半导体元件及其晶片级芯片尺寸封装制造技术

一种半导体器件，其包封在晶片级芯片尺寸封装中，包括：金属支柱，其包围在树脂中，并且形成在与衬垫电极相连的再布线层上；以及外部端子，其连接该金属支柱的表面，其中该金属支柱的形状进行修改，使得位于外部端子附近的第一表面大于位于再布线层附近的第二表面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体元件及其晶片级芯片尺寸封装(WLCSP )。
技术介绍
在如LSI器件的半导体器件中，在半导体芯片表面上形成诸如晶体管和 各种电子元件的集成电路，因此当其工作时会产生热量。为了避免由于半导 体芯片中产生的过度的热量而引起错误和故障，已经开发了用于从半导体器 件有效散热的各种热沉(heatsink)结构和散热结构。例如，日本专利申请 公开No. 2002 - 158310讲授了 一种配备有散热结构的半导体器件，其中与板 连接的散热电极通过绝缘树脂(或绝缘层)朝向板散发由半导体芯片的表面 产生的热量。在该半导体器件中，半导体芯片的表面区域和侧面区域由绝缘 树脂(或绝缘层)覆盖。另外，日本专利申请公开No. 2001 - 77236讲授了 一种配备有散热结构 的半导体器件，其中由用作电源的衬垫(pad)所产生的相对大量的热通过 薄膜基底的散热图形(对应于布线部分)的方式经由在半导体元件表面形成 的下填充(under-fill)材料而被耗散，该散热图形设置在半导体元件表面的 周边部分中。在该半导体器件中，布线部分形成在其中形成集成电路的半导 体芯片表面的旁边。制造晶片级芯片尺寸封装(WLCSP),使得在晶片^1切割为大量的单个 半导体芯片之前，在半导体芯片表面上形成用于在半导体芯片和板之间建立 电连接的布线部分和电极部分，并将其密封在树脂中。在WLCSP中，在预 期位置形成布线部分、电极部分和绝缘部分，使得它们并不伸出半导体芯片 的侧面区域。这实现了半导体芯片的尺寸降低。在其中半导体芯片的侧面区域被封入绝缘层中的日本专利申请公开No.2002 - 158310中所公开的半导体器件以及在日本专利申请公开No. 2001 -77236中所公开的半导体器件都不适合于WLCSP。传统上，WLCSP不配备允许有效散发由半导体芯片产生的热的散热结 构。所以，为了提高半导体器件的可靠性，强烈要求WLCSP配备有效的散 热结构。由于非常先进的以实现高速处理和电路元件高度集成的关于IC器件和 LSI器件的最近的发展，已经开发了实现从半导体器件有效散热的关于芯片 和封装的各种类型的结构，并已投入实际使用。在减小如笔记本电脑和具有数字相机的便携式电话的电子器件的尺寸、 厚度和重量上已经获得了很大的进步。至于用于半导体元件的芯片外壳，近 来芯片尺寸封装(CSP)代替了常规的双列直插式封装(dual in-line package, DIP)。例如，将芯片尺寸封装(CSP)设计成使得半导体元件通过金属凸块 (metal bump)连接到载体基底，在载体基底的下表面上形成用于将半导体 元件附着到印刷电路板上的金属凸块。最近的发展使晶片级芯片尺寸封装 (WLCSP)具有金属衬垫，其允许与在其上形成有电子电路的半导体基底 的预定表面(或电子电路制造表面)上所形成的外部器件的连接。另外，已经开发了各种结构以提高在常规芯片尺寸封装中的半导体元件 的散热性能。例如，日本专利申请公开No.H10-321775讲授了一种热沉结 构，其中附着到与CSP的预定表面相对的平坦表面的导热片与具有多个通道 (channel)的金属热沉接触，这些通道与金属热沉板结合以散发由半导体元 件产生的热。日本专利申请公开No. Hll-67998讲授了一种热沉结构，其 中在与CSP的预定表面相对的平坦表面上形成具有实现高度差的不规则区 的不规则膜，由此散发由半导体元件产生的热。在日本专利申请公开No. H10-321775中公开的热沉结构中，金属热沉 板附着到与CSP的预定表面相对的平坦表面，由于平坦表面的有限面积，其 散热效果也受到限制。在曰本专利申请公开No. Hll -67998中/>开的热沉结构中，由于在平 坦表面上形成的不规则区会引起总面积的增加，因此可以提高散热效果；然 而，因为其有限的散热效果，所以仍然存在问题。常规的WLCSP具有非常窄的表面区域，使得不能提供用于在其上设置标记间隔(marking space)的空间。这在操作者区别半导体元件的方向时引 起困难。传统上，通过两个步骤将半导体芯片安装到板上，即，使用粘合剂实现 暂时连接的第一步骤和使用焊料实现固定连接的第二步骤。这使得生产者降减小生产机器的尺寸，这在P争低制造成本上引起瓶颈。由于此原因，已经开 发了使用磁性材料将半导体芯片有效安装到板上的各种方法，并将其投入实 际使用，例如，这些方法在下面的文献中公开。日本专利申请公开No. 2002- 57433;曰本专利No. 2699938;日本专利申请公开No. H04 - 113690;以及曰本专利申请/〉开No. H02 - 134894。通过使用磁性材料将半导体芯片安装到板上的常规方法将参考图20和 21来进行描述。图35是示出安装方法的第一个例子的横截面图，其中附图标记201表 示芯片模块，附图标记202表示在其上安装芯片部件201的布线板。将芯片 模块201设计成一对电极端子204附着到其上形成有电子电路的芯片基底 203的两侧；永久i兹铁205粘附到芯片基底203的底部；在芯片基底203的 上表面上形成密封部件206。将布线板202设计成在其上形成有布线图形(未 示出)的基底207上的预定位置形成电极图形208;将磁性材料209设置在 电极图形208之间。在将芯片模块201安装到布线板202的过程中，将芯片模块201设置在 布线板202的上方以在电极端子204和电极图形208之间建立定位；然后， 向下移动芯片模块201而使电极端子204与电极图形208接触，由此可以完 成安装过程。这里，芯片模块201的永久磁铁205吸引布线板202的磁性材 料209，由此可以按照它们之间预定的定位将芯片模块201牢固地固定到布 线板202。图36是示出安装方法的第二个例子的横截面图，其中附图标记211表 示IC芯片，附图标记212表示印刷电路板。这里，在IC芯片211的预定表 面211a上形成多个电极衬垫213,并JU兹性材:扦214嵌入IC芯片211的预 定表面211a中。在印刷电路板212上形成布线图形215，磁性材料216嵌入印刷电路板212。另外，用于与布线图形215建立电连接的焊料球217贴附 在电极衬垫213上。在将IC芯片211安装到印刷电路板212上的过程中，将焊料球217贴 附在IC芯片211的电极衬垫213上；然后，将IC芯片211定位在印刷电路 板212之上以在焊料球217和布线图形215之间建立定位；此后，熔化焊料 球217使IC芯片211牢固安装在印刷电路板212上。这里，磁性材料214 和216均是被-兹化的，由此以它们之间预定的定位将IC芯片211固定到印 刷电赠4反212。上面提到的方法需要定位永久磁铁205和磁性材料209、 214和216的 工艺以及使磁性材料209、 214和216磁化的工艺。这增加了制造工艺的零 件数量和数目，随之增加制造成本。当永久磁铁205和磁性材料209、 214 和216在定位上改变时，就必须重新设计产品，这在设计上会导致额外的成 本。如图35所示，在布线板202上安装芯片模块201之前，必须将永久磁 铁205附着到芯片模块201并相应地将磁性材料20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其包封在晶片级芯片尺寸封装中，包括：金属支柱，其包围在树脂中，并且形成在与衬垫电极相连的再布线层上；以及外部端子，其连接该金属支柱的表面，其中该金属支柱的形状进行修改，使得位于外部端子附近的第一表面大 于位于再布线层附近的第二表面。

【技术特征摘要】
JP 2004-3-15 072375/04;JP 2004-3-19 080837/04;JP 21.一种半导体器件，其包封在晶片级芯片尺寸封装中，包括金属支柱，其包围在树脂中，并且形成在与衬垫电极相连的再布线层上；以及外部端子，其连接该金属支柱的表面，其中该金属支...

【专利技术属性】
技术研发人员：野本健太郎，井川郁哉，齐藤博，佐藤隆志，大桥敏雄，大仓喜洋，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]