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JP2009218470A - 半導体素子およびその製造方法並びに半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体素子およびその製造方法並びに半導体装置およびその製造方法 Download PDF

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JP2009218470A JP2008062322A JP2008062322A JP2009218470A JP 2009218470 A JP2009218470 A JP 2009218470A JP 2008062322 A JP2008062322 A JP 2008062322A JP 2008062322 A JP2008062322 A JP 2008062322A JP 2009218470 A JP2009218470 A JP 2009218470A
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Abstract

【課題】 複数の半導体構成体を積層した半導体装置において、上下接続用配線を半導体構成体内に設けない構造とする。
【解決手段】 第2の半導体構成体1bは、その半田ボール13bが第1の半導体構成体1aの下層配線22aの接続パッド部に接合されていることにより、第1の半導体構成体1a下に配置されている。第1、第2の半導体構成体1a、1bの側面には、上層配線8a、8bと下層配線22a、22bとを接続するための側面配線28a、28bが設けられている。この場合、側面配線28a、28bは、第1、第2の半導体構成体1a、1bの側面のみに設けられているため、第1、第2の半導体構成体1a、1bがある程度捩れても、断線しにくいようにすることができる。
【選択図】 図2

Description

この発明は半導体素子およびその製造方法並びに半導体装置およびその製造方法に関する。
従来の半導体装置には、実装面積を小さくするため、複数の半導体チップを積層したものがある(例えば、特許文献1参照)。この場合、半導体チップの上面から半導体チップの側面上部にかけて配線が形成されている。複数の半導体チップは接着剤を介して積層されている。そして、この積層状態において、積層された複数の半導体チップの側面にインクジェット法により側面配線を形成し、この側面配線により各半導体チップの側面上部に形成された配線同士を接続している。
特開2004−303884号公報
しかしながら、上記従来の半導体装置では、積層された複数の半導体チップの側面に側面配線が上下の半導体チップの接合面を跨いで形成されるため、積層された半導体チップが少しでも捩れると、側面配線が上下の半導体チップの接合面の部分において切断するおそれがあるという問題があった。
そこで、この発明は、側面配線が切断しにくいようにすることができる半導体素子およびその製造方法並びに半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明に係る半導体素子は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられ、少なくとも一つの端部端面が前記半導体基板の側面と面一とされて露出された複数の上層配線と、前記半導体基板下に設けられ、少なくとも一つの端部端面が前記半導体基板の側面と面一とされて露出された複数の下層配線と、前記半導体基板の側面に設けられ、前記露出された上層配線の前記端部端面および前記露出された下層配線の前記端部端面とを接続する側面配線と、前記上層配線の接続パッド部上に設けられた複数の外部接続用電極と、前記半導体基板上における前記外部接続用電極の周囲に設けられた封止膜と、前記外部接続用電極上に設けられた半田ボールと、を具備し、前記側面配線の上端は前記封止膜の上面より下側に位置することを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明に係る半導体素子は、請求項1に記載の発明において、さらに、前記半導体基板の側面と前記側面配線との間に設けられた側面絶縁膜を有することを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明に係る半導体素子は、請求項1に記載の発明において、前記半導体基板の側面は下側から上側に向かうに従って漸次内側に位置する傾斜面となっており、当該傾斜面に前記側面配線が設けられていることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明に係る半導体素子は、請求項3に記載の発明において、さらに、前記側面配線が形成された傾斜面に、前記側面配線を覆って前記半導体基板の下面と交差する方向に延出された側面封止膜を有することを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明に係る半導体素子は、請求項1に記載の発明において、前記外部接続用電極は柱状電極であることを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明に係る半導体素子は、請求項1に記載の発明において、さらに、前記下層配線の接続パッド部以外を覆う下層オーバーコート膜を有することを特徴とするものである。
請求項7に記載の発明に係る半導体装置は、第1および第2の半導体構成体を積層した半導体装置であって、前記第1の半導体構成体は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた複数の上層配線と、前記半導体基板下に設けられた複数の下層配線とを備え、且つ、前記上層配線の少なくとも一つの端部端面が前記半導体基板の側面と面一とされて露出され、前記下層配線の少なくとも一つの端部端面が前記半導体基板の側面と面一とされて露出され、前記半導体基板の側面に側面配線が前記露出された上層配線の前記端部端面および前記露出された下層配線の前記端部端面に接続されて設けられたものからなり、前記第2の半導体構成体は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた複数の外部接続用電極と、前記外部接続用電極上に設けられた半田ボールとを備えたものからなり、前記第2の半導体構成体の半田ボールが前記上側の半導体構成体の下層配線の接続パッド部に接合されていることにより、前記第2の半導体構成体上に前記第1の半導体構成体が搭載されていることを特徴とするものである。
請求項8に記載の発明に係る半導体装置は、請求項7に記載の発明において、前記第1の半導体構成体は、その半導体基板の側面とその側面配線との間に設けられた側面絶縁膜を有することを特徴とするものである。
請求項9に記載の発明に係る半導体装置は、請求項7に記載の発明において、前記第1の半導体構成体の側面は下側から上側に向かうに従って漸次内側に位置する傾斜面となっており、当該傾斜面に前記側面配線が設けられていることを特徴とするものである。
請求項10に記載の発明に係る半導体装置は、請求項9に記載の発明において、前記側面配線を含む前記第1の半導体構成体の傾斜面は、側面が前記第1の半導体構成体の下面と交差する方向に延出された側面封止膜によって覆われていることを特徴とするものである。
請求項11に記載の発明に係る半導体装置は、請求項7に記載の発明において、前記第1の半導体構成体は、その上層配線の接続パッド部上に設けられた柱状電極と、前記柱状電極の周囲に設けられた封止膜と、前記柱状電極上に設けられた半田ボールとを有することを特徴とするものである。
請求項12に記載の発明に係る半導体装置は、請求項7に記載の発明において、前記第1の半導体構成体は、その下層配線の接続パッド部以外を覆う下層オーバーコート膜を有することを特徴とするものである。
請求項13に記載の発明に係る半導体装置は、請求項7に記載の発明において、前記第2の半導体構成体は、前記外部接続用電極としての上層配線と、前記上層配線の接続パッド部上に設けられた柱状電極と、前記柱状電極の周囲に設けられた封止膜とを有し、その柱状電極上に前記半田ボールが設けられていることを特徴とするものである。
請求項14に記載の発明に係る半導体装置は、請求項13に記載の発明において、前記第2の半導体構成体は、その半導体基板下に設けられた複数の下層配線を有し、且つ、前記上層配線の少なくとも一部の一の端部端面が前記半導体基板の側面と面一とされて露出され、前記下層配線の少なくとも一部の一の端部端面が前記半導体基板の側面と面一とされて露出され、前記半導体基板の側面に側面配線が前記露出された上層配線の一の端部端面および前記露出された下層配線の一の端部端面に接続されて設けられたものからなることを特徴とするものである。
請求項15に記載の発明に係る半導体装置は、請求項14に記載の発明において、前記第2の半導体構成体は、その半導体基板の側面とその側面配線との間に設けられた側面絶縁膜を有することを特徴とするものである。
請求項16に記載の発明に係る半導体装置は、請求項15に記載の発明において、前記第2の半導体構成体の側面は下側から上側に向かうに従って漸次内側に位置する傾斜面となっており、当該傾斜面に前記側面配線が設けられていることを特徴とするものである。
請求項17に記載の発明に係る半導体装置は、請求項16に記載の発明において、前記側面配線を含む前記第2の半導体構成体の傾斜面は、側面が前記第2の半導体構成体の下面と交差する方向に延出された側面封止膜によって覆われていることを特徴とするものである。
請求項18に記載の発明に係る半導体装置は、請求項14に記載の発明において、前記第2の半導体構成体は、その下層配線の接続パッド部以外を覆う下層オーバーコート膜を有することを特徴とするものである。
請求項19に記載の発明に係る半導体素子の製造方法は、半導体ウエハの上面に複数の上層配線をそのうちの少なくとも一部をダイシングストリートに対応する領域内まで延ばして形成し、前記半導体ウエハの下面に複数の下層配線をそのうちの少なくとも一部を前記ダイシングストリートに対応する領域内まで延ばして形成する工程と、前記下層配線の下面側をダイシングテープの上面に貼り付ける工程と、少なくとも前記ダイシングストリートに対応する領域における前記半導体ウエハを切断して溝を形成して、個々の半導体構成体に分離し、且つ、少なくとも前記ダイシングストリートに対応する領域内に形成された前記上層配線および前記下層配線を切断して除去し、当該切断面を露出させる工程と、前記溝を介して露出された前記半導体構成体の側面に側面配線を前記上層配線の切断面および前記下層配線の切断面に接続させて形成する工程と、前記半導体構成体を前記ダイシングテープから剥離する工程と、を有することを特徴とするものである。
請求項20に記載の発明に係る半導体素子の製造方法は、請求項19に記載の発明において、前記溝は前記ダイシングストリートに対応する領域に形成することを特徴とするものである。
請求項21に記載の発明に係る半導体素子の製造方法は、請求項20に記載の発明において、前記溝を形成した後に、前記ダイシングテープをその周囲方向に引っ張って拡張して、前記溝の幅を広げる工程を有することを特徴とするものである。
請求項22に記載の発明に係る半導体素子の製造方法は、請求項20に記載の発明において、前記溝は、前記ダイシングストリートおよびその両側に対応する領域に、個々に分離される前記半導体構成体の側面が下側から上側に向かうに従って漸次内側に位置する傾斜面となるように形成することを特徴とするものである。
請求項23に記載の発明に係る半導体素子の製造方法は、請求項19〜22のいずれかに記載の発明において、前記側面配線の形成はインクジェットヘッドを用いて行なうことを特徴とするものである。
請求項24に記載の発明に係る半導体素子の製造方法は、請求項19〜22のいずれかに記載の発明において、前記側面配線を形成する工程の前に、前記溝を介して露出された前記半導体構成体の側面に側面絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とするものである。
請求項25に記載の発明に係る半導体素子の製造方法は、請求項22に記載の発明において、前記半導体構成体を前記ダイシングテープから剥離する工程の前に、前記溝内に側面封止膜を形成して、該側面封止膜で前記側面配線を含む前記半導体構成体の傾斜面を覆う工程と、前記側面封止膜をその幅方向中央部において切断する工程とを有することを特徴とするものである。
請求項26に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウエハの上面に複数の上層配線をそのうちの少なくとも一部をダイシングストリートに対応する領域内まで延ばして形成し、前記半導体ウエハの下面に複数の下層配線をそのうちの少なくとも一部を前記ダイシングストリートに対応する領域内まで延ばして形成する工程と、前記下層配線の下面側をダイシングテープの上面に貼り付ける工程と、少なくとも前記ダイシングストリートに対応する領域における前記半導体ウエハを切断して溝を形成して、個々の半導体構成体に分離し、且つ、少なくとも前記ダイシングストリートに対応する領域内に形成された前記上層配線および前記下層配線を切断して除去し、当該切断面を露出させる工程と、前記溝を介して露出された前記半導体構成体の側面に側面配線を前記上層配線の切断面および前記下層配線の切断面に接続させて形成する工程と、前記半導体構成体を前記ダイシングテープから剥離する工程と、前記ダイシングテープから剥離された前記半導体構成体下に、半導体基板と、該半導体基板上に設けられた複数の外部接続用電極と、該外部接続用電極上に設けられた半田ボールとを有する別の半導体構成体を、その半田ボールを前記半導体構成体の下層配線の接続パッド部に接合させて、配置する工程と、を有することを特徴とするものである。
請求項27に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項26に記載の発明において、前記溝は前記ダイシングストリートに対応する領域に形成することを特徴とするものである。
請求項28に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項27に記載の発明において、前記溝を形成した後に、前記ダイシングテープをその周囲方向に引っ張って拡張して、前記溝の幅を広げる工程を有することを特徴とするものである。
請求項29に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項26に記載の発明において、前記溝は、前記ダイシングストリートおよびその両側に対応する領域に、個々に分離される前記半導体構成体の側面が下側から上側に向かうに従って漸次内側に位置する傾斜面となるように、形成することを特徴とするものである。
請求項30に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項27〜29のいずれかに記載の発明において、前記側面配線の形成はインクジェットヘッドを用いて行なうことを特徴とするものである。
請求項31に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項27〜29のいずれかに記載の発明において、前記側面配線を形成する工程の前に、前記溝を介して露出された前記半導体構成体の側面に側面絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とするものである。
請求項32に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項31に記載の発明において、前記側面絶縁膜の形成はインクジェットヘッドを用いて行なうことを特徴とするものである。
請求項33に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項29に記載の発明において、前記半導体構成体を前記ダイシングテープから剥離する工程の前に、前記溝内に側面封止膜を形成して、該側面封止膜で前記側面配線を含む前記半導体構成体の傾斜面を覆う工程と、前記側面封止膜をその幅方向中央部において切断する工程とを有することを特徴とするものである。
この発明によれば、第2の半導体構成体の半田ボールを第1の半導体構成体の下層配線の接続パッド部に接合させて、第2の半導体構成体上に第1の半導体構成体を搭載することにより、第1、第2の半導体構成体を積層することが可能であり、その上、第1の半導体構成体の側面のみに設けた側面配線が切断しにくいようにすることができる。
(第1実施形態)
図1はこの発明の第1実施形態としての半導体装置の正面図を示し、図2は図1のII−II線に沿う断面図を示す。この半導体装置は、第1の半導体構成体(半導体素子)1aおよびその下に配置された第2の半導体構成体1bを備えている。この場合、第1、第2の半導体構成体1a、1bは、その平面サイズおよび基本的な構成が同じであり、一般的にはCSP(chip size package)と呼ばれるものである。
第1、第2の半導体構成体1a、1bは平面方形状のシリコン基板(半導体基板)2a、2bを備えている。シリコン基板2a、2bの平面サイズは同じとなっている。シリコン基板2a、2bの上面には所定の機能の集積回路(図示せず)が設けられ、上面周辺部にはアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド3a、3bが集積回路に接続されて設けられている。
接続パッド3a、3bの中央部を除くシリコン基板2a、2bの上面には酸化シリコン等からなる上層絶縁膜4a、4bが設けられ、接続パッド3a、3bの中央部は上層絶縁膜4a、4bに設けられた開口部5a、5bを介して露出されている。上層絶縁膜4a、4bの上面にはポリイミド系樹脂等からなる保護膜6a、6bが設けられている。上層絶縁膜4a、4bの開口部5a、5bに対応する部分における保護膜6a、6bには開口部7a、7bが設けられている。
保護膜6a、6bの上面には上層配線8a、8bが設けられている。上層配線8a、8bは、保護膜6a、6bの上面に設けられた銅等からなる下地金属層9a、9bと、下地金属層9a、9bの上面に設けられた銅からなる上部金属層10a、10bとからなる2層構造となっている。上層配線8a、8bは、上層絶縁膜4a、4bの開口部5a、5bおよび保護膜6a、6bの開口部7a、7bを介して接続パッド3a、3bに接続されている。
上層配線8a、8bの一端部からなる接続パッド部上面には銅からなる柱状電極11a、11bが設けられている。上層配線8a、8bおよび保護膜6a、6bの上面にはエポキシ系樹脂等からなる封止膜12a、12bがその上面が柱状電極11a、11bの上面と面一となるように設けられている。柱状電極11a、11bの上面には半田ボール13a、13bが設けられている。
シリコン基板2a、2bの下面にはポリイミド系樹脂等からなる下層絶縁膜21a、21bが設けられている。下層絶縁膜21a、21bの下面には下層配線22a、22bが設けられている。下層配線22a、22bは、下層絶縁膜21a、21bの下面に設けられた銅等からなる下地金属層23a、23bと、下地金属層23a、23bの下面に設けられた銅からなる上部金属層24a、24bとからなる2層構造となっている。
下層配線22a、22bおよび下層絶縁膜21a、21bの下面にはソルダーレジスト等からなる下層オーバーコート膜25a、25bが設けられている。下層配線22a、22bの一端部からなる接続パッド部に対応する部分における下層オーバーコート膜25a、25bには開口部26a、26bが設けられている。この場合、特に、第1の半導体構成体1aの開口部26aは、第2の半導体構成体1bの半田ボール13bに対応する位置に配置されている。
ここで、少なくとも一部の上層配線8a、8bの一端部は接続パッド部となっているが、他端部端面はシリコン基板2a、2b、上層絶縁膜4a、4b、保護膜6a、6bおよび封止膜12a、12bの側面と面一であり、外部に露出されている。また、少なくとも一部の下層配線22a、22bの一端部は接続パッド部となっているが、他端部端面はシリコン基板2a、2b、下層絶縁膜21a、21bおよび下層オーバーコート膜25a、25bの側面と面一であり、外部に露出されている。
この場合、外部に露出された上層配線8a、8bの他端部端面と外部に露出された下層配線22a、22bの他端部端面とは、相対応するもの同士において、シリコン基板2a、2b等の側面の上下に配置されている。この上下に配置された上層配線8a、8bの他端部端面と下層配線22a、22bの他端部端面との間における保護膜6a、6b、上層絶縁膜4a、4b、シリコン基板2a、2bおよび下層絶縁膜21a、21bの側面にはポリイミド系樹脂等からなる側面絶縁膜27a、27bが設けられている。
外部に露出された上層配線8a、8bの他端部端面の上側の封止膜12a、12bの側面、その下側の外部に露出された上層配線8a、8bの他端部端面、その下側の側面絶縁膜27a、27bの側面、その下側の外部に露出された下層配線22a、22bの他端部端面およびその下側の下層オーバーコート膜25a、25bの側面には後述する材料からなる側面配線28a、28bが設けられている。この場合、図1に示すように、側面絶縁膜27a、27bの幅は側面配線28a、28bの幅よりも大きくなっている。これは、側面配線28a、28bとシリコン基板2a、2bとの間のショートを防止するためである。
そして、第2の半導体構成体1bは、その半田ボール13bが第1の半導体構成体1aの下層オーバーコート膜25aの開口部26aを介して下層配線22aの接続パッド部に接合されていることにより、第1の半導体構成体1a下に配置されている。すなわち、第2の半導体構成体1b上には第1の半導体構成体1aが積層されている。
このように、この半導体装置では、第1の半導体構成体1aとその下に配置された第2の半導体構成体1bとの電気的接続が第2の半導体構成体1bの半田ボール13bを介して行なわれるので、積層された第1、第2の半導体構成体1a、1bがある程度捩れても、第2の半導体構成体1bの半田ボール13bが損傷することがなく、積層された第1、第2の半導体構成体1a、1b間の電気的接続を良好に維持することができる。この場合、第1、第2の半導体構成体1a、1bの側面のみに設けられた側面配線28a、28bは切断しにくいようにすることができる。
次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明するに、まず、代表として、第1の半導体構成体1aの製造方法の一例について説明する。まず、図3に示すように、ウエハ状態のシリコン基板(以下、半導体ウエハ31という)上にアルミニウム系金属等からなる接続パッド3aおよび酸化シリコン等からなる上層絶縁膜4aが形成され、接続パッド3aの中央部が上層絶縁膜4aに形成された開口部5aを介して露出されたものを準備する。
この場合、半導体ウエハ31の上面において各第1の半導体構成体が形成される領域には所定の機能の集積回路(図示せず)が形成され、接続パッド3aはそれぞれ対応する領域に形成された集積回路に電気的に接続されている。なお、図3において、符号32で示す領域はダイシングストリートに対応する領域である。
次に、図4に示すように、上層絶縁膜4aの上面に、スクリーン印刷法やスピンコート法等により、ポリイミド系樹脂等からなる保護膜6aを形成する。この場合、上層絶縁膜4aの開口部5aに対応する部分における保護膜6aには、レーザビームを照射するレーザ加工あるいはフォトリソグラフィ法により、開口部7aが形成されている。また、半導体ウエハ31の下面に、スクリーン印刷法やスピンコート法等により、ポリイミド系樹脂等からなる下層絶縁膜21aを形成する。
次に、図5に示すように、上層絶縁膜4aおよび保護膜6aの開口部5a、7aを介して露出された接続パッド3aの上面を含む保護膜6aの上面全体に下地金属層9aを形成する。また、下層絶縁膜21aの下面全体に下地金属層23aを形成する。この場合、下地金属層9a、23aは、無電解メッキにより形成された銅層のみであってもよく、またスパッタにより形成された銅層のみであってもよく、さらにスパッタにより形成されたチタン等の薄膜層上にスパッタにより銅層を形成したものであってもよい。
次に、下地金属層9aの上面および下地金属層23aの下面にメッキレジスト膜33、34をパターン形成する。この場合、上部金属層10a、24a形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜33、34には開口部35、36が形成されている。次に、下地金属層9a、23aをメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうことにより、メッキレジスト膜33の開口部35内の下地金属層9aの上面に上部金属層10aを形成し、且つ、メッキレジスト膜34の開口部36内の下地金属層23aの下面に上部金属層24aを形成する。この状態では、少なくとも一部の上部金属層10a、23aは、ダイシングストリート22に対応する領域内まで延ばされて形成されている。次に、メッキレジスト膜33、34を剥離する。
次に、図6に示すように、上部金属層10aを含む下地金属層9aの上面にメッキレジスト膜37をパターン形成する。この場合、上部金属層10aの接続パッド部つまり柱状電極11a形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜37には開口部38が形成されている。次に、下地金属層9aをメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうことにより、メッキレジスト膜37の開口部38内の上部金属層10aの接続パッド部上面に柱状電極11aを形成する。
次に、メッキレジスト膜37を剥離し、次いで、上部金属層10a、24aをマスクとして下地金属層9a、23aの不要な部分をエッチングして除去すると、図7に示すように、上部金属層10a下にのみ下地金属層9aが残存され、且つ、上部金属層24a上にのみ下地金属層23aが残存される。この状態では、上部金属層10aおよびその下に残存された下地金属層9aにより、2層構造の上層配線8aが形成されている。また、上部金属層24aおよびその上に残存された下地金属層23aにより、2層構造の下層配線22aが形成されている。さらに、少なくとも一部の上層配線8aおよび下層配線22aは、ダイシングストリート22に対応する領域内まで延ばされて形成されている。
次に、図8に示すように、上層配線8aおよび柱状電極11aを含む保護膜6aの上面に、スクリーン印刷法やスピンコート法等により、エポキシ系樹脂等からなる封止膜12aをその厚さが柱状電極11aの高さよりも厚くなるように形成する。したがって、この状態では、柱状電極11aの上面は封止膜12aによって覆われている。次に、封止膜12aの上面側を適宜に研削して除去することにより、図9に示すように、柱状電極11aの上面を露出させるとともに、この露出された柱状電極11aの上面を含む封止膜12aの上面を平坦化する。
次に、図10に示すように、柱状電極11aの上面に半田ボール13aを形成する。次に、下層配線22aを含む下層絶縁膜21aの下面に、スクリーン印刷法やスピンコート法等により、ソルダーレジスト等からなる下層オーバーコート膜25aを形成する。この場合、下層配線22aの接続パッド部に対応する部分における下層オーバーコート膜25aには、レーザビームを照射するレーザ加工あるいはフォトリソグラフィ法により、開口部26aが形成されている。
次に、図11に示すように、下層オーバーコート膜25aの下面をダイシングテープ39の上面に貼り付ける。次に、図12に示すように、ダイシングストリート32に沿って、封止膜12a、保護膜6a、上層絶縁膜4a、半導体ウエハ31、下層絶縁膜21aおよび下層オーバーコート膜25aを切断し、個々の第1の半導体構成体1aに分離する。この状態では、半導体ウエハ31は個々のシリコン基板2aに分離されている。
この場合、ダイシングテープ39の厚さ方向中間まで切断する。すると、個々の第1の半導体構成体1aに分離されるが、各第1の半導体構成体1aがダイシングテープ39の上面に貼り付けられているので、ダイシングテープ39の上面を含む各第1の半導体構成体1a間つまりダイシングストリート32に対応する領域には溝40が形成される。
この状態では、各第1の半導体構成体1aは隣接するものと相互に溝40の幅つまりダイシングストリート32の幅の間隔を有して分離されている。また、切断前の図11に示す状態では、少なくとも一部の上層配線8aおよび下層配線22aはダイシングストリート32に対応する領域内まで延ばされて形成されているので、ダイシングストリート32に沿って切断すると、図12に示すように、ダイシングストリート32に対応する領域内に形成された上層配線8aおよび下層配線22aが切断されて除去され、当該切断面(他端部端面)が露出される。
次に、図13に示すように、ダイシングテープ39をその周囲方向に引っ張って拡張すると、この拡張分に応じて溝40の幅つまり第1の半導体構成体1a間の間隔が広げられる。これは、次に説明する側面絶縁膜27aおよび側面配線28aの形成を容易にするためである。次に、図14に示すように、拡張された溝40を介して露出された第1の半導体構成体1aの上層配線8aの他端部端面と下層配線22aの他端部端面との間における保護膜6a、上層絶縁膜4a、シリコン基板2aおよび下層絶縁膜21aの側面にポリイミド系樹脂等からなる側面絶縁膜27aを形成する。
側面絶縁膜27aの形成方法としては、低温硬化タイプのポリイミド系液状樹脂をインクジェットヘッド41を用いて塗布する方法がある。そして、図14に示すように、インクジェットヘッド41を適宜に傾斜させた状態で水平方向に移動させ、実線および一点鎖線の矢印で示すように、斜め上方から液状樹脂を吹き付けるようにすればよい。この場合、図13において、まず、各第1の半導体構成体1aの右側面に側面絶縁膜27aを形成し、次いで、インクジェットヘッド41の傾斜方向を変え、各第1の半導体構成体1aの左側面に側面絶縁膜27aを形成するようにしてもよい。
次に、図15に示すように、拡張された溝40を介して露出された上層配線8aの他端部端面の上側の封止膜12aの側面、その下側の上層配線8aの他端部端面、その下側の側面絶縁膜27aの側面、その下側の下層配線22aの他端部端面およびその下側の下層オーバーコート膜25aの側面に後述する材料からなる側面配線28aを形成する。
側面配線28aの形成方法としては、金属ナノインクをインクジェットヘッド42を用いて塗布する方法がある。金属ナノインクは主に極性有機溶媒(水系、アルコール系)に粒径がナノオーダー(数nm〜十数nm)の銅や銀等からなる金属粒子を分散させたインクである。
そして、図15に示すように、インクジェットヘッド42を適宜に傾斜させた状態に水平方向に移動させ、実線および一点鎖線の矢印で示すように、斜め上方から金属ナノインクを吹き付けるようにすればよい。この場合も、図15において、まず、各第1の半導体構成体1aの右側面に側面配線28aを形成し、次いで、インクジェットヘッド42の傾斜方向を変え、各第1の半導体構成体1aの左側面に側面配線28aを形成するようにしてもよい。
次に、第1の半導体構成体1aをダイシングテープ39から剥離すると、図2に示す第1の半導体構成体1a(および第2の半導体構成体1b)が得られる。次に、図2に示すように、第2の半導体構成体1bの半田ボール13bを第1の半導体構成体1aの下層オーバーコート膜25aの開口部26aを介して下層配線22aの接続パッド部に接合させることにより、第1の半導体構成体1a下に第2の半導体構成体1bを配置する。かくして、図2に示す半導体装置が得られる。
ところで、上記半導体装置の製造方法では、図14および図15にそれぞれ示すように、互いに分離された複数の第1の半導体構成体1aをダイシングテープ39に貼り付けた状態において、インクジェットヘッド41、42を用いて、各第1の半導体構成体1aの側面に側面絶縁膜27aおよび側面配線28aを形成しているので、完全に分離された単体の第1の半導体構成体1aの側面に側面絶縁膜27aおよび側面配線28aを形成する場合と比較して、生産性を大幅に向上することができる。
なお、図12に示すダイシングストリート32の幅を図13に示す拡張された溝40の幅と同一としてもよい。このようにした場合には、ダイシングテープ39をその周囲方向に引っ張って拡張する必要はない。ただし、図12に示すダイシングストリート32の幅を図13に示す拡張された溝40の幅と同一とすると、その分、半導体ウエハ31からの取り数が少なくなる。
(第2実施形態)
図16はこの発明の第2実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図2に示す半導体装置と異なる点は、第1の半導体構成体1aの断面が逆台形形状となるように、第1、第2の半導体構成体1a、1bの全側面を下側から上側に向かうに従って漸次内側に位置する傾斜面51a、51bとし、当該傾斜面51a、51bに側面絶縁膜27aおよび側面配線28aを設けた点である。
次に、この半導体装置における第1の半導体構成体1aの製造方法の一例について説明する。この場合、図11に示す工程後に、図17に示すように、ダイシングストリート32およびその両側における封止膜12a、保護膜6a、上層絶縁膜4a、半導体ウエハ31、下層絶縁膜21aおよび下層オーバーコート膜25aに断面逆台形形状の溝40を形成し、個々の第1の半導体構成体1aに分離する。この場合、ダイシングブレード(図示せず)としてその刃先の断面形状が逆台形形状のものを用いる。
また、この場合も、ダイシングテープ39の厚さ方向中間まで切断する。すると、個々の第1の半導体構成体1aに分離されるが、各第1の半導体構成体1aがダイシングテープ39の上面に貼り付けられているので、ダイシングテープ39の上面を含む各第1の半導体構成体1a間つまりダイシングストリート32およびその両側に対応する領域には断面逆台形形状の溝40が形成される。
この状態では、切断前の図11に示す状態では、少なくとも一部の上層配線8aおよび下層配線22aはダイシングストリート32に対応する領域にも形成されているので、ダイシングストリート32およびその両側に断面逆台形形状の溝40を形成すると、図17に示すように、ダイシングストリート32およびその両側に対応する領域内に形成された上層配線8aおよび下層配線22aが切断されて除去され、当該切断面(他端部端面)が露出される。この場合、当該切断面を含む第1の半導体構成体1aの全側面は傾斜面51aとなる。
次に、図18に示すように、断面逆台形形状の溝40を介して露出された第1の半導体構成体1aの傾斜面51aに、インクジェットヘッド41を用いて低温硬化タイプのポリイミド系液状樹脂等を塗布することにより、側面絶縁膜27aを形成する。この場合も、インクジェットヘッド41を適宜に傾斜させた状態で水平方向に移動させ、実線および一点鎖線の矢印で示すように、斜め上方から液状樹脂を吹き付ける。
次に、図19に示すように、断面逆台形形状の溝40を介して露出された第1の半導体構成体1aの側面絶縁膜27aを含む傾斜面51aに、インクジェットヘッド42を用いて金属ナノインクを塗布することにより、側面配線28aを形成する。この場合も、インクジェットヘッド42を適宜に傾斜させた状態に水平方向に移動させ、実線および一点鎖線の矢印で示すように、斜め上方から金属ナノインクを吹き付ける。次に、第1の半導体構成体1aをダイシングテープ39から剥離すると、図16に示す第1の半導体構成体1a(および第2の半導体構成体1b)が得られる。
以上のように、この半導体装置の製造方法では、ダイシングストリート32およびその両側に対応する領域に断面逆台形形状の溝40を形成して、第1の半導体構成体1aの全側面を傾斜面51aとしているので、溝40の幅の拡張を行なうことなく、適宜に傾斜したインクジェットヘッド41、42を用いて側面絶縁膜27aおよび側面配線28aを容易に形成することができる。
(第3実施形態)
図20はこの発明の第3実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図16に示す半導体装置と異なる点は、側面絶縁膜27a、27bおよび側面配線28a、28bを含む第1、第2の半導体構成体1a、1bの傾斜面51a、51bをエポキシ径樹脂等からなる側面封止膜52a、52bで覆った点である。この場合、側面封止膜52a、52bの側面は第1、第2の半導体構成体1a、1bの下面と直交する面となっており、上面は第1、第2の半導体構成体1a、1bの上面と面一となっており、下面は第1、第2の半導体構成体1a、1bの下面と面一となっている。
次に、この半導体装置における第1の半導体構成体1aの製造方法の一例について説明する。この場合、図10に示す工程において、半田ボール13aを形成しないと、図19に示す工程後では、図21に示すようになる。この状態では、ダイシングテープ39の上面に貼り付けられた第1の半導体構成体1aの傾斜面51aに側面絶縁膜27aおよび側面配線28aが形成されている。
次に、図22に示すように、溝40内とその上方および第1の半導体構成体1aの上面に、スクリーン印刷法やスピンコート法等により、エポキシ系樹脂等からなる側面封止膜52aを形成する。したがって、この状態では、第1の半導体構成体1aの柱状電極11aおよび封止膜12aの上面は側面封止膜52aによって覆われている。
次に、側面封止膜52aの上面側を適宜に研削して除去することにより、図23に示すように、柱状電極11aおよび封止膜12aの上面を露出させるとともに、この露出された柱状電極11aおよび封止膜12aの上面を含む側面封止膜52aの上面を平坦化する。次に、ダイシングテープ39を剥離し、次いで、必要に応じて、下層オーバーコート膜25aの下面側に突出された側面封止膜52aを研削して除去すると、図24に示すようになる。この状態では、下層オーバーコート膜25aおよび側面封止膜52aの下面は面一となっている。
次に、図25に示すように、柱状電極11aの上面に半田ボール13aを形成する。次に、図26に示すように、側面封止膜52aをその幅方向中央部において切断すると、図20に示す第1の半導体構成体1a(および第2の半導体構成体1b)が得られる。このようにして得られた第1の半導体構成体1aでは、側面封止膜52aで側面配線28aを保護することができる。
(第4実施形態)
図27はこの発明の第4実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図2に示す半導体装置と大きく異なる点は、第2の半導体構成体1b下に第3の半導体構成体1cを配置した点である。この場合、第3の半導体構成体1cは、シリコン基板2c上に接続パッド3c、上層絶縁膜4c、保護膜6c、上層配線8c、柱状電極11c、封止膜12cおよび半田ボール13cが設けられた構造となっている。
そして、第3の半導体構成体1cは、その半田ボール13cが第2の半導体構成体1bの下層オーバーコート膜25bの開口部26bを介して下層配線22cの接続パッド部に接合されていることにより、第2の半導体構成体1b下に配置されている。なお、第2の半導体構成体1bと第3の半導体構成体1cとの間に、第2の半導体構成体1bと同様の構造の半導体構成体を1つまたはそれ以上配置するようにしてもよい。
この発明の第1実施形態としての半導体装置の正面図。 図1のII−II線に沿う断面図。 図2に示す半導体装置の製造に際し、当初準備したものの断面図。 図3に続く工程の断面図。 図4に続く工程の断面図。 図5に続く工程の断面図。 図6に続く工程の断面図。 図7に続く工程の断面図。 図8に続く工程の断面図。 図9に続く工程の断面図。 図10に続く工程の断面図。 図11に続く工程の断面図。 図12に続く工程の断面図。 図13に続く工程の断面図。 図14に続く工程の断面図。 この発明の第2実施形態としての半導体装置の断面図。 図16に示す半導体装置の製造に際し、所定の工程の断面図。 図17に続く工程の断面図。 図18に続く工程の断面図。 図19に続く工程の断面図。 この発明の第3実施形態としての半導体装置の断面図。 図に示す半導体装置の製造に際し、所定の工程の断面図。 図22に続く工程の断面図。 図23に続く工程の断面図。 図24に続く工程の断面図。 図25に続く工程の断面図。 この発明の第4実施形態としての半導体装置の断面図。
符号の説明
1a 第1の半導体構成体
1b 第2の半導体構成体
2a、2b シリコン基板
3a、3b 接続パッド
4a、4b 上層絶縁膜
6a、6b 保護膜
8a、8b 配線
11a、11b 柱状電極
12a、12b 封止膜
13a、13b 半田ボール
21a、21b 下層絶縁膜
22a、22b 下層配線
25a、25b 下層オーバーコート膜
27a、27b 側面絶縁膜
28a、28b 側面配線
31 半導体ウエハ
32 ダイシングストリート
39 ダイシングテープ

Claims (33)

  1. 半導体基板と、前記半導体基板上に設けられ、少なくとも一つの端部端面が前記半導体基板の側面と面一とされて露出された複数の上層配線と、前記半導体基板下に設けられ、少なくとも一つの端部端面が前記半導体基板の側面と面一とされて露出された複数の下層配線と、前記半導体基板の側面に設けられ、前記露出された上層配線の前記端部端面および前記露出された下層配線の前記端部端面とを接続する側面配線と、前記上層配線の接続パッド部上に設けられた複数の外部接続用電極と、前記半導体基板上における前記外部接続用電極の周囲に設けられた封止膜と、前記外部接続用電極上に設けられた半田ボールと、を具備し、前記側面配線の上端は前記封止膜の上面より下側に位置することを特徴とする半導体素子。
  2. 請求項1に記載の発明において、さらに、前記半導体基板の側面と前記側面配線との間に設けられた側面絶縁膜を有することを特徴とする半導体素子。
  3. 請求項1に記載の発明において、前記半導体基板の側面は下側から上側に向かうに従って漸次内側に位置する傾斜面となっており、当該傾斜面に前記側面配線が設けられていることを特徴とする半導体素子。
  4. 請求項3に記載の発明において、さらに、前記側面配線が形成された傾斜面に、前記側面配線を覆って前記半導体基板の下面と交差する方向に延出された側面封止膜を有することを特徴とする半導体素子。
  5. 請求項1に記載の発明において、前記外部接続用電極は柱状電極であることを特徴とする半導体素子。
  6. 請求項1に記載の発明において、さらに、前記下層配線の接続パッド部以外を覆う下層オーバーコート膜を有することを特徴とする半導体素子。
  7. 第1および第2の半導体構成体を積層した半導体装置であって、前記第1の半導体構成体は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた複数の上層配線と、前記半導体基板下に設けられた複数の下層配線とを備え、且つ、前記上層配線の少なくとも一つの端部端面が前記半導体基板の側面と面一とされて露出され、前記下層配線の少なくとも一つの端部端面が前記半導体基板の側面と面一とされて露出され、前記半導体基板の側面に側面配線が前記露出された上層配線の前記端部端面および前記露出された下層配線の前記端部端面に接続されて設けられたものからなり、前記第2の半導体構成体は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた複数の外部接続用電極と、前記外部接続用電極上に設けられた半田ボールとを備えたものからなり、前記第2の半導体構成体の半田ボールが前記上側の半導体構成体の下層配線の接続パッド部に接合されていることにより、前記第2の半導体構成体上に前記第1の半導体構成体が搭載されていることを特徴とする半導体装置。
  8. 請求項7に記載の発明において、前記第1の半導体構成体は、その半導体基板の側面とその側面配線との間に設けられた側面絶縁膜を有することを特徴とする半導体装置。
  9. 請求項7に記載の発明において、前記第1の半導体構成体の側面は下側から上側に向かうに従って漸次内側に位置する傾斜面となっており、当該傾斜面に前記側面配線が設けられていることを特徴とする半導体装置。
  10. 請求項9に記載の発明において、前記側面配線を含む前記第1の半導体構成体の傾斜面は、側面が前記第1の半導体構成体の下面と交差する方向に延出された側面封止膜によって覆われていることを特徴とする半導体装置。
  11. 請求項7に記載の発明において、前記第1の半導体構成体は、その上層配線の接続パッド部上に設けられた柱状電極と、前記柱状電極の周囲に設けられた封止膜と、前記柱状電極上に設けられた半田ボールとを有することを特徴とする半導体装置。
  12. 請求項7に記載の発明において、前記第1の半導体構成体は、その下層配線の接続パッド部以外を覆う下層オーバーコート膜を有することを特徴とする半導体装置。
  13. 請求項7に記載の発明において、前記第2の半導体構成体は、前記外部接続用電極としての上層配線と、前記上層配線の接続パッド部上に設けられた柱状電極と、前記柱状電極の周囲に設けられた封止膜とを有し、その柱状電極上に前記半田ボールが設けられていることを特徴とする半導体装置。
  14. 請求項13に記載の発明において、前記第2の半導体構成体は、その半導体基板下に設けられた複数の下層配線を有し、且つ、前記上層配線の少なくとも一部の一の端部端面が前記半導体基板の側面と面一とされて露出され、前記下層配線の少なくとも一部の一の端部端面が前記半導体基板の側面と面一とされて露出され、前記半導体基板の側面に側面配線が前記露出された上層配線の一の端部端面および前記露出された下層配線の一の端部端面に接続されて設けられたものからなることを特徴とする半導体装置。
  15. 請求項14に記載の発明において、前記第2の半導体構成体は、その半導体基板の側面とその側面配線との間に設けられた側面絶縁膜を有することを特徴とする半導体装置。
  16. 請求項15に記載の発明において、前記第2の半導体構成体の側面は下側から上側に向かうに従って漸次内側に位置する傾斜面となっており、当該傾斜面に前記側面配線が設けられていることを特徴とする半導体装置。
  17. 請求項16に記載の発明において、前記側面配線を含む前記第2の半導体構成体の傾斜面は、側面が前記第2の半導体構成体の下面と交差する方向に延出された側面封止膜によって覆われていることを特徴とする半導体装置。
  18. 請求項14に記載の発明において、前記第2の半導体構成体は、その下層配線の接続パッド部以外を覆う下層オーバーコート膜を有することを特徴とする半導体装置。
  19. 半導体ウエハの上面に複数の上層配線をそのうちの少なくとも一部をダイシングストリートに対応する領域内まで延ばして形成し、前記半導体ウエハの下面に複数の下層配線をそのうちの少なくとも一部を前記ダイシングストリートに対応する領域内まで延ばして形成する工程と、
    前記下層配線の下面側をダイシングテープの上面に貼り付ける工程と、
    少なくとも前記ダイシングストリートに対応する領域における前記半導体ウエハを切断して溝を形成して、個々の半導体構成体に分離し、且つ、少なくとも前記ダイシングストリートに対応する領域内に形成された前記上層配線および前記下層配線を切断して除去し、当該切断面を露出させる工程と、
    前記溝を介して露出された前記半導体構成体の側面に側面配線を前記上層配線の切断面および前記下層配線の切断面に接続させて形成する工程と、
    前記半導体構成体を前記ダイシングテープから剥離する工程と、
    を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
  20. 請求項19に記載の発明において、前記溝は前記ダイシングストリートに対応する領域に形成することを特徴とする半導体素子の製造方法。
  21. 請求項20に記載の発明において、前記溝を形成した後に、前記ダイシングテープをその周囲方向に引っ張って拡張して、前記溝の幅を広げる工程を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
  22. 請求項20に記載の発明において、前記溝は、前記ダイシングストリートおよびその両側に対応する領域に、個々に分離される前記半導体構成体の側面が下側から上側に向かうに従って漸次内側に位置する傾斜面となるように形成することを特徴とする半導体素子の製造方法。
  23. 請求項19〜22のいずれかに記載の発明において、前記側面配線の形成はインクジェットヘッドを用いて行なうことを特徴とする半導体素子の製造方法。
  24. 請求項19〜22のいずれかに記載の発明において、前記側面配線を形成する工程の前に、前記溝を介して露出された前記半導体構成体の側面に側面絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
  25. 請求項22に記載の発明において、前記半導体構成体を前記ダイシングテープから剥離する工程の前に、前記溝内に側面封止膜を形成して、該側面封止膜で前記側面配線を含む前記半導体構成体の傾斜面を覆う工程と、前記側面封止膜をその幅方向中央部において切断する工程とを有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
  26. 半導体ウエハの上面に複数の上層配線をそのうちの少なくとも一部をダイシングストリートに対応する領域内まで延ばして形成し、前記半導体ウエハの下面に複数の下層配線をそのうちの少なくとも一部を前記ダイシングストリートに対応する領域内まで延ばして形成する工程と、
    前記下層配線の下面側をダイシングテープの上面に貼り付ける工程と、
    少なくとも前記ダイシングストリートに対応する領域における前記半導体ウエハを切断して溝を形成して、個々の半導体構成体に分離し、且つ、少なくとも前記ダイシングストリートに対応する領域内に形成された前記上層配線および前記下層配線を切断して除去し、当該切断面を露出させる工程と、
    前記溝を介して露出された前記半導体構成体の側面に側面配線を前記上層配線の切断面および前記下層配線の切断面に接続させて形成する工程と、
    前記半導体構成体を前記ダイシングテープから剥離する工程と、
    前記ダイシングテープから剥離された前記半導体構成体下に、半導体基板と、該半導体基板上に設けられた複数の外部接続用電極と、該外部接続用電極上に設けられた半田ボールとを有する別の半導体構成体を、その半田ボールを前記半導体構成体の下層配線の接続パッド部に接合させて、配置する工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  27. 請求項26に記載の発明において、前記溝は前記ダイシングストリートに対応する領域に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  28. 請求項27に記載の発明において、前記溝を形成した後に、前記ダイシングテープをその周囲方向に引っ張って拡張して、前記溝の幅を広げる工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  29. 請求項26に記載の発明において、前記溝は、前記ダイシングストリートおよびその両側に対応する領域に、個々に分離される前記半導体構成体の側面が下側から上側に向かうに従って漸次内側に位置する傾斜面となるように、形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  30. 請求項27〜29のいずれかに記載の発明において、前記側面配線の形成はインクジェットヘッドを用いて行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  31. 請求項27〜29のいずれかに記載の発明において、前記側面配線を形成する工程の前に、前記溝を介して露出された前記半導体構成体の側面に側面絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  32. 請求項31に記載の発明において、前記側面絶縁膜の形成はインクジェットヘッドを用いて行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  33. 請求項29に記載の発明において、前記半導体構成体を前記ダイシングテープから剥離する工程の前に、前記溝内に側面封止膜を形成して、該側面封止膜で前記側面配線を含む前記半導体構成体の傾斜面を覆う工程と、前記側面封止膜をその幅方向中央部において切断する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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