JP4754105B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板への実装効率を高め、高密度実装を可能にし、信頼性の高い基板実装を実現できるチップ状の半導体装置およびその製造方法に関するものであり、特に半導体ウェハーレベルで製造し、かつ信頼性の高い半導体装置構造を実現できる半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯機器の軽量小型化、高密度化にともない、リード端子を外部端子として有した半導体パッケージの高密度実装化が進む中、より高密度実装を図るため、チップ状の半導体装置を電子機器の配線基板等に実装する技術が開発されている。
【0003】
以下、従来の半導体装置について図面を参照しながら説明する。
【0004】
図6は従来の半導体装置を示す図であり、図6(a)は構成斜視図であり、図6(b)は図6(a)のA−A1箇所の断面図である。
【0005】
図6に示すように従来の半導体装置は、一主面上の周辺領域に内部の半導体集積回路素子と接続した複数の電極パッド1を有した半導体チップ2と、各電極パッド1を除く半導体チップ2の主面領域上に形成された絶縁性の低弾性樹脂よりなる絶縁層3と、半導体チップ2の主面内であって、形成された絶縁層3上に各電極パッド1と接続した金属導体よりなる配線層4により再配線接続で2次元配置された複数のコンタクトパッド5と、それらコンタクトパッド5を除く半導体チップ2の主面上に形成され、電極パッド1,配線層4を保護したソルダーレジストなどの絶縁性樹脂層6と、コンタクトパッド5上に各々設けられた半田ボールなどの突起電極7より構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の半導体装置において、半導体チップサイズで半導体装置を構成することができるものの、半導体チップの素子領域、すなわち能動領域上に再配線することでコンタクトパッドを形成するものであり、素子領域に対するダメージが懸念されていた。
【0007】
また半導体装置を実装基板に搭載する際も素子領域に対するダメージが懸念されていた。
【0008】
さらに従来の半導体装置構造では、基板実装時は電極(突起電極)面を下にして実装するため、実装後は半導体装置の電極面が隠れてしまい、半導体装置に対してダイレクトで電気的な検査ができないという問題もあった。
【0009】
本発明は前記従来の課題を解決するものであり、半導体ウェハーレベルで半導体装置を製造でき、かつ半導体チップサイズの半導体装置を信頼性よく実現できる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために本発明の半導体装置は、その表面に複数の半導体素子と複数の電極パッドとを有した半導体チップと、前記半導体チップの裏面側から設けられ、前記半導体チップの各電極パッドの底部に到達し、各電極パッドに連続した溝部と、前記溝部に設けられ、前記電極パッドの底部と電気的に接続した導体層と、前記導体層の一端を露出させ、前記溝部を充填した絶縁樹脂と、前記導体層と電気的に接続し、前記半導体チップの裏面領域に絶縁層を介して形成された導体配線層とよりなる半導体装置である。
【0011】
また具体的には、半導体チップの表面側は絶縁性樹脂で被覆されている半導体装置である。
【0012】
また、半導体チップの裏面側は導体配線層の一部を除いて、絶縁性樹脂で被覆されている半導体装置である。
【0013】
また、導体配線層は、半導体チップの裏面領域上でパターン形成され、外部端子用の端子パッドを有している半導体装置である。
【0014】
また、端子パッドはエリアアレイ状に配置されている半導体装置である。
【0015】
また、電極パッドは半導体チップの中央部に設けられている半導体装置である。
【0016】
さらに、溝部に設けられ、電極パッドの底部と電気的に接続した導体層は、前記溝部の内壁に対して導電材がメッキされることで導体層をなしている半導体装置である。
【0017】
本発明の半導体装置の製造方法は、表面に複数の半導体素子と電極パッドとを有した半導体チップがその面内に複数個形成された半導体ウェハーに対して、各半導体チップの裏面側から各電極パッドの底部に到達するよう切削により各電極パッドに連続した溝部を形成する工程と、前記半導体ウェハーの各半導体チップの溝部に対して、前記電極パッドの底部と電気的に接続した導体層を形成する工程と、前記導体層に接続させ、前記半導体ウェハーの各半導体チップの裏面に導体配線層を形成する工程と、前記導体層の一端を露出させ、前記溝部を絶縁樹脂で充填封止する工程と、前記半導体ウェハーの各半導体チップ単位で分割する工程とよりなる半導体装置の製造方法である。
【0018】
具体的には、半導体ウェハーの各半導体チップの溝部に対して、電極パッドの底部と電気的に接続した導体層を形成する工程では、溝部の内壁に対して導電材をメッキする半導体装置の製造方法である。
【0019】
また、半導体チップの裏面側から各電極パッドの底部に到達するよう溝部を形成する工程では、ダイシングにより半導体チップ基材を切削することで溝部を形成する半導体装置の製造方法である。
【0020】
また、導体層に接続させ、半導体ウェハーの各半導体チップの裏面に導体配線層を形成する工程では、導体配線層により半導体チップの裏面領域上でパターン形成するとともに、外部端子用の端子パッドを形成する半導体装置の製造方法である。
【0021】
また、半導体ウェハーの各半導体チップ単位で分割する工程の前に、前記半導体ウェハーの表面を絶縁性樹脂で被覆する工程を有する半導体装置の製造方法である。
【0022】
また、半導体ウェハーの各半導体チップ単位で分割する工程の前に、前記半導体ウェハーの裏面を絶縁性樹脂で被覆する工程を有する半導体装置の製造方法である。
【0023】
また、導体層に接続させ、半導体ウェハーの各半導体チップの裏面に導体配線層を形成する工程では、半導体ウェハー裏面上に絶縁層を形成した後、前記絶縁層上に導体配線層を形成する半導体装置の製造方法である。
【0024】
前記構成の通り、本発明の半導体装置は、半導体チップの裏面側に表面の電極パッの底面を露出させた連続した溝部を有し、その溝部で電気的な接続の導体層を形成し、チップ裏面側で再配線することで半導体チップの素子領域に影響のない配線パターンをチップ裏面側に有しているものである。したがって、本発明の半導体装置を実装基板に搭載する際には、素子領域に対するダメージの心配がなくなる。
【0025】
また本発明の半導体装置の製造方法においては、半導体ウェハー状態で各半導体チップの裏面側に再配線でパターン形成するため、パターン形成時の素子領域へのダメージを防止できるものである。しかも各半導体チップの電極パッドの底面に達する溝部はウェハー工程で使用するダイシングで形成するものであるため、効率的な製造方法である。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体装置およびその製造方法の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0027】
まず本実施形態の半導体装置について説明する。
【0028】
図1は本実施形態の半導体装置を示す図である。図1において、図1(a)は平面図であり、図1(b)は底面図、図1(c)は図1(b)でのB−B1箇所の断面図である。
【0029】
図1に示すように、本実施形態の半導体装置としては、リアルチップサイズパッケージ(RCSP)であり、表面に複数の半導体素子(アクティヴ領域)と電極パッド8とを有した半導体チップ9と、その半導体チップ9の裏面側に形成され、半導体チップの電極パッド8の底部に到達した貫通しない溝部10と、溝部10に設けられ、チップの電極パッド8の底部と電気的に接続した導体層11と、その導体層11と電気的に接続し、半導体チップ9の裏面領域に絶縁層(図示せず)を介して形成された導体配線層12とよりなる半導体装置である。そして導体配線層12は、半導体チップの裏面領域上でパターン形成され、外部端子用の端子パッド13を有しているものである。また溝部10内には絶縁樹脂14が充填されて、半導体チップ9の固定と保護と絶縁化とを行っているものであり、チップ内の溝部10の形成によって生じるチップ自体の脆弱化を防止するものである。
【0030】
また溝部10に設けられた導体層11は、その溝部10の各電極パッドに対応する内壁に対して導電材がメッキされて導体層11を形成しているものである。
また溝部10は、各電極パッド8に連続して形成された1連の溝部10であり、切削により形成されたものである。
【0031】
なお、本実施形態の半導体装置では半導体チップ9の裏面の導体配線層12は絶縁層を介して形成されているので、各電極パッド8と接続した導体配線層12どうしの短絡を防止し、また基板実装時の半田クリームによる短絡を防止するものである。
【0032】
また本実施形態の半導体装置では、図示するように端子パッド13はエリアアレイ状に配置されているものであり、表面の電極パッド8を溝部10を通して裏面に引き回して、再配線しているものである。
【0033】
本実施形態では表面の電極パッド8がチップの中央領域に列をなして形成されたメモリー系の半導体チップを用いて半導体装置を構成しているが、電極パッドが半導体チップの周縁部に設けられているロジック系チップであってもよい。
【0034】
次に図2は本実施形態の半導体装置に対して、保護パッケージング手段を施した構成を示す半導体装置の図である。図2において、図2(a)は底面図、図2(b)は図2(a)のC−C1箇所の断面図であり、基本構成は図1に示した構成と同様である。なお図2において、一部、破線で示した構成は内部構成を透過して示したものである。
【0035】
図2に示す半導体装置は、図1の半導体装置構成に対して半導体チップ9の表面の電極パッド8を被覆するように絶縁性樹脂15を形成しているものである。そしてさらに半導体チップ9の裏面側に対しても導体配線層12の一部、すなわち端子パッド13を除いて、絶縁性樹脂15で被覆しているものである。また基板実装のために、端子パッド13上に半田ボールなどのボール電極16を形成した構造である。なお、半導体チップ9の表面側を絶縁性樹脂15で被覆する際、実装後の電気的検査のために電極パッド8の部分を開口させてチップ表面のみを被覆してもよい。
【0036】
図2に示す半導体装置は基板実装時の外部から印加される衝撃を防止し、基板実装に適した構造である。
【0037】
以上、本実施形態の半導体装置では、半導体チップ9の裏面側に表面の電極パッド8の底面に達した溝部10を有し、その溝部10で電気的な接続の導体配線層12を形成し、チップ裏面側で再配線することで半導体チップ9の素子領域に影響のない配線パターンをチップ裏面側に設けているものであり、半導体装置を実装基板に搭載する際には、素子領域に対するダメージの心配がなくなる。また本実施形態の半導体装置は基板実装後であっても、表面側の電極パッド8を露出しさせておくことにより、基板実装した後、半導体装置に対してダイレクトで探針を接触させて電気的な検査が可能である。
【0038】
次に本実施形態の半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。図3,図4は本実施形態の半導体装置の製造方法を示す主要な工程の断面図である。
【0039】
まず図3(a)に示すように、表面に複数の半導体素子(図示せず)と電極パッド8とを有した半導体チップ9がその面内に複数個形成された半導体ウェハー17を用意する。
【0040】
そして図3(b)に示すように、半導体ウェハー17に対して、各半導体チップ9の裏面側から各電極パッド8の底部に到達するよう連続した溝部10をダイシングブレードでチップ基材を切削して形成する。この工程では半導体ウェハー17の表面側をダイシングシート等の保護部材18でマスクして行い、ダイシングによる切削の調整はブレード幅の設定、切り込み深さの設定により適切に電極パッド8の底面を溝部10内に露出させることができる。なお、溝部10の形成では貫通しないよう配慮して切削する。また半導体ウェハー17の裏面側からの電極パッド8の認識は赤外線認識により可能である。
【0041】
次に図3(c)に示すように、保護部材18で半導体ウェハー17の表面側をマスクした状態のまま、各半導体チップ9の溝部10に対して、電極パッド8の底部と電気的に接続した導体層11を形成する。本実施形態では溝部10の内壁面に対して金(Au),銅(Cu),ニッケル(Ni)などの導電材をメッキすることにより導体層11を形成する。そして溝部10の導体層11に接続させ、各半導体チップ9の裏面に導体配線層12をチップ裏面領域内でパターン形成するとともに、導体配線層12の端部に端子パッド13を形成する。またこの工程において、半導体チップ9の裏面に導体配線層を引き回して形成する前に、半導体ウェハー16裏面上に絶縁層を形成し、その形成した絶縁層上に導体配線層12を形成するものである。これにより導体配線層12どうしの独立したパターンを形成し、短絡を防止できる。
【0042】
次に図3(d)に示すように、導体配線層によりチップ裏面に配線パターンを再配線した半導体ウェハー17に形成した溝部10に対して絶縁樹脂14を充填して封止する。絶縁樹脂14の充填により、各半導体チップ9の固定と保護と絶縁化とを行っているものであり、チップ内の溝部10の形成によって生じるチップ自体の脆弱化を防止するものである。
【0043】
そして図4に示すように、各半導体チップ単位でダイシングにより分割することにより、半導体チップ9の裏面側に表面の電極パッド8と接続した溝部10を有し、その溝部10で電気的な接続の導体配線層12が形成され、チップ裏面側で再配線された配線パターンを有した半導体装置の個片を得るものである。なお、このチップ分割工程の前に、半導体ウェハーの表面、裏面の各必要領域を絶縁性樹脂で被覆する工程を設けてパッケージングしてもよい。またチップ単位に分割する際、半導体ウェハーの表面側、裏面側のいずれでもよい。
【0044】
次に本実施形態の半導体装置の実装形態について説明する。図5は本実施形態の半導体装置の基板実装を示す断面図である。
【0045】
図5に示すように本実施形態の半導体装置は図1,図2に示した半導体装置の構成と同様であるが、半導体チップ9の裏面側のボール電極16を実装基板19の配線電極20上に接合した状態である。そして半導体チップ9の表面側が上側に位置しており、表面の電極パッド8が絶縁性樹脂15で被覆されていない構造であるため、実装後であっても電極パッド8に対して探針21を接触させ、半導体装置に対してダイレクトで電気的な検査が可能なものである。
【0046】
以上、本実施形態の半導体装置は、半導体チップの裏面側に表面の電極パッドに到達した連続した溝部を有し、その溝部で電気的な接続の導体配線層を形成し、チップ裏面側で再配線することで半導体チップの素子領域に影響のない配線パターンをチップ裏面側に設けているものであり、半導体装置を実装基板に搭載する際にも素子領域に対するダメージの心配がない半導体装置である。
【0047】
【発明の効果】
本発明の半導体装置は、半導体チップの裏面側に表面の電極パッドと接続した溝部を有し、その溝部で電気的な接続の導体層を形成し、チップ裏面側で再配線することで半導体チップの素子領域に影響のない配線パターンをチップ裏面側に有しているものである。したがって、本発明の半導体装置を実装基板に搭載する際には、素子領域に対するダメージを防止して実装できるものである。
【0048】
また本発明の半導体装置の製造方法においては、半導体ウェハー状態で各半導体チップの裏面側に再配線でパターン形成するため、パターン形成時の素子領域へのダメージを防止できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の半導体装置を示す図
【図2】本発明の一実施形態の半導体装置を示す図
【図3】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図
【図4】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図
【図5】本発明の一実施形態の半導体装置の実装状態を示す断面図
【図6】従来の半導体装置を示す図
【符号の説明】
1 電極パッド
2 半導体チップ
3 絶縁層
4 配線層
5 コンタクトパッド
6 絶縁性樹脂層
7 突起電極
8 電極パッド
9 半導体チップ
10 溝部
11 導体層
12 導体配線層
13 端子パッド
14 絶縁樹脂
15 絶縁性樹脂
16 ボール電極
17 半導体ウェハー
18 保護部材
19 実装基板
20 配線電極
21 探針
Claims (10)
- その表面に複数の半導体素子と複数の電極パッドとを有した半導体チップと、
前記半導体チップの裏面側から設けられ、前記半導体チップの前記各電極パッドの底部に到達し、前記複数の電極パッドに亘るように連続した溝部と、
前記溝部に設けられ、前記電極パッドの底部と電気的に接続した導体層と、
前記導体層の一端を露出させ、前記溝部を充填した絶縁樹脂と、
前記導体層と電気的に接続し、前記半導体チップの裏面領域に絶縁層を介して形成された導体配線層とよりなり、
前記導体層は、前記溝部の内壁に形成されたメッキ層からなり、
前記導体配線層は、前記半導体チップの裏面領域上に形成された外部端子用の端子パッドを有していることを特徴とする半導体装置。 - 前記半導体チップの表面側は絶縁性樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記半導体チップの裏面側は前記導体配線層の一部を除いて、絶縁性樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記端子パッドはエリアアレイ状に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記電極パッドは前記半導体チップの中央部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 表面に複数の半導体素子と電極パッドとを有した半導体チップがその面内に複数個形成された半導体ウェハーに対して、前記各半導体チップの裏面側から前記各電極パッドの底部に到達するよう前記複数の電極パッドに亘るように連続した溝部を形成する工程と、
前記半導体ウェハーの前記各半導体チップの前記溝部に対して、前記電極パッドの底部と電気的に接続した導体層を形成する工程と、
前記導体層に接続させ、前記半導体ウェハーの前記各半導体チップの裏面に導体配線層を形成する工程と、
前記導体層の一端を露出させ、前記溝部を絶縁樹脂で充填封止する工程と、
前記半導体ウェハーの前記各半導体チップ単位で分割する工程とよりなり、
前記溝部に対して、前記電極パッドの底部と電気的に接続した前記導体層を形成する工程では、前記溝部の内壁に対して導電材をメッキし、
前記導体層に接続させ、前記半導体ウェハーの前記各半導体チップの裏面に前記導体配線層を形成する工程では、前記導体配線層により前記半導体チップの裏面領域上でパターン形成するとともに、外部端子用の端子パッドを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記半導体チップの裏面側から前記各電極パッドの底部に到達するよう前記溝部を形成する工程では、ダイシングにより半導体チップ基材を切削することで前記溝部を形成することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体ウェハーの前記各半導体チップ単位で分割する工程の前に、前記半導体ウェハーの表面を絶縁性樹脂で被覆する工程を有することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体ウェハーの前記各半導体チップ単位で分割する工程の前に、前記半導体ウェハーの裏面を絶縁性樹脂で被覆する工程を有することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記導体層に接続させ、前記半導体ウェハーの前記各半導体チップの裏面に前記導体配線層を形成する工程では、前記半導体ウェハー裏面上に絶縁層を形成した後、前記絶縁層上に前記導体配線層を形成することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
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