(57)【要約】【課題】高周波通信分野に使用可能なファン・イン型のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージ、およびその製造方法を提供すること。【解決手段】半導体チップ１１の作り込まれたウェーハ１０に対し、予め半導体チップ１１の入出力パッド１２に対応する位置に開口２３を設けておいた銅箔付き接着剤シート２０ｓを熱圧着し、その上へ感光性ポリイミド樹脂層３０を塗布形成し、紫外線照射して銅箔２１に達する細孔３１ｈ、および入出力パッド１２に達する細孔３３ｈを形成し、それ以外の部分は光硬化させる。続いてメッキ・メッキ・シード層、メッキ・レジスト膜を設けて銅を電解メッキし、銅箔２１の電極部３２、再配線層３４とその電極部３５をファン・イン型に形成してカバーコート３６を設ける。ウェーハ１０をダイシングした個々の半導体チップ１１は銅箔２１をプリント配線板のグランド電位部に接続する。【選択図】        図４
2004214501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作り込まれた半導体チップの入出力用パッドがパッシベーション膜から露出しているウェーハと、
あらかじめ設けた穴を前記入出力用パッドに位置合わせして前記パッシベーション膜面に接着された金属箔付きの接着剤層と、
前記穴を含む前記金属箔の全面に形成された再配線用の感光性樹脂層とからなり、
前記感光性樹脂層には前記穴を経由して前記入出力用パッドの位置を再配置する再配線層および前記金属箔からの引出線が前記半導体チップの外周に対応する線より内側に形成されており、更にその上へカバーコートが前記再配線層の電極部および前記金属箔の電極部を露出させて形成されており、
前記ウェーハから前記半導体チップをダイシングした後に、前記再配線層の電極部はプリント配線板の配線に接続され、前記金属箔の電極部は前記プリント配線板のグランド電位部に接続される
ことを特徴とするウェーハレベル・チップサイズ・パッケージ。
【請求項２】
前記金属箔付き接着剤層の接着剤に粉末状無機充填剤が混合されている
ことを特徴とする請求項１に記載のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージ。
【請求項３】
前記再配線層および前記金属箔の引出線が金属メッキにより形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージ。
【請求項４】
半導体チップの入出力用パッドが露出しているウェーハのパッシベーション膜面に対し、あらかじめ設けた穴を前記入出力用パッドに位置合せして金属箔付き接着剤シートを接着する工程と、
前記穴を含む前記金属箔の全面に溶液を塗布し乾燥して形成される感光性樹脂層に、フォトリソグラフィ技術を適用して、前記半導体チップの入出力用パッドへ達する細孔と前記金属箔へ達する細孔を形成し、それら以外の部分は光硬化させる工程と、
前記両細孔を含む前記感光性樹脂層の全面にメッキ・シード層をスパッタリングによって形成し、更にその上へ前記入出力用パッドの再配線層および前記金属箔の引出線を前記半導体チップの外周に対応する線より内側に位置させるようにパターニングしてメッキ・レジスト膜を形成する工程と、
前記メッキ・レジスト膜を介してメッキして前記再配線層および前記金属箔の引出線を形成し、その後に前記再配線層および前記金属箔の引出線以外の部分の前記メッキ・レジスト膜および前記メッキ・シード層を除去する工程と、
前記再配線層および前記金属箔の引出線を含む前記感光性樹脂層の面にフォトリソグラフィ技術を適用して、前記再配線層の電極部および前記金属箔の電極部を露出させるようにカバーコートを形成する工程と、
前記金属箔付き接着剤層と前記感光性樹脂層の形成された前記ウェーハを前記半導体チップにダイシングする工程とからなる
ことを特徴とするウェーハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法。
【請求項５】
前記金属箔付き接着剤シートとして、前記金属箔付き接着剤シートの接着剤に粉末状無機充填剤が混合されたものを使用する
ことを特徴とする請求項４に記載のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法。
【請求項６】
前記再配線層および前記金属箔の引出線を金属メッキによって形成する
ことを特徴とする請求項４に記載のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハレベル・チップサイズ・パッケージおよびその製造方法に関するものであり、更に詳しくは、半導体チップの入出力パッドを再配置する再配線層が半導体チップの外周内に設けられたファン・イン型の半導体チップでありながら高周波通信分野にも使用することができるチップサイズ・パッケージおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体チップのパッケージは、ダイシングした個々の半導体チップをリードフレームに搭載し、半導体チップとリードフレームをワイヤボンディングして樹脂で封止する当初のものから、近年においては電子機器類の小型化、薄型化、高性能化の要請に対応して、半導体チップでは配線の細幅化、多ピン化、多層化が行われると共に、ウェーハからダイシングされた個々の半導体チップをほぼ同じサイズの変換基板（インターポーザ）と組み合わせて封止するチップサイズ・パッケージが広く採用されている。
【０００３】
そして最近では、半導体チップにダイシングする前のウェーハの段階で樹脂層に再配線層を形成させるウェーハレベル・チップサイズ・パッケージが低コストおよび量産性の点で注目を浴びている。このウェーハレベル・チップサイズ・パッケージは、ウェーハの活性面に再配置用の樹脂層を設け、ウェーハに作りこまれている多数の半導体チップの入出力パッドを一括して再配置してから、そのウェーハを個々のチップサイズ・パッケージにダイシングするものである。従って、ウェーハレベル・チップサイズ・パッケージは、チップサイズ・パッケージの製造方法として格段に合理化されたものと言えるが、一方ではウェーハの段階で反りを生じ易いと言う問題をかかえている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４を参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１７８１２４号公報
【特許文献２】特開２０００−３６５１８号公報
【特許文献３】特開２００１−１４４２２３号公報
【特許文献４】特開２００２−７６２０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ウェーハレベル・チップサイズ・パッケージにおいては、ウェーハの段階で反り易く、その後の工程、例えば研磨、検査、ダイシングの工程において問題となる。この反りはウェーハの材料であるシリコンと半導体チップの入出力パッドを再配置する合成樹脂層（例えばポリイミド樹脂層）との熱膨張係数の差や、合成樹脂層の収縮応力によって生ずるものである。そして、半導体チップの生産性を高めるためにウェーハの径は増大する傾向にあり、上記の問題は一層拡大する方向にある。
【０００６】
そのほか、再配線用樹脂層に形成される再配線層には、半導体チップの外周よりも外側へ導いて再配置されるファン・アウト型の再配置と、半導体チップの直下で半導体チップの外周をはみ出さないように配置されるファン・イン型の再配置とがある。半導体チップを携帯電話やＥＴＣ（高速道路における自動料金収受システム）等の高周波通信の分野で使用する場合には、プリント配線板における高周波電流に基づく電磁波によって半導体チップの内部配線にノイズを生じる怖れがあり、再配線層がファン・アウト型に配置されたチップサイズ・パッケージは一部で使用されているものの、再配線層がファン・イン型に配置されたチップサイズ・パッケージは高周波通信の分野には使用されていない。なお、上記再配線層がファン・アウト型に配置されたチップサイズ・パッケージはパッケージのサイズが大になり小型化の要請に反したものとなっており、高周波通信に使用し得る小型のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージは未だ存在していない。
【０００７】
勿論、ウェーハに作り込まれた半導体チップと再配線層との間にグランド層を形成すれば、半導体チップはプリント配線板側の高周波電流に基づくノイズの発生を防ぐことはできるが、ウェーハにグランド層を形成するための感光性樹脂層を形成し、その上に再配線層を形成するための感光性樹脂層を重ねて二層の感光性樹脂層を形成させると、感光性樹脂層は元々収縮応力が大であり、シリコンと比較して一桁大きい熱膨張係数を有しているので、得られるウェーハは反りが極めてきつく使用に耐えないものとなってしまうのである。
【０００８】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、高周波通信分野に使用が可能なファン・イン型のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージ、およびそのようなチップサイズ・パッケージを低コストで量産し得る製造方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は請求項１および請求項４の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば次に示す如くである。
【００１０】
請求項１のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージは、作り込まれた半導体チップの入出力用パッドがパッシベーション膜から露出しているウェーハと、あらかじめ設けた穴を入出力用パッドに位置合わせしてパッシベーション膜面に接着された金属箔付きの接着剤層と、上記穴を含む金属箔の全面に形成された再配線用の感光性樹脂層とからなり、感光性樹脂層には上記穴を経由して入出力用パッドの位置を再配置する再配線層および金属箔からの引出線が半導体チップの外周に対応する線より内側に形成されており、更にその上へカバーコートが再配線層の電極部および金属箔の電極部を露出させて形成されており、ウェーハから半導体チップをダイシングした後に、再配線層の電極部はプリント配線板の配線に接続され、金属箔の電極部はプリント配線板のグランド電位部に接続されるものである。
【００１１】
このようなウェーハレベル・チップサイズ・パッケージは半導体チップと再配線層との間にグランド層となる金属箔を備えているので、半導体チップの直下に形成されたファン・イン型の再配線層であっても、プリント配線板からの高周波の電流に基づく電磁波が金属箔によって遮蔽され、半導体チップの回路にノイズが生じることを防ぐ。また、金属箔付き接着剤は接着剤が半硬化の状態で適用されるので、溶液をスピンコートして適用される再配線用の感光性樹脂層と比較して、適用後における溶媒の除去に基づく体積収縮が遥かに小さく、それに応じてウェーハとの間に生ずる収縮応力が遥かに小さいことから、金属箔付き接着剤層と感光性樹脂層の形成されたウェーハの反りは感光性樹脂層を二層重ねて一層目にはグランド層を形成し二層目に再配線層を形成させたウェーハの反りと比較して格段に小さく、反りに基づく工程上の問題を生じない。また、接着剤層は感光性樹脂層と比較して遥かに低コストであるから製造されるウェーハレベル・チップサイズ・パッケージは安価なものとなる。
【００１２】
請求項１に従属する請求項２のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージは、金属箔付き接着剤層の接着剤に粉末状無機充填剤が混合されているものである。このようなウェーハレベル・チップサイズ・パッケージは、無機充填材の混合分に応じて接着剤層の熱膨張率がウェーハの熱膨張率に近づいたものとなるので金属箔付き接着剤層と感光性樹脂層の形成されたウェーハの反りを一層抑制する。このことは感光性であるために光透過性であることを要し、充填剤を混合することができない感光性樹脂層を重ねて二層形成させる場合と比較して決定的な差異を与える。
【００１３】
請求項１に従属する請求項３のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージは、再配線層および金属箔の引出線が金属メッキにより形成されているものである。
このようなウェーハレベル・チップサイズ・パッケージは、感光性樹脂層を貫通して半導体チップの入出力パッドに達する細孔、および金属箔に達する細孔の如きアスペクト比の大きい細孔の奥にも金属が均等に埋められたものとなるほか短時間で厚く信頼性の高いメッキ膜が形成される。
【００１４】
請求項４のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法は、半導体チップの入出力用パッドが露出しているウェーハのパッシベーション膜面に対し、あらかじめ設けた穴を上記入出力用パッドに位置合せして金属箔付き接着剤シートを接着する工程と、穴を含む金属箔の全面に溶液を塗布し乾燥して形成される感光性樹脂層に、フォトリソグラフィ技術を適用して、半導体チップの入出力用パッドへ達する細孔と金属箔へ達する細孔を形成し、それら以外の部分は光硬化させる工程と、細孔を含む感光性樹脂層の全面にメッキ・シード層をスパッタリングによって形成し、更にその上へ入出力用パッドの再配線層および金属箔の引出線を半導体チップの外周に対応する線より内側に位置させるようにパターニングしてメッキ・レジスト膜を形成する工程と、メッキ・レジスト膜を介してメッキして再配線層および金属箔の引出線を形成し、その後に再配線層および金属箔の引出線以外の部分のメッキ・レジスト膜およびメッキ・シード層を除去する工程と、再配線層および金属箔の引出線を含む感光性樹脂層の面にフォトリソグラフィ技術を適用して、再配線層の電極部および金属箔の電極部を露出させるようにカバーコートを形成する工程と、  金属箔付き接着剤層と感光性樹脂層の形成されたウェーハを半導体チップにダイシングする工程とからなる製造方法である。
【００１５】
このようなウェーハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法は、半導体チップと再配線層との間にグランド層となる金属箔を形成させるので、半導体チップの直下に形成されたファン・イン型の再配線層であっても、接続されるプリント配線板側の高周波の電流に基づく電磁波が金属箔によって遮蔽され、半導体チップの内部配線にノイズを生じることを防ぐ。また、接着剤が半硬化の状態の金属箔付き接着剤を適用するので、溶液をスピンコートして適用する再配線用の感光性樹脂層と比較して適用後の溶媒除去に基づく体積収縮が遥かに小さく、それに応じてウェーハとの間に生ずる収縮応力が遥かに小さいことから、金属箔付き接着剤層と感光性樹脂層を形成させたウェーハの反りは感光性樹脂層を二層重ねて一層目にはグランド層を形成し二層目に再配線層を形成させたウェーハの反りと比較して格段に小さく、反りに基づく工程上の問題を発生させない。また、接着剤層は感光性樹脂層と比較して遥かに低コストであるから製造されるウェーハレベル・チップサイズ・パッケージを安価にする。
【００１６】
請求項４に従属する請求項５のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法は、金属箔付き接着剤シートとして、金属箔付き接着剤シートの接着剤に粉末状無機充填剤が混合されたものを使用する製造方法である。
このようなウェーハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法は、無機充填剤の混合分だけ接着剤層の熱膨張率をウェーハの熱膨張率に近づけた接着剤を使用することになるので、金属箔付き接着剤層と感光性樹脂層との形成されたウェーハの反りを一層抑制する。このことは感光性であるために光透過性であることを要し、充填剤を混合することができない感光性樹脂層を重ねて二層形成させる場合と比較して決定的な差異を与える。
【００１７】
請求項４に従属する請求項６のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法は、再配線層および金属箔の引出線を金属メッキによって形成する製造方法である。
このようなウェーハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法は、感光性樹脂層に形成された半導体チップの電極部に達する細孔、金属箔に達する細孔、すなわちアスペクト比の大きい細孔に金属を均等に埋めることができるほか、短時間で厚いメッキが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
上述したように、本発明のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージは、半導体チップの入出力用パッドが露出しているウェーハのパッシベーション膜面に対し、あらかじめ設けた穴を入出力用パッドに位置合せして金属箔付き接着剤シートを熱圧着する工程と、穴を含む金属箔の全面に溶液を塗布し乾燥して形成される感光性樹脂層に、フォトリソグラフィ技術を適用して、半導体チップの入出力用パッドへ達する細孔と金属箔へ達する細孔を形成し、それら以外の部分は光硬化させる工程と、両細孔を含む感光性樹脂層の全面にメッキ・シード層をスパッタリングによって形成し、更にその上へ入出力用パッドの再配線層および金属箔の引出線を半導体チップの外周に対応する線より内側に位置させるようにパターニングしてメッキ・レジスト膜を形成する工程と、メッキ・レジスト膜を介して金属メッキして再配線層および金属箔の引出線を形成し、その後に再配線層および金属箔の引出線以外の部分のメッキ・レジスト膜およびメッキ・シード層を除去する工程と、再配線層および金属箔の引出線を含む感光性樹脂層の面にフォトリソグラフィ技術を適用して、再配線層の電極部および金属箔の電極部を露出させるようにカバーコートを形成する工程と、金属箔付き接着剤層と感光性樹脂層の形成されたウェーハを半導体チップにダイシングする工程とからなる製造方法によって製造される。
【００１９】
半導体チップが作り込まれているウェーハの活性面に接着される金属箔付き接着剤シートとしては、通常的には非感光性エポキシ樹脂や非感光性ポリイミド樹脂等からなる接着剤の片面に銅箔が貼り合わされたもの、例えば１０μｍ程度の厚さの銅箔と１０μｍ程度の厚さのエポキシ樹脂からなるものが使用される。そして、金属箔付き接着剤シートには、ウェーハのパッシベーション膜から露出している半導体チップの内部配線の外部接続端子であるアルミニウム・パッドに対応する位置にあらかじめドリルで比較的大きい穴（例えば直径５０μｍ〜１００μｍの穴）を形成させておいたものが使用される。上記非感光性のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等は接着剤であるから、ウェーハと接着させる前は完全には硬化していないＢステージの状態にあり熱圧着される。なお、銅箔は後述するようにグランド電位とされ、プリント配線板における高周波電流によって半導体チップに誘導磁界、誘導電界が生ずることを防ぐ遮蔽層となるものである。なお、金属箔は接着剤層の膨張を抑制するようにも働く。
【００２０】
接着剤には粉末状無機充填剤として例えば微粉末状の球状シリカを混合したものが使用される。球状シリカの混合はウェーハの材料であるシリコンと比較して大きい接着剤の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数に近づけることにより、接着後に生ずるウェーハの反りを可及的に小さくするためである。その点からは混合量は多い程好ましいが、混合量を大にすると、混合物の粘度が高くなって１０μｍ程度の厚さにする時の作業性が低下する。混合物の粘度は球状シリカの粒径分布によっても変わる。そのほか、混合量が多いと熱膨張係数の差は小さくなるが弾性率が大になり、却ってウェーハと接着させた後の剥離応力を大にする。すなわち、混合量は種々の点を考慮して適宜選択される。粉末状無機充填剤としては球状シリカのほか、バルーン状シリカやバルーン状カーボン・ブラック等の微粉末も好適に使用される。
【００２１】
接着させた金属箔付き接着剤シートの外側となっている金属箔の面に感光性樹脂の溶液をスピンコートして適用される感光性樹脂層は半導体チップの入出力パッドを再配置するための再配線層および金属箔の引出線を設けるものである。スピンコート後に乾燥し溶剤を除去して形成される感光性樹脂層に、半導体チップの入出力パッドへ至る細孔、および金属箔へ至る細孔（何れも直径１０μｍ〜３０μｍの細孔）を形成する部分には光を遮断し、それら以外の部分は光を照射するマスクを介して紫外線を照射し光硬化させる。紫外線の照射後、溶剤に浸漬するかまたは溶剤をスプレーして現像しリンスして、キュアすることにより、紫外線を照射した部分は残るが、紫外線を遮断した部分は溶解除去されて細孔が形成される。なお、この感光性樹脂層は５〜２０μｍの厚さに形成される。
【００２２】
感光性樹脂層は一個の半導体チップあたり１００個単位で存在する電極部へ至る細孔を高い位置精度でウェーハの全面に形成させるためには必須のものであり高い解像度を有するものでなければならないし、当然のことながら光透過性でなければならず、球状シリカのような充填材を混合することはできない。従って、ウェーハの熱膨張係数より一桁大きい熱膨脹係数を有しており、ウェーハと組み合わせた時に反りを生じ易い材料である。勿論、反りを生ずる収縮応力の絶対値は適用される厚さに比例して大になる。上記の感光性樹脂としては感光性を付与したポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂等が使用される。
【００２３】
そして上記細孔が形成されている感光性樹脂層にメッキを施すためのメッキ・シード層を形成するためにニッケルまたはクロムをスパッタリングし、続いて導電性金属、例えば銅を電解メッキして、再配線層および金属箔の引出線を形成するために金属の電解メッキを施す。電解メッキは短時間で厚いメッキ膜が得られるので好ましい。勿論、無電解メッキを排除する訳ではない。また金属メッキ以外の方法、例えばスパッタリングや蒸着によっても再配線層や金属箔の引出線を形成することはできるが、感光性樹脂層を貫通して半導体チップの電極部に至る細孔や金属箔に至る細孔のようにアスペクト比の大きい細孔の奥まで均等に金属を埋めることができるという点で電解メッキが最も好ましく、通常的には硫酸銅を使用する銅の電解メッキが採用される。メッキを開始する前に、メッキ・シード層の上にメッキ・レジスト膜を形成するが、メッキ・レジスト膜は再配線層および金属箔の引出線が半導体チップの外周に相当する線の内側になるようなパターンに形成される。従ってメッキして得られる再配線層および金属箔の引出線はファン・イン型に配置されたものとなる。その後、再配線層および金属箔の引出線以外の部分に残っているメッキ・レジスト膜およびメッキ・シード層を除去する。
【００２４】
更に、再配線層の電極部および金属箔の引出線の電極部を露出させるようにしてカバーコートを施す。すなわち、リソフォトグラフィの技術によって上記の電極部を残すように、例えば半田レジスト膜を形成させる。カバーコートは半田レジスト膜以外の膜であってもよい。その後、金属箔付き接着剤層および感光性樹脂層の形成されたウェーハは半導体チップのサイズにダイシングされる。そして、上記の再配線層の電極部は例えば半田ボールによってマザーボードのようなプリント配線板の配線に接続され、金属箔の引出線の電極部はプリント配線板のグランド電位の個所に接続される。プリント配線板との接続は半田ボール以外の手段で接続してもよいことは勿論である。
【００２５】
【実施例】
次に本発明のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージおよびその製造方法を実施例により図面を参照して具体的に説明する。
【００２６】
（実施例）
図１は半導体チップ１１が作り込まれたウェーハ１０を示す平面図であり、スクライビング・ラインＬに沿ってダイシングされて個々の半導体チップ１１が得られる。図２、図３は本発明のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法を模式的に説明する図である。図２のＡは、図１における「２」−「２」線方向の断面図で示されるウェーハ１０の部分と、ウェーハ１０の活性面の全面に接着される銅箔付き接着剤シート２０ｓの部分を模式的に示す断面図である。ウェーハ１０では図示を省略した内部配線の入出力用のアルミニウム・パッド１２がパッシベーション膜１３から露出されている。銅箔付き接着剤シート２０ｓは厚さ９μｍの銅箔２１と厚さ１０μｍの接着剤２２とからなっており、半導体チップ１０のアルミニウム・パッド１２に対応する位置に、直径１００μｍの開口２３がドリルによってあらかじめ開けられている。接着剤２２には、エポキシ樹脂に球状シリカの微粉体を２５％混合したものが使用されている。
【００２７】
図２のＢは、ウェーハ１０の活性面側に銅箔付き接着剤シート２０ｓが熱圧着されて銅箔付き接着剤層２０が形成された状態を示す。また、図２のＣは、銅箔付き接着剤層２０の開口２３の内部を含めて銅箔２１の外面にネガ型の感光性ポリイミド樹脂の溶液をスピンコートし、乾燥して溶剤を除去して形成された感光性ポリイミド樹脂層３０にフォトマスクＭを介して紫外線が照射されている状態を示す。この感光性ポリイミド樹脂層３０は厚さ１０μｍに形成されている。
図３のＡは紫外線の照射後に有機アルカリ液で現像してリンスし、続いてキュアすることによって、紫外線を照射した部分は光硬化されているので残り、紫外線がフォトマスクＭによって遮蔽された未硬化部分は溶解除去されて、銅箔２１に達する細孔３１ｈと、アルミニウム・パッド１２に達する細孔３３ｈとが形成された状態を示す。この感光性ポリイミド樹脂層に付いてのフォトリソグラフィの技術は広く行われているものである。
【００２８】
図３のＢは、感光性ポリイミド樹脂層３０の外面、および細孔３１ｈ、細孔３３ｈの内壁面にニッケルのスパッタリングによってメッキ用メッキ・シード層を設けた後に、感光性ポリイミド樹脂層３０の上面に、フォトリソグラフィによって、入出力用パッドの再配線層および金属箔の引出線を半導体チップの外周に対応する線より内側に位置させるようにパターニングしたメッキ・レジスト膜を設ける。続いてメッキ・レジスト膜を銅の電解メッキを施こすことにより、細孔３１ｈには銅箔２１からの引出線３１、感光性ポリイミド樹脂層３０の上面には引出線３１の電極部３２を形成させ、細孔３３ｈにはアルミニウム・パッド１２からの引出線３３、感光性ポリイミド樹脂層３０の上面には再配線層３４とその電極部３５を形成させた後、不要なメッキ・レジスト膜およびメッキ・シード層を除去した状態を示す。
【００２９】
そして図３のＣは、フォトリソグラフィによって、銅箔２１からの引出線３１の電極部３２と、再配線層３４の電極部３５を露出させるようにカバーコート３６を形成させた状態を示す。なお、カバーコート３６は半田レジスト膜としても作用するものであってもよい。このようにウェーハ１０の活性面に銅箔付き接着剤層２０および感光性ポリイミド樹脂層３０を形成させたものは、銅箔付き接着剤層２０の熱膨張係数が小さいこと、適用後の溶剤除去による体積収縮が小さいことにより、ウェーハ１０に実質的に反りを発生させない。すなわち、ウェーハ１０が厚さ３００μｍのものであっても反りは問題にならない程度に抑えることができ、後工程において何らのトラブルを発生しないことが確認された。
【００３０】
この後、銅箔付き接着剤層２０、感光性ポリイミド樹脂層３０が形成されたウェーハ１０を図１および図３のＣに示したスクライビング・ラインＬに沿ってダイシングして個々の半導体チップ１１毎に分割され、図４に拡大して示すウェーハレベル・チップサイズ・パッケージ１が得られる。
【００３１】
図４に示すウェーハレベル・チップサイズ・パッケージ１において、半導体チップ１１のアルミニウム・パッド１２は半導体チップ１１の周縁部に１５０μｍピッチで形成されており、再配線層３４の電極部３５は半導体チップ１０の直下の領域内においてほぼ等間隔で二次元に再配置されている。その再位置の様子を図５の部分破断斜視図に模式的に示した。図５は図４と上下を逆にして示している。また、各要素の符号は図４と共通させているので重複する説明は省略するが、銅箔２１の電極部３２、および再配線層３４の電極部３５には接続用の半田ボールＳｂを加えている。そして図４において、再配線層３４の電極部３５は例えば一点鎖線で示す半田ボールＳｂを介してプリント配線板の配線に接続され、銅箔２１の電極部３２は同じく半田ボールＳｂを介してプリント配線板のグランド電位部に接続される。
【００３２】
このウェーハレベル・チップサイズ・パッケージ１は、再配線層３４が半導体チップ１０の下方にのみに配置されており、いわゆるファン・イン型に配置されているので、サイズが小型である。そして、半導体チップ１０と再配線層３４との間には銅箔２１が設けられており、この銅箔２１はシールド層として作用するので、再配線層３４がプリント配線板の高周波回路に接続されて高周波電流が流れても、それによる電磁波は銅箔２１によって遮蔽され、半導体チップ１０の内部配線にノイズを生じる怖れはないので、本実施例のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージ１は高周波通信に使用することが可能である。事実、２．４５ＧＨｚの高周波を使用するブルートゥースの通信に使用して動作に影響のでないことが確認された。
【００３３】
以上、本発明のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージおよびその製造方法を実施例によって説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００３４】
例えば本実施例においては、接着剤２２としてエポキシ樹脂を採用したが、これ以外のものであっても、耐熱性と接着性を有する樹脂であればよく、例えがポリイミド樹脂をはじめとして各種の合成樹脂をエポキシ樹脂に代えて使用することができる。
また本実施例においては、グランド電位とされる金属箔に銅箔２１を採用したがこれに代えて導電性の良好なアルミニウム箔も採用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージおよびその製造方法は以上に説明したような形態で実施され、次に記載するような効果を奏する。
【００３６】
請求項１のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージによれば、半導体チップと再配線層との間にグランド層となる金属箔を備えているので、半導体チップの直下に形成されたファン・イン型の再配線層であっても、プリント配線板からの高周波の電流に基づく電磁波が金属箔によって遮蔽され、半導体チップの回路にノイズが生じることを防ぐ。また、金属箔付き接着剤は接着剤が半硬化の状態で適用されるので、溶液をスピンコートして適用される感光性樹脂層と比較して適用後の溶媒除去に基づく体積収縮が遥かに小さく、それに応じてウェーハとの間に生ずる収縮応力が遥かに小さいことから、金属箔付き接着剤層と感光性樹脂層の形成されたウェーハの反りは感光性樹脂層を二層重ねて一層目にはグランド層を形成し二層目に再配線層を形成させたウェーハの反りと比較して格段に小さく、反りに基づく工程上の問題を生じない。また、接着剤層は感光性樹脂層と比較して遥かに低コストであるから製造されるウェーハレベル・チップサイズ・パッケージは安価なものとなる。
【００３７】
請求項２のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージによれば、接着剤層に粉末状無機充填材が混合されているので、その分だけ接着剤層の熱膨張率がウェーハの熱膨張率に近づき、金属箔付き接着剤層と感光性樹脂層の形成されたウェーハの反りを一層抑制する。このことは感光性であるために光透過性であることを要し、充填剤を混合することができない感光性樹脂層を重ねて二層形成させる場合と比較して決定的な差異を与える。
【００３８】
請求項３のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージによれば、感光性樹脂層における再配線層および金属箔の引出線の形成が金属メッキによって形成されているので、金属メッキの前に感光性樹脂層に形成された半導体チップの電極部に至る細孔や金属箔に至る細孔の如きアスペクト比が大きい細孔の奥にも金属が均等に埋められたものとなるほか、短時間で厚いメッキが形成されていることから、信頼性が高いウェーハレベル・チップサイズ・パッケージとなる。
【００３９】
請求項４のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法によれば、半導体チップの直下に再配線層を形成したファン・イン型の半導体チップとしても、半導体チップと再配線層との間にグランド電位とし得る金属箔を設けることができるので、接続されるプリント配線板からの高周波電流に基づく電磁波が金属箔によって遮蔽され、半導体チップの回路にノイズを生じることを防ぐことができ、高周波回路での使用が可能な小型の半導体チップを与える。また、接着剤を半硬化の状態で金属箔付き接着剤を適用するので、溶液をスピンコートして適用する感光性樹脂と比較して適用後の溶媒除去に基づく体積収縮が遥かに小さく、それに応じてウェーハとの間に生ずる収縮応力が遥かに小さいことから、金属箔付き接着剤層と感光性樹脂層を形成させたウェーハの反りは感光性樹脂層を二層重ねて一層目にはグランド層を形成し、二層目に再配線層を形成させたウェーハの反りと比較して格段に小さく、反りに基づく工程上の問題を発生させない。また、接着剤層は感光性樹脂層と比較して遥かに低コストであるから製造されるウェーハレベル・チップサイズ・パッケージを安価にする。
【００４０】
請求項５のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法によれば、接着剤に粉末状無機充填剤が混合されたものを使用するので、その混合分に応じて接着剤層の熱膨張率がウェーハの熱膨張率に近づくことにより、金属箔付き接着剤層と感光性樹脂層とを形成させたウェーハの反りが一層抑制され、その後の研磨、検査、ダイシングの工程で問題を生じない。このことは感光性であるために光透過性であることを要し、充填剤を混合することができない感光性樹脂層を重ねて二層形成させる場合と比較して決定的な違いである。
【００４１】
請求項６のウェーハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法によれば、感光性樹脂層における再配線層および金属箔の引出線を金属メッキによって形成するので、メッキ前の感光性樹脂層を貫通して半導体チップの電極部に達する細孔、および金属箔に達する細孔の如きアスペクト比の大きい細孔の奥まで金属を均等に埋めることができるほか、短時間で厚いメッキが可能であり、信頼性の高いウェーハレベル・チップサイズ・パッケージを与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体チップが作り込まれたウェーハをスクライビング・ラインと共に示す平面図である。
【図２】図３と共に実施例のウエハーレベル・チップサイズ・パッケージを製造するステップを模式的に示す断面図である。
【図３】図２に続いて実施例のウエハーレベル・チップサイズ・パッケージを製造するステップを模式的に示す断面図である。
【図４】実施例のウエハーレベル・チップサイズ・パッケージの内部の構成を拡大して示す断面図である。
【図５】半導体チップのアルミニウム・パッドが感光性ポリイミド樹脂層の再配線層によって再配置された電極部を半田ボールと共に模式的示す斜視図である。
【符号の説明】
１……ウエハーレベル・チップサイズ・パッケージ、１０……ウェーハ、１１……半導体チップ、１２……アルミニウム・パッド、１３……パッシベーション膜、２０ｓ……銅箔付き接着剤シート、２０……銅箔付き接着剤層、２１……銅箔、２２……接着剤、３０……感光性ポリイミド樹脂層、３１ｈ……細孔、３１……銅箔の引出線、３２……銅箔の電極部、３３ｈ……細孔、３４……再配線層、３５……再配線層の電極部、３６……カバーコート、Ｌ……スクライビング・ライン、Ｓｂ……半田ボール。
【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５】
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