包括半导体组件的半导体装置及其制造方法

专利名称：包括半导体组件的半导体装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种含有半导体组件的半导体装置以及制造该半导体装置的方法。
背景技术：
在一些传统类型的半导体装置中，在硅基片的下方设有多个用于外部连接的柱形 电极，比如在日本专利平开No. 2000-223518中公开的。这种传统的半导体装置具有(输 入)组件，其中用于外部连接的多个电极设置在半导体组件的平面区域内，由此所述半导 体装置不能应用到这样的场合，即，要布置的用于外部连接的电极的数量增加而且排列间 距小于比如0. 5 ii m的预定尺寸。 此外，在日本专利申请平开No. 2005-216935中，公开了一种采用输出(Fan-out) 结构的半导体装置，其中被称为芯片尺寸封装(CSP)的半导体组件设置在基板上，基板的 平面尺寸大于半导体组件的平面尺寸而且该基板的几乎所有区域都是半导体组件的外部 连接电极的布置区域。在采用这种输出结构的半导体装置中，外部连接电极的布置区域被 加宽，由此即使在要布置的外部连接电极的数量很大的情况下，也能够获得足够的排列间 距。 在这种传统的半导体装置中，存在几个严重的问题，即必须要有用于安装半导体 组件的基板，而且这种基板增加了整个装置的厚度。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种半导体装置，其中外部连接电极的布置区域大于半
导体组件的平面尺寸，但是其可以变薄，并提供一种制造所述半导体装置的方法。
按照本发明的一方面，提供的半导体装置包括 半导体组件，其具有半导体基片和多个设置在半导体基片下方的外部连接电极；
设置在半导体组件下方并围绕半导体组件的下层绝缘膜； 多个下层线路，其设置在下层绝缘膜下方并电连接到半导体组件的外部连接电 极； 围绕半导体组件设置并位于下层绝缘膜上的绝缘层； 框架状绝缘基片，其被埋在绝缘层上表面内并围绕半导体组件设置；禾口 多个设置在所述绝缘基片上的上层线路， 其中上面要安装半导体组件和绝缘层的基板被除去。 此外，按照本发明另一方面，提供一种半导体装置的制造方法，包括下列步骤
在基板上形成下层绝缘膜； 将多个半导体组件固定到下层绝缘膜上，其中所述半导体组件均具有半导体基片 和多个设置在半导体基片下方的外部连接电极； 在下层绝缘膜上围绕半导体组件形成绝缘层，并将框架状绝缘基片埋在绝缘层的 上表面内；
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去除基板； 连接下层线路与位于下层绝缘膜下方的半导体组件的外部连接电极；禾口 切割半导体组件之间的下层绝缘膜、绝缘层和绝缘基片以获得多个半导体装置， 在绝缘基片上形成上层线路。 按照本发明，外部连接电极的布置区域大于半导体组件的平面尺寸，另外，没有设 置基板，从而半导体装置能够变薄。


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图； I I I I I I I I I 骤； I I I
截面图； I I I I I I I I I
截面图； I I I I
1是按照本发明第一实施例的半导体装置的截面2是按照图1所示半导体的制造方法的实施例之一，组件在初始步骤的截面
3是继图2之后的步骤中所述组件的截面图 4是继图3之后的步骤中所述组件的截面图 5是继图4之后的步骤中所述组件的截面图 6是继图5之后的步骤中所述组件的截面图 7是继图6之后的步骤中所述组件的截面图 8是继图7之后的步骤中所述组件的截面图 9是继图8之后的步骤中所述组件的截面图 10是继图9之后的步骤中所述组件的截面图； 11是组件的截面图，用于解释图1所示半导体装置的另-
-制造方法的预定步
12是按照本发明的第二实施例的半导体装置的截面图； 13是按照本发明的第三实施例的半导体装置的截面14是按照图13所示半导体装置的制造方法的实施例之一，组件在初始步骤的
15是继图 16是继图 17是继图 18是继图 19是继图 20是继图 21是继图 22是按照 23是按照
14之后的步骤中所述组件的截面图 15之后的步骤中所述组件的截面图 16之后的步骤中所述组件的截面图 17之后的步骤中所述组件的截面图 18之后的步骤中所述组件的截面图 19之后的步骤中所述组件的截面图 20之后的步骤中所述组件的截面图. 本发明第四实施例的半导体装置的截面图； 图22所示半导体装置的制造方法的实施例之-
-，组件在初始步骤的
24是继图23之后的步骤中所述组件的截面图 25是继图24之后的步骤中所述组件的截面图 26是继图25之后的步骤中所述组件的截面图 27是继图26之后的步骤中所述组件的截面图
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图28是继图27之后的步骤中所述组件的截面图； 图29是继图28之后的步骤中所述组件的截面图； 图30是按照本发明第五实施例的半导体装置的截面图； 图31是按照本发明第六实施例的半导体装置的截面图； 图32是按照本发明第七实施例的半导体装置的截面图； 图33是按照本发明第八实施例的半导体装置的主体部分的截面图； 图34是按照本发明第九实施例的半导体装置的主体部分的截面图； 图35是按照本发明第十实施例的半导体装置的截面图； 图36是按照本发明第十一实施例的半导体装置的截面图； 图37是按照本发明第十二实施例的半导体装置的截面图。
具体实施例方式(第一实施例) 图1表示按照本发明第一实施例的半导体装置的截面图。该半导体装置包括下层 绝缘膜1，该绝缘膜具有矩形平面形状并由环氧基树脂、聚酰亚胺基树脂、玻璃布基环氧树 脂等制成。半导体组件2通过由环氧基树脂等制成的粘结层3被安装在下层绝缘膜1的上 表面中心。下层绝缘膜1的平面尺寸大于半导体组件2的平面尺寸。 半导体组件2包括矩形平面形状的硅基片(半导体基片)4。硅基片4的下表面 4a设有行使预定功能的集成电路(没有画出)，由铝基金属等制成的多个连接盘5被安装 在基片下表面的外围部分上并被电连接到集成电路。硅基片4的下表面和连接盘的中心都 设有或者覆盖有由二氧化硅等制成的绝缘膜6。连接盘5的中心借助穿过绝缘膜6形成的 开口 7被暴露出来。 绝缘膜6的下表面设有由聚酰亚胺基树脂等制成的保护膜8。保护膜8在与绝缘 膜6的开口7对应的部分设有开口或通孔9。保护膜8的下表面设有多个上层线路10。每 个上层线路10都是由基层金属层11和上层金属层12构成的双层结构，其中基层金属层11 由铜制成并位于保护膜8的下表面上，上层金属层12由铜制成并位于基层金属层11的下 表面上。每个线路10的一端通过绝缘膜6和保护膜8的开口 7、9被电连接到连接盘5。
线路10的连接盘部分的下表面设有铜制成的柱形电极13(用于外部连接的电 极)。由环氧基树脂等制成的密封膜14设置在线路10及保护膜8的下表面上，于是密封膜 的下表面与每个柱形电极13的下表面处于同一平面。通过环氧基树脂等制成的粘结层3， 半导体组件2的柱形电极13的下表面与密封膜14的下表面被粘结到下层绝缘膜1的上表 面中心，从而半导体组件2被牢固地安装到下层绝缘膜1的上表面中心上。
下层绝缘膜1和粘结层3在与半导体组件2的柱形电极13的下表面中心相对应 的部分设有开口 21。下层绝缘膜1的下表面设有多个下层线路22。每个下层线路22具有 由基层金属层23与下层金属层24构成的双层结构，其中由铜制成的基层金属层23位于下 层绝缘膜1的下表面上，由铜制成的下层金属层24位于基层金属层23的下表面上。通过 下层绝缘膜1和粘结层3的开口 21 ，下层线路22的一端被电连接到半导体组件2的每个柱 形电极13。 下层线路22的下表面和下层绝缘膜1的下表面都设有由阻焊剂等制成的下层外敷膜或层25。所述下层外敷膜25中与下层线路22的连接盘部分对应的部分设有开口 26。 在下层外敷膜25的开口 26的内部以及下方，焊球(焊层)27被连接到下层线路22的连接 盘部分。 下层绝缘膜1中围绕粘结层3和半导体组件2的部分的上表面设有绝缘层31。所 述绝缘层31由环氧基树脂、聚酰亚胺基树脂、玻璃布基环氧树脂等制成。由玻璃布基环氧 树脂等制成的矩形框架类的绝缘基片32被嵌入在绝缘层31的上表面内。换句话说，围绕 半导体组件2，矩形框架类的绝缘基片32被布置成在绝缘基片与半导体组件2之间留出一 个空间，绝缘层31被放置在粘结层3和半导体组件2与绝缘基片32之间，以及绝缘基片32 与下层绝缘膜l之间。 绝缘基片32的下表面设有多个由铜箔制成的中间的下层线路33。绝缘基片的上 表面设有多个由铜箔制成的上层线路34。每个中间的下层线路33通过竖向导体部分36被 电连接到上层线路34。导体部分36是由导电浆等制成的，并填充竖向穿过绝缘基片32的 通孔35。通过在下层绝缘膜1和绝缘层31内形成的开口37，下层线路22的预定部分被电 连接到中间的下层线路33的内端或连接盘部分。 上层线路34的上表面和绝缘基片32的上表面设有由阻焊剂等制成的上层外敷膜 38。上层外敷膜38中与上层线路34的外端或连接盘部分对应的部分设有开口39。在半导 体组件2的硅基片4的上表面上或者绝缘层31中位于半导体组件2与绝缘基片32之间的 部分的上表面上不具有上层外敷膜38。 接下来，描述本半导体装置的制造方法的一个实施例。首先，如图2所示，制备一 个组件，在组件中由环氧基树脂、聚酰亚胺基树脂、玻璃布基环氧树脂等制成的下层绝缘膜 l形成在由铜箔(金属箔)制成的基板41的上表面上。此时，制备好的组件具有的尺寸能 够形成多个按图1所示制造好的半导体装置。此外，在下层绝缘膜1中的由环氧基树脂等 制成的热固性树脂等已经固化。 此外，制备半导体组件2。为了获得每个半导体组件2，在为晶片状态的硅基片4 下方，形成集成电路(没有画出)、由铝基金属等制成的连接盘5、由二氧化硅等制成的绝缘 膜6、由聚酰亚胺基树脂等制成的保护膜8、线路10 (具有由铜制成的基层金属层11和由铜 制成的上层金属层12)、由铜制成的柱形电极13和由环氧树脂基树脂等制成的密封膜14， 然后，通过切割获得单个的件。 接着，通过由环氧基树脂等制成的粘结层3，使半导体组件2的柱形电极13和密封 膜14的下表面都被粘结到下层绝缘膜1的上表面上的每个半导体组件安装区域，从而将半 导体组件2安装在所述区域上。通过使用印刷工艺、分配器等，被称为非导电糊(NCP)的浆 糊类的粘结材料被施加到下层绝缘膜1的上表面上的半导体组件安装区域，或者被称为非 导电膜(NCF)的薄片类粘结材料提前被施加到所述区域，而后通过加热和施压将半导体组 件2固定到下层绝缘膜1。 然后，如图3所示，制备由玻璃布基环氧树脂等制成的格栅状绝缘基片32，所述基 片含有由铜箔制成的中间的下层线路33、由铜箔制成的上层线路34、由导电浆糊等制成的 竖向导电部分36和由阻焊剂等制成的上层外敷膜38。这样，格栅状的绝缘基片32带有多 个以矩阵形式布置的矩形开口 42。在绝缘基片32中的由环氧树脂等制成的热固性树脂已 经固化。上层外敷膜38在与上层线路34的连接盘部分相对应的部分带有开口 39。
接着，通过真空吸收器等，格栅状的绝缘层形成片31a被吸附到下层绝缘膜1的上 表面上，围绕包括粘结层3的半导体组件2，并在XY工作台上移动、定位和固定。所述固定 的实现是通过这样的方法，即用销等剌穿绝缘层形成片31a的边缘，以穿过绝缘层形成片 31a进入下层绝缘膜1。为了获得绝缘层形成片31a，使玻璃布等制成的基础材料注入比如 环氧基树脂这样的热固性树脂，之后使热固性树脂成为半固化状态并形成片状，然后通过 冲孔等使获得的片具有多个矩形开口 43。绝缘基片32和绝缘层形成片31a的开口 42，43 的尺寸稍微大于半导体组件2的尺寸。因此，在绝缘基片32和绝缘层形成片31a与半导体 组件2之间形成间隙44。 然后，如图4所示，使用一对加热/加压板45， 46，对绝缘层形成片31a竖向加热 并加压。通过这种加热/加压，绝缘层形成片31a中的热固性树脂流进间隙44内并将其填 充，然后，通过冷却被固化以在下层绝缘膜1的上表面上形成绝缘层31，绝缘层31围绕包括 粘结层3的半导体组件2。此外，格栅状的绝缘基片32被嵌入在绝缘层31的上表面内。
这样，作为下层绝缘膜1和绝缘基片32的主要成分的热固性树脂被预先固化，于 是下层绝缘膜和绝缘基片即使在被加热和加压时也很难发生变形。由阻焊剂等制成的上层 外敷膜38难以发生变形。此处，优选的是，形成在半导体组件2和绝缘基片32之间的绝缘 层31的上表面被布置在与半导体组件的硅基片4的上表面相同的位置，或者布置在稍微低 于硅基片上表面的位置。即，优选的是，绝缘层31没有形成在半导体组件2的硅基片4的 上表面上。 然后，如图5所示，为了保护上层线路34通过上层外敷膜38的开口 39露出的连 接盘部分，通过设置在保护膜下表面的粘结层48，保护膜47附加到上层外敷膜38的上表 面。接着，当通过使用蚀刻溶液进行湿蚀来除去基板41时，如图6所示，就露出了下层绝缘 膜l的下表面。这时，上层线路34中通过上层外敷膜38的开口 39露出的连接盘部分由于 被保护膜47覆盖，因此没有被蚀刻。然后，在这种状态下，下层绝缘膜1、绝缘层31和绝缘 基片32发生固化。因此，即使当去除基板41时，也能够足够保证强度。
接下来，如图7所示，下层绝缘膜1和粘结层3中与半导体组件2的柱形电极13 下表面中心对应的部分，用激光束进行照射，并通过激光处理获得开口 21。此外，下层绝缘 膜l和绝缘层31中与中间的下层线路33的连接盘部分相对应的部分，用激光束进行照射， 通过激光处理获得开口 37。 然后，如图8所示，通过铜的非电解镀层，在下层绝缘膜1的整个下表面上，包括半 导体组件2的柱形电极13的下表面中从下层绝缘膜1以及粘结层3的开口 21露出的部 分，以及中间的下层线路33的连接盘部分的下表面中从下层绝缘膜1以及绝缘层31的开 口 37露出的部分，形成基层金属层23。接着，将基层金属层23作为电镀电流通路，执行铜 的电解镀层，在基层金属层23的下表面上形成下层金属层24。 接下来，通过如图9所示的照相平版印刷工艺使下层金属层24和基层金属层23 形成图案。即，具有由基层金属层23和下层金属层24构成的双层结构的下层线路22，形成 在下层绝缘膜1的下表面上。这时，上层线路34的被上层外敷膜38的开口 39露出的连接 盘部分，由保护膜47覆盖，因此不会被蚀刻。然后，撕去包括粘结层48的保护膜47。
然后，如图10所示，通过丝网印刷工艺、旋转涂覆工艺等，由阻焊剂等制成的下层 外敷膜25形成在包括下层线路22的下层绝缘膜1的下表面上。接着，下层外敷膜25中对
9应下层线路22的连接盘部分的部分用激光束进行照射并通过激光处理获得开口 26。
接着，焊球27被连接到下层线路22的连接盘部分并形成在下层外敷膜25的开口 26内以及开口的下方。接下来，当下层外敷膜25、下层绝缘膜1、绝缘层31、绝缘基片32和 上层外敷膜38被在彼此相邻布置的两个半导体组件2之间进行切割时，就获得图1所示的 多个半导体装置。 通过这种方式获得的半导体装置中，下层线路22被连接到半导体组件2下方的半 导体组件的柱形电极13以及围绕半导体组件设置的下层绝缘膜1下方。因此，能够设置焊 球27(用于外部连接的电极)的布置区域的尺寸大于半导体组件2的平面尺寸，而且另外 没有布置基板41，从而使所述装置变薄。需要指出，基板41可以由比如铝这样的其它金属 制成。 在该半导体装置中，上层线路34设置在围绕半导体组件2的矩形框架状的绝缘基
片32的上表面。这时，与上层绝缘膜设置在半导体组件2的上表面侧和上层线路设置在该
上层绝缘膜的上表面上的情况相比，不用布置任何上层绝缘膜，装置进一步变薄。 在图8所示的步骤中，形成基层金属层23，然后执行如图11所示的步骤。S卩，通过
图案加工，镀层防蚀膜49形成在基层金属层23的下表面上。这时，镀层防蚀膜49中对应
要形成下层金属层24的区域带有开口 50。 接着，使用基层金属层23作为镀层电流通路，执行铜的电解镀层，于是在镀层防 蚀膜49的开口 50内，于基层金属层23的下表面上形成下层金属层24。接着，当撕去镀层 防蚀膜49，且之后使用下层金属层24作为掩膜将基层金属层23中不必要的部分蚀刻掉时， 如图9所示，基层金属层23仅留在下层金属层24上。
(第二实施例) 图12表示按照本发明第二实施例的半导体装置的截面图。该半导体装置不同于 图1所示的半导体装置，因为由阻焊剂等制成的上层外敷膜38设置在半导体组件2的硅基 片4的上表面上，以及包括上层线路34的绝缘基片32的上表面，和基片之间的绝缘层31 的上表面上。此外，上层外敷膜38中对应上层线路34的连接盘部分的部分设有开口 39。
接着，简要描述该半导体装置的制造方法的一个实施例。首先，在图4所示的步骤 中，上层外敷膜38没有形成在绝缘基片32的上表面。然后，如图5所示的步骤，保护膜47 通过设置在其下表面的粘结层48被附加到包括上层线路34到绝缘基片32的上表面。接 着，在图9所示的步骤中，形成线路22，之后包括粘结层48的保护膜47被撕去。然后，在图 10所示的步骤中，形成下层外敷膜25，在图12所示的步骤中形成上层外敷膜38。
因此，在该半导体装置的制造方法中，直接在形成焊球27之前，上层外敷膜38基 本上与下层外敷膜25是同步形成的。因此，上层外敷膜38可以如图12或图l那样形成。 当按照图12形成上层外敷膜38时，能够防止半导体组件2的硅基片4的上表面在外部环 境下发生断裂、污染等。
(第三实施例) 图13表示按照本发明第三实施例的半导体装置的截面图。该半导体装置不同于 图1所示的半导体装置，因为下层线路22形成为三层结构，包括由铜基金属制成的第一基 层金属层23a，由铜基金属制成的第二基层金属层23b和由铜基金属制成的下层金属层24。 这时，第一基层金属层23a、下层绝缘膜1和粘结层3中与半导体组件2的柱形电极13下表面中心相对应的部分，带有开口 21。 接着，描述该半导体装置的制造方法的一个实施例。首先，如图14所示，制备组 件，其中铜基金属制成的基板41的上表面带有由镍基金属制成并通过非电解镀层获得的 保护金属层51、通过非电解铜镀获得的第一基层金属层23a、和由环氧基树脂、聚酰亚胺基 树脂、玻璃布基环氧树脂等制成的下层绝缘膜1。此外，由此制备的组件的尺寸能够形成多 个按图13所示的制造好的半导体装置。此外，在下层绝缘膜1中的由环氧基树脂制成的热 固性树脂已经固化。 此处，为了提高在第一基层金属层23a的上表面与下层绝缘膜1之间的紧密接触 特性，其中制成所述下层绝缘膜的材料包含在第一基层金属层上表面上形成的树脂，所述 上表面预先经过粗糙表面成形处理，以形成粗糙的表面。这方面与上述第一实施例有很大 的不同。此处，粗糙表面成形处理的例子包括这样的方法，即将第一基层金属层23a的上表 面浸在适当的蚀刻液内，但是不限于该方法。 接着，半导体组件2的柱形电极13和密封膜14的下表面通过粘结层3被粘结到 下层绝缘膜1上表面的半导体组件安装区域，从而将半导体组件2安装到所述区域。另外 在该实施例中，被称为NCP的粘结材料和被称为NCF的粘结片预先被供给到下层绝缘膜1 上表面上的半导体组件安装区域，通过加热和加压将半导体组件2固定到下层绝缘膜1。
然后，如图15所示，当被围绕粘结层3和半导体组件2布置在下层绝缘膜1的上表 面上时，使格栅状的绝缘层形成片31a和格栅状的绝缘基片32利用销等定位。此外，为了 获得绝缘层形成片31a，由玻璃布等制成的基层材料被注入热固性树脂，比如环氧基树脂， 使所述热固性树脂成为半固化状并形成片状形状，通过冲孔等形成多个矩形开口 43。
所述绝缘基片32带有中间的下层线路33、上层线路34、竖向导电部分36和上层 外敷膜38。绝缘基片32和绝缘层形成片31a的开口 42和开口 43的尺寸稍微大于半导体 组件2的尺寸。因此，在绝缘基片32和绝缘层形成片31a与半导体组件2之间形成间隙 44。 接着，如图16所示，使用一对加热/加压板45，46对绝缘层形成片31a进行竖向 加热和加压。通过该加热/加压，绝缘层形成片31a内的热固性树脂流进间隙44内并填充 该间隙，然后通过冷却，树脂发生固化，在下层绝缘膜1的上表面上形成围绕包括粘结层3 的半导体组件2的绝缘层31。此外，绝缘基片32被埋在绝缘层31的上表面。
然后，如图17所示，通过设置在其下表面上的粘结层48，保护膜47被附加到上层 外敷膜38的上表面。接下来，当通过蚀刻连续去除基板41和保护金属层51时，如图18所 示，就露出第一基层金属层23a的下表面。这时，通过上层外敷膜38的开口 39露出的上层 线路34的连接盘部分被保护膜47覆盖，由此没有被蚀刻。此外，当铜制的基板41被蚀刻 去除时，镍制的保护金属层51保护同样由铜制成的第一基层金属层23a，于是第一基层金 属层没有被蚀刻。然后，这种状态下，即使去除基板41和保护金属层51时，仍存在下层绝 缘膜1、绝缘层31和绝缘基片32，于是能够充分地保证强度。 接着，如图19所示，第一基层金属层23a、下层绝缘膜1以及粘结层3中与半导体 组件2的柱形电极13的下表面中心相对应的部分都用激光束进行照射，由此通过激光处理 得到开口 21。此外，第一基层金属层23a、下层绝缘膜1和绝缘层31与中间的下层线路33 的连接盘部分相对应的部分都用激光束进行照射，由此通过激光处理得到开口 37。
然后，如图20所示，在第一基层金属层23a的所有下表面上，包括半导体组件2通 过第一基层金属层23a、下层绝缘膜1和粘结层3的开口 21露出的柱形电极13的下表面， 以及中间的下层线路33通过第一基层金属层23a、下层绝缘膜1和绝缘层31的开口 37露 出的连接盘部分的下表面，通过非电解镀铜层形成第二基层金属层23b。接着，使用第一和 第二基层金属层23a、23b作为电镀电流通路来执行电解镀铜层，在第二基层金属层23b的 下表面上形成下层金属层24。 接着，通过照相平版印刷工艺对下层金属层24和第一及第二基层金属层23a、23b 加工图案，获得如图21所示的结构。即，在下层绝缘膜1的下表面上形成具有三层结构的 下层线路22，该三层结构包括第一和第二基层金属层23a、23b和下层金属层24。这种情况 下，由于上层线路34中被上层外敷膜38的开口 39露出的连接盘部分被保护膜47覆盖，因 此没有被蚀刻。然后，撕去包含粘结层48的保护膜47。随后，通过类似于上述第一实施例 的步骤，获得图13所示的多个半导体装置。
(第四实施例) 图22表示按照本发明第四实施例的半导体装置的截面图。该半导体装置与图1 所示的半导体装置有很大的不同，因为绝缘基片32的部分不是所谓的双面线路结构，而是 设置在绝缘基片32的上表面的上层线路61通过设置在通孔64内壁面上的竖向导电部分 65，被连接到设置在下层绝缘膜1的下表面上的下层线路22，所述通孔64穿过下层绝缘膜 1、绝缘层31和绝缘基片32。 接着，描述该半导体装置的制造方法的一个实施例。首先，如图23所示，制备组 件，其中由铜箔制成的基板41的上表面设有由环氧基树脂、聚酰亚胺基树脂、玻璃布基环 氧树脂等制成的下层绝缘膜1。在此实施例中同样，制备的组件的尺寸能够形成图22所示 的多个半导体装置成品。此外，在下层绝缘膜1中由环氧基树脂等制成的热固性树脂已经 固化。 接着，通过粘结层3，半导体组件2的柱形电极13和密封膜14的下表面都被粘结 到下层绝缘膜1的上表面上的半导体组件安装区域，将半导体组件2安装到所述区域上。另 外，在该情况下，通过使用印刷工艺、分配器等将被称为NCP的粘结材料预先供应到下层绝 缘膜1的上表面上的半导体组件安装区域，或者被称为NCF的粘结片被预先供应到所述区 域，并且通过加热和加压将半导体组件2固定到下层绝缘膜1。 接着，当被布置在下层绝缘膜1的上表面上围绕包括粘结层3的半导体组件2时， 格栅状的绝缘层形成片31a和格栅状的绝缘基片32都利用销等定位。此外，为了获得绝缘 层形成片31a，由玻璃布等制成的基层材料被注入像环氧基树脂的热固性树脂，所述热固性 树脂成为半固化状态并形成片状，通过冲孔等形成多个矩形开口 43。 绝缘基片32和绝缘层形成片31a的开口 42和43的尺寸稍微大于半导体组件2的 尺寸。因此，在绝缘基片32和绝缘层形成片31a与半导体组件2之间形成间隙44。这里， 绝缘基片32的整个上表面带有由铜箔制成的子基板71。 接着，如图24所示，使用一对加热/加压板45、46来竖向加热和加压绝缘层形成 片31a。通过所述加热/加压，在绝缘层形成片31a内的热固性树脂流进间隙44并将其填 充，然后通过冷却固化，在下层绝缘膜1的上表面上形成围绕包括粘结层3的半导体组件2 的绝缘层31。此外，绝缘基片32被埋在绝缘层31的上表面内。
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此时，含有已经固化的热固性树脂的绝缘基片32和下层绝缘膜1分别被布置在绝 缘形成片31a上方和下方，而且由铜箔制成的子基板71和类似地由铜箔制成的基板41分 别布置在绝缘基片上和下层绝缘膜的下方。因此，在组件的厚度方向上材料的组成是对称 的，减少了绝缘层形成片31a内热固性树脂的热收縮所导致的翘曲变形。结果，不易干扰传 到后续步骤和后续步骤中的处理精度。 接着，当基板41和子基板71被蚀刻去除时，如图25所示，就露出下层绝缘膜1的 下表面和绝缘基片32的上表面。这种状态下，即使基板41和子基板71都被去除，由于存 在下层绝缘膜1、绝缘层31和绝缘基片32，也能够充分地保证强度。 然后，如图26所示，下层绝缘膜1和粘结层3中与半导体组件2的柱形电极13下 表面中心相对应的部分被激光束照射，由此通过激光处理获得开口 21。此外，下层绝缘膜 1、绝缘层31和绝缘基片32的预定部分都通过机械钻孔获得通孔64。 接着，如图27所示，在下层绝缘膜1的整个下表面上，包括半导体组件2的柱形电 极13的下表面通过下层绝缘膜1及粘结层3的开口 21露出的部分，在绝缘基片32的整个 上表面、半导体组件2的硅基片4的上表面、以及绝缘层31的上表面和在这些表面之间的 通孔64的内壁面上，通过非电解铜镀，形成基层金属层23、62、66。接着，使用基层金属层 23、62、66作为电镀电流路径执行电解铜镀，在基层金属层23、62、66的表面上分别形成下 层金属层24和下层金属层63、67。 然后，通过如图28所示的照相平版印刷工艺在下层金属层24、63和基层金属层 23、62上加工出图案。S卩，在下层绝缘膜l的下表面上形成具有双层结构的下层线路22，所 述双层结构包括基层金属层23和下层金属层24。此外，在绝缘基片32的上表面上形成具 有双层结构的上层线路61，所述双层结构包括基层金属层62和上层金属层63。此外，在通 孔64的内壁面上形成包括由基层金属层66和上层金属层67组成的双层结构的竖向导电 部分65。 接着，如图29所示，通过丝网印刷工艺、旋转涂覆工艺等，在包括下层线路22的下 层绝缘膜1的下表面上形成由阻焊剂等制成的下层外敷膜25。此外，通过丝网印刷工艺、旋 转涂覆工艺等，在包括上层线路61的绝缘基片32的上表面、半导体组件2的硅基片4的上 表面、和绝缘基片31在这些表面之间的上表面形成由阻焊剂等制成的上层外敷膜38。在该 状态下，用阻焊剂等制成的填充材料68填充竖向导电部分65。 然后，在下层外敷膜25中对应下层线路22的连接盘部分的部分用激光束照射，通 过激光处理获得开口 26。此外，在上层外敷膜38中对应上层线路61的连接盘部分的部分 用激光束照射，通过激光处理获得开口 39。 接着，焊球27被连接到下层线路22的连接盘部分并且形成在下层外敷膜25的开 口 26内及其开口 26的下方。然后，当在彼此相邻布置的半导体组件2之间切割下层外敷 膜25、下层绝缘膜1、绝缘层31、绝缘基片32和上层外敷膜38时，获得如图22所示的多个 半导体装置。 另外，通过这种方式获得的半导体装置中，在半导体组件2的下方以及在围绕半 导体组件设置的下层绝缘膜1的下方，下层线路22被连接到半导体组件2的柱形电极13。 因此，焊球27(用于外部连接的电极)的布置区域尺寸能够设定成大于半导体组件2的平 面区域的尺寸，另外，没有布置任何基板41，从而能够使装置变薄。
(第五实施例) 图30表示按照本发明第五实施例的半导体装置的截面图。该半导体装置不同于图1所示的半导体装置，因为由上层线路34的一部分构成的接地端子34a暴露在绝缘基片32的上表面的内边界部分上，半导体组件2的硅基片4的上表面、围绕硅基片4的绝缘层31的上表面和露出的接地端子34a的上表面设有由导电浆等制成的导电层72。这种情况下，半导体组件2的硅基片4的上表面具有接地电势，半导体组件2的硅基片4的上表面一侧能够成为密封结构。
(第六实施例) 图31表示按照本发明第六实施例的半导体装置的截面图。该半导体装置不同于图1所示的半导体装置，因为半导体组件2的硅基片4的上表面、围绕硅基片上表面的绝缘层31的上表面、和围绕绝缘层上表面的上层外敷膜38的上表面具有由传导性浆等制成的导热层73，而且导热层73的上表面具有放热件74，放热件74具有大量的散热片74a。在这种情况下，设置在半导体组件2的硅基片4下表面上的集成电路内所产生的热量能够迅速地通过导热层73和放热件74进行释放。这时，上层外敷膜38中与上层线路34的连接盘对应的部分没有任何开口 39。
(第七实施例) 图32表示按照本发明第七实施例的半导体装置的截面图。该半导体装置不同于图l所示的半导体装置，因为下层线路和上层线路具有多层(双层)线路结构。即，下层线路22A的一端设置在第一下层绝缘膜1A的下表面，这一端通过设置在第一下层绝缘膜1A和粘结层3内的开口 37，被连接到绝缘基片32的中间的下层线路33，下层线路的另一端通过开口 21A被连接到半导体组件2的柱形电极13。 下层线路22A的下表面和半导体组件2的第一下层绝缘膜1A的下表面设有第二下层绝缘膜1B，该绝缘膜1B的制造材料和第一下层绝缘膜1A的材料相同。第二下层线路22B的一端设置在第二下层绝缘膜1B的下表面上，该端通过设置在第二下层绝缘膜1B上的开口 21B被连接到第一下层线路22A的连接盘部分。第二下层线路22B的下表面和第二下层绝缘膜1B的下表面均具有下层外敷膜25。在下层外敷膜25的开口 26内及开口 26的下方，焊球27被连接到第二下层线路22B的连接盘部分。 半导体组件2的硅基片4的上表面、围绕硅基片上表面的绝缘层31的上表面、和包括第一上层线路34A的绝缘基片32的上表面均具有上层绝缘膜75，制成该绝缘膜的材料与第一下层绝缘膜1A的材料相同。上层绝缘膜75的上表面具有为双层结构的第二上层线路34B。通过上层绝缘膜75内的开口 76，第二上层线路34B的一端连接到第一上层线路34A的连接盘部分。包括第二上层线路34B的上层绝缘膜75的上表面设有上层外敷膜38。上层外敷膜38中与第二上层线路34B的连接盘部分对应的部分具有开口 39。下层线路和上层线路可以具有三层或更多层的线路结构。应当指出，多层线路结构不限于双层线路，也可以采用三层或更多层的结构。
(第八实施例) 图33表示按照本发明第八实施例的半导体装置的主体部分的截面图。该半导体装置与图1所示的半导体装置有很大不同，因为由电阻器或电容器制成的片状元件81围绕半导体组件2通过粘结层82被粘结到下层绝缘膜1的上表面。片状元件81被插入开口
1432a并布置在下层绝缘膜1上，所述开口 32a穿过绝缘基片32。在该情况下，两个下层线路
22的端部都被通过在下层绝缘膜1和粘结层82内形成的开口 83被连接到片状元件81的
两个电极84。(第九实施例) 图34表示按照本发明第九实施例的半导体装置的主体部分的截面图。该半导体 装置不同于图33所示的半导体装置，因为片状元件81被安装到具有双层结构的两个连接 盘85，所述连接盘预先围绕半导体组件2形成在下层绝缘膜1的上表面。这时，片状元件 81的两个电极84通过焊料86连接到两个连接盘85。此外，通过在下层绝缘膜1内形成的 开口 87，下层线路22连接到连接盘85。
(第十实施例) 图35表示按照本发明第十实施例的半导体装置的截面图。该半导体装置不同于 图1所示的半导体装置，因为半导体组件2没有包括任何由非粘结材料制成的密封膜14。 即，包括线路10以及半导体组件2的柱形电极13的保护膜8的下表面被粘结层3直接覆 盖，并通过粘结层3被粘结到下层绝缘膜1的上表面中心。然后，下层线路22的一端通过 下层绝缘膜1及粘结层3的开口 21被连接到半导体组件2的柱形电极13。
(第十一实施例) 图36表示按照本发明第十一实施例的半导体装置的截面图。该半导体装置不同 于图35所示的半导体装置，因为半导体组件2没有包括任何柱形电极13。因此，这种情况 下，包括半导体组件2中线路10的保护膜8的下表面通过粘结层3被粘结到下层绝缘膜1 的上表面中心。然后，下层线路22的一端通过下层绝缘膜1和粘结层3的开口 21被连接 到半导体组件2的线路10的连接盘部分(用于外部连接的电极)。
(第十二实施例) 图37表示按照本发明第十二实施例的半导体装置的截面图。该半导体装置不同 于图36所示的半导体装置，因为包括半导体组件2中线路10的保护膜8的下表面具有抗 静电保护膜91，该保护膜由比如聚酰亚胺基树脂或环氧基树脂的绝缘材料制成。因此，这种 情形下，半导体组件2的抗静电保护膜91的下表面通过粘结层3被粘结到下层绝缘膜1的 上表面中心。然后，下层线路22的一端通过在下层绝缘膜1、粘结层3和保护膜91内形成 的开口 21被连接到半导体组件2的线路10的连接盘部分。 另外，在下层绝缘膜1上安装半导体组件2之前，保护膜91不具有开口 21 。那么， 从保护膜本身形成在具有晶片状态的硅基片4的下方这个时间开始到半导体组件2被安装 到下层绝缘膜1时为止，不具有任何开口 21的保护膜91就保护硅基片4下方形成的集成 电路免受静电。 对于本领域技术人员而言，容易得出另外的优点和改进。因此，本发明在更广泛方 面而言不限于在此画出和描述的特定细节及代表性实施例。由此，没有脱离权利要求及其 等同物所限定的通常的发明精神或范围，可以做出各种修改。
权利要求
一种半导体装置，包括半导体组件(2)，其具有半导体基片(4)和多个设置在半导体基片(4)下方的外部连接电极(13)；设置在半导体组件下方并围绕半导体组件的下层绝缘膜(1)；多个下层线路(22，22A)，其设置在下层绝缘膜下方并电连接到半导体组件的外部连接电极；围绕半导体组件设置在下层绝缘膜上的绝缘层(31)；框架状绝缘基片(32)，其被埋在绝缘层上表面内并围绕半导体组件(2)设置；和多个设置在所述绝缘基片上的上层线路(34)，其中，上面安装有半导体组件和绝缘层的基板(41)被除去。
2. 如权利要求l所述的半导体装置，其中，半导体组件通过粘结层(3)被粘结到下层绝缘膜。
3. 如权利要求l所述的半导体装置，还包括设置在所述绝缘基片下表面的下方的另一下层线路(22B)，其电连接到每个上层线路和下层线路。
4. 如权利要求l所述的半导体装置，其中下层绝缘膜和绝缘层具有通孔(64)，另外包括设置在所述通孔内并电连接下层线路与上层线路的竖向导电部分(65)。
5. 如权利要求l所述的半导体装置，还包括设置在半导体组件的半导体基片上表面上的上层外敷膜(38)。
6. 如权利要求l所述的半导体装置，还包括设置在绝缘基片(32)的上表面上并具有接地电势的导电层(34a)。
7. 如权利要求l所述的半导体装置，还包括设置在半导体组件的半导体基片上表面上的导热层(73);禾口设置在导热层上表面上的放热件(74)。
8. 如权利要求l所述的半导体装置，还包括围绕半导体组件设置在下层绝缘膜上并电连接到下层线路的片状元件(81)。
9. 如权利要求l所述的半导体装置，还包括设置在下层线路和下层绝缘膜的下方的下层外敷膜(25)，该下层外敷膜在与下层线路的连接盘部分对应的部分具有开口 (26)。
10. 如权利要求9所述的半导体装置，还包括设置在下层外敷膜的开口内及开口下方的焊层(27)，所述焊层电连接到下层线路的连接盘部分。
11. 如权利要求1所述的半导体装置，其中下层线路和上层线路分别具有多层结构。
12. 如权利要求1所述的半导体装置，其中半导体组件具有在半导体基片下方围绕外部连接电极设置的密封膜(14)。
13. 如权利要求1所述的半导体装置，其中半导体组件具有在半导体基片下方围绕外部连接电极(13)设置的粘结层(3)。
14. 制造半导体装置的方法，包括下列步骤在基板(41)上形成下层绝缘膜(1);将多个半导体组件(2)固定到下层绝缘膜上，其中所述半导体组件均具有半导体基片(4)和多个设置在半导体基片下方的外部连接电极(13);在下层绝缘膜上围绕半导体组件形成绝缘层(31a)，并将框架状绝缘基片(32)埋在绝缘层的上表面内；去除所述基板；在下层绝缘膜下方将下层线路(22，22A)连接到半导体组件的外部连接电极；禾口切割半导体组件之间的下层绝缘膜、绝缘层和绝缘基片以获得多个半导体装置，其中每个半导体装置具有在绝缘基片上形成的上层线路(34)。
15. 如权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其中去除所述基板的步骤是通过蚀刻执行的。
16. 如权利要求15所述的半导体装置的制造方法，其中所述基板由金属箔制成，而且去除基板的步骤通过使用蚀刻溶液的湿蚀刻方法执行。
17. 如权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其中将半导体组件固定到下层绝缘膜上的步骤包括，预先向下层绝缘膜上供应粘结材料并在下层绝缘膜上加热/加压半导体组件的步骤。
18. 如权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其中将半导体组件固定到下层绝缘膜上的步骤包括，预先向下层绝缘膜上供应粘结片并在下层绝缘膜上加热/加压半导体组件的步骤。
19. 如权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其中所述绝缘基片被预先设置另一下层线路(33)、所述上层线路和将这些线路彼此连接的竖向导电部分(36)，所述下层线路连接到下层绝缘膜下方的所述另一下层线路。
20. 如权利要求19所述的半导体装置的制造方法，其中在所述上层线路和绝缘基片上预先形成上层外敷膜(38)，该上层外敷膜在与上层线路的连接盘部分对应的部分具有开口(39)，在去除基板之前，将保护膜(47)附加到所述上层外敷膜上，在形成下层线路之后，撕去所述保护膜。
21. 如权利要求19所述的半导体装置的制造方法，其中在去除基板之前，将保护膜附加到上层线路和绝缘基片上，在形成下层线路之后撕去所述保护膜。
22. 如权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其中在去除基板后，在下层绝缘膜、所述绝缘层和所述绝缘基片上形成通孔(64)，而且形成下层线路的步骤包括在绝缘基片上形成上层线路(61)以及将竖向导电部分(65)连接到下层线路和上层线路以在所述通孔内形成所述竖向导电部分的步骤。
23. 如权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其中在由金属制成的所述基板上形成保护金属层(51)和基层金属层(23a)，所述下层绝缘膜形成在基层金属层上，所述去除基板的步骤包括去除所述保护金属层的步骤。
24. 如权利要求23所述的半导体装置的制造方法，其中所述基层金属层的上表面被预先进行粗糙表面加工处理，而且所述下层绝缘膜由包括树脂的材料制成。
25. 如权利要求24所述的半导体装置的制造方法，其中形成下层线路的步骤包括在基层金属层下方形成另一基层金属层(23b)并且通过电解镀在该另一基层金属层下方形成下层金属层(24)的步骤，由此所述下层线路具有由基层金属层、该另一基层金属层和下层金属层组成的三层结构。
26.如权利要求25所述的半导体装置的制造方法，其中所述基板、基层金属层、该另一基层金属层和下层金属层由包括铜的金属制成，所述保护金属层由包括镍的金属制成。
全文摘要
一种半导体装置包括具有半导体基片(4)和多个设置在半导体基片(4)下方的外部连接电极(13)的半导体组件(2)。下层绝缘膜(1)设置在半导体组件下方并围绕半导体组件。多个下层线路(22，22A)设置在下层绝缘膜下方并电连接到半导体组件的外部连接电极。绝缘层(31)围绕半导体组件设置并位于下层绝缘膜上。框架状绝缘基片(32)被埋在绝缘层上表面内并围绕半导体组件(2)设置。多个上层线路(34)设置在所述绝缘基片上。上面安装半导体组件和绝缘层的基板(41)被除去。
文档编号H01L23/538GK101785106SQ20088010403
公开日2010年7月21日 申请日期2008年8月21日 优先权日2007年8月24日
发明者定别当裕康 申请人:卡西欧计算机株式会社