JP2000332155A

JP2000332155A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000332155A
Application number: JP2000039780A
Authority: JP
Inventors: Shigeyasu Ito; 茂康伊藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体装置の製造を効率化するとともに、半
導体チップの高密度化及び薄型化を実現することができ
る半導体装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】基板１１と、集積回路が形成されてお
り、一端面側に前記基板１１が接合され、他端面側１２
ｂに外部と電気的に接続する電極部１２ｃを有する半導
体チップ１２と、前記半導体チップ１２の側面及び他端
面側１２ｂに形成されていて、前記半導体チップ１２の
前記電極部１２ｃが形成されている部位に開口部１８を
有する封止層１３と、前記半導体チップ１２の前記電極
部１２ｃと電気的に接続するため、前記開口部１８及び
前記封止層１３に積層される配線層１４とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法、特に、基板に内蔵されたチップサイズパッ
ケージに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話やいわゆるモバイル機器
等のＰＨＳ（ＰａｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅ
Ｓｙｓｔｅｍ）やＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉ
ｔａｌＡｓｉｓｔａｎｔ）といった情報機器が開発され
ている。これらの電子機器は、ユーザが持ち運びに便利
なように小型化、軽量化が進められている。そこで、こ
の電子機器を構成するＬＳＩチップにおいても、小型
化、高密度化及び軽量化が求められるようになり、ＬＳ
Ｉが形成された半導体チップとほぼ同等の大きさで基板
等に実装することができるチップサイズパッケージ（Ｃ
ＳＰ）が提案されている。

【０００３】図９は、従来の半導体装置の一例を示す断
面図であり、図９を参照して半導体装置１について説明
する。図９の半導体装置１は、基板２、半導体チップ
（ダイ）３、配線４、封止層５等を有している。基板２
には電極部２ａが形成されていて、この電極部２ａによ
り基板２と半導体チップ３及び基板２と外部との電気的
接続がなされる。半導体チップ３は、受動素子や能動素
子からなる集積回路が形成されていて、基板２上にたと
えば接着剤を用いて接着されている。半導体チップ３と
基板２は、配線４を介して電気的に接続されている。

【０００４】次に、図９に示す半導体装置１の製造方法
の一例について説明する。まず、ウェハ上に集積回路が
形成されて、このウェハが所定の大きさにダイシング
（切断）され、半導体チップ３が形成される（半導体チ
ップ製造工程）。一方で、この半導体チップ３を搭載す
る基板２が、微細スルーホール加工、メッキ及びエッチ
ング等を施すことにより作製される（基板製造工程）。
そして、この半導体チップ３が基板２の上に接着剤によ
り接着され、半導体チップ３と基板２の電極部２ａに配
線４が接続される。その後、半導体チップ３の上に樹脂
等を充填して封止して、基板２を所定の大きさに切断す
ることにより、半導体装置１が完成する（ボンディング
工程）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した方法では、基
板製造工程とボンディング工程が別々に存在している。
このため、基板製造工程における作業時間及び製造コス
トと、ボンディング工程における作業時間及び製造コス
トが別途必要となり、半導体装置の製造コストが高くな
り、作業時間が長くなるいう問題がある。

【０００６】一方、最近ウェハレベルＣＳＰと呼ばれる
新しい半導体装置の製造方法が提案されている。これ
は、ウェハプロセスの最終工程として封止絶縁層の形成
及び電極形成が行われ、その後ウェハをダイシングし
て、ＣＳＰとしての半導体装置１が完成する方法であ
る。この方法によれば、製造コストや作業時間の効率化
を図ることができる。しかし、ウェハ上で電極形成する
ため、半導体チップ３の大きさによって配置することが
できる電極数が制限されてしまうという問題がある。つ
まり、半導体チップ３が小さい割にピン数の大きいもの
は電極配置ができず、高集積化されたＣＳＰとしては使
用することができないという問題がある。

【０００７】そこで本発明は上記課題を解消し、半導体
装置の製造を効率化するとともに、半導体チップの高密
度化及び薄型化を実現することができる半導体装置及び
その製造方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１の
発明によれば、基板と、集積回路が形成されており、一
端面側が前記基板に接合され、他端面側に外部と電気的
に接続する電極部を有する半導体チップと、前記半導体
チップの側面及び他端面側に形成されて、前記半導体チ
ップの前記電極部が形成されている部位に開口部を有す
る封止層と、前記半導体チップの前記電極部と電気的に
接続するため、前記開口部及び前記封止層に積層される
配線層とを有する半導体装置により、達成される。

【０００９】請求項１の構成によれば、半導体チップの
電極部の配置パターンは配線層によって所定のパターン
に再配置されることとなる。半導体チップの電極パター
ンが外部と配線しやすいように再配置されることにな
る。また、基板は半導体チップが内蔵された状態で製造
されているので、半導体チップにおける温度サイクルに
よるストレスが軽減される。

【００１０】上記目的は、請求項２の発明によれば、請
求項１の構成において、前記封止層は、前記半導体チッ
プの側面に形成されていて、前記半導体チップから発生
する熱を外部に放出するための放熱層を有している半導
体装置により、達成される。

【００１１】請求項２の構成によれば、半導体チップが
動作することにより発生する熱を放熱層が効率よく外部
に放出することにより、半導体チップの性能低下を防止
する。

【００１２】上記目的は、請求項３の発明によれば、請
求項１の構成において、前記配線層には、前記配線層を
保護するための配線保護層が積層されている半導体装置
により、達成される。

【００１３】請求項３の構成によれば、配線保護層は配
線層を覆うように形成されていて、配線層が切断等され
ることによる半導体装置の不良発生を防止する。

【００１４】上記目的は、請求項４の発明によれば、基
板の上に集積回路が形成されている半導体チップの一端
面を接合して、前記半導体チップの側面及び他端面側に
前記半導体チップを封止するための封止層を形成して、
前記封止層における前記半導体チップの他端面側に形成
されている電極部の部位に開口部を形成して、前記開口
部及び前記封止層に導電体からなる配線層を所定のパタ
ーンで積層する半導体装置の製造方法により、達成され
る。

【００１５】請求項４の構成によれば、半導体装置は微
細孔加工技術、メッキ及びエッチング技術等の基板製造
技術を用いて、半導体チップを封止する封止層及び半導
体チップと外部端子を電気的に接続する配線層を形成す
る。また、半導体チップの電極部は配線層によって所定
のパターンに形成される。これにより、基板を製造する
工程と半導体チップを封止（内蔵）する工程を同時に行
いながら半導体装置を製造することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【００１７】図１は本発明の半導体装置の好ましい実施
の形態を示す断面図であり、図１を参照して半導体装置
１０について説明する。図１の半導体装置１０は、基板
１１、半導体チップ（ダイ）１２、封止層１３、配線層
１４、外部端子１５等を有している。基板１１は、たと
えば銅箔等からなる放熱層１１ａと、たとえば樹脂板か
らなる絶縁層１１ｂからなっている。放熱層１１ａは半
導体チップ１２から放出される熱を外部に放出するもの
であり、絶縁膜１１ｂは半導体チップ１２と基板１１と
を電気的に絶縁させるものである。

【００１８】絶縁層１１ｂの上には接着部材１６が設け
られていて、接着部材１６は半導体チップ１２を基板１
１に接合させる。半導体チップ１２はウェハ上に能動素
子や受動素子等の集積回路が形成されたものであり、他
端面側１２ｂに外部と電気的接続を行うための電極部１
２ｃが形成されている。半導体チップ１２の側面及び他
端面側１２ｂを覆うように封止層１３が形成されてい
て、封止層１３は、たとえば放熱層１３ａと絶縁層１３
ｂからなっている。放熱層１３ａは、半導体チップ１２
の側面側に銅箔等の導熱性のよい材料から形成されてい
る。これにより、半導体チップ１２で発生した熱を外部
に効率よく放出することができる。

【００１９】絶縁層１３ｂは、半導体チップ１２におけ
る他端面側１２ｂを覆うように形成されていて、半導体
チップ１２の各電極部１２ｃがショートするのを防止し
ている。絶縁層１３ｂにおける半導体チップ１２の電極
部１２ｃがある部位には、開口部１８がエッチング等に
より形成されている。開口部１８及び絶縁層１３ｂの上
には配線層１４が積層されている。配線層１４は、半導
体チップ１２と外部端子１５を電気的に接続するもので
ある。

【００２０】配線層１４は所定の配線パターンで形成さ
れて、半導体チップ１２における電極部１２ｃの配置パ
ターンを再配置するものである。これにより、従来と比
べて、半導体チップ１２の大きさによる電極部１２ｃの
配置数の制限が緩和されることになる。すなわち、たと
えば半導体チップ１２の大きさに対して電極部１２ｃの
配置数が多い場合には、配線層１４により半導体チップ
１２の配置パターンを再配置させることで、半導体チッ
プ１２のピンピッチが実質上広くなったこととなり、各
電極部１２ｃと各外部端子１５がそれぞれ確実に電気的
に接続することができる。また、配線層１４は絶縁材料
からなる導電保護層１７により保護されていて、この導
電保護層１７の上に外部端子１５が形成されている。

【００２１】図２は、本発明の半導体装置の製造方法の
好ましい実施の形態を示す工程図であり、図２を参照し
て半導体装置の製造方法の一例について説明する。ま
ず、放熱層１１ａと絶縁層１１ｂを有する基板１１が作
製される。そして、図２（Ａ）に示すように、基板１１
の上に接着部材１６及び放熱層１３ａが形成される。こ
のとき、放電層１３は搭載する半導体チップ１２とほぼ
同一の幅を有する穴を形成しており、この穴に接着部材
１６が充填される。その後、図２（Ｂ）のように、接着
部材１６の上に半導体チップ１２の一端面側１２ａが位
置決めされる。そして、基板１１が加熱されると接着部
材１６が固化して、半導体チップ１２が基板１１に対し
て接合される。

【００２２】次に、図２（Ｃ）に示すように、半導体チ
ップ１２の上に絶縁層１３ｂが形成される。このとき、
絶縁層１３ｂの厚さは、半導体チップ１２の電極部１２
ｃのピッチ、半導体チップ１２の特性及び後述する絶縁
層１３ｂの開口方法を考慮して最適化される。そして、
図２（Ｄ）に示すように、半導体チップ１２に形成され
ている電極部１２ｃ上の絶縁層１３ｂに開口部１８が形
成される。開口部１８を形成する方法としては、たとえ
ば絶縁層１３ｂが感光性の樹脂により形成されて、この
樹脂をエッチングする方法もしくはレーザー光を照射し
て開口する方法等があげられる。

【００２３】図３（Ａ）に示すように、開口部１８を有
する絶縁層１３ｂの上からたとえば銅箔等の導電体がメ
ッキや真空蒸着等の薄膜形成技術により成層されて、配
線層１４が形成される。そして、図３（Ｂ）に示すよう
に、この配線層１４がたとえばフォトリソグラフィー及
びエッチングにより所定のパターンに形成される。

【００２４】その後図４（Ａ）に示すように、配線層１
４の上から配線保護層１７及び外部端子１５が形成され
る。具体的には、絶縁体からなる配線保護層１７と導電
体からなる外部端子１５が積層して形成されていて、外
部端子１５には配線保護層１７を貫通している突起部１
５ａが形成されている。そして、図４（Ｂ）に示すよう
に、この突起部１５ａが配線層１４に突き刺さること
で、外部端子１５と配線層１４が電気的に接続するとと
もに、配線層１４上には配線保護層１７が形成される
（Ｂ２ｉｔ工法）。最後に、図４（Ｃ）に示すように、
外部端子１５がフォトリソグラフィー及びエッチング等
により所定のパターンに形成されるとともに、各半導体
チップ１２毎に切断されると、半導体装置（ＣＳＰ）１
０が完成する。

【００２５】なお、図３（Ａ）の配線層１４の形成及び
配線層１４と半導体チップ１２の電気的接続は、図５に
示すような方法を用いても良い。図５（Ａ）において、
絶縁層１３ｂに形成された開口部１８に対して、導電性
ボール２０が配置される。ここで導電性ボール２０はた
とえば弾力性を有する樹脂ボールに金メッキ皮膜が形成
されたものや金属ボール等から形成されている。その後
図５（Ｂ）に示すように、導電性ボール２０の上から配
線層１４が圧着される。すると、導電性ボール２０によ
り開口部１８内には導電体が充填することになり、半導
体チップ１２と配線層１４が電気的に接続するようにな
る。その後、図３（Ｂ）に示すように配線層１４が所定
のパターンになるようにエッチング等が施される。

【００２６】図５においては、開口部１８に導電性ボー
ル２０が配置されているが、図６に示すように、たとえ
ば樹脂や銅箔等からなる導電性部材が開口部１８に充填
されることで、配線層１４と半導体チップ１２を電気的
に接続させるようにしても良い。

【００２７】図７と図８は本発明の半導体装置の製造方
法の別の実施の形態を示す工程図であり、図７と図８を
参照して半導体装置の製造方法について説明する。ま
ず、図７（Ａ）に示すように、基板１１の上に接着部材
１６及び放熱層１３ａが形成される。このとき、放電層
１３は搭載する半導体チップ１２とほぼ同一の幅を有す
る穴を形成しており、この穴に接着部材１６が充填され
る。その後、図７（Ｂ）のように、接着部材１６の上に
半導体チップ１２が位置決めされる。そして、基板１１
が加熱されると接着部材１６が固化して、半導体チップ
１２が基板１１に対して接合される。

【００２８】次に、図７（Ｃ）に示すように、半導体チ
ップ１２の上に絶縁層１３ｂが形成される。このとき、
絶縁層１３ｂの厚さは、半導体チップ１２の電極部１２
ｃのピッチ、半導体チップ１２の特性及び後述する絶縁
層１３ｂの開口方法を考慮して最適化される。また、絶
縁層１３ｂの上からたとえば銅箔等の導電体がスパッタ
リングや真空蒸着等の薄膜形成技術により成層されて、
配線層１４が形成される。そして、図７（Ｄ）に示すよ
うに、半導体チップ１２に形成されている電極部１２ｃ
上の絶縁層１３ｂ及び配線層１４に開口部３０が形成さ
れる。開口部３０を形成する方法としては、エッチング
等のフォトリソグラフィー技術があげられる。

【００２９】図８（Ａ）に示すように、開口部３０に対
して銅箔等からなる導電体３１が充填される。その後、
図８（Ｂ）に示すように、この配線層１４がエッチング
等により所定のパターンに形成される。そして、図８
（Ｃ）に示すように、配線層１４の上から配線保護層１
７及び外部端子１５が形成される。具体的には、絶縁体
からなる配線保護層１７と導電体からなる外部端子１５
が積層して形成されていて、外部端子１５には配線保護
層１７を貫通している突起部１５ａが形成されている。

【００３０】そして、図８（Ｄ）に示すように、この突
起部１５ａが配線層１４に突き刺さることで、外部端子
１５と配線層１４が電気的に接続するとともに、配線層
１４上には配線保護層１７が形成される（Ｂ２ｉｔ工
法）。そして、図８（Ｅ）に示すように、外部端子１５
がエッチング等により所定のパターンに形成されるとと
もに、各半導体チップ１２毎に切断されると、半導体装
置（ＣＳＰ）１０が完成する。

【００３１】上記各実施の形態によれば、半導体装置１
０を製造する際に、従来の基板製造工程とボンディング
工程が同時に行われるため、製造コストの削減及び作業
の効率化を図ることができる。また、半導体装置１０に
おける半導体チップ１２のピン数が増加した場合であっ
ても、配線層１４を用いることにより、各電極部１２ｃ
に対して確実に外部と電気的接続を図ることができ、半
導体チップの高集積化を実現することができる。

【００３２】さらに、半導体チップ１２の周辺（側面、
上面もしくは下面）に放熱層１３ａを設けることで、半
導体チップ１２から発生する熱量を効率的に外部に放出
して放熱特性の優れたシールド効果の高い半導体装置１
０を製造することができる。また、半導体チップ１２が
１００μｍ程度の極薄チップとして基板１１に内蔵させ
ることにより、温度サイクルによって発生するストレス
が軽減され、マザー実装時の接続信頼性が高い半導体装
置１０を供給することができる。そして、基板１１に半
導体チップ１２を内蔵させることによって、非常に薄い
半導体装置１０を作製することができる。

【００３３】本発明の実施の形態は上記実施の形態に限
定されない。図１において、封止層１３は、たとえば樹
脂板からなる絶縁層１３ｂとたとえば銅箔等からなる放
熱層１３ａからなっているが、絶縁層のみから形成され
るようにしてもよい。また、基板１１についても絶縁層
１１ｂと放熱層１１ａの２層からなっているが、絶縁層
のみもしくは放熱層のみから形成されるようにしても良
い。さらに、図２乃至図８において、配線層１４をパタ
ーン形成する際、いわゆるパネルメッキのサブトラクト
法が用いられているが、それに限定されず、一般的の基
板で使用される様々な工法と組み合わせることにより形
成することができる。また、図１乃至図８において、配
線層１４に配線保護層１７が積層されているが、配線層
１４に直接ソルダーレジストと形成することによって、
電極を形成することもできる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体装置の製造を効率化するとともに、半導体チップ
の高密度化及び薄型化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の好ましい実施の形態を示
す断面図。

【図２】本発明の半導体装置の製造方法の好ましい実施
の形態を示す工程図。

【図３】本発明の半導体装置の製造方法の好ましい実施
の形態を示す工程図。

【図４】本発明の半導体装置の製造方法の好ましい実施
の形態を示す工程図。

【図５】本発明の半導体装置の製造方法の好ましい実施
の形態を示す工程図。

【図６】本発明の半導体装置の製造方法の好ましい実施
の形態を示す工程図。

【図７】本発明の半導体装置の製造方法の別の実施の形
態を示す工程図。

【図８】本発明の半導体装置の製造方法の別の実施の形
態を示す工程図。

【図９】従来の半導体装置の一例を示す断面図。

【符号の説明】

１０・・・半導体装置（ＣＳＰ）、１１・・・基板、１
２・・・半導体チップ、１２ｃ・・・電極部、１３・・
・封止層、１３ａ・・・絶縁層、１３ｂ・・・放熱層、
１４・・・配線層、１５・・・外部端子、１６・・・接
着部材、１７・・・配線保護層、１８・・・開口部、２
０・・・導電体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、集積回路が形成されており、一端面側が前記基板に接合
され、他端面側に外部と電気的に接続する電極部を有す
る半導体チップと、前記半導体チップを封止するため、前記半導体チップの
側面及び他端面側に形成されて、前記半導体チップの前
記電極部が形成されている部位に開口部を有する封止層
と、前記半導体チップの前記電極部と電気的に接続するた
め、前記開口部及び前記封止層に積層される配線層とを
有する半導体装置。
【請求項２】前記封止層は、前記半導体チップの側面
に形成されていて、前記半導体チップから発生する熱を
外部に放出するための放熱層を有している請求項１に記
載の半導体装置。
【請求項３】前記配線層には、前記配線層を保護する
ための配線保護層が積層されている請求項１に記載の半
導体装置。
【請求項４】基板の上に集積回路が形成されている半
導体チップの一端面を接合して、前記半導体チップの側面及び他端面側に前記半導体チッ
プを封止するための封止層を形成して、前記封止層における前記半導体チップの他端面側に形成
されている電極部の部位に開口部を形成して、前記開口部及び前記封止層に導電体からなる配線層を所
定のパターンで積層する半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記配線層には、前記配線層を保護する
ための配線保護層が積層されている請求項４に記載の半
導体装置の製造方法。
【請求項６】前記配線層を形成する際には、前記開口
部に樹脂からなる導電体、もしくは樹脂からなる弾力性
を有する導電体を充填させた後、前記配線層が前記封止
層に積層される請求項４に記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項７】前記封止層は、前記基板上であって前記
半導体チップの側面に、前記半導体チップから発生する
熱を外部に放出するための放熱層を積層し、前記半導体
チップ及び前記放熱層に絶縁層を積層する事により形成
される請求項４に記載の半導体装置。
【請求項８】基板の上に集積回路が形成されている半
導体チップの一端面側を接合して、前記半導体チップの側面及び他端面側に前記半導体チッ
プを封止するための封止層を形成して、前記封止層に前記半導体チップを外部と電気的に接続さ
せるための導電体からなる配線層を形成して、前記封止層及び前記配線層における前記半導体チップの
他端面側に形成されている電極部の部位に開口部を形成
して、前記開口部及び前記封止層に導電体からなる配線層を所
定のパターンで積層する半導体装置の製造方法。