JP2016136613A - 半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の他の目的は、コストを削減できると共に、小型化を達成できる半導体装置の製造方法、および半導体装置を提供することである。
前記転写工程は、前記半導体チップ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側面に取り囲まれた領域内に、前記導電体を外部端子として形成する工程を兼ねていてもよい。
前記方法は、前記転写工程の後に、前記導電体に接合し、前記封止構造上で引き回される再配線を形成する工程をさらに含んでいてもよい。この方法によれば、導電体と外部とを電気的に接続する接続電極を、再配線により封止構造上の様々な箇所に設定できる。したがって、接続電極の配置に関する設計自由度を向上できる。
前記板状部材は、ステンレスまたは銅を含む金属板であることが好ましい。板状部材が、ステンレスまたは銅を含む金属板であれば、封止構造から金属板を良好に剥離することができる。これにより、製造工程を煩雑化することなく、導電体を封止構造に良好に転写できる。
前記板状部材は、半導体板であることが好ましい。板状部材が、半導体板であれば、エッチングによって、半導体板を良好に除去することができる。これにより、製造工程が煩雑化することなく、導電体を封止構造に良好に転写できる。
前記半導体装置は、前記電極に電気的に接続され、前記樹脂上に形成された再配線をさらに含んでいてもよい。これに代えて、前記半導体装置は、前記電極に電気的に接続され、前記樹脂に被覆された再配線をさらに含んでいてもよい。
前記再配線は、前記半導体チップ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側面を横切り、前記半導体チップの外側の領域に至るように形成されていてもよい。この場合、前記半導体装置は、前記再配線に電気的に接続され、前記平面視において、少なくとも一部が前記半導体チップの外側の領域に位置する外部端子をさらに含むことが好ましい。
<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。図1および図2では、明瞭化のため、パッケージ本体2をクロスハッチングを付して示している。
パッケージ本体2の表面2aの角部には、実装方向を示す指標4が形成されている。この実施形態では、指標4として標印がパッケージ本体2に形成されている。指標4は、パッケージ本体2の裏面2b側に向かって窪んだ凹部であってもよい。
半導体装置1は、半導体チップ6を含む。半導体チップ6は、たとえば略直方体形状を有し、2つの主面7,8と、4つの側面9とを有している。4つの側面9は、それぞれ2つの主面7,8を接続している。以下では、2つの主面7,8のうち、半導体素子が形成された主面7を「素子形成面7」と言い、その反対側の主面8を「裏面8」という。
第2電極層22は、半田23を挟んで第1電極層21上に形成されている。第2電極層22は、半田23を介して第1電極層21に電気的に接続されている。第2電極層22の最表面が外部端子5を形成している(図2も併せて参照)。第2電極層22は、銅膜、金膜またはニッケル膜を含む。この実施形態では、半田23上に形成されたニッケル膜22aと、ニッケル膜22a上に形成された金膜22bとを含む積層膜からなる第2電極層22が形成されている例を示している。
図4に示した電極20の形態は、図34に示す形態に変更されてもよい。図34は、図4に示す電極20の変形例を示す拡大断面図である。
この例では、パッド開口15は、配線膜10の一部を電極パッド14として露出させるようにパッシベーション膜12に形成された第1パッド開口15aと、電極パッド14および第1パッド開口15aを露出させるように樹脂膜13に形成された第2パッド開口15bとを含む。
ピラー層114は、たとえば電界めっきによってブロック状または柱状に形成されたCuめっき層である。ピラー層114は、第1電極層111の本体部を形成しており、その厚さは、100μm以下、たとえば30μm以上60μm以下である。ピラー層114によれば、抵抗率を比較的小さくできるので、電極20における電力消費の低減に寄与できる。
たとえば、ピラー層114に前述の半田23が接合される際や、半導体装置1が実装される際には、ピラー層114に熱が加えられる。ピラー層114に熱が加えられると、当該ピラー層114は、熱膨張によって半導体チップ6の素子形成面7に沿う方向の応力を発生させる。そのため、応力緩和層112が形成されていない場合、配線膜10の周縁において応力が集中し、その下方に位置する半導体チップ6にクラック(亀裂)が生じる虞がある。また、熱膨張に伴ってピラー層114がパッド開口15から剥がれる(抜け落ちる)虞もある。
半導体チップ6は、基板126と、基板126上に形成された前述の配線膜10と、配線膜10の一部を露出させるように基板126上に形成された前述の絶縁膜11(パッシベーション膜12)と、配線膜10に電気的に接続されるように当該配線膜10上に形成された前述の第1電極層111とを含む。この構成において、第1電極層111は、配線膜10上に形成された前述のピラー層114と、配線膜10およびピラー層114の間に介在し、ピラー層114から半導体チップ6に伝わる応力を緩和するための前述の応力緩和層112とを含む。また、第1電極層111は、応力緩和層112とピラー層114との間に介在する前述のUBM層113と、ピラー層114上に形成された前述のバリア層115とを含んでいる。
半導体装置1を製造するに先立って、まず、図6に示すように、支持部材30が用意される(ステップS1:支持部材用意)。支持部材30は、この実施形態では、平面視略円形状の円板である(図6の実線参照)。支持部材30は、平面視略円形状の円板に代えて、平面視略矩形状の平板であってもよい(図6の二点鎖線参照)。支持部材30は、封止樹脂3から除去(剥離および/またはエッチング)可能な板状部材であることが好ましい。封止樹脂3から剥離可能な板状部材は、ステンレスまたは銅を含む金属板であることが好ましい。他方、エッチングにより封止樹脂3から除去可能な板状部材は、半導体板であってもよい。半導体板は、シリコンウエハであってもよい。
図12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40の平面図である。図13は、図12に示す破線に囲まれた領域D2の拡大平面図である。図14は、図12に示す半導体ウエハ40の断面図である。図15〜図20は、図14以降の工程を示す断面図である。
図13に示すように、半導体ウエハ40の表面41には、複数の半導体チップ6に対応したチップ領域43が、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43には、半導体素子が形成されている。隣り合うチップ領域43の間には、切断線が通る境界領域44が設定されている。境界領域44は、略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。
より具体的には、半導体チップ6の素子形成面7を支持部材30のパターン形成面33に対向させた状態で、半導体チップ6上に形成された第1電極層21と、支持部材30上に形成された導電体31とが半田23により接合される。つまり、半導体チップ6は、支持部材30に対してフリップチップ接合される。支持部材30上に形成された導電体31は、半田23および第1電極層21を介して半導体チップ6に電気的に接続される。各半導体チップ6は、支持部材30上に形成された導電体31により、支持部材30のパターン形成面33から所定の高さに間隔を空けて固定される。これにより、各半導体チップ6と支持部材30との間に隙間が形成される。
また、支持部材30が、ステンレスまたは銅を含む金属板である場合、封止構造46から金属板を良好に剥離することができる。他方、支持部材30が、半導体板である場合、エッチングによって、半導体板を良好に除去することができる。いずれの場合においても、製造工程を煩雑化することなく、導電体31を封止構造46に良好に転写することができる。
図21は、この発明の第2実施形態に係る半導体装置51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21および図22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。図1は、必要に応じて適宜参照する。図21では、明瞭化のため、パッケージ本体102をクロスハッチングを付して示している。
図23〜図25は、図21に示す半導体装置51の製造方法の一例を示す断面図である。図4、図19等は、必要に応じて適宜参照する。
より具体的には、図23に示すように、封止構造46がフレキシブルテープ48に固定された状態で、たとえばスパッタにより、封止構造46の裏面側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、再配線54が形成される。
次に、図25に示すように、複数の半導体チップ6間、より具体的には、互いに隣り合う再配線構造53間に設定された切断線58に沿って裏面側絶縁膜55および封止構造46が切断される。これにより、封止構造46が、半導体チップ6を含む複数の封止構造体60に個片化される。この実施形態では、個片化された1つの封止構造体60が1つの半導体チップ6を含む。このようにして、半導体装置51が製造される。
より具体的には、この実施形態の方法によれば、半導体チップ6の側面9を被覆するように封止樹脂3の周縁部26が形成されているので、平面視において半導体チップ6よりも外側の封止樹脂3の周縁部26上の領域を、再配線54を形成するための領域として利用することができる。したがって、再配線54に電気的に接続される外部端子52が形成される領域が、半導体チップ6の素子形成面7の直上領域に制限されない。これにより、半導体チップ6よりも外側の領域に外部端子52が形成されたFan−Out型の半導体装置51を製造できる。したがって、小型化で、かつ、多数の外部端子52を有する半導体装置51を製造できる。
図26は、この発明の第3実施形態に係る半導体装置61の断面図である。図26において、前述の図1〜図25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。
半導体装置61は、再配線構造62を有している。再配線構造62は、その一部が封止樹脂3に被覆されている。より具体的には、再配線構造62は、一部が封止樹脂3により被覆された再配線63と、再配線63の一部を電極パッド64として露出させるパッド開口65を有する裏面側絶縁膜66と、再配線63に電気的に接続された外部端子67とを含む。
図27は、図26に示す半導体装置61の製造方法に使用される支持部材70の平面図であって、図7に対応する拡大平面図である。図28〜図30は、図26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。図4、図17〜図19等は、必要に応じて適宜参照する。
次に、各チップ配置領域32のそれぞれに、複数の接続部71と、各接続部71からチップ配置領域32外に引き回された配線部72とを含む導電体パターン73が形成される。より具体的には、まず、たとえばスパッタにより、配線部72を形成するための銅膜が支持部材70上に形成される。次に、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る。これにより、所望パターンの配線部72が形成される。次に、チップ領域43内において、半導体チップ6の第1電極層21に接続される接続部71が形成される。このようにして、支持部材70のパターン形成面33上に、導電体パターン73が形成される。接続部71は、前述の第1実施形態に係る導電体31に対応しており、チップ配置領域32内において、半田23を介して、前述の半導体チップ6の第1電極層21に接続される。
以上の方法によれば、支持部材70上に、半導体チップ6の第1電極層21に半田23を介して接続される接続部71と、再配線63の元となる配線部72とを含む導電体パターン73が予め形成されている。ステップS10の転写(支持部材70の除去)工程では、この接続部71と配線部72とが一体となって、封止構造46に転写される。転写された配線部72は、封止構造46から露出する再配線63となる。このような方法によっても、封止構造46上に再配線63を形成できるので、外部端子67の配置に関する設計の自由度を向上できる。
たとえば、前述の各実施形態では、1つの半導体チップ6を封止樹脂3内に封止した半導体装置1,51,61が形成された例について説明したが、図31に示すように、複数(2つ以上)の半導体チップ6を封止樹脂3内に封止した半導体装置81が形成されてもよい。図31では、半導体装置81を、前述の第2実施形態に係る半導体装置51の変形例を示しているが、むろん、第1実施形態に係る半導体装置1、および第3実施形態に係る半導体装置61にも同様の構成を採用できる。
3 封止樹脂
5 外部端子
6 半導体チップ
7 半導体チップの素子表面(主面)
8 半導体チップの裏面(主面)
9 半導体チップの側面
11 絶縁膜
20 電極
21 第1電極層
22 第2電極層
23 半田
30 支持部材
31 導電体
40 半導体ウエハ
41 半導体ウエハの表面
42 半導体ウエハの裏面
46 封止構造
50 封止構造体
51 半導体装置
52 外部端子
54 再配線
55 裏面側絶縁膜
58 切断線
60 封止構造体
61 半導体装置
63 再配線
66 裏面側絶縁膜
67 外部端子
70 支持部材
71 接続部
72 配線部
73 導電体パターン
81 半導体装置
83 半導体装置
84 半導体装置
Claims (19)
- 電極層が表面上に形成された半導体チップを用意する工程と、
導電体が表面上に形成された支持部材を用意する工程と、
前記半導体チップ上に形成された前記電極層と、前記支持部材上に形成された前記導電体とを、半田により接合することにより、前記半導体チップを前記支持部材に固定するチップ固定工程と、
前記半導体チップが前記支持部材に固定された状態で、前記半導体チップを樹脂により被覆することにより、前記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、
前記封止構造から前記支持部材を除去することにより、前記支持部材に形成された前記導電体を前記封止構造に転写する転写工程とを含む、半導体装置の製造方法。 - 前記チップ固定工程は、複数の前記半導体チップを前記支持部材に固定する工程を含み、
前記封止構造形成工程は、複数の前記半導体チップを前記樹脂により一括して被覆する工程を含み、
前記転写工程後、複数の前記半導体チップ間に設定された切断線に沿って前記封止構造を切断することにより、前記封止構造を、前記樹脂により封止された前記半導体チップを含む複数の封止構造体に個片化する工程をさらに含む、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記転写工程は、前記半導体チップ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側面に取り囲まれた領域内に、前記導電体を外部端子として形成する工程を兼ねている、請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記転写工程の後に、前記導電体に接合し、前記封止構造上で引き回される再配線を形成する再配線形成工程をさらに含む、請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記再配線形成工程は、前記半導体チップ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側面を横切り、当該半導体チップ外の領域に引き出されるように前記再配線を形成する工程を含み、
前記再配線形成工程の後、前記再配線に電気的に接続され、前記平面視において、少なくとも一部が前記半導体チップの外側の領域に位置する外部端子を形成する工程をさらに含む、請求項4に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記支持部材を用意する工程は、前記半導体チップ上に形成された前記電極層が前記半田により接合される接続部と、前記接続部に接合され、当該接続部から引き回された配線部とを含む前記導電体を、前記支持部材上に形成する工程とを含み、
前記転写工程は、前記導電体の前記配線部を再配線として前記封止構造に転写する再配線転写工程である、請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記再配線転写工程において、前記配線部は、前記半導体チップ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側面を横切り、当該半導体チップ外の領域に引き出されるように転写され、
前記再配線転写工程の後、前記再配線に電気的に接続され、前記平面視において、少なくとも一部が前記半導体チップの外側の領域に位置する外部端子を形成する工程をさらに含む、請求項6に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記支持部材は、前記導電体を形成でき、かつ前記封止構造から剥離可能な板状部材であり、
前記封止構造から前記支持部材を除去する工程は、前記板状部材を前記封止構造から剥離する工程である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記板状部材は、ステンレスまたは銅を含む金属板である、請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記支持部材は、前記導電体を形成でき、かつエッチング可能な板状部材であり、
前記封止構造から前記支持部材を除去する工程は、エッチングによって前記板状部材を除去する工程である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記板状部材は、半導体板である、請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
- 半導体チップと、
前記半導体チップの表面上に形成された電極と、
前記電極の一部を露出させるように、前記半導体チップの表面、裏面および側面のそれぞれを被覆する樹脂とを含み、
前記電極は、第1電極層と、前記第1電極層上に形成された第2電極層と、前記第1電極層と前記第2電極層との間に介在する半田とを含む積層構造を有している、半導体装置。 - 前記電極は、前記半導体チップ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側面に取り囲まれた領域内に位置する外部端子である、請求項12に記載の半導体装置。
- 前記電極に電気的に接続され、前記樹脂上に形成された再配線をさらに含む、請求項12に記載の半導体装置。
- 前記電極に電気的に接続され、前記樹脂に被覆された再配線をさらに含む、請求項12に記載の半導体装置。
- 前記再配線は、前記半導体チップ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側面を横切り、前記半導体チップの外側の領域に至るように形成されており、
前記再配線に電気的に接続され、前記平面視において、少なくとも一部が前記半導体チップの外側の領域に位置する外部端子をさらに含む、請求項14または15に記載の半導体装置。 - 前記再配線は、銅配線を含む、請求項14〜16のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記第1電極層は、銅膜、金膜またはニッケル膜を含む、請求項12〜17のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記第2電極層は、銅膜、金膜またはニッケル膜を含む、請求項12〜18のいずれか一項に記載の半導体装置。
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