專利名稱：半導體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有球狀導電端子的BGA(球柵陣列)型的半導體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，作為三維安裝技術(shù)、又名新的封裝技術(shù)，CSP(芯片尺寸封裝件)倍受矚目。所謂的CSP是外形尺寸與半導體芯片大致相同的小型封裝件。
作為一種現(xiàn)有的CSP，BGA型半導體器件是已知的。這種BGA型半導體器件在封裝件的一個主表面上以格狀設(shè)置由焊料等金屬材料構(gòu)成的多個球狀導電端子，用電連接在封裝件的另一面上安裝的半導體芯片。
因此，當將這種BGA型半導體器件安裝到電子設(shè)備中時，在印刷襯底上的配線圖形上壓接各個導電端子，并電連接半導體芯片和在印刷襯底上安裝的外部電路。
這種BGA型半導體器件與具有向側(cè)部突出的引線管腳的SOP(小外廓封裝件)和QFP(方形扁平封裝件)等其它CSP型半導體器件相比具有可設(shè)有多個導電端子、并且能小型化的優(yōu)點。這種BGA型半導體器件具有例如作為在移動電話上承載的數(shù)字照相機圖像傳感器芯片的用途。
圖11示出了現(xiàn)有BGA型半導體器件的示意構(gòu)成圖，其中圖11(A)是這種BGA型半導體器件的表面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖。而圖11(B)是這種BGA型半導體器件的背面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖。
這種BGA型半導體器件101中，在第一和第二玻璃襯底102和103之間通過插入環(huán)氧樹脂105a、105b而封裝半導體芯片104。在第二玻璃襯底103的一個主表面上，即BGA型半導體器件101的背面上按照格子狀設(shè)置多個導電端子106。通過第二配線110這些導電端子106連接半導體芯片104。多個第二配線110分別與從半導體芯片104的內(nèi)部引出的鋁配線連接，實現(xiàn)了各個導電端子106與半導體芯片104的電連接。
下面參照圖12更詳細地說明這種BGA型半導體器件101的橫截面結(jié)構(gòu)。圖12示出了沿著切割線切割成個個芯片的BGA型半導體器件101的截面圖。
在半導體芯片104的表面上設(shè)置的絕緣膜108上設(shè)置第一配線107。這個半導體芯片104利用樹脂105a與第一玻璃襯底102連接。而且，這個半導體芯片104的背面用樹脂105b與第二玻璃襯底103連接。
然后，第一配線107的一端與第二配線110連接。該第二配線110從第一配線107的一端延伸到第二玻璃襯底103的表面上。而且，在第二玻璃襯底103上延伸的第二配線上形成球狀導電端子106。
上述現(xiàn)有技術(shù)例如在以下專利文獻中記載。
文獻1特許公報2002-512436號公報。
在上述BGA型半導體器件101中，在上述切割工序之前使用有機樹脂，在有V字形槽VG的半導體器件表面上形成保護膜111(參照圖13)。作為形成這種保護膜111的方法，采用在使半導體芯片104的背面?zhèn)认蛏?，使熱固化有機樹脂從上方向滴下，使半導體晶片本身旋轉(zhuǎn)，從而利用離心力在第二配線110的表面上形成保護膜111。
但是，如圖13(A)所示，這種方法在切割線(圖中虛線)的V字形槽VG的底部積存不必要厚度的該熱固化有機樹脂。這是因為有機樹脂具有粘性膏的性質(zhì)。為此，當對保護膜111進行加熱處理然后熱固化時，在V字形槽VG上積存的有機樹脂比覆蓋半導體器件101的其它部分的有機樹脂收縮得更大。結(jié)果是，產(chǎn)生比V字形槽VG更大的收縮，半導體晶片存在彎曲的問題(產(chǎn)生向圖13(B)的箭頭所示方向的彎曲)。
具有這種彎曲的半導體晶片將妨礙后面的制造工序。特別是在使用掩蔽上述保護膜111的網(wǎng)目印刷形成導電端子106的工序，與印刷位置吻合的精度差，產(chǎn)生BGA型半導體器件101的成品率和可靠性等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述缺陷的設(shè)計，消除了在BGA型半導體器件101的制造工序中產(chǎn)生的半導體晶片彎曲，提高了半導體器件的可靠性。
本發(fā)明的半導體器件的制造方法，其特征在于，包括以下工序在形成第一配線的半導體晶片表面?zhèn)荣N合支撐襯底的工序；通過進行從所述半導體晶片背面的蝕刻而形成槽，并部分露出所述第一配線的工序；連接所述第一配線的露出部分，在所述半導體晶片的背面?zhèn)刃纬裳由斓牡诙渚€的工序；在所述第二配線上通過噴涂形成保護膜的工序。
本發(fā)明的另一個半導體器件的制造方法，其特征在于，包括以下工序在表面?zhèn)葴蕚湫纬傻谝慌渚€的半導體晶片，通過進行從所述半導體的背面的蝕刻而形成槽，并部分露出所述第一配線的工序；連接所述第一配線的露出部分，在所述半導體晶片的背面?zhèn)刃纬裳由斓牡诙渚€的工序；在所述第二配線上通過噴涂形成保護膜的工序。
本發(fā)明通過噴涂形成了用于吸收施加在導電端子上的力的緩沖部件或保護膜，或者在保護膜上設(shè)置開口部的抗蝕劑層，因此該膜厚度均勻，可防止半導體晶片彎曲。這樣，在之后進行的網(wǎng)目印刷中，與形成導電端子的位置的吻合精度高，可提高BGA型半導體器件的成品率和可靠性。
按照本發(fā)明，在形成緩沖部件或保護膜或抗蝕劑層的各層時，由于使用將成膜材料以霧狀顆粒噴出的噴涂法，因此上述各層形成均勻的厚度。在焙燒保護膜和抗蝕劑層時，由于抑制了保護膜和抗蝕劑層局部的大收縮，可以防止半導體晶片彎曲。由此，采用網(wǎng)目印刷，提高了成為半導體晶片平坦性的問題的工藝的精度，并提高了BGA型半導體器件的成品率和可靠性等。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件的制造方法的剖視圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件的制造方法的剖視圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件的制造方法的剖視圖；圖4A、4B是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件的制造方法的剖視圖；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件的制造方法的剖視圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件的制造方法的剖視圖；圖7是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件的制造方法的剖視圖；
圖8是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件的制造方法的剖視圖；圖9是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件的制造方法的剖視圖；圖10A、10B是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件的制造方法的剖視圖；圖11A、11B是表示現(xiàn)有技術(shù)的半導體器件的制造方法的立體圖；圖12是表示現(xiàn)有技術(shù)的半導體器件的制造方法的剖視圖；圖13A、13B是表示現(xiàn)有技術(shù)的半導體器件的制造方法的剖視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖介紹有關(guān)實施本發(fā)明的最佳形式(以下簡稱為實施例)的半導體器件的制造方法。圖1到6是說明有關(guān)本實施例的半導體器件的制造方法的剖視圖。
首先，如圖1所示，制備具有多個半導體芯片1的半導體晶片1a。這些半導體芯片1，例如是CCD的圖像傳感器用芯片，是通過半導體的晶片加工形成的。在半導體晶片1a上形成絕緣膜2，利用濺射法在這個絕緣膜上形成約1μm厚的以鋁或銅為主要成分的一對第一配線3。
一對第一配線3相對地形成在每個用于切斷半導體芯片1的邊界線S(稱為切割線或劃線)的兩側(cè)。此外，也可以以跨過邊界線S方式形成第一配線3后再進行形成一對第一配線3的切斷。
在此，一對第一配線3成為從半導體芯片1的鍵合焊盤擴張到邊界線S的焊盤。即是，一對第一配線3成為外部連接焊盤，并電連接半導體芯片1的圖中未示出的電路。
然后，如圖2所示，在形成了第一配線3的半導體晶片1a的表面上，用由透明環(huán)氧樹脂材料形成的樹脂5a作為粘合劑粘接膜厚約為200μm的第一玻璃襯底4。之后，反向研磨半導體晶片1a直到芯片厚度約為100μm之后，從這個背面一側(cè)沿著邊界線S對該半導體晶片1a進行干刻蝕，露出絕緣膜2。通過這個干刻蝕，將半導體晶片1a分成多個半導體芯片1，這些半導體芯片1由作為支撐襯底的第一玻璃襯底4支撐，并整體上呈現(xiàn)一個半導體晶片1a的形式。
然后，如圖3所示，使用作為粘接劑的樹脂5b在半導體芯片1的背面?zhèn)日辰雍穸燃s為100μm并作為支撐襯底的第二玻璃襯底6。
然后，如圖4(A)所示，最好在第二玻璃襯底6的平坦部的規(guī)定位置形成由具有柔軟性感光有機膜形成的緩沖部件7。這個緩沖部件7可以吸收對下述導電端子10施加的力，可以防止玻璃襯底破裂等。另外，上述緩沖部件7也可以由感光有機膜以外的具有柔軟性的材料構(gòu)成。
這個緩沖部件7是使用如下方法在第二玻璃襯底6的表面上形成的(以下簡稱為“噴涂”)通過圖中未示出的噴涂法向第二玻璃襯底6的表面噴射成膜材料(例如液體狀感光性有機膜材料)，進行涂覆。
在此，上述噴涂如下進行例如對液體狀感光性有機膜材料施加壓力，從細噴嘴向第二玻璃襯底6的表面上噴射所述材料，使感光性有機膜材料形成霧狀微粒。如果制備與噴涂相關(guān)的結(jié)構(gòu)，可以利用手動控制或自動控制。
然后，在第二玻璃襯底6上除去已經(jīng)形成均勻厚度的緩沖部件7的不要的部分(上述規(guī)定位置以外的部位)。
如果使用這種噴涂，緩沖部件7可形成均勻厚度。因此，在緩沖部件7的上方形成下述導電端子10時，在規(guī)定形成位置以及高度形成導電端子10。因此，可以使施加于導電端子10的力均勻，并可防止由應(yīng)力引起的玻璃襯底破裂或變形等。
之后，從半導體芯片1的背面沿著邊界線S進行開槽。這個開槽工序是從半導體芯片1的背面?zhèn)仁褂娩彔畹裙ぞ呃绲镀M行切削處理。因此，這個開槽工序從第二玻璃襯底6到第一玻璃襯底4進行到切割第一玻璃襯底4的一部分，在開槽表面上露出第一配線3的側(cè)端部。通過這個開槽，沿著邊界線S形成了V字形槽VG。此時，由于通過該開槽存在該露出面被污染的情況，所以根據(jù)需要通過干刻蝕等清洗露出面。
在上述實施例，由噴涂形成緩沖部件后，還有開槽工序。但也不限于此，也可以在開槽工序后由噴涂形成緩沖部件。
此時，除具有可以將上述緩沖部件形成均一厚度的效果，還由于緩沖部件7含有V字型的槽VG形成為均一的厚度，在V字型的槽VG不能厚厚地滯留，所以可將感光性有機膜材料的使用量控制在很少的程度。另外，由于如上所述地感光性有機膜材料不能在V字型槽VG厚厚地滯留而形成為均一的厚度，所以使半導體晶片1a不產(chǎn)生彎曲。
然后，如圖4(B)所示，形成膜厚約為3μm的以鋁或銅作為主體的金屬層，以便覆蓋前述第二玻璃襯底6以及通過開槽形成的V字形槽VG。之后，利用規(guī)定的配線圖形對金屬層進行構(gòu)圖，形成電連接露出第一配線3的側(cè)端部的第二配線8。形成該第二配線8之后，在這個表面上形成圖中未示出的Ni(鎳)、Au(金)的鍍層。該第二配線8在半導體芯片1的背面的第二玻璃襯底6的表面上延伸。在第二玻璃襯底6的表面上延伸的第二配線8上形成下述導電端子10。
之后，如圖5所示，在第二配線8上形成保護膜9。保護膜9在后面的網(wǎng)目印刷工序中用作掩蔽焊料。這個保護膜9通過圖中未示出的噴涂，在該圖中的箭頭方向，即向形成第二配線8的表面上噴涂例如環(huán)氧樹脂類的有機樹脂，從而形成在第二配線8的表面上。
在此，上述噴涂如下進行例如對液體狀有機樹脂施加壓力，從細噴嘴向形成了第二配線8的表面上噴射所述液體狀材料，使有機樹脂形成霧狀顆粒。如果制備與噴涂有關(guān)結(jié)構(gòu)可以利用手動控制或自動控制。
由于使用該噴涂，保護膜9形成了包含V字形槽VG的均勻厚度，不會在V字形槽VG上積存厚的保護膜，所以可將有機樹脂的使用量抑制到極少量。
在有機樹脂是熱固性樹脂的情況下，噴涂保護膜9之后，在設(shè)定溫度下加熱進行焙燒，使保護膜9熱固化。這時，由于不會在V字形槽VG上積存厚的保護膜9，形成均勻的厚度，所以不會像現(xiàn)有技術(shù)那樣使半導體晶片1a發(fā)生彎曲。而且，該保護膜9也可以用抗蝕材料形成。
然后，在第二玻璃襯底6上方的設(shè)定保護膜9的位置上，為了形成下述導電端子10，形成露出第二配線8的開口部K。在具有緩沖部件7的情況下，該開口部K形成在與緩沖部件7相對應(yīng)的位置上。開口部K是使用抗蝕劑層R形成的，如下所示。
如圖6所示，在該圖中箭頭所示方向，即向形成了保護膜9的表面上噴射例如液體狀抗蝕材料，在保護膜9的表面上形成抗蝕劑層R。利用噴涂形成抗蝕劑層R是利用圖中未示出的噴涂進行的。
這里，上述噴涂是如此進行對例如液體狀抗蝕材料施加壓力，從細噴嘴向保護膜9上噴射，形成霧狀的抗蝕材料顆粒。如果制備與噴涂有關(guān)部件可以通過手動控制或自動控制。
由于該噴涂，抗蝕劑層R形成為包括V字形槽VG的均勻厚度，不會在V字形槽VG上積存厚的保護膜，所以可使抗蝕材料的使用量抑制到極少量。
此外，在抗蝕材料為熱固化樹脂的情況下，噴涂抗蝕劑層R之后，在設(shè)定溫度加熱進行焙燒，使抗蝕劑層R熱固化。此時，不會在V字形槽VG上積存厚的抗蝕劑層R，而是形成均勻厚度，所以不會像現(xiàn)有技術(shù)那樣發(fā)生半導體晶片1a彎曲的問題。
然后，如圖7所示，在抗蝕劑層R中，使用圖中未示出的掩模通過曝光和顯影除去對應(yīng)緩沖部件7的部分。之后，如圖8所示，用除去上述部分的抗蝕劑層R作掩摸，通過刻蝕等除去露出第二配線8的保護膜9的一部分，形成開口部K。之后，如圖9中所示除去所有的抗蝕劑層R。
隨后，如圖10(A)所示，用有開口部K的保護膜9作掩模，進行網(wǎng)目印刷，在該開口部K露出的第二配線8上形成由焊錫等金屬形成的導電端子10。在有緩沖部件7的情況下，導電端子10設(shè)置在對應(yīng)緩沖部件7的位置上。
此時，與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于抑制了半導體晶片1a彎曲，所以可以高精度地進行網(wǎng)目印刷。即，通過網(wǎng)目印刷，可以提高存在半導體晶片平坦性問題的工序的精度，提高了BGA型半導體器件的成品率和可靠性。
然后，進行此后的重復工序。由此，導電端子10成為球狀。
然后，如圖10(B)所示，沿著邊界線S進行切割，分割成多個半導體芯片1。這樣，就完成了BGA型半導體器件。
在上述實施例中，為了形成開口部K，通過噴涂在保護膜9上形成抗蝕劑層R，但本發(fā)明不限于此。即是，在構(gòu)圖時可使用抗蝕劑層作為掩模部件的各個工序中，都可以使用噴涂形成抗蝕劑層。
在上述實施例中，為了保證可靠性，在第一半導體晶片1a上粘接第一玻璃襯底4、第二玻璃襯底6，但是為了使工序簡略，也可以省略第二玻璃襯底6。這種情況下，在圖2的工序中，反向研磨之后，從這個背面?zhèn)妊刂吔缇€S對半導體晶片1a進行刻蝕形成槽，露出第一配線3。這個該刻蝕形成抗蝕劑層，而這個抗蝕劑層是通過噴涂向半導體晶片1a的背面上涂覆抗蝕材料形成的。
然后，在芯片背面上形成緩沖部件7的情況下，通過噴涂在半導體晶片1a的背面上形成緩沖部件7。此外，在半導體晶片1a(半導體芯片1)的背面上形成第二配線8，之后通過噴涂在第二配線8上形成保護膜9。
此外，在上述實施例中，本發(fā)明適用于在半導體芯片的背面上有導電端子的BGA型半導體器件，但是本發(fā)明不限于此，在半導體芯片的背面上沒有導電端子的LGA(Land Grid Array)型半導體器件也適用于本發(fā)明。即是，也可以構(gòu)成在第二配線8的表面上形成保護膜9，在這個保護膜9的開口部K上沒有形成導電端子10形式的半導體器件。
權(quán)利要求
1.一種半導體器件的制造方法，其特征在于，包括以下工序在形成第一配線的半導體晶片表面?zhèn)荣N合支撐襯底的工序；通過進行從所述半導體晶片背面的蝕刻而形成槽，并部分露出所述第一配線的工序；連接所述第一配線的露出部分，在所述半導體晶片的背面?zhèn)刃纬裳由斓牡诙渚€的工序；在所述第二配線上通過噴涂形成保護膜的工序。
2.一種半導體器件的制造方法，其特征在于，包括以下工序在表面?zhèn)葴蕚湫纬傻谝慌渚€的半導體晶片，通過進行從所述半導體的背面的蝕刻而形成槽，并部分露出所述第一配線的工序；連接所述第一配線的露出部分，在所述半導體晶片的背面?zhèn)刃纬裳由斓牡诙渚€的工序；在所述第二配線上通過噴涂形成保護膜的工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的半導體器件的制造方法，其特征在于，具有在所述保護膜的規(guī)定位置形成露出所述第二配線的開口部的工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的半導體器件的制造方法，其特征在于，具有從所述開口部露出的第二配線上形成導電端子的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述保護膜由有機樹脂構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述有機樹脂是抗蝕樹脂或環(huán)氧樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述有機樹脂具有熱固性。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2的半導體器件的制造方法，其特征在于，在使用以抗蝕劑層作為構(gòu)圖時的掩模材料的工序中使用噴涂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的半導體器件的制造方法，其特征在于，在所述半導體晶片的表面?zhèn)荣N合支撐襯底的工序是采用粘接劑進行貼合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2的半導體器件的制造方法，其特征在于，通過沿著切割線切割所述半導體晶片，而分割各個半導體芯片。
全文摘要
本發(fā)明提供提高具有球狀導電端子的BGA型半導體器件成品率和可靠性的制造方法。該方法在形成了第一配線(3)的半導體晶片(1a)表面通過樹脂(5a)粘接第一玻璃襯底(4)。在半導體晶片(1a)的背面通過樹脂(5b)粘接第二玻璃襯底(6)。對第一玻璃襯底(4)的一部分進行刻蝕，形成V字形槽(VG)。之后，形成與第一配線(3)連接并在第二玻璃襯底(6)的表面上延伸的第二配線(8)。再通過噴涂在第二配線8上形成由有機樹脂構(gòu)成的保護膜(9)、以及形成用于在保護膜(9)上設(shè)置開口部(K)的抗蝕劑層(R)。之后使用保護膜(9)作為焊料掩模、通過絲網(wǎng)印刷形成導電端子(10)。此外，也可以在第二玻璃襯底(6)上通過噴涂形成緩沖部件(7)。
文檔編號H01L21/68GK101064270SQ20061016259
公開日2007年10月31日 申請日期2003年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月30日
發(fā)明者野間崇, 筱木裕之, 鈴木彰, 關(guān)嘉則, 久原孝一, 高尾幸弘, 山田纮士 申請人:三洋電機株式會社