專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法，特別是涉及在通過(guò)突點(diǎn)電極把半導(dǎo)體芯片裝配到基板上的芯片尺寸封裝(Chip Size Package；CSP)型的半導(dǎo)體裝置中使用且有效的技術(shù)。
背景技術(shù)：
使用安裝在電極(焊盤(pán))上邊的球狀的突點(diǎn)電極把半導(dǎo)體芯片裝配到基板上的BGA(網(wǎng)格焊球陣列)型的LSI封裝，由于易于多引腳化而且可以減小裝配面積，故不僅僅作為裝配I/O(Input/Output，輸入/輸出)引腳個(gè)數(shù)多的邏輯LSI的封裝，作為裝配存儲(chǔ)器LSI的封裝也廣為人們使用。
例如，在美國(guó)專(zhuān)利第5216278號(hào)公報(bào)中所述的BGA，具備這樣的封裝構(gòu)造用金絲鍵合方式把芯片裝載到在背面上安裝上由Pb-Sn合金的焊料構(gòu)成的突點(diǎn)電極的塑料制成的封裝基板上邊，并用模鑄樹(shù)脂進(jìn)行密封。
這樣一來(lái)，BGA就變成了使由單晶硅構(gòu)成的半導(dǎo)體芯片、由塑料(或陶瓷)構(gòu)成的封裝基板、由Pb-Sn合金焊料構(gòu)成的突點(diǎn)電極等進(jìn)行熱膨脹系數(shù)不同的異種構(gòu)件進(jìn)行接合的構(gòu)造。為此，如果在把BGA裝配到印制布線(xiàn)基板上之后，反復(fù)進(jìn)行使半導(dǎo)體芯片發(fā)熱/冷卻這樣的溫度循環(huán)，則起因于各個(gè)構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)之差而使應(yīng)力集中到突點(diǎn)電極上，或者是因突點(diǎn)電極壽命縮短而使得電連可靠性降低，或者是在有的情況下引起突點(diǎn)電極的破壞。
上邊所說(shuō)的問(wèn)題，在突點(diǎn)電極的直徑比較大的情況下，由于突點(diǎn)電極自身具備某種程度的應(yīng)力吸收能力，故不那么明顯。但是，在象I/O引腳個(gè)數(shù)多的BGA或使封裝縮小到幾乎與芯片同等大小的芯片尺寸封裝(CSP)那樣，突點(diǎn)電極的直徑小的情況下，由于突點(diǎn)電極的應(yīng)力吸收能力降低，故變成了嚴(yán)重的問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)BGA，特別是設(shè)計(jì)CSP的時(shí)候，就必須想點(diǎn)辦法，例如用熱膨脹系數(shù)接近的材料構(gòu)成各個(gè)構(gòu)件，或者使得在芯片和基板之間中間具有緩和、吸收加到突點(diǎn)電極上的應(yīng)力的構(gòu)件。
特開(kāi)平8-102466號(hào)公報(bào)公開(kāi)了先在半導(dǎo)體晶片的各個(gè)芯片區(qū)域上網(wǎng)格狀地形成突點(diǎn)電極，然后，把晶片分割成多個(gè)芯片的分割方法。該方法在首先把已連接到在晶片的各個(gè)芯片區(qū)域的周緣部分上形成的焊盤(pán)上的布線(xiàn)引繞到芯片區(qū)域的內(nèi)側(cè)，接著用由聚酰亞胺等構(gòu)成的涂層覆蓋起來(lái)之后，把該涂層開(kāi)孔為網(wǎng)格狀圖形使上述布線(xiàn)露出來(lái)，再在其上邊形成突點(diǎn)電極。之后，沿著切割線(xiàn)對(duì)晶片進(jìn)行切割，分割成多個(gè)芯片。倘采用這樣的制造方法，由于用晶片工藝進(jìn)行把突點(diǎn)電極配置在芯片內(nèi)側(cè)的作業(yè)，故可以大量生產(chǎn)形成了突點(diǎn)電極的芯片。
特開(kāi)平1-283843號(hào)公報(bào)公開(kāi)了先在晶片的表面(除去已形成了突點(diǎn)電極的區(qū)域)上涂敷緩和加到突點(diǎn)電極上的應(yīng)力的熱可塑性樹(shù)脂(例如異丁烯酸甲酯)，然后切割晶片分割成多芯片的方法。倘采用該方法，與中間具有突點(diǎn)電極地把芯片裝配到基板上之后再向兩者之間填充樹(shù)脂的方法比，還具有下述優(yōu)點(diǎn)裝配后的芯片易于修理，而且在芯片與基板之間的間隙內(nèi)不會(huì)留下氣泡。
特開(kāi)平4-280458號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種采用在表面上設(shè)有突起的橡膠狀彈性體(例如，彈性模數(shù)為100MPa以下的硅橡膠)密封芯片的辦法，用橡膠狀彈性體吸收、緩和起因于芯片和基板之間的熱膨脹系數(shù)之差的應(yīng)力的LSI封裝。在橡膠狀彈性體的表面上形成一端連接到芯片的焊盤(pán)上，另一端在上述突起的表面上延伸的布線(xiàn)。在把該封裝裝配到基板上時(shí)，把上述突起的表面的布線(xiàn)焊接到基板的電極上邊。
特開(kāi)平8-111473號(hào)公報(bào)公開(kāi)了在芯片和突點(diǎn)電極之間，存在著用來(lái)緩和起因于芯片和基板之間的熱膨脹系數(shù)之差的應(yīng)力的低彈性模數(shù)彈性體(例如玻璃的轉(zhuǎn)變溫度低于-50℃的硅氧烷聚合物)的BGA。該彈性體用粘接劑粘接到芯片的表面上，芯片的焊盤(pán)和突點(diǎn)電極通過(guò)埋入到彈性體內(nèi)的導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行電連。
日經(jīng)BP社發(fā)行(1996年10月)的‘日經(jīng)マイクロデバイス(NikkeiMicro Device)’(p92～p98)公開(kāi)了在晶片的表面上疊層彈性樹(shù)脂膜和聚酰亞胺基板層，并把突點(diǎn)電極連接到設(shè)于聚酰亞胺基板層上的Cu布線(xiàn)上邊之后，切割晶片制造多個(gè)芯片尺寸封裝(CSP)的方法(芯片級(jí)封裝)。晶片的焊盤(pán)和聚酰亞胺基板層的布線(xiàn)通過(guò)埋入到芯片表面的彈性樹(shù)脂層中的引線(xiàn)或鍵合金絲進(jìn)行電連。
特開(kāi)平2-77138號(hào)公報(bào)公開(kāi)了這樣的技術(shù)采用對(duì)于水平和垂直的所有的方向，通過(guò)具備無(wú)彈性或自由變形性的薄的螺旋狀的布線(xiàn)(稱(chēng)之為微引線(xiàn))連接芯片的突點(diǎn)電極和基板的電極的辦法，緩和加到突點(diǎn)電極上的應(yīng)力。在用濺射法向基板上邊淀積多層異種金屬膜，并對(duì)這些金屬膜進(jìn)行刻蝕以螺旋狀地形成圖形后，剝離最下層的金屬膜，形成上述微引線(xiàn)。
美國(guó)專(zhuān)利第5476211號(hào)公報(bào)公開(kāi)了這樣的技術(shù)在芯片的同一焊盤(pán)上邊鍵合金絲的兩端形成環(huán)狀的突起，通過(guò)該突起把半導(dǎo)體芯片裝配到基板上。此外，在該公報(bào)的另一方案中，金絲變成為這樣在其一端被鍵合到芯片的焊盤(pán)上邊之后，全體被成型為S狀或直線(xiàn)狀，另一端則連接到基板上。
特開(kāi)昭63-177434號(hào)公報(bào)公開(kāi)了這樣的裝配構(gòu)造在芯片的焊盤(pán)上邊形成的突點(diǎn)電極和基板之間，插入螺旋狀的導(dǎo)電性的彈簧，該彈簧在絕緣薄板上邊一攬子地形成，其高度小于最小橫尺寸。該導(dǎo)電性彈簧用對(duì)粘接到由聚酰亞胺等構(gòu)成的絕緣薄板上的薄板上邊的Cu合金等進(jìn)行刻蝕的辦法形成，其一端固定到絕緣薄板上邊。倘采用該構(gòu)造，由于在把多個(gè)芯片裝配到同一基板上的時(shí)候，即便是在基板存在著撓曲之類(lèi)的情況下，各個(gè)芯片的背面的高度也可以整齊一致，故在把冷卻板配置到芯片的背面上時(shí)，可以使所有的芯片緊貼到冷卻板上。
特開(kāi)平9-129772號(hào)公報(bào)公開(kāi)了這樣的芯片規(guī)模封裝采用把芯片的背面和側(cè)面用做封裝的一部分，而且，把覆蓋芯片的器件形成面的鈍化膜用做封裝的一部分的辦法，在把晶片分割成芯片后，減少組裝封裝的工序。為制造該封裝，要用2層的鈍化膜覆蓋例如晶片的各個(gè)芯片區(qū)域，在其上部網(wǎng)格狀地配置用來(lái)連接突點(diǎn)電極的電極。各個(gè)電極通過(guò)對(duì)上層的鈍化膜進(jìn)行開(kāi)孔形成的貫通孔和在下層的鈍化膜上邊形成的布線(xiàn)與對(duì)應(yīng)的焊盤(pán)電連。在該狀態(tài)下進(jìn)行了功能測(cè)試或老化測(cè)試等的實(shí)驗(yàn)之后，用切片法把晶片分割成多個(gè)芯片。之后，把突點(diǎn)電極連接到各個(gè)芯片的電極上。
特開(kāi)平8-250498號(hào)公報(bào)公開(kāi)了為了形成突點(diǎn)電極，在從焊盤(pán)引出的布線(xiàn)的規(guī)定位置上邊形成突點(diǎn)電極，而不受焊盤(pán)位置或其間隔限制的技術(shù)。從焊盤(pán)引出來(lái)的布線(xiàn)的表面，被感光性聚酰亞胺等的層間絕緣膜覆蓋，在從在該層間絕緣膜上形成的開(kāi)孔部分露出來(lái)的上述布線(xiàn)的上部，通過(guò)導(dǎo)體層形成突點(diǎn)電極。倘采用該構(gòu)造，由于可以把突點(diǎn)電極形成為任意的高度，故可以抑制起因于芯片和基板的熱膨脹系數(shù)之差的突點(diǎn)電極的熱疲勞，從而使突點(diǎn)電極壽命長(zhǎng)期化。
本發(fā)明人對(duì)使用上述那樣的突點(diǎn)電極把半導(dǎo)體芯片倒裝到基板上的現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置及其制造方法進(jìn)行了種種研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了具備可以有效地緩和、吸收起因于芯片-基板間的熱膨脹系數(shù)之差而集中到突點(diǎn)電極上的應(yīng)力的構(gòu)造的新的CSP構(gòu)造和廉價(jià)地制造該構(gòu)造的方法。
本發(fā)明的目的是提供具備可以有效地緩和、吸收起因于芯片-基板間的熱膨脹系數(shù)之差而集中到作為兩者的接合部分的突點(diǎn)電極上的應(yīng)力的構(gòu)造的CSP型的半導(dǎo)體裝置和廉價(jià)地制造該半導(dǎo)體裝置的技術(shù)。
本發(fā)明的上述和其它的目的及新穎的特征，將借助于閱讀本說(shuō)明書(shū)的敘述和所附附圖來(lái)清楚地了解。
發(fā)明的公開(kāi)在本申請(qǐng)中所公開(kāi)的發(fā)明之內(nèi)，簡(jiǎn)單地說(shuō)來(lái)，代表性的發(fā)明的概要如下。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，是這樣的半導(dǎo)體裝置在芯片的主面上邊形成緩和、吸收集中于突點(diǎn)電極上的應(yīng)力的低彈性彈性體，并通過(guò)在該彈性體上形成了開(kāi)孔的貫通孔，把連接到焊盤(pán)上的布線(xiàn)引出到其上表面上，再將電極連接到其一個(gè)端部上。此外，本發(fā)明的另一半導(dǎo)體裝置，是這樣的半導(dǎo)體裝置用彎曲的圖形形成引出到彈性體的上表面上的上述布線(xiàn)，并且還借助于彈性體的彈性變形和布線(xiàn)的伸縮來(lái)吸收、緩和集中于突點(diǎn)電極上的應(yīng)力。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，是這樣的制造方法采用用晶片工藝進(jìn)行一直到把突點(diǎn)電極連接到上述布線(xiàn)上為止的工序，再在該狀態(tài)下進(jìn)行了老化等的測(cè)試之后，對(duì)晶片進(jìn)行切片以分割成芯片的辦法，使得不再需要封裝的組裝工序。
此外，分項(xiàng)說(shuō)來(lái)，在本申請(qǐng)中所述的發(fā)明的概要如下。
1、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，在半導(dǎo)體晶片的主面的多個(gè)芯片區(qū)域上形成的多個(gè)半導(dǎo)體器件和鍵合焊盤(pán)的上部形成彈性體層，把突點(diǎn)電極連接到布線(xiàn)上，該布線(xiàn)的一個(gè)端部通過(guò)在上述彈性體層上形成了開(kāi)孔的貫通孔，與上述鍵合焊盤(pán)電連，另一個(gè)端部則配置到上述彈性體層的上部。
2、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，是由對(duì)半導(dǎo)體晶片的芯片區(qū)域進(jìn)行分割得到的半導(dǎo)體芯片構(gòu)成的芯片尺寸封裝型的半導(dǎo)體裝置。
3、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，在上述半導(dǎo)體芯片的側(cè)面形成保護(hù)層。
4、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述布線(xiàn)在接合到上述彈性體層的上部的絕緣帶的一面上形成，上述布線(xiàn)和上述鍵合焊盤(pán)通過(guò)接合到上述鍵合焊盤(pán)上邊的Au突點(diǎn)電極進(jìn)行電連。
5、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，在上述鍵合焊盤(pán)上邊接合多個(gè)臺(tái)階的Au突點(diǎn)電極。
6、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述Au突點(diǎn)電極用填充到上述彈性體層的貫通孔內(nèi)的樹(shù)脂進(jìn)行密封。
7、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述彈性體層由涂敷到上述半導(dǎo)體晶片的主面上的感光性光刻膠，或者粘接到上述半導(dǎo)體晶片的主面上的感光性薄膜構(gòu)成。
8、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述彈性體層的彈性模數(shù)為1～5000MPa。
9、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述彈性體層的彈性模數(shù)為1～1000MPa。
10、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述彈性體層的彈性模數(shù)為1～500MPa左右。
11、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述彈性體層的厚度為0.005～0.15mm。
12、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述彈性體層的厚度為0.01～0.1mm。
13、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述彈性體層的厚度為0.02～0.1mm。
14、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述突點(diǎn)電極的間隔比上述鍵合焊盤(pán)的間隔寬。
15、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，在上述彈性體層的表面上設(shè)置有凹凸。
16、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，在上述突點(diǎn)電極的附近的上述彈性體層上設(shè)置縫隙。
17、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，配置在上述彈性體層的上部的布線(xiàn)的至少是其一部分用彎曲的圖形構(gòu)成。
18、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，配置在上述彈性體層的上部的布線(xiàn)的至少是其一部分用多條布線(xiàn)構(gòu)成。
19、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，配置在上述彈性體層的上部的布線(xiàn)，被配向?yàn)閷?duì)于連結(jié)連接到上述布線(xiàn)上的突點(diǎn)電極和上述芯片區(qū)域的中心的方向垂直，而且配置到上述芯片區(qū)域的周緣部分上的布線(xiàn)，比配置到上述芯片區(qū)域中央部分上的布線(xiàn)長(zhǎng)。
20、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，具備如下工序。
(a)在半導(dǎo)體晶片的主面的多個(gè)芯片區(qū)域上形成的多個(gè)半導(dǎo)體器件和鍵合焊盤(pán)的上部形成彈性體層的工序；(b)對(duì)上述彈性體層施行開(kāi)孔，在上述鍵合焊盤(pán)或與上述鍵合焊盤(pán)電連的電極布線(xiàn)的上部形成貫通孔的工序；(c)形成一個(gè)端部通過(guò)上述貫通孔與上述鍵合焊盤(pán)電連，另一個(gè)端部配置到上述彈性體層的上部的布線(xiàn)的工序；(d)把突點(diǎn)電極連接到配置在上述彈性體層的上部的布線(xiàn)的另一端部上的工序。
21、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，具備如下工序。
(a)在半導(dǎo)體晶片的主面的多個(gè)芯片區(qū)域上形成的多個(gè)半導(dǎo)體器件和鍵合焊盤(pán)的上部形成彈性體層的工序；(b)對(duì)上述彈性體層施行開(kāi)孔，在上述鍵合焊盤(pán)或與上述鍵合焊盤(pán)電連的電極布線(xiàn)的上部形成貫通孔的工序；(c)把在一面上形成布線(xiàn)的絕緣帶接合到上述彈性體層的上部，通過(guò)上述貫通孔電連上述布線(xiàn)的一個(gè)端部和上述鍵合焊盤(pán)的工序；(d)把突點(diǎn)電極連接到配置在上述彈性體層的上部的上述布線(xiàn)的另一端部上的工序。
22、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，具備對(duì)上述半導(dǎo)體晶片的芯片區(qū)域進(jìn)行切片以分割成半導(dǎo)體芯片的工序。
23、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，具備采用在對(duì)上述芯片區(qū)域進(jìn)行切片以分割成半導(dǎo)體芯片的工序之前進(jìn)行測(cè)試的辦法，把上述多個(gè)芯片區(qū)域分選成合格品和不合格品的工序。
24、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，具備在上述彈性體層的上部配置的布線(xiàn)的至少一部分上形成熔斷絲，并切斷被上述測(cè)試判斷為不合格的芯片區(qū)域的熔斷絲的工序。
25、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，具備在上述芯片區(qū)域的邊界部分的半導(dǎo)體晶片的主面或背面上形成縫隙，并在上述縫隙內(nèi)形成保護(hù)層的工序。
26、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，具備如下工序。
(a)在被切割線(xiàn)劃分開(kāi)來(lái)的多個(gè)芯片區(qū)域的各自的主面上形成多個(gè)半導(dǎo)體器件和多個(gè)鍵合焊盤(pán)的工序；(b)在上述多個(gè)芯片區(qū)域的主面上形成彈性體層的工序；(c)在上述多個(gè)芯片區(qū)域的每一個(gè)中，在與上述多個(gè)鍵合焊盤(pán)對(duì)應(yīng)位置的上述彈性體層上形成貫通孔的工序；(d)在上述多個(gè)芯片區(qū)域的每一個(gè)中，形成其一個(gè)端部在上述彈性體層上邊形成，且其另一個(gè)端部通過(guò)上述貫通孔連接到對(duì)應(yīng)的上述鍵合焊盤(pán)上的導(dǎo)體層的工序；(e)在上述多個(gè)芯片區(qū)域的每一個(gè)中，形成連接到上述導(dǎo)體層的一個(gè)端部上的突點(diǎn)電極的工序；(f)采用沿著上述切片線(xiàn)切斷上述半導(dǎo)體晶片的辦法，在其主面上形成具有上述彈性體層、上述導(dǎo)體層和上述突點(diǎn)電極的多個(gè)半導(dǎo)體芯片的工序。
27、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，用上述感光性薄膜構(gòu)成上述彈性體層，上述貫通孔用光刻技術(shù)和刻蝕技術(shù)形成。
28、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，形成上述導(dǎo)體層的工序(d)具備在上述鍵合焊盤(pán)上邊形成Au突點(diǎn)電極的工序；在上述Au突點(diǎn)電極上邊形成布線(xiàn)層的工序。
29、本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，形成上述導(dǎo)體層的工序(d)具備在包括上述貫通孔內(nèi)在內(nèi)的上述彈性體層上邊的整個(gè)面上形成金屬層的工序；使上述金屬層圖形化形成布線(xiàn)層的工序。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的斜視圖，圖2是該半導(dǎo)體裝置的剖面圖，圖3是裝配到基板上后的半導(dǎo)體裝置的剖面圖，圖4的斜視圖示出了作為該半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成構(gòu)件的絕緣帶的上表面，圖5的斜視圖示出了同一絕緣帶的下表面，圖6的平面圖示出了作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法，圖7～圖18的剖面圖示出了作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法，圖19是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造工序的全體流程圖，圖20～圖23是作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖面圖，圖24是作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的斜視圖，圖25是作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖面圖，圖26是作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的斜視圖，圖27是作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖面圖，圖28的平面圖示出了作為該半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成構(gòu)件的布線(xiàn)的圖形，圖29的平面圖示出了作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法，圖30～圖38的剖面圖示出了作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法，圖39和圖40的剖面圖示出了作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置，圖41的平面圖示出了作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置，圖42和圖43的剖面圖示出了作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置，圖44～圖48的剖面圖示出了作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法，圖49～圖51的剖面圖示出了作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置，圖52的擴(kuò)大平面圖示出了作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的布線(xiàn)，圖53、圖54的剖面圖示出了作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的測(cè)試方法，圖55的平面圖示出了作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置，圖56的擴(kuò)大平面圖示出了作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的布線(xiàn)，圖57、圖58的剖面圖示出了作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的布線(xiàn)。
優(yōu)選實(shí)施例以下，根據(jù)附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。另外，在用來(lái)說(shuō)明實(shí)施例的全部圖中，對(duì)于具有同一功能的構(gòu)件賦予同一標(biāo)號(hào)，而省略對(duì)其反復(fù)說(shuō)明。
實(shí)施例1圖1的斜視圖示出了本實(shí)施例的CSP(芯片尺寸封裝)，圖2是該CSP的剖面圖，圖3是裝配到印制布線(xiàn)基板上后的該CSP的剖面圖。
本實(shí)施例的CSP，主要由半導(dǎo)體芯片1、覆蓋半導(dǎo)體芯片1的主面(器件形成面)的彈性體2、在彈性體2的上部設(shè)置的絕緣帶3、在絕緣帶3的一面(下表面)上形成的多條布線(xiàn)4和連接到這些布線(xiàn)4的一個(gè)端部上的焊料突點(diǎn)電極5構(gòu)成。
半導(dǎo)體芯片1，由例如厚度為0.28～0.55mm左右的單晶硅構(gòu)成，在其主面上形成了用氧化硅膜或氮化硅膜等的絕緣膜構(gòu)成的表面保護(hù)膜(鈍化膜)6。在半導(dǎo)體芯片1的周緣部分上形成有多個(gè)鍵合焊盤(pán)7。這些鍵合焊盤(pán)7沿著半導(dǎo)體芯片1的四邊被配置成一列，在各個(gè)鍵合焊盤(pán)7的表面上，接合有電連鍵合焊盤(pán)7和布線(xiàn)4的Au突點(diǎn)電極8。
覆蓋半導(dǎo)體芯片1的主面的彈性體2，例如由在半導(dǎo)體芯片1的主面上邊涂敷的低彈性的感光性光刻膠或疊層到半導(dǎo)體芯片1的主面上邊的低彈性的感光性薄膜構(gòu)成，其膜厚約為0.005～0.15mm左右，理想的是在0.01～0.1mm左右，更為理想的是在0.02～0.1mm左右。此外，該彈性體2的長(zhǎng)寬尺寸與半導(dǎo)體芯片1是相同的。
彈性體2例如由硅橡膠系、環(huán)氧樹(shù)脂系、聚酰亞胺系、尿烷系、氟系等構(gòu)成的高分子彈性體的單層構(gòu)造，或使它們疊層為2～3層左右的疊層構(gòu)造構(gòu)成。彈性體2是出于緩和起因于半導(dǎo)體芯片1和裝配它的基板之間的熱膨脹系數(shù)之差的應(yīng)力和保護(hù)芯片表面的目的而形成的，其彈性模數(shù)為1～5000MPa左右，理想的是1～1000MPa左右，更為理想的是約為1～500MPa左右。
在彈性體2的周緣部分上形成多個(gè)貫通孔10。這些貫通孔10的位置，與在半導(dǎo)體芯片1的主面上形成的鍵合焊盤(pán)7的位置對(duì)應(yīng)。就是說(shuō)，貫通孔10在對(duì)應(yīng)的鍵合焊盤(pán)7的正上邊形成，在該貫通孔10的內(nèi)部配置Au突點(diǎn)電極8。
配置在彈性體2的上部的絕緣帶3，例如由聚酰亞胺、玻璃環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯等的樹(shù)脂構(gòu)成，其厚度為0.05～0.125mm左右，長(zhǎng)寬尺寸與半導(dǎo)體芯片1是一樣的。該絕緣帶3用粘接劑等接合到彈性體2的上表面上。在絕緣帶3的一面上形成的多條布線(xiàn)4，是對(duì)粘貼到絕緣帶3上的電解銅箔(或壓延銅箔)等進(jìn)行刻蝕形成的布線(xiàn)。對(duì)其兩個(gè)端部的表面，施行例如Au/Ni的電鍍。
圖4的斜視圖示出了絕緣帶的上表面，圖5的斜視圖示出了下表面。如圖4所示，在絕緣帶3的周緣部分上形成了多個(gè)開(kāi)孔9a。這些開(kāi)孔9a的位置，與半導(dǎo)體芯片1的鍵合焊盤(pán)7和彈性體2的貫通孔10的位置對(duì)應(yīng)。此外，在絕緣帶3的中央部分上形成了與上述開(kāi)孔9a數(shù)量相同的開(kāi)孔9b。這些開(kāi)孔9b沿著絕緣帶3的縱方向和橫方向網(wǎng)格狀地配置。如圖5所示，在絕緣帶3的下表面上形成了與開(kāi)孔9a、9b數(shù)量相同的布線(xiàn)4。各條布線(xiàn)4的一個(gè)端部在對(duì)應(yīng)的開(kāi)孔9a的內(nèi)側(cè)延伸，另一個(gè)端部在對(duì)應(yīng)的開(kāi)孔9b的內(nèi)側(cè)延伸。
如圖1、圖2所示，布線(xiàn)4的一個(gè)端部通過(guò)在彈性體2上形成了開(kāi)孔的貫通孔10與Au突點(diǎn)電極8電連。在貫通孔10的內(nèi)部，填充上用來(lái)保護(hù)布線(xiàn)4和Au突點(diǎn)電極8之間的連接部分的密封劑11。該密封劑11例如由環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成。此外，球狀的焊料突點(diǎn)電極5電連到各條布線(xiàn)的另一個(gè)端部上。焊料突點(diǎn)電極5例如由Pb-Sn共晶合金、高熔點(diǎn)焊錫、帶鍍Au的Ni合金等構(gòu)成，其直徑約為0.25～0.7mm左右。
要想把上述CSP裝配到印制布線(xiàn)基板上，如圖3所示，在使用焊膏或助焊劑把焊料突點(diǎn)電極臨時(shí)安放到印制布線(xiàn)基板40的印痕(電極)41上邊之后，用加熱爐使焊料突點(diǎn)電極5軟化即可。
上邊所說(shuō)的本實(shí)施例的CSP，由于在半導(dǎo)體芯片1和焊料突點(diǎn)電極5之間中間存在有彈性體2，故可以借助于該彈性體2的彈性變形來(lái)緩和、吸收起因于半導(dǎo)體芯片1和印制布線(xiàn)基板40之間的熱膨脹系數(shù)之差的應(yīng)力。借助于此，由于焊料突點(diǎn)電極5的溫度循環(huán)壽命增長(zhǎng)，故可以在長(zhǎng)期間內(nèi)確保CSP和印制布線(xiàn)基板40之間的連接可靠性。其結(jié)果是，也可以不用設(shè)計(jì)為使得熱膨脹系數(shù)變成為與半導(dǎo)體芯片1的熱膨脹系數(shù)接近的昂貴的材料，用具有比半導(dǎo)體芯片1的熱膨脹系數(shù)大的便宜的材料(例如玻璃環(huán)氧樹(shù)脂等)構(gòu)成裝配本實(shí)施例的CSP的印制布線(xiàn)基板40。
此外，本實(shí)施例的CSP，由于先在半導(dǎo)體芯片1的主面上邊形成彈性體2，然后再把絕緣帶3接合到該彈性體2的上部，故彈性體2和絕緣帶3起著保護(hù)半導(dǎo)體芯片1的主面的保護(hù)層的作用。因此，即便是在半導(dǎo)體芯片1的主面上不用別的辦法形成聚酰亞胺樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂等的保護(hù)層也沒(méi)問(wèn)題，可以在維持原狀不變的狀態(tài)下裝配到印制布線(xiàn)基板40上。
其次，用圖6～圖18依次說(shuō)上述那樣構(gòu)成的CSP的制造方法。圖6是半導(dǎo)體晶片的整體平面圖，圖7～圖18是沿圖6的A-A’線(xiàn)的剖面圖。
首先，準(zhǔn)備由圖6和圖7所示的那樣的單晶硅構(gòu)成的半導(dǎo)體晶片50A。在該半導(dǎo)體晶片50A的主面的各個(gè)芯片區(qū)域1A上，借助于把氧化、離子注入、擴(kuò)散、淀積絕緣膜、淀積導(dǎo)電膜光刻加工等組合起來(lái)的眾所周知的晶片工藝預(yù)先形成好未畫(huà)出來(lái)的LSI。此外，采用對(duì)各個(gè)芯片區(qū)域1A的周緣部分的鈍化膜6施行開(kāi)孔，使最上層的布線(xiàn)的一部分露出來(lái)的辦法，形成鍵合焊盤(pán)7。最上層布線(xiàn)例如由Al合金構(gòu)成。
其次，如圖8所示，把Au突點(diǎn)電極8連接到各個(gè)芯片區(qū)域1A的鍵合焊盤(pán)7上邊。Au突點(diǎn)電極8的連接，用例如把金絲的頂端加工成球狀的球鍵合法進(jìn)行。
其次，如圖9所示，向半導(dǎo)體晶片50A的主面上邊旋轉(zhuǎn)涂敷低彈性的感光性光刻膠(或薄膜)(或者用粘接劑進(jìn)行疊層)以形成彈性體2。其次，如圖10所示，采用用光刻掩模20使彈性體2的規(guī)定區(qū)域選擇性地暴光，接著進(jìn)行顯影的辦法，如圖11所示，在鍵合焊盤(pán)7的正上邊的彈性體2上形成貫通孔10，使Au突點(diǎn)電極8露出來(lái)。另外，該貫通孔10也可以用向彈性體上照射微細(xì)的光斑直徑的激光光束的方法形成。
其次，如圖12所示，使用粘接劑等把絕緣帶3粘貼到彈性體2的上表面上。這時(shí)，要進(jìn)行定位使得把絕緣帶3的開(kāi)孔9a和布線(xiàn)4的一個(gè)端部正確地配置到彈性體的貫通孔10的上部。此外為了確實(shí)地進(jìn)行彈性體和絕緣帶3之間的緊密粘貼，先把絕緣帶3推壓到彈性體的上表面上后，把布線(xiàn)4埋入到彈性體2中，使布線(xiàn)4的上表面和彈性體2的上表面變成為大體上同一高度。
其次，如圖13所示，采用通過(guò)絕緣帶3的開(kāi)孔9a把加熱到500℃左右的鍵合工具21壓到布線(xiàn)4的一個(gè)端部上的辦法，把布線(xiàn)4和Au突點(diǎn)電極8電連起來(lái)之后，如圖14所示，通過(guò)絕緣帶3的開(kāi)孔9a向彈性體的貫通孔10的內(nèi)部注入密封劑11，然后使該密封劑11硬化。
其次，如圖15所示，把焊料突點(diǎn)電極5連接到在絕緣帶3的開(kāi)孔9b的內(nèi)部露出來(lái)的布線(xiàn)4的另一個(gè)端部上。為要進(jìn)行焊料突點(diǎn)電極6和布線(xiàn)的連接，在把預(yù)先形成為球狀的焊料突點(diǎn)電極5用焊膏或助焊劑等臨時(shí)安放到布線(xiàn)4的表面上之后，用加熱爐使焊料突點(diǎn)電極5軟化。
其次，在該狀態(tài)下，進(jìn)行芯片區(qū)域1A的測(cè)試(電氣特性檢查和老化)。為進(jìn)行該測(cè)試，要準(zhǔn)備好例如圖16所示的那樣的薄的薄膜狀的檢查夾具(jig)17。該夾具17用與半導(dǎo)體晶片50A大體上同一尺寸構(gòu)成，在其一面上形成多個(gè)探針18。然后，如圖17所示，采用使該檢查夾具17的探針18接觸到各個(gè)芯片區(qū)域1A的焊料突點(diǎn)電極5上進(jìn)行測(cè)試的辦法，分選合格品的芯片區(qū)域1A和不合格的芯片區(qū)域1A。
其次，如圖18所示，在把切片帶22粘接到半導(dǎo)體晶片50A的背面上之后，采用在各個(gè)芯片區(qū)域1A的邊界部分(切片線(xiàn))上進(jìn)行切片以分割成半導(dǎo)體芯片1的辦法，完成上述圖1和圖2所示的CSP。圖19是上邊所說(shuō)的CSP的制造工序的全流程圖。
如上所述，本發(fā)明的CSP的制造方法，在把Au突點(diǎn)電極8連接到芯片區(qū)域1A的鍵合焊盤(pán)7上邊之后，用晶片工藝(所謂前工序)，一直到使探針18接觸到已連接到絕緣帶3的布線(xiàn)4上的焊料突點(diǎn)電極5上進(jìn)行測(cè)試為止的全部工序，然后，對(duì)半導(dǎo)體晶片50A進(jìn)行切片，從芯片區(qū)域1A得到CSP構(gòu)造的半導(dǎo)體芯片1。就是說(shuō)，這些半導(dǎo)體芯片1，由于在切割半導(dǎo)體晶片50A的時(shí)刻，其主面已被彈性體2和絕緣帶3覆蓋起來(lái)，而且已經(jīng)分選為合格品和不合格品，故可以保持原樣不變地作為CSP裝配到印制布線(xiàn)基板40上，現(xiàn)有的那種在半導(dǎo)體晶片50A切片后進(jìn)行的半導(dǎo)體芯片1的封裝工序(所謂后工序)幾乎不再需要。
另外，上述圖1、圖2所示的CSP，雖然把布線(xiàn)4配置到已粘接到彈性體2的上表面上的絕緣帶3的下表面一側(cè)，但是也可以象例如圖20那樣把布線(xiàn)4配置到絕緣帶3的上表面一側(cè)。如果這樣配置，由于彈性體2和絕緣帶3的接觸面積變大，提高兩者的貼緊性，故不再需要把布線(xiàn)4埋入到彈性體內(nèi)的作業(yè)。在這種情況下，用阻焊劑16把除去連接焊料突點(diǎn)電極5的區(qū)域(端子部分)之外的布線(xiàn)4的表面覆蓋起來(lái)。
此外，作為CSP的另外的方案，如圖21所示，也可以把具備可以緩和在芯片-基板間產(chǎn)生的應(yīng)力的那種程度的彈性模數(shù)的絕緣帶3直接粘接到半導(dǎo)體芯片1的主面上。在這種情況下，由于不再需要彈性體2，故可以減少CSP的零部件個(gè)數(shù)和制造工序。此外，由于半導(dǎo)體芯片1的主面的平坦度將提高一個(gè)不使用彈性體2的量那么大的量，故可以降低連接到布線(xiàn)上的焊料突點(diǎn)電極5的高度的波動(dòng)，進(jìn)而將提高CSP和印制布線(xiàn)基板40之間的連接可靠性。
此外，如圖22所示，也可以取代使用形成了布線(xiàn)4的絕緣帶3的方法在彈性體2的表面上直接形成布線(xiàn)4。為形成該布線(xiàn)4，在用例如上述的方法在半導(dǎo)體芯片的主面上邊形成了彈性體2之后，用無(wú)電解蒸鍍等的方法向其表面上淀積金屬膜，然后使用光刻技術(shù)使該金屬膜圖形化。在這種情況下，也和上述方案一樣，可以減少CSP的零部件個(gè)數(shù)和制造工序，且還將提高芯片表面的平坦度。
作為CSP的再一個(gè)方案，例如如圖23所示，也可以使連接到鍵合焊盤(pán)7上邊的Au突點(diǎn)電極8變成為多臺(tái)階構(gòu)造。倘變成為這樣的構(gòu)造，由于Au突點(diǎn)電極8的高度方向的直徑從實(shí)效上看是變大了，故也可以使Au突點(diǎn)電極8自身具有某種程度的應(yīng)力吸收能力。
作為CSP的再一個(gè)方案，例如如圖24(斜視圖)和圖25(剖面圖)所示，也可以在彈性體(或絕緣帶3或者它們兩方)的表面上設(shè)置凹凸以使得布線(xiàn)4具有伸縮性。這樣一來(lái)，由于加到焊料突點(diǎn)電極5上的應(yīng)力的一部分借助于布線(xiàn)4的伸縮而被緩和、吸收，故將進(jìn)一步提高CSP和印制布線(xiàn)基板之間的連接可靠性。
實(shí)施例2圖26是本實(shí)施例的CSP的斜視圖，圖27是該CSP的剖面圖。
本實(shí)施例的CSP，用彈性體2覆蓋半導(dǎo)體芯片1的主面，在該彈性體2的上表面上形成布線(xiàn)12。彈性體2用與上述實(shí)施例中使用的彈性體一樣的低彈性感光性光刻膠(或薄膜)構(gòu)成，在其上表面上形成的布線(xiàn)12的一個(gè)端部，通過(guò)在彈性體2上形成的貫通孔13與半導(dǎo)體芯片1的鍵合焊盤(pán)7電連，此外，在布線(xiàn)12的另一個(gè)端部上連接有與上述實(shí)施例1一樣的焊料突點(diǎn)電極5。另外，鍵合焊盤(pán)7，與焊料突點(diǎn)電極5一樣，網(wǎng)格狀地配置到半導(dǎo)體芯片1的主面的中央部分上，而不是配置到半導(dǎo)體芯片1的周緣部分上。
如圖26所示，彈性體2的上表面上的布線(xiàn)12，從貫通孔13到端子部分(連接焊料突點(diǎn)電極5的區(qū)域)為止，是路徑變成為圓弧狀的圖形，而不是直線(xiàn)。此外，如圖27所示，布線(xiàn)12的表面，除去端子部分之外用阻焊劑16覆蓋起來(lái)。此外，半導(dǎo)體芯片1的側(cè)面被覆上由環(huán)氧樹(shù)脂等構(gòu)成的密封劑，變成為水分等的異物難于從外部通過(guò)該側(cè)面浸入芯片內(nèi)部的構(gòu)造。
倘采用把彈性體2的上表面上的布線(xiàn)12作成為圓弧狀的圖形的本實(shí)施例的CSP，由于在芯片-基板間產(chǎn)生的應(yīng)力不僅可以被彈性體2的彈性變形而且還可以被布線(xiàn)12的伸縮吸收、緩和，故將進(jìn)一步提高CSP-基板間的連接可靠性。此外，采用使布線(xiàn)12具有應(yīng)力吸收能力的辦法，由于即便是彈性體2形成得薄(就是說(shuō)，彈性體2的應(yīng)力吸收能力小)也可以確保CSP-基板間的連接可靠性，故可以實(shí)現(xiàn)薄型的CSP。
上邊所說(shuō)的本實(shí)施例的CSP，由于不把Au突點(diǎn)電極8鍵合到半導(dǎo)體芯片1的鍵合焊盤(pán)7上，故在制造工序的途中不會(huì)給鍵合焊盤(pán)7加上強(qiáng)的沖擊。因此，可以把鍵合焊盤(pán)7配置到含有器件形成區(qū)域的半導(dǎo)體芯片1的主面的任意的區(qū)域上。此外，在在半導(dǎo)體芯片1的主面上邊形成彈性體時(shí)，由于可以不考慮Au突點(diǎn)電極8的高度，故易于把彈性體2形成得薄。
另外，布線(xiàn)12的圖形，除了圖28(a)所示的那種圓弧狀圖形之外，也可以作成為任意的彎曲的圖形，例如在同圖(b)中所示的S狀那樣的圖形、在同圖(c)中所示的那種L狀的圖形等。此外，如同圖(d)所示，采用用多條微細(xì)的布線(xiàn)圖形構(gòu)成布線(xiàn)12的彎曲部分的辦法，彎曲部分的伸縮性將進(jìn)一步提高的同時(shí)布線(xiàn)電阻將減小，即便是在1條布線(xiàn)斷線(xiàn)的情況下，也可以用別的布線(xiàn)確保導(dǎo)通。此外，這時(shí)，在把相鄰的微細(xì)布線(xiàn)彼此間處處進(jìn)行結(jié)線(xiàn)變成為網(wǎng)格狀的圖形的情況下即便是在一個(gè)地方微細(xì)布線(xiàn)斷線(xiàn)的情況下，也可以把布線(xiàn)電阻的增大抑制為最小限度。
其次，用圖29～圖38按照工序順序說(shuō)明本實(shí)施例的CSP的制造方法。圖29是半導(dǎo)體晶片的全體平面圖，圖30和圖31的剖面圖示出了該半導(dǎo)體晶片的芯片區(qū)域的約一個(gè)區(qū)域。
首先，準(zhǔn)備圖29所示的那樣的由單晶硅構(gòu)成的半導(dǎo)體晶片50B。在該半導(dǎo)體晶片50B的主面的各個(gè)芯片區(qū)域1B上，形成未畫(huà)出來(lái)的LSI。此外，在各個(gè)芯片區(qū)域1B的中央部分上網(wǎng)格狀地形成例如由Al合金構(gòu)成的多個(gè)鍵合焊盤(pán)7。
其次，如圖30所示，在向半導(dǎo)體晶片50A的主面上邊旋轉(zhuǎn)涂敷低彈性的感光性光刻膠(或薄膜)(或者用粘接劑進(jìn)行疊層)以形成彈性體2之后，如圖31所示，從半導(dǎo)體晶片50B的背面對(duì)芯片區(qū)域1B的邊界部分(切片線(xiàn))進(jìn)行刻蝕形成達(dá)到彈性體2的縫隙15，接著，采用從背面一側(cè)向該縫隙15的內(nèi)部填充密封劑14的辦法，使相互鄰近的芯片區(qū)域1B彼此間電絕緣。該密封劑14，在后邊的工序中對(duì)芯片區(qū)域1B進(jìn)行切片分割成半導(dǎo)體芯片之后，將變成為半導(dǎo)體芯片1的側(cè)面的保護(hù)層。
其次，如圖32所示，采用用光刻膠掩模25使彈性體的規(guī)定區(qū)域選擇性地暴光，接著進(jìn)行顯影的辦法，如圖33所示，在彈性體上形成貫通孔13，使鍵合焊盤(pán)7露出來(lái)。這時(shí)，采用同時(shí)也除去彈性體2的辦法，使在最后工序中進(jìn)行的切片變得容易起來(lái)。
其次，如圖34所示，在向包括貫通孔13的內(nèi)部在內(nèi)的彈性體2的表面上蒸鍍Au或Cu等的電鍍層12A之后，采用用以光刻膠膜為掩模的刻蝕技術(shù)使該電鍍層12A圖形化的辦法，如圖35所示，形成布線(xiàn)12，該布線(xiàn)12的一個(gè)端部連接到鍵合焊盤(pán)7上，另一個(gè)端部通過(guò)貫通孔13在彈性體2的上表面上延伸。這時(shí)，用上述圖26或圖28所示的那種彎曲的圖形形成彈性體2的上表面上的布線(xiàn)12。
其次，如圖36所示，向包括貫通孔13的內(nèi)部在內(nèi)的彈性體2的表面上涂敷阻焊劑16，用阻焊劑16被覆除去焊料突點(diǎn)電極5所連接的端子部分以外的布線(xiàn)12的表面。此外，埋入到貫通孔13的內(nèi)部的阻焊劑16起著保護(hù)鍵合焊盤(pán)7和布線(xiàn)12的連接部分的密封劑的作用。
其次，如圖37所示，把焊料突點(diǎn)電極5連接到布線(xiàn)12的端子部分上。焊料突點(diǎn)電極5的連接，與上述實(shí)施例1一樣，用焊膏或助焊劑等把預(yù)先形成為球狀的焊料突點(diǎn)電極5先臨時(shí)安放到布線(xiàn)12的上邊之后，在加熱爐內(nèi)使之軟化即可。
其次，在該狀態(tài)下，進(jìn)行測(cè)試(電氣特性檢查和老化)分選合格品芯片區(qū)域1B和不合格芯片區(qū)域1B之后，如圖38所示，采用把切片帶22粘接到半導(dǎo)體晶片50B的背面上，切割各個(gè)芯片區(qū)域1B的邊界部分，分割成多個(gè)半導(dǎo)體芯片1的辦法，完成本實(shí)施例的CSP。
另外，上述圖26和圖27所示的CSP，雖然把貫通孔13配置在鍵合焊盤(pán)7的正上邊，但是也可以例如象圖39那樣把貫通孔13配置在與鍵合焊盤(pán)7分隔開(kāi)來(lái)的區(qū)域上，把在表面保護(hù)膜(鈍化膜)6上邊形成的布線(xiàn)19從鍵合焊盤(pán)7引繞到貫通孔13為止。此外，也可以取代在表面保護(hù)膜6上邊形成布線(xiàn)19的方法，例如象圖40那樣，在與鍵合焊盤(pán)7分隔開(kāi)來(lái)的區(qū)域的彈性體2和表面保護(hù)膜6上形成貫通孔13，把用與鍵合焊盤(pán)7同層的導(dǎo)電膜(例如Al合金膜)形成的布線(xiàn)23引繞到該貫通孔為止。另外，在這些狀態(tài)下，也可以使用在上述實(shí)施例1中使用的那樣把鍵合焊盤(pán)7配置在周緣部分上的半導(dǎo)體芯片1。
此外，作為CSP的另一個(gè)方案，例如象圖41(平面圖)和圖42(剖面圖)所示的那樣，也可以把縫隙27設(shè)置在連接焊料突點(diǎn)電極5的端子部分附近的彈性體2上。如果這樣地設(shè)置，則由于借助于縫隙27進(jìn)行伸縮，端子部分附近的彈性體2變得易于進(jìn)行彈性變形，故可以進(jìn)一步降低加到焊料突點(diǎn)電極5上的應(yīng)力。這時(shí)，如圖所示，把各個(gè)端子部分夾在中間那樣地形成一對(duì)縫隙27，將其一方配置在芯片中心一側(cè)，把另一方配置在其相反的一側(cè)。此外，把各個(gè)縫隙27的長(zhǎng)邊方向配向?yàn)榕c連結(jié)端子部分和半導(dǎo)體芯片1的中心部分的方向垂直的方向。這樣一來(lái)，就可以有效地緩和起因于沿著把端子部分和芯片中心部分連結(jié)起來(lái)的方向的半導(dǎo)體芯片1的膨脹、收縮的應(yīng)力成分。
此外，在例如圖43所示的那樣把絕緣帶30疊層到彈性體2的上表面上的CSP的情況下，也可以用上述圖28所示的那樣的彎曲的圖形構(gòu)成在絕緣帶30上形成的布線(xiàn)33。
圖43所示的CSP用例如下述的方法制造。首先，如圖44所示，在把Au突點(diǎn)電極8連接到半導(dǎo)體晶片50B的鍵合焊盤(pán)7上邊之后，向半導(dǎo)體晶片50B的主面上邊旋轉(zhuǎn)涂敷(或用粘接劑進(jìn)行疊層)彈性體2。此外，與此分開(kāi)來(lái)，另外準(zhǔn)備圖45所示那樣的絕緣帶30。在該絕緣帶30的一面(上表面)上形成的布線(xiàn)33的一個(gè)端部被連接到在絕緣帶30上形成了開(kāi)孔的貫通孔31上。此外，在該貫通孔31的內(nèi)部，形成了其一部分突出到絕緣帶30的下表面一側(cè)的電鍍層32。布線(xiàn)33的表面，除了要在后邊的工序中連接焊料突點(diǎn)電極5的區(qū)域(端子部分)之外，都用阻焊劑16被覆起來(lái)。
其次，如圖46所示，使用粘接劑等把絕緣帶30疊層到彈性體2的上表面上，并在使鍵合焊盤(pán)7上邊的Au突點(diǎn)電極8和貫通孔31內(nèi)的電鍍層32電連起來(lái)之后，如圖47所示，把焊料突點(diǎn)電極5連接到在絕緣帶30的上表面上形成的布線(xiàn)33的一個(gè)端部(端子部分)上。
其次，在該狀態(tài)下進(jìn)行了測(cè)試(電氣特性檢查和老化)后，如圖48所示，把切片帶22粘接到半導(dǎo)體晶片50B的背面上，接著，采用切割各個(gè)芯片區(qū)域1B的邊界部分(切割線(xiàn))以分割成多個(gè)半導(dǎo)體芯片1的辦法，就可以得到圖43所示的CSP。
此外，作為CSP的另一個(gè)方案，例如如圖49(a)所示，也可以在芯片區(qū)域1B的邊界部分的彈性體2上形成縫隙34，向其內(nèi)部填充由比彈性體2還硬的樹(shù)脂等構(gòu)成的密封劑35。如同圖(b)所示，該密封劑35雖然在對(duì)芯片區(qū)域1B的邊界部分進(jìn)行了切割后起著半導(dǎo)體芯片1側(cè)面的保護(hù)層的作用，但是，由于比彈性體2還硬，故還具有防止切片時(shí)彈性體過(guò)度變形的作用。
作為CSP的再一個(gè)方案，例如如圖50(a)所示，也可以把上述縫隙34形成得這么深使得其底部到達(dá)半導(dǎo)體晶片50B的內(nèi)部。這樣的話(huà)，可以進(jìn)一步強(qiáng)化半導(dǎo)體芯片的側(cè)面保護(hù)功能。這時(shí)，采用例如對(duì)半導(dǎo)體晶片50B進(jìn)行各向異性刻蝕，把縫隙34的底部的直徑形成得比晶片表面附近還大的辦法使得密封劑35變得難于從半導(dǎo)體芯片1的側(cè)面剝離下來(lái)(同圖(b))。
作為CSP的再一個(gè)方案，例如如圖51(a)所示，也可以在芯片區(qū)域1B的邊界部分的半導(dǎo)體晶片50B上形成縫隙34，然后，如同圖(b)所示，向包括該縫隙34的內(nèi)部在內(nèi)的半導(dǎo)體晶片50B的主面上邊涂敷彈性體2。這樣的話(huà)，如同圖(c)所示，由于可以把彈性體2作為半導(dǎo)體芯片的側(cè)面的保護(hù)層利用，故不再需要向縫隙34的內(nèi)部填充樹(shù)脂等的密封劑的工序。
作為CSP的再一個(gè)方案，例如如圖52所示，也可以把在彈性體的上表面上或絕緣帶的一面上形成的布線(xiàn)12的至少一部分作為熔斷絲36利用。這樣的話(huà)，就可以采用在進(jìn)行老化之前，或在老化中間，切斷在電氣特性檢查中發(fā)現(xiàn)了短路不合格等的芯片區(qū)域上形成的熔斷絲的辦法，排除不合格的芯片區(qū)域。
此外，也可以取代把布線(xiàn)12作為熔斷絲利用的上述方法，例如如圖54所示，可以采用削掉在電氣特性檢查中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了短路不合格的芯片區(qū)域1B的焊料突點(diǎn)電極5，或者如圖54所示，用樹(shù)脂等的絕緣層37被覆已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了不合格的芯片區(qū)域1B的焊料突點(diǎn)電極5的表面，使得測(cè)試儀或老化裝置的導(dǎo)通引腳不與焊料突點(diǎn)電極5接觸的辦法，排除不合格的芯片區(qū)域1B。
圖55是這樣的方案把在彈性體2的上部形成的布線(xiàn)12配置為使得對(duì)于把連接到該布線(xiàn)12上的焊料突點(diǎn)電極5和半導(dǎo)體芯片1的中心連結(jié)起來(lái)的方向垂直，而且，把配置在半導(dǎo)體芯片1的周緣部分上的布線(xiàn)12形成得比配置在半導(dǎo)體芯片1的在中心部分上的布線(xiàn)12還長(zhǎng)。這樣的話(huà)，由于起因于焊料突點(diǎn)電極5與布線(xiàn)12之間的相對(duì)性的位置偏離而加到焊料突點(diǎn)電極5上的應(yīng)力將變得均一，焊料突點(diǎn)電極5的連接壽命在整個(gè)芯片內(nèi)可以均質(zhì)化，故將提高焊料突點(diǎn)電極5的連接可靠性。
在這種情況下，布線(xiàn)12不一定非是直線(xiàn)狀的圖形不可，例如如圖56所示，只要對(duì)于芯片中心方向垂直的方向的布線(xiàn)成分的累積長(zhǎng)度比例于偏離芯片中心的距離而變長(zhǎng)就行。
以上，雖然根據(jù)發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明人所首創(chuàng)的發(fā)明具體地進(jìn)行了說(shuō)明，但是，本發(fā)明并不受限于上述實(shí)施例，不言而喻，在不脫離其要旨的范圍內(nèi)種種的變更是可能的。
例如，如圖57所示，也可以使在已經(jīng)接合到半導(dǎo)體芯片1的主面上的彈性體2上形成的布線(xiàn)12變成為多層構(gòu)造。此外這時(shí)，也可以電源用的布線(xiàn)12和信號(hào)用的布線(xiàn)12配置到與彈性體2不同的層上的辦法來(lái)降低噪聲。還有，在把絕緣帶3接合到彈性體2的上表面上的情況下，如圖58所示，也可以使用在兩面上形成了布線(xiàn)33的絕緣帶3。
工業(yè)上利用的可能性倘采用本發(fā)明，由于可以廉價(jià)地制造使得借助于彈性體的彈性變形或布線(xiàn)的伸縮來(lái)緩和、吸收起因于半導(dǎo)體芯片和基板之間的熱膨脹系數(shù)之差而加到焊料突點(diǎn)電極上的應(yīng)力的CSP，故可以提供適合于在體積小重量輕的電子裝置，例如手機(jī)、PDA、HPC等的便攜信息終端機(jī)中使用的CSP。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征是在半導(dǎo)體晶片的主面的多個(gè)芯片區(qū)域上形成的多個(gè)半導(dǎo)體器件和鍵合焊盤(pán)的上部形成彈性體層，把突點(diǎn)電極連接到布線(xiàn)上，該布線(xiàn)的一個(gè)端部通過(guò)在上述彈性體層上形成了開(kāi)孔的貫通孔與上述鍵合焊盤(pán)電連，另一個(gè)端部則配置到上述彈性體層的上部。
2.一種芯片尺寸封裝型的半導(dǎo)體裝置，其特征是由對(duì)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片的芯片區(qū)域進(jìn)行分割得到的半導(dǎo)體芯片構(gòu)成。
3.權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是在上述半導(dǎo)體芯片的側(cè)面形成保護(hù)層。
4.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是上述布線(xiàn)在接合到上述彈性體層的上部的絕緣帶的一面上形成，上述布線(xiàn)和上述鍵合焊盤(pán)通過(guò)接合到上述鍵合焊盤(pán)上邊的Au突點(diǎn)電極進(jìn)行電連。
5.權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是在上述鍵合焊盤(pán)上邊接合多個(gè)臺(tái)階的Au突點(diǎn)電極。
6.權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是上述Au突點(diǎn)電極用填充到上述彈性體層的貫通孔內(nèi)的樹(shù)脂進(jìn)行密封。
7.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是上述彈性體層由涂敷到上述半導(dǎo)體晶片的主面上的感光性光刻膠，或者粘接到上述半導(dǎo)體晶片的主面上的感光性薄膜構(gòu)成。
8.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是上述彈性體層的彈性模數(shù)為1～5000MPa。
9.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是上述彈性體層的彈性模數(shù)為1～1000MPa。
10.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是上述彈性體層的彈性模數(shù)為1～500MPa左右。
11.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是上述彈性體層的厚度為0.005～0.15mm。
12.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是上述彈性體層的厚度為0.01～0.1mm。
13.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是上述彈性體層的厚度為0.02～0.1mm。
14.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是上述突點(diǎn)電極的間隔比上述鍵合焊盤(pán)的間隔寬。
15.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是在上述彈性體層的表面上設(shè)置有凹凸。
16.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是在上述突點(diǎn)電極的附近的上述彈性體層上設(shè)置縫隙。
17.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是配置在上述彈性體層的上部的布線(xiàn)的至少是其一部分用彎曲的圖形構(gòu)成。
18.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是配置在上述彈性體層的上部的布線(xiàn)的至少是其一部分用多條布線(xiàn)構(gòu)成。
19.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是配置在上述彈性體層的上部的布線(xiàn)，被配向?yàn)閷?duì)于連結(jié)連接到上述布線(xiàn)上的突點(diǎn)電極和上述芯片區(qū)域的中心的方向垂直，而且配置到上述芯片區(qū)域的周緣部分上的布線(xiàn)，比配置到上述芯片區(qū)域中央部分上的布線(xiàn)長(zhǎng)。
20.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是具備如下工序。(a)在半導(dǎo)體晶片的主面的多個(gè)芯片區(qū)域上形成的多個(gè)半導(dǎo)體器件和鍵合焊盤(pán)的上部形成彈性體層的工序；(b)對(duì)上述彈性體層施行開(kāi)孔，在上述鍵合焊盤(pán)或與上述鍵合焊盤(pán)電連的電極布線(xiàn)的上部形成貫通孔的工序；(c)形成一個(gè)端部通過(guò)上述貫通孔與上述鍵合焊盤(pán)電連，另一個(gè)端部配置到上述彈性體層的上部的布線(xiàn)的工序；(d)把突點(diǎn)電極連接到配置到上述彈性體層的上部的布線(xiàn)的另一端部上的工序。
21.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是具備如下工序。(a)在半導(dǎo)體晶片的主面的多個(gè)芯片區(qū)域上形成的多個(gè)半導(dǎo)體器件和鍵合焊盤(pán)的上部形成彈性體層的工序；(b)對(duì)上述彈性體層施行開(kāi)孔，在上述鍵合焊盤(pán)或與上述鍵合焊盤(pán)電連的電極布線(xiàn)的上部形成貫通孔的工序；(c)把在一面上形成布線(xiàn)的絕緣帶接合到上述彈性體層的上部，通過(guò)上述貫通孔電連上述布線(xiàn)的一個(gè)端部和上述鍵合焊盤(pán)的工序；(d)把突點(diǎn)電極連接到配置在上述彈性體層的上部的上述布線(xiàn)的另一端部上的工序。
22.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是具備對(duì)權(quán)利要求20或21所述的半導(dǎo)體晶片的芯片區(qū)域進(jìn)行切片以分割成半導(dǎo)體芯片的工序。
23.權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是具備采用在對(duì)上述芯片區(qū)域進(jìn)行切片以分割成半導(dǎo)體芯片的工序之前進(jìn)行測(cè)試的辦法，把上述多個(gè)芯片區(qū)域分選成合格品和不合格品的工序。
24.權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是具備在上述彈性體層的上部配置的布線(xiàn)的至少一部分上形成熔斷絲，并切斷被上述測(cè)試判斷為不合格的芯片區(qū)域的熔斷絲的工序。
25.權(quán)利要求20或21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是具備在上述芯片區(qū)域的邊界部分的半導(dǎo)體晶片的主面或背面上形成縫隙，并在上述縫隙內(nèi)形成保護(hù)層的工序。
26.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是具備如下工序。(a)在被切割線(xiàn)劃分開(kāi)來(lái)的多個(gè)芯片區(qū)域的各自的主面上形成多個(gè)半導(dǎo)體器件和多個(gè)鍵合焊盤(pán)的工序；(b)在上述多個(gè)芯片區(qū)域的主面上形成彈性體層的工序；(c)在上述多個(gè)芯片區(qū)域的每一個(gè)中，在與上述多個(gè)鍵合焊盤(pán)對(duì)應(yīng)位置的上述彈性體層上形成貫通孔的工序；(d)在上述多個(gè)芯片區(qū)域的每一個(gè)中，形成其一個(gè)端部在上述彈性體層上邊形成，且其另一個(gè)端部通過(guò)上述貫通孔連接到對(duì)應(yīng)的上述鍵合焊盤(pán)上的導(dǎo)體層的工序；(e)在上述多個(gè)芯片區(qū)域的每一個(gè)中，形成連接到上述導(dǎo)體層的一個(gè)端部上的突點(diǎn)電極的工序；(f)采用沿著上述切片線(xiàn)切斷上述半導(dǎo)體晶片的辦法，在其主面上形成具有上述彈性體層、上述導(dǎo)體層和上述突點(diǎn)電極的多個(gè)半導(dǎo)體芯片的工序。
27.權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是用上述感光性薄膜構(gòu)成上述彈性體層，上述貫通孔用光刻技術(shù)和刻蝕技術(shù)形成。
28.權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是形成上述導(dǎo)體層的工序(d)具備在上述鍵合焊盤(pán)上邊形成Au突點(diǎn)電極的工序；在上述Au突點(diǎn)電極上邊形成布線(xiàn)層的工序。
29.權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是形成上述導(dǎo)體層的工序(d)具備在包括上述貫通孔內(nèi)在內(nèi)的上述彈性體層上邊的整個(gè)面上形成金屬層的工序；使上述金屬層圖形化形成布線(xiàn)層的工序。
全文摘要
本發(fā)明的芯片尺寸封裝,在半導(dǎo)體芯片(1)的主面上邊形成緩和、吸收集中于突點(diǎn)電極(5)上的應(yīng)力的低彈性的彈性體(2),連接到鍵合焊盤(pán)(7)上的布線(xiàn)(4)通過(guò)形成在整個(gè)彈性體(2)上的貫通孔被引出到彈性體(2)的上表面上,并連接到突點(diǎn)電極(5)上。集中于突點(diǎn)電極(5)上的應(yīng)力不僅被彈性體(2)吸收和緩和,也被引出到彈性體(2)的上表面上的用彎曲圖形形成的布線(xiàn)(4)的伸縮吸收和緩和。
文檔編號(hào)H01L23/48GK1276090SQ97182428
公開(kāi)日2000年12月6日 申請(qǐng)日期1997年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月30日
發(fā)明者宮本俊夫, 安生一郎, 有田順一, 江口州志, 北野誠(chéng), 久保征治, 宗像健志, 福田琢也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日產(chǎn)制作所