造方法。 - 請求項5記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウエハを薄くする処理の後に、前記半導体ウエハの前記裏側に前記基板を貼り付ける半導体装置の製造方法。 - 請求項5記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で、前記半導体ウエハの前記集積回路が形成された側に前記基板を貼り付け、
前記基板が貼り付けられた前記半導体ウエハに対して、前記半導体ウエハを薄くする処理を行い、
前記(c)工程の時点で、それぞれの前記半導体チップは、両面に貫通する電極を有する半導体装置の製造方法。 - (a)集積回路が形成された半導体ウエハに基板を貼り付けること、
(b)前記基板及び前記半導体ウエハを、補強板が貼り付けられた複数の第1の半導体チップに切断すること、及び、
(c)少なくとも1つの前記第1の半導体チップを、前記補強板が貼り付けられた状態で第2の半導体チップにスタックすること、
を含む半導体装置の製造方法。 - 請求項8記載の半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程の後に、前記第2の半導体チップに実装された1つの前記第1の半導体チップから、前記補強板を除去することをさらに含む半導体装置の製造方法。 - 請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で、接着剤によって前記半導体ウエハに前記基板を貼り付け、
前記補強板の除去は、前記接着剤にエネルギーを供給してその接着力を低下させた後に行う半導体装置の製造方法。 - 請求項10記載の半導体装置の製造方法において、
前記接着剤は、熱によって接着力が低下する性質を有し、
前記(c)工程で、前記少なくとも1つの半導体チップの実装に使用される熱によって、前記接着剤の接着力を低下させる半導体装置の製造方法。 - 請求項8から請求項11のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記集積回路が形成された側の裏側に対して行う、前記半導体ウエハを薄くする処理をさらに含む半導体装置の製造方法。 - 請求項12記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウエハを薄くする処理の後に、前記半導体ウエハの前記裏側に前記基板を貼り付ける半導体装置の製造方法。 - 請求項12記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で、前記半導体ウエハの前記集積回路が形成された側に前記基板を貼り付け、
前記基板が貼り付けられた前記半導体ウエハに対して、前記半導体ウエハを薄くする処理を行い、
前記(c)工程の時点で、それぞれの前記第1の半導体チップは、両面に貫通する電極を有する半導体装置の製造方法。 - 請求項1から請求項14のいずれかに記載の方法によって製造されてなる半導体装置。
- 請求項15記載の半導体装置が実装されてなる回路基板。
- 請求項15記載の半導体装置を有する電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003007278A JP2004221346A (ja) | 2003-01-15 | 2003-01-15 | 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 |
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JPWO2011108327A1 (ja) * | 2010-03-04 | 2013-06-24 | 株式会社日立製作所 | 再配列ウェーハの製造方法および半導体装置の製造方法 |
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