JP2018056285A - Electronic device, manufacturing method for the same, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子装置、電子装置の製造方法及び電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device, an electronic device manufacturing method, and an electronic apparatus.
IC(Integrated Circuit)等の半導体素子を樹脂層内に埋設し、その樹脂層上に再配線層を設ける電子装置が知られている。
このような電子装置の形成に関し、例えば、支持体上に半導体素子をその端子を支持体側に向けて配置し、その半導体素子を樹脂層で封止し、支持体の分離後、樹脂層上に半導体素子の端子と接続される再配線層を形成する技術が知られている。また、半導体素子を覆う比較的低熱伝導性の樹脂層を研削により薄くし、動作時に発熱する半導体素子からの放熱性を高める技術も知られている。
There is known an electronic device in which a semiconductor element such as an IC (Integrated Circuit) is embedded in a resin layer and a rewiring layer is provided on the resin layer.
Regarding the formation of such an electronic device, for example, a semiconductor element is placed on a support with its terminals facing the support, the semiconductor element is sealed with a resin layer, and after separation of the support, on the resin layer A technique for forming a rewiring layer connected to a terminal of a semiconductor element is known. There is also known a technique in which a resin layer having a relatively low thermal conductivity covering a semiconductor element is thinned by grinding to improve heat dissipation from the semiconductor element that generates heat during operation.
樹脂層内に埋設された半導体素子を含む電子装置において、樹脂層を研削により薄くする場合、半導体素子の端子側の面(端子面)とは反対の面(背面)を樹脂層から露出させるように研削すると、半導体素子からの放熱効果が高くなる。 In an electronic device including a semiconductor element embedded in a resin layer, when the resin layer is thinned by grinding, the surface (back surface) opposite to the terminal side surface (terminal surface) of the semiconductor element is exposed from the resin layer. Grinding to increase the heat dissipation effect from the semiconductor element.
しかし、このように研削によって半導体素子の背面を樹脂層から露出させると、研削時又は研削後の半導体素子の背面に、金属等の不純物が付着することが起こり得る。背面に付着した不純物が半導体素子内に拡散すると、半導体素子及びそれを含む電子装置の性能劣化を招く恐れがある。 However, when the back surface of the semiconductor element is exposed from the resin layer by grinding in this way, impurities such as metals may adhere to the back surface of the semiconductor element during or after grinding. When impurities adhering to the back surface diffuse into the semiconductor element, the performance of the semiconductor element and the electronic device including the semiconductor element may be deteriorated.
一観点によれば、端子が設けられた端子面を有する半導体素子と、前記半導体素子の前記端子面側とは反対の背面上に設けられたバリア層と、前記バリア層上に設けられた金属層と、前記バリア層及び前記金属層が設けられた前記半導体素子が、前記金属層が露出するように埋設された樹脂層とを含む電子装置が提供される。 According to one aspect, a semiconductor element having a terminal surface provided with terminals, a barrier layer provided on a back surface opposite to the terminal surface side of the semiconductor element, and a metal provided on the barrier layer There is provided an electronic device including a layer and a resin layer in which the semiconductor element provided with the barrier layer and the metal layer is embedded so that the metal layer is exposed.
また、一観点によれば、上記のような電子装置の製造方法、及び上記のような電子装置を含む電子機器が提供される。 Moreover, according to one viewpoint, the manufacturing method of the above electronic devices and the electronic device containing the above electronic devices are provided.
放熱性に優れる高性能の電子装置が実現される。また、そのような電子装置が用いられた電子機器が実現される。 A high-performance electronic device with excellent heat dissipation is realized. Moreover, an electronic apparatus using such an electronic device is realized.
はじめに、一形態に係る電子装置について説明する。
図1及び図2は一形態に係る電子装置の形成方法を示す図である。図1(A)〜図1(D)、図2(A)及び図2(B)には、電子装置形成における各工程の要部断面模式図を示している。
First, an electronic device according to one embodiment is described.
1 and 2 illustrate a method for forming an electronic device according to one embodiment. 1A to 1D, FIG. 2A, and FIG. 2B are schematic cross-sectional views of the main part of each process in forming an electronic device.
まず、図1(A)に示すように、支持体110上に粘着層120が形成される。支持体110には、金属基板、ガラス基板、プリント基板、半導体基板、セラミックス基板等が用いられる。粘着層120には、基材上に粘着剤が形成された粘着フィルムのほか、支持体110上に粘着剤をスピンコート法、スプレーコート法、印刷法等で塗布したものが用いられる。粘着層120の粘着剤には、加熱により発泡して粘着力が低下する熱発泡型の粘着剤、紫外線の照射により発泡して粘着力が低下する紫外線発泡型の粘着剤等が用いられる。
First, as illustrated in FIG. 1A, the
次いで、図1(B)に示すように、粘着層120上に半導体素子130(半導体チップ)が、その端子131が設けられている面(端子面)130aを粘着層120側に向け、フェイスダウンで配置される。
Next, as shown in FIG. 1B, the semiconductor element 130 (semiconductor chip) on the
尚、図1(B)には、1つの半導体素子130を例示するが、粘着層120上には、複数の半導体素子130が設けられてもよい。また、粘着層120上には、1つ又は複数の半導体素子130のほか、チップコンデンサ等の各種電子部品が設けられてもよい。以下の図1(C)、図1(D)、図2(A)及び図2(B)、更に後述する図3(A)〜図3(D)では、便宜上、粘着層120上の1つの半導体素子130を例にして説明する。
FIG. 1B illustrates one
粘着層120上の半導体素子130は、図1(C)に示すように、樹脂層140で封止される。これにより、粘着層120上に、半導体素子130が樹脂層140で埋設された基板150が形成される。樹脂層140には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂等が用いられる。樹脂層140には、絶縁性のフィラーが含まれてもよい。樹脂層140は、例えばモールド成型により形成される。樹脂層140は、その樹脂の種類に応じた手法で硬化される。
The
尚、樹脂層140は、この段階では必ずしも完全に硬化されることを要せず、後述のように粘着層120から剥離した基板150をその形状を保持して取り扱うことができる程度に硬化されればよい。
It should be noted that the
次いで、図1(D)に示すように、基板150が、粘着層120から剥離され、粘着層120及び支持体110から分離される。基板150の粘着層120からの剥離は、加熱や紫外線照射等によって粘着層120の粘着力を低下させることで行われる。分離された基板150の樹脂層140は、その樹脂の種類に応じた手法で硬化(完全硬化)される。基板150の、粘着層120から剥離された面150aには、半導体素子130の端子面130aが露出する。
Next, as illustrated in FIG. 1D, the
次いで、図2(A)に示すように、基板150の、半導体素子130の端子面130aが露出する面150a上に、再配線層160が形成される。再配線層160は、絶縁部162と、絶縁部162内に設けられ半導体素子130の端子131に接続された配線及びビア等の導体部163とを含む。例えばこの図2(A)に示すように、再配線層160により、半導体素子130の端子131が、半導体素子130(その端子面130a)のエリア外に位置する端子161へと再配置(Fan-out)される。
Next, as shown in FIG. 2A, a
以上のような工程により、図2(A)に示すような電子装置100Aが得られる。
尚、上記の基板150、及びそれに再配線層160を設けたものは、例えば図1(C)、図1(D)及び図2(A)に示したような構造部を複数含むウェハとして形成され得る。その場合は、再配線層160の形成まで行われたウェハが、当該構造部の周囲の位置でダイシングにより切断されることで、個々の構造部に個片化される。それにより、図2(A)に示すような電子装置100Aが得られる。
Through the steps as described above, an
The
この図2(A)に示す電子装置100Aは、その動作に伴って発熱する半導体素子130が樹脂層140で覆われた構造を有する。そのため、半導体素子130からの放熱性が低下し、半導体素子130の過熱、それによる損傷や性能劣化を招く恐れがある。
The
半導体素子130の放熱性を高めるため、例えば基板150の樹脂層140がバックグラインドにより研削されて薄型化される。それにより、図2(B)に示すような電子装置100Bが得られる。例えば、研削によって半導体素子130の背面130bを樹脂層140(基板150の面150b)から露出させると、高い放熱効果が得られる。その一方、背面130bが樹脂層140から露出するため、研削時又は研削後に、半導体素子130がその外部からの不純物の影響を受け易くなる。この点について、次の図3を例にして説明する。
In order to improve the heat dissipation of the
図3は別形態に係る電子装置の形成方法を示す図である。図3(A)〜図3(D)には、電子装置形成における各工程の要部断面模式図を示している。
この例では、図3(A)に示すように、支持体110上の粘着層120の上に、半導体素子130が配置されると共に、その外側に、銅(Cu)等が用いられた金属部材170が配置される。金属部材170は、半導体素子130を包囲する金属枠、又は半導体素子130の周囲に設けられた複数の金属柱である。金属枠及び金属柱は、例えば、モールド成型時の樹脂層140の流動を調整し、樹脂層140の流動による半導体素子130の位置ずれを抑える目的で、設けられる。また、金属枠及び金属柱は、例えば、熱伝導経路又は電気伝導経路の一部として使用する目的で、設けられる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for forming an electronic device according to another embodiment. FIGS. 3A to 3D are schematic cross-sectional views of the main part of each process in forming an electronic device.
In this example, as shown in FIG. 3A, a metal member in which a
次いで、図3(B)に示すように、粘着層120上の半導体素子130及び金属部材170が、樹脂層140で封止される。これにより、樹脂層140内に半導体素子130及び金属部材170が埋設された基板150が形成される。その後、図3(C)に示すように、基板150が、粘着層120及び支持体110から分離される。
Next, as illustrated in FIG. 3B, the
そして、図3(D)に示すように、分離された基板150の、半導体素子130の端子面130aが露出する面150a上に、端子131に接続された導体部163を含む再配線層160が形成される。基板150は更に、再配線層160側と反対の側から研削され、半導体素子130の背面130bが樹脂層140(基板150の面150b)から露出される。この例では、樹脂層140と共に、半導体素子130も研削されて薄型化される。樹脂層140及び半導体素子130の研削に伴い、金属部材170も研削される。
3D, the
以上のような工程により、図3(D)に示すような電子装置100Cが得られる。
尚、上記の基板150は、例えば図3(B)及び図3(C)に示す構造部を複数含むウェハとして形成されてもよく、基板150に再配線層160を形成しその基板150を研削したものは、例えば図3(D)に示す構造部を複数含むウェハとして形成されてもよい。この場合は、再配線層160の形成及び基板150の研削まで行われたウェハが、当該構造部の周囲の位置でダイシングにより切断され、個々の構造部に個片化される。それにより、図3(D)に示すような電子装置100Cが得られる。
Through the steps as described above, an
The
上記のように、樹脂層140及び半導体素子130と共に、金属部材170も研削すると、研削によって樹脂層140から露出する半導体素子130の背面130bには、共に研削された金属部材170の残渣、例えば銅等の金属の研削屑が付着し得る。このように半導体素子130の背面130bに付着した残渣の成分は、以後に行われる工程や電子装置100Cの動作時に付与される熱によって、半導体素子130内に拡散する恐れがある。例えば金属部材170に用いられる銅のような金属は、比較的半導体材料(半導体素子130の半導体基板)内に拡散し易い。残渣の成分が半導体素子130内に拡散すると、そのアクティブ層(トランジスタ等の回路素子が形成された層)に悪影響を及ぼし、半導体素子130の性能劣化を引き起こす可能性がある。
As described above, when the
ここでは樹脂層140から露出する半導体素子130の背面130bに研削時の残渣が付着し、その残渣の成分が熱拡散することによって生じる影響について述べた。このほか、樹脂層140から露出する半導体素子130の背面130bには、そのような研削時の残渣に限らず、外部から様々な不純物が付着する可能性がある。そのような場合も上記同様、その不純物の半導体素子130内への拡散、それによる半導体素子130の性能劣化が起こり得る。
Here, the influence caused by residue from grinding adhered to the
研削時の残渣をはじめとする各種不純物の付着を抑えるために、半導体素子130の背面130bを露出させずに樹脂層140で覆えば、前述の通り、半導体素子130からの放熱性が低下し、過熱による損傷や性能劣化を招く恐れがある。
If the
以上のような点に鑑み、ここでは以下に実施の形態として示すような技術を採用し、放熱性が高く、熱や不純物に起因した性能劣化を抑えることのできる電子装置を実現する。
まず、第1の実施の形態について説明する。
In view of the above points, here, a technique as described below as an embodiment is employed to realize an electronic device that has high heat dissipation and can suppress performance deterioration due to heat and impurities.
First, the first embodiment will be described.
図4は第1の実施の形態に係る電子装置の第1の構成例を示す図である。図4には、電子装置の第1の構成例の要部断面模式図を示している。また、図5は電子装置に用いられる半導体素子の一例の説明図である。図5には、半導体素子の一例の要部断面模式図を示している。 FIG. 4 is a diagram illustrating a first configuration example of the electronic device according to the first embodiment. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a relevant part of a first configuration example of the electronic device. FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of a semiconductor element used in an electronic device. FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of an essential part of an example of a semiconductor element.
図4に示す電子装置1Aは、半導体素子10(半導体チップ)、バリア層20、金属層30、樹脂層40及び再配線層50を含む。
ここで、半導体素子10は、例えば図5に示すように、シリコン(Si)、シリコンゲルマニウム(SiGe)、ガリウムヒ素(GaAs)、インジウムリン(InP)、窒化ガリウム(GaN)等の半導体基板12と、半導体基板12上に形成された配線層13とを含む。半導体基板12には、トランジスタ、抵抗、容量等の回路素子が形成される。図5には一例としてトランジスタ14を示している。半導体基板12の、トランジスタ14等の回路素子が形成される領域をアクティブ層と称する。配線層13には、絶縁部15内に設けられ、トランジスタ14等の回路素子に接続される、配線及びビア等の導体部16が含まれる。配線層13の最外層の導体部16に、半導体素子10の端子11が設けられる。
4A includes a semiconductor element 10 (semiconductor chip), a
Here, the
図4に示すように、半導体素子10の、端子11が設けられた面(端子面)10a側とは反対の面(背面)10b上、即ち図5に示した半導体基板12上に、バリア層20が設けられる。
As shown in FIG. 4, the barrier layer is formed on the surface (back surface) 10 b opposite to the surface (terminal surface) 10 a side of the
バリア層20には、その成分が半導体素子10内に拡散しないか、又は拡散し難い材料、例えばその上に設けられる金属層30の成分よりも拡散し難い材料が用いられる。バリア層20には、このような材料で、且つ、その上に設けられる金属層30の成分を半導体素子10内に拡散させないか、又は金属層30の成分が半導体素子10内に拡散するのを抑える材料が用いられる。バリア層20には、チタン(Ti)、タングステン(W)及びタンタル(Ta)のうちの少なくとも1種を成分に含む材料が用いられる。例えばバリア層20には、チタン、タングステン若しくはタンタルの単種の金属、又はその窒化物、又は単種の金属若しくはその窒化物の積層体、又はチタン、タングステン及びタンタルのうちの2種以上を含む合金若しくはその積層体等が用いられる。バリア層20には、その材料に要求される上記条件を満たすものであれば、導体材料に限らず、絶縁材料が用いられてもよい。
For the
バリア層20は、例えば図4に示すように、半導体素子10の背面10bの全体を覆うように設けられる。バリア層20の厚さは、0.1μm〜2μm、好ましくは0.1μm〜0.8μmとされる。バリア層20を薄くすると、半導体素子10で発生した熱の、金属層30への熱伝導効率が高められる。
For example, as shown in FIG. 4, the
バリア層20上には、図4に示すように、金属層30が設けられる。金属層30には、高い熱伝導性を示す材料、例えばバリア層20に比べて高い熱伝導性を示す材料が用いられる。金属層30には、銅、ニッケル(Ni)及びコバルト(Co)のうちの少なくとも1種を成分に含む材料が用いられる。例えば金属層30には、銅、ニッケル若しくはコバルトの単種の金属、又はその積層体、又は銅、ニッケル及びコバルトのうちの2種以上を含む合金若しくはその積層体等が用いられる。
A
金属層30は、例えば図4に示すように、半導体素子10の背面10bを覆うバリア層20の縁よりも内側に設けられる。金属層30の厚さは、10μm〜200μmとされる。バリア層20の厚さは、金属層30よりも薄くなるように設定される。
For example, as shown in FIG. 4, the
バリア層20及び金属層30が設けられた半導体素子10は、図4に示すように、樹脂層40内に埋設される。樹脂層40の一方の面40aには、半導体素子10の端子面10aが露出し、樹脂層40の他方の面40bには、金属層30が露出する。樹脂層40には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂等が用いられる。樹脂層40には、酸化シリコン(SiO)、酸化アルミニウム(AlO)、窒化アルミニウム(AlN)等のフィラーが含まれてもよい。
The
樹脂層40の、半導体素子10の端子面10aが露出する面40a上には、再配線層50が設けられる。再配線層50は、絶縁部52と、絶縁部52内に設けられた配線及びビア等の導体部53と含む。絶縁部52には、エポキシ、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール等の樹脂材料が用いられる。導体部53には、銅、アルミニウム(Al)等の導体材料が用いられる。導体部53は、半導体素子10の端子11に接続される。再配線層50の最外層の導体部53に、電子装置1Aの端子51が設けられる。
A
上記のような構成を有する電子装置1Aでは、動作時に半導体素子10で発生した熱が、半導体素子10の背面10bの比較的薄いバリア層20を通じて、バリア層20上の、樹脂層40から露出する比較的高い熱伝導性を示す金属層30に伝達される。これにより、半導体素子10の背面10bが樹脂層40で覆われたものに比べて、半導体素子10からの放熱が効率的に行われ、過熱に起因した半導体素子10の損傷や性能劣化が抑えられる。
In the
この電子装置1Aでは、バリア層20の材料が適切に選択されて、バリア層20の成分の半導体素子10内への拡散が抑えられる。このようなバリア層20が、半導体素子10と金属層30との間に介在され、金属層30の成分の半導体素子10内への拡散が抑えられる。更に、このバリア層20により、半導体素子10(その背面10b)への外部からの不純物の侵入が抑えられ、外部からの不純物に起因した半導体素子10の性能劣化が抑えられる。
In the
これにより、半導体素子10からの放熱性が高く、熱や不純物に起因した半導体素子10の性能劣化が抑えられる電子装置1Aが実現される。
また、図6は第1の実施の形態に係る電子装置の第2の構成例を示す図である。図6には、電子装置の第2の構成例の要部断面模式図を示している。
As a result, the
FIG. 6 is a diagram illustrating a second configuration example of the electronic device according to the first embodiment. FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of a relevant part of a second configuration example of the electronic device.
図6に示す電子装置1Bは、樹脂層40内に、薄型の半導体素子10が埋設されている点で、上記電子装置1A(図4)と相違する。電子装置1Bのその他の構成は、上記電子装置1Aと同じである。薄型の半導体素子10が用いられることで、樹脂層40の薄型化、電子装置1Bの薄型化が図られる。
An
半導体素子10の背面10b上のバリア層20及びその上の金属層30により、半導体素子10からの放熱性が高く、熱や不純物に起因した半導体素子10の性能劣化が抑えられる、薄型の電子装置1Bが実現される。
A thin electronic device that has high heat dissipation from the
また、図7は第1の実施の形態に係る電子装置の第3の構成例を示す図である。図7には、電子装置の第3の構成例の要部断面模式図を示している。
図7に示す電子装置1Cは、樹脂層40内に、バリア層20及び金属層30が設けられた半導体素子10と共に、その外側に位置する金属部材60が埋設されている点で、上記電子装置1B(図6)と相違する。電子装置1Cのその他の構成は、上記電子装置1Bと同じである。
FIG. 7 is a diagram illustrating a third configuration example of the electronic device according to the first embodiment. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a relevant part of a third configuration example of the electronic device.
The
金属部材60は、半導体素子10を包囲する金属枠、又は半導体素子10の周囲に設けられた複数の金属柱である。このような金属部材60を設けると、後述のように電子装置1Cを形成する際の樹脂層40の流動が調整され、樹脂層40の流動による半導体素子10の位置ずれが抑えられる。また、金属部材60は、熱伝導経路又は電気伝導経路の一部として使用されてもよい。
The
半導体素子10の背面10b上のバリア層20及びその上の金属層30により、半導体素子10からの放熱性が高く、熱や不純物に起因した半導体素子10の性能劣化が抑えられる、薄型の電子装置1Cが実現される。
A thin electronic device that has high heat dissipation from the
続いて、第1の実施の形態に係る電子装置の形成方法を、上記電子装置1C(図7)を例に、説明する。
図8〜図16は第1の実施の形態に係る電子装置の形成方法の説明図である。
Next, a method for forming an electronic device according to the first embodiment will be described using the
8 to 16 are explanatory views of the method for forming the electronic device according to the first embodiment.
図8は半導体素子が形成されたウェハの一例を示す図である。図8(A)には、形成された半導体素子の端子面側から見たウェハの斜視模式図を示し、図8(B)には、形成された半導体素子の背面側から見たウェハの斜視模式図を示し、図8(C)には、ウェハの要部断面模式図を示している。 FIG. 8 is a view showing an example of a wafer on which semiconductor elements are formed. FIG. 8A is a schematic perspective view of the wafer as viewed from the terminal surface side of the formed semiconductor element, and FIG. 8B is a perspective view of the wafer as viewed from the back side of the formed semiconductor element. A schematic diagram is shown, and FIG. 8C shows a schematic cross-sectional view of the main part of the wafer.
図8(A)〜図8(C)に示すような、縦横に整列して半導体素子10群が形成されたウェハ70が準備される。ウェハ70の表面70aには、半導体素子10群の、端子11が設けられた端子面10aが含まれ、ウェハ70の裏面70bには、半導体素子10群の、端子面10aとは反対の背面10bが含まれる。隣接する半導体素子10間には、ダイシング時の切断位置となるスクライブライン71(図8(C)では点線枠で図示)が設けられる。
As shown in FIG. 8A to FIG. 8C, a
図9はウェハ研削工程の一例を示す図である。図9(A)には、形成された半導体素子の背面側から見たウェハの斜視模式図を示し、図9(B)には、ウェハの要部断面模式図を示している。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a wafer grinding process. FIG. 9A is a schematic perspective view of the wafer as viewed from the back side of the formed semiconductor element, and FIG. 9B is a schematic cross-sectional view of the main part of the wafer.
半導体素子10群が形成されたウェハ70は、図9(A)及び図9(B)に示すように、裏面70b側、即ち半導体素子10群の背面10b側(半導体基板12(図5))が、バックグラインドにより研削される。これにより、ウェハ70に形成された半導体素子10群が薄型化される。例えば、厚さが50μm〜500μmとなるように、ウェハ70が裏面70b側から研削される。
As shown in FIGS. 9A and 9B, the
図10はバリア層形成工程の一例を示す図である。図10(A)には、形成されたバリア層側から見たウェハの斜視模式図を示し、図10(B)には、バリア層が形成されたウェハの要部断面模式図を示している。 FIG. 10 shows an example of the barrier layer forming step. FIG. 10A shows a schematic perspective view of the wafer as viewed from the formed barrier layer side, and FIG. 10B shows a schematic cross-sectional view of the main part of the wafer on which the barrier layer is formed. .
研削されたウェハ70の裏面70b上に、図10(A)及び図10(B)に示すように、バリア層20が形成される。バリア層20は、ウェハ70の裏面70b上の全体に形成される。バリア層20には、チタン、タングステン、タンタル等の材料が用いられる。このような材料を用いたバリア層20の形成には、スパッタ法が用いられる。例えば、スパッタ法により、厚さ0.1μm〜0.8μmのバリア層20が形成される。
As shown in FIGS. 10A and 10B, the
図11はシード層形成工程の一例を示す図である。図11(A)には、形成されたシード層側から見たウェハの斜視模式図を示し、図11(B)には、シード層が形成されたウェハの要部断面模式図を示している。 FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the seed layer forming step. FIG. 11A shows a schematic perspective view of the wafer as viewed from the formed seed layer side, and FIG. 11B shows a schematic cross-sectional view of the main part of the wafer on which the seed layer is formed. .
形成されたバリア層20上に、図11(A)及び図11(B)に示すように、シード層31が形成される。シード層31は、バリア層20上の全体に形成される。シード層31には、銅等の材料が用いられる。例えば、スパッタ法により、厚さ0.1μm〜0.8μmのシード層31が形成される。
A
図12は金属堆積工程の一例を示す図である。図12(A)には、堆積された金属側から見たウェハの斜視模式図を示し、図12(B)には、金属が堆積されたウェハの要部断面模式図を示している。 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a metal deposition process. FIG. 12A is a schematic perspective view of a wafer as viewed from the deposited metal side, and FIG. 12B is a schematic cross-sectional view of the main part of the wafer on which metal is deposited.
形成されたシード層31上に、まず、図12(A)及び図12(B)に示すように、レジスト80が形成される。このレジスト80は、ウェハ70の各半導体素子10に対応する領域に開口部81を有する。レジスト80は、スクライブライン71に対応する領域を覆う。この例では、スクライブライン71に対応する領域を覆うレジスト80が、図12(B)に示すように、スクライブライン71の幅よりも大きな幅で形成される。
On the formed
レジスト80の形成後、図12(A)及び図12(B)に示すように、そのレジスト80の開口部81に、金属32が堆積される。金属32の堆積は、レジスト80をマスクとし、先に形成したシード層31を給電層とし、電解めっきにより、レジスト80の開口部81に露出するシード層31上に金属32を堆積することで、行われる。例えば、金属32として、厚さ10μm〜200μmの銅が、レジスト80の開口部81のシード層31上に堆積される。
After the formation of the resist 80, the
尚、ここでは図示を省略するが、電解めっきによる金属32の堆積前に、半導体素子10の端子面10aが含まれるウェハ70の表面70a側を、レジスト等で保護しておくことが、端子面10aの汚染や損傷を抑える点で好ましい。
Although illustration is omitted here, the
図13は金属層形成工程の一例を示す図である。図13(A)には、形成された金属層側から見たウェハの斜視模式図を示し、図13(B)には、金属層が形成されたウェハの要部断面模式図を示している。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a metal layer forming process. FIG. 13A shows a schematic perspective view of the wafer as viewed from the formed metal layer side, and FIG. 13B shows a schematic cross-sectional view of the main part of the wafer on which the metal layer is formed. .
金属32の形成後、図13(A)及び図13(B)に示すように、レジスト80が除去され、レジスト80の除去後に露出するシード層31が除去される。シード層31は、ドライエッチング又はウェットエッチングにより除去される。
After the formation of the
レジスト80の除去後に露出するシード層31が除去されることで、スクライブライン71で囲まれた各半導体素子10に対応する領域群のシード層31が互いに分離される。これにより、各半導体素子10に対応する領域に、シード層31とその上に堆積された金属32とを含む金属層30が形成される。この例では、予めスクライブライン71の幅よりも大きな幅でレジスト80が形成されるため(図12)、レジスト80及びシード層31の除去によって形成される金属層30は、スクライブライン71よりも内側に位置するようになる。
By removing the
この図13の工程により、ウェハ70の各半導体素子10の背面10b上にバリア層20が形成され、そのバリア層20上に金属層30が形成された構造が得られる。この構造では、各半導体素子10の背面10bと、金属層30との直接の接触が回避される。
13, the structure in which the
尚、ここでは図示を省略するが、レジスト80が除去され、それによって露出するシード層31が除去された後、更にその下のバリア層20がエッチングにより除去されてもよい。このような方法でも、各半導体素子10の背面10bと、金属層30との直接の接触は回避される。
Although not shown here, after the resist 80 is removed and the exposed
図14は個片化工程の一例を示す図である。図14(A)には、個片化された半導体素子群の斜視模式図を示し、図14(B)には、個片化された半導体素子群の要部断面模式図を示している。 FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the singulation process. FIG. 14A is a schematic perspective view of a semiconductor element group separated into pieces, and FIG. 14B is a schematic cross-sectional view of a main part of the semiconductor element group divided into pieces.
金属層30の形成まで行われたウェハ70は、ダイサー(ダイシングソー)を用いたダイシングにより、スクライブライン71の位置で切断される。これにより、図14(A)及び図14(B)に示すような、個片化された半導体素子10群が得られる。
The
各半導体素子10は、背面10b上にバリア層20が形成され、そのバリア層20上に金属層30が形成された構造を有する。この例では、前述のように、半導体素子10の背面10b(及びバリア層20)の縁よりも内側に、金属層30が位置する。予めスクライブライン71の幅よりも大きな幅でレジスト80が形成され(図12)、レジスト80及びシード層31の除去によってスクライブライン71よりも内側に金属層30が形成される(図13)ためである。
Each
このような位置に金属層30が形成されていると、図14の個片化工程において、ダイサーはバリア層20及び半導体素子10を切断するが、金属層30には接触せず、金属層30を切断しない。そのため、ダイサーによる切断時に、金属層30の切断屑の発生を抑えることができる。それにより、金属層30の切断屑が、個片化された半導体素子10の側面(個片化により露出した半導体基板12(図5))に付着するのを抑え、付着した切断屑がアクティブ層に悪影響を及ぼすのを抑えることができる。
When the
以上、図8〜図14について説明したような方法により、端子面10aと反対の背面10b上にバリア層20が形成され、そのバリア層20上に金属層30が形成された、個々の半導体素子10が得られる。このようにして得られた半導体素子10が用いられ、電子装置1C(図7)の形成が行われる。
As described above, each semiconductor element in which the
図15は電子装置の形成方法の一例を示す図である。図15(A)〜図15(D)には、電子装置形成における各工程の要部断面模式図を示している。また、図16は金属部材の説明図である。図16(A)には、金属枠の一例を説明する要部平面模式図を示し、図16(B)には、金属柱の一例を説明する要部平面模式図を示している。 FIG. 15 illustrates an example of a method for forming an electronic device. FIG. 15A to FIG. 15D are schematic cross-sectional views of the main part of each process in forming an electronic device. FIG. 16 is an explanatory view of a metal member. FIG. 16A shows a schematic plan view of a relevant part for explaining an example of a metal frame, and FIG. 16B shows a schematic plan view of a relevant part for explaining an example of a metal column.
まず、図15(A)に示すように、支持体110上に形成された粘着層120の上に、上記のようにしてバリア層20及び金属層30が形成された半導体素子10が、その端子面10aを粘着層120側に向け、フェイスダウンで配置される。粘着層120上には更に、バリア層20及び金属層30が形成された半導体素子10の外側に、銅、ニッケル、コバルト等が用いられた金属部材60が配置される。
First, as shown in FIG. 15A, the
金属部材60は、例えば図16(A)に示すような、バリア層20及び金属層30が形成された半導体素子10を包囲する金属枠61である。或いは金属部材60は、例えば図16(B)に示すような、バリア層20及び金属層30が形成された半導体素子10の周囲に設けられた複数の金属柱62である。金属枠61及び金属柱62は、例えば、後述するモールド成型時の樹脂層40の流動を調整し、樹脂層40の流動による半導体素子10の位置ずれを抑える目的で、設けられる。また、金属枠61及び金属柱62は、例えば、熱伝導経路又は電気伝導経路の一部として使用する目的で、設けられる。
The
金属部材60としては、例えば、その粘着層120からの高さが、粘着層120上の半導体素子10よりも高く、半導体素子10上にバリア層20を介して形成された金属層30の高さに達するようなものが配置される。
As the
尚、図15(A)には、バリア層20及び金属層30が形成された1つの半導体素子10を例示するが、粘着層120上には、そのような半導体素子10が複数設けられてもよい。この場合は、バリア層20及び金属層30が形成された1つ又は複数の半導体素子10が囲まれるように、金属部材60が配置される。また、金属部材60で囲まれた個々の領域内には、バリア層20及び金属層30が形成された1つ又は複数の半導体素子10のほか、チップコンデンサ等の各種電子部品が設けられてもよい。ここでは便宜上、金属部材60で囲まれた領域に、バリア層20及び金属層30が形成された1つの半導体素子10が設けられる場合を例にして説明する。
FIG. 15A illustrates one
粘着層120上に、バリア層20及び金属層30が形成された半導体素子10、及び金属部材60が配置された後、図15(B)に示すように、それらが樹脂層40で封止される。
After the
樹脂層40には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂等が用いられる。樹脂層40には、酸化シリコン等のフィラーが含まれてもよい。樹脂層40は、モールド成型により形成される。例えば金属部材60により、このモールド成型時の樹脂層40の流動が調整され、バリア層20及び金属層30が形成された半導体素子10の位置ずれが抑えられる。
For the
また、前述のように金属層30を半導体素子10の背面10b及びバリア層20の縁よりも内側に形成すると、それによって段差ができるため、アンカー効果により、バリア層20及び金属層30が形成された半導体素子10と、樹脂層40との密着性が高まる。
Further, as described above, when the
形成された樹脂層40は、その樹脂の種類に応じた手法で硬化される。これにより、粘着層120上に、バリア層20及び金属層30が形成された半導体素子10、及び金属部材60が、樹脂層40で封止された、基板2が形成される。
The formed
尚、樹脂層40は、この段階では必ずしも完全に硬化されていることを要せず、後述のように粘着層120から剥離した基板2をその形状を保持して取り扱うことができる程度に硬化されていれば足りる。また、この段階での樹脂層40の硬化条件は、樹脂層40及び粘着層120の材料に基づき、粘着層120の粘着力が保持されるような条件に設定される。或いはまた、樹脂層40の材料及び硬化条件に基づき、粘着層120の材料が設定される。
The
形成された基板2は、図15(C)に示すように、粘着層120から剥離され、粘着層120及び支持体110から分離される。基板2の粘着層120からの剥離は、加熱や紫外線照射等の処理によって粘着層120の粘着力を低下させることで行われる。粘着層120及び支持体110から分離された基板2の樹脂層40は、その樹脂の種類に応じた手法で硬化(完全硬化)される。
The formed
次いで、図15(D)に示すように、基板2の、粘着層120から剥離された面、即ち半導体素子10の端子面10aが露出する面40a上に、再配線層50が形成される。再配線層50は、絶縁部52と、絶縁部52内に設けられ半導体素子10の端子11に接続された配線及びビア等の導体部53とを含む。絶縁部52には、エポキシ、ポリイミド等の樹脂材料が用いられる。導体部53には、銅、アルミニウム等の導体材料が用いられる。例えばこの図15(D)に示すように、再配線層50により、半導体素子10の端子11が、半導体素子10のエリア外に位置する端子51へと再配置される。
Next, as shown in FIG. 15D, the
例えば、絶縁部52の材料に感光性樹脂を用い、感光性樹脂の成膜、その露光及び現像によるパターニング、導体部53の導体材料の成膜、並びにそのエッチングによるパターニングを、所定の回数繰り返すことで、所定の層数の再配線層50が形成される。最外層の導体部53が端子51として形成され、端子51の表面には、ニッケルと金の積層膜のような表面処理膜が形成されてもよい。
For example, a photosensitive resin is used as the material of the insulating
再配線層50が形成された基板2は更に、図15(D)に示すように、再配線層50側とは反対の側から、バックグラインドにより研削される。その際、基板2は、樹脂層40と共に、金属層30及び金属部材60が研削される。研削により、樹脂層40の面40b(半導体素子10の端子面10aが露出する面40a側と反対の面)に、金属層30及び金属部材60が露出する。
The
研削時には、金属層30及び金属部材60の研削に伴い、それらの研削屑が発生し得るが、その研削屑が半導体素子10の背面10bに付着することはない。そのため、研削屑が半導体素子10の背面10bに付着することで生じる不具合、例えば背面10bに付着した研削屑の成分が熱拡散して半導体素子10のアクティブ層に悪影響を及ぼし、その性能劣化を引き起こすといった不具合を回避することができる。
At the time of grinding, with the grinding of the
また、研削によって樹脂層40から金属層30が露出されるため、半導体素子10で発生する熱は、バリア層20を通じて金属層30へと伝達され、金属層30から効率的に放熱される。そのため、半導体素子10の過熱、それに起因した半導体素子10の損傷や性能劣化を抑えることができる。
Further, since the
以上、図8〜図16について説明したような方法により、バリア層20及び金属層30が形成された半導体素子10、並びにその外側に配置された金属部材60が、金属層30及び金属部材60が露出するように樹脂層40に埋設された、電子装置1Cが得られる。
As described above, the
尚、上記の基板2は、例えば図15(B)及び図15(C)に示す構造部を複数含むウェハとして形成されてもよく、基板2に再配線層50を形成しその基板2を研削したものは、例えば図15(D)に示す構造部を複数含むウェハとして形成されてもよい。この場合は、再配線層50の形成及び基板2の研削まで行われたウェハが、当該構造部の周囲の位置でダイシングにより切断され、個々の構造部に個片化される。それにより、図15(D)に示すような電子装置1Cが得られる。
The
上記のような電子装置1Cには、更に放熱部材が設けられてもよい。
図17は第1の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図17には、電子装置の一例の要部断面模式図を示している。
The
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of an electronic device according to the first embodiment. FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of an essential part of an example of an electronic device.
図17には、上記のような電子装置1Cの、金属層30が露出する樹脂層40上に、熱界面材料(Thermal Interface Material;TIM)210を介して、ヒートシンクのような放熱部材200が設けられた電子装置1Caを示している。放熱部材200には、銅やアルミニウム等の熱伝導性の高い材料が用いられる。尚、放熱部材200には、平板状のもののほか、板状や針状のフィンを備えるもの等、各種放熱部材が用いられる。
In FIG. 17, a
樹脂層40から露出する金属層30が、TIM210を介して放熱部材200と接続されることで、半導体素子10で発生する熱は、バリア層20を通じて金属層30へと伝達され、更にTIM210を通じて放熱部材200へと伝達されて、外部に放熱される。半導体素子10で発生する熱を効率的に外部に放熱することができ、半導体素子10の過熱、それに起因した半導体素子10の損傷や性能劣化を抑えることができる。
When the
更に、この図17に示す電子装置1Caでは、金属層30と共に樹脂層40から露出する金属部材60も、TIM210を介して放熱部材200と接続される。これにより、半導体素子10の外側に、樹脂層40を貫通して再配線層50と放熱部材200との間を接続する熱伝導経路が形成される。これにより、金属部材60を用いた、再配線層50と放熱部材200との間の効率的な熱伝導が可能になる。例えば半導体素子10で発生し、再配線層50に伝達された熱を、金属部材60を通じて効率的に放熱部材200に伝達し、放熱することも可能になる。
Further, in the electronic device 1Ca shown in FIG. 17, the
再配線層50には、図17に示すように、金属部材60と接続される導体部53aを設けることができる。また、再配線層50の端子51には、図17に示すように、半田等のバンプ54を搭載することができる。
As shown in FIG. 17, the
尚、ここでは電子装置1C,1Caを例にして説明したが、電子装置1A(図4)及び電子装置1B(図6)も同様に、上記の例に従って形成することができる。この場合、電子装置1Aの形成において、上記図9(A)及び図9(B)に示したようなウェハ70の研削は省略される。電子装置1A,1Bの形成において、上記図15(A)に示したような金属部材60の配置は省略される。電子装置1A,1Bの、金属層30が露出する樹脂層40上に、TIM210を介して放熱部材200が設けられる。
Although the
次に、第2の実施の形態について説明する。
図18は第2の実施の形態に係る電子装置の構成例を示す図である。図18には、電子装置の構成例の要部断面模式図を示している。
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration example of an electronic device according to the second embodiment. FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of an essential part of a configuration example of an electronic device.
図18に示す電子装置1Dは、バリア層20上の複数の箇所に金属層30群が分離されて設けられている点で、上記電子装置1C(図7)と相違する。電子装置1Dのその他の構成は、上記電子装置1Cと同じである。
The
各金属層30は、例えば図18に示すように、半導体素子10及びバリア層20の縁よりも内側に配置される。半導体素子10の背面10bのバリア層20上に設けられた金属層30群が、金属部材60と共に、樹脂層40の面40b(再配線層50が設けられる面40a側とは反対の面)から露出する。
For example, as shown in FIG. 18, each
上記電子装置1Cと同様に、半導体素子10からの放熱性が高く、熱や不純物に起因した半導体素子10の性能劣化が抑えられる、薄型の電子装置1Dが実現される。更に、この電子装置1Dでは、バリア層20上の複数の箇所に、分離されて金属層30群が配置されることで、金属層30の存在によって半導体素子10及びバリア層20に生じる応力が緩和され、応力が半導体素子10の性能に及ぼす影響が抑えられる。
Similar to the
続いて、上記のような構成を有する電子装置1Dの形成方法について説明する。
図19〜図22は第2の実施の形態に係る電子装置の形成方法の説明図である。
電子装置1Dの形成では、上記第1の実施の形態で述べた図8〜図11の工程後、図19〜図22の工程が実施される。
Next, a method for forming the
19 to 22 are explanatory views of a method for forming an electronic device according to the second embodiment.
In forming the
図19は金属堆積工程の一例を示す図である。図19(A)には、堆積された金属側から見たウェハの斜視模式図を示し、図19(B)には、金属が堆積されたウェハの要部断面模式図を示している。 FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a metal deposition process. FIG. 19A shows a schematic perspective view of the wafer as viewed from the deposited metal side, and FIG. 19B shows a schematic cross-sectional view of the main part of the wafer on which the metal is deposited.
上記図11のようにして形成されたシード層31上に、まず、図19(A)及び図19(B)に示すように、レジスト80が形成される。このレジスト80は、ウェハ70の各半導体素子10の、金属層30群(後述の金属32)が形成される複数の箇所、この例では4箇所に対応する領域に、開口部81を有する。レジスト80は、図19(B)に示すように、スクライブライン71に対応する領域を、例えばスクライブライン71(点線枠)の幅よりも大きな幅で覆う。
First, as shown in FIGS. 19A and 19B, a resist 80 is formed on the
レジスト80の形成後、シード層31を給電層とした電解めっきにより、図19(A)及び図19(B)に示すように、レジスト80の開口部81に金属32が堆積される。各半導体素子10に対応する領域内に、金属32が複数の箇所に分離されて堆積されるため、分離されずに堆積される場合に比べて、ウェハ70全体に堆積される金属32の量が削減され、金属32の存在によってウェハ70に生じる応力が緩和される。これにより、ウェハ70の反りが抑えられ、例えば後述のようなダイシングによる個片化や再配線層50の形成を精度良く行うことが可能になる。
After the formation of the resist 80, the
図20は金属層形成工程の一例を示す図である。図20(A)には、形成された金属層側から見たウェハの斜視模式図を示し、図20(B)には、金属層が形成されたウェハの要部断面模式図を示している。 FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a metal layer forming process. FIG. 20A is a schematic perspective view of the wafer as viewed from the formed metal layer side, and FIG. 20B is a schematic cross-sectional view of the main part of the wafer on which the metal layer is formed. .
金属32の形成後、図20(A)及び図20(B)に示すように、レジスト80が除去され、レジスト80の除去後に露出するシード層31がエッチングにより除去される。尚、シード層31の除去後、更にその下のバリア層20の除去が行われてもよい。
20A and 20B, the resist 80 is removed, and the
レジスト80の除去後に露出するシード層31を除去することで、スクライブライン71で囲まれた各半導体素子10に対応する領域群のシード層31が互いに分離される。それと共に、各半導体素子10に対応する領域内の複数の箇所、この例では4箇所の金属32下のシード層31が互いに分離される。これにより、各半導体素子10に対応する領域内の、例えば4箇所にそれぞれ、シード層31とその上に堆積された金属32とを含む金属層30が形成される。この例では、スクライブライン71よりも内側に各金属層30が形成される。
By removing the
この図20の工程により、ウェハ70の各半導体素子10の背面10b上にバリア層20が形成され、そのバリア層20上に金属層30群が形成された構造が得られる。この構造では、各半導体素子10の背面10bと、金属層30群との直接の接触が回避される。
20, the structure in which the
図21は個片化工程の一例を示す図である。図21(A)には、個片化された半導体素子群の斜視模式図を示し、図21(B)には、個片化された半導体素子群の要部断面模式図を示している。 FIG. 21 is a diagram showing an example of the singulation process. FIG. 21A shows a schematic perspective view of an individual semiconductor element group, and FIG. 21B shows a schematic cross-sectional view of a main part of an individual semiconductor element group.
金属層30の形成まで行われたウェハ70は、ダイサーを用いたダイシングにより、スクライブライン71の位置で切断される。これにより、図21(A)及び図21(B)に示すような、個片化された半導体素子10群が得られる。
The
各半導体素子10は、背面10b上にバリア層20が形成され、そのバリア層20上の複数の箇所、この例では4箇所に、金属層30群が形成された構造を有する。スクライブライン71よりも内側に金属層30群が形成されるため(図20)、切断時には、ダイサーが金属層30群に接触せず、その切断屑の発生、発生した切断屑の半導体素子10の側面への付着、付着した切断屑の半導体素子10への影響が抑えられる。
Each
以上、図8〜図11及び図19〜図21について説明したような方法により、端子面10aと反対の背面10b上にバリア層20が形成され、そのバリア層20上の複数の箇所に金属層30群が形成された半導体素子10が得られる。このようにして得られた半導体素子10が用いられ、電子装置1Dの形成が行われる。
As described above, the
図22は電子装置の形成方法の一例を示す図である。図22(A)〜図22(D)には、電子装置形成における各工程の要部断面模式図を示している。
まず、図22(A)に示すように、支持体110上に形成された粘着層120の上に、バリア層20及び金属層30群が形成された半導体素子10が、その端子面10aを粘着層120側に向け、フェイスダウンで配置される。粘着層120上には更に、金属枠又は金属柱のような金属部材60が配置される。
FIG. 22 illustrates an example of a method for forming an electronic device. FIGS. 22A to 22D are schematic cross-sectional views of the main part of each process in forming an electronic device.
First, as shown in FIG. 22A, the
尚、図22(A)には、バリア層20及び金属層30群が形成された1つの半導体素子10を例示するが、粘着層120上には、そのような半導体素子10が複数設けられてもよい。この場合は、バリア層20及び金属層30群が形成された1つ又は複数の半導体素子10が囲まれるように、金属部材60が配置される。また、金属部材60で囲まれた個々の領域内には、チップコンデンサ等の各種電子部品が設けられてもよい。ここでは便宜上、金属部材60で囲まれた領域に、バリア層20及び金属層30が形成された1つの半導体素子10が設けられる場合を例にして説明する。
FIG. 22A illustrates one
粘着層120上に、バリア層20及び金属層30群が形成された半導体素子10、及び金属部材60が配置された後、図22(B)に示すように、それらが樹脂層40で封止される。樹脂層40は、モールド成型により形成される。金属層30群が半導体素子10の縁よりも内側に形成されることで、段差によるアンカー効果により、バリア層20及び金属層30群が形成された半導体素子10と、樹脂層40との密着性が高まる。形成された樹脂層40は、その樹脂の種類に応じた手法で硬化(例えば半硬化)される。これにより、粘着層120上に、バリア層20及び金属層30群が形成された半導体素子10、及び金属部材60が、樹脂層40で封止された、基板2が形成される。
After the
形成された基板2は、図22(C)に示すように、粘着層120から剥離され、粘着層120及び支持体110から分離される。分離された基板2の樹脂層40は、その樹脂の種類に応じた手法で硬化(完全硬化)される。
The formed
次いで、図22(D)に示すように、基板2の、粘着層120から剥離された面、即ち半導体素子10の端子面10aが露出する面40a上に、絶縁部52及び導体部53を含む再配線層50が形成される。再配線層50が形成された基板2は更に、図22(D)に示すように、バックグラインドにより研削される。基板2は、樹脂層40と共に、金属層30群及び金属部材60が研削される。研削により、樹脂層40の面40b(面40a側と反対の面)に、金属層30群及び金属部材60が露出する。
Next, as shown in FIG. 22D, the insulating
金属層30群及び金属部材60の研削に伴って発生し得る研削屑は、半導体素子10の背面10bに付着することがないため、研削屑の付着によって半導体素子10に生じる不具合を回避することができる。また、研削によって樹脂層40から金属層30群が露出されるため、半導体素子10で発生する熱を効率的に放熱し、半導体素子10の過熱、それに起因した半導体素子10の損傷や性能劣化を抑えることができる。
Grinding debris that can be generated with the grinding of the
以上、図8〜図11及び図19〜図22について説明したような方法により、バリア層20及び金属層30群が形成された半導体素子10、並びに金属部材60が、金属層30群及び金属部材60が露出するように樹脂層40に埋設された、電子装置1Dが得られる。
As described above, the
尚、上記の基板2は、例えば図22(B)及び図22(C)に示す構造部を複数含むウェハとして形成されてもよく、基板2に再配線層50を形成しその基板2を研削したものは、例えば図22(D)に示す構造部を複数含むウェハとして形成されてもよい。この場合は、再配線層50の形成及び基板2の研削まで行われたウェハが、当該構造部の周囲の位置でダイシングにより切断され、個々の構造部に個片化される。それにより、図22(D)に示すような電子装置1Dが得られる。
The
上記のような電子装置1Dには、更に放熱部材が設けられてもよい。
図23は第2の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図23には、電子装置の一例の要部断面模式図を示している。
The
FIG. 23 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the second embodiment. FIG. 23 is a schematic cross-sectional view of an essential part of an example of an electronic device.
図23には、上記のような電子装置1Dの、金属層30群が露出する樹脂層40上に、TIM210を介してヒートシンクのような放熱部材200が設けられた電子装置1Daを示している。
FIG. 23 shows an electronic device 1Da in which a
樹脂層40から露出する金属層30群が、TIM210を介して放熱部材200と接続されることで、半導体素子10で発生する熱が効率的に外部に放熱され、半導体素子10の過熱、それに起因した半導体素子10の損傷や性能劣化が抑えられる。更に、樹脂層40から露出する金属部材60も、TIM210を介して放熱部材200と接続されることで、樹脂層40を貫通して再配線層50と放熱部材200との間を接続する熱伝導経路が形成される。これにより、再配線層50と放熱部材200との間の効率的な熱伝導が可能になる。
The group of
再配線層50には、図23に示すように、金属部材60と接続される導体部53aを設けることができる。また、再配線層50の端子51には、図23に示すように、半田等のバンプ54を搭載することができる。
As shown in FIG. 23, the
尚、上記第1の実施の形態で述べた電子装置1A(図4)及び電子装置1B(図6)でも同様に、バリア層20上には、その複数の箇所に金属層30群を分離して設けることができる。また、その場合、金属層30群が露出する樹脂層40上には、TIM210を介して放熱部材200を設けることができる。
Similarly, in the
次に、第3の実施の形態について説明する。
図24は第3の実施の形態に係る電子装置の構成例を示す図である。図24には、電子装置の構成例の要部断面模式図を示している。
Next, a third embodiment will be described.
FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration example of an electronic device according to the third embodiment. FIG. 24 is a schematic cross-sectional view of a main part of a configuration example of an electronic device.
図24に示す電子装置1Eは、バリア層20上に、それと同サイズの金属層30が設けられている点で、上記電子装置1C(図7)と相違する。電子装置1Eのその他の構成は、上記電子装置1Cと同じである。
An
図25〜図27は第3の実施の形態に係る電子装置の形成方法の説明図である。
電子装置1Eの形成では、上記第1の実施の形態で述べた図8〜図11の工程後、図25〜図27の工程が実施される。
25 to 27 are explanatory views of a method for forming an electronic device according to the third embodiment.
In the formation of the
図25はシード層形成及び金属堆積工程の一例を示す図である。図25(A)には、堆積された金属側から見たウェハの斜視模式図を示し、図25(B)には、金属が堆積されたウェハの要部断面模式図を示している。 FIG. 25 is a diagram illustrating an example of a seed layer formation and metal deposition process. FIG. 25A shows a schematic perspective view of a wafer as viewed from the deposited metal side, and FIG. 25B shows a schematic cross-sectional view of an essential part of the wafer on which metal is deposited.
上記図11のようにして形成されたシード層31上に、図25(A)及び図25(B)に示すように、金属32が堆積される。この例では、上記のようなレジスト80の形成は行われず、シード層31の形成に続いて金属32の堆積が行われる。そのため、レジスト80の形成に要する工程、即ち、レジスト材料の塗布、露光及び現像による開口部の形成等が不要になる。
A
図26は個片化工程の一例を示す図である。図26(A)には、個片化された半導体素子群の斜視模式図を示し、図26(B)には、個片化された半導体素子群の要部断面模式図を示している。 FIG. 26 is a diagram illustrating an example of the singulation process. FIG. 26A shows a schematic perspective view of a separated semiconductor element group, and FIG. 26B shows a schematic cross-sectional view of an essential part of the separated semiconductor element group.
金属32の形成まで行われたウェハ70は、ダイサーを用いたダイシングにより、スクライブライン71の位置で切断される。これにより、図26(A)及び図26(B)に示すような、個片化された半導体素子10群が得られる。
The
各半導体素子10は、背面10b上にバリア層20が形成され、そのバリア層20上に、それと同サイズのシード層31及び金属32を含む金属層30が形成された構造を有する。各半導体素子10を得る個片化工程では、ダイサーが金属層30、バリア層20及び半導体素子10を切断する。この切断時には、個片化条件を適切に設定することで、金属層30の切断屑の発生を抑える。或いは、発生した金属層30の切断屑を、切断後の適切な洗浄処理によって取り除く。このような方法を用いることで、半導体素子10の側面に金属層30の切断屑が付着するのを抑え、付着した切断屑が半導体素子10に及ぼす影響を抑える。
Each
以上、図8〜図11並びに図25及び図26について説明したような方法により、端子面10aと反対の背面10b上にバリア層20が形成され、そのバリア層20上に、それと同サイズの金属層30が形成された半導体素子10が得られる。このようにして得られた半導体素子10が用いられ、電子装置1Eの形成が行われる。
As described above, the
図27は電子装置の形成方法の一例を示す図である。図27(A)〜図27(D)には、電子装置形成における各工程の要部断面模式図を示している。
まず、図27(A)に示すように、支持体110上に形成された粘着層120の上に、バリア層20及び金属層30が形成された半導体素子10が、その端子面10aを粘着層120側に向け、フェイスダウンで配置される。粘着層120上には更に、金属枠又は金属柱のような金属部材60が配置される。
FIG. 27 illustrates an example of a method for forming an electronic device. FIGS. 27A to 27D are schematic cross-sectional views of relevant parts of the respective steps in forming an electronic device.
First, as shown in FIG. 27A, the
尚、図27(A)には、バリア層20及び金属層30が形成された1つの半導体素子10を例示するが、粘着層120上には、そのような半導体素子10が複数設けられてもよい。この場合は、バリア層20及び金属層30が形成された1つ又は複数の半導体素子10が囲まれるように、金属部材60が配置される。また、金属部材60で囲まれた個々の領域内には、チップコンデンサ等の各種電子部品が設けられてもよい。ここでは便宜上、金属部材60で囲まれた領域に、バリア層20及び金属層30が形成された1つの半導体素子10が設けられる場合を例にして説明する。
FIG. 27A illustrates one
粘着層120上に、バリア層20及び金属層30が形成された半導体素子10、及び金属部材60が配置された後、図27(B)に示すように、それらが樹脂層40で封止される。樹脂層40は、モールド成型により形成される。形成された樹脂層40は、その樹脂の種類に応じた手法で硬化(例えば半硬化)される。これにより、粘着層120上に、バリア層20及び金属層30が形成された半導体素子10、及び金属部材60が、樹脂層40で封止された、基板2が形成される。
After the
形成された基板2は、図27(C)に示すように、粘着層120から剥離され、粘着層120及び支持体110から分離される。分離された基板2の樹脂層40は、その樹脂の種類に応じた手法で硬化(完全硬化)される。
The formed
次いで、図27(D)に示すように、基板2の、粘着層120から剥離された面40a上に、絶縁部52及び導体部53を含む再配線層50が形成される。再配線層50が形成された基板2は更に、図27(D)に示すように、バックグラインドにより研削される。基板2は、樹脂層40と共に、金属層30及び金属部材60が研削される。研削により、樹脂層40の面40bに、金属層30及び金属部材60が露出する。
Next, as illustrated in FIG. 27D, the
金属層30及び金属部材60の研削に伴って発生し得る研削屑は、半導体素子10の背面10bに付着することがないため、研削屑の付着によって半導体素子10に生じる不具合を回避することができる。また、研削によって樹脂層40から金属層30が露出されるため、半導体素子10で発生する熱を効率的に放熱し、半導体素子10の過熱、それに起因した半導体素子10の損傷や性能劣化を抑えることができる。
Grinding debris that can be generated along with the grinding of the
以上、図8〜図11及び図25〜図27について説明したような方法により、バリア層20及び金属層30が形成された半導体素子10、並びに金属部材60が、金属層30及び金属部材60が露出するように樹脂層40に埋設された、電子装置1Eが得られる。上記のように、バリア層20上に設ける金属層30を、バリア層20と同サイズとすることで、工程を削減し、効率的に電子装置1Eを形成することができる。
As described above, the
上記電子装置1Cと同様に、半導体素子10からの放熱性が高く、熱や不純物に起因した半導体素子10の性能劣化が抑えられる、薄型の電子装置1Eが実現される。
尚、上記の基板2は、例えば図27(B)及び図27(C)に示す構造部を複数含むウェハとして形成されてもよく、基板2に再配線層50を形成しその基板2を研削したものは、例えば図27(D)に示す構造部を複数含むウェハとして形成されてもよい。この場合は、再配線層50の形成及び基板2の研削まで行われたウェハが、当該構造部の周囲の位置でダイシングにより切断され、個々の構造部に個片化される。それにより、図27(D)に示すような電子装置1Eが得られる。
Similar to the
The
上記のような電子装置1Eには、更に放熱部材が設けられてもよい。
図28は第3の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図28には、電子装置の一例の要部断面模式図を示している。
The
FIG. 28 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the third embodiment. FIG. 28 is a schematic cross-sectional view of an essential part of an example of an electronic device.
図28には、上記のような電子装置1Eの、金属層30が露出する樹脂層40上に、TIM210を介してヒートシンクのような放熱部材200が設けられた電子装置1Eaを示している。
FIG. 28 shows an electronic device 1Ea in which a
樹脂層40から露出する金属層30が、TIM210を介して放熱部材200と接続されることで、半導体素子10で発生する熱が効率的に外部に放熱され、半導体素子10の過熱、それに起因した半導体素子10の損傷や性能劣化が抑えられる。更に、樹脂層40から露出する金属部材60も、TIM210を介して放熱部材200と接続されることで、樹脂層40を貫通して再配線層50と放熱部材200との間を接続する熱伝導経路が形成される。これにより、再配線層50と放熱部材200との間の効率的な熱伝導が可能になる。
The
再配線層50には、図28に示すように、金属部材60と接続される導体部53aを設けることができる。また、再配線層50の端子51には、図28に示すように、半田等のバンプ54を搭載することができる。
As shown in FIG. 28, the
尚、上記第1の実施の形態で述べた電子装置1A(図4)及び電子装置1B(図6)でも同様に、バリア層20上には、それと同サイズの金属層30を設けることができる。また、その場合、金属層30が露出する樹脂層40上には、TIM210を介して放熱部材200を設けることができる。
Similarly, in the
次に、第4の実施の形態について説明する。
上記の電子装置1A,1B,1C,1Ca,1D,1Da,1E,1Ea等は、回路基板、半導体素子、半導体装置、他の電子装置等、各種基板に実装することができる。電子装置1A,1B,1C,1Ca,1D,1Da,1E,1Ea等を基板に実装したもの(電子装置と称する)の一例を、第4の実施の形態として説明する。
Next, a fourth embodiment will be described.
The
図29は第4の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図29には、第4の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面模式的を示している。
図29には一例として、上記第1の実施の形態で述べたような電子装置1Ca(図17)が、基板310に実装された電子装置300を図示している。基板310は、回路基板、半導体素子、若しくは半導体素子を備える半導体装置、又は、回路基板、半導体素子若しくは半導体装置を備える電子装置等である。基板310は、電子装置1Caが実装される面側の、電子装置1Caの再配線層50に設けられた端子51と対応する位置に、端子311を有する。電子装置1Ca及び基板310の、互いの対応する端子51と端子311とが、半田等のバンプ54を用いて接続される。
FIG. 29 is a diagram illustrating an example of an electronic device according to the fourth embodiment. FIG. 29 is a schematic cross-sectional view of an essential part of an example of an electronic apparatus according to the fourth embodiment.
As an example, FIG. 29 illustrates an
上記のように電子装置1Caでは、半導体素子10の背面10b上のバリア層20、及びその上に設けられて樹脂層40から露出する金属層30により、半導体素子10からの放熱性が高く、熱や不純物に起因した半導体素子10の性能劣化が抑えられる。また、電子装置1Caでは、樹脂層40を貫通する金属部材60により、再配線層50と放熱部材200との間に熱伝導経路が形成され、それらの間の効率的な熱伝導が可能になる。このような電子装置1Caを基板310に実装することで、放熱性に優れる高性能の電子装置300を実現することが可能になる。
As described above, in the electronic device 1Ca, the heat dissipation from the
ここでは、電子装置1Caを基板310に実装した電子装置300を例にしたが、他の電子装置1A,1B,1C,1D,1Da,1E,1Ea等を基板310に実装した電子装置も同様に実現することができる。
Here, the
次に、第5の実施の形態について説明する。
上記の電子装置1A,1B,1C,1Ca,1D,1Da,1E,1Ea等を各種基板に実装した電子装置は、各種電子機器に搭載することができる。例えば、コンピュータ(パーソナルコンピュータ、スーパーコンピュータ、サーバ等)、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、センサ、カメラ、オーディオ機器、測定装置、検査装置、製造装置といった、各種電子機器に用いることができる。
Next, a fifth embodiment will be described.
An electronic device in which the
図30は第5の実施の形態に係る電子機器の一例を示す図である。図30には、第5の実施の形態に係る電子機器の一例を模式的に図示している。
図30に示すように、例えば上記図29に示したような電子装置300が、各種電子機器400に搭載(内蔵)される。上記のように、半導体素子10の背面10b上にバリア層20を介して設けられた金属層30が、それらが埋設される樹脂層40から露出する構成を有する電子装置1Caにより、放熱性に優れる高性能の電子装置300が実現される。そのような電子装置300を搭載することで、高信頼性及び高性能の電子機器400を実現することが可能になる。
FIG. 30 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the fifth embodiment. FIG. 30 schematically illustrates an example of an electronic apparatus according to the fifth embodiment.
As shown in FIG. 30, for example, the
ここでは、上記図29に示したような、電子装置1Caを基板310に実装した電子装置300を例にしたが、他の電子装置1A,1B,1C,1D,1Da,1E,1Ea等を各種基板に実装した電子装置も同様に、各種電子機器に搭載することができる。
Here, the
以上述べた電子装置に関し、具体的な実施例を以下に示す。
〔実施例1〕
半導体素子を形成したシリコンウェハの裏面を研削し、ウェハ厚さを300μmとした。ウェハ上に、スパッタ法により、バリア層として厚さ0.2μmのチタン層を形成した後、シード層として厚さ0.3μmの銅層を形成した。半導体素子の端子面が存在する側のウェハ表面に、保護膜としてレジスト膜を形成した後、シード層を利用して銅の電解めっきを行い、ウェハ裏面全体に、厚さ80μmの銅膜を形成した。このウェハを個片化し、半導体素子の背面に接して形成されたチタン層と、そのチタン層上に形成されて半導体素子の背面には接しない銅層(シード層及び銅膜)とを含む、平面サイズが5mm×5mmの半導体素子を準備した。
Specific examples of the electronic device described above will be described below.
[Example 1]
The back surface of the silicon wafer on which the semiconductor element was formed was ground to a wafer thickness of 300 μm. A titanium layer having a thickness of 0.2 μm was formed as a barrier layer on the wafer by sputtering, and then a copper layer having a thickness of 0.3 μm was formed as a seed layer. A resist film is formed as a protective film on the wafer surface on the side where the terminal surface of the semiconductor element is present, and then copper is electroplated using a seed layer to form a copper film having a thickness of 80 μm on the entire back surface of the wafer. did. The wafer is singulated and includes a titanium layer formed in contact with the back surface of the semiconductor element, and a copper layer (seed layer and copper film) formed on the titanium layer and not in contact with the back surface of the semiconductor element. A semiconductor element having a planar size of 5 mm × 5 mm was prepared.
支持基板として、平面サイズが170mm×170mmで厚さが0.3mmのステンレス基板を用い、その上に熱発泡型の粘着層を貼り付けた。その粘着層上に、平面サイズが8mm×8mmの開口スペースを有する、厚さ350μmの銅製の枠を配置し、その開口スペースに、フリップチップボンダーを用い、上記半導体素子をその端子面が粘着層に接するように配置した。 A stainless steel substrate having a planar size of 170 mm × 170 mm and a thickness of 0.3 mm was used as a support substrate, and a heat-foaming type adhesive layer was attached thereon. A copper frame having a thickness of 350 μm and having an opening space with a plane size of 8 mm × 8 mm is disposed on the adhesive layer, a flip chip bonder is used in the opening space, and the terminal surface of the semiconductor element is an adhesive layer It arranged so that it might touch.
枠及び半導体素子を配置した粘着層上に、フィラーとして90重量%の酸化シリコンを含む樹脂材料を塗布し、成型用の金型を用いて、厚さ0.5mm、直径150mmのウェハ状の基板(モールド樹脂基板)を形成した。 A wafer-like substrate having a thickness of 0.5 mm and a diameter of 150 mm is applied on a pressure-sensitive adhesive layer on which a frame and a semiconductor element are arranged by applying a resin material containing 90% by weight of silicon oxide as a filler. (Mold resin substrate) was formed.
180℃の熱を加え、粘着層からモールド樹脂基板を剥離した後、200℃、1時間の条件でそのモールド樹脂基板を完全硬化させた。
硬化後のモールド樹脂基板の、半導体素子の端子面が露出する面に、スピンコートで感光性エポキシワニスを塗布し、プリベーク、露光、現像、キュア、及び酸素プラズマ処理を行い、厚さ8μmで、半導体素子の端子部分に直径30μmの開口部を設けた絶縁層を形成した。スパッタ法により、シード層として厚さ0.1μmのチタン層と厚さ0.3μmの銅層を形成した後、ビア及び配線を形成する領域に開口部を設けたフォトレジストを形成し、シード層を用いて銅の電解めっきを行った。電解めっき後、フォトレジストを剥離し、剥離によって露出したシード層をウェットエッチングとドライエッチングにより除去し、ビア及び配線を形成した。最後にソルダーレジストを形成し、配線の表面にニッケル層及び金層を形成した。
After applying heat at 180 ° C. to peel off the mold resin substrate from the adhesive layer, the mold resin substrate was completely cured at 200 ° C. for 1 hour.
A photosensitive epoxy varnish is applied by spin coating on the surface of the cured mold resin substrate where the terminal surface of the semiconductor element is exposed, pre-baked, exposed, developed, cured, and oxygen plasma treated, with a thickness of 8 μm. An insulating layer having an opening with a diameter of 30 μm was formed in the terminal portion of the semiconductor element. After forming a titanium layer having a thickness of 0.1 μm and a copper layer having a thickness of 0.3 μm as a seed layer by sputtering, a photoresist having openings in regions where vias and wirings are to be formed is formed. Was used for electrolytic plating of copper. After electrolytic plating, the photoresist was peeled off, and the seed layer exposed by peeling was removed by wet etching and dry etching to form vias and wirings. Finally, a solder resist was formed, and a nickel layer and a gold layer were formed on the surface of the wiring.
その後、モールド樹脂基板を裏面から厚さ330μmになるように研削し、銅製の枠と、半導体素子の背面の銅層を露出させた。最後に、モールド樹脂基板を個片化し、個々の電子装置を得た。 Thereafter, the mold resin substrate was ground from the back surface so as to have a thickness of 330 μm, and the copper frame and the copper layer on the back surface of the semiconductor element were exposed. Finally, the mold resin substrate was separated into individual electronic devices.
〔実施例2〕
半導体素子を形成したシリコンウェハの裏面を研削し、ウェハ厚さを100μmとした。ウェハ上に、スパッタ法により、バリア層として厚さ0.1μmのチタン層を形成した後、シード層として厚さ0.2μmの銅層を形成した。半導体素子の端子面が存在する側のウェハ表面に、保護膜としてレジスト膜を形成した後、ウェハ裏面に、銅膜の必要な部分にだけ開口部を設けたフォトレジストを形成し、その開口部に、シード層を利用した銅の電解めっきにより、厚さ50μmの銅膜を形成した。その後、フォトレジストを剥離し、ウェハを個片化して、半導体素子の背面に形成されたチタン層と、そのチタン層上に部分的に形成された銅層(シード層及び銅膜)とを含む、平面サイズが4mm×4mmの半導体素子を準備した。
[Example 2]
The back surface of the silicon wafer on which the semiconductor elements were formed was ground to a wafer thickness of 100 μm. A titanium layer having a thickness of 0.1 μm was formed as a barrier layer on the wafer by sputtering, and then a copper layer having a thickness of 0.2 μm was formed as a seed layer. After a resist film is formed as a protective film on the wafer surface on the side where the terminal surface of the semiconductor element exists, a photoresist is formed on the wafer back surface by providing an opening only in a required portion of the copper film. Then, a copper film having a thickness of 50 μm was formed by copper electroplating using a seed layer. Thereafter, the photoresist is peeled off, the wafer is separated into pieces, and a titanium layer formed on the back surface of the semiconductor element and a copper layer (seed layer and copper film) partially formed on the titanium layer are included. A semiconductor element having a plane size of 4 mm × 4 mm was prepared.
支持基板として、平面サイズが170mm×170mmで厚さが0.3mmのガラス基板を用い、その上に紫外線発泡型の粘着層を貼り付けた。その粘着層上に、厚さ5μmの銅箔を貼り付け、その上に直径100μm、高さ200μmの開口部を設けたフォトレジストを形成し、銅箔をシード層とした電解めっきにより、フォトレジストの開口部に、直径100μm、高さ160μmの銅膜を形成した。フォトレジストの除去後、露出するシード層の銅箔をエッチングにより除去し、粘着層上に直径100μm、高さ140μm〜150μmの銅製の柱を形成した。この粘着層上に、フリップチップボンダーを用い、上記半導体素子をその端子面が粘着層に接するように配置した。 A glass substrate having a planar size of 170 mm × 170 mm and a thickness of 0.3 mm was used as a support substrate, and an ultraviolet foam adhesive layer was attached thereon. A copper foil having a thickness of 5 μm is pasted on the adhesive layer, a photoresist having an opening having a diameter of 100 μm and a height of 200 μm is formed thereon, and the photoresist is obtained by electrolytic plating using the copper foil as a seed layer. A copper film having a diameter of 100 μm and a height of 160 μm was formed in the opening. After removing the photoresist, the exposed copper foil of the seed layer was removed by etching, and a copper column having a diameter of 100 μm and a height of 140 μm to 150 μm was formed on the adhesive layer. On the adhesive layer, a flip chip bonder was used, and the semiconductor element was disposed so that the terminal surface thereof was in contact with the adhesive layer.
柱及び半導体素子を配置した粘着層上に、フィラーとして88重量%の酸化シリコンを含む樹脂材料を塗布し、成型用の金型を用いて、厚さ0.2mm、直径150mmのウェハ状の基板(モールド樹脂基板)を形成した。 A wafer-like substrate having a thickness of 0.2 mm and a diameter of 150 mm is applied on a pressure-sensitive adhesive layer on which pillars and semiconductor elements are arranged by applying a resin material containing 88% by weight of silicon oxide as a filler. (Mold resin substrate) was formed.
ガラス基板側から紫外線を照射し、粘着層からモールド樹脂基板を剥離した後、220℃、1時間の条件でそのモールド樹脂基板を完全硬化させた。
硬化後のモールド樹脂基板の、半導体素子の端子面が露出する面に、スピンコートで感光性エポキシワニスを塗布し、プリベーク、露光、現像、キュア、及び酸素プラズマ処理を行い、厚さ5μmで、半導体素子の端子部分に直径20μmの開口部を設けた絶縁層を形成した。スパッタ法により、シード層として厚さ0.1μmのチタン層と厚さ0.2μmの銅層を形成した後、ビア及び配線を形成する領域に開口部を設けたフォトレジストを形成し、シード層を用いて銅の電解めっきを行った。電解めっき後、フォトレジストを剥離し、剥離によって露出したシード層をウェットエッチングとドライエッチングにより除去し、ビア及び配線を形成した。最後にソルダーレジストを形成し、配線の表面にニッケル層及び金層を形成した。
After irradiating ultraviolet rays from the glass substrate side and peeling the mold resin substrate from the adhesive layer, the mold resin substrate was completely cured at 220 ° C. for 1 hour.
A photosensitive epoxy varnish is applied by spin coating on the surface of the cured mold resin substrate where the terminal surface of the semiconductor element is exposed, pre-baked, exposed, developed, cured, and oxygen plasma treated, with a thickness of 5 μm. An insulating layer having an opening with a diameter of 20 μm was formed in the terminal portion of the semiconductor element. After forming a titanium layer having a thickness of 0.1 μm and a copper layer having a thickness of 0.2 μm as a seed layer by sputtering, a photoresist having openings in regions where vias and wirings are to be formed is formed. Was used for electrolytic plating of copper. After electrolytic plating, the photoresist was peeled off, and the seed layer exposed by peeling was removed by wet etching and dry etching to form vias and wirings. Finally, a solder resist was formed, and a nickel layer and a gold layer were formed on the surface of the wiring.
その後、モールド樹脂基板を裏面から厚さ130μmになるように研削し、銅製の柱と、半導体素子の背面の銅層を露出させた。最後に、モールド樹脂基板を個片化し、個々の電子装置を得た。 Thereafter, the mold resin substrate was ground from the back surface to a thickness of 130 μm to expose the copper pillar and the copper layer on the back surface of the semiconductor element. Finally, the mold resin substrate was separated into individual electronic devices.
1A,1B,1C,1Ca,1D,1Da,1E,1Ea,100A,100B,100C,300 電子装置
2,150,310 基板
10,130 半導体素子
10a,130a 端子面
10b,130b 背面
11,51,131,161,311 端子
12 半導体基板
13 配線層
14 トランジスタ
15,52,162 絶縁部
16,53,53a,163 導体部
20 バリア層
30 金属層
31 シード層
32 金属
40,140 樹脂層
40a,40b,150a,150b 面
50,160 再配線層
54 バンプ
60,170 金属部材
61 金属枠
62 金属柱
70 ウェハ
70a 表面
70b 裏面
71 スクライブライン
80 レジスト
81 開口部
110 支持体
120 粘着層
200 放熱部材
210 TIM
400 電子機器
1A, 1B, 1C, 1Ca, 1D, 1Da, 1E, 1Ea, 100A, 100B, 100C, 300
400 electronic equipment
Claims (10)
前記半導体素子の前記端子面側とは反対の背面上に設けられたバリア層と、
前記バリア層上に設けられた金属層と、
前記バリア層及び前記金属層が設けられた前記半導体素子が、前記金属層が露出するように埋設された樹脂層と
を含むことを特徴とする電子装置。 A semiconductor element having a terminal surface provided with terminals;
A barrier layer provided on a back surface opposite to the terminal surface side of the semiconductor element;
A metal layer provided on the barrier layer;
The electronic device, wherein the semiconductor element provided with the barrier layer and the metal layer includes a resin layer embedded so that the metal layer is exposed.
前記金属層は、銅、ニッケル又はコバルトを含むことを特徴とする請求項1に記載の電子装置。 The barrier layer includes titanium, tungsten or tantalum,
The electronic device according to claim 1, wherein the metal layer includes copper, nickel, or cobalt.
前記樹脂層を研削し、前記金属層を露出させる工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。 A step of sealing a semiconductor element having a terminal surface provided with terminals, a barrier layer provided on the back surface opposite to the terminal surface side, and a metal layer provided on the barrier layer with a resin layer When,
And a step of grinding the resin layer and exposing the metal layer.
前記樹脂層を研削し、前記金属層を露出させる工程は、前記樹脂層、及び前記金属部材の一部を研削する工程を含むことを特徴とする請求項8に記載の電子装置の製造方法。 The step of sealing with the resin layer includes the step of sealing the semiconductor element provided with the barrier layer and the metal layer and the metal member disposed outside the semiconductor element with the resin layer. ,
The method for manufacturing an electronic device according to claim 8, wherein the step of grinding the resin layer and exposing the metal layer includes a step of grinding the resin layer and a part of the metal member.
前記基板上に搭載された電子装置と
を含み、
前記電子装置は、
端子が設けられた端子面を有する半導体素子と、
前記半導体素子の前記端子面側とは反対の背面上に設けられたバリア層と、
前記バリア層上に設けられた金属層と、
前記バリア層及び前記金属層が設けられた前記半導体素子が、前記金属層が露出するように埋設された樹脂層と
を含むことを特徴とする電子機器。 A substrate,
An electronic device mounted on the substrate,
The electronic device is
A semiconductor element having a terminal surface provided with terminals;
A barrier layer provided on a back surface opposite to the terminal surface side of the semiconductor element;
A metal layer provided on the barrier layer;
The semiconductor device provided with the barrier layer and the metal layer includes a resin layer embedded so that the metal layer is exposed.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2021177093A1 (en) * | 2020-03-06 | 2021-09-10 | ||
WO2021205926A1 (en) * | 2020-04-08 | 2021-10-14 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
WO2022097425A1 (en) * | 2020-11-06 | 2022-05-12 | 東洋インキScホールディングス株式会社 | Electronic device package and method for manufacturing same |
WO2022114172A1 (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | 有限会社Mtec | Heat transfer structure for lsi element and method for manufacturing lsi element having such heat transfer structure |
JP2023044649A (en) * | 2021-09-17 | 2023-03-30 | ズハイ アクセス セミコンダクター シーオー.,エルティーディー | Package substrate based on molding process and manufacturing method thereof |
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2021177093A1 (en) * | 2020-03-06 | 2021-09-10 | ||
WO2021177093A1 (en) * | 2020-03-06 | 2021-09-10 | 株式会社村田製作所 | Heat-dissipating structure and electronic apparatus |
WO2021205926A1 (en) * | 2020-04-08 | 2021-10-14 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
WO2022097425A1 (en) * | 2020-11-06 | 2022-05-12 | 東洋インキScホールディングス株式会社 | Electronic device package and method for manufacturing same |
WO2022114172A1 (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | 有限会社Mtec | Heat transfer structure for lsi element and method for manufacturing lsi element having such heat transfer structure |
JP2023044649A (en) * | 2021-09-17 | 2023-03-30 | ズハイ アクセス セミコンダクター シーオー.,エルティーディー | Package substrate based on molding process and manufacturing method thereof |
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