JP4264823B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、パッケージ構造を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
近年、携帯機器等の電子機器に搭載される半導体装置の外形サイズ(或いは、パッケージサイズとも言う。)の小型化及び薄型化に対する要求が高まっている。これに伴い、半導体チップの外形サイズとほぼ同じ外形サイズにパッケージされた半導体装置であるCSP(Chip Size Package)が注目されている。
現在、CSPのうち、ウェハ状態で外部端子形成工程までを完了させた後に個片化して
得られる、WCSP(Wafer Level Chip Size Package)が、製造コストを低減可能なCSPの一つの形態として注目されている。
WCSPでは、ダイシング等による切断面がそのまま各パッケージの側面となる。そのため、WCSPでは、基板上のパッシベーション膜上にある絶縁膜(例えば、ポリイミド膜)も側面に露出される。ところが、上記絶縁膜は吸水性を有することから、露出する絶縁膜を介してパッケージ内部に水分が侵入し、配線層等の導電性部材が腐食するという問題が生じていた。
そこで、近年、こうした吸水性を有する絶縁膜からパッケージ内部への水分の侵入を抑制し、パッケージの信頼性低下を抑制するための種々の構造が提案されている。
こうした構造として、例えば、ウェハ上に順次に形成されたパッシベーション膜やポリイミド膜等の絶縁膜の側面が、パッケージの側面である切断面よりも内側に形成された構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−124392号公報
ところが、半導体チップを構成する回路素子の形態等に起因して、当該半導体チップを覆うパッシベーション膜の表面に大きな段差が形成される場合がある。
また、上記文献1の構造のように、パッシベーション膜の側面をパッケージの切断面よりも内側に形成する場合に、パッシベーション膜が逆メサ型形状、すなわち逆型の台形形状となることが知られている。
ところで、WCSPの製造プロセスでは、一般的に、再配線層等の導電性材料層をめっき法(電解めっき法や無電解めっき法)を用いて形成している。めっき電極には、パッシベーション膜及びポリイミド膜が順次に形成された基板全面を覆ったUBM(Under Barrier Metal)層を用いる。このように、UBM層をめっき電極として用い、当該UBM層上に再配線層さらには再配線層上にポスト部をめっき形成することができる。尚、UBM層は、めっき電極としての機能以外にも、絶縁層及び再配線層間の接着性を向上させる機能や拡散を防止する機能を果たしている。
また、これまでのポリイミド膜等の絶縁膜は、パッシベーション膜の主表面上にのみ形成される構成であった。そのため、特に、パッシベーション膜が逆メサ形状であって、かつ絶縁膜がパッシベーション膜の鋭角を成すエッジ部を露出させるように設けられている場合には、当該エッジ部の表面に均一な膜厚でUBM層をスパッタリングすることは困難であった。
そのため、このような形成不良であるUBM層をめっき電極として用いることにより、再配線層の膜厚が不均一あるいはめっき形成されない等の問題が発生し、完成したパッケージの信頼性の低下が生じていた。
そこで、この発明の主たる目的は、パッケージ内部への水分侵入を抑制できるのはもとより、設計値通りにめっき形成された再配線層等によって高信頼性な電気的特性を有する半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
この目的の達成を図るため、この発明の半導体装置の製造方法によれば、下記のような構成上の特徴を有する。
すなわち、この発明の半導体装置の製造方法は、パッシベーション膜形成工程、絶縁膜形成工程及び封止層形成工程を含んでいる。
パッシベーション膜形成工程では、回路素子を具える半導体チップの主表面上に、回路素子と対向するパッシベーション膜を、半導体チップの主表面のうち当該主表面の端に沿う第1の領域を露出させるように形成する。絶縁膜形成工程では、パッシベーション膜の主表面及び側面に沿って半導体チップの主表面上へと延在し、かつ第1の領域のうち主表面の端に沿う第2の領域が残存するように絶縁膜を形成する。封止層形成工程では、第2の領域上に形成されるとともに絶縁膜を覆う封止層を形成する。
このような半導体装置の製造方法によれば、基板上のパッシベーション膜によって形成された段差(高低差)を、パッシベーション膜を覆う絶縁膜によって緩和させることができる。さらに、絶縁膜の成膜条件を任意好適に設定することにより、絶縁膜のうちパッシベーション膜のエッジ部に対応する部分の形状を、角部の無い形状あるいは鈍角をなす形状とすることも可能である。
その結果、後工程において、絶縁膜上に均一な膜厚で成膜することができる。
さらに、このような半導体装置の製造方法によれば、封止層によって絶縁膜の側面を外部に露出させない構造の半導体装置を得ることができる。よって、得られた半導体装置は、絶縁膜からパッケージ内部への水分の侵入を抑制でき、パッケージの耐湿性が向上された構造となる。
よって、この発明の半導体装置及びその製造方法によれば、成膜の確実性及び耐湿性に優れた、従来よりも高信頼性な半導体装置を得ることができる。
以下に、この発明の実施の形態につき説明する。尚、各図は、この発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、この発明は図示例に限定されるものではない。また、図を分かり易くするために、断面を示すハッチングは、一部分を除き省略してある。尚、以下の説明は、単なる好適例に過ぎず、また、例示した数値的条件は何らこれに限定されない。また、各図において同様の構成成分については同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。
図1から図4を参照して、この発明の形態に係る半導体装置およびその製造方法につき説明する。図1(A)は、この実施の形態の半導体装置10を概略的に示す平面図である。尚、図1(A)は、太破線Pで囲まれた領域についてのみ各構成要素を詳細に示し、P領域以外の構成要素の図示を省略してある。また、便宜上、ポスト部上の外部端子や封止層等の図示を省略してある。図1(B)は、図1(A)の半導体装置10における各構成要素の接続及び配置の様子を概略的に示した断面図であり、図1(A)のIB−IB破線に沿って切断して得られる切り口を示す図である。また、図2から図4は、この実施の形態の半導体装置の製造方法の説明に供する断面の切り口を示す図である。この実施の形態では、WCSP構造の半導体装置及びその製造方法につき説明する。
図1(A)に示すように、半導体装置10が具える半導体チップ12(図1(B)参照)の主表面12a上には、電極パッド14が半導体チップ12の外周に沿って所定間隔で配置されている。電極パッド14は、半導体チップ12の表面領域に形成された不図示である回路素子と電気的に接続された電極面であり、例えば、アルミニウム(Al)からなる。ここでの半導体チップ12の平面形状は四角形であるので、電極パッド14を四角形の各辺に沿って配列させてある。また、電極パッド14とそれに対応するポスト部16とが、配線層(或いは、再配線層とも称する。)18によって電気的に接続されている。これらポスト部16及び配線層18は、例えば、銅(Cu)からなる。
ここでのパッシベーション膜20は、半導体チップ12の主表面12aのうち当該主表面12aの端(或いは、辺又は稜線)12bに沿う第1の領域30(端12bからの距離=X)を覆っていないため、その側面20bは主表面の半導体チップ12の端12bに到達していない。
また、パッシベーション膜20上に形成されている絶縁膜22は、パッシベーション膜
20の全面を覆うとともに、半導体チップ12の主表面12aのうち当該主表面12aの
端12bに沿う第2の領域35(端12bから距離=Y(但し、Y<X))を覆っていな
いため、その側面22bは主表面の半導体チップ12の端12bに到達していない。パッ
シベーション膜20は、回路素子と対向する位置に設けられ回路素子を保護する膜であり
、例えば、シリコン酸化膜(SiO2)やシリコン窒化膜(Si 3 N 4 )からなる。また、絶縁膜22は、熱応力を吸収して緩衝する緩衝層となる低硬度の膜であり、例えば、ポリイミド膜からなる。
具体的には、図1(B)に示すように、ここでの半導体チップ12は、表面領域に回路素子(不図示)が形成されているチップ基体121と、このチップ基体121上に形成されており回路素子と電気的に接続された配線122とを具えている。配線122は、例えば、アルミニウムからなる。尚、半導体チップ12は、上述したチップ基体121上に配線122が設けられた構造のみに限定されるものではなく、配線122が表面に露出されていない、チップ基体121のみからなる構造等を設計や仕様等に応じて任意好適に適用することができる。
半導体チップ12の主表面12a上には、電極パッド14の頂面14aの少なくとも一部を露出させるように、パッシベーション膜20及び絶縁膜22が順次に設けられている。すなわち、電極パッド14の頂面14aは、パッシベーション膜20及び絶縁膜22によって形成された開口141の底面を構成している。
また、パッシベーション膜20の側面20bは、後述する封止層40の側面40bよりも内側(封止層の側面40bからの距離=X)に形成されており、基板上の段差(あるいは、高低差)を形成している。また、パッシベーション膜20の主表面20a及び側面20bは、絶縁膜22に覆われている。尚、ここでのパッシベーション膜20の形状は逆メサ型、すなわち逆型の台形形状としたがこれに限定されるものではなく、任意好適な形状を適用することができる。
絶縁膜22は、パッシベーション膜20の主表面20a及び側面20bに沿って半導体チップ12の主表面12a上へと延在している。そして、絶縁膜22の側面22bも、封止層40の側面40bよりも内側(封止層の側面40bからの距離=Y(但し、Y<X))に形成されている。
ここでの絶縁膜22は、半導体装置10内部への水分の侵入を抑制可能な形状であるとともに、パッシベーション膜20による段差を緩和させ、高低差の小さい新たな段差を構成している。この絶縁膜22の側面22bは、封止層40の側面40bよりも5μm以上内側に形成されているのが好適である。これにより、絶縁膜22への外部からの水分侵入を確実に抑制することができる。
また、電極パッド14の頂面14a及び開口の内壁面142に沿って絶縁膜22上へと延在するように、UBM(Under Barrier Metal)層としての導電層32が形成されている。この導電層32が、後述するめっき電極としても機能する。この、UBM層は、例えば、銅によって形成されている。
UBM層32上には、再配線層18が形成されている。そして、電極パッド14と実装基板に接続するための外部端子である半田ボール34とが、この再配線層18及びポスト部16を介して電気的に個別に接続されている。この再配線層18により、電極パッド14の位置に依存することなく、半導体チップ12より上側のシフトされた位置に半田ボール34を配置することができる。また、第1半導体チップ12の上側には、ポスト部16の頂面16aを露出させるように、封止層40が形成されている。
続いて、図2から図4を参照して、この半導体装置10の製造方法につき以下説明する。
先ず、ダイシングによって個片化されるべき半導体チップ12’が複数配置された、半導体ウェハ50を用意する。尚、図中には便宜上約3個の個片化前の半導体チップ12’が図示されているが、これに限定されるものではない。また、半導体ウェハ50のうち隣り合うダイシング前の半導体チップ12’間には、例えば100μm程度のグリッドライン領域(不図示)が形成されている。
パッシベーション膜形成工程では、半導体ウェハ50の主表面50a上に、パッシベーション膜であるシリコン酸化膜20’を、例えば、5nmの膜厚で形成する。その後、このシリコン酸化膜20’に対して、電極パッド14上の頂面14aを露出させる開口140を形成する(図2(A))。
その後、シリコン酸化膜20’及びパッド電極14上に、レジストを形成する(不図示)。次に、このレジストに対して露光・現像を行い、半導体チップ12’の主表面12aの端(或いは、辺又は稜線)12bに沿う、第1の領域30上のパッシベーション膜20’を露出させるマスクパターン52を形成する(図2(A)参照)。
その後、このマスクパターン52をマスクとして用い、マスクパターン52から露出するシリコン酸化膜20’をエッチング除去する。
こうして、主表面12aのうち第1の領域30を露出させるパッシベーション膜20を形成することができる。すなわち、パッシベーション膜20の側面20bが、個片化されるべき半導体チップ12’の主表面の端12bに到達しない形状となる。エッチング終了後、マスクパターン52を除去する。(図2(B))。ここでは、パッシベーション膜20の側面20bの位置を、マスクパターン52の合わせズレ等を考慮して、半導体チップ12’の端12bよりも40μm(すなわち、X=40μm)内側となるように形成するのが好適である。尚、ここでのパッシベーション膜20の形状は逆メサ型としたがこれに限定されず、例えば、メサ型等の形状であっても良い。
続いて、絶縁膜形成工程では、半導体チップ12’の主表面12a、パッシベーション膜20及びパッド電極14上に、絶縁膜であるポリイミド膜22’を、例えば、5〜30nmの範囲内の膜厚で形成する。ここでのポリイミド膜22’は、半導体チップの主表面12a、パッシベーション膜20及びパッド電極14上に塗布液であるポリイミドをスピンコートした後、ポリイミドをベーキングして形成することができる(図)2(C)参照)。
その後、ポリイミド膜22’上にレジストを形成する(不図示)。次に、このレジストに対して露光・現像を行い、半導体チップ12’の主表面12aの端12bに沿う第2の領域35、及び電極パッド14の頂面14a上のポリイミド膜22’を露出させるマスクパターン54を形成する(図2(C))。
その後、このマスクパターン54をマスクとして用い、マスクパターン54から露出するポリイミド膜22’をエッチング除去する。
こうして、主表面12aのうち第2の領域35、及び電極パッド14の頂面14aを露出させる絶縁膜22を形成することができる。すなわち、絶縁膜22の側面22bが、個片化されるべき半導体チップ12’の主表面の端12bに到達しない形状となる。同時に、パッシベーション膜20及び絶縁膜22によって、電極パッド14の頂面14aを露出させる開口141が形成される(露出工程)。エッチング終了後、マスクパターン54を除去する(図2(D))。尚、ここでの絶縁膜22は、スピンコート法のように、絶縁膜材料を塗布液としてパッシベーション膜20を埋め込むように形成することにより、パッシベーション膜20の表面に絶縁膜22を確実に形成できるうえに、絶縁膜22のうちパッシベーション膜20のエッジ部に対応する部分の形状を、角部の無い形状あるいは鈍角をなす形状とすることも可能である。その結果、後工程において絶縁膜22上に、均一な膜厚で成膜することができる(詳細後述)。ここでは、絶縁膜22の側面22bの位置を、マスクパターン54の合わせズレ等を考慮して、半導体チップ12’の端12bよりも5〜20μmの範囲(すなわち、Y=5〜20μm)で内側となるように形成するのが好適である。
続いて、導電層形成工程では、半導体チップ12’の主表面12aのうち第2の領域35、ポリイミド膜22及び開口141の内壁面142上に、UBM層となる導電層32’を、例えば、5〜10nmの範囲内の膜厚で形成する。ここでは、導電層32’として、例えば、銅からなる層をスパッタリングによって形成する(図3(A))。
続いて、配線層形成工程では、導電層32’上にレジストを形成する(不図示)。次に、このレジストに対して露光・現像を行い、配線層形成予定領域の導電層32’を露出させるマスクパターン58を形成する(図3(A)参照)。
その後、マスクパターン58から露出する導電層32’上に、銅からなる再配線層18を、例えば、5〜10nmの範囲内の膜厚でめっき形成する(図3(B))。再配線層18の形成を、電解めっき(或いは、電気めっきとも言う。)法または無電解めっき法により形成することができる。電解めっき法で再配線層18を形成する場合には、例えば、めっき材料を含有する電解質溶液中に半導体ウェハ50及び白金板を浸したのち、ウェハ50を陰極とし、白金版を陽極として直流電流を流す。こうすることにより、陰極側のめっき電極である導電層32’上に、再配線層18を被膜することができる。
このとき、導電層32’の下地であるポリイミド膜22は、パッシベーション膜20による段差を緩和させる新たな段差を構成している。よって、このようなポリイミド膜22上に形成される導電層32’は厚みむらが無く、高信頼性なめっき電極として機能する。
その結果、再配線層18を設計値通りに形成することができ、これまでのような形成不良を発生を抑制することができる。
続いて、ポスト部形成工程では、導電層32’及び再配線層18上にレジストを形成する(不図示)。次に、このレジストに対して露光・現像を行い、ポスト部形成予定領域の再配線層18を露出させるマスクパターン60を形成する(図3(B)参照)。
その後、マスクパターン60から露出する再配線層18上に、銅からなるポスト部16をめっき形成する(図3(C))。ここでも、ポスト部16を、再配線層18の形成と同様に電解めっき法または無電解めっき法により形成することができる。
このとき、ここでは導電層32’及び再配線層18がめっき電極として機能するが、これら層は既に説明したようにそれぞれ安定した電気的特性を有している。
その結果、ポスト部16も設計値通りに形成することができ、これまでのような形成不良の発生を抑制することができる。
その後、再配線層18をマスクとして用い、当該再配線層18から露出する導電層32’をエッチング除去して導電層32を形成する(図4(A))。
続いて、封止層形成工程では、半導体ウェハ50の主表面50a上に、すなわち各半導体チップ12’の第2の領域35上はもとより、ポスト部16が隠れる程度に封止層40を形成する。ここでは、エポキシ樹脂等の有機樹脂を封止材として用い、トランスファー成形法により形成する。
その後、グラインダーで封止層40を研磨し、外部端子搭載面であるポスト部16の頂面16aを露出させる(図4(B))。
その後、露出するポスト部16の頂面16a上に、外部端子となる半田ボール34をリ
フロー形成する。そして、ダイシング用の高速回転ブレードによってダイシングを行い、
各半導体装置であるWCSP(Wafer Level Chip Size Package)10毎に個片化する(図1(B)参照)。
こうして切り出されたWCSP10の側面である切断面は、半導体チップ12の側面12cと封止層の側面40bとによって構成されており、吸水性を有するポリイミド膜22が露出されていない。
よって、絶縁膜22への外部からの水分侵入を確実に抑制することができ、パッケージ内部の配線層等の腐食を抑制することができる。
上述した説明から明らかなように、この実施の形態によれば、基板上にパッシベーション膜によって形成された段差を、絶縁膜によって緩和させることができる。
その結果、絶縁膜上における導電層の膜厚の均一化を図ることができ、当該導電層を安定した電気的特性を有するめっき電極として機能させることができる。
よって、この絶縁膜上に高信頼性な配線層やポスト部をめっき形成することができる。
さらに、このような構成によれば、封止層によって絶縁膜の側面を外部に露出させない構造とすることができる。
したがって、成膜の確実性及び耐湿性に優れた、従来よりも高信頼性な半導体装置を実現することができる。
この発明は、上述した実施の形態の組合せのみに限定されない。よって、任意好適な段階において好適な条件を組み合わせ、この発明を用することができる。
(A)は、この発明の実施の形態の半導体装置を示す概略平面図であり、(B)は、この発明の実施の形態の半導体装置を示す概略断面図である。 (A)〜(D)は、この発明の実施の形態の半導体装置の製造工程図(その1)である。 (A)〜(C)は、この発明の実施の形態の半導体装置の製造工程図(その2)である。 (A)及び(B)は、この発明の実施の形態の半導体装置の製造工程図(その3)である。
符号の説明
10:半導体装置(WCSP)
12:半導体チップ
12’:ダイシング前の半導体チップ
12a:半導体チップの主表面
12b:半導体チップの主表面の端
14:電極パッド
14a:電極パッドの頂面
16:ポスト部
16a:ポスト部の頂面
18:配線層(再配線層)
20:パッシベーション膜
20’:パッシベーション膜(パターニング前)
20a:パッシベーション膜の主表面
20b:パッシベーション膜の側面
22:絶縁膜
22’:絶縁膜(パターニング前)
22b:絶縁膜の側面
30:第1の領域
32:導電層(UBM層)
32’導電層(UBM層)(パターニング前)
34:半田ボール
35:第2の領域
40:封止層
40b:封止層の側面
50:半導体ウェハ
50a:半導体ウェハの主表面
52、54、58、60:マスクパターン
121:チップ基体
122:配線
140、141:開口
142:開口の内壁面

Claims (7)

  1. 回路素子を具える半導体チップの主表面上に、前記回路素子と対向するパッシベーション膜を、前記主表面のうち該主表面の端に沿う第1の領域を露出させるように形成するパッシベーション膜形成工程と、
    該パッシベーション膜の主表面及び側面に沿って前記半導体チップの主表面上へと延在
    し、かつ前記第1の領域のうち前記主表面の端に沿う第2の領域が残存するように、絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
    前記第2の領域上に形成されるとともに前記絶縁膜を覆う封止層を形成する封止層形成工程とを含み、
    前記絶縁膜形成工程において、前記第2の領域を残存させて絶縁膜を形成するのと同時に、前記パッシベーション膜及び該絶縁膜に開口を形成して、前記半導体チップの主表面に形成されている電極パッドの頂面を露出させる露出工程を行う
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記絶縁膜形成工程では、前記絶縁膜をスピンコート法によって形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 請求項2に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記封止層形成工程の前に、
    前記パッシベーション膜及び前記絶縁膜に開口を形成して、前記半導体チップの主表面に形成されている電極パッドの頂面を露出させる露出工程と、
    前記露出された電極パッドの頂面及び前記開口の内壁面に沿って前記絶縁膜上へと延在する導電層を形成する導電層形成工程と、
    前記導電層をめっき用電極として、前記導電層上に配線層をめっき形成する配線層形成工程と
    を含み、
    前記封止層形成工程では、さらに前記導電層及び配線層を前記封止層によって封止することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記封止層形成工程の前に、
    前記露出された電極パッドの頂面及び前記開口の内壁面に沿って前記絶縁膜上へと延在する導電層を形成する導電層形成工程と、
    前記導電層をめっき用電極として、前記導電層上に配線層をめっき形成する配線層形成工程と
    を含み、
    前記封止層形成工程では、さらに前記導電層及び配線層を前記封止層によって封止することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記封止層形成工程の前に、
    前記配線層をめっき用電極として、前記配線層上にポスト部をめっき形成するポスト部形成工程を含み、
    前記封止層形成工程では、前記ポスト部の頂面が露出される高さに、前記ポスト部の側面上に前記封止層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記封止層形成工程では、前記半導体チップを該半導体チップの主表面に対して垂直な方向から見たときに、前記封止層が、前記半導体チップの外形寸法と同一の外形寸法となるように、該封止層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記絶縁膜形成工程では、前記絶縁膜の側面を、前記封止層の側面から5μm以上内側の位置となるように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006054606A1 (ja) 2004-11-16 2006-05-26 Rohm Co., Ltd. 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP4057017B2 (ja) * 2005-01-31 2008-03-05 富士通株式会社 電子装置及びその製造方法
JP4193897B2 (ja) * 2006-05-19 2008-12-10 カシオ計算機株式会社 半導体装置およびその製造方法
KR20080085380A (ko) * 2007-03-19 2008-09-24 삼성전자주식회사 재배선층을 구비하는 반도체 패키지 및 그의 제조방법
KR20090042574A (ko) * 2007-10-26 2009-04-30 삼성전자주식회사 반도체 모듈 및 이를 구비하는 전자 장치
JP5801989B2 (ja) * 2008-08-20 2015-10-28 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP5135246B2 (ja) 2009-01-30 2013-02-06 三洋電機株式会社 半導体モジュールおよびその製造方法、ならびに携帯機器
US10756040B2 (en) * 2017-02-13 2020-08-25 Mediatek Inc. Semiconductor package with rigid under bump metallurgy (UBM) stack
KR102543869B1 (ko) * 2018-08-07 2023-06-14 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 이를 포함하는 반도체 패키지
KR102378837B1 (ko) * 2018-08-24 2022-03-24 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 이를 포함하는 반도체 패키지

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0582511A (ja) 1991-09-19 1993-04-02 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体素子およびその製造方法
CN1146976C (zh) * 1997-10-30 2004-04-21 株式会社日产制作所 半导体装置及其制造方法
KR100269540B1 (ko) 1998-08-28 2000-10-16 윤종용 웨이퍼 상태에서의 칩 스케일 패키지 제조 방법
US6181569B1 (en) * 1999-06-07 2001-01-30 Kishore K. Chakravorty Low cost chip size package and method of fabricating the same
JP2001168126A (ja) 1999-12-06 2001-06-22 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置とその製造方法
JP2001230341A (ja) * 2000-02-18 2001-08-24 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2001237348A (ja) 2000-02-23 2001-08-31 Hitachi Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP3792545B2 (ja) 2001-07-09 2006-07-05 カシオ計算機株式会社 半導体装置の製造方法
JP2003124392A (ja) 2001-10-15 2003-04-25 Sony Corp 半導体装置及びその製造方法

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