JP2006294688A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップの欠けがなく、膜剥れやアンダーフィル膜のクラックのない半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置は、第１の接続パッド２を下面側に有し、少なくとも下面側のコーナ頂部が傾斜面１ａを有して除去された半導体チップ１と、前記第１の接続パッドと対応して配置され、前記第１の接続パッドと接合される第２の接合パッド４を備えた配線用基板３と、前記半導体チップと前記配線用基板との境界部に塗布され硬化された樹脂材料６とを備え、この傾斜面を得るには予定ダイシングラインの交点に予めレーザを照射して除去する方法が用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置およびその製造方法に関するもので、特に信頼性を向上させたものに関する。

半導体装置の製造にあたっては、通常、１枚のウェハに多数の半導体チップをウェハプロセスにより形成し、これを半導体チップごとに分割し、半導体チップの電極からの引き出し構造を得るべく配線用の基板に搭載（ダイボンディング）し、樹脂封止を行って最終的なパッケージを得ている。なお、半導体チップを配線用基板にフェイスダウンではんだボールでボンディングする型式のフリップチップ・ボールグリッド・アレイ（ＦＣＢＧＡ）半導体装置では、半導体チップと配線用基板との結合後、これらの間にアンダーフィルと称される樹脂が流し込まれることが普通である。これは、半導体チップと配線用基板との結合強度を補強するとともに、水分等の侵入を防ぎ、信頼性を向上させるために行われるものである。

ウェハから半導体チップに分割するには、ダイヤモンド砥石でなるダイシングブレードを用いて機械的に切断するダイシングが一般的である（例えば特許文献１参照）。このダイシングにはシリコン基板の上に形成された半導体素子部分のみを切断するハーフカットと、シリコン基板のほぼ全部を切断するフルカットがある。

しかしながら、このような砥石による切断はウェハに対して大きなストレスを与えるものであり、ダイシング中に半導体チップのコーナ欠けを発生させたり、またウェハプロセスにより形成された膜にダメージを与え、このために信頼性テストの一つであるサーマルサイクルテスト（ＴＣＴ:Thermal Cycle Test）中に剥れを生じることがある。このようなコーナ欠けや膜剥れは半導体装置としての信頼性を著しく損なうものであり、これらの発生を防止する対策をとる必要がある。

また、ＦＣＢＧＡ型のパッケージでは、半導体チップの下面コーナ部からアンダーフィル樹脂にクラックが入ることがあり、信頼性を損なうという問題がある。
特開平８−２９３４７６号

したがって、本発明の目的は、半導体チップの欠けがなく、膜剥れやアンダーフィル膜のクラックのない半導体装置を提供すること、およびこのような半導体装置を得るための製造方法を提供することである。

本発明の一態様にかかる半導体装置によれば、
第１の接続パッドを下面側に有し、少なくとも下面側のコーナ頂部が除去された半導体チップと、
前記第１の接続パッドと対応して配置され、前記第１の接続パッドと接合される第２の接合パッドを備えた配線用基板と、
前記半導体チップと前記配線用基板との境界部に樹脂材料と、を備えた半導体装置が提供される。

また、本発明の一態様によれば、
ウェハに対し、ダイシングラインの交差予定箇所をウェハ上面から所定形状に除去し、
前記ウェハのダイシングを行って半導体チップを分離し、
分離された前記半導体チップ上の第１の接続パッドを配線用基板上の第２の接続パッドに対応させてフェイスダウンで接続し、
前記半導体チップと前記配線用基板間に樹脂材料を注入・硬化させることを含む
半導体装置の製造方法が提供される。

本発明の一態様に係る半導体装置では、チップのコーナ部が除去されているために、ダイボンディング樹脂のクラックや膜剥れが生じにくく、信頼性が高くなる。

本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法では、ダイシングラインの予定交差部が予め一部除去されているため、ダイシング工程において半導体チップのコ−ナに欠けが起こりにくく、またアンダーフィル膜のクラックも生じにくいため、完成した半導体装置の信頼性を高めることができる。

以下図面を参照しながら、本発明にかかる半導体装置およびその製造方法を詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。

半導体チップ１は半導体ウェハ上にウェハプロセスにより回路や電極を形成したものをダイシングにより分離して得られたものである。そして、この半導体チップは下面に接続パッド２を有し、フェイスダウンの形で配線用基板３上に形成された接続パッド４にはんだボール５により固着接続されている。そして半導体チップ１と配線用基板２との間にはアンダーフィル樹脂６と称される樹脂が流入され、これが固化されることにより半導体チップと配線用基板との間の結合強度を高めるとともに水分等の侵入を防止して信頼性を高めている。

この半導体装置では、半導体チップ１の下面側コーナ部が傾斜面を有するように除去された除去部１ａとなっており、この除去部１ａとアンダーフィル樹脂６の接触部には鋭角となる部分がなく、アンダーフィル樹脂６にはこの部分からクラックが発生することはほとんどない。

図２は比較例として通常のダイシングにより分離した半導体チップを用いた半導体装置を示す。

この半導体チップは図３（ａ）〜（ｃ）に示すようにウェハ１０を回転砥石（ブレード）２０によりフルカットを行ってダイシングライン１１を形成したものであり、ダイシング後にフェイスダウンで下面側コーナとなる部分は直角となるため、図２に示すように、下面側コーナ部１ｂでは後続の加熱プロセスにおける熱ストレス等により、アンダーフィル樹脂４のクラック５が発生しやすい。このようなクラックは保護膜としてのアンダーフィル樹脂４の機能を著しく損なうものであり、半導体装置の信頼性を低下させる。

この比較例と比べて、図１に示す本発明にかかる半導体装置の一実施例では、前述したように、鋭角部が存在しないためにアンダーフィル樹脂４のクラックの発生は少ない。

図１に示した半導体チップは図４から図８に示す製造方法により得ることができる。

図４を参照すると、まず、ウェハ１００上の予定ダイシングライン１３０の交点箇所にレーザ光源１１０を用いてレーザ１２０を照射し、ウェハ１００の表面側の一部からウェハ材料を除去する。

この時のレーザの照射条件は、一例として、ＹＶＯ4（波長355nm）レーザを使用し、Qsw周波数を１００ｋHz、平均出力約０.７Wとした。この結果、溶融径は約１５μｍであった。この条件では、時間が短ければウェハ表面が除去されて逆円錐状の凹部が形成され、出力が高く時間が長いほど深さが深くなり、ウェハの厚さ全体にわたって円形に除去されることになる。

なお、レーザは波長200〜1064nmのものであれば使用可能であり、YAG、CO₂なども種類も使用することができる。

また、このようなレーザ照射装置はダイシング装置と別個のものとしても良いが、ダイシング装置に組み込むこともでき、この場合にはアライメントを１回行うだけでレーザ照射とダイシングを連続して行うことが可能となる。

次に図５の模式的斜視図に示すように、回転砥石１５０を用いて予定ダイシングラインに沿って切削を行う。

ここに示す例では前後方向のダイシングが終了した後に横方向のダイシングを行っている様子をウェハの一部について示している。この例ではチップ１０１〜１０６がすでに分離され、１０７の部分の切削に移る直前の様子を示している。

すでに図４に示す段階で予定ダイシングラインの交点部分は例えば逆円錐状に除去されており、その面は図５に一部示されているように傾斜面となっているので、ダイシングを行っている場合にもチップの欠けや膜剥がれはほとんど生じない。

なお、ダイシング予定ラインの交点において表面のみを除去した場合においても、分離した半導体チップをフェイスダウンで基板上に接続した際に半導体チップの下面コーナには鋭角部が存在しないため、特にアンダーフィル樹脂におけるクラックの発生を防止することができる。

発明者らの実験によれば、チップ欠け、膜剥がれ、アンダーフィル樹脂のクラックはダイシング前の除去を行わない場合と比べて半分以下となることが確認されている。

図６は、図４および図５に示すようなレーザ照射による表面除去を行った後にダイシングを行った場合のダイシング終了後のチップ１０１〜１０６を示す平面図である。

この図によれば、ダイシングラインの各交点部分には傾斜面が形成されていることが分かる。すなわち、一例としてチップ１０１、１０２、１０３、１０４が接する交点に着目するとチップ１０１の右下部分に傾斜面１０１ａが現れており、チップ１０２においては右上部分に傾斜面１０２ａが現れ、以下同様である。

図７はレーザ光の照射の際、集光レンズを用いてビームを正方形とした場合におけるダイシング後の様子を示す平面図である。図８はウェハ状態での予定箇所のすべてにレーザ照射を行った後の様子を示しており、正方形の各頂点がダイシングラインにあるように４５度傾いて予定ダイシングラインの交点に照射されたことが分かる。

図７においても交点箇所のチップコーナ部には傾斜面が形成されている。すなわち、図６と同じ箇所に着目すると、傾斜面１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂが現れている。

以上のように、本発明の実施例によれば、ダイシング前に予定ダイシングラインの交点部にレーザ照射により傾斜面が形成されるような除去を行うことにより、ダイシングでの欠け及び膜剥れを無くすことをしたものである。
なお、前述したように、ダイシングには、ハ−フカットとフルカットの二種類があるが、本発明はその両方に適用することができる。

さらに、レ−ザ照射時を水中で行うこともできる。このように半導体ウェハが水中にある場合にはチップコ−ナに照射中でも温度が局所的に上昇することを避けることができ、全体に与えるストレスが少ない。また、照射時に発生する不純物の再付着を防止することができる。

また、レ−ザ照射を真空中で行うことも可能である。この場合も不純物の再付着を防止することができる。

本発明にかかる半導体装置の一実施例を示す断面図である。 比較例における問題点を示す断面図である。 比較例におけるダイシングの様子を示す説明図である。 本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法におけるダイシング前のウェア表面へのレーザ照射を示す模式的斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法におけるダイシングの様子を示す模式的斜視図である。 ダイシング後の半導体チップの一例を示す平面図である。 ダイシング後の半導体チップの他の例を示す平面図である。 正方形ビームをウェハ全面の予定箇所に照射した様子を示す平面図である。

符号の説明

１ 半導体チップ
２ 基板
３ はんだボール
４ アンダーフィル樹脂
５ クラック
１０ ウェハ
１１ ダイシングライン
２０ 砥石

Claims (5)

1. 第１の接続パッドを下面側に有し、少なくとも下面側のコーナ頂部が傾斜面を有して除去された半導体チップと、
   前記第１の接続パッドと対応して配置され、前記第１の接続パッドと接合される第２の接合パッドを備えた配線用基板と、
   前記半導体チップと前記配線用基板との境界部に樹脂材料と、を備えた半導体装置。
2. 前記半導体チップのコーナ頂部は半導体チップの厚さ全体にわたって除去されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. ウェハに対し、ダイシングラインの交差予定箇所をウェハ上面から所定形状に除去して傾斜面を形成し、
   前記ウェハのダイシングを行って半導体チップを分離し、
   分離された前記半導体チップ上の第１の接続パッドを配線用基板上の第２の接続パッドに対応させてフェイスダウンで接続し、
   前記半導体チップと前記配線用基板間に樹脂材料を注入・硬化させることを含む
   半導体装置の製造方法。
4. 前記ダイシングラインの交差予定箇所の除去はレーザにより行われることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記レーザの照射形状は円形またはダイシング方向に対して傾斜した正方形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。

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