JP3877700B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボール状の導電端子を有するBGA(Ball Grid Array)型の半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、三次元実装技術として、また新たなパッケージ技術として、CSP(Chip Size Package)が注目されている。CSPとは、半導体チップの外形寸法と略同サイズの外形寸法を有する小型パッケージをいう。
【0003】
従来より、CSPの一種として、BGA型の半導体装置が知られている。このBGA型の半導体装置は、半田等の金属部材からなるボール状の導電端子をパッケージの一主面上に格子状に複数配列し、パッケージの他の面上に搭載される半導体チップと電気的に接続したものである。
【0004】
そして、このBGA型の半導体装置を電子機器に組み込む際には、各導電端子をプリント基板上の配線パターンに圧着することで、半導体チップとプリント基板上に搭載される外部回路とを電気的に接続している。
【0005】
このようなBGA型の半導体装置は、側部に突出したリードピンを有するSOP(Small Outline Package)やQFP(Quad Flat Package)等の他のCSP型の半導体装置に比べて、多数の導電端子を設けることが出来、しかも小型化できるという長所を有する。このBGA型の半導体装置は、例えば携帯電話機に搭載されるデジタルカメラのイメージセンサチップとしての用途がある。
【0006】
図22は、従来のBGA型の半導体装置の概略構成を成すものであり、図22(A)は、このBGA型の半導体装置の表面側の斜視図である。また、図22(B)はこのBGA型の半導体装置の裏面側の斜視図である。
【0007】
このBGA型の半導体装置101は、第1及び第2のガラス基板102、103の間に半導体チップ104がエポキシ樹脂105、105を介して封止されている。第2のガラス基板103の一主面上、即ちBGA型の半導体装置101の裏面上には、ボール状端子106が格子状に複数配置されている。
【0008】
この導電端子106は、第2の配線110を介して半導体チップ104へと接続される。複数の第2の配線110には、それぞれ半導体チップ104の内部から引き出されたアルミニウム配線が接続されており、各ボール状端子106と半導体チップ104との電気的接続がなされている。
【0009】
このBGA型の半導体装置101の断面構造について図21を参照して更に詳しく説明する。図21はダイシングラインに沿って、個々のチップに分割されたBGA型の半導体装置101の断面図を示している。
【0010】
半導体チップ104の表面に配置された絶縁膜108上に第1の配線107が設けられている。この半導体チップ104は樹脂105によって第1のガラス基板102と接着されている。また、この半導体チップ104の裏面は、樹脂105によって第2のガラス基板103と接着されている。
【0011】
そして、第1の配線107の一端は第2の配線110と接続されている。この第2の配線110は、第1の配線107の一端から第2のガラス基板103の表面に延在している。そして、第2のガラス基板103上に延在した第2の配線110上には、ボール状の導電端子106が形成されている。
【0012】
次に、半導体装置101の製造工程を、図17乃至図21を参照にしながら順次説明する。
【0013】
図17に示すように、複数の半導体チップ104を有する半導体ウエハを用意し、その表面にSiO2のような絶縁物で形成した絶縁膜108を形成する。そして、絶縁膜108上に、複数の半導体チップ104を個々のチップに切断するための境界(ダイシングライン)Sに跨るように第1の配線107を形成する。この境界Sは複数の半導体チップ104の境界である。
【0014】
続いて、第1の配線107が形成された半導体チップ104の表面に、半導体チップ104を支持するための第1のガラス基板102を透明のエポキシ材の樹脂105を用いて接着する。
【0015】
そして、半導体チップ104をバックグラインドしてチップ厚を薄くした後、半導体チップ104の裏面及び絶縁膜108を境界Sに沿ってエッチングし、第1の配線107を露出させる。
【0016】
続いて、図18に示すように、エッチングされた半導体チップ104、絶縁膜108の側面及び第1の配線107の露出部分をエポキシ材の樹脂105で覆い、この樹脂105を接着剤として、半導体チップ104の裏面に第2のガラス基板103を接着する。
【0017】
次に、図19に示すように、第2のガラス基板103側を境界Sに沿って、V字形にノッチングを施す。このノッチングは、ブレード等の切削器具を用いた切削加工である。このとき、ノッチングによって形成されたV字型の溝の深さは、第1の基板102に達する。これにより、第1の配線107は2つに分断され、その側面が露出される。
【0018】
続いて、図20に示すように、第2のガラス基板103及びノッチングで形成された切削面を覆うようにアルミニウム層を形成する。これにより、第1の配線107の露出面とアルミニウム層とが接続される。その後、アルミ配線を所定の配線パターンとなるようにパターニングして、第2の配線110を形成する。
【0019】
次に、図21に示すように、第2の配線110上に、ソルダーマスク等の保護膜111を形成する。その後、半田等の金属から成るボール状の導電端子106を保護膜111の開口部を介して第2の配線110上に形成する。続いて境界Sに沿ってダイシングを行う。これにより、図22に示す従来のBGA型の半導体装置101が完成する。
【0020】
上述した技術は、例えば以下の特許文献に記載されている。
【0021】
【特許文献】
特許公表2002−512436号公報
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したBGA型の半導体装置101及びその製造プロセスにおいて、以下の欠点があった。
【0023】
第1に、従来のBGA型の半導体装置101の製造プロセスは、第1のガラス基板102及び第2のガラス基板103という2枚の基板を用いているので、製造工程が複雑化すると共に、製造コストが高いという問題があった。
【0024】
第2に、半導体チップ104の裏面に第2のガラス基板103を接着しているので、第1の配線107を分断するために、ノッチングという特殊な切削加工を行う必要があった。このため、第1の配線107の端部では、ノッチングを施した切削断面に異常(例えば、異物混入やコンタミネーション(汚染)の生成等)が生じていた。
【0025】
第3に、第1の配線107の側面と第2の配線110との接触部分の長さがわずか2μm〜3μm程度しか設けられていないため、外部からストレス等が加わった場合、第1の配線107の側面と第2の配線110とが断線するおそれがあった。さらに、第1の配線107の側面はノッチングによる切削面となるため、第1の配線107の側面は荒れており、第2の配線110との接着性が悪い。
【0026】
本発明は、以上の欠点に鑑み成されたものであり、低コストのBGA型の半導体装置101を提供するものである。また、第1の配線107と第2の配線110との接続を良好にし、信頼性の高いBGA型の半導体装置101を提供するものである。
【0027】
本発明の半導体装置は、半導体チップの表面に第1の絶縁膜が形成され、その第1の絶縁膜上に第1の配線が形成されている。半導体チップの表面には、支持体が接着され、半導体チップの側面及び裏面を第2の絶縁膜が覆っている。そして、第1の配線に接続され、半導体チップの裏面に延在する第2の配線が設けられている。さらに、第2の配線上にはバンプ等の導電端子が形成されている。
【0028】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、複数の半導体チップを有する半導体ウエハを準備し、第1の絶縁膜を介して第1の配線が形成された半導体ウエハ上に支持体を接着する。次に、半導体ウエハの裏面を複数の半導体チップの境界に沿ってエッチングする。次に、半導体チップの側面及び裏面を第2の絶縁膜で覆う。次に、第1の配線をエッチングして第1の配線を2つに分断する。次に、第1の配線に接続され、第2の絶縁膜を介して半導体チップの裏面に延在する第2の配線を形成する。次に、第2の配線上に導電端子を形成する。そして、複数の半導体チップの境界に沿ってダイシングを行う、というものである。
【0029】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1(A)は本発明の第1の実施形態に係るBGA型の半導体装置1aを示した断面図である。
【0030】
図1(A)は一枚の半導体ウエハに形成されたBGA型の複数の半導体チップ2を境界Sに沿ってダイシングした状態を示したものである。ダイシング後の個々のBGA型の半導体装置1aは、すべて同じものである。そこで、以下では、1個のBGA型の半導体装置1aの構成について説明する。
【0031】
半導体チップ2の表面に絶縁膜6aが形成されており、この絶縁膜6a上に第1の配線5aが形成されている。そして、その半導体チップ2の表面に、接着剤として樹脂4を用いてガラス基板3が接着されている。絶縁膜6aは、例えば、シリコン酸化膜(SiO2)、シリコン窒化膜(SiN)、有機絶縁膜(ポリイミド等)等で形成されている。
【0032】
半導体チップ2は、半導体ウエハ上に半導体製造プロセスによって複数形成されたものであり、例えばCCDイメージセンサチップなどの集積回路チップである。ガラス基板3は、厚さ400μm程度の透明性を有するガラス材の基板である。樹脂4は、例えば熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂であり、主に半導体チップ2とガラス基板3とを接着するための接着剤として、半導体チップ2の表面側の全面に塗布されたものであり、絶縁性を有するものである。
【0033】
第1の配線5aはアルミニウムやアルミニウム合金から成る金属パッドであり、半導体チップ2内の回路素子と電気的に接続されている。この第1の配線5aは、複数の半導体チップ2の境界Sまで延在しているので、エクステンションパッド(Extension Pad)とも呼ばれる。
【0034】
絶縁膜16aは、半導体チップ2の側面及び裏面を被覆する絶縁膜であり、例えば、シリコン酸化膜(SiO2)、シリコン窒化膜(SiN)、有機絶縁膜(ポリイミド等)等で形成されている。
【0035】
また、半導体チップ2の裏面の絶縁膜16a上の所定位置に、緩衝部材7が複数形成されている。この緩衝部材7は後述する導電端子8の下方に重なるように配置されるものであり、第2の配線9aに導電端子8を形成する際の衝撃を緩和する。また、緩衝部材7は導電端子8の高さをある程度高くするという機能も有している。
【0036】
第2の配線9aは、絶縁膜16a及び緩衝部材7の表面に形成された、アルミニウム又はアルミニウム合金から成る金属配線であり、第1の配線5aの側面に第2の配線9aが接続されている。
【0037】
第1の配線5aの側面と第2の配線9aとの接触部分の長さは2μm〜3μm程度である。第1の配線5aは、平面で見ると、幅広に形成されているためその接触部分の幅を広くとることができる。
【0038】
そして、第2の配線9a上には保護膜10aが形成されており、保護膜10aの開口部を介して、ボール状の導電端子8が不図示のNi,Cuから成るメッキ層を介して第2の配線9a上に形成されている。
【0039】
次に第2の実施形態について、図1(B)を参照して説明する。この実施形態と第1の実施形態の相違点は、第2の配線と第1の配線との接触部分の構造状にある。即ち、第1の実施形態によれば、第1の配線5aの側面が第2の配線9aと接触することで、これと電気的に接続されているのに対して、本実施形態によれば、第1の配線5bの裏面の一部が第2の配線9bと接触し、これと電気的に接続されている。ここで、第2の配線9bの表面と第1の配線5bの裏面の一部との接触部分の長さは2μm〜3μm程度である。
【0040】
なお、本実施形態における絶縁膜6b、16b、保護膜10bはそれぞれ第1の実施形態における絶縁膜6a、16a、保護膜10aに相当するものである。
【0041】
第1及び第2の実施形態によれば、第2のガラス基板103を設けていないので、その分、従来例よりも低コストで、薄型の半導体装置が実現できる。
【0042】
そして、第2のガラス基板103を削除したため、従来のようなブレードを用いた切削工程ではなく、エッチング処理により第1の配線5a,5bを分割できる。従って、第2の配線9a,9bが接触する第1の配線5a,5bの側面は、滑らかでかつクリーンな状態となり、接触部分の長さが2μm〜3μmであっても、両者の電気的及び機械的な接続性が向上する。
【0043】
次に、本発明の第3の実施形態について図2を参照して説明する。同図において、図1と同一の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0044】
本実施形態は、前述した第2の実施形態に比して第1の配線5cと第2の配線9cとの接触部分が広く形成されている。例えばその接触部分の長さは、4μm〜6μm程度であるが、さら長くてもよい。即ち、第1の配線5cの裏面における第2の配線9cとの接触部分を広く取るために、第1の配線5cは、その一部が絶縁膜16cよりも半導体チップ2の外側に突出した突出部20cを有している。
【0045】
そして、第2の配線9cは半導体チップ2の側面から突出部20cに延在して、L字形を成すように突出部20cに広がって接触している。ここで、第2の配線9cと突出部20cとの接着部の長さは、第1の配線5cの側面の長さよりも大きいことが好ましい。このため、第1の配線5cと第2の配線9cとの電気的及び機械的な接続性を更に向上させることができる。なお、本実施形態における絶縁膜6c、16c、保護膜10cはそれぞれ第1の実施形態における絶縁膜6a、16a、保護膜10aに相当するものである。
【0046】
次に、本発明の第4の実施形態について、図3を参照しながら説明する。
図3において、図1と同一の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0047】
本実施形態では、第1の配線5dの突出部20dを設けることで、第1の配線5dと第2の配線9dとの接触部分を広く形成することに加えて、第1の配線5dの側面に第2の配線9dと接触する部分(以下、接触部SCと称す)を構成することで、第1の配線5dと第2の配線9dとの電気的及び機械的な接続性を更に向上させることができる。
【0048】
即ち、本実施形態によれば、第1の配線5dの裏面の一部と第2の配線9dとの接触面の長さは4μm〜6μm程度と広く形成され、これに加えて第2の配線9dは第1の配線5dの側面に接触している。なお、第2の配線9dが第1の配線5dの側面の全体に接触しても良い。
【0049】
なお、第1及び第2の実施形態において、第2の配線9a,9bが第1の配線5a,5bの側面の一部又は全部に接触しても良い。
【0050】
次に本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図4〜図8を参照しながら説明する。
【0051】
まず、図4に示すように、複数の半導体チップ2を有する半導体ウエハを用意する。この半導体チップ2は例えばCCDイメージセンサチップ等である。続いて、半導体チップ2の表面上の絶縁膜6aを介して、半導体チップ2の境界(ダイシングライン)Sに跨るように第1の配線5aを形成する。
【0052】
続いて、図5に示すように、第1の配線5aが形成された半導体チップ2上の絶縁膜6aの表面に、ガラス基板3を透明なエポキシ材の樹脂4を用いて接着する。ガラス基板3は半導体チップ2の支持体として機能する。そして、半導体チップ2の裏面をバックグラインドしてチップ厚を薄くすると共に、半導体チップ2の裏面側から境界Sに沿って半導体チップ2及び絶縁膜6aをエッチングし、第1の配線5aの裏面の一部、好ましくはその中央部分を露出させる。なお、バックグラインドは本実施形態では必ずしも必要な処理ではない。
【0053】
このように本工程では、従来のように半導体チップ2の裏面側にガラス基板を有する構成ではないため、コストダウンが図れる。また、製造工程数の削減が図れ、更に半導体装置自体の薄膜化が図れる。
【0054】
続いて、図6に示すように、エッチングされた半導体チップ2の側面及び第1の配線5aの露出部分を覆うように絶縁膜16aを形成する。この絶縁膜16aは、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法)等により形成したシリコン酸化膜(SiO2)やシリコン窒化膜(SiN)、あるいは有機絶縁膜(ポリイミド等)等である。その膜厚は2μm程度である。
【0055】
次に、図7(A)に示すように絶縁膜16aの表面にレジスト11を塗布し、露光・現像処理を行い、レジスト11をマスクとして絶縁膜16aに異方性エッチングを行う。絶縁膜16aに境界Sを中心とした幅d1の開口部12を設け、第1の配線5aの中央部分を露出させる。
【0056】
その後、図7(B)に示すように、レジスト11及び絶縁膜16aをマスクとして、再度異方性エッチングにて第1の配線5aを完全にエッチングして第1の配線5aを2つに分断させる。これにより、分断された第1の配線5aの側面が露出される。
【0057】
ここで、絶縁膜16a及び第1の配線5aをエッチングする際に2度のエッチングを行っているが、これに限らず、絶縁膜16a及び第1の配線5aを同じエッチングガスを用いて連続的にエッチングしてもよい。
【0058】
続いて、レジスト11を除去した後に半導体チップ2の裏面側の絶縁膜16a上の所望位置に、緩衝部材7を複数形成する。説明上、緩衝部材7は1個の半導体チップ2に1つだけ図示した。この緩衝部材7は導電端子8が形成される位置に配置したものである。
【0059】
その後、図8(A)に示すように、半導体チップ2の裏面側から全体を被うようにアルミニウム又はアルミニウム合金をスパッタ法等にて金属層を形成する。
【0060】
そして、図8(B)に示すように金属層上にレジスト(不図示)を形成し、これに露光・現像処理を施す。そして、そのレジストをマスクとして、樹脂4が露出するように、金属層をエッチングして、開口部12(幅d1)よりも幅の小さい開口部13(幅d2)を形成する(d1>d2)。これにより、第1の配線5aの側面に第2の配線9aが接触され、両者は電気的及び機械的に接続される。ここで、第2の配線9aの膜厚は2μm〜3μm程度となるように形成した。第1の配線5aと第2の配線9aとの接触部分の長さは、上述したように2μm〜3μm程度となる。
【0061】
そして、図1(A)に示すように、第2の配線9a上に、Ni,Cuメッキを施した後に、ソルダーマスク等の保護膜10aを形成し、保護膜10aに開口部を形成し、この開口部を介してスクリーン印刷等により半田を塗布し、第2の配線9a上に導電端子8を形成する。続いて境界Sに沿ってダイシングを行う。これより、図1(A)に示す本発明の第1の実施形態に係るBGA型の半導体装置1aが完成する。
【0062】
次に、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図9及び図10を参照しながら説明する。なお、図4、図5、図6に対応する工程については、本実施形態の製造方法と同様のため、その後の工程について説明する。
【0063】
図9(A)に示すように、半導体チップ2の裏面にレジスト19を塗布し、これに露光・現像処理を行い、開口幅d3を有する開口部20を形成する。
【0064】
その後、図9(B)に示すように、レジスト19をマスクにして、第1の配線5bをエッチングして、第1の配線5bを2つに分断すると共に、開口幅d3の開口部14を形成する。そして、レジスト19を除去する。ここで、図9(B)中の開口部14の幅d3は、図7(A)の開口部12の幅d1よりも小さい。
【0065】
その後、図10に示すように、緩衝部材7を絶縁膜16b上の所定位置に形成した後、第2の配線9bを絶縁膜16bの表面、第1の配線5bの裏面の一部及び側面、及び樹脂4の露出面及び緩衝部材7上に形成する。
【0066】
そして、レジスト(不図示)を形成し、露光・現像処理を施し、開口部14と同じ幅d3の開口部を形成するように第2の配線9bをエッチングをする。これにより、図1(B)に示すように、第1の配線5bの裏面の一部と第2の配線9bとは接触部分の長さが2μm〜3μmとなるように接触され、両者は電気的に接続される。ここで、第2の配線9bの膜厚は2μm〜3μm程度となるように形成した。
【0067】
そして、第2の配線9b上にNi,Cuメッキを施した後に、保護膜10bを形成し、その保護膜10bの所定位置に開口部を形成して、スクリーン印刷等により半田を開口部に塗布し、第2の配線9b上に導電端子8を形成する。続いて複数の半導体チップ2の境界Sに沿ってダイシングを行う。これより図1(B)に示す本発明の第2の実施形態に係るBGA型の半導体装置1bが完成する。
【0068】
上述した第1、2の実施形態の各製造方法では、従来例のようにブレードを用いたノッチングを行っていないので、第1の配線5a、5bの端部表面が荒れることがなく、またクリーンな状態を維持できる。従って、第1の配線5a、5bと第2の配線9a、9bとの接着性が向上する。
【0069】
また、第1、第2の実施形態の製造方法では、第2の配線9a、9bを一旦広い範囲にスパッタ形成し、その後これをエッチングして2つに分断するという方法を採用した。これにより、第1の配線5a、5bと第2の配線9a、9bの接触する部分は2μm〜3μmと従来例と同程度であっても、両者の電気的及び機械的な接続性が向上する。
【0070】
なお、上述した第1、第2の実施形態の製造方法では、第1の配線5a、5bをエッチングして2つに分断した後に、これらに第2の配線9a、9bを接続しているが、第1の配線5a、5bと第2の配線9a、9bとを接続した後に、第1の配線5a、5bと第2の配線9a、9bとを共にエッチングして分断するものであってもよい。
【0071】
次に本発明の半導体装置に係る第3の実施形態の製造方法について図11乃至図16を参照にしながら説明する。
【0072】
複数の半導体チップ2を有する半導体ウエハを用意し、半導体チップ2の表面上の絶縁膜6cを介して、半導体チップ2の境界Sを挟んで第1の配線5c、5cを一定の幅d11だけ離間して形成する。第1の配線5c、5cは例えば半導体チップ2の最上層配線である。
【0073】
続いて図12に示すように、第1の配線5c及び絶縁膜6cを介して、半導体チップ2上に透明なエポキシ材の樹脂4を塗布する。そして、樹脂4を接着剤として用いて、半導体チップ2の表面にガラス基板3を接着する。
【0074】
そして、半導体チップ2をバックグラインドしてチップ厚を薄くすると共に、半導体チップ2の裏面側から境界Sに沿って、半導体チップ2及び絶縁膜6cをエッチングし、第1の配線5c、5cの一部、及び樹脂4の一部を露出させる。ただし、このバックグラインドは本実施形態では必ずしも必要な処理ではない。
【0075】
次に、図13に示すように、半導体チップ2の裏面、半導体チップ2のエッチングされた側面、絶縁膜6cの側面、第1の配線5c、5c、及び露出された樹脂4上に、絶縁膜16cをCVD法を用いて形成する。
【0076】
次に、図14(A)に示すように、絶縁膜16cの表面にレジスト12を塗布し、露光・現像処理を行い、レジスト12をマスクとして、絶縁膜16cに異方性エッチングを施し、絶縁膜16cに開口部15を設ける。ここで、開口部15内の第1の配線5c、5cの露出面を突出部20cと称す。開口部15の幅をd12とすると、幅d12は、第1の配線5c,5cの間の間隔d11よりも広くなるように形成する。また、境界Sは開口部15の略中央に位置する。
【0077】
ここで、図14(B)は、図14(A)の絶縁膜16cをエッチングする際に離間した第1の配線5c、5c間に存在する樹脂4の一部がエッチングされたときの図である。この図14(B)については後述する。
【0078】
そして、レジスト12を除去した後、図15に示すように絶縁膜16c上に緩衝部材7を形成する。その後、絶縁膜16cの表面、緩衝部材7の表面、第1の配線5c、5cの露出面、樹脂4の露出面、にアルミニウム又はアルミニウム合金から成る金属をスパッタ法により形成する。そして、レジスト18を金属層上に塗布し、露光・現像処理を行う。
【0079】
その後、図16に示すように、レジスト18をマスクとして金属膜をエッチングして、開口部17を設ける。ここで、開口部17の幅をd13とすると、幅d13は図14(A)(B)に示される開口部15の幅d12よりも小さくなり、幅d13と間隔d11とは同じになる。つまり、突出部20cの端部側面と第2の配線9cの端部側面とが一致する。
【0080】
この後は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様の工程を経て、図2に示した本実施形態の半導体装置1cが完成する。
【0081】
本実施形態では、第1の配線5c、5cの間隙の幅d11よりも広い幅d12を有する開口部15を形成し、これによって、第1の配線5c、5cの突出部20cの裏面を露出させる。そして、突出部20cの裏面と第2の配線9cが広い接着面、例えば4〜6μm程度の長さを有するようにしている。なお、前記接着面が、6μm以上あれば更に接着強度が増すことになる。
【0082】
次に、本発明の半導体装置に係る第4の実施形態の製造方法について、図14(B)を参照しながら説明する。
【0083】
本実施形態は、上述した第3の実施形態における図14(A)のエッチング方法について更に検討を加えたものである。
【0084】
図14(B)は、レジスト12をマスクとして、絶縁膜16dをエッチングした様子を示す断面図である。このエッチングの際に、オーバーエッチングを行うと、離間した第1の配線5d、5d間にある樹脂4の一部もエッチングされる。このエッチングはウエットエッチング又はドライエッチングであり、第1の配線5d、5dをエッチングしないエッチャントを用いる。
【0085】
この結果、第1の配線5d、5dの側面の一部又は全部が露出される。その後レジスト12を除去し、第3の実施形態と同じ工程を施すことで、図3に示す第2の配線9dが第1の配線5d、5dの裏面及び側面に接触した構造の半導体装置1dが完成する。
【0086】
なお、上記第1,第2,第3,第4の実施形態において、ガラス基板3の代わりに、プラスチックから成る板材を用いても良い。ただし、半導体チップ2がCCDイメージセンサチップである場合には、光を透過する板材であることが必要である。
【0087】
また、第1の配線5a,5b,5c,5d及び第2の配線9a,9b,9c,9dはアルミニウム、アルミニウム合金に限らず、銅(Cu)であってもよい。
【0088】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体チップを支持する支持基板を1枚としたので、低コストで製造工程が少ないBGA型の半導体装置を得ることが可能になる。
【0089】
また、半導体チップと支持基板上に形成される導電端子との良好な電気的接続を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1及び第2の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【図2】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【図3】本発明の第4の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【図4】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図5】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図6】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図7】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図8】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図9】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図10】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図11】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図12】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図13】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図14】本発明の第3及び第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図15】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図16】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図17】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図18】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図19】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図20】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図21】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図22】従来の半導体装置を示す斜視図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a BGA (Ball Grid Array) type semiconductor device having ball-shaped conductive terminals.
[0002]
[Prior art]
In recent years, CSP (Chip Size Package) has attracted attention as a three-dimensional mounting technique and as a new packaging technique. The CSP refers to a small package having an outer dimension substantially the same as the outer dimension of a semiconductor chip.
[0003]
Conventionally, a BGA type semiconductor device is known as a kind of CSP. In this BGA type semiconductor device, a plurality of ball-shaped conductive terminals made of a metal member such as solder are arranged in a lattice pattern on one main surface of a package, and electrically connected to a semiconductor chip mounted on the other surface of the package. Is connected to.
[0004]
When incorporating this BGA type semiconductor device into an electronic device, each conductive terminal is crimped to a wiring pattern on the printed circuit board, thereby electrically connecting the semiconductor chip and the external circuit mounted on the printed circuit board. Connected.
[0005]
Such a BGA type semiconductor device is provided with a larger number of conductive terminals than other CSP type semiconductor devices such as SOP (Small Outline Package) and QFP (Quad Flat Package) having lead pins protruding from the side. It has the advantage that it can be reduced in size. This BGA type semiconductor device has an application as an image sensor chip of a digital camera mounted on a mobile phone, for example.
[0006]
FIG. 22 shows a schematic configuration of a conventional BGA type semiconductor device, and FIG. 22A is a perspective view of the surface side of this BGA type semiconductor device. FIG. 22B is a perspective view of the back side of this BGA type semiconductor device.
[0007]
In this BGA type semiconductor device 101, a semiconductor chip 104 is sealed between first and second glass substrates 102 and 103 via epoxy resins 105 and 105. On one main surface of the second glass substrate 103, that is, on the back surface of the BGA type semiconductor device 101, a plurality of ball-
[0008]
The
[0009]
The cross-sectional structure of the BGA type semiconductor device 101 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 21 shows a cross-sectional view of a BGA type semiconductor device 101 divided into individual chips along a dicing line.
[0010]
A
[0011]
One end of the
[0012]
Next, the manufacturing process of the semiconductor device 101 will be sequentially described with reference to FIGS.
[0013]
As shown in FIG. 17, a semiconductor wafer having a plurality of semiconductor chips 104 is prepared, and an
[0014]
Subsequently, a first glass substrate 102 for supporting the semiconductor chip 104 is bonded to the surface of the semiconductor chip 104 on which the
[0015]
Then, after the semiconductor chip 104 is back-ground to reduce the chip thickness, the back surface of the semiconductor chip 104 and the
[0016]
Subsequently, as shown in FIG. 18, the etched semiconductor chip 104, the side surface of the
[0017]
Next, as shown in FIG. 19, V-shaped notching is performed along the boundary S on the second glass substrate 103 side. This notching is a cutting process using a cutting tool such as a blade. At this time, the depth of the V-shaped groove formed by notching reaches the first substrate 102. As a result, the
[0018]
Subsequently, as shown in FIG. 20, an aluminum layer is formed so as to cover the second glass substrate 103 and the cutting surface formed by notching. As a result, the exposed surface of the
[0019]
Next, as shown in FIG. 21, a protective film 111 such as a solder mask is formed on the
[0020]
The above-described technique is described in, for example, the following patent documents.
[0021]
[Patent Literature]
Patent Publication 2002-512436
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described BGA type semiconductor device 101 and its manufacturing process have the following drawbacks.
[0023]
First, the manufacturing process of the conventional BGA type semiconductor device 101 uses two substrates, ie, the first glass substrate 102 and the second glass substrate 103, which complicates the manufacturing process and manufactures it. There was a problem of high cost.
[0024]
Second, since the second glass substrate 103 is bonded to the back surface of the semiconductor chip 104, it is necessary to perform a special cutting process called notching in order to divide the
[0025]
Third, since the length of the contact portion between the side surface of the
[0026]
The present invention has been made in view of the above drawbacks, and provides a low-cost BGA type semiconductor device 101. In addition, the
[0027]
In the semiconductor device of the present invention, the first insulating film is formed on the surface of the semiconductor chip, and the first wiring is formed on the first insulating film. A support is bonded to the front surface of the semiconductor chip, and the side surface and the back surface of the semiconductor chip are covered with the second insulating film. A second wiring connected to the first wiring and extending to the back surface of the semiconductor chip is provided. Further, conductive terminals such as bumps are formed on the second wiring.
[0028]
Moreover, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention prepares a semiconductor wafer having a plurality of semiconductor chips, A support is bonded to the semiconductor wafer on which the first wiring is formed via the first insulating film. Next, the back surface of the semiconductor wafer is etched along the boundaries of the plurality of semiconductor chips. Next, the side surface and the back surface of the semiconductor chip are covered with a second insulating film. Next, the first wiring is etched to divide the first wiring into two. Next, a second wiring connected to the first wiring and extending to the back surface of the semiconductor chip through the second insulating film is formed. Next, a conductive terminal is formed over the second wiring. Then, dicing is performed along the boundaries of a plurality of semiconductor chips.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a cross-sectional view showing a BGA type semiconductor device 1a according to the first embodiment of the present invention.
[0030]
FIG. 1A shows a state where a plurality of BGA
[0031]
An insulating film 6a is formed on the surface of the
[0032]
A plurality of
[0033]
The
[0034]
The insulating film 16 a is an insulating film that covers the side surface and the back surface of the
[0035]
A plurality of buffer members 7 are formed at predetermined positions on the insulating film 16 a on the back surface of the
[0036]
The second wiring 9a is a metal wiring made of aluminum or an aluminum alloy formed on the surfaces of the insulating film 16a and the buffer member 7, and the second wiring 9a is connected to the side surface of the
[0037]
The length of the contact portion between the side surface of the
[0038]
A protective film 10a is formed on the second wiring 9a, and the ball-shaped
[0039]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The difference between this embodiment and the first embodiment is the structure of the contact portion between the second wiring and the first wiring. That is, according to the first embodiment, the side surface of the
[0040]
The insulating films 6b and 16b and the protective film 10b in the present embodiment correspond to the insulating films 6a and 16a and the protective film 10a in the first embodiment, respectively.
[0041]
According to the first and second embodiments, the second glass substrate 103 is not provided, and accordingly, a thin semiconductor device can be realized at a lower cost than the conventional example.
[0042]
And since the 2nd glass substrate 103 was deleted, the
[0043]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0044]
In the present embodiment, the contact portion between the
[0045]
The
[0046]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0047]
In the present embodiment, by providing the protruding portion 20d of the
[0048]
That is, according to the present embodiment, the length of the contact surface between the part of the back surface of the
[0049]
In the first and second embodiments, the second wirings 9a and 9b may contact part or all of the side surfaces of the
[0050]
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0051]
First, as shown in FIG. 4, a semiconductor wafer having a plurality of
[0052]
Subsequently, as shown in FIG. 5, the
[0053]
Thus, in this process, since it is not the structure which has a glass substrate in the back surface side of the
[0054]
Subsequently, as shown in FIG. 6, an insulating film 16a is formed so as to cover the side surface of the etched
[0055]
Next, as shown in FIG. 7A, a resist 11 is applied to the surface of the insulating film 16a, exposure / development processing is performed, and anisotropic etching is performed on the insulating film 16a using the resist 11 as a mask. An opening 12 having a width d1 with the boundary S as the center is provided in the insulating film 16a to expose the central portion of the
[0056]
After that, as shown in FIG. 7B, the
[0057]
Here, the etching is performed twice when the insulating film 16a and the
[0058]
Subsequently, after removing the resist 11, a plurality of buffer members 7 are formed at desired positions on the insulating film 16 a on the back surface side of the
[0059]
Thereafter, as shown in FIG. 8A, a metal layer is formed by sputtering or the like with aluminum or an aluminum alloy so as to cover the whole from the back surface side of the
[0060]
Then, as shown in FIG. 8B, a resist (not shown) is formed on the metal layer and subjected to exposure / development processing. Then, using the resist as a mask, the metal layer is etched so that the
[0061]
Then, as shown in FIG. 1A, after Ni, Cu plating is performed on the second wiring 9a, a protective film 10a such as a solder mask is formed, and an opening is formed in the protective film 10a. Through this opening, solder is applied by screen printing or the like, and the
[0062]
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since the steps corresponding to FIGS. 4, 5, and 6 are the same as those in the manufacturing method of the present embodiment, the subsequent steps will be described.
[0063]
As shown in FIG. 9A, a resist 19 is applied to the back surface of the
[0064]
Thereafter, as shown in FIG. 9B, the
[0065]
Thereafter, as shown in FIG. 10, after the buffer member 7 is formed at a predetermined position on the insulating film 16b, the second wiring 9b is formed on the surface of the insulating film 16b, a part of the back surface and the side surface of the
[0066]
Then, a resist (not shown) is formed, exposed and developed, and the second wiring 9b is etched so as to form an opening having the same width d3 as the opening 14. As a result, as shown in FIG. 1B, a part of the back surface of the
[0067]
Then, after Ni and Cu are plated on the second wiring 9b, a protective film 10b is formed, an opening is formed at a predetermined position of the protective film 10b, and solder is applied to the opening by screen printing or the like. Then, the
[0068]
In each of the manufacturing methods of the first and second embodiments described above, since notching using a blade is not performed as in the conventional example, the end surfaces of the
[0069]
In the manufacturing methods of the first and second embodiments, the second wirings 9a and 9b are once formed in a wide range by sputtering, and then etched to divide them into two. As a result, even if the portion where the
[0070]
In the manufacturing methods of the first and second embodiments described above, the
[0071]
Next, a manufacturing method according to a third embodiment of the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0072]
A semiconductor wafer having a plurality of
[0073]
Subsequently, as shown in FIG. 12, a transparent
[0074]
Then, the
[0075]
Next, as shown in FIG. 13, the insulating film is formed on the back surface of the
[0076]
Next, as shown in FIG. 14A, a resist 12 is applied to the surface of the insulating film 16c, exposed and developed, and anisotropic etching is performed on the insulating film 16c using the resist 12 as a mask. An opening 15 is provided in the film 16c. Here, the exposed surface of the
[0077]
Here, FIG. 14B is a view when a part of the
[0078]
Then, after removing the resist 12, the buffer member 7 is formed on the insulating film 16c as shown in FIG. Thereafter, a metal made of aluminum or aluminum alloy is formed on the surface of the insulating film 16c, the surface of the buffer member 7, the exposed surfaces of the
[0079]
Thereafter, as shown in FIG. 16, the metal film is etched using the resist 18 as a mask to provide an opening 17. Here, if the width of the opening 17 is d13, the width d13 is smaller than the width d12 of the opening 15 shown in FIGS. 14A and 14B, and the width d13 and the distance d11 are the same. That is, the end side surface of the protruding
[0080]
Thereafter, the semiconductor device 1c of the present embodiment shown in FIG. 2 is completed through the same steps as the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
[0081]
In the present embodiment, the opening 15 having a width d12 wider than the gap width d11 of the
[0082]
Next, a manufacturing method according to a fourth embodiment of the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG.
[0083]
In the present embodiment, further examination is made on the etching method of FIG. 14A in the third embodiment described above.
[0084]
FIG. 14B is a cross-sectional view illustrating a state in which the insulating film 16d is etched using the resist 12 as a mask. If over-etching is performed during this etching, a part of the
[0085]
As a result, part or all of the side surfaces of the
[0086]
In the first, second, third and fourth embodiments, instead of the
[0087]
The
[0088]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the single support substrate for supporting the semiconductor chip is provided, it is possible to obtain a BGA type semiconductor device that is low in cost and requires few manufacturing processes.
[0089]
In addition, it is possible to obtain a good electrical connection between the semiconductor chip and the conductive terminal formed on the support substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to first and second embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.
6 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to third and fourth embodiments of the present invention.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a conventional method of manufacturing a semiconductor device.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a conventional method of manufacturing a semiconductor device.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a conventional method of manufacturing a semiconductor device.
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a conventional method of manufacturing a semiconductor device.
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a conventional method of manufacturing a semiconductor device.
FIG. 22 is a perspective view showing a conventional semiconductor device.
Claims (20)
前記金属パッドを含み、前記半導体チップの表面部を被覆するように接着された支持体と、
前記半導体チップの側面部及び裏面部に形成された絶縁膜と、
前記金属パッドに接続され、前記絶縁膜に接するようにして前記半導体チップの側面部から裏面部に延在する金属配線と、を有することを特徴とする半導体装置。 A metal pad connected to a circuit element in the semiconductor chip and formed in the vicinity of the side surface on the semiconductor chip;
A support including the metal pad and bonded to cover a surface portion of the semiconductor chip ;
An insulating film formed on the side surface and the back surface of the semiconductor chip,
A semiconductor device comprising: a metal wiring connected to the metal pad and extending from a side surface portion to a back surface portion of the semiconductor chip so as to be in contact with the insulating film.
前記半導体ウエハ裏面の前記境界部分をエッチングする工程と、 Etching the boundary portion of the backside of the semiconductor wafer;
前記エッチングにより露出した半導体チップの側面部及び裏面部上に絶縁膜を形成する工程と、 Forming an insulating film on the side and back surfaces of the semiconductor chip exposed by the etching; and
前記第1の配線をエッチングして前記境界から離間させる工程と、 Etching the first wiring away from the boundary;
前記第1の配線に接続され、前記絶縁膜に接するように前記半導体チップの側面部から裏面部に延在する第2の配線を形成する工程と、 Forming a second wiring connected to the first wiring and extending from a side surface portion of the semiconductor chip so as to be in contact with the insulating film;
前記境界に沿って個々の半導体装置に分断する工程と、 Dividing into individual semiconductor devices along the boundary;
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記半導体ウエハ裏面の前記境界部分をエッチングする工程と、 Etching the boundary portion of the backside of the semiconductor wafer;
前記エッチングにより露出した半導体チップの側面部及び裏面部上に絶縁膜を形成する工程と、 Forming an insulating film on the side and back surfaces of the semiconductor chip exposed by the etching; and
前記第1の配線に接続され、前記絶縁膜に接するように前記半導体チップの側面部から裏面部に延在する第2の配線を形成する工程と、 Forming a second wiring connected to the first wiring and extending from a side surface portion of the semiconductor chip so as to be in contact with the insulating film;
前記境界に沿って個々の半導体装置に分断する工程と、 Dividing into individual semiconductor devices along the boundary;
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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