JP2009026833A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin semiconductor device capable of withstanding a fall in a mounted state and deformation of a substrate. <P>SOLUTION: The semiconductor device which includes a semiconductor element 1 having a circuit formed on a principal surface, an electrode portion as an electrode pad 2 and a copper post 5 formed on a circuit surface of the semiconductor element 1, a copper wire 4 connected to the electrode portion, and a first resin layer 6 covering and sealing the principal surface of the semiconductor element 1 except the electrode portion, and has an outer shape size defined by side surfaces of the semiconductor element 1 is provided with a reverse-surface reinforcing layer 10 which has a larger Young's modulus than the first resin layer 6 on a reverse surface of the semiconductor element 1. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体装置に関し、特に半導体素子と同じサイズの半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having the same size as a semiconductor element.

近年の電子機器(携帯電話など)の小型化薄型化の要求に伴い、半導体装置のパッケージは、周辺リードタイプパッケージからBGA(ボールグリッドアレイ)タイプパッケージへ、そしてチップサイズパッケージ(CSP)へと変遷している。更なる薄型・小型・軽量なパッケージとして、電子機器への実装時の取り扱いの不便なベアチップに代わるウェハーレベルチップサイズパッケージ(WLCSP)が提案され、現在実用化されている。   With the recent demand for smaller and thinner electronic devices (such as mobile phones), the package of semiconductor devices has changed from peripheral lead type packages to BGA (ball grid array) type packages, and to chip size packages (CSP). is doing. As a further thin, small, and lightweight package, a wafer level chip size package (WLCSP) is proposed, which replaces a bare chip that is inconvenient to handle when mounted on an electronic device, and is now in practical use.

その代表例の一つに、特許文献1に開示されている半導体装置がある。図4に示すように、主面に回路が形成された半導体素子1の回路面に電極パッド2が設けられており、この電極パッド2に接続する銅配線4が形成されることで、電子製品の実装基板へ半田付け可能な配列間隔までパッドピッチが広げられ、各銅配線4から面法線方向に突出した銅ポスト5が形成されている。   One typical example is a semiconductor device disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. 4, an electrode pad 2 is provided on the circuit surface of a semiconductor element 1 having a circuit formed on the main surface, and a copper wiring 4 connected to the electrode pad 2 is formed, thereby providing an electronic product. The pad pitch is expanded to an arrangement interval that can be soldered to the mounting substrate, and copper posts 5 protruding from the respective copper wirings 4 in the surface normal direction are formed.

そして、銅ポスト5の周囲をその高さ近くまで埋めるように、半導体素子1の前記主面を封止する第1の樹脂層6が形成されている。この第1の樹脂層6は、半導体素子1を回路実装基板に半田付けした場合の両者間の高さを確保し、両者の熱膨張差に伴うせん断応力を軽減する役割も担う。銅ポスト5の端部には多くの場合、図示したように、外部基板と接続するための球冠状の半田ボール7が形成されている。半田ボール7の直径は約300〜500μm程度である。   And the 1st resin layer 6 which seals the said main surface of the semiconductor element 1 is formed so that the circumference | surroundings of the copper post 5 may be filled to the height vicinity. The first resin layer 6 also serves to secure a height between the two when the semiconductor element 1 is soldered to the circuit mounting board and to reduce shear stress due to a difference in thermal expansion between the two. In many cases, a spherical crown-shaped solder ball 7 for connection to an external substrate is formed at the end of the copper post 5 as shown in the figure. The diameter of the solder ball 7 is about 300 to 500 μm.

上記の構造は、ウェハー状態で形成されるもので、そのウェハーがダイシング処理されて、個々の半導体装置となっている。そのため半導体素子1のサイズがそのまま半導体装置サイズとなっており、図示したように半導体装置の側面にチップ切断面が露出していることが多い。   The above structure is formed in a wafer state, and the wafer is diced to form individual semiconductor devices. Therefore, the size of the semiconductor element 1 is directly the size of the semiconductor device, and the chip cut surface is often exposed on the side surface of the semiconductor device as shown in the figure.

ウェハーレベルチップサイズパッケージには、幾つかの問題がある。1つ目の問題は、半導体素子1の端面・裏面(回路能動面の反対側)は脆性材料であるシリコンがむき出しであるため、工程中の設備・金型にてシリコンくずなどの異物が裏面に接触すると、細かな傷が生じ、半導体素子1のダメージとなることである。   There are several problems with wafer level chip size packages. The first problem is that the brittle material silicon is exposed on the end face / back face (opposite side of the circuit active face) of the semiconductor element 1, so that foreign matter such as silicon scrap is exposed on the back face of the equipment / mold in the process. When the contact is made, fine scratches are generated and the semiconductor element 1 is damaged.

そこで、たとえば特許文献2では、ベアチップの能動面以外(裏面・側面)を樹脂系溶剤を用いて補強コーティングすることが提案されている。樹脂系溶剤に浸すことにより、チップ表面に樹脂皮膜をつくり、チップ表面の細かな傷を埋め、工程中の真空吸着などの際の振動による破損を防止するものである。   For this reason, for example, Patent Document 2 proposes reinforcing coating other than the active surface (back surface / side surface) of the bare chip using a resin solvent. By dipping in a resin solvent, a resin film is formed on the chip surface, filling fine scratches on the chip surface, and preventing damage due to vibration during vacuum suction during the process.

また特許文献3では、裏面に保護テープを接着しておくことで、ウェハー状態での工程組立中の異物かみこみや、封止や真空吸着などでのハンドリング・搬送に伴う振動による破損を防止するようにしている。   Further, in Patent Document 3, a protective tape is adhered to the back surface to prevent foreign matter from being caught during process assembly in a wafer state, and damage due to vibration associated with handling or conveyance during sealing or vacuum suction. I am doing so.

ウェハーレベルチップサイズパッケージの2つ目の問題は、ベアチップの課題であった2次実装信頼性を克服するべく上述のようにチップ表面(回路能動面)に第1の樹脂層6を付与した構造により、新たな支障が生じたことである。   The second problem of the wafer level chip size package is a structure in which the first resin layer 6 is provided on the chip surface (circuit active surface) as described above in order to overcome the secondary mounting reliability that was a problem of the bare chip. This is a new problem.

それは、熱膨張係数が3ppm/℃というように小さいシリコンウェハーに対して、熱膨張係数の大きな樹脂(10〜40ppm/℃)を片面に付与するため、熱膨張係数差に起因した反りが生じることである。反りが生じると、研磨ステージでの真空引きがうまくいかず、表面研磨ができなかったり、反りによる搬送障害が起こるなど、実装品質に影響する問題が発生する。   That is, a resin with a large thermal expansion coefficient (10 to 40 ppm / ° C.) is applied to one side of a silicon wafer having a low thermal expansion coefficient of 3 ppm / ° C., which causes warping due to the difference in thermal expansion coefficient. It is. When warping occurs, evacuation at the polishing stage is not successful, and surface polishing cannot be performed, or a conveyance failure due to warping occurs, which causes problems that affect mounting quality.

特許文献4において、半導体素子の表面と側面をトランスファーモールド成型法で樹脂封止することが提案されているのであるが、この場合、トランスファーモールドであることから、また半導体素子の表面と裏面の両方に樹脂が形成されることから、パッケージが厚くなってしまう。   In Patent Document 4, it is proposed that the front and side surfaces of a semiconductor element be resin-sealed by a transfer mold molding method. In this case, since it is a transfer mold, both the front and back surfaces of the semiconductor element are used. Since the resin is formed on the substrate, the package becomes thick.

これに対し、特許文献5では、半導体素子の表面と裏面の両方に設ける樹脂の内、裏面の樹脂厚を表面の樹脂厚に対して0.2−1.0倍というように薄くすることが提案されている。また特許文献6では、半導体素子の表面と裏面の両方に設ける樹脂の内、裏面の樹脂を表面の樹脂よりも熱膨張係数を大きく、厚みも薄く、小さな弾性率のものとすることが提案されている。いずれも、表面と裏面の両方に樹脂を設けることとして、表面の樹脂の熱膨張による反りのモーメントを裏面の樹脂の寸法や物性を変えることで低減するものである。
特許3756689号公報 特開2003−60130号公報 特開2000−228465号公報 特許3449796号公報 特開2005−142593号公報 特開2007−12755号公報
On the other hand, in Patent Document 5, out of the resin provided on both the front surface and the back surface of the semiconductor element, the resin thickness on the back surface is reduced to 0.2-1.0 times the resin thickness on the front surface. Proposed. Patent Document 6 proposes that the resin on the back surface of the resin provided on both the front surface and the back surface of the semiconductor element has a larger thermal expansion coefficient, a smaller thickness, and a smaller elastic modulus than the resin on the front surface. ing. In either case, by providing resin on both the front surface and the back surface, the warping moment due to thermal expansion of the resin on the front surface is reduced by changing the dimensions and physical properties of the resin on the back surface.
Japanese Patent No. 3756689 JP 2003-60130 A JP 2000-228465 A Japanese Patent No. 3449796 JP 2005-142593 A JP 2007-12755 A

しかしながら、ウェハーレベルチップサイズパッケージは、薄型化がさらに進みつつあり、製造工程での表面の傷、振動による破損よりも、実装基板への半田付け後にその実装状態で落下した場合の衝撃による曲げや基板変形に基づく大きな“引張り応力”に耐えられずに起こる破壊、不良が近年の大きな問題となっている。   However, the wafer-level chip size package has been further reduced in thickness, and it is more difficult to bend or damage due to impact when falling in the mounted state after soldering to the mounting substrate than surface damage or vibration damage in the manufacturing process. In recent years, breakage and defects that occur without being able to withstand a large "tensile stress" due to substrate deformation have become a major problem.

特に、実装信頼性をさらに向上させるために、すなわち半田付け部やチップ拡散プロセス層の剥離を抑えるために、アンダーフィルを使用している現状では、半田接続部の剛性が上がり、結果としてチップ裏面の応力がさらに大きくなり、破壊の恐れは増大している。   In particular, in order to further improve the mounting reliability, that is, to suppress the peeling of the soldering part and the chip diffusion process layer, underfill is used at present, and the rigidity of the solder connection part is increased, resulting in the chip back surface. The stress of this is further increased, and the risk of destruction is increasing.

本発明は上記問題を解決するもので、実装状態での落下衝撃や実装基板の変形にも耐えうる薄型の半導体装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a thin semiconductor device that can withstand a drop impact in a mounted state and deformation of a mounting substrate.

上記課題を解決するために本発明は、チップサイズパッケージ構造の半導体装置において、回路面を樹脂封止した半導体素子の裏面に、前記回路面の封止樹脂よりもヤング率が大きい補強層を配置するようにしたもので、このことにより、実装状態での落下衝撃や実装基板の変形によって半導体素子の裏面側に曲げや引張り応力が加わったときも、その裏面側の変形、破壊を抑えることができる。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a semiconductor device having a chip size package structure in which a reinforcing layer having a Young's modulus larger than the sealing resin for the circuit surface is disposed on the back surface of the semiconductor element whose circuit surface is resin-sealed. As a result, even when bending or tensile stress is applied to the back side of the semiconductor element due to a drop impact in the mounted state or deformation of the mounting substrate, the back side can be prevented from being deformed or broken. it can.

すなわち本発明の半導体装置は、主面に回路が形成された半導体素子と、前記半導体素子の回路面上に形成された電極部と、前記電極部に接続した配線と、前記電極部を除く前記半導体素子の主面を覆って封止した第1の樹脂層とを有し、前記半導体素子の側面で規定される外形サイズを有する半導体装置において、前記半導体素子の主面に背反する裏面に、前記第1の樹脂層よりも大きなヤング率を有する補強層を備えたことを特徴とする。   That is, the semiconductor device of the present invention includes a semiconductor element having a circuit formed on a main surface thereof, an electrode part formed on the circuit surface of the semiconductor element, a wiring connected to the electrode part, and the electrode part excluding the electrode part. In a semiconductor device having a first resin layer that covers and seals the main surface of the semiconductor element and has an outer size defined by the side surface of the semiconductor element, on the back surface opposite to the main surface of the semiconductor element, A reinforcing layer having a Young's modulus larger than that of the first resin layer is provided.

補強層は、別途に形成され、第2の樹脂層を介して半導体素子の裏面に接合されていることを特徴とする。かかる2層構造とすることで、補強層の材料の選択幅が広がり、落下衝撃にも耐えうることとなる。   The reinforcing layer is formed separately, and is bonded to the back surface of the semiconductor element through the second resin layer. By adopting such a two-layer structure, the selection range of the material for the reinforcing layer is widened and it can withstand a drop impact.

補強層は、樹脂、金属、セラミックスの内のいずれかで形成されていてよい。補強層はヤング率130GPa以上の材料よりなることを特徴とする。半導体素子の基材であるシリコンのヤング率130GPaと同等あるいはそれ以上のヤング率を有することが、半導体素子の補強のために望ましいからである。   The reinforcing layer may be formed of any one of resin, metal, and ceramic. The reinforcing layer is made of a material having a Young's modulus of 130 GPa or more. This is because it is desirable for reinforcing the semiconductor element to have a Young's modulus equal to or higher than the Young's modulus of 130 GPa of silicon which is the base material of the semiconductor element.

補強層は、メッキもしくは溶融金属によって形成された金属層であってよい。また補強層は、溶射によって形成されたセラミックス層であってよい。   The reinforcing layer may be a metal layer formed by plating or molten metal. The reinforcing layer may be a ceramic layer formed by thermal spraying.

本発明に係る半導体装置は、回路形成面を樹脂封止した半導体素子の裏面に、回路形成面の樹脂層よりもヤング率が大きい補強層を配置したことにより、半導体素子が極薄チップであっても、つまり薄型チップサイズパッケージを具現しながらも、製造工程中の裏面の欠けを防止できるのみならず、電子機器への実装後の落下衝撃や電子機器の曲げ応力など、極めて大きな使用ストレスにも耐えうる。   In the semiconductor device according to the present invention, the semiconductor element is an ultra-thin chip by disposing a reinforcing layer having a Young's modulus larger than the resin layer on the circuit forming surface on the back surface of the semiconductor element having the circuit forming surface sealed with resin. In other words, while realizing a thin chip size package, it can not only prevent chipping of the back surface during the manufacturing process, but it can also cause extremely large usage stresses such as drop impact after mounting on electronic devices and bending stress of electronic devices. Can withstand.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の第1の実施形態の半導体装置の断面図である。先に図4を用いて説明した従来の半導体装置のものと同じ部材には同じ符号を付してある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. The same members as those of the conventional semiconductor device described above with reference to FIG.

図1に示す半導体装置は、ウェハーレベルチップサイズパッケージと呼ばれるもので、半導体素子(半導体チップ)1の1主面に回路が形成され、その回路面上に電極パッド2が形成されており、この電極パッド2の接続部位を除いて覆った補強膜3と、電極パッド2に接続した銅配線4と、銅配線4から面法線方向に所定の高さだけ突出した銅ポスト5とが同じ1主面に形成されている。銅配線4は、電極パッド2を図示しない実装基板、たとえばプリント回路基板への半田付けが可能となる配列間隔までパッドピッチを広げて再配列する再配線である。   The semiconductor device shown in FIG. 1 is called a wafer level chip size package. A circuit is formed on one main surface of a semiconductor element (semiconductor chip) 1, and an electrode pad 2 is formed on the circuit surface. The reinforcing film 3 covered except for the connection portion of the electrode pad 2, the copper wiring 4 connected to the electrode pad 2, and the copper post 5 protruding from the copper wiring 4 by a predetermined height in the surface normal direction are the same 1 It is formed on the main surface. The copper wiring 4 is a rewiring in which the electrode pads 2 are rearranged with the pad pitch widened to an arrangement interval that enables soldering to a mounting board (not shown) such as a printed circuit board.

半導体素子1の1主面にはさらに、銅ポスト5の周囲の当該主面を銅ポスト5の高さに匹敵する厚みにて覆って封止する第1の樹脂層6が形成されている。銅ポスト5の端部には、外部接続用の球冠状の半田ボール7が形成されている。半田ボール7の直径は約300〜500μm程度である。銅ポスト5と第1の樹脂層6とは実装性改善と半田付け部の寿命改善の機能を担っている。   A first resin layer 6 that covers and seals the main surface around the copper post 5 with a thickness comparable to the height of the copper post 5 is formed on one main surface of the semiconductor element 1. At the end of the copper post 5, a spherical crown-shaped solder ball 7 for external connection is formed. The diameter of the solder ball 7 is about 300 to 500 μm. The copper post 5 and the first resin layer 6 have functions of improving mountability and improving the life of the soldered portion.

以上の構造は、ウェハー状態で形成されるもので、ウェハーがダイシング処理されて、個々の半導体装置となっている。そのため半導体素子サイズがそのまま半導体装置の外形サイズとなっており、半導体装置の側面は切断面である。   The above structure is formed in a wafer state, and the wafer is diced to form individual semiconductor devices. Therefore, the semiconductor element size is the same as the outer size of the semiconductor device, and the side surface of the semiconductor device is a cut surface.

この第1の実施形態の半導体装置が従来の半導体装置と相違するのは、半導体素子1の裏面に、第1の樹脂層6よりも大きなヤング率を有する裏面補強層10を備える点である。この裏面補強層10は、別途に形成され、第2の樹脂層11により接合されている。つまり半導体素子1の裏面に、剛性のある裏面補強層10と第2の樹脂層11とからなる2層構造が形成されている。   The semiconductor device of the first embodiment is different from the conventional semiconductor device in that a back surface reinforcing layer 10 having a Young's modulus larger than that of the first resin layer 6 is provided on the back surface of the semiconductor element 1. The back reinforcing layer 10 is formed separately and joined by the second resin layer 11. That is, on the back surface of the semiconductor element 1, a two-layer structure including the rigid back surface reinforcing layer 10 and the second resin layer 11 is formed.

図2は本発明の第2の実施形態の半導体装置の断面図である。この第2の実施形態の半導体装置が上記の第1の実施形態の半導体装置と相違するのは、半導体素子1の裏面に裏面補強層10のみが設けられている点である。裏面補強層10は第1の樹脂層6よりも大きなヤング率を有している。   FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The semiconductor device of the second embodiment is different from the semiconductor device of the first embodiment in that only the back surface reinforcing layer 10 is provided on the back surface of the semiconductor element 1. The back reinforcing layer 10 has a Young's modulus larger than that of the first resin layer 6.

第1あるいは第2の実施形態の半導体装置において、裏面補強層10は、個片の半導体装置(図4参照)に対して、実装基板に実装する前あるいは後に個別に貼り付けるなどして設置してもよいし、図3(a)(b)に示すように、ダイシング前のウェハー20に対して形成してもよい。個片化前に裏面補強層10を形成する後者の方法の方が、個片の半導体装置に対して貼り付ける前者の方法よりもコスト的に有利である。   In the semiconductor device of the first or second embodiment, the back surface reinforcing layer 10 is installed on the individual semiconductor device (see FIG. 4) by individually attaching it before or after mounting on the mounting substrate. Alternatively, as shown in FIGS. 3A and 3B, the wafer 20 before dicing may be formed. The latter method, in which the back surface reinforcing layer 10 is formed before separation, is more cost effective than the former method, which is applied to a single semiconductor device.

上記の第1および第2の実施形態の半導体装置は各々、裏面補強層10を有することにより、実装状態での落下衝撃や実装基板の変形によって裏面側に曲げや引張り応力が加わったときも、その裏面側の変形、破壊が生じ難い。   Each of the semiconductor devices of the first and second embodiments has the back surface reinforcing layer 10, so that when a bending impact or tensile stress is applied to the back surface side due to a drop impact in the mounted state or deformation of the mounting substrate, Deformation and destruction of the back side are difficult to occur.

第2の実施形態の半導体装置のように、裏面補強層10と第2の樹脂層11との2層構造とした場合は、裏面補強層10の材料の選択幅が広がり、大きな落下衝撃などにも耐えることが可能となる。   As in the semiconductor device of the second embodiment, when the back surface reinforcing layer 10 and the second resin layer 11 are used as a two-layer structure, the selection range of the material of the back surface reinforcing layer 10 is widened. Can also withstand.

この裏面補強層10は、半導体素子の裏面を単に覆って傷つきやこれを起点とした割れ進行を防ぐのではなく、半導体素子の剛性を向上させる構造体としての役割を担うものであり、初期的な構造部全体にかかる引張り力に耐えうるように剛性が高いこと、したがってヤング率がより高いことが望まれ、少なくとも第1の樹脂層よりも大きなヤング率を有するものが設けられる。破壊強度や破壊靱性(延性度)が高いことも必要である。   This back surface reinforcing layer 10 does not simply cover the back surface of the semiconductor element to prevent scratching or crack progression starting from this, but also serves as a structure for improving the rigidity of the semiconductor element. It is desired that the rigidity is high so that it can withstand the tensile force applied to the entire structure portion, and therefore, it is desired that the Young's modulus be higher, and at least one having a Young's modulus greater than that of the first resin layer is provided. High fracture strength and fracture toughness (ductility) are also required.

傷つき、欠けなどへの対処は、従来例にあるような柔らかい樹脂膜を通常1μmオーダーの膜厚で形成することが有効なのであるが、激しい落下など、電子回路基板そのものが大きく曲げ変形を来たす衝撃に対しては、前記の樹脂膜は全く剛性的に貢献しない。柔らかい樹脂、つまり剛性の低い樹脂で剛性を確保するためには膜厚を大きくするしかないのであるが、十分な剛性を持つまで厚くすれば、半導体装置の総厚が厚くなり、薄型の電子機器には組み込めなくなってしまう。そのため上述のように剛性の高い材料によって最も応力の高くなる素子裏面に、つまり実装状態での最外側部分に、裏面補強層10を形成するのであり、それにより、半導体装置の総厚を厚くすることなく、剛性/強度を高めることが可能となる。   To deal with scratches, chipping, etc., it is effective to form a soft resin film as in the conventional example with a film thickness of the order of 1 μm. However, the impact of the electronic circuit board itself undergoing significant bending deformation such as severe drops. On the other hand, the resin film does not contribute to rigidity at all. In order to ensure rigidity with a soft resin, that is, a resin with low rigidity, the only way to ensure rigidity is to increase the film thickness. However, if it is increased to a sufficient rigidity, the total thickness of the semiconductor device will increase, and thin electronic devices Can no longer be embedded. Therefore, as described above, the back surface reinforcing layer 10 is formed on the back surface of the element where stress is highest due to the material having high rigidity, that is, the outermost portion in the mounted state, thereby increasing the total thickness of the semiconductor device. Without increasing the rigidity / strength.

かかる裏面補強層10は、たとえば、樹脂、金属、セラミックスなどで形成することができる。半導体装置を薄型にするには、裏面補強層10は、半導体素子の基材であるシリコンのヤング率130GPaと同等あるいはそれ以上のヤング率を有する材料よりなることが望ましい。そのためには、金属は好ましい材料である。セラミックスも好ましい材料である。衝撃破壊に耐えうるためには、靭性の高いセラミック材料が望ましい。   The back reinforcing layer 10 can be formed of, for example, resin, metal, ceramics, or the like. In order to reduce the thickness of the semiconductor device, it is desirable that the back reinforcing layer 10 be made of a material having a Young's modulus equal to or higher than the Young's modulus of 130 GPa of silicon that is the base material of the semiconductor element. For that, metal is a preferred material. Ceramics are also a preferred material. In order to withstand impact fracture, a tough ceramic material is desirable.

第1の樹脂層6にエポキシ樹脂(フィラー入りでヤング率1〜25Gpa程度)を用いる場合は、裏面補強層10には、樹脂としてはエポキシ樹脂(30GPa)など、金属としては銅系合金(130GPa)、タングステン(350GPa)、モリブデン(400GPa)など、セラミックとしてはAL(250GPa)などを用いることができる。 When an epoxy resin (filler-containing Young's modulus of about 1 to 25 Gpa) is used for the first resin layer 6, the back surface reinforcing layer 10 includes an epoxy resin (30 GPa) as the resin, and a copper alloy (130 GPa as the metal). ), Tungsten (350 GPa), molybdenum (400 GPa), and the like, AL 2 O 3 (250 GPa) or the like can be used as the ceramic.

裏面補強層10は、シート状あるいはフィルム状に形成して用いることができ、その場合は、第2の実施形態に示したように第2の樹脂層11により接合する。裏面補強層10の厚みは、対象となる半導体素子1の厚みが数百μmから10μm程度であるため、構造部材としての強度をもたせるために少なくとも半導体素子1と同等、つまり10μmから300μm程度の厚み範囲とされる。実装後の回路基板の支持構造によって必要とされる強度Fと厚みtは変わるが、200GPa以上の高い剛性を備える場合は、十μm〜数十μm程度というように比較的薄く成形して用いることができる。第2の樹脂層11としては、たとえばエポキシ樹脂(ヤング率1〜25Gpa程度)を用いることができる。裏面補強層10が樹脂である場合には、裏面補強層10と第2の樹脂層11とが同一の樹脂を主材料としていても構わないが、裏面補強層10がより高い剛性を有することが効果的である。   The back reinforcing layer 10 can be used in the form of a sheet or film. In this case, the back reinforcing layer 10 is joined by the second resin layer 11 as shown in the second embodiment. The thickness of the back surface reinforcing layer 10 is at least equivalent to that of the semiconductor element 1 in order to give strength as a structural member because the thickness of the target semiconductor element 1 is about several hundreds to 10 μm, that is, about 10 μm to 300 μm. Scope. The strength F and thickness t required vary depending on the circuit board support structure after mounting. However, when it has a high rigidity of 200 GPa or more, it should be molded and used relatively thinly, such as about 10 μm to several tens of μm. Can do. As the second resin layer 11, for example, an epoxy resin (Young's modulus of about 1 to 25 Gpa) can be used. When the back surface reinforcing layer 10 is a resin, the back surface reinforcing layer 10 and the second resin layer 11 may be made of the same resin as a main material, but the back surface reinforcing layer 10 may have higher rigidity. It is effective.

あるいは裏面補強層10は、メッキもしくは溶融金属による金属層、たとえば銅系合金層(ヤング率は130GPa)としてもよいし、溶射によるセラミックス層、たとえばAL層(250GPa)としてもよい。セラミックス層の形成には、粉末式フレーム溶射(powder flame spraying)と呼ばれる方法、コールドスプレーと呼ばれる方法などを用いることができる。 Alternatively, the back surface reinforcing layer 10 may be a metal layer made of plated or molten metal, such as a copper alloy layer (Young's modulus is 130 GPa), or a ceramic layer formed by thermal spraying, such as an AL 2 O 3 layer (250 GPa). For the formation of the ceramic layer, a method called powder flame spraying or a method called cold spray can be used.

また裏面補強層10は、上記の材料の他、ガラスや炭素繊維などの引っ張り弾性率の高いものであってもよく、ダイヤモンドなどの高剛性のものであってもよい。これらを採用することで、実装基板の変形に起因する半導体素子1の裏面表層にかかる引張り変形を防止し、半導体素子1の裏面に生じる応力を低く抑えることができる。   In addition to the above materials, the back surface reinforcing layer 10 may be a material having a high tensile elastic modulus such as glass or carbon fiber, or may be a highly rigid material such as diamond. By adopting these, the tensile deformation applied to the back surface layer of the semiconductor element 1 due to the deformation of the mounting substrate can be prevented, and the stress generated on the back surface of the semiconductor element 1 can be kept low.

なお、以上の実施の形態においては、半導体素子1の回路とパッケージ表面の外部接続電極たる半田ボール7とを機械的電気的に接続するために銅ポスト5を設けることを例にとって説明したが、銅ポスト5に代えて銅箔パターン層などとしてもよい。   In the above embodiment, the copper post 5 is provided as an example for mechanically and electrically connecting the circuit of the semiconductor element 1 and the solder ball 7 as the external connection electrode on the package surface. A copper foil pattern layer may be used instead of the copper post 5.

またパッケージ表面の外部接続電極も、上述の半田ボール7に限らず、粉末半田を含んだ半田ペーストを塗布する半田供給方式によってもよく、さらにはパッケージ表面に予め半田電極を形成しなくとも、裏面補強層10により得られる効果には変わりがない。   Further, the external connection electrodes on the package surface are not limited to the solder balls 7 described above, and may be a solder supply method in which a solder paste containing powdered solder is applied. The effect obtained by the reinforcing layer 10 is not changed.

本発明の半導体装置は、半導体素子が極薄チップであっても、つまり薄型チップサイズパッケージを具現しながらも、実装状態での落下衝撃などの極めて大きな使用ストレスにも耐えうるので、携帯電話など、小型化薄型化が要求される電子機器に特に有用である。   The semiconductor device of the present invention can withstand a very large use stress such as a drop impact in a mounted state even if the semiconductor element is an ultra-thin chip, that is, a thin chip size package, so that a mobile phone or the like It is particularly useful for electronic devices that are required to be small and thin.

本発明の第1の実施の形態の半導体装置の断面図Sectional drawing of the semiconductor device of the 1st Embodiment of this invention 本発明の第2の実施の形態の半導体装置の断面図Sectional drawing of the semiconductor device of the 2nd Embodiment of this invention 図1あるいは図2の半導体装置に補強層を設ける状態を示す図The figure which shows the state which provides a reinforcement layer in the semiconductor device of FIG. 1 or FIG. 従来の半導体装置の断面図Sectional view of a conventional semiconductor device

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体素子
2 電極パッド
3 補強膜
4 銅配線
5 銅ポスト
6 第1の樹脂層
7 半田ボール
10 裏面補強層
11 第2の樹脂層
20 ウェハー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor element 2 Electrode pad 3 Reinforcing film 4 Copper wiring 5 Copper post 6 First resin layer 7 Solder ball
10 Back reinforcement layer
11 Second resin layer
20 wafers

Claims (6)

主面に回路が形成された半導体素子と、前記半導体素子の回路面上に形成された電極部と、前記電極部に接続した配線と、前記電極部を除く前記半導体素子の主面を覆って封止した第1の樹脂層とを有し、前記半導体素子の側面で規定される外形サイズを有する半導体装置において、
前記半導体素子の主面に背反する裏面に、前記第1の樹脂層よりも大きなヤング率を有する補強層を備えたことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor element having a circuit formed on the main surface, an electrode portion formed on the circuit surface of the semiconductor element, a wiring connected to the electrode portion, and a main surface of the semiconductor element excluding the electrode portion In a semiconductor device having a sealed first resin layer and having an outer size defined by a side surface of the semiconductor element,
A semiconductor device comprising: a reinforcing layer having a Young's modulus larger than that of the first resin layer on a back surface opposite to a main surface of the semiconductor element.
補強層は、別途に形成され、第2の樹脂層を介して半導体素子の裏面に接合されている
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1, wherein the reinforcing layer is formed separately and joined to the back surface of the semiconductor element via the second resin layer.
補強層は、樹脂、金属、セラミックスの内のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the reinforcing layer is formed of any one of resin, metal, and ceramics. 補強層はヤング率130GPa以上の材料よりなることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the reinforcing layer is made of a material having a Young's modulus of 130 GPa or more. 補強層は、メッキもしくは溶融金属によって形成された金属層であることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the reinforcing layer is a metal layer formed by plating or molten metal. 補強層は、溶射によって形成されたセラミックス層であることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the reinforcing layer is a ceramic layer formed by thermal spraying.
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