JP2008218561A - 半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱のための構成（ヒートシンク）を採用することによる製造工程数の増加を少なく抑えることができる、半導体装置およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】半導体装置１は、半導体チップ２の裏面に、銅ナノペーストを用いたインクジェット印刷により形成されるヒートシンク４を備えている。したがって、半導体チップ２からの発熱は、ヒートシンク４の全体に速やかに拡散し、ヒートシンク４の表面から放出される。また、ヒートシンク４は、凹凸形状に形成されることにより表面積の拡大が図られている。そのため、ヒートシンク４に拡散（伝播）する熱をヒートシンク４の表面から効率よく放出することができる。よって、半導体装置１は、半導体チップ２からの発熱に対する優れた放熱性を発揮することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。

半導体装置では、高機能化に伴い、半導体チップからの発熱量が増大する傾向にあり、放熱性の向上が要求されている。この要求に応えるべく、たとえば、ＣＳＰ（Chip Size Package：チップサイズパッケージ）が適用された半導体装置において、半導体チップがウエハの状態で、その裏面にシード層を形成し、このシード層上に銅を選択的にめっき成長させることにより、半導体チップの裏面に凹凸形状の放熱フィンを形成することが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００４−１３４４８０号公報

しかし、シード層上に銅を選択的にめっき成長させるためには、めっき工程に先立って、銅を堆積させない部分を被覆するためのレジストパターンを形成しなければならない。したがって、放熱フィンを形成するために、シード層を形成する工程およびめっき工程に加えて、レジストパターンを形成するためのフォトリソグラフィ工程が必要であり、製造工程数が多くなってしまう。

そこで、本発明の目的は、放熱のための構成（ヒートシンク）を採用することによる製造工程数の増加を少なく抑えることができる、半導体装置およびその製造方法を提供することである。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、複数の半導体チップが作り込まれた半導体ウエハの裏面に、金属ナノペーストを用いたインクジェット印刷により、凹凸形状を有するヒートシンクを形成するヒートシンク形成工程と、前記ヒートシンク形成工程後、前記半導体ウエハを前記半導体チップの個片に切り分けるダイシング工程とを含む、半導体装置の製造方法である。

この方法によれば、半導体ウエハの裏面に、インクジェット印刷により、凹凸形状を有するヒートシンクが形成される。その後、半導体ウエハが半導体チップの個片に切り分けられる。これにより、請求項２に記載の半導体装置を得ることができる。すなわち、請求項１に記載の方法により製造される半導体装置は、半導体チップの裏面に、金属ナノペーストを用いたインクジェット印刷により形成されるヒートシンクを備えている。したがって、半導体チップからの発熱は、ヒートシンクの全体に速やかに拡散し、ヒートシンクの表面から放出される。ヒートシンクは、凹凸形状を有することにより表面積の拡大が図られているので、ヒートシンクに拡散（伝播）する熱をヒートシンクの表面から効率よく放出することができる。よって、半導体装置は、半導体チップからの発熱に対する優れた放熱性を発揮することができる。

また、インクジェット印刷では、レジストパターンを用いることなく、金属ナノペーストを半導体ウエハの裏面上に選択的に厚く堆積させることができる。したがって、凹凸形状を有するヒートシンクを１工程で形成することができる。よって、放熱のための構成を採用することによる製造工程数の増加を１工程数の増加に止めることができる。
また、請求項３記載の発明は、前記半導体チップの表面には、金属配線が形成されており、前記ヒートシンクは、前記金属配線と同じ厚さに形成されている、請求項２記載の半導体装置である。

この構成によれば、半導体チップの裏面に形成されるヒートシンクは、半導体チップの表面に形成される金属配線と同じ厚さを有している。
たとえば、ＷＬＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package：ウエハレベルチップサイズパッケージ）が採用された半導体装置では、半導体チップの表面に応力緩和層が形成され、この応力緩和層上に再配線と呼ばれる金属配線が形成される。このような金属配線を有する場合に、金属配線と同じ厚さのヒートシンクが半導体チップの裏面に形成されていることにより、半導体チップの表面側と裏面側との間に生じる熱膨張量差・熱収縮量差を小さくすることができる。そのため、半導体チップを従来のものよりも薄くしても、半導体チップの熱反りの発生を防止することができる。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の図解的な側面図である。
半導体装置１は、平面視矩形状の半導体チップ２を備えている。
半導体チップ２は、表層部にデバイスが形成された基板（図示せず）上に、ポリイミドからなる応力緩和層（図示せず）が積層された構成を有している。応力緩和層上には、銅からなる再配線３が形成されている。この再配線３は、たとえば、２０〜３０μｍの厚さを有している。再配線３は、応力緩和層に形成されるビアを介して、その下層に配置される内部パッド（図示せず）と電気的に接続されている。また、図示しないが、応力緩和層および再配線３は、封止樹脂層によって覆われており、再配線３は、封止樹脂層を貫通して設けられるポストを介して、封止樹脂層上に配置される外部接続端子と電気的に接続されている。

半導体チップ２の裏面（デバイスが形成されている側と反対側の面）上には、その裏面全域を覆うように、銅からなるヒートシンク４が形成されている。このヒートシンク４には、直線状に延びる多数のリブ５が、互いに平行をなして、等間隔を空けて形成されている。隣り合うリブ５の間は、直線状に延びる溝６をなし、ヒートシンク４は、リブ５と溝６とが交互に並ぶことによる凹凸形状を有している。リブ５は、半導体チップ２の裏面からの高さが再配線３の厚さと同じに形成されている。

図２は、半導体装置１の製造方法を説明するための斜視図である。
半導体装置１の製造工程では、図２（ａ）に示すように、複数の半導体チップ２が作り込まれたウエハＷが用意される。
このウエハＷの状態で、ウエハＷの表面上に再配線３、封止樹脂層および外部接続端子などが形成される。また、図２（ｂ）に示すように、ウエハＷの裏面上に、銅ナノペーストを用いたインクジェット印刷により、直線状に延びる多数のリブ５および溝６を有するヒートシンク４の集合体が形成される（ヒートシンク形成工程）。

その後、図２（ｃ）に示すように、ウエハＷ内の各半導体チップ２間に設定されたダイシングラインＬに沿って、ウエハＷが切断されて、各半導体チップ２の個片に切り分けられる（ダイシング工程）。これにより、半導体装置１が得られる。
こうして得られる半導体装置１は、半導体チップ２の裏面に、銅ナノペーストを用いたインクジェット印刷により形成されるヒートシンク４を備えている。したがって、半導体チップ２からの発熱は、ヒートシンク４の全体に速やかに拡散し、ヒートシンク４の表面から放出される。また、ヒートシンク４は、凹凸形状に形成されることにより表面積の拡大が図られている。そのため、ヒートシンク４に拡散（伝播）する熱をヒートシンク４の表面から効率よく放出することができる。よって、半導体装置１は、半導体チップ２からの発熱に対する優れた放熱性を発揮することができる。

また、インクジェット印刷では、レジストパターンを用いることなく、銅ナノペーストをウエハＷの裏面上に選択的に厚く堆積させることができる。したがって、凹凸形状を有するヒートシンク４を１工程で形成することができる。よって、放熱のための構成を採用することによる製造工程数の増加を１工程数の増加に止めることができる。
さらに、銅ナノペーストを用いたインクジェット印刷によるヒートシンク４の形成に引き続いて、樹脂材料を用いたインクジェット印刷により、ヒートシンク４上に樹脂カバーを形成するといったこともできる。樹脂カバーを形成することにより、ヒートシンク４を伝播する熱をヒートシンク４の側面から放出することができる。半導体装置１が実装基板に実装された状態で、熱に弱い部材がヒートシンク４に対向して配置される場合、この樹脂カバーを設けた構成が有効である。

また、半導体チップ２（ウエハＷ）の裏面に形成されるヒートシンク４は、半導体チップ２の表面に形成される再配線３と同じ厚さを有している。これにより、半導体チップ２の表面側と裏面側との間に生じる熱膨張量差・熱収縮量差を小さくすることができる。そのため、半導体チップ２を従来のものよりも薄くしても、半導体チップ２の熱反りの発生を防止することができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、ヒートシンク４は、アルミニウム、金、銀またはプラチナなど、銅以外の金属のナノペーストを用いたインクジェット印刷により形成されてもよい。また、インクジェット印刷では、複数種類の金属が混ざったナノペーストを用いることもでき、合金製のヒートシンク４を形成することもできる。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態に係る半導体装置の図解的な側面図である。 図１に示す半導体装置の製造方法を説明するための斜視図である。

符号の説明

１ 半導体装置
２ 半導体チップ
３ 再配線（金属配線）
４ ヒートシンク
Ｗ ウエハ

Claims (3)

1. 複数の半導体チップが作り込まれた半導体ウエハの裏面に、金属ナノペーストを用いたインクジェット印刷により、凹凸形状を有するヒートシンクを形成するヒートシンク形成工程と、
   前記ヒートシンク形成工程後、前記半導体ウエハを前記半導体チップの個片に切り分けるダイシング工程とを含む、半導体装置の製造方法。
2. 半導体チップと、
   前記半導体チップの裏面に金属ナノペーストを用いたインクジェット印刷により形成され、凹凸形状を有するヒートシンクとを備えている、半導体装置。
3. 前記半導体チップの表面には、金属配線が形成されており、
   前記ヒートシンクは、前記金属配線と同じ厚さに形成されている、請求項２記載の半導体装置。

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