KR100659954B1 - 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

반도체장치의 밀봉수지가 기판으로부터 박리되는 것을 방지한다. 본 발명의 반도체장치는 제 1 두께를 갖는 중앙부 및 제 1 두께보다도 얇은 제 2 두께를 갖는 주변부를 갖는 반도체기판과, 반도체기판상에 형성된 전극패드와, 반도체기판을 밀봉하는 밀봉수지와, 밀봉수지상에 형성된 돌기전극과, 전극패드와 돌기전극을 전기적으로 접속하는 배선을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 장치 및 반도체 장치의 제조방법{SEMICONDUCTOR APPARATUS AND SEMICONDUCTOR APPARATUS MANUFACTURING METHOD}
도 1 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 반도체장치의 구조를 도시하는 도면.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 반도체장치의 제조방법의 공정을 도시하는 공정도.
도 3 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 반도체장치의 구조를 도시하는 도면.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 반도체장치의 제조방법의 공정을 도시하는 공정도.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 반도체장치의 제조방법의 공정에서 형성된 홈의 형상을 도시하는 도면.
도 6 는 종래의 반도체장치의 구조를 도시하는 도면.
도 7 는 종래의 반도체장치의 제조방법의 공정을 도시하는 공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 반도체기판 2: 알루미늄 전극 PAD
3, 21: 배선 4, 24: 수지
5: 돌기전극 20: 반도체 웨이퍼
본 발명은 반도체 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 반도체장치의 패키지에 관한 것이다.
최근에 반도체 장치는 점점 더 고밀도로 패키지되고 있는데, 칩사이즈 패키지같은 반도체장치가 주목을 받고 있다.
도 6 는 종래의 칩사이즈 패키지를 도시한다. 도 6 에 도시된 반도체장치는 다음과 같이 구성된다. 반도체기판 (1) 에 전극패드 (2) 가 형성된다. 전극패드 (2) 에 전기적으로 접속하는 Cu 등으로 만들어진 배선 (3) 이 또한 반도체기판 (1) 상에 형성되어 있다. 반도체기판 (1) 의 표면 및 배선 (3) 은 수지 (4) 에 의해 밀봉되어 있다. 수지 (4) 의 표면상에 노출된 배선 (3) 의 위에 땜납으로 만들어진 범프 (bump; 5) 가 형성되어 있다.
이하, 도 7 를 참조하여 종래의 반도체장치의 제조방법에 관해서 설명한다. 첫째, 도 7 (a) 에 도시된 바와 같이, 반도체기판인 웨이퍼 (70) 상에 Cu 등으로 만들어진 배선 (71) 이 형성된다. 둘째, 도 7 (b) 에 도시된 바와 같이, 전체웨이퍼 (70) 가 수지 (72) 로 채워진다. 셋째, 도 7 (c) 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 (70) 를 커버하는 수지의 전체표면을 연마하여 배선 (71) 을 표면에 노출시킨다. 넷째, 도 7 (d) 에 도시된 바와 같이, 배선 (72) 의 표면에 땜납 등에 의한 범프전극 (73) 을 형성한다. 다섯째, 도 7 (e) 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼를 개개의 반도체장치로 절단한다. 이러한 방법으로, 각각의 반도체장치가 형성되고, 반도체장치 제조공정을 완료한다.
그러나, 종래의 반도체장치의 제조방법은 다음과 같은 문제점들이 있다. 첫째, 웨이퍼를 복수의 개개의 반도체장치로 분할할 때, 각 반도체장치표면과 수지와의 계면에서 응력이 발생된다. 이 응력에 의해, 종종 일부 반도체장치가 깨진다. 둘째, 반도체장치를 패키지할 때 발생한 열응력에 의해서 수지가 반도체장치로부터 박리된다.
본 발명의 목적은 이러한 문제를 해결할 수 있는 반도체장치 및 반도체장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 반도체장치는 제 1 두께를 갖는 중앙부 및 제 1 두께보다도 얇은 제 2 두께를 갖는 주변부를 포함하는 반도체기판과, 반도체기판상에 형성된 전극패드와, 반도체기판을 밀봉하는 밀봉수지와, 밀봉수지상에 형성된 돌기전극과, 전극패드와 돌기전극을 전기적으로 접속하는 배선을 갖는다.
본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법은 다음의 단계를 갖는다. 첫째, 반도체웨이퍼상에 전극패드를 형성한다. 둘째, 전극패드에 접속되어질 배선을 형성한다. 셋째, 반도체웨이퍼의 소정영역에 하한값으로서의 제 1 값과 상한값으로서의 제 2 값 사이에서 변하는 제 1 폭을 갖는 홈을 형성한다. 넷째, 반도체에서 웨이퍼 및 배선을 수지로 밀봉한다. 다섯째, 배선에 전기적으로 접속된 돌기전극을 수지상에 형성한다. 마지막으로, 소정영역을 제 1 폭보다도 작은 두께의 블레이드를 이용하여 절단함으로써 반도체웨이퍼를 복수의 반도체장치로 분할한다.
(제 1 실시형태)
도 1 는 본 발명의 제 1 실시형태의 반도체장치의 구조를 도시한다. 도 1 (a) 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 반도체 장치를 이면에서 본 도면이다. 도 1 (b) 는 도 1 (a) 에서의 선 AB 부분의 단면도이다. 이하, 도 1 를 이용하여 본 발명의 제 1 실시형태를 설명한다. 도 6 에서 이미 이용된 구성부분은 동일한 부재번호가 이용된다. 반도체기판 (1) 은 그 중앙부 (11) 에서 소정의 두께를 갖고 있다. 반도체기판 (1) 에서 반도체장치의 주변부 (12) 의 두께는 그 중앙부 (11) 보다도 더 얇다. 따라서, 반도체장치의 주변부 (12) 는 도 1 (b) 의 원내에 도시된 바와 같이, 단차부 (6) 를 형성한다. 이 단차부 (6) 는 반도체기판이 수지로 밀봉되는 측의 표면상에 형성된다. 이 단차부 (6) 의 깊이, 즉 중앙부 (11) 의 표면에서 주변부 (12) 의 상부까지의 거리는 10㎛ 이상 (이 거리는 도 1 (b) 에서 Y 로 나타낸다) 으로 되는 것이 바람직하다. 반도체장치의 단부에서 중앙부까지의 거리, 즉 이 단차부 (6) 의 폭은 3㎛ 이상이 (이 거리는 도 1 (b) 에서 X로 나타낸다) 되는 것이 바람직하다. 반도체기판 (1) 의 표면에는 소정 위치에 알루미늄 전극패드 (2) 가 형성된다. 반도체기판 (1) 상에는 Cu 로 만들어진 배선 (3) 이 형성되어 있다. 배선 (3) 은 알루미늄패드 (2) 에 전기적으로 접속하고 있다. 반도체기판 (1) 의 표면 및 배선 (3) 은 수지 (4) 에 의해서 밀봉된다. 수지 (4) 의 위에는 돌기전극 (5) 이 형성된다. 본 실시형태에서, 이 돌기전극 (5) 은 수지 (4) 의 표면에 노출된 배선 (3) 의 위에 형성된 땜납 등으로 만들어진 범프전극 (5) 이다.
본 발명의 반도체장치에서, 반도체기판 (1) 의 주변부 (12) 가 중앙부 (11) 보다도 얇게 되어, 단차부 (6) 를 형성한다. 이 단차부 (6) 는 도 1 (a) 에서 도시된 바와 같이, 중앙부 (11) 를 둘러싸는 4개의 변에 형성되어 있다.
이 단차부 (6) 의 존재에 의해, 수지 (4) 와 반도체기판 (1) 사이의 반도체장치의 주변부 (12) 에서 접촉영역이 증가한다. 그 결과, 앵커효과의 강도가 증가된다.
앵커효과가 증가되므로, 반도체기판 (1) 으로부터 수지 (4) 가 박리되기 어렵게 된다.
반도체장치를 패키지할 때 생성된 열응력에 의해서 수지가 반도체기판으로부터 박리되기 어려우므로 본 발명의 반도체장치는 안정하게 된다.
도 2 는 본 발명 제 1 실시형태에 따른 반도체장치의 제조방법의 공정을 도시하는 공정도이다.
이하, 도 2 를 참조하여 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 반도체장치의 제조방법을 설명한다.
우선, 도 2 (a) 에 도시된 바와 같이, 반도체웨이퍼 (20) 상에 전기도금법 등에 의해 Cu 로 만들어진 배선 (21) 을 형성한다. 이 배선은 도면에서 도시되지 않은 웨이퍼상에 형성된 전극패드에 전기적으로 접속되어 있다.
그 후, 고속으로 회전하는 외주블레이드 (peripheral blade) (22) 를 이용하여 반도체웨이퍼 (20) 의 표면에 홈 (23) 을 형성한다. 이 홈은 개개의 반도체장치의 주변부가 되는 부분에 형성된다. 이 홈을 형성하는데 이용되는 외주블레이드 (22) 의 두께는 35㎛ 내지 150㎛ 이다. 홈 (23) 의 폭은 이 외주블레이드 (22) 두께보다도 1㎛ 내지 5㎛ 크게 형성된다. 홈 (23) 의 깊이는 도 2 (b) 에 도시된 바와 같이, 10㎛ 이상으로 설정된다. 10㎛ 이상의 깊이로 홈 (23) 을 형성함으로써, 블레이드 (22) 의 선단의 형상에 너무 의존하지 않고서, 안정한 폭으로 홈을 형성할 수 있다.
그 후, 반도체웨이퍼 (20) 의 표면은 수지 (24) 로 채워진다. 그 결과, 홈 (23) 은 역시 도 2 (c) 에 도시된 바와 같이 수지 (24) 로 채워진다.
다음, 도 2 (d) 에 도시된 바와 같이, 수지 (24) 에 매립되어 있는 배선 (21) 이 노출될 때까지, 연마블레이드 (25) 에 의해서 수지 (24) 의 표면이 연마된다. 그 후, 도 2 (e) 에 도시된 바와 같이, 배선 (21) 상에 땜납 볼로 만들어진 범프전극 (26) 을 형성한다.
그 후, 고속회전하는 외주블레이드 (27) 에 의해서 이전 공정에서 홈 (23) 이 형성된 부분을 절단한다. 그 결과, 반도체웨이퍼 (20) 가 복수의 반도체장치로 분할된다. 이 경우, 외주블레이드 (27) 의 두께는 블레이드 (22) 에 비하여 얇게, 바람직하게는 도 2 (f) 에서 도시된 바와 같이, 6㎛ 이상 얇게 하는 것이다.
본 발명의 제조방법에 의하면, 반도체웨이퍼 (20) 의 표면에 홈 (23) 을 형성하고, 반도체웨이퍼 (20) 의 표면을 수지로 밀봉하고, 홈 (23) 을 따라서 반도체웨이퍼 (20) 를 절단함으로써 반도체웨이퍼 (20) 는 복수의 반도체장치로 분할된다.
반도체웨이퍼 (20) 의 표면을 블레이드가 직접 가격할 때, 반도체웨이퍼 (20) 의 표면부에 응력이 가해진다. 반도체웨이퍼 (20) 를 복수의 반도체장치로 분할하는데 이용되는 블레이드 (27) 는 반도체웨이퍼 (20) 의 표면부를 직접 가격하지는 않는다. 그 대신, 블레이드 (27) 는 홈 (23) 의 바닥을 가격한다. 따라서, 반도체웨이퍼 (20) 가 복수의 반도체장치로 분할될 때가 아니라 홈 (23) 이 형성될 때 반도체웨이퍼 (20) 의 표면에 응력이 가해진다.
홈 (23) 이 형성될 때, 반도체웨이퍼 (20) 는 작은 깊이로 절단된다. 따라서, 이 경우, 반도체웨이퍼 (20) 가 복수의 반도체장치로 분할되는 경우와 비교하여 블레이드 (22) 가 반도체웨이퍼 (20) 의 표면에 접하여 머무르는 시간의 길이가 더 짧다. 따라서, 이 경우에 반도체웨이퍼 (20) 의 표면에 가해지는 응력이 작다. 그 결과, 복수의 반도체장치 개개의 표면이 깨지거나 금이 가는 경향이 줄어든다. 홈 (23) 을 형성할 때 반도체웨이퍼 (20) 의 표면부분에 깨짐이 생겼다고 해도, 그 깨진 부분은 수지 (24) 에 의해서 메워진다. 따라서, 깨진 부분은 부식되지 않는다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시형태의 반도체장치 및 그 제조방법에 의해, 반도체장치의 표면이 깨지는 양을 감소시키면서 반도체기판으로부터 수지부가 박리되지 않는 반도체장치가 제공된다.
(제 2 실시형태)
도 3 는 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서 반도체장치의 구조를 도시한다.
도 3 (a) 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 반도체장치를 이면에서 본 도면이다. 도 3 (b) 는 도 3 (a) 에서의 선 A-O-B 부분의 단면도이다. 이하, 도 3 을 참조하여 본 발명의 제 2 실시형태에 관해서 설명한다. 또한, 도 1 에서 이미 사용된 구성부분은 동일한 부재번호가 이용된다.
반도체기판 (1) 상에 단차부 (6) 가 형성되어 있는 점은 제 1 실시형태와 동일하다.
도 3 (a) 에서 파선으로 도시된 바와 같이, 단차부 (6) 의 폭은 (도면에서 X로 나타냄) 펄스파형과 같이 주기적으로 변화한다. 단차부 (6) 를 이러한 형상으로 형성함으로써 단차부 (6) 의 앵커효과의 정도가 더욱 증가된다. 또한, 도 3 (a) 에 도시된 바와 같이, 단차는 반도체장치의 각 변에 따라 두 방향으로 형성된다. 단차는 반도체장치의 측면에 평행한 단차부 (31) 와 반도체장치 측면에 수직인 단차부 (32) 로 구성된다.
따라서, 전단응력 (shear stress) 이나 열응력이 가해지는 방향에 관계없이, 수지가 반도체기판으로부터 박리되는 것을 막을 수 있다.
따라서, 제 2 실시형태에 따른 결과적인 반도체장치의 앵커효과는 제 1 실시형태에서 얻어진 앵커효과보다 우수하다.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 반도체장치의 제조방법의 공정을 도시하는 공정도이다. 도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 반도체장치의 제조방법의 공정에서 형성된 홈의 형태를 도시한다.
다음, 도 4 를 참조하여 본 발명의 제 2 실시형태의 반도체장치의 제조방법에 관해서 설명한다. 도 2 에서 이미 사용된 구성부분에 대해서는 동일한 참조부호를 이용한다.
첫째, 도 4 (a) 에 도시된 바와 같이, 반도체웨이퍼 (20) 상에 전기도금법에 의해 Cu의 배선 (21) 을 형성한다.
둘째, 반도체웨이퍼 (20) 의 표면에 레이저를 조사함으로써 반도체웨이퍼 (20) 의 표면에 홈 (23) 을 형성한다. 이 홈 (23) 은 형성될 복수의 반도체장치의 주변부가 되는 각각의 부분에 형성된다. 홈 (23) 의 폭은 하한값으로서 X1 ㎛ 과 상한값으로서 X2 ㎛의 사이에서 주기적으로 변화한다. 홈 (23) 의 깊이는 도 4 (b) 에 도시된 바와 같이, 10 ㎛ 로 설정된다. 도 5 는 홈 (23) 의 형상을 상부로부터 본 경우의 확대도이다.
셋째, 도 4 (c) 에서 도시된 바와 같이, 반도체웨이퍼 (20) 의 표면은 수지 (24) 로 채워진다. 이 경우, 홈 (23) 은 수지 (24) 로 채워진다.
넷째, 도 4 (d) 에 도시된 바와 같이, 수지 (24) 에 매립된 배선 (21) 이 노출될 때까지, 연마블레이드 (25) 에 의해서 수지 (24) 의 표면을 연마한다.
다섯째, 도 4 (e) 에 도시된 바와 같이, 땜납 볼 등으로 만들어진 범프전극 (26) 을 노출된 배선 (20) 상에 형성한다.
마지막으로, 도 4 (f) 에서 도시된 바와 같이, 고속회전하는 외주블레이드 (27) 를 이용하여 반도체웨이퍼 (20) 는 절단되고 복수의 반도체장치로 분할된다. 이 경우, 주변블레이드 (27) 의 두께는 홈의 최소폭 X1 보다 얇게 되는 것이 바람직하다. 가능하면, 외주블레이드 (27) 의 두께는 홈의 최소폭 X1 보다 6 ㎛ 이상 얇게되어야 한다.
제 1 실시형태와 같이, 반도체웨이퍼의 표면부에 가해지는 응력의 양이 저감될 수 있다. 본 실시형태에서, 단차부는 펄스파형같은 형상으로 형성된다. 그 결과, 수지 (24) 가 경화하여 수축할 때 생성된 응력을 단차부에서 흡수한다. 따라서, 제 2 실시형태의 반도체장치의 제조방법에 따라, 반도체기판으로부터 수지부가 박리되지 않고 안정한 반도체장치가 제공된다.
본 발명의 실시형태에서, 밀봉수지를 연마함으로써 배선이 노출되었다. 그러나, 만일 수지의 양이 제어되어 수지로 반도체표면을 밀봉할 때 배선이 노출된다면, 밀봉수지를 연마할 필요는 없다.
단차부의 형상은 반드시 펄스파형같은 형상으로 될 필요는 없다는 것을 주목해야 한다. 소정의 상한값과 하한값의 범위내에서 단차부의 폭을 변화시키고 단차부의 하한폭보다 얇은 두께의 블레이드를 이용하여 반도체기판을 각각의 반도체장치로 분할함으로써 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
본 발명에 따른 반도체장치 및 그 제조방법에 의해, 반도체장치의 표면이 깨지는 양을 감소시키면서 반도체기판으로부터 수지부가 박리되지 않는 반도체장치가 제공된다.

Claims (12)

  1. 제 1 두께를 갖는 중앙부 및 상기 제 1 두께보다도 얇은 제 2 두께를 갖는 주변부를 갖는 반도체기판,
    상기 반도체기판상에 형성된 전극패드,
    상기 반도체기판의 상기 중앙부 및 상기 주변부를 밀봉하는 밀봉수지,
    상기 밀봉수지상에 형성된 돌기전극, 및
    상기 전극패드와 상기 돌기전극을 전기적으로 접속하는 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 두께는 상기 제 2 두께보다 10 ㎛ 이상 더 얇은 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  3. 중앙부와 상기 중앙부의 표면에 대하여 측정된 소정 높이의 단차를 가지고 형성되는 주변부를 갖는 반도체기판,
    상기 반도체기판의 상기 중앙부상에 형성된 전극패드,
    배선을 통하여 상기 전극패드에 전기적으로 접속되는 돌기전극, 및
    상기 반도체기판의 상기 중앙부, 상기 주변부, 및 상기 배선을 밀봉하는 밀봉수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 반도체기판의 상기 주변부는 상기 반도체장치의 단부에서 상기 중앙부까지의 거리와 동일한 폭을 갖고, 상기 주변부의 폭은 제 1 값과 제 2 값 사이에서 변하는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 반도체기판의 상기 주변부는 상기 반도체장치의 단부에서 상기 중앙부까지의 거리와 동일한 폭을 갖고, 상기 주변부의 상기 폭은 3 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 단차의 상기 소정의 높이는 10 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  7. 반도체웨이퍼상에 전극패드를 형성하는 단계,
    상기 전극패드에 접속되는 배선을 형성하는 단계,
    상기 반도체웨이퍼의 소정영역에 하한값으로서의 제 1 값과 상한값으로서의 제 2 값 사이에서 변하는 제 1 폭을 갖는 홈을 형성하는 단계,
    상기 반도체웨이퍼 및 상기 배선을 수지로 밀봉하는 단계,
    상기 수지상에 상기 배선에 전기적으로 접속된 돌기전극을 형성하는 단계, 및
    상기 소정영역을 상기 제 1 폭보다도 작은 두께의 블레이드를 이용하여 절단함으로써 상기 반도체웨이퍼를 복수의 반도체장치로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 폭을 갖는 상기 홈의 깊이는 10 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 폭과 상기 제 2 폭간의 차이는 6 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  10. 반도체웨이퍼상에 전극패드를 형성하는 단계,
    상기 전극패드에 접속되는 배선을 형성하는 단계,
    상기 반도체웨이퍼의 소정영역에 하한값으로서의 제 1 값 및 상한값으로서의 제 2 값 사이에서 변하는 제 1 폭을 갖는 홈을 형성하는 단계,
    상기 반도체웨이퍼 및 상기 배선을 수지로 밀봉하는 단계,
    상기 수지상에 상기 배선에 전기적으로 접속된 돌기전극을 형성하는 단계, 및
    상기 소정영역을 상기 제 2 값보다 작은 제 3 두께를 갖는 블레이드를 이용하여 절단함으로써 상기 반도체웨이퍼를 복수의 반도체장치로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 홈의 깊이는 10 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 값과 상기 제 3 두께 사이의 차이는 6 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
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