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JP2008047710A - Semiconductor substrate, semiconductor device, and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor substrate, semiconductor device, and manufacturing method thereof Download PDF

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JP2008047710A
JP2008047710A JP2006222053A JP2006222053A JP2008047710A JP 2008047710 A JP2008047710 A JP 2008047710A JP 2006222053 A JP2006222053 A JP 2006222053A JP 2006222053 A JP2006222053 A JP 2006222053A JP 2008047710 A JP2008047710 A JP 2008047710A
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Japan
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multilayer wiring
substrate
wiring layer
stiffener
semiconductor
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Application number
JP2006222053A
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Japanese (ja)
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Yuji Nishitani
祐司 西谷
Tomoshi Oide
知志 大出
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Sony Interactive Entertainment Inc
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Sony Computer Entertainment Inc
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  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

【課題】信頼性を損なうことなく、より簡便にコアレスな半導体基板を得る。
【解決手段】ベースとなる金属基板100の上に半導体チップを搭載可能な多層配線を複数領域に構築した後、金属基板100の一部をレジストを用いて選択的にエッチングし、各半導体チップ搭載領域において電極パッド25を取り囲むようにスティフナー160を形成する。各領域をダイシング加工などにより切断し、スティフナー160を有する半導体基板11を個片化する。
【選択図】図6
A coreless semiconductor substrate is obtained more easily without impairing reliability.
A multi-layer wiring capable of mounting a semiconductor chip on a base metal substrate is constructed in a plurality of regions, and a part of the metal substrate is selectively etched using a resist to mount each semiconductor chip. A stiffener 160 is formed so as to surround the electrode pad 25 in the region. Each region is cut by dicing or the like, and the semiconductor substrate 11 having the stiffener 160 is separated.
[Selection] Figure 6

Description

本発明は、半導体基板および半導体装置に関する。より具体的には、本発明は、コアレスな半導体基板およびこれを用いた半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor substrate and a semiconductor device. More specifically, the present invention relates to a coreless semiconductor substrate and a semiconductor device using the same.

近年、コンピュータ、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistance)などの電子機器の小型化、高機能化・高速化に伴い、こうした電子機器向けのIC(集積回路)、LSI(大規模集積回路)などの半導体チップを搭載した半導体装置のさらなる小型化、薄型化、高速化および高密度が要求されている。   In recent years, as electronic devices such as computers, mobile phones, and PDAs (Personal Digital Assistance) have become smaller, more advanced, and faster, such ICs (integrated circuits) and LSIs (Large Scale Integrated Circuits) for such electronic devices have been developed. There is a demand for further downsizing, thinning, high speed and high density of a semiconductor device on which a semiconductor chip is mounted.

半導体装置を小型化、薄型化する技術として、半導体チップを、ベース基板を有しない、いわゆるコアレス基板の上に実装する手法が知られている。コアレス基板は、金属箔などからなるベース基板の上に、配線層を含む配線基板をビルドアップした後、ベース基板を配線基板から剥離することにより得ることができる(特許文献1参照)。   As a technique for reducing the size and thickness of a semiconductor device, a technique of mounting a semiconductor chip on a so-called coreless substrate that does not have a base substrate is known. The coreless substrate can be obtained by building up a wiring substrate including a wiring layer on a base substrate made of metal foil or the like and then peeling the base substrate from the wiring substrate (see Patent Document 1).

従来は、配線基板からベース基板を除去することによってコアレス基板を製造した後、コアレス基板の上に半導体チップなどの電子部品を実装することにより半導体装置を製造していた。
特開2005−236244号公報
Conventionally, after manufacturing a coreless substrate by removing a base substrate from a wiring substrate, a semiconductor device is manufactured by mounting electronic components such as a semiconductor chip on the coreless substrate.
JP 2005-236244 A

コアレス基板は、ベース基板を有さず、かつ薄型であるため、一般に剛性が乏しい。このため、半導体チップなどの電子部品を実装する工程において、コアレス基板をサポートするための治具が必要になる場合があった。また、コアレス基板は耐衝撃性などが乏しいため、コアレス基板の端に小さな衝撃を与えただけでも破損してしまうなど、取り扱い性が悪いといった問題点があった。   Since the coreless substrate does not have a base substrate and is thin, the coreless substrate generally has poor rigidity. For this reason, a jig for supporting the coreless substrate may be required in the process of mounting an electronic component such as a semiconductor chip. In addition, since the coreless substrate has poor impact resistance and the like, there is a problem in that the handling property is poor, for example, the coreless substrate is damaged even if a small impact is applied to the end of the coreless substrate.

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、信頼性を損なうことなく、より簡便にコアレスな半導体基板を製造する技術の提供にある。また、本発明の他の目的は、コアレス基板を用いた半導体装置の信頼性を損なうことなく、より簡便に半導体装置を製造する技術の提供にある。   The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide a technique for more easily manufacturing a coreless semiconductor substrate without impairing reliability. Another object of the present invention is to provide a technique for more easily manufacturing a semiconductor device without impairing the reliability of the semiconductor device using a coreless substrate.

本発明のある態様は、半導体基板である。当該半導体基板は、複数の層間絶縁膜および配線層からなる多層配線層と、多層配線層の周辺部分に設けられたスティフナーと、を備え、スティフナーが多層配線層を構築する際の土台として使用される金属基板を選択的に除去することによって形成されていることを特徴とする。   One embodiment of the present invention is a semiconductor substrate. The semiconductor substrate includes a multilayer wiring layer composed of a plurality of interlayer insulating films and wiring layers, and a stiffener provided in a peripheral portion of the multilayer wiring layer, and the stiffener is used as a base for constructing the multilayer wiring layer. It is formed by selectively removing the metal substrate.

この態様によれば、スティフナーにより剛性が付与されているため、半導体基板のハンドリングが容易になるとともに、半導体基板における損傷の発生を抑制することができる。また、多層配線を構築する土台として使用された金属基板の一部がスティフナーとして用いられているため、半導体基板の部品点数を削減することができる。   According to this aspect, since rigidity is provided by the stiffener, handling of the semiconductor substrate is facilitated, and occurrence of damage to the semiconductor substrate can be suppressed. In addition, since a part of the metal substrate used as a base for constructing the multilayer wiring is used as a stiffener, the number of parts of the semiconductor substrate can be reduced.

本発明の他の態様は、半導体基板の製造方法である。当該製造方法は、少なくとも1層の層間絶縁膜によって相互に接続された多層配線層を金属基板の上の複数の領域にそれぞれ構築する工程と、各領域の周縁部分に金属基板が残るように金属基板を選択的に除去する工程と、各多層配線層を個片化する工程と、を備えることを特徴とする。   Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor substrate. The manufacturing method includes a step of constructing a multilayer wiring layer interconnected by at least one interlayer insulating film in a plurality of regions on the metal substrate, and a metal substrate so that the metal substrate remains in the peripheral portion of each region. The method includes a step of selectively removing the substrate and a step of dividing each multilayer wiring layer into individual pieces.

この態様によれば、コアレス基板を形成するための土台となる金属基板の一部がスティフナーとして使用されている半導体基板が製造される。当該半導体基板は、製造過程で土台として使用された金属基板の一部がスティフナーとして用いられているため、スティフナー用の部材を必要としないとともに、スティフナーを貼り付ける工程を削除できるため、半導体基板の製造コストを低減することができる。   According to this aspect, a semiconductor substrate is manufactured in which a part of the metal substrate that serves as a base for forming the coreless substrate is used as a stiffener. Since a part of the metal substrate used as a base in the manufacturing process is used as a stiffener, the semiconductor substrate does not require a stiffener member and can eliminate the step of attaching the stiffener. Manufacturing cost can be reduced.

本発明のさらに他の態様は、半導体装置である。当該半導体装置は、複数の層間絶縁膜および配線層からなる多層配線層と、多層配線層の周辺部分に設けられたスティフナーと、多層配線層に実装された半導体チップと、を備え、スティフナーが多層配線層を構築する際の土台として使用される金属基板を選択的に除去することによって形成されていることを特徴とする。   Yet another embodiment of the present invention is a semiconductor device. The semiconductor device includes a multilayer wiring layer including a plurality of interlayer insulating films and wiring layers, a stiffener provided in a peripheral portion of the multilayer wiring layer, and a semiconductor chip mounted on the multilayer wiring layer, and the stiffener is a multilayer It is characterized by being formed by selectively removing a metal substrate used as a base for constructing a wiring layer.

この態様によれば、スティフナーにより剛性が付与されているため、半導体装置のハンドリングが容易になるとともに、半導体装置における損傷の発生を抑制することができる。また、多層配線を構築する土台として使用された金属基板の一部がスティフナーとして用いられているため、半導体装置の部品点数を削減することができる。   According to this aspect, since the stiffness is provided by the stiffener, the handling of the semiconductor device is facilitated, and the occurrence of damage in the semiconductor device can be suppressed. Further, since a part of the metal substrate used as a base for constructing the multilayer wiring is used as the stiffener, the number of parts of the semiconductor device can be reduced.

本発明のさらに他の態様は、半導体装置の製造方法である。当該方法は、少なくとも1層の層間絶縁膜によって相互に接続された多層配線層を金属基板の上の複数の領域にそれぞれ構築する工程と、各領域の周縁部分に金属基板が残るように金属基板を選択的に除去して、各領域にスティフナーを形成するとともに、各スティフナーで囲まれた部分においてそれぞれ多層配線層を露出させる工程と、露出した各多層配線層の表面にそれぞれ半導体チップを実装する工程と、各多層配線層および各半導体チップを封止樹脂で封止する工程と、各領域間の層間絶縁膜および封止樹脂を切断し、各多層配線層を個片化する工程と、を備えることを特徴とする。   Yet another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device. The method includes a step of constructing multi-layered wiring layers connected to each other by at least one interlayer insulating film in a plurality of regions on the metal substrate, and a metal substrate so that the metal substrate remains in a peripheral portion of each region. Are selectively removed to form a stiffener in each region, and a step of exposing the multilayer wiring layer in each portion surrounded by each stiffener, and a semiconductor chip is mounted on the surface of each exposed multilayer wiring layer A step, a step of sealing each multilayer wiring layer and each semiconductor chip with a sealing resin, a step of cutting the interlayer insulating film and the sealing resin between the regions, and separating each multilayer wiring layer into individual pieces. It is characterized by providing.

この態様によれば、コアレス基板を形成するための土台となる金属基板の一部がスティフナーとして使用されている半導体装置が製造される。当該半導体装置は、製造過程で土台として使用された金属基板の一部がスティフナーとして用いられているため、スティフナー用の部材を必要としないとともに、スティフナーを貼り付ける工程を削除できるため、半導体装置の製造コストを低減することができる。   According to this aspect, a semiconductor device is manufactured in which a part of the metal substrate that serves as a base for forming the coreless substrate is used as a stiffener. In the semiconductor device, since a part of the metal substrate used as a base in the manufacturing process is used as a stiffener, a member for the stiffener is not necessary, and the step of attaching the stiffener can be eliminated. Manufacturing cost can be reduced.

本発明によれば、信頼性を損なうことなく、より簡便にコアレスな半導体基板が得られる。   According to the present invention, a coreless semiconductor substrate can be obtained more easily without impairing reliability.

図1(A)は、実施の形態に係る半導体基板11の構造を示す図である。図1(B)は、半導体基板11の下面側の構造を示す平面図である。   FIG. 1A is a diagram illustrating a structure of a semiconductor substrate 11 according to the embodiment. FIG. 1B is a plan view showing the structure of the lower surface side of the semiconductor substrate 11.

半導体基板11は、層間絶縁膜と配線層とが交互に積層された多層配線構造を有する。具体的には、半導体基板11は、複数の配線層22が層間絶縁膜24を介して積層されている。配線層22には、たとえば銅が用いられる。層が異なる配線層22間は、層間絶縁膜24に設けられたビアプラグ26により電気的に接続されている。半導体チップが実装される側にあたる半導体基板11の上面側には、電解メッキにより形成されたニッケル、鉛、金またはこれらの合金からなる電極パッド25がアレイ状に複数配設され、各電極パッド25の上に、錫、鉛またはこれらの合金からなるC4(Controlled Collapse Chip Connection)バンプ27が設けられている。また、半導体基板11の上面側には、C4バンプ27を取り囲むようにスティフナー160が形成されている。   The semiconductor substrate 11 has a multilayer wiring structure in which interlayer insulating films and wiring layers are alternately stacked. Specifically, in the semiconductor substrate 11, a plurality of wiring layers 22 are stacked via an interlayer insulating film 24. For example, copper is used for the wiring layer 22. The wiring layers 22 having different layers are electrically connected by via plugs 26 provided in the interlayer insulating film 24. A plurality of electrode pads 25 made of nickel, lead, gold, or alloys thereof formed by electrolytic plating are arranged in an array on the upper surface side of the semiconductor substrate 11 corresponding to the side on which the semiconductor chip is mounted. A C4 (Controlled Collapse Chip Connection) bump 27 made of tin, lead, or an alloy thereof is provided on the top. A stiffener 160 is formed on the upper surface side of the semiconductor substrate 11 so as to surround the C4 bump 27.

一方、半導体基板11の下面側には、ボールランド部29がアレイ状に複数配設されており、各ボールランド部29にはんだボール50が接合されている。また、はんだボール50の隙間部分の層間絶縁膜24の表面は、ソルダーレジスト膜28によって被覆されている。   On the other hand, a plurality of ball land portions 29 are arranged in an array on the lower surface side of the semiconductor substrate 11, and a solder ball 50 is joined to each ball land portion 29. Further, the surface of the interlayer insulating film 24 in the gap portion of the solder ball 50 is covered with a solder resist film 28.

本実施の形態の半導体基板11は、スティフナー160により剛性が付与されているため、半導体基板のハンドリングが容易になるとともに、半導体基板における損傷の発生を抑制することができる。スティフナー160は、多層配線構造を構築する際の土台となる金属基板の一部を利用して形成されている。これにより、半導体基板11の部品点数の削減および製造コストの低減を図ることができる。なお、スティフナー160の形状は、図1(B)のように、C4バンプ27を取り囲む形態に限られない。たとえば、C4バンプ27の群を挟んで、一組の対向する辺にそれぞれ平行に配設されていてもよい。   Since the semiconductor substrate 11 of the present embodiment is given rigidity by the stiffener 160, the semiconductor substrate can be easily handled and the occurrence of damage to the semiconductor substrate can be suppressed. The stiffener 160 is formed by using a part of a metal substrate that serves as a foundation for constructing a multilayer wiring structure. Thereby, the number of parts of the semiconductor substrate 11 can be reduced and the manufacturing cost can be reduced. The shape of the stiffener 160 is not limited to the form surrounding the C4 bump 27 as shown in FIG. For example, the C4 bumps 27 may be disposed in parallel with a pair of opposing sides with the group of C4 bumps 27 interposed therebetween.

(半導体基板の製造方法)
図2〜図6は、実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。
(Semiconductor substrate manufacturing method)
2 to 6 are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

まず、ベースとなる銅などの金属基板100の上に多層配線基板を構築する。具体的には、図2(A)および図2(B)に示すように、金属基板100の上に、レジスト膜102を塗布し、レーザー光の照射により所定の開口を有する形状にパターニングする。金属基板100は、複数の半導体パッケージの面積に相当する大きさを有する。金属基板100のサイズは、特に限定されないが、たとえば、500mm角、600×800mm角とすることができる。金属基板100の上に形成されるレジスト膜102は、半導体装置が形成される複数の領域毎に所定のパターンを有する。   First, a multilayer wiring substrate is constructed on a metal substrate 100 such as copper serving as a base. Specifically, as shown in FIGS. 2A and 2B, a resist film 102 is applied on the metal substrate 100 and patterned into a shape having a predetermined opening by laser light irradiation. The metal substrate 100 has a size corresponding to the area of a plurality of semiconductor packages. The size of the metal substrate 100 is not particularly limited, but can be, for example, 500 mm square or 600 × 800 mm square. The resist film 102 formed on the metal substrate 100 has a predetermined pattern for each of a plurality of regions where a semiconductor device is formed.

次に、図2(C)に示すように、レジスト膜102をマスクとして、ニッケル、鉛、金またはこれらの合金などからなる電極パッド25を電解メッキにより金属基板100の上に形成する。   Next, as shown in FIG. 2C, an electrode pad 25 made of nickel, lead, gold, or an alloy thereof is formed on the metal substrate 100 by electrolytic plating using the resist film 102 as a mask.

次に、図3(A)に示すように、レジスト膜102を除去した後、図3(B)に示すように、金属基板100の上に層間絶縁膜24を形成する。   Next, after removing the resist film 102 as shown in FIG. 3A, an interlayer insulating film 24 is formed on the metal substrate 100 as shown in FIG.

次に、図3(C)に示すように、層間絶縁膜24の所定の領域をレーザー加工、ドリル加工などにより除去してビアホール112を形成する。各ビアホール112をレーザー加工により形成することで、ドリル加工の場合と比較して製造コストを低減させることができる。   Next, as shown in FIG. 3C, a predetermined region of the interlayer insulating film 24 is removed by laser processing, drilling, or the like to form a via hole 112. By forming each via hole 112 by laser processing, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case of drilling.

次に、図4(A)に示すように、層間絶縁膜24の表面上、ビアホール112の側壁および底部に銅からなるシード層120を無電解メッキにより形成する。シード層120は、後述する銅の電解メッキ時において、銅が成長するための核となる。   Next, as shown in FIG. 4A, a seed layer 120 made of copper is formed on the surface of the interlayer insulating film 24 on the side walls and bottom of the via hole 112 by electroless plating. The seed layer 120 serves as a nucleus for copper growth during copper electroplating, which will be described later.

次に、図4(B)に示すように、シード層120の上に、レジスト膜122を塗布し、レーザー光の照射により所定の開口を有する形状にパターニングする。   Next, as shown in FIG. 4B, a resist film 122 is applied on the seed layer 120 and patterned into a shape having a predetermined opening by irradiation with laser light.

次に、図4(C)に示すように、レジスト膜122をマスクとして、ビアホール112に電解メッキにより銅を埋め込んでビアプラグ26を形成するとともに、層間絶縁膜24の上に配線層22を形成する。ビアプラグ26により、異なる層間の配線層22が電気的に接続される。   Next, as shown in FIG. 4C, using the resist film 122 as a mask, the via hole 112 is filled with copper by electrolytic plating to form the via plug 26 and the wiring layer 22 is formed on the interlayer insulating film 24. . By the via plug 26, the wiring layers 22 between different layers are electrically connected.

次に、図4(D)に示すように、レジスト膜122を除去した後、エッチングによりレジスト膜122の下に存在するシード層120を除去するとともに、配線層22の最表面を除去することにより配線層22の表面を浄化する。   Next, as shown in FIG. 4D, after removing the resist film 122, the seed layer 120 existing under the resist film 122 is removed by etching, and the outermost surface of the wiring layer 22 is removed. The surface of the wiring layer 22 is purified.

以上説明した図2から図4に示すプロセスを繰り返すことにより、図5(A)に示すような多層配線20を金属基板100の上に構築することができる。多層配線20は、複数の領域において、それぞれ半導体チップを搭載可能な多層配線層を有する。たとえば、層間絶縁膜が6層の構成の場合には、多層配線20の厚さを300μm程度まで薄型化することができる。続いて、図5(B)に示すように、レジスト膜(図示せず)をマスクとして、最表面の配線層22が露出するように、ソルダーレジスト膜28を層間絶縁膜24の上に形成する。さらに、配線層22の上にボールランド部29を形成する。   The multilayer wiring 20 as shown in FIG. 5A can be constructed on the metal substrate 100 by repeating the processes shown in FIGS. 2 to 4 described above. The multilayer wiring 20 has a multilayer wiring layer in which a semiconductor chip can be mounted in each of a plurality of regions. For example, when the interlayer insulating film has a six-layer structure, the thickness of the multilayer wiring 20 can be reduced to about 300 μm. Subsequently, as shown in FIG. 5B, using a resist film (not shown) as a mask, a solder resist film 28 is formed on the interlayer insulating film 24 so that the outermost wiring layer 22 is exposed. . Further, a ball land portion 29 is formed on the wiring layer 22.

次に、図5(C)に示すように、各ボールランド部29にプリント印刷などによりはんだボール50を接合する。   Next, as shown in FIG. 5C, solder balls 50 are joined to each ball land portion 29 by printing or the like.

次に、図6(A)に示すように、半導体チップを搭載可能な各領域ごとに、金属基板100の表面にレジスト150を形成する。レジスト150のパターンは、特に限定されないが、半導体チップを搭載可能な各領域の周縁部分に沿って設けられていることが好ましい。   Next, as shown in FIG. 6A, a resist 150 is formed on the surface of the metal substrate 100 in each region where a semiconductor chip can be mounted. The pattern of the resist 150 is not particularly limited, but is preferably provided along the peripheral portion of each region where a semiconductor chip can be mounted.

次に、図6(B)に示すように、金属基板100をエッチングにより選択的に除去し、電極パッド25および層間絶縁膜24を露出させる。これにより、金属基板100の一部がスティフナー160として残存する。さらに、フリップチップ実装用のC4バンプ27を電極パッド25の上にはんだ付けした後、C4バンプ27をプレス加工などにより平坦化する。なお、C4バンプ27の間に耐熱性に優れた樹脂材料からなるソルダーレジスト(図示せず)を塗布してもよい。ソルダーレジストにより、半導体基板11にはんだ付けを行う際に、必要な箇所以外にはんだが付着しないように最上層の層間絶縁膜24を保護することができる。
次に、図6(C)に示すように、半導体チップを搭載可能な各領域をダイシング加工により個片化し、半導体基板11を作製する。
Next, as shown in FIG. 6B, the metal substrate 100 is selectively removed by etching to expose the electrode pads 25 and the interlayer insulating film 24. Thereby, a part of the metal substrate 100 remains as the stiffener 160. Further, after soldering the C4 bumps 27 for flip chip mounting onto the electrode pads 25, the C4 bumps 27 are flattened by pressing or the like. Note that a solder resist (not shown) made of a resin material having excellent heat resistance may be applied between the C4 bumps 27. With the solder resist, when soldering to the semiconductor substrate 11, the uppermost interlayer insulating film 24 can be protected so that the solder does not adhere to other than necessary portions.
Next, as shown in FIG. 6C, each region where the semiconductor chip can be mounted is separated into pieces by dicing, and the semiconductor substrate 11 is manufactured.

以上の工程により、コアレス基板を形成するためのベースとなる金属基板の一部がスティフナーとして使用されている半導体基板11が製造される。半導体基板11は、製造過程で土台あるいは支持基材として使用された金属基板の一部がスティフナーとして用いられているため、スティフナー用の部材を必要としないとともに、スティフナーを貼り付ける工程を削除できるため、半導体基板の製造コストを低減することができる。また、半導体基板11は、スティフナーにより剛性が付与されているため、個片化後のハンドリングが容易になるとともに、損傷の発生を抑制することができる。   Through the above steps, the semiconductor substrate 11 is manufactured in which a part of the metal substrate serving as a base for forming the coreless substrate is used as a stiffener. Since part of the metal substrate used as the base or supporting base material in the manufacturing process is used as the stiffener, the semiconductor substrate 11 does not require a stiffener member and can eliminate the step of attaching the stiffener. The manufacturing cost of the semiconductor substrate can be reduced. In addition, since the semiconductor substrate 11 is provided with rigidity by a stiffener, it is easy to handle after singulation, and the occurrence of damage can be suppressed.

図7は、前述の半導体基板11を用いて半導体チップ30をパッケージ化した半導体装置10を示す図である。図7では、半導体基板11の構造が簡略化されている。半導体チップ30は、外部電極端子が設けられた表面をフェイスダウンにした状態で、半導体基板11にフリップチップ実装されている。より具体的には、半導体チップ30の外部電極端子に設けられた各はんだバンプ32とそれらに対応する半導体基板11の上面のC4バンプ27とがはんだ付けされている。半導体チップ30と半導体基板11との隙間には、アンダーフィル70が充填されている。半導体チップ30と半導体基板11との間にアンダーフィル70を設けることにより、温度サイクル時の熱膨張による半導体基板11と半導体チップ30との間のギャップ変動によってC4バンプ27が受けるストレスを抑制することができる。さらに、半導体基板11には、封止樹脂層40が成型され、半導体基板11および半導体チップ30の保護が図られている。   FIG. 7 is a diagram showing a semiconductor device 10 in which a semiconductor chip 30 is packaged using the semiconductor substrate 11 described above. In FIG. 7, the structure of the semiconductor substrate 11 is simplified. The semiconductor chip 30 is flip-chip mounted on the semiconductor substrate 11 with the surface on which the external electrode terminals are provided facing down. More specifically, the solder bumps 32 provided on the external electrode terminals of the semiconductor chip 30 and the corresponding C4 bumps 27 on the upper surface of the semiconductor substrate 11 are soldered. An underfill 70 is filled in a gap between the semiconductor chip 30 and the semiconductor substrate 11. By providing the underfill 70 between the semiconductor chip 30 and the semiconductor substrate 11, it is possible to suppress the stress that the C4 bump 27 receives due to the gap fluctuation between the semiconductor substrate 11 and the semiconductor chip 30 due to thermal expansion during the temperature cycle. Can do. Further, a sealing resin layer 40 is molded on the semiconductor substrate 11 to protect the semiconductor substrate 11 and the semiconductor chip 30.

一方、半導体基板11の下面には、各ボールランド部29(図1等参照)上にはんだボール50が接合され、ボールランド部29がアレイ状に配設されている。はんだボール50の間には耐熱性に優れた樹脂材料からなるソルダーレジスト膜28が塗布されている。ソルダーレジスト膜28により、半導体基板11にはんだ付けを行う際に、必要な箇所以外にはんだが付着しないように最下層の層間絶縁膜24(図1等参照)が保護される。   On the other hand, on the lower surface of the semiconductor substrate 11, solder balls 50 are joined on each ball land portion 29 (see FIG. 1 and the like), and the ball land portions 29 are arranged in an array. A solder resist film 28 made of a resin material having excellent heat resistance is applied between the solder balls 50. The solder resist film 28 protects the lowermost interlayer insulating film 24 (see FIG. 1 and the like) so that solder does not adhere to areas other than necessary when soldering to the semiconductor substrate 11.

はんだボール50を取り囲むように、スティフナー160が形成されている。本実施の形態の半導体装置10は、スティフナー160により剛性が付与されているため、半導体装置のハンドリングが容易になるとともに、半導体装置における損傷の発生を抑制することができる。スティフナー160は、多層配線構造を構築する際の土台となる金属基板の一部を利用して形成されている。これにより、半導体装置10の部品点数の削減および製造コストの低減を図ることができる。   A stiffener 160 is formed so as to surround the solder ball 50. Since the semiconductor device 10 of the present embodiment is given rigidity by the stiffener 160, the semiconductor device can be easily handled and the occurrence of damage in the semiconductor device can be suppressed. The stiffener 160 is formed by using a part of a metal substrate that serves as a foundation for constructing a multilayer wiring structure. Thereby, the number of parts of the semiconductor device 10 can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.

上述の実施の形態では、半導体基板にスティフナーを形成し、個片化した後、半導体チップを実装する方法が例示されているが、図6(B)に示した工程の後、各半導体チップ搭載領域に、それぞれ半導体チップを実装し、さらにトランスファーモールド法を用いて封止樹脂層でパッケージ化した後、図6(C)と同様に、個片化してもよい。   In the above-described embodiment, a method of mounting a semiconductor chip after forming a stiffener on a semiconductor substrate and separating it into individual pieces is illustrated. However, after the step shown in FIG. Each of the regions may be mounted with a semiconductor chip and further packaged with a sealing resin layer using a transfer molding method, and then separated into individual pieces as in FIG. 6C.

上述した実施の形態では、半導体チップ30をリフローにより半導体基板11にフリップチップ実装しているが、以下に説明する手法により半導体チップ30をフリップチップ実装してもよい。   In the above-described embodiment, the semiconductor chip 30 is flip-chip mounted on the semiconductor substrate 11 by reflow. However, the semiconductor chip 30 may be flip-chip mounted by the method described below.

まず、図8(A)に示すように、C4バンプ27(図5(B)参照)に代えて、はんだ入り導電性ペースト200を半導体基板11の上面に塗布する。ここで、はんだ入り導電性ペースト200は、エポキシなどの絶縁樹脂とはんだとが混練されたペーストである。   First, as shown in FIG. 8A, instead of the C4 bump 27 (see FIG. 5B), a soldered conductive paste 200 is applied to the upper surface of the semiconductor substrate 11. Here, the soldered conductive paste 200 is a paste in which an insulating resin such as epoxy and solder are kneaded.

次に、図8(B)に示すように、半導体基板11の各領域に半導体チップ30を搭載した後、はんだが溶融する温度にて加熱処理を行う。加熱処理により、図8(C)に示すように、電極パッド25とはんだバンプ32とが導電性ペースト200に含まれていたはんだ210によって接合される。はんだ210による接合部分は、導電性ペースト200に含まれていた絶縁樹脂212によって被覆される。   Next, as shown in FIG. 8B, after the semiconductor chip 30 is mounted in each region of the semiconductor substrate 11, heat treatment is performed at a temperature at which the solder melts. By the heat treatment, as shown in FIG. 8C, the electrode pad 25 and the solder bump 32 are joined by the solder 210 included in the conductive paste 200. A joint portion by the solder 210 is covered with an insulating resin 212 included in the conductive paste 200.

これによれば、はんだ210による接合部分が絶縁樹脂212によって保護される。このため、組み立て時のハンドリング、熱、洗浄水圧などによりはんだ210による接合部分が破壊もしくはストレスが発生することが抑制される。この結果、多層配線基板をより薄型化、狭ピッチ化することができる。   According to this, the joint portion by the solder 210 is protected by the insulating resin 212. For this reason, it is suppressed that the joint part by the solder 210 is broken or stressed due to handling during assembly, heat, washing water pressure, and the like. As a result, the multilayer wiring board can be made thinner and narrower.

本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. The form can also be included in the scope of the present invention.

たとえば、上述の実施の形態では、半導体チップがフリップチップ実装されているが、半導体チップは多層配線基板上にワイヤボンディングされていてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the semiconductor chip is flip-chip mounted, but the semiconductor chip may be wire-bonded on the multilayer wiring board.

実施の形態に係る半導体基板の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor substrate which concerns on embodiment. 実施の形態に係る半導体基板を製造する方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the method of manufacturing the semiconductor substrate which concerns on embodiment. 実施の形態に係る半導体基板を製造する方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the method of manufacturing the semiconductor substrate which concerns on embodiment. 実施の形態に係る半導体基板を製造する方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the method of manufacturing the semiconductor substrate which concerns on embodiment. 実施の形態に係る半導体基板を製造する方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the method of manufacturing the semiconductor substrate which concerns on embodiment. 実施の形態に係る半導体基板を製造する方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the method of manufacturing the semiconductor substrate which concerns on embodiment. 実施の形態に係る半導体基板を用いた半導体装置の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor device using the semiconductor substrate which concerns on embodiment. 半導体チップの実装方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the mounting method of a semiconductor chip.

符号の説明Explanation of symbols

10 半導体装置、11 半導体基板、24 層間絶縁膜、25 電極パッド、26 ビアプラグ、27 C4バンプ、100 金属基板、160 スティフナー。   10 semiconductor device, 11 semiconductor substrate, 24 interlayer insulating film, 25 electrode pad, 26 via plug, 27 C4 bump, 100 metal substrate, 160 stiffener.

Claims (4)

複数の層間絶縁膜および配線層からなる多層配線層と、
前記多層配線層の周辺部分に設けられたスティフナーと、
を備え、
前記スティフナーが前記多層配線層を構築する際の土台として使用される金属基板を選択的に除去することによって形成されていることを特徴とする半導体基板。
A multilayer wiring layer comprising a plurality of interlayer insulating films and wiring layers;
A stiffener provided in a peripheral portion of the multilayer wiring layer;
With
A semiconductor substrate, wherein the stiffener is formed by selectively removing a metal substrate used as a base for constructing the multilayer wiring layer.
少なくとも1層の層間絶縁膜によって相互に接続された多層配線層を金属基板の上の複数の領域にそれぞれ構築する工程と、
前記各領域の周縁部分に前記金属基板が残るように前記金属基板を選択的に除去する工程と、
前記各多層配線層を個片化する工程と、
を備えることを特徴とする半導体基板の製造方法。
A step of constructing each of a plurality of regions on a metal substrate with a multilayer wiring layer interconnected by at least one interlayer insulating film;
Selectively removing the metal substrate such that the metal substrate remains in the peripheral portion of each region;
Dividing each of the multilayer wiring layers into pieces,
A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
複数の層間絶縁膜および配線層からなる多層配線層と、
前記多層配線層の周辺部分に設けられたスティフナーと、
前記多層配線層に実装された半導体チップと、
を備え、
前記スティフナーが前記多層配線層を構築する際の土台として使用される金属基板を選択的に除去することによって形成されていることを特徴とする半導体装置。
A multilayer wiring layer comprising a plurality of interlayer insulating films and wiring layers;
A stiffener provided in a peripheral portion of the multilayer wiring layer;
A semiconductor chip mounted on the multilayer wiring layer;
With
The semiconductor device, wherein the stiffener is formed by selectively removing a metal substrate used as a base for constructing the multilayer wiring layer.
少なくとも1層の層間絶縁膜によって相互に接続された多層配線層を金属基板の上の複数の領域にそれぞれ構築する工程と、
前記各領域の周縁部分に前記金属基板が残るように前記金属基板を選択的に除去して、各領域にスティフナーを形成するとともに、各スティフナーで囲まれた部分においてそれぞれ多層配線層を露出させる工程と、
露出した各多層配線層の表面にそれぞれ半導体チップを実装する工程と、
前記各多層配線層および各半導体チップを封止樹脂で封止する工程と、
前記各領域間の前記層間絶縁膜および前記封止樹脂を切断し、各多層配線層を個片化する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of constructing each of a plurality of regions on a metal substrate with a multilayer wiring layer interconnected by at least one interlayer insulating film;
Selectively removing the metal substrate so that the metal substrate remains in a peripheral portion of each region, forming a stiffener in each region, and exposing a multilayer wiring layer in a portion surrounded by each stiffener When,
Mounting each semiconductor chip on the exposed surface of each multilayer wiring layer;
Sealing each multilayer wiring layer and each semiconductor chip with a sealing resin;
Cutting the interlayer insulating film between the regions and the sealing resin, and separating each multilayer wiring layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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