JP4168494B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、MCM(multi chip module)と呼ばれる半導体チップの実装技術では、ベアチップやCSP(chip size package)と呼ばれる半導体パッケージ等を配線基板上に搭載することがある。また、同配線基板上に抵抗やコンデンサ等のチップ部品を搭載することもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのような実装技術では、配線基板上にベアチップ等の各種電子部品を平面的に配置しているので、実装密度に限界があるという問題があった。
この発明の課題は、実装密度を高くすることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、ウエハの一の面上に形成された絶縁膜に形成された開口部を介して露出された接続パッド上から前記絶縁膜上にかけて接続パッド部を有する第1の配線を形成するとともに、ダイシングストリートの部分における前記絶縁膜上から前記絶縁膜上の他の部分にかけてッド部上に第1及び第2の柱状電極を形成する工程と、前記第1及び第2の柱状電極を除く前記絶縁膜上に封止膜を形成する工程と、前記ウエハの他の面上に第3の配線を形成する工程と、前記第3の配線形成後に、前記封止膜の下面を本研磨し、第2の柱状電極の下端面を露出させる工程と、前記ウエハのダイシングストリートの部分に貫通孔を形成して該貫通孔内に前記第2の配線と前記第3の配線とを接続する接続部を形成する工程と、前記ウエハ等をダイシングして複数の半導体装置を得る工程とを具備するものである。請求項2記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項1記載の発明において、ダイシング後に、前記ウエハの他の面上に電子部品を前記第3の配線に接続させて搭載するようにしたものである。そして、請求項1記載の発明によれば、ウエハの他の面上に配線を形成しているので、請求項2記載の発明のように、ウエハの他の面上に電子部品を搭載することができ、したがってウエハ及び該ウエハの他の面上に搭載された電子部品を配線基板上に立体的に搭載することができ、ひいては実装密度を高くすることができる。また、他面側の配線形成後に、封止膜の下面を研磨し、柱状電極の下端面を露出させているので、柱状電極の下端面が封止膜で保護されており傷むことがないので、半田ボールを接合しやすくすることができる。
【0005】
【発明の実施の形態】
図1及び図2はこの発明の一実施形態における半導体装置の実装構造の各断面図を示したものである。この実施形態における半導体装置1は、半導体パッケージ(CSP)11上にベアチップ31が搭載されたものからなり、配線基板41上に異方導電性接着剤51を介して搭載されている。そして、図1は主として半導体パッケージ11用の第1の柱状電極17の部分の断面図を示し、図2は主としてベアチップ31用の第2の柱状電極19の部分の断面図を示す。
【0006】
まず、図1を参照して説明する。半導体パッケージ11は平面方形状のシリコン基板(半導体基板)12を備えている。シリコン基板12の下面の外周部には複数の接続パッド13が形成されている。接続パッド13の中央部を除くシリコン基板12の下面全体には絶縁膜14が形成され、接続パッド13の中央部が絶縁膜14に形成された開口部15を介して露出されている。この露出された接続パッド13の下面から絶縁膜14の下面の所定の箇所にかけて2層構造の第1の配線16が形成されている。この場合、第1の配線16は、接続パッド13下に形成された接続部16aと、絶縁膜14の下面の所定の箇所に形成された接続パッド部16bと、その間に形成された引き回し線16cとからなっている。接続パッド部16bの下面には第1の柱状電極17が形成されている。
【0007】
次に、主として図2を参照して説明する。絶縁膜14の下面端部から絶縁膜14の下面の他の所定の箇所にかけて2層構造の第2の配線18が形成されている。この場合、第2の配線18は、絶縁膜14の下面の他の所定の箇所に形成された接続パッド部18aと、この接続パッド部18aから絶縁膜14の下面端部まで延びる引き回し線18bとからなっている。接続パッド部18aの下面には第2の柱状電極19が形成されている。そして、第1及び第2の柱状電極17、19を除く絶縁膜14の下面全体には封止膜20が形成されている。この場合、第1及び第2の柱状電極17、19の下端面は、封止膜20の下面と同一平面とされ、露出されている。
【0008】
シリコン基板12の上面には第1の絶縁膜21が形成されている。第1の絶縁膜21の上面には第3の配線22が形成されている。この場合、第3の配線22は、第1の絶縁膜21の上面の所定の箇所に形成された接続パッド部22aと、この接続パッド部22aから第1の絶縁膜21の上面端部まで延びる引き回し線22bとからなっている。接続パッド部22aの中央部を除く第1の絶縁膜21の上面全体には第2の絶縁膜23が形成され、接続パッド部22aの中央部が第2の絶縁膜23に形成された開口部24を介して露出されている。この露出された接続パッド22aの上面から第2の絶縁膜23の上面の所定の箇所にかけて第4の配線25が形成されている。この場合、第4の配線25は、接続パッド22a上に形成された接続部25aと、第2の絶縁膜23の上面の所定の箇所に形成された接続パッド部25bと、その間に形成された引き回し線25cとからなっている。
【0009】
シリコン基板12の側面の所定の箇所には平面ほぼ半円形状の溝26が上下方向に延びて形成されている。溝26内には接続部27が形成されている。この接続部27の下端部は第2の配線18の引き回し線18bの先端部に接続され、上端部は第3の配線22の引き回し線22bの先端部に接続されている。これにより、第4の配線25は、第3の配線22、接続部27及び第2の配線18を介して第2の柱状電極19に接続されている。なお、接続部27を含む溝26の部分は前述の封止膜20によって覆われている。
【0010】
ベアチップ31は平面方形状のシリコン基板32を備えている。この場合、シリコン基板32の平面サイズは半導体パッケージ11のシリコン基板12の平面サイズよりも適宜に小さくなっている。シリコン基板32の下面の外周部には複数の柱状電極33が形成されている。配線基板41は、ガラスエポキシ等からなる基板42の上面に第1及び第2の接続パッド43、44を含む配線(図示せず)が形成されたものからなっている。この場合、第1の接続パッド43は半導体パッケージ11用のものであり、第2の接続パッド44はベアチップ31用のものである。異方導電性接着剤51は、絶縁性接着剤52中に導電性粒子53をほぼ均一に混入したものからなっている。
【0011】
そして、ベアチップ31の柱状電極33が半導体パッケージ11の第4の配線25の接続パッド25aにボンディングされていることにより、ベアチップ31は半導体パッケージ11上に搭載され、これにより半導体装置1が構成されている。また、半導体パッケージ11の第1及び第2の柱状電極17、19の下端面を含む封止膜20の下面が配線基板41の接続パッド43、44の部分に異方導電性接着剤51を介して接合されていることにより、半導体装置1は配線基板41上に搭載されている。この状態では、第1及び第2の柱状電極17、19の各下端面は導電性粒子53を介して配線基板41の第1及び第2の接続パッド43、44に接続されている。これにより、ベアチップ31の柱状電極33は、第4の配線25、第3の配線22、接続部27、第2の配線18、第2の柱状電極19及び導電性粒子53を介して配線基板41の第2の接続パッド44に接続されている。
【0012】
このように、この半導体装置の実装構造では、ベアチップ31を半導体パッケージ11上に搭載して半導体装置1を構成し、この半導体装置1を配線基板41上に搭載しているので、ベアチップ31及び半導体パッケージ11を配線基板41上に立体的に搭載することができ、したがって実装密度を高くすることができる。
【0013】
次に、半導体パッケージ11の製造方法の一例について、図3〜図16を順に参照して説明する。なお、図1に示す第1の配線16及び第1の柱状電極17の形成は、図2に示す第2の配線18及び第2の柱状電極19の形成と同時に形成されるので、第1の配線16及び第1の柱状電極17の形成については省略する。さて、まず図3に示すように、ウエハ状態のシリコン基板12の下面に接続パッド13が形成されたものを用意する。この場合、シリコン基板12の下面の接続パッド13の中央部を除く部分にパッシベーション膜が形成されていてもよい。なお、図3において符合61で示す領域はダイシングストリートである。
【0014】
次に、図4に示すように、シリコン基板12の下面全体にポリイミド等からなる絶縁膜14を形成し、次いでこの絶縁膜14に図1に示す開口部15を形成する。次に、開口部15を含む絶縁膜14の下面全体に下地金属層62を形成する。次に、下地金属層62の下面において図2に示す第2の配線18及び溝26を形成すべき領域を除く部分にメッキレジスト層63を形成する。次に、下地金属層62をメッキ電流路として金等の電解メッキを行うことにより、下地金属層62の下面において図2に示す第2の配線18及び溝26を形成すべき領域にメッキ層64を形成する。この後、メッキレジスト層63を剥離する。
【0015】
次に、図5に示すように、シリコン基板12の上面全体にポリイミド等からなる第1の絶縁膜21を形成する。次に、図6に示すように、ダイシングストリート61の所定の複数箇所に対応する部分におけるシリコン基板12等に平面ほぼ円形状の貫通孔(図2の溝26に相当するもの)26をウェットエッチング、ドライエッチング、レーザの照射等により形成する。この場合、貫通孔26内に露出されたシリコン基板12の壁面に自然酸化膜からなる絶縁膜(図示せず)が形成される。この絶縁膜の膜厚が薄すぎる場合には、加熱処理により、この絶縁膜の膜厚を厚くするようにしてもよい。
【0016】
次に、図7に示すように、スパッタにより、第1の絶縁膜21の上面及び貫通孔26の内壁面に銅等からなる金属膜65を形成する。この状態では、貫通孔26内に形成された金属膜65の下端部は下地金属層62及びメッキ層64に接続されている。なお、貫通孔26内に形成された金属膜65の導電性に問題があるような場合には、貫通孔26内に導電ペーストを充填するようにしてもよい。また、貫通孔26内に形成する金属膜65をスルーホールメッキ処理により形成するようにしてもよい。
【0017】
次に、図8に示すように、シリコン基板12の下面側にドライフィルムレジスト66をラミネートし、次いでこのドライフィルムレジスト66の図2における第2の配線18の接続パッド部18aに対応する部分に開口部67を形成する。次に、下地金属層62をメッキ電流路として金等の電解メッキを行うことにより、開口部67内におけるメッキ層64下に第2の柱状電極19を形成する。次に、ドライフィルムレジスト66を剥離すると、図9に示すようになる。次に、メッキ層64をマスクとして下地金属層62をエッチングすると、図10に示すように、2層構造の第2の配線18が形成される。
【0018】
次に、図11に示すように、シリコン基板12の下面側及び貫通孔26内にエポキシ樹脂等からなる封止膜20を形成する。この場合、第2の柱状電極19を完全に覆うように、封止膜20の膜厚をある程度厚くし、次いで封止膜20の下面を仮研磨して平坦化する。この平坦化は後の工程を容易とするためである。また、この平坦化した状態でも、第2の柱状電極19の下端面は封止膜20によって覆われている。これは、後の工程において第2の柱状電極19の下端面を保護するためである。次に、金属膜65の上面において図2に示す第3の配線22を形成すべき領域及び貫通孔26の部分にレジスト層68を形成する。次に、レジスト層68をマスクとして金属膜65をエッチングすると、図12に示すように、第3の配線22及び接続部27が形成される。この後、レジスト層68を剥離する。
【0019】
次に、図13に示すように、シリコン基板12の上面側にポリイミド等からなる第2の絶縁膜23を形成し、次いでこの第2の絶縁膜23に図1に示す開口部24を形成する。次に、図14に示すように、開口部24を含む第2の絶縁膜23の上面全体に銅等からなる金属膜69を形成する。次に、金属膜69の上面において図2に示す第4の配線25を形成すべき領域にレジスト層70を形成する。次に、レジスト層70をマスクとして金属膜69をエッチングすると、図15に示すように、第4の配線25が形成される。この後、レジスト層70を剥離する。次に、図16に示すように、封止膜20の下面を本研磨し、第2の柱状電極19の下端面を露出させる。次に、ダイシングストリート61の中央部でダイシングすると、図1及び図2に示す半導体パッケージ11が得られる。
【0020】
なお、上記実施形態では、例えば図2に示すように、第2の柱状電極19と配線基板41の第2の接続パッド44とを異方導電性接着剤51の導電性粒子53を介して接続した場合について説明したが、これに限らず、例えば図17に示すように、第2の接続パッド44上または第2の柱状電極19下に予め設けられた半田ボール71を介して接続するようにしてもよい。また、上記実施形態では、例えば図2に示すように、第4の配線25をむき出しとした場合について説明したが、これに限らず、例えば図17に示すように、レジスト等からなる保護膜72によって覆うようにしてもよい。また、上記実施形態では、半導体パッケージ11用の第1の柱状電極17とベアチップ31用の第2の柱状電極19とを別々とした場合について説明したが、これに限らず、例えば電源やグランド用の第2の配線18を同じく電源やグランド用の第1の配線16に接続し、電源やグランド用の第1の柱状電極17を共有化するようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、半導体パッケージ11上に1個のベアチップ31を搭載した場合について説明したが、これに限らず、複数個のベアチップ31や他のチップ部品を搭載するようにしてもよい。この場合、例えば図17に示すように、シリコン基板12上の中央部に第3及び第4の配線22a、25aを適宜に形成するようにしてもよい。
【0021】
また、第2の配線18及び第2の柱状電極19を形成せずに、例えば図18に示すようにしてもよい。すなわち、シリコン基板12及び封止膜20等の側面に溝26を形成し、この溝26内に導電ペースト等からなる接続部27を第3の配線22に接続させて形成し、この接続部27の下端面を配線基板41の第2の接続パッド44に異方導電性接着剤51の導電性粒子53を介して接続するようにしてもよい。なお、この場合も、例えば電源やグランド用の第2の配線18及び第2の柱状電極19のみを形成し、電源やグランド用の第1の柱状電極17を共有化するようにしてもよい。加えて、シリコン基板12の上面側に形成する配線は、第3と第4の配線22、25からなる2層構造に限ることなく、単層構造あるいは3層以上の構造としてもよい。また、第1の配線16は、場合によっては下地金属層のみによって形成するようにしてもよい。さらに、接続部27等を形成せずに、シリコン基板12の上面側に形成された配線を配線基板41の第2の接続パッド44にワイヤボンディングにより接続するようにしてもよい。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、半導体基板の他の面上に配線を形成しているので、半導体基板の他の面上に電子部品を搭載することができ、したがって半導体基板及び該半導体基板の他の面上に搭載された電子部品を配線基板上に立体的に搭載することができ、ひいては実装密度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態における半導体装置の実装構造の主として半導体パッケージ用の第1の柱状電極の部分の断面図。
【図2】同実装構造の主としてベアチップ用の第2の柱状電極の部分の断面図。
【図3】図1及び図2に示す半導体パッケージの製造に際し、当初用意したものの一部の断面図。
【図4】図3に続く製造工程の断面図。
【図5】図4に続く製造工程の断面図。
【図6】図5に続く製造工程の断面図。
【図7】図6に続く製造工程の断面図。
【図8】図7に続く製造工程の断面図。
【図9】図8に続く製造工程の断面図。
【図10】図9に続く製造工程の断面図。
【図11】図10に続く製造工程の断面図。
【図12】図11に続く製造工程の断面図。
【図13】図12に続く製造工程の断面図。
【図14】図13に続く製造工程の断面図。
【図15】図14に続く製造工程の断面図。
【図16】図15に続く製造工程の断面図。
【図17】この発明の他の実施形態における半導体装置の実装構造の要部の断面図。
【図18】この発明のさらに他の実施形態における半導体装置の実装構造の要部の断面図。
【符号の説明】
1 半導体装置
11 半導体パッケージ
16 第1の配線
17 第1の柱状電極
18 第2の配線
19 第2の柱状電極
22 第3の配線
25 第4の配線
27 接続部
31 ベアチップ
41 配線基板
51 異方導電性接着剤[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
For example, in a semiconductor chip mounting technique called an MCM (multi chip module), a semiconductor package called a bare chip or a CSP (chip size package) may be mounted on a wiring board. In addition, chip parts such as resistors and capacitors may be mounted on the same wiring board.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, such conventional mounting technology has a problem in that the mounting density is limited because various electronic components such as bare chips are arranged in a plane on the wiring board.
An object of the present invention is to increase the mounting density.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a connection pad extending from a connection pad exposed through an opening formed in an insulating film formed on one surface of a wafer to the insulating film; Forming a first wiring having a portion and forming first and second columnar electrodes on the pad portion from the insulating film in the dicing street portion to another portion on the insulating film; Forming a sealing film on the insulating film excluding the first and second columnar electrodes, forming a third wiring on the other surface of the wafer, and after forming the third wiring A step of polishing the lower surface of the sealing film to expose a lower end surface of the second columnar electrode, and forming a through hole in a dicing street portion of the wafer to form the second wiring in the through hole. And a connecting portion for connecting the third wiring A step of forming, in which includes the step of obtaining a plurality of semiconductor devices by dicing the wafer and the like. According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the invention, wherein after dicing, an electronic component is mounted on the other surface of the wafer by being connected to the third wiring. It is a thing. Then, according to the invention described in
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2 show cross-sectional views of a semiconductor device mounting structure according to an embodiment of the present invention. The
[0006]
First, a description will be given with reference to FIG. The
[0007]
Next, a description will be given mainly with reference to FIG. A
[0008]
A first
[0009]
A planar substantially
[0010]
The
[0011]
The
[0012]
As described above, in this semiconductor device mounting structure, the
[0013]
Next, an example of a method for manufacturing the
[0014]
Next, as shown in FIG. 4, an insulating
[0015]
Next, as shown in FIG. 5, a first insulating
[0016]
Next, as shown in FIG. 7, a
[0017]
Next, as shown in FIG. 8, a dry film resist 66 is laminated on the lower surface side of the
[0018]
Next, as shown in FIG. 11, a sealing
[0019]
Next, as shown in FIG. 13, a second insulating
[0020]
In the above embodiment, for example, as shown in FIG. 2, the second
[0021]
Further, the
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the wiring is formed on the other surface of the semiconductor substrate, the electronic component can be mounted on the other surface of the semiconductor substrate. Electronic components mounted on the other surface of the semiconductor substrate can be three-dimensionally mounted on the wiring substrate, and as a result, the mounting density can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion of a first columnar electrode mainly for a semiconductor package of a semiconductor device mounting structure according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a sectional view of a portion of a second columnar electrode mainly for a bare chip of the mounting structure.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of what was initially prepared in manufacturing the semiconductor package shown in FIGS. 1 and 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view of the manufacturing process following FIG. 3;
FIG. 5 is a cross-sectional view of the manufacturing process following FIG. 4;
6 is a cross-sectional view of the manufacturing process following FIG. 5. FIG.
7 is a cross-sectional view of a manufacturing step that follows FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the manufacturing process following FIG. 7;
FIG. 9 is a cross-sectional view of the manufacturing process following FIG. 8;
10 is a cross-sectional view of a manufacturing step that follows FIG. 9; FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view of the manufacturing process following FIG. 10;
FIG. 12 is a cross-sectional view of the manufacturing process following FIG. 11;
13 is a cross-sectional view of a manufacturing step that follows FIG. 12. FIG.
FIG. 14 is a cross-sectional view of the manufacturing process following FIG. 13;
FIG. 15 is a cross-sectional view of the manufacturing process following FIG. 14;
FIG. 16 is a cross-sectional view of the manufacturing process following FIG. 15;
FIG. 17 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor device mounting structure according to another embodiment of the present invention;
FIG. 18 is a cross-sectional view of a substantial part of a semiconductor device mounting structure according to still another embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ウエハの他の面上に第3の配線を形成する工程と、前記第3の配線形成後に、前記封止膜の下面を本研磨し、第2の柱状電極の下端面を露出させる工程と、前記ウエハをダイシングして複数の半導体装置を得る工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。Forming a first wiring having a connection pad portion from the connection pad exposed through the opening formed in the insulating film formed on one surface of the wafer to the insulating film; Forming a second wiring having a connection pad portion over the insulating film from the insulating film to another portion of the insulating film, and the first and second wirings on each connection pad portion of the first and second wirings. Forming a columnar electrode, forming a sealing film on the insulating film excluding the first and second columnar electrodes, and forming a third wiring on the other surface of the wafer. Forming a through hole in a dicing street portion of the wafer and forming a connection portion connecting the second wiring and the third wiring in the through hole; and
Forming a third wiring on the other surface of the wafer; and, after forming the third wiring, subjecting the lower surface of the sealing film to main polishing to expose a lower end surface of the second columnar electrode; a method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising the steps of: obtaining a plurality of semiconductor devices by dicing the upper lobe.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP27245598A JP4168494B2 (en) | 1998-09-10 | 1998-09-10 | Manufacturing method of semiconductor device |
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Publications (2)
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