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JP2004273561A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method Download PDF

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JP2004273561A
JP2004273561A JP2003058972A JP2003058972A JP2004273561A JP 2004273561 A JP2004273561 A JP 2004273561A JP 2003058972 A JP2003058972 A JP 2003058972A JP 2003058972 A JP2003058972 A JP 2003058972A JP 2004273561 A JP2004273561 A JP 2004273561A
Authority
JP
Japan
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insulating film
semiconductor
pad electrode
semiconductor device
semiconductor substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003058972A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukihiro Takao
幸弘 高尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2003058972A priority Critical patent/JP2004273561A/en
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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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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having a BGA (ball grid array) of high reliability which prevents disconnection and deterioration of step coverage. <P>SOLUTION: A support substrate 15 is adhered to the surface of a semiconductor chip 16, and a pad electrode 12 is formed which extends from the surface of the chip 16 to the support substrate 15. The extending part of the electrode 12 and the rear face of the chip 16 are covered with a photosensitive insulating film 17. A contact hole 18 is formed in the insulating film 17 in which a re-wiring layer 21 is embedded. The re-wiring layer 21 is connected with the electrode 12 through the contact hole 18, and extends on the insulating film 17 over the rear face of the chip 16. A ball shape terminal 22 is formed on the re-wiring layer 21. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のボール状の導電端子が配列されたBGA(Ball Grid Array)型の半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、三次元実装技術として、また新たなパッケージ技術として、CSP(Chip Size Package)が注目されている。CSPとは、半導体チップの外形寸法と略同サイズの外形寸法を有する小型パッケージをいう。
【0003】
従来より、CSPの一種として、BGA型の半導体装置が知られている。このBGA型の半導体装置は、半田等の金属部材からなるボール状の導電端子をパッケージの一主面上に格子状に複数配列し、パッケージの他の面上に搭載される半導体チップと電気的に接続したものである。
【0004】
そして、このBGA型の半導体装置を電子機器に組み込む際には、各導電端子をプリント基板上の配線パターンに圧着することで、半導体チップとプリント基板上に搭載される外部回路とを電気的に接続している。
【0005】
このようなBGA型の半導体装置は、側部に突出したリードピンを有するSOP(Small Outline Package)やQFP(Quad Flat Package)等の他のCSP型の半導体装置に比べて、多数の導電端子を設けることが出来、しかも小型化できるという長所を有する。このBGA型の半導体装置は、例えば携帯電話機に搭載されるデジタルカメラのイメージセンサチップとしての用途がある。
【0006】
図17は、従来のBGA型の半導体装置の概略構成を成すものであり、図17(A)は、このBGA型の半導体装置の表面側の斜視図である。また、図17(B)は、このBGA型の半導体装置の裏面側の斜視図である。
【0007】
このBGA型の半導体装置101は、第1及び第2のガラス基板102、103の間に半導体チップ104がエポキシ樹脂105a、105bを介して封止されている。第2のガラス基板103の一主面上、即ちBGA型の半導体装置101の裏面上には、ボール状端子106が格子状に複数配置されている。この導電端子106は、第1の配線107を介して半導体チップ104へと接続される。複数の第1の配線107には、それぞれ半導体チップ104の内部から引き出されたアルミニウム配線が接続されており、各ボール状端子106と半導体チップ104との電気的接続がなされている。
【0008】
このBGA型の半導体装置101の断面構造について図18を参照して更に詳しく説明する。図18はダイシングラインに沿って、個々のチップに分割されたBGA型の半導体装置101の断面図を示している。
【0009】
半導体チップ104の表面に配置された絶縁膜108上に第1の配線107が設けられている。この半導体チップ104は樹脂105aによって第1のガラス基板102と接着されている。また、この半導体チップ104の裏面は、樹脂105bによって第2のガラス基板103と接着されている。そして、第1の配線107の一端は第2の配線110と接続されている。この第2の配線110は、第1の配線107の一端から第2のガラス基板103の表面に延在している。そして、第2のガラス基板103上に延在した第2の配線110上には、ボール状の導電端子106が形成されている。
【0010】
上述した技術は、例えば以下の特許文献1に記載されている。
【0011】
【特許文献1】
特許公表2002−512436号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したBGAを有する半導体装置101において、第1の配線107と第2の配線110との接触面積が非常に小さいので、この接触部分で断線するおそれがあった。また、第1の配線107のステップカバレージにも問題があった。
【0013】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップの表面に接着された支持基板と、前記半導体チップの表面に形成され、この半導体チップの端から前記支持基板上に延在したパッド電極と、前記パッド電極の延在部分及び前記半導体チップの裏面を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜に形成されたコンタクトホールに埋め込まれ、前記パッド電極と接続されると共に前記半導体チップの裏面を覆う前記絶縁膜上の延在する再配線層と、を有することを特徴とする。
【0014】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面に絶縁膜を形成し、この絶縁膜上にダイシングライン領域に延在するパッド電極を形成する工程と、前記半導体基板の表面に支持基板を接着する工程と、前記パッド電極の一部が前記絶縁膜を介して露出するように前記半導体基板を裏面から部分的にエッチングする工程と、前記半導体基板の裏面に感光性絶縁膜を被着する工程と、前記感光性樹脂膜に露光・現像処理を施し、前記パッド電極の表面に到達するコンタクトホールを形成する工程と、前記感光性樹脂膜を熱処理する工程と、前記熱処理された感光性樹脂膜上及び前記コンタクトホール内に電解メッキ用のシーズ層を形成する工程と、前記感光性樹脂膜上に再配線層のパターニング用のレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層をマスクとして用い電解メッキにより再配線層を形成する工程と、前記レジスト層及びその下の前記シーズ層を除去する工程と、前記ダイシングライン領域に沿って前記半導体基板を複数の半導体チップに分割する工程と、を有することを特徴とする。
【0015】
本発明の半導体装置及びその製造方法によれば、半導体チップのパッド電極から、その裏面のボール状端子に至るまでの配線の断線やステップカバレージの劣化を防止し、信頼性の高いBGAを有する半導体装置を得ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、この半導体装置の構造について図15、図16を参照しながら説明する。図15は、この半導体装置の断面図、図16は半導体装置の裏面(再配線21が形成されている面)から見た平面図である。図15は、図16のX−X線に沿った断面図である。
【0017】
図15、図16は、ダイシングラインセンターDCに沿って個々の半導体パッケージ30に分割されたものを示しており、特に、ダイシングライン領域及びその周辺を示したものである。
【0018】
半導体チップ16は、例えばCCDイメージセンサ・チップであり、その表面には、層間絶縁膜11を介してパッド電極12が形成されている。このパッド電極12は、半導体チップ16内の内部回路と接続され、通常のワイヤボンディングに用いられるパッド電極をダイシングライン領域にまで距離的に拡張したものである。このパッド電極12は半導体チップ16の端からダイシングラインセンターDC方向に延びて形成されている。
【0019】
パッド電極12の表面は、シリコン窒化膜等のパッシベーション膜13で被覆されている。このパッド電極12が形成された半導体チップ16の表面には、例えばエポキシ樹脂から成る樹脂層14を介して、透明な支持基板15が接着されている。この支持基板15が光透過性を有するのは、外部からの光を半導体ウエーハの表面に形成されたCCDまで到達させるためである。
【0020】
半導体チップ16の裏面は、絶縁膜、例えば熱処理によってキュアされた感光性絶縁膜17で覆われている。この感光性絶縁膜17は、半導体チップ16の裏面から隣接する2つの半導体チップ16,16の間の溝領域に渡って形成されている。
【0021】
そして、この感光性絶縁膜17には、コンタクトホール18が開口されている。このコンタクトホール18に再配線層21が埋め込まれ、再配線層21がパッド電極12の端部12Aと接続されている。この再配線層21は半導体チップ16の裏面に延在し、半導体チップ16の裏面の平坦部に、再配線層21と電気的に接続したボール状端子22が形成されている。
【0022】
こうして、半導体チップ16の表面に形成されたパッド電極12から、その裏面に形成されたボール状端子22に至るまでの配線が可能となる。そして、本発明はコンタクトホール18に埋設した再配線層21を利用して、半導体チップ16の表面から裏面へ配線をしているので、断線が起こりにくく、ステップカバレージも優れている。さらに配線の機械的強度も高い。
【0023】
次にこの半導体装置の製造方法について説明する。図1に示すように、シリコンウエハ等の半導体ウエーハ10の表面には、図示しない半導体集積回路(例えば、CCDイメージセンサ)が形成されているものとする。そして、その半導体ウエーハ10の表面には、BPSG等の層間絶縁膜11が形成され、この層間絶縁膜11上に、ダイシングライン領域まで延在するパッド電極12が形成されている。この拡張パッド電極12はアルミニウムかアルミニウム合金から成り、その厚さは1μm程度である。更に、このパッド電極12上にはシリコン窒化膜等のパッシベーション膜13が形成されている。
【0024】
そして、エポキシ樹脂等から成る樹脂層14を介して、半導体ウエーハ10を支持すると共に、光を透過する性質を有した支持基板15(例えば透明ガラス基板)を接着する。
【0025】
そして、図2に示すように、この支持基板15が接着された状態で、半導体ウエーハ10の裏面エッチング、いわゆるバックグラインドを行い、その厚さを100μm程度に加工する。
【0026】
次に図3に示すように、ダイシングライン領域の半導体ウエーハ10を部分的にエッチング除去する。つまり、パッド電極12の一端部12Aが層間絶縁膜11を介して露出するように半導体ウエーハ10をエッチングする。このエッチングはレジストマスクを用いたドライエッチングである。これにより、半導体ウエーハ10は個々の半導体チップ16に分離される。つまり、隣接する2つの半導体チップ16,16の間には半導体が除去された結果として溝領域GRが形成される。分離された個々の半導体チップ16は支持基板15に接着されているので、これによって個々の半導体チップ16は互いに結合されており、全体としてウエーハ形態を維持している。
【0027】
ここで、個々の半導体チップ16の角部16Aをラウンド化させる(丸みを帯びさせる)ようにウエットエッチング処理を施すとよい。これにより、その後スパッタ法で形成するシード層の被覆性を良好にすることに有効である。
【0028】
次に、図4に示すように、半導体チップ16の裏面から全面に感光性絶縁膜17をスピンコート法によって塗布する。感光性絶縁膜17は半導体チップ16の裏面及びエッチングされた側面、及び上記溝領域GRに塗布される。その厚さは、半導体チップ16の裏面の平坦部では10μm〜20μmであり、溝領域GRの中心部(最も窪んだ部分)では50μm程度である。ここで、感光性絶縁膜17は、感光性樹脂、例えばノボラック樹脂から成るものであり、流動性を有し、かつ感光性を有する絶縁膜、つまりレジストと同じように露光・現像処理によりパターニングが可能な絶縁膜である。そして、この感光性絶縁膜17は熱処理(キュア)によって熱硬化し、絶縁膜となる性質を有している。
【0029】
このとき、半導体チップ16の端部16Aはラウンドしているので、感光性絶縁膜17がこの部分で薄くなるのを極力防止し、後述する再配線層と半導体チップ16の間の絶縁性を確保することができる。また、感光性絶縁膜17を塗布する前に、半導体チップ16の裏面を覆うようにCVD酸化膜(SiO)又は窒化膜(SiN又はSiON)を2μm程度の厚さに被着してもよい。これらの膜の成膜を200℃以上の高温処理で行うと、CCDデバイスの特性変動を起こす。そこで、低温プラズマCVD法による成膜が有効である。これにより、再配線層と半導体チップ16の間の絶縁性を更に向上することができる。
【0030】
次に、図5に示すように感光性絶縁膜17にマスクを用いて露光を施し、現像処理することによりコンタクトホール18を形成する。このコンタクトホール18は、パッド電極12の端部12A上に形成される。
【0031】
次に、図6に示すように感光性絶縁膜17を170℃程度の温度まで加熱することで、キュア(Cure)を行う。これにより、感光性絶縁膜17は熱硬化し、その絶縁性も高まる。また、同時に感光性絶縁膜17のコンタクトホール18の端はラウンド化する。
【0032】
次に、図7に示すように、コンタクトホール18の底部に残存している層間絶縁膜11をエッチングにより除去する。
【0033】
そして、図8に示すように、バリア層(TiN)、そして銅(Cu)から成るシード層19を感光性絶縁膜17上及びコンタクトホール18の底部を含めて全面に、スパッタ法により形成する。シード層19は後述する電解メッキ時のメッキ電極、すなわちメッキが成長するためのシーズ(種)となるもので、その厚さは200nm〜300nmである。また、バリア層は銅によるSi汚染を防止するもので、TiW等の他の膜でも良い。また、シード層19用の銅は、スパッタ法だけでなく、スパッタ法と無電解メッキ法を組み合わせて形成してもよい。
【0034】
次に、図9に示すように全面にレジスト層20を塗布する。そして、図10に示すように、レジスト層20の露光及び現像処理を施し、再配線層形成領域を除いた領域にレジスト層20を残す。図9では、隣接する2つの半導体チップ16,16の間の感光性絶縁膜17の一部上にレジスト層20を残存させる。すなわち、この部分のシーズ層19はレジスト層20によって覆われる。
【0035】
次に、図11に示すように銅(Cu)の電解メッキを行う。これにより、レジスト層20によって覆われていないシーズ層19上に銅(Cu)から成る再配線層21が形成される。この再配線層21の厚さは、半導体チップ16の裏面の平坦部上で20μm〜30μmである。
【0036】
次に、図12に示すように、レジスト層20を除去し、更に図13に示すように、レジスト層20の下のシーズ層19をエッチングによって除去する。このとき、再配線層21の表面もエッチングされるが、その厚さはシーズ層19に比して厚いため問題ない。図14はこの半導体装置の平面図(半導体チップ16の裏面側から見た平面図)であり、図中のX−X線に沿った断面が図13の断面図に対応している。上記の工程により、再配線層21を形成した後、図14に示すように、半導体チップ16の内側に延在した再配線層21上に、この再配線層21と電気的に接続した外部接続端子であるボール状端子22(ハンダボール)を形成する。
【0037】
そして、図15及び図16に示すように、ダイシングラインセンターDCに沿って、上記構造体を切断し、個々の半導体パッケージ30に分割する。このダイシング工程では、レーザービームやダイシングブレードを用いることができる。
【0038】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体チップの表面に形成されたパッド電極から、その裏面のボール状端子に至るまでの配線の断線やステップカバレージの劣化を防止し、信頼性の高いBGAを有する半導体装置を得ることができる。
【0039】
また、本発明によれば、様々な集積回路チップを実装基板上に高密度で実装できるものである。特にCCDイメージセンサの集積回路チップに適用することにより、当該集積回路チップを小型携帯用電子機器、例えば携帯電話の小さいな実装基板に実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図3】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図4】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図5】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図6】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図7】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する平面図である。
【図8】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図9】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図10】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図11】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図12】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図13】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図14】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する平面図である。
【図15】本発明の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法を説明する断面図である。
【図16】本発明の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法を説明する平面図である。
【図17】従来例に係る半導体装置を説明する図である。
【図18】従来例に係る半導体装置を説明する図である。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a BGA (Ball Grid Array) type semiconductor device in which a plurality of ball-shaped conductive terminals are arranged, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, CSP (Chip Size Package) has attracted attention as a three-dimensional packaging technology and a new packaging technology. The CSP refers to a small package having an outer size substantially the same as the outer size of a semiconductor chip.
[0003]
Conventionally, a BGA type semiconductor device has been known as a kind of CSP. In this BGA type semiconductor device, a plurality of ball-shaped conductive terminals made of a metal member such as solder are arranged in a grid on one main surface of a package, and electrically connected to a semiconductor chip mounted on another surface of the package. Connected to.
[0004]
When this BGA type semiconductor device is incorporated into an electronic device, each conductive terminal is crimped to a wiring pattern on a printed circuit board to electrically connect the semiconductor chip and an external circuit mounted on the printed circuit board. Connected.
[0005]
Such a BGA type semiconductor device is provided with a larger number of conductive terminals than other CSP type semiconductor devices such as SOP (Small Outline Package) and QFP (Quad Flat Package) having lead pins protruding from the side. And has the advantage that it can be miniaturized. This BGA type semiconductor device is used, for example, as an image sensor chip of a digital camera mounted on a mobile phone.
[0006]
FIG. 17 shows a schematic configuration of a conventional BGA type semiconductor device, and FIG. 17 (A) is a front perspective view of the BGA type semiconductor device. FIG. 17B is a perspective view of the back surface side of the BGA type semiconductor device.
[0007]
In the BGA type semiconductor device 101, a semiconductor chip 104 is sealed between first and second glass substrates 102 and 103 via epoxy resins 105a and 105b. On one main surface of the second glass substrate 103, that is, on the back surface of the BGA type semiconductor device 101, a plurality of ball-shaped terminals 106 are arranged in a lattice. The conductive terminal 106 is connected to the semiconductor chip 104 via the first wiring 107. The plurality of first wirings 107 are connected to aluminum wirings drawn out from the inside of the semiconductor chip 104, respectively, and each ball-shaped terminal 106 is electrically connected to the semiconductor chip 104.
[0008]
The sectional structure of the BGA type semiconductor device 101 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 18 shows a sectional view of a BGA type semiconductor device 101 divided into individual chips along a dicing line.
[0009]
The first wiring 107 is provided on the insulating film 108 provided on the surface of the semiconductor chip 104. The semiconductor chip 104 is bonded to the first glass substrate 102 with a resin 105a. The back surface of the semiconductor chip 104 is bonded to the second glass substrate 103 with a resin 105b. One end of the first wiring 107 is connected to the second wiring 110. The second wiring 110 extends from one end of the first wiring 107 to the surface of the second glass substrate 103. Then, ball-shaped conductive terminals 106 are formed on the second wirings 110 extending on the second glass substrate 103.
[0010]
The above-described technique is described in, for example, Patent Document 1 below.
[0011]
[Patent Document 1]
Patent Publication No. 2002-512436
[Problems to be solved by the invention]
However, in the semiconductor device 101 having the above-described BGA, the contact area between the first wiring 107 and the second wiring 110 is very small, so that there is a possibility that the contact may be broken. There is also a problem in the step coverage of the first wiring 107.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, a semiconductor device of the present invention comprises a semiconductor chip, a support substrate adhered to the surface of the semiconductor chip, and a pad electrode formed on the surface of the semiconductor chip and extending from an end of the semiconductor chip onto the support substrate. An insulating film covering an extended portion of the pad electrode and a back surface of the semiconductor chip; and an insulating film embedded in a contact hole formed in the insulating film, connected to the pad electrode and covering the back surface of the semiconductor chip. And a redistribution layer extending over the insulating film.
[0014]
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming an insulating film on a surface of a semiconductor substrate and forming a pad electrode extending on a dicing line region on the insulating film; A step of bonding a substrate, a step of partially etching the semiconductor substrate from the back surface such that a part of the pad electrode is exposed through the insulating film, and a step of coating a photosensitive insulating film on the back surface of the semiconductor substrate. Applying, exposing and developing the photosensitive resin film to form a contact hole reaching the surface of the pad electrode, heat-treating the photosensitive resin film, Forming a seed layer for electrolytic plating on the photosensitive resin film and in the contact hole; forming a resist layer for patterning a rewiring layer on the photosensitive resin film; Forming a rewiring layer by electrolytic plating using a resist layer as a mask, removing the resist layer and the seed layer thereunder, and forming the semiconductor substrate along the dicing line region into a plurality of semiconductor chips. And a dividing step.
[0015]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the semiconductor device and its manufacturing method of this invention, the disconnection of wiring from the pad electrode of a semiconductor chip to the ball-shaped terminal of the back surface and deterioration of step coverage are prevented, and the semiconductor which has a highly reliable BGA A device can be obtained.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, the structure of the semiconductor device will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a cross-sectional view of the semiconductor device, and FIG. 16 is a plan view of the semiconductor device as viewed from the back surface (the surface on which the rewiring 21 is formed). FIG. 15 is a sectional view taken along line XX of FIG.
[0017]
FIGS. 15 and 16 show the semiconductor package 30 divided into individual semiconductor packages 30 along the dicing line center DC, and particularly show the dicing line region and its periphery.
[0018]
The semiconductor chip 16 is, for example, a CCD image sensor chip, and a pad electrode 12 is formed on a surface of the semiconductor chip 16 with an interlayer insulating film 11 interposed therebetween. The pad electrode 12 is connected to an internal circuit in the semiconductor chip 16, and is obtained by extending a pad electrode used for normal wire bonding to a dicing line region in a distance. The pad electrode 12 is formed to extend from the end of the semiconductor chip 16 in the dicing line center DC direction.
[0019]
The surface of the pad electrode 12 is covered with a passivation film 13 such as a silicon nitride film. A transparent support substrate 15 is adhered to the surface of the semiconductor chip 16 on which the pad electrodes 12 are formed, via a resin layer 14 made of, for example, epoxy resin. The reason why the support substrate 15 has light transmittance is to allow external light to reach the CCD formed on the surface of the semiconductor wafer.
[0020]
The back surface of the semiconductor chip 16 is covered with an insulating film, for example, a photosensitive insulating film 17 cured by heat treatment. The photosensitive insulating film 17 is formed from the back surface of the semiconductor chip 16 to a groove region between two adjacent semiconductor chips 16.
[0021]
A contact hole 18 is opened in the photosensitive insulating film 17. The redistribution layer 21 is buried in the contact hole 18, and the redistribution layer 21 is connected to the end 12 </ b> A of the pad electrode 12. The redistribution layer 21 extends on the back surface of the semiconductor chip 16, and a ball-shaped terminal 22 electrically connected to the redistribution layer 21 is formed on a flat portion on the back surface of the semiconductor chip 16.
[0022]
In this manner, wiring from the pad electrode 12 formed on the front surface of the semiconductor chip 16 to the ball-shaped terminal 22 formed on the back surface of the semiconductor chip 16 is enabled. In addition, according to the present invention, since wiring is performed from the front surface to the back surface of the semiconductor chip 16 by using the redistribution layer 21 embedded in the contact hole 18, disconnection hardly occurs and excellent step coverage. Further, the mechanical strength of the wiring is high.
[0023]
Next, a method for manufacturing the semiconductor device will be described. As shown in FIG. 1, a semiconductor integrated circuit (for example, a CCD image sensor) (not shown) is formed on a surface of a semiconductor wafer 10 such as a silicon wafer. An interlayer insulating film 11 such as BPSG is formed on the surface of the semiconductor wafer 10, and a pad electrode 12 extending to the dicing line region is formed on the interlayer insulating film 11. The extended pad electrode 12 is made of aluminum or an aluminum alloy, and has a thickness of about 1 μm. Further, a passivation film 13 such as a silicon nitride film is formed on the pad electrode 12.
[0024]
Then, the semiconductor wafer 10 is supported via a resin layer 14 made of an epoxy resin or the like, and a support substrate 15 (for example, a transparent glass substrate) having a property of transmitting light is bonded.
[0025]
Then, as shown in FIG. 2, in a state where the support substrate 15 is bonded, the back surface of the semiconductor wafer 10 is etched, that is, so-called back grinding is performed, and the thickness is processed to about 100 μm.
[0026]
Next, as shown in FIG. 3, the semiconductor wafer 10 in the dicing line region is partially etched away. That is, the semiconductor wafer 10 is etched such that one end 12A of the pad electrode 12 is exposed via the interlayer insulating film 11. This etching is dry etching using a resist mask. Thus, the semiconductor wafer 10 is separated into individual semiconductor chips 16. That is, the groove region GR is formed between the two adjacent semiconductor chips 16 and 16 as a result of the removal of the semiconductor. Since the separated individual semiconductor chips 16 are adhered to the support substrate 15, the individual semiconductor chips 16 are thereby connected to each other, and maintain a wafer shape as a whole.
[0027]
Here, a wet etching process may be performed so that the corners 16A of the individual semiconductor chips 16 are rounded (rounded). This is effective in improving the coverage of the seed layer formed by the sputtering method thereafter.
[0028]
Next, as shown in FIG. 4, a photosensitive insulating film 17 is applied to the entire surface from the back surface of the semiconductor chip 16 by a spin coating method. The photosensitive insulating film 17 is applied to the back surface and the etched side surface of the semiconductor chip 16 and the groove region GR. The thickness of the flat portion on the back surface of the semiconductor chip 16 is 10 μm to 20 μm, and about 50 μm at the center (the most depressed portion) of the groove region GR. Here, the photosensitive insulating film 17 is made of a photosensitive resin, for example, a novolak resin, and has fluidity and a photosensitive insulating film. It is a possible insulating film. The photosensitive insulating film 17 has the property of being thermally cured by heat treatment (curing) to become an insulating film.
[0029]
At this time, since the end portion 16A of the semiconductor chip 16 is rounded, the photosensitive insulating film 17 is prevented from becoming thinner at this portion as much as possible, and the insulation between the rewiring layer and the semiconductor chip 16 described later is secured. can do. Before the photosensitive insulating film 17 is applied, a CVD oxide film (SiO 2 ) or a nitride film (SiN or SiON) may be applied to a thickness of about 2 μm so as to cover the back surface of the semiconductor chip 16. . When these films are formed by high-temperature processing at 200 ° C. or more, the characteristics of the CCD device fluctuate. Thus, film formation by a low-temperature plasma CVD method is effective. Thereby, the insulation between the redistribution layer and the semiconductor chip 16 can be further improved.
[0030]
Next, as shown in FIG. 5, the photosensitive insulating film 17 is exposed to light using a mask, and is developed to form a contact hole. The contact hole 18 is formed on the end 12A of the pad electrode 12.
[0031]
Next, as shown in FIG. 6, curing is performed by heating the photosensitive insulating film 17 to a temperature of about 170 ° C. As a result, the photosensitive insulating film 17 is thermally cured, and its insulating property is also improved. At the same time, the end of the contact hole 18 of the photosensitive insulating film 17 is rounded.
[0032]
Next, as shown in FIG. 7, the interlayer insulating film 11 remaining at the bottom of the contact hole 18 is removed by etching.
[0033]
Then, as shown in FIG. 8, a barrier layer (TiN) and a seed layer 19 made of copper (Cu) are formed on the entire surface including the photosensitive insulating film 17 and the bottom of the contact hole 18 by a sputtering method. The seed layer 19 serves as a plating electrode at the time of electrolytic plating described later, that is, a seed (seed) for growing the plating, and has a thickness of 200 nm to 300 nm. The barrier layer is for preventing Si contamination by copper, and may be another film such as TiW. Copper for the seed layer 19 may be formed not only by the sputtering method but also by a combination of the sputtering method and the electroless plating method.
[0034]
Next, as shown in FIG. 9, a resist layer 20 is applied to the entire surface. Then, as shown in FIG. 10, the resist layer 20 is exposed and developed to leave the resist layer 20 in a region excluding the rewiring layer forming region. In FIG. 9, a resist layer 20 is left on a part of the photosensitive insulating film 17 between two adjacent semiconductor chips 16 and 16. That is, the seed layer 19 in this portion is covered with the resist layer 20.
[0035]
Next, electrolytic plating of copper (Cu) is performed as shown in FIG. As a result, a redistribution layer 21 made of copper (Cu) is formed on the seed layer 19 not covered by the resist layer 20. The thickness of the rewiring layer 21 is 20 μm to 30 μm on a flat portion on the back surface of the semiconductor chip 16.
[0036]
Next, as shown in FIG. 12, the resist layer 20 is removed, and as shown in FIG. 13, the seed layer 19 under the resist layer 20 is removed by etching. At this time, the surface of the redistribution layer 21 is also etched, but there is no problem because its thickness is larger than that of the seed layer 19. FIG. 14 is a plan view of the semiconductor device (a plan view as viewed from the back surface side of the semiconductor chip 16), and a cross section taken along line XX in the figure corresponds to the cross sectional view of FIG. After the rewiring layer 21 is formed by the above steps, as shown in FIG. 14, the external connection electrically connected to the rewiring layer 21 is formed on the rewiring layer 21 extending inside the semiconductor chip 16. A ball-shaped terminal 22 (solder ball) as a terminal is formed.
[0037]
Then, as shown in FIGS. 15 and 16, the structure is cut along the dicing line center DC, and divided into individual semiconductor packages 30. In this dicing step, a laser beam or a dicing blade can be used.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a semiconductor device having a highly reliable BGA that prevents disconnection of wiring and deterioration of step coverage from a pad electrode formed on a front surface of a semiconductor chip to a ball-shaped terminal on the back surface thereof. Obtainable.
[0039]
Further, according to the present invention, various integrated circuit chips can be mounted on a mounting substrate at a high density. In particular, by applying the present invention to an integrated circuit chip of a CCD image sensor, the integrated circuit chip can be mounted on a small mounting board of a small portable electronic device, for example, a mobile phone.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a plan view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a plan view illustrating a semiconductor device and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram illustrating a semiconductor device according to a conventional example.
FIG. 18 is a diagram illustrating a semiconductor device according to a conventional example.

Claims (7)

半導体チップと、
前記半導体チップの表面に接着された支持基板と、
前記半導体チップの表面から前記支持基板上に延在したパッド電極と、
前記パッド電極の延在部分及び前記半導体チップの裏面を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜に形成されたコンタクトホールに埋め込まれ、前記パッド電極と接続されると共に前記半導体チップの裏面を覆う前記絶縁膜上の延在する再配線層と、を有することを特徴とする半導体装置。
A semiconductor chip,
A support substrate adhered to the surface of the semiconductor chip,
A pad electrode extending from the surface of the semiconductor chip onto the support substrate;
An insulating film covering an extended portion of the pad electrode and a back surface of the semiconductor chip;
A rewiring layer buried in a contact hole formed in the insulating film, connected to the pad electrode, and extending on the insulating film to cover a back surface of the semiconductor chip. .
前記絶縁膜は感光性絶縁膜が熱処理されて成ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said insulating film is formed by heat-treating a photosensitive insulating film. 前記再配線層に電気的に接続されたボール状端子を有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a ball-shaped terminal electrically connected to said redistribution layer. 半導体基板の表面に絶縁膜を形成し、この絶縁膜上にダイシングライン領域に延在するパッド電極を形成する工程と、
前記半導体基板の表面に支持基板を接着する工程と、
前記パッド電極の一部が前記絶縁膜を介して露出するように前記半導体基板を裏面から部分的にエッチングする工程と、
前記半導体基板の裏面に感光性絶縁膜を被着する工程と、
前記感光性樹脂膜に露光・現像処理を施し、前記パッド電極の表面に到達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を熱処理する工程と、
前記熱処理された感光性樹脂膜上及び前記コンタクトホール内に電解メッキ用のシーズ層を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜上に再配線層のパターニング用のレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層をマスクとして用い電解メッキにより再配線層を形成する工程と、
前記レジスト層及びその下の前記シーズ層を除去する工程と、
前記ダイシングライン領域に沿って前記半導体基板を複数の半導体チップに分割する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an insulating film on the surface of the semiconductor substrate, and forming a pad electrode extending on the dicing line region on the insulating film;
Bonding a support substrate to the surface of the semiconductor substrate,
Partially etching the semiconductor substrate from the back surface such that a part of the pad electrode is exposed via the insulating film;
Applying a photosensitive insulating film on the back surface of the semiconductor substrate,
Exposing and developing the photosensitive resin film to form a contact hole reaching the surface of the pad electrode;
Heat-treating the photosensitive resin film,
Forming a seed layer for electrolytic plating on the heat-treated photosensitive resin film and in the contact hole;
Forming a resist layer for patterning a rewiring layer on the photosensitive resin film,
Forming a rewiring layer by electrolytic plating using the resist layer as a mask,
Removing the resist layer and the seed layer thereunder;
Dividing the semiconductor substrate into a plurality of semiconductor chips along the dicing line region.
前記再配線層に電気的に接続するボール状端子を形成する工程を有することを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。5. The method according to claim 4, further comprising the step of forming a ball-shaped terminal electrically connected to the redistribution layer. 前記パッド電極の一部が前記絶縁膜を介して露出するように前記半導体基板を部分的にエッチングする工程において、前記半導体基板の角部がラウンドするようにウエットエッチングすることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。In the step of partially etching the semiconductor substrate so that a part of the pad electrode is exposed through the insulating film, wet etching is performed so that a corner of the semiconductor substrate is rounded. 5. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 4. 前記パッド電極の一部が前記絶縁膜を介して露出するように前記半導体基板を部分的にエッチングする工程の後に、該半導体基板にプラズマ酸化膜を形成し、その後前記半導体基板に感光性絶縁膜を被着することを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。After a step of partially etching the semiconductor substrate so that a part of the pad electrode is exposed through the insulating film, a plasma oxide film is formed on the semiconductor substrate, and then a photosensitive insulating film is formed on the semiconductor substrate. 7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein
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