JP2008022020A - Semiconductor device fabrication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外部接続端子がその表面に露出した半導体素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor element having an external connection terminal exposed on the surface thereof.
一般に半導体素子は、セラミックやモールド樹脂を用いてパッケージされている。この場合、複数の素子が形成された略四方形の半導体基板、通常半導体チップとよばれるものは、略四方形の各辺に対向するように並べられた複数の外部端子と金線等により接続される。この半導体チップ、金線および外部端子の一部がセラミックやモールド樹脂により覆われる。 Generally, a semiconductor element is packaged using a ceramic or a mold resin. In this case, a substantially rectangular semiconductor substrate on which a plurality of elements are formed, generally called a semiconductor chip, is connected to a plurality of external terminals arranged so as to face each side of the substantially square shape by a gold wire or the like. Is done. A part of the semiconductor chip, the gold wire, and the external terminal is covered with ceramic or mold resin.
このような構造では、半導体チップのサイズが大きくなった場合、複数の外部端子は、大きくなった半導体チップの周囲に配置されるためその外形を大きくせざるを得ない。また、外部端子の数が増加した場合も、外部端子のピッチには限界があるためその外形を大きくせざるを得ない。 In such a structure, when the size of the semiconductor chip is increased, the plurality of external terminals are arranged around the enlarged semiconductor chip, and thus the outer shape thereof must be enlarged. Also, when the number of external terminals increases, the external terminals must be enlarged because the pitch of the external terminals is limited.
このような場合、実装密度の向上を図ることが困難であった。
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
In addition, there are the following as prior art documents related to the present invention.
本発明は、半導体チップのサイズが大きくなった場合、もしくは外部端子の数が増加した場合であっても、その外形の増大を抑えることができ、実装密度の向上を図れる半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor element capable of suppressing an increase in the outer shape and improving the mounting density even when the size of a semiconductor chip is increased or the number of external terminals is increased. The purpose is to provide.
第1の発明の半導体素子の製造方法は、略四方形の半導体チップ領域を複数有する半導体ウェハであって、半導体チップ領域内に形成され、素子電極を含む素子本体と、半導体チップ領域の外周に沿って形成される溝と、溝の内側に形成され、素子本体を覆うとともに素子電極を露出して形成される第1の絶縁膜とを含む半導体ウェハを準備する工程と、少なくとも第1の絶縁層を覆い、溝内部まで延在している第2の絶縁膜を形成する工程と、を有する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a semiconductor wafer having a plurality of substantially rectangular semiconductor chip regions; and an element body formed in the semiconductor chip region and including an element electrode; Preparing a semiconductor wafer including a groove formed along the groove, a first insulating film formed inside the groove, covering the element body and exposing the element electrode, and at least a first insulation Forming a second insulating film covering the layer and extending to the inside of the trench.
ここで、第1の絶縁膜とは例えば絶縁膜2であり、第2の絶縁膜とは例えば保護膜5である。
Here, the first insulating film is, for example, the
第2の発明の半導体素子の製造方法は、複数の略四方形の半導体チップ領域と、半導体チップ領域を囲う周辺領域とを有する半導体ウェハを準備する工程と、半導体チップ領域に素子電極を含む素子本体を形成する工程と、半導体チップ領域の外周に沿って周辺領域に溝を形成する工程と、素子本体領域に素子電極の一部を露出させる第1の絶縁膜を形成する工程と、第1の絶縁膜から露出した素子電極及び第1の絶縁膜上に、半導体チップ領域上の外部接続端子取出領域まで延在する電極用配線を形成する工程と、電極用配線上、第1の絶縁膜上及び溝内部に第2の絶縁膜を形成する工程と、電極用配線と外部装置とを電気的に接続する外部接続端子を形成する工程と、を有する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a semiconductor wafer having a plurality of substantially square semiconductor chip regions and a peripheral region surrounding the semiconductor chip region; A step of forming a main body, a step of forming a groove in the peripheral region along the outer periphery of the semiconductor chip region, a step of forming a first insulating film exposing a part of the device electrode in the device main body region, Forming an electrode wiring extending to the external connection terminal extraction region on the semiconductor chip region on the element electrode and the first insulating film exposed from the insulating film, and the first insulating film on the electrode wiring Forming a second insulating film on the top and inside the groove; and forming an external connection terminal for electrically connecting the electrode wiring and the external device.
ここで、第1の絶縁膜とは例えば絶縁膜2であり、第2の絶縁膜とは例えば保護膜5である。
Here, the first insulating film is, for example, the
本発明では、外部接続端子4が半導体チップ表面を覆う保護膜5の上部に露出するように形成されているので、たとえ半導体チップのサイズが大きくなった場合でもその表面に外部接続手段が配置されるため、従来のような半導体チップの周囲に外部接続端子が配置されることによる外形の増大を抑えることができる。
In the present invention, the
また、外部接続端子の数が増加した場合も、半導体チップの表面に外部接続端子が配置されるため外部接続端子の配置にゆとりができ、外形の増大を抑えることができる。 Further, even when the number of external connection terminals increases, the external connection terminals are arranged on the surface of the semiconductor chip, so that the arrangement of the external connection terminals can be relaxed, and an increase in the outer shape can be suppressed.
また、本発明では、半導体基板の外周に沿って溝6が形成され、その溝内部及び上部には保護膜5が形成されているため、素子本体と外部との距離が長くなり、半導体基板1と保護膜5との界面から外部雰囲気が浸入するのを防止することができ、さらに、熱的ストレスによる保護膜5のダメージを防止することができる。また、この溝6により半導体基板と保護膜との接触面積が増加するため、切断時の機械的ストレスを緩和できる。
In the present invention, since the
さらに、半導体チップの表面を保護膜5で覆う構造となっているため、セラミックもしくはモールド樹脂によるさらなる実装が不要となり、外形の小型化、実装密度の向上を図ることができる。
Furthermore, since the surface of the semiconductor chip is covered with the
また、第1の発明では、素子電極7と外部接続端子4との間を電極用配線3を用いて接続しているため、外部接続端子4を半導体チップ表面内で、任意の位置に、任意の数量・ピッチで形成することができ、外形の小型化が実現でき実装密度の向上を図ることができる。
In the first invention, since the
(第1の実施の形態)図1(a)は、本発明の第1の実施形態を示す図で、(b)は(a)の溝部の平面図である。 (First Embodiment) FIG. 1A is a view showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a plan view of a groove portion of FIG.
まず、この外部接続端子付半導体素子の構造について説明する。 First, the structure of the semiconductor element with external connection terminals will be described.
1は略四方形の半導体基板で、この半導体基板1の内部若しくは上部には素子本体が形成されている。この素子本体上には素子電極7が形成され、この素子電極7上には、外部接続端子取出領域Aまで延在する電極用配線3が形成されている。この電極用配線3上の外部接続端子取出領域Aには外部接続端子4が形成されている。
Reference numeral 1 denotes a substantially rectangular semiconductor substrate, and an element body is formed in or on the semiconductor substrate 1. An
また、電気的に接続されている素子電極7、電極用配線3および外部接続端子4は、絶縁膜2と保護膜5により他の素子や電極と絶縁されている。もちろん外部接続端子4の表面は保護膜5の上部に露出している。
Further, the electrically connected
6は溝であり、図1(b)に示すようにこの半導体基板1の外周に沿って形成されている。
A
次に、この外部接続端子付半導体素子の製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor element with external connection terminals will be described.
その内部若しくは上部には素子本体が形成されている略四方形の半導体基板1が複数形成されている半導体ウェハを準備し、それぞれの半導体基板1の外周に沿ってエッチングにより溝を形成する(図1(b))。 A semiconductor wafer in which a plurality of substantially rectangular semiconductor substrates 1 having element bodies formed therein is formed is prepared inside or on the top, and grooves are formed by etching along the outer periphery of each semiconductor substrate 1 (FIG. 1 (b)).
次に、素子本体と接続するよう素子電極7を形成し、この素子電極7上に絶縁膜2を形成する。このとき、溝6条には絶縁膜2を形成しない。
Next, the
次に、エッチングにより絶縁膜2上に素子電極7まで到達するコンタクトホールを形成し、コンタクトホール上から外部接続端子取出領域Aまで延在するようパターニングを行う。
Next, a contact hole reaching the
次に、溝6、絶縁膜2及び電極用配線3上に保護膜5を形成し、外部端子取出領域Aに電極用配線3まで到達するコンタクトホールを形成する。このコンタクトホール内に外部接続端子4をその表面が保護膜5上に露出するよう形成する。
Next, a
このように、外部接続端子4は、保護膜5のコンタクトホールを介して電極用配線3に接続され、この電極用配線3は絶縁膜2上に延在し素子電極7に接続される。
Thus, the
最後に、図1(b)に示す各半導体基板1を切り放す。 Finally, each semiconductor substrate 1 shown in FIG.
このように、本発明の第1の実施形態では、外部接続端子4が半導体チップ表面を覆う保護膜5の上部に露出するように形成されているので、たとえ半導体チップのサイズが大きくなった場合でも、その表面に外部接続端子が配置されるため、従来のような半導体チップの周囲に外部接続端子が配置されることによる外形の増大を抑えることができる。
Thus, in the first embodiment of the present invention, the
また、外部接続端子の数が増加した場合も、半導体チップの表面に外部接続端子4が配置されるため外部接続端子の配置にゆとりができ、外形の増大を抑えることができる。特に、本発明の第1の実施形態では、素子電極7と外部接続端子4との間を電極用配線3を用いて接続しているため、外部接続端子4を半導体チップ表面の所望の位置に形成することができ、外部接続端子4のピッチを適宜設定できる。
Further, even when the number of external connection terminals increases, the
図1(c)は、外部接続端子4がマトリクス状に配置された半導体チップの上面図で、(d)は(c)のA−A´断面図である。
FIG. 1C is a top view of a semiconductor chip in which the
このように、外部接続端子がマトリクス状に配置されるように各素子電極7から電極用配線3を引き廻せば、外形を大きくすることなく外部接続端子の増加に対応できる。
Thus, if the
また、本発明の第1の実施形態では、半導体基板1の外周に沿って溝6が形成され、その溝内部及び上部には保護膜5が形成されているため、素子本体と外部との距離が長くなり、半導体基板1と保護膜5との界面から外部雰囲気が浸入することを防止することができる。また、この溝6により半導体基板1と保護膜5との接触面積が増大するため、切断時の機械的ストレスを緩和できる。
In the first embodiment of the present invention, the
さらに、半導体チップの表面を保護膜5で覆う構造となっているため、セラミック若しくはモールド樹脂等によるさらなる実装が不必要となり、外形の小型化、実装密度の向上を図ることができる。
Further, since the surface of the semiconductor chip is covered with the
(第2の実施形態)図2は、本発明の第2の実施形態を示す図である。
図1(a)と対応する箇所には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment) FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
The portions corresponding to those in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図2の外部接続端子付半導体素子では、素子電極7上に直接外部接続端子4が形成されており、図1(a)の外部接続端子付半導体素子の電極用配線3が形成されていない。
In the semiconductor element with an external connection terminal in FIG. 2, the
このように、例えば、複数の素子電極7の間隔にゆとりがあるような場合は、電極用配線3を用いず、直接、素子電極7上に外部接続端子4を形成しても良い。
Thus, for example, when there is a space between the plurality of
この外部接続端子付半導体素子の製造方法は、絶縁膜2の形成工程までは、第1の実施形態と同じである。この絶縁膜2および溝6条に保護膜5を形成する。
The manufacturing method of the semiconductor element with external connection terminals is the same as that of the first embodiment until the step of forming the
次に、素子電極7まで到達するコンタクトホールを形成し、このコンタクトホール内に外部接続端子4をその表面が保護膜5上に露出するように形成する。
Next, a contact hole reaching the
この場合、外部接続端子4は、コンタクトホールを介して直接素子電極7に接続される。
In this case, the
最後に、図1(b)に示す各半導体基板1を切り放す。 Finally, each semiconductor substrate 1 shown in FIG.
このように、本発明の第2の実施形態では、外部接続端子4が半導体チップ表面を覆う保護膜5の上部に露出するように形成されているので、たとえ半導体チップのサイズが大きくなった場合でも、その表面に外部接続端子が配置されるため、従来のような半導体チップの周囲に外部接続端子が配置されることによる外形の増大を抑えることができる。
As described above, in the second embodiment of the present invention, the
また、外部接続端子の数が増加した場合も、半導体チップの表面に外部接続端子が配置されるため外部接続端子の配置にゆとりができ、外形の増大を抑えることができる。 Further, even when the number of external connection terminals increases, the external connection terminals are arranged on the surface of the semiconductor chip, so that the arrangement of the external connection terminals can be relaxed, and an increase in the outer shape can be suppressed.
第1の実施形態と比較し、電極用配線3を形成する必要がないため、その構成がシンプルになり、短時間、低コストでの製造が可能である。先述したように、複数の素子電極7の間隔にゆとりがあるような場合には、このような構成が適する。
Compared to the first embodiment, since it is not necessary to form the
(第3の実施の形態)図3は、本発明の第3の実施形態を示す図である。
図1(a)と対応する箇所には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(Third Embodiment) FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
Parts corresponding to those in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図3の外部接続端子付半導体素子では、外部接続端子としてピン型の金属棒34が使用されており、ピングリッドアレー(PGA)型に適用したものである。金属棒34には銅材料等が用いられる。 In the semiconductor element with external connection terminals in FIG. 3, a pin-type metal bar 34 is used as an external connection terminal, which is applied to a pin grid array (PGA) type. A copper material or the like is used for the metal rod 34.
この外部接続端子付半導体素子の製造方法は、第1の実施形態と同じであるためその詳細な説明を省略する。 Since the manufacturing method of this semiconductor element with an external connection terminal is the same as that of the first embodiment, its detailed description is omitted.
(第4の実施の形態)図4は、本発明の第4の実施形態を示す図である。
図1(a)と対応する箇所には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(Fourth Embodiment) FIG. 4 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
The portions corresponding to those in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図4の外部接続用端子付半導体素子では、外部接続端子として外部接続用の凹部44aを有するソケット44が使用されており、このソケット44に凸部を有する配線を接続することにより外部素子若しくは外部装置への接続がなされる。 In the semiconductor element with an external connection terminal in FIG. 4, a socket 44 having an external connection recess 44a is used as an external connection terminal. A connection to the device is made.
この外部接続端子付半導体素子の製造方法は、第1の実施形態と同じであるためその詳細な説明を省略する。 Since the manufacturing method of this semiconductor element with an external connection terminal is the same as that of the first embodiment, its detailed description is omitted.
1 半導体基板
2 絶縁膜
3 電極用配線
4 外部接続端子
5 保護膜
6 溝
7 素子電極
A 外部接続端子取出領域
34 金属棒
44 ソケット
44a 凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
少なくとも前記第1の絶縁層を覆い、前記溝内部まで延在している第2の絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。 A semiconductor wafer having a plurality of substantially square semiconductor chip regions, the device main body including element electrodes formed in the semiconductor chip region, grooves formed along the outer periphery of the semiconductor chip region, and the grooves Preparing the semiconductor wafer including a first insulating film formed on the inside of the substrate and covering the element body and exposing the element electrode;
Forming a second insulating film covering at least the first insulating layer and extending into the trench;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記素子電極と電気的に接続される外部接続端子を形成する工程をさらに有することを特徴とする半導体素子の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of forming an external connection terminal electrically connected to the device electrode.
前記半導体ウェハを準備する工程の後に、前記素子電極及び前記第1の絶縁膜上に電極用配線を形成する工程をさらに有することを特徴とする半導体素子の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor element according to claim 1 or 2,
A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of forming electrode wiring on the device electrode and the first insulating film after the step of preparing the semiconductor wafer.
前記半導体チップ領域に素子電極を含む素子本体を形成する工程と、
前記半導体チップ領域の外周に沿って前記周辺領域に溝を形成する工程と、
前記素子本体領域に前記素子電極の一部を露出させる第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜から露出した前記素子電極及び前記第1の絶縁膜上に、前記半導体チップ領域上の外部接続端子取出領域まで延在する電極用配線を形成する工程と、
前記電極用配線上、前記第1の絶縁膜上及び前記溝内部に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記電極用配線と外部装置とを電気的に接続する外部接続端子を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。 Preparing a semiconductor wafer having a plurality of substantially rectangular semiconductor chip regions and a peripheral region surrounding the semiconductor chip regions;
Forming an element body including an element electrode in the semiconductor chip region;
Forming a groove in the peripheral region along an outer periphery of the semiconductor chip region;
Forming a first insulating film exposing a part of the device electrode in the device body region;
Forming an electrode wiring extending to the external connection terminal extraction region on the semiconductor chip region on the element electrode and the first insulating film exposed from the first insulating film;
Forming a second insulating film on the electrode wiring, on the first insulating film, and in the groove;
Forming an external connection terminal for electrically connecting the electrode wiring and an external device;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第2の絶縁膜を形成する工程は、前記外部接続端子取出領域に位置する前記電極用配線上を除く、前記電極用配線上、前記第1の絶縁膜上及び前記溝部内に第2の絶縁膜を形成する工程であり、
前記外部接続端子を形成する工程は、前記外部接続端子取出領域に位置する前記電極用配線上に該電極用配線と外部装置とを電気的に接続する外部接続端子を形成する工程であることを特徴とする半導体素子の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 4,
The step of forming the second insulating film includes a second step on the electrode wiring, on the first insulating film, and in the groove except for the electrode wiring located in the external connection terminal extraction region. A step of forming an insulating film,
The step of forming the external connection terminal is a step of forming an external connection terminal for electrically connecting the electrode wiring and an external device on the electrode wiring located in the external connection terminal extraction region. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記半導体チップ領域に素子電極を含む素子本体を形成する工程と、
前記半導体チップ領域の外周に沿って前記周辺領域に溝を形成する工程と、
前記素子本体領域に前記素子電極の一部を露出させる第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜上及び前記溝内部に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記素子電極と外部装置とを電気的に接続する外部接続端子を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。 Preparing a semiconductor wafer having a plurality of substantially rectangular semiconductor chip regions and a peripheral region surrounding the semiconductor chip regions;
Forming an element body including an element electrode in the semiconductor chip region;
Forming a groove in the peripheral region along an outer periphery of the semiconductor chip region;
Forming a first insulating film exposing a part of the device electrode in the device body region;
Forming a second insulating film on the first insulating film and in the groove;
Forming an external connection terminal for electrically connecting the element electrode and an external device;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記周辺領域を切り放すことによって個々の半導体素子に分離する工程をさらに含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 4 to 6,
A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of separating the peripheral region into individual semiconductor devices by cutting away the peripheral region.
前記第1の絶縁膜は、前記溝が形成される位置よりも若干内側までを覆うことを特徴とする半導体素子の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor element according to any one of claims 1 to 7,
The method of manufacturing a semiconductor element, wherein the first insulating film covers a portion slightly inside from a position where the groove is formed.
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