JP2001085285A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2001085285A JP25874199A JP25874199A JP2001085285A JP 2001085285 A JP2001085285 A JP 2001085285A JP 25874199 A JP25874199 A JP 25874199A JP 25874199 A JP25874199 A JP 25874199A JP 2001085285 A JP2001085285 A JP 2001085285A
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由紀子 水越
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 裏面研磨工程において視認性の高いマーキン
グ面を裏面に形成することによりマークの視認性を高く
した半導体装置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】BGA型半導体装置においてダイヤモンド
砥石を用いずにスピンエッチャーを用いてシリコンウェ
ーハの裏面研磨を行い、その後鏡面状裏面から非常に均
一な凹凸面を有し曇りガラス状態である梨地面16の裏
面を形成する。この梨地面16にレーザマーキング17
を行う。従来生じていた裏面研磨後のダメージを軽減さ
せるので視認性の高いマークが形成される。梨地面は、
硫酸及び硝酸の混合液を用いてエッチングを行って得ら
れるものであり、破砕層が形成されていないので、チッ
プの機械的強度が大きくなるとともにチップを薄くでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に文
字、数字、記号などのマークの構造及びこれを形成する
方法に関し、とくに主面に外部接続端子として導電性ボ
ールが取り付けられ、配線基板にフリップチップ方式に
代表されるバンプ接合方式で搭載されたシリコン半導体
チップの露出されている裏面にレーザマークを施す方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置は、主として半導体装
置をデザインする設計工程、インゴット状態のシリコン
などの半導体単結晶を成長させ、これをスライスしてウ
ェーハにするウェーハ形成工程、ウェーハに対して薄膜
形成、酸化処理、ドーピングなどを行なってウェーハに
複数のチップを形成するウェーハ処理工程、ウェーハか
らチップを分離しパッケージングを行う組立工程及び検
査工程を経て製品が得られる。ウェーハ処理工程では、
ウェーハ形成工程により得られたウェーハ主面のダイシ
ングラインに区画されたチップ形成領域に沿って半導体
素子が形成されたチップを形成し、その後ダイシングラ
インに沿ってウェーハをダイシングし各チップ毎に分離
する。このチップを基にして半導体装置を組み立て検査
を行って製品を出荷している。従来、半導体装置の表面
には品名やピン番号及び製品特性などを表示する文字、
数字もしくは記号などのマークが形成されている。これ
を形成する時は、シリコンウェーハなどウェーハをダイ
シングラインに沿ってダイシングしてチップに分離し、
チップをパッケージングし検査した後、製品が良品とし
て認められ特性別に分別されたのち半導体装置にマーキ
ングが行われている。
【0003】しかし、従来BGA(Ball Grid Array) 型
半導体装置に用いられる半導体チップとして、集積回路
などの半導体素子を内部回路として形成した主面に外部
接続端子となる導電性ボールを取り付け、この導電性ボ
ールを配線基板の配線パターンに取り付けるように搭載
するものがある。この種のチップは露出する配線部分は
保護されているが、チップは、樹脂封止されず、したが
って、半導体基板の裏面も当然保護されていない。この
ようなチップの主面が実装基板に面するように実装基板
に搭載されるのが通常である。従来の半導体装置の表面
に品名などを表示するレーザマークは、シリコンウェー
ハの裏面や素子が形成される主面などの被マーク面をY
AGレーザなどを用いてに彫り込むことにより視認性を
得ている。シリコンへマークする場合はダメージが小さ
くなるようにドットを1つずつ繋がらないように掘り込
んで照射するのが通常である。また、表面をレーザで溶
かし込んで溶融痕をマークとすることも行われている。
【0004】図11は、従来のマーキングプロセスを含
んだBGA型半導体装置の製造工程を示すフロー図であ
る。まず、シリコン半導体などのインゴットを用意する
(1)。この半導体インゴットを切断してウェーハを形
成する(2)。切断されたウェーハは周縁部を面取り
し、ウェーハ両面の切断面をラッピングにより平坦化す
る。平坦化されたウェーハは、水酸化ナトリウムの3%
水溶液などを用いたアルカリ洗浄を行い、ウェーハ表面
及びラッピングにより形成された加工歪み内の砥粒や削
り屑のような不純物を除去する。アルカリ洗浄されたウ
ェーハは、例えば、研磨装置により両面研磨され、研磨
後ウェーハは洗浄されて、チップを作り込むウェーハが
形成される(3)。次に、ウェーハ処理工程に入り、ウ
ェーハは、主面に集積回路などの半導体素子が形成され
る。ウェーハ裏面は、ラッピングにより荒らされてお
り、主面は集積回路などの半導体素子が形成された複数
のチップ形成領域が形成されている(4)。次に、ウェ
ーハテストを行ってチップ毎の良・不良を調べる
(5)。
【0005】次に、ウェーハの裏面処理を行う。裏面処
理は、裏面研磨(BSG:BackSide Grin
d)を3回に別けて行う。初め荒く次第に細かいBSG
を行う。例えば、最初のBSG1を#350、次にB
SG2を#1200、3回目のBSG3は、#2000
で行う(6)。ウェーハを所定の厚さにしてから、ダイ
シングラインに沿ってウェーハを切断し、チップに分離
する(7)。チップは配線基板主面に接続電極(バン
プ)を介して接続させる。この時、チップ主面は、配線
基板主面に対向し、チップ裏面は上を向いている。そし
て、チップと配線基板との間には、バンプを被覆するよ
うに、アンダーフィル樹脂がポッティングにより充填さ
れる(8)。次に、配線基板裏面に外部接続端子である
導電性ボールを取り付ける(9)。導電性ボールを取り
付けてからチップ毎にテストを行う(10)。そして、
テストによって良品とされ特性毎に選別されたものに対
して、チップ裏面にYAGレーザなどを用いて文字、数
字、記号などのマークを刻印する(11)。最後にマー
キングされたチップは、製品としてパッキングされて出
荷される。
【0006】従来の技術であるダイヤモンド砥石により
裏面研削しパッケージに組み込んだチップを図8の断面
図に示す。図8に示される半導体装置を構成するチップ
の裏面は、鏡面状態になっていてそこにはレーザマーキ
ングが施されている。図9は、マーキングが施されたチ
ップ裏面を示す平面図である。図8は、図9のA−A′
線に沿う部分の断面図である。図10は、図9のB部分
の一部を拡大した状態を示す拡大断面図である。図8に
示すように、ポリイミド樹脂板やエポキシ樹脂含浸ガラ
ス繊維積層板などが用いられる配線基板2は、主面に配
線(図示せず)が形成され、裏面には導電性ボールなど
の外部接続端子4が取り付けられている。外部接続端子
4は、主面の配線とは貫通孔などを介して電気的に接続
されている。シリコンチップ1は、集積回路などの半導
体素子が形成された主面にバンプなどの接続電極3が形
成されており、接続電極3は、配線基板2主面の配線に
はんだ接合などにより接続されている。したがって、チ
ップ1と配線基板2とは主面同士が対向しており、した
がって、チップ1裏面は上を向いている(図9参照)。
この上を向いた裏面6にYAGレーザなどにより文字、
数字、記号などのマーク7が刻印されている。また、配
線基板2とチップ1の間は、エポキシ樹脂などによりア
ンダーフィル樹脂5が充填されて両者の接続部分を保護
されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図9に示すように、レ
ーザによりマーキングされた箇所には溝が掘られてい
る。しかし、従来技術のようにダイヤモンド砥石により
裏面研削した半導体ウェーハの表面には仕上げ研磨によ
って生じる破砕層が発生している(図10)。この状態
でレーザを用いてマーキングを行うと、マーキングした
箇所としていない箇所とのコントラストがはっきりせず
視認性が悪くなるという問題があった。これは、裏面研
磨を行った面は、破砕層が形成されても、乱反射は少な
く、実質的に、反射光と透過光を有する鏡面状態にある
ので視認性が悪くなるものと思われる。また、破砕層
は、転位欠陥の原因の1つでもあり、また、破砕層は、
半導体素子の強度を落とす原因にもなっている。本発明
は、このような事情によりなされたものであり、裏面研
磨工程において、視認性の高いマーキング面を裏面に形
成することによりマークの視認性を高くした半導体装置
及びその製造方法を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、BGA(Ball
Grid Array) 型半導体装置に係るものであり、ダイヤモ
ンド砥石を用いずにスピンエッチャーを用いて裏面研磨
し、チップの鏡面状裏面から非常に均一な凹凸面を有し
曇りガラス状態である梨地面を裏面に形成し、この梨地
面にマーキングを行うことを特徴としている。従来生じ
ていた裏面研磨後のダメージを軽減させるので視認性の
高いマークが形成される。梨地面は、硫酸及び硝酸の混
合液を用いてエッチングを行って得られるものであり、
破砕層が形成されていないので、チップの機械的強度が
大きくなるとともにチップを薄くすることが可能にな
る。すなわち、本発明の半導体装置は、半導体素子が形
成された半導体基板を備え、主面には前記半導体素子が
形成され、裏面は、溶剤によりエッチングされて梨地面
になっており、且つこの梨地面にはマーキングが施され
ていることを第1の特徴としている。
【0009】また、本発明の半導体装置は、主面には半
導体素子が形成され、裏面には溶剤によりエッチングさ
れて梨地面が形成されており、且つこの梨地面にはマー
キング処理が施されている半導体基板と、第1の面に配
線が形成され、第2の面にこの配線と電気的に接続され
た外部接続端子が形成されている配線基板とを備え、前
記半導体基板はその主面に形成された接続電極を介して
前記配線に接続されていることを第2の特徴としてい
る。前記マーキング処理は、梨地面をレーザにより溶融
し溶融痕をマークとして用いるようにしても良い。本発
明の半導体装置の製造方法は、半導体ウェーハに半導体
素子を形成する工程と、前記半導体素子が形成された半
導体ウェーハ裏面に溶剤を塗布して梨地面を形成する工
程と、前記梨地面を形成してから前記半導体ウェーハを
ダイシングして複数の半導体チップを形成する工程と、
各半導体チップの梨地面にレーザによりマーキング処理
を施す工程を具備したことを特徴としている。前記溶剤
は、硫酸と硝酸の混合物であっても良い。前記混合物の
硫酸と硝酸のモル比は、4:6であるようにしても良
い。前記半導体素子が形成された半導体ウェーハ裏面に
溶剤を塗布する工程の前に研削工程を加えるようにして
も良い。前記研削工程は、2工程からなるようにしても
良い。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して発明の実施
の形態を説明する。まず、図1乃至図7を参照して実施
例を説明する。図1は、本発明のBGA型半導体装置の
断面図、図2は、製品名などのマーキングが施された半
導体装置の裏面を示す平面図(図1は、図2のA−A′
線に沿う部分の断面図)、図3は、図1のB領域を拡大
した半導体基板の断面図、図4は、半導体装置を製造す
る工程を説明するフロー図、図5は、チップが形成され
たシリコンウェーハ主面の平面図、図6は、ウェーハ裏
面を溶剤で研磨する研磨装置の概略断面図及び平面図、
図7は、マーキングを行うシステムの概略斜視図であ
る。
【0011】この実施例のBGA型半導体装置10は、
図1に示される。ポリイミド樹脂板やエポキシ樹脂含浸
ガラス繊維積層板などが用いられる配線基板12は、主
面に配線(図示せず)が形成され、裏面にははんだボー
ルなどの外部接続端子14が取り付けられている。外部
接続端子14は、主面の配線とは貫通孔などを介して電
気的に接続されている。シリコンウェーハから形成され
たチップ11は、集積回路などの半導体素子が形成され
た主面に金バンプなどの接続電極13が形成されてお
り、接続電極13は、配線基板12主面の配線にはんだ
接合などにより接続されている。したがって、チップ1
1と配線基板12とは主面同士が対向しており、したが
って、チップ11裏面は上を向いている。この上を向い
た裏面16にYAGレーザなどにより文字、数字、記号
などのマーク17が刻印されている(図2参照)。ま
た、配線基板12とチップ11の間には、エポキシ樹脂
などによりアンダーフィル樹脂封止体15が充填されて
両者の接続部を保護している。図2に示すように裏面1
6は、梨地面になっていて、ここにマーク17が形成さ
れているので非常に視認性が高い。
【0012】図3を見ると、チップ11の裏面16は、
梨地面になっている。この面は、非常に均一に凹凸面が
形成されているので、入射光が乱反射することが多くな
り、くもりガラス状になるのでここにマークを形成する
と鏡面にあるマークに比べて視認性が著しく向上する。
ここで、金属表面処理技術によると、表面の光沢度が7
0以上の場合は、金属光沢面といい、光沢度が20以下
の乱反射が多い場合は梨地面と称している。この実施例
では、ウェーハ裏面の仕上げ研磨に砥石を用いずに、あ
るいは前処理として砥石を用いてから溶剤を用いたスピ
ンエッチャーで裏面を仕上げ研磨することにより梨地面
を得ている。梨地面に製品名などのマーキングを施すの
で、マーキングした箇所としない箇所とのコントラスト
を上げることができる。また、裏面研磨に溶剤を用いる
ことにより砥石による研磨で発生する破砕層をなくすこ
とができるのでチップの強度を向上させることができ
る。
【0013】次に、図4を参照してこの実施例のマーキ
ングプロセスを含んだBGA型半導体装置の製造工程を
説明する。まず、シリコン半導体などのインゴットを用
意する(1)。この半導体インゴットを切断してウェー
ハを形成する(2)。切断されたウェーハは周縁部を面
取りし、ウェーハ両面の切断面をラッピングにより平坦
化する。平坦化されたウェーハは、水酸化ナトリウムの
3%水溶液などを用いたアルカリ洗浄を行い、ウェーハ
表面及びラッピングにより形成された加工歪み内の砥粒
や削り屑のような不純物を除去する。アルカリ洗浄され
たウェーハは、例えば、研磨装置により両面研磨され、
研磨後ウェーハは洗浄されて、チップを作り込む厚さ7
50μm程度のウェーハが形成される(3)。次に、ウ
ェーハ処理工程に入り、ウェーハは、主面に集積回路な
どの半導体素子が形成される。ウェーハ裏面は、ラッピ
ングにより荒らされており、主面は集積回路などの半導
体素子が形成された複数のチップ形成領域が形成されて
いる(4)。図5は、工程(4)までの処理が終了した
ウェーハの主面を示す平面図である。ウェーハ主面には
複数のチップ領域が形成されており、裏面はラッピング
により荒れた状態になっている。
【0014】次に、ウェーハテストを行ってチップ毎の
良品・不良品を調べる(5)。その後、ウェーハの裏面
処理を行う。裏面処理は、この実施例では、2回の裏面
研磨(BSG1、BSG2)を行ってから溶剤による裏
面エッチングを1回行う。裏面研磨(BSG)は、初め
荒く次に細かいBSGを行う。例えば、最初のBSG1
を#350、次にBSG2を#1200で行う
(6)。図6は、ウェーハ裏面を溶剤により研磨する研
磨装置である。研磨装置内において、例えば、8インチ
(19.2cm)のウェーハ20は、回転され、その周
辺に配置された3つの支持体18と、ウェーハ20の下
から吹き上げられる窒素ガス(N2 )19に支持されて
いる。窒素ガス19は、ウェーハ20の主面及び周縁の
側面に沿って外方へ抜けていくようになっている。この
回転するウェーハ20の裏面に溶剤21がエッチャント
として均一に注がれ、裏面がエッチングされていく。エ
ッチングは、まず炭素などの不純物を溶かし除去し次第
に結晶面を研磨していくので、非常に均一な凹凸面が形
成されていくものと思われる。この実施例では10μm
研磨するのに30秒から2分半の時間を要し、大体30
〜50μm程度までは研磨することができる。エッチン
グの速度の違いによって梨地面もしくは金属光沢面(鏡
面)が形成される。
【0015】溶剤を少なくして、さらにエッチング速度
を早くすると梨地面が形成される。逆に溶剤を多くして
エッチング速度を遅くすると鏡面が形成される。エッチ
ング速度と溶剤量を適宜調整することにより必要とする
梨地面が形成される。溶剤には、例えば、硝酸(HNO
3 )と硫酸(H2 SO4 )の混合液を用いることができ
る。この実施例では、硫酸と硝酸のモル比が4:6の混
合液を用いた。このエッチング処理により約750μm
の膜厚を100μm〜350μm程度にすることができ
るようになった。従来の砥石のみを用いる場合には破砕
層が存在するので、250μm〜350μm程度にしか
研磨できず、あまり薄くすることは難しかった(6)。
ウェーハを所定の厚さに研磨してから、ダイシングライ
ンに沿ってウェーハを切断し、チップを形成する
(7)。チップは配線基板主面に接続電極(バンプ)を
介して接続させる。この時、チップ主面は、配線基板主
面に対向し、チップ裏面は上を向いている。
【0016】そして、チップと配線基板との間には、バ
ンプを被覆するように、アンダーフィル樹脂がポッティ
ングにより充填される(8)。次に、配線基板裏面に外
部接続端子である導電性ボールを取り付ける(9)。導
電性ボールを取り付けてからチップ毎にテストを行う
(10)。そして、テストによって良品とされたものに
対して、チップ裏面にYAGレーザなどを用いて文字、
数字、記号などのマークを刻印する(11)。最後にマ
ーキングされたチップは、製品としてパッキングされて
出荷される。
【0017】次に、図7を参照してチップに対するマー
キング方法を説明する。本発明は、裏面研削されたウェ
ーハをチップにダイシングしてから各チップに対してマ
ーキングを行うものである。裏面研削されたチップ11
の裏面16は、梨地面を有している。複数のチップ11
は、トレイ22に配列されて加工テーブル26上に載置
されている。加工テーブル26の近辺にはYAGレーザ
又はSHGレーザなどのレーザ装置24及びチップ11
の状態を測定し検知するモニター装置27が配置されて
いる。また、モニター装置27のモニター結果に基づい
てレーザ装置24を制御する制御装置23も加工テーブ
ル26に近接して配置されている。文字、数字、記号な
どのマークは、加工テーブル26を縦横に移動させなが
らレーザ光25をチップ11の裏面16に照射して形成
される。モニター装置27によりレーザにより溶かされ
て平坦化した照射部分の高さを測定し、この測定結果に
基づいてレーザ光の強度を検知しする。この検知結果を
制御装置23にフィードバックし、これを基にしてレー
ザ装置24の出力を調整する。この方法によりレーザ出
力を任意に調整することができ、所望の厚さに溶融層を
得ることができる。
【0018】
【発明の効果】本発明は、以上の構成により、チップ裏
面には梨地面が形成されているので、表面の反射を無く
してコントラストの良いマークが得られる。また、砥石
による裏面研磨を行わないか前処理のみを砥石で行う裏
面研磨を実施するので破砕層が形成されずチップの強度
が向上する。また、従来行われている裏面処理の一部を
溶剤による研磨に置き換えるのみであるので工程数が増
大することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のBGA型半導体装置の断面図。
【図2】製品名などのマーキングが施された半導体装置
の裏面を示す平面図(図1は、図2のA−A′線に沿う
部分の断面図が図1である)。
【図3】図1のマーキングされた部分を拡大した半導体
基板の断面図。
【図4】本発明の半導体装置を製造する工程を説明する
フロー図。
【図5】本発明のチップが形成されたシリコンウェーハ
主面の平面図。
【図6】本発明のウェーハ裏面を溶剤で研磨する研磨装
置の概略断面図及び平面図。
【図7】本発明のマーキングを行うシステムの概略斜視
図。
【図8】従来の技術であるダイヤモンド砥石により裏面
研削しパッケージに組み込んだチップの断面図。
【図9】従来のマーキングが施されたチップ裏面を示す
平面図。
【図10】図9のB部分の一部を拡大した状態を示す拡
大断面図。
【図11】従来のマーキングプロセスを含んだBGA型
半導体装置の製造工程を示すフロー図。
【符号の説明】
1、11・・・チップ、 2、12・・・配線基板、
3、13・・・接続電極、 4、14・・・外部接続
端子、5、15・・・アンダーフィル樹脂、 6、1
6・・・チップ裏面、7、17・・・マーク、10・・
・半導体装置、 18・・・支持具、 19・・・
窒素ガス、20・・・ウェーハ、 21・・・溶剤
(エッチャント)、22・・・トレイ、 23・・・
制御装置、 24・・・レーザ装置。25・・・レー
ザ光、 26・・・加工テーブル、27・・・モニタ
ー装置。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子が形成された半導体基板を備
    え、主面には前記半導体素子が形成され、裏面は、溶剤
    によりエッチングされて梨地面になっており、この梨地
    面にはマーキングが施されていることを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項2】 主面には半導体素子が形成され、裏面に
    は溶剤によりエッチングされて梨地面が形成されてお
    り、この梨地面にはマーキング処理が施されている半導
    体基板と、第1の面に配線が形成され、第2の面にこの
    配線と電気的に接続された外部接続端子が形成されてい
    る配線基板とを備え、前記半導体基板はその主面に形成
    された接続電極を介して前記配線に接続されていること
    を特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記マーキング処理は、梨地面をレーザ
    により溶融し溶融痕をマークとして用いることを特徴と
    する請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 半導体ウェーハに半導体素子を形成する
    工程と、前記半導体素子が形成された半導体ウェーハ裏
    面に溶剤を塗布して梨地面を形成する工程と、前記梨地
    面を形成してから前記半導体ウェーハをダイシングして
    複数の半導体チップに分離する工程と、各半導体チップ
    の梨地面にレーザによりマーキング処理を施す工程を具
    備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記溶剤は、硫酸と硝酸の混合物である
    ことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 前記混合物の硫酸と硝酸のモル比は、
    4:6であることを特徴とする請求項5に記載の半導体
    装置の製造方法。
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