JP2007123756A - Manufacturing method for semiconductor device and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置に関し、詳細には、裏面に接続する配線構造を低コストな工程で形成することが可能な半導体装置の製造方法および半導体装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device capable of forming a wiring structure connected to the back surface in a low-cost process.
近年の電子機器の小型化、高性能化に伴い、電子機器を構成する半導体装置の小型薄型化、高性能化、高信頼性が要求される。このため、半導体チップの実装方法もピン挿入型パッケージから、表面実装型パッケージへと移行してきている。特に、最近では、パッケージ前の段階の裸の半導体チップ(以下、この段階のものを「ベアチップ」という)を直接プリント基板に実装するベアチップ実装と、リードフレームの代わりにインターポーザーを使用したチップサイズパッケージ(CSP)やこのCSPをウェハサイズで作成したウェハスケールパッケージ(WSP)と呼ばれる実装方法が行われている。 With recent downsizing and higher performance of electronic devices, semiconductor devices constituting electronic devices are required to be smaller, thinner, higher performance, and higher reliability. For this reason, semiconductor chip mounting methods have also shifted from pin insertion type packages to surface mount type packages. In particular, recently, bare chip mounting in which a bare semiconductor chip (hereinafter referred to as “bare chip”) at the stage before packaging is directly mounted on a printed circuit board, and a chip size using an interposer instead of a lead frame A mounting method called a package (CSP) or a wafer scale package (WSP) in which the CSP is created in a wafer size is used.
図7および図8を参照して、従来のウェハスケールパッケージの製造方法における裏面電極の形成工程の概略を説明する(例えば、特許文献1参照)。図7および図8は、従来のウェハスケールパッケージの製造方法における裏面電極の形成工程の概略を説明するための図であり、図8(a)は図7のA−A断面図である。 With reference to FIG. 7 and FIG. 8, the outline of the formation process of the back surface electrode in the manufacturing method of the conventional wafer scale package is demonstrated (for example, refer patent document 1). 7 and 8 are views for explaining an outline of the back surface electrode forming step in the conventional method for manufacturing a wafer scale package, and FIG. 8A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
まず、半導体素子を形成する前のシリコンウェハ501に対して、レーザビーム、ウェットエッジングまたはドライエッチングを行って貫通口502を形成する(図7、図8(a)参照)。この後、シリコンウェハ501の表面を、O2の雰囲気で700〜800℃で焼結して絶縁酸化膜(SiO2)503を形成する(図8(b)参照)。
First, a
つぎに、スパッター、CVD、またはメッキ等を用いて貫通口に金属504で埋め込む(図8(c)参照)。金属504の表面および裏面をグランディングおよびポリッシングして電極504aを形成する(図8(d)参照)。
Next, the through hole is filled with
しかしながら、従来の裏面電極の形成方法では、貫通口の形成、絶縁膜形成、金属埋め込み、グランディング、およびポリッシング等の追加工程を必要とし、安価に製造プロセスを実行できないという問題がある。また、この形成方法では、裏面電極を形成した後では、半導体素子を形成できないという問題がある。 However, the conventional backside electrode forming method requires additional steps such as formation of a through hole, formation of an insulating film, metal embedding, grounding, and polishing, and there is a problem that the manufacturing process cannot be performed at low cost. Further, this forming method has a problem that a semiconductor element cannot be formed after the back electrode is formed.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、裏面に接続する配線構造を低コストな工程で形成することが可能な半導体装置の製造方法およびその半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device capable of forming a wiring structure connected to the back surface in a low-cost process.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる半導体装置の製造方法は、複数の素子領域が形成されている基板をスクライブして複数の半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、前記基板の前記素子領域が形成されている表面側から各素子領域のスクライブエリアに対してハーフカットのダイシングを行って、前記基板に溝を形成するハーフカット工程と、前記溝のカット面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記基板の表面側に金属膜を形成する金属膜形成工程と、前記金属膜をパターニングして配線構造を形成する配線構造形成工程と、前記基板の裏面をグランディングして前記配線構造を前記裏面に露出させるグランディング工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device by manufacturing a plurality of semiconductor devices by scribing a substrate on which a plurality of element regions are formed. In the method, a half-cut step of forming a groove in the substrate by performing half-cut dicing on the scribe area of each element region from the surface side of the substrate on which the element region is formed, and cutting the groove A protective film forming step of forming a protective film on the surface; a metal film forming step of forming a metal film on the surface side of the substrate; a wiring structure forming step of patterning the metal film to form a wiring structure; and the substrate And a grounding step for exposing the wiring structure to the back surface.
また、本発明の好ましい態様によれば、前記ハーフカット工程は、前記基板の前記素子領域が形成されている表面側にレジストを塗布した後に実行し、前記金属膜形成工程は、前記レジストを除去した後に行うことが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, the half-cut process is performed after applying a resist to the surface side of the substrate where the element region is formed, and the metal film forming process removes the resist. It is desirable to do this after.
また、本発明の好ましい態様によれば、前記配線構造はスタンドオフが形成されていることが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the wiring structure has a standoff.
また、本発明の好ましい態様によれば、前記配線構造は前記裏面と略面一であることが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the wiring structure is substantially flush with the back surface.
また、本発明の好ましい態様によれば、前記半導体装置は、チップサイズパッケージ(CSP)またはウェハスケールパッケージ(WSP)であることが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, the semiconductor device is preferably a chip size package (CSP) or a wafer scale package (WSP).
また、本発明の好ましい態様によれば、前記配線構造は、裏面電極を含むことが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the wiring structure includes a back electrode.
また、本発明の好ましい態様によれば、前記配線構造は、他のチップを搭載する場合に当該他のチップと接続するための配線を含むことが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the wiring structure includes a wiring for connecting to another chip when another chip is mounted.
また、本発明の好ましい態様によれば、前記配線構造は、電源補強用のパワーラインを含むことが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the wiring structure includes a power line for power supply reinforcement.
また、本発明の好ましい態様によれば、前記配線構造は、放熱版を含むことが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the wiring structure includes a heat dissipation plate.
上記した課題を解決して、本発明の目的を達成するために、本発明は、表面実装型の半導体装置において、基板の素子領域が形成されている表面側に形成されたパットと、前記基板の側面に形成された保護膜と、前記パットと電気的に接続され、かつ、前記保護膜の上に形成されて裏面まで伸張する配線構造と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, the present invention provides a surface-mount type semiconductor device, a pad formed on the surface side where an element region of the substrate is formed, and the substrate And a wiring structure electrically connected to the pad and formed on the protective film and extending to the back surface.
また、本発明の好ましい態様によれば、前記配線構造はスタンドオフが形成されていることが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the wiring structure has a standoff.
また、本発明の好ましい態様によれば、前記配線構造は前記裏面と略面一であることが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the wiring structure is substantially flush with the back surface.
また、本発明の好ましい態様によれば、前記半導体装置は、チップサイズパッケージ(CSP)またはウェハスケールパッケージ(WSP)であることが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, the semiconductor device is preferably a chip size package (CSP) or a wafer scale package (WSP).
本発明によれば、複数の素子領域が形成されている基板をスクライブして複数の半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、前記基板の前記素子領域が形成されている表面側から各素子領域のスクライブエリアに対してハーフカットのダイシングを行って、前記基板に溝を形成するハーフカット工程と、前記溝のカット面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記基板の表面側に金属膜を形成する金属膜形成工程と、前記金属膜をパターニングして配線構造を形成する配線構造形成工程と、前記基板の裏面をグランディングして前記配線構造を前記裏面に露出させるグランディング工程と、を含んでいるので、半導体製造の通常のプロセス中で、スクライブラインをハーフカットして溝を形成し、この溝を利用することにより、ほとんどの加工プロセスを素子形成が行われた面側から行うことができ、少ない工程数でかつ簡単な工程で裏面に接続する配線構造を形成することが可能となり、裏面に接続する配線構造の形成を低コストなプロセスで実行することが可能な半導体装置の製造方法を提供することが可能になるという効果を奏する。 According to the present invention, in a semiconductor device manufacturing method for manufacturing a plurality of semiconductor devices by scribing a substrate on which a plurality of element regions are formed, each element is formed from the surface side of the substrate on which the element regions are formed. Half-cut dicing is performed on the scribe area of the region to form a groove in the substrate, a protective film forming step of forming a protective film on the cut surface of the groove, and a surface side of the substrate A metal film forming step for forming a metal film, a wiring structure forming step for patterning the metal film to form a wiring structure, and a grounding step for grounding the back surface of the substrate to expose the wiring structure on the back surface. In the normal process of semiconductor manufacturing, the scribe line is half cut to form a groove, and by using this groove, Most processing processes can be performed from the side where the element is formed, and it is possible to form a wiring structure that connects to the back surface with a small number of steps and simple steps. There is an effect that it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can be formed by a low-cost process.
以下に、この発明の最良の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the best mode of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.
図1〜図2を参照して、実施例1に係る半導体装置の製造方法における配線構造の形成工程を説明する。実施例1では、配線構造として裏面電極を形成する場合について説明する。図1および図2は、実施例1に係る半導体装置の製造方法における裏面配線の形成工程を説明するための平面図および断面図である。 With reference to FIGS. 1-2, the formation process of the wiring structure in the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Example 1 is demonstrated. In Example 1, a case where a back electrode is formed as a wiring structure will be described. 1 and 2 are a plan view and a cross-sectional view for explaining a back surface wiring forming step in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment.
実施例1に係る半導体の製造方法では、複数のLSIの素子領域が形成されている基板の各素子領域を切断して複数の半導体装置を製造する場合に、スクライブラインをハーフカットして、基板に溝を形成し、この溝の深さを裏面電極の配線の長さとしたものである。以下では、ウェハスケールパッケージまたはチップスケールパッケージを製造する場合を一例として説明する。 In the semiconductor manufacturing method according to the first embodiment, when a plurality of semiconductor devices are manufactured by cutting each element region of a substrate on which a plurality of LSI element regions are formed, the scribe line is half-cut, and the substrate A groove is formed in the groove, and the depth of the groove is the length of the back electrode wiring. Hereinafter, a case where a wafer scale package or a chip scale package is manufactured will be described as an example.
図1は、複数のLSIの素子形成が終了したシリコン(Si)基板を示す平面図である。同図において、100は複数のLSIの素子形成が終了したシリコン基板、101はLSIの素子領域を示している。同図の波線aで示す領域の部分拡大断面図を図2−1に示す。
FIG. 1 is a plan view showing a silicon (Si) substrate on which a plurality of LSI elements have been formed. In the figure,
図2−1は、スクライブラインを跨いだシリコン基板100の断面構成を示している。同図において、102は、LSIの配線が形成され、絶縁膜で保護されているLSI配線層、103はパッド、波線部bはスクライブラインのカットエリアを示している。
FIG. 2A illustrates a cross-sectional configuration of the
図2−2に示すように、素子形成が完了したシリコン基板100に、パット103の酸化を防止するためのレジスト104を塗布する。図2−3に示すように、レジスト104上からスクライブラインのカットエリアbに対してハーフカットのダイシングを行い、シリコン基板100に対して深さL1の溝105を形成して、シリコンを露出させたカット面100aを形成する。ここで、例えば、L1=100〜200μmとすることができる。この溝105の深さL1は、裏面電極の配線の長さとなる。
As shown in FIG. 2B, a
図2−4に示すように、カット面100aを酸素中(O2)でキュアして、保護膜である絶縁膜106を形成する。この後、図2−5に示すように、レジスト104を除去し、その表面を洗浄する。図2−6に示すように、表面の全面に対して、Cu、Al等の金属をスパッタリングまたはCVDにより蒸着して、金属膜107を形成する。金属膜107の厚さは例えば50〜100μmとすることができる。
As shown in FIG. 2-4, the
図2−7に示すように、金属膜107のパターニングを行って裏面電極107aを形成する。具体的には、金属膜107にレジストを塗布し、配線として残す部分にレジストを残し、それ以外の金属のエッジングを行った後、レジストを除去して裏面電極107aを形成する。ここで、裏面電極107aのピーリングを防止するために、表面にエポキシ樹脂等の保護膜を形成することにしてもよい。図2−8は、図2−7の概略の平面図を示している。
As shown in FIG. 2-7, the
次に、図2−9に示すように、バックグラインダーおよびポリッシャーを用いてシリコン基板100の裏面全体を切削し、裏面電極107aをシリコン基板100の裏面に露出させる。この後、図2−10に示すように、シリコン基板100の裏面全体をドライまたはウェットエッチングして裏面電極107aによりスタンドオフSを形成する。ここで、例えば、スタンドオフSは50〜100μmとすることができる。以上のプロセスによって、図2−11に示すような裏面電極107aが形成された半導体装置を製造することができる。
Next, as shown in FIG. 2-9, the entire back surface of the
図2−11に示す半導体装置は、シリコン基板100の素子領域が形成された面側に形成されたパット103と、シリコン基板100の側面に形成された絶縁膜(保護膜)106と、パット103と電気的に接続され、かつ、絶縁膜(保護膜)106上に形成されて裏面まで伸張する裏面電極(配線構造)107aとを備えた構成となっているので、裏面配線のためのスペースを省スペースとすることができ、半導体装置を小型・薄型化することができる。
The semiconductor device shown in FIG. 2-11 includes a
なお、例えば、多ピンのウェハスケールパッケージまたはチップスケールパッケージを実現させる場合は、図3−1に示すように、スタンドオフSを高めに設定することにより、熱応力の緩和を行うことが可能となる。また、図3−2に示すように、スタンドオフSを形成しない構成としてもよい。 For example, when realizing a multi-pin wafer scale package or chip scale package, it is possible to reduce thermal stress by setting the standoff S higher as shown in FIG. 3-1. Become. Moreover, as shown to FIGS. 3-2, it is good also as a structure which does not form the standoff S. FIG.
以上説明したように、実施例1によれば、複数の素子領域101が形成されたシリコン基板100の表面にレジスト104を塗布するレジスト塗布工程と、各素子領域101のスクライブエリアに対してレジスト104上からハーフカットのダイシングを行って、シリコン基板100に溝105を形成するハーフカット工程と、溝105のカット面100aに保護膜105を形成する絶縁膜形成工程と、レジスト104を除去するレジスト除去工程と、金属膜107をシリコン基板100の全面に形成する金属膜形成工程と、金属膜107をパターニングして裏面電極(配線構造)107aを形成する配線構造形成工程と、シリコン基板100の裏面をグランディングして裏面電極(配線構造)107aを裏面に露出させるグランディング工程と、を備えているので、半導体製造の通常のプロセス中で、スクライブラインをハーフカットして溝を形成し、この溝の深さL1を裏面電極の配線の長さとすることができ、この溝を利用することにより、ほとんどの加工プロセスを素子形成が行われた面側から行うことができ、少ない工程数でかつ簡単な工程で裏面電極を形成でき、裏面電極の形成を低コストなプロセスで実行することが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the resist coating process for applying the resist 104 to the surface of the
図4を参照して実施例2に係る半導体装置の製造方法および半導体装置を説明する。実施例2に係る半導体装置は、実施例1に係る半導体装置の配線構造の形成方法をLSIの再配線に適用したものである。実施例2では、配線構造として、LSI上に他のチップを搭載する場合の配線について説明する。図4−1は、実施例2に係る半導体装置の要部平面構成を示す図、図4−2は、図4−1の概略のA−A断面図である。 A method of manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The semiconductor device according to the second embodiment is obtained by applying the wiring structure forming method of the semiconductor device according to the first embodiment to LSI rewiring. In the second embodiment, wiring when another chip is mounted on an LSI will be described as a wiring structure. FIG. 4A is a diagram illustrating a planar configuration of a main part of the semiconductor device according to the second embodiment, and FIG. 4-2 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
図4−1および図4−2において、200は、シリコン基板201上に形成された多ピン構造のLSIチップを示している。このLSIチップ200には、シリコン基板201上に、LSIの配線が形成され、絶縁膜で保護されているLSI配線層201、パット211等が形成されている。ICチップ220を搭載する場合は、実施例1と同様な方法で配線(配線構造)212を形成し、ICチップ220のパット221と配線(配線構造)212をボンディングワイヤ230でワイヤボンディングする。
4A and 4B,
図5を参照して実施例3に係る半導体装置の製造方法および半導体装置を説明する。実施例3に係る半導体装置は、実施例1に係る半導体装置の配線構造形成方法をLSIの電源を補強するパワーラインの形成に適用したものである。実施例3では、配線構造として、パワーラインについて説明する。図5−1は、実施例3に係る半導体装置の要部平面構成を示す図、図5−2は、図5−1の概略のA−A断面図である。 A semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device according to Example 3 will be described with reference to FIG. The semiconductor device according to the third embodiment is obtained by applying the wiring structure forming method of the semiconductor device according to the first embodiment to the formation of a power line that reinforces the power supply of the LSI. In Example 3, a power line will be described as a wiring structure. FIG. 5-1 is a diagram illustrating a planar configuration of a main part of the semiconductor device according to the third embodiment, and FIG. 5-2 is a schematic AA cross-sectional view of FIG.
図5−1および図5−2において、300はLSIチップを示している。このLSIチップ300には、シリコン基板301上に、LSIの配線が形成され、絶縁膜で保護されているLSI配線層310、パット311、パワーコンタクト用ビア321、パワーポスト322等が形成されている。そして、パワーライン(配線構造)320および配線(配線構造)330を、実施例1と同様な方法で形成することができる。
5A and 5B,
図6を参照して実施例4に係る半導体装置の製造方法および半導体装置を説明する。実施例6は、実施例1に係る半導体装置の配線構造形成方法を放熱版(放熱用ヒートスプレッダー)の形成に適用したしたものである。実施例4では、配線構造として、放熱版について説明する。図6−1は、実施例4に係る半導体装置の要部平面構成を示す図、図6−2は、図6−1の概略のA−A断面図である。 A method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device according to Example 4 will be described with reference to FIG. In Example 6, the wiring structure forming method for a semiconductor device according to Example 1 is applied to the formation of a heat dissipation plate (heat dissipating heat spreader). In Example 4, a heat dissipation plate will be described as a wiring structure. FIG. 6A is a diagram illustrating a plan configuration of a main part of the semiconductor device according to the fourth embodiment, and FIG. 6B is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG.
図7−1および図7−2において、400はLSIチップを示しており、このLSIチップ400には、シリコン基板401上に、LSIの配線が形成され、絶縁膜で保護されているLSI配線層402、パット403、および放熱ジャンク用コネクタ404等が形成されている。そして、放熱用ヒートスプレッダー(配線構造)410および配線(配線構造)405を、実施例1と同様な方法で形成することができる。
7A and 7B,
本発明に係る半導体装置の製造方法および半導体装置は、表面実装型の半導体装置に広く適用でき、例えば、チップサイズパッケージ(CSP)またはウェハスケールパッケージ(WSP)に好適に利用可能である。 The method for manufacturing a semiconductor device and the semiconductor device according to the present invention can be widely applied to a surface mount type semiconductor device, and can be suitably used for, for example, a chip size package (CSP) or a wafer scale package (WSP).
100 シリコン基板
100a カット面
101 素子領域
102 LSI配線層
103 パッド
104 レジスト
105 溝
106 絶縁膜
107 金属膜
107a 裏面電極(配線構造)
200 LSIチップ
201 シリコン基板
210 LSI配線層
211 パット
212 配線(配線構造)
220 ICチップ
221 パット
230 ボンディングワイヤ
300 LSIチップ
301 シリコン基板
310 LSI配線層
311 パット
320 パワーライン
321 パワーコンタクト用ビア
322 パワーポスト
400 LSIチップ
401 シリコン基板
402 LSI配線層
403 パット
404 放熱ジャンク用コネクタ
405 チップサイズパッケージ
410 放熱用ヒートスプレッダー(配線構造)
DESCRIPTION OF
200
220
Claims (14)
前記基板の前記素子領域が形成されている表面側から各素子領域のスクライブエリアに対してハーフカットのダイシングを行って、前記基板に溝を形成するハーフカット工程と、
前記溝のカット面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記基板の表面側に金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜をパターニングして配線構造を形成する配線構造形成工程と、
前記基板の裏面をグランディングして前記配線構造を前記裏面に露出させるグランディング工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a semiconductor device manufacturing method for manufacturing a plurality of semiconductor devices by scribing a substrate on which a plurality of element regions are formed,
A half-cut step of forming a groove in the substrate by performing half-cut dicing on the scribe area of each element region from the surface side where the element region of the substrate is formed,
A protective film forming step of forming a protective film on the cut surface of the groove;
A metal film forming step of forming a metal film on the surface side of the substrate;
A wiring structure forming step of patterning the metal film to form a wiring structure;
A grounding step of grounding the back surface of the substrate to expose the wiring structure on the back surface;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記金属膜形成工程は、前記レジストを除去した後に行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The half-cut process is performed after applying a resist on the surface side where the element region of the substrate is formed,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the metal film forming step is performed after removing the resist.
基板の素子領域が形成されている表面側に形成されたパットと、
前記基板の側面に形成された保護膜と、
前記パットと電気的に接続され、かつ、前記保護膜の上に形成されて裏面まで伸張する配線構造と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。 In surface mount semiconductor devices,
A pad formed on the surface side where the element region of the substrate is formed;
A protective film formed on a side surface of the substrate;
A wiring structure electrically connected to the pad and formed on the protective film and extending to the back surface;
A semiconductor device comprising:
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