专利名称：半导体装置及半导体装置集合体的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体装置及将半导体装置切成单片前的晶片状态的半导体装置集 合体。
背景技术：
最近可使半导体装置小型化、高功能化及高性能化的WL-CSP (晶片级芯片尺寸封 装Wafer Level-Chip Size Package)的实用化向前发展。在WL-CSP中，以晶片状态完成 封装工序后，利用切割切出的各个芯片尺寸构成封装尺寸。S卩，在采用WL-CSP的半导体装置的制造工序中，在制作有多个半导体芯片的晶片 的表面上形成聚酰亚胺及再配线后，形成用于将其密封的表面侧树脂层。并且，在表面侧 树脂层上形成外部端子后，通过沿在各半导体芯片间设定的切割线，切断(切割，dicing) 钝化膜及密封树脂，并切断晶片，得到与半导体芯片具有相同封装尺寸的WL-CSP半导体装置。专利文献1 日本专利特开2003-60119号公报专利文献2 日本专利特开2004-336020号公报表面侧树脂层如下形成，即在晶片的表面上涂敷作为表面侧树脂层的材料的树 脂后，通过一度加热，然后冷却，使该晶片的表面上的树脂硬化。此时，晶片表面上的树脂产 生热收缩。如果产生此种热收缩，则对晶片的表面施加应力，所以晶片产生弯曲，其结果，晶 片内的功能元件受到损伤。为防止此种晶片的弯曲，考虑在晶片的背面上，以与表面侧树脂层相同的材料形 成相同厚度的背面侧树脂层。由此，用于树脂硬化的加热后冷却时，晶片的表面上及背面上 的树脂同样地热收缩，所以能够防止晶片产生弯曲。但是，如果在晶片的背面上形成与表面侧树脂层相同厚度的背面侧树脂层，则切 断该晶片得到的半导体装置的厚度变大。此外，在此种半导体装置中，提供在背面侧树脂层的表面上标记制造公司名或产 品编号等。作为在背面侧树脂层的表面上标记制造公司名等的方法，例如考虑激光加工。 艮口，考虑通过向背面侧树脂层的表面照射激光，从而形成微细的凹状的槽，在该背面侧树脂 层的表面上刻印制造公司名等。然而，利用激光加工在背面侧树脂层的表面上刻印制造公司名等的情况下，如果 背面侧树脂层仅以树脂材料形成，则由于背面侧树脂层的表面的光泽，存在难以辨识该制 造公司名等的问题。为解决该问题，在形成背面侧树脂层的树脂材料中混入填料，以此抑制 背面侧树脂层的表面的光泽。但是，如果混入树脂材料中的填料多，则在背面侧树脂层的表面上，由于填料导致产生比较大的凹凸。因此，难以识别刻印在背面侧树脂层的表面上的表示制造公司名等的凹状的槽与由填料产生的凹凸，反而产生使辨识性更差的结果。
发明内容
因此，本发明的第一目的为提供一种不导致厚度的增大，并能够防止由于急剧的 温度变化导致的半导体芯片的弯曲。本发明的第二目的为提供一种不导致厚度的增大，并能够防止由于急剧的温度变 化导致的半导体芯片的弯曲。本发明的第三目的为能够实现利用激光加工在背面侧树脂层的表面上刻印的制 造公司名等辨识性的提高。为达到所述第一目的的本发明的半导体装置具备半导体芯片；表面侧树脂层， 其使用第一树脂材料，形成在所述半导体芯片的表面上；背面侧树脂层，其使用具有比所述 第一树脂材料大的热膨胀系数的第二树脂材料，形成在所述半导体芯片的背面侧，且比所 述表面侧树脂层薄。根据该结构，在半导体芯片的表面侧使用第一树脂材料形成表面侧树脂层，在其 背面侧使用热膨胀系数比第一树脂材料大的第二树脂材料形成比表面侧树脂层薄的背面 侧树脂层。通过将背面侧树脂层形成为比表面侧树脂层薄，与在半导体芯片的表面侧和背 面侧形成具有相同厚度的树脂层的情况相比，能够减小半导体装置的厚度。此外，即使背面 侧树脂层比表面侧树脂层薄，作为背面侧树脂层的材料，通过使用热膨胀系数比形成表面 侧树脂层的第一树脂材料大的第二树脂材料，伴随急剧的温度变化，在表面侧树脂层及背 面侧树脂层热膨胀或热收缩时，能够使由背面侧树脂层向半导体芯片的背面施加的应力与 由表面侧树脂层向半导体芯片的表面施加的应力大致相等。从而，能够防止半导体装置的 厚度增大，并能够防止由于急剧的温度变化导致半导体芯片产生弯曲。所述第二树脂材料优选为具有比所述第一树脂材料小的弹性模量的树脂材料。作 为背面侧树脂层的材料，因为使用具有小的弹性模量的第二树脂材料，所以即使背面侧树 脂层被较薄形成，仍能够充分地吸收施加在该背面侧树脂层上的冲击，并能够充分地保护 半导体芯片。例如，如果所述第一树脂材料为双酚A型环氧树脂，所述第二树脂为聚酰亚胺酰 胺，则第二树脂材料的热膨胀系数大于第一树脂材料的热膨胀系数，且第二树脂材料的弹 性模量小于第一树脂材料的弹性模量。此外，所述半导体装置也可进一步具备外部端子，其配置所述表面侧树脂层上，并 在向安装基板安装所述半导体装置时，与所述安装基板上的电极抵接。用于达到所述第二目的的本发明的半导体装置集合体，具备制作有多个半导体 芯片的基板；表面侧树脂层，其使用第一树脂材料形成在所述基板的表面上；背面侧树脂 层，其使用具有比所述第一树脂材料大的热膨胀系数的第二树脂材料，形成在所述基板的 背面侧，且比所述表面侧树脂层薄。根据该结构，在基板的表面侧使用第一树脂材料形成表面侧树脂层，在其背面侧 使用具有比第一树脂材料大的热膨胀系数的第二树脂材料形成比表面侧树脂层薄的背面 侧树脂层。通过将背面侧树脂层形成为比表面侧树脂层薄，与在基板的表面侧和背面侧形成具有相同厚度的树脂层的情况相比，能够减小半导体装置的厚度。此外，即使背面侧树脂 层比表面侧树脂层薄，作为背面侧树脂层的材料，通过使用热膨胀系数比形成表面侧树脂 层的第一树脂材料大的第二树脂材料，在用于使表面侧树脂层与背面侧树脂层的材料硬化 的加热后的冷却时，在这些材料热收缩时，能够使对基板的背面施加的应力与对基板的表 面施加的应力大致相等。从而，能够防止从半导体装置集合体得到的半导体装置的厚度增 大，并能够防止基板产生弯曲。所述第二树脂材料优选为具有比所述第一树脂材料小的弹性模量的树脂材料。作 为背面侧树脂层的材料，因为使用具有小的弹性模量的第二树脂材料，所以即使背面侧树 脂层被较薄形成，仍能够充分地吸收施加在该背面侧树脂层上的冲击。因此，在半导体装置 集合体的状态下，能够充分地保护各半导体芯片，此外，在从半导体装置集合体得到的半导 体装置中，能够充分地保护半导体芯片。
例如，如果所述第一树脂材料为双酚A型环氧树脂，所述第二树脂为聚酰亚胺酰 胺，则第二树脂材料的热膨胀系数大于第一树脂材料的热膨胀系数，且第二树脂材料的弹 性模量小于第一树脂材料的弹性模量。为达到所述第三目的的本发明的半导体装置具备半导体芯片；背面侧树脂层， 其使用树脂材料形成在所述半导体芯片的背面侧，所述树脂材料是在树脂中混合有5重 量％以上、且10重量％以下的范围内的填料的树脂。根据该结构，形成背面侧树脂层的树脂材料在树脂中混合有5重量％以上且10重 量％以下的范围内的填料。由此，能够抑制背面侧树脂层的表面的光泽，同时能够防止由填 料导致在背面侧树脂层的表面上产生大的凹凸。由此，能够实现对利用激光加工在背面侧 树脂层的表面上刻印的制造公司名等的辨识性的提高。所述半导体装置也可进一步具备表面侧树脂层，其形成在所述半导体芯片的表 面上；外部端子，其设置在所述表面侧树脂层上，并在向安装基板安装所述半导体装置时， 与所述安装基板上的电极抵接。本发明中的上述的、此外其他的目的、特征及效果参照附图，通过如下的实施方式
进一步明确。
图1是图解地表示本发明的第一实施方式所述的半导体装置的结构的侧视图。图2是从图1所示的半导体装置集合而成的半导体装置集合体的表面侧观察的立 体图。图3是图2所示的半导体装置集合体的图解的侧视图。图4是图解地表示本发明的第二实施方式所述的半导体装置的结构的侧视图。图5是图4所示的半导体装置的立体图。图6是说明在图4所示的背面侧树脂层的表面上标记制造公司名或产品序号等的 方法，放大背面侧树脂层的表面表示的侧视图。
具体实施例方式以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
图1是图解地表示本发明的第一实施方式所述的半导体装置的结构的侧视图。该半导体装置1为采用WL-CSP(晶片级芯片尺寸封装=WaferLevel-Chip Size Package)的半导体装置。半导体装置1具备半导体芯片10。
半导体芯片10例如具有300 400 μ m的厚度。在该半导体芯片10的表层部制 作有功能元件(未图示)。半导体芯片10的表面IOa以钝化膜(未图示)覆盖。在钝化膜 上形成聚酰亚胺层或再配线(未图示)。并且，在半导体芯片10的表面IOa上形成用于密 封再配线等的表面侧树脂层11。表面侧树脂层11具有大约40 100 μ m的厚度。该表面侧树脂层11例如使用弹 性模量为16GPa，且在低于玻化温度(135°C )的温度下的热膨胀系数为2. 5 8. 5ppm/°C, 在玻化温度以上的温度下的热膨胀系数为19. 0 44. 0ppm/°C的双酚A型环氧树脂来形成。另一方面，在半导体芯片10的背面IOb上使用具有比作为表面侧树脂层11的材 料的双酚A型环氧树脂大的热膨胀系数，且具有比其小的弹性模量的树脂材料来形成背 面侧树脂层12。作为具有此种热膨胀系数及弹性模量的树脂材料，可例示如弹性模量为 2. 5GPa、热膨胀系数为60. 0ppm/°C的聚酰亚胺酰胺。背面侧树脂层12具有大约10 30 μ m 的厚度，形成为比表面侧树脂层11薄。此外，在表面侧树脂层11上设置有用于与安装基板2连接的多个外部端子13。多 个外部端子13例如在表面侧树脂层11侧的中央部排列成格子状。各外部端子13形成为 球状，并与半导体装置1具备的半导体芯片10电连接。在该半导体装置1中，各外部端子 13通过与安装基板2上的各槽脊(land)抵接，达到对安装基板2的安装。如此，通过将背面侧树脂层12形成为比表面侧树脂层11薄，与在半导体芯片10 的表面IOa侧和背面IOb侧形成具有相同厚度的树脂层的情况相比，能够减小其厚度。此 夕卜，即使背面侧树脂层12比表面侧树脂层11薄，作为背面侧树脂层12的材料，通过使用热 膨胀系数比形成表面侧树脂层11的树脂材料大的树脂材料，在表面侧树脂层11及背面侧 树脂层12热膨胀或热收缩时，能够使由背面侧树脂层12向半导体芯片10的背面施加的应 力与由表面侧树脂层11向半导体芯片10的表面施加的应力大致相等。从而，能够防止半 导体装置1的厚度增大，并能够防止由于急剧的温度变化导致半导体芯片10产生弯曲。此外，作为背面侧树脂层12的材料，因为使用具有比较小的弹性模量的聚酰亚胺 酰胺，所以即使背面侧树脂层12较薄地形成，仍能够充分地吸收对该背面侧树脂层12施加 的冲击，并能够充分保护半导体芯片10。图2是从图1所示的半导体装置1集合而成的半导体装置集合体3的表面30a侧 观察的立体图，图3是其图解的侧视图。半导体装置1利用未图示的切割刀片等沿设定在各半导体芯片10间的切割线L 切断多个半导体装置1集合而成的半导体装置集合体3，并切分成各包含一个半导体芯片 10的单片而得。半导体装置集合体3具备制作有多个半导体芯片10的基板30 ；在该基板30的表 面30a(各半导体芯片10的表面IOa)上使用双酚A型环氧树脂形成的表面侧树脂层11 ；在 基板30的背面30b上使用聚酰亚胺酰胺形成的比表面侧树脂层11薄的背面侧树脂层12。表面侧树脂层11及背面侧树脂层12如下形成。即，在形成表面侧树脂层11及背 面侧树脂层12时，在基板30的表面30a上涂敷作为表面侧树脂层11的材料的双酚A型环氧树脂。此外，在基板30的背面30b上涂敷作为背面侧树脂层12的材料的聚酰亚胺酰胺。此时，比涂敷在基板30的表面30a上的双酚A型环氧树脂薄地涂敷聚酰亚胺酰胺。然后， 这些树脂按基板30加热到约170°C 180°C后，冷却到常温(约25°C)。由此，在基板30 的表面30a上的双酚A型环氧树脂及基板30的背面30b上的聚酰亚胺酰胺硬化，从而在基 板30的表面30a及背面30b上分别形成表面侧树脂层11及背面侧树脂层12。在用于形成表面侧树脂层11及背面侧树脂层12的加热后的冷却时，涂敷在基板 30的表面30a上的双酚A型环氧树脂发生热收缩，此外，涂敷在基板30的背面30b上的聚 酰亚胺酰胺热收缩。在基板30的背面30b上，聚酰亚胺酰胺涂敷得比基板30的表面30a 上的双酚A型环氧树脂薄，但因为聚酰亚胺酰胺具有比双酚A型环氧树脂大的热膨胀系数， 所以聚酰亚胺酰胺对基板30的背面30b施加与由双酚A型环氧树脂作用在基板30的表面 30a上的应力大致相同的大小的应力。因此，基板30没有产生弯曲之虞。此外，通过将背面侧树脂层12形成为薄于表面侧树脂层11，与在基板30的表面 30a侧及背面30b侧形成具有相同厚度的树脂层相比，能够减小由切断半导体集合体3得到 的半导体装置1的厚度。进而，作为背面侧树脂层12的材料，因为使用具有小的弹性模量的树脂材料，所 以即使较薄地形成背面侧树脂层12，仍能够充分地吸收施加在背面侧树脂层12上的冲击。 因此，在半导体集合体3的状态下，能够充分保护各半导体芯片10，此外，在由半导体集合 体3得到的半导体装置1中，能够充分保护半导体芯片10。 而且，作为第一树脂材料，例示双酚A型环氧树脂，作为第二树脂材料例示聚酰亚 胺酰胺，但只要第二树脂材料的热膨胀系数大于第一树脂材料的热膨胀系数，且第二树脂 材料的弹性模量小于第一树脂材料的弹性模量，则作为第一树脂材料及第二树脂材料，可 使用例示的材料以外的材料。图4图解地表示本发明的第二实施方式所述的半导体装置的结构的侧视图。此 夕卜，图5为该半导体装置的立体图。该半导体装置101为采用WL-CSP (晶片级芯片尺寸封装=WaferLevel-Chip Size Package)的半导体装置。半导体装置101具备半导体芯片110。半导体芯片110例如具有300 400 μ m的厚度。在该半导体芯片110的表层部 制作有功能元件(未图示)。半导体芯片110的表面IlOa以钝化膜(未图示)覆盖。在钝 化膜上形成聚酰亚胺层或再配线(未图示)。并且，在半导体芯片110的表面IOa上形成用 于密封再配线等的表面侧树脂层111。该表面侧树脂层111例如具有大约40 IOOym的厚度。此外，在表面侧树脂层111上设有用于与安装基板102连接的多个外部端子115。 多个外部端子115例如在表面侧树脂层111侧的中央部排列成格子状。各外部端子115形 成为球状，并与半导体装置101具备的半导体芯片110电连接。在该半导体装置101中，各 外部端子115通过与安装基板102上的各槽脊(land)抵接，达到对安装基板102的安装。另一方面，在半导体芯片110的背面IlOb上形成用于保护该背面110b，且防止半 导体芯片110的弯曲的背面侧树脂层112。该背面侧树脂层112例如具有10 20 μ m的厚 度。形成背面侧树脂层112的树脂材料使用在环氧树脂等树脂116中混合有5重量％以上且10重量％以下的范围内的填料113的树脂材料。填料113例如为二氧化硅的粒状 物，其粒径形成为平均2 μ m，最大10 μ m以下。在背面侧树脂层112的表面112a上如图5所示，标记制造公司名或产品序号等。 图6为说明在图4所示的背面侧树脂层112的表面112a上标记制造公司名等的 方法，放大背面侧树脂层112的表面112a表示的侧视图。制造公司名等利用激光加工在背面侧树脂层112的表面112a上刻印。S卩，向背面 侧树脂层112的表面112a照射激光，通过从被照射的部分削去树脂，形成微细的凹状的槽 114，从而刻印制造公司名等。如该半导体装置101，背面侧树脂层112如果使用在树脂116中混合有5重量％以 上且10重量％以下的范围内的填料113的树脂材料来形成，能够抑制背面侧树脂层112的 表面112a的光泽，同时能够防止由填料113导致在背面侧树脂层112的表面112a上产生 大的凹凸。由此，能够容易地识别利用激光L的照射形成的凹状的槽114，并能够实现辨识 性的提高。而且，作为半导体装置101，例示了采用WL-CSP的半导体装置，但本发明并不限定 于采用了 WL-CSP的半导体装置，能够广泛适用于在半导体芯片的背面上具有背面侧树脂 层，并且在该背面侧树脂层上标记制造公司或产品序号的半导体装置。除此以外，可在权利要求的范围内记载的事项的范围内实施各种设计变更。即，所 述的实施方式只不过是用于使本发明的技术内容明确的具体例，本发明并不被这些具体例 限定地解释，本发明的宗旨及范围仅由权利要求的范围限定。本申请与2005年6月29日向日本国专利厅提出的专利特愿2005-189571号及特 愿2005-189572号对应，这些申请的全部公开通过引用整合到此处。
权利要求
一种半导体装置，其特征在于，具备半导体芯片；表面侧树脂层，其使用第一树脂材料，形成在所述半导体芯片的表面上；背面侧树脂层，其使用具有比所述第一树脂材料大的热膨胀系数的第二树脂材料，形成在所述半导体芯片的背面侧，且比所述表面侧树脂层薄。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二树脂材料具有比所述第一树脂材料小的弹性模量。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于， 所述第一树脂材料是双酚A型环氧树脂，所述第二树脂材料是聚酰亚胺酰胺。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，进一步具备外部端子，其配置在所述表面侧树脂层上，并在向安装基板安装所述半导 体装置时，与所述安装基板上的电极抵接。
5.一种半导体装置集合体，其特征在于，具备 制作有多个半导体芯片的基板；表面侧树脂层，其使用第一树脂材料形成在所述基板的表面上； 背面侧树脂层，其使用具有比所述第一树脂材料大的热膨胀系数的第二树脂材料，形 成在所述基板的背面侧，且比所述表面侧树脂层薄。
6.根据权利要求5所述的半导体装置集合体，其特征在于， 所述第二树脂材料具有比所述第一树脂材料小的弹性模量。
7.根据权利要求6所述的半导体装置集合体，其特征在于， 所述第一树脂材料是双酚A型环氧树脂，所述第二树脂材料是聚酰亚胺酰胺。
8.一种半导体装置，其特征在于，具备 半导体芯片；背面侧树脂层，其使用树脂材料形成在所述半导体芯片的背面侧，所述树脂材料是在树脂中混合有5重量％以上、且10重量％以下的范围内的填料的树脂。
9.根据权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，进一步具备 表面侧树脂层，其形成在所述半导体芯片的表面上；外部端子，其设置在所述表面侧树脂层上，并在向安装基板安装所述半导体装置时，与 所述安装基板上的电极抵接。
全文摘要
本发明提供一种半导体装置及半导体装置集合体，其不导致厚度的增大，并能够防止由于急剧的温度变化导致的半导体芯片的弯曲。该半导体装置具备半导体芯片；表面侧树脂层，其使用第一树脂材料，形成在所述半导体芯片的表面上；背面侧树脂层，其使用具有比所述第一树脂材料大的热膨胀系数的第二树脂材料，形成在所述半导体芯片的背面侧，且比所述表面侧树脂层薄。
文档编号H01L23/29GK101847611SQ201010166640
公开日2010年9月29日 申请日期2006年6月28日 优先权日2005年6月29日
发明者宫田修, 葛西正树 申请人:罗姆股份有限公司