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JP2004095716A - 半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法および半導体装置 Download PDF

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JP2004095716A
JP2004095716A JP2002252590A JP2002252590A JP2004095716A JP 2004095716 A JP2004095716 A JP 2004095716A JP 2002252590 A JP2002252590 A JP 2002252590A JP 2002252590 A JP2002252590 A JP 2002252590A JP 2004095716 A JP2004095716 A JP 2004095716A
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JP
Japan
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heat
semiconductor substrate
electrode pad
semiconductor device
barrier metal
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Application number
JP2002252590A
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English (en)
Inventor
Yuji Hiyama
檜山 裕次
Tetsuji Hori
堀 哲二
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

【課題】高額な製造設備を必要とせず、且つ製造に要する時間も短い、チップサイズパッケージ型の半導体装置の製造方法及び安価な半導体装置を提供する。
【解決手段】耐熱性粘着テープ6に半導体基板1上のAl電極パッド2の形成位置に合わせて粘着面が残るように切り込みを入れ、粘着面上に実装端子5を接着し、実装端子5の上に半田8を塗布する。この実装端子5に予め形成したバリアメタル4が向かい合うよう位置合わせし、はんだ8とバリアメタル4が接触するように半導体ウェーハ1を載せてリフロー炉に入れ半田8を溶融させて、実装端子5とバリアメタル4を半田接着させる。これにより、従来の半導体装置で必要であったCuポストを不要とし、その形成に必要であった高額なスパッタリング装置を不要とし、長時間必要であったスパッタリング時間を不要とする。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップサイズパッケージ型の半導体装置の製造方法と、その製造方法により製造された半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のチップサイズパッケージ型の半導体装置を図4に示す。図4(a)は、その半導体装置の断面図、図4(b)はその上面図である。
【0003】
図4に示すように、半導体基板101は、上面にAl電極パッド102が形成されており、Al電極パッド102の表面の一部を除いて半導体基板101の上面は、ポリイミド等によるパッシベーション膜103で被われている。Al電極パッド102上には、バリアメタル104を介してCuポスト112が形成されている。
【0004】
Cuポスト112を除いて半導体基板101上面は、エポキシ系の樹脂110で被われており、Cuポスト112の上面には、半田ボールバンプ113が固着されている。
【0005】
図5および図6は、上記従来のチップサイズパッケージ型半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【0006】
図5(a)では、半導体基板101の上面側の表面下に周知のプロセス技術で半導体素子を形成し、さらに、半導体基板101上にAl電極パッド102を形成した後、Al電極パッド102を含む半導体基板101上にポリイミド等のパッシベーション膜103を形成し、Al電極パッド102上の一部を露出する。
【0007】
次に、図5(b)に示すように、半導体基板101の上面の全面にレジスト111を塗布する。
【0008】
次に、図5(c)に示すように、マスクを用いてレジスト111のフォトエッチングを行い、Al電極パッド102上に開口を設け、Al電極パッド102上にTi/Ni/Pd積層膜などのバリアメタル104をスパッタリングにより形成する。
【0009】
次に、図5(d)に示すように、バリアメタル104上にCuをスパッタリングにより積層し、Cuポスト112を形成する。
【0010】
次に、図6(e)に示すように、レジスト111を除去する。
【0011】
次に、図6(f)に示すように、金型を用いてCuポスト112の先端部を除いて、パッシベーション膜103上の全面にエポキシ系の封止樹脂110を形成する。
【0012】
最後に、図6(g)に示すように、Cuポスト112の上面部に半田ボールバンプ113をリフロー半田付けにて固着して、チップサイズパッケージ型半導体装置を製造している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体装置の製造方法には、次のような問題点があった。
【0014】
すなわち、バリアメタル104およびCuポスト112をスパッタリングにより形成するため、高額なスパッタリングが装置を必要とすることであった。
【0015】
また、Cuポスト112をスパッタリングにより厚く積層するためには、長時間を要するという問題点があった。
【0016】
さらに、封止樹脂110の形成に特殊なモールド金型を必要とするため、その金型作成に多額の費用と時間を要する問題があった。
【0017】
また、そのためこのような製造方法により得られた半導体装置は、高価であるという問題があった。
【0018】
そこで本発明の目的は、高額な製造設備を必要とせず、且つ製造に要する時間も短い、チップサイズパッケージ型の半導体装置の製造方法を提供すること、およびその製造方法により製造された安価なチップサイズパッケージ型の半導体装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上面に電極パッドを形成する工程と、前記半導体基板とは別に用意した耐熱性板材の上面に、前記半導体基板上の電極パッド位置と向かい合う位置に金属の実装端子を配列して仮固定する工程と、前記半導体基板上の電極パッドと前記耐熱性板材上の実装端子を向かい合わせて導電性接続材により固着させる工程と、前記耐熱性板材をマスクとして前記半導体基板上に液状樹脂を注入する工程と、前記耐熱性板材を前記半導体基板から除去する工程と、前記液状樹脂を硬化させる工程とを具備することを特徴とする。
【0020】
このような本発明の半導体装置の製造方法によれば、高額な製造設備を必要とせず、且つ製造に要する時間も短くて済む。
【0021】
また、上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、電極パッドを有する半導体素子が形成された半導体基板上に前記電極パッドを露出するように形成されたパッシベーション膜と、前記露出された電極パッド表面に形成されたバリアメタルと、前記バリアメタル上に形成された導電性接続材と、前記導電性接続材により前記バリアメタルと固着された金属の実装端子と、前記実装端子の先端部を露出し、その先端部以外の実装端子部分、前記導電性接続材およびバリアメタルを被うように前記パッシベーション膜上に形成された封止樹脂とを具備することを特徴とする。
【0022】
このような本発明の半導体装置によれば、コストの低減が図れる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【0024】
(実施の形態)
図1および図2は、本発明の実施の形態に係るチップサイズパッケージ型半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【0025】
図1(a)では、半導体基板1の上面側の表面下に周知のプロセス技術で半導体素子を形成し、さらに、半導体基板1上にAl電極パッド2を形成した後、Al電極パッド2を含む半導体基板1上にポリイミド等のパッシベーション膜3を形成し、Al電極パッド2上の一部を露出させた後、半導体基板の裏面研削を行い、半導体基板1を所定の薄さに形成する。
【0026】
次に、図1(b)に示すように、Al電極パッド2上に、例えば無電解Niメッキでバリアメタル4を形成する。
【0027】
一方、前記半導体基板1とは別に、図1(c)に示すようにCuあるいは42アロイなどの金属を素材とする実装端子5と、耐熱性板材、例えばポリイミドを素材とする耐熱性粘着フィルム6を用意する。耐熱性粘着フィルム6は、フィルム基材7上に貼着され、上面には粘着面を有している。また耐熱性粘着フィルム6は、ウェーハ形態での半導体基板1に内接する正方形を被うだけの面積を少なくとも有している。
【0028】
次に、図1(d)に示すように、この耐熱性粘着フィルム6には、切り込み8を入れ、半導体基板1上のAl電極パッド2の配置と鏡像関係になるような位置にだけ耐熱性粘着フィルム6が残るようにする。その結果、フィルム基材7は点在する耐熱性粘着フィルム6を支持する母体となる。
【0029】
次に、図1(e)に示すように、実装端子5を耐熱性粘着フィルム6の上面の粘着面に貼り付ける。すなわち、フィルム基材7上に、耐熱性粘着フィルム6を介して実装端子5が、半導体基板1上のAl電極パッド2の配置と鏡像関係の位置に配置される。
【0030】
次に、図1(f)に示すように、実装端子5の上に、例えば印刷により半田9を形成する。
【0031】
次に、図1(g)に示すように、半導体基板1を下向きにして、半導体基板1に形成されたバリアメタル4とフィルム基材7上の実装端子5とを位置合わせし、バリアメタル4と半田9が接触するように半導体基板1をフィルム基材7上の半田9の上に載せる。この状態で半導体基板1とフィルム基材7をリフロー炉に入れて250°Cで加熱、溶融し、バリアメタル4と実装端子5を半田接続する。
【0032】
次に、図2(h)に示すように、リフロー炉から取り出した後、フィルム基材7を剥がし、耐熱性フィルム6が上方に、且つ半導体基板1が下方になるように半導体基板1を設置する。
【0033】
次に、図2(i)に示すように、流動性の良好な液状のエポキシ系の封止樹脂10を、耐熱性粘着フィルム6の切り込み8から、パッシベーション膜3上に注入する。そして実装端子5の上端部を除いて、実装端子5間に液状の封止樹脂10を充填した後、加熱して液状の封止樹脂10を硬化させて、実装端子5の上端部を除いて実装端子5を封止樹脂10で封止する。
【0034】
最後に、図2(j)に示すように、耐熱性粘着フィルム6を実装端子5から取り外す。次いで、実装端子5の露出面に酸化防止のためのメッキ処理を施して、チップサイズパッケージ型半導体装置の製造を完了する。
【0035】
図3(a)は、上記製造方法により製造された本実施の形態のチップサイズパッケージ型の半導体装置の断面図である。
【0036】
図3(b)は、本実施の形態のチップサイズパッケージ型半導体装置の一部を上面から見た図である。
【0037】
図3に示すように、半導体基板1は、上面にAl電極パッド2が形成されており、Al電極パッド2形成部以外のその表面は、ポリイミド等によるパッシベーション膜3で被われている。Al電極パッド2上には、バリアメタル4が形成され、半田9により実装端子5が接着されている。
【0038】
このような本実施の形態によれば、耐熱性粘着フィルム6をマスキング材として、半導体基板1の表面を樹脂封止することができるため、高額なモールド用金型が不要となる。
【0039】
また、バリアメタル4の形成に無電解メッキ、バリアメタル4と実装端子5の接続にリフロー半田接続を使用するため、従来必要であった高額なスパッタリング装置が不要となる。
【0040】
すなわち、本実施の形態によれば、高額な製造設備であるモールド用金型やスパッタリング装置が不要となり、製造にかかる費用を低減できる。
【0041】
また、長時間を要したCuポスト形成用スパッタリングやモールド用金型の製作が不要なため、製造時間の短縮ができ、この点でも製造にかかる費用が低減できる。
【0042】
また、このような製造方法により製造された半導体装置は、従来の半導体装置に比べ、安価である。
【0043】
【発明の効果】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、高額な製造設備を必要とせず、且つ製造に要する時間も短い、チップサイズパッケージ型の半導体装置を製造することができる。
【0044】
したがって、本製造方法により製造した本発明の半導体装置は、コストの低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す前半の工程断面図。
【図2】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す後半の工程断面図。
【図3】本発明の実施の形態に係る半導体装置の断面図および上面図。
【図4】従来の半導体装置の製造方法を示す前半の工程断面図。
【図5】従来の半導体装置の製造方法を示す後半の工程断面図。
【図6】従来の半導体装置の断面図および上面図。
【符号の説明】
1、101 半導体基板
2、102 Al電極パッド
3、103 パッシベーション膜
4、104 バリアメタル
5 実装端子
6 耐熱性粘着フィルム
7 フィルム基材
8 切り込み
9 半田
10、110 封止樹脂
111 レジスト
112 Cuポスト
113 半田ボールバンプ

Claims (9)

  1. 半導体基板上面に電極パッドを形成する工程と、
    前記半導体基板とは別に用意した耐熱性板材の上面に、前記半導体基板上の電極パッド位置と向かい合う位置に金属の実装端子を配列して仮固定する工程と、
    前記半導体基板上の電極パッドと前記耐熱性板材上の実装端子を向かい合わせて導電性接続材により固着させる工程と、
    前記耐熱性板材をマスクとして前記半導体基板上に液状樹脂を注入する工程と、前記耐熱性板材を前記半導体基板から除去する工程と、
    前記液状樹脂を硬化させる工程とを
    具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 電極パッドを有する半導体素子が形成された半導体基板上に前記電極パッド表面を露出するようにパッシベーション膜を形成する工程と、
    前記電極パッドの露出表面にバリアメタルを形成する工程と、
    前記電極パッドの配列と鏡像位置関係にある耐熱性粘着フィルムパターンを形成する工程と、
    前記耐熱性粘着フィルムパターンの粘着フィルム面上に金属の実装端子を仮固定する工程と、
    前記耐熱性粘着フィルムの前記実装端子と前記半導体基板の前記バリアメタル面とを向かい合わせて位置合わせした後、前記実装端子と前記バリアメタルを導電性接続材により固着する工程と、
    前記耐熱性粘着フィルムの前記電極パッド鏡像配列パターンをマスクとして前記耐熱性粘着フィルム上方から液状樹脂を前記半導体ウェーハの前記パッシベーション膜上全面に前記実装端子の先端部のみが露出するよう注入する工程と、
    前記耐熱性粘着フィルムパターンを除去する工程と、
    前記液状樹脂を加熱して硬化させる工程と、
    前記実装端子の先端部の露出面をメッキ処理する工程とを
    具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 前記導電性接続材が半田であることを特徴とする請求項1あるいは請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記導電性接続材が導電性接着剤であることを特徴とする請求項1あるいは請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記実装端子の金属がCuまたは42アロイであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 電極パッドを有する半導体素子が形成された半導体基板上に前記電極パッドを露出するように形成されたパッシベーション膜と、
    前記露出された電極パッド表面に形成されたバリアメタルと、
    前記バリアメタル上に形成された導電性接続材と、
    前記導電性接続材により前記バリアメタルと固着された金属の実装端子と、
    前記実装端子の先端部を露出し、その先端部以外の実装端子部分、前記導電性接続材およびバリアメタルを被うように前記パッシベーション膜上に形成された封止樹脂とを
    具備することを特徴とする半導体装置。
  7. 前記導電性接続材が半田であることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
  8. 前記導電性接続材が導電性接着剤であることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
  9. 前記実装端子の金属がCuまたは42アロイであることを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載の半導体装置。
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