專利名稱：半導(dǎo)體集成裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及把混合進(jìn)微小粒子的樹脂夾在中間把支持基體粘接到半導(dǎo)體芯片的至少一面上的半導(dǎo)體集成裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
近些年來，為了使裝配半導(dǎo)體集成裝置的芯片的尺寸小型化，廣為使用球柵陣列型(BGA)等的芯片尺寸封裝(CSP)。例如，為了使利用CCD圖像傳感器的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)小型化，在CCD圖像傳感器的裝配中就采用的了芯片尺寸封裝。
圖8是從表面一側(cè)和背面一側(cè)使用芯片尺寸封裝的半導(dǎo)體集成裝置的立體圖的一個(gè)例子。
用第1和第2支持基體12、14把絕緣樹脂16、17粘接到半導(dǎo)體芯片10的表面和背面上，半導(dǎo)體芯片10在借助于第1和第2支持基體12、14提高構(gòu)造上的強(qiáng)度的同時(shí)，還被保護(hù)為免受來自外部的污染。在第2支持基體14的外部表面上設(shè)置多個(gè)球狀端子18，半導(dǎo)體芯片10的內(nèi)部布線和球狀端子18用外部布線20連接起來。對(duì)于半導(dǎo)體芯片10來說可以用球狀端子18實(shí)現(xiàn)與外部元件之間的接觸。
圖9示出了使用芯片尺寸封裝的半導(dǎo)體集成裝置的工藝流程圖。在這里，為了明確地進(jìn)行說明，模式性地?cái)U(kuò)大示出了半導(dǎo)體襯底22的一部分。在半導(dǎo)體襯底22的表面上形成用切片線劃分開來的一個(gè)一個(gè)的半導(dǎo)體集成電路24。在半導(dǎo)體集成電路24上邊成膜氧化膜等的絕緣膜26，配置與半導(dǎo)體集成電路24內(nèi)的布線進(jìn)行連接的內(nèi)部布線28，內(nèi)部布線28用來實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體集成電路24和外部之間的接觸(S10)。
其次，把作為粘接劑的絕緣樹脂材料16夾在中間地把第1支持基體12粘接到半導(dǎo)體襯底22的表面上，然后，從半導(dǎo)體襯底22的背面一側(cè)施行研磨處理以使半導(dǎo)體襯底22薄膜化。其次，沿著劃分半導(dǎo)體集成電路24的切片線從半導(dǎo)體芯片10的背面一側(cè)施行刻蝕，使相鄰的的半導(dǎo)體集成電路24之間的絕緣膜26露出來(S12)。
其次，把作為粘接劑的絕緣樹脂材料17夾在中間地把第2支持基體14粘接到半導(dǎo)體襯底22的背面上，用第1和第2支持基體12、14把半導(dǎo)體襯底22夾在中間地形成疊層體100。此外，在第2支持基體14的外部表面上，在以后將配置球狀端子18的位置上設(shè)置緩沖構(gòu)件32。該緩沖構(gòu)件32，起著緩和要加在球狀端子18上的應(yīng)力的緩沖器的作用。
其次，采用用切片刀具從第2支持基體14一側(cè)開始沿著切片線進(jìn)行切削的辦法形成倒V型的溝34(S16)。接觸部分30的內(nèi)部布線28也歸因于切削而被切斷，內(nèi)部布線28的端部36就將在溝34的內(nèi)面上露出來。
在第2支持基體14的外部表面和溝34的內(nèi)面上成膜金屬膜，采用用光刻技術(shù)刻蝕該金屬膜的辦法形成外部布線20。外部布線20被圖形化為把內(nèi)部布線28的端部36和緩沖構(gòu)件32之間連接起來(S18)。
此外，采用在外部布線20上邊在保護(hù)膜38和緩沖構(gòu)件32上邊形成球狀端子18，沿著切片線接著分?jǐn)嗟霓k法，完成變成為芯片尺寸封裝進(jìn)行裝配的半導(dǎo)體集成裝置(S20)。
例如，在把芯片尺寸封裝應(yīng)用于CCD圖像傳感器的情況下，由于半導(dǎo)體集成電路24一側(cè)將變成為受光面，故至少要把從光學(xué)性上說具有高的透過率的玻璃板等透明的材料用做第1支持基體12。此外，把第1支持基體12和半導(dǎo)體芯片10粘接起來的絕緣樹脂16也可使用具有高的透過率的環(huán)氧樹脂等。
另一方面，為了粘接第2支持基體14，把環(huán)氧樹脂等的有機(jī)類材料用做絕緣樹脂17的情況下，歸因于絕緣樹脂17與半導(dǎo)體襯底22之間的熱膨脹系數(shù)的不同而會(huì)在兩者間產(chǎn)生應(yīng)力。其結(jié)果是，將發(fā)生半導(dǎo)體芯片10彎曲或半導(dǎo)體集成電路14的特性劣化等的問題。為此，要采用向把半導(dǎo)體芯片10和第2支持基體14連接起來的絕緣樹脂17內(nèi)混合進(jìn)本身為熱膨脹率比有機(jī)類材料更小的二氧化硅(SiO2)或氧化鎂(MgO)等的微粒的填充劑(微小粒子)，使作為整體的熱膨脹率與半導(dǎo)體襯底22的熱膨脹率匹配后再使用。
“PRODUCTS”、[online]、SHELLCASE公司、[平成14年10月1日檢索]、互連網(wǎng)<http//www.Shellcase.com/pages/products-shellOP-process.asp>

發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明要解決的課題)但是，在用混合進(jìn)填充劑的絕緣樹脂17粘接半導(dǎo)體芯片10和第2支持基體14的情況下，就會(huì)發(fā)生歸因于絕緣樹脂17的膜厚變薄而使得半導(dǎo)體集成裝置特性劣化的問題，或者半導(dǎo)體集成裝置完全被破壞的問題。
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于提供降低熱應(yīng)力，同時(shí)防止特性的劣化的半導(dǎo)體集成裝置及其制造方法。
(具體解決方式)本發(fā)明的半導(dǎo)體集成裝置，具備已形成有半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體芯片，和要疊層到上述半導(dǎo)體芯片的至少一面上的支持基體，其特征在于在上述半導(dǎo)體芯片與上述支持基體之間填充上已混合進(jìn)微小粒子的樹脂，上述半導(dǎo)體芯片與上述支持基體之間的間隔比上述微小粒子的最大粒徑還大。
在這里，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體集成裝置中，也可以采用在上述半導(dǎo)體芯片之內(nèi)至少形成了上述半導(dǎo)體集成電路的元件有效區(qū)域中，使上述半導(dǎo)體芯片與上述支持基體之間的間隔形成得比上述微小粒子的最大粒徑還大的辦法得到本發(fā)明的效果。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體集成裝置中，上述樹脂也可以含有2層以上的樹脂層。就是說，上述樹脂可以采用包括含有上述微小粒子的樹脂層和不含有上述微小粒子的樹脂層的辦法發(fā)揮效果。
此外，在本發(fā)明的別的方式中，半導(dǎo)體集成裝置的制造方法，具備向已形成有半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體襯底的至少一面上涂敷已混合進(jìn)微小粒子的樹脂，把上述樹脂夾在中間地把支持基體疊層到上述半導(dǎo)體襯底上的第1工序，和把上述支持基體推壓到上述半導(dǎo)體襯底上的第2工序，其特征在于上述第2工序在將上述半導(dǎo)體襯底和上述支持基體之間的間隔保持為比上述微小粒子的最大粒徑還大的同時(shí)把上述支持基體推壓到上述半導(dǎo)體襯底上。
在這里，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體集成裝置的制造方法中，在上述第2工序之后，還具有對(duì)上述樹脂施行熱處理以使之硬化的工序，上述第2工序，在進(jìn)行上述熱硬化工序時(shí)理想的是將上述半導(dǎo)體襯底與上述半導(dǎo)體支持基體之間的間隔保持為比把上述樹脂的膜厚要收縮的收縮量和上述微小粒子的最大粒徑合計(jì)起來的大小還大。
此外，本發(fā)明的別的方式的半導(dǎo)體集成裝置的制造方法，具備向已形成有半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體襯底的至少一面上涂敷已混合進(jìn)微小粒子的第1樹脂層的第1工序，使在上述第1工序中涂敷上的第1樹脂層硬化的第2工序，向上述第2工序中硬化后的第1樹脂層上邊涂敷不含有微小粒子的第2樹脂層的第3工序，其特征在于在上述第2工序之后，使得硬化后的上述第1樹脂層的膜厚保持為比上述微小粒子的最大粒徑還大那樣地進(jìn)行硬化。
特別是在上述第1工序之前，具有刻蝕上述半導(dǎo)體襯底的背面以使上述半導(dǎo)體襯底的厚度變薄的工序的情況下，本發(fā)明更為有效。
如果采用本發(fā)明，則可以減小在半導(dǎo)體集成裝置中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，同時(shí)還可以防止特性的劣化。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體集成裝置的構(gòu)造的剖面圖。
圖2是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體集成裝置的絕緣樹脂部分進(jìn)行了擴(kuò)大的剖面圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體集成裝置的工藝流程圖。
圖4用來說明本發(fā)明的實(shí)施方式的支持基體的預(yù)備性的粘接工序的圖。
圖5用來說明本發(fā)明的實(shí)施方式的絕緣樹脂的膜厚的調(diào)整的圖。
圖6用來說明本發(fā)明的實(shí)施方式的絕緣樹脂的膜厚的測(cè)定方法的圖。
圖7示出了在絕緣樹脂的膜厚的測(cè)定中得到的反射光的相干的情景。
圖8示出了已裝配到芯片尺寸封裝內(nèi)的半導(dǎo)體集成裝置的外觀的圖。
圖9是現(xiàn)有的半導(dǎo)體集成裝置的工藝流程圖。
圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體集成裝置的構(gòu)造的剖面圖。
圖11是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體集成裝置的絕緣樹脂部分進(jìn)行了擴(kuò)大的剖面圖。
圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體集成裝置的工藝流程圖。
標(biāo)號(hào)說明10-半導(dǎo)體芯片；12-第1支持基體；14-第2支持基體，16、17-絕緣樹脂；18-球狀端子；20-外部布線，22-半導(dǎo)體襯底；24-半導(dǎo)體集成電路；26-絕緣膜；28-內(nèi)部布線；30-接觸部分；32緩沖構(gòu)件；34-溝；36-端部；38-保護(hù)膜；40-絕緣樹脂；40-1含有填充劑的絕緣樹脂層；40-2-不含填充劑的絕緣樹脂層；42-樹脂材料；44-填充劑；50-上部固定夾具；52-下部固定夾具；54膜厚調(diào)整夾具；100、200-疊層體。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施方式1)以下，參看附圖，詳細(xì)地對(duì)實(shí)施方式1進(jìn)行說明。
<半導(dǎo)體集成裝置的構(gòu)造>
圖1示出了實(shí)施方式1的半導(dǎo)體集成裝置的構(gòu)造的剖面圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成裝置，具有與應(yīng)用現(xiàn)有的芯片尺寸封裝的半導(dǎo)體集成裝置同樣的構(gòu)造。
就是說，在半導(dǎo)體襯底22的表面上形成半導(dǎo)體集成電路24，在該半導(dǎo)體集成電路24上邊成膜絕緣膜26。然后，通過設(shè)置在絕緣膜26上的貫通孔把內(nèi)部布線28連接起來構(gòu)成半導(dǎo)體芯片。內(nèi)部布線28其端部已在半導(dǎo)體芯片的側(cè)面上露出來，用于進(jìn)行半導(dǎo)體集成電路24和外部布線20之間的接觸。
第1和第2支持基體12、14，分別粘接到半導(dǎo)體芯片的表面一側(cè)和背面一側(cè)。在第2支持基體14的外部表面上配置緩沖構(gòu)件32，在緩沖構(gòu)件32上邊設(shè)置球狀端子18。在半導(dǎo)體芯片的側(cè)面隨時(shí)露出來的內(nèi)部布線28的端部和球狀端子18用在半導(dǎo)體芯片的側(cè)面上形成的外部布線20連接起來。此外，要把保護(hù)膜38設(shè)置為使得外部布線20或第2支持基體14在外部不露出來。
第1支持基體12，與現(xiàn)有技術(shù)同樣，用絕緣樹脂16與半導(dǎo)體芯片進(jìn)行粘接。例如，在已在半導(dǎo)體襯底22的表面上形成的半導(dǎo)體集成電路24是CCD圖像傳感器的情況下，第1支持基體12可以使用具有高的光透過率的玻璃板等的透明的材料。此外，絕緣樹脂16也可以使用具有高的透過率的環(huán)氧樹脂等。
另一方面，第2支持基體14，用絕緣樹脂40與半導(dǎo)體芯片進(jìn)行粘接。為了減小與含于半導(dǎo)體芯片中的半導(dǎo)體襯底22之間的熱膨脹系數(shù)之差，在絕緣樹脂40內(nèi)已混合進(jìn)填充劑(微小粒子)。
圖2示出了本實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成裝置的構(gòu)造的擴(kuò)大剖面圖。擴(kuò)大剖面圖雖然對(duì)圖1的矩形區(qū)域A進(jìn)行了擴(kuò)大，但是為了使說明簡(jiǎn)化，夸張地示出了絕緣樹脂40。
絕緣樹脂40可以以有機(jī)類或無(wú)機(jī)類的樹脂層材料42為主材料構(gòu)成。在樹脂層材料42內(nèi)，已混合進(jìn)本身為二氧化硅(SiO2)或氧化鎂(MgO)等的微粒的填充劑44。填充劑44，并不限于這些材料，只要是使絕緣樹脂40的作為整體的熱膨脹率接近于含于半導(dǎo)體芯片內(nèi)的半導(dǎo)體襯底22的熱膨脹率的材料即可。
這時(shí)，要作成為使得粘接部位的絕緣樹脂40的膜厚T，對(duì)于已混合進(jìn)絕緣樹脂40內(nèi)的填充劑44的最大粒徑Dmax滿足公式(1)的條件。
T＞Dmax(1)公式(1)的條件，理想的是在使用絕緣樹脂40的整個(gè)區(qū)域中都得到滿足，但是，更為理想的是在圖1所示的已形成了半導(dǎo)體集成電路24的有效元件區(qū)域B中填充劑44的最大粒徑Dmax和絕緣樹脂40的膜厚T滿足公式(1)的關(guān)系。
<半導(dǎo)體集成裝置的制造方法>
本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成裝置，可以根據(jù)圖3所示的工藝流程制造。
在步驟S30中，與現(xiàn)有技術(shù)同樣，在半導(dǎo)體襯底22的表面上制作半導(dǎo)體集成電路24。在半導(dǎo)體集成電路24上邊成膜氧化膜等的絕緣膜26，通過設(shè)置在絕緣膜26上的貫通孔把內(nèi)部布線28連接起來形成半導(dǎo)體芯片10。
在步驟S32中，用旋轉(zhuǎn)涂敷法向半導(dǎo)體襯底22的表面上涂敷絕緣樹脂16，通過該絕緣樹脂16粘貼第1支持基體12，使絕緣樹脂16熱硬化。其次，沿著切片線從半導(dǎo)體芯片10的背面一側(cè)研磨半導(dǎo)體襯底22形成接觸部分30。半導(dǎo)體襯底22的研磨可借助于機(jī)械研磨、化學(xué)刻蝕、物理刻蝕中的任何一種或它們的組合進(jìn)行。
此外，為了減小半導(dǎo)體芯片的背面的凹凸，理想的是在向其次的粘接支持基體14的工序轉(zhuǎn)移之前，預(yù)先對(duì)要成為粘接面的區(qū)域也進(jìn)行研磨。但是，在進(jìn)行該機(jī)械研磨的情況下，由于會(huì)在研磨部位上發(fā)生微細(xì)的擦傷，歸因于該擦傷產(chǎn)生的凹凸在此后的粘接支持基體14時(shí)就難于調(diào)整絕緣樹脂40的厚度，或使半導(dǎo)體集成電路24劣化，故理想的是用機(jī)械研磨以外的方法進(jìn)行刻蝕。例如，理想的是進(jìn)行使用氟氫酸與硝酸的混合溶液的濕法刻蝕或使用六氟化硫(SF6)的干法刻蝕進(jìn)行。
具體地說，可以用250mTorr左右的壓力供給六氟化硫(SF6)和氧氣(O2)，給半導(dǎo)體芯片10加上頻率40MHz和功率2200W的高頻(RF)功率進(jìn)行刻蝕。在這里，為了高速且均一地進(jìn)行刻蝕也可以同時(shí)加上旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在該條件下，在半導(dǎo)體襯底22是硅襯底的情況下，可以得到大約50微米/分的刻蝕速度。
其結(jié)果是，可以抑制由刻蝕引起的凹凸的發(fā)生，在不需要再對(duì)絕緣樹脂40設(shè)置多余的厚度的同時(shí)，還可以容易地調(diào)整絕緣樹脂40的膜厚。
在步驟S34中，如圖4所示，向半導(dǎo)體襯底22的背面上涂敷絕緣樹脂40，粘貼第2支持基體14。
在該步驟S34的工序中，如圖5所示，邊用上部固定夾具50和對(duì)于上部固定夾具50平行地接地的下部固定夾具52平行地維持第1支持基體12和第2支持基體14，邊使第2支持基體14推壓接觸到半導(dǎo)體襯底22上并繼續(xù)推壓。這時(shí)，采用用膜厚調(diào)整夾具54調(diào)整上部固定夾具50和下部固定夾具52之間的間隙的辦法，把絕緣樹脂40規(guī)范為規(guī)定的膜厚后再進(jìn)行粘接。特別是在后工序中由于要實(shí)施目的為使絕緣樹脂40硬化的熱處理，故理想的是考慮絕緣樹脂40的膜厚會(huì)因該熱處理而減少的情況，把絕緣樹脂40的膜厚T’規(guī)范為滿足公式(2)。
T’≥T+α(2)T熱處理后需要的絕緣樹脂的膜厚＞Dmaxα因熱處理而收縮的絕緣樹脂的膜厚就是說，要使絕緣樹脂40的膜厚T’作成為大于把比含于絕緣樹脂40內(nèi)的填充劑44的最大粒徑Dmax還大的膜厚T與因熱處理而收縮的絕緣樹脂40的膜厚α加在一起的膜厚。
說得更為具體一點(diǎn)，如圖6所示，采用從下部固定夾具52一側(cè)通過第2支持基體14使光入射，測(cè)定從第2支持基體14與絕緣樹脂40之間的界面和絕緣樹脂40與半導(dǎo)體芯片10之間的界面反射過來的反射光的相干的辦法，在可以測(cè)定絕緣樹脂40的膜厚的同時(shí)，還可以調(diào)整膜厚調(diào)整夾具54的長(zhǎng)度來規(guī)范絕緣樹脂40的膜厚。圖7示出了測(cè)定所測(cè)定的反射光的相干的結(jié)果的一個(gè)例子?？筛鶕?jù)相干峰值的間隔等的反射光譜的波長(zhǎng)依賴性測(cè)定絕緣樹脂40的膜厚。
絕緣樹脂40的膜厚，由于必須以微米的精度進(jìn)行調(diào)整，故理想的是把由壓電材料構(gòu)成的壓電元件用做膜厚調(diào)整夾具54，進(jìn)行由絕緣樹脂40的膜厚測(cè)定結(jié)果進(jìn)行的反饋控制來調(diào)整膜厚調(diào)整夾具54的長(zhǎng)度。
此外，在把玻璃板等用做第1和第2支持基體12、14的情況下，由于會(huì)因自重而發(fā)生撓曲故支持基體12、14與半導(dǎo)體芯片10之間的距離，在中央部分和周邊部分處不同。為了防止這樣的撓曲，使上部固定夾具50或下部固定夾具52具有吸附第1支持基體12或第2支持基體14的構(gòu)造是理想的。例如，理想的是在上部固定夾具50或下部固定夾具52上預(yù)先設(shè)置上真空吸附用的孔，在進(jìn)行真空吸附以平行地維持第1和第2支持基體12、14的同時(shí)粘貼到半導(dǎo)體芯片10上。
在步驟S36中，借助于進(jìn)行熱硬化使絕緣樹脂16和絕緣樹脂40硬化，使第1支持基體12和第2支持基體14和半導(dǎo)體芯片10完全粘接。這時(shí)，若安裝上部固定夾具50、下部固定夾具52和膜厚調(diào)整夾具54或進(jìn)行熱處理，有時(shí)候就會(huì)伴隨著絕緣樹脂16和絕緣樹脂40的收縮而給半導(dǎo)體芯片10或第1和第2支持基體12、14加上應(yīng)力，引起第1或第2支持基體12、14的破損或在半導(dǎo)體芯片10上形成的半導(dǎo)體集成電路24的破壞。于是，理想的是在拿掉上部固定夾具50、下部固定夾具52和膜厚調(diào)整夾具54后再進(jìn)行熱處理。
在步驟S34中，采用把絕緣樹脂40的膜厚T’調(diào)整為比填充劑44的最大粒徑Dmax還大的膜厚T與因熱處理而收縮的絕緣樹脂40的膜厚α的合計(jì)膜厚還大的辦法，即便是在絕緣樹脂40因熱處理后而僅僅收縮膜厚α的情況下，也可以把絕緣樹脂40的最終膜厚T保持為比填充劑44的最大粒徑Dmax還大。
在熱處理后，在第2支持基體14的外部表面上設(shè)置緩沖構(gòu)件32，轉(zhuǎn)移到其次的步驟。
在步驟S38中，采用用切片刀具沿著切片線從第2支持基體14一側(cè)進(jìn)行切削的辦法，形成內(nèi)部布線28的端部36已在內(nèi)側(cè)面上露出來的倒V形的溝34。在步驟S40中，采用在第2支持基體14的外部表面及溝34的內(nèi)面上成膜金屬膜，用光刻技術(shù)使該金屬膜圖形化的辦法形成外部布線20。最后，在步驟S42中，形成保護(hù)膜38和球狀端子18，用切片刀具沿著切片線進(jìn)行分?jǐn)嗟霓k法就可以形成半導(dǎo)體集成裝置。
如果采用用以上的辦法形成的本實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成裝置，則即便是在已向粘接半導(dǎo)體芯片和支持基體的絕緣樹脂內(nèi)混合進(jìn)填充劑的情況下，也可以防止使半導(dǎo)體集成裝置特性劣化或半導(dǎo)體集成裝置完全破壞的問題。同時(shí)，還可以減小半導(dǎo)體集成裝置的熱應(yīng)力。
這些效果，被推測(cè)為是由于采用把絕緣樹脂的膜厚形成得比含于絕緣樹脂內(nèi)的填充劑的最大粒徑還大的辦法，使得1個(gè)填充劑不會(huì)同時(shí)接觸支持基體和半導(dǎo)體芯片，借助于來自支持基體的加壓消除了因把填充劑推壓到填充劑與半導(dǎo)體芯片之間的接觸點(diǎn)上而產(chǎn)生的應(yīng)力集中而得到的。
(實(shí)施方式2)以下，參看附圖，對(duì)實(shí)施方式2進(jìn)行說明。
<半導(dǎo)體集成裝置的構(gòu)造>
圖10是示出了實(shí)施方式2的半導(dǎo)體集成裝置的構(gòu)造的剖面圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成裝置雖然與實(shí)施方式1的應(yīng)用芯片尺寸封裝的半導(dǎo)體集成裝置具有同樣的構(gòu)造，但是，其特征在于絕緣樹脂40被分成為絕緣樹脂層40-1和40-2這么2層。
第2支持基體14，用絕緣樹脂40-1和40-2與半導(dǎo)體芯片進(jìn)行粘接。在絕緣樹脂40-1內(nèi)為了減小含于半導(dǎo)體芯片內(nèi)的半導(dǎo)體襯底22之間的熱膨脹率之差，已混合進(jìn)填充劑。另一方面，在絕緣樹脂40-2內(nèi)則未混合進(jìn)填充劑。
圖11示出了本實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成裝置的構(gòu)造的擴(kuò)大剖面圖。擴(kuò)大剖面圖雖然對(duì)圖10的矩形區(qū)域C進(jìn)行了擴(kuò)大，但是為了簡(jiǎn)化說明夸張地示出了絕緣樹脂40-1。
絕緣樹脂膜40-1，與實(shí)施方式1同樣，可以以有機(jī)類或無(wú)機(jī)類的樹脂層材料42為主材料構(gòu)成。含于絕緣樹脂膜40-1內(nèi)的填充劑44，理想的是也定為二氧化硅(SiO2)或氧化鎂(MgO)等的粒子。就是說，填充劑44只要是使絕緣樹脂膜40-1的作為整體的熱膨脹率接近于含于半導(dǎo)體芯片內(nèi)的半導(dǎo)體襯底22的熱膨脹率的材料即可。
這時(shí)，要作成為使得粘接部位的絕緣樹脂膜40-1的膜厚T和已混合進(jìn)絕緣樹脂膜40-1內(nèi)的填充劑44的最大粒徑Dmax滿足上述公式(1)的條件。公式(1)的條件，理想的是在使用絕緣樹脂膜40-1的真?zhèn)€區(qū)域中都得到滿足，但是，特別是只要在圖10所示的已形成了半導(dǎo)體集成電路24的有效元件區(qū)域B中滿足公式(1)的關(guān)系即可。
<半導(dǎo)體集成裝置的制造方法>
本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成裝置，可以根據(jù)圖12所示的工藝流程制造。在圖12中，對(duì)于那些與要進(jìn)行與上述實(shí)施方式1同樣的處理的工序都賦予了同一標(biāo)號(hào)。
在步驟S30中，在半導(dǎo)體襯底22的表面上制作半導(dǎo)體集成電路24。在半導(dǎo)體集成電路24上邊成膜氧化膜等的絕緣膜26，通過設(shè)置在絕緣膜26上的貫通孔把內(nèi)部布線28連接起來。借助于此，形成半導(dǎo)體芯片10。
在步驟S32中，向半導(dǎo)體襯底22的表面上涂敷絕緣樹脂16，通過該絕緣樹脂16粘貼第1支持基體12。采用使絕緣樹脂16硬化的辦法，把第1支持基體粘接到半導(dǎo)體襯底22的表面上。其次，沿著切片線從半導(dǎo)體芯片10的背面一側(cè)研磨半導(dǎo)體襯底22形成接觸部分30。半導(dǎo)體襯底22的研磨可借助于機(jī)械研磨、化學(xué)刻蝕、物理刻蝕中的任何一種或它們的組合進(jìn)行。
這時(shí)，與實(shí)施方式1同樣，為了減小半導(dǎo)體芯片的背面的凹凸，理想的是預(yù)先對(duì)要成為粘接面的區(qū)域也進(jìn)行研磨。此外，在進(jìn)行該研磨的情況下，為了防止研磨部位的擦傷，理想的是用機(jī)械研磨以外的方法進(jìn)行刻蝕。例如，理想的是進(jìn)行使用氟氫酸與硝酸的混合溶液的濕法刻蝕或使用六氟化硫(SF6)的干法刻蝕進(jìn)行?？涛g可以與實(shí)施方式1同樣地進(jìn)行。
在步驟S34-1中，在半導(dǎo)體襯底22的背面上形成絕緣樹脂層40-1。采用用旋轉(zhuǎn)涂敷法等涂敷含有填充劑的絕緣樹脂，并借助于熱處理等使之硬化的辦法形成絕緣樹脂層40-1。
在這里，考慮絕緣樹脂的膜厚會(huì)因目的為使之硬化的熱處理而減少的情況，如圖11所示，理想的是要規(guī)范為使絕緣樹脂層40-1的膜厚T’滿足上述公式(2)。
就是說，理想的是把絕緣樹脂層40-1的膜厚T’預(yù)先涂敷為大于含于絕緣樹脂層40-1內(nèi)的填充劑44的最大粒徑Dmax還大的膜厚T與因熱處理而收縮的膜厚α加在一起的膜厚。
例如，在用旋轉(zhuǎn)涂敷法涂敷絕緣樹脂層時(shí)，就可以采用對(duì)樹脂黏度、旋轉(zhuǎn)涂敷器的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整的辦法，使得滿足上述的公式(2)那樣地涂敷絕緣樹脂。一直到即便是受到壓縮等膜厚也不會(huì)變化那種程度為止使這樣地涂敷上的絕緣樹脂硬化而不進(jìn)行壓縮。借助于此，就可以如上所述使硬化后的絕緣樹脂膜40-1的膜厚T和已混合進(jìn)絕緣樹脂膜40-1內(nèi)的填充劑44的最大粒徑Dmax滿足上述公式(1)的條件。
在步驟34-2中，在半導(dǎo)體襯底22的背面上形成絕緣樹脂層40-2，粘貼第2支持基體14。邊用上部固定夾具50和對(duì)于上部固定夾具50平行地接地的下部固定夾具52平行地維持第1支持基體12和第2支持基體14，邊使第2支持基體14推壓接觸到半導(dǎo)體襯底22上并繼續(xù)推壓。這時(shí)，采用用膜厚調(diào)整夾具54調(diào)整上部固定夾具50和下部固定夾具52之間的間隙的辦法，把絕緣樹脂40-1和40-2的合計(jì)膜厚規(guī)范為使得變成為規(guī)定的膜厚。具體地說，與實(shí)施方式1同樣，采用邊進(jìn)行利用光的相干的膜厚測(cè)定邊調(diào)整膜厚調(diào)整夾具54的長(zhǎng)度的辦法，就可以規(guī)范絕緣樹脂層40-1和40-2的合計(jì)膜厚。
此外，與實(shí)施方式1同樣，在把玻璃板等用做第1和第2支持基體12、14的情況下，為了防止因自重引起的撓曲，理想的是使之具有把第1支持基體12或第2支持基體14吸附到上部固定夾具50或下部固定夾具52上的構(gòu)造。借助于此，就可以在平行地維持第1和第2支持基體12、14的同時(shí)粘貼到半導(dǎo)體芯片10上，是理想的。
在步驟S36中，采用進(jìn)行熱處理的辦法完全地使絕緣樹脂16和絕緣樹脂40-1以及40-2硬化。借助于此，就可以把第1支持基體12和第2支持基體14與半導(dǎo)體芯片10粘接起來。這時(shí)，與實(shí)施方式1同樣，為了防止由應(yīng)力產(chǎn)生的半導(dǎo)體集成電路24的破壞，理想的是把上部固定夾具50、下部固定夾具52和膜厚調(diào)整夾具54拿掉后再進(jìn)行熱處理。熱處理后，在第2支持基體14的外部表面上設(shè)置緩沖構(gòu)件32，向其次的步驟轉(zhuǎn)移。
在步驟S34-1中采用把絕緣樹脂層40-1的膜厚T形成得比填充劑44的最大粒徑Dmax還大，并預(yù)先使之硬化為即便是在步驟S34-2的壓縮中膜厚也不會(huì)變化的那種程度的辦法，就可以肯定把絕緣樹脂層40-1和40-2的合計(jì)膜厚保持為比填充劑44的最大粒徑Dmax還大。
在步驟S38到S42中，采用在用切片刀具形成內(nèi)部布線28的端部36已在內(nèi)側(cè)面上露出來的倒V形的溝34，在第2支持基體14的外部表面和溝34的內(nèi)面上形成已圖形化的外部布線20，形成了保護(hù)膜38和球狀端子18后，用切片刀具沿著切片線進(jìn)行分?jǐn)嗟霓k法就可以形成半導(dǎo)體集成裝置。
倘采用本實(shí)施方式，則即便是在已向目的為粘接半導(dǎo)體芯片和支持基體的絕緣樹脂內(nèi)混合進(jìn)填充劑的情況下，也可以防止使半導(dǎo)體集成裝置特性劣化或半導(dǎo)體集成裝置完全破壞的問題。同時(shí)，還可以減小半導(dǎo)體集成裝置的熱應(yīng)力。
這些效果，被推測(cè)為是由于采用把絕緣樹脂40-1的膜厚T形成得比含于絕緣樹脂層40-1內(nèi)的填充劑44的最大粒徑Dmax還大的，就是說把絕緣樹脂層40-1和絕緣樹脂層40-2的合計(jì)膜厚形成得比填充劑44的最大粒徑Dmax更厚的辦法，使得1個(gè)填充劑不會(huì)同時(shí)接觸支持基體和半導(dǎo)體芯片，因而可以防止來自填充劑的應(yīng)力進(jìn)行集中的緣故。
另外，在本實(shí)施方式中，雖然用2層的絕緣樹脂層40-1和40-2構(gòu)成絕緣樹脂40，但是并不限定于此。就是說，只要是滿足本實(shí)施方式的發(fā)明的概念的方式，也可以作成為具有3層以上的絕緣樹脂膜的構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體集成裝置，具備已形成有半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體芯片，和要疊層到上述半導(dǎo)體芯片的至少一面上的支持基體，其特征在于在上述半導(dǎo)體芯片與上述上述支持基體之間填充上已混合進(jìn)微小粒子的樹脂，上述半導(dǎo)體芯片與上述支持基體之間的間隔比上述微小粒子的最大粒徑還大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成裝置，其特征在于在上述半導(dǎo)體芯片之內(nèi)至少形成了上述半導(dǎo)體集成電路的元件有效區(qū)域中，使上述半導(dǎo)體芯片與上述支持基體之間的間隔形成得比上述微小粒子的最大粒徑還大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體集成裝置，其特征在于上述樹脂含有2層以上的樹脂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體集成裝置，其特征在于上述樹脂包括含有上述微小粒子的樹脂層和不含有上述微小粒子的樹脂層。
5.一種半導(dǎo)體集成裝置的制造方法，具備向已形成有半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體襯底的至少一面上涂敷已混合進(jìn)微小粒子的樹脂，把上述樹脂夾在中間地把支持基體疊層到上述半導(dǎo)體襯底上的第1工序，和把上述支持基體推壓到上述半導(dǎo)體襯底上的第2工序，其特征在于上述第2工序在將上述半導(dǎo)體襯底和上述支持基體之間的間隔保持為比上述微小粒子的最大粒徑還大的同時(shí)把上述支持基體推壓到上述半導(dǎo)體襯底上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體集成裝置的制造方法，其特征在于在上述第2工序之后，還具有對(duì)上述樹脂施行熱處理以使之熱硬化的工序，上述第2工序，在進(jìn)行上述熱硬化工序時(shí)，將上述半導(dǎo)體襯底與上述半導(dǎo)體支持基體之間的間隔保持為比把上述樹脂的膜厚要收縮的收縮量和上述微小粒子的最大粒徑合計(jì)起來的大小還大。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的半導(dǎo)體集成裝置的制造方法，其特征在于在上述第1工序之前，還具有刻蝕上述半導(dǎo)體襯底的背面以使上述半導(dǎo)體襯底的厚度變薄的工序。
8.一種半導(dǎo)體集成裝置的制造方法，具備向已形成有半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體襯底的至少一面上涂敷已混合進(jìn)微小粒子的第1樹脂層的第1工序，使在上述第1工序中涂敷上的第1樹脂層硬化的第2工序，向上述第2工序中硬化后的第1樹脂層上邊涂敷不含有微小粒子的第2樹脂層的第3工序，其特征在于上述第2工序，進(jìn)行硬化，以便使硬化后的上述第1樹脂層的膜厚保持為比上述微小粒子的最大粒徑還大。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體集成裝置的制造方法，其特征在于在上述第1工序之前，還具有刻蝕上述半導(dǎo)體襯底的背面以使上述半導(dǎo)體襯底的厚度變薄的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體集成裝置及其制造方法。課題是提供降低熱應(yīng)力同時(shí)防止特性的劣化的半導(dǎo)體集成裝置。可以用包括已形成有半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體芯片，和已粘接到半導(dǎo)體芯片的至少一面上的支持基體(14)，半導(dǎo)體芯片和支持基體(14)用已混合進(jìn)粒狀的填充劑的樹脂(40)進(jìn)行粘接，樹脂(40)的最小膜厚比填充劑的最大粒徑還大的半導(dǎo)體集成裝置解決上述課題。
文檔編號(hào)H01L23/12GK1519918SQ20041000285
公開日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2004年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月6日
發(fā)明者沖川滿 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社