JP3670466B2 - Semiconductor device package manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器に用いられる薄膜集積回路等の半導体装置のパッケージ製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置のパッケージ技術としては、従来は、テープキャリアパッケージ(TCP:tape carrier package)やチップサイズパッケージ(CSP:chip size package )等の小型・薄型のパッケージが実用されている。以下に、一般的なTCPとCSPの説明をする。
【0003】
図7は従来のテープキャリアパッケージ(TCP)の構造を示す概要図であり、(A)は部分平面図、(B)は部分縦断面図である。図において、11は例えばポリイミドテープなどの樹脂フィルムである。この樹脂フィルム11に多数の半導体装置が保持されている。2はバンプ、13は封止樹脂、14はICチップ(半導体装置)、15はインナ・リード、16はアウタ・リードである。
このTCPは、樹脂フィルム11の上に固着された銅箔をエッチングして引出し用のインナ・リード15のパターン形成を行い、そのインナ・リード15と、予め半導体装置(ICチップ)14の電極部に形成されたバンプ2とをボンディング接続し、アウタ・リード16を設け、保護の為に半導体装置を封止樹脂13で充填保護した構造のパッケージである。
【0004】
図8はチップサイズパッケージ(CSP)の従来の構造断面図であり、8は配線基板、12はその配線導体、13は封止樹脂、14はICチップである。このCSPは、予め電極としてバンプ2を形成した半導体装置(ICチップ)14を、半導体装置の電極パッドと向かい合う位置に配線導体12が形成された配線基板8にフェースダウンボンディングで実装し、接続信頼性確保のため、半導体装置14と配線基板8の接続部の隙間に封止樹脂13を流し込んだ構造である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の構成においては、例えば、TCPの場合、半導体装置14の四方や一辺に外部接続用の電極(アウタ・リード)16を設けるため、平面積が半導体装置14に対してかなり大きくなってしまうという問題がある。
又、樹脂フィルム11上にパターン形成したテープキャリアを必要とし、実装・組立てに際しては、専用の組立て装置が必要となり、材料費や製造コストが高くなり、半導体装置の製品価格が高くなってしまうという問題がある。
【0006】
また、CSPの場合は、TCPと同様に、配線基板8を必要とし、配線導体12の形成には高いパターン精度が要求されるため、配線基板8が高価になってしまうという問題がある。
又、製品の信頼性を確保するため、材料や組立て条件等を厳しく管理する必要があり、組立て技術が難しい等の問題もあり、製品価格が高くなっているという問題がある。
【0007】
本発明の目的は、上記従来技術の半導体装置の小型化に対する制限と、製品のコスト高を解決し、半導体装置の大きさをベアチップサイズ程度まで小型化でき、かつ、電子携帯機器等のマザーボードへの搭載も従来の実装技術で容易に行うことができ、半導体装置の製品価格を安くすることのできる半導体装置のパッケージ製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置のパッケージの製造方法は、ウエハ状の半導体基板に多数作り込まれた集積回路の電極部分に第1のバンプを形成する第1のバンプ形成工程と、
前記第1のバンプ形成面にめっき形成可能な材料による絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
該絶縁層を研磨して前記第1のバンプの頭部の一部を露出させる研磨工程と、
前記第1のバンプの露出面と所定の導体配線パターンを除く他の面にめっきレジスト層を形成するめっきレジスト層形成工程と、
前記めっきレジスト層以外の面にめっきを行い前記第1のバンブに接続されためっき配線導体を形成するめっき工程と、
前記めっきレジスト層を除去するめっきレジスト除去工程と、
前記めっき配線導体上の外部回路接続用の電極部分以外にソルダーレジストを形成するソルダーレジスト形成工程と、
前記電極部分に外部端子として第2のバンプを形成する第2のバンプ形成工程と、
多数の半導体装置に分割する分割工程とを備えたことを特徴とするものである。
更に、絶縁層形成工程からめっき配線導体を形成するめっき工程までを複数回繰り返し行うことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明のパッケージの構成は、ウエハ状態の多数の半導体装置の電極上に形成した第1のバンプと、第1のバンプの頭部が露出するように一括処理で形成した絶縁層と、絶縁層上に第1のバンプと接続して形成した所定の配線パターンのめっき配線導体と、めっき配線導体上の電極部分に外部接続端子として形成された第2のバンプとからなっている。
【0010】
以下、本発明の実施例の製造工程を説明する。
図1〜図4は本発明の実施例を示す製造過程の構造説明図である。これらの図において、1はウエハ状態の半導体基板、2はバンプ、3は絶縁層、4はめっきレジスト層、5はめっき配線導体である。
【0011】
まず、第1図(A)〜(D)の工程について説明する。
(1) ウエハ状態の半導体基板1を用意する。図1(A)はその平面図である。この半導体基板1には多数の半導体装置が作り込まれている。
(2) ウエハ状態の半導体基板1の多数の半導体装置の電極部にバンプ(突起)2を形成する。図1(B)は斜視図であり、(C)は側面図である。
バンプ2の形成方法としては、図9(A)のようなワイヤーバンピング法又は、図9(B)のようなめっきにより形成する。バンプの材質は、銅(Cu)や金(Au)等であり、電気的・機械的にめっきで接続できる材質を選定する。
(3) ウエハ状態の半導体基板1のバンプ形成面に、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等のめっき形成可能な材料による絶縁層3を形成する。図1(D)はその断面図である。
【0012】
次に、図2(E)〜(H)の工程について説明する。
(4) 絶縁層3の上から、機械研磨もしくは化学研磨により、半導体基板1の電極部のバンプ2の頭部を露出させる程度に研磨する。図2(E)はその断面図、(F)はその斜視図である。
(5) バンプ2の露出面と所定の導体配線パターン以外の部分にめっきレジスト層4を形成しパターン露光を行う。図2(G)はその断面図である。
(6) その上からめっきを行いめっき配線導体5を形成する。図2(H)はその断面図であり、めっき配線導体5の一部が半導体装置の電極部のバンプ2と一体化接続されている。
【0013】
次に、図3(I)〜(K)の工程について説明する。
(7) めっきレジスト層4を除去する。図3(I)はその断面図であり、(J)は斜視図である。
(8) めっき配線導体5上の外部端子とする電極部を除いてソルダーレジスト6を形成する。図3(K)はその断面図である。
【0014】
(9) めっき配線導体5の外部回路接続用の電極部上に外部端子として第2のバンプ(ソルダーバンプ)7を形成する。
(10)ウエハ状態の半導体基板1を多数の半導体装置に分割する。図4(L)はその斜視図であり、本発明の半導体装置のパッケージ外観図である。
【0015】
図5は本発明による半導体装置を配線基板8に実装する説明図であり、分割された半導体装置を配線基板8の上に従来の方法でフェースダウン実装することができる。
【0016】
本発明のパッケージは、ベアチップ状の半導体装置の上面内に、外部との入出力端子電極(バンプ7)が形成されているので、図5のように、ベアチップの大きさでありながら、電子携帯機器等のマザーボード(配線基板)8への実装方法として、クリームハンダを
印刷してフェースダウン実装・リフローする従来の実装方法で搭載することができる。
【0017】
図6は本発明の他の実施例の構造を示す断面図である。この他の実施例は、図3の(I)〜(K)の工程を繰り返して、絶縁層3とめっき配線導体5をそれぞれ交互に2層設けた例である。2層以上複数の層を設ける場合は、その最上面に外部回路接続端子として第2のバンプ7を設ければよい。
【0018】
【発明の効果】
本発明を実施することにより、次のような利点がある。
(1)多数の半導体装置のパッケージの製造工程をウエハ状態で一括処理することができるため、加工コストの大幅な削減ができる。
(2)ウエハ状態の半導体基板面上に、絶縁層と外部接続用バンプを有するめっき配線導体を形成するため、一般の印刷配線板などの基板等の部材が不要になり材料コストの低減ができる。
(3)半導体基板のベアチップ面上に外部入出力端子を形成するため、パッケージの大きさをベアチップと同じ大きさにすることができる。
(4)パッケージサイズがベアチップと同等の大きさでありながら、携帯機器等のマザーボード(配線基板)へ搭載する際に特殊な実装方法を使用せずに、従来の実装技術で実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例の製造工程(A)〜(D)の説明図である。
【図2】 本発明の実施例の製造工程(E)〜(H)の説明図である。
【図3】 本発明の実施例の製造工程(I)〜(K)の説明図である。
【図4】 本発明の実施例の製造工程(L)の説明図である。
【図5】 本発明のパッケージの配線基板への搭載説明図である。
【図6】 本発明の他の実施例を示す構造説明図である。
【図7】 従来のTCPの構造説明図である。
【図8】 従来のCSPの構造説明図である。
【図9】 バンプ形成の説明図である。
【符号の説明】
1 半導体基板
2 バンプ
3 絶縁層
4 めっきレジスト層
5 めっき配線導体
6 ソルダーレジスト
7 ソルダーバンプ
8 配線基板
9 導体パターン
11 樹脂フィルム
12 配線導体
13 封止樹脂
14 ICチップ
15 インナ・リード
16 アウタ・リード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to packages Manufacturing method of semiconductor device of the thin film integrated circuit or the like used in an electronic device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a semiconductor device package technology, a small and thin package such as a tape carrier package (TCP) or a chip size package (CSP) has been put into practical use. Hereinafter, general TCP and CSP will be described.
[0003]
7A and 7B are schematic views showing the structure of a conventional tape carrier package (TCP), where FIG. 7A is a partial plan view and FIG. 7B is a partial vertical sectional view. In the figure, 11 is a resin film such as a polyimide tape. A number of semiconductor devices are held on the resin film 11. 2 is a bump, 13 is a sealing resin, 14 is an IC chip (semiconductor device), 15 is an inner lead, and 16 is an outer lead.
In this TCP, the copper foil fixed on the resin film 11 is etched to form a pattern of the
[0004]
FIG. 8 is a sectional view of a conventional structure of a chip size package (CSP), in which 8 is a wiring board, 12 is a wiring conductor thereof, 13 is a sealing resin, and 14 is an IC chip. In this CSP, a semiconductor device (IC chip) 14 in which
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional configuration, for example, in the case of TCP, since the electrodes (outer leads) 16 for external connection are provided on the four sides and one side of the semiconductor device 14, the plane area is considerably larger than that of the semiconductor device 14. There is a problem that it ends up.
In addition, a tape carrier patterned on the resin film 11 is required, and a dedicated assembling apparatus is required for mounting and assembling, resulting in high material costs and manufacturing costs, and high product prices for semiconductor devices. There's a problem.
[0006]
In the case of CSP, similarly to TCP, the
In addition, in order to ensure the reliability of the product, it is necessary to strictly manage materials and assembly conditions, and there are problems such as difficulty in assembly technology, and there is a problem that the product price is high.
[0007]
The object of the present invention is to solve the above-described limitations on the miniaturization of the semiconductor device and the high cost of the product, to reduce the size of the semiconductor device to the bare chip size, and to a motherboard such as an electronic portable device. mounting can also be easily performed by conventional mounting technique is to provide a package Manufacturing method of a semiconductor device capable of cheaper product prices of the semiconductor device.
[000 8 ]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor device package manufacturing method of the present invention includes a first bump forming step of forming first bumps on electrode portions of an integrated circuit formed in a large number on a wafer-like semiconductor substrate;
An insulating layer forming step of forming an insulating layer made of a material capable of being plated on the first bump forming surface;
A polishing step of polishing the insulating layer to expose a part of the head of the first bump;
A plating resist layer forming step of forming a plating resist layer on the other surface excluding the exposed surface of the first bump and the predetermined conductor wiring pattern;
Plating to form a plated wiring conductor connected to the first bump by plating on a surface other than the plating resist layer;
A plating resist removing step for removing the plating resist layer;
A solder resist forming step of forming a solder resist other than the electrode part for connecting an external circuit on the plated wiring conductor;
A second bump forming step of forming a second bump as an external terminal on the electrode portion;
And a dividing step of dividing the semiconductor device into a large number of semiconductor devices.
Furthermore, the process from the insulating layer forming process to the plating process for forming the plated wiring conductor can be repeated a plurality of times.
[000 9 ]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The structure of the package of the present invention includes a first bump formed on electrodes of a number of semiconductor devices in a wafer state, an insulating layer formed by batch processing so that the heads of the first bump are exposed, and an insulating layer It consists of a plated wiring conductor having a predetermined wiring pattern formed on and connected to the first bump, and a second bump formed as an external connection terminal on the electrode portion on the plated wiring conductor.
[00 10 ]
Hereafter, the manufacturing process of the Example of this invention is demonstrated.
1 to 4 are explanatory views of the structure of the manufacturing process showing an embodiment of the present invention. In these drawings, 1 is a semiconductor substrate in a wafer state, 2 is a bump, 3 is an insulating layer, 4 is a plating resist layer, and 5 is a plated wiring conductor.
[00 11 ]
First, the steps of FIGS. 1A to 1D will be described.
(1) A
(2) Bumps (projections) 2 are formed on the electrode portions of a number of semiconductor devices on the
The
(3) The insulating
[00 12 ]
Next, the steps of FIGS. 2E to 2H will be described.
(4) Polishing from above the insulating
(5) A plating resist
(6) The plated
[00 13 ]
Next, the steps of FIGS. 3I to 3K will be described.
(7) The plating resist
(8) A solder resist 6 is formed except for the electrode portion serving as an external terminal on the plated
[00 14 ]
(9) A second bump (solder bump) 7 is formed as an external terminal on the electrode portion for connecting an external circuit of the plated
(10) The
[00 15 ]
FIG. 5 is an explanatory diagram for mounting the semiconductor device according to the present invention on the
[00 16 ]
In the package of the present invention, since input / output terminal electrodes (bumps 7) to the outside are formed in the upper surface of the bare chip-shaped semiconductor device, the size of the bare chip as shown in FIG. As a mounting method on a mother board (wiring board) 8 such as a device, it can be mounted by a conventional mounting method in which cream solder is printed and face-down mounted and reflowed.
[00 17 ]
FIG. 6 is a sectional view showing the structure of another embodiment of the present invention. In another example, the steps (I) to (K) in FIG. 3 are repeated to provide two
[00 18 ]
【The invention's effect】
By implementing the present invention, there are the following advantages.
(1) Since the manufacturing process of a large number of semiconductor device packages can be collectively processed in a wafer state, the processing cost can be greatly reduced.
(2) Since the plated wiring conductor having the insulating layer and the bumps for external connection is formed on the semiconductor substrate surface in the wafer state, a member such as a general printed wiring board is not necessary, and the material cost can be reduced. .
(3) Since the external input / output terminals are formed on the bare chip surface of the semiconductor substrate, the size of the package can be made the same as that of the bare chip.
(4) Although the package size is the same as that of a bare chip, it can be mounted by conventional mounting technology without using a special mounting method when mounting on a mother board (wiring board) of a portable device or the like. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of manufacturing steps (A) to (D) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of manufacturing steps (E) to (H) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of manufacturing steps (I) to (K) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a manufacturing process (L) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of mounting the package of the present invention on a wiring board;
FIG. 6 is a structural explanatory view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating the structure of a conventional TCP.
FIG. 8 is a diagram illustrating the structure of a conventional CSP.
FIG. 9 is an explanatory diagram of bump formation.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1のバンプ形成面にめっき形成可能な材料による絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
該絶縁層を研磨して前記第1のバンプの頭部の一部を露出させる研磨工程と、
前記第1のバンプの露出面と所定の導体配線パターンを除く他の面にめっきレジスト層を形成するめっきレジスト層形成工程と、
前記めっきレジスト層以外の面にめっきを行い前記第1のバンブに接続されためっき配線導体を形成するめっき工程と、
前記めっきレジスト層を除去するめっきレジスト除去工程と、
前記めっき配線導体上の外部回路接続用の電極部分以外にソルダーレジストを形成するソルダーレジスト形成工程と、
前記電極部分に外部端子として第2のバンプを形成する第2のバンプ形成工程と、
多数の半導体装置に分割する分割工程と
を備えた半導体装置のパッケージ製造方法。A first bump forming step of forming first bumps on electrode portions of an integrated circuit formed in a large number on a wafer-like semiconductor substrate;
An insulating layer forming step of forming an insulating layer made of a material that can be plated on the first bump forming surface;
A polishing step of polishing the insulating layer to expose a part of the head of the first bump;
A plating resist layer forming step of forming a plating resist layer on the other surface excluding the exposed surface of the first bump and the predetermined conductor wiring pattern;
A plating step of plating a surface other than the plating resist layer to form a plated wiring conductor connected to the first bump;
A plating resist removing step for removing the plating resist layer;
A solder resist forming step of forming a solder resist other than the electrode part for connecting an external circuit on the plated wiring conductor;
A second bump forming step of forming a second bump as an external terminal on the electrode portion;
A semiconductor device package manufacturing method comprising: a dividing step of dividing the semiconductor device into a plurality of semiconductor devices.
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