JP2006351950A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.
近年、プリント配線板等に半導体装置を実装する技術として、プリント配線板等に半導体装置を直接半田付けする表面実装技術が広く用いられていて、半導体装置やプリント配線板等の小型化、実装密度の向上等が図られている。 In recent years, as a technology for mounting a semiconductor device on a printed wiring board or the like, surface mounting technology for directly soldering the semiconductor device to the printed wiring board or the like has been widely used. The improvement etc. are aimed at.
表面実装技術に用いられる半導体装置としては、QFP(Quad Flat Package)、BGA(Ball Grid array)、LGA(Land grid array)等の半導体装置が採用されているが、なかでも、BGA型半導体装置やLGA型半導体装置によれば、半導体装置の表面に多数の外部端子(ランドや半田バンプ等)を配置することができるため、半導体装置やプリント配線板等のさらなる小型化、実装密度の向上等が可能になる。 As semiconductor devices used for surface mounting technology, semiconductor devices such as QFP (Quad Flat Package), BGA (Ball Grid Array), and LGA (Land Grid Array) are adopted. Among them, BGA type semiconductor devices and According to the LGA type semiconductor device, since a large number of external terminals (land, solder bumps, etc.) can be arranged on the surface of the semiconductor device, the semiconductor device, the printed wiring board, etc. can be further miniaturized and the mounting density can be improved. It becomes possible.
しかし、BGA型半導体装置やLGA型半導体装置等は、熱伝導性の低い樹脂やセラミック等からなる絶縁性基板に、熱伝導性の低い樹脂接着材によって半導体チップが接合され、樹脂によって封止されているため、熱伝導性に優れたリードフレームが用いられるQFP型半導体装置等と比べると、半導体チップの放熱を充分に行うことができず、半導体チップの温度を許容温度以下に保つことが困難であるという問題があった。特に、近年では、半導体チップの高機能化に伴って半導体チップの発熱量が増加しているため、優れた放熱機能を有する半導体装置が要求されていた。 However, BGA type semiconductor devices, LGA type semiconductor devices, and the like are sealed with a resin by bonding a semiconductor chip to an insulating substrate made of resin, ceramic, or the like having low thermal conductivity with a resin adhesive having low thermal conductivity. Therefore, compared with a QFP type semiconductor device using a lead frame having excellent thermal conductivity, the semiconductor chip cannot sufficiently dissipate heat, and it is difficult to keep the temperature of the semiconductor chip below an allowable temperature. There was a problem of being. In particular, in recent years, the amount of heat generated by a semiconductor chip has increased along with the increase in functionality of the semiconductor chip, so that a semiconductor device having an excellent heat dissipation function has been required.
従来の半導体装置としては、例えば、半導体チップと、半導体チップが半田層を介してダイボンディングされた基板とを備えた半導体装置が存在する(例えば、特許文献1〜5)。
このような半導体装置について図10を用いて説明する。
図10は、半田層を介して半導体チップが基板上にダイボンディングされた従来の半導体装置の一例を模式的に示す縦断面図である。
As a conventional semiconductor device, for example, there is a semiconductor device including a semiconductor chip and a substrate on which the semiconductor chip is die-bonded via a solder layer (for example, Patent Documents 1 to 5).
Such a semiconductor device will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of a conventional semiconductor device in which a semiconductor chip is die-bonded on a substrate via a solder layer.
半導体装置80が備える絶縁性基板91の両面には、所定のパターンを有する導体層93が形成されていて、両面に形成された導体層93の一部が、絶縁性基板91に形成されたビアホール96によって接続されている。絶縁性基板91の表面(上面)には、導体層93の一部を露出させて残りの導体層93及び絶縁性基板91を覆うように、ソルダーレジスト層95が形成されていて、その露出した導体層93の表面には、アイランド85と、複数のワイヤボンディングパッド94が形成されている。
A
また、絶縁性基板91の裏面(下面)には、導体層93の一部を露出させて残りの導体層93及び絶縁性基板91を覆うように、ソルダーレジスト層99が形成されていて、その露出した導体層93の表面には、複数のランド97が形成されている。各ランド97上には、半田バンプ98が形成されている。半導体チップ81は、半田層88を介してアイランド85にダイボンディングされている。半導体チップ81の上面に設けられた電極86と、ワイヤボンディングパッド94とがワイヤ87によって電気的に接続されている。さらに、半導体装置80には、絶縁性基板91の表面(上面)全体を覆うように半導体チップ81を封止する樹脂パッケージ部89が形成されている。
Also, a
図10に示した半導体装置によれば、熱伝導性の高い半田層88を介して半導体チップ81がアイランド85にダイボンディングされているため、半導体チップ81において生じた熱を半田層88へ逃がすことが可能となる。また、半導体チップ81をダイボンディングするときに半田を用いているので、半田が有するセルフアライメント機能によって、半導体チップ81を正確な位置にダイボンディングすることが可能になる。
According to the semiconductor device shown in FIG. 10, since the
しかしながら、図10に示した半導体装置80のように、半導体チップ81をダイボンディングするときに半田を用いた場合、溶融半田が硬化・収縮して半田層88が形成されたときに、半導体チップ81の下面の角等に応力が集中するため、図11に示すように、半導体チップ81の下面の角にクラックが生じることがあった。
図11は、半導体チップ81にクラックが発生した様子を示す半導体装置80の縦断面図である。図中、Sは、半導体チップ81において特に応力が集中する箇所を示し、Cは、半導体チップ81に生じたクラックを示す。
However, when the solder is used when the
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the
半導体チップが樹脂接着材によってダイボンディングされている場合、半導体装置を半田リフローによってプリント基板等に実装するとき、熱応力によって、樹脂接着材層と半導体チップとの界面に剥離が生じたり、樹脂接着材層にクラックが生じたりすることがあっても、半導体チップ自体にクラックが生じることはない。ところが、半導体チップが半田によってダイボンディングされる場合には、半田層が硬いものであるため、半田層よりも脆い半導体チップにクラックが生じるおそれがあるのである。半導体チップには、樹脂接着材層とは異なり、多数の回路や素子等が形成されているので、半導体チップにクラックが生じてしまうと、半導体装置が正常に機能しなくなるおそれがある。 When the semiconductor chip is die-bonded with a resin adhesive, when the semiconductor device is mounted on a printed circuit board or the like by solder reflow, peeling occurs at the interface between the resin adhesive layer and the semiconductor chip due to thermal stress. Even if a crack occurs in the material layer, no crack occurs in the semiconductor chip itself. However, when the semiconductor chip is die-bonded with solder, since the solder layer is hard, cracks may occur in the semiconductor chip that is more brittle than the solder layer. Unlike a resin adhesive layer, a semiconductor chip is formed with a large number of circuits, elements, and the like. Therefore, if a crack occurs in the semiconductor chip, the semiconductor device may not function normally.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半田層を介して基板にダイボンディングされた半導体チップにクラックが生じることがない半導体装置、及び、半導体装置の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which cracks are not generated in a semiconductor chip die-bonded to a substrate via a solder layer, and a method for manufacturing the semiconductor device Is to provide.
上述した課題を解決するために、本発明は、以下のようなものを提供する。
(1) 半導体チップと、
上記半導体チップが半田層を介してダイボンディングされた基板と
を備えた半導体装置であって、
上記半導体チップが有する上記半田層と接する角及び辺のうち、少なくとも1には、面取り部が形成されていることを特徴とする半導体装置。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides the following.
(1) a semiconductor chip;
A semiconductor device comprising a substrate on which the semiconductor chip is die-bonded via a solder layer,
A chamfered portion is formed in at least one of corners and sides in contact with the solder layer of the semiconductor chip.
(1)の発明によれば、半導体チップが有する半田層と接する角及び辺のうち、少なくとも1には、面取り部が形成されているため、該面取り部が形成された角及び/又は辺への応力の集中を緩和することが可能であり、溶融半田が硬化・収縮して半田層が形成されたときに半導体チップにクラックが生じることを防止することができる。また、熱伝導性の高い半田層が半導体チップと接触しているため、半導体チップにおいて生じた熱を半田層へ逃がすことが可能であり、優れた放熱機能を発揮し得る。 According to the invention of (1), since at least one of the corners and sides in contact with the solder layer of the semiconductor chip has a chamfered portion, the corner and / or the side at which the chamfered portion is formed. It is possible to alleviate the stress concentration, and it is possible to prevent the semiconductor chip from cracking when the molten solder is cured and contracted to form a solder layer. Further, since the solder layer having high thermal conductivity is in contact with the semiconductor chip, heat generated in the semiconductor chip can be released to the solder layer, and an excellent heat dissipation function can be exhibited.
(2) 上記(1)の半導体装置であって、
上記面取り部は、上記半導体チップの下面の角に形成されていることを特徴とする半導体装置。
(2) The semiconductor device of (1) above,
The chamfered portion is formed at a corner of the lower surface of the semiconductor chip.
(2)の発明によれば、応力が集中し易い半導体チップの下面の角に、面取り部が形成されているため、上記角への応力の集中を緩和することが可能であり、溶融半田が硬化・収縮して半田層が形成されたときに半導体チップにクラックが生じることを防止することができる。 According to the invention of (2), since the chamfered portion is formed at the corner of the lower surface of the semiconductor chip where stress tends to concentrate, it is possible to alleviate the stress concentration at the corner, It is possible to prevent the semiconductor chip from cracking when the solder layer is formed by curing and shrinking.
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(3) 上記(1)又は(2)の半導体装置であって、
上記面取り部は、上記半導体チップの側面の辺に形成されていることを特徴とする。
Furthermore, the present invention provides the following.
(3) The semiconductor device according to (1) or (2) above,
The chamfered portion is formed on a side surface of the semiconductor chip.
(3)の発明によれば、応力が集中し易い半導体チップの側面の辺に、面取り部が形成されているため、上記辺への応力の集中を緩和することが可能であり、溶融半田が硬化・収縮して半田層が形成されたときに半導体チップにクラックが生じることを防止することができる。 According to the invention of (3), since the chamfered portion is formed on the side of the side surface of the semiconductor chip where stress tends to concentrate, it is possible to alleviate the concentration of stress on the side, and the molten solder It is possible to prevent the semiconductor chip from cracking when the solder layer is formed by curing and shrinking.
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(4) 上記(1)〜(3)のいずれか1の半導体装置であって、
上記面取り部は、上記半導体チップの下面の辺に形成されていることを特徴とする。
Furthermore, the present invention provides the following.
(4) The semiconductor device according to any one of (1) to (3) above,
The chamfered portion is formed on a side of the lower surface of the semiconductor chip.
(4)の発明によれば、応力が集中し易い半導体チップの下面の辺に、面取り部が形成されているため、上記辺への応力の集中を緩和することが可能であり、溶融半田が硬化・収縮して半田層が形成されたときに半導体チップにクラックが生じることを防止することができる。 According to the invention of (4), since the chamfered portion is formed on the side of the lower surface of the semiconductor chip where stress tends to concentrate, it is possible to alleviate stress concentration on the side, It is possible to prevent the semiconductor chip from cracking when the solder layer is formed by curing and shrinking.
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(5) 上記(1)〜(4)のいずれか1の半導体装置であって、
上記面取り部は、曲面を有していることを特徴とする。
Furthermore, the present invention provides the following.
(5) The semiconductor device according to any one of (1) to (4) above,
The chamfered portion has a curved surface.
(5)の発明によれば、面取り部が曲面を有しているので、該面取り部周縁の辺や角への応力の集中を緩和することができ、半導体チップにクラックが生じることをさらに確実に防止することができる。また、面取り部が曲面を有しているため、面取り部の面積を広く確保することができ、半導体チップから半田層への放熱をより効率よく行うことが可能となる。 According to the invention of (5), since the chamfered portion has a curved surface, the stress concentration on the sides and corners of the periphery of the chamfered portion can be relaxed, and it is further ensured that cracks are generated in the semiconductor chip. Can be prevented. Further, since the chamfered portion has a curved surface, a large area of the chamfered portion can be ensured, and heat dissipation from the semiconductor chip to the solder layer can be performed more efficiently.
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(6) 上記(1)〜(4)のいずれ1の半導体装置であって、
上記面取り部は、複数の平面を有していることを特徴とする。
Furthermore, the present invention provides the following.
(6) The semiconductor device according to any one of (1) to (4) above,
The chamfered portion has a plurality of planes.
(6)の発明によれば、面取り部が複数の平面を有しているので、該面取り部周縁の辺や角への応力の集中を緩和することができ、半導体チップにクラックが生じることをさらに確実に防止することができる。また、面取り部が複数の平面を有しているため、面取り部の面積を広く確保することができ、半導体チップから半田層への放熱をより効率よく行うことが可能となる。 According to the invention of (6), since the chamfered portion has a plurality of flat surfaces, the stress concentration on the sides and corners of the peripheral edge of the chamfered portion can be alleviated, and the semiconductor chip is cracked. Furthermore, it can prevent reliably. Further, since the chamfered portion has a plurality of flat surfaces, a large area of the chamfered portion can be ensured, and heat dissipation from the semiconductor chip to the solder layer can be performed more efficiently.
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(7) 半導体ウエハをダイシングして半導体チップを得るダイシング工程と、
基板上に半田ペーストを塗布する塗布工程と、
上記塗布工程において形成された半田ペースト層に、上記半導体チップを搭載する搭載工程と、
上記半田ペースト層をリフローすることにより、半田層を形成するリフロー工程と
を含む半導体装置の製造方法であって、
上記ダイシング工程は、上記半導体チップが有する上記半田層と接することになる角及び辺のうち、少なくとも1に、面取り部を形成する面取り工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Furthermore, the present invention provides the following.
(7) a dicing step of obtaining a semiconductor chip by dicing the semiconductor wafer;
An application process for applying a solder paste on a substrate;
A mounting step of mounting the semiconductor chip on the solder paste layer formed in the coating step;
A reflow process for forming a solder layer by reflowing the solder paste layer,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the dicing step includes a chamfering step of forming a chamfered portion in at least one of corners and sides that are in contact with the solder layer of the semiconductor chip.
(7)の発明によれば、半導体チップが有する半田層と接する角及び辺のうち、面取り部を形成し、その半導体チップを半田ペースト層に載置し、上記半田ペースト層をリフローする。このとき、半導体チップには面取り部が形成されているため、該面取り部が形成された角及び/又は辺への応力の集中を緩和することが可能であり、溶融半田が硬化・収縮して半田層が形成されたときに半導体チップにクラックが生じることを防止することができる。 According to the invention of (7), the chamfered portion is formed among the corners and sides that contact the solder layer of the semiconductor chip, the semiconductor chip is placed on the solder paste layer, and the solder paste layer is reflowed. At this time, since the chamfered portion is formed in the semiconductor chip, it is possible to alleviate the concentration of stress on the corner and / or side where the chamfered portion is formed, and the molten solder is cured and contracted. It is possible to prevent the semiconductor chip from being cracked when the solder layer is formed.
本発明によれば、半田層を介して基板にダイボンディングされた半導体チップにクラックが生じることを防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent a crack from occurring in a semiconductor chip die-bonded to a substrate via a solder layer.
まず、本発明の半導体装置について説明する。
図1は、本発明に係る半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。図2は、図1に示した半導体装置が備える半導体チップの底面図である。なお、図1は、図2に示すA−A線に沿った断面図である。
First, the semiconductor device of the present invention will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a semiconductor device according to the present invention. FIG. 2 is a bottom view of the semiconductor chip provided in the semiconductor device shown in FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
半導体装置10が備える絶縁性基板21は、ガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂からなるものである。なお、絶縁性基板21としては、絶縁性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、ビスマレイミド−トリアジン樹脂(BT樹脂)、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、これらの樹脂にガラス繊維等の補強材を含浸したもの、セラミック等からなる基板を挙げることができる。
The insulating
絶縁性基板21の両面には、所定のパターンを有する導体層(例えばCu層)23が形成されている。具体的に、導体層23は、絶縁性基板21の表面(上面)の中央部分と、絶縁性基板21の表面の外周部分と、絶縁性基板21の裏面(下面)の外周部分とに形成されている。絶縁性基板21の表面の外周部分に形成された導体層23と、絶縁性基板21の裏面の外周部分に形成された導体層23とは、ビアホール26によって接続されている。ビアホール26は、絶縁性基板21に穿設された貫通孔の壁面に無電解メッキや電解メッキ等によって金属薄膜が形成され、さらに該貫通孔に充填材が充填されたものである。
上記充填材としては、特に限定されるものではなく、例えば、樹脂充填材等の絶縁性充填材であってもよく、金属充填材等の導電性充填材であってもよい。
Conductive layers (for example, Cu layers) 23 having a predetermined pattern are formed on both surfaces of the insulating
The filler is not particularly limited, and may be, for example, an insulating filler such as a resin filler or a conductive filler such as a metal filler.
絶縁性基板21の表面には、絶縁性基板21の中央部分に形成された導体層23の一部と、絶縁性基板21の外周部分に形成された導体層23の一部とを露出させて、残りの導体層23及び絶縁性基板21を覆うように、ソルダーレジスト層25が形成されていて、その露出した導体層23の表面には、Ni層やAu層等からなるアイランド15と複数のワイヤボンディングパッド24とが形成されている。
また、絶縁性基板21の裏面には、導体層23の一部を露出させて残りの導体層23及び絶縁性基板21を覆うように、ソルダーレジスト層29が形成されていて、その露出した導体層23の表面には、複数のランド27が形成されている。各ランド27上には、半田バンプ28が形成されている。本実施形態では、予めランド27上に半田バンプ28が形成されている場合について説明するが、本発明はこの例に限定されず、例えば、実装時に半田ボールや半田ペースト等を用いて直接、プリント基板に実装することとしてもよい。
On the surface of the insulating
Further, a solder resist
アイランド15には、半田層18を介して半導体チップ11がダイボンディングされていて、半導体チップ11が有する角及び辺のうち、下面の角及び辺と側面の辺とが、半田層18と接している。
そして、半導体チップ11は、図2に示すように、半田層18と接する角及び辺のうち、下面11aの角に、面取り部(以下、角面取り部ともいう)12が形成されている。角面取り部12は、正三角形の平面からなるものであり、半導体チップ11の下面11aの角にC面取りが施されることによって形成されている。
The
As shown in FIG. 2, the
半導体チップ11の上面には、複数の電極16が設けられていて、各電極16とボンディングパッド24とがワイヤ17によって電気的に接続されている。
半導体装置10には、絶縁性基板21の表面(上面)全体を覆うように半導体チップ11を封止する樹脂パッケージ部19が形成されている。樹脂パッケージ部19は、例えば、エポキシ樹脂等を含有する樹脂組成物からなるものである。
A plurality of
In the
半導体装置10によれば、半導体チップ11が有する半田層18と接する角及び辺のうち、半導体チップ11の下面の角に、角面取り部12が形成されているため、半導体チップ11の下面の角への応力の集中を緩和することが可能であり、ダイボンディング時におけるリフロー後に溶融半田が硬化・収縮して半田層18が形成されたときに半導体チップ11にクラックが生じることを防止することができる。また、熱伝導性の高い半田層18が半導体チップ11と接触しているため、半導体チップ11において生じた熱を半田層18へ逃がすことが可能であり、優れた放熱機能を発揮し得る。
According to the
上述した実施形態では、半導体チップ11の下面の角に、正三角形の平面を有する角面取り部12が形成されている場合について説明したが、本発明は、この例に限定されるものではない。すなわち、本発明において、半導体チップに形成される面取り部は、半導体チップが有する半田層と接する角及び辺のうち、少なくとも1に形成されていれば、その位置及び形状は、特に限定されるものではない。そのような面取り部としては、例えば、図3〜図7に示したものを挙げることができる。
In the above-described embodiment, the case where the corner chamfered
次に、本発明に係る半導体装置の他の一例について、図3〜図7を用いて説明することとする。なお、図3〜図7においては、上述した図1及び図2に示した構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付した。 Next, another example of the semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7, the same reference numerals are given to the components corresponding to the components shown in FIGS. 1 and 2 described above.
図3(a)は、本発明に係る半導体装置の他の一例を模式的に示す部分拡大断面図であり、(b)は、(a)に示した半導体装置が備える半導体チップの底面図であり、(c)は、(b)の側面図である。なお、図3(a)は、半導体チップの下面側辺と平行な直線に沿った断面図である。以下、図4〜図7についても同様である。 FIG. 3A is a partial enlarged cross-sectional view schematically showing another example of the semiconductor device according to the present invention, and FIG. 3B is a bottom view of a semiconductor chip included in the semiconductor device shown in FIG. (C) is a side view of (b). FIG. 3A is a cross-sectional view along a straight line parallel to the lower surface side of the semiconductor chip. The same applies to FIGS. 4 to 7 below.
半導体装置30が備える半導体チップ31は、図3(a)に示すように、半田層38を介してアイランド35にダイボンディングされていて、半導体チップ31の上面に設けられた複数の電極36には、ワイヤ37が電気的に接続されている。なお、半導体装置30の他の構成については、図1及び図2に示した半導体装置10と同様であるから、ここでの説明は省略する。
As shown in FIG. 3A, the
半導体チップ31は、図3(b)、(c)に示すように、半導体チップ31の側面の辺に、面取り部(以下、側辺面取り部ともいう)33が形成されている。側辺面取り部33は、長方形の平面からなるものであり、半導体チップ31の側面31bの辺にC面取りが施されることによって形成されている。図中、31aは、半導体チップ31の下面を示している。
As shown in FIGS. 3B and 3C, the
半導体装置30によれば、応力が集中し易い半導体チップ31の側面31bの辺に、側辺面取り部33が形成されているため、上記辺への応力の集中を緩和することが可能であり、溶融半田が硬化・収縮して半田層38が形成されてときに半導体チップ31にクラックが生じることを防止することができる。
According to the semiconductor device 30, since the side chamfered
図4(a)は、本発明に係る半導体装置の他の一例を模式的に示す部分拡大断面図であり、(b)は、(a)に示した半導体装置が備える半導体チップの底面図であり、(c)は、(b)の側面図である。 4A is a partial enlarged cross-sectional view schematically showing another example of the semiconductor device according to the present invention, and FIG. 4B is a bottom view of a semiconductor chip included in the semiconductor device shown in FIG. (C) is a side view of (b).
半導体装置40が備える半導体チップ41は、図4(a)に示すように、半田層48を介してアイランド45にダイボンディングされていて、半導体チップ41の上面に設けられた複数の電極46には、ワイヤ47が電気的に接続されている。なお、半導体装置40の他の構成については、図1及び図2に示した半導体装置10と同様であるから、ここでの説明は省略する。
As shown in FIG. 4A, the
半導体チップ41は、図4(b)、(c)に示すように、半導体チップ41の下面の辺に、面取り部(以下、下辺面取り部ともいう)44が形成されている。下辺面取り部44は、台形の平面からなるものであり、半導体チップ41の下面41aの辺にC面取りが施されることによって形成されている。図中、41bは、半導体チップ41の側面を示している。
As shown in FIGS. 4B and 4C, the
半導体装置40によれば、応力が集中し易い半導体チップ41の下面41aの辺に、下辺面取り部44が形成されているため、上記辺への応力の集中を緩和することが可能であり、溶融半田が硬化・収縮して半田層48が形成されたときに半導体チップ41にクラックが生じることを防止することができる。
According to the semiconductor device 40, since the lower side chamfered
図1〜図4に示した例では、半導体チップの下面の角、下面の辺及び側面の辺のうち、いずれか1種に面取り部が形成されている場合について説明したが、本発明においては、下面の角、下面の辺及び側面の辺のうち、いずれか2種以上に面取り部が形成されていてもよい。このような半導体装置の一例について、図5を用いて説明する。
図5(a)は、本発明に係る半導体装置の他の一例を模式的に示す部分拡大断面図であり、(b)は、(a)に示した半導体装置が備える半導体チップの底面図であり、(c)は、(b)の側面図である。
In the example shown in FIGS. 1 to 4, the case where the chamfered portion is formed on any one of the corners of the lower surface of the semiconductor chip, the sides of the lower surface, and the sides of the side surface has been described. A chamfered portion may be formed on any two or more of the corners of the lower surface, the sides of the lower surface, and the sides of the side surface. An example of such a semiconductor device will be described with reference to FIGS.
FIG. 5A is a partial enlarged cross-sectional view schematically showing another example of the semiconductor device according to the present invention, and FIG. 5B is a bottom view of the semiconductor chip included in the semiconductor device shown in FIG. (C) is a side view of (b).
半導体装置50が備える半導体チップ51は、図5(a)に示すように、半田層58を介してアイランド55にダイボンディングされていて、半導体チップ51の上面に設けられた複数の電極56には、ワイヤ57が電気的に接続されている。なお、半導体装置50の他の構成については、図1及び図2に示した半導体装置10と同様であるから、ここでの説明は省略する。
As shown in FIG. 5A, the
半導体チップ51は、図5(b)、(c)に示すように、半導体チップ51の下面51aの角には、角面取り部52が形成され、半導体チップ51の側面51bの辺には、側辺面取り部53が形成され、半導体チップ51の下面51aの辺には、下辺面取り部54が形成されている。角面取り部52、側辺面取り部53及び下辺面取り部54は、夫々、単一の平面からなるものであり、C面取りが施されることによって形成されている。
As shown in FIGS. 5B and 5C, the
半導体装置50によれば、応力が集中し易い半導体チップ51の下面51aの角、側面51bの辺、及び、下面51aの辺に、夫々、角面取り部52、側辺面取り部53及び下辺面取り部54が形成されている。従って、下面51aの角及び辺、並びに、側面51bの辺への応力の集中を緩和することが可能であり、溶融半田が硬化・収縮して半田層58が形成されたときに半導体チップ51にクラックが生じることを防止することができる。
According to the
図1〜図5に示した例では、面取り部が単一の平面からなる場合について説明したが、本発明において、面取り部の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、図6や図7に示す形状を挙げることができる。 In the example shown in FIGS. 1 to 5, the case where the chamfered portion is formed of a single plane has been described. However, in the present invention, the shape of the chamfered portion is not particularly limited. For example, FIG. The shape shown in FIG.
図6(a)は、本発明に係る半導体装置の他の一例を模式的に示す部分拡大断面図であり、(b)は、(a)に示した半導体装置が備える半導体チップの底面図であり、(c)は、(b)の側面図である。
半導体チップ60が備える半導体チップ61は、図6(a)に示すように、半田層68を介してアイランド65にダイボンディングされていて、半導体チップ61の上面に設けられた複数の電極66には、ワイヤ67が電気的に接続されている。なお、半導体装置60の他の構成については、図1及び図2に示した半導体装置10と同様であるから、ここでの説明は省略する。
6A is a partial enlarged cross-sectional view schematically showing another example of the semiconductor device according to the present invention, and FIG. 6B is a bottom view of the semiconductor chip provided in the semiconductor device shown in FIG. (C) is a side view of (b).
A
半導体チップ61は、図6(b)、(c)に示すように、半導体チップ61の下面61aの角に、角面取り部62が形成され、半導体チップ61の側面61bの辺に、側面面取り部63が形成され、半導体チップ61の下面61aの辺に、下辺面取り部64が形成されている。角面取り部62、側面面取り部63及び下面面取り部64は、夫々、曲面からなるものであり、エッチングが施されることによって形成されている。
As shown in FIGS. 6B and 6C, the
本発明においては、図6に示したように、面取り部が曲面を有していることが望ましい。
面取り部周縁の辺や角への応力の集中を緩和することができ、半導体チップにクラックが生じることをさらに確実に防止することができるからである。また、面取り部が曲面を有しているため、面取り部の面積を広く確保することができ、半導体チップから半田層への放熱をより効率よく行うことが可能となるからである。
In the present invention, it is desirable that the chamfered portion has a curved surface as shown in FIG.
This is because the concentration of stress on the sides and corners of the peripheral edge of the chamfered portion can be alleviated, and the occurrence of cracks in the semiconductor chip can be more reliably prevented. In addition, since the chamfered portion has a curved surface, a large area of the chamfered portion can be secured, and heat dissipation from the semiconductor chip to the solder layer can be performed more efficiently.
図7(a)は、本発明に係る半導体装置の他の一例を模式的に示す部分拡大断面図であり、(b)は、(a)に示した半導体装置が備える半導体チップの底面図であり、(c)は、(b)の側面図である。
半導体チップ70が備える半導体チップ71は、図7(a)に示すように、半田層78を介してアイランド75にダイボンディングされていて、半導体チップ71の上面に設けられた複数の電極76には、ワイヤ77が電気的に接続されている。なお、半導体装置70の他の構成については、図1及び図2に示した半導体装置10と同様であるから、ここでの説明は省略する。
FIG. 7A is a partial enlarged cross-sectional view schematically showing another example of the semiconductor device according to the present invention, and FIG. 7B is a bottom view of the semiconductor chip included in the semiconductor device shown in FIG. (C) is a side view of (b).
As shown in FIG. 7A, the
半導体チップ71は、図7に示すように、半導体チップ71の側面71bに、側辺面取り部73が形成されている。側面面取り部73は、横並びに配置された2つの平面を有するものであり、C面取りが2回施されることによって形成されている。
As shown in FIG. 7, the
本発明においては、図7に示したように、面取り部が複数の平面を有していることが望ましい。上記面取り部周縁の辺や角への応力の集中を緩和することができ、半導体チップにクラックが生じることをさらに確実に防止することができるからである。また、面取り部が複数の平面を有しているため、面取り部の面積を広く確保することができ、半導体チップから半田層への放熱をより効率よく行うことが可能となる。 In the present invention, as shown in FIG. 7, it is desirable that the chamfered portion has a plurality of planes. This is because the concentration of stress on the edges and corners of the peripheral edge of the chamfered portion can be alleviated, and the occurrence of cracks in the semiconductor chip can be more reliably prevented. Further, since the chamfered portion has a plurality of flat surfaces, a large area of the chamfered portion can be ensured, and heat dissipation from the semiconductor chip to the solder layer can be performed more efficiently.
次に、本発明の半導体装置の製造方法について説明する。
ここでは、図1及び図2に示した半導体装置の製造方法について説明することとする。また、先ず半導体装置の製造に用いられる基板(以下、半導体装置製造用基板という)の製造方法について説明し、その後、半導体装置製造用基板を用いた半導体装置の製造方法について説明することとする。
図8(a)〜(e)、及び、図9(a)〜(c)は、本発明の半導体装置の製造方法を模式的に示す断面図である。
Next, a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described.
Here, a manufacturing method of the semiconductor device shown in FIGS. 1 and 2 will be described. First, a manufacturing method of a substrate (hereinafter referred to as a semiconductor device manufacturing substrate) used for manufacturing a semiconductor device will be described, and then a manufacturing method of the semiconductor device using the semiconductor device manufacturing substrate will be described.
8A to 8E and FIGS. 9A to 9C are cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
(A)絶縁性基板21を出発材料とし、まず、絶縁性基板21の両面に、導体層23を形成する。導体層23は、絶縁性基板21の両面に無電解メッキを施し、さらに電解メッキを施してベタの金属層を形成した後、エッチング処理を施すことにより形成することができる。また、銅張基板にエッチング処理を施すことにより形成してもよい。
(A) Using the insulating
(B)次に、絶縁性基板21に、ドリルやレーザ等により貫通孔を穿設する。続いて、無電解メッキを施し、さらに電解メッキを施すことにより、上記貫通孔の壁面に金属薄膜を形成し、該貫通孔に充填材を充填することにより、ビアホール26を形成する。上記充填材としては、例えば、樹脂充填材や金属充填材等を挙げることができる。また、ビアホール26には、蓋メッキを施してもよい。
(B) Next, a through hole is drilled in the insulating
(C)次に、絶縁性基板21の表面に、未硬化のソルダーレジスト組成物をロールコータやカーテンコータ等により塗布したり、フィルム状に成形したソルダーレジスト組成物を圧着したりした後、硬化処理を施すことにより、ソルダーレジスト層25を形成する。絶縁性基板21の裏面にも、同様にしてソルダーレジスト層30を形成する。
続いて、ソルダーレジスト層25の所定箇所にレーザ処理や露光現像処理により開口を形成し、露出した箇所にNiメッキやAuメッキを行うことにより、アイランド15及びボンディングパッド24を形成する。また、ソルダーレジスト層30に対しても同様の処理を行い、ランド29を形成する。
上記(A)〜(C)の工程を経ることにより、半導体装置製造用基板20を製造することができる(図8(a)参照)。
(C) Next, an uncured solder resist composition is applied to the surface of the insulating
Subsequently, an opening is formed in a predetermined portion of the solder resist
Through the steps (A) to (C), the semiconductor
(D)ダイシング工程として、まず、半導体ウエハを粘着テープに貼着し、粘着テープを貼着した半導体ウエハをテーブル上に載置する。そして、上記テーブルに設けられた複数の小孔から吸引することにより、半導体ウエハをテーブルに吸着させ、その状態で、高速回転させたダイシング・ブレードにより、半導体ウエハのダイシングを行い、半導体チップを得る。このとき、歯形や厚み等の異なる2種類のダイシング・ブレードを用いることにより、半導体ウエハのダイシングを行うと同時に、半導体チップに面取り部を形成することができる。また、一旦、ダイシング・ブレードを用いて半導体ウエハのダイシングを行うことにより、半導体チップを製造し、その後、別のダイシング・ブレードや研磨装置等を用いて、半導体チップに面取り部を形成することとしてもよい。また、エッチング等によって、半導体チップに、曲面を有する面取り部を形成することとしてもよい。この工程は、ダイシング工程における面取り工程に相当するものである。なお、半導体チップに形成する面取り部としては、特に限定されるものではないが、例えば、図1〜図7に示したものを挙げることができる。 (D) As a dicing process, first, a semiconductor wafer is attached to an adhesive tape, and the semiconductor wafer to which the adhesive tape is attached is placed on a table. Then, the semiconductor wafer is attracted to the table by suction from a plurality of small holes provided in the table, and in this state, the semiconductor wafer is diced by a dicing blade rotated at high speed to obtain a semiconductor chip. . At this time, by using two types of dicing blades having different tooth shapes and thicknesses, the semiconductor wafer can be diced, and at the same time, a chamfered portion can be formed on the semiconductor chip. In addition, once a semiconductor chip is manufactured by dicing a semiconductor wafer using a dicing blade, and then a chamfered portion is formed on the semiconductor chip using another dicing blade or a polishing apparatus. Also good. Further, a chamfered portion having a curved surface may be formed on the semiconductor chip by etching or the like. This process corresponds to a chamfering process in the dicing process. The chamfered portion formed on the semiconductor chip is not particularly limited, and examples thereof include those shown in FIGS.
(E)次に、塗布工程として、半導体装置製造用基板20のアイランド15に半田ペーストを塗布し、半田ペースト層18′を形成する(図8(b)参照)。半田ペーストとしては、例えば、Sn−Pb合金、Sn−Pb−Ag合金、Sn−Pb−Bi合金、Sn−Pb−In合金、Sn−Pb−In−Sb合金、Sn−Ag系合金、Sn−Cu系合金、Sn単体金属等の合金を含む半田ペーストを挙げることができる。また、半田ペーストとして、Pb系高温半田ペースト(85質量%以上のPbを含有するPb−Sn合金の半田ペースト)を用いることができる。このようなPb系高温半田ペーストとしては、例えば、Pb−8Sn−2Ag合金(Snを8重量%、Agを2重量%含み、残部がPb及び不可避不純物からなる合金)を含む半田ペーストを挙げることができる。
(E) Next, as an application step, a solder paste is applied to the
(F)次に、載置工程として、上記(D)の工程によって得られた半導体チップ11を、半田ペースト層18′に載置する。続いて、リフロー工程として、半田ペースト層18′をリフローして半田層18を形成することにより、半田層18を介して半導体チップ11をダイボンディングする(図8(c)参照)。リフロー温度は、半田ペーストによって異なるが、例えば、260〜295℃程度である。リフローされた半田ペースト層18′内の溶融半田は、その後、硬化・収縮し、半田層18が形成されるのであるが、半導体チップ11の下面の角には、角面取り部12が形成されているため、上記角への応力の集中を緩和することが可能であり、半導体チップ11にクラックが発生するおそれがない。
(F) Next, as a placing step, the
(G)続いて、半導体チップ11の上面に設けられた電極16と、ボンディングパッド24とをワイヤ17を用いてワイヤボンディングする(図8(d)参照)。次に、絶縁性基板21の上面全体を覆うように、エポキシ樹脂等を含有する樹脂組成物で樹脂パッケージ部19を形成する(図8(e)参照)。次に、ランド27上に半田ボールを載置し、上記半田ボールをリフローすることにより、ランド27上に半田バンプ28を形成する(図9(a)参照)。続いて、樹脂パッケージ部19に粘着テープ9を貼着し(図9(b)参照)、その状態で、ダイシングを行うことにより、半導体装置10を製造することができる(図9(c)参照)。
(G) Subsequently, the
以上、本発明の実施形態に係る半導体装置及び半導体装置製造用基板について説明したが、本発明は、この例に限定されるものではない。本発明において、面取り部は、平面と曲面とを有するものであってもよい。また、面取り部が、複数の平面からなる場合、平面の数は特に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
本実施形態においては、絶縁性基板が1層からなるものである場合について説明したが、本発明において、上記絶縁性基板は、複数の板状体が積層されたものであってもよい。また、本実施形態では、半導体装置のパッケージ方式がBGAである場合について説明したが、本発明はこの例に限定されず、例えば、LGAであってもよい。
Although the semiconductor device and the semiconductor device manufacturing substrate according to the embodiment of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this example. In the present invention, the chamfered portion may have a flat surface and a curved surface. Moreover, when a chamfer part consists of a several plane, the number of planes is not specifically limited, It is possible to set suitably.
In the present embodiment, the case where the insulating substrate is composed of one layer has been described, but in the present invention, the insulating substrate may be a laminate of a plurality of plate-like bodies. In the present embodiment, the case where the package system of the semiconductor device is BGA has been described. However, the present invention is not limited to this example, and may be LGA, for example.
10 半導体装置
11 半導体チップ
11a (半導体チップの)下面
11b (半導体チップの)側面
15 アイランド
16 電極
17 ワイヤ
18 半田層
19 樹脂パッケージ部
21 絶縁性基板
23 導体層
24 ワイヤボンディングパッド
25、29 ソルダーレジスト層
27 ランド
28 半田バンプ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記半導体チップが半田層を介してダイボンディングされた基板と
を備えた半導体装置であって、
前記半導体チップが有する前記半田層と接する角及び辺のうち、少なくとも1には、面取り部が形成されていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor chip;
A semiconductor device comprising a substrate on which the semiconductor chip is die-bonded via a solder layer,
A chamfered portion is formed in at least one of corners and sides in contact with the solder layer of the semiconductor chip.
基板上に半田ペーストを塗布する塗布工程と、
前記塗布工程において形成された半田ペースト層に、前記半導体チップを搭載する搭載工程と、
前記半田ペースト層をリフローすることにより、半田層を形成するリフロー工程と
を含む半導体装置の製造方法であって、
前記ダイシング工程は、前記半導体チップが有する前記半田層と接することになる角及び辺のうち、少なくとも1に、面取り部を形成する面取り工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A dicing step of dicing a semiconductor wafer to obtain a semiconductor chip;
An application process for applying a solder paste on a substrate;
A mounting step of mounting the semiconductor chip on the solder paste layer formed in the coating step;
A reflow process of forming a solder layer by reflowing the solder paste layer,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the dicing step includes a chamfering step of forming a chamfered portion in at least one of corners and sides that are in contact with the solder layer of the semiconductor chip.
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