(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクライブラインで画定された領域内に電子回路が形成されたウエハ上に、所定のパターンの形成された導電パターンを有する回路基板を貼り付ける工程と、
該ウエハ上に形成された第１の電極と該導電パターンの所定の位置に形成された第２の電極とをワイヤにより接続する工程と、
該第２の電極上に導電ボールを形成する工程と、
該スクライブラインに沿って、該ウエハを切断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。
【請求項２】
前記ワイヤ、第１の電極及び第２の電極は樹脂で封止されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂で封止された部分を含めて、前記スクライブラインに沿って前記ウエハを切断することを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記回路基板はポリイミドテープにより構成され、該テープ上に導電パターンが形成されていることを特徴とする請求項１〜３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記回路基板はガラスエポキシ板により構成され、該ガラスエポキシ板上に導電パターンが形成されていることを特徴とする請求項１〜３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記導電ボールは、ハンダボールにより形成されることを特徴とする請求項１〜５記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）型半導体装置に関し、特にチップの外形寸法より小さな回路基板をチップ上に形成したマイクロＢＧＡに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１８は、従来の通常のＢＧＡ型半導体装置を示す。この構造は、チップ３２が回路基板３６上に形成され、回路基板３６の表面の電極とチップの電極とがワイヤ３４により接続され、回路基板中のスルーホール等により回路基板３６の裏面に電極が引き回され、裏面の電極にハンダボール３７形成され、樹脂３１により図のように封止されている。
【０００３】
図１９は、別の従来のＢＧＡ型半導体装置を示し、米国特許第５，１４８，２６５  号に記載されているものである。上記図１８と異なる点は、回路基板４６がチップ４２上に形成され、チップ４２の外形より小さい点である。このように、チップの外形より小さな回路基板により構成したＢＧＡをマイクロＢＧＡと呼んでいる。なお、図１９にはハンダボールの図示が省略されているが、電極４３上に形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような通常のＢＧＡでは、回路基板がチップの外形より大きいため、半導体装置の外形が大きくなり、実装基板へ搭載した際に、高い密度で半導体装置を実装できないという問題点がある。
また、上述したマイクロＢＧＡでは、チップの外形より小さな回路基板をハンドリングしてチップ上に貼り付けなければならず、この作業が煩雑で、工程の複雑化を招くという問題点がある。
【０００５】
従って、本発明は半導体装置の外形がチップの外形とほぼ等しく、チップの外形より小さな回路基板を容易にチップ上に貼り付けられる工程を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の手段により解決することができる。
請求項１記載の発明は、スクライブラインで画定された領域内に電子回路が形成されたウエハ上に、所定のパターンの形成された導電パターンを有する回路基板を貼り付ける工程と、該ウエハ上に形成された第１の電極と該導電パターンの所定の位置に形成された第２の電極とをワイヤにより接続する工程と、該第２の電極上に導電ボールを形成する工程と、該スクライブラインに沿って、該ウエハを切断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により構成される。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記ワイヤ、第１の電極及び第２の電極が樹脂で封止されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法により構成される。
請求項３記載の発明は、前記樹脂で封止された部分を含めて、前記スクライブラインに沿って前記ウエハを切断することを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法により構成される。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記回路基板がポリイミドテープにより構成され、該テープ上に導電パターンが形成されていることを特徴とする請求項１〜３記載の半導体装置の製造方法により構成される。
請求項５記載の発明は、前記回路基板がガラスエポキシ板により構成され、該ガラスエポキシ板上に導電パターンが形成されていることを特徴とする請求項１〜３記載の半導体装置の製造方法により構成される。
【００１０】
請求項６記載の発明は、前記導電ボールは、ハンダボールにより形成されることを特徴とする請求項１〜５記載の半導体装置の製造方法により構成される。
【００１１】
上記の各手段は次のような作用を有する。
請求項１記載の発明では、チップを個片に切断する前のウエハ状態で、回路基板となる部材をウエハ上に貼り付けるため、マイクロＢＧＡを形成する際にチップ個片に相当する大きさの回路基板をハンドリングする必要がなく、ウエハ上に一括して回路基板を形成することができるので、半導体装置の形成工程が簡略化される。
【００１３】
請求項２記載の発明では、ワイヤ、第１の電極及び第２の電極が樹脂で封止されるので、ワイヤボンディング部分の信頼性が保たれる。
請求項３記載の発明では、樹脂封止した部分を含めてダイシングソーによりスクライブラインに沿ってウエハを切断するので、切断時にチップの端部が欠けるチッピングという現象を防ぐことができるとともに、封止樹脂の切断面と、前記ウエハの切断面とが同一面であるので、チップの外形と同じサイズで半導体装置を形成することができ、半導体装置を小型化することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記回路基板がポリイミドテープにより構成され、該テープ上に導電パターンが形成されているので、ウエハに貼り付ける際のハンドリングが容易であり、また、ポリイミドテープは例えば厚さ２５〜１２５μｍと薄く形成できるので、半導体装置の厚さを薄くできる。
請求項５記載の発明は、回路基板がガラスエポキシ板により構成され、該ガラスエポキシ板上に導電パターンが形成されているので、実装基板、例えばＦＲ４の線膨張係数とガラスエポキシのそれとをマッチングさせることにより、導電ボールの接続部分の応力を緩和することができる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、導電ボールをハンダボールにより形成するので、従来のハンダボール対応の装置を用いる等、従来の設備で対応できるのでコストを低くできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下本発明の実施形態を、図１〜１７により具体的に説明する。図１〜８は第１実施形態を説明するものであり、図９，１０は第２実施形態を説明するものであり、図１１〜１７は第３実施形態を説明するものである。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態の製造方法により形成された最終的な半導体装置５の断面を示す図であり、図２は、図１の部分的な断面斜視図を示すものである。本発明の半導体装置５は、図１，２に示されるように、チップ２上に接着剤３ａを介して回路基板６が設けられ、チップ上の電極パッド８ａと回路基板６上の電極８ｂとがワイヤ４により接続され、ワイヤ４部分が樹脂１により封止されている。チップ上の電極パッド８ａからワイヤ４により引き出された電気信号は、回路基板上６の電極８ｂに伝わり、さらにそこからハンダボール７の形成される電極８ｃまで導電パターン９により引き回されている。この導電パターン９は、ソルダーレジスト３ｂ（図１では省略）によりその表面が保護されている。なお、ハンダボール７は、図では２列分しか示されていないが、複数列設けても構わない。
【００１８】
チップ２は、通常の半導体装置の製造方法により形成されたものであり、チップ２上の電極パッド８ａよりその電気信号が取り出される。
接着剤３ａは、主剤と可とう剤を溶解する溶剤を有している接着剤を用いる。主剤としては、反応性熱可塑性樹脂材料、例えばカルボキシル基を有する物質または、無水マレイン酸変成物を用い、可とう剤としては、反応性シリコーン、例えばエポキシ基を有するシリコーンを用いる。
【００１９】
さらに具体的には、バインダ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用い、これに硬化剤としてフェノールノボラックを当量添加し、さらに希釈剤としてブチルセルソルブアセテートを加え、ロールにより混合した後、ふるい分けにより得た平均粒径３〜３０μｍのアルミナ粉末を、接着剤乾燥後に全体の３０ｖｏｌ％となるように添加して更に混合し、混練終了間際に、硬化促進剤としてトリフェニルフォスフィンを、エポキシ樹脂１００重量部に対して２重量部添加し、接着剤を得た。
【００２０】
ワイヤ４は、直径２５〜３０μｍの金線またはアルミニウム線を用いることができ、通常のワイヤボンディング装置により形成できる。本発明の場合、このワイヤボンディングは半導体装置５全体の高さを低くするために、まずチップ２上の電極８ａに対して第１のボンディングを行い、その後回路基板６上の電極８ｂに対して第２のボンディングを行う。
【００２１】
回路基板６は、ガラスエポキシ，ポリイミド等により形成され、上記接着剤３ａによりチップ２上に貼り付けられている。この回路基板６上には、図２に示されるようにワイヤボンディングのパッドとなる電極８ｂからハンダボールの形成される電極８ｃまでの間を銅箔パターンにより形成した導電パターン９が設けられている。この導電パターン９は、エッチングにより所望のパターンに形成されている。
【００２２】
ハンダボール７は、Ｓｎ６０％，Ｐｂ４０％の合金により形成されている。このハンダボールの組成は、必要とする特性により適宜変えればよく、またＳｎ，Ｐｂ以外の物質が入っていても構わない。例えばＣｕや樹脂のコアの周囲にハンダをメッキしたようなバンプであっても最終的に導電性のボールを構成できれば構わない。
【００２３】
次に、図３〜図８により、本発明の半導体装置の製造方法を説明する。
まず、図３に示されるように、スクライブライン５１で画定された領域内に電子回路が形成されたウエハ１０上に、接着剤３ａを形成する。この接着剤の形成方法は、所定の形状に形成したメタルマスクやスクリーンマスクを用いた印刷や、ポッティング等により行う。
【００２４】
次に、図４に示されるように、所定の形状に形成された回路基板６を位置合わせしてウエハ１０上に貼り付ける。この後、接着剤をキュアし、樹脂を完全に反応させ接着力を得る。
なお、上述の説明では、接着剤３ａをウエハ１０上に先に形成したが、回路基板６側に先に形成しておき、その後上ウエハ１０上に接着してもよい。
【００２５】
次に、図５（ａ）に示されるように、チップ上の電極パッド（不図示）と回路基板上の電極（不図示）とを一般的なワイヤボンディング装置によりワイヤボンディングを行う。この時、まずチップ上の電極パッドにキャピラリを圧着して第１のボンディングを行い、続いて回路基板上の電極にキャピラリを圧着して第２のボンディングを行うことにより、ワイヤ４のループ高を低く抑えたワイヤ４を形成することができる。
【００２６】
この時、図５（ｂ）に示されるように、ワイヤのループ高をさらに低くするために、回路基板６上の電極８ｂにワイヤをボンディングすると同時に、ボンディングツールを電極８ｂ部周辺を回路基板６表面より低く押さえ込むことにより、回路基板６を部分的に変形させ、ワイヤのループ高を低く抑えることができる。これにより、図５（ｃ）に示されるように、封止樹脂１の高さも低く抑えることができる。
【００２７】
次に、第６図に示されるように、ワイヤ４の部分を樹脂１により封止する。この樹脂封止は、所定の形状に形成したメタルマスクやスクリーンマスクを用いた印刷や、ポッティング等により充填する。樹脂は、第２図に示されるように、ソルダーレジスト３ｂがダムの役目を果たし、バンプ７の形成領域に広がるのが防止される。
【００２８】
次に、第７図に示されるように、回路基板の電極上にハンダボール７を形成する。これは、チップの電極パッド配列に整列させたハンダボールの底面にフラックスを塗り、これをチップ上の電極パッドに転写した後、溶融させることによりにより形成される。
最後に、図８に示されるように、スクライブラインに沿って、ダイシングソー５０により個片のチップに切り分けられる。樹脂１とウエハ１０とは同時にダイシングソー５０により切断されるので、樹脂１の断面とウエハ１０の断面とは同一面を有しており、この切断で半導体装置５の外形寸法が確定する。また、切断される部分は、樹脂１で覆われているため、個片に切り分ける際にチップの端部が欠けるチッピングという現象を防ぐことができる。
【００２９】
以上のように、本実施携形態では、チップ２を個片に切断する前のウエハ１０の状態で、回路基板６をウエハ１０上に貼り付けるため、マイクロＢＧＡを形成する際にチップ個片に相当する大きさの回路基板をハンドリングする必要がなく、ウエハ１０上に一括して回路基板６を形成することができるので、回路基板の形成工程が簡略化される。
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を、図９，１０（ａ），１０（ｂ）により具体的に説明する。
【００３０】
本発明の半導体装置１５は、チップ１２上に接着剤１３ａを介して回路基板１６が設けられ、チップ１２上の電極パッド１８ａと回路基板１６上の電極１８ｂとがワイヤ１４により接続され、ワイヤ１４部分が樹脂１１により封止されている。チップ上の電極パッド１８ａからワイヤ１４により引き出された電気信号は、回路基板上１６の電極１８ｂに伝わり、さらにそこからハンダボール１７の形成される電極１８ｃまで導電パターン１９により引き回されている。導電パターン１９は、その表面がソルダーレジスト１３ｂによって保護されている。
【００３１】
本実施形態と上記第１実施形態との構成上の相違点は、第１実施形態のワイヤ４が図１に示されるようにチップ２の周囲でボンディングされているのに対し、本実施形態ではワイヤ１４が図１０（ａ）に示されるようにチップ１２の中央部で千鳥状に配置された電極パッド１８ａにボンディングされている点である。また、本実施形態では、ワイヤ１４部分以外に半導体装置１５の周囲も封止樹脂１１で覆っている。
【００３２】
製造方法の相違点は、回路基板１６の形状が第１実施形態とは異なる点と、また、個片に切り分ける際のダイシングソー５０の切断位置も第９図に示されるように、第１実施形態とは異なっている点である。その他の製造方法は、上記第１実施形態とほぼ同じである。
本実施形態によれば、ワイヤボンディングを行なうためのチップ上のマージンが、第１実施形態に比べチップの中央部分に集約されているので小さな面積でボンディングでき、半導体装置の外形を小さくすることができる。
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を、図１１〜１７により具体的に説明する。
【００３３】
図１１は、本発明の製造方法により形成された最終的な半導体装置２５の断面図を示すものである。本発明の半導体装置２５と上述した第１実施形態との相違点は、図１１に示されるように、チップ２上に接着剤を介すことなく回路基板２６が設けられている点である。本実施形態では、回路基板２６としてポリイミドテープを用いており、この上に所望の導電パターンが一般的なエッチング手法によりパターニングされている。その他の部分は、第１実施形態のものとほぼ同じである。
【００３４】
次に本実施形態の製造方法を図１２〜１７により説明する。
まず、図１２に示されるように、スクライブライン５１で画定された領域内に電子回路が形成されたウエハ１０上に、所定の形状に形成された回路基板２６を位置合わせする。
次に、図１３に示されるように、回路基板６を位置合わせしてウエハ１０上にクリップ等の治具により仮固定する。
【００３５】
次に、図１４に示されるように、チップ上の電極パッド（不図示）と回路基板上の電極（不図示）とを一般的なワイヤボンディング装置によりワイヤボンディングを行う。この時、ワイヤ２４は後述する所定量だけ長くマージンを残してボンディングする。
次に、第１５図に示されるように、ウエハ１０の周囲から樹脂２１を注入し、回路基板２６を上に持ち上げる。この時、ワイヤ２４は回路基板２６が上に持ち上がる分だけの所定量のマージンをもってボンディングされていなければならない。この樹脂注入工程は、フリップチップ実装やＢＧＡタイプのパッケージの実装の際に、実装基板とチップやＢＧＡタイプのパッケージとの間にアンダーフィルレジンを注入する装置と同様の装置を用いれば可能である。
【００３６】
次に、第１６図に示されるように、回路基板の電極上にハンダボール２７を第１実施形態と同様な方法で形成する。
最後に、図１７に示されるように、スクライブラインに沿って、ダイシングソー５０により個片のチップに切り分けられる。樹脂２１とウエハ１０とは同時にダイシングソー５０により切断されるので、樹脂２１の断面とウエハ１０の断面とは同一面を有しており、この切断で半導体装置２５の外形寸法が確定する。また、ダイシングする部分は、樹脂２１で覆われているため、個片に切り分ける際にチップの端部が欠けるチッピングという現象を防ぐことができる。
【００３７】
以上のように、本実施携形態では、チップ２２を個片に切断する前のウエハ１０の状態で、回路基板２６をウエハ１０上に設けるため、チップ個片に相当する大きさの回路基板をハンドリングする必要がなく、ウエハ１０上に一括して回路基板２６を形成することができるとともに、回路基板をウエハ１０に貼り付ける接着剤が不要のため接着剤形成工程が不要であるので、第１実施形態に比べさらに半導体装置の形成工程が簡略化される。
【００３８】
以上のように本発明を３つの実施形態により説明したが、本発明はこれらに限られるわけではない。例えば、ワイヤボンディングを行なう位置は、チップ周辺や中央部以外でもよく、十文字型でもよい。また、回路基板やハンダボールの材質も要求される特性に合わせて適宜変更して構わない。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、チップを個片に切断する前のウエハ状態で、回路基板となる部材をウエハ上に貼り付けるため、チップ個片に相当する大きさの回路基板をハンドリングする必要がなく、ウエハ上に一括して回路基板を形成することができるので、半導体装置の形成工程が簡略化されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の半導体装置の部分的な断面斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の半導体装置の形成工程を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の半導体装置の形成工程を示す図である。
【図５ａ】本発明の第１の実施形態の半導体装置の形成工程を示す図である。
【図５ｂ】本発明の第１の実施形態の半導体装置の形成工程の変形例を示す図である。
【図５ｃ】本発明の第１の実施形態の半導体装置の形成工程の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の半導体装置の形成工程を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の半導体装置の形成工程を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の半導体装置の形成工程を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の半導体装置の形成工程を示す図である。
【図１０ａ】本発明の第２の実施形態の半導体装置の断面図である。
【図１０ｂ】本発明の第２の実施形態の半導体装置の部分的な断面斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の半導体装置の断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の半導体装置の形成工程を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態の半導体装置の形成工程を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の半導体装置の形成工程を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態の半導体装置の形成工程を示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態の半導体装置の形成工程を示す図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態の半導体装置の形成工程を示す図である。
【図１８】従来例を示す図である。
【図１９】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１・・・樹脂                ２，１２，２２，３２，４２  ・・・チップ
３ａ，１３ａ・・・・・接着剤              ３ｂ，１３ｂ・・・・・・・ソルダーレジスト４，１４，２４，３４，４４  ・・・ワイヤ          ５，１５，２５  ・・・・半導体装置
６，１６，２６，３６，４６  ・・・回路基板        ７，１７，２７，３７・・・ハンダボール
８ａ・・・・・・・・・電極パッド      ８ｂ，８ｃ  ・・・・・電極
９・・・・・・・・・導電パターン    １０・・・・・・・ウエハ
５０・・・・・・・ダイシングソー      ５１・・・・・・・・・スクライブライン
５２・・・・・・・ボンディングツール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003622435.tif 000011
【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
0003622435.tif 000014
【図１１】
0003622435.tif 000015
【図１２】
0003622435.tif 000016
【図１３】
0003622435.tif 000017
【図１４】
0003622435.tif 000018
【図１５】
0003622435.tif 000019
【図１６】
0003622435.tif 000020
【図１７】
0003622435.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
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