JP2009224711A - Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型の半導体装置及び半導体装置の製造方法に関し、特に、生産性及び信頼性の向上が可能なものに関する。 The present invention relates to a small semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a device capable of improving productivity and reliability.
近年、情報処理技術の発達及び普及により、電子機器の小型化、薄型化及び高性能化に伴って、半導体装置の小型化も要求されている。従来、携帯端末等に用いられる数ピン〜100ピン程度の半導体装置は、SOP(Small Out−line Package)やQFP(Quad Flat Package)等が用いられていた。しかし、更なる小型化の要求から、ノンリードタイプのSON(Small Out−line Non−lead Package)やQFN(Quad Flat Non−lead Package)等が用いられている。さらに近年では、さらに小型なCSP(Chip Scale Package)も用いられている。 2. Description of the Related Art In recent years, with the development and spread of information processing technology, miniaturization of semiconductor devices has been demanded as electronic devices have become smaller, thinner and higher performance. Conventionally, SOP (Small Out-line Package), QFP (Quad Flat Package), and the like have been used for semiconductor devices of several pins to about 100 pins used for portable terminals and the like. However, non-lead-type SON (Small Out-line Non-Lead Package), QFN (Quad Flat Non-Lead Package), etc. are used for further downsizing. In recent years, a smaller CSP (Chip Scale Package) has also been used.
SONやQFNは、ノンリードタイプであるため、リードがパッケージの外側へ突出しておらず、電極がパッケージ下面及び側面に露出しているタイプの半導体装置では、半田による基板電極への接続は、半導体装置の下面及び側面にて行なわれる。 Since SON and QFN are non-lead types, in the type of semiconductor device in which the leads do not protrude to the outside of the package and the electrodes are exposed on the bottom and side surfaces of the package, the connection to the substrate electrode by soldering is not possible. This is done on the bottom and side of the device.
また、CSPは、内部の半導体素子と半導体装置とのサイズが略同一に形成された最も小さな半導体装置である。このようなCSPは、一般的にパッケージの下面に半田ボールが格子状に複数形成され、この半田ボールで基板電極に接続することで、基板に実装される。 The CSP is the smallest semiconductor device in which the sizes of the internal semiconductor element and the semiconductor device are substantially the same. Such a CSP is generally mounted on a substrate by forming a plurality of solder balls in a lattice shape on the lower surface of the package and connecting the solder balls to substrate electrodes.
これらのSOP、QFP、SON及びQFNといった半導体装置の製造工程は、主として、まず、ダイシング後の個片化した半導体チップを、リードフレームにマウントする。次に、ワイヤボンディングにより半導体チップの電極とリードに接続し、封止樹脂で半導体チップをモールドし、リードを切り離し、最後に、リードを外装メッキする。これらの工程により、半導体装置が製造される。 In the manufacturing process of semiconductor devices such as SOP, QFP, SON, and QFN, first, a semiconductor chip separated after dicing is mounted on a lead frame. Next, it is connected to the electrodes and leads of the semiconductor chip by wire bonding, the semiconductor chip is molded with a sealing resin, the leads are cut off, and finally the leads are externally plated. Through these steps, a semiconductor device is manufactured.
これに対し、CSPの製造工程は、半導体ウェハの表面上に半田ボールを搭載し、ダイシングして個片化することで、半導体装置が製造される。このように、CSPは、他の半導体装置に比べ生産性が高い。 On the other hand, in the manufacturing process of the CSP, a semiconductor device is manufactured by mounting solder balls on the surface of a semiconductor wafer and dicing them into individual pieces. Thus, the CSP has higher productivity than other semiconductor devices.
このようなCSPは、半導体ウェハに設けられた半田ボールを介して基板電極に接続される。しかし、一般的なCSPの半導体装置には、例えばガラスエポキシ基板に、シリコンで形成された半導体ウェハが実装されるため、基板と半導体装置との線熱膨張係数が異なる。このため、温度変化に伴う、CSPと基板との熱膨張差(寸法差)により、半田ボールの接続部にせん断応力が集中する。電子機器の信頼性試験の温度サイクル試験や、電子機器の使用等により、半田ボールの接続部にせん断応力が繰り返し印可され、疲労破断(せん断)する可能性が高い。 Such a CSP is connected to a substrate electrode via a solder ball provided on a semiconductor wafer. However, in a general CSP semiconductor device, for example, a semiconductor wafer formed of silicon is mounted on a glass epoxy substrate, so that the linear thermal expansion coefficients of the substrate and the semiconductor device are different. For this reason, shear stress concentrates on the connection part of a solder ball by the thermal expansion difference (dimensional difference) of CSP and a board | substrate accompanying a temperature change. Due to the temperature cycle test of the reliability test of electronic devices, the use of electronic devices, etc., shear stress is repeatedly applied to the joints of solder balls, and there is a high possibility of fatigue fracture (shearing).
しかし、このような半田ボールによる接続は、半導体チップの下面で接続されていることが多く、実装後の外観検査が実質的に不可能であるため、接続不良等を発見できない虞もある。このため、現状として、外観検査が不可能なCSPではなく、外観検査が可能なSOPやQFP等の比較的接続信頼性が高い半導体装置が用いられている。 However, such solder ball connection is often made on the lower surface of the semiconductor chip, and visual inspection after mounting is virtually impossible, so there is a possibility that a connection failure or the like cannot be found. For this reason, at present, semiconductor devices with relatively high connection reliability such as SOP and QFP capable of visual inspection are used instead of CSP in which visual inspection is impossible.
しかし、CSPであっても、外部の外観検査が可能な半導体装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような半導体装置は、半導体ウェハのダイシングライン上に貫通孔を設け、この貫通孔をメタライズしダイシングすることで、貫通孔を半円状に分割し、半導体チップの端面部に電極を設ける、というものである。 However, even a CSP is known as a semiconductor device capable of external appearance inspection (see, for example, Patent Document 1). In such a semiconductor device, a through hole is provided on a dicing line of a semiconductor wafer, the through hole is metallized and diced to divide the through hole into a semicircular shape, and an electrode is provided on an end surface portion of the semiconductor chip. That's it.
このような構成の半導体装置とすることで、半導体素子と半導体チップとのサイズが略同一であって、基板に実装する際に、パッケージ端面の電極を用いて半田接続可能となる。また、半導体チップの端面よりも外部に電極が形成されているため、実装後の外観検査が可能となる。
上述した半導体装置では問題があった。即ち、半導体ウェハに貫通孔を設けるために、RIE(Reactive Ion Etching)等の技術が必要となり、新たに設備投資が必要となり、製造コストの増大となる。また、実装後の温度サイクルにより発生する基板と半導体装置との熱膨張差により、基板と半導体装置との半田接続部に応力が集中し、半田接続部の疲労破断の虞があり、高い信頼性を得ることができない。 There was a problem with the semiconductor device described above. That is, in order to provide a through-hole in a semiconductor wafer, a technique such as RIE (Reactive Ion Etching) is required, a new capital investment is required, and the manufacturing cost is increased. In addition, due to the difference in thermal expansion between the substrate and the semiconductor device that occurs due to the temperature cycle after mounting, stress concentrates on the solder connection between the substrate and the semiconductor device, and there is a risk of fatigue fracture of the solder connection. Can't get.
そこで本発明は、半導体チップと半導体素子とが略同一なサイズの半導体装置であっても、生産性及び実装時の信頼性の向上が可能な小型の半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention provides a small-sized semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device that can improve productivity and reliability at the time of mounting even if the semiconductor chip and the semiconductor element are semiconductor devices having substantially the same size. The purpose is that.
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の半導体装置及び半導体装置の製造方法は次のように構成されている。 In order to solve the above problems and achieve the object, a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device of the present invention are configured as follows.
本発明の一態様とし、半導体ウェハ、この半導体ウェハ上に配置された半導体素子、この半導体素子を覆う保護膜、及び、前記半導体素子と接続され、少なくとも一部が一方の主面且つ前記保護膜から露出する電極を有する半導体チップと、一方の端部が前記電極に接続され、他方の端部が前記半導体チップの側面から突出するめっき法で形成された複数のリードと、を備えることを特徴とする半導体装置が提供される。 As one embodiment of the present invention, a semiconductor wafer, a semiconductor element disposed on the semiconductor wafer, a protective film covering the semiconductor element, and at least a part of one main surface and the protective film connected to the semiconductor element And a plurality of leads formed by a plating method in which one end is connected to the electrode and the other end protrudes from a side surface of the semiconductor chip. A semiconductor device is provided.
本発明の一様体とし、複数配置された半導体素子にそれぞれ接続された電極の少なくとも一部を開口し、前記半導体素子を覆う絶縁性保護膜を一方の主面に有する半導体ウェハの、前記一方の主面に、前記電極を開口する開口部を有する樹脂層を形成する工程と、前記電極及び前記樹脂層に導電性膜を形成する工程と、前記導電性膜を陰極として電気めっき法により、前記開口部にリードを形成する工程と、前記半導体ウェハの他方の面から、前記樹脂層までダイシングにより切断する工程と、前記樹脂層を剥離除去する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 One of the semiconductor wafers having a uniform body according to the present invention, wherein at least a part of electrodes respectively connected to a plurality of arranged semiconductor elements is opened and an insulating protective film covering the semiconductor elements is provided on one main surface Forming a resin layer having an opening for opening the electrode on the main surface, forming a conductive film on the electrode and the resin layer, and electroplating using the conductive film as a cathode, A semiconductor device comprising: a step of forming a lead in the opening; a step of cutting by dicing from the other surface of the semiconductor wafer to the resin layer; and a step of peeling and removing the resin layer. A manufacturing method is provided.
本発明によれば、半導体チップと半導体素子とが略同一なサイズの半導体装置であっても、生産性及び実装時の信頼性の向上が可能となる。 According to the present invention, even when the semiconductor chip and the semiconductor element are semiconductor devices having substantially the same size, productivity and reliability during mounting can be improved.
図1は本発明の一実施の形態に係る半導体装置1の構成を示す下面図、図2は同半導体装置1のX−X断面を示す断面図、図3は同半導体装置1の実装を示す上面図、図4は同半導体装置1の実装の一例のY−Y断面を示す断面図である。
1 is a bottom view showing a configuration of a
図1、2に示すように、半導体装置1は、CSP(Chip Scale Package)に形成され、半導体チップ10と、半導体チップ10に設けられたリード部20とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
半導体チップ10は、例えば直方体にSiで形成された半導体ウェハ部(以下「ウェハ部」)11と、このウェハ部11の一方の主面に形成されたトランジスタ等の半導体素子である能動領域12と、この能動領域12上に形成され、Al及びCu等を主体とする複数の電極パッド13と、ウェハ部11の一方の主面及び能動領域12をコーティングするパッシベーション(受動)膜(保護膜)14とを備えている。パッシベーション膜14は、SiO2膜、SiN膜及びポリイミド膜等を積層することで形成されており、電極パッド13に対応する位置に開口部15を有している。
The
ウェハ部11及び能動領域12の、主面方向の寸法は、ウェハ部11が能動領域12より若干大きく、又は、略同一寸法に形成されている。なお、ウェハ部11上に設けられた能動領域12の表面は、パッシベーション膜14によりコーティングされている。
The
電極パッド13は、半導体チップ10の互いに対向する側面側の端部、且つ、半導体チップ10の側面から第2接続部25の端部が突出する位置に複数(図1,2中、対向する半導体チップ10の端面部にそれぞれ2つ)形成されている。
A plurality of
リード部20は、Cu又はCuを主体とする合金により形成されたリード21と、リード21の表面に、Sn又はSn−Ag等のSn合金を鍍金することで形成された積層膜22とを備えている。リード21は、開口部15を介して各電極パッド13に接続される第1接続部23と、この第1接続部23から半導体チップ10の主面に対して所定の角度屈折する屈曲部24と、この屈曲部24の端部に設けられ、後述する基板100の金属パッド102に接続される第2接続部25とを備えている。また、電極パッド13及び開口部15と、リード部20(第1接続部23)とは、後述するシード層32を介して接続されている。
The
なお、複数の電極パッド13及び複数のリード部20は、半導体チップ10の中心点に対して点対称、又は、電極パッド13(リード部20)が設けられている側面に平行な中心線に対して線対称に移動させた際に、他の電極パッド13及びリード部20が位置しない配置で形成されている。なお、電極パッド13が設けられている側面に沿った方向の半導体チップ10の中心線が平行でない場合(例えば、半導体チップ10が正方形又は長方形でない場合)には、電極パッド13が設けられた半導体チップ10の側面間に位置する中心線とする。
The plurality of
第1接続部23は、少なくとも、開口部15から露出する電極パッド13を覆うとともに、開口部15から離間する方向に広がる形状、例えば断面が台形形状に形成されている。
The
屈曲部24は、第1接続部23及び第2接続部25に対して所定の角度を有して形成されている。この角度は、半導体装置1へ熱印可時に、半導体チップ10と後述する基板100との熱膨張差のより、第1接続部23及び第2接続部25が離間した際に、第1接続部23の下面(ここでは、半導体チップ10側の面とは相対する面)が基板100に当接しない角度に形成されている。このため、屈曲部24の角度は、半導体チップ10及び基板100の熱膨張率の関係により、適宜設定する。
The
第2接続部25は、半導体チップ10とリード部20とを接続した際に、少なくとも第2接続部25の一部が半導体チップ10の外周から突出する形状に形成されている。なお、第2接続部25の突出長さは、半導体装置1の実装環境、屈曲部24の角度、必要接合強度、及び、第1接続部23の位置等により適宜設定される。
The
なお、図3、4に示すように、半導体装置1は、基板100に実装されることとなる。
基板100は、FR−4等で形成された樹脂基板101と、この樹脂基板101上に設けられ、他構成品や配線回路へと接続される金属パッド102と、この金属パッド102の一部又は全部を除く樹脂基板101上に設けられたソルダレジスト103とを備えている。ソルダレジスト103は、金属パッド102上を開口することで、金属パッド102を外部に露出可能に形成されている。
3 and 4, the
The
このような基板100を用いた一例として、半導体装置1は、基板100の金属パッド102とリード21の第2接続部25とを、半田Hにより接続することで実装されている。
As an example using such a
次に、半導体装置1の製造方法を図5〜19を用いて説明する。
図5に示すように、まず、半導体ウェハ(以下「ウェハ」)11A上に、複数の能動領域12、各能動領域12に複数接続された電極パッド13、及び、各電極パッド13上に開口部15を有するパッシベーション膜14をそれぞれ形成する。なお、能動領域12、電極パッド13及びパッシベーション膜14は、ウェハ11Aを個片(ウェハ部11)とした際に、各ウェハ部11が能動領域12及び電極パッド13を有する位置となるように、ウェハ11A上に配置させる。なお、後述にもあるが、ウェハ部11は、ウェハ11Aの破線で示す切断部Qで切断した個片である。
Next, a method for manufacturing the
As shown in FIG. 5, first, a plurality of
次に、図6に示すように、パッシベーション膜14上であって、ウェハ11A全面に、第1のレジスト層(樹脂層)30を、例えば感光性の液状レジストにより形成する。この第1のレジスト層30形成後、第1のレジスト層30の電極パッド13が位置する個所に遮光マスクを用いて露光及び現像することで、電極パッド13上を開口させる第1開口部31を形成する。この第1開口部31は、例えば、ウェハ11Aからウェハ11Aの厚み方向に離間するに従い、開口面積が広くなるように形成されている。尚、第1のレジスト層30は、液状レジストで形成するのではなくドライフィルムレジスト等でもよい。
Next, as shown in FIG. 6, a first resist layer (resin layer) 30 is formed on the entire surface of the
第1のレジスト層30を形成後、図7に示すように、ウェハ11Aの電極パッド13側の全面に、後述する電気めっきのための給電層としてシード層(導電性膜)32を蒸着法やスパッタ法等の物理的被着法により形成する。即ち、シード層32は、電極パッド13、パッシベーション膜14、開口部31を含む第1のレジスト層30上に形成されることとなる。
After forming the first resist
シード層32は、例えば、ウェハ11A上全面にTi膜を0.1μm形成し、Cu膜を少なくとも0.2μm形成することでTi/Cuの積層膜を形成する。このシード層32のTi層は、第1のレジスト層30及び電極パッド13等とCu層との密着強度を向上させ、Cu層は、電気めっき時の通電路となる。
For the
次に、図8に示すように、シード層32上に感光性の液状レジストにより、第1のレジスト層30と略同一の厚みに第2のレジスト層33を形成する。この第2のレジスト層33形成後、第2のレジスト層33の第1開口部31が位置する個所に、露光及び現像を行い、第2開口部34を形成する。この第2開口部34は、第1のレジスト層30の第1開口部31よりも大であって、第1開口部31と隣り合うウェハ部11上まで第2開口部34の一部が位置する形状に形成する。
Next, as shown in FIG. 8, a second resist
即ち、ウェハ11A上方から視認した場合の第2開口部34の形状は、例えば長方形状に形成されている。このように、第1開口部31と第2開口部34とが連続することで、その深さが異なる方形の開口部35が形成されることとなる。なお、第2のレジスト層33の厚みは、後述するCuめっき膜36の形成厚さよりも若干厚く形成する。
That is, the shape of the
次に、図9に示すように、電気めっき法により、Cuめっき膜36を、第1のレジスト層30及び第2のレジスト層33に設けられた開口部35(第1開口部31及び第2開口部34)に形成する。ここで、電気めっき法の説明をすると、例えば、主に硫酸銅及び硫酸からなるめっき液中にウェハ11Aを浸漬させ、シード層32に直流電源の負極を接続する。次に、ウェハ11Aの被めっき面(シード層32)と対向するように設置したアノードとして、Cu板を配置させ、このCu板に直流電源の陽極を接続し、電流を流す。このようにして、電気めっきを行い、Cuめっき膜36を形成する。なお、Cuめっき膜36は、経過時間に比例してその厚みが増加するため、Cuめっき膜36の厚みが、第2のレジスト層33の厚みと同一に達する前(第2のレジスト層33の厚みよりCuめっき膜36が薄いとき)に、通電を停止する。
Next, as shown in FIG. 9, the
Cuめっき膜36形成後、図10に示すように、第2のレジスト層33に、ダイシング用、即ち、ウェハ11Aを一つに固定するための第1マウントフィルム37にマウントさせる。なお、第1マウントフィルム37は、例えばマウント面に粘着剤が設けられており、この粘着剤により、第2のレジスト層33をマウント固定させる。なお、例えば、第1マウントフィルム37の接着剤は、UV光により、その粘着力が低下する性質のものを用いる。
After forming the
次に、図11に示すように、ウェハ11AのCuめっき膜36が形成された側とは反対の面から、第1のレジスト層30の途中部までダイシングブレード38を用いてダイシングを行なう。ここで、例えば、ダイシングの位置(ダイシングライン)が第1のレジスト層30を超えないように確認しながらダイシングを行なう。この確認には、例えば赤外線カメラを用い、ダイシングブレード38の位置合わせを行なう。このダイシングにより、ウェハ11Aは、第1マウントフィルム37に固着された第2のレジスト層33から、シード層32及び第1のレジスト層30が連続しているが、パッシベーション膜14を含むウェハ部11が個片化されることとなる。
Next, as shown in FIG. 11, dicing is performed using a
このようにダイシングを行なった後、図12に示すように、複数のウェハ部11の、第2のレジスト層33が設けられたウェハ部11の主面とは相対する主面全てに、一枚の第2マウントフィルム39をマウントする。このように、第2マウントフィルム39により、各ウェハ部11を全て固定させたら、第1マウントフィルム37にUV光を照射し、第1マウントフィルム37を剥離する。なお、第2マウントフィルム39は、第1マウントフィルム37と同一のマウントフィルムを用いてもよいし、異なるマウントフィルムでもよい。但し、少なくとも第2マウントフィルム39は、弾性を有するものを用いる。
After dicing in this way, as shown in FIG. 12, one sheet is formed on all the main surfaces of the plurality of
次に、第1マウントフィルム37を剥離したら、図13に示すように、第2のレジスト層33を有機剥離液に浸漬又は塗布することで、第2のレジスト層33を除去する。このとき、有機剥離液は、シード層32により第1のレジスト層30へ達しないため、第1のレジスト層30は、除去されずに残存することとなる。
Next, when the
次に、図14に示すように、エッチングを行い、シード層32を除去する。このエッチングは、例えば、過硫酸アンモニウム水溶液でシード層32のCuを溶解し、過酸化水素水、アンモニア水及びキレート剤の混合溶液によりシード層32のTiをエッチングする。
Next, as shown in FIG. 14, the
なお、このとき、除去するシード層32は、第1のレジスト層30上であって、Cuめっき膜36が設けられた範囲外のシード層32、即ち、第2のレジスト層33を除去したことで外部に露出しているシード層32のみとなる。また、エッチング時において、過硫酸アンモニウム水溶液によりシード層32のCuを溶解する際に、Cuめっき膜36をも溶解することとなる。しかし、シード層32のCuの溶解においては、シード層32のCuの膜厚である0.2μm程度の溶解であるため、Cuめっき膜36も0.2μm程度溶解するだけとなる。また、シード層32のTiの溶解時には、過酸化水素水、アンモニア水及びキレート剤の混合溶液を用いるため、Cuめっき膜36は殆ど溶解することはない。このように、エッチングにより、Cuめっき膜36が殆どエッチングされることなく、さらに、Cuめっき膜36がエッチングマスクとなり、第1のレジスト層30上に露出したシード層32だけが完全にエッチングされる。
At this time, the
次に、図15に示すように、第1のレジスト層30を有機剥離液により除去する。この工程により、それぞれのCuめっき膜36を有する半導体チップ10は、第2マウントフィルム39にマウントされているだけで、各半導体チップ10は完全に分離している。
Next, as shown in FIG. 15, the first resist
続いて、図16に示すように、過酸化水素水、アンモニア水及びキレート剤の混合溶液により、Cuめっき膜36に残っているシード層32表面のTiをエッチングすることで、Cuのめっき膜(Cuめっき膜36)により形成されたリード21を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 16, by etching Ti on the surface of the
リード21形成後、図17に示すように、例えば無電解めっき法により、リード21表面にNi及びSn膜からなる積層膜22を形成する。なお、積層膜22は、リード21を基板100上に半田付けする際に、半田との濡れを高めるために形成するものであり、積層膜22を設けない代わりに、有機防錆剤を塗布してもよい。このように、リード21表面に積層膜22を形成することで、リード部20が形成される。これらの工程により、半導体チップ10とリード部20とが形成され、半導体装置1が形成されることとなる。
After the formation of the
次に、図18の矢印に示すように、第2マウントフィルム39を、半導体チップ10のリード部20が形成されている方向、又は、リード部20が形成されている方向を含む複数方向に拡張させる。このように、第2マウントフィルム39を拡張させることで、第2マウントフィルム39が弾性変形し、半導体チップ10に間隔ができるため、隣り合う半導体チップ10の端部にリード部20が位置することがない。
Next, as shown by the arrows in FIG. 18, the
この状態で、図19に示すように、半導体装置1をピックアップすることで、ピックアップする半導体装置1の半導体チップ10と、隣り合う半導体装置1のリード部20とが干渉することなく、半導体装置1が第2マウントフィルム39から離間する。
In this state, as shown in FIG. 19, by picking up the
このように構成された半導体装置1では、半導体装置1が基板100に実装されることで、半導体装置1のリード部20の第2接続部25と基板100の金属パッド102とが半田Hにより固着(接続)される。また、半導体装置1は、リード部20の第1接続部23が、半導体チップ10の開口部15を介して電極パッド13に電解めっき法により接続(固着)されており、第1接続部23と第2接続部25とは、屈曲部24により連続している。
In the
このような基板100に実装された半導体装置1を実際に用いた場合、例えば電流を基板100の配線回路を介して金属パッド102へ流すと、金属パッド102に接続されたリード部20から半導体チップ10に入力される。この入力された電流は、半導体チップ10の能動領域12を介して別のリード部20から下流へと流れることとなる。
When the
このとき、電流が基板100の配線回路及び金属パッド102と半導体装置1とに流れるため、半導体装置1及び基板100は発熱することになる。このような発熱により、基板100及び半導体装置1は、高温となる。また、半導体装置1が設けられている機器の電源がOFFとなり、電流が遮断されると、半導体装置1及び基板100は自然冷却(電子機器によってはファン等による冷却)がなされることとなる。このように、半導体装置1及び基板100の発熱/冷却等の温度サイクルが繰返し行なわれることとなる。
At this time, current flows through the wiring circuit of the
また、例えば、基板100に半導体装置1を実装し、上述した半導体装置1の実際の使用時に発生する発熱/冷却のサイクルを予測して試験する熱サイクル試験を行なうこともある。このような熱サイクル試験による熱印可は、例えば基板100及び半導体装置1に、例えば高温槽等を用いて、半導体装置1の使用時に印可されると考えられる熱及びこの熱のサイクルを印可し、各リード部20の接続状況、及び、半導体装置1の動作状況を確認するものである。主として、製品(半導体装置1)開発時、製品出荷時、又は、製品改良時等に行なわれる。
For example, the
このような、半導体装置1の使用及び熱サイクル試験等により、半導体装置1及び基板100に熱が印可されると、半導体装置1及び基板100は熱膨張することとなる。なお、この熱膨張量は各材料により異なる物性値、即ち熱膨張係数が異なるため、各材料により異なる寸法に膨張する。
When heat is applied to the
即ち、基板100と半導体装置1(半導体チップ10)とは、それぞれ異なる熱膨張係数であり、熱膨張量は互いに異なる。ここで、基板100と半導体チップ10とは、例えば方形であり、その厚み寸法は幅寸法よりも小さいため、主として、幅方向(主面方向)が厚み方向より膨張する(大きくなる)こととなる。
That is, the
例えば、図4の矢印に示すように、基板100と半導体チップ10とが熱膨張すると、幅方向に膨張することとなる。このとき、基板100と半導体チップ10とは、熱膨張係数が異なるため、幅方向の膨張量も異なる。
For example, as shown by the arrows in FIG. 4, when the
このような熱膨張により、第1接続部23及び第2接続部25は、それぞれが固着された半導体チップ10及び基板100との膨張にあわせて移動することとなる。しかし、基板100及び半導体チップ10との膨張量が異なるため、第1接続部23及び第2接続部25の移動量も異なることとなる。例えば、基板100の熱膨張係数が半導体チップ10よりも高い場合には、基板100が半導体チップ10よりも熱膨張を行い、第1接続部23と第2接続部25とが離間する。また、基板100の熱膨張係数が半導体チップ10よりも低い場合には、半導体チップ10が基板100よりも熱膨張を行い、第1接続部23と第2接続部25とが近接する方向に移動する。
Due to such thermal expansion, the
このとき、第1接続部23と第2接続部25との間に所定の角度有して屈曲部24が設けられており、第1接続部23及び第2接続部25が離接移動する際には、屈曲部24の角度が変わることで、第1接続部23及び第2接続部25とが離接することとなる。
At this time, the
このように構成された半導体装置1によれば、半導体チップ10と能動領域12との寸法が略同一なもの(CSP)であっても、めっきによりリード部20を形成することが可能となる。また、第1、第2のレジスト層30、33を設けることで、これらレジスト層30、33に形成される第1、第2開口部31,34が2段に形成されるため、リード21に屈曲部24を設けることが可能となる。
According to the
このようなリード部20とすることで、半導体装置1の使用時(又は熱サイクル試験)に発生する熱による熱膨張により、半導体チップ10及び基板100の熱膨張率が異なっても、熱膨張時に、屈曲部24の角度が変わることで、第1接続部23及び第2接続部25との離接が可能となる。また、第1接続部23と第2接続部25との離接を可能することで、第1接続部23及び第2接続部25と半導体チップ10及び基板100との各接続部にせん断応力が印可することを防止可能となる。即ち、第1接続部23及び第2接続部25と半導体チップ10及び基板100との各接着部の、せん断応力による破断を防止し、接着部の信頼性を向上させることが可能となる。
By adopting such a
また、半導体装置1を基板100に実装しても、第2接続部25と基板100(金属パッド102)との接続部が、半導体チップ10の側面よりも外側に位置する構成としたことで、第2接続部25と基板100との接続部を容易に視認可能となる。これにより、半導体装置1を基板100へ実装した際の、第2接続部25と基板100との接着状況の確認、即ち外観検査を容易に行なうことが可能となる。また、確実に視認が可能となるため、第1接続部23と基板100との未接着や破断の発見が可能となり、半導体装置1の実装の信頼性が向上となる。また、視認により外観検査が可能となり、検査時間の短縮、及び、検査装置等を導入による検査コストの低減とすることが可能となる。
In addition, even when the
また、リード部20を半導体チップ10に半導体チップ10の中心点に対して点対称、又は、リード部20が設けられている側面側の端面方向の中心線に対して線対称となる位置に、他のリード部20が位置しない配置で複数設けられている。これにより、製造時に、半導体チップ10に設けられた隣り合うリード部20、及び、隣り合う半導体チップ10に設けられたリード部20が互いに干渉することがない。このため、複数の半導体装置1を、上述した一連の工程で同一のウェハ11Aで形成することが可能となり、製造工程の容易化及び生産性の向上となる。
Further, the
上述したように、本実施の形態に係る半導体装置1によれば、半導体チップ10と略同等の半導体装置1であっても、半導体装置1実装後のリード部20と基板100との接続部の目視確認が可能となる。この目視確認により、基板100と第2接続部25との未接続や熱印可による破断を確認することができ、信頼性の向上となる。また、リード部20に屈曲部24を設けることで、半導体装置1実装後の熱膨張による半導体装置1及び基板100とリード部20との第1、第2接続部23、25へのせん断応力の印加を防止し、各接続部のせん断(破断)が防止可能となり、半導体装置1の信頼性を向上することができる。
As described above, according to the
さらに、リード部20を半導体装置1に設けられた他のリード部20、及び、隣り合う半導体装置1のリード部20と干渉しない配置で半導体チップ10上に形成することで、ウェハ11Aレベルで、半導体装置1を形成し、個片とすることが可能となる。このため、リード部20を形成する半導体装置1であっても、半導体装置1の生産性の向上とすることが可能となる。
Furthermore, by forming the
なお、上述した発明の形態以外の変形例について説明する。例えば、上述した例では、半導体チップ10に形成されたリード部20は、一方の端部に2つ、対向する他方の端部に2つ設ける構成としたが、これは、それぞれ2つに限定されるものではない。即ち、半導体チップ10に設けられたリード部20は、ウェハ11Aに一体に形成されたときに、隣り合う半導体チップ10の範囲上であって、リード部20が互いに干渉しない配置であれば良い。
Modifications other than the above-described embodiments will be described. For example, in the above-described example, two
また、上述した例では、半導体装置1は、パッシベーション膜14上にリード部20を設ける構成としたが、図20に示すように、半導体装置50として、パッシベーション膜14上にさらに、エポキシ等の樹脂層51をコーティングし、そこにリード部20Aを形成しても適用可能となる。なお、このときの樹脂層51の厚さの薄厚に制限はなく、リード部20Aを、屈曲部24を有する構成で、樹脂層51の開口部にから電極パッド13と接続可能あれば適用できる。また、図21に示すように、半導体装置60として、電極パッド13上に、Cuポスト61を形成し、樹脂層62により封止してもよい。この場合、リード部20BをCuポスト61に接続するように、電極めっき法により形成すればよい。
In the example described above, the
また、上述した例でのウェハ部11、シード層32、第1、第2のレジスト層30、33、リード21及び積層膜22は、その材質、組成、寸法等を適宜変更しても適用でき、また、めっき液の組成やめっきの条件も同様に適宜変更可能である。
In addition, the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…半導体装置、10…半導体チップ、11…半導体ウェハ部、11A…半導体ウェハ、12…能動領域、13…電極パッド、14…パッシベーション膜、15…開口部、20、20A、20B…リード部、21…リード、22…積層膜、23…第1接続部、24…屈曲部、25…第2接続部、30…第1のレジスト層、31…第1開口部、32…シード層、33…第2のレジスト層、34…第2開口部、35…開口部、36…膜、37…マウントフィルム、38…ダイシングブレード、39…マウントフィルム、50…半導体装置、51…樹脂層、60…半導体装置、61…ポスト、62…樹脂層、100…基板、101…樹脂基板、102…金属パッド、103…ソルダレジスト、H…半田、Q…切断部。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
一方の端部が前記電極に接続され、他方の端部が前記半導体チップの側面から突出するめっき法で形成された複数のリードと、を備えることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element disposed on a semiconductor wafer, and a semiconductor chip connected to the semiconductor element and having at least a part of electrodes from one main surface;
And a plurality of leads formed by a plating method in which one end is connected to the electrode and the other end protrudes from a side surface of the semiconductor chip.
前記電極及び前記樹脂層に導電性膜を形成する工程と、
前記導電性膜を陰極として電気めっき法により、前記開口部にリードを形成する工程と、
前記半導体ウェハの他方の面から、前記樹脂層までダイシングにより切断する工程と、
前記樹脂層を剥離除去する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Opening at least a part of the electrodes respectively connected to the semiconductor elements arranged in plural, and having the electrode on one main surface of the semiconductor wafer having an insulating protective film covering the semiconductor element on one main surface Forming a resin layer having an opening to be opened;
Forming a conductive film on the electrode and the resin layer;
Forming a lead in the opening by electroplating using the conductive film as a cathode;
Cutting from the other surface of the semiconductor wafer to the resin layer by dicing;
And a step of peeling off and removing the resin layer.
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US11929590B2 (en) | 2018-11-06 | 2024-03-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for producing optical semiconductor device |
-
2008
- 2008-03-18 JP JP2008070036A patent/JP2009224711A/en not_active Withdrawn
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