JP2004273954A

JP2004273954A - 半導体集積装置の製造方法

Info

Publication number: JP2004273954A
Application number: JP2003065712A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Kojima; 数明小嶋
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】半導体集積装置の製造過程における表面の汚染及び損傷を低減する。
【解決手段】半導体基板１０の表面に半導体集積回路２２を形成するステップＳ３０と、半導体基板１０の表面に樹脂層１２を設け、樹脂層１２を介して半導体基板１０に上部支持基体１４を固着するステップＳ３２と、半導体基板１０の裏面に樹脂層１２を設け、樹脂層１２を介して半導体基板１０に下部支持基体１６を固着するステップＳ３６と、下部支持基体１６の外表面にハンダバンプを形成するステップＳ４４とを含み、ステップＳ４４の前に、上部支持基体１４の外表面に保護テープ５０を貼付するステップＳ３４を有する半導体集積装置の製造方法によって上記課題を解決できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面の汚染及び損傷を低減する半導体集積装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積装置のチップサイズを小型化するために、チップサイズパッケージが広く用いられるようになっている。特に、ＣＣＤ固体撮像素子の分野では、カメラの小型化の要求に応じてチップサイズパッケージが適用されたＣＣＤ固体撮像素子が広く用いられるようになっている。
【０００３】
図３は、チップサイズパッケージを採用した半導体集積装置の一例である。図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれチップサイズパッケージの半導体集積装置を表面側及び裏面側から投射した斜視図である。
【０００４】
表面上に半導体集積回路が構成された半導体基板１０は、絶縁樹脂１２を介して、上部支持基体１４及び下部支持基体１６によって挟み込まれるように封止されている。半導体集積回路にＣＣＤ固体撮像素子のような光電変換素子が含まれる場合には、半導体基板１０の表面に光を導く必要があるため、上部支持基体１４としては光透過性が高く、取り扱いが容易なガラスが広く用いられている。
【０００５】
下部支持基体１６の主面には、ボール状端子２０が複数配置される。半導体基板１０表面上の半導体集積回路からは外部配線１８が引き出され、これらの複数のボール状端子２０と外部配線１８とを接続することによって、外部から半導体集積回路へのコンタクトを可能としている。
【０００６】
図４に、チップサイズパッケージの半導体集積装置の断面構造を示す。また、図５に、半導体集積装置をチップサイズパッケージとして形成する製造方法のフローを示す。以下に、チップサイズパッケージの半導体集積装置の製造工程及び断面構造について説明する。
【０００７】
半導体基板１０の表面には、複数の半導体集積回路２２が形成される。半導体基板１０を後に分割する際のスクライブラインを想定し、そのスクライブラインを挟んで隣接する半導体集積回路２２が形成される。また、半導体基板１０の表面には絶縁膜２４が形成され、この絶縁膜２４を介して、スクライブラインを跨ぐようにパッド電極２６が形成される。このとき、絶縁膜２４を貫通するコンタクトホールを介して、パッド電極２６と半導体集積回路２２とが電気的に接続される（Ｓ１０）。次に、半導体基板１０の表面上に樹脂層１２が塗布され、上部支持基体１４が接着される（Ｓ１２）。一方、半導体基板１０は下部支持基体１６側からスクライブラインに沿ってエッチングされ、半導体基板１０の裏面側にパッド電極２６の一部が露出される。半導体基板１０の裏面には樹脂層１２が塗布され、下部支持基体１６が接着される。下部支持基体１６の外表面、すなわち半導体集積装置の裏面の所定位置に緩衝部材３６が形成される（Ｓ１４）。この緩衝部材３６は、ボール状端子２０に掛かる応力を和らげるクッションの役割を果たす。
【０００８】
次に、ダイシングソーを用いて、スクライブラインを中心線として下部支持基体１６側から切削を行い、逆Ｖ字型のノッチ（切り欠き溝）３８が形成される（Ｓ１６）。これによって、ノッチ３８の内部側面にパッド電極２６の端部４０が露出される。
【０００９】
その後、下部支持基体１６の外表面及びノッチ３８の内面に金属膜を形成し、その金属膜がパッド電極２６から緩衝部材３６までの間を結ぶ外部配線１８としてパターニングされる（Ｓ１８）。さらに、緩衝部材３６の中央領域を除いて保護膜４４が形成される（Ｓ２０）。その後、下部支持基体１６の外表面には、ペースト状のハンダが塗布され、そのハンダをリフローすることによって緩衝部材３６の中央部にボール状端子２０が形成される（Ｓ２２）。
【００１０】
最後に、ダイシングソー等を用いてスクライブラインに沿って分断することによって、チップサイズにパッケージングされた半導体集積装置が完成する（Ｓ２４）。
【００１１】
【非特許文献１】
“ＰＲＯＤＵＣＴＳ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、ＳＨＥＬＬＣＡＳＥ社、［平成１４年１０月１日検索］、インターネット＜ＵＲＬｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｈｅｌｌｃａｓｅ．ｃｏｍ／ｐａｇｅｓ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ−ｓｈｅｌｌＯＰ−ｐｒｏｃｅｓｓ．ａｓｐ＞
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体集積装置の製造方法では、上部支持基体１４を半導体基板１０に固着した後の工程が多いため、製造過程において上部支持基体１４の外表面、すなわち半導体集積装置の表面が汚染される問題があった。また、製造中に上部支持基体１４の外表面に傷が入る問題もあった。
【００１３】
特に、ＣＣＤ固体撮像素子のように、半導体集積回路２２に光電変換素子を含む場合には、上部支持基体１４としてガラスが用いられることが多く、製造工程に汚染や傷が発生すると光の透過性が低下する問題を生じていた。
【００１４】
本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、表面の汚染及び損傷を低減し、機能を十分に発揮することができる半導体集積装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決できる本発明は、表面上に半導体集積回路が形成された半導体基板と、樹脂層を介して前記半導体基板と固着された上部支持基体と、を含む半導体集積装置の製造方法であって、前記上部支持基体の外表面に保護テープを貼付する工程を含むことを特徴とする半導体集積装置の製造方法である。
【００１６】
より具体的な態様は、半導体基板の表面に半導体集積回路を形成する第１の工程と、前記半導体基板の表面に樹脂層を設け、当該樹脂層を介して前記半導体基板に上部支持基体を固着する第２の工程と、前記半導体基板の裏面に樹脂層を設け、当該樹脂層を介して前記半導体基板に下部支持基体を固着する第３の工程と、前記下部支持基体の外表面にハンダバンプを形成する第４の工程とを含み、前記第４の工程の前に、前記上部支持基体の外表面に保護テープを貼付する工程を有することを特徴とする。
【００１７】
ここで、前記上部支持基体は、少なくともその一部がガラスから構成される場合に本発明の効果が顕著に発揮される。さらに、前記半導体集積回路は、前記上部支持基体を透過した光を光電変換する光電変換素子を含む場合により効果が顕著となる。
【００１８】
上記本発明の半導体集積装置の製造方法において、前記保護テープは１３０℃以上の耐熱性を有することが好適である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態における半導体集積装置の製造方法について、図１を参照して詳細に説明を行う。
【００２０】
図１には、多数の半導体集積回路を半導体基板（半導体ウェハ）上に並置して形成し、最終的にスクライブラインに沿って分断することでチップサイズパッケージに封止された半導体集積装置を形成する工程を示している。ここでは、説明を明確かつ簡単に行うために、２つの隣り合う半導体集積回路の境界付近を拡大した断面模式図で製造方法の各工程を示している。
【００２１】
ステップＳ３０では、シリコン基板等の半導体基板１０の表面領域に既存の半導体プロセスを用いて半導体集積回路２２が形成される。半導体基板１０を後に分割する際のスクライブラインを想定し、そのスクライブラインを挟んで隣接する半導体集積回路２２が形成される。さらに、半導体基板１０の表面上に絶縁膜２４を形成する。絶縁膜２４は、例えば、シリコン酸化膜とすることができる。フォトリソグラフィ技術等を用いて、絶縁膜２４の所定の箇所に絶縁膜２４を貫通するコンタクトホールが形成され、半導体集積回路２２の内部配線と接続されるようにパッド電極２６が形成される。パッド電極２６は、隣り合う半導体集積回路２２の境界を跨いで形成される。
【００２２】
ここで、半導体集積回路２２に光電変換素子が含まれる場合には、半導体集積回路２２上にマイクロレンズアレイやカラーフィルター層をさらに形成しても良い。
【００２３】
ステップＳ３２では、半導体基板１０の表面上に樹脂層１２が塗布され、上部支持基体１４が接着される。樹脂層１２としては、例えば、アクリル樹脂やエポキシ樹脂の少なくとも一方を用いることが好適である。また、ＣＣＤ固体撮像素子のように、半導体集積回路２２に光学素子が含まれる場合には、上部支持基体１４として光透過性の高い材料、例えば、ガラス基体を用いることが好適である。
【００２４】
ステップＳ３４では、上部支持基体１４の外表面、すなわち半導体集積装置の表面に耐熱性の保護テープ５０が貼付される。保護テープ５０は、図２に示すように、上部支持基体１４の外表面全体を覆うように貼付することが好適である。
【００２５】
このとき、後のボール状端子の形成におけるハンダ材料のリフロー処理に耐えられる保護テープ５０を用いることが好ましい。例えば、Ｓｎ−Ａｇ系のハンダ材料はリフロー温度が２２０℃程度であるので、耐熱温度が２２０℃以上の保護テープ５０を用いることが好適である。また、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ系のハンダ材料はリフロー温度が１３０℃程度であるので、耐熱温度が１３０℃以上の保護テープ５０を用いることが好適である。このような、保護テープ５０としてはポリイミドを主材料とするテープを用いることができる。
【００２６】
ここで、保護テープ５０の耐熱温度とは、保護テープ５０をその温度まで加熱した際に、十分な時間において溶け出すことがなく、かつ、貼付領域に汚染物質が残存しない上限の温度を意味するものとする。
【００２７】
ステップＳ３６では、半導体基板１０は下部側からスクライブラインに沿ってエッチングされ、半導体基板１０の裏面側にパッド電極２６が露出される。例えば、半導体基板１０としてシリコン基板が用いられている場合には、フッ化水素酸、酢酸の混合溶液を用いた化学的エッチングによってエッチングを行うことができる。また、化学的エッチングを用いる前に、機械的研磨を用いて半導体基板１０の厚さを薄くしておくことも好適である。
【００２８】
半導体基板１０の裏面には樹脂層１２が塗布され、下部支持基体１６が接着される。下部支持基体１６の主面、すなわち、半導体集積装置の裏面側には緩衝部材３６が形成される。この緩衝部材３６は、ボール状端子２０に掛かる応力を和らげるクッションの役割を果たす。
【００２９】
ステップＳ３８では、ダイシングソー等の切削手段を用いて、スクライブラインを中心線として下部支持基体１６側から切削が行われる。下部支持基体１６、樹脂層１２、パッド電極２６及び上部支持基体１４を切削することによって逆Ｖ字型のノッチ（切り欠き溝）３８が形成される。そのノッチ３８の内部側面にはパッド電極２６の端部４０が露出される。
【００３０】
ステップＳ４０では、下部支持基体１６の外部表面及びノッチ３８の内面に金属膜が形成され、その金属膜がパッド電極２６と緩衝部材３６までのコンタクトが取るための外部配線１８としてパターニングされる。パターニングには、既存のフォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いることができる。
【００３１】
ステップＳ４２では、緩衝部材３６の中央部を除いて保護膜４４が形成される。保護膜４４としてはＥＶＡ材などの有機材料を用いることができる。
【００３２】
ステップＳ４４では、下部支持基体１６の外表面にペースト状のハンダが塗布され、そのハンダを加熱することによって緩衝部材３６の中央領域にボール状端子（ハンダバンプ）２０が形成される。ハンダ材料としては、例えば、Ｓｎ−Ａｇ系やＳｎ−Ｂｉ−Ａｇ系の材料を用いることができる。このとき、Ｓｎ−Ａｇ系ではリフロー温度は２２０℃程度とし、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ系ではリフロー温度は１３０℃程度とする。
【００３３】
ステップＳ４６では、ダイシングソー等を用いてスクライブラインに沿って分断し、保護テープ５０を上部支持基体１４から剥離することによって半導体集積装置が完成する。
【００３４】
以上のように、本実施の形態における半導体集積装置の製造方法では、上部支持基体１４の表面が耐熱性の保護テープ５０で保護されるため、製造過程において上部支持基体１４の表面が汚染されることを抑制することができる。また、上部支持基体１４の表面に傷が生ずることも抑制することができる。
【００３５】
特に、ＣＣＤ固体撮像素子のように光電変換素子を含む場合には上部支持基体１４としてガラス基体が用いられることが多いので、製造中にガラス基体の表面を十分に保護することができる。
【００３６】
また、保護テープ５０として耐熱性のテープを用いることによって、ボール状端子を形成するためのハンダのリフロー処理を含む製造工程においても一貫して上部支持基体１４の表面を保護することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体集積装置の表面の汚染及び損傷を低減することができる。これによって、半導体集積装置の機能を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における半導体集積装置の製造方法のフロー図である。
【図２】表面全面に保護テープを貼付した半導体基板を示す図である。
【図３】チップサイズパッケージを適用した半導体集積装置の概観を示す図である。
【図４】従来の半導体集積装置の断面構造を示す図である。
【図５】従来の半導体集積装置の製造方法のフロー図である。
【符号の説明】
１０半導体基板、１２絶縁樹脂、１４上部支持基体、１６下部支持基体、１８外部配線、２０ボール状端子、２２半導体集積回路、２４絶縁膜、２６パッド電極、３２，３４樹脂層、３６緩衝部材、３８ノッチ、４０パッド電極の端部、４４保護膜、５０保護テープ。

Claims

表面上に半導体集積回路が形成された半導体基板と、樹脂層を介して前記半導体基板と固着された上部支持基体と、を含む半導体集積装置の製造方法であって、
前記上部支持基体の外表面に保護テープを貼付する工程を含むことを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
半導体基板の表面に半導体集積回路を形成する第１の工程と、
前記半導体基板の表面に樹脂層を設け、当該樹脂層を介して前記半導体基板に上部支持基体を固着する第２の工程と、
前記半導体基板の裏面に樹脂層を設け、当該樹脂層を介して前記半導体基板に下部支持基体を固着する第３の工程と、
前記下部支持基体の外表面にハンダバンプを形成する第４の工程と、を含み、
前記第４の工程の前に、前記上部支持基体の外表面に保護テープを貼付する工程を有することを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
請求項１又は２に記載の半導体集積装置の製造方法において、前記上部支持基体は、少なくともその一部がガラスから構成されることを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体集積装置の製造方法において、前記半導体集積回路は、前記上部支持基体を透過した光を光電変換する光電変換素子を含むことを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体集積装置の製造方法において、前記保護テープは１３０℃以上の耐熱性を有することを特徴とする半導体集積装置の製造方法。