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JP3577451B2 - Semiconductor wafer and semiconductor device - Google Patents
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JP3577451B2 JP2000214297A JP2000214297A JP3577451B2 JP 3577451 B2 JP3577451 B2 JP 3577451B2 JP 2000214297 A JP2000214297 A JP 2000214297A JP 2000214297 A JP2000214297 A JP 2000214297A JP 3577451 B2 JP3577451 B2 JP 3577451B2
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W74/00Encapsulations, e.g. protective coatings
    • H10W74/10Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition
    • H10W74/15Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition on active surfaces of flip-chip devices, e.g. underfills

Landscapes

  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Dicing (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハおよび半導体装置に関し、ウエハの表面にウエハと異なる材料の板材を貼り付けるとともにウエハの裏面を薄層化し、薄層化したウエハの裏面に金属膜を蒸着などで形成し、半導体ICチップの表面および裏面を遮光する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子機器の小型・軽量化、高機能化高性能化の進展はめざましいものがある。携帯電話などはその最たるものであるが、これら機器へ搭載される集積回路(IC)をはじめ、あらゆる部品にも同様に小型・軽量化が求められている。
従来より、ICの実装構造の小型化、薄型化の最も有力な手法としてフリップチップ実装という方法がある。この方法は、ICなどを搭載した基板のサイズ、いわゆるモジュールサイズが小さくなるにつれて、ICも薄く小さく実装する必要性があるために開発されたもので、ICチップ上のいわゆる電極パッドに導電体であるバンプを施し、バンプと基板上のパターンとを向かい合わせに接続した構造をとっている。従って、この形態からフリップチップ実装はフェースダウン実装とも言う。
【0003】
また、チップと基板間に樹脂を充填するが、この理由はバンプと基板上のパターンとの接続のみでは接続強度が弱く、温度サイクル試験や高温高湿放置試験等の信頼性試験において、接続がはずれ不良となるため、これを防止するためである。
具体的にこの従来のフリップチップ実装構造の概要を図1に示す。図1において、ICチップを1、バンプを3、基板を7、樹脂を8、基板上の配線パターンを9とする。
ICチップ1の電極パッド上(図示せず)にはバンプ3が付けられている。このバンプ3の材料は導電性の物質であり、通常はんだ、金ワイヤ等が使用されている。金ワイヤ等でバンプを作製する方法は、ICチップの電極パッドにボンディングし、その後ワイヤの部分をワイヤボンダーのクランプではさみ引きちぎることにより作製する。バンプ3と基板7上の配線パターン9とが接続されることにより、基板7上の配線パターン9から電気信号がICチップ1に入力されICチップ1内にて処理され、基板7上の別の配線パターン9へ出力信号として出力される。
【0004】
その他のフリップチップ実装構造の接続耐久性を向上させる方法として、チップに別材料を貼り合わせた構造が特開平1−196842号公報に開示されている。
これを図2に示す。図2において回路が形成されたICチップを1、板材を2、バンプを3、基板を7、樹脂を8、配線パターンを9とする。
前述した方法と同様、ICチップ1の電極パッド上(図示せず)にバンプ3を付ける。このバンプ3は導電性材料である。このバンブ3と基板7上の配線パターン9を接続する。このことにより、基板7からの信号がICチップ1の回路に入力され、回路内で処理された出力信号が基板7の出力信号用の配線パターン9に出力される。ICチップ1と別のICチップの間は樹脂8で接着されている。図1の例と大きく異なる点は、ICチップ1の上部に板材2が貼り付けされている点である。この理由は、基板7の曲げねじりによりICチップ1の電極パッド上のバンプ3に局所的に起こる応力を全体的に樹脂8で接着することにより緩和させるためである。
【0005】
また、従来のフリップチップ実装構造を示す図1においては、配線パターン9がICチップ1の中央下部にもあるが、これはICチップ1のLSIパターンを遮光するためのものである。遮光する理由は、半導体に光が当てると充満帯および不純物準位にある電子が光子のエネルギーを吸収して半導体内部で光導電を生じ界面に光起電力を生ずることにより、ロジック等のLSIの誤動作を起こすためである。この現象は特に赤外線により起こる。その他、赤外線以外にもEPROM等のLSIの場合、紫外線が当たると内部データを消去するため注意が必要である。ICチップ1と基板7の間には樹脂8が充填されている。これは、樹脂を充填することにより、ICチップ1と基板7との密着性を良くし、信頼性をより良くするためである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には、以下に示す間題点があった。
ICカード等薄く実装しなければならないものが増えている。従来のフリップチップ実装でも0.7mmのカードヘの実装は可能であるが、フリップチップ実装したICチップのLSI面の遮光処理を施すことは難しい。なぜなら、基板とLSIパターンの間はバンプの高さと同程度の50μmと薄く、LSIパターンそのものに遮光処理を施すことは非常に難しくなるためである。また、バンプの高さを100μm程度に高くすればLSIパターンそのものに遮光処理をすることは可能であるが、その場合は、ICチップの厚さを200μm、ICチップを実装する基板の基板上の配線を含めた厚さを230μmとすると、全体の厚さは530μm(0.53mm)になり、非常に厚いモジュールとなる。
【0007】
LSIパターンそのものに遮光処理を施し、しかも、モジュール厚を薄くするためには、ウエハ厚を100μm厚(0.1mm)以下にすることが必要であるが、現在8インチであるウエハの直径は今後更に大きくなる傾向にある。ますます薄く研磨することは可能であるが、ウエハ直径が増大し、ウエハを薄くするほど取り扱いが難しくなり、モジュール作製段階でICチップが割れることがある。
ICチップの遮光の必要性は上に述べたが、従来品はICチップのLSI面を遮光するために、図1で示したように実装基板の配線パターンを使用していた。ICチップのLSI面に対する遮光を行っていた配線パターンがなくても、ICチップのLSI面と基板の間には樹脂があるため、光は入りにくくなっているが、基板とLSIパターンの間は50μmと薄く、遮光は完全ではない。
【0008】
通常ICの小型実装の1つであるSOP(Small Outerlead Package)と言われる樹脂にてモールドされたパッケージでは、樹脂が150μm以上と厚く、遮光は十分されている。しかし、フリップチップ実装ではICチップのLSI面と基板との間は50μm程度しかなく、樹脂を充填しても遮光に必要な厚さが得られず、そのため基板の配線パターンの金属を用いて遮光することになる。この方法によると金属が光を反射するため、遮光することが可能である。
しかし、この方法では、実装基板側の遮光パターンをICチップのサイズに合わせたり、実装基板の信号パターンと交差しないようにする等を考慮しなければならない。
【0009】
一方、ICチップ厚を100μm以下に薄くする必要が出てくるにつれ、ICチップのLSIパターンと反対側の面、つまりICチップの裏面から光が入る可能性もあるため、この面においても遮光が必要である。
図2に示す特開平1−196842号公報のようなものであれば、板材2があるため、板材2を金属板にすることによって、ICチップの裏面に対して遮光することが可能であるが、回路のあるICチップ1の表面は外側からの光が基板7を通して入り込んでしまう。また、図1に示すものであれば、ICチップが薄い影響もあり、ICチップの裏面は遮光しにくい。このため、光がLSIパターンに入り誤動作する可能性がある。ガラス布基材エポキシ樹脂等の基板の材料は光を通しやすく、基板の配線パターンで遮光されない場合はICチップのLSI面に光が入ることとなる。そのため、基板の配線パターンで遮光パターンを設けることとなるが、LSIのサイズに合わせて配線パターンを設ける必要があり、信号線が交わらないように基板の配線パターンを考慮する必要がある。
【0010】
さらに、元々ウエハは約600μm程度の厚さがあるが、ICを作り込むいわゆるウエハプロセス完了後、薄型パッケージにする場合は200μmまで裏面研磨を行っている。通常、裏面研磨はメカニカルに行っているが、この方法であると200μm厚までは可能であるが、それ以下の厚さになると非常に難しい。特に100μm以下となるとメカニカル研磨では不可能である。200μm程度の研磨であれば、量産装置で流れており、ハンドリングにおいて問題ない。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、1つの面に回路が形成されたウエハと、該ウエハの回路形成面の直上に構成され、かつ該ウエハとは異なる材料からなる板材とを含む半導体ウエハであって、該板材のウエハに対向する面とは反対側の面上で該ウエハのスクライブラインに対応する位置に、切れ込みが形成されていることを特徴とする半導体ウエハを提供するものである。
本明細書において、「板材のウエハに対向する面とは反対側の面上で該ウエハのスクライブラインに対応する位置」とは、スクライブラインを含みかつ該ウエハを垂直に切る面が板材の該反対側の面と交って形成される位置をいう。
また、本明細書中において、ウエハとは回路形成ウエハをいい、半導体ウエハとは該ウエハと板材とを接着させたものをいい、ICチップとは該半導体ウエハを分割したものをいい、半導体装置とは該ICチップを実装した装置をいう。
【0012】
本発明による半導体ウエハは、ウエハのLSIパターン面に100μm厚程度の板材(好ましくは、表面をレジストで覆われた金属板)を貼り付けることによりウエハの回路形成面を遮光することができ、しかも、ウエハを100μm厚以下に研磨する場合においても、板材の厚さがウエハの厚さに加わるため、ウエハを200μm厚程度に研磨をするのと同様に裏面研磨することを可能にし、その後ICチップを個別にしたときにも、200μm厚のチップと同等に扱うことを可能にするものである。また、ウエハの回路形成面の反対側である研磨面も、研磨後にアルミ、金、銅等で蒸着等するため、遮光可能である。また、ICチップの側面からの光が入る可能性があるが、ICチップの厚さは100μm程度と薄く、LSIパターン面への影響はない。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図3は本発明の1つの態様の半導体ウエハを示す断面図である。
図4は本発明の1つの態様の半導体ウエハを分割して作製したICチップの実装構造を示す図である。
図5および図6は、本発明の1つの態様の半導体ウエハおよび該半導体ウエハを分割してICチップを作製するまでの工程を示す図である。図3、図4、図5および図6の中で、ICチップを1、板材を2、バンプを3、板材の表面を覆う絶縁性材料であるレジストを4、板材2とウエハとを接着する接着剤を5、研磨後のウエハの回路形成面とは反対側の面に付着させた金属の蒸着膜を6、実装基板を7、実装時に板材と基板との間に充填する樹脂を8、基板上配線パターンを9、ウエハを10、スクライブラインを11、切れ込みを12、半導体ウエハを13とする。
【0014】
まず、図3の本発明の1つの態様の半導体ウエハを示す断面図について説明する。
この構造は、スクライブライン11が予め形成されたウエハ10の回路形成面に板材2を接着剤5で貼り付け、ウエハ10を割れにくい構造にしている。
本発明において用いるウエハ10は、電気回路を構成可能なものならばいずれのものでもよく、P型・N型チャネルの種類はこだわらない。また、材料もシリコンウエハが主流であるが、シリコンに限らない。また、ガラス基板、あるいはプラスチック基板に回路を形成したものを使用することも可能である。
また、本発明において用いる板材2は、ウエハの回路形成面を遮光できる材料のものであればいずれの材料であってもよいが、ウエハと異なる材料からなり、好ましくは42アロイ、ステンレス、ニッケル、コバルト、タングステン、銅、パラジウム等の金属性材料からなり、その表面は、後述するバンプ3を作製した後に回路の信号同士がショートしないように、絶縁体のレジスト4で覆われている。また、板材2は、好ましくはウエハ材料の膨脹率の5倍以内の膨脹率を有する金属性材料であり、ウエハがシリコンである場合には、シリコンとほぼ同程度の膨張率である42アロイ等を使用するのが好ましい。42アロイの膨張率は4.5×10−6/℃、シリコンの膨張率は2.6×10−6/℃である。さらに、板材2は、ウエハ10の回路パターンの電極パッド(図示せず)位置に合せて窓開けされている。窓開けサイズは、レジスト4を覆った後でも後述するバンプ3の直径より大きくしなければならない。例えば、バンプ3の直径を80μm、レジスト4の厚さを20μmと仮定する。その場合、窓開けサイズは、80μm×80μmよりも大きく開くように、レジスト4の厚さが板材2の窓開け部分に20μm付くためひと周り大きくする必要があり、120μm×120μm以上にする必要がある。ウエハ上の電極パッドサイズは約100μm×100μm程度の大きさであり、板材2の直径はウエハと同サイズであり、6インチあるいは8インチが通常使用される。板材2の厚さは60μmであり、レジストで覆われた後100μm厚になる。
【0015】
また、本発明のこの態様においては、バンプ3が回路パターンの電極パッド上に形成されている。バンプ3は回路の信号を外に取り出すために設けてあるが、その材質は導電ペーストあるいは金属ピンを導電ペーストで接着したものである。バンプの高さは、レジスト4で覆われた板材2の厚さ100μmと接着剤5の厚さ10μmをたした厚さよりも高くする必要があるため、115μm〜120μm程度である。結果としてレジスト4で覆われた板材2より突出した部分は5μm〜10μm程度となる。バンプ作製の方法としてめっきによるバンプも可能である。
ウエハ10と板材2は接着剤5で接着しており、その際、板材2自体がウエハ10の回路形成面を遮光するため、図1に示したような遮光するための配線パターンを設ける必要はない。また、回路形成面とは反対側の研磨面に対しても遮光するように研磨後蒸着する構造になっている。
【0016】
図4は、図3で示した本発明の半導体ウエハ13をウエハ上のスクライブライン11および板材に形成した切れ込み12に沿って分割して作製したICチップ1を、基板7に実装した構造を示している。
また、本発明は、かかるICチップを使用した半導体装置をも提供する。この半導体装置は、図4に示すとおり、基板7の配線パターン9に樹脂でフリップチップ実装したものである。この接続方法を説明する。樹脂8を、予めICチップを搭載する位置にポッティングする。この樹脂はペースト状あるいはフィルム状になっているものを用いる。この後、ICチップを基板7の搭載位置に搭載し、ICチップ上面よりツールで温度と圧力を加えながら樹脂を溶融させ、バンプと基板7の配線パターン9に接触後、樹脂8を硬化させることにより接続する。さらに、この後、ICチップ上部にモールドあるいは樹脂をポッティングし、コーティングすることも可能である。
【0017】
次に本発明の1つの態様の半導体ウエハおよびICチップを作製する工程を図5および図6の工程(1)〜(6)に示す。
まず、工程(1)においては、ウエハと同じ直径で厚さ約60μmの金属製の板材2の、使用するウエハのチップサイズ(つまりスクライブライン11)と同位置に、硫酸等を用い深さ20〜30μm程度のハーフエッチングをし(切れ込み12)、更にウエハの電極パッド部に合わせて窓開けする。この窓開けサイズは、電極パッドが通常100μm×100μm程度である場合、120μm×120μmにする。このサイズにする理由は後述するレジストで覆った後、バンプを作製する領域を80μm×80μm程度確保するためである。
【0018】
次に、工程(2)においては、エポキシ樹脂系のレジスト液をスピンコーターで20μm厚に制御しながら板材2に塗布し、160℃のオーブンで4時間レジスト4を硬化させ、金属製の板材2の表面を絶縁する。その後、裏面も同じ方法によりレジスト4で覆う。これにより板材2の窓開け部の側面もレジスト4で覆われる。この際、窓開けしたところがレジスト4で詰まらないように注意し、万が一、窓開けしたところがレジスト液で詰まった場合には、プローブ等で穴を開ける。この結果、窓開けサイズは80μm×80μmになる。
工程(3)においては、ウエハ10と板材2とを、板材2の窓開け部分とウエハの電極パッドが合うように、エポキシ系樹脂等の接着剤5で貼り合わせる。接着剤厚は10μm程度である。接着剤の硬化条件は接着剤の材料により変化するが、エポキシ系の樹脂の場合、160℃、4時間程度である。
工程(4)においては、ウエハ10の裏面を、ウエハ厚が100μm以下になるまで研磨する。この態様における半導体ウエハの場合、レジスト4で覆われた金属製の板材2の厚さ100μmと接着剤の厚さ10μmが加わるため、研磨装置の設定は210μmにする。その結果、ウエハ10は100μmに研磨される。その後、研磨したウエハの裏面を遮光するため、アルミあるいは金や銅等で蒸着する。蒸着層6の厚さは0.6μm程度である。
【0019】
工程(5)においては、ウエハの電極パッドにバンプ3を形成する。バンプ3は銀ペースト等の導電ペースト、あるいは金属ピンを導電ペーストで接着する。バンプ3の高さは115〜120μmとし、レジスト4で覆われた板材2より5〜10μm程度バンプが出ているようにする。
最後に工程(6)においては、板材2のハーフエッチング部(切れ込み)12に辺が直線である板などの治具をあてがい、その部分で半導体ウエハ13を折り曲げて切断し、半導体ウエハ13を個別のICチップ1に分割する。
【0020】
【発明の効果】
(1)チップ表面と裏面の遮光を可能とする。
ウエハのLSI面を表面とすると、表面は板材を接着しているため遮光される。また、裏面はウエハをアルミや金、銅等で蒸着しているため、遮光が可能である。
(2)ウエハの研磨を簡略化し、クラックを防ぐことができる。
ウエハを100μm以下に研磨をする場合、ウエハのみを研磨する場合と違い、板材を貼り合わせている場合、板材とウエハを重ね合わせた状態で研磨することになる。そのため、通常の200μm程度にウエハを研磨する場合と同様に研磨は容易になる。また、ウエハのクラックも起こりにくくなる。
(3)板材のハーフエッチングによって、ダイシング装置を使用せずに分割することができる。
通常LSI間のスクライブラインをダイシングし、チップを分割するが、本発明では予めスクライブラインに合わせて板材のハーフエッチングした部分(切れ込み)を形成しているために、ダイシング装置を使用することなしに、ダイシングをすることが可能である。その方法は、ハーフエッチングした部分(切れ込み)を折り曲げ、チョコレートブレークする。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術にかかる半導体ウエハから作製したICチップの実装構造を示す断面図である。
【図2】他の従来技術にかかるICチップの実装構造を示す断面図である。
【図3】本発明の1つの態様の半導体ウエハの断面図である。
【図4】本発明の1つの態様の半導体ウエハを分割して作製したICチップの実装構造を示す断面図である。
【図5】本発明の1つの態様の半導体ウエハおよびICチップを作製する工程図である。
【図6】本発明の1つの態様の半導体ウエハおよびICチップを作製する工程図である。
【符号の説明】
1:ICチップ
2:板材
3:バンプ
4:レジスト(絶縁体)
5:接着剤
6:蒸着膜
7:基板
8:樹脂
9:配線パターン
10:ウエハ
11:スクライブライン
12:切れ込み
13:半導体ウエハ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor wafer and a semiconductor device, a sheet material different from the wafer is attached to the surface of the wafer and the back surface of the wafer is thinned, and a metal film is formed on the back surface of the thinned wafer by vapor deposition or the like, The present invention relates to a technique for shielding the front and back surfaces of a semiconductor IC chip from light.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art There has been remarkable progress in making electronic devices smaller, lighter, more functional, and more sophisticated. Mobile phones and the like are the most prominent ones, but all components, including integrated circuits (ICs) mounted on these devices, are required to be similarly reduced in size and weight.
2. Description of the Related Art Conventionally, flip chip mounting is one of the most prominent methods for reducing the size and thickness of an IC mounting structure. This method was developed because as the size of the substrate on which the IC or the like is mounted, the so-called module size, becomes smaller, the IC must be thinner and smaller. It has a structure in which a bump is applied and the bump and the pattern on the substrate are connected face to face. Therefore, flip-chip mounting is also referred to as face-down mounting from this mode.
[0003]
In addition, resin is filled between the chip and the board. The reason is that the connection strength between the bump and the pattern on the board alone is weak, and the connection is poor in reliability tests such as temperature cycle tests and high-temperature high-humidity storage tests. This is to prevent a disconnection failure and to prevent this.
Specifically, FIG. 1 shows an outline of the conventional flip chip mounting structure. In FIG. 1, the IC chip is 1, the bump is 3, the substrate is 7, the resin is 8, and the wiring pattern on the substrate is 9.
A bump 3 is provided on an electrode pad (not shown) of the IC chip 1. The material of the bump 3 is a conductive substance, and usually, solder, gold wire, or the like is used. A method of manufacturing a bump with a gold wire or the like is to bond the chip to an electrode pad of an IC chip, and then cut and tear the wire portion with a clamp of a wire bonder. By connecting the bump 3 and the wiring pattern 9 on the substrate 7, an electric signal is input to the IC chip 1 from the wiring pattern 9 on the substrate 7, processed in the IC chip 1, and processed by another IC chip 1. The signal is output to the wiring pattern 9 as an output signal.
[0004]
As another method of improving the connection durability of the flip-chip mounting structure, a structure in which another material is bonded to a chip is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-196442.
This is shown in FIG. In FIG. 2, the IC chip on which the circuit is formed is denoted by 1, the plate member is denoted by 2, the bump is denoted by 3, the substrate is denoted by 7, the resin is denoted by 8, and the wiring pattern is denoted by 9.
In the same manner as described above, the bumps 3 are provided on the electrode pads (not shown) of the IC chip 1. The bump 3 is a conductive material. The bump 3 and the wiring pattern 9 on the substrate 7 are connected. Thus, a signal from the substrate 7 is input to the circuit of the IC chip 1, and an output signal processed in the circuit is output to the output signal wiring pattern 9 of the substrate 7. The resin 8 is bonded between the IC chip 1 and another IC chip. A major difference from the example of FIG. 1 is that a plate 2 is attached to the upper part of the IC chip 1. The reason for this is that the stress generated locally on the bumps 3 on the electrode pads of the IC chip 1 due to the bending and torsion of the substrate 7 is alleviated by bonding with the resin 8 as a whole.
[0005]
In FIG. 1 showing a conventional flip-chip mounting structure, a wiring pattern 9 is also provided at the lower center of the IC chip 1, but this is for shielding the LSI pattern of the IC chip 1 from light. The reason for shading is that when light is applied to the semiconductor, electrons in the charge band and impurity level absorb photon energy, generate photoconductivity inside the semiconductor, and generate photoelectromotive force at the interface. This is to cause a malfunction. This phenomenon is caused especially by infrared rays. In addition, in the case of an LSI such as an EPROM other than the infrared ray, it is necessary to pay attention to erase the internal data when the ultraviolet ray is applied. A resin 8 is filled between the IC chip 1 and the substrate 7. This is to improve the adhesion between the IC chip 1 and the substrate 7 by filling the resin, thereby improving the reliability.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above prior art has the following problems.
There is an increasing need to mount IC cards and the like thinly. Although mounting on a 0.7 mm card is possible by conventional flip-chip mounting, it is difficult to perform light-shielding processing on the LSI surface of an IC chip that has been flip-chip mounted. This is because the distance between the substrate and the LSI pattern is as thin as 50 μm, which is almost the same as the height of the bump, and it is extremely difficult to perform light shielding on the LSI pattern itself. If the height of the bumps is increased to about 100 μm, it is possible to perform light-shielding processing on the LSI pattern itself. In that case, however, the thickness of the IC chip is set to 200 μm and the IC chip is mounted on the substrate. Assuming that the thickness including the wiring is 230 μm, the total thickness is 530 μm (0.53 mm), which is a very thick module.
[0007]
In order to apply a light-shielding process to the LSI pattern itself and to reduce the module thickness, it is necessary to reduce the wafer thickness to 100 μm or less (0.1 mm). It tends to be even larger. Although it is possible to polish the wafer even thinner, the wafer diameter increases, and the thinner the wafer, the more difficult it becomes to handle, and the IC chip may be broken at the module fabrication stage.
Although the necessity of the light shielding of the IC chip has been described above, the conventional product uses the wiring pattern of the mounting board as shown in FIG. 1 to shield the LSI surface of the IC chip from the light. Even if there is no wiring pattern that shields the LSI surface of the IC chip, light is difficult to enter because there is resin between the LSI surface of the IC chip and the substrate. It is as thin as 50 μm, and light shielding is not perfect.
[0008]
In a package molded with a resin called SOP (Small Outer Package), which is one of the small-sized mountings of an IC, the resin is as thick as 150 μm or more and light is sufficiently shielded. However, in flip-chip mounting, the distance between the LSI surface of the IC chip and the substrate is only about 50 μm, and the thickness required for light shielding cannot be obtained even if resin is filled, so that light is shielded using the metal of the wiring pattern of the substrate. Will do. According to this method, light is shielded because the metal reflects light.
However, in this method, it is necessary to take into consideration that the light-shielding pattern on the mounting board side should be adjusted to the size of the IC chip, should not intersect with the signal pattern on the mounting board, and the like.
[0009]
On the other hand, as it becomes necessary to reduce the thickness of the IC chip to 100 μm or less, light may enter from the surface of the IC chip opposite to the LSI pattern, that is, from the back surface of the IC chip. is necessary.
In the case of Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1-196842 shown in FIG. 2, since the plate member 2 is provided, it is possible to shield the back surface of the IC chip from light by using the plate member 2 as a metal plate. Light from the outside enters the surface of the IC chip 1 having the circuit through the substrate 7. In addition, in the case of the one shown in FIG. 1, the influence of the IC chip is thin, and the back surface of the IC chip is hardly shielded from light. For this reason, light may enter the LSI pattern and malfunction. The material of the substrate, such as a glass cloth base epoxy resin, easily transmits light, and if the light is not blocked by the wiring pattern of the substrate, light enters the LSI surface of the IC chip. Therefore, a light-shielding pattern is provided in the wiring pattern of the substrate. However, it is necessary to provide the wiring pattern in accordance with the size of the LSI, and it is necessary to consider the wiring pattern of the substrate so that signal lines do not cross.
[0010]
Furthermore, the wafer originally has a thickness of about 600 μm, but after completing the so-called wafer process for fabricating an IC, if a thin package is to be formed, the back surface is polished to 200 μm. Normally, the backside polishing is performed mechanically. With this method, it is possible to achieve a thickness of up to 200 μm, but if the thickness is less than that, it is very difficult. In particular, when the thickness is less than 100 μm, mechanical polishing is impossible. If the polishing is about 200 μm, it flows in a mass production apparatus, and there is no problem in handling.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a semiconductor wafer including a wafer having a circuit formed on one surface, and a plate made of a material different from the wafer, which is formed immediately above the circuit formation surface of the wafer, and A semiconductor wafer characterized in that a cut is formed at a position corresponding to a scribe line of the wafer on a surface opposite to the surface facing the wafer.
In the present specification, "a position corresponding to a scribe line of the wafer on a surface of the plate material opposite to the surface facing the wafer" means a surface including a scribe line and vertically cutting the wafer. A position formed by intersecting the opposite surface.
In this specification, a wafer refers to a circuit-formed wafer, a semiconductor wafer refers to a wafer obtained by bonding the wafer and a plate material, and an IC chip refers to a semiconductor wafer obtained by dividing the semiconductor wafer. Means a device on which the IC chip is mounted.
[0012]
The semiconductor wafer according to the present invention can shield the circuit forming surface of the wafer from light by attaching a plate material (preferably, a metal plate whose surface is covered with a resist) with a thickness of about 100 μm to the LSI pattern surface of the wafer. Even when the wafer is polished to a thickness of 100 μm or less, the thickness of the plate material is added to the thickness of the wafer, so that the back surface can be polished in the same manner as polishing the wafer to a thickness of about 200 μm. Can be handled in the same manner as a chip having a thickness of 200 μm. Also, the polished surface opposite to the circuit forming surface of the wafer can be shielded from light because it is vapor-deposited with aluminum, gold, copper or the like after polishing. Although light may enter from the side of the IC chip, the thickness of the IC chip is as thin as about 100 μm and does not affect the LSI pattern surface.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor wafer according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a mounting structure of an IC chip manufactured by dividing a semiconductor wafer according to one embodiment of the present invention.
5 and 6 are views showing a semiconductor wafer according to one embodiment of the present invention and steps up to the step of dividing the semiconductor wafer and manufacturing an IC chip. 3, 4, 5 and 6, the IC chip 1, the plate material 2, the bumps 3, the resist 4 which is an insulating material covering the surface of the plate material, and the plate material 2 and the wafer are bonded. 5, an adhesive; 6, a metal-deposited film deposited on the surface opposite to the circuit-formed surface of the polished wafer; 6, a mounting substrate; 8, a resin filling between the plate material and the substrate during mounting; The wiring pattern on the substrate is 9, the wafer is 10, the scribe line is 11, the cut is 12, and the semiconductor wafer is 13.
[0014]
First, a cross-sectional view illustrating the semiconductor wafer of one embodiment of the present invention in FIG. 3 will be described.
In this structure, the plate material 2 is adhered to the circuit forming surface of the wafer 10 on which the scribe lines 11 are formed in advance with the adhesive 5 so that the wafer 10 is hardly broken.
The wafer 10 used in the present invention may be any as long as it can form an electric circuit, and the types of the P-type and N-type channels are not limited. The material is mainly silicon wafer, but is not limited to silicon. Alternatively, a glass substrate or a plastic substrate on which a circuit is formed can be used.
Further, the plate material 2 used in the present invention may be any material as long as it can shield the circuit forming surface of the wafer, but is made of a material different from that of the wafer, preferably 42 alloy, stainless steel, nickel, It is made of a metallic material such as cobalt, tungsten, copper, or palladium, and its surface is covered with an insulating resist 4 so that signals of a circuit are not short-circuited after a bump 3 described later is formed. Further, the plate material 2 is preferably a metallic material having an expansion rate within 5 times the expansion rate of the wafer material. When the wafer is silicon, a 42 alloy or the like having an expansion coefficient substantially equal to that of silicon is used. It is preferred to use The expansion coefficient of the 42 alloy is 4.5 × 10 −6 / ° C., and the expansion coefficient of silicon is 2.6 × 10 −6 / ° C. Further, the plate material 2 has windows opened in accordance with the positions of the electrode pads (not shown) of the circuit pattern of the wafer 10. The window opening size must be larger than the diameter of the bump 3 described later even after the resist 4 is covered. For example, assume that the diameter of the bump 3 is 80 μm and the thickness of the resist 4 is 20 μm. In this case, the size of the window opening needs to be slightly larger than that of 80 μm × 80 μm so that the resist 4 has a thickness of 20 μm at the window opening portion of the plate material 2, and needs to be 120 μm × 120 μm or more. is there. The electrode pad size on the wafer is about 100 μm × 100 μm, and the diameter of the plate 2 is the same as that of the wafer, and 6 inches or 8 inches is usually used. The thickness of the plate material 2 is 60 μm, and becomes 100 μm after being covered with the resist.
[0015]
Further, in this embodiment of the present invention, the bumps 3 are formed on the electrode pads of the circuit pattern. The bumps 3 are provided for taking out signals of the circuit to the outside, and are made of a conductive paste or a metal pin bonded with a conductive paste. The height of the bumps is about 115 μm to 120 μm because the height of the bumps needs to be higher than 100 μm of the thickness of the plate material 2 covered with the resist 4 and 10 μm of the thickness of the adhesive 5. As a result, the portion protruding from the plate material 2 covered with the resist 4 is about 5 μm to 10 μm. As a method for producing the bump, a bump by plating is also possible.
The wafer 10 and the plate 2 are adhered by an adhesive 5. At this time, since the plate 2 itself shields the circuit forming surface of the wafer 10 from light, it is not necessary to provide a wiring pattern for shielding light as shown in FIG. Absent. In addition, the structure is such that evaporation is performed after polishing so that light is also shielded on the polishing surface opposite to the circuit forming surface.
[0016]
FIG. 4 shows a structure in which an IC chip 1 produced by dividing the semiconductor wafer 13 of the present invention shown in FIG. 3 along a scribe line 11 on the wafer and a cut 12 formed in a plate material is mounted on a substrate 7. ing.
The present invention also provides a semiconductor device using such an IC chip. In this semiconductor device, as shown in FIG. 4, a wiring pattern 9 of a substrate 7 is flip-chip mounted with resin. This connection method will be described. The resin 8 is potted in advance at a position where an IC chip is to be mounted. This resin is in the form of a paste or a film. Thereafter, the IC chip is mounted on the mounting position of the substrate 7, the resin is melted while applying temperature and pressure with a tool from the upper surface of the IC chip, and the resin 8 is cured after contacting the bump and the wiring pattern 9 of the substrate 7. Connect with Further, after this, it is possible to coat and coat a mold or a resin on the upper part of the IC chip.
[0017]
Next, steps of manufacturing a semiconductor wafer and an IC chip according to one embodiment of the present invention are shown in steps (1) to (6) of FIGS.
First, in step (1), sulfuric acid or the like is used to place a metal plate 2 having the same diameter as the wafer and having a thickness of about 60 μm at the same position as the chip size (ie, scribe line 11) of the wafer to be used. Half etching of about 30 μm is performed (cut 12), and a window is opened in accordance with the electrode pad portion of the wafer. This window opening size is set to 120 μm × 120 μm when the electrode pad is usually about 100 μm × 100 μm. The reason for setting this size is to secure a region for forming bumps of about 80 μm × 80 μm after covering with a resist described later.
[0018]
Next, in step (2), an epoxy resin-based resist solution is applied to the plate 2 while controlling the thickness to 20 μm with a spin coater, and the resist 4 is cured in an oven at 160 ° C. for 4 hours. Insulate the surface. Thereafter, the back surface is also covered with the resist 4 by the same method. Thereby, the side surface of the window opening of the plate material 2 is also covered with the resist 4. At this time, care should be taken not to clog the opened portion with the resist 4. If the opened portion is clogged with the resist solution, a hole is formed with a probe or the like. As a result, the window opening size becomes 80 μm × 80 μm.
In step (3), the wafer 10 and the plate 2 are bonded together with an adhesive 5 such as an epoxy resin so that the window opening of the plate 2 and the electrode pad of the wafer are aligned. The thickness of the adhesive is about 10 μm. The curing condition of the adhesive varies depending on the material of the adhesive, but in the case of an epoxy resin, it is about 160 ° C. for about 4 hours.
In step (4), the back surface of the wafer 10 is polished until the wafer thickness becomes 100 μm or less. In the case of the semiconductor wafer in this embodiment, the thickness of the metal plate 2 covered with the resist 4 is 100 μm and the thickness of the adhesive is 10 μm, so that the setting of the polishing apparatus is 210 μm. As a result, the wafer 10 is polished to 100 μm. Thereafter, in order to shield the back surface of the polished wafer from light, evaporation is performed using aluminum, gold, copper, or the like. The thickness of the vapor deposition layer 6 is about 0.6 μm.
[0019]
In step (5), bumps 3 are formed on the electrode pads of the wafer. The bump 3 is formed by bonding a conductive paste such as a silver paste or a metal pin with the conductive paste. The height of the bumps 3 is 115 to 120 μm, and the bumps are about 5 to 10 μm from the plate 2 covered with the resist 4.
Finally, in the step (6), a jig such as a plate having a straight side is applied to the half-etched portion (cut) 12 of the plate material 2, and the semiconductor wafer 13 is bent and cut at that portion, and the semiconductor wafer 13 is individually cut. Of the IC chip 1.
[0020]
【The invention's effect】
(1) The front and back surfaces of the chip can be shielded from light.
Assuming that the LSI surface of the wafer is the surface, the surface is shielded from light because the plate material is bonded to the surface. Further, since the back surface is formed by evaporating the wafer with aluminum, gold, copper, or the like, light can be shielded.
(2) The polishing of the wafer can be simplified and cracks can be prevented.
When the wafer is polished to 100 μm or less, unlike when only the wafer is polished, when the plate material is bonded, the polishing is performed in a state where the plate material and the wafer are overlapped. Therefore, the polishing becomes easy as in the case of polishing the wafer to about 200 μm. Also, cracking of the wafer is less likely to occur.
(3) The plate material can be divided by half etching without using a dicing apparatus.
Normally, a scribe line between LSIs is diced to divide a chip. In the present invention, a half-etched portion (cut) of a plate material is formed in advance in accordance with the scribe line, so that a dicing apparatus is not used. It is possible to perform dicing. In this method, a half-etched portion (cut) is bent to cause a chocolate break.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a mounting structure of an IC chip manufactured from a semiconductor wafer according to a conventional technique.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a mounting structure of an IC chip according to another related art.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor wafer according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure of an IC chip manufactured by dividing a semiconductor wafer according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a process chart for manufacturing a semiconductor wafer and an IC chip according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a process chart for manufacturing a semiconductor wafer and an IC chip according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: IC chip 2: plate material 3: bump 4: resist (insulator)
5: adhesive 6: deposited film 7: substrate 8: resin 9: wiring pattern 10: wafer 11: scribe line 12: cut 13: semiconductor wafer

Claims (9)

1つの面に回路が形成されたウエハと、該ウエハの回路形成面の直上に構成され、かつ該ウエハとは異なる材料からなる板材とを含む半導体ウエハであって、該板材のウエハに対向する面とは反対側の面上で該ウエハのスクライブラインに対応する位置に、切れ込みが形成されていることを特徴とする半導体ウエハ。A semiconductor wafer including a wafer having a circuit formed on one surface, and a plate made of a material different from the wafer, which is formed immediately above the circuit formation surface of the wafer, and facing the wafer of the plate. A semiconductor wafer, wherein a cut is formed at a position corresponding to a scribe line of the wafer on a surface opposite to the surface. 該ウエハの回路形成面とは反対側の面を研磨して、該ウエハ厚を50μmないし200μmとしたことを特徴とする請求項1に記載の半導体ウエハ。2. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the surface of the wafer opposite to the circuit forming surface is polished to a thickness of 50 μm to 200 μm. 前記回路が形成されたウエハの直上に構成された板材が、遮光性を有する材料からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体ウエハ。2. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the plate member formed immediately above the wafer on which the circuit is formed is made of a material having a light-shielding property. 前記回路が形成されたウエハの直上に構成された板材が、回路が形成されたウエハの膨脹率の5倍以内の膨脹率を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体ウエハ。2. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the plate member formed immediately above the wafer on which the circuit is formed has an expansion rate within 5 times the expansion rate of the wafer on which the circuit is formed. 前記回路が形成されたウエハの直上に構成された板材が、金属性材料からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体ウエハ。2. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the plate member formed immediately above the wafer on which the circuit is formed is made of a metallic material. 前記回路が形成されたウエハの直上に構成された板材が、42アロイからなることを特徴とする請求項5に記載の半導体ウエハ。6. The semiconductor wafer according to claim 5, wherein the plate material formed immediately above the wafer on which the circuit is formed is made of 42 alloy. 前記回路が形成されたウエハの直上に構成された板材が、絶縁性材料で覆われていることを特徴とする請求項1に記載の半導体ウエハ。2. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein a plate member formed immediately above the wafer on which the circuit is formed is covered with an insulating material. 前記ウエハの回路形成面とは反対側の面が、金属膜で覆われており、それによって該ウエハ面が遮光されることを特徴とする請求項1ないし7に記載の半導体ウエハ。8. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein a surface of the wafer opposite to the circuit forming surface is covered with a metal film, thereby shielding the wafer surface from light. 請求項1ないし8に記載の半導体ウエハを、該ウエハのスクライブラインおよび板材の切れ込みに沿って分割して個別化したICチップを用いたことを特徴とする半導体装置。9. A semiconductor device using an IC chip obtained by dividing the semiconductor wafer according to claim 1 along a scribe line of the wafer and a cut of a plate material and individualizing the semiconductor wafer.
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