(57)【要約】【課題】半導体チップと同じ大きさであり薄型である半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】電極としてのロー材の層２が形成された第一のウェハ１ａと、該第一のウェハ１ａより一回り大きな表面に前記ロー材の層２と相対する場所に金属バンプ３を備え、該金属バンプ３の上面には前記ロー材の層２と同組成のロー材の層２ａを形成した第二のウェハ６とを対向させてロー材の層２とロー材の層２ａとをロー付け接続の後、第一のウェハ１ａ表面及び裏面を金属バンプ３とロー材の層２とを共に樹脂封止し、その後第二のウェハ６を除去し、金属バンプ３にはんだボール５を形成し、しかる後に個片に分割する事により得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子が造り込まれた第一のウェハと素子が造り込まれていない第二のウェハに於いて、前記第一のウェハの電極を形成する電極形成工程と、前記第二のウェハ上に金属バンプと該金属バンプ上にロー材の層とを形成するバンプ形成工程と、前記第一のウェハの電極が形成された面と前記第二のウェハの前記金属バンプが形成された面とを対向させて前記電極と前記ロー材の層とをロー付け接続するウェハ接続工程と、前記ウェハ接続工程で得られる中間生成物を樹脂で封止する樹脂封止工程と、前記第二のウェハを除去して前記金属バンプの上にはんだボールを形成するはんだボール形成工程と、前記第一のウェハに造り込まれた複数の素子に沿って該第一のウェハと前記封止樹脂とを共にカットして個片に分離する個片化工程から成る半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記電極形成工程は、前記第一のウェハの電極として、共晶のＳｎＰｂはんだよりも熔融温度が高いロー材から成るロー材の層をめっき又は蒸着により形成する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記バンプ形成工程は、前記第二のウェハ上の、前記第一のウェハに形成された前記ロー材の層と相対する位置に前記金属バンプをめっきにて形成し、該金属バンプの上面に前記ロー材の層と同じ組成から成るロー材の層を形成する請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第二のウェハ載置工程は、前記第一のウェハの前記電極である前記ロー材の層が形成された面と前記第二のウェハの前記金属バンプが形成された面とを対向させて、前記第一のウェハ上に形成された前記電極と前記第二のウェハ上の前記金属バンプ上に形成された前記ロー材の層とを熔融してロー付け接続して中間生成物とする請求項１から３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記樹脂封止工程は、前記第二のウェハ載置工程で得られる前記中間生成物の前記第二のウェハ上面と、前記金属バンプの側面と、前記ロー材の層の側面と、前記第一のウェハの前記電極が形成された面と該電極が形成された面に対向する裏面と側面とを覆った封止樹脂を形成する請求項１から４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記はんだボール形成工程は、前記第二のウェハを切削除去し、露出した前記金属バンプ上面に共晶のＳｎＰｂはんだより成る半球状の前記はんだボールを加熱熔融して形成する請求項１から５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記個片化工程は、前記第一のウェハに造り込まれた複数の素子に沿って該第一のウェハと前記樹脂とを共にダイヤモンドブレードでカットして個片に分離する請求項１から６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂封止工程は、前記第二のウェハ載置工程で得られる前記中間生成物を前記第二のウェハ側を下側の向きにして下金型に嵌め入れ、前記下金型の上から上金型で型締めし、金型に設けられたゲートより前記封止樹脂を注入し、該封止樹脂で前記第二のウェハの前記金属バンプが形成された面と該金属バンプの側面と前記ロー材の層の側面と前記第一のウェハの、前記電極が形成された面と該電極が形成された面から延在する側面とを覆い、更に前記上金型と前記第一のウェハの前記電極が形成された面と対向する裏面との間に設定された間隙にも前記封止樹脂が充填されて裏面樹脂と成る請求項１から７に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂封止された半導体チップと同サイズの半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置の製造方法としては、バンプ形成が終了した第一のウェハをスクライブシートに貼り付けた後、ダイヤモンドブレードにより個片に分割され金型により半導体チップ表面及び側面に樹脂封止がなされる。その後、前記ダイヤモンドブレードより幅の狭いダイヤモンドブレードにて個片に分割しているものが有った。また、裏面樹脂を形成する場合は、別工程にて行うものであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記特許文献１に記載された半導体装置に関する図として図３、４に示す。
【０００４】
図３は従来の半導体装置の断面を、図４は従来の半導体装置の製造過程の断面を各々示している。
【０００５】
図３、４に於いて、１０１は半導体チップ、１０１ａはカット溝、１０２はバンプ電極、１０３は封止樹脂、１０４ははんだボール、１０５はウェハ、１０６はスクライブシート、１０７はスクライブリング、１０８はダイヤモンドブレードＩ、１０９は下金型、１１０は上金型、１１１はゲート、１１２はダイヤモンドブレードIIを各々示している。
【０００６】
図３に於いて、半導体チップ１０１の素子（図示せず）が形成された素子形成面に、該素子（図示せず）の外部への電極としてバンプ電極１０２が形成されており、半導体チップ１０１の素子形成面と該素子形成面の四辺から延在する半導体チップ１０１の側面及びバンプ電極１０２の側面とを覆ってエポキシ樹脂などから成る封止樹脂１０３が形成され、該封止樹脂１０３の表面とバンプ電極１０２の上面とが同一面と成っており、該バンプ電極１０２の上面にはんだボール１０４が形成されて半導体装置を成すものであった。
【０００７】
図４に於いて、（ａ）は、ウェハ１０５と該ウェハ１０５に造り込まれた複数の素子（図示せず）の外部への電極としてバンプ電極１０２が、めっき及びスタッドバンプにより形成された状態である。
【０００８】
（ｂ）は、スクライブリング１０７に貼られたスクライブシート１０６の粘着面に対向して、ウェハ１０５の素子形成面に対向する裏面を貼り合わせた状態を示しており、ウェハ上方に示されたダイヤモンドブレードＩ１０８は該ダイヤモンドブレードＩ１０８にてウェハ１０５を切削カットする事を示している。
【０００９】
（ｃ）は、前記（ｂ）にて示されたダイヤモンドブレードＩ１０８にて、スクライブシートを残してウェハ１０５を該ウェハ１０５に造り込まれた素子（図示せず）に沿って縦横に切削カットしてカット溝１０１ａを入れてウェハ１０５を半導体チップ１０１に各々切り分けた状態である。
【００１０】
（ｄ）は、前記（ｃ）にて切削カットされて各々の半導体チップ１０１に切り分けられた状態のまま、スクライブリング１０７およびスクライブシート１０６と共に下金型１０９に嵌め入れられた後に、上金型１１０と下金型１０９とで型締めの際に各々バンプ電極１０２を押さえて該バンプ電極１０２の上面高さを揃える。その後、金型に設けられたゲート１１１より封止樹脂１０３を注入して金型内部に該封止樹脂１０３を充填した状態である。
【００１１】
（ｅ）は、前記（ｄ）にて樹脂封止された後に金型より取り出した状態を示すもので、半導体チップ１０１の側面であるカット溝１０１ａと半導体チップ１０１上面とバンプ電極１０２の側面が封止樹脂１０３で覆われており、バンプ電極１０２の上面は封止樹脂１０３の表面と同一面に露出している。
【００１２】
（ｆ）は、前記（ｅ）の露出したバンプ電極１０２の上面にはんだボール１０４を形成した状態を示している。
【００１３】
（ｇ）は、前記（ｆ）の状態ではんだボール１０４を基準点として、前記ダイヤモンドブレードＩ１０８よりも幅の狭いダイヤモンドブレードII１１２にて前記カット溝１０１ａの幅中央の封止樹脂１０３ を縦横に切削カットして夫々の個別半導体装置に切り分ける事を示している。最後にスクライブシート１０６から半導体装置を取り外して図３に示す半導体装置として完成していた。
【特許文献１】特開平１１−１２１５０７号公報（第１−６頁、図２、３、６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前記従来の方法では、ウェハを切削カットした後に金型内で樹脂封止を施し、金型より取り出した状態に於いて、ウェハが切削カットされて各々の半導体チップと成って一枚の板状でなくなった為ウェハとしての耐湾曲強度は各々半導体チップ同士の側面間に存在する樹脂のみによって保持され、あるいは仮に切削カットされてないウェハ状態であっても耐湾曲強度が低いと、ウェハの素子形成面上に形成された封止樹脂が硬化していく際に収縮方向に働く応力に影響を受けやすく、切削カットされたウェハが全体として弓形に反る現象が起こり、その事によって半導体チップがスクライブシート上で、位置ずれを起こしたり剥離することがあり、この場合最終の個片分割の為の切削カット時にカットずれを起こして規定の寸法形状が得られない問題が有った。
【００１５】
また、この問題を起こさない為にはウェハの厚さを厚くして各々半導体チップ同士の側面間に存在する封止樹脂と半導体チップの側面との接合強度を増して耐湾曲強度を高く保つ必要があり、この場合パッケージとしての厚みを薄くできないという課題を有していた。
【００１６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、樹脂封止を施した際にウェハの湾曲が発生する事なく又、パッケージの厚さを薄くする事が可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の半導体装置は、第一のウェハの電極を形成する電極形成工程と、第二のウェハ上に金属バンプと該金属バンプ上にロー材の層とを形成するバンプ形成工程と、第一のウェハの電極が形成された面と第二のウェハの金属バンプが形成された面とを対向させて第一のウェハの電極と第二のウェハに形成されたロー材の層とをロー付け接続する第二のウェハ載置工程と、第二のウェハ載置工程で得られる中間生成物を樹脂で封止する樹脂封止工程と、第二のウェハを除去して金属バンプの上にはんだボールを形成するはんだボール形成工程と、第一のウェハに造り込まれた複数の素子に沿って該第一のウェハと樹脂とを共にカットして個片に分離する個片化工程から成る半導体装置の製造方法とする。
【００１８】
本構成によって、第二のウェハ載置工程で得られる中間生成物は第一のウェハに第二のウェハを対向して接続しているので剛性が高くなって封止樹脂が硬化していく際に収縮方向に働く応力に影響されて第一のウェハの湾曲や位置ずれ、あるいはスクライブシートからの剥離を起こすことが無くなり、後の分割カットの際に寸法形状の不良が発生しなくなる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の半導体装置の製造方法と半導体装置によれば、第一のウェハの厚さを薄くしても寸法形状の精度が低下する事無く従来の信頼性を確保した半導体装置の製造方法とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態における半導体装置の断面図である。図２は、本発明の製造過程の断面を示している。
【００２２】
図１、２に於いて、１は半導体チップ、１ａは第一のウェハ、２、２ａはロー材の層、３は金属バンプ、４は封止樹脂、４ａは表面樹脂、４ｂは裏面樹脂、５ははんだボール、６は第二のウェハ、７はダイヤモンドブレード、８は下金型、９は上金型、１０はゲートを各々示している。
【００２３】
図１に於いて、半導体チップ１の素子（図示せず）が形成された素子形成面に、該素子（図示せず）の外部への電極として、共晶のＳｎＰｂはんだの熔融温度１８３℃よりも熔融温度が高い２００〜２３０℃の熔融温度を有するロー材から成るロー材の層２が形成されており、該ロー材の層２の上面にはＮｉやＡｕから成る金属バンプ３が接続されており、半導体チップ１の素子形成面とロー材の層２の側面と金属バンプ３の側面とを共に覆って表面樹脂４ａが形成されており、半導体チップ１の素子形成面に対向する表面樹脂４ａの上面は金属バンプ３の上面と同一面であり、該金属バンプ３の上面に共晶のＳｎＰｂはんだから成るはんだボール５が形成されており、半導体チップ１の素子形成面に対向する裏面側には裏面樹脂４ｂが形成されており、表面樹脂４ａの上面の四辺から延在する該表面樹脂４ａの側面と、半導体チップ１の素子形成面の四辺から延在する該半導体チップ１の側面と、半導体チップ１の裏面に対向する裏面樹脂４ｂの表面である底面の四辺から延在する側面とが夫々同一面上に形成された半導体装置である。
【００２４】
図２に於いて、（ａ）は電極形成工程として、第一のウェハ１ａと該第一のウェハ１ａに造り込まれた複数の素子（図示せず）の外部への電極として共晶のＳｎＰｂはんだの熔融温度１８３℃よりも熔融温度が高い２００℃〜２３０℃の熔融温度を有するロー材から成るロー材の層２が、めっき又は蒸着により形成された状態であり、該ロー材の層２の厚さは２０μｍ程度とする。
【００２５】
（ｂ）はバンプ形成工程として、前記第一のウェハ１ａよりも一回り大きく、厚みが前記第一のウェハと同等以上である第二のウェハ６上に前記ロー材の層２と相対する位置に大きさが前記ロー材の層２と同程度であるＮｉまたはＡｕ等の金属バンプ３をめっきにて形成した状態である。
【００２６】
（ｃ）はバンプ形成工程として、前記図２（ｂ）で形成した金属バンプ３の上に前記図２（ａ）で形成したロー材の層２と同じ組成から成るロー材の層２ａを塗布、印刷、ディップ等により形成した状態である。
【００２７】
（ｄ）は第二のウェハ載置工程として、第一のウェハ１ａの素子形成面と第二のウェハ６のロー材の層２ａが形成された面である上面とを対向させて、第一のウェハ１ａ側のロー材の層２と第二のウェハ６側のロー材の層２ａとを位置合わせして重ねられた状態である。
【００２８】
（ｅ）は第二のウェハ載置工程として、前記図２（ｄ）の状態に加熱してロー材の層２ とロー材の層２ａとをロー付け接続した中間生成物の状態である。
【００２９】
（ｆ）は樹脂封止工程として、前記図２（ｅ）の状態のものを下金型８に、第二のウェハ６を下側の向きにして嵌め入れて、上金型９と下金型８とで型締めを行い、ゲート１０ より熱硬化型のエポキシ樹脂より成る封止樹脂４を注入して金型内部を封止樹脂４で満たした状態である。この際、金型温度は１８０℃であり、一旦加熱熔融された封止樹脂４は重合反応が進んで硬化される樹脂封止工程である。また、上金型９と下金型８とで型締めされた際に第一のウェハ１ａの裏面と上金型９との間には裏面樹脂４ｂの厚さに相当する間隙が存在し、該間隙にも封止樹脂４が充填されて硬化する。
【００３０】
（ｇ）は樹脂封止工程として、前記図２（ｆ）の状態から上金型９と下金型８とを取り外した状態であり、第二のウェハ６の上面の上に金属バンプ３とロー材の層２と第一のウェハ１ａとを内部に覆って形成されている。
【００３１】
（ｈ）ははんだボール形成工程として、前記図２（ｇ）の第二のウェハ６を切削等の方法で除去し、金属バンプ３の上面を露出させると共に該金属バンプ３の上面と封止樹脂４ の表面とを同一面とした状態である。
【００３２】
（ｉ）ははんだボール形成工程として、前記図２（ｈ）で露出させた金属バンプ３の上面に共晶のＳｎＰｂはんだを載置し、加熱熔融して共晶のＳｎＰｂはんだから成る半球状のはんだボール５を形成した状態である。
【００３３】
（ｊ）は個片化工程として、前記図２（ｉ）の状態のものをはんだボール５を有する面を主面とし、はんだボール５を認識パターンに利用して第一のウェハ１ａの該第一のウェハ１ａに造り込まれた複数の素子（図示せず）に沿って封止樹脂４と第一のウェハ１ａとを共に縦横にダイヤモンドブレード７でフルカットし、各々個別の半導体チップ１と表面樹脂４ａと裏面樹脂４ｂとにカット分離するカット工程により、図１に示す半導体装置とする製造方法である。
【００３４】
かかる構成によれば、図２（ｆ）に示す樹脂封止工程にて、第一のウェハ１ａに対向して該第一のウェハ１ａを支える構造となる第二のウェハ６がロー材の層２と金属バンプ３ とを介して接合されているので第一のウェハ１ａは湾曲強度に優れており、封止樹脂４が硬化していく際に発生する収縮方向に働く応力を考慮して特に第一のウェハ１ａの厚さを厚くしなくとも該第一のウェハ１ａに湾曲が発生することなく、後の図２（ｊ）に示す個片化工程に於いてカットずれやピッチのバラツキ及びスクライブシート（図示せず）からの剥離等の不良発生が無くなり品質向上を図ることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態において、第二のウェハ６を用いて第一のウェハ１ａに対向させて接続させたが、第二のウェハ６をＣｕ板としても良く、後のＣｕ板除去方法を選択的エッチングとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
小型の面実装用の半導体装置として有用であり、特に携帯電話に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態における半導体装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態における半導体装置の製造過程の断面図
【図３】従来の半導体装置の断面図
【図４】従来の半導体装置の製造過程の断面図
【符号の説明】
【００３８】
１、１０１  半導体チップ
１ａ  第一のウェハ
２、２ａ  ロー材の層
３  金属バンプ
４、１０３  封止樹脂
４ａ  表面樹脂
４ｂ  裏面樹脂
５  はんだボール
６  第二のウェハ
７  ダイヤモンドブレード
８、１０９  下金型
９、１１０  上金型
１０、１１１  ゲート
１０１ａ  カット溝
１０２  バンプ電極
１０４  はんだボール
１０５  ウェハ
１０６  スクライブシート
１０７  スクライブリング
１０８  ダイヤモンドブレードＩ
１１２  ダイヤモンドブレードII
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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