JP2006339180A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップの電極位置のバンプ電極再配線構造変更が容易な方法の提供。
【解決手段】半導体チップを形成するチップ形成部１７を縦横に配置したウエハ１５を準備する。ウエハ１５の電極４を有する面の各チップ形成部１７に、縦横にランド８を配列したテープ６を貼り付ける。ワイヤボンディングを行って、ワイヤ９の一端をチップ形成部１７の電極４に接続し他端をバンプ電極形成位置に接続する。ワイヤ９が長い場合はワイヤ９の途中を前記ランド８に接続する。ウエハ１５の全域にランド８及びワイヤ９を覆う絶縁性の樹脂層２０を形成する。樹脂層２０に選択的に孔を設け、所定のランド８を露出させ、孔底のランド８に接続されるバンプ電極５を形成する。ウエハ１５に支持用テープ４１を貼り付けた後、支持用テープの途中深さに到達する溝４３を縦横に形成して樹脂層２０及びウエハ１５を切断する。テープ４１を除去して複数の半導体装置を製造する。
【選択図】図２０

Description

本発明は半導体装置及びその製造方法に係わり、特に、半導体チップの一面に設けた電極位置で規定されていた外部電極端子位置を、バンプ電極を有する再配線構造によって外部電極端子を所定の位置に変更できる技術に適用して有効な技術に関する。

半導体装置（半導体デバイス）は、より一層小型化が要請されている。この小型化を図るため、半導体チップを覆う封止体（パッケージ）の外形寸法を半導体チップの外形寸法に一致させる、いわゆるＣＳＰ（chip size Package）が開発されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、リアルタイプのＬＧＡタイプの半導体装置を製造する方法が開示されている。この方法では、半導体ウエーハの各良品半導体チップ上にインターポーザを固定した後、インターポーザのインナーバンプと良品半導体チップの電極パッドを熱厚着で接合し、半導体ウエーハを半導体チップ毎に切断して複数の半導体装置を製造する。インターポーザは、半導体チップの外形寸法（平面サイズ）と同等かあるいはより小さくなるベースフィルムを有している。ベースフィルムの一方の主面上にはインナーバンプを有する配線層を有している。また、ベースフィルムはスルーホールが設けられ、このスルーホール部分にはベースフィルムの他方の主面上に突出するバンプ状のランドが設けられている。ベースフィルムの一方の主面上に接着剤を塗布し、この接着剤でインターポーザを半導体ウエーハに接続する。

特開２００２−１１０８５６号公報

半導体チップの一面に設けた電極を外部電極端子とする半導体装置では、外部電極端子の配列は特定されてしまう。半導体装置を組み込む製品においては、半導体チップの電極配置とは異なる電極配置を外部電極端子として使用したい場合もある。このようなことから、外部電極端子を有する再配線構造を半導体チップの一面側に形成することによって、所望の外部電極端子配置を有する半導体装置を製造する技術が提案されている。この技術の一例として、特許文献１に記載された技術が知られている。
本発明も再配線技術に係わるものである。

本発明の目的は、再配線による外部電極端子の配置変更が容易な半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、製造コストの低減が達成できるＣＳＰ型の半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

（１）半導体装置は、
所定の回路素子が形成され前記回路素子の複数の電極が第１の面に形成された半導体チップと、
第１の面に複数の導電性のランドを配置し、前記第１の面の反対面となる第２の面を前記半導体チップの前記電極から外れた第１の面に接着剤を介して貼り付けたテープと、
前記半導体チップの所定の電極に一端を接続し、他端を所定の前記ランドに接続してなる導電性のワイヤと、
前記半導体チップの第１の面側に設けられ、前記電極、前記ランド及び前記ワイヤを覆う絶縁性樹脂からなる封止体と、
前記封止体に設けられ、底に所定の前記ランドが露出する孔と、
前記孔部分に突出形成され、前記孔底の前記ランドに電気的に接続される外部電極端子とを有することを特徴とする。

また、前記ワイヤはその途中部分が所定の前記ランドに接続されている。前記一部のワイヤは高いループを描いて張り巡らされ、前記高いループ部分の下方には交差して低いループを描いて張り巡らされるワイヤが位置している。前記ワイヤの前記他端が接続される前記ランドに重ねて前記外部電極端子が形成されている。前記テープにはマトリクス状に前記ランドが配置されている。前記半導体チップの電極は前記半導体チップの周縁に沿って配置され、前記半導体チップの中央側に前記テープが貼り付けられている。前記半導体チップの周縁は前記封止体の周縁と一致している。
このような半導体装置は、以下の工程を有する製造方法で製造される。

半導体装置は、
（ａ）所定の回路素子が形成され前記回路素子の複数の電極が第１の面に形成されたチップ形成部をマトリクス状に配置した半導体基板からなるウエハを準備する工程、
（ｂ）第１の面に複数の導電性のランドを配置した絶縁性のテープを、前記ウエハの各チップ形成部の前記電極から外れた位置に、前記第１の面の反対面となる第２の面を介して接着剤で貼り付ける工程、
（ｃ）前記各チップ形成部の前記電極と前記ランドを導電性のワイヤで接続する工程、
（ｄ）前記ウエハの第１の面に前記電極、ランド及び前記ワイヤを覆うように絶縁性樹脂からなる樹脂層を形成する工程、
（ｅ）前記所定のランドを露出させるように前記樹脂層に孔を設ける工程、
（ｆ）前記孔部分に前記孔の底のランドに接続される突出した外部電極端子を形成する工程、
（ｇ）前記ウエハ及び前記樹脂層をチップ形成部の境界に沿って縦横に切断してチップ形成部を個片化する工程によって製造される。

また、前記工程（ｂ）では、前記ランドをマトリクス状に配置した前記テープを前記各チップ形成部に貼り付ける。前記工程（ｃ）では、前記ワイヤの途中部分を所定の前記ランドに接続する。前記工程（ｃ）では、前記ワイヤを低いループを描くように張り巡らせたり、高いループを描くように張り巡らせたりし、前記高いループ部分は前記低いループ部分に対して接触することなく交差するように形成する。前記工程（ｄ）では、前記樹脂層をエポキシ樹脂で形成し、前記工程（ｅ）では、前記樹脂層を選択的なエッチングによって前記孔を形成する。前記工程（ｇ）では、前記ウエハの第２の面に支持用テープを貼り付けた後、前記ウエハの第１の面側からダイシングブレードで前記樹脂層及び前記ウエハを切断し、切断による切断溝の底を前記支持用テープの接着表面乃至途中深さに至る深さとし、ついで前記支持用テープを剥離する。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

前記（１）の手段によれば、（ａ）半導体装置は、その製造において、半導体チップの電極にワイヤの一端を接続した後、半導体チップ表面に貼り付けたテープの最外周や２列目に位置するランドにワイヤの途中部分を中継的に接続し、ついで所定位置のランドに他端を接続している。また、ワイヤの他端が接続されたランド上の樹脂層部分には孔が設けられ、この孔部分に突起電極である外部電極端子を形成する構造になっている。このため、ランド付きテープ及びワイヤ配線による再配線構造によって外部電極端子の配置位置を自由に選択できる効果がある。

（ｂ）ランドはテープにマトリクス状に複数配置されていること、ワイヤはその途中部分が所定のランドに接続されること、低いループのワイヤ上を交差するように高いループのワイヤを張ること等によって、テープ上にワイヤを自由に配線できるため、再配線が容易になり、所望位置に外部電極端子を形成することができる。

（ｃ）再配線のために使用するテープは、一面にマトリクス状にランド（導体層）を有するマトリクステープ構造であり、基板の両面に配線層を有するインターポーザ等に比較してコストが安い。この結果、マトリクステープ使用の半導体装置の製造コストの低減が達成される。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１乃至図２１は本発明の実施例１の半導体装置及びその製造方法に係わる図である。図１乃至図８は半導体装置の構造に係わる図であり、図９乃至図２１は半導体装置の製造方法に係わる図である。

本実施例１の半導体装置１は、図１に示すように四角形の半導体チップ２を有している。この半導体チップ２の第１の面２ａには、図２に示すように半導体チップ２と一致する四角形の封止体３が重なる構造となっている。半導体チップ２は、厚さ１００μｍ（厚さ１００μｍ〜〜２００μｍ程度でもよい）のシリコン基板からなり、図示しないが所定の回路素子が形成され、第１の面２ａには回路素子に繋がる電極４（図５及び図８参照）が設けられている。図２では、半導体チップ２の第１の面２ａは下面となり、その反対面となる第２の面２ｂは上面となっている。

封止体３は、例えば、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂によって形成されている。また、図２及び図３に示すように、封止体３の第１の面３ａ（図２では下面）側には複数の外部電極端子５が設けられている。これら外部電極端子５は突起電極で構成されている。外部電極端子５は、例えば、半田ボールによって形成されるバンプ電極となっている。外部電極端子５は、半導体チップ２の中央寄りに３列６行配置される構造になっている。

図４に示すように、半導体チップ２の第１の面２ａには、絶縁性樹脂からなるテープ６が接着剤７によって貼り付けられている。テープ６は、例えば、厚さ１００μｍのポリイミド樹脂で形成され、露出する第１の面６ａにはマトリクス状に四角形のランド８が設けられている。ランド８はテープ６の第１の面６ａに設けた３５μｍの厚さの銅箔を格子状にエッチングすることによって形成される。また、ランド８の表面には図示しないが数μｍの厚さのＡｕめっき膜が形成されている。このＡｕめっき膜は、後述するワイヤの接続性を高めるため、また、半田ボールの接続によって外部電極端子５を形成するために設けられる。ランド８は、例えば、一辺が０．０５ｍｍとなる正方形となり、０．１ｍｍピッチで配置されている。

図８には、封止体３を取り除いた半導体チップ２の平面が示されている。この図８おいて、横軸をＸ軸、縦軸をＹ軸とした場合、四角形の半導体チップ２のＹ軸に沿う２辺に沿って電極４がそれぞれ１列配置されている。また、ランド８は、特に限定はされないが、図８では、Ｘ軸に沿って１１列、Ｙ軸に沿って１１行配列されている。

各電極４と所定のランド８は導電性のワイヤ９で電気的に接続されている。ワイヤ９は直径２０〜３０μｍのものが選択使用される。本実施例１では、ワイヤ９は直径２５μｍのＡｕ線が使用される。ワイヤ９の一端９ａが電極４に接続され、他端９ｂが所定のランド８に接続されている。また、必要に応じて、ワイヤ９の途中部分が所定のランド８に中継接続９ｃされている。本実施例１では、ランド８に半田ボールを接続して形成される外部電極端子５は、図８に点線円で示すように、４行目、６行目、８行目でかつ奇数列目のランド８上に形成される。

４行目、６行目、８行目でかつ奇数列目のランド８上の封止体３には、図４及び図５に示すように孔１０が設けられている。この孔１０の底にはランド８が露出している。また、孔１０部分には、半田ボールで形成されたバンプ電極が充填されている。このバンプ電極はランド８に接続され、かつ孔１０から封止体３の表面（第１の面３ａ）側に盛り上がるように突出して外部電極端子５を形成している。外部電極端子５を形成する半田ボールは、端子ピッチが０．５ｍｍの場合は、直径０．３０ｍｍが使用される。半田ボールはＰｂＳｎまたはＳｎＡｇで形成される。封止体３の厚さは半田ボールの１／２以下とし、例えば、０．1ｍｍとなっている。また、孔１０は直径０．２５ｍｍとなっている。

図８において、ワイヤ９に重なるように示す白丸部分が、電極４及びランド８とワイヤ９との接続位置を示す。また、必ずしも特定されるわけではないが、図８においては、ワイヤ９の接続終端である他端９ｂが外部電極端子５の形成位置に位置している。

一方、図８に示すように、一部のワイヤ９は交差している。図５は図８のＢ−Ｂ線、換言するならば、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面である。また、図６及び図７は図５の左端部分及び右端部分を示す拡大断面図である。図６には、ワイヤ９の交差部分が断面で示されている。図５及び図６に示すように、黒丸で示す一方のワイヤ９は低いループ９ｆを描いて張り巡らされ、他方のワイヤ９は高いループ９ｇを描いて張り巡らされている。従って、高いループ９ｇの下方には交差して低いループ９ｆを描いて張り巡らされるワイヤ９が位置している。

交差部分以外のワイヤ９は低いループ９ｆあるいはそれ以下の低さで張り巡らされている。例えば、低いループ９ｆの高さは５０μｍ、高いループ９ｇの高さは１００μｍであり、高いループ９ｇと低いループ９ｆのワイヤ間には２５μｍの間隔（隙間）がある。従って、この隙間に絶縁性樹脂が充填されるため、ワイヤ間の電気的絶縁性は充分維持され、ショート不良が発生しないようになっている。なお、図８においてワイヤ９による配線状態は一部のみを示す。

つぎに、本実施例１の半導体装置１の製造方法について、図９乃至図２１を参照しながら説明する。本実施例１の半導体装置は、図９のフローチャートで示すように、ウエハ準備（Ｓ０１）、テープ貼り付け（Ｓ０２）、ワイヤボンディング（Ｓ０３）、樹脂層形成（Ｓ０４）、エッチング（ボール実装位置：Ｓ０５）、ボール実装（Ｓ０６）、個片化（Ｓ０７）の各工程を経て製造される。

半導体装置１の製造においては、図１０（ａ）に示すようにウエハ（半導体ウエハ）１５が準備される（Ｓ０１）。ウエハ１５は厚さ１００μｍのシリコン基板からなり、１縁に直線的に延在する方向識別用のオリエンテーション・フラット１６を有する円板となっている。そして、このオリエンテーション・フラット１６を基準に、縦横に四角形のチップ形成部１７がマトリクス状に整列配置されている。ウエハ１５は、最終的には、ダイシングブレードによって縦横に切断されて半導体装置１となる。切断はチップ形成部１７の縁に沿って行われる。この切断によってウエハ１５の各チップ形成部１７は、半導体装置１の半導体チップ２となる。

オリエンテーション・フラット１６は、例えば、図８の電極４の配列方向であるＹ方向に沿って延在している。チップ形成部１７の構造は、既に図１、図５及び図８を用いて説明した構造である。図１２は単一のチップ形成部１７を拡大して示すウエハ１５の第１の面１５ａを示す図である。二点鎖線による四角形部分がチップ形成部１７である。第１の面１５ａにおいて、各チップ形成部１７には対面する一対の辺（図１２では左右の辺）の内側に、辺に沿って回路素子に繋がる電極４が一列に配置されている。電極列と電極列との間は広い空間となり、テープ貼り付け面１８を構成している。

つぎに、図１０（ａ）に示すように、ウエハ１５の第１の面１５ａの各チップ形成部１７にテープ６を貼り付ける（Ｓ０２）。テープ６はチップ形成部１７の中央寄りであるテープ貼り付け面１８に貼り付けられる。図１０（ａ）では、ノズル２０の下面側に設けた複数の分岐ノズル２１でそれぞれテープ６を真空吸着保持して、ウエハ１５の所定位置に運び、テープ６の下面の接着剤７によって各テープ６を各チップ形成部１７上に貼り付ける。ノズル２０は図示しない三次元的に移動制御される本体から延在するアーム２２に支持されている。従って、本体の移動制御により、図示しない供給テーブル上のテープ６を真空吸着保持してウエハ１５上に移送することができる。また、アーム２２は伸縮自在に制御される。

ウエハ１５において、不良のチップ形成部１７が存在する場合には、１本のノズルで１個ずつテープ６を移送して、良品であるチップ形成部１７上のみにテープ６を貼り付けるようにしてもよい。この方法で、以降の外部電極端子５の搭載も不良のチップ形成部に行わないようにすれば、不良品の製造が抑えられ、無駄がなくなる。

図１３はチップ形成部１７上にテープ６を貼り付けた平面図であり、図１４はその拡大断面図である。図１４において、２本の二点鎖線間が単一のチップ形成部１７である。以降の図においても、２本の二点鎖線で単一のチップ形成部１７の領域を示す。

テープ６を接着する接着剤７は、例えば、テープ６の第２の面に設けた粘着層を使用する。この場合、供給テーブル上からテープ６を取り外す際は、下方から突き上げ針で上面にテープ６を貼り付けたメインテープを突き上げてテープ６を浮かせて接着力を弱め、この状態で分岐ノズル２１で真空吸着して分岐ノズル２１の下面に保持する。また、接着の他の方法としては、ディスペンサによって各チップ形成部１７のテープ貼り付け面１８に接着剤７を塗布し、その後テープ６を接着剤７上に貼り付け、接着剤７を硬化処理してテープ６をテープ貼り付け面１８に貼り付ける方法がある。

テープ６は、図１３及び図１４に示すように、電極４の配置位置から外れた中央寄りに貼り付けられる。テープ６は四角形となり、その第１の面６ａにマトリクス状に四角形のランド８が配列されている。ランド８は既に説明したように厚さ３５μｍの導体層で形成され、１１行１１列の状態にマトリクス状に配置されている。ランド８がマトリクス状に配置されていることから、このテープ６をマトリクステープ６とも呼称する。マトリクステープ６の第１の面６ａの反対面となる第２の面が、図１４に示すように、接着剤７によってチップ形成部１７の第１の面１５ａに貼り付けられる。

つぎに、図１０（ｂ）に示すように、各チップ形成部１７において、電極４とランド８をワイヤ９によって電気的に接続する（ワイヤボンディング：Ｓ０３）。図１０（ｂ）は接続されるワイヤ９を模式的に示すものである。図１５及び図１６は、ワイヤの接続状態を示すチップ形成部１７の拡大図である。図１５は図８に対応し、図１６は上下が逆であるが一部は図５に対応するものである。図１５及び図８において、ワイヤ９に重なるように示す白丸部分が、電極４及びランド８とワイヤ９との接続位置を示す。

ワイヤボンディングは、例えば、ワイヤ９として２５μｍ直径の金線を用い、接続時超音波振動を行う熱厚着法によってワイヤボンディングを行う。図示しないキャピラリと呼称される筒状のボンディング工具でワイヤ９を保持し、ワイヤ９の先端（一端）を球状化した後、電極４にワイヤ９の先端（一端９ａ）を接続し、その後中継接続９ｃを必要に応じて１乃至複数回行った後、最終ボンディングを外部電極端子５を設けるランド８に行ってワイヤ９の他端９ｂをランド８に接続する。最終ボンディング後、ワイヤ９をクランプして引っ張ることによってワイヤ９は切断されるため、ワイヤ９の他端９ｂが最終ボンディングを行ったランド８に接続されることになる。図１７には孔１０の底に位置する最終ボンディング位置となるランド８が示されている。そして、これら四角形のランド８上に小さい円で示される部分が、ワイヤ９の切断端面であり、他端９ｂである。

ワイヤボンディングにおいては、図１６に示すように、マトリクステープ６の左右の辺にそれぞれ近接した電極４にワイヤ９の一端９ａを接続した後、電極４の上面よりも高い位置にあるランド８にワイヤ９の中継接続９ｃを行う。これは、マトリクステープ６上を引き回すワイヤ９が弛みあるいは倒れて他のランドや他のワイヤに接触するのを抑止するためである。この場合、ワイヤの張り（ループ）を長くさせないために、最初の中継接続９ｃは、マトリクステープ６の最外周列のランド８または２列目のランド８に行う。中継接続９ｃを行ったワイヤ９は、その後最終ボンディング位置に引き回されるが、最終ボンディング位置までの距離が長い場合はワイヤのループが長くなり、弛んでショート不良が発生するおそれがあることから、１乃至複数の中継接続９ｃを行う。

ワイヤ９の張り方向は、図１５に示すように、直線的であっても方向を変えてもよい。方向を変えた場合、他のワイヤ９と交差する場合もある。この場合、図１６に示すように、交差箇所では、一方のワイヤ９は低いループ９ｆとし、他方のワイヤ９を高いループ９ｇとして交差させることによってワイヤ間のショート不良発生を防止することができる。図１６において、黒丸で示す一方のワイヤ９は低いループ９ｆを描いて張り巡らされ、他方のワイヤ９は高いループ９ｇを描いて張り巡らされている。例えば、低いループ９ｆの高さは５０μｍ、高いループ９ｇの高さは１００μｍであり、高いループ９ｇと低いループ９ｆのワイヤ間には２５μｍの間隔（隙間）がある。従って、この隙間に絶縁性樹脂が充填されるため、ワイヤ間の電気的絶縁性は充分維持され、ショート不良が発生しないようになる。交差部分以外のワイヤ９は低いループ９ｆあるいはそれ以下の低さで張り巡らされている。

本実施例１では、ワイヤの最終ボンディング位置となるランド８に外部電極端子５を形成したが、ワイヤが中継接続された位置等にランド８を配置する構造であってもよい。

つぎに、図１０（ｃ）に示すように、ウエハ１５のマトリクステープ６を貼り付けた第１の面１５ａ側全域に絶縁性樹脂からなる樹脂層２４を形成する（Ｓ０４）。図では、ウエハ１５を第１の面１５ａを上面にした状態で封止治具２５上に収容する。封止治具２５は上面が平坦面となる基部２６と、この基部２６の上面周縁に突出する周壁２７とを有する構造となり、ウエハ１５を収容することができる。図１０（ｃ）では、封止治具２５の左端部分を示す図であり、ウエハ１５の周縁は封止治具２５の周壁２７に接触するようにして収容されている。封止治具２５は、ウエハ１５の周面と周壁２７との間に隙間が存在する構造でもよい。しかし、周壁２７は、ウエハ１５のマトリクステープ６を貼り付けた第１の面１５ａ側に所定量の樹脂を収容しても樹脂が流出しない程度の深さが必要である。本実施例１では樹脂は０．２ｍｍの深さ封止治具２５内に供給される。ウエハ１５の厚さが１００μｍであることから、周壁２７は、例えば、０．５ｍｍ程度必要である。封止治具２５内に収容したウエハ１５上に、例えば、硬化状態で厚さ０．２ｍｍとなる量の絶縁性樹脂を注入する。樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂が注入される。樹脂注入後、樹脂を硬化処理して樹脂層２４を形成する。樹脂層２４によってウエハ１５の第１の面１５ａの電極４、第１の面１５ａ側のマトリクステープ６、ランド８及びワイヤ９は完全に被覆される。樹脂層２４の形成後、ウエハ１５は封止治具２５から取り出される。
なお、樹脂層２４の形成は、トランスファモールディング装置によって形成することもできる。

つぎに、図１１（ａ）に示すように、常用のリソグラフィ技術及びエッチング技術によって、樹脂層２４のボール（半田ボール）実装位置に孔１０を形成する（Ｓ０５）。図１１（ａ）においては、一部の孔１０を示す。図１７はチップ形成部１７の拡大平面図、図１８はチップ形成部１７の拡大断面図、図１９は孔１０部分の拡大断面図である。これらの図から分かるように、チップ形成部１７の外部電極端子５を形成するランド８上に孔１０が設けられている。孔１０の底にはワイヤ９の他端９ｂが位置している。エポキシ樹脂からなる樹脂層２４を発煙硝酸等のエッチング液で選択的に除去して直径０．２５0ｍｍの孔１０を形成する。

つぎに、図１１（ｂ）に示すように、樹脂層２４の孔部分にボール（半田ボール）を実装して外部電極端子５を形成する（Ｓ０６）。図１１（ｂ）では、ボール保持具３０の下面に配列形成した吸着孔に半田ボール３５を真空吸着保持し、ウエハ１５の第１の面１５ａ側の樹脂層２４に設けられた孔１０上に供給する。

ボール保持具３０は、図示しない三次元的に移動制御される本体から延在するアーム３１に支持されている。従って、本体の移動制御により、図示しない供給治具上に配列した半田ボール３５をボール保持具３０の下面の各吸着孔に真空吸着保持し、順次樹脂層２４に設けられた孔１０上に供給する。図１１（ｂ）に示すボール保持具３０は、一度に４個のチップ形成部１７の孔１０に半田ボール３５を供給する構造になっているが、さらに多くのチップ形成部１７に半田ボール３５を供給する構造であってもよい。また、ボール保持具３０は、単一のチップ形成部１７の孔１０にのみ半田ボール３５を供給する構造であってもよい。

不良のチップ形成部１７が存在するウエハ１５の場合は、テープ貼り付け工程（Ｓ０２）と連動して、不良のチップ形成部１７には半田ボール３５を供給しないようにする。この場合、単一のチップ形成部１７の孔１０にのみ半田ボール３５を供給するボール保持具３０を使用して半田ボール３５の供給を行う。これにより、不良品の製造が抑えられ、無駄がなくなる。

半田ボール３５の供給の後、半田ボール３５をリフロー（一次加熱）することによってバンプ電極が形成され、各孔１０部分には外部電極端子５が形成される（Ｓ０６）。リフローによって溶融した半田は孔１０内に充填され、図２０及び図２１に示すように、孔１０の底のランド８に電気的に接触するとともに、孔１０の外側に半球状に盛り上がった突起電極（バンプ電極）となる。外部電極端子５を形成する半田ボールは、端子ピッチが０．５ｍｍの場合は、直径０．４５ｍｍが使用される。端子ピッチが変わる場合は、端子ピッチに対応した直径の半田ボールを使用して外部電極端子を形成する。半田ボールはＰｂＳｎまたはＳｎＡｇで使用されるが、これに限定されるものではない。

つぎに、ウエハ１５を樹脂層２４共々縦横に切断して、各チップ形成部１７を小型化して複数の半導体装置１を形成する（Ｓ０７）。図１１（ｃ）に示すように、円形枠４０の下面に貼り付けたダイシング用のテープ４１の上面にウエハ１５の第１の面１５ａの反対面となる第２の面１５ｂを貼り付ける。その後、ダイシングブレード４２によってウエハ１５を樹脂層２４共々縦横に切断して、チップ形成部１７を個片化する。この切断によってウエハ１５は半導体チップ２となり、樹脂層２４は封止体３となる。

図２０は、ダイシングブレード４２によって切断されたチップ形成部１７を示す拡大断面図である。図２０にはダイシングブレード４２によって切断した切断溝４３を示してある。切断溝４３は樹脂層２４及びウエハ１５を切断し、テープ４１の途中深さまで設けられている。ウエハ１５を完全に切断するため、ダイシングブレード４２の先端はテープ４１の表面乃至途中深さまで到達させる必要がある。テープ４１はウエハ１５を貼り付ける面が粘着面となるポリイミド樹脂からなる粘着テープとなっている。テープ４１は、ウエハ１５及び樹脂層２４を支持するテープとなることから、例えば、厚さ５０μｍのテープが使用される。個片となった各部は、そのままテープ４１に保持されている。そこで、テープ４１を各個片から相対的に剥離することによって、図１乃至図４に示す半導体装置１を複数製造することができる。

本実施例１の半導体装置の製造技術によれば、以下の効果を有する。
（１）半導体装置１は、その製造において、半導体チップ２の電極４にワイヤ９の一端９ａを接続した後、半導体チップ表面に貼り付けたテープ６（マトリクステープ６）の最外周や２列目に位置するランド８にワイヤ９の途中部分を中継的に接続し（中継接続９ｃ）、ついで所定位置のランド８に他端９ｂを接続している。また、ワイヤ９の他端９ｂが接続されたランド８上の樹脂層２４部分には孔１０が設けられ、この孔１０部分に突起電極である外部電極端子５を形成する構造になっている。このため、ランド付きテープ（マトリクステープ６）及びワイヤ配線による再配線構造によって外部電極端子５の配置位置を自由に選択できる効果がある。即ち、マトリクステープ６のランド８へのワイヤ９の引き回しの変更と、その変更に合わせたその後の外部電極端子５の形成によって外部電極端子５の配置位置を自由に選択できる。

（２）ランド８はマトリクステープ６にマトリクス状に複数配置されていること、ワイヤ９はその途中部分が所定のランド８に接続されること、低いループ９ｆのワイヤ９上を交差するように高いループ９ｇのワイヤ９を張ること等によって、マトリクステープ６上にワイヤ９を自由に配線できるため、再配線が容易になり、所望位置に外部電極端子５を形成することができる。

（３）再配線のために使用するマトリクステープ６は、一面にマトリクス状にランド８（導体層）を有するマトリクステープ構造であり、基板の両面に配線層を有するインターポーザ等に比較してコストが安い。この結果、マトリクステープ使用の半導体装置の製造コストの低減が達成される。

（４）マトリクステープ６はその一面にマトリクス状にランド８を有する構造であることから、ワイヤの張り方向を自由に選択できる。従って、この汎用性の高いマトリクステープ６を使用することによって、半導体装置１における外部電極端子５の再配線が自由に行える実益がある。

（５）上記（４）により、半導体装置１における外部電極端子５の再配線が自由に行えるため、少量化カスタム品の製造において効果が大きい。

（６）本実施例１の半導体装置の製造方法ではウエハ単位で各工程での処理が可能になることから、確立された従来の設備をそのまま使用することができる場合が多く、半導体装置１の製造コスト低減が達成できる。

（７）本実施例１によれば、設計変更や新規デバイスに対して、ワイヤボンディングの配線情報の制御だけで、任意の再配線が可能となる。

図２２乃至図２４は本発明の実施例２の半導体装置の製造方法に係わる図である。本実施例２の半導体装置の製造方法は、図２２のフローチャートで示すように、ウエハ準備（Ｓ１１）、テープ貼り付け（Ｓ１２）、ワイヤボンディング（Ｓ１３）と実施例１の場合と同様な工程となるが、その後は、実施例１と異なり、エッチング（ボール実装位置）工程が不要となるとともに、樹脂層形成工程とボール実装工程が逆となり、ボール実装（Ｓ１４）、樹脂層形成（Ｓ１５）と続き、最後に個片化（Ｓ１６）となる。

本実施例２では、ワイヤボンディング（Ｓ１３）後、ワイヤ９が接続された所定のランド８上にボール実装を行って外部電極端子５を形成する（Ｓ１４）。図２３は本実施例２の半導体装置の製造方法において、ワイヤボンディングされたランド上に外部電極端子を形成した状態を示すチップ形成部の拡大断面図である。即ち、ワイヤボンディング（Ｓ１３）が終了し、ボール実装（Ｓ１４）が行われたウエハ１５におけるチップ形成部１７の拡大断面図である。本実施例２も実施例１と同様な半導体装置１の構造となるため、外部電極端子５は、実施例１の場合と同様に４行目、６行目、８行目でかつ奇数列目のランド８上に形成される。図２３には、ワイヤ９の終端である他端９ｂが接続されたランド８上にのみ接触するように外部電極端子５が接続されている。

つぎに、本実施例２では、ウエハ１５の第１の面１５ａ全体に電極４、ランド８及びワイヤ９を覆い、かつ外部電極端子５の先端の半分程度が露出するように絶縁性樹脂からなる樹脂層２４を形成する（Ｓ１５）。実施例２の場合、樹脂層２４を封止治具２５上に収容し、絶縁性樹脂を所定量、外部電極端子５が存在しない領域から所定量供給して形成してもよいが、ここではトランスファモールディング装置を使用して樹脂層２４を形成する例について説明する。

図２４（ａ）はトランスファモールディング装置の成形金型５０を構成する下型５１と、上型５２に、ボール実装が終了したウエハ１５を型締めした状態を示す断面図である。下型５１は、ウエハ１５の第２の面に接触する平坦なパーティング面を有している。上型５２は、バンプ電極からなる外部電極端子５に対面して半球状窪み５３を有する窪んだキャビティ５４を有している。キャビティ５４の一方の端（図では左端）には、図示はしないが、ゲートが設けられ、そのゲートには溶融した樹脂を案内するランナが連なっている。また、キャビティ５４の周縁部分にはキャビティ５４内の空気を逃がすエアーベントが配置されている。

本実施例２では、上型５２の下面と被モールド物であるウエハ１５（樹脂層２４）の第１の面１５ａ側との間に弾力性のあるシート５５を介在させて型締めを行う。これは、半球状窪み５３内に入った外部電極端子５の表面を弾力的にシート５５で覆って外部電極端子５の表面に樹脂が付着しないようにするためである。半球状窪み５３は外部電極端子５の実装位置のばらつきを考慮して少し大きめに形成してある。大きめに半球状窪み５３を形成しても、シート５５の厚さを選択することによって、外部電極端子５の実装に供する表面部分を確実に樹脂で覆うことができる。

図２４（ｂ）は、下型５１と上型５２の型締め（クランプ）し、かつ絶縁性樹脂をゲートからキャビティ５４内に圧入させ、かつ樹脂を硬化処理（キュアー）して樹脂層２４を形成した状態を示す断面図である。キャビティ５４の深さを一定にしておくことによって、一定の厚さの樹脂層２４を形成することができる。

つぎに、本実施例２も実施例１と同様に、ウエハ１５及び樹脂層２４をチップ形成部１７の境界に沿って縦横に切断してチップ形成部１７を個片化する。これにより、複数の半導体装置を製造することができる。
本実施例２の半導体装置の製造方法においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

図２５は本発明の実施例３の半導体装置の製造方法に係わる図である。本実施例３の半導体装置の製造方法では、図２１に示すように、１個のランド８上に１個の外部電極端子５を形成するが、本実施例３では、図２５に示すように、複数個のランド８に亘って直径の大きな外部電極端子５を形成するものである。本実施例３の半導体装置の製造方法の採用によって外部電極端子５を大きくできるため、半導体装置１の実装時の機械的強度を高めることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明の実施例１である半導体装置の平面図である。 本実施例１の半導体装置の側面図である。 本実施例１の半導体装置の底面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。 図５の左端部分を示す拡大断面図である。 図５の右端部分を示す拡大断面図である。 本実施例１の半導体装置の封止体を取り除いた状態の平面図である。 本実施例１の半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 本実施例１の半導体装置の製造方法において、テープ貼り付け工程から樹脂層形成工程までを示す工程断面図である。 本実施例１の半導体装置の製造方法において、エッチング工程から個片化工程までを示す工程断面図である。 本実施例１の半導体装置の製造方法において、ウエハの単一のチップ形成部の平面図である。 マトリクステープを貼り付けた前記チップ形成部の平面図である。 図１３の横断断面図である。 前記マトリクステープのランドとチップ形成部の電極をワイヤで接続した状態を示すチップ形成部の平面図である。 図１５の横断断面図である。 前記チップ形成部、ワイヤ等を覆う樹脂層を選択的にエッチング除去して所定のランドを露出させた状態のチップ形成部の平面図である。 図１７の横断断面図である。 前記エッチング部分を示す拡大断面図である。 露出した前記ランドにボール電極を形成し、かつウエハをダイシングしてダイシング溝を形成したチップ形成部の断面図である。 前記ランドに接続されるボール電極を示す拡大断面図である。 本実施例２の半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 本実施例２の半導体装置の製造方法において、ワイヤボンディングされたランド上に外部電極端子を形成した状態を示すチップ形成部の拡大断面図である。 本実施例２の半導体装置の製造方法における樹脂層形成状態を示す一部の拡大断面図である。 本実施例３の半導体装置の製造方法において、ボール電極を形成した部分を示す模式的断面図である。

符号の説明

１…半導体装置、２…半導体チップ、２ａ…第１の面、２ｂ…第２の面、３…封止体、３ａ…第１の面、４…電極、５…外部電極端子、６…テープ、６ａ…第１の面、７…接着剤、８…ランド、９…ワイヤ、９ａ…一端、９ｂ…他端、９ｃ…中継接続、９ｆ…低いループ、９ｇ…高いループ、１０…孔、１５…ウエハ、１５ａ…第１の面、１６…オリエンテーション・フラット、１７…チップ形成部、１８…テープ貼り付け面、２０…ノズル、２１…分岐ノズル、２２…アーム、２４…樹脂層、２５…封止治具、２６…基部、２７…周壁、３０…ボール保持具、３１…アーム、３５…半田ボール、４０…円形枠、４１…テープ、４２…ダイシングブレード、４３…切断溝、５０…成形金型、５１…下型、５２…上型、５３…半球状窪み、５４…キャビティ、５５…シート。

Claims (20)

1. 所定の回路素子が形成され前記回路素子の複数の電極が第１の面に形成された半導体チップと、
   第１の面に複数の導電性のランドを配置し、前記第１の面の反対面となる第２の面を前記半導体チップの前記電極から外れた第１の面に接着剤を介して貼り付けたテープと、
   前記半導体チップの所定の電極に一端を接続し、他端を所定の前記ランドに接続してなる導電性のワイヤと、
   前記半導体チップの第１の面側に設けられ、前記電極、前記ランド及び前記ワイヤを覆う絶縁性樹脂からなる封止体と、
   前記封止体に設けられ、底に所定の前記ランドが露出する孔と、
   前記孔部分に突出形成され、前記孔底の前記ランドに電気的に接続される外部電極端子とを有することを特徴とする半導体装置。
2. 前記ワイヤはその途中部分が所定の前記ランドに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記一部のワイヤは高いループを描いて張り巡らされ、前記高いループ部分の下方には交差して低いループを描いて張り巡らされるワイヤが位置していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記ワイヤの前記他端が接続される前記ランドに重ねて前記外部電極端子が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
5. 前記テープにはマトリクス状に前記ランドが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
6. 前記半導体チップの電極は前記半導体チップの周縁に沿って配置され、前記半導体チップの中央側に前記テープが貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
7. 前記孔は隣接する複数の前記ランド上に亘って設けられ、前記孔底の複数の前記ランドが前記外部電極端子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
8. 前記半導体チップの周縁は前記封止体の周縁と一致していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
9. （ａ）所定の回路素子が形成され前記回路素子の複数の電極が第１の面に形成されたチップ形成部をマトリクス状に配置した半導体基板からなるウエハを準備する工程、
   （ｂ）第１の面に複数の導電性のランドを配置した絶縁性のテープを、前記ウエハの各チップ形成部の前記電極から外れた位置に、前記第１の面の反対面となる第２の面を介して接着剤で貼り付ける工程、
   （ｃ）前記各チップ形成部の前記電極と前記ランドを導電性のワイヤで接続する工程、
   （ｄ）前記ウエハの第１の面に前記電極、ランド及び前記ワイヤを覆うように絶縁性樹脂からなる樹脂層を形成する工程、
   （ｅ）前記所定のランドを露出させるように前記樹脂層に孔を設ける工程、
   （ｆ）前記孔部分に前記孔の底のランドに接続される突出した外部電極端子を形成する工程、
   （ｇ）前記ウエハ及び前記樹脂層をチップ形成部の境界に沿って縦横に切断してチップ形成部を個片化する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 前記工程（ｂ）では、前記ランドをマトリクス状に配置した前記テープを前記各チップ形成部に貼り付けることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記工程（ｃ）では、前記ワイヤの途中部分を所定の前記ランドに接続することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記工程（ｃ）では、前記ワイヤを低いループを描くように張り巡らせたり、高いループを描くように張り巡らせたりし、前記高いループ部分は前記低いループ部分に対して接触することなく交差するように形成することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記工程（ｄ）では、前記樹脂層をエポキシ樹脂で形成し、
    前記工程（ｅ）では、前記樹脂層を選択的なエッチングによって前記孔を形成することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
14. 前記工程（ｇ）では、前記ウエハの第２の面に支持用テープを貼り付けた後、前記ウエハの第１の面側からダイシングブレードで前記樹脂層及び前記ウエハを切断し、切断による切断溝の底を前記支持用テープの接着表面乃至途中深さに至る深さとし、ついで前記支持用テープを剥離することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
15. （ａ）所定の回路素子が形成され前記回路素子の複数の電極が第１の面に形成されたチップ形成部をマトリクス状に配置した半導体基板からなるウエハを準備する工程、
    （ｂ）第１の面に複数の導電性のランドを配置した絶縁性のテープを、前記ウエハの各チップ形成部の前記電極から外れた位置に、前記第１の面の反対面となる第２の面を介して接着剤で貼り付ける工程、
    （ｃ）前記各チップ形成部の前記電極と前記ランドを導電性のワイヤで接続する工程、
    （ｄ）前記ワイヤが接続された所定の前記ランド上に突出した外部電極端子を形成する工程、
    （ｅ）前記ウエハの第１の面全体に前記電極、ランド及び前記ワイヤを覆い、かつ前記外部電極端子が露出するように絶縁性樹脂からなる樹脂層を形成する工程、
    （ｆ）前記ウエハ及び前記樹脂層をチップ形成部の境界に沿って縦横に切断してチップ形成部を個片化する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
16. 前記工程（ｂ）では、前記ランドをマトリクス状に配置した前記テープを前記各チップ形成部に貼り付けることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
17. 前記工程（ｃ）では、前記ワイヤの途中部分を所定の前記ランドに接続することを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
18. 前記工程（ｃ）では、前記ワイヤを低いループを描くように張り巡らせたり、高いループを描くように張り巡らせたりし、前記高いループ部分は前記低いループ部分に対して接触することなく交差するように形成することを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
19. 前記工程（ｅ）では、トランスファモールディング装置によって前記樹脂層を形成するものであり、
    前記トランスファモールディング装置の成形金型を構成する下型は、前記ウエハの第２の面に接触するパーティング面を有し、
    前記トランスファモールディング装置の成形金型を構成する上型は、前記バンプ電極に対面して半球状窪みを有するキャビティを有し、
    前記ウエハを挟んで前記下型と前記上型を型締めする際、前記ウエハの第１の面側と前記上型との間に弾力性のあるシートを介在させて型締めを行い、その後トランスファモールディングすることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
20. 前記工程（ｆ）では、前記ウエハの第２の面に支持用テープを貼り付けた後、前記ウエハの第１の面側からダイシングブレードで前記樹脂層及び前記ウエハを切断し、切断による切断溝の底を前記支持用テープの接着表面乃至途中深さに至る深さとし、ついで前記支持用テープを剥離することを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。

Images