专利名称：半导体装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体装置及其制造方法，特别是涉及CSP( Chip Size Package:芯片尺寸封装)型半导体装置及其制造方法。
背景技术：
近年来，作为新的封装技术，CSP受到关注。CSP是指与半导体芯片 的外形尺寸大致相同的小型封装。并且，作为CSP的一种，公知有BGA( Ball Grid Array:球栅阵列)型半导体装置。BGA型半导体装置构成为将由焊锡 等金属材料构成的多个球形导电端子排列在封装的一侧的面上。
另外，为了提高安装密度，要求半导体芯片薄型化，为了满足这一要 求，也需要使半导体基板变薄。但是，若半导体基板变薄，则在制造工序 中，由于产生因强度降低而引起的翘曲或破损，故导致不可能搬运。因此， 进行如下操作，即，将玻璃基板或保护带等支承体贴合在半导体基板的一 个面上，磨削未贴合支承体的面，从而使半导体基板变薄。
图IO是表示现有的BGA型、即具有支承体的半导体装置的简略结构 的剖面图。在由硅(Si )等构成的半导体基板100的表面，形成由CCD( Charge Coupled Device:电荷耦合器件)型图像传感器或CMOS型图像传感器等元 件构成的半导体集成电路101,进一步，经由绝缘膜103形成与半导体集成 电路101电连接的焊盘电极102。焊盘电极102被由氮化硅膜构成的钝化膜 104覆盖。
在半导体基板100的表面上经由环氧树脂等构成的粘接层106贴合由 玻璃基板构成的支承体105。为了在制造工序中牢固地保持薄型化的半导体 基板IOO,以及防止支承体105自身的翘曲或破损，将支承体105增厚，例 如，若薄型化后的半导体基板100的厚度为100pm左右，则支承体105的 厚度为400pm左右。
在半导体基板100的侧面和背面上形成有由氧化硅膜或氮化硅膜构成 的绝缘膜107。在绝缘膜107上沿半导体基板100的侧面和背面形成有与焊
盘电极102电连接的配线层108。另外，覆盖绝缘膜107和配线层108,形 成有抗焊剂等构成的保护膜109。在保护膜109的规定区域形成有开口部， 通过该开口部形成有与配线层108电连接的球形导电端子110。
这样的半导体装置通过如下的切断工序(所谓的切割工序)来制造， 即，沿各个半导体装置的边界即规定的切割线DL使用切割刀片分别切断支 承体105和保护膜109等。
上述技术例如记载在以下的专利文献中。
专利文献1:(曰本)特开2006-93367号公报
上述半导体装置中，玻璃基板构成的支承体105处于切割后的露出状
太
心o
因此，由于通过切割等露出有损伤的玻璃侧面，故因来自外部的物理 性冲击，恐怕会导致玻璃缺口、破碎。
另外，在照度传感器用途中，为了截止特定波长的光，在与半导体基
板100相对的玻璃面形成IR截止涂层，但当具有来自玻璃侧面的入射光时， 对干涉型IR截止涂层而言，恐怕会导致倾斜光的截止特性恶化、设备特性 恶化。特别是，由于芯片尺寸小型化，芯片端部和受光元件之间的距离变 短，故可能会产生以上的影响。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能解决以上问题且可靠性高的半导 体装置。
本发明是鉴于上述课题而作出的，具有以下主要特征。即，本发明的 半导体装置，其特征在于，具有与半导体芯片内的电路元件连接且形成 于该半导体芯片上的焊盘；形成于所述焊盘上的支承体；形成于所述半导 体芯片的侧面部和背面部的绝缘膜；与所述焊盘的背面连接、从所述半导 体芯片的侧面部向背面部延伸而与所述绝缘膜相接的配线；形成于所述支 承体的侧面部的保护膜。
另外，所述保护膜以从所述支承体的侧面部覆盖包含所述配线的半导
体芯片的背面的方式形成。
并且，本发明的半导体装置还具有经由形成于覆盖所述配线的保护膜 的开口部与所述配线电连接的导电端子。 另外，本发明的半导体装置的制造方法，其特征在于，具有以下工序 准备形成有焊盘的半导体基板，在包含所迷焊盘的所述半导体基板上形成 支承体的工序；将所述半导体基板从其背面侧除去一部分而形成用于露出 所述焊盘的开口部的工序；形成与所述焊盘的背面连接、且在所述半导体 基板的背面延伸的配线的工序；使所述支承体保持于切割带，切割所述半 导体基板和支承体的工序；在所述支承体和被切割的支承体之间的区域形 成保护膜的工序；切割所述保护膜，形成在所述支承体的侧面部形成有保 护膜的半导体芯片的工序。
并且，本发明的半导体装置的制造方法，其特征在于，具有以下工序 准备经由第一绝缘膜形成有焊盘的半导体基板，在包含所述焊盘的所述半 导体基板上形成支承体的工序；将所述半导体基板从其背面侧除去一部分 而使所述第一绝缘膜露出的工序；在所述半导体基板的整个背面形成第二 绝缘膜的工序；除去所述第一绝缘膜和第二绝缘膜的一部分而使所述焊盘 露出的工序；形成与所述焊盘的背面连接且在所述半导体基板的背面延伸 的配线的工序；在包含所述配线的半导体基板的整个背面形成第一保护膜 的工序；使所述支承体保持于切割带，切割所述半导体基板和支承体的工 序；在所述支承体和被切割的支承体之间的区域形成第二保护膜的工序； 切割所述第二保护膜，形成在所述支承体的侧面部形成有第二保护膜的半 导体芯片的工序。
本发明的半导体装置的制造方法其特征在于，还具有经由形成于所述 第一保护膜的开口部形成与所述配线电连接的导电端子的工序。
根据本发明，由于覆盖支承体的侧面部而形成保护膜，故可以防止来 自外部的物理性冲击直接施加于支承体。另外，由于经由支承体入射的倾 斜光被保护膜截止，故设备特性提高。
图1是说明本发明一实施例的半导体装置的制造方法的剖面图； 图2是说明本发明 一 实施例的半导体装置的制造方法的剖面图； 图3 (A)、 (B)是说明本发明一实施例的半导体装置的制造方法的平 面图4是说明本发明 一 实施例的半导体装置的制造方法的剖面图5是说明本发明 一 实施例的半导体装置的制造方法的剖面图； 图6是说明本发明 一实施例的半导体装置的制造方法的剖面图； 图7是说明本发明 一 实施例的半导体装置的制造方法的剖面图； 图8是说明本发明 一 实施例的半导体装置的制造方法的剖面图； 图9是说明本发明 一 实施例的半导体装置的制造方法的剖面图； 图IO是说明现有的半导体装置的剖面图。
附图标记说明
1半导体集成电路 2半导体基板 2a半导体芯片 3 绝缘膜4焊盘电极5钝化膜6粘接层7支承体 8 开口部 9 绝缘膜 10 配线层 11 第一绝缘膜 12导电端子 13 开口部 15、 15a第二保护膜20半导体装置DL切割线
具体实施例方式
下面，参照
本发明的一实施例。图1至图9分别是按照制造 工序顺序表示的剖面图或平面图。另外，以下说明的制造工序是使用晶片 状的半导体基板进行的，以:规定的切割线DL为边界，多个半导体装置形成 为多个矩阵状，为了方便起见，说明形成其中的一个半导体装置的工序。
首先，如图1所示，准备由硅(Si)等构成的晶片状的半导体基板2， 该半导体基板2在其表面形成有半导体集成电路1 (例如，CCD传感器、 CMOS传感器、照度传感器等受光元件或发光元件、晶体管等半导体元件 集成而构成的驱动电路或逻辑电路，与它们连接的配线等)。半导体基板2 例如厚度为300ym 700ym左右。并且，在半导体基板2的表面上，形成例 如2ym膜厚的绝缘膜3 (例如通过热氧化法或CVD法等形成的氧化硅膜)。
接着，通过溅射法、电镀法或其他成膜方法，形成铝(Al)、铝合金或 铜(Cu)等金属层，之后，以未图示的抗蚀层作为掩模蚀刻该金属层，在 绝缘膜3上形成例如lym膜厚的焊盘电极4。焊盘电极4是经由未图示的 配线与半导体集成电路1和其周边元件电连接的外部连接用电极。并且， 从后述的导电端子12经由焊盘电极4,电源电压、接地电压或各种信号供 给到半导体集成电路1或半导体基板2等。另外，不限定焊盘电极4的配 置位置，也可以配置在半导体集成电路1上。
接着，在半导体基板2的表面侧形成覆盖在焊盘电极4的一部分之上 或覆盖整个焊盘电极的钝化膜5 (例如，通过CVD法形成的氧化硅膜、氮 化硅膜等)。图1中，以覆盖焊盘电极4的一部分之上的方式形成有钝化膜
接着，在包含焊盘电极4的半导体基板2的表面上，经由环氧树脂或 聚酰亚胺(例如感光性聚酰亚胺)、抗蚀剂、丙烯酸等构成的粘接层6,贴 合晶片状的支承体7。本实施例中，将支承体7的半导体基板2侧的面作为 表面，将另一面作为背面。另外，半导体集成电路1包含受光元件或发光 元件的情况下，由于粘接层6成为从半导体集成电路1发射的光、或者向 半导体集成电路1入射的光通过的路径，故优选由透明的且透光性良好的 材料构成。
在此，所述支承体7例如使用玻璃构成。另外，除玻璃之外，也可以 由硅、石英、陶瓷、金属等刚性基板构成。所述支承体7具有支承半导体 基板2并且保护其元件表面的作用，其膜厚例如大约为400ym左右。另外， 半导体集成电路1包含受光元件或发光元件时，支承体7由透明或半透明 的材料构成且具有透光性。并且，本发明的半导体装置在用作照度传感器 时，虽省略图示的说明，但为了截止特定波长的光，在作为支承体7的玻 璃面上形成有干涉型IR截止涂层。
接着，使用背面磨削装置(研磨机)对半导体基板2的背面进行背面 研磨，将半导体基板2削薄到规定的厚度(例如100ym左右)。另外，该研 磨工序既可以使用蚀刻处理，也可以一并使用研磨机和蚀刻处理。根据最 终产品的用途或规格、所准备的半导体基板2的初始厚度，也存在不需要 进行该研磨工序的情况。
接着，如图2所述，从半导体基板2的背面侧，选择性地仅蚀刻半导 体基板2中与焊盘电极4对应的规定区域，使绝缘膜3的一部分露出。以 下，将该露出部分作为开口部8。由此，晶片状的半导体基板2分割为图 3A、 3B所示的岛状。
参照图3A、 3B说明该半导体基板2的选择性蚀刻。图3A、 3B是从半 导体基板2侧看的概略平面图，图2与沿图3A、 3B的X-X线的剖面图对 应。
如图3A所示，可将半导体基板2蚀刻为比支承体7的宽度窄且大致呈
长方形的形状。另外，如图3B所示，通过仅蚀刻形成有焊盘电极4的区域， 半导体基板2的外周也可构成为凹凸状。对后一种情况而言，半导体基板2 和支承体7的重叠面积变大，半导体基板2 —直保留至支承体7的外周附 近。因此，从提高支承体7对半导体基板2的支承强度的观点考虑，优选 后一种结构。根据后一种结构，由于可防止因半导体基板2和支承体7的 热膨胀率的差异而导致支承体7翘曲，故可防止半导体装置的开裂或剥离。 另外，也可将半导体基板2设计成与图3A、 3B所示的平面形状不同的其他 形状。下面，说明如图3A所示来蚀刻半导体基板2时的制造工序。
另外，在本实施例中，为了使半导体基板2的横向宽度越接近表面侧 越宽，倾斜地蚀刻半导体基板2的侧壁，但也可为半导体基板2的宽度一 定，进行蚀刻以使其侧壁与支承体7的主面垂直。
接着，在包含开口部8内的、半导体基板2的侧面和背面上通过离子 CVD法等形成氧化硅膜或氮化硅膜等绝缘膜9。接着，以未图示的抗蚀层 为掩模，如图4所示，选择性地蚀刻绝缘膜3和绝缘膜9。通过该蚀刻，选 择性地除去形成于从焊盘电极4的一部分上到切割线DL的区域的绝缘膜3 和绝缘膜9，从而在开口部8的底部，焊盘电极4的至少一部分露出。
接着，通过溅射法、电镀法或其他成膜方法，形成例如lym膜厚的、 构成配线层10的铝(Al)或铜(Cu)等金属层。然后，以未图示的抗蚀层 作为掩模，选择性地蚀刻该金属层。通过该蚀刻，如5所示，该金属层成 为与焊盘电极4连接且形成于半导体基板2的侧面和背面上的配线层10。
接着，形成覆盖配线层IO的未图示的电极连接层(例如、镍层和金层 的积层)。形成电极连接层是因为由铝等构成的配线层10和焊锡等构成的 导电端子12难以接合，并且为了防止导电端子12的材料流入配线层10侧。
以覆盖所述配线层10的方式在半导体基板2的背面侧形成第一保护膜 11。另外，也可在形成所述第一保护膜ll后，形成所述电极连接层。
接着，在从第一保护膜1的开口部露出的电极连接层上网板印刷导电 材料(例如焊锡)，通过热处理使该导电材料回流，如图6所示，形成球形 导电端子12。另外，导电端子12的形成方法并不限于此，也可以通过电解 电镀法或使用分配器将焊锡等涂敷在规定区域的所谓分配法等形成。这样， 焊盘电极4经由配线层IO与导电端子12电连接。
接着，在将切割用胶带(例如，UV胶带14)贴合在所述支承体7的背
面侧的状态下，通过切割刀片或干式蚀刻，沿各个半导体装置的边界(切
割线DL )从半导体基板2侧除去第一保护膜11 、绝缘膜5、粘接层6和支 承体7各自的一部分，从而形成开口部13。由此，半导体基板2被切断为 半导体芯片。以下继续说明半导体芯片2a。
另外，开口部13的剖面形状，并不限于图7所示的垂直形状，可为任 意形状。
接着，如图8所示，从所述开口部13到半导体芯片2a的侧面形成第二 保护膜15。另外，也可以由第二绝缘膜15覆盖所述半导体芯片2a整体。
在此，所述第二绝缘膜15的形成例如如下进行。首先，例如使用分配 (涂敷)法，树脂密封包含所述开口部13内至半导体芯片2a的侧面。
作为所述第二绝缘膜15的材料，也可使用聚酰亚胺类树脂、抗焊剂膜 等有机类材料。
另外，也可使用吸收可见光或红外线等的吸收材料。作为形成所述第 二保护膜11的形成方法，也可以根据开口部13的深度通过网板印刷进行 涂敷。
接着，使用宽度比所述开口部13的宽度窄的切割刀片切断所述第二保 护膜15，如图9所示，从而完成在所述支承体7的侧面部形成有保护膜15a 的芯片尺寸封装型半导体装置20。并且，从UV胶带14剥离的半导体装置 20经由所述导电端子12安装于印刷基板等。
本发明的半导体装置20中，通过将第二保护膜15a形成于支承体7的 侧面部，作为支承体7的玻璃不会成为切割后的露出状态，从而可防止因 来自外部的物理性沖击等而导致玻璃缺口 、破碎等不良情况。
另外，在照度传感器的用途中，由于具有第二保护膜15a,对干涉型IR 截止涂层而言，可防止截止特性恶化的倾斜光的入射，从而可提供高可靠 性的半导体装置。
本发明并不限于上述实施例，不言而喻，在不脱离本发明主旨的范围 内可以变更。例如，在上述实施例中，说明了具有球形导电端子的BGA型 半导体装置，1旦本发明也适用于LGA ( Land Grid Array:面栅阵列封装)型 或其他的CSP型半导体装置。
另外，上述实施例中，所述导电端子12经由所述配线层IO形成在半 导体基板的背面上，但例如也可以是不经过上述配线层10,将该导电端子
配置成与半导体基板的侧面邻接，以使导电端子直接连接焊盘电极4。
并且，本发明也适用于如下构成的半导体装置，即例如设置开口部以
使焊盘电极4从所述半导体基板2的背面露出，经由该开口部构成贯通电 极。
权利要求
1.一种半导体装置，其特征在于，具有形成于半导体芯片的电路元件；在形成有所述电路元件的半导体芯片上形成的支承体；形成于所述支承体的侧面部的保护膜。
2. —种半导体装置，其特征在于，具有与形成于半导体芯片的电路元件连接且形成于该半导体芯片上的焊盘；形成于所述焊盘上的支承体；与所述焊盘连接且形成于所述半导体芯片背面的电极部； 形成于所述支承体的侧面部的保护膜。
3. —种半导体装置，其特征在于，具有与半导体芯片内的电路元件连接且形成于该半导体芯片上的焊盘； 形成于所述焊盘上的支承体； 形成于所述半导体芯片的侧面部和背面部的绝缘膜； 与所述焊盘的背面连接、从所述半导体芯片的侧面部向背面部延伸而 与所述绝缘膜相接的配线；形成于所述支承体的侧面部的保护膜。
4. 如权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述保护膜形成为 从所述支承体的侧面部覆盖包含所述配线的半导体芯片的背面。
5. 如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，还具有导电端子， 经由形成于覆盖所述配线的保护膜的开口部，该导电端子与所述配线电连接。
6. —种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有以下工序 准备形成有焊盘的半导体基板，在包含所述焊盘的所述半导体基板上形成支承体的工序；将所述半导体基板从其背面侧除去一部分而形成用于露出所述焊盘的 开口部的工序；形成与所述焊盘的背面连接且在所述半导体基板的背面延伸的配线的 工序；将所述支承体保持于切割带，切割所述半导体基板和支承体的工序； 在所述支承体和被切割的支承体之间的区域形成保护膜的工序； 切割所述保护膜，形成在所述支承体的侧面部形成有保护膜的半导体 芯片的工序。
7. —种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有以下工序 准备经由第 一绝缘膜形成有焊盘的半导体基板，在包含所述焊盘的所述半导体基板上形成支承体的工序；将所述半导体基板从其背面侧除去一部分而使所述第一绝缘膜露出的 工序；在所述半导体基板的整个背面形成第二绝缘膜的工序； 除去所述第一绝缘膜和第二绝缘膜的一部分而使所述焊盘露出的工序；形成与所述焊盘的背面连接且在所述半导体基板的背面延伸的配线的 工序；在包含所述配线的半导体基板的整个背面形成第一保护膜的工序； 将所述支承体保持于切割带，切割所述半导体基板和支承体的工序； 在所述支承体和被切割的支承体之间的区域形成第二保护膜的工序； 切割所述第二保护膜，形成在所述支承体的侧面部形成有第二保护膜 的半导体芯片的工序。
8. 如权利要求6或7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，具 有经由形成于所述第一保护膜的开口部形成与所迷配线电连接的导电端子 的工序。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种可靠性高的半导体装置及其制造方法。该半导体装置具有与半导体芯片(2a)内的电路元件连接且形成于该半导体芯片(2a)上的侧面部附近的焊盘电极(4)；形成于所述焊盘电极(4)上的支承体(7)；形成于所述半导体芯片(2a)的侧面部和背面部的绝缘膜(9)；与所述焊盘电极(4)的背面连接、从所述半导体芯片(2a)的侧面部向背面部延伸而与所述绝缘膜相接的配线层(10)；形成于所述支承体(7)的侧面部的第二保护膜(15a)。
文档编号H01L21/60GK101355058SQ200810128189
公开日2009年1月28日 申请日期2008年7月21日 优先权日2007年7月27日
发明者北川胜彦, 篠木裕之 申请人:三洋电机株式会社;三洋半导体株式会社