JP5729290B2 - 半導体装置の製造方法、電子装置の製造方法及び基板 - Google Patents
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Description
図1は半導体装置の構成例を示す図である。図1には、半導体装置の一例の断面を模式的に図示している。
例えば、図2(A)に示す半導体装置10aのように、樹脂21内に設けられた半導体チップ22及び半導体チップ23を囲繞する枠24を設け、上記した放熱層25及び枠部33を設けないようにしてもよい。このような構造とした場合でも、枠24を設けることで、一定の放熱性向上効果を得ることが可能であり、更に、露出する樹脂21の面積を減らし、一定の耐湿性向上効果を得ることが可能になる。
まず、第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態に係る半導体装置形成方法の各工程の説明図を図3〜図11に示す。以下、各工程について順に説明する。尚、ここでは、1つの半導体装置に2つの半導体チップが含まれる構造を例に、その形成方法を説明する。
半導体装置形成においては、まず、図3に示すような、支持基板51上に接着剤52を設けた支持体50を準備する。支持基板51は、以降の工程でウェーハプロセスと同じ製造機器が使用できるように、半導体チップを製造する時に用いるSiウェーハと同一形状のものとすることが好ましい。例えば、支持基板51には、直径8インチ(約200mm)、1mm厚のガラス基板が用いられる。接着剤52には、熱感応性の接着剤、例えば、熱可塑性の樹脂が用いられる。このような接着剤52を支持基板51上に塗布し、図3に示したような支持体50を得る。
支持体50上に枠24A並びに半導体チップ22及び半導体チップ23を配置して固定した後は、枠24A並びに半導体チップ22及び半導体チップ23を樹脂21により封止する。樹脂21は、例えば、まず支持体50の周りを枠等で囲み、その囲みの中に、支持体50の上方から、半導体チップ22及び半導体チップ23の高さを超える程度に流し込む。樹脂21には、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いる。樹脂21の流し込みは、空気中で行うことができる。また、樹脂21内のボイドの発生を抑えるために、樹脂21の流し込みを真空中で行うようにしてもよい。樹脂21を流し込んだ後は、熱処理により樹脂21を硬化する。例えば、樹脂21にエポキシ樹脂を用いた場合には、熱処理の温度を180℃とする。
樹脂21を支持体50上に流し込み、硬化させた後は、バックグラインディングを行い、樹脂21の形成面側の表面を平坦にする。バックグラインディングの量は、例えば、約100μmとする。バックグラインディングは、樹脂21だけでなく、半導体チップ22及び半導体チップ23も含めて、或いは更に枠24Aも含めて、行うことができる。図7には、バックグラインディング後の樹脂21から、枠24A並びに半導体チップ22及び半導体チップ23が露出するように、少なくとも樹脂21と半導体チップ22及び半導体チップ23のバックグラインディングを行った場合を例示している。尚、このように枠24Aの高さと半導体チップ22及び半導体チップ23の高さとを揃えることが、放熱性及び耐湿性を向上させるうえで、また、樹脂21による応力を緩和するうえで好ましい。
図8及び図9は第2の実施の形態に係るチップ内蔵基板分離工程の説明図である。図8には、分離されたチップ内蔵基板の要部断面の一例を模式的に図示している。図9には、分離されたチップ内蔵基板の平面の一例を模式的に図示している。
チップ内蔵基板20Aを支持体50から分離した後は、そのチップ内蔵基板20Aの、樹脂21から電極パッド22a及び電極パッド23aが露出する表面21aに、配線層(再配線層)30Aを形成する。配線層30Aは、表面21a上への絶縁膜及び導電膜の形成、フォトリソグラフィ技術を用いたパターニングにより、絶縁部32内に導電部31及び枠部33を形成し、更に、最表面に外部接続パッド31cを残して保護膜34を形成することで得られる。
配線層30A及び放熱層25Aの形成後は、ダイシングソーを用い、配線層30A、チップ内蔵基板20A及び放熱層25Aを、所定の位置で切断し、個々の半導体装置10(MCP)に個片化する。個片化の際には、上記した1枚板の枠24Aが切断されて各半導体装置10内に半導体チップ22及び半導体チップ23を囲繞する枠24が残るように、ダイシングソーによる切断を行う。これにより、図11に示すような、枠24(枠24A)及び放熱層25(放熱層25A)を含むチップ内蔵基板20(チップ内蔵基板20A)の上に、枠部33を含む配線層30(配線層30A)が形成された、個々の半導体装置10が得られる。
また、半導体チップ22及び半導体チップ23並びに枠24Aの高さを予め揃えている場合には、上記のようにスキージ等を用いて余分な樹脂21を除去し、図7で述べたようなバックグラインディング工程を省略してもよい。半導体チップ22及び半導体チップ23よりも枠24Aが高い場合で、半導体チップ22及び半導体チップ23の背面に樹脂21を残す場合も同様に、枠24Aよりも上の余分な樹脂21を除去し、図7で述べたようなバックグラインディング工程を省略してもよい。
ところで、この半導体装置10のようにチップ内蔵基板20に枠24を設けない半導体装置(MCP)は、例えば次のような流れで形成される。即ち、接着剤が塗布された支持体に、複数の半導体チップをそれらの電極パッド面を接着剤側に向けて配置し、例えば全体の半導体チップを囲う枠を設けてその枠の中に樹脂を流し込む。流し込んだ樹脂を硬化した後に、複数の半導体チップの電極パッド面側に配線層(再配線層)を形成するため、チップ内蔵基板を支持体から分離する。これにより、例えば図12及び図13に示すような、樹脂201内に半導体チップ202及び半導体チップ203が設けられたチップ内蔵基板200を得る。
図16は電子装置の構成例を示す図である。図16には、電子装置の一例の断面を模式的に図示している。
次に、第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態に係る半導体装置形成方法の各工程の説明図を図17〜図24に示す。以下、各工程について順に説明する。尚、ここでは、1つの半導体装置に2つの半導体チップが含まれる構造を例に、その形成方法を説明する。
支持体50上に枠24B及び枠24C、並びに半導体チップ22及び半導体チップ23を配置して固定した後は、枠24B及び枠24C、並びに半導体チップ22及び半導体チップ23を樹脂21により封止する。樹脂21は、例えば、まず支持体50の周りを枠等で囲み、その囲みの中に、支持体50の上方から、半導体チップ22及び半導体チップ23の高さを超える程度に流し込む。樹脂21の流し込みは、空気中又は真空中で行う。樹脂21には、エポキシ樹脂等を用いる。樹脂21を流し込んだ後は、熱処理により樹脂21を硬化する。
樹脂21を支持体50上に流し込み、硬化させた後は、バックグラインディングを行い、樹脂21の形成面側の表面を平坦にする。バックグラインディングの量は、例えば、約100μmとする。バックグラインディングは、樹脂21だけでなく、半導体チップ22及び半導体チップ23を含めて、或いは更に枠24B及び枠24Cも含めて、行うことができる。図20には、樹脂21から、枠24B、枠24C、半導体チップ22及び半導体チップ23が露出するように、少なくとも樹脂21と半導体チップ22及び半導体チップ23のバックグラインディングを行った場合を例示している。尚、このように枠24B及び枠24Cの高さと半導体チップ22及び半導体チップ23の高とを揃えることが、放熱性及び耐湿性を向上させるうえで、また、樹脂21による応力を緩和するうえで好ましい。
図21及び図22は第3の実施の形態に係るチップ内蔵基板分離工程の説明図である。図21には、分離されたチップ内蔵基板の要部断面の一例を模式的に図示している。図22には、分離されたチップ内蔵基板の平面の一例を模式的に図示している。
チップ内蔵基板20Bを支持体50から分離した後は、そのチップ内蔵基板20Bの、樹脂21から電極パッド22a及び電極パッド23aが露出する表面21aに、配線層(再配線層)30Aを形成する。配線層30Aは、表面21a上への絶縁膜及び導電膜の形成、フォトリソグラフィ技術を用いたパターニングにより、絶縁部32内に導電部31及び枠部33を形成し、最表面に外部接続パッド31cを残して保護膜34を形成して得られる。
配線層30A及び放熱層25Aの形成後は、ダイシングソーを用い、配線層30A、チップ内蔵基板20B及び放熱層25Aを、所定の位置で切断し、個々の半導体装置10(MCP)に個片化する。個片化の際には、上記した枠24Bが、各半導体装置10内に半導体チップ22及び半導体チップ23を囲繞する枠24として残るように、ダイシングソーによる切断を行う。これにより、図24に示すような、枠24(枠24B)及び放熱層25(放熱層25A)を含むチップ内蔵基板20(チップ内蔵基板20B)の上に、枠部33を含む配線層30(配線層30A)が形成された、個々の半導体装置10が得られる。
チップ内蔵基板20Bの樹脂21内に設ける枠24Cとしては、図25に示すように、並行に延びる一対の枠(補強部材)を、中央に並設された枠24Bを挟むように、縦方向及び横方向にそれぞれ配置したものを用いることができる。このような枠24Cを用いた場合にも、チップ内蔵基板20Bの反りを抑制することができる。
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
前記絶縁層内に配設された第1半導体素子及び第2半導体素子と、
前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記絶縁層を介して前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子を囲繞する枠と、
前記絶縁層の上方に配設され、前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子に電気的に接続された導電部を有する配線層と
を含むことを特徴とする半導体装置。
前記導電部は、前記第1電極パッド及び前記第2電極パッドに電気的に接続されている
ことを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記4) 前記絶縁層の前記配線層の配設面側と反対の面側に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記枠に接続された層を含むことを特徴とする付記1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。
(付記6) 前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子と前記枠との距離は、前記第1半導体素子と前記第2半導体素子の間の距離に等しいことを特徴とする付記1乃至5のいずれかに記載の半導体装置。
前記基板の上方に、前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子に電気的に接続された第1導電部を有する配線層を形成する工程と、
前記配線層及び前記基板を、前記第1領域の前記絶縁層が前記第1枠の少なくとも一部で囲繞されるように、切断する工程と
を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
形成される前記配線層は、前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子に電気的に接続された第2導電部を更に有し、
前記配線層及び前記基板を切断する工程は、前記配線層及び前記基板を、前記第1枠と前記第2枠の間の位置で、前記第1領域の前記絶縁層が前記第1枠の少なくとも一部で囲繞され、且つ前記第2領域の前記絶縁層が前記第2枠の少なくとも一部で囲繞されるように、切断する工程を含む
ことを特徴とする付記7に記載の半導体装置の製造方法。
支持体上に前記第1枠及び前記第2枠を配置する工程と、
前記第1枠内に前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子を配置する工程と、
前記第2枠内に前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子を配置する工程と、
前記支持体上に前記絶縁層を形成し、前記第1枠及び前記第2枠、並びに前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子を、前記絶縁層に埋め込む工程と、
前記絶縁層から前記支持体を剥離する工程と
を含むことを特徴とする付記8に記載の半導体装置の製造方法。
(付記13) 前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子はそれぞれ、前記絶縁層から露出する第1電極パッド及び第2電極パッドを有し、
前記第1導電部は、前記第1電極パッド及び前記第2電極パッドに電気的に接続され、
前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子はそれぞれ、前記絶縁層から露出する第3電極パッド及び第4電極パッドを有し、
前記第2導電部は、前記第3電極パッド及び前記第4電極パッドに電気的に接続されている
ことを特徴とする付記8乃至12のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
前記絶縁層の第1領域内に配設された第1半導体素子及び第2半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第1領域の前記絶縁層を介して前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子を囲繞する第1枠と、
前記絶縁層の第2領域内に配設された第3半導体素子及び第4半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第2領域の前記絶縁層を介して前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子を囲繞する第2枠と
を含むことを特徴とする基板。
(付記18) 前記絶縁層内に配設され、前記第1枠及び前記第2枠を含む領域を囲繞するように延在された第4枠を含むことを特徴とする付記16又は17に記載の基板。
(付記20) 絶縁層と、前記絶縁層内に配設された第1半導体素子及び第2半導体素子と、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記絶縁層を介して前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子を囲繞する枠と、前記絶縁層の上方に配設され、前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子に電気的に接続された導電部を有する配線層とを含む半導体装置と、
前記半導体装置の前記配線層側に配設され、前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子と前記配線層を用いて電気的に接続された電子部品と
を含む電子装置。
20,20A,20B,200 チップ内蔵基板(基板)
21,201 樹脂(絶縁層)
21a 表面
21b 裏面
22,23,202,203 半導体チップ(半導体素子)
22a,23a 電極パッド
24,24A,24B,24C 枠
24Aa,24Ba,24Ca 開口部
25,25A 放熱層
30,30A 配線層
31 導電部
31a ビア
31b 配線
31c 外部接続パッド
32 絶縁部
33 枠部
34 保護膜
50 支持体
51 支持基板
52 接着剤
100 電子装置
110 半田ボール
120 電子部品
121 接続パッド
Claims (11)
- 絶縁層と、
前記絶縁層の第1領域内に配設された第1半導体素子及び第2半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第1領域の前記絶縁層を介して前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子を囲繞する第1枠と、
前記絶縁層の第2領域内に配設された第3半導体素子及び第4半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第2領域の前記絶縁層を介して前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子を囲繞する第2枠と、
前記絶縁層内に配設され、前記第1枠と前記第2枠の間を通って延在された第3枠と
を含む第1基板と、
前記第1基板の上方に形成され、前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子に電気的に接続された第1導電部、及び、前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子に電気的に接続された第2導電部を有する配線層と
を含む第2基板を準備する工程と、
前記第2基板を、前記第1枠と前記第2枠の間の位置で、前記第1領域の前記絶縁層が前記第1枠の少なくとも一部で囲繞され、且つ、前記第2領域の前記絶縁層が前記第2枠の少なくとも一部で囲繞されるように、切断する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 絶縁層と、
前記絶縁層の第1領域内に配設された第1半導体素子及び第2半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第1領域の前記絶縁層を介して前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子を囲繞する第1枠と、
前記絶縁層の第2領域内に配設された第3半導体素子及び第4半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第2領域の前記絶縁層を介して前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子を囲繞する第2枠と、
前記絶縁層内に配設され、前記第1枠及び前記第2枠を含む領域を囲繞するように延在された第3枠と
を含む第1基板と、
前記第1基板の上方に形成され、前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子に電気的に接続された第1導電部、及び、前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子に電気的に接続された第2導電部を有する配線層と
を含む第2基板を準備する工程と、
前記第2基板を、前記第1枠と前記第2枠の間の位置で、前記第1領域の前記絶縁層が前記第1枠の少なくとも一部で囲繞され、且つ、前記第2領域の前記絶縁層が前記第2枠の少なくとも一部で囲繞されるように、切断する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第2基板を準備する工程は、
支持体上に前記第1枠、前記第2枠及び前記第3枠を配置する工程と、
前記第1枠内に前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子を配置する工程と、
前記第2枠内に前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子を配置する工程と、
前記支持体上に前記絶縁層を形成し、前記第1枠、前記第2枠及び前記第3枠、並びに前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子を、前記絶縁層に埋め込む工程と、
前記絶縁層から前記支持体を剥離する工程と
を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。 - 絶縁層と、
前記絶縁層の第1領域内に配設された第1半導体素子及び第2半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第1領域の前記絶縁層を介して前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子を囲繞する第1枠と、
前記絶縁層の第2領域内に配設された第3半導体素子及び第4半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第2領域の前記絶縁層を介して前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子を囲繞する第2枠と、
前記絶縁層内に配設され、前記第1枠と前記第2枠の間を通って延在された第3枠と
を含む第1基板と、
前記第1基板の上方に形成され、前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子に電気的に接続された第1導電部、及び、前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子に電気的に接続された第2導電部を有する配線層と
を含む第2基板を準備する工程と、
前記第2基板を、前記第1枠と前記第2枠の間の位置で、前記第1領域の前記絶縁層が前記第1枠の少なくとも一部で囲繞され、且つ、前記第2領域の前記絶縁層が前記第2枠の少なくとも一部で囲繞されるように、切断する工程と、
切断された前記第2基板の前記配線層側に電子部品を配設し、前記配線層と前記電子部品とを電気的に接続する工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。 - 絶縁層と、
前記絶縁層の第1領域内に配設された第1半導体素子及び第2半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第1領域の前記絶縁層を介して前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子を囲繞する第1枠と、
前記絶縁層の第2領域内に配設された第3半導体素子及び第4半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第2領域の前記絶縁層を介して前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子を囲繞する第2枠と、
前記絶縁層内に配設され、前記第1枠及び前記第2枠を含む領域を囲繞するように延在された第3枠と
を含む第1基板と、
前記第1基板の上方に形成され、前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子に電気的に接続された第1導電部、及び、前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子に電気的に接続された第2導電部を有する配線層と
を含む第2基板を準備する工程と、
前記第2基板を、前記第1枠と前記第2枠の間の位置で、前記第1領域の前記絶縁層が前記第1枠の少なくとも一部で囲繞され、且つ、前記第2領域の前記絶縁層が前記第2枠の少なくとも一部で囲繞されるように、切断する工程と、
切断された前記第2基板の前記配線層側に電子部品を配設し、前記配線層と前記電子部品とを電気的に接続する工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。 - 絶縁層と、
前記絶縁層の第1領域内に配設された第1半導体素子及び第2半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第1領域の前記絶縁層を介して前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子を囲繞する第1枠と、
前記絶縁層の第2領域内に配設された第3半導体素子及び第4半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第2領域の前記絶縁層を介して前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子を囲繞する第2枠と、
前記絶縁層内に配設され、前記第1枠と前記第2枠の間を通って延在された第3枠と
を含むことを特徴とする基板。 - 絶縁層と、
前記絶縁層の第1領域内に配設された第1半導体素子及び第2半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第1領域の前記絶縁層を介して前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子を囲繞する第1枠と、
前記絶縁層の第2領域内に配設された第3半導体素子及び第4半導体素子と、
前記絶縁層内に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第2領域の前記絶縁層を介して前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子を囲繞する第2枠と、
前記絶縁層内に配設され、前記第1枠及び前記第2枠を含む領域を囲繞するように延在された第3枠と
を含むことを特徴とする基板。 - 前記絶縁層の上方に形成され、前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子に電気的に接続された第1導電部、及び、前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子に電気的に接続された第2導電部を有する配線層を更に含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の基板。
- 前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子はそれぞれ、前記絶縁層から露出し、前記第1導電部と電気的に接続された第1電極パッド及び第2電極パッドを有し、
前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子はそれぞれ、前記絶縁層から露出し、前記第2導電部と電気的に接続された第3電極パッド及び第4電極パッドを有することを特徴とする請求項8に記載の基板。 - 前記配線層は、
前記第1導電部を含む領域を囲繞し、前記第1枠に接続された第1枠部と、
前記第2導電部を含む領域を囲繞し、前記第2枠に接続された第2枠部と
を含むことを特徴とする請求項8又は9に記載の基板。 - 前記絶縁層の前記配線層の配設面側と反対の面側に配設され、前記絶縁層よりも高い熱伝導度を有し、前記第1枠及び前記第2枠に接続された層を更に含むことを特徴とする請求項8乃至10のいずれかに記載の基板。
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