JP2002313985A - チップサイズパッケージの製造方法 - Google Patents
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Abstract
低価格化を図ることができ、LSIの保護が十分なチッ
プサイズパッケージの製造方法を提供する。 【解決手段】 それぞれ集積回路が形成された複数の半
導体チップ領域を有し、前記複数の半導体チップ領域上
にそれぞれ複数の電極204,205が形成された半導体ウエ
ハを準備する工程と、前記複数の電極204,205にそれぞ
れ接続される複数のバンプ304,305を、前記複数の電極2
04,205上に形成する工程と、前記複数の半導体チップ領
域における前記複数のバンプ304,305に対して、一括し
て加重をかけることによって、前記複数のバンプ304,30
5の上部を実質的に平坦に、かつ高さを実質的に等しく
する工程と、前記半導体ウエハを樹脂200によって覆う
工程と、前記複数のバンプ304,305の上面を露出させる
ように、前記樹脂200を研磨する工程と、前記複数のバ
ンプ304,305上に複数の半田ボール604,605を形成する工
程と、前記複数の半田ボール604,605が形成された前記
半導体ウエハを個々の半導体チップに分割する工程とを
含む。
Description
ジに係り、特に、LSIチップと略同じ大きさのチップ
サイズパッケージの製造方法に関するものである。
例えば、 (1)“日経マイクロデバイス”1995年2月号
P.96〜97 (2)“チップサイズパッケージ技術”サーキットテク
ノロジ Vol.9 No.7 P475〜478に記載されるようなものが
あった。
A、チップサイズパッケージ、CSP等種々の名前で呼
ばれ、また色々なタイプのチップサイズパッケージが開
発されている。
ジの一部破断斜視図である。
田蒸着と銅バンプを形成後、モールド樹脂2により樹脂
封止し、外部端子用の半田バンプ3をつける。なお、4
は配線パターン、5は電極パッドである。結果として、
略LSIと同じ大きさのパッケージを得ることができ
る。
ジのうちテープキャリア方式の一部破断斜視図である。
は弾性のある接着剤6をコートし、LSIの各パッドに
はフレキシブル配線7を接続し、且つこのフレキシブル
配線7には半田バンプ9が形成されている。この半田バ
ンプ9の周囲には、ポリイミドフィルム8等で形成さ
れ、前記した弾性のある接着剤6でこのLSIに固定さ
れている。10は保護枠である。結果として、略LSI
と同じ大きさのパッケージを得ることができる。
バンプを有するポリイミド配線基板に実装し、次に、こ
れを目的の配線基板に実装する形態をとっていた。
施されたLSIチップを、配線基板に実装するようにし
ている。
たように、従来のチップサイズパッケージでは、LSI
をウエハから切り出した後、各々のチップサイズパッケ
ージを作製することになるので、専用の金型を必要と
し、低価格化の障害となっていた。
は、LSIを配線基板に実装するのに2回実装すること
となり、工程数が多くなり、結果として高価格になる。
各々のチップサイズパッケージを作製することとなるの
で、その作製が煩雑であり、製造の信頼性上も問題であ
る。
てはモールドに離型剤が添加されていた。これは金型と
樹脂との接着を防ぐ目的のものであるが、LSI及びそ
の周辺の金属との接着力が弱くなり、信頼性低下につな
がった。
製し、これをフェースダウン方式で基板に実装する方法
は提案され、実用化している。しかし、この方法ではL
SIの保護が全くなされておらず、機械的にも弱いもの
であった。
いることなく、工程数を低減して、低価格化を図ること
ができ、LSIの保護が十分なチップサイズパッケージ
の製造方法を提供することを目的とする。
成するために、 〔1〕チップサイズパッケージの製造方法において、そ
れぞれ集積回路が形成された複数の半導体チップ領域を
有し、前記複数の半導体チップ領域上にそれぞれ複数の
電極が形成された半導体ウエハを準備する工程と、前記
複数の電極にそれぞれ接続される複数のバンプを、前記
複数の電極上に形成する工程と、前記複数の半導体チッ
プ領域における前記複数のバンプに対して、一括して加
重をかけることによって、前記複数のバンプの上部を実
質的に平坦に、かつ高さを実質的に等しくする工程と、
前記半導体ウエハを樹脂によって覆う工程と、前記複数
のバンプの上面を露出させるように、前記樹脂を研磨す
る工程と、前記複数のバンプ上に複数の半田ボールを形
成する工程と、前記複数の半田ボールが形成された前記
半導体ウエハを個々の半導体チップに分割する工程とを
含むことを特徴とする。
ケージの製造方法において、前記複数の電極を露出さ
せ、前記半導体ウエハの表面を覆う保護膜を形成する工
程を有することを特徴とする。
ケージの製造方法において、前記保護膜はPSGを用い
て形成することを特徴とする。
項に記載のチップサイズパッケージの製造方法におい
て、前記複数のバンプは、金、銅、半田のいずれか一つ
を用いて形成することを特徴とする。
項に記載のチップサイズパッケージの製造方法におい
て、前記樹脂は、エポキシ樹脂を用いて形成することを
特徴とする。
項に記載のチップサイズパッケージの製造方法におい
て、前記複数の電極は、一辺が50μm〜100μmの
長方形状、または正方形状であり、約1μmの厚さを有
するように形成することを特徴とする。
項に記載のチップサイズパッケージの製造方法におい
て、前記複数のバンプの各々は、30μm〜60μmの
高さを有するように形成することを特徴とする。
項に記載のチップサイズパッケージの製造方法におい
て、前記複数のバンプは、一つのバンプあたり6g〜1
0gの加重がかけられることを特徴とする。
面を参照しながら説明する。
平面図、図2は図1のA−A′線におけるチップの製造
工程断面図である。
おり、前処理を終了し、更に各LSIの電極にバンプを
形成した状態を示している。
3,104…は各LSI(半導体チップ)であり、実線
C1,C3,C5,C2,C4,C6,C8に沿ってウ
エハから切り取られる。 201,202,203,2
04,205,206,207,208は各LSIにお
ける電極であり、通常は1μm厚のアルミニウムが用い
られる。301,302,…,308はバンプであり、
この実施例では、いわゆるスタッド方式(ワイヤボンデ
ィングの技術を用い、ボンディング時のボールをバンプ
とする)を用いた。
4,205,206,207,208は、各々1辺が5
0〜100μmの長方形または正方形の形状をなしてお
り、バンプ301,302,303…は通常各々最大直
径が30〜60μmで高さもほぼ同じ値である。
A′線に沿ったウエハサイズチップの製造方法について
図2を参照しながら説明する。
00はLSI104を保護するためのPSG膜(酸化
膜)であり、電極204,205上のバンプ304,3
05はワイヤボンディング技術で作製されるので先端が
くびれた形状になっている。次工程前に1バンプ当たり
6〜10gの加重をかけ、各バンプの高さを揃え、また
各バンプの先端の表面を平坦にしておくと都合がよい。
しい。両者とも、通常の技術で作製することができる。
特に、金のスタッド方式のバンプに関しては、製造装置
も販売され、LSIの前工程を変更することなく作製す
ることができる。
時、Arに水素を添加したガス雰囲気が必要であり、ま
たボンディング圧力も若干大きめなため、LSIのアル
ミ電極の厚さを2μm程度と通常より厚くする必要が生
じたが、条件を最適化することにより、良好な銅のスタ
ッド方式のバンプを得ることが可能であった。
ボンディングして、半田のバンプをLSIのアルミ電極
に形成する技術も実用化されている。この技術を用いる
と容易に半田バンプ301,302,303,304,
305…を形成することができ、更に続行する工程も容
易になる。
加圧後、図2(b)に示すように、ウエハ全面にエポキ
シ樹脂200を被着し、ホットプレスにより押圧、加熱
しつつ硬化させる。プレスによる圧力は、15〜20k
g重/cm2 、温度は80〜100℃、硬化時間にほぼ
1時間を要した。この押圧工程により、バンプ301,
302,303,304,305…の平らな突起上面が
エポキシ樹脂200の表面に露出する。樹脂はエコボン
ド(エマーソンアンドカミング社製の商品名)のように
硬化前後における体積変化率の低いものを用いた。樹脂
や押圧条件により、バンプ301,302,303,3
04,305…の平らな突起上面にエポキシ樹脂200
が薄く残存する場合がある。この時は表面をサンドペー
パー、またはサンドブラスト等で若干研磨することで露
出させることができた。
(c)に示すように、バンプ301,302,303,
304,305…の平らな突起上面に半田ボール60
4,605を設置する。エポキシ樹脂200上に半田レ
ジストが存在してもよい。これらの工程はウエハ全域に
わたって行われる。半田ボール604,605を設置
後、図1の実線C1,C3,C5,C2,C4,C6,
C8に沿ってウエハをカッティングする。
チップサイズパッケージを以下に示す。
イズパッケージの斜視図である。
サイズパッケージを補強するための補強板である。この
チップサイズパッケージは、表面にエポキシ樹脂をコー
ティングしているので十分な強度を持つが、使用する前
においては、更なる強度を必要とする場合がある。ウエ
ハカッティング前、補強板50を張り付けることによ
り、極少ない工程で、補強板付きチップサイズパッケー
ジを得ることができる。
ップと同じ面積である。
ままで、強度的にも、耐湿等においてもいわゆるモール
ドパッケージと同等の信頼性を持つものである。
る。
チップとなる部分の平面図、図5はそのウエハのチップ
の断面図(図4のB−B′断面図)、図6は本発明の第
2実施例を示すチップサイズパッケージの斜視図であ
る。なお、第1実施例と同じ部分については、同じ符号
を付してそれらの説明は省略する。
05,407はエポキシ樹脂200上に形成された配線
金属であり、半田ボールの位置をアルミ電極の真上の位
置から移動させるためのものである。この配線金属を形
成する工程は、例えばアルミニウム蒸着、ホトリソ、エ
ッチング工程で行えばよく、なんら新しい技術は使用し
ない。メッキ技術によってもよい。半田ボール601,
602,603,604,605,…を設置するため半
田レジスト500を形成する。
続用の半田ボールをLSIのアルミ電極の真上に形成す
るのではなく、平面的に離れた場所に形成する。
実施例のように、LSI104の各アルミ電極204,
205上に、スタッドバンプ304,305をたて、次
に、エポキシ樹脂200を被着、押圧、加熱して、加工
後、このエポキシ樹脂200の表面に配線金属404,
405を形成し、更に半田レジスト500を塗布後、半
田ボール604,605を設置する。
切り出す。
エハをカッティングした一個のLSIに相当する部分を
拡大すると、図6のようになる。
ル移動のための配線金属の形成を行った。エポキシ樹脂
形成前に半田ボール移動のための配線金属の形成を行う
ことも可能である。
線金属の形成を先に行った場合のチップサイズパッケー
ジの要部断面図である。図5と同じ部分については、同
じ符号を付してそれらの説明は省略する。
ール604,605の位置を移動するための配線金属、
804,805はバンプである。
604,605が所望の場所にあるチップサイズパッケ
ージを容易に得ることが可能である。
ティングを最後に行うようにしたので、各パッケージ当
たりの工数が少なくなり、低価格化を実現できる。ま
た、エポキシ樹脂のLSIへの接着力も十分なものが得
られる。
ッドバンプとして説明した。しかし通常のメッキによる
バンプを用いても、十分に本発明を実施することが可能
であった。
成後、樹脂封止する工程を用いている。しかし、樹脂を
全面に被着後、この樹脂を部分的に必要箇所に応じてホ
トリソ技術等で除去し、除去箇所に無電解メッキなどで
バンプを形成する手法も有効であった。
す図であり、図10は本発明の第4実施例を示すチップ
サイズパッケージの製造工程断面(図11のC−C′線
断面)図、図11はそのチップサイズパッケージの平面
図、図12はそのチップサイズパッケージの斜視図であ
る。
であるのでここでは図示は省略する。
方法を図10を用いて説明する。
LSI104を保護するためのPSG膜(酸化膜)10
0が形成される。アルミ電極204,205に接続され
るバンプ304,305はワイヤボンディング技術で作
製されるので先端がくびれた形状になっている。
しい。両者とも、通常の技術で作製することができる。
特に、金のスタッド方式のバンプに関しては、製造装置
も販売され、LSIの前工程を変更することなく作製す
ることができる。
Arに水素を添加したガス雰囲気が必要であり、またボ
ンディング圧力も若干大きめなため、LSIのアルミ電
極の厚さを2μm程度と通常より厚くする必要が生じた
が、条件を最適化することにより、良好な銅のスタッド
方式のアルミニウムを得ることが可能であった。
ボンディングして半田のバンプをLSIのアルミ電極に
形成する技術も実用化されている。この技術を用いると
容易に半田バンプ304,305…を形成することがで
き、更に続行する工程も容易になる。
全てのLSI104のアルミ電極204,205にバン
プ304,305を形成し、加圧による先端平坦化後、
このウエハ全面に銅箔1400(例えば、15μmの厚
さ)を鑞付けする。この銅箔1400表面に、予め錫あ
るいは半田等を1μm程度の厚さにメッキしておき、こ
のメッキ膜(図示なし)とバンプ304,305とを低
温鑞付けする。
間にエポキシ樹脂1200を注入、加熱硬化させる。樹
脂は、エコボンド(エマーソンアンドカミング社製の商
品名)のように、硬化前後における体積変化率の低いも
のを用いた。LSI104と銅箔1400間の距離は4
0μm前後であるから、毛細管現象により効率よく、ま
た、確実に樹脂1200を充填でき、また、LSI10
4表面、銅箔1400面との接着性も極めて良好であっ
た。なお、バンプ材料が半田である場合は、銅箔に予め
錫、半田等をメッキしなくても容易にバンプと銅箔を接
続できた。
に、銅箔1400をエッチング加工し、所望の配線金属
1404,1405をエポキシ樹脂1200上に形成し
た。銅箔1400のエッチング加工は、例えば、感光性
のドライフィルムを銅箔1400にコーティング後、マ
スクを用いて露光、現像等の処理を行った後、塩化第二
鉄の溶液による銅の選択エッチングにより行った。
成後、半田ボール604,605を設置するため半田レ
ジスト1500を塗布し、その後、半田ボール604,
605を所定の場所に設置する。
ケージの平面を図11に示す。
403,1404,1405,…は樹脂1200上に形
成された銅箔からなる配線金属であり、601,60
2,603,604,605,…は半田ボールである。
6,208についてはその真上に外部回路との接続点を
設置するようにしてある。アルミ電極204,205に
ついては、それぞれの場所に設置されたバンプ(30
4,305等)を通して、外部回路との接続点を移動す
るよう設計されている。
4,605,…の設置後、図1のように、点線C1,C
3,C5,C2,C4,C6,C8に沿ってウエハをカ
ッティングする。カッティング後のLSI104が図1
2に示されている。
ズパッケージを補強するための補強板である。このチッ
プサイズパッケージは表面にエポキシ樹脂をコーティン
グしているので十分な強度を持つが、使用する前におい
ては、さらなる強度を必要とする場合がある。ウエハカ
ッティング前、補強板700を張り付けることにより、
極少ない工程で、補強板700付きチップサイズパッケ
ージを得ることが可能である。
ているので、いわゆる樹脂モールドと略同じ信頼性を保
証できる。
イズパッケージはLSIのダイスカッティング後、パッ
ケージを行っていた。しかし、本発明ではパッケージ化
の作業を全てウエハ単位で行えるため、工数が少なく、
低価格化を実現できる。
モールドに離型剤が添加されていた。これは金型と樹脂
との接着を防ぐ目的のものであるが、LSI及びその周
辺の金属との接着力が弱くなり信頼性低下につながっ
た。
ので、エポキシ樹脂に離型剤を添加する必要はない。ま
た、樹脂との接着を促進するシランカップリング剤等を
有効に用いることができた。
ままで、強度的にも、耐湿等においてもいわゆるモール
ドパッケージと同等の信頼性を持つものである。
として説明した。しかし通常のメッキによるバンプを用
いることも当然可能であり、他の手法でもよい。またバ
ンプの材料も銅、金、錫−鉛半田のみでなく、他の材料
の使用も可能である。
として説明したが、これ以外に金箔、コバール板等を用
いても良好なチップサイズパッケージを得ることができ
た。
はなく、高温圧接、超音波接続等を用いても可能であっ
た。この場合、銅箔に半田メッキ、錫メッキ等は不要で
あった。
いる手法で説明したが、レジストをコーティングする手
法等の方法でも十分対応しえるものである。
象で注入したが、例えばポリイミド樹脂等、他の系統の
樹脂でも対応可能である。
て説明したが、接続予定場所に金属片を溶接して接続端
子とすることも可能である。あるいは導電性塗料を必要
箇所に塗布してもよい。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
よれば、以下のような効果を奏することができる。
イズパッケージを得ることができる。
で、いわゆる樹脂モールドとほぼ同じ信頼性を保証でき
る。
度的にも、耐湿等においても、いわゆるモールドパッケ
ージと同等の信頼性を確保することができる。
表面の強度と接続の信頼性を高めることができる。
パッド電極と半田ボールとの位置を任意に変更でき、接
続の自由度を高めることができる。
位で行えるため、工数が少なく、低価格化を実現でき
る。
に行うので、各パッケージ当たりの工数が少なくなり、
低価格化を実現できる。
ウエハから切り出す前に、そのウエハ全面に補強板を接
着するようにしたので、LSIを機械的に補強すること
ができ、確実にウエハから切り出しを行うことができ
る。
に離型剤を添加する必要はない。また、樹脂との接着を
促進するシランカップリング剤等を有効に用いることが
できた。
パッケージを製造することができる。
る。
面図である。
ージの斜視図である。
る部分の平面図である。
面(図4のB−B′線断面)図である。
ージの斜視図である。
に行った場合のチップサイズパッケージの要部断面図で
ある。
図である。
ャリア方式の一部破断斜視図である。
ケージの製造工程断面(図11のC−C′線断面)であ
る。
ケージの平面図である。
ケージの斜視図である。
体チップ) 200,1200 エポキシ樹脂 201,202,203,204,205,206,2
07,208 電極(アルミニウム) 301,302,303,304,305,306,3
07,308,804,805 バンプ(スタッドバ
ンプ) 402,404,405,407,704,705,1
401、1402,1404,1405 配線金属 500,1500 半田レジスト 601,602,603,604,605,… 半田
ボール 1400 銅箔
Claims (8)
- 【請求項1】(a)それぞれ集積回路が形成された複数
の半導体チップ領域を有し、前記複数の半導体チップ領
域上にそれぞれ複数の電極が形成された半導体ウエハを
準備する工程と、(b)前記複数の電極にそれぞれ接続
される複数のバンプを、前記複数の電極上に形成する工
程と、(c)前記複数の半導体チップ領域における前記
複数のバンプに対して、一括して加重をかけることによ
って、前記複数のバンプの上部を実質的に平坦に、かつ
高さを実質的に等しくする工程と、(d)前記半導体ウ
エハを樹脂によって覆う工程と、(e)前記複数のバン
プの上面を露出させるように、前記樹脂を研磨する工程
と、(f)前記複数のバンプ上に複数の半田ボールを形
成する工程と、(g)前記複数の半田ボールが形成され
た前記半導体ウエハを個々の半導体チップに分割する工
程とを含むことを特徴とするチップサイズパッケージの
製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載のチップサイズパッケージ
の製造方法において、前記複数の電極を露出させ、前記
半導体ウエハの表面を覆う保護膜を形成する工程を有す
ることを特徴とするチップサイズパッケージの製造方
法。 - 【請求項3】 請求項2記載のチップサイズパッケージ
の製造方法において、前記保護膜はPSGを用いて形成
することを特徴とするチップサイズパッケージの製造方
法。 - 【請求項4】 請求項1から3のいずれか1項に記載の
チップサイズパッケージの製造方法において、前記複数
のバンプは、金、銅、半田のいずれか一つを用いて形成
することを特徴とするチップサイズパッケージの製造方
法。 - 【請求項5】 請求項1から4のいずれか1項に記載の
チップサイズパッケージの製造方法において、前記樹脂
は、エポキシ樹脂を用いて形成することを特徴とするチ
ップサイズパッケージの製造方法。 - 【請求項6】 請求項1から5のいずれか1項に記載の
チップサイズパッケージの製造方法において、前記複数
の電極は、一辺が50μm〜100μmの長方形状、ま
たは正方形状であり、約1μmの厚さを有するように形
成することを特徴とするチップサイズパッケージの製造
方法。 - 【請求項7】 請求項1から6のいずれか1項に記載の
チップサイズパッケージの製造方法において、前記複数
のバンプの各々は、30μm〜60μmの高さを有する
ように形成することを特徴とするチップサイズパッケー
ジの製造方法。 - 【請求項8】 請求項1から7のいずれか1項に記載の
チップサイズパッケージの製造方法において、前記複数
のバンプは、一つのバンプあたり6g〜10gの加重が
かけられることを特徴とするチップサイズパッケージの
製造方法。
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