JP4123018B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に係わるものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子装置の小型化、軽量化により、電子装置に組み込まれる半導体装置は高密度で実装が行われており、半導体装置には小型化、軽量化、および低価格化の要求が強くなっている。そこで従来からの半導体装置およびその製造方法としては、パッケージ工程をウェハ状態で行う方法があった(例えば、特許文献1参照)。図5、図6において、図5(a)から図6(j)は、製造工程を示す図であり、図6(k)は、半導体装置の製造工程により得られる半導体装置を示す斜視図である。
【0003】
図5(a)に示されるような半導体ウェハ101から形成される。図5(b)は図5(a)のA−A'断面図である。なお、後述する図5(b)〜図6(j)はすべてA−A'における断面図である。まず、半導体ウェハ101と金属箔107とを導電物108を介して加圧及び加熱して貼り付けたものをダイシングテープ102に貼り付ける(図5(c)参照)。金属箔107は一般にAl、Cu、Au、若しくはこれらを含む合金を含む材料等からなり、導電物108としては、Agペースト・Cuペースト等の導電性樹脂若しくはSn・Pb・Ag等からなる高融点半田等を用いる。続いて、半導体ウェハ101を所定の幅を有する切りしろを設けて縦、横に所望のチップサイズにフルダイシングし、各半導体チップ103を形成する(図5(d)参照)。ここで、切りしろの幅は、ダイシング後の工程において半導体チップ103の側面部104に半導体素子103を保護するために十分な厚さの絶縁物106を形成することができる程度に半導体素子103の間隔が設けられている。また、金属箔107と同時に半導体ウェハ101をダイシングする際に用いるダイシングブレードの制限により、ダイシング時に半導体ウェハ101が少なくとも約200μm切削される。しかしながら、半導体素子103を保護するために半導体素子103の側面部104上に前記絶縁物106を形成するために、前記半導体チップ103の両側にさらに約50μmずつの隙間を形成する必要があるため、切りしろの幅は少なくとも約300μm程度設けられている(図5(e)参照:図5(e)は図5(d)の拡大図)。また、ダイシングによりダイシングテープ102に切り込みが入ることがないため(図5(e)参照)、切り込みが原因により半導体素子103の配列が乱れることがない。
【0004】
次に、各半導体素子103間に、エポキシ樹脂やSiO2等からなる絶縁物106を充填し硬化させることにより側面部104を保護する(図6(f)参照)。半導体素子103の導電物108との接続面と反対側に設けられた電極部105が絶縁物106に埋没されず露出した状態となるように絶縁物106を充填する。続いて、前記絶縁物106及び半導体素子103上に、一主面に導電物108が形成された別の金属箔107を設置する。この場合、金属箔107の導電物108が形成された面が前記絶縁物106及び半導体素子103と接するように金属箔107を設置し、導電物108を介して前記絶縁物106及び半導体素子103と前記金属箔107を接着する(図6(g)参照)。前記金属箔107及び導電物108は、前記金属箔107、導電物108と同様の材料を用いる。しかる後に、前記金属箔107の表面にめっき109を施す(図6(h)参照)。めっき109としては、Sn及びPbを含む半田めっきのほか、Auめっき、Snめっき、Sn−Biめっき、若しくはPdめっきを用いてもよい。最後に、金属箔107で挟まれ硬化された絶縁物106でモールドされた半導体チップ103を、金属箔107及び絶縁物106の部分を縦横にフルダイシングした後(図6(i)参照)、ダイシングテープ102を剥がし半導体装置を得る(図6(j)参照:図6(i)の拡大図)。従来例の半導体装置は、図6(j)(k)に示されるように、半導体素子103の一主面に導電物108を介して金属箔107から形成された第1金属電極110が設置され、前記一主面と反対側面に導電物108を介して金属箔107から形成された第2金属電極111が設置され、前記第1金属電極110、第2金属電極111の導電物108との接続面と反対側面にはめっき109が施されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−252235号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、個別分け後の半導体装置の形状は金属箔107の側面部と絶縁部106の断面積が同じ為、半導体装置を実装する際のセルフアライメントが難しいという問題点がある。
【0007】
そこで本発明が解決しようとする課題は、絶縁部の断面積より外部電極部分の断面積が大きい為、半導体装置を回路基板等に実装する際にセルフアライメントにより位置補正でき、使いやすい半導体装置とその製造方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、デバイス接合部を形成した半導体ウェハの第一主面と第二主面それぞれに素子電極を形成する工程と、第一主面側から第二主面素子電極を残してセミフルカットして半導体ウェハに溝を形成する工程と、第一主面の素子電極を覆わないように溝に絶縁物を充填、硬化させる工程と、絶縁物の中央部をダイシング用ブレードで切断分離し個片に切り分ける工程と、第一主面素子電極と電気的に接続し、かつ絶縁物の第一主面側の端部とその周辺側面を覆うように形成した第一主面外部電極形成工程と、第二主面素子電極と電気的に接続し、かつ絶縁物の第二主面側の端部とその周辺側面を覆うように形成した第二主面外部電極形成工程からなる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図4を用いて詳しく説明する。
【0012】
(実施の形態1)
図1(a)は本発明に係る半導体装置を示す斜視図であり、図1(b)は図1(a)のB−B’線に沿った断面図である。図1(a)、図1(b)において、1は半導体素子、2aは第一主面、2bは第二主面、3a、3bは半導体素子1の第一主面、第二主面にそれぞれ蒸着やスパッタ、めっき等により形成された素子電極、5a、5bは金属ペーストにより形成された外部電極、6は半導体素子1の外囲に形成された絶縁物である。
【0013】
詳細な構成を下記に説明する。半導体素子1は例えばダイオード等である。3aは半導体素子の第一主面に形成された第一主面素子電極であり、Au、Ni、Cu、Al蒸着等によって形成される。3bは半導体素子の第二主面に形成された第二主面素子電極であり、Au、Ni、Cu、Al蒸着等によって形成される。第一主面素子電極3a、第二主面素子電極3bは半導体素子1とのオーミック性や密着性等が考慮された金属によって形成されている。また、第二主面素子電極3bはある程度厚さが必要である事から、蒸着後めっきにより形成する。また、第一主面、第二主面それぞれの素子電極蒸着後、導電ペースト等、導電性接着剤を介して金属板を貼り付けてもよい。絶縁物6は例えばエポキシ樹脂等であり、半導体素子1の周りを囲み水分や物理的な衝撃から保護するものである。5a、5bは第一主面、第二主面それぞれの第一主面外部電極、第二主面外部電極であり、例えばAgペーストなど金属ペーストを半導体装置の両端に塗布することにより形成する。この後半田濡れ性を良くするため、Sn、Au等のめっきを行う。この外部電極は、絶縁物6を覆うように形成しているため、絶縁物6の部分の断面積よりも外部電極の断面積の方が大きい為、半導体装置を回路基板等に実装する際セルフアライメントにより位置補正ができる。
【0014】
図2に本発明の実施の形態1における半導体装置の製造方法の工程フローに沿った図であり、図2(a)は半導体ウェハ8の上面図、図2(b)は図2(a)のC−C’線に沿った断面図、図2(c)は図2(b)のD部拡大図、図2(d)、図2(e)、図2(f)、図2(g)は製造工程に沿った断面図を示したものであり、図2(a)、(b)において、半導体ウェハ8はシリコンウェハにデバイス接合部が形成されている。なお、他の構成は本発明による半導体装置と同様である。
【0015】
次に詳細な製造工程の実施例を下記に説明する。
【0016】
不純物拡散などによりデバイス接合部を形成した半導体ウェハ8に蒸着やスパッタリングなどによりAu、Ni、Cu、Alなど半導体素子1とオーミック接触や密着性を考慮した材料からなる第一主面素子電極3a、第二主面素子電極3bを形成し、第二主面素子電極は、蒸着、スパッタ、めっきを数十μm以上形成するか、蒸着、スパッタ等で薄膜を形成後めっきにより第二主面素子電極を形成してもよい。また、蒸着、スパッタ、めっき等で薄膜を形成後、導電ペーストを介して金属を貼り付けてもよい(図2(c)参照)。
【0017】
次に、半導体ウェハ8を所定の幅を有する切りしろを設け、例えば200μm程度の幅の広いダイシング用ブレードにて縦、横に所望のセミフルカットし、各半導体素子1を形成する(図2(d)参照)。
【0018】
次に、セミフルカットにより形成された溝7に例えば液状レジンなど樹脂やガラス等からなる絶縁物6を素子電極3aを覆わないよう印刷マスク等を用いて充填、硬化させる(図2(e)参照)。
【0019】
次に、溝7に充填された絶縁物6の中央部をダイシング用ブレードで切断分離し個片に切り分ける(図2(f)参照)。
【0020】
個別に分けられた後、第一主面2a、第二主面2bのそれぞれの端部を覆い、第一主面外部電極5aは第一主面素子電極3aと第二主面外部電極5bは第二主面素子電極3bとそれぞれ電気的に接合するように形成する。形成方法は、Agペースト等導電ペーストを用いて、塗布により形成し、熱や光により硬化させる。その後、表面の半田濡れ性を良くするため、バレルめっき等で外部電極表面にSn、Au等を形成してもよい(図2(g)を参照)。
【0021】
(実施の形態2)
図3(a)は本発明に係る半導体装置を示す斜視図であり、図3(b)は図3(a)のB−B’線に沿った断面図である。図3(a)、図3(b)において、1は半導体素子、2aは第一主面、2bは第二主面、3a、3bは半導体素子1の第一主面、第二主面にそれぞれ蒸着やスパッタ、めっき等により形成された素子電極、4は金属バンプ、5a、5bは金属ペーストにより形成された外部電極、6は半導体素子1の外囲に形成された絶縁物である。
【0022】
詳細な構成を下記に説明する。半導体素子1は例えばダイオード等である。3aは半導体素子の第一主面に形成された第一主面素子電極であり、Au、Ni、Cu、Al蒸着等によって形成される。3bは半導体素子の第二主面に形成された第二主面素子電極であり、Au、Ni、Cu、Al蒸着等によって形成される。第一主面素子電極3a、第二主面素子電極3bは半導体素子1とのオーミック性や密着性等を考慮された金属によって形成されている。また、第二主面素子電極はある程度厚さが必要である事から、蒸着後めっきにより形成する。また、第一主面素子電極、第二主面素子電極それぞれの蒸着後、導電ペースト等、導電性接着剤を介して金属板を貼り付けてもよい。金属バンプ4は例えば銅をめっきすることにより形成される。絶縁物6は例えばエポキシ樹脂等であり、半導体素子1の周りを囲み水分や物理的な衝撃から保護するものである。5a、5bは第一主面、第二主面それぞれの第一主面外部電極、第二主面外部電極である。例えばAgペーストなど金属ペーストを半導体装置の両端に塗布することにより形成する。この後半田濡れ性を良くするため、Sn、Au等のめっきを行う。この外部電極は、絶縁物6を覆うように形成しているため、絶縁物6の部分の断面積よりも外部電極の断面積の方が大きい為、半導体装置を回路基板等に実装する際セルフアライメントにより位置補正できる。
【0023】
図4に本発明の実施の形態2における半導体装置の製造方法の工程フローに沿った図であり、図4(a)は半導体ウェハ8の正面図、図4(b)は図4(a)のC−C’線に沿った上面図、図4(c)は図4(b)のD部拡大図、図4(d)、図4(e)、図4(f)、図4(g)、図4(h)、図4(i)は製造工程に沿った断面図を示したものであり、図4(a)、(b)において、半導体ウェハ8はシリコンウェハにデバイス接合部が形成されている。なお、他の構成は本発明による半導体装置と同様である。
【0024】
次に詳細な製造工程の実施例を下記に説明する。
【0025】
不純物拡散などによりデバイス接合部を形成した半導体ウェハ8に蒸着やスパッタリングなどによりAu、Ni、Cu、Alなど半導体素子1とオーミック接触や密着性を考慮した材料からなる第一主面素子電極3a、第二主面素子電極3bを形成し、第二主面素子電極3bは、蒸着、スパッタ、めっきを数十μm以上形成するか、蒸着、スパッタ等で薄膜を形成後めっきにより第二主面素子電極を形成してもよい。また、蒸着、スパッタ、めっき等で薄膜を形成後、導電ペーストを介して金属を貼り付けてもよい(図4(c)参照)。
【0026】
この半導体ウェハ8の第一主面素子電極にCuめっきにより5〜50μmの高さの金属バンプ4を形成する(図4(d)参照)。
【0027】
次に、半導体ウェハ8を所定の幅を有する切りしろを設け、例えば200μm程度の幅の広いダイシング用ブレードにて縦、横に所望のチップサイズにセミフルカットし、各半導体素子1を形成する(図4(e)参照)。
【0028】
次にセミフルカットにより形成された溝7に例えば液状レジンなどの樹脂やガラス等からなる絶縁物6を溝7部に金属バンプ4を覆うよう充填、硬化させる(図4(f)を参照)。
【0029】
その後、金属バンプ4の上に形成された絶縁物を取り除くため第一主面2aの表面を研磨し、金属バンプ4の頭を出す(図4(g)を参照)。ガラスや樹脂等の絶縁物6を溝7に埋める際、あらかじめ金属バンプ4を形成することによって細かいパターンの印刷マスク等を用いる事なく、埋める事が可能になる。このため、絶縁物6を埋める際の印刷マスクの位置合わせが不要になり、作業が容易になる。
【0030】
次に、溝7に充填された絶縁物6の中央部を30〜40μm程度の幅の狭いダイシング用ブレードで切断分離し個片に切り分ける(図4(h)を参照)。
【0031】
個別に分けられた後、第一主面2a、第二主面2bのそれぞれの端部を覆い、第一主面外部電極5aは金属バンプ4と第二主面外部電極5bは第二主面素子電極3bとそれぞれ電気的に接合するように形成する。形成方法は、Agペースト等導電ペーストを用いて、塗布により形成し、熱や光により硬化させる。その後、表面の半田濡れ性を良くするため、バレルめっき等で外部電極表面にSn、Au等を形成する(図4(i)を参照)。
【0032】
以上、本発明による半導体装置とその製造方法について説明したが、本発明の思想に逸脱しない限り適宜変更可能である。
【0033】
【発明の効果】
本発明において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
(1)半導体装置の端部の絶縁物を覆うように外部電極を形成する事で、絶縁部の断面積よりも電極部の断面積が大きくなり、半導体装置を回路基板等に実装する際セルフアライメントにより位置補整できる半導体装置とその作製方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1による半導体装置を示すもので、(a)は斜視図
(b)は図1(a)のB−B’線に沿った断面図
【図2】本発明の実施形態1による半導体装置の製造方法を示すもので、
(a)は上面図
(b)〜(g)は図2(a)のC−C’線に沿った中間加工物の断面図
【図3】本発明の実施形態2による半導体装置を示すもので、
(a)は斜視図
(b)は図3(a)のB−B’線に沿った断面図
【図4】本発明の実施形態2による半導体装置の製造方法を示すもので、
(a)は上面図
(b)〜(i)は図4(a)のC−C’線に沿った中間加工物の断面図
【図5】従来例の半導体装置を示すもので、
(a)は上面図
(b)〜(e)は図5(a)のA−A’線に沿った中間加工物の断面図
【図6】従来例の半導体装置を示すもので、
(f)〜(j)は図5(a)のA−A’線に沿った中間加工物の断面図
(k)は半導体装置の斜視図
【符号の説明】
1 半導体素子
2a 第一主面
2b 第二主面
3a 第一主面素子電極
3b 第二主面素子電極
4 金属バンプ
5a 第一主面外部電極
5b 第二主面外部電極
6 絶縁物
7 溝
8 半導体ウェハ
101 半導体ウェハ
102 ダイシングテープ
103 半導体素子
104 側面部
105 電極部
106 絶縁物
107 金属箔
108 導電物
109 めっき被膜
110 第一金属電極
111 第二金属電極
Claims (1)
- デバイス接合部を形成した半導体ウェハの第一主面と第二主面それぞれに素子電極を形成する工程と、前記第一主面側から前記第二主面素子電極を残してセミフルカットして前記半導体ウェハに溝を形成する工程と、前記第一主面の素子電極を覆わないように前記溝に絶縁物を充填、硬化させる工程と、前記絶縁物の中央部をダイシング用ブレードで切断分離し個片に切り分ける工程と、前記第一主面素子電極と電気的に接続し、かつ前記絶縁物の第一主面側の端部とその周辺側面を覆うように形成した第一主面外部電極形成工程と、前記第二主面素子電極と電気的に接続し、かつ前記絶縁物の第二主面側の端部とその周辺側面を覆うように形成した第二主面外部電極形成工程からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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