JP2016134516A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can achieve downsizing and has excellent radiation property and excellent reliability; and provide a manufacturing method of the semiconductor device.SOLUTION: A semiconductor device 1 includes a semiconductor chip 20 having an element formation surface 22 where a semiconductor element is formed and a support substrate 21 for supporting the semiconductor chip 20. The semiconductor device 1 includes an electrode 35 formed on the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20 and an encapsulation resin 3 which covers the element formation surface 22 and a lateral face 24 of the semiconductor chip 20 and a lateral face 27 of the support substrate 21. The electrode 35 formed on the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20 is exposed from the encapsulation resin 3 to form an external terminal 13. A rear face 26 of the support substrate 21 forms an exposed surface 11 exposed outward from the encapsulation resin 3.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

特許文献1は、基板と、基板上に形成された再配線と、基板の上面および側面を被覆する封止膜と、基板の下面を被覆する支持フィルムからなる樹脂膜とを含む半導体装置を開示している。   Patent Document 1 discloses a semiconductor device including a substrate, a rewiring formed on the substrate, a sealing film that covers the upper surface and side surfaces of the substrate, and a resin film that includes a support film that covers the lower surface of the substrate. doing.

特開2011−181858号公報JP 2011-181858 A

本発明の目的は、小型化を実現できると共に、優れた放熱性を有し、かつ信頼性に優れた半導体装置およびその製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can be miniaturized, has excellent heat dissipation, and is excellent in reliability, and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するためのこの発明の半導体装置は、半導体素子が形成された素子形成面と、前記素子形成面の反対側に位置する裏面と、前記素子形成面と前記裏面とを接続する側面とを有する基板と、前記半導体素子に電気的に接続されるように、前記素子形成面上に形成された電極と、前記電極を露出させるように前記基板の前記素子形成面および前記側面を被覆し、前記裏面を露出させる樹脂とを含む。   In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention includes an element forming surface on which a semiconductor element is formed, a back surface located on the opposite side of the element forming surface, and a side surface connecting the element forming surface and the back surface. Covering the element forming surface and the side surface of the substrate so as to expose the electrode, and an electrode formed on the element forming surface so as to be electrically connected to the semiconductor element. And a resin that exposes the back surface.

この構成によれば、基板の裏面は、樹脂から外部に露出した露出面を形成している。そのため、基板、とくに半導体素子で発生した熱を、基板の裏面から外部に放散させることができる。これにより、半導体装置内の温度上昇を抑制できるので、温度上昇に伴う半導体素子の電気的特性の変動を抑制できる。その結果、優れた放熱性を有し、それに応じて信頼性に優れた半導体装置を提供できる。また、基板の素子形成面および側面を被覆する樹脂は、パッケージを兼ねることができるので、小型の半導体装置を提供できる。   According to this configuration, the back surface of the substrate forms an exposed surface exposed to the outside from the resin. Therefore, the heat generated in the substrate, particularly the semiconductor element, can be dissipated to the outside from the back surface of the substrate. Thereby, since the temperature rise in a semiconductor device can be suppressed, the fluctuation | variation of the electrical property of the semiconductor element accompanying a temperature rise can be suppressed. As a result, it is possible to provide a semiconductor device having excellent heat dissipation and excellent reliability. In addition, since the resin covering the element formation surface and the side surface of the substrate can also serve as a package, a small semiconductor device can be provided.

前記露出面を形成する前記基板の裏面は、前記素子形成面の面積よりも大きい面積を有していることが好ましい。この構成によれば、基板で発生した熱を効果的に外部に放散させることができる。これにより、半導体装置内の温度上昇を効果的に抑制できるので、半導体装置の信頼性をより一層向上できる。
前記電極は、前記素子形成面の法線方向から見た平面視において、前記素子形成面の周縁に取り囲まれた領域内で外部端子を形成していてもよい。この構成によれば、平面視において、素子形成面の周縁に取り囲まれた領域内に外部端子が形成されたFan−in型の半導体装置を提供できる。
The back surface of the substrate forming the exposed surface preferably has an area larger than the area of the element forming surface. According to this configuration, the heat generated in the substrate can be effectively dissipated to the outside. Thereby, since the temperature rise in a semiconductor device can be suppressed effectively, the reliability of a semiconductor device can be improved further.
The electrode may form an external terminal in a region surrounded by a periphery of the element formation surface in a plan view as viewed from the normal direction of the element formation surface. According to this configuration, it is possible to provide a Fan-in type semiconductor device in which an external terminal is formed in a region surrounded by the periphery of the element formation surface in plan view.

前記半導体装置は、前記電極に電気的に接続され、前記素子形成面の法線方向から見た平面視において、前記素子形成面の周縁に取り囲まれた領域外に至る再配線と、前記再配線に電気的に接続され、前記平面視において、前記素子形成面の周縁に取り囲まれた領域外に少なくとも一部が位置する外部端子とをさらに含んでいてもよい。
この構成によれば、基板の側面を被覆するように樹脂が形成されているので、平面視において、基板外の樹脂上の領域を、再配線を形成するための領域として利用できる。したがって、再配線に電気的に接続される外部端子の配置が、基板の素子形成面の直上領域内に制限されない。これにより、基板の素子形成面よりも外側の領域に外部端子が形成されたFan−Out型の半導体装置を提供できる。Fan−Out型とすることにより、多数の外部端子を設けることができる。
The semiconductor device is electrically connected to the electrode, and in a plan view viewed from the normal direction of the element formation surface, a rewiring that extends outside a region surrounded by a periphery of the element formation surface; and the rewiring And an external terminal that is at least partially located outside the region surrounded by the periphery of the element formation surface in the plan view.
According to this configuration, since the resin is formed so as to cover the side surface of the substrate, the region on the resin outside the substrate can be used as a region for forming the rewiring in a plan view. Therefore, the arrangement of the external terminals that are electrically connected to the rewiring is not limited to the region immediately above the element formation surface of the substrate. Thus, a Fan-Out type semiconductor device in which external terminals are formed in a region outside the element formation surface of the substrate can be provided. With the Fan-Out type, a large number of external terminals can be provided.

前記基板は、前記素子形成面としての第1表面と、前記素子形成面の反対側に位置する第1裏面と、前記第1表面と前記第1裏面とを接続し、前記基板の前記側面の一部を形成する第1側面とを有する半導体チップと、前記半導体チップの前記第1裏面に接合されて前記半導体チップを支持する第2表面と、前記第2表面の反対側に位置し、前記基板の裏面を形成する第2裏面と、前記第2表面と前記第2裏面とを接続し、前記基板の前記側面の一部を形成する第2側面とを有する支持基板とを含む。   The substrate connects a first surface as the element formation surface, a first back surface located on the opposite side of the element formation surface, the first surface and the first back surface, and A semiconductor chip having a first side surface forming a part, a second surface bonded to the first back surface of the semiconductor chip to support the semiconductor chip, and located on the opposite side of the second surface, A support substrate having a second back surface that forms the back surface of the substrate, and a second side surface that connects the second surface and the second back surface and forms part of the side surface of the substrate.

この構成によれば、半導体チップは、第1裏面側から支持基板により支持され、かつ、第1側面が樹脂により被覆されているので、樹脂から外部に露出していない。これにより、半導体チップに対する外部からの影響を低減できるので、半導体チップの電気的特性を良好に保つことができる。
また、半導体チップで発生した熱を、支持基板の裏面(露出面)から、外部に放散させることができる。これにより、半導体装置内の温度上昇を抑制できるので、温度上昇に伴う半導体素子の電気的特性の変動を抑制できる。これにより、優れた放熱性を有し、それに応じて信頼性に優れた半導体装置を提供できる。また、半導体チップおよび支持基板を被覆する樹脂が、パッケージを兼ねることができるので、半導体装置の小型化を実現できる。
According to this configuration, since the semiconductor chip is supported by the support substrate from the first back surface side and the first side surface is covered with the resin, it is not exposed to the outside from the resin. Thereby, since the influence from the outside with respect to a semiconductor chip can be reduced, the electrical property of a semiconductor chip can be kept favorable.
Further, heat generated in the semiconductor chip can be dissipated to the outside from the back surface (exposed surface) of the support substrate. Thereby, since the temperature rise in a semiconductor device can be suppressed, the fluctuation | variation of the electrical property of the semiconductor element accompanying a temperature rise can be suppressed. Thereby, the semiconductor device which has the outstanding heat dissipation and was excellent in reliability according to it can be provided. In addition, since the resin that covers the semiconductor chip and the support substrate can also serve as a package, the semiconductor device can be downsized.

前記支持基板は、前記素子形成面の法線方向から見た平面視において、前記半導体チップの面積よりも大きい面積を有していることが好ましい。この構成によれば、支持基板の裏面(露出面)が、半導体チップの素子形成面の面積よりも大きい面積を有しているので、半導体チップで発生した熱を効果的に外部に放散させることができる。これにより、半導体装置内の温度上昇を効果的に抑制できるので、半導体装置の信頼性を一層向上できる。   The support substrate preferably has an area larger than the area of the semiconductor chip in a plan view as viewed from the normal direction of the element formation surface. According to this configuration, since the back surface (exposed surface) of the support substrate has an area larger than the area of the element formation surface of the semiconductor chip, heat generated in the semiconductor chip can be effectively dissipated to the outside. Can do. Thereby, since the temperature rise in a semiconductor device can be suppressed effectively, the reliability of a semiconductor device can be improved further.

前記支持基板は、前記半導体チップと同種の半導体材料を含むことが好ましい。この構成によれば、半導体チップおよび支持基板の熱膨張率をほぼ等しくできるので、温度変化によらずに、半導体チップと支持基板との間の接合を安定に保持できる。したがって、熱サイクルに対する耐久性が高く、それに応じて信頼性の高い半導体装置を提供できる。加えて、半導体チップと支持基板との間の熱結合を安定に保持できるから、半導体チップで発生した熱を、支持基板に良好に伝達させることができるので、半導体装置の信頼性を向上できる。   The support substrate preferably includes the same type of semiconductor material as the semiconductor chip. According to this configuration, since the thermal expansion coefficients of the semiconductor chip and the support substrate can be made substantially equal, the bonding between the semiconductor chip and the support substrate can be stably maintained regardless of the temperature change. Therefore, it is possible to provide a highly reliable semiconductor device with high durability against thermal cycles. In addition, since the thermal coupling between the semiconductor chip and the support substrate can be stably maintained, the heat generated in the semiconductor chip can be favorably transmitted to the support substrate, so that the reliability of the semiconductor device can be improved.

前記支持基板は、不純物無添加シリコン基板であることが好ましい。この構成によれば、支持基板は、高い抵抗率(たとえば半導体チップよりも高い抵抗率)を有している。このような支持基板は、半導体チップからの電流の流入を効果的に抑制できる。これにより、半導体チップにおける不所望な電気的特性の変動を抑制し、併せて支持基板における熱の発生を抑制できる。しかも、不純物無添加シリコン基板は、熱伝導性が良好(たとえば半導体チップと同程度)であるので、半導体チップで発生した熱を、速やかに伝導させ、外部に露出した第2裏面(露出面)から効率的に放散する。それにより、半導体装置の温度上昇を効果的に抑制でき、したがって、信頼性の高い半導体装置を提供できる。   The support substrate is preferably an impurity-free silicon substrate. According to this configuration, the support substrate has a high resistivity (for example, a resistivity higher than that of the semiconductor chip). Such a support substrate can effectively suppress the inflow of current from the semiconductor chip. Thereby, the fluctuation | variation of the undesirable electrical characteristic in a semiconductor chip can be suppressed, and generation | occurrence | production of the heat | fever in a support substrate can be suppressed collectively. In addition, since the impurity-free silicon substrate has good thermal conductivity (for example, about the same as that of a semiconductor chip), the second back surface (exposed surface) exposed to the outside is quickly conducted by conducting heat generated in the semiconductor chip. Efficiently dissipate from. Thereby, the temperature rise of the semiconductor device can be effectively suppressed, and therefore a highly reliable semiconductor device can be provided.

前記基板は、前記半導体チップと前記支持基板との間に介在し、前記半導体チップを前記支持基板に接合する金属膜をさらに含んでいてもよい。この構成によれば、半導体チップを支持基板上に金属膜を介して固定できる。これにより、支持基板から半導体チップが剥離することを抑制できる。金属膜の熱伝導率は高いので、半導体チップと支持基板との間の熱伝導は良好である。したがって、半導体チップで発生した熱を支持基板に良好に伝達させることができる。また、半導体チップと支持基板との熱膨張率に差がある場合でも、それらの間の熱膨張/熱収縮の差を、金属膜の延性によって吸収することができる。したがって、半導体チップと支持基板との間の接合は、熱サイクルに対する耐久性が高い。それに応じて、半導体チップと支持基板との間の機械的な結合および熱的な結合を維持できるから、半導体装置の信頼性を高めることができる。   The substrate may further include a metal film interposed between the semiconductor chip and the support substrate and bonding the semiconductor chip to the support substrate. According to this configuration, the semiconductor chip can be fixed on the support substrate via the metal film. Thereby, it can suppress that a semiconductor chip peels from a support substrate. Since the thermal conductivity of the metal film is high, the thermal conduction between the semiconductor chip and the support substrate is good. Therefore, the heat generated in the semiconductor chip can be satisfactorily transmitted to the support substrate. Further, even when there is a difference in the coefficient of thermal expansion between the semiconductor chip and the support substrate, the difference in thermal expansion / shrinkage between them can be absorbed by the ductility of the metal film. Therefore, the bonding between the semiconductor chip and the support substrate is highly durable against thermal cycling. Accordingly, since the mechanical coupling and the thermal coupling between the semiconductor chip and the support substrate can be maintained, the reliability of the semiconductor device can be improved.

前記金属膜は、半田または金属接着剤を含むことが好ましい。金属膜が半田または金属接着剤であれば、半導体チップを、支持基板に良好に固定できる。これにより、支持基板から半導体チップが剥離することを効果的に抑制できる。
前記樹脂は、前記半導体チップの前記第1側面の全域および前記支持基板の前記第2側面の全域を被覆していることが好ましい。この構成によれば、半導体チップおよび支持基板を、樹脂によって良好に保護できる。
The metal film preferably contains solder or a metal adhesive. If the metal film is solder or a metal adhesive, the semiconductor chip can be satisfactorily fixed to the support substrate. Thereby, it can suppress effectively that a semiconductor chip peels from a support substrate.
The resin preferably covers the entire area of the first side surface of the semiconductor chip and the entire area of the second side surface of the support substrate. According to this configuration, the semiconductor chip and the support substrate can be well protected by the resin.

前記基板は、半導体チップであってもよい。この場合に、前記素子形成面が前記半導体チップの第1主面であって、前記裏面が前記半導体チップの前記第1主面とは反対側の第2主面であってもよい。この構成によれば、半導体チップの第2主面が、樹脂から外部に露出する露出面を形成しているので、半導体チップで発生した熱を外部に放散させることができる。これにより、半導体装置内の温度上昇を抑制できるので、温度上昇に伴う半導体素子の電気的特性の変動を抑制できる。その結果、優れた放熱性を有し、それに応じて信頼性に優れた半導体装置を提供できる。また、半導体チップの素子形成面および側面を被覆する樹脂がパッケージを兼ねることができるので、半導体装置の小型化を実現できる。   The substrate may be a semiconductor chip. In this case, the element formation surface may be a first main surface of the semiconductor chip, and the back surface may be a second main surface opposite to the first main surface of the semiconductor chip. According to this configuration, since the second main surface of the semiconductor chip forms an exposed surface exposed from the resin to the outside, the heat generated in the semiconductor chip can be dissipated to the outside. Thereby, since the temperature rise in a semiconductor device can be suppressed, the fluctuation | variation of the electrical property of the semiconductor element accompanying a temperature rise can be suppressed. As a result, it is possible to provide a semiconductor device having excellent heat dissipation and excellent reliability. Further, since the resin covering the element formation surface and the side surface of the semiconductor chip can also serve as a package, the semiconductor device can be reduced in size.

この発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子が形成された素子形成面を有し、当該素子形成面上に電極が形成された複数の半導体チップを用意する工程と、前記半導体チップがそれぞれ配置される複数のチップ配置領域が設定された支持基板を用意する工程と、前記支持基板の表面に設定された前記チップ配置領域を区画するように、前記支持基板の表面側にトレンチを形成する工程と、前記支持基板上の前記複数のチップ配置領域に、前記複数の半導体チップをそれぞれ配置する工程と、前記トレンチを埋め、かつ前記複数の半導体チップを被覆するように前記支持基板を樹脂で被覆することにより、前記複数の半導体チップが前記樹脂により封止された封止構造を形成する封止構造形成工程と、前記半導体チップに形成された前記電極を、前記封止構造から露出させる電極露出工程と、前記トレンチに沿って、前記封止構造を切断することにより、前記半導体チップが前記樹脂によりそれぞれ封止された複数の半導体装置に個片化する個片化工程とを含む。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a plurality of semiconductor chips each having an element formation surface on which a semiconductor element is formed, and having electrodes formed on the element formation surface; A step of preparing a support substrate in which a plurality of chip placement regions are set, and a step of forming a trench on the surface side of the support substrate so as to partition the chip placement region set on the surface of the support substrate A step of arranging the plurality of semiconductor chips in the plurality of chip arrangement regions on the support substrate, respectively, and covering the support substrate with a resin so as to fill the trench and cover the plurality of semiconductor chips. Thus, a sealing structure forming step for forming a sealing structure in which the plurality of semiconductor chips are sealed with the resin, and the electric power formed on the semiconductor chip are performed. And exposing the semiconductor chip to a plurality of semiconductor devices each sealed with the resin by cutting the sealing structure along the trench. And a singulation process.

この方法によれば、封止構造形成工程において、半導体チップは、素子形成面および側面が樹脂により被覆され、かつ、裏面側が支持基板により支持されるので、樹脂から外部に露出しない。これにより、半導体チップに対する外部からの影響が低減されるので、半導体チップの電気的特性を良好に保つことができる。一方、支持基板の裏面が樹脂から外部に露出した状態で個片化工程が実行されるので、半導体装置では、支持基板の裏面は、樹脂から外部に露出する露出面となる。   According to this method, in the sealing structure forming step, the semiconductor chip is not exposed to the outside from the resin because the element forming surface and side surfaces are covered with the resin and the back surface side is supported by the support substrate. Thereby, since the influence from the outside with respect to a semiconductor chip is reduced, the electrical property of a semiconductor chip can be kept favorable. On the other hand, since the singulation process is performed in a state where the back surface of the support substrate is exposed to the outside from the resin, in the semiconductor device, the back surface of the support substrate is an exposed surface exposed from the resin to the outside.

これにより、半導体チップで発生した熱を、支持基板の露出面から外部に放散させることによって、半導体装置内の温度上昇を抑制できるので、温度上昇に伴う半導体素子の電気的特性の変動を抑制できる。その結果、優れた放熱性を有し、それに応じて信頼性に優れた半導体装置を製造できる。さらに、半導体チップの素子形成面および側面、ならびに支持基板の側面を被覆する樹脂がパッケージを兼ねることができるので、半導体装置を小型化できる。   As a result, the heat generated in the semiconductor chip can be dissipated from the exposed surface of the support substrate to the outside, so that the temperature increase in the semiconductor device can be suppressed, so that fluctuations in the electrical characteristics of the semiconductor element accompanying the temperature increase can be suppressed. . As a result, it is possible to manufacture a semiconductor device having excellent heat dissipation and correspondingly high reliability. Furthermore, since the resin which covers the element formation surface and side surface of the semiconductor chip and the side surface of the support substrate can also serve as a package, the semiconductor device can be reduced in size.

前記支持基板を用意する工程において、当該支持基板の表面の法線方向から見た平面視において、前記半導体チップの面積よりも大きい面積を有する前記チップ配置領域が設定されることが好ましい。
この方法によれば、支持基板におけるチップ配置領域が、半導体チップの面積よりも大きい面積を有しているので、半導体チップを配置する工程の際に、当該半導体チップの位置ずれによって生じる不都合を抑制できる。これにより、歩留りを向上できると共に、半導体装置の信頼性を向上できる。また、チップ配置領域を区画するトレンチに沿って、封止構造が切断されるので、個片化工程後に得られる半導体装置では、支持基板の裏面が、平面視において半導体チップの面積よりも大きい面積を有する露出面となる。したがって、半導体チップで発生した熱を効果的に外部に放散させる構造の半導体装置を製造できる。
In the step of preparing the support substrate, it is preferable that the chip arrangement region having an area larger than the area of the semiconductor chip is set in a plan view as viewed from the normal direction of the surface of the support substrate.
According to this method, since the chip placement area in the support substrate has an area larger than the area of the semiconductor chip, inconvenience caused by the misalignment of the semiconductor chip during the step of placing the semiconductor chip is suppressed. it can. Thereby, the yield can be improved and the reliability of the semiconductor device can be improved. In addition, since the sealing structure is cut along the trench that divides the chip arrangement region, in the semiconductor device obtained after the singulation process, the back surface of the support substrate has an area larger than the area of the semiconductor chip in plan view. An exposed surface having Therefore, a semiconductor device having a structure that effectively dissipates heat generated in the semiconductor chip to the outside can be manufactured.

前記支持基板を用意する工程において、前記半導体チップと同種の半導体材料を含む前記支持基板が用意されてもよい。この方法によれば、支持基板の熱膨張率が半導体チップとほぼ同等になる。したがって、温度変化によらずに、半導体チップと支持基板との間の接合を安定に保持できる。その結果、熱サイクルに対する耐久性が高く、それにより信頼性を向上した半導体装置を製造できる。加えて、半導体チップと支持基板との間の熱結合を安定に保持できるから、半導体チップで発生した熱を、支持基板に良好に伝達させることができる。これによっても、信頼性の高い半導体装置を提供できる。   In the step of preparing the support substrate, the support substrate including the same type of semiconductor material as the semiconductor chip may be prepared. According to this method, the thermal expansion coefficient of the support substrate is substantially equal to that of the semiconductor chip. Therefore, the bonding between the semiconductor chip and the support substrate can be stably maintained regardless of the temperature change. As a result, it is possible to manufacture a semiconductor device that has high durability against thermal cycles and thereby improved reliability. In addition, since the thermal coupling between the semiconductor chip and the support substrate can be stably maintained, the heat generated in the semiconductor chip can be favorably transmitted to the support substrate. This also provides a highly reliable semiconductor device.

前記支持基板を用意する工程において、不純物無添加シリコン基板が前記支持基板として用意されることが好ましい。この方法によれば、高い抵抗率(たとえば半導体チップよりも高い抵抗率)を有する支持基板が用意される。このような支持基板は、半導体チップからの電流の流入を効果的に抑制できる。これにより、半導体チップにおける不所望な電気的特性の変動を抑制し、併せて支持基板における熱の発生を抑制できる。しかも、不純物無添加シリコン基板は、熱伝導性が良好(たとえば半導体チップと同程度)であるので、半導体チップで発生した熱を、速やかに伝導させ、外部に露出した裏面(露出面)から効率的に放散する。それにより、半導体装置の温度上昇を効果的に抑制でき、したがって、信頼性の高い半導体装置を提供できる。さらに、この方法によれば、比較的に入手容易なシリコンを支持基板として用いるので、製造コストを削減できる。   In the step of preparing the support substrate, an impurity-free silicon substrate is preferably prepared as the support substrate. According to this method, a support substrate having a high resistivity (for example, a resistivity higher than that of a semiconductor chip) is prepared. Such a support substrate can effectively suppress the inflow of current from the semiconductor chip. Thereby, the fluctuation | variation of the undesirable electrical characteristic in a semiconductor chip can be suppressed, and generation | occurrence | production of the heat | fever in a support substrate can be suppressed collectively. Moreover, since the impurity-free silicon substrate has good thermal conductivity (for example, about the same level as that of a semiconductor chip), heat generated in the semiconductor chip is quickly conducted, and efficiency is improved from the back surface (exposed surface) exposed to the outside. Dissipate. Thereby, the temperature rise of the semiconductor device can be effectively suppressed, and therefore a highly reliable semiconductor device can be provided. Further, according to this method, since silicon that is relatively easily available is used as the support substrate, the manufacturing cost can be reduced.

前記半導体チップを配置する工程は、前記半導体チップの前記素子形成面とは反対側の裏面と、前記支持基板の表面とを金属膜で接合することにより、前記半導体チップを、前記支持基板の前記チップ配置領域に固定する工程を含むことが好ましい。この方法によれば、半導体チップが、金属膜によって支持基板に固定される。これにより、支持基板から半導体チップが剥離することを抑制できるので、半導体チップの配置工程後に半導体チップが位置ずれすることを効果的に抑制できる。その結果、歩留りを効果的に向上できると共に、半導体装置の信頼性をより一層向上できる。   The step of disposing the semiconductor chip comprises joining the back surface of the semiconductor chip opposite to the element formation surface and the front surface of the support substrate with a metal film, thereby attaching the semiconductor chip to the support substrate. It is preferable to include a step of fixing to the chip arrangement region. According to this method, the semiconductor chip is fixed to the support substrate by the metal film. Thereby, since it can suppress that a semiconductor chip peels from a support substrate, it can control effectively that a semiconductor chip shifts after a semiconductor chip arrangement process. As a result, the yield can be effectively improved and the reliability of the semiconductor device can be further improved.

また、金属膜の熱伝導率は高いので、半導体チップと支持基板との間の熱伝導は良好である。したがって、半導体チップで発生した熱を支持基板に良好に伝達させることができる。また、半導体チップと支持基板との熱膨張率に差がある場合でも、それらの間の熱膨張/熱収縮の差を、金属膜の延性によって吸収することができる。したがって、半導体チップと支持基板との間の接合は、熱サイクルに対する耐久性が高い。それに応じて、半導体チップと支持基板との間の機械的な結合および熱的な結合を維持できるから、信頼性を高めた半導体装置を製造できる。   Moreover, since the thermal conductivity of the metal film is high, the thermal conduction between the semiconductor chip and the support substrate is good. Therefore, the heat generated in the semiconductor chip can be satisfactorily transmitted to the support substrate. Further, even when there is a difference in the coefficient of thermal expansion between the semiconductor chip and the support substrate, the difference in thermal expansion / shrinkage between them can be absorbed by the ductility of the metal film. Therefore, the bonding between the semiconductor chip and the support substrate is highly durable against thermal cycling. Accordingly, since the mechanical coupling and the thermal coupling between the semiconductor chip and the support substrate can be maintained, a semiconductor device with improved reliability can be manufactured.

前記金属膜は、半田または金属接着剤を含むことが好ましい。この方法によれば、半導体チップを、支持基板に良好に固定できる。これにより、支持基板から半導体チップが剥離することを効果的に抑制できる。
前記電極露出工程は、前記素子形成面の法線方向から見た平面視において、前記電極を、前記半導体チップの側面に取り囲まれた領域内に位置する外部端子として形成する工程を兼ねていてもよい。この方法によれば、電極を露出させる工程が外部端子を形成する工程を兼ねているので、平面視において半導体チップの側面に取り囲まれた領域内に外部端子が位置するFan−in型の半導体装置を製造できる。
The metal film preferably contains solder or a metal adhesive. According to this method, the semiconductor chip can be satisfactorily fixed to the support substrate. Thereby, it can suppress effectively that a semiconductor chip peels from a support substrate.
The electrode exposure step may also serve as a step of forming the electrode as an external terminal located in a region surrounded by a side surface of the semiconductor chip in a plan view as viewed from the normal direction of the element formation surface. Good. According to this method, since the step of exposing the electrode also serves as the step of forming the external terminal, the Fan-in type semiconductor device in which the external terminal is located in a region surrounded by the side surface of the semiconductor chip in plan view Can be manufactured.

前記方法は、前記電極露出工程の後、前記個片化工程に先立って、前記電極と電気的に接続され、前記素子形成面の法線方向から見た平面視において、前記半導体チップの側面を横切り、前記半導体チップの側面に取り囲まれた領域外に至る再配線を形成する工程と、前記平面視において、前記半導体チップの側面に取り囲まれた領域外に、少なくとも一部が位置する外部端子を形成する工程とを含んでいてもよい。   In the method, after the electrode exposure step, prior to the individualization step, the side surface of the semiconductor chip is electrically connected to the electrode and viewed from the normal direction of the element formation surface. A step of forming a rewiring that crosses the outside of the region surrounded by the side surface of the semiconductor chip, and an external terminal at least partially located outside the region surrounded by the side surface of the semiconductor chip in the plan view. And a forming step.

この方法によれば、半導体チップの側面を被覆するように樹脂が形成されるので、平面視において半導体チップ外の樹脂上の領域を、再配線を形成するための領域として利用できる。したがって、再配線に電気的に接続される外部端子が形成される領域が、半導体チップの素子形成面の直上領域に制限されない。これにより、半導体チップよりも外側の領域に外部端子が形成されたFan−Out型の半導体装置を提供できる。   According to this method, since the resin is formed so as to cover the side surface of the semiconductor chip, a region on the resin outside the semiconductor chip can be used as a region for forming a rewiring in a plan view. Therefore, the region where the external terminal electrically connected to the rewiring is formed is not limited to the region directly above the element formation surface of the semiconductor chip. Accordingly, a Fan-Out type semiconductor device in which external terminals are formed in a region outside the semiconductor chip can be provided.

前記個片化工程は、前記トレンチに沿って、前記封止構造の一部を前記トレンチの幅よりも狭い幅で前記素子形成面側から掘り下げることにより、前記トレンチ内に底部を有する切断溝を前記封止構造に形成する工程と、前記切断溝が露出するまで、前記支持基板の前記表面とは反対側の裏面を研削する工程とを含んでいてもよい。
この方法によれば、半導体チップの素子形成面の全域、半導体チップの側面の全域、および支持基板の側面の全域が樹脂により被覆された半導体装置を製造できる。これにより、半導体チップおよび支持基板を樹脂によって良好に保護できる半導体装置を提供できる。
In the singulation step, a cutting groove having a bottom in the trench is formed by digging a part of the sealing structure along the trench from the element forming surface side with a width narrower than the width of the trench. The step of forming the sealing structure and the step of grinding the back surface of the support substrate opposite to the front surface until the cutting groove is exposed may be included.
According to this method, it is possible to manufacture a semiconductor device in which the entire element formation surface of the semiconductor chip, the entire side surface of the semiconductor chip, and the entire side surface of the support substrate are covered with the resin. Thereby, the semiconductor device which can protect a semiconductor chip and a support substrate favorably with resin can be provided.

前記個片化工程は、前記トレンチに沿って、前記封止構造の一部を前記トレンチの幅よりも狭い幅で前記素子形成面側から掘り下げることにより、前記半導体チップの前記素子形成面と前記トレンチの底部との間の深さに位置する底部を有する切断溝を前記封止構造に形成する工程と、前記切断溝が露出し、かつ前記支持基板の全部が除去されるまで、前記支持基板の前記表面とは反対側の裏面を研削する工程とを含んでいてもよい。   The singulation step includes digging down a part of the sealing structure along the trench from the element formation surface side with a width narrower than the width of the trench, and thereby the element formation surface of the semiconductor chip and the element Forming a cutting groove in the sealing structure having a bottom portion located at a depth between the bottom portion of the trench, and the supporting substrate until the cutting groove is exposed and all of the supporting substrate is removed. And a step of grinding a back surface opposite to the front surface.

この方法によれば、半導体チップの裏面が樹脂から外部に露出する露出面を形成する構造の半導体装置を提供できる。この半導体装置は、半導体チップで発生した熱をその裏面から外部に放散させることができる。これにより、半導体装置内の温度上昇を抑制できるので、温度上昇に伴う半導体素子の電気的特性の変動を抑制できる。その結果、優れた放熱性を有し、それに応じて信頼性に優れた半導体装置を提供できる。また、半導体チップの素子形成面および側面を被覆する樹脂がパッケージを兼ねることができるので、半導体装置の小型化を実現できる。さらに、半導体チップの素子形成面の全域、および半導体チップの側面の全域が、樹脂により被覆されている。これにより、半導体チップを樹脂により、良好に保護できる半導体装置を提供できる。   According to this method, it is possible to provide a semiconductor device having a structure in which the back surface of the semiconductor chip forms an exposed surface exposed from the resin to the outside. This semiconductor device can dissipate the heat generated in the semiconductor chip to the outside from the back surface. Thereby, since the temperature rise in a semiconductor device can be suppressed, the fluctuation | variation of the electrical property of the semiconductor element accompanying a temperature rise can be suppressed. As a result, it is possible to provide a semiconductor device having excellent heat dissipation and excellent reliability. Further, since the resin covering the element formation surface and the side surface of the semiconductor chip can also serve as a package, the semiconductor device can be reduced in size. Furthermore, the entire region of the element formation surface of the semiconductor chip and the entire side surface of the semiconductor chip are covered with resin. Thereby, the semiconductor device which can protect a semiconductor chip favorably with resin can be provided.

図1は、この発明の第1実施形態に係る半導体装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す半導体装置の底面図である。FIG. 2 is a bottom view of the semiconductor device shown in FIG. 図3は、図2に示すIII-III線に沿う断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. 図4は、図3の構成の部分拡大断面図である。4 is a partially enlarged cross-sectional view of the configuration of FIG. 図5は、図1に示す半導体装置の製造方法の一例を示す工程図である。FIG. 5 is a process diagram showing an example of a manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 図6は、図1に示す半導体装置の製造方法に使用される支持基板の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a support substrate used in the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 図7は、図6に示す破線に囲まれた領域の拡大平面図である。FIG. 7 is an enlarged plan view of a region surrounded by a broken line shown in FIG. 図8は、図6に示す支持部材の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of the support member shown in FIG. 図9は、図8の次の工程を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 図10は、図1に示す半導体装置の製造方法に使用される半導体ウエハの平面図である。FIG. 10 is a plan view of a semiconductor wafer used in the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 図11は、図10に示す破線に囲まれた領域の拡大平面図である。FIG. 11 is an enlarged plan view of a region surrounded by a broken line shown in FIG. 図12は、図10に示す半導体ウエハの断面図である。12 is a cross-sectional view of the semiconductor wafer shown in FIG. 図13は、図12の次の工程を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 図14は、図13の次の工程を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 図15は、図14の次の工程を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 図16は、図15の次の工程を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 図17は、図16の次の工程を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 図18は、図17の次の工程を示す断面図である。18 is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 図19は、図18の次の工程を示す断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 図20は、図19の次の工程を示す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 図21は、この発明の第2実施形態に係る半導体装置の底面図である。FIG. 21 is a bottom view of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 図22は、図21に示すXXII-XXII線に沿う断面図である。22 is a cross-sectional view taken along line XXII-XXII shown in FIG. 図23は、図22の構成の部分拡大断面図である。FIG. 23 is a partial enlarged cross-sectional view of the configuration of FIG. 図24は、図21に示す半導体装置の製造方法の一例を示す工程図である。FIG. 24 is a process diagram showing an example of a manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 図25は、図24に示す再配線構造形成工程の一例を示す工程図である。FIG. 25 is a process diagram showing an example of a rewiring structure forming process shown in FIG. 図26は、図21に示す半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。26 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 図27は、図26の次の工程を示す断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 図28は、図27の次の工程を示す断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 図29は、図28の次の工程を示す断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 図30は、図29の次の工程を示す断面図である。FIG. 30 is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 図31は、この発明の第3実施形態に係る半導体装置の断面図である。FIG. 31 is a sectional view of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. 図32は、この発明の第4実施形態に係る半導体装置の底面図である。FIG. 32 is a bottom view of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. 図33は、図32に示すXXXIII-XXXIII線に沿う断面図である。33 is a cross-sectional view taken along line XXXIII-XXXIII shown in FIG. 図34は、一変形例に係る半導体装置の断面図である。FIG. 34 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a modification. 図35は、図34に示す半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。FIG. 35 is a cross-sectional view showing an example of a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 図36は、図35の次の工程を示す断面図である。FIG. 36 is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 図37は、他の変形例に係る半導体装置の断面図である。FIG. 37 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to another modification. 図38は、さらに他の変形例に係る半導体装置の断面図である。FIG. 38 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to still another modification.

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、この発明の第1実施形態に係る半導体装置1の斜視図である。図2は、図1に示す半導体装置1の底面図である。
半導体装置1は、半導体素子を含む基板2が封止樹脂3により封止された封止構造体4を含む。封止構造体4は、ほぼ直方体形状を有している。封止構造体4は、表面5と、裏面6と、表面5および裏面6を接続する4つの側面7とを含む。封止樹脂3は、基板2を封止するパッケージを兼ねている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor device 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a bottom view of the semiconductor device 1 shown in FIG.
The semiconductor device 1 includes a sealing structure 4 in which a substrate 2 including a semiconductor element is sealed with a sealing resin 3. The sealing structure 4 has a substantially rectangular parallelepiped shape. The sealing structure 4 includes a front surface 5, a back surface 6, and four side surfaces 7 that connect the front surface 5 and the back surface 6. The sealing resin 3 also serves as a package for sealing the substrate 2.

基板2は、この実施形態では、表面5の法線方向から見た平面視において、平面視ほぼ矩形状に形成されている。基板2は、後述するように、表面8と、当該表面8の反対側に位置する裏面9と、表面8と裏面9とを接続する4つの側面10とを有している。
封止樹脂3は、基板2の裏面9を取り囲むように、基板2の表面8と側面10とを被覆している。これにより、基板2の裏面9は、封止樹脂3から外部に露出する平面視ほぼ矩形状の露出面11を形成している。この基板2の露出面11と封止樹脂3とにより、封止構造体4の表面5が形成されている。一方、封止樹脂3により、封止構造体4の裏面6と側面7とが形成されている。
In this embodiment, the substrate 2 is formed in a substantially rectangular shape in plan view when viewed from the normal direction of the surface 5. As will be described later, the substrate 2 has a front surface 8, a back surface 9 located on the opposite side of the front surface 8, and four side surfaces 10 connecting the front surface 8 and the back surface 9.
The sealing resin 3 covers the front surface 8 and the side surface 10 of the substrate 2 so as to surround the back surface 9 of the substrate 2. Thereby, the back surface 9 of the substrate 2 forms an exposed surface 11 having a substantially rectangular shape in plan view exposed from the sealing resin 3 to the outside. A surface 5 of the sealing structure 4 is formed by the exposed surface 11 of the substrate 2 and the sealing resin 3. On the other hand, the back surface 6 and the side surface 7 of the sealing structure 4 are formed by the sealing resin 3.

封止構造体4の表面5には、実装方向を示す指標12が形成されている。より具体的には、指標12は、基板2の露出面11の角部に形成されている。この実施形態では、指標12は、露出面11に形成された標印である。指標12は、露出面11から封止構造体4の裏面6側に向かって窪んだ凹部であってもよい。
図2に示すように、封止構造体4の裏面6には、複数(この実施形態では4個)の外部端子13が封止樹脂3から露出するように形成されている。複数の外部端子13は、互いに間隔を空けて配置されており、それぞれほぼ矩形状に形成されている。複数の外部端子13は、封止構造体4の側面7から内方に間隔を空けて配置されている。複数の外部端子13は、たとえば、半田により、実装基板に設けられた配線に接続される。
An index 12 indicating the mounting direction is formed on the surface 5 of the sealing structure 4. More specifically, the index 12 is formed at the corner of the exposed surface 11 of the substrate 2. In this embodiment, the index 12 is a mark formed on the exposed surface 11. The index 12 may be a recess that is recessed from the exposed surface 11 toward the back surface 6 side of the sealing structure 4.
As shown in FIG. 2, a plurality (four in this embodiment) of external terminals 13 are formed on the back surface 6 of the sealing structure 4 so as to be exposed from the sealing resin 3. The plurality of external terminals 13 are arranged with a space between each other, and each is formed in a substantially rectangular shape. The plurality of external terminals 13 are arranged at intervals from the side surface 7 of the sealing structure 4 inward. The plurality of external terminals 13 are connected to wiring provided on the mounting board by, for example, solder.

図3は、図2に示すIII-III線に沿う断面図である。図4は、図3の構成の部分拡大断面図である。
基板2は、半導体チップ20と、半導体チップ20を支持する支持基板21とを含む。半導体チップ20は、たとえばほぼ直方体形状を有している。半導体チップ20は、半導体素子が形成された表面22と、当該表面22の反対側に位置する裏面23と、表面22および裏面23を接続する4つの側面24とを有している。半導体チップ20の表面22が、基板2の表面8に対応している。以下では、半導体チップ20の表面22(基板2の表面8)を「素子形成面22」という。半導体チップ20の側面24は、基板2の側面10の一部を形成している。半導体チップ20は、シリコンを含む。半導体チップ20の素子形成面22の面積は、たとえば0.2mm以上10mm以下であってもよい。半導体チップ20の厚さT1は、たとえば0.01mm以上1mm以下(より具体的には、0.05mm以上0.775mm以下)であってもよい。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of the configuration of FIG.
The substrate 2 includes a semiconductor chip 20 and a support substrate 21 that supports the semiconductor chip 20. The semiconductor chip 20 has, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape. The semiconductor chip 20 has a surface 22 on which a semiconductor element is formed, a back surface 23 located on the opposite side of the surface 22, and four side surfaces 24 that connect the surface 22 and the back surface 23. The surface 22 of the semiconductor chip 20 corresponds to the surface 8 of the substrate 2. Hereinafter, the surface 22 of the semiconductor chip 20 (the surface 8 of the substrate 2) is referred to as an “element formation surface 22”. The side surface 24 of the semiconductor chip 20 forms a part of the side surface 10 of the substrate 2. The semiconductor chip 20 includes silicon. The area of the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20 may be, for example, 0.2 mm 2 or more and 10 mm 2 or less. The thickness T1 of the semiconductor chip 20 may be, for example, 0.01 mm or more and 1 mm or less (more specifically, 0.05 mm or more and 0.775 mm or less).

半導体素子は、たとえば、半導体を用いて形成される様々な半導体素子を含む。半導体素子は、その一例として、トランジスタやダイオード等を含んでいてもよい。半導体素子は、SSI(Small Scale Integration),LSI(Large Scale Integration),MSI(Medium Scale Integration),VLSI(Very Large Scale Integration)またはULSI(Ultra-Very Large Scale Integration)等の集積回路の一部を形成していてもよい。また、半導体素子は、LDO(Low Drop Out)等の電圧制御用素子の一部、またはOPアンプ等の増幅用素子の一部を形成していてもよい。   The semiconductor element includes, for example, various semiconductor elements formed using a semiconductor. As an example, the semiconductor element may include a transistor, a diode, or the like. The semiconductor element is a part of an integrated circuit such as SSI (Small Scale Integration), LSI (Large Scale Integration), MSI (Medium Scale Integration), VLSI (Very Large Scale Integration) or ULSI (Ultra-Very Large Scale Integration). It may be formed. Further, the semiconductor element may form a part of a voltage control element such as LDO (Low Drop Out) or a part of an amplification element such as an OP amplifier.

支持基板21は、たとえばほぼ直方体形状を有している。支持基板21は、半導体チップ20の裏面23に接合されて半導体チップ20を支持する表面25と、表面25の反対側に位置する裏面26と、表面25と裏面26とを接続する4つの側面27とを有している。支持基板21の裏面26は、基板2の裏面9に対応している。すなわち、支持基板21の裏面26は、封止樹脂3から外部に露出する露出面11を形成している。支持基板21の側面27は、基板2の側面10の一部を形成している。   The support substrate 21 has, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape. The support substrate 21 is bonded to the back surface 23 of the semiconductor chip 20 to support the semiconductor chip 20, the back surface 26 located on the opposite side of the front surface 25, and the four side surfaces 27 connecting the front surface 25 and the back surface 26. And have. The back surface 26 of the support substrate 21 corresponds to the back surface 9 of the substrate 2. That is, the back surface 26 of the support substrate 21 forms the exposed surface 11 exposed from the sealing resin 3 to the outside. The side surface 27 of the support substrate 21 forms a part of the side surface 10 of the substrate 2.

支持基板21の露出面11は、素子形成面22の法線方向から見た平面視(以下、単に「平面視」という)において、半導体チップ20の素子形成面22の面積よりも大きい面積を有している。支持基板21の露出面11の面積は、たとえば0.2mm以上15mm以下(より具体的には、0.21mm以上10.9mm以下)であってもよい。支持基板21の厚さT2は、たとえば0.01mm以上1mm以下(より具体的には、0.05mm以上0.775mm以下)であってもよい。支持基板21の厚さT2は、半導体チップ20の厚さT1よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。さらに、支持基板21の厚さT2は、半導体チップ20の厚さT1と略同一厚さでもよい。 The exposed surface 11 of the support substrate 21 has an area larger than the area of the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20 in a plan view (hereinafter simply referred to as “plan view”) viewed from the normal direction of the element formation surface 22. doing. Area of the exposed surface 11 of the supporting substrate 21, for example 0.2 mm 2 or more 15 mm 2 or less (more specifically, 0.21 mm 2 or more 10.9 mm 2 or less) may be used. The thickness T2 of the support substrate 21 may be, for example, not less than 0.01 mm and not more than 1 mm (more specifically, not less than 0.05 mm and not more than 0.775 mm). The thickness T2 of the support substrate 21 may be larger or smaller than the thickness T1 of the semiconductor chip 20. Furthermore, the thickness T2 of the support substrate 21 may be substantially the same as the thickness T1 of the semiconductor chip 20.

支持基板21は、半導体チップ20と同種の半導体材料を含んでいてもよい。この実施形態では、支持基板21が、不純物が添加されていないシリコンを含む不純物無添加シリコン基板である例について説明する。
なお、支持基板21は、不純物無添加シリコン基板に代えて、半導体チップ20の熱伝導率とほぼ等しい熱伝導率を有する基板、または、半導体チップ20の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する基板であってもよい。半導体チップ20の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する基板として、たとえば、アルミナ(酸化アルミニウム)基板、セラミック基板、アルミナセラミック基板、銅基板、アルミ基板等を挙げることができる。
The support substrate 21 may contain the same type of semiconductor material as the semiconductor chip 20. In this embodiment, an example will be described in which the support substrate 21 is an impurity-free silicon substrate containing silicon to which no impurity is added.
The support substrate 21 is a substrate having a thermal conductivity substantially equal to the thermal conductivity of the semiconductor chip 20 instead of the impurity-free silicon substrate, or a thermal conductivity higher than the thermal conductivity of the semiconductor chip 20. It may be a substrate. Examples of the substrate having a thermal conductivity higher than that of the semiconductor chip 20 include an alumina (aluminum oxide) substrate, a ceramic substrate, an alumina ceramic substrate, a copper substrate, and an aluminum substrate.

また、支持基板21は、不純物無添加シリコン基板に代えて、半導体チップ20の抵抗率よりも高い抵抗率を有する基板であってもよい。半導体チップ20の抵抗率よりも高い抵抗率を有する基板として、たとえば、アルミナ(酸化アルミニウム)基板、セラミック基板、アルミナセラミック基板、ガラス基板等を挙げることができる。
基板2は、半導体チップ20と支持基板21とを固定する金属膜28をさらに含む。金属膜28は、半導体チップ20と支持基板21との間に介在しており、半導体チップ20を支持基板21上で固定している。金属膜28は、半田または金属接着剤を含んでいてもよい。
Further, the support substrate 21 may be a substrate having a resistivity higher than that of the semiconductor chip 20 instead of the impurity-free silicon substrate. Examples of the substrate having a resistivity higher than that of the semiconductor chip 20 include an alumina (aluminum oxide) substrate, a ceramic substrate, an alumina ceramic substrate, and a glass substrate.
The substrate 2 further includes a metal film 28 that fixes the semiconductor chip 20 and the support substrate 21. The metal film 28 is interposed between the semiconductor chip 20 and the support substrate 21, and fixes the semiconductor chip 20 on the support substrate 21. The metal film 28 may contain solder or a metal adhesive.

半田は、たとえば、錫、鉛、燐、銀、銅、ニッケル、ゲルマニウム、ビスマス、インジウム、亜鉛、アルミニウム、アンチモンおよびコバルトからなる群から選択される少なくとも2種以上を含む合金であってもよい。半田は、たとえば、錫と鉛とを含む合金、錫と燐とを含む合金、または、錫とアンチモンとを含む合金であってもよい。一方、金属接着剤は、たとえば、銀、金、白金または銅を含むペーストであってもよい。   For example, the solder may be an alloy containing at least two selected from the group consisting of tin, lead, phosphorus, silver, copper, nickel, germanium, bismuth, indium, zinc, aluminum, antimony, and cobalt. The solder may be, for example, an alloy containing tin and lead, an alloy containing tin and phosphorus, or an alloy containing tin and antimony. On the other hand, the metal adhesive may be, for example, a paste containing silver, gold, platinum, or copper.

図4に示すように、半導体チップ20の素子形成面22には、半導体素子に電気的に接続される配線膜29が形成されている。配線膜29は、たとえばアルミニウム膜であってもよい。この実施形態では、配線膜29が素子形成面22に接する最下層配線として形成された例を示している。たとえば、半導体チップ20の素子形成面22上に、多層配線構造が形成されている場合、配線膜29は、当該多層配線構造の最表面から露出する最上層配線として形成されていてもよい。この場合、多層配線構造は、素子形成面22上に形成された複数の絶縁層と、複数の絶縁層間に介在する複数の配線層と、絶縁層を挟んで上下に配置された配線層を電気的に接続するビア電極とを有していてもよい。   As shown in FIG. 4, a wiring film 29 electrically connected to the semiconductor element is formed on the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20. The wiring film 29 may be an aluminum film, for example. In this embodiment, an example is shown in which the wiring film 29 is formed as the lowermost layer wiring in contact with the element formation surface 22. For example, when a multilayer wiring structure is formed on the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20, the wiring film 29 may be formed as the uppermost layer wiring exposed from the outermost surface of the multilayer wiring structure. In this case, the multilayer wiring structure electrically connects a plurality of insulating layers formed on the element formation surface 22, a plurality of wiring layers interposed between the plurality of insulating layers, and a wiring layer disposed above and below the insulating layer. May be connected via via electrode.

半導体チップ20の素子形成面22の全域を被覆するように、絶縁膜30が形成されている。図4に示すように、絶縁膜30は、パッシベーション膜31と樹脂膜32とを含む積層構造を有している。パッシベーション膜31は、たとえば窒化膜であってもよい。樹脂膜32は、たとえばポリイミド膜であってもよい。絶縁膜30には、配線膜29の一部を電極パッド33として露出させるパッド開口34が形成されている。素子形成面22上には、配線膜29に電気的に接続され、外部端子13を形成する電極35が形成されている。   An insulating film 30 is formed so as to cover the entire area of the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20. As shown in FIG. 4, the insulating film 30 has a laminated structure including a passivation film 31 and a resin film 32. The passivation film 31 may be a nitride film, for example. Resin film 32 may be, for example, a polyimide film. A pad opening 34 is formed in the insulating film 30 to expose a part of the wiring film 29 as an electrode pad 33. On the element formation surface 22, an electrode 35 that is electrically connected to the wiring film 29 and forms the external terminal 13 is formed.

より具体的には、電極35は、平面視において、半導体チップ20の側面24に取り囲まれた領域内に形成されている。電極35は、第1電極層36と、第2電極層37とを含む積層構造を有している。図4に示すように、第1電極層36は、パッド開口34に埋設されている。第1電極層36は、銅膜、金膜またはニッケル膜を含んでいてもよい。他方、第2電極層37は、第1電極層36に電気的に接続されるように、第1電極層36上に形成されている。第2電極層37は、たとえば銅膜を含むポスト電極として形成されていてもよい。   More specifically, the electrode 35 is formed in a region surrounded by the side surface 24 of the semiconductor chip 20 in plan view. The electrode 35 has a stacked structure including a first electrode layer 36 and a second electrode layer 37. As shown in FIG. 4, the first electrode layer 36 is embedded in the pad opening 34. The first electrode layer 36 may include a copper film, a gold film, or a nickel film. On the other hand, the second electrode layer 37 is formed on the first electrode layer 36 so as to be electrically connected to the first electrode layer 36. The second electrode layer 37 may be formed as a post electrode including a copper film, for example.

基板2(半導体チップ20および支持基板21)を被覆するように、封止樹脂3が形成されている。より具体的には、封止樹脂3は、半導体チップ20の素子形成面22(絶縁膜30)の全域を被覆する第1部分38と、半導体チップ20の側面24の全域を被覆し、支持基板21の表面25上に形成された第2部分39と、支持基板21の側面27の全域を被覆する第3部分40とを一体的に有している。   Sealing resin 3 is formed so as to cover substrate 2 (semiconductor chip 20 and support substrate 21). More specifically, the sealing resin 3 covers the first portion 38 that covers the entire area of the element formation surface 22 (insulating film 30) of the semiconductor chip 20 and the entire area of the side surface 24 of the semiconductor chip 20, and supports the support substrate. The second portion 39 formed on the surface 25 of the substrate 21 and the third portion 40 that covers the entire side surface 27 of the support substrate 21 are integrally provided.

封止樹脂3の第1部分38は、電極35(第2電極層37)を露出させるように、絶縁膜30の全域を被覆している。封止樹脂3の第1部分38は、電極35(第2電極層37)の表面が、封止構造体4の裏面6と面一になるように形成されている。これにより、第2電極層37における封止樹脂3の第1部分38から露出する部分が、外部端子13として形成されている。   The first portion 38 of the sealing resin 3 covers the entire region of the insulating film 30 so that the electrode 35 (second electrode layer 37) is exposed. The first portion 38 of the sealing resin 3 is formed so that the surface of the electrode 35 (second electrode layer 37) is flush with the back surface 6 of the sealing structure 4. Thereby, a portion of the second electrode layer 37 exposed from the first portion 38 of the sealing resin 3 is formed as the external terminal 13.

封止樹脂3の第1部分38および第2部分39により、封止構造体4の裏面6が平坦に形成されている。封止樹脂3の第2部分39および第3部分40により、封止構造体4の側面7が平坦に形成されている。封止樹脂3の第3部分40および支持基板21の露出面11により、封止構造体4の表面5が平坦に形成されている。
半導体チップ20の側面24の法線方向に関する封止樹脂3の第2部分39の厚さT3は、支持基板21の側面27の法線方向に関する封止樹脂3の第3部分40の厚さT4よりも大きい。封止樹脂3の第2部分39の厚さT3は、たとえば0.01mm以上1mm以下(より具体的には、0.05mm以上0.5mm以下)であってもよい。封止樹脂3の第3部分40の厚さT4は、たとえば0.01mm以上1mm以下(より具体的には、0.05mm以上0.5mm以下)であってもよい。
The back surface 6 of the sealing structure 4 is formed flat by the first portion 38 and the second portion 39 of the sealing resin 3. The side surface 7 of the sealing structure 4 is formed flat by the second portion 39 and the third portion 40 of the sealing resin 3. The surface 5 of the sealing structure 4 is formed flat by the third portion 40 of the sealing resin 3 and the exposed surface 11 of the support substrate 21.
The thickness T3 of the second portion 39 of the sealing resin 3 in the normal direction of the side surface 24 of the semiconductor chip 20 is the thickness T4 of the third portion 40 of the sealing resin 3 in the normal direction of the side surface 27 of the support substrate 21. Bigger than. The thickness T3 of the second portion 39 of the sealing resin 3 may be, for example, 0.01 mm to 1 mm (more specifically, 0.05 mm to 0.5 mm). The thickness T4 of the third portion 40 of the sealing resin 3 may be, for example, 0.01 mm or more and 1 mm or less (more specifically, 0.05 mm or more and 0.5 mm or less).

この実施形態の構成によれば、基板2の裏面9は、封止樹脂3から外部に露出した露出面11を形成している。そのため、基板2、とくに半導体素子で発生した熱を、基板2の裏面9から外部に放散させることができる。これにより、半導体装置1内の温度上昇を抑制できるので、温度上昇に伴う半導体素子の電気的特性の変動を抑制できる。その結果、優れた放熱性を有し、それに応じて信頼性に優れた半導体装置1を提供できる。   According to the configuration of this embodiment, the back surface 9 of the substrate 2 forms the exposed surface 11 exposed to the outside from the sealing resin 3. Therefore, the heat generated in the substrate 2, particularly the semiconductor element, can be dissipated to the outside from the back surface 9 of the substrate 2. Thereby, since the temperature rise in the semiconductor device 1 can be suppressed, the fluctuation | variation of the electrical property of the semiconductor element accompanying a temperature rise can be suppressed. As a result, it is possible to provide the semiconductor device 1 having excellent heat dissipation and excellent reliability accordingly.

より具体的には、基板2は、半導体チップ20と、半導体チップ20を支持する支持基板21とを含む。半導体チップ20で発生した熱を、支持基板21の裏面26(露出面11)から、外部に放散させることができる。これにより、半導体装置1内の温度上昇を抑制できるので、温度上昇に伴う半導体素子の電気的特性の変動を抑制できる。
また、半導体チップ20は、裏面23側から支持基板21により支持され、かつ、側面24が封止樹脂3により被覆されているので、封止樹脂3から外部に露出していない。これにより、半導体チップ20に対する外部からの影響を低減できるので、半導体チップ20の電気的特性を良好に保つことができる。その結果、優れた放熱性を有し、それに応じて信頼性に優れた半導体装置1を提供できる。
More specifically, the substrate 2 includes a semiconductor chip 20 and a support substrate 21 that supports the semiconductor chip 20. The heat generated in the semiconductor chip 20 can be dissipated to the outside from the back surface 26 (exposed surface 11) of the support substrate 21. Thereby, since the temperature rise in the semiconductor device 1 can be suppressed, the fluctuation | variation of the electrical property of the semiconductor element accompanying temperature rise can be suppressed.
Further, since the semiconductor chip 20 is supported by the support substrate 21 from the back surface 23 side and the side surface 24 is covered with the sealing resin 3, it is not exposed to the outside from the sealing resin 3. Thereby, since the influence from the outside with respect to the semiconductor chip 20 can be reduced, the electrical characteristic of the semiconductor chip 20 can be kept favorable. As a result, it is possible to provide the semiconductor device 1 having excellent heat dissipation and excellent reliability accordingly.

また、露出面11を形成する支持基板21の裏面26は、平面視において半導体チップ20の素子形成面22の面積よりも大きい面積を有している。これにより、基板2(半導体チップ20)で発生した熱を効果的に外部に放散させることができる。その結果、半導体装置1内の温度上昇を効果的に抑制できるので、半導体装置1の信頼性をより一層向上できる。   The back surface 26 of the support substrate 21 that forms the exposed surface 11 has an area larger than the area of the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20 in plan view. Thereby, the heat generated in the substrate 2 (semiconductor chip 20) can be effectively dissipated to the outside. As a result, since the temperature rise in the semiconductor device 1 can be effectively suppressed, the reliability of the semiconductor device 1 can be further improved.

また、支持基板21は、半導体チップ20と同種の半導体材料を含む。より具体的には、半導体チップ20はシリコンを含み、支持基板21は、不純物無添加シリコンを含む。これにより、半導体チップ20および支持基板21の熱膨張率をほぼ等しくできるので、温度変化によらずに、半導体チップ20と支持基板21との間の接合を安定に保持できる。したがって、熱サイクルに対する耐久性が高く、それに応じて信頼性の高い半導体装置1を提供できる。加えて、半導体チップ20と支持基板21との間の熱結合を安定に保持できるから、半導体チップ20で発生した熱を、支持基板21に良好に伝達させることができるので、半導体装置1の信頼性を向上できる。   The support substrate 21 includes the same kind of semiconductor material as that of the semiconductor chip 20. More specifically, the semiconductor chip 20 includes silicon, and the support substrate 21 includes impurity-free silicon. Thereby, since the thermal expansion coefficients of the semiconductor chip 20 and the support substrate 21 can be made substantially equal, the bonding between the semiconductor chip 20 and the support substrate 21 can be stably maintained regardless of the temperature change. Therefore, it is possible to provide the semiconductor device 1 having high durability against thermal cycles and high reliability accordingly. In addition, since the thermal coupling between the semiconductor chip 20 and the support substrate 21 can be stably maintained, the heat generated in the semiconductor chip 20 can be transferred to the support substrate 21 satisfactorily. Can be improved.

さらに、この構成によれば、支持基板21は、半導体チップ20よりも高い抵抗率を有している。このような支持基板21は、半導体チップ20からの電流の流入を効果的に抑制できる。これにより、半導体チップ20における不所望な電気的特性の変動を抑制し、併せて支持基板21における熱の発生を抑制できる。しかも、不純物無添加シリコン基板は、熱伝導性が良好(たとえば半導体チップ20と同程度)であるので、半導体チップ20で発生した熱を、速やかに伝導させ、外部に露出した裏面26(露出面11)から効率的に放散する。それにより、半導体装置1の温度上昇を効果的に抑制でき、したがって、信頼性の高い半導体装置1を提供できる。   Furthermore, according to this configuration, the support substrate 21 has a higher resistivity than the semiconductor chip 20. Such a support substrate 21 can effectively suppress the inflow of current from the semiconductor chip 20. Thereby, the fluctuation | variation of the undesired electrical characteristic in the semiconductor chip 20 can be suppressed, and generation | occurrence | production of the heat | fever in the support substrate 21 can be suppressed collectively. In addition, since the impurity-free silicon substrate has good thermal conductivity (for example, about the same as that of the semiconductor chip 20), the heat generated in the semiconductor chip 20 is quickly conducted and exposed to the outside 26 (exposed surface). Efficiently dissipates from 11). Thereby, the temperature rise of the semiconductor device 1 can be effectively suppressed, and therefore the highly reliable semiconductor device 1 can be provided.

また、基板2は、半導体チップ20と支持基板21との間に介在する金属膜28を含む。これにより、半導体チップ20を支持基板21上に金属膜28としての半田または金属接着剤を介して良好に固定できる。これにより、支持基板21から半導体チップ20が剥離することを効果的に抑制できる。また、金属膜28の熱伝導率は高いので、半導体チップ20と支持基板21との間の熱伝導は良好である。したがって、半導体チップ20で発生した熱を支持基板21に良好に伝達させることができる。   The substrate 2 includes a metal film 28 interposed between the semiconductor chip 20 and the support substrate 21. Thereby, the semiconductor chip 20 can be satisfactorily fixed on the support substrate 21 via the solder or the metal adhesive as the metal film 28. Thereby, it can suppress effectively that the semiconductor chip 20 peels from the support substrate 21. FIG. Further, since the thermal conductivity of the metal film 28 is high, the thermal conduction between the semiconductor chip 20 and the support substrate 21 is good. Therefore, the heat generated in the semiconductor chip 20 can be transmitted to the support substrate 21 satisfactorily.

また、半導体チップ20と支持基板21との熱膨張率に差がある場合でも、それらの間の熱膨張/熱収縮の差を、金属膜28の延性によって吸収することができる。したがって、半導体チップ20と支持基板21との間の接合は、熱サイクルに対する耐久性が高い。それに応じて、半導体チップ20と支持基板21との間の機械的な結合および熱的な結合を維持できるから、半導体装置1の信頼性を高めることができる。   Further, even when there is a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip 20 and the support substrate 21, the difference in thermal expansion / contraction between them can be absorbed by the ductility of the metal film 28. Therefore, the bonding between the semiconductor chip 20 and the support substrate 21 has high durability against thermal cycling. Accordingly, since the mechanical coupling and the thermal coupling between the semiconductor chip 20 and the support substrate 21 can be maintained, the reliability of the semiconductor device 1 can be improved.

また、電極35(第2電極層37)は、平面視において半導体チップ20の側面24に取り囲まれた領域内において外部端子13を形成している。これにより、平面視において半導体チップ20の側面24に取り囲まれた領域内に、外部端子13が位置するFan−in型の半導体装置1を提供できる。
また、封止樹脂3は、半導体チップ20の素子形成面22(絶縁膜30)の全域を被覆する第1部分38、半導体チップ20の側面24の全域を被覆する第2部分39、および支持基板21の側面27の全域を被覆する第3部分40を有している。これにより、半導体チップ20および支持基板21を封止樹脂3により保護できるので、半導体装置1の信頼性を向上できる。また、封止樹脂3が基板2を封止するパッケージを兼ねているので、半導体装置1の小型化を実現できる。
In addition, the electrode 35 (second electrode layer 37) forms the external terminal 13 in a region surrounded by the side surface 24 of the semiconductor chip 20 in plan view. Thereby, the Fan-in type semiconductor device 1 in which the external terminal 13 is located in a region surrounded by the side surface 24 of the semiconductor chip 20 in plan view can be provided.
The sealing resin 3 includes a first portion 38 that covers the entire area of the element forming surface 22 (insulating film 30) of the semiconductor chip 20, a second portion 39 that covers the entire area of the side surface 24 of the semiconductor chip 20, and a support substrate. 21 has a third portion 40 that covers the entire region of the side surface 27. Thereby, since the semiconductor chip 20 and the support substrate 21 can be protected by the sealing resin 3, the reliability of the semiconductor device 1 can be improved. In addition, since the sealing resin 3 also serves as a package for sealing the substrate 2, the semiconductor device 1 can be downsized.

図5は、図1に示す半導体装置1の製造方法の一例を示す工程図である。図6は、図1に示す半導体装置1の製造方法に使用される支持基板21の平面図である。図7は、図6に示す破線に囲まれた領域D1の拡大平面図である。図8は、図6に示す支持部材の断面図である。図9は、図8の次の工程を示す断面図である。
半導体装置1を製造するには、まず、図6〜図8に示すように、支持基板50が用意される(ステップS1:支持基板用意)。この際、半導体チップ20と同種の半導体材料を含む支持基板21が用意されてもよい。この実施形態では、支持基板50として不純物が添加されていない半導体ウエハが用意される。以下、支持基板50を「不純物無添加半導体ウエハ50」という。不純物無添加半導体ウエハ50の表面51は、支持基板21の表面25に対応しており、不純物無添加半導体ウエハ50の裏面52は、支持基板21の裏面26(露出面11)に対応している。
FIG. 5 is a process diagram showing an example of a manufacturing method of the semiconductor device 1 shown in FIG. FIG. 6 is a plan view of a support substrate 21 used in the method for manufacturing the semiconductor device 1 shown in FIG. FIG. 7 is an enlarged plan view of a region D1 surrounded by a broken line shown in FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the support member shown in FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the next step of FIG.
To manufacture the semiconductor device 1, first, as shown in FIGS. 6 to 8, a support substrate 50 is prepared (step S <b> 1: support substrate preparation). At this time, a support substrate 21 including the same type of semiconductor material as the semiconductor chip 20 may be prepared. In this embodiment, a semiconductor wafer to which no impurity is added is prepared as the support substrate 50. Hereinafter, the support substrate 50 is referred to as an “impurity-free semiconductor wafer 50”. The surface 51 of the impurity-free semiconductor wafer 50 corresponds to the surface 25 of the support substrate 21, and the back surface 52 of the impurity-free semiconductor wafer 50 corresponds to the back surface 26 (exposed surface 11) of the support substrate 21. .

図7に示すように、不純物無添加半導体ウエハ50の一表面には、後の工程において複数の半導体チップ20がそれぞれ配置される複数のチップ配置領域53が設定されている(図7の二点鎖線部参照)。チップ配置領域53は、不純物無添加半導体ウエハ50の表面51の法線方向から見た平面視において、半導体チップ20の素子形成面22の面積よりも大きい面積に設定されている。複数のチップ配置領域53は、この実施形態では、行方向および当該行方向に直交する列方向に沿って、互いに間隔を空けて行列状に設定されている。隣り合うチップ配置領域53の間には、境界領域54が設定されている。境界領域54は、ほぼ一定の幅を有する帯状の領域であり、直交する2方向に延びて格子状に形成されている。   As shown in FIG. 7, on one surface of the impurity-free semiconductor wafer 50, a plurality of chip arrangement regions 53 in which a plurality of semiconductor chips 20 are arranged in a later step are set (two points in FIG. 7). (See chain line). The chip arrangement region 53 is set to an area larger than the area of the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20 in a plan view viewed from the normal direction of the surface 51 of the impurity-free semiconductor wafer 50. In this embodiment, the plurality of chip arrangement regions 53 are set in a matrix at intervals from each other along the row direction and the column direction orthogonal to the row direction. A boundary region 54 is set between adjacent chip placement regions 53. The boundary region 54 is a belt-like region having a substantially constant width, and extends in two orthogonal directions and is formed in a lattice shape.

次に、図9に示すように、不純物無添加半導体ウエハ50に境界領域54(図7参照)に整合するトレンチ55が形成される(ステップS2:トレンチ形成)。より具体的には、まず、たとえば熱酸化法により、不純物無添加半導体ウエハ50の表面51に熱酸化膜56が形成される。次に、境界領域54(図7参照)に整合する開口を有するレジストマスク(図示せず)が形成される。当該レジストマスクを介するエッチングにより、熱酸化膜56の不要な部分が除去されて、境界領域54(図7参照)に整合する開口56aが熱酸化膜56に形成される。その後、レジストマスクは除去される。次に、熱酸化膜56をマスクとするエッチング(たとえば、プラズマエッチング)により、不純物無添加半導体ウエハ50の表面51から所定の深さまで除去される。これにより、チップ配置領域53を区画するトレンチ55が形成される。その後、熱酸化膜56が除去される。   Next, as shown in FIG. 9, a trench 55 that matches the boundary region 54 (see FIG. 7) is formed in the impurity-free semiconductor wafer 50 (step S2: trench formation). More specifically, first, a thermal oxide film 56 is formed on the surface 51 of the impurity-free semiconductor wafer 50 by, eg, thermal oxidation. Next, a resist mask (not shown) having an opening matching the boundary region 54 (see FIG. 7) is formed. Etching through the resist mask removes unnecessary portions of the thermal oxide film 56, and an opening 56 a that matches the boundary region 54 (see FIG. 7) is formed in the thermal oxide film 56. Thereafter, the resist mask is removed. Next, the surface is removed from the surface 51 of the impurity-free semiconductor wafer 50 to a predetermined depth by etching (for example, plasma etching) using the thermal oxide film 56 as a mask. As a result, trenches 55 that partition the chip placement region 53 are formed. Thereafter, the thermal oxide film 56 is removed.

図10は、図1に示す半導体装置1の製造方法に使用される半導体ウエハ60の平面図である。図11は、図10に示す破線に囲まれた領域D2の拡大平面図である。図12は、図10に示す半導体ウエハ60の断面図である。図13〜図20は、図12以降の工程を示す断面図である。
不純物無添加半導体ウエハ50が用意される一方で、不純物無添加半導体ウエハ50上に配置される半導体チップ20が用意される。より具体的には、図10〜図12に示すように、まず、半導体ウエハ60が用意される(ステップS3:半導体ウエハ用意)。半導体ウエハ60の表面61は、半導体チップ20の素子形成面22に対応しており、半導体ウエハ60の裏面62は、半導体チップ20の裏面23に対応している。
FIG. 10 is a plan view of a semiconductor wafer 60 used in the method for manufacturing the semiconductor device 1 shown in FIG. FIG. 11 is an enlarged plan view of a region D2 surrounded by a broken line shown in FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view of the semiconductor wafer 60 shown in FIG. 13-20 is sectional drawing which shows the process after FIG.
While the impurity-free semiconductor wafer 50 is prepared, the semiconductor chip 20 disposed on the impurity-free semiconductor wafer 50 is prepared. More specifically, as shown in FIGS. 10 to 12, first, a semiconductor wafer 60 is prepared (step S3: preparation of semiconductor wafer). The front surface 61 of the semiconductor wafer 60 corresponds to the element forming surface 22 of the semiconductor chip 20, and the back surface 62 of the semiconductor wafer 60 corresponds to the back surface 23 of the semiconductor chip 20.

図11に示すように、半導体ウエハ60の表面61には、複数の半導体チップ20に対応する複数のチップ領域63が設定されている。複数のチップ領域63は、行方向および当該行方向に直交する列方向に沿って、互いに間隔を空けて行列状に設定されている。各チップ領域63には、半導体素子が形成されている。隣り合うチップ領域63の間には、切断線が通る境界領域64が設定されている。境界領域64は、ほぼ一定の幅を有する帯状の領域であり、直交する2方向に延びて格子状に形成されている。   As shown in FIG. 11, a plurality of chip regions 63 corresponding to the plurality of semiconductor chips 20 are set on the surface 61 of the semiconductor wafer 60. The plurality of chip regions 63 are set in a matrix at intervals from each other along the row direction and the column direction orthogonal to the row direction. In each chip region 63, a semiconductor element is formed. A boundary region 64 through which a cutting line passes is set between adjacent chip regions 63. The boundary region 64 is a belt-like region having a substantially constant width and is formed in a lattice shape extending in two orthogonal directions.

次に、半導体ウエハ60の表面61上に、半導体素子に電気的に接続される配線膜29(図4参照)が形成される(ステップS4:配線膜形成)。より具体的には、たとえばスパッタにより、アルミニウム膜が素子形成面22上に形成される。次に、たとえばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、アルミニウム膜がパターニングされて、配線膜29が形成される。   Next, a wiring film 29 (see FIG. 4) electrically connected to the semiconductor element is formed on the surface 61 of the semiconductor wafer 60 (step S4: wiring film formation). More specifically, an aluminum film is formed on element formation surface 22 by sputtering, for example. Next, the aluminum film is patterned by, for example, photolithography and etching to form the wiring film 29.

次に、図13に示すように、絶縁膜30が形成される(ステップS5:絶縁膜形成)。より具体的には、まず、配線膜29(図4参照)を被覆するように、パッシベーション膜31(図4参照)が形成される。次に、パッシベーション膜31上に、たとえば感光性ポリイミド等の樹脂膜32(図4参照)が塗布される。樹脂膜32は、パッド開口34に対応するパターンで露光された後、現像される。その後、必要に応じて、樹脂膜32をキュアするための熱処理が行われる。次に、樹脂膜32をマスクとして、パッシベーション膜31の不要な部分がエッチングによって除去される。これにより、配線膜29の一部を電極パッド33として露出させるパッド開口34を有する絶縁膜30が形成される。   Next, as shown in FIG. 13, the insulating film 30 is formed (Step S5: Insulating film formation). More specifically, first, a passivation film 31 (see FIG. 4) is formed so as to cover the wiring film 29 (see FIG. 4). Next, on the passivation film 31, for example, a resin film 32 (see FIG. 4) such as photosensitive polyimide is applied. The resin film 32 is developed after being exposed with a pattern corresponding to the pad opening 34. Thereafter, heat treatment for curing the resin film 32 is performed as necessary. Next, unnecessary portions of the passivation film 31 are removed by etching using the resin film 32 as a mask. Thereby, the insulating film 30 having the pad opening 34 exposing a part of the wiring film 29 as the electrode pad 33 is formed.

次に、各チップ領域63に複数の電極35がそれぞれ形成される(ステップS6:電極形成)。より具体的には、たとえばスパッタにより、第1電極層36がパッド開口34を埋め、絶縁膜30を被覆するように形成される。第1電極層36は、たとえばニッケル膜であってもよい。次に、エッチバックにより、絶縁膜30上に形成された第1電極層36の不要な部分が除去される。これにより、パッド開口34に第1電極層36が埋設される。   Next, a plurality of electrodes 35 are formed in each chip region 63 (step S6: electrode formation). More specifically, the first electrode layer 36 is formed to fill the pad opening 34 and cover the insulating film 30 by, for example, sputtering. The first electrode layer 36 may be a nickel film, for example. Next, unnecessary portions of the first electrode layer 36 formed on the insulating film 30 are removed by etch back. As a result, the first electrode layer 36 is embedded in the pad opening 34.

次に、第1電極層36を露出させる開口を選択的に有するレジストマスク(図示せず)が絶縁膜30上に形成される。次に、無電解めっきまたは電解めっきにより、開口内に銅膜が形成される。その後、レジストマスクが除去される。これにより、第1電極層と、第1電極層36上に形成された第2電極層37とを含む電極35が形成される。
次に、半導体ウエハ60の表面61または裏面62に、粘着面を有する支持テープ65が貼着されて、半導体ウエハ60が支持テープ65に固定される。この実施形態では、半導体ウエハ60の裏面62に支持テープ65が貼着された例を示している。
Next, a resist mask (not shown) that selectively has an opening exposing the first electrode layer 36 is formed on the insulating film 30. Next, a copper film is formed in the opening by electroless plating or electrolytic plating. Thereafter, the resist mask is removed. Thereby, the electrode 35 including the first electrode layer and the second electrode layer 37 formed on the first electrode layer 36 is formed.
Next, a support tape 65 having an adhesive surface is attached to the front surface 61 or the back surface 62 of the semiconductor wafer 60, and the semiconductor wafer 60 is fixed to the support tape 65. In this embodiment, an example in which a support tape 65 is attached to the back surface 62 of the semiconductor wafer 60 is shown.

次に、図14に示すように、半導体ウエハ60が半導体チップ20に個片化される(ステップS7:半導体チップに個片化)。より具体的には、半導体ウエハ60が支持テープ65に固定された状態で、各チップ領域63間に設定された境界領域64(図11参照)に沿って、半導体ウエハ60の表面61から裏面62に向けて半導体ウエハ60が切断される。半導体ウエハ60は、ダイシングブレードにより切断されてもよいし、エッチングによって切断されてもよい。これにより、半導体ウエハ60が、複数の半導体チップ20に個片化される。   Next, as shown in FIG. 14, the semiconductor wafer 60 is separated into semiconductor chips 20 (step S7: individualized into semiconductor chips). More specifically, in a state where the semiconductor wafer 60 is fixed to the support tape 65, along the boundary region 64 (see FIG. 11) set between the chip regions 63, the front surface 61 to the back surface 62 of the semiconductor wafer 60. The semiconductor wafer 60 is cut toward the surface. The semiconductor wafer 60 may be cut by a dicing blade or may be cut by etching. As a result, the semiconductor wafer 60 is separated into a plurality of semiconductor chips 20.

次に、図15に示すように、複数の半導体チップ20が、不純物無添加半導体ウエハ50の表面51上に配置される(ステップS8:半導体チップを支持部材に固定)。より具体的には、不純物無添加半導体ウエハ50のチップ配置領域53(図7も併せて参照)上に、半田または金属接着剤を含む金属膜28が形成される。次に、半導体チップ20の裏面23を不純物無添加半導体ウエハ50のチップ配置領域53に対向させた状態で、半導体チップ20が金属膜28上に配置される。その後、金属膜28が加熱されて、半導体チップ20が不純物無添加半導体ウエハ50のチップ配置領域53に固定される。   Next, as shown in FIG. 15, a plurality of semiconductor chips 20 are arranged on the surface 51 of the impurity-free semiconductor wafer 50 (step S8: fixing the semiconductor chips to the support member). More specifically, the metal film 28 containing solder or a metal adhesive is formed on the chip arrangement region 53 (see also FIG. 7) of the impurity-free semiconductor wafer 50. Next, the semiconductor chip 20 is placed on the metal film 28 with the back surface 23 of the semiconductor chip 20 facing the chip placement region 53 of the impurity-free semiconductor wafer 50. Thereafter, the metal film 28 is heated, and the semiconductor chip 20 is fixed to the chip placement region 53 of the impurity-free semiconductor wafer 50.

次に、図16に示すように、複数の半導体チップ20が不純物無添加半導体ウエハ50に固定された状態で、たとえばエポキシ樹脂によるコーティングまたはモールドにより、複数の半導体チップ20が封止樹脂3により一括して被覆される(ステップS9:封止構造形成)。この際、封止樹脂3は、トレンチ55を埋め、半導体チップ20の側面24の全域および素子形成面22の全域を被覆し、かつ不純物無添加半導体ウエハ50の表面51の全域を被覆するように形成される。その後、封止樹脂3が加熱されて、封止樹脂3が硬化される。これにより、複数の半導体チップ20が封止樹脂3により一括して封止された封止構造66が形成される。   Next, as shown in FIG. 16, in a state where the plurality of semiconductor chips 20 are fixed to the impurity-free semiconductor wafer 50, the plurality of semiconductor chips 20 are collectively packed with the sealing resin 3 by, for example, coating or molding with epoxy resin. (Step S9: formation of a sealing structure). At this time, the sealing resin 3 fills the trench 55, covers the entire side surface 24 of the semiconductor chip 20 and the entire element formation surface 22, and covers the entire surface 51 of the impurity-free semiconductor wafer 50. It is formed. Thereafter, the sealing resin 3 is heated and the sealing resin 3 is cured. Thereby, the sealing structure 66 in which the plurality of semiconductor chips 20 are collectively sealed with the sealing resin 3 is formed.

次に、図17に示すように、たとえばCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)法により、半導体チップ20の素子形成面22上を被覆する封止樹脂3が、電極35(第2電極層37)が露出するまで研削される(ステップS10:封止樹脂研削)。これにより、第2電極層37の表面が封止樹脂3から露出し、外部端子13が形成される。   Next, as shown in FIG. 17, the sealing resin 3 that covers the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20 is formed on the electrode 35 (second electrode) by, for example, CMP (Chemical Mechanical Polishing). Grinding is performed until the layer 37) is exposed (step S10: sealing resin grinding). As a result, the surface of the second electrode layer 37 is exposed from the sealing resin 3 and the external terminals 13 are formed.

次に、図18に示すように、粘着面を有する支持テープ67が、封止構造66の裏面(不純物無添加半導体ウエハ50の裏面52)に貼着されて、封止構造66が支持テープ67に固定される。次に、封止構造66が支持テープ67に固定された状態で、たとえばハーフカットダイシングにより、トレンチ55に沿う切断溝68が形成される(ステップS11:切断溝形成)。ハーフカットダイシングでは、たとえばダイシングソーにより、封止構造66の表面側から裏面側に向けて封止構造66の一部がトレンチ55の幅よりも狭い幅で研削される。これにより、半導体チップ20の側面24および不純物無添加半導体ウエハ50の表面51を横切って、トレンチ55内に位置する底部を有する切断溝68が形成される。なお、ハーフカットダイシングに代えて、エッチング(たとえば、ドライエッチング)により封止構造66の一部を除去することにより、切断溝68を形成してもよい。   Next, as shown in FIG. 18, a support tape 67 having an adhesive surface is attached to the back surface of the sealing structure 66 (the back surface 52 of the impurity-free semiconductor wafer 50), and the sealing structure 66 is supported by the support tape 67. Fixed to. Next, in a state where the sealing structure 66 is fixed to the support tape 67, a cutting groove 68 along the trench 55 is formed by, for example, half-cut dicing (step S11: cutting groove formation). In half-cut dicing, a part of the sealing structure 66 is ground with a width narrower than the width of the trench 55 from the front surface side to the back surface side of the sealing structure 66 by, for example, a dicing saw. As a result, a cut groove 68 having a bottom portion located in the trench 55 is formed across the side surface 24 of the semiconductor chip 20 and the surface 51 of the impurity-free semiconductor wafer 50. Instead of half-cut dicing, the cut groove 68 may be formed by removing a part of the sealing structure 66 by etching (for example, dry etching).

次に、封止構造66が支持テープ67に固定された状態で、複数の半導体チップ20に対して、電気テストが行われる(ステップS12:電気テスト)。電気テストでは、封止樹脂3から露出する電極35に、測定用のプローブ69が押し当てられる。これにより、半導体チップ20の電気的特性が検査される。その後、支持テープ67が除去される。
次に、図19に示すように、粘着面を有する支持テープ70が、封止構造66の表面に貼着されて、封止構造66が支持テープ70に固定される(ステップS13:裏面研削、封止構造の個片化)。次に、たとえばCMP法により、不純物無添加半導体ウエハ50の裏面52が研削される。不純物無添加半導体ウエハ50の裏面52の研削は、切断溝68が露出するまで行われる。これにより、図20に示すように、切断溝68(トレンチ55)に沿って、封止構造66が切断されて、半導体チップ20が封止樹脂3により封止された封止構造体4に個片化される。以上の工程を経て、半導体装置1が製造される。
Next, an electrical test is performed on the plurality of semiconductor chips 20 in a state where the sealing structure 66 is fixed to the support tape 67 (step S12: electrical test). In the electrical test, a measurement probe 69 is pressed against the electrode 35 exposed from the sealing resin 3. Thereby, the electrical characteristics of the semiconductor chip 20 are inspected. Thereafter, the support tape 67 is removed.
Next, as shown in FIG. 19, a support tape 70 having an adhesive surface is attached to the surface of the sealing structure 66, and the sealing structure 66 is fixed to the support tape 70 (step S13: backside grinding, Separation of sealing structure). Next, the back surface 52 of the impurity-free semiconductor wafer 50 is ground by CMP, for example. Grinding of the back surface 52 of the impurity-free semiconductor wafer 50 is performed until the cutting groove 68 is exposed. As a result, as shown in FIG. 20, the sealing structure 66 is cut along the cutting groove 68 (trench 55), and the semiconductor chip 20 is separated into the sealing structure 4 sealed with the sealing resin 3. It is separated. The semiconductor device 1 is manufactured through the above steps.

以上の方法によれば、半導体チップ20は、ステップS8の工程において、その裏面23が不純物無添加半導体ウエハ50により支持され、かつ、ステップS9の工程において、素子形成面22および側面24が封止樹脂3により被覆されるので、封止樹脂3から外部に露出しない。これにより、半導体チップ20に対する外部からの影響が低減されるので、半導体チップ20の電気的特性を良好に保つことができる。一方、不純物無添加半導体ウエハ50の裏面52が封止樹脂3から外部に露出した状態で個片化工程が実行されるので、封止構造体4では、支持基板21の裏面26(不純物無添加半導体ウエハ50の裏面52)は、封止樹脂3から外部に露出する露出面11となる。   According to the above method, the back surface 23 of the semiconductor chip 20 is supported by the impurity-free semiconductor wafer 50 in the step S8, and the element formation surface 22 and the side surface 24 are sealed in the step S9. Since it is covered with the resin 3, it is not exposed to the outside from the sealing resin 3. Thereby, since the influence from the outside with respect to the semiconductor chip 20 is reduced, the electrical characteristic of the semiconductor chip 20 can be kept favorable. On the other hand, since the singulation process is performed in a state where the back surface 52 of the impurity-free semiconductor wafer 50 is exposed to the outside from the sealing resin 3, in the sealing structure 4, the back surface 26 (no impurity added) of the support substrate 21. The back surface 52) of the semiconductor wafer 50 becomes the exposed surface 11 exposed from the sealing resin 3 to the outside.

これにより、半導体チップ20で発生した熱を、支持基板21の露出面11から外部に放散させることによって、半導体装置1内の温度上昇を抑制できるので、温度上昇に伴う半導体素子の電気的特性の変動を抑制できる。その結果、優れた放熱性を有し、それに応じて信頼性に優れた半導体装置1を製造できる。さらに、半導体チップ20の素子形成面22および側面24、ならびに支持基板21の側面27を被覆する封止樹脂3がパッケージを兼ねることができるので、半導体装置1を小型化できる。さらに、半導体チップ20の素子形成面22の全域、半導体チップ20の側面24の全域、および支持基板21の側面27の全域が封止樹脂3により被覆された半導体装置1を製造できる。これにより、半導体チップ20および支持基板21を封止樹脂3によって良好に保護できる半導体装置1を提供できる。   Thereby, the heat generated in the semiconductor chip 20 is dissipated from the exposed surface 11 of the support substrate 21 to the outside, so that the temperature increase in the semiconductor device 1 can be suppressed. Variation can be suppressed. As a result, it is possible to manufacture the semiconductor device 1 having excellent heat dissipation and correspondingly high reliability. Furthermore, since the sealing resin 3 that covers the element formation surface 22 and the side surface 24 of the semiconductor chip 20 and the side surface 27 of the support substrate 21 can also serve as a package, the semiconductor device 1 can be downsized. Furthermore, the semiconductor device 1 in which the entire area of the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20, the entire area of the side surface 24 of the semiconductor chip 20, and the entire area of the side surface 27 of the support substrate 21 are covered with the sealing resin 3 can be manufactured. Thereby, the semiconductor device 1 which can protect the semiconductor chip 20 and the support substrate 21 favorably by the sealing resin 3 can be provided.

また、この方法によれば、平面視において半導体チップ20よりも大きい面積を有するチップ配置領域53が設定された不純物無添加半導体ウエハ50が用意される(図7参照)。これにより、ステップS8における半導体チップ20を配置する工程の際に、当該半導体チップ20の位置ずれによって生じる不都合を抑制できる。その結果、歩留りを向上できると共に、半導体装置1の信頼性を向上できる。   Further, according to this method, the impurity-free semiconductor wafer 50 in which the chip arrangement region 53 having a larger area than the semiconductor chip 20 in plan view is set (see FIG. 7). Thereby, in the process of disposing the semiconductor chip 20 in step S8, inconvenience caused by the positional deviation of the semiconductor chip 20 can be suppressed. As a result, the yield can be improved and the reliability of the semiconductor device 1 can be improved.

また、この方法によれば、チップ配置領域53を区画するトレンチ55に沿って、封止構造66が切断される。これにより、ステップS13の個片化工程後の封止構造体4(すなわち半導体装置1)では、平面視において半導体チップ20の素子形成面22の面積よりも大きい面積を有する露出面11を有する支持基板21が形成される(図20参照)。したがって、半導体チップ20で発生した熱を効果的に外部に放散させることができる半導体装置1を提供できる。   Further, according to this method, the sealing structure 66 is cut along the trench 55 that partitions the chip placement region 53. Thereby, in the sealing structure 4 (that is, the semiconductor device 1) after the singulation process of step S13, the support having the exposed surface 11 having an area larger than the area of the element forming surface 22 of the semiconductor chip 20 in plan view. A substrate 21 is formed (see FIG. 20). Therefore, the semiconductor device 1 that can effectively dissipate the heat generated in the semiconductor chip 20 to the outside can be provided.

また、この方法によれば、半導体チップ20と同種の半導体材料を含む不純物無添加半導体ウエハ50が用意される。これにより、不純物無添加半導体ウエハ50の熱膨張率が半導体チップ20とほぼ同等になる。したがって、温度変化によらずに、半導体チップ20と不純物無添加半導体ウエハ50との間の接合を安定に保持できる。その結果、熱サイクルに対する耐久性が高く、それにより信頼性を向上した半導体装置1を製造できる。加えて、半導体チップ20と不純物無添加半導体ウエハ50との間の熱結合を安定に保持できるから、半導体チップ20で発生した熱を、不純物無添加半導体ウエハ50に良好に伝達させることができる。これによっても、信頼性の高い半導体装置1を提供できる。   Further, according to this method, the impurity-free semiconductor wafer 50 containing the same kind of semiconductor material as that of the semiconductor chip 20 is prepared. Thereby, the thermal expansion coefficient of the impurity-free semiconductor wafer 50 becomes substantially equal to that of the semiconductor chip 20. Therefore, the junction between the semiconductor chip 20 and the impurity-free semiconductor wafer 50 can be stably maintained regardless of the temperature change. As a result, it is possible to manufacture the semiconductor device 1 having high durability against thermal cycles and thereby improving reliability. In addition, since the thermal coupling between the semiconductor chip 20 and the impurity-free semiconductor wafer 50 can be stably maintained, the heat generated in the semiconductor chip 20 can be transferred to the impurity-free semiconductor wafer 50 satisfactorily. Also by this, the highly reliable semiconductor device 1 can be provided.

さらに、この方法によれば、半導体チップ20よりも高い抵抗率を有する不純物無添加半導体ウエハ50が用意される。このような不純物無添加半導体ウエハ50により得られる支持基板21は、半導体チップ20からの電流の流入を効果的に抑制できる。これにより、半導体チップ20における不所望な電気的特性の変動を抑制し、併せて支持基板21における熱の発生を抑制できる。しかも、支持基板21は、熱伝導性が良好(たとえば半導体チップ20と同程度)であるので、半導体チップ20で発生した熱を、速やかに伝導させ、外部に露出した裏面26(露出面11)から効率的に放散する。それにより、半導体装置1の温度上昇を効果的に抑制でき、したがって、信頼性の高い半導体装置1を提供できる。さらに、この方法によれば、比較的に入手容易なシリコンを不純物無添加半導体ウエハ50として用いるので、製造コストを削減できる。   Furthermore, according to this method, an impurity-free semiconductor wafer 50 having a higher resistivity than the semiconductor chip 20 is prepared. The support substrate 21 obtained by such an impurity-free semiconductor wafer 50 can effectively suppress the inflow of current from the semiconductor chip 20. Thereby, the fluctuation | variation of the undesired electrical characteristic in the semiconductor chip 20 can be suppressed, and generation | occurrence | production of the heat | fever in the support substrate 21 can be suppressed collectively. In addition, since the support substrate 21 has good thermal conductivity (for example, about the same as the semiconductor chip 20), the heat generated in the semiconductor chip 20 is quickly conducted and the back surface 26 exposed to the outside (exposed surface 11). Efficiently dissipate from. Thereby, the temperature rise of the semiconductor device 1 can be effectively suppressed, and therefore the highly reliable semiconductor device 1 can be provided. Furthermore, according to this method, since silicon that is relatively easily available is used as the impurity-free semiconductor wafer 50, the manufacturing cost can be reduced.

また、この方法によれば、半導体チップ20が、金属膜28としての半田または金属接着剤により、不純物無添加半導体ウエハ50に良好に固定される。これにより、不純物無添加半導体ウエハ50から半導体チップ20が剥離することを効果的に抑制できるので、ステップS8の半導体チップ20の配置工程後における半導体チップ20の位置ずれを効果的に抑制できる。その結果、歩留りを効果的に向上できると共に、半導体装置1の信頼性をより一層向上できる。   Further, according to this method, the semiconductor chip 20 is satisfactorily fixed to the impurity-free semiconductor wafer 50 by solder or a metal adhesive as the metal film 28. Thereby, since it can suppress effectively that the semiconductor chip 20 peels from the impurity-free semiconductor wafer 50, the position shift of the semiconductor chip 20 after the arrangement | positioning process of the semiconductor chip 20 of step S8 can be suppressed effectively. As a result, the yield can be effectively improved and the reliability of the semiconductor device 1 can be further improved.

また、金属膜28の熱伝導率は高いので、半導体チップ20と不純物無添加半導体ウエハ50との間の熱伝導は良好である。したがって、半導体チップ20で発生した熱を不純物無添加半導体ウエハ50に良好に伝達させることができる。また、半導体チップ20と不純物無添加半導体ウエハ50との熱膨張率に差がある場合でも、それらの間の熱膨張/熱収縮の差を、金属膜28の延性によって吸収することができる。したがって、半導体チップ20と不純物無添加半導体ウエハ50との間の接合は、熱サイクルに対する耐久性が高い。それに応じて、半導体チップ20と不純物無添加半導体ウエハ50との間の機械的な結合および熱的な結合を維持できるから、信頼性を高めた半導体装置1を製造できる。   Further, since the thermal conductivity of the metal film 28 is high, the thermal conduction between the semiconductor chip 20 and the impurity-free semiconductor wafer 50 is good. Therefore, the heat generated in the semiconductor chip 20 can be satisfactorily transmitted to the impurity-free semiconductor wafer 50. Even when there is a difference in the thermal expansion coefficient between the semiconductor chip 20 and the impurity-free semiconductor wafer 50, the difference in thermal expansion / contraction between them can be absorbed by the ductility of the metal film 28. Therefore, the bonding between the semiconductor chip 20 and the impurity-free semiconductor wafer 50 has high durability against thermal cycling. Accordingly, since the mechanical coupling and the thermal coupling between the semiconductor chip 20 and the impurity-free semiconductor wafer 50 can be maintained, the semiconductor device 1 with improved reliability can be manufactured.

また、この方法によれば、ステップS10の封止樹脂研削工程が、外部端子13を形成する工程を兼ねている。これにより、平面視において半導体チップ20の側面24に取り囲まれた領域内に外部端子13が位置するFan−in型の半導体装置を製造できる。
<第2実施形態>
図21は、この発明の第2実施形態に係る半導体装置81の底面図である。図22は、図21に示すXXII-XXII線に沿う断面図である。図23は、図23の構成の部分拡大断面図である。図21〜図23において、前述の図1〜図20に示された各部と対応する部分には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
Further, according to this method, the sealing resin grinding step of Step S10 also serves as the step of forming the external terminals 13. Thereby, a Fan-in type semiconductor device in which the external terminal 13 is located in a region surrounded by the side surface 24 of the semiconductor chip 20 in plan view can be manufactured.
Second Embodiment
FIG. 21 is a bottom view of a semiconductor device 81 according to the second embodiment of the present invention. 22 is a cross-sectional view taken along line XXII-XXII shown in FIG. FIG. 23 is a partial enlarged cross-sectional view of the configuration of FIG. 21 to 23, parts corresponding to those shown in FIGS. 1 to 20 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

半導体装置81は、封止構造体4の裏面6上に形成された再配線構造82をさらに有している。この実施形態では、基板2を封止する封止樹脂3と、再配線構造82とがパッケージを兼ねている。
再配線構造82は、電極35に電気的に接続され、封止樹脂3の第1部分38上に形成された再配線83と、再配線83を被覆するように、封止樹脂3の第1部分38上に形成された裏面側絶縁膜84と、ポスト電極85を介して再配線83に電気的に接続された外部端子86とを含む。
The semiconductor device 81 further includes a rewiring structure 82 formed on the back surface 6 of the sealing structure 4. In this embodiment, the sealing resin 3 for sealing the substrate 2 and the rewiring structure 82 also serve as a package.
The rewiring structure 82 is electrically connected to the electrode 35 and the rewiring 83 formed on the first portion 38 of the sealing resin 3 and the first of the sealing resin 3 so as to cover the rewiring 83. A back-side insulating film 84 formed on the portion 38 and an external terminal 86 electrically connected to the rewiring 83 via the post electrode 85 are included.

再配線83は、素子形成面22の法線方向から見た平面視(以下、単に「平面視」という)において、封止樹脂3の第1部分38上を延び、半導体チップ20の側面24を横切って、封止樹脂3の第2部分39に至るように形成されている。図23に示すように、再配線83は、平面視において、半導体チップ20の側面24に取り囲まれた領域内に位置する一端部87と、平面視において、半導体チップ20の側面24に取り囲まれた領域外において、封止樹脂3の第2部分39上に位置する他端部88とを有している。再配線83の一端部87は、電極35に電気的に接続されている。一方、再配線83の他端部88は、封止樹脂3の第2部分39を挟んで、支持基板21の表面25と対向している。この実施形態では、再配線83の他端部88が、平面視において半導体チップ20の側面24と支持基板21の側面27との間の領域に位置している例を示している。再配線83の他端部88は、平面視において支持基板21の側面27をさらに横切るように形成されていてもよい。再配線83は、たとえば銅配線であってもよい。   The rewiring 83 extends on the first portion 38 of the sealing resin 3 in a plan view (hereinafter, simply referred to as “plan view”) viewed from the normal direction of the element formation surface 22, and the side surface 24 of the semiconductor chip 20 is extended. It is formed so as to cross and reach the second portion 39 of the sealing resin 3. As shown in FIG. 23, the rewiring 83 is surrounded by the one end 87 located in the region surrounded by the side surface 24 of the semiconductor chip 20 in plan view and by the side surface 24 of the semiconductor chip 20 in plan view. It has the other end part 88 located on the 2nd part 39 of the sealing resin 3 outside the area | region. One end 87 of the rewiring 83 is electrically connected to the electrode 35. On the other hand, the other end portion 88 of the rewiring 83 faces the surface 25 of the support substrate 21 with the second portion 39 of the sealing resin 3 interposed therebetween. In this embodiment, an example is shown in which the other end portion 88 of the rewiring 83 is located in a region between the side surface 24 of the semiconductor chip 20 and the side surface 27 of the support substrate 21 in plan view. The other end 88 of the rewiring 83 may be formed so as to further cross the side surface 27 of the support substrate 21 in plan view. The rewiring 83 may be a copper wiring, for example.

裏面側絶縁膜84は、再配線83を被覆するように、封止構造体4の裏面6上、すなわち封止樹脂3の第1部分38上および第2部分39上に形成されている。裏面側絶縁膜84は、封止構造体4の裏面6に整合するほぼ四角形状に形成されている。裏面側絶縁膜84は、たとえば窒化膜等の絶縁膜であってもよいし、ポリイミド等の樹脂膜であってもよい。裏面側絶縁膜84には、再配線83の他端部88の一部を電極パッド89として露出させるパッド開口90が形成されている。パッド開口90には、ポスト電極85が埋設されている。   The back-side insulating film 84 is formed on the back surface 6 of the sealing structure 4, that is, on the first portion 38 and the second portion 39 of the sealing resin 3 so as to cover the rewiring 83. The back side insulating film 84 is formed in a substantially square shape that matches the back side 6 of the sealing structure 4. The back-side insulating film 84 may be an insulating film such as a nitride film or a resin film such as polyimide. A pad opening 90 for exposing a part of the other end 88 of the rewiring 83 as an electrode pad 89 is formed in the back surface side insulating film 84. A post electrode 85 is embedded in the pad opening 90.

ポスト電極85は、UBM膜(アンダーバンプメタル膜)91と、UBM膜91上に形成された電極膜92とを含む積層構造を有している。UBM膜91は、表面および裏面が、パッド開口90の内面に沿って形成されている。UBM膜91は、パッド開口90内において再配線83(電極パッド89)に電気的に接続されている。UBM膜91は、たとえば、チタン膜、銅膜、またはチタン膜と銅膜とがこの順で積層された積層膜を含んでいてもよい。電極膜92は、UBM膜91がパッド開口90に入り込んで形成された凹状の空間に埋設されている。電極膜92は、UBM膜91を介して再配線83(電極パッド89)に電気的に接続されている。電極膜92は、たとえば、銅膜、金膜、またはアルミニウム膜を含んでいてもよい。この実施形態では、電極膜92は、銅膜である。ポスト電極85に電気的に接続されるように、複数(この実施形態では10個)の外部端子86が、裏面側絶縁膜84上に形成されている。   The post electrode 85 has a laminated structure including a UBM film (under bump metal film) 91 and an electrode film 92 formed on the UBM film 91. The UBM film 91 has a front surface and a back surface formed along the inner surface of the pad opening 90. The UBM film 91 is electrically connected to the rewiring 83 (electrode pad 89) in the pad opening 90. The UBM film 91 may include, for example, a titanium film, a copper film, or a laminated film in which a titanium film and a copper film are laminated in this order. The electrode film 92 is embedded in a concave space formed by the UBM film 91 entering the pad opening 90. The electrode film 92 is electrically connected to the rewiring 83 (electrode pad 89) through the UBM film 91. The electrode film 92 may include, for example, a copper film, a gold film, or an aluminum film. In this embodiment, the electrode film 92 is a copper film. A plurality (ten in this embodiment) of external terminals 86 are formed on the back-side insulating film 84 so as to be electrically connected to the post electrode 85.

図21に示すように、複数の外部端子86は、互いに間隔を空けて配置されており、それぞれほぼ矩形状に形成されている。複数の外部端子86は、封止構造体4の側面7に沿って形成されている。複数の外部端子86は、封止構造体4の側面7から内方に間隔を空けて形成されている。複数の外部端子86は、平面視において、半導体チップ20の側面24に取り囲まれた領域外に少なくとも一部が位置していることが好ましい。図23に示すように、この実施形態では、複数の外部端子86は、平面視において、半導体チップ20の側面24に取り囲まれた領域外に位置する外側領域93を有している。外部端子86の外側領域93は、封止樹脂3の第2部分39を挟んで、支持基板21の表面25と対向している。外部端子86の外側領域93は、さらに、平面視において、支持基板21の側面27により取り囲まれた領域外に少なくとも一部が位置していてもよい。外部端子86は、平面視において、半導体チップ20の側面24に取り囲まれた領域外に、その全部が位置していてもよい。外部端子86は、たとえば、ニッケル膜と、ニッケル膜上に形成されたパラジウム膜と、パラジウム膜上に形成された金膜とを有する積層膜であってもよい。   As shown in FIG. 21, the plurality of external terminals 86 are arranged at intervals from each other, and are formed in a substantially rectangular shape. The plurality of external terminals 86 are formed along the side surface 7 of the sealing structure 4. The plurality of external terminals 86 are formed at intervals from the side surface 7 of the sealing structure 4 inward. The plurality of external terminals 86 are preferably located at least partially outside the region surrounded by the side surface 24 of the semiconductor chip 20 in plan view. As shown in FIG. 23, in the present embodiment, the plurality of external terminals 86 have an outer region 93 located outside the region surrounded by the side surface 24 of the semiconductor chip 20 in plan view. The outer region 93 of the external terminal 86 faces the surface 25 of the support substrate 21 with the second portion 39 of the sealing resin 3 interposed therebetween. Further, the outer region 93 of the external terminal 86 may be at least partially located outside the region surrounded by the side surface 27 of the support substrate 21 in plan view. The external terminals 86 may all be located outside the region surrounded by the side surface 24 of the semiconductor chip 20 in plan view. The external terminal 86 may be, for example, a laminated film having a nickel film, a palladium film formed on the nickel film, and a gold film formed on the palladium film.

この実施形態の構成によっても、前述の半導体装置1と同様の効果を奏することができる。加えて、この実施形態の構成によれば、基板2の側面10を被覆するように封止樹脂3が形成されている。より具体的には、半導体チップ20の側面24を被覆するように封止樹脂3の第2部分39が形成されている。これにより、平面視において半導体チップ20外の封止樹脂3の第2部分39上の領域を、再配線83を形成するための領域として利用できる。したがって、再配線83に電気的に接続される外部端子86が形成される領域が、半導体チップ20(基板2)の素子形成面22の直上領域に制限されない。これにより、半導体チップ20(基板2)の素子形成面22よりも外側の領域に多数の外部端子86が形成されたFan−Out型の半導体装置81を提供できる。   Even with the configuration of this embodiment, the same effects as those of the semiconductor device 1 described above can be obtained. In addition, according to the configuration of this embodiment, the sealing resin 3 is formed so as to cover the side surface 10 of the substrate 2. More specifically, the second portion 39 of the sealing resin 3 is formed so as to cover the side surface 24 of the semiconductor chip 20. Thereby, the region on the second portion 39 of the sealing resin 3 outside the semiconductor chip 20 in a plan view can be used as a region for forming the rewiring 83. Therefore, the region where the external terminal 86 electrically connected to the rewiring 83 is formed is not limited to the region directly above the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20 (substrate 2). As a result, a Fan-Out type semiconductor device 81 in which a large number of external terminals 86 are formed in a region outside the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20 (substrate 2) can be provided.

図24は、図21に示す半導体装置81の製造方法の一例を示す工程図である。図25は、図24に示す再配線構造82の形成工程の一例を示す工程図である。図26〜図30は、図21に示す半導体装置81の製造方法の一例を示す断面図である。
半導体装置81の製造方法が、前述の半導体装置1の製造方法と異なる点は、図24および図25に示すように、ステップS10の封止樹脂研削工程の後、ステップS11の切断溝形成工程に先立って、ステップS101の再配線構造82を形成する工程を含む点である。その他の工程は、前述の半導体装置1の製造方法と同一であるので、この実施形態では主要な工程についてのみ説明する。
FIG. 24 is a process diagram showing an example of a manufacturing method of the semiconductor device 81 shown in FIG. FIG. 25 is a process diagram showing an example of a process of forming the rewiring structure 82 shown in FIG. 26-30 is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device 81 shown in FIG.
The manufacturing method of the semiconductor device 81 is different from the manufacturing method of the semiconductor device 1 described above, as shown in FIGS. 24 and 25, after the sealing resin grinding process in step S10, the cutting groove forming process in step S11. Prior to this, the process includes the step of forming the rewiring structure 82 in step S101. Since the other steps are the same as those in the method for manufacturing the semiconductor device 1 described above, only the main steps will be described in this embodiment.

半導体装置81を製造するには、まず、図26に示すように、ステップS10の封止樹脂研削工程を経て、封止樹脂3から露出する電極35が形成された封止構造66が用意される。
次に、図27に示すように、再配線83が形成される(ステップS102:再配線形成)。より具体的には、まず、たとえばスパッタにより、封止構造66の表面上に銅膜が形成される。次に、たとえばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、銅膜がパターニングされて、電極35に電気的に接続される再配線83が形成される。
In order to manufacture the semiconductor device 81, first, as shown in FIG. 26, a sealing structure 66 in which the electrode 35 exposed from the sealing resin 3 is formed is prepared through the sealing resin grinding step of step S10. .
Next, as shown in FIG. 27, the rewiring 83 is formed (step S102: rewiring formation). More specifically, a copper film is first formed on the surface of the sealing structure 66 by sputtering, for example. Next, for example, by photolithography and etching, the copper film is patterned to form a rewiring 83 electrically connected to the electrode 35.

次に、たとえばCVD法により、封止構造66の表面に窒化膜が積層されて裏面側絶縁膜84が形成される(ステップS103:裏面側絶縁膜形成)。次に、裏面側絶縁膜84上に電極パッド89(図23参照)を形成すべき領域に選択的に開口を有するレジストマスク(図示せず)が形成される(ステップS104:パッド開口形成)。このレジストマスクを介するエッチングにより、裏面側絶縁膜84に、再配線83の一部を電極パッド89として露出させるパッド開口90(図23参照)が形成される。パッド開口90が形成された後、レジストマスクは除去される。   Next, a nitride film is laminated on the surface of the sealing structure 66 by, for example, the CVD method to form the back surface side insulating film 84 (step S103: back surface side insulating film formation). Next, a resist mask (not shown) having an opening selectively in a region where the electrode pad 89 (see FIG. 23) is to be formed is formed on the back-side insulating film 84 (step S104: pad opening formation). By etching through the resist mask, a pad opening 90 (see FIG. 23) is formed in the back-side insulating film 84 to expose a part of the rewiring 83 as the electrode pad 89. After the pad opening 90 is formed, the resist mask is removed.

次に、たとえば電解めっきまたは無電解めっきによりUBM膜91および電極膜92が、パッド開口90内に順に成膜される(ステップS105:ポスト電極形成)。これにより、再配線83に電気的に接続されるポスト電極85が形成される。
次に、図28に示すように、たとえば無電解めっきまたは電解めっきにより、裏面側絶縁膜84上に、ニッケル膜と、パラジウム膜と、金膜とが順に成膜される(ステップS106:外部端子形成)。次に、たとえばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、ニッケル膜、パラジウム膜、および金膜を含む積層膜がパターニングされる。これにより、外部端子86が形成される。
Next, the UBM film 91 and the electrode film 92 are sequentially formed in the pad opening 90 by, for example, electrolytic plating or electroless plating (step S105: post electrode formation). Thereby, the post electrode 85 electrically connected to the rewiring 83 is formed.
Next, as shown in FIG. 28, a nickel film, a palladium film, and a gold film are sequentially formed on the back-side insulating film 84 by, for example, electroless plating or electrolytic plating (step S106: external terminal). Formation). Next, the laminated film including the nickel film, the palladium film, and the gold film is patterned by, for example, photolithography and etching. Thereby, the external terminal 86 is formed.

次に、裏面側絶縁膜84を被覆するように、たとえば感光性ポリイミド94が塗布される(ステップS107:切断溝形成)。感光性ポリイミド94は、封止構造66の表面の法線方向から見た平面視において、トレンチ55に沿う溝95が形成されるように、露光された後、現像される。感光性ポリイミド94に形成された溝95は、封止構造66の表面の法線方向から見た平面視において、トレンチ55の開口幅よりも狭い開口幅を有しており、当該トレンチ55の内側の領域に位置している。その後、必要に応じて、感光性ポリイミド94をキュアするための熱処理が行われる。次に、感光性ポリイミド94をマスクとするエッチングにより、裏面側絶縁膜84の不要な部分が除去される。これにより、感光性ポリイミド94に形成された溝95に整合する切断溝96が裏面側絶縁膜84に形成されると同時に、再配線構造82が形成される。その後、感光性ポリイミド94が除去される。   Next, for example, photosensitive polyimide 94 is applied so as to cover the back-side insulating film 84 (step S107: cut groove formation). The photosensitive polyimide 94 is developed after being exposed so that a groove 95 along the trench 55 is formed in a plan view seen from the normal direction of the surface of the sealing structure 66. The groove 95 formed in the photosensitive polyimide 94 has an opening width narrower than the opening width of the trench 55 in a plan view viewed from the normal direction of the surface of the sealing structure 66. Located in the area. Thereafter, heat treatment for curing the photosensitive polyimide 94 is performed as necessary. Next, unnecessary portions of the back-side insulating film 84 are removed by etching using the photosensitive polyimide 94 as a mask. As a result, a cut groove 96 that matches the groove 95 formed in the photosensitive polyimide 94 is formed in the back-side insulating film 84, and at the same time, the rewiring structure 82 is formed. Thereafter, the photosensitive polyimide 94 is removed.

次に、図29に示すように、支持テープ67が、封止構造66の裏面(不純物無添加半導体ウエハ50の裏面52)に貼着されて、封止構造66が支持テープ67に固定される(ステップS11:切断溝形成)。次に、封止構造66が支持テープ67に固定された状態で、たとえばハーフカットダイシングにより、トレンチ55に沿い、切断溝96に連通する切断溝68が形成される。   Next, as shown in FIG. 29, the support tape 67 is attached to the back surface of the sealing structure 66 (the back surface 52 of the impurity-free semiconductor wafer 50), and the sealing structure 66 is fixed to the support tape 67. (Step S11: Cut groove formation). Next, in a state where the sealing structure 66 is fixed to the support tape 67, a cut groove 68 communicating with the cut groove 96 along the trench 55 is formed by, for example, half-cut dicing.

次に、封止構造66が支持テープ67に固定された状態で、複数の半導体チップ20に対して、電気テストが行われる(ステップS12:電気テスト)。電気テストでは、測定用のプローブ69が、外部端子86に押し当てられる。これにより、半導体チップ20の電気的特性が検査される。その後、支持テープ67が除去される。
次に、図30に示すように、粘着面を有する支持テープ70が、封止構造66の表面に貼着されて、封止構造66が支持テープ70に固定される(ステップS13:封止構造の個片化)。次に、たとえばCMP法により、不純物無添加半導体ウエハ50の裏面52が研削される。不純物無添加半導体ウエハ50の裏面52は、切断溝68が露出するまで研削される。これにより、切断溝96および切断溝68に沿って、封止構造66が切断されて、半導体チップ20が封止樹脂3により封止された封止構造体4に個片化される。以上の工程を経て、封止構造体4と、再配線構造82とを含む半導体装置81が製造される。
<第3実施形態>
図31は、この発明の第3実施形態に係る半導体装置101の断面図である。図31において、前述の図1〜図30に示された各部と対応する部分には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
Next, an electrical test is performed on the plurality of semiconductor chips 20 in a state where the sealing structure 66 is fixed to the support tape 67 (step S12: electrical test). In the electrical test, the measurement probe 69 is pressed against the external terminal 86. Thereby, the electrical characteristics of the semiconductor chip 20 are inspected. Thereafter, the support tape 67 is removed.
Next, as shown in FIG. 30, a support tape 70 having an adhesive surface is attached to the surface of the sealing structure 66, and the sealing structure 66 is fixed to the support tape 70 (step S13: sealing structure). Individualization). Next, the back surface 52 of the impurity-free semiconductor wafer 50 is ground by CMP, for example. The back surface 52 of the impurity-free semiconductor wafer 50 is ground until the cutting groove 68 is exposed. Thereby, the sealing structure 66 is cut along the cutting groove 96 and the cutting groove 68, and the semiconductor chip 20 is singulated into the sealing structure 4 sealed with the sealing resin 3. Through the above steps, the semiconductor device 81 including the sealing structure 4 and the rewiring structure 82 is manufactured.
<Third Embodiment>
FIG. 31 is a sectional view of a semiconductor device 101 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 31, parts corresponding to those shown in FIGS. 1 to 30 are given the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

半導体装置101は、再配線構造82が、裏面側絶縁膜84に形成されたパッド開口90において、再配線83に直接接続された外部端子86を含む点で、前述の半導体装置81と異なる。つまり、半導体装置101では、ポスト電極85が形成されていない。半導体装置101のその他の構成は、前述の半導体装置81と同様である。
以上の構成によっても、前述の半導体装置81と同様の効果を奏することができる。
<第4実施形態>
図32は、この発明の第4実施形態に係る半導体装置102の底面図である。図33は、図32に示すXXXIII-XXXIII線に沿う断面図である。図32および図33において、前述の図1〜図30に示された各部と対応する部分には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
The semiconductor device 101 is different from the above-described semiconductor device 81 in that the rewiring structure 82 includes an external terminal 86 directly connected to the rewiring 83 in the pad opening 90 formed in the back-side insulating film 84. That is, in the semiconductor device 101, the post electrode 85 is not formed. Other configurations of the semiconductor device 101 are the same as those of the semiconductor device 81 described above.
With the above configuration, the same effect as that of the semiconductor device 81 described above can be obtained.
<Fourth embodiment>
FIG. 32 is a bottom view of the semiconductor device 102 according to the fourth embodiment of the present invention. 33 is a cross-sectional view taken along line XXXIII-XXXIII shown in FIG. 32 and 33, parts corresponding to those shown in FIGS. 1 to 30 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

半導体装置102は、再配線構造82が、外部端子86に代えて、外部端子としての複数(この実施形態では11個)の半田ボール103を含む点で、前述の半導体装置81と異なる。複数の半田ボール103は、それぞれポスト電極85に電気的に接続されるように、封止樹脂3の第1部分38上(封止構造体4の裏面6上)に形成されている。
複数の半田ボール103は、互いに間隔を空けて配置されており、それぞれほぼ半球形状に形成されている。複数の半田ボール103は、封止構造体4の側面7から内方に間隔を空けて形成されている。より具体的には、複数の半田ボール103は、封止構造体4の側面7に沿って形成された複数の側面側半田ボール104と、側面側半田ボール104よりも内側の領域に形成された1つの内側半田ボール105とを含む。複数の半田ボール103は、複数の内側半田ボール105を含んでいてもよいし、内側半田ボール105を含んでいなくてもよい。
The semiconductor device 102 is different from the semiconductor device 81 described above in that the rewiring structure 82 includes a plurality of (11 in this embodiment) solder balls 103 as external terminals instead of the external terminals 86. The plurality of solder balls 103 are formed on the first portion 38 of the sealing resin 3 (on the back surface 6 of the sealing structure 4) so as to be electrically connected to the post electrode 85.
The plurality of solder balls 103 are arranged with a space between each other, and each has a substantially hemispherical shape. The plurality of solder balls 103 are formed at intervals from the side surface 7 of the sealing structure 4 inward. More specifically, the plurality of solder balls 103 are formed in a plurality of side surface side solder balls 104 formed along the side surface 7 of the sealing structure 4 and a region inside the side surface side solder balls 104. One inner solder ball 105. The plurality of solder balls 103 may include a plurality of inner solder balls 105 or may not include the inner solder balls 105.

複数の側面側半田ボール104は、平面視において、半導体チップ20の側面24に取り囲まれた領域外に少なくとも一部が位置していることが好ましい。図33に示すように、この実施形態では、平面視において半導体チップ20の側面24に取り囲まれた領域外に、複数の側面側半田ボール104が位置している例を示している。複数の側面側半田ボール104は、封止樹脂3の第2部分39を挟んで、支持基板21の表面25と対向している。複数の側面側半田ボール104は、さらに、平面視において、支持基板21の側面27により取り囲まれた領域外に少なくとも一部が位置していてもよい。   It is preferable that at least a part of the plurality of side surface side solder balls 104 is located outside the region surrounded by the side surface 24 of the semiconductor chip 20 in plan view. As shown in FIG. 33, this embodiment shows an example in which a plurality of side surface side solder balls 104 are located outside the region surrounded by the side surface 24 of the semiconductor chip 20 in plan view. The plurality of side surface side solder balls 104 are opposed to the surface 25 of the support substrate 21 with the second portion 39 of the sealing resin 3 interposed therebetween. Further, at least a part of the plurality of side surface side solder balls 104 may be located outside the region surrounded by the side surface 27 of the support substrate 21 in plan view.

複数の半田ボール103は、それぞれ、たとえば、錫、鉛、燐、銀、銅、ニッケル、ゲルマニウム、ビスマス、インジウム、亜鉛、アルミニウム、アンチモンおよびコバルトからなる群から選択される少なくとも2種以上を含む合金であってもよい。複数の半田ボール103は、たとえば、錫、銀、および銅を含むSnAgCu合金であってもよい。
このような半導体装置102は、前述のステップS106の外部端子86(図25参照)を形成する工程に代えて、半田ボール103を形成する工程を実行することにより形成できる。半田ボール103を形成する工程は、たとえば、ポスト電極85に電気的に接続されるように、複数の半田ボール103を一括して封止構造66上に印刷する工程であってもよい。
Each of the plurality of solder balls 103 is, for example, an alloy containing at least two or more selected from the group consisting of tin, lead, phosphorus, silver, copper, nickel, germanium, bismuth, indium, zinc, aluminum, antimony, and cobalt. It may be. The plurality of solder balls 103 may be, for example, a SnAgCu alloy containing tin, silver, and copper.
Such a semiconductor device 102 can be formed by executing a process of forming the solder ball 103 instead of the process of forming the external terminal 86 (see FIG. 25) in step S106 described above. The step of forming the solder balls 103 may be a step of printing a plurality of solder balls 103 on the sealing structure 66 at a time so as to be electrically connected to the post electrodes 85, for example.

以上の構成によっても、前述の半導体装置81と同様の効果を奏することができる。
以上、この発明の複数の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の各実施形態では、基板2が、半導体チップ20および支持基板21を含む例について説明したが、図34に示すように、基板2が半導体チップ20である半導体装置111が形成されてもよい。半導体チップ20は、素子形成面22と、当該素子形成面22の反対側に位置する裏面23と、素子形成面22および裏面23を接続する4つの側面24とを有している。半導体チップ20の素子形成面22および側面24は封止樹脂により被覆されている。半導体チップ20の裏面23が、封止樹脂3から外部に露出する露出面11として形成されている。
With the above configuration, the same effect as that of the semiconductor device 81 described above can be obtained.
Although a plurality of embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be implemented in other forms.
For example, in each of the above-described embodiments, the example in which the substrate 2 includes the semiconductor chip 20 and the support substrate 21 has been described. However, as illustrated in FIG. 34, the semiconductor device 111 in which the substrate 2 is the semiconductor chip 20 is formed. Also good. The semiconductor chip 20 has an element forming surface 22, a back surface 23 positioned on the opposite side of the element forming surface 22, and four side surfaces 24 connecting the element forming surface 22 and the back surface 23. The element forming surface 22 and the side surface 24 of the semiconductor chip 20 are covered with a sealing resin. A back surface 23 of the semiconductor chip 20 is formed as an exposed surface 11 exposed to the outside from the sealing resin 3.

この場合、たとえば、図35に示すように、ステップS13の裏面研削工程(図5および図24も併せて参照)において、半導体チップ20の裏面23が露出するように、不純物無添加半導体ウエハ50の全部および金属膜28の全部を除去すればよい。これにより、図36に示すように、基板2が半導体チップ20である半導体装置111が製造される。この場合、ステップS11の切断溝形成工程(図5および図24も併せて参照)において、トレンチ55内に底部を有する切断溝68が形成される必要はない。たとえば、ステップS11の切断溝形成工程(図5および図24も併せて参照)において、半導体チップ20の素子形成面22とトレンチ55の底部との間の深さに位置する底部を有する切断溝68が形成されてもよい。   In this case, for example, as shown in FIG. 35, in the back surface grinding process of step S13 (see also FIG. 5 and FIG. 24), the impurity-free semiconductor wafer 50 of the semiconductor chip 50 is exposed so that the back surface 23 of the semiconductor chip 20 is exposed. All and the metal film 28 may be removed. As a result, as shown in FIG. 36, the semiconductor device 111 in which the substrate 2 is the semiconductor chip 20 is manufactured. In this case, it is not necessary to form the cut groove 68 having the bottom in the trench 55 in the cut groove forming step of Step S11 (see also FIG. 5 and FIG. 24). For example, in the step of forming a cut groove in step S11 (see also FIGS. 5 and 24), the cut groove 68 having a bottom portion located at a depth between the element formation surface 22 of the semiconductor chip 20 and the bottom portion of the trench 55. May be formed.

図34に示す構成によれば、半導体チップ20の裏面23が、封止樹脂3から外部に露出する露出面11を形成しているので、半導体チップ20で発生した熱を外部に放散させることができる。これにより、半導体装置111内の温度上昇を抑制できるので、温度上昇に伴う半導体素子の電気的特性の変動を抑制できる。その結果、優れた放熱性を有し、それに応じて信頼性に優れた半導体装置111を提供できる。また、半導体チップ20の素子形成面22および側面24を被覆する封止樹脂3がパッケージを兼ねることができるので、半導体装置111の小型化を実現できる。図34では、半導体装置111が、前述の第1実施形態に係る半導体装置1の変形例として示されているが、むろん、他の実施形態に係る半導体装置81,101,102にも同様の構成を採用できる。   34, since the back surface 23 of the semiconductor chip 20 forms the exposed surface 11 exposed to the outside from the sealing resin 3, heat generated in the semiconductor chip 20 can be dissipated to the outside. it can. Thereby, since the temperature rise in the semiconductor device 111 can be suppressed, the fluctuation | variation of the electrical property of the semiconductor element accompanying a temperature rise can be suppressed. As a result, it is possible to provide the semiconductor device 111 having excellent heat dissipation and excellent reliability accordingly. In addition, since the sealing resin 3 that covers the element formation surface 22 and the side surface 24 of the semiconductor chip 20 can also serve as a package, the semiconductor device 111 can be downsized. In FIG. 34, the semiconductor device 111 is shown as a modified example of the semiconductor device 1 according to the first embodiment described above, but of course, the same configuration is applied to the semiconductor devices 81, 101, and 102 according to other embodiments. Can be adopted.

また、前述の各実施形態では、封止樹脂3により1つの基板2(1つの半導体チップ20および1つの支持基板21)が封止された半導体装置1,81,101,102の例について説明したが、図37に示すように、複数(2つ以上)の基板2が封止樹脂3により封止された半導体装置112が形成されてもよい。さらに、図38に示すように、複数(2つ以上)の支持基板21を1つの支持基板21に共通化することにより、共通化された1つの支持基板21上に、複数(2つ以上)の半導体チップ20が配置された半導体装置113が形成されてもよい。図37および図38では、前述の第2実施形態に係る半導体装置81の変形例として、半導体装置112,113を示しているが、むろん、他の実施形態に係る半導体装置1,101,102にも同様の構成を採用できる。   In each of the above-described embodiments, examples of the semiconductor devices 1, 81, 101, and 102 in which one substrate 2 (one semiconductor chip 20 and one support substrate 21) is sealed with the sealing resin 3 have been described. However, as shown in FIG. 37, a semiconductor device 112 in which a plurality of (two or more) substrates 2 are sealed with a sealing resin 3 may be formed. Furthermore, as shown in FIG. 38, a plurality of (two or more) support substrates 21 are shared by one support substrate 21, whereby a plurality of (two or more) support substrates 21 are formed on one common support substrate 21. The semiconductor device 113 in which the semiconductor chip 20 is disposed may be formed. In FIGS. 37 and 38, semiconductor devices 112 and 113 are shown as modified examples of the semiconductor device 81 according to the second embodiment described above. However, of course, the semiconductor devices 1, 101 and 102 according to other embodiments are used. Can adopt the same configuration.

前述の各実施形態では、ステップS11の切断溝形成工程後に、ステップS12の電気テストが実行される例について説明したが、これらの順番を入れ替えてもよい(図5および図24も併せて参照)。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
In each of the above-described embodiments, the example in which the electrical test in step S12 is performed after the cutting groove forming process in step S11 has been described. However, the order may be changed (see also FIGS. 5 and 24). .
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

1 半導体装置
2 基板
3 封止樹脂
4 封止構造体
8 基板の表面
9 基板の裏面
10 基板の側面
11 露出面
13 外部端子
20 半導体チップ
21 支持基板
22 半導体チップの表面(素子形成面)
23 半導体チップの裏面
24 半導体チップの側面
28 金属膜
35 電極
50 不純物無添加半導体ウエハ(支持基板)
51 不純物無添加半導体ウエハの表面
52 不純物無添加半導体ウエハの裏面
53 チップ配置領域
55 トレンチ
66 封止構造
68 切断溝
81 半導体装置
83 再配線
86 外部端子
96 切断溝
101 半導体装置
102 半導体装置
111 半導体装置
112 半導体装置
113 半導体装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor device 2 Board | substrate 3 Sealing resin 4 Sealing structure 8 The surface of a board | substrate 9 The back surface of a board | substrate 10 The side surface 11 of a board | substrate Exposed surface 13 The semiconductor terminal 21 The support substrate 22 The surface (element formation surface) of a semiconductor chip
23 Back surface of semiconductor chip 24 Side surface of semiconductor chip 28 Metal film 35 Electrode 50 Impurity-free semiconductor wafer (support substrate)
51 Front surface of impurity-free semiconductor wafer 52 Back surface 53 of impurity-free semiconductor wafer 53 Chip placement region 55 Trench 66 Sealing structure 68 Cutting groove 81 Semiconductor device 83 Rewiring 86 External terminal 96 Cutting groove 101 Semiconductor device 102 Semiconductor device 111 Semiconductor device 112 Semiconductor Device 113 Semiconductor Device

Claims (22)

半導体素子が形成された素子形成面と、前記素子形成面の反対側に位置する裏面と、前記素子形成面と前記裏面とを接続する側面とを有する基板と、
前記半導体素子に電気的に接続されるように、前記素子形成面上に形成された電極と、
前記電極を露出させるように前記基板の前記素子形成面および前記側面を被覆し、前記裏面を露出させる樹脂とを含む、半導体装置。
A substrate having an element formation surface on which a semiconductor element is formed, a back surface located on the opposite side of the element formation surface, and a side surface connecting the element formation surface and the back surface;
An electrode formed on the element formation surface so as to be electrically connected to the semiconductor element;
And a resin that covers the element formation surface and the side surface of the substrate so as to expose the electrode and exposes the back surface.
前記裏面は、前記素子形成面の面積よりも大きい面積を有している、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the back surface has an area larger than an area of the element formation surface. 前記電極は、前記素子形成面の法線方向から見た平面視において、前記素子形成面の周縁に取り囲まれた領域内で外部端子を形成している、請求項1または2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the electrode forms an external terminal in a region surrounded by a peripheral edge of the element formation surface in a plan view as viewed from the normal direction of the element formation surface. . 前記電極に電気的に接続され、前記素子形成面の法線方向から見た平面視において、前記素子形成面の周縁に取り囲まれた領域外に至る再配線と、
前記再配線に電気的に接続され、前記平面視において、前記素子形成面の周縁に取り囲まれた領域外に少なくとも一部が位置する外部端子とをさらに含む、請求項1または2に記載の半導体装置。
A rewiring electrically connected to the electrode and reaching outside the region surrounded by the periphery of the element formation surface in a plan view as viewed from the normal direction of the element formation surface;
3. The semiconductor according to claim 1, further comprising an external terminal electrically connected to the redistribution and at least partially located outside a region surrounded by a periphery of the element formation surface in the plan view. apparatus.
前記基板は、
前記素子形成面としての第1表面と、前記素子形成面の反対側に位置する第1裏面と、前記第1表面と前記第1裏面とを接続し、前記基板の前記側面の一部を形成する第1側面とを有する半導体チップと、
前記半導体チップの前記第1裏面に接合されて前記半導体チップを支持する第2表面と、前記第2表面の反対側に位置し、前記基板の裏面を形成する第2裏面と、前記第2表面と前記第2裏面とを接続し、前記基板の前記側面の一部を形成する第2側面とを有する支持基板とを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置。
The substrate is
The first surface as the element forming surface, the first back surface located on the opposite side of the element forming surface, the first surface and the first back surface are connected, and a part of the side surface of the substrate is formed. A semiconductor chip having a first side surface;
A second surface which is bonded to the first back surface of the semiconductor chip and supports the semiconductor chip; a second back surface which is located on the opposite side of the second surface and forms the back surface of the substrate; and the second surface 5. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a support substrate having a second side surface that connects the first back surface to the second back surface and forms a part of the side surface of the substrate.
前記支持基板は、前記素子形成面の法線方向から見た平面視において、前記半導体チップの面積よりも大きい面積を有している、請求項5に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the support substrate has an area larger than an area of the semiconductor chip in a plan view as viewed from a normal direction of the element formation surface. 前記支持基板は、前記半導体チップと同種の半導体材料を含む、請求項5または6に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the support substrate includes the same type of semiconductor material as the semiconductor chip. 前記支持基板は、不純物無添加シリコン基板である、請求項7に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 7, wherein the support substrate is an impurity-free silicon substrate. 前記基板は、前記半導体チップと前記支持基板との間に介在し、前記半導体チップを前記支持基板に接合する金属膜をさらに含む、請求項5〜8のいずれか一項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the substrate further includes a metal film interposed between the semiconductor chip and the support substrate and bonding the semiconductor chip to the support substrate. 前記金属膜は、半田または金属接着剤を含む、請求項9に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 9, wherein the metal film includes solder or a metal adhesive. 前記樹脂は、前記半導体チップの前記第1側面の全域および前記支持基板の前記第2側面の全域を被覆している、請求項5〜10のいずれか一項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the resin covers the entire area of the first side surface of the semiconductor chip and the entire area of the second side surface of the support substrate. 前記基板は半導体チップであり、前記素子形成面は前記半導体チップの第1主面であり、前記裏面は前記半導体チップの前記第1主面とは反対側の第2主面である、請求項1に記載の半導体装置。   The substrate is a semiconductor chip, the element formation surface is a first main surface of the semiconductor chip, and the back surface is a second main surface opposite to the first main surface of the semiconductor chip. 2. The semiconductor device according to 1. 半導体素子が形成された素子形成面を有し、当該素子形成面上に電極が形成された複数の半導体チップを用意する工程と、
前記半導体チップがそれぞれ配置される複数のチップ配置領域が設定された支持基板を用意する工程と、
前記支持基板の表面に設定された前記チップ配置領域を区画するように、前記支持基板の表面側にトレンチを形成する工程と、
前記支持基板上の前記複数のチップ配置領域に、複数の前記半導体チップをそれぞれ配置する工程と、
前記トレンチを埋め、かつ前記複数の半導体チップを被覆するように、前記支持基板を樹脂で被覆することにより、前記複数の半導体チップが前記樹脂により封止された封止構造を形成する封止構造形成工程と、
前記半導体チップに形成された前記電極を、前記封止構造から露出させる電極露出工程と、
前記トレンチに沿って、前記封止構造を切断することにより、前記半導体チップが前記樹脂によりそれぞれ封止された複数の半導体装置に個片化する個片化工程とを含む、半導体装置の製造方法。
A step of preparing a plurality of semiconductor chips having an element formation surface on which a semiconductor element is formed, and electrodes formed on the element formation surface;
Preparing a support substrate in which a plurality of chip placement areas in which the semiconductor chips are placed are set;
Forming a trench on the surface side of the support substrate so as to partition the chip placement region set on the surface of the support substrate;
Placing each of the plurality of semiconductor chips in the plurality of chip placement regions on the support substrate;
A sealing structure that forms a sealing structure in which the plurality of semiconductor chips are sealed with the resin by covering the support substrate with a resin so as to fill the trench and cover the plurality of semiconductor chips. Forming process;
An electrode exposure step of exposing the electrode formed on the semiconductor chip from the sealing structure;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of dividing the semiconductor chip into a plurality of semiconductor devices each sealed with the resin by cutting the sealing structure along the trench .
前記支持基板を用意する工程において、前記支持基板の表面の法線方向から見た平面視において、前記半導体チップの面積よりも大きい面積を有する前記チップ配置領域が設定される、請求項13に記載の半導体装置の製造方法。   The step of preparing the support substrate, the chip placement region having an area larger than the area of the semiconductor chip in a plan view as viewed from the normal direction of the surface of the support substrate is set. Semiconductor device manufacturing method. 前記支持基板を用意する工程において、前記半導体チップと同種の半導体材料を含む前記支持基板が用意される、請求項13または14に記載の半導体装置の製造方法。   15. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein in the step of preparing the support substrate, the support substrate including a semiconductor material of the same type as the semiconductor chip is prepared. 前記支持基板を用意する工程において、不純物無添加シリコン基板が前記支持基板として用意される、請求項15に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein in the step of preparing the support substrate, an impurity-free silicon substrate is prepared as the support substrate. 前記半導体チップを配置する工程は、前記半導体チップの前記素子形成面とは反対側の裏面と、前記支持基板の表面とを金属膜で接合することにより、前記半導体チップを、前記支持基板の前記チップ配置領域に固定する工程を含む、請求項13〜16のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   The step of disposing the semiconductor chip comprises joining the back surface of the semiconductor chip opposite to the element formation surface and the front surface of the support substrate with a metal film, thereby attaching the semiconductor chip to the support substrate. The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 13-16 including the process fixed to a chip | tip arrangement | positioning area | region. 前記金属膜は、半田または金属接着剤を含む、請求項17に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the metal film includes solder or a metal adhesive. 前記電極露出工程は、前記素子形成面の法線方向から見た平面視において、前記電極を、前記半導体チップの側面に取り囲まれた領域内に位置する外部端子として形成する工程を兼ねている、請求項13〜18のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   The electrode exposing step also serves as a step of forming the electrode as an external terminal located in a region surrounded by the side surface of the semiconductor chip in a plan view seen from the normal direction of the element forming surface. The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 13-18. 前記電極露出工程の後、前記個片化工程に先立って、前記電極と電気的に接続され、前記素子形成面の法線方向から見た平面視において、前記半導体チップの側面を横切り、前記半導体チップの側面に取り囲まれた領域外に至る再配線を形成する工程と、
前記平面視において、前記半導体チップの側面に取り囲まれた領域外に、少なくとも一部が位置する外部端子を形成する工程とを含む、請求項13〜18のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
After the electrode exposure step, prior to the singulation step, the semiconductor is electrically connected to the electrode and crosses the side surface of the semiconductor chip in a plan view as viewed from the normal direction of the element formation surface. Forming a rewiring that extends outside the area surrounded by the side of the chip;
19. The semiconductor device according to claim 13, further comprising: forming an external terminal at least a part of which is located outside a region surrounded by a side surface of the semiconductor chip in the plan view. Production method.
前記個片化工程は、
前記トレンチに沿って、前記封止構造の一部を前記トレンチの幅よりも狭い幅で前記素子形成面側から掘り下げることにより、前記トレンチ内に底部を有する切断溝を前記封止構造に形成する工程と、
前記切断溝が露出するまで、前記支持基板の前記表面とは反対側の裏面を研削する工程とを含む、請求項13〜20のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
The singulation process includes
A part of the sealing structure along the trench is dug from the element forming surface side with a width narrower than the width of the trench, thereby forming a cutting groove having a bottom in the trench in the sealing structure. Process,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, further comprising a step of grinding a back surface opposite to the front surface of the support substrate until the cutting groove is exposed.
前記個片化工程は、
前記トレンチに沿って、前記封止構造の一部を前記トレンチの幅よりも狭い幅で前記素子形成面側から掘り下げることにより、前記半導体チップの前記素子形成面と前記トレンチの底部との間の深さに位置する底部を有する切断溝を前記封止構造に形成する工程と、
前記切断溝が露出し、かつ前記支持基板の全部が除去されるまで、前記支持基板の前記表面とは反対側の裏面を研削する工程とを含む、請求項13〜20のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
The singulation process includes
A part of the sealing structure is dug down along the trench from the element formation surface side with a width narrower than the width of the trench, so that the gap between the element formation surface of the semiconductor chip and the bottom of the trench is reduced. Forming a cutting groove in the sealing structure having a bottom located at a depth;
Grinding the back surface opposite to the front surface of the support substrate until the cut grooves are exposed and all of the support substrate is removed. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
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