專利名稱：半導體裝置及半導體裝置集合體的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體裝置及將半導體裝置切成單片前的晶片狀態的半導體裝置集 合體。
背景技術：
最近可使半導體裝置小型化、高功能化及高性能化的WL-CSP (晶片級芯片尺寸封 裝Wafer Level-Chip Size Package)的實用化向前發展。在WL-CSP中，以晶片狀態完成 封裝工序后，利用切割切出的各個芯片尺寸構成封裝尺寸。S卩，在采用WL-CSP的半導體裝置的制造工序中，在制作有多個半導體芯片的晶片 的表面上形成聚酰亞胺及再配線后，形成用于將其密封的表面側樹脂層。并且，在表面側 樹脂層上形成外部端子后，通過沿在各半導體芯片間設定的切割線，切斷(切割，dicing) 鈍化膜及密封樹脂，并切斷晶片，得到與半導體芯片具有相同封裝尺寸的WL-CSP半導體裝置。專利文獻1 日本專利特開2003-60119號公報專利文獻2 日本專利特開2004-336020號公報表面側樹脂層如下形成，即在晶片的表面上涂敷作為表面側樹脂層的材料的樹 脂后，通過一度加熱，然后冷卻，使該晶片的表面上的樹脂硬化。此時，晶片表面上的樹脂產 生熱收縮。如果產生此種熱收縮，則對晶片的表面施加應力，所以晶片產生彎曲，其結果，晶 片內的功能元件受到損傷。為防止此種晶片的彎曲，考慮在晶片的背面上，以與表面側樹脂層相同的材料形 成相同厚度的背面側樹脂層。由此，用于樹脂硬化的加熱后冷卻時，晶片的表面上及背面上 的樹脂同樣地熱收縮，所以能夠防止晶片產生彎曲。但是，如果在晶片的背面上形成與表面側樹脂層相同厚度的背面側樹脂層，則切 斷該晶片得到的半導體裝置的厚度變大。此外，在此種半導體裝置中，提供在背面側樹脂層的表面上標記制造公司名或產 品編號等。作為在背面側樹脂層的表面上標記制造公司名等的方法，例如考慮激光加工。 艮口，考慮通過向背面側樹脂層的表面照射激光，從而形成微細的凹狀的槽，在該背面側樹脂 層的表面上刻印制造公司名等。然而，利用激光加工在背面側樹脂層的表面上刻印制造公司名等的情況下，如果 背面側樹脂層僅以樹脂材料形成，則由于背面側樹脂層的表面的光澤，存在難以辨識該制 造公司名等的問題。為解決該問題，在形成背面側樹脂層的樹脂材料中混入填料，以此抑制 背面側樹脂層的表面的光澤。但是，如果混入樹脂材料中的填料多，則在背面側樹脂層的表面上，由于填料導致產生比較大的凹凸。因此，難以識別刻印在背面側樹脂層的表面上的表示制造公司名等的凹狀的槽與由填料產生的凹凸，反而產生使辨識性更差的結果。
發明內容
因此，本發明的第一目的為提供一種不導致厚度的增大，并能夠防止由于急劇的 溫度變化導致的半導體芯片的彎曲。本發明的第二目的為提供一種不導致厚度的增大，并能夠防止由于急劇的溫度變 化導致的半導體芯片的彎曲。本發明的第三目的為能夠實現利用激光加工在背面側樹脂層的表面上刻印的制 造公司名等辨識性的提高。為達到所述第一目的的本發明的半導體裝置具備半導體芯片；表面側樹脂層， 其使用第一樹脂材料，形成在所述半導體芯片的表面上；背面側樹脂層，其使用具有比所述 第一樹脂材料大的熱膨脹系數的第二樹脂材料，形成在所述半導體芯片的背面側，且比所 述表面側樹脂層薄。根據該結構，在半導體芯片的表面側使用第一樹脂材料形成表面側樹脂層，在其 背面側使用熱膨脹系數比第一樹脂材料大的第二樹脂材料形成比表面側樹脂層薄的背面 側樹脂層。通過將背面側樹脂層形成為比表面側樹脂層薄，與在半導體芯片的表面側和背 面側形成具有相同厚度的樹脂層的情況相比，能夠減小半導體裝置的厚度。此外，即使背面 側樹脂層比表面側樹脂層薄，作為背面側樹脂層的材料，通過使用熱膨脹系數比形成表面 側樹脂層的第一樹脂材料大的第二樹脂材料，伴隨急劇的溫度變化，在表面側樹脂層及背 面側樹脂層熱膨脹或熱收縮時，能夠使由背面側樹脂層向半導體芯片的背面施加的應力與 由表面側樹脂層向半導體芯片的表面施加的應力大致相等。從而，能夠防止半導體裝置的 厚度增大，并能夠防止由于急劇的溫度變化導致半導體芯片產生彎曲。所述第二樹脂材料優選為具有比所述第一樹脂材料小的彈性模量的樹脂材料。作 為背面側樹脂層的材料，因為使用具有小的彈性模量的第二樹脂材料，所以即使背面側樹 脂層被較薄形成，仍能夠充分地吸收施加在該背面側樹脂層上的沖擊，并能夠充分地保護 半導體芯片。例如，如果所述第一樹脂材料為雙酚A型環氧樹脂，所述第二樹脂為聚酰亞胺酰 胺，則第二樹脂材料的熱膨脹系數大于第一樹脂材料的熱膨脹系數，且第二樹脂材料的彈 性模量小于第一樹脂材料的彈性模量。此外，所述半導體裝置也可進一步具備外部端子，其配置所述表面側樹脂層上，并 在向安裝基板安裝所述半導體裝置時，與所述安裝基板上的電極抵接。用于達到所述第二目的的本發明的半導體裝置集合體，具備制作有多個半導體 芯片的基板；表面側樹脂層，其使用第一樹脂材料形成在所述基板的表面上；背面側樹脂 層，其使用具有比所述第一樹脂材料大的熱膨脹系數的第二樹脂材料，形成在所述基板的 背面側，且比所述表面側樹脂層薄。根據該結構，在基板的表面側使用第一樹脂材料形成表面側樹脂層，在其背面側 使用具有比第一樹脂材料大的熱膨脹系數的第二樹脂材料形成比表面側樹脂層薄的背面 側樹脂層。通過將背面側樹脂層形成為比表面側樹脂層薄，與在基板的表面側和背面側形成具有相同厚度的樹脂層的情況相比，能夠減小半導體裝置的厚度。此外，即使背面側樹脂 層比表面側樹脂層薄，作為背面側樹脂層的材料，通過使用熱膨脹系數比形成表面側樹脂 層的第一樹脂材料大的第二樹脂材料，在用于使表面側樹脂層與背面側樹脂層的材料硬化 的加熱后的冷卻時，在這些材料熱收縮時，能夠使對基板的背面施加的應力與對基板的表 面施加的應力大致相等。從而，能夠防止從半導體裝置集合體得到的半導體裝置的厚度增 大，并能夠防止基板產生彎曲。所述第二樹脂材料優選為具有比所述第一樹脂材料小的彈性模量的樹脂材料。作 為背面側樹脂層的材料，因為使用具有小的彈性模量的第二樹脂材料，所以即使背面側樹 脂層被較薄形成，仍能夠充分地吸收施加在該背面側樹脂層上的沖擊。因此，在半導體裝置 集合體的狀態下，能夠充分地保護各半導體芯片，此外，在從半導體裝置集合體得到的半導 體裝置中，能夠充分地保護半導體芯片。
例如，如果所述第一樹脂材料為雙酚A型環氧樹脂，所述第二樹脂為聚酰亞胺酰 胺，則第二樹脂材料的熱膨脹系數大于第一樹脂材料的熱膨脹系數，且第二樹脂材料的彈 性模量小于第一樹脂材料的彈性模量。為達到所述第三目的的本發明的半導體裝置具備半導體芯片；背面側樹脂層， 其使用樹脂材料形成在所述半導體芯片的背面側，所述樹脂材料是在樹脂中混合有5重 量％以上、且10重量％以下的范圍內的填料的樹脂。根據該結構，形成背面側樹脂層的樹脂材料在樹脂中混合有5重量％以上且10重 量％以下的范圍內的填料。由此，能夠抑制背面側樹脂層的表面的光澤，同時能夠防止由填 料導致在背面側樹脂層的表面上產生大的凹凸。由此，能夠實現對利用激光加工在背面側 樹脂層的表面上刻印的制造公司名等的辨識性的提高。所述半導體裝置也可進一步具備表面側樹脂層，其形成在所述半導體芯片的表 面上；外部端子，其設置在所述表面側樹脂層上，并在向安裝基板安裝所述半導體裝置時， 與所述安裝基板上的電極抵接。本發明中的上述的、此外其他的目的、特征及效果參照附圖，通過如下的實施方式
進一步明確。
圖1是圖解地表示本發明的第一實施方式所述的半導體裝置的結構的側視圖。圖2是從圖1所示的半導體裝置集合而成的半導體裝置集合體的表面側觀察的立 體圖。圖3是圖2所示的半導體裝置集合體的圖解的側視圖。圖4是圖解地表示本發明的第二實施方式所述的半導體裝置的結構的側視圖。圖5是圖4所示的半導體裝置的立體圖。圖6是說明在圖4所示的背面側樹脂層的表面上標記制造公司名或產品序號等的 方法，放大背面側樹脂層的表面表示的側視圖。
具體實施例方式以下，參照附圖詳細地說明本發明的實施方式。
圖1是圖解地表示本發明的第一實施方式所述的半導體裝置的結構的側視圖。該半導體裝置1為采用WL-CSP(晶片級芯片尺寸封裝=WaferLevel-Chip Size Package)的半導體裝置。半導體裝置1具備半導體芯片10。
半導體芯片10例如具有300 400 μ m的厚度。在該半導體芯片10的表層部制 作有功能元件(未圖示)。半導體芯片10的表面IOa以鈍化膜(未圖示)覆蓋。在鈍化膜 上形成聚酰亞胺層或再配線(未圖示)。并且，在半導體芯片10的表面IOa上形成用于密 封再配線等的表面側樹脂層11。表面側樹脂層11具有大約40 100 μ m的厚度。該表面側樹脂層11例如使用彈 性模量為16GPa，且在低于玻化溫度(135°C )的溫度下的熱膨脹系數為2. 5 8. 5ppm/°C, 在玻化溫度以上的溫度下的熱膨脹系數為19. 0 44. 0ppm/°C的雙酚A型環氧樹脂來形成。另一方面，在半導體芯片10的背面IOb上使用具有比作為表面側樹脂層11的材 料的雙酚A型環氧樹脂大的熱膨脹系數，且具有比其小的彈性模量的樹脂材料來形成背 面側樹脂層12。作為具有此種熱膨脹系數及彈性模量的樹脂材料，可例示如彈性模量為 2. 5GPa、熱膨脹系數為60. 0ppm/°C的聚酰亞胺酰胺。背面側樹脂層12具有大約10 30 μ m 的厚度，形成為比表面側樹脂層11薄。此外，在表面側樹脂層11上設置有用于與安裝基板2連接的多個外部端子13。多 個外部端子13例如在表面側樹脂層11側的中央部排列成格子狀。各外部端子13形成為 球狀，并與半導體裝置1具備的半導體芯片10電連接。在該半導體裝置1中，各外部端子 13通過與安裝基板2上的各槽脊(land)抵接，達到對安裝基板2的安裝。如此，通過將背面側樹脂層12形成為比表面側樹脂層11薄，與在半導體芯片10 的表面IOa側和背面IOb側形成具有相同厚度的樹脂層的情況相比，能夠減小其厚度。此 夕卜，即使背面側樹脂層12比表面側樹脂層11薄，作為背面側樹脂層12的材料，通過使用熱 膨脹系數比形成表面側樹脂層11的樹脂材料大的樹脂材料，在表面側樹脂層11及背面側 樹脂層12熱膨脹或熱收縮時，能夠使由背面側樹脂層12向半導體芯片10的背面施加的應 力與由表面側樹脂層11向半導體芯片10的表面施加的應力大致相等。從而，能夠防止半 導體裝置1的厚度增大，并能夠防止由于急劇的溫度變化導致半導體芯片10產生彎曲。此外，作為背面側樹脂層12的材料，因為使用具有比較小的彈性模量的聚酰亞胺 酰胺，所以即使背面側樹脂層12較薄地形成，仍能夠充分地吸收對該背面側樹脂層12施加 的沖擊，并能夠充分保護半導體芯片10。圖2是從圖1所示的半導體裝置1集合而成的半導體裝置集合體3的表面30a側 觀察的立體圖，圖3是其圖解的側視圖。半導體裝置1利用未圖示的切割刀片等沿設定在各半導體芯片10間的切割線L 切斷多個半導體裝置1集合而成的半導體裝置集合體3，并切分成各包含一個半導體芯片 10的單片而得。半導體裝置集合體3具備制作有多個半導體芯片10的基板30 ；在該基板30的表 面30a(各半導體芯片10的表面IOa)上使用雙酚A型環氧樹脂形成的表面側樹脂層11 ；在 基板30的背面30b上使用聚酰亞胺酰胺形成的比表面側樹脂層11薄的背面側樹脂層12。表面側樹脂層11及背面側樹脂層12如下形成。即，在形成表面側樹脂層11及背 面側樹脂層12時，在基板30的表面30a上涂敷作為表面側樹脂層11的材料的雙酚A型環氧樹脂。此外，在基板30的背面30b上涂敷作為背面側樹脂層12的材料的聚酰亞胺酰胺。此時，比涂敷在基板30的表面30a上的雙酚A型環氧樹脂薄地涂敷聚酰亞胺酰胺。然后， 這些樹脂按基板30加熱到約170°C 180°C后，冷卻到常溫(約25°C)。由此，在基板30 的表面30a上的雙酚A型環氧樹脂及基板30的背面30b上的聚酰亞胺酰胺硬化，從而在基 板30的表面30a及背面30b上分別形成表面側樹脂層11及背面側樹脂層12。在用于形成表面側樹脂層11及背面側樹脂層12的加熱后的冷卻時，涂敷在基板 30的表面30a上的雙酚A型環氧樹脂發生熱收縮，此外，涂敷在基板30的背面30b上的聚 酰亞胺酰胺熱收縮。在基板30的背面30b上，聚酰亞胺酰胺涂敷得比基板30的表面30a 上的雙酚A型環氧樹脂薄，但因為聚酰亞胺酰胺具有比雙酚A型環氧樹脂大的熱膨脹系數， 所以聚酰亞胺酰胺對基板30的背面30b施加與由雙酚A型環氧樹脂作用在基板30的表面 30a上的應力大致相同的大小的應力。因此，基板30沒有產生彎曲之虞。此外，通過將背面側樹脂層12形成為薄于表面側樹脂層11，與在基板30的表面 30a側及背面30b側形成具有相同厚度的樹脂層相比，能夠減小由切斷半導體集合體3得到 的半導體裝置1的厚度。進而，作為背面側樹脂層12的材料，因為使用具有小的彈性模量的樹脂材料，所 以即使較薄地形成背面側樹脂層12，仍能夠充分地吸收施加在背面側樹脂層12上的沖擊。 因此，在半導體集合體3的狀態下，能夠充分保護各半導體芯片10，此外，在由半導體集合 體3得到的半導體裝置1中，能夠充分保護半導體芯片10。 而且，作為第一樹脂材料，例示雙酚A型環氧樹脂，作為第二樹脂材料例示聚酰亞 胺酰胺，但只要第二樹脂材料的熱膨脹系數大于第一樹脂材料的熱膨脹系數，且第二樹脂 材料的彈性模量小于第一樹脂材料的彈性模量，則作為第一樹脂材料及第二樹脂材料，可 使用例示的材料以外的材料。圖4圖解地表示本發明的第二實施方式所述的半導體裝置的結構的側視圖。此 夕卜，圖5為該半導體裝置的立體圖。該半導體裝置101為采用WL-CSP (晶片級芯片尺寸封裝=WaferLevel-Chip Size Package)的半導體裝置。半導體裝置101具備半導體芯片110。半導體芯片110例如具有300 400 μ m的厚度。在該半導體芯片110的表層部 制作有功能元件(未圖示)。半導體芯片110的表面IlOa以鈍化膜(未圖示)覆蓋。在鈍 化膜上形成聚酰亞胺層或再配線(未圖示)。并且，在半導體芯片110的表面IOa上形成用 于密封再配線等的表面側樹脂層111。該表面側樹脂層111例如具有大約40 IOOym的厚度。此外，在表面側樹脂層111上設有用于與安裝基板102連接的多個外部端子115。 多個外部端子115例如在表面側樹脂層111側的中央部排列成格子狀。各外部端子115形 成為球狀，并與半導體裝置101具備的半導體芯片110電連接。在該半導體裝置101中，各 外部端子115通過與安裝基板102上的各槽脊(land)抵接，達到對安裝基板102的安裝。另一方面，在半導體芯片110的背面IlOb上形成用于保護該背面110b，且防止半 導體芯片110的彎曲的背面側樹脂層112。該背面側樹脂層112例如具有10 20 μ m的厚 度。形成背面側樹脂層112的樹脂材料使用在環氧樹脂等樹脂116中混合有5重量％以上且10重量％以下的范圍內的填料113的樹脂材料。填料113例如為二氧化硅的粒狀 物，其粒徑形成為平均2 μ m，最大10 μ m以下。在背面側樹脂層112的表面112a上如圖5所示，標記制造公司名或產品序號等。 圖6為說明在圖4所示的背面側樹脂層112的表面112a上標記制造公司名等的 方法，放大背面側樹脂層112的表面112a表示的側視圖。制造公司名等利用激光加工在背面側樹脂層112的表面112a上刻印。S卩，向背面 側樹脂層112的表面112a照射激光，通過從被照射的部分削去樹脂，形成微細的凹狀的槽 114，從而刻印制造公司名等。如該半導體裝置101，背面側樹脂層112如果使用在樹脂116中混合有5重量％以 上且10重量％以下的范圍內的填料113的樹脂材料來形成，能夠抑制背面側樹脂層112的 表面112a的光澤，同時能夠防止由填料113導致在背面側樹脂層112的表面112a上產生 大的凹凸。由此，能夠容易地識別利用激光L的照射形成的凹狀的槽114，并能夠實現辨識 性的提高。而且，作為半導體裝置101，例示了采用WL-CSP的半導體裝置，但本發明并不限定 于采用了 WL-CSP的半導體裝置，能夠廣泛適用于在半導體芯片的背面上具有背面側樹脂 層，并且在該背面側樹脂層上標記制造公司或產品序號的半導體裝置。除此以外，可在權利要求的范圍內記載的事項的范圍內實施各種設計變更。即，所 述的實施方式只不過是用于使本發明的技術內容明確的具體例，本發明并不被這些具體例 限定地解釋，本發明的宗旨及范圍僅由權利要求的范圍限定。本申請與2005年6月29日向日本國專利廳提出的專利特愿2005-189571號及特 愿2005-189572號對應，這些申請的全部公開通過引用整合到此處。
權利要求
一種半導體裝置，其特征在于，具備半導體芯片；表面側樹脂層，其使用第一樹脂材料，形成在所述半導體芯片的表面上；背面側樹脂層，其使用具有比所述第一樹脂材料大的熱膨脹系數的第二樹脂材料，形成在所述半導體芯片的背面側，且比所述表面側樹脂層薄。
2.根據權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，所述第二樹脂材料具有比所述第一樹脂材料小的彈性模量。
3.根據權利要求2所述的半導體裝置，其特征在于， 所述第一樹脂材料是雙酚A型環氧樹脂，所述第二樹脂材料是聚酰亞胺酰胺。
4.根據權利要求1 3中任一項所述的半導體裝置，其特征在于，進一步具備外部端子，其配置在所述表面側樹脂層上，并在向安裝基板安裝所述半導 體裝置時，與所述安裝基板上的電極抵接。
5.一種半導體裝置集合體，其特征在于，具備 制作有多個半導體芯片的基板；表面側樹脂層，其使用第一樹脂材料形成在所述基板的表面上； 背面側樹脂層，其使用具有比所述第一樹脂材料大的熱膨脹系數的第二樹脂材料，形 成在所述基板的背面側，且比所述表面側樹脂層薄。
6.根據權利要求5所述的半導體裝置集合體，其特征在于， 所述第二樹脂材料具有比所述第一樹脂材料小的彈性模量。
7.根據權利要求6所述的半導體裝置集合體，其特征在于， 所述第一樹脂材料是雙酚A型環氧樹脂，所述第二樹脂材料是聚酰亞胺酰胺。
8.一種半導體裝置，其特征在于，具備 半導體芯片；背面側樹脂層，其使用樹脂材料形成在所述半導體芯片的背面側，所述樹脂材料是在樹脂中混合有5重量％以上、且10重量％以下的范圍內的填料的樹脂。
9.根據權利要求8所述的半導體裝置，其特征在于，進一步具備 表面側樹脂層，其形成在所述半導體芯片的表面上；外部端子，其設置在所述表面側樹脂層上，并在向安裝基板安裝所述半導體裝置時，與 所述安裝基板上的電極抵接。
全文摘要
本發明提供一種半導體裝置及半導體裝置集合體，其不導致厚度的增大，并能夠防止由于急劇的溫度變化導致的半導體芯片的彎曲。該半導體裝置具備半導體芯片；表面側樹脂層，其使用第一樹脂材料，形成在所述半導體芯片的表面上；背面側樹脂層，其使用具有比所述第一樹脂材料大的熱膨脹系數的第二樹脂材料，形成在所述半導體芯片的背面側，且比所述表面側樹脂層薄。
文檔編號H01L23/29GK101847611SQ201010166640
公開日2010年9月29日 申請日期2006年6月28日 優先權日2005年6月29日
發明者宮田修, 葛西正樹 申請人:羅姆股份有限公司