JP4376388B2

JP4376388B2 - Semiconductor device

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Publication number: JP4376388B2
Application number: JP35275799A
Authority: JP
Inventors: 隆一佐原; 憲幸戒能; 望下石坂; 嘉文中村; 隆博隈川; 和美渡瀬
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2019-12-13
Also published as: JP2001168231A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を備えた半導体装置およびその製造方法に関する。特に、半導体素子を保護し、外部装置と半導体素子との電気的な接続を確保する半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路装置（以下、「半導体装置」と称する。）を搭載した電子機器の小型化及び低価格化の進展は目ざましく、これに伴って、半導体装置に対する小型化及び低価格化の要求が強くなっている。
【０００３】
半導体装置の小型化の要求に対して、半導体ウェハから切り出した半導体チップ（ベアチップ）のサイズでパッケージを施した半導体装置（以下、このパッケージ形態または半導体装置を「ＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）」と称する。）が開発された。また、ＣＳＰの製造コストの低減を図る目的で、ウェハ状態のまま複数のＣＳＰを製造する技術が開発されている（特開平８−１０２４６６号公報参照）。なお、本明細書においては、ウェハ状態のＣＳＰを「ウェハレベルＣＳＰ」と呼ぶこととする。また、ダイシング等によって最終的にウェハから切り出されるチップを、ウェハから切り出される前の状態においても、「チップ」と呼ぶこととする。
【０００４】
以下、図９を参照しながら、従来のウェハレベルＣＳＰを説明する。図９は、従来のウェハレベルＣＳＰ３００の一部の断面を模式的に示している。図９ではウェハレベルＣＳＰ３００の一部を示しているが、ウェハレベルＣＳＰ３００は、一枚の半導体ウェハにおいて複数形成されている。
【０００５】
ウェハレベルＣＳＰ３００は、半導体ウェハ内に形成された半導体チップ１０１と、半導体チップ１０１の主面に配列された素子電極（電極パット）１０３と、半導体チップ１０１の主面上に形成されたパッシベーション膜１０２と、パッシベーション膜１０２上に形成され、素子電極１０３に電気的に接続されたＡｌ配線層１０４およびＮｉメッキ層１０５とを有している。Ｎｉメッキ層１０５の一部には、半田バンプ１０７が接合されており、パッシベーション膜１０２上には、Ａｌ配線層１０４およびＮｉメッキ層１０５を被覆し、且つ半田バンプ１０７の一部を露出するカバーコート膜１０６が形成されている。
【０００６】
次に、従来のウェハレベルＣＳＰ３００の製造方法を説明する。まず、複数の半導体チップ１０１が形成された半導体ウェハを用意した後、スピンコート法を用いて半導体ウェハ上にパッシベーション膜１０２を形成する。次に、周知の露光技術およびエッチング技術によって、半導体チップ１０１の主面上に位置する素子電極１０３を露出する開口部をパッシベーション膜１０２に形成する。次に、露出した素子電極１０３に一端が電気的に接続されたＡｌ配線層１０４をパッシベーション膜１０２上に形成する。
【０００７】
次に、マスクを用いてスパッタなどの薄膜形成技術により、Ａｌ配線層１０４上にＮｉメッキ層１０５を形成する。次に、Ａｌ配線層１０４およびＮｉメッキ層１０５を被覆するカバーコート膜１０６をパッシベーション膜１０２上に形成する。次に、半田バンプ１０７の接合部位を露出する開口部をパッシベーション膜１０２に格子状に複数個形成した後、露出した接合部位に半田バンプ１０７を接合する。このようにして従来のウェハレベルＣＳＰ３００は製造される。ウェハレベルＣＳＰ３００のそれぞれを分離すれば、ＣＳＰが得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のウェハレベルＣＳＰ３００には、次のような問題がある。すなわち、ウェハレベルＣＳＰ３００を分離して得られるＣＳＰは、半導体チップ１０１の側面および裏面が露出しているため、機械的な衝撃によってチッピングが起こりやすく、信頼性が乏しい。
【０００９】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、機械的な衝撃から半導体チップを保護することができ、信頼性を向上させた半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体装置は、素子電極が配列された主面と、前記主面の外縁を規定する側面とを有する半導体素子と、前記半導体素子の前記主面上および前記半導体素子の前記側面上に形成され、前記素子電極を露出する開口部を有する絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記開口部内において前記素子電極と電気的に接続された配線層と、前記配線層のうち前記絶縁層上に形成された部分の上に形成された外部電極端子とを備え、前記半導体素子は、前記主面と前記側面とのなす角が鈍角となるように、形成されており、これにより上記目的が達成される。
【００１１】
前記配線層は、前記素子電極と接合されたコンタクト部と、前記絶縁層上において前記外部電極端子と接続されたランド部と、前記絶縁層上において前記コンタクト部と前記ランド部とを電気的に接続する接続配線部とを有していることが好ましい。
【００１２】
前記半導体素子の前記主面に対向する裏面上に樹脂層が形成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明による第２の半導体装置は、素子電極が配列された主面と、前記主面の外縁を規定する側面とを有する半導体素子と、前記半導体素子の前記主面上および前記半導体素子の前記側面上に形成され、前記素子電極を露出する開口部を有する絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記開口部内において前記素子電極と電気的に接続された配線層と、前記半導体素子の前記側面上に位置する絶縁層上に形成された側面配線層と、前記半導体素子の前記主面に対向する裏面の一部分を露出するように前記裏面に設けられた金属層とを備え、前記側面配線層は、前記配線層に電気的に接続されており、前記金属層は、前記側面配線層に電気的に接続されており前記側面配線層を介して前記配線層に電気的に接続されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。以下の図面においては、簡単さのために、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
（実施形態１）
図１から図４を参照しながら、本発明による実施形態１を説明する。図１（ａ）は、本実施形態にかかる半導体装置１００の上面を一部切り欠いて模式的に示している。図１（ｂ）は、半導体装置１００の断面を模式的に示している。本実施形態の半導体装置１００は、半導体素子１０と、半導体素子１０の主面１０ａ上に配列された素子電極１１と、主面１０ａ上および主面１０ａの外縁を規定する側面１０ｂ上に形成された絶縁層２０と、主面１０ａに対向する裏面１０ｃ上に形成された樹脂層２２と、絶縁層２０上に形成された配線層３３とを備えている。
【００１５】
配線層３３は、素子電極１１に接合されたコンタクト部３０と、外部機器に電気的に接続可能なランド３２と、コンタクト部３０とランド３２とを電気的に接続する配線３１とを有している。ランド３２は、外部機器と半導体素子１０との間で伝達される信号の入出力を行う外部電極として機能し、半導体素子１０の主面１０ａ上に二次元的に配置されている。ランド３２は、配線層３３の一部として形成されており、コンタクト部３０、配線３２およびランド３２は、同一金属（例えば、銅）から形成され得る。
【００１６】
絶縁層２０上には、配線層３３を被覆し且つランド３２の一部を露出するソルダーレジスト層５０が形成されており、ランド３２には、外部電極端子として機能する金属ボール６０が接合されている。ランド３２に金属ボール６０が接合されていると、簡便なプロセスで迅速に、金属ボール６０を介してランド３２と配線基板（プリント基板）とを電気的に接続することができる。金属ボール６０は、例えば、半田、半田メッキされた銅、ニッケル等から構成されている。
【００１７】
半導体素子１０は、例えば半導体チップであり、トランジスタ等を含む半導体集積回路部（不図示）を備えており、半導体集積回路部は素子電極１１と電気的に接続されている。半導体集積回路部を保護するため、半導体素子１０の主面１０ａには、素子電極１１を露出する開口部を有するパッシベーション膜（不図示）が形成されていることが好ましい。本実施形態では、半導体チップの主面１０ａの外周部に素子電極が配置されている。
【００１８】
また、本実施形態では、半導体素子１０の側面１０ｂは、主面１０ａとなす角が鈍角（１００度程度）をなすよう傾斜して形成されている。半導体素子１０の側面１０ｂが傾斜していることによって、製造工程において側面１０ｂ上に塗布される絶縁性樹脂材料の濡れやすさを向上させることができる。さらに、半導体素子１０の裏面１０ｃは研磨されており、そのため半導体素子１０の厚さ（例えば、１５０μｍ程度）は、従来のＣＳＰの厚さ（例えば、５００μｍ程度）よりも薄くなっている。半導体素子１０の厚さを薄くすることによって、半導体装置１００全体の見掛けの熱膨張係数（線膨張係数）を、半導体素子１０の熱膨張係数よりも、絶縁層２０および樹脂層２２を構成している材料（例えば、絶縁性樹脂材料）の熱膨張係数の方に近づけることができる。このため、半導体装置１０を配線基板に実装した後、配線基板との接続部に発生する応力を低減することが可能となる。
【００１９】
なお、本実施形態では半導体素子１０として半導体チップを用いているが、半導体チップに分離する前の半導体ウェハを用いてもよい。また、素子電極１１が配置される領域（電極配置領域）は、半導体チップの主面１０ａの外周部の全ての辺に設けられている必要はない。また、電極配置領域を主面１０ａの外周部に設けずに、例えば主面１０ａの中央部に設けることも可能である。なお、素子電極１１上に耐メッキ液性を有するバリアメタルを形成することもできる。
【００２０】
絶縁層２０は、主面１０ａ上に加えて、側面１０ｂ上にも形成されている。従って、絶縁層２０によって、従来のＣＳＰでは保護されていなかった半導体素子１０の側面１０ｂを保護することができる。本実施形態では、側面１０ｂ全面に絶縁層２０が形成されている。主面１０ａ上の絶縁層２０の厚さは、配線基板との接合部に発生する応力の緩和という観点から、例えば５〜１００μｍ程度の範囲内、好ましくは３０μｍ程度である。側面１０ｂ上の絶縁層２０の厚さは、絶縁性の観点から、例えば３〜２０μｍ程度の範囲内、好ましくは５μｍ程度である。なお、側面１０ｂの保護の観点から実質的に影響がない場合、側面１０ｂ全面に樹脂層２０が形成されてなくとも、絶縁層２０によって側面１０ｂが実質的に被覆されていると言えるので、側面１０ｂの一部に絶縁層２０が形成されていない領域が存在していてもよい。
【００２１】
絶縁層２０は、絶縁性を有する材料から構成されており、例えば、エステル結合型ポリイミドやアクリレート系エポキシ等の高分子材料から構成されている。絶縁層２０は、単一層に限定されず、複数の層（または複数の部分）から形成されていてもよい。例えば、絶縁層２０のうち主面１０ａ上の部分と側面１０ｂ上の部分とを異なる材料から形成することも可能である。なお、同一材料を用いて単一層として形成した場合、絶縁層２０全体が同一の熱膨張係数を有することになるため、絶縁層２０内に熱応力が発生することを防止することができる。
【００２２】
また、絶縁層２０は、絶縁性の弾性材料から構成されていることが好ましい。低弾性率材料（弾性率が例えば２０００ｋｇ／ｍｍ^２以下の材料）から構成した場合、配線基板（プリント基板）と半導体素子１０との間に熱膨張係数の違いに起因して発生する熱応力を絶縁層２０によって緩和することができる。低弾性率材料として、例えば、エステル結合型ポリイミドやアクリレート系エポキシ等の高分子材料を用いることができる。
【００２３】
絶縁層２０は、素子電極１１を露出する開口部２０ａを有している。開口部２０ａ内において素子電極１１と配線層３３とが電気的に接続されている。配線層３３の断線防止の観点より、開口部２０ａを規定する側面と絶縁層２０の上面とが鈍角（例えば、１００〜１５０度程度）をなすように開口部２０ａが形成されていることが好ましい。
【００２４】
半導体素子の裏面１０ｃ上に形成された樹脂層２２は、例えば、絶縁性を有する樹脂材料から構成されており、具体的には、エステル結合型ポリイミドやアクリレート系エポキシ等の高分子材料から構成されている。樹脂層２２を低弾性率材料から構成することもできる。なお、樹脂層２２は、単一層に限定されず、複数の層（または複数の部分）から形成されていてもよい。
【００２５】
絶縁層２０と樹脂層２２とは、同一の絶縁性樹脂材料から形成されていることが好ましい。両層が同一材料から形成された場合、両層の硬化収縮や熱膨張係数が等しくなるため、絶縁性樹脂材料の硬化収縮や熱膨張によって生じる半導体素子１０の反りを抑制・防止することができる。その結果、半導体装置１００の実装面の平坦性を確保することができ、検査時および実装時に容易かつ確実に電気的接続が可能な半導体装置１００を提供することができる。半導体素子１０の反りをさらに効果的に抑制・防止するため、樹脂層２２の厚さは、絶縁層２０の厚さと同程度にすることが好ましい。樹脂層２２の厚さは、例えば５〜１００μｍ程度の範囲内、好ましくは３０μｍ程度にする。
【００２６】
樹脂層２２は、半導体素子の裏面１０ｃの一部を露出する開口部を有してもよい。樹脂層２２が開口部を有していると、半導体装置１００が吸湿したときにリフローを行っても、吸湿した水分を開口部から水蒸気として放出させることができるため、水蒸気爆発などの発生を防止することができる。開口部の形状は例えば円形や矩形であり、具体的には、直径０．２ｍｍφの円形や寸法０．２×０．２ｍｍの矩形の開口部が複数個（例えば５０個程度）形成されていればよい。吸湿した水分を水蒸気として放出させる目的のため、開口部の総面積は、半導体素子の裏面１０ｃの面積の１〜５％程度であることが好ましい。開口部は、例えば、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術、またはレーザを用いて形成すればよい。
【００２７】
本実施形態の半導体装置１００では、半導体素子の側面１０ｂが絶縁層２０によって被覆されているので、物理的な衝撃を緩和して半導体素子の側面１０ｂを保護することができ、その結果、半導体素子１０のチッピングを防止することができる。半導体素子の裏面１０ｃ上に樹脂層２２を形成すると、半導体素子の裏面１０ｃも保護することができる。従って、信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。
【００２８】
また、主面１０ａ上に絶縁層２０が形成されているので、ランド３２を二次元的に配置することができ、狭い面積に多数の外部電極を設けることが可能となる。従って、多ピン化に対応可能な半導体装置（ＣＳＰ）を提供することができる。さらに、半導体装置１００はウェハレベルＣＳＰとして製造可能な構成をしており、加えて、ランド３２を配線層３３の一部として形成することができる構成をしているので、製造コストが極めて低い半導体装置を提供することができる。
（実施形態２）
次に、図２（ａ）〜（ｅ）、図３（ａ）〜（ｅ）および図４（ａ）〜（ｅ）を参照しながら、実施形態２にかかる半導体装置１００の製造方法を説明する。
【００２９】
まず、図２（ａ）に示すように、複数の半導体チップ１０が形成された半導体ウェハ１１０を用意する。複数の半導体チップ１０のそれぞれは、素子電極１１が配列された主面１０ａを有している。なお、半導体チップ１０の主面および裏面は、それぞれ、半導体ウェハ１１０の主面および裏面を意味する場合がある。
【００３０】
半導体ウェハ１１０には、複数の半導体チップ１０のそれぞれを分割するスクライブレーン７０が形成されている。半導体ウェハ１１０の厚さは、例えば６２５μｍ程度であり、スクライブレーン７０の幅は、例えば８０μｍ程度である。半導体ウェハ１１０の主面には、予めパッシベーション膜（不図示）が形成されていることが好ましい。
【００３１】
次に、図２（ｂ）に示すように、複数の半導体チップ１０のそれぞれの主面１０ａの外縁を規定する側面１０ｂを露出する溝４０を半導体ウェハ１１０に形成する。例えば、ダイシングソーを用いて半導体ウェハ４０の主面側からスクライブレーン７０に沿って溝４０を形成する。溝４０の幅は、例えば１００μｍ程度であり、溝４０の深さは、例えば３００μｍ程度である。主面１０ａと側面１０ｂとが鈍角（例えば１００度程度）をなすようにＶ字型に溝は形成される。Ｖ字型に溝を形成すると、後の工程で側面１０ｂ上に塗布される絶縁性樹脂材料の濡れやすさを向上させることができる。なお、Ｖ字型に代えて、凹字型の溝を形成してもよい。溝４０の形成方法は、レーザやプラズマによる機械的な加工、またはエッチングなどの化学的な加工によって行ってもよい。
【００３２】
次に、図２（ｃ）に示すように、溝４０内に露出した側面１０ｂと主面１０ａとの上に絶縁層２０を形成する。本実施形態では、側面１０ｂ全面に絶縁層２０を形成する。絶縁層２０の形成は、例えば、感光性絶縁材料を塗布した後、乾燥することによって行う。絶縁層２０の厚さは、例えば５〜１５μｍ程度、好ましくは１０μｍ程度にする。
【００３３】
次に、図２（ｄ）に示すように、素子電極１１を露出する開口部２０ａを絶縁層２０に形成する。開口部２０ａの形成は、絶縁層２０を露光・現像することによって行う。開口部２０ａを形成する場合、露光工程において平行光ではなく例えば拡散光（散乱光を含む）を使用することが好ましい。拡散光を使用することによって、開口部の側面と絶縁層２０の上面とが鈍角（例えば、１００〜１４０度程度）をなすように、開口部２０ａを形成することができる。
【００３４】
絶縁層２０を形成するための感光性絶縁材料としては、例えばエステル結合型ポリイミドやアクリレート系エポキシ等の高分子材料を用いることができ、絶縁性を有する材料であれば特に限定されない。なお、感光性絶縁材料は液状である必要はなく、予めフィルム状に形成された材料を用いてもよい。この場合、フィルム状の感光性絶縁材料を半導体素子１０上に貼りあわせた後に、露光と現像とを順次行って開口部２０ａを形成することができる。また、感光性を有していない絶縁材料を用いることも可能である。この場合、例えば、レーザやプラズマを用いる機械的な加工、またはエッチングなどの化学的な加工によって開口部２０ａを形成すればよい。
【００３５】
次に、図２（ｅ）に示すように、絶縁層２０および素子電極１１の上に薄膜金属層１２を形成する。薄膜金属層１２の形成は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、または無電解めっき法を用いて、例えば、Ｔｉ膜（厚さ：０．２μｍ程度）を堆積した後、Ｔｉ膜上にＣｕ膜（厚さ：０．５μｍ程度）を堆積することによって行う。
【００３６】
次に、図３（ａ）に示すように、薄膜金属層１２の上にメッキレジスト膜１３を形成する。メッキレジスト膜１３の形成は、薄膜金属層１２上にポジ型感光性レジストを塗布した後、このレジストのうち仕上げ製品の所望のパターン部の部分を分解し、次いで所望のパターン部を除去することによって行う。なお、ポジ型感光性レジストに代えて、ネガ型感光性レジストを用いてメッキレジスト膜１３を形成してもよい。
【００３７】
次に、図３（ｂ）に示すように、メッキレジスト膜１３の形成された部分以外の薄膜金属層１２上に厚膜金属層１４を形成する。厚膜金属層１４の形成は、例えば電解めっき法を用いて行う。厚膜金属層１４の厚さは、例えば５μｍ〜１５μｍの範囲内、好ましくは１０μｍ程度にする。電解めっき法を用いると、他の方法よりも短時間で厚膜を形成することができるという利点がある。
【００３８】
次に、図３（ｃ）に示すように、メッキレジスト膜１３を分解除去した後、薄膜金属層１２を選択的に除去することによって、コンタクト部３０、配線３１およびランド３２から構成される配線層３３を形成する。薄膜金属層１２を溶解できるエッチング液（例えば、Ｃｕ膜に対して塩化第二銅溶液、Ｔｉ膜に対してＥＤＴＡ溶液）を用いて全面エッチングを行うと、厚膜金属層１４よりも厚さの薄い薄膜金属層１２が先行して除去されるので、薄膜金属層１２を選択的に除去することができる。
【００３９】
次に、図３（ｄ）に示すように、感光性ソルダーレジスト材料５１を絶縁層２０の上に堆積する。その後、図３（ｅ）に示すように、配線層３３のランド３２の少なくとも一部を露出する開口部５０ａを感光性ソルダーレジスト材料５１にフォトリソグラフィ技術を用いて形成し、ソルダーレジスト層５０を得る。ソルダーレジスト層５０を形成することによって、コンタクト部３０と金属配線３１を溶融したはんだから保護することができる。
【００４０】
次に、図４（ａ）に示すように、半導体チップ（または半導体ウェハ）の主面１０ａに対向する裏面１０ｃを研磨することによって、側面１０ｂ上に形成された絶縁層２０（溝４０内の絶縁層２０）を裏面１０ｃから露出させる。研磨後の半導体チップ１０の厚さは３００μｍ程度である。
【００４１】
裏面１０ｃの研磨は、半導体ウェハ１０１の主面１０ａを保護するために使用するバックグラインドテープ（不図示）を主面１０ａに接着させた後に実行することが好ましい。裏面１０ｃを研磨した後は、絶縁層２０の残留応力によって、樹脂層２０側が凹になるように半導体ウェハ１０が反るため、この反りをバックグラインドテープによって防ぐことが望ましいからである。バックグラインドテープとしては、厚さが１００μｍ以上であり、ヤング率が２００ｋｇ／ｃｍ^２以上あることが好ましい。
【００４２】
また、バックグラインドテープの代わりに、プレート（例えば、シリコン基板やセラミック基板）を接着剤を介して主面１０ａに接着させた後、裏面１０ｃの研磨を行っても良い。この場合、一定温度で接着性がなくなるように設計された接着剤を用いることが好ましい。
【００４３】
次に、図４（ｂ）に示すように、研磨された裏面１０ｃ上および裏面１０ｃから露出した絶縁層２０上に、すなわち、半導体ウェハ１１０の裏面１０ｃ上に樹脂層２２を形成する。樹脂層２２の形成は、例えば、絶縁性樹脂材料を塗布した後、乾燥することによって行う。樹脂層２２を形成する材料として、絶縁層２０と同一の材料を用いることが好ましい。両層を同一材料から形成することによって、両層の硬化収縮や熱膨張係数を等しくすることができ、絶縁性樹脂材料の硬化収縮や熱膨張によって生じる半導体ウェハ１０１（または半導体チップ１０）の反りを抑制・防止することができるからである。また、同一材料を用いれば、材料コストの低減を図ることもできる。半導体ウェハ１１０の反りをさらに効果的に抑制・防止するため、樹脂層２２の厚さを、絶縁層２０の厚さと同程度にすることが望ましい。樹脂層２２の厚さは、例えば５〜１００μｍ程度の範囲内、好ましくは３０μｍ程度にする。
【００４４】
樹脂層２２の形成は、バックグラインドテープまたはプレートを主面１０ａに接着させた状態で行うことが好ましい。このようにすれば、半導体ウェハ１０１が複数の半導体チップ１０のそれぞれに分離することを防止することができるため、半導体ウェハ１０１の裏面全面に樹脂層２２を形成でき、製造効率を向上させることができるからである。
【００４５】
次に、図４（ｃ）に示すように、開口部５０ａ内に露出したランド３２上に金属ボール６０を載置した後、ランド３２と金属ボール６０とを溶融結合させる。
【００４６】
最後に、図４（ｄ）に示すように、半導体ウェハ１０１のスクライブレーン７０に沿って、例えば３０μｍ幅のダイシングソーを用いてダイジングを行うと、図４（ｅ）に示すように、半導体ウェハ１０１から半導体チップ１０のそれぞれが分離され、半導体装置１００が得られる。
【００４７】
本実施形態によれば、半導体ウェハ１０１の裏面１０ｃを研磨し、溝４０内の絶縁層２０を裏面１０ｃから露出させることによって、半導体チップ１０の側面１０ｂを樹脂層２０で被覆した半導体装置（または、ウェハレベルＣＳＰ）を簡便なプロセスで製造することができる。また、配線層３３の一部としてランド３２を形成することができるので、製造工程の削減を図ることができる。
（実施形態３）
図５を参照しながら、本発明による実施形態３を説明する。図５は、本実施形態にかかる半導体装置２００の断面を模式的に示している。本実施形態の半導体装置２００は、樹脂層２２上に金属配線層３２を有している点において、実施形態１の半導体装置１００と異なる。本実施形態の説明を簡明にするため、以下では、実施形態１と異なる点を主に説明し、実施形態１と同様の点の説明は省略する。
【００４８】
半導体装置２００は、半導体チップ（半導体素子）１０と、半導体チップ１０の主面１０ａ上および側面１０ｂ上に形成された絶縁層２０と、裏面１０ｃ上に形成された絶縁性樹脂層２２と、絶縁層２０上に形成された配線層３３と、絶縁性樹脂層２２上に形成された金属配線層３４を備えている。配線層３３および金属配線層３４は、外部電極として機能するランド３２を有しており、絶縁層２０上および絶縁性樹脂層２２上には、配線層３３および金属配線層３４を被覆し、且つランド３２の一部を露出するソルダーレジスト層５０が形成されている。
【００４９】
絶縁層２０上に形成された配線層３３は、半導体素子１０の側面上に位置する絶縁層上に形成された側面配線層３３ａを有している。側面配線層３３ａは、主面１０ａ上に配列された複数の素子電極１１の一部に電気的に接続されている。また、側面配線層３３ａは、絶縁性樹脂層２２上に形成された金属配線層３４に電気的に接続されている。側面配線層３３ａに電気的に接続された金属配線層３４の断線を防止するために、絶縁性樹脂層２２の側面２２ａはテーパー状に形成されていることが好ましい。側面配線層３３ａは、例えば、配線層３３と同一の材料から形成されており、側面配線層３３ａの厚さは、例えば３〜２０μｍ程度であり、５μｍ程度であることが好ましい。
【００５０】
本実施形態の半導体装置２００は、半導体チップ１０の裏面１０ｃ上に金属配線層３４を有しているので、半導体チップ１０の熱を金属配線層３４に伝えて放熱させることができる。このため、放熱性に優れた半導体装置を提供することができる。また、金属配線層３４が側面配線層３３ａに電気的に接続されているので、半導体チップ１０を電気的にシールドした構造にすることができる。従って、電磁シールド性に優れた半導体装置を提供することができる。その結果、半導体装置の信頼性を向上させることが可能となる。
【００５１】
さらに、半導体装置２００では、半導体チップ１０の主面１０ａおよび裏面１０ｃの両面上にランド３２が形成されているので、半導体装置２００の両面を利用して３次元的な実装をすることが可能である。また、半導体チップ１０の側面１０ｂおよび裏面１０ｃが絶縁層２０および絶縁性樹脂層２２によって保護されているので、実施形態１の半導体装置１００と同様に、チッピングの発生を防止することができる。
【００５２】
本実施形態では、絶縁性樹脂層２２上に金属配線層３４が形成されているが、放熱性の向上という観点から、金属配線層３４に代えて、単に金属層が形成されていてもよい。この金属層を側面配線層３３ａに電気的に接続した構造にすれば、半導体チップ１０を電気的にシールドすることができるため、電磁シールド性を向上させることができる。
【００５３】
また、金属配線層３４および絶縁樹脂層２２に代えて、半導体チップ１０の裏面１０ｃに導電性樹脂層を形成した構成にすることも可能である。裏面１０ｃに形成した導電性樹脂層によって、半導体素子の放熱性を向上させることができ、この導電性樹脂層と素子電極１１の一部とを、例えば側面配線層３３ａを介して相互に接続すれば、電磁シールド性を向上させることができる。導電性樹脂層は、例えば、炭素（微粒子）、銅またはニッケル等の導電性フィラーを含む樹脂材料から形成することができ、高熱伝導性を有する樹脂層である。また、放熱性の向上を主目的とするならば、アルミナまたは窒化アルミナ等の高熱伝導性を示す絶縁フィラーを含む樹脂材料から形成した絶縁性樹脂層を、導電性樹脂層に代えて、形成することも可能である。
（実施形態４）
次に、図６（ａ）〜（ｇ）、図７（ａ）〜（ｆ）および図８（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、実施形態４にかかる半導体装置２００の製造方法を説明する。本実施形態の説明を簡明にするため、以下では、実施形態２と異なる点を主に説明し、実施形態２と同様の点の説明は省略する。
【００５４】
まず、図６（ａ）に示すように、複数の半導体チップ１０が形成された半導体ウェハ１１０を用意した後、図６（ｂ）に示すように、複数の半導体チップ１０の側面１０ｂを露出する溝４０を半導体ウェハ１１０に形成する。本実施形態では、スクライブレーン７０に沿って、凹型の溝４０（幅：１００μｍ程度、深さ：３００μｍ程度）を形成する。なお、凹型に代えて、Ｖ字型の溝を形成してもよい。
【００５５】
次に、図６（ｃ）に示すように、溝４０内に露出した側面１０ｂと主面１０ａとの上に絶縁層２０を形成する。絶縁層２０の厚さは、例えば５〜１００μｍ程度、好ましくは３０μｍ程度にする。
【００５６】
次に、図６（ｄ）に示すように、素子電極１１を露出する開口部２０ａと、側面１０ｂ上に形成された絶縁層２０を溝４０内に露出する開口部２０ｂとを絶縁層２０に形成する。開口部２０ａおよび開口部２０ｂの形成は、絶縁層２０を露光・現像することによって行う。
【００５７】
次に、図６（ｅ）に示すように、半導体チップの主面１０ａおよび側面１０ｂ上に位置する絶縁層２０と、素子電極１１との上に薄膜金属層１２を形成する。薄膜金属層１２の形成は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、または無電解めっき法を用いて、例えば、Ｔｉ膜（厚さ：０．２μｍ程度）を堆積した後、Ｔｉ膜上にＣｕ膜（厚さ：０．５μｍ程度）を堆積することによって行う。なお、スパッタリング法で堆積を行う場合、図６（ａ）の工程でＶ字型の溝を形成して影ができないにすると、蒸着しやすくできる。このとき、スパッタリング法による堆積が好ましくなければ、指向性の少ない電子ビーム蒸着法やＣＶＤ法を用いることができる。
【００５８】
次に、図６（ｆ）に示すように、半導体チップ（または半導体ウェハ）の裏面１０ｃを研磨することによって、側面１０ｂ上に形成された絶縁層２０および薄膜金属層１２（溝４０内の絶縁層２０および薄膜金属層１２）を裏面１０ｃから露出させる。研磨後の半導体チップ１０の厚さは１５０μｍ程度である。研磨の際には、半導体チップ１０の反りを防止するために、バックグラインドテープ（厚さ：１００μｍ以上、ヤング率：２００ｋｇ／ｃｍ^２以上）、または接着剤を介してプレート（例えば、シリコン基板やセラミック基板）を主面１０ａに接着することが好ましい。
【００５９】
次に、図６（ｇ）に示すように、研磨された裏面１０ｃ上と、裏面１０ｃから露出した絶縁層２０および薄膜金属層１２の上に、すなわち、半導体ウェハ１１０の裏面上に樹脂層２２を形成する。樹脂層２２の形成は、例えば、感光性絶縁樹脂材料を塗布した後、乾燥することによって行う。実施形態２と同様の理由により、樹脂層２２を形成する材料は、絶縁層２０と同一の材料を用いることが好ましい。また、樹脂層２２の厚さは、絶縁層２０の厚さと同程度にすることが望ましい。樹脂層２２の厚さは、例えば５〜１００μｍ程度の範囲内、好ましくは３０μｍ程度にする。
【００６０】
次に、図７（ａ）に示すように、研磨によって露出した溝４０内の絶縁層２０および薄膜金属層１２を露出する開口部２２ａを樹脂層２２に形成する。開口部２２ａの形成は、樹脂層２２を露光・現像することによって行う。開口部２２ａを形成する場合、露光工程において平行光ではなく例えば拡散光（散乱光を含む）を使用することが好ましい。拡散光を使用することによって、開口部の側面と樹脂層２２の上面とが鈍角（例えば、１００〜１４０度程度）をなすように、開口部２２ａを形成することができる。このようにテーパー状に開口部２２ａを形成することによって、後の工程で形成される金属配線層３４の断線を防止することができる。
【００６１】
次に、図７（ｂ）に示すように、樹脂層２２と、開口部２２ａ内に露出した絶縁層２０および薄膜金属層１２との上に、薄膜金属層２３を形成する。薄膜金属層２３の形成は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、または無電解めっき法を用いて、例えば、Ｔｉ膜（厚さ：０．２μｍ程度）を堆積した後、Ｔｉ膜上にＣｕ膜（厚さ：０．５μｍ程度）を堆積することによって行う。
【００６２】
次に、図７（ｃ）に示すように、薄膜金属層１２および２３の上にメッキレジスト膜１３を形成する。メッキレジスト膜１３の形成は、薄膜金属層１２および２３上にポジ型感光性レジストを塗布した後、このレジストのうち仕上げ製品の所望のパターン部の部分を分解し、次いで所望のパターン部を除去することによって行う。なお、ポジ型感光性レジストに代えて、ネガ型感光性レジストを用いてメッキレジスト膜１３を形成してもよい。
【００６３】
次に、図７（ｄ）に示すように、メッキレジスト膜１３の形成された部分以外の薄膜金属層１２および２３上に厚膜金属層１４を形成する。厚膜金属層１４の形成は、例えば電解めっき法を用いて行う。厚膜金属層１４の厚さは、例えば５μｍ〜１５μｍの範囲内、好ましくは１０μｍ程度にする。
【００６４】
次に、図７（ｅ）に示すように、メッキレジスト膜１３を分解除去する。その後、図７（ｆ）に示すように、薄膜金属層１２および２３を選択的に除去することによって、側面配線層３３ａを有する配線層３３と、金属配線層３４とを形成する。薄膜金属層１２および２３を溶解できるエッチング液（例えば、Ｃｕ膜に対して塩化第二銅溶液、Ｔｉ膜に対してＥＤＴＡ溶液）を用いて全面エッチングを行うと、厚膜金属層１４よりも厚さの薄い薄膜金属層１２および２３が先行して除去されるので、薄膜金属層１２を選択的に除去することができる。配線層３３および金属配線層３４の両層とも、外部電極として機能するランド３２を備えている。
【００６５】
次に、図８（ａ）に示すように、感光性ソルダーレジスト材料５１を絶縁層２０および２２の上に堆積する。その後、図８（ｂ）に示すように、配線層３３と金属配線層３４との両層のランド３２の少なくとも一部を露出する開口部５０ａを感光性ソルダーレジスト材料５１にフォトリソグラフィ技術を用いて形成し、ソルダーレジスト層５０を得る。
【００６６】
最後に、図８（ｃ）に示すように、半導体ウェハ１０１のスクライブレーン７０に沿って、例えば３０μｍ幅のダイシングソーを用いてダイジングを行うと、図８（ｄ）に示すように、半導体ウェハ１０１から半導体チップ１０のそれぞれが分離され、半導体装置２００が得られる。なお、ランド３２に金属ボールを載置して溶融接合させてもよい。
【００６７】
本実施形態では、半導体ウェハ１１０裏面の研磨によって側面配線層３３ａを裏面１０ｃから露出させた後、裏面１０ｃから露出した側面配線層３３ａに電気的に接続される金属配線層３４を形成する。このため、放熱性および電磁シールド性に優れ、且つ３次元実装可能な半導体装置（または、ウェハレベルＣＳＰ）を簡便なプロセスで製造することができる。
（他の実施形態）
上記実施形態では薄膜金属層および厚膜金属層を構成する材料としてＴｉおよびＣｕを使用したが、これに代えてＣｒ、Ｗ、Ｔｉ／Ｃｕ、Ｎｉ等を使用してもよい。また、薄膜金属層と厚膜金属層とをそれぞれ異なる金属材料により構成しておき、最終的なエッチング工程で薄膜金属層のみを選択的にエッチングするエッチャントを用いてもよい。
【００６８】
上記実施形態では、金属ボール６０を設けたが、これに代えて突起電極を設けてもよい。突起電極として、例えば、はんだクリームをランド３２上に印刷、溶融することによって形成されたはんだバンプ、溶融はんだ内にディップすることによって形成されたはんだバンプ、無電解めっきによって形成されたニッケル／金バンプなどを設けることができる。突起電極は、導電性を有し、かつソルダーレジスト層５０から突出していればよい。突起電極を設けることによって、金属ボール６０を順次搭載する手間の掛かる工程とが不要となるため、低コストの半導体装置を実現することができる。
【００６９】
また、ランド３２を外部電極端子として機能させるランド・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）型の構成を採用してもよい。ＬＧＡ型の構成を採用した半導体装置を配線基板上に実装する際には、配線基板の接続端子の上にはんだクリームを塗布した後リフローさせるなどの方法によって、ランド３２と配線基板との電気的な接続を容易に行なうことができる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明の半導体装置によれば、半導体素子の側面上に絶縁層が形成されているので、物理的な衝撃を緩和して半導体素子の側面を保護することができ、チッピングの発生を防止することができる。その結果、信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。
【００７１】
半導体素子の裏面上に樹脂層が形成された場合、半導体素子の裏面を保護することができ、さらに信頼性を向上させることができる。絶縁層と樹脂層とが同一の絶縁性樹脂材料から形成されているときには、両層の硬化収縮や熱膨張係数が等しくなるため、半導体素子の反りを効果的に抑制・防止することができる。その結果、半導体装置の実装面の平坦性を確保することができ、検査時および実装時に容易かつ確実に電気的接続が可能な半導体装置を提供することができる。
【００７２】
半導体素子の裏面上に導電性樹脂層が形成された場合、半導体素子の裏面を保護することができ、さらに、半導体装置の放熱性を向上させることができる。導電性樹脂層が素子電極の一部に電気的に接続されているときには、半導体素子を電気的にシールドした構造にすることができるため、電磁シールド性に優れた半導体装置を提供することができる。
【００７３】
半導体素子の裏面の一部を露出する開口部を樹脂層に形成した場合には、半導体装置が吸湿したときにリフローを行っても、吸湿した水分を開口部から水蒸気として放出させることができるため、水蒸気爆発などの発生を防止することができる。このため、信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。
【００７４】
半導体素子の裏面上に金属層が形成された場合、半導体装置の放熱性を向上させることができる。金属層が側面配線層に電気的に接続されているときには、半導体素子が電気的にシールドされた構造にすることができ、その結果、電磁シールド性に優れた半導体装置を提供することができる。また、金属層として金属配線層が形成されている場合、半導体素子の裏面にある外部電極によっても外部機器との電気的接続が可能となる。このため、半導体素子の主面および裏面の両面に実装可能な半導体装置を提供することができる。
【００７５】
本発明による半導体装置の製造方法では、半導体素子の側面上に形成した絶縁層を、裏面を研磨することによって裏面から露出させる。これにより、半導体素子の側面が絶縁層で被覆された構造の半導体装置を簡便なプロセスで製造することができる。また、裏面に樹脂層を形成すると、半導体素子の裏面を保護した半導体装置を製造することができる。
【００７６】
裏面を研磨する際に、半導体素子の主面にバックグラインドテープを接着させることによって、半導体素子の反りを防止することができる。また、バックグラインドテープによって、複数の半導体素子がそれぞれに分離することを防止して、裏面に樹脂層を形成することができる。バックグラインドテープの代わりに、プレートおよび接着剤を使用することもできる。
【００７７】
側面配線層を有する配線層を形成した後、側面配線層を裏面の研磨によって裏面から露出させ、裏面から露出した側面配線層に電気的に接続される金属層を裏面上に形成すると、放熱性および電磁シールド性に優れた半導体装置を簡便なプロセスで製造することができる。
【００７８】
裏面から絶縁層を露出させた後に、半導体ウェハを複数の半導体素子のそれぞれに分離することによって、半導体チップに分離される前の半導体ウェハを用いて各工程を行うことができるため、製造コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、実施形態１にかかる半導体装置１００を一部切り欠いて模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、半導体装置１００を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、実施形態２にかかる半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、実施形態２にかかる半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、実施形態２にかかる半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図５】実施形態３にかかる半導体装置２００を模式的に示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｇ）は、実施形態４にかかる半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、実施形態４にかかる半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、実施形態４にかかる半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図９】従来のウェハレベルＣＳＰ３００を模式的にを示す断面図である。
【符号の説明】
１０半導体素子（半導体チップ）
１１素子電極（電極パッド）
１２薄膜金属層
１３メッキレジスト層
１４厚膜金属層
２０絶縁層
２２樹脂層
２３薄膜金属層
３０コンタクト部
３１配線
３３配線層
３３ａ側面配線層
３４金属配線層
４０溝
５０ソルダーレジスト層
６０金属ボール
７０スクライブレーン
８０ダイシングソー
１００、２００半導体装置
１０１、１１０半導体ウェハ
１０２パッシベーション膜
１０３素子電極（電極パッド）
１０４Ａｌ配線
１０５Ｎｉメッキ層
１０６カバーコート膜
１０７半田バンプ
３００ウェハレベルＣＳＰ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a semiconductor device including a semiconductor element and a manufacturing method thereof. In particular, the present invention relates to a semiconductor device that protects a semiconductor element and ensures electrical connection between an external device and the semiconductor element, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, electronic devices equipped with semiconductor integrated circuit devices (hereinafter referred to as “semiconductor devices”) have been dramatically reduced in size and price, and accordingly, downsizing and cost reduction of semiconductor devices have been achieved. The demand is getting stronger.
[0003]
  In response to a demand for miniaturization of a semiconductor device, a semiconductor device packaged in the size of a semiconductor chip (bare chip) cut out from a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “CSP (chip size package)”). Was developed). In addition, for the purpose of reducing the manufacturing cost of CSP, a technique for manufacturing a plurality of CSPs in a wafer state has been developed (see Japanese Patent Laid-Open No. 8-102466). In this specification, the CSP in the wafer state is referred to as “wafer level CSP”. A chip that is finally cut out from the wafer by dicing or the like is also referred to as a “chip” even in a state before being cut out from the wafer.
[0004]
  Hereinafter, a conventional wafer level CSP will be described with reference to FIG. FIG. 9 schematically shows a cross section of a part of a conventional wafer level CSP 300. Although a part of the wafer level CSP 300 is shown in FIG. 9, a plurality of wafer level CSPs 300 are formed on one semiconductor wafer.
[0005]
  The wafer level CSP 300 includes a semiconductor chip 101 formed in a semiconductor wafer, element electrodes (electrode pads) 103 arranged on the main surface of the semiconductor chip 101, and a passivation film 102 formed on the main surface of the semiconductor chip 101. And an Al wiring layer 104 and a Ni plating layer 105 which are formed on the passivation film 102 and electrically connected to the element electrode 103. Solder bumps 107 are bonded to a part of the Ni plating layer 105, and the Al wiring layer 104 and the Ni plating layer 105 are covered on the passivation film 102 and a part of the solder bump 107 is exposed. A coat film 106 is formed.
[0006]
  Next, a conventional method for manufacturing the wafer level CSP 300 will be described. First, after preparing a semiconductor wafer on which a plurality of semiconductor chips 101 are formed, a passivation film 102 is formed on the semiconductor wafer by using a spin coating method. Next, an opening for exposing the device electrode 103 located on the main surface of the semiconductor chip 101 is formed in the passivation film 102 by a known exposure technique and etching technique. Next, an Al wiring layer 104 whose one end is electrically connected to the exposed element electrode 103 is formed on the passivation film 102.
[0007]
  Next, the Ni plating layer 105 is formed on the Al wiring layer 104 by a thin film forming technique such as sputtering using a mask. Next, a cover coat film 106 that covers the Al wiring layer 104 and the Ni plating layer 105 is formed on the passivation film 102. Next, after a plurality of openings are formed in the passivation film 102 in a lattice shape to expose the joint portion of the solder bump 107, the solder bump 107 is joined to the exposed joint portion. In this way, the conventional wafer level CSP 300 is manufactured. If each of the wafer level CSPs 300 is separated, a CSP can be obtained.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the conventional wafer level CSP 300 has the following problems. That is, the CSP obtained by separating the wafer level CSP 300 is exposed to the side surface and the back surface of the semiconductor chip 101, so that chipping is likely to occur due to mechanical impact, and the reliability is poor.
[0009]
  The present invention has been made in view of such various points, and a main object thereof is to provide a semiconductor device capable of protecting a semiconductor chip from mechanical shock and having improved reliability and a method for manufacturing the same. It is in.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor element having a main surface on which element electrodes are arranged, and a side surface defining an outer edge of the main surface, the main surface of the semiconductor element, and the side surface of the semiconductor element. An insulating layer having an opening exposing the device electrode, a wiring layer formed on the insulating layer and electrically connected to the device electrode in the opening, and the wiring layerOf the part formed on the insulating layerExternal electrode formed onTerminalAnd withThe semiconductor element is formed such that an angle formed between the main surface and the side surface is an obtuse angle,This achieves the above object.
[0011]
  The wiring layer electrically connects the contact portion joined to the element electrode, a land portion connected to the external electrode terminal on the insulating layer, and the contact portion and the land portion on the insulating layer. It is preferable to have a connection wiring portion to be connected.
[0012]
  On the back surface of the semiconductor element facing the main surfaceResin layer is formedIt is preferable.
[0013]
  A second semiconductor device according to the present invention includes:A semiconductor element having a main surface on which element electrodes are arranged; and a side surface defining an outer edge of the main surface; and formed on the main surface of the semiconductor element and on the side surface of the semiconductor element, An insulating layer having an exposed opening, a wiring layer formed on the insulating layer and electrically connected to the element electrode in the opening, and an insulating layer located on the side surface of the semiconductor element A side wiring layer formed and a metal layer provided on the back surface so as to expose a part of the back surface facing the main surface of the semiconductor element, and the side wiring layer is electrically connected to the wiring layer. And the metal layer is electrically connected to the side wiring layer and is electrically connected to the wiring layer via the side wiring layer..
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numerals for the sake of simplicity.
(Embodiment 1)
  Embodiment 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A schematically shows the semiconductor device 100 according to the present embodiment by partially cutting away the top surface thereof. FIG. 1B schematically shows a cross section of the semiconductor device 100. The semiconductor device 100 according to the present embodiment is formed on the semiconductor element 10, the element electrode 11 arranged on the main surface 10a of the semiconductor element 10, and the side surface 10b that defines the outer edge of the main surface 10a and the main surface 10a. The insulating layer 20, the resin layer 22 formed on the back surface 10c facing the main surface 10a, and the wiring layer 33 formed on the insulating layer 20 are provided.
[0015]
  The wiring layer 33 includes a contact portion 30 joined to the element electrode 11, a land 32 that can be electrically connected to an external device, and a wiring 31 that electrically connects the contact portion 30 and the land 32. Yes. The land 32 functions as an external electrode that inputs and outputs signals transmitted between the external device and the semiconductor element 10, and is two-dimensionally disposed on the main surface 10 a of the semiconductor element 10. The land 32 is formed as a part of the wiring layer 33, and the contact portion 30, the wiring 32, and the land 32 can be formed of the same metal (for example, copper).
[0016]
  A solder resist layer 50 that covers the wiring layer 33 and exposes a part of the land 32 is formed on the insulating layer 20, and a metal ball 60 that functions as an external electrode terminal is bonded to the land 32. Yes. When the metal ball 60 is bonded to the land 32, the land 32 and the wiring board (printed circuit board) can be electrically connected via the metal ball 60 quickly by a simple process. The metal ball 60 is made of, for example, solder, solder-plated copper, nickel, or the like.
[0017]
  The semiconductor element 10 is, for example, a semiconductor chip, and includes a semiconductor integrated circuit part (not shown) including a transistor and the like. The semiconductor integrated circuit part is electrically connected to the element electrode 11. In order to protect the semiconductor integrated circuit portion, it is preferable that a passivation film (not shown) having an opening exposing the device electrode 11 is formed on the main surface 10a of the semiconductor device 10. In the present embodiment, element electrodes are arranged on the outer peripheral portion of the main surface 10a of the semiconductor chip.
[0018]
  Further, in the present embodiment, the side surface 10b of the semiconductor element 10 is formed so as to be inclined so that an angle formed with the main surface 10a forms an obtuse angle (about 100 degrees). Since the side surface 10b of the semiconductor element 10 is inclined, the wettability of the insulating resin material applied on the side surface 10b in the manufacturing process can be improved. Furthermore, the back surface 10c of the semiconductor element 10 is polished, so that the thickness (for example, about 150 μm) of the semiconductor element 10 is thinner than the thickness of the conventional CSP (for example, about 500 μm). By reducing the thickness of the semiconductor element 10, the apparent thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) of the entire semiconductor device 100 is configured so that the insulating layer 20 and the resin layer 22 are configured more than the thermal expansion coefficient of the semiconductor element 10. The thermal expansion coefficient of a material (for example, an insulating resin material) can be made closer. For this reason, after the semiconductor device 10 is mounted on the wiring board, it is possible to reduce the stress generated in the connection portion with the wiring board.
[0019]
  In this embodiment, a semiconductor chip is used as the semiconductor element 10, but a semiconductor wafer before being separated into semiconductor chips may be used. Further, the region where the element electrode 11 is disposed (electrode disposition region) is not necessarily provided on all sides of the outer peripheral portion of the main surface 10a of the semiconductor chip. Moreover, it is also possible to provide an electrode arrangement | positioning area | region in the center part of the main surface 10a, without providing in the outer peripheral part of the main surface 10a. A barrier metal having a plating solution resistance can also be formed on the element electrode 11.
[0020]
  Insulating layer 20 is formed on side surface 10b in addition to main surface 10a. Accordingly, the insulating layer 20 can protect the side surface 10b of the semiconductor element 10 that was not protected by the conventional CSP. In the present embodiment, the insulating layer 20 is formed on the entire side surface 10b. The thickness of the insulating layer 20 on the main surface 10a is, for example, in the range of about 5 to 100 μm, preferably about 30 μm, from the viewpoint of relaxation of the stress generated at the joint with the wiring board. From the viewpoint of insulation, the thickness of the insulating layer 20 on the side surface 10b is, for example, in the range of about 3 to 20 μm, and preferably about 5 μm. If there is substantially no influence from the viewpoint of protecting the side surface 10b, it can be said that the side surface 10b is substantially covered with the insulating layer 20 even if the resin layer 20 is not formed on the entire side surface 10b. There may be a region where the insulating layer 20 is not formed in a part of 10b.
[0021]
  The insulating layer 20 is made of an insulating material, and is made of a polymer material such as an ester bond type polyimide or an acrylate epoxy. The insulating layer 20 is not limited to a single layer, and may be formed of a plurality of layers (or a plurality of portions). For example, the part on the main surface 10a and the part on the side surface 10b of the insulating layer 20 can be formed from different materials. In addition, when it forms as a single layer using the same material, since the insulating layer 20 whole has the same thermal expansion coefficient, it can prevent generating a thermal stress in the insulating layer 20. FIG.
[0022]
  The insulating layer 20 is preferably made of an insulating elastic material. Low elastic modulus material (elastic modulus is, for example, 2000 kg / mm²In the case where the insulating layer 20 is used, the insulating layer 20 can relieve the thermal stress generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the wiring board (printed board) and the semiconductor element 10. As the low elastic modulus material, for example, a polymer material such as ester bond type polyimide or acrylate type epoxy can be used.
[0023]
  The insulating layer 20 has an opening 20 a that exposes the device electrode 11. The element electrode 11 and the wiring layer 33 are electrically connected in the opening 20a. From the viewpoint of preventing disconnection of the wiring layer 33, the opening 20a is preferably formed so that the side surface defining the opening 20a and the upper surface of the insulating layer 20 form an obtuse angle (for example, about 100 to 150 degrees). .
[0024]
  The resin layer 22 formed on the back surface 10c of the semiconductor element is made of, for example, an insulating resin material, and specifically made of a polymer material such as ester bond type polyimide or acrylate epoxy. ing. The resin layer 22 can also be composed of a low elastic modulus material. The resin layer 22 is not limited to a single layer, and may be formed from a plurality of layers (or a plurality of portions).
[0025]
  The insulating layer 20 and the resin layer 22 are preferably formed from the same insulating resin material. When both layers are formed of the same material, the curing shrinkage and thermal expansion coefficient of both layers are equal, so that the warpage of the semiconductor element 10 caused by the curing shrinkage and thermal expansion of the insulating resin material can be suppressed / prevented. . As a result, the flatness of the mounting surface of the semiconductor device 100 can be ensured, and the semiconductor device 100 that can be easily and reliably electrically connected at the time of inspection and mounting can be provided. In order to more effectively suppress and prevent warping of the semiconductor element 10, it is preferable that the thickness of the resin layer 22 is approximately the same as the thickness of the insulating layer 20. The thickness of the resin layer 22 is, for example, in the range of about 5 to 100 μm, preferably about 30 μm.
[0026]
  The resin layer 22 may have an opening that exposes a part of the back surface 10c of the semiconductor element. When the resin layer 22 has an opening, even if reflow is performed when the semiconductor device 100 absorbs moisture, the absorbed moisture can be released as water vapor from the opening, thus preventing the occurrence of a water vapor explosion or the like. can do. The shape of the opening is, for example, circular or rectangular. Specifically, a plurality of (for example, about 50) circular openings having a diameter of 0.2 mmφ or a rectangle having a size of 0.2 × 0.2 mm may be formed. That's fine. For the purpose of releasing the absorbed moisture as water vapor, the total area of the openings is preferably about 1 to 5% of the area of the back surface 10c of the semiconductor element. The opening may be formed using, for example, a known photolithography technique and etching technique, or a laser.
[0027]
  In the semiconductor device 100 of the present embodiment, since the side surface 10b of the semiconductor element is covered with the insulating layer 20, the physical impact can be reduced and the side surface 10b of the semiconductor element can be protected. As a result, the semiconductor element 10 chippings can be prevented. When the resin layer 22 is formed on the back surface 10c of the semiconductor element, the back surface 10c of the semiconductor element can also be protected. Accordingly, a semiconductor device with excellent reliability can be provided.
[0028]
  In addition, since the insulating layer 20 is formed on the main surface 10a, the lands 32 can be two-dimensionally arranged, and a large number of external electrodes can be provided in a small area. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device (CSP) that can cope with an increase in the number of pins. Further, the semiconductor device 100 has a configuration that can be manufactured as a wafer level CSP. In addition, the semiconductor device 100 has a configuration in which the land 32 can be formed as a part of the wiring layer 33. An apparatus can be provided.
(Embodiment 2)
  Next, with reference to FIGS. 2A to 2E, FIGS. 3A to 3E, and FIGS. 4A to 4E, a method for manufacturing the semiconductor device 100 according to the second embodiment will be described. To do.
[0029]
  First, as shown in FIG. 2A, a semiconductor wafer 110 on which a plurality of semiconductor chips 10 are formed is prepared. Each of the plurality of semiconductor chips 10 has a main surface 10a on which element electrodes 11 are arranged. The main surface and the back surface of the semiconductor chip 10 may mean the main surface and the back surface of the semiconductor wafer 110, respectively.
[0030]
  A scribe lane 70 that divides each of the plurality of semiconductor chips 10 is formed on the semiconductor wafer 110. The thickness of the semiconductor wafer 110 is, for example, about 625 μm, and the width of the scribe lane 70 is, for example, about 80 μm. It is preferable that a passivation film (not shown) is formed on the main surface of the semiconductor wafer 110 in advance.
[0031]
  Next, as shown in FIG. 2B, a groove 40 that exposes the side surface 10 b that defines the outer edge of each main surface 10 a of the plurality of semiconductor chips 10 is formed in the semiconductor wafer 110. For example, the groove 40 is formed along the scribe lane 70 from the main surface side of the semiconductor wafer 40 using a dicing saw. The width of the groove 40 is, for example, about 100 μm, and the depth of the groove 40 is, for example, about 300 μm. A groove is formed in a V shape so that the main surface 10a and the side surface 10b form an obtuse angle (for example, about 100 degrees). When the groove is formed in the V shape, it is possible to improve the wettability of the insulating resin material applied on the side surface 10b in a later step. Instead of the V shape, a concave shape groove may be formed. The groove 40 may be formed by mechanical processing such as laser or plasma, or chemical processing such as etching.
[0032]
  Next, as illustrated in FIG. 2C, the insulating layer 20 is formed on the side surface 10 b and the main surface 10 a exposed in the groove 40. In the present embodiment, the insulating layer 20 is formed on the entire side surface 10b. The insulating layer 20 is formed, for example, by applying a photosensitive insulating material and then drying. The thickness of the insulating layer 20 is, for example, about 5 to 15 μm, preferably about 10 μm.
[0033]
  Next, as illustrated in FIG. 2D, an opening 20 a that exposes the device electrode 11 is formed in the insulating layer 20. The opening 20a is formed by exposing and developing the insulating layer 20. When forming the opening 20a, it is preferable to use, for example, diffused light (including scattered light) instead of parallel light in the exposure step. By using diffused light, the opening 20a can be formed so that the side surface of the opening and the upper surface of the insulating layer 20 form an obtuse angle (for example, about 100 to 140 degrees).
[0034]
  As the photosensitive insulating material for forming the insulating layer 20, for example, a polymer material such as ester bond type polyimide or acrylate epoxy can be used, and there is no particular limitation as long as it is an insulating material. Note that the photosensitive insulating material does not need to be liquid, and a material previously formed in a film shape may be used. In this case, after the film-like photosensitive insulating material is bonded onto the semiconductor element 10, the opening 20a can be formed by sequentially performing exposure and development. It is also possible to use an insulating material that does not have photosensitivity. In this case, for example, the opening 20a may be formed by mechanical processing using laser or plasma, or chemical processing such as etching.
[0035]
  Next, as shown in FIG. 2E, a thin film metal layer 12 is formed on the insulating layer 20 and the device electrode 11. The thin metal layer 12 is formed by depositing, for example, a Ti film (thickness: about 0.2 μm) using a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, or an electroless plating method, and then forming a Cu film on the Ti film. This is performed by depositing a film (thickness: about 0.5 μm).
[0036]
  Next, as shown in FIG. 3A, a plating resist film 13 is formed on the thin metal layer 12. The plating resist film 13 is formed by applying a positive photosensitive resist on the thin metal layer 12, then decomposing the desired pattern portion of the finished product in the resist, and then removing the desired pattern portion. Do by. The plating resist film 13 may be formed using a negative photosensitive resist instead of the positive photosensitive resist.
[0037]
  Next, as shown in FIG. 3B, a thick film metal layer 14 is formed on the thin film metal layer 12 other than the portion where the plating resist film 13 is formed. The thick metal layer 14 is formed using, for example, an electrolytic plating method. The thickness of the thick metal layer 14 is, for example, in the range of 5 μm to 15 μm, preferably about 10 μm. Use of the electrolytic plating method has an advantage that a thick film can be formed in a shorter time than other methods.
[0038]
  Next, as shown in FIG. 3C, after the plating resist film 13 is decomposed and removed, the thin film metal layer 12 is selectively removed, thereby forming a wiring composed of the contact portion 30, the wiring 31 and the land 32. Layer 33 is formed. When the entire surface is etched using an etching solution capable of dissolving the thin metal layer 12 (for example, cupric chloride solution for the Cu film and EDTA solution for the Ti film), the thickness is larger than that of the thick metal layer 14. Since the thin thin metal layer 12 is removed in advance, the thin metal layer 12 can be selectively removed.
[0039]
  Next, as shown in FIG. 3 (d), a photosensitive solder resist material 51 is deposited on the insulating layer 20. Thereafter, as shown in FIG. 3E, an opening 50a exposing at least a part of the land 32 of the wiring layer 33 is formed in the photosensitive solder resist material 51 by using a photolithography technique, and the solder resist layer 50 is formed. obtain. By forming the solder resist layer 50, the contact part 30 and the metal wiring 31 can be protected from the molten solder.
[0040]
  Next, as shown in FIG. 4A, the back surface 10c facing the main surface 10a of the semiconductor chip (or semiconductor wafer) is polished to thereby form the insulating layer 20 (the groove 40 in the groove 40) formed on the side surface 10b. The insulating layer 20) is exposed from the back surface 10c. The thickness of the semiconductor chip 10 after polishing is about 300 μm.
[0041]
  The back surface 10c is preferably polished after a back grind tape (not shown) used for protecting the main surface 10a of the semiconductor wafer 101 is adhered to the main surface 10a. This is because, after the back surface 10c is polished, the semiconductor wafer 10 is warped so that the resin layer 20 side becomes concave due to the residual stress of the insulating layer 20, and thus it is desirable to prevent this warp with a back grind tape. The back grind tape has a thickness of 100 μm or more and a Young's modulus of 200 kg / cm.²It is preferable that there is more.
[0042]
  Further, instead of the back grind tape, a back surface 10c may be polished after a plate (for example, a silicon substrate or a ceramic substrate) is bonded to the main surface 10a via an adhesive. In this case, it is preferable to use an adhesive designed so as not to have adhesiveness at a constant temperature.
[0043]
  Next, as illustrated in FIG. 4B, the resin layer 22 is formed on the polished back surface 10 c and the insulating layer 20 exposed from the back surface 10 c, that is, on the back surface 10 c of the semiconductor wafer 110. The resin layer 22 is formed, for example, by applying an insulating resin material and then drying. As a material for forming the resin layer 22, it is preferable to use the same material as that of the insulating layer 20. By forming both layers from the same material, the curing shrinkage and thermal expansion coefficient of both layers can be made equal, and the warp of the semiconductor wafer 101 (or semiconductor chip 10) caused by the curing shrinkage and thermal expansion of the insulating resin material. This is because it can be suppressed / prevented. If the same material is used, the material cost can be reduced. In order to more effectively suppress and prevent warping of the semiconductor wafer 110, it is desirable that the thickness of the resin layer 22 be approximately the same as the thickness of the insulating layer 20. The thickness of the resin layer 22 is, for example, in the range of about 5 to 100 μm, preferably about 30 μm.
[0044]
  The resin layer 22 is preferably formed in a state where a back grind tape or plate is adhered to the main surface 10a. In this way, it is possible to prevent the semiconductor wafer 101 from being separated into each of the plurality of semiconductor chips 10, so that the resin layer 22 can be formed on the entire back surface of the semiconductor wafer 101, thereby improving manufacturing efficiency. Because it can.
[0045]
  Next, as shown in FIG. 4C, after the metal ball 60 is placed on the land 32 exposed in the opening 50a, the land 32 and the metal ball 60 are melt-bonded.
[0046]
  Finally, as shown in FIG. 4D, when dicing is performed using, for example, a 30 μm wide dicing saw along the scribe lane 70 of the semiconductor wafer 101, as shown in FIG. Each of the semiconductor chips 10 is separated from 101, and the semiconductor device 100 is obtained.
[0047]
  According to the present embodiment, the back surface 10c of the semiconductor wafer 101 is polished, and the insulating layer 20 in the groove 40 is exposed from the back surface 10c, whereby the semiconductor device (or the semiconductor device 10 in which the side surface 10b of the semiconductor chip 10 is covered with the resin layer 20 (or , Wafer level CSP) can be manufactured by a simple process. Further, since the land 32 can be formed as a part of the wiring layer 33, the manufacturing process can be reduced.
(Embodiment 3)
  Embodiment 3 according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 schematically shows a cross section of the semiconductor device 200 according to the present embodiment. The semiconductor device 200 of this embodiment is different from the semiconductor device 100 of Embodiment 1 in that the metal wiring layer 32 is provided on the resin layer 22. In order to simplify the description of the present embodiment, the following description will mainly focus on differences from the first embodiment, and a description of the same points as in the first embodiment will be omitted.
[0048]
  The semiconductor device 200 includes a semiconductor chip (semiconductor element) 10, an insulating layer 20 formed on the main surface 10a and the side surface 10b of the semiconductor chip 10, an insulating resin layer 22 formed on the back surface 10c, and an insulating layer. A wiring layer 33 formed on the layer 20 and a metal wiring layer 34 formed on the insulating resin layer 22 are provided. The wiring layer 33 and the metal wiring layer 34 have lands 32 that function as external electrodes. The wiring layer 33 and the metal wiring layer 34 are covered on the insulating layer 20 and the insulating resin layer 22, and A solder resist layer 50 exposing a part of the land 32 is formed.
[0049]
  The wiring layer 33 formed on the insulating layer 20 has a side wiring layer 33 a formed on the insulating layer located on the side surface of the semiconductor element 10. The side wiring layer 33a is electrically connected to a part of the plurality of element electrodes 11 arranged on the main surface 10a. The side wiring layer 33 a is electrically connected to the metal wiring layer 34 formed on the insulating resin layer 22. In order to prevent disconnection of the metal wiring layer 34 electrically connected to the side wiring layer 33a, the side surface 22a of the insulating resin layer 22 is preferably formed in a tapered shape. The side wiring layer 33a is made of the same material as the wiring layer 33, for example, and the thickness of the side wiring layer 33a is, for example, about 3 to 20 μm, and preferably about 5 μm.
[0050]
  Since the semiconductor device 200 of the present embodiment has the metal wiring layer 34 on the back surface 10 c of the semiconductor chip 10, the heat of the semiconductor chip 10 can be transmitted to the metal wiring layer 34 and dissipated. For this reason, the semiconductor device excellent in heat dissipation can be provided. In addition, since the metal wiring layer 34 is electrically connected to the side wiring layer 33a, the semiconductor chip 10 can be electrically shielded. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device having excellent electromagnetic shielding properties. As a result, the reliability of the semiconductor device can be improved.
[0051]
  Furthermore, in the semiconductor device 200, since the lands 32 are formed on both the main surface 10a and the back surface 10c of the semiconductor chip 10, it is possible to perform three-dimensional mounting using both surfaces of the semiconductor device 200. is there. Further, since the side surface 10b and the back surface 10c of the semiconductor chip 10 are protected by the insulating layer 20 and the insulating resin layer 22, the occurrence of chipping can be prevented as in the semiconductor device 100 of the first embodiment.
[0052]
  In the present embodiment, the metal wiring layer 34 is formed on the insulating resin layer 22, but a metal layer may be simply formed instead of the metal wiring layer 34 from the viewpoint of improving heat dissipation. If the metal layer is electrically connected to the side wiring layer 33a, the semiconductor chip 10 can be electrically shielded, and therefore the electromagnetic shielding property can be improved.
[0053]
  Further, instead of the metal wiring layer 34 and the insulating resin layer 22, a configuration in which a conductive resin layer is formed on the back surface 10 c of the semiconductor chip 10 may be employed. The conductive resin layer formed on the back surface 10c can improve the heat dissipation of the semiconductor element, and the conductive resin layer and a part of the element electrode 11 are connected to each other through, for example, the side wiring layer 33a. Thus, the electromagnetic shielding property can be improved. The conductive resin layer can be formed from a resin material containing a conductive filler such as carbon (fine particles), copper, or nickel, and is a resin layer having high thermal conductivity. If the main purpose is to improve heat dissipation, an insulating resin layer formed of a resin material containing an insulating filler exhibiting high thermal conductivity such as alumina or alumina nitride is formed in place of the conductive resin layer. It is also possible.
(Embodiment 4)
  Next, with reference to FIGS. 6A to 6G, FIGS. 7A to 7F, and FIGS. 8A to 8D, a method for manufacturing the semiconductor device 200 according to the fourth embodiment will be described. To do. In order to simplify the description of the present embodiment, the following description will mainly focus on differences from the second embodiment, and description of the same points as in the second embodiment will be omitted.
[0054]
  First, as shown in FIG. 6A, after preparing a semiconductor wafer 110 on which a plurality of semiconductor chips 10 are formed, the side surfaces 10b of the plurality of semiconductor chips 10 are exposed as shown in FIG. 6B. A groove 40 is formed in the semiconductor wafer 110. In the present embodiment, a concave groove 40 (width: about 100 μm, depth: about 300 μm) is formed along the scribe lane 70. Instead of the concave shape, a V-shaped groove may be formed.
[0055]
  Next, as illustrated in FIG. 6C, the insulating layer 20 is formed on the side surface 10 b and the main surface 10 a exposed in the groove 40. The thickness of the insulating layer 20 is, for example, about 5 to 100 μm, preferably about 30 μm.
[0056]
  Next, as shown in FIG. 6D, the opening 20a exposing the device electrode 11 and the opening 20b exposing the insulating layer 20 formed on the side surface 10b in the groove 40 are formed in the insulating layer 20. Form. The openings 20a and 20b are formed by exposing and developing the insulating layer 20.
[0057]
  Next, as shown in FIG. 6E, a thin-film metal layer 12 is formed on the insulating layer 20 and the device electrode 11 located on the main surface 10a and the side surface 10b of the semiconductor chip. The thin metal layer 12 is formed by depositing, for example, a Ti film (thickness: about 0.2 μm) using a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, or an electroless plating method, and then forming a Cu film on the Ti film. This is performed by depositing a film (thickness: about 0.5 μm). In addition, when depositing by a sputtering method, if a V-shaped groove is formed in the process of FIG. At this time, if deposition by a sputtering method is not preferable, an electron beam evaporation method or a CVD method with less directivity can be used.
[0058]
  Next, as shown in FIG. 6 (f), the back surface 10c of the semiconductor chip (or semiconductor wafer) is polished so that the insulating layer 20 and the thin film metal layer 12 (insulation in the groove 40) formed on the side surface 10b. Layer 20 and thin metal layer 12) are exposed from back surface 10c. The thickness of the semiconductor chip 10 after polishing is about 150 μm. In polishing, in order to prevent warping of the semiconductor chip 10, a back grind tape (thickness: 100 μm or more, Young's modulus: 200 kg / cm²Or the like) or a plate (for example, a silicon substrate or a ceramic substrate) is preferably bonded to the main surface 10a via an adhesive.
[0059]
  Next, as shown in FIG. 6G, the resin layer 22 is formed on the polished back surface 10c and on the insulating layer 20 and the thin film metal layer 12 exposed from the back surface 10c, that is, on the back surface of the semiconductor wafer 110. Form. The resin layer 22 is formed, for example, by applying a photosensitive insulating resin material and then drying it. For the same reason as in the second embodiment, it is preferable to use the same material as the insulating layer 20 as the material for forming the resin layer 22. Further, the thickness of the resin layer 22 is desirably set to be approximately the same as the thickness of the insulating layer 20. The thickness of the resin layer 22 is, for example, in the range of about 5 to 100 μm, preferably about 30 μm.
[0060]
  Next, as shown in FIG. 7A, an opening 22 a that exposes the insulating layer 20 and the thin-film metal layer 12 in the groove 40 exposed by polishing is formed in the resin layer 22. The opening 22a is formed by exposing and developing the resin layer 22. When forming the opening 22a, it is preferable to use, for example, diffused light (including scattered light) instead of parallel light in the exposure process. By using diffused light, the opening 22a can be formed so that the side surface of the opening and the upper surface of the resin layer 22 form an obtuse angle (for example, about 100 to 140 degrees). Thus, by forming the opening 22a in a tapered shape, disconnection of the metal wiring layer 34 formed in a later process can be prevented.
[0061]
  Next, as shown in FIG. 7B, a thin film metal layer 23 is formed on the resin layer 22 and the insulating layer 20 and the thin film metal layer 12 exposed in the opening 22a. The thin metal layer 23 is formed by, for example, depositing a Ti film (thickness: about 0.2 μm) using a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, or an electroless plating method, and then forming a Cu film on the Ti film. This is performed by depositing a film (thickness: about 0.5 μm).
[0062]
  Next, as shown in FIG. 7C, a plating resist film 13 is formed on the thin metal layers 12 and 23. The plating resist film 13 is formed by applying a positive photosensitive resist on the thin metal layers 12 and 23, disassembling a desired pattern portion of the finished product, and then removing the desired pattern portion. By doing. The plating resist film 13 may be formed using a negative photosensitive resist instead of the positive photosensitive resist.
[0063]
  Next, as shown in FIG. 7D, a thick metal layer 14 is formed on the thin metal layers 12 and 23 other than the portion where the plating resist film 13 is formed. The thick metal layer 14 is formed using, for example, an electrolytic plating method. The thickness of the thick metal layer 14 is, for example, in the range of 5 μm to 15 μm, preferably about 10 μm.
[0064]
  Next, as shown in FIG. 7E, the plating resist film 13 is decomposed and removed. Thereafter, as shown in FIG. 7F, the thin-film metal layers 12 and 23 are selectively removed to form a wiring layer 33 having a side wiring layer 33a and a metal wiring layer 34. When the entire surface is etched using an etching solution that can dissolve the thin metal layers 12 and 23 (for example, a cupric chloride solution for the Cu film and an EDTA solution for the Ti film), the thicker metal layer 14 is thicker. Since the thin thin film metal layers 12 and 23 are removed in advance, the thin film metal layer 12 can be selectively removed. Both the wiring layer 33 and the metal wiring layer 34 include lands 32 that function as external electrodes.
[0065]
  Next, as shown in FIG. 8A, a photosensitive solder resist material 51 is deposited on the insulating layers 20 and 22. Thereafter, as shown in FIG. 8B, the opening 50a exposing at least a part of the lands 32 of both the wiring layer 33 and the metal wiring layer 34 is formed in the photosensitive solder resist material 51 using a photolithography technique. The solder resist layer 50 is obtained.
[0066]
  Finally, as shown in FIG. 8C, when dicing is performed using, for example, a 30 μm wide dicing saw along the scribe lane 70 of the semiconductor wafer 101, as shown in FIG. Each of the semiconductor chips 10 is separated from 101, and the semiconductor device 200 is obtained. A metal ball may be placed on the land 32 and melt bonded.
[0067]
  In this embodiment, the side wiring layer 33a is exposed from the back surface 10c by polishing the back surface of the semiconductor wafer 110, and then the metal wiring layer 34 that is electrically connected to the side wiring layer 33a exposed from the back surface 10c is formed. For this reason, a semiconductor device (or wafer level CSP) which is excellent in heat dissipation and electromagnetic shielding properties and can be three-dimensionally mounted can be manufactured by a simple process.
(Other embodiments)
  In the above embodiment, Ti and Cu are used as materials constituting the thin film metal layer and the thick film metal layer, but Cr, W, Ti / Cu, Ni or the like may be used instead. Moreover, the thin film metal layer and the thick film metal layer may be made of different metal materials, and an etchant that selectively etches only the thin film metal layer in the final etching step may be used.
[0068]
  In the above embodiment, the metal ball 60 is provided, but a protruding electrode may be provided instead. As bump electrodes, for example, solder bumps formed by printing and melting solder cream on the lands 32, solder bumps formed by dipping in the molten solder, nickel / gold bumps formed by electroless plating Etc. can be provided. The protruding electrode only needs to have conductivity and protrude from the solder resist layer 50. Providing the protruding electrodes eliminates the time-consuming process of sequentially mounting the metal balls 60, so that a low-cost semiconductor device can be realized.
[0069]
  Further, a land grid array (LGA) type configuration in which the land 32 functions as an external electrode terminal may be adopted. When a semiconductor device adopting an LGA type configuration is mounted on a wiring board, the land 32 and the wiring board are electrically connected by a method such as reflow after applying solder cream on the connection terminals of the wiring board. Connection can be made easily.
[0070]
【The invention's effect】
  According to the semiconductor device of the present invention, since the insulating layer is formed on the side surface of the semiconductor element, the physical impact can be reduced and the side surface of the semiconductor element can be protected, and the occurrence of chipping can be prevented. Can do. As a result, a semiconductor device with excellent reliability can be provided.
[0071]
  When the resin layer is formed on the back surface of the semiconductor element, the back surface of the semiconductor element can be protected and the reliability can be further improved. When the insulating layer and the resin layer are formed of the same insulating resin material, the curing shrinkage and the thermal expansion coefficient of both layers are equal, so that the warpage of the semiconductor element can be effectively suppressed / prevented. As a result, the flatness of the mounting surface of the semiconductor device can be ensured, and a semiconductor device that can be easily and reliably electrically connected at the time of inspection and mounting can be provided.
[0072]
  When the conductive resin layer is formed on the back surface of the semiconductor element, the back surface of the semiconductor element can be protected, and further, the heat dissipation of the semiconductor device can be improved. When the conductive resin layer is electrically connected to a part of the element electrode, the semiconductor element can be electrically shielded, so that a semiconductor device having excellent electromagnetic shielding properties can be provided. .
[0073]
  In the case where an opening exposing a part of the back surface of the semiconductor element is formed in the resin layer, the moisture absorbed can be released as water vapor from the opening even if reflow is performed when the semiconductor device absorbs moisture. The occurrence of steam explosions can be prevented. For this reason, the semiconductor device excellent in reliability can be provided.
[0074]
  When the metal layer is formed on the back surface of the semiconductor element, the heat dissipation of the semiconductor device can be improved. When the metal layer is electrically connected to the side wiring layer, the semiconductor element can be electrically shielded, and as a result, a semiconductor device having excellent electromagnetic shielding properties can be provided. Further, when a metal wiring layer is formed as the metal layer, electrical connection with an external device is also possible by an external electrode on the back surface of the semiconductor element. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device that can be mounted on both the main surface and the back surface of the semiconductor element.
[0075]
  In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the insulating layer formed on the side surface of the semiconductor element is exposed from the back surface by polishing the back surface. Thereby, a semiconductor device having a structure in which the side surface of the semiconductor element is covered with the insulating layer can be manufactured by a simple process. In addition, when a resin layer is formed on the back surface, a semiconductor device in which the back surface of the semiconductor element is protected can be manufactured.
[0076]
  When the back surface is polished, warping of the semiconductor element can be prevented by adhering a back grind tape to the main surface of the semiconductor element. Further, the back grind tape can prevent a plurality of semiconductor elements from being separated from each other, and a resin layer can be formed on the back surface. Instead of backgrinding tape, plates and adhesives can also be used.
[0077]
  After forming the wiring layer having the side wiring layer, the side wiring layer is exposed from the back surface by polishing the back surface, and a metal layer that is electrically connected to the side wiring layer exposed from the back surface is formed on the back surface. In addition, a semiconductor device having excellent electromagnetic shielding properties can be manufactured by a simple process.
[0078]
  By separating the semiconductor wafer into each of a plurality of semiconductor elements after exposing the insulating layer from the back surface, each process can be performed using the semiconductor wafer before being separated into semiconductor chips. It can be greatly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a plan view schematically showing a part of a semiconductor device 100 according to a first embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing the semiconductor device 100. FIG.
2A to 2E are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment;
3A to 3E are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment.
4A to 4E are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device 200 according to a third embodiment.
6A to 6G are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment;
7A to 7F are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment;
FIGS. 8A to 8D are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment;
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a conventional wafer level CSP300.
[Explanation of symbols]
  10 Semiconductor elements (semiconductor chips)
  11 Element electrode (electrode pad)
  12 Thin metal layer
  13 Plating resist layer
  14 Thick metal layer
  20 Insulating layer
  22 Resin layer
  23 Thin metal layer
  30 Contact section
  31 Wiring
  33 Wiring layer
  33a Side wiring layer
  34 Metal wiring layer
  40 grooves
  50 Solder resist layer
  60 metal balls
  70 Scribe Lane
  80 dicing saw
  100, 200 Semiconductor device
  101, 110 Semiconductor wafer
  102 Passivation film
  103 Device electrode (electrode pad)
  104 Al wiring
  105 Ni plating layer
  106 Cover coat film
  107 Solder bump
  300 wafer level CSP

Claims

素子電極が配列された主面と、前記主面の外縁を規定する側面とを有する半導体素子と、
前記半導体素子の前記主面上および前記半導体素子の前記側面上に形成され、前記素子電極を露出する開口部を有する絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、前記開口部内において前記素子電極と電気的に接続された配線層と、
前記配線層のうち前記絶縁層上に形成された部分の上に、形成された外部電極端子と
を備え、
前記半導体素子の側面は、前記主面と鈍角をなす斜面であり、
前記斜面は、前記主面に対向する裏面に接続し、
前記斜面上に形成された前記絶縁層は、前記半導体素子の前記裏面に対して垂直な面を有し、前記裏面に対して垂直な前記絶縁層の前記面と前記斜面との距離が前記半導体素子の前記裏面から前記主面へ向かうにつれて大きくなるように形成されている半導体装置。A semiconductor element having a main surface on which element electrodes are arranged, and a side surface defining an outer edge of the main surface;
An insulating layer formed on the main surface of the semiconductor element and on the side surface of the semiconductor element and having an opening exposing the element electrode;
A wiring layer formed on the insulating layer and electrically connected to the element electrode in the opening;
An external electrode terminal formed on a portion of the wiring layer formed on the insulating layer; and
The side surface of the semiconductor element is an inclined surface that forms an obtuse angle with the main surface,
The slope is connected to the back surface facing the main surface ,
The insulating layer formed on the slope has a surface perpendicular to the back surface of the semiconductor element, and a distance between the surface of the insulating layer perpendicular to the back surface and the slope is the semiconductor. A semiconductor device formed so as to increase from the back surface of the element toward the main surface .

前記配線層は、前記素子電極と接合されたコンタクト部と、前記絶縁層上において前記外部電極端子と接続されたランド部と、前記絶縁層上において前記コンタクト部と前記ランド部とを電気的に接続する接続配線部とを有している請求項１に記載の半導体装置。 The wiring layer electrically connects the contact portion joined to the element electrode, a land portion connected to the external electrode terminal on the insulating layer, and the contact portion and the land portion on the insulating layer. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a connection wiring portion to be connected.

前記半導体素子の前記裏面上に樹脂層が形成されている請求項１または２に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein a resin layer is formed on the back surface of the semiconductor element.