JP2003007908A - ウェハーレベルチップスケールパッケージ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
信頼性を向上できるウェハーレベルチップスケールパッ
ケージ構造、及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 多数のチップパッド202が形成された
ウェハー状態の半導体チップ200と、半導体チップ上
のチップパッドが露出するように設けられた開口部21
4と、延長された一部上にボールランド210を有する
ように形成された配線209と、半導体チップと配線と
の間に介在される接着層204と、チップパッドと配線
とを電気的に接続するように開口部を充填、被覆する導
電層216と、ボールランドは露出するように、配線及
び導電層を被覆するモールディング体230と、ボール
ランドに固着される導電性ボール220と、導電性ボー
ルが実装される基板240とを備える。
Description
ckage)、及びその製造方法に関するものであっ
て、より具体的には、ウェハー状態で製造されるウェハ
ーレベルチップスケールパッケージ(wafer le
vel chip scale package)、及
びその製造方法に関するものである。
薄膜成長技法により製造されたチップ(chip)を、
ウェハーから切断(sawing)分離した後、分離さ
れたチップをシールド(shield)やモールディン
グで外部の湿気や不純物から保護し、又、外部回路との
接続のためのリードを取り付けたパッケージ形態で商品
化される。このパッケージの中、大部分の空間をチップ
が占める程度のスケールでモールディングされるチップ
スケールのパッケージは、それ自体が単一の微小素子
(micro device)として商品化されて、回
路基板における実装密度を高め、応用注文型集積回路
(ASIC:Application Specifi
c IC)等、各種の集積回路での集積度を高めるのに
有用である。
ールパッケージを示す断面図である。従来のウェハーレ
ベルチップスケールパッケージは、図1に示すように、
多数のチップパッドが形成されたウェハー状態の半導体
チップ100と、半導体チップ100上にチップパッド
102と接続され、延長された一部上にボールランド
(図示せず)を有する金属配線と、金属配線の一部上に
形成されたUBM(under−bump metal
lurgy)と、外部環境から前記結果物を保護するた
めの絶縁体と、ボールランドに固着される導電性ボール
とで構成されている。
パッケージの製造方法は、図1に示すように、まず、ウ
ェハー状態の半導体チップ100上に酸化シリコンを化
学気相蒸着した後、チップパッド102が露出されるよ
うにパターンエッチングして第1絶縁膜106を形成す
る。ウェハー状態の半導体チップ100は、チップパッ
ド102及びチップパッド間に保護膜104が形成され
ている。この後、第1絶縁膜106上にチタニウム(T
i)、又はバナジウム(V)等の金属をスパッタリング
法により蒸着した後、チップパッド102が露出される
ようにパターンエッチングして第1配線108を形成す
る。
一部分を露出させるように、パターンエッチングして第
2絶縁膜110を形成する。続いて、第2絶縁膜110
上にチタニウム(Ti)、又はバナジウム(V)等の金
属をスパッタリング法により蒸着した後、第2絶縁膜の
露出された部位を覆うように選択的にエッチングして第
2配線112を形成する。この際、第2配線112は、
第1配線108を介してチップパッド102と電気的に
接続され、その後の導電性ボールが固着されるボールラ
ンドとなる。次に、第2配線112上に導電性ボール1
20を固着させた後、導電性ボール120を基板140
に実装してパッケージ製造を完了する。
従来技術では、導電性ボールを基板に実装する場合、基
板の熱膨張係数が約18ppmであり、半導体チップの
熱膨張係数が約3〜4ppmであるため、前記熱膨張係
数の差によって導電性ボールと接した基板及びウェハー
の界面にクラックが生じるという問題点があった。又、
従来技術では、第1、第2配線形成のための金属スパッ
タリング工程が2回随伴されるため、パッケージ製造工
程が複雑になるという問題点があった。
を解決するためになされたものであって、配線形成のた
めの金属スパッタリング工程数を短縮してパッケージ製
造を単純化できるウェハーレベルチップスケールパッケ
ージ及びその製造方法を提供することにその目的があ
る。又、本発明の他の目的は、クラック発生を防止する
ことにより、製品の信頼性を向上できるウェハーレベル
チップスケールパッケージ及びその製造方法を提供する
ことにある。
になされた、本発明によるウェハーレベルチップスケー
ルパッケージは、多数のチップパッドが形成されたウェ
ハー状態の半導体チップと、前記半導体チップ上の前記
チップパッドが露出するように設けられた開口部と、延
長された一部上にボールランドを有するように形成され
た配線と、前記半導体チップと前記配線との間に介在さ
れる接着層と、前記チップパッドと前記配線とを電気的
に接続するように前記開口部を充填、被覆する導電層
と、前記ボールランドは露出するように、前記配線及び
導電層を被覆するモールディング体と、前記ボールラン
ドに固着される導電性ボールと、前記導電性ボールが実
装される基板とを備えることを特徴とする。
た、本発明によるウェハーレベルチップスケールパッケ
ージは、多数のチップパッドが形成されたウェハー状態
の半導体チップと、前記半導体チップ上の前記チップパ
ッドが露出するように設けられた開口部と、延長された
一部上にボールランドを有するように形成された配線
と、前記半導体チップと前記配線との間に介在される接
着層と、前記チップパッドと前記配線とを電気的に接続
するように前記開口部を充填、被覆する導電層と、前記
ボールランドは露出するように、前記配線及び導電層を
被覆するモールディング体と、前記ボールランドが実装
される基板と、前記ボールランドと前記基板との間に介
在されるソルダーペーストとを備えていることを特徴と
する。
明によるウェハーレベルチップスケールパッケージの製
造方法は、多数のチップパッドが形成されたウェハー状
態の半導体チップを提供する段階と、前記半導体チップ
上に接着層を介在させ、前記チップパッドが露出するよ
うに設けられた開口部と、ハーフエッチングされたボー
ルランドとを有する配線を形成する段階と、前記チップ
パッドと前記配線とを電気的に接続するように前記開口
部を充填、被覆する導電層を形成する段階と、前記ボー
ルランドは露出するように、前記配線及び導電層を被覆
するモールディング体を形成する段階と、前記ボールラ
ンド上にソルダーペーストを塗布して導電性ボールを固
着させる段階と、前記導電性ボールを基板上に実装する
段階とを備えていることを特徴とする。
た、本発明によるウェハーレベルチップスケールパッケ
ージの製造方法は、多数のチップパッドが形成されたウ
ェハー状態の半導体チップを提供する段階と、前記半導
体チップ上に接着層を介在させ、前記チップパッドが露
出するように設けられた開口部を有する配線を形成する
段階と、前記開口部をハーフエッチングしてボールラン
ドを形成する段階と、前記チップパッドと前記配線とを
電気的に接続するように前記開口部を充填、被覆する導
電層を形成する段階と、前記ボールランドは露出するよ
うに、前記配線及び導電層を被覆するモールディング体
を形成する段階と、基板上にソルダーペーストを介在さ
せ前記ボールランドを実装する段階と、前記ボールラン
ドを基板上に実装する段階とを備えていることを特徴と
する。
ベルチップスケールパッケージ及びその製造方法の実施
の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。図2
は、本発明の第1の実施例によるウェハーレベルチップ
スケールパッケージの断面図であり、図3〜図9は、第
1の実施例によるウェハーレベルチップスケールパッケ
ージの製造工程を説明するための断面図である。
ルチップスケールパッケージは、図2に示すように、多
数のチップパッド202が形成されたウェハー状態の半
導体チップ200と、半導体チップ200上にチップパ
ッド202を露出させるように形成された接着層206
と、接着層206上にチップパッド202が露出するよ
うに設けられた開口部214と、延長された一部上にボ
ールランド210を有するように形成された配線209
と、チップパッド202と配線209とを電気的に接続
するように開口部214を充填、被覆する導電層216
と、ボールランド210は露出するように、配線209
及び導電層216を被覆するモールディング体230
と、ボールランド210に固着される導電性ボール22
0とで構成される。
に示すように、チップパッド202が露出する開口部2
14と、開口部214をリング形状にして取り囲む金属
リング(metal ring)203と、延長された
一部上に形成されたボールランド210と、金属リング
203とボールランド210を接続させる接続配線21
2とでなる。
よるウェハーレベルチップスケールパッケージの製造工
程を説明するための断面図である。上述の構成を有する
本発明の第1の実施例によるウェハーレベルチップスケ
ールパッケージの製造方法は、図3に示すように、ウェ
ハー状態の半導体チップ200上にチップパッド202
を露出させるようにパターニングされた接着層206
を、低温の熱圧着方式で貼り付ける。この時、接着層2
06では、ポリイミド(polyimide)系列の樹
脂が利用される。
は、多数のチップパッド202並びにチップパッド20
2の間の部分を覆う絶縁層204が形成されている。次
に、接着層206上にCu金属膜208を貼り付ける。
続いて、図4及び図10に示すように、Cu金属膜20
8を選択的にエッチングしチップパッド202を露出さ
せる開口部214を形成する。
されるので、配線形成用Cu金属膜208は、熱による
収縮等の影響を受けない。この後、図5に示すように、
Cu金属膜を選択的にハーフエッチング(half e
tching)して配線209を形成する。前記配線2
09には、図11に示すように、以後の工程を経て形成
される導電性ボールが固着されるボールランド210
と、チップパッド202を取り囲む金属リング203
と、金属リング203とボールランド210とを接続さ
せるメタル接続配線212が各々パターニングされる。
装置250を利用して開口部214にソルダーを詰めて
ソルダー層214を形成する。この後、図7に示すよう
に、ソルダー層214をリフローしてチップパッド20
2と配線209とを接続させる導電層216を形成す
る。
導電層216を含んだ結果物を覆うように液状封止材を
スピンコーティングした後、ボールランド210を露出
させるようにパターンエッチングしモールディング体2
30を形成する。モールディング体230は、ボールラ
ンド210と隣り合うボールランド間の部分(配線20
9及び導電層216を含んだ部分)が平坦な形状を有す
る。
ール等の導電性ボール220を固着した後、図9に示す
ように、導電性ボール220を基板240に実装してパ
ッケージ製造を完了する。この時、基板240と導電性
ボール220との間にはメッキ層238が備えられてい
る。
ェハーレベルチップスケールパッケージの断面図であ
る。本発明の第2の実施例によるウェハーレベルチップ
スケールパッケージは、図12に示すように、多数のチ
ップパッド302が形成されたウェハー状態の半導体チ
ップ300と、半導体チップ300上にチップパッド3
02を露出させるように形成された接着層306と、接
着層306上にチップパッド302が露出するように設
けられた開口部314と、延長された一部上にボールラ
ンド310を有するように形成された配線309と、チ
ップパッド302と配線309とを電気的に接続するよ
うに開口部314を充填、被覆する導電層316と、ボ
ールランド310は露出するように、配線309及び導
電層316を被覆し、ボールランド310とボールラン
ドとの間の部分(ボールランド間の配線309及び導電
層316を被覆する空間)が膨らむ凸面形状を有するモ
ールディング体330と、ボールランド310に固着さ
れる導電性ボール320と、基板340と導電性ボール
320との間に介在されたメッキ層338で構成され
る。
よるウェハーレベルチップスケールパッケージの製造方
法は、モールディング体330をスピンコーティングし
た後、ボールランド310とボールランドとの間の部分
(ボールランド間の配線309及び導電層316を被覆
する空間)が凸面形状を有するように形成することと、
ソルダーペースト338を基板340と導電性ボール3
20との間に介在させることを除いて本発明の第1の実
施例と同様である。前記モールディング体は、ボールラ
ンド310とボールランドとの間の部分(ボールランド
間の配線309及び導電層316を被覆する空間)が凸
面形状を有するようにモールディング物質をスピンコー
ティング及びドッティング処理を順次に進行して形成す
る。また、基板340と導電性ボール320との間にソ
ルダーペースト338を介在させることによって基板3
40と導電性ボール320との間の付着力を強化させる
だけでなく、パッケージの厚さを調節することができ
る。
ェハーレベルチップスケールパッケージの断面図であ
る。本発明の第3の実施例によるウェハーレベルチップ
スケールパッケージは、図13に示すように、多数のチ
ップパッド402が形成されたウェハー状態の半導体チ
ップ400と、半導体チップ400上にチップパッド4
02を露出させるように形成された接着層406と、接
着層406上にチップパッド402が露出するように設
けられた開口部414と、延長された一部上にボールラ
ンド410を有するように形成された配線409と、チ
ップパッド402と配線409とを電気的に接続するよ
うに開口部414を充填、被覆する導電層416と、ボ
ールランド410は露出するように、配線409及び導
電層416を被覆するモールディング体430と、ボー
ルランド410が固着される基板440と、ボールラン
ド410と基板440との間に介在されるソルダーペー
スト438とで構成される。
によるウェハーレベルチップスケールパッケージの製造
方法は、導電性ボールを使用せずにボールランド410
を直接に基板440に実装し、ソルダーペースト438
をボールランド410と基板440との間に介在させる
ことを除外しては、本発明の第1及び第2の実施例と同
様である。又、ボールランド410はメッキ処理された
ものである。
層を介在させて配線形成用Cu金属膜を貼り付けること
により、配線の厚さの制御が容易であり、別のスパッタ
リング工程が不要であり、パッケージ製造工程が単純化
され、又、接着層の厚さを厚くしてソルダージョイント
の信頼性を確保することができる。又、本発明は、接着
層を低温圧着方式で形成するので配線用Cu金属膜が熱
により収縮される現状が防止される。さらに、本発明で
は、基板と導電性ボールとの間にソルダーペーストを介
在させてCu金属膜を十分厚く形成することができるの
で、クラック発生が防止される。そして、本発明では、
チップパッドと接続される導電層をソルダー射出方式で
形成することにより、高い電気特性を確保することがで
きる。
ジを示す断面図である。
ップスケールパッケージの断面図である。
ップスケールパッケージの製造工程を説明するための断
面図である。
ップスケールパッケージの製造工程を説明するための断
面図である。
ップスケールパッケージの製造工程を説明するための断
面図である。
ップスケールパッケージの製造工程を説明するための断
面図である。
ップスケールパッケージの製造工程を説明するための断
面図である。
ップスケールパッケージの製造工程を説明するための断
面図である。
ップスケールパッケージの製造工程を説明するための断
面図である。
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
チップスケールパッケージの断面図である。
チップスケールパッケージの断面図である。
Claims (15)
- 【請求項1】 多数のチップパッドが形成されたウェハ
ー状態の半導体チップと、 前記半導体チップ上の前記チップパッドが露出するよう
に設けられた開口部と、延長された一部上にボールラン
ドを有するように形成された配線と、 前記半導体チップと前記配線との間に介在される接着層
と、 前記チップパッドと前記配線とを電気的に接続するよう
に前記開口部を充填、被覆する導電層と、 前記ボールランドは露出するように、前記配線及び導電
層を被覆するモールディング体と、 前記ボールランドに固着される導電性ボールと、 前記導電性ボールが実装される基板とを備えることを特
徴とするウェハーレベルチップスケールパッケージ。 - 【請求項2】 前記配線は、前記開口部を取り囲む金属
リングと、前記金属リングと前記ボールランドとを接続
させる接続配線とでなることを特徴とする請求項1に記
載のウェハーレベルチップスケールパッケージ。 - 【請求項3】 前記導電層の材質は、ソルダーであるこ
とを特徴とする請求項1に記載のウェハーレベルチップ
スケールパッケージ。 - 【請求項4】 前記基板と前記導電性ボールとの間に介
在されるメッキ層をさらに備えることを特徴とする請求
項1に記載のウェハーレベルチップスケールパッケー
ジ。 - 【請求項5】 前記基板と前記導電性ボールとの間に介
在されるソルダーペーストをさらに備えることを特徴と
する請求項1に記載のウェハーレベルチップスケールパ
ッケージ。 - 【請求項6】 多数のチップパッドが形成されたウェハ
ー状態の半導体チップと、 前記半導体チップ上の前記チップパッドが露出するよう
に設けられた開口部と、延長された一部上にボールラン
ドを有するように形成された配線と、 前記半導体チップと前記配線との間に介在される接着層
と、 前記チップパッドと前記配線とを電気的に接続するよう
に前記開口部を充填、被覆する導電層と、 前記ボールランドは露出するように、前記配線及び導電
層を被覆するモールディング体と、 前記ボールランドが実装される基板と、 前記ボールランドと前記基板との間に介在されるソルダ
ーペーストとを備えていることを特徴とするウェハーレ
ベルチップスケールパッケージ。 - 【請求項7】 前記配線は、前記開口部を取り囲む金属
リングと、前記金属リングと前記ボールランドとを接続
させる接続配線とでなることを特徴とする請求項6に記
載のウェハーレベルチップスケールパッケージ。 - 【請求項8】 多数のチップパッドが形成されたウェハ
ー状態の半導体チップを提供する段階と、 前記半導体チップ上に接着層を介在させ、前記チップパ
ッドが露出するように設けられた開口部と、ハーフエッ
チングされたボールランドとを有する配線を形成する段
階と、 前記チップパッドと前記配線とを電気的に接続するよう
に前記開口部を充填、被覆する導電層を形成する段階
と、 前記ボールランドは露出するように、前記配線及び導電
層を被覆するモールディング体を形成する段階と、 前記ボールランド上にソルダーペーストを塗布して導電
性ボールを固着させる段階と、 前記導電性ボールを基板上に実装する段階とを備えてい
ることを特徴とするウェハーレベルチップスケールパッ
ケージの製造方法。 - 【請求項9】 前記ボールランドの形成時、前記開口部
を取り囲む金属リングと、前記金属リングと前記ボール
ランドとを接続させる接続配線とを形成する段階をさら
に有することを特徴とする請求項8に記載のウェハーレ
ベルチップスケールパッケージの製造方法。 - 【請求項10】 前記導電層は、前記開口部にソルダー
を射出方式で詰めて形成することを特徴とする請求項8
に記載のウェハーレベルチップスケールパッケージの製
造方法。 - 【請求項11】 前記モールディング体は、スピンコー
ティング方式で形成することを特徴とする請求項8に記
載のウェハーレベルチップスケールパッケージの製造方
法。 - 【請求項12】 前記モールディング体は、前記ボール
ランド間の前記配線及び導電層を被覆する空間を、モー
ルディング物質をスピンコーティング及びドッディング
処理を順次に実行して凸面状に形成することを特徴とす
る請求項8に記載のウェハーレベルチップスケールパッ
ケージの製造方法。 - 【請求項13】 多数のチップパッドが形成されたウェ
ハー状態の半導体チップを提供する段階と、 前記半導体チップ上に接着層を介在させ、前記チップパ
ッドが露出するように設けられた開口部を有する配線を
形成する段階と、 前記開口部をハーフエッチングしてボールランドを形成
する段階と、 前記チップパッドと前記配線とを電気的に接続するよう
に前記開口部を充填、被覆する導電層を形成する段階
と、 前記ボールランドは露出するように、前記配線及び導電
層を被覆するモールディング体を形成する段階と、 基板上にソルダーペーストを介在させ前記ボールランド
を実装する段階と、 前記ボールランドを基板上に実装する段階とを備えてい
ることを特徴とするウェハーレベルチップスケールパッ
ケージの製造方法。 - 【請求項14】 前記導電層は、前記開口部にソルダー
を射出方式で詰めて形成することを特徴とする請求項1
3に記載のウェハーレベルチップスケールパッケージの
製造方法。 - 【請求項15】 前記モールディング体は、前記ボール
ランド間の前記配線及び導電層を被覆する空間を、モー
ルディング物質をスピンコーティング処理して平面状に
形成することを特徴とする請求項13に記載のウェハー
レベルチップスケールパッケージの製造方法。
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