JP2007214502A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の回路素子を半導体ウェハの状態で形成し、最後に個片分割して形成するWCSP(Wafer level Chip Size Package)型等の小型の半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a small-sized semiconductor device such as a WCSP (Wafer Level Chip Size Package) type in which a plurality of circuit elements are formed in the state of a semiconductor wafer and finally divided into individual pieces.
近年、電子機器に対する小型化や薄型化の要求が高まってきており、その配線基板に搭載されるコンデンサや抵抗等の受動部品の厚さが200μm程度にまで薄型化されるに伴い、能動部品として機能するメモリやCPU等の半導体装置を同等の厚さに薄型化することに対する期待が高まってきている。
一般に、WCSP型の半導体装置は、シリコン等からなる半導体基板の回路形成面側を樹脂からなる封止層で封止した構造が用いられるが、物性値(主に熱膨張係数)が異なる異種材料が張り合わされた状態であるので半導体基板側が凸面となる反りが生じやすく、半導体ウェハの半導体基板の裏面を研削して半導体ウェハを薄くすると反りが更に大きくなって製造が困難になるという問題がある。
In recent years, there has been an increasing demand for miniaturization and thinning of electronic devices. As the thickness of passive components such as capacitors and resistors mounted on the wiring board has been reduced to about 200 μm, as active components. There is an increasing expectation for reducing the thickness of a functioning semiconductor device such as a memory or CPU to an equivalent thickness.
In general, a WCSP type semiconductor device has a structure in which a circuit forming surface side of a semiconductor substrate made of silicon or the like is sealed with a sealing layer made of resin, but different materials having different physical property values (mainly thermal expansion coefficients). Since the semiconductor substrate side is in a state of being bonded together, there is a problem that warpage in which the semiconductor substrate side becomes a convex surface is likely to occur, and if the semiconductor wafer is ground and the semiconductor wafer is thinned to make the semiconductor wafer thinner, the warpage becomes larger and manufacturing becomes difficult. .
半導体装置の薄型化のための半導体ウェハの裏面の研削工程において、半導体ウェハの回路形成面に保護テープを貼付し、裏面研削装置の吸着ステージに保護テープを介して半導体ウェハを固定し、裏面研削後に保護テープを貼付したまま次工程に搬送して、半導体ウェハの反りを矯正しながら半導体装置を製造しているものがある(例えば、特許文献1参照。)。 In the grinding process of the backside of the semiconductor wafer for thinning the semiconductor device, a protective tape is applied to the circuit forming surface of the semiconductor wafer, the semiconductor wafer is fixed to the suction stage of the backside grinding device via the protective tape, and the backside grinding is performed. Some semiconductor devices are manufactured while being transferred to the next process with a protective tape attached, and correcting the warpage of the semiconductor wafer (see, for example, Patent Document 1).
また、半導体ウェハの裏面の研削工程において、半導体ウェハの回路形成面に保護テープを貼付し、粗研削装置の吸着ステージに保護テープを介して半導体ウェハを真空吸着により固定し、裏面の粗研削後に吸着ステージ上に真空吸着された半導体ウェハを半導体ウェハの外形と同じ大きさの吸着パッドに吸着保持し、その後に吸着ステージによる吸着を解除して仕上げ研削装置へ搬送し、仕上げ研削装置の吸着ステージに半導体ウェハの平坦性を保ったまま吸着させ、仕上げ研削後の半導体ウェハの反りの減少を図っているものもある(例えば、特許文献2参照。)。
上述した特許文献1および特許文献2の技術は、封止層が形成されていない半導体ウェハの反りを矯正しながら半導体ウェハの裏面を研削して薄型化された半導体装置を製造する技術である。
しかしながら、異種材料を張り合わせて形成された半導体ウェハの反りは、上記のように主にシリコン等の半導体基板と樹脂からなる封止層の熱膨張差に起因して生ずるものであるので、反りを矯正する手段を解除した後は、半導体ウェハに過大な反りが残留する虞があるという問題がある。
The techniques of Patent Document 1 and
However, the warpage of the semiconductor wafer formed by bonding different materials is mainly caused by the difference in thermal expansion between the semiconductor substrate such as silicon and the sealing layer made of resin as described above. After releasing the correcting means, there is a problem that excessive warpage may remain in the semiconductor wafer.
このため、発明者は、半導体ウェハの裏面の研削工程における研削条件等に着目し、半導体ウェハの反りを抑制する手段を実験的に研究した結果、以下に示す知見を得た。
1)半導体ウェハの反りは、半導体ウェハの周縁部に欠け、例えば100μmを超える欠けが多数生じると、その欠けによる凹凸が半導体ウェハの周縁部の反りに対する拘束力を弱め、反りが助長される。
For this reason, the inventor paid attention to grinding conditions in the grinding process of the back surface of the semiconductor wafer and experimentally studied means for suppressing warpage of the semiconductor wafer, and as a result, obtained the following knowledge.
1) The warpage of the semiconductor wafer is chipped at the peripheral portion of the semiconductor wafer, for example, when a large number of chips exceeding 100 μm are generated, the unevenness caused by the chip weakens the restraining force against the warpage of the peripheral portion of the semiconductor wafer, and the warpage is promoted.
2)半導体ウェハの反りは、半導体ウェハの裏面の研削後の面粗度に依存し、粗度が粗いと、それによる凹凸が半導体ウェハの裏面の反りに対する拘束力を弱め、反りが助長される。
3)半導体ウェハの反りは、半導体ウェハに張り合わせる封止層の常温における曲げ弾性率に依存し、半導体基板の厚さに関わらず、その適値が存在する。
2) The warpage of the semiconductor wafer depends on the surface roughness after grinding of the back surface of the semiconductor wafer. If the roughness is rough, the unevenness weakens the restraining force against the warpage of the back surface of the semiconductor wafer, and the warpage is promoted. .
3) The warp of the semiconductor wafer depends on the bending elastic modulus of the sealing layer bonded to the semiconductor wafer at room temperature, and there is an appropriate value regardless of the thickness of the semiconductor substrate.
本発明は、上記の知見に基づいてなされたもので、半導体装置の製造方法における半導体ウェハの裏面研削工程において、半導体ウェハの反りを抑制する手段を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above knowledge, and an object of the present invention is to provide means for suppressing warpage of a semiconductor wafer in a back grinding process of the semiconductor wafer in a method for manufacturing a semiconductor device.
本発明は、上記課題を解決するために、半導体基板の回路形成面側に封止層を形成した半導体ウェハの裏面を研削する工程を含む半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウェハの裏面を研削するときに、前記回路形成面側の、前記半導体ウェハの直径の99%以上、100.5%以下の範囲を吸着することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device including a step of grinding a back surface of a semiconductor wafer having a sealing layer formed on a circuit forming surface side of a semiconductor substrate, the back surface of the semiconductor wafer being When grinding, a range of 99% or more and 100.5% or less of the diameter of the semiconductor wafer on the circuit forming surface side is adsorbed.
これにより、本発明は、裏面研削時の半導体ウェハの周縁部のバタつきを防止することができ、半導体ウェハの周縁部の欠けを防止して、半導体ウェハの反りを抑制することができるという効果が得られる。 As a result, the present invention can prevent the peripheral edge of the semiconductor wafer from fluttering during back grinding, prevent the peripheral edge of the semiconductor wafer from being chipped, and suppress the warpage of the semiconductor wafer. Is obtained.
以下に、図面を参照して本発明による半導体装置の製造方法の実施例について説明する。 Embodiments of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1、図2は実施例の半導体装置の製造方法を示す説明図、図3は実施例の工程P8における裏面研削装置を示す説明図である。
図1は、半導体装置の製造方法を、半導体ウェハに形成される電極パッドとこれに再配線等を介して接続するポスト電極との近傍を示す部分断面図で示したものである。
図1、図2において、1は半導体ウェハであり、本実施例ではWCSP型の半導体装置を複数同時に製造するための8インチの円盤状の半導体ウェハである。
1 and 2 are explanatory views showing a method for manufacturing a semiconductor device of an embodiment, and FIG. 3 is an explanatory view showing a back surface grinding apparatus in step P8 of the embodiment.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing method in the vicinity of an electrode pad formed on a semiconductor wafer and a post electrode connected to the electrode pad via a rewiring or the like.
1 and 2, reference numeral 1 denotes a semiconductor wafer. In this embodiment, reference numeral 1 denotes an 8-inch disk-shaped semiconductor wafer for simultaneously manufacturing a plurality of WCSP type semiconductor devices.
2は半導体ウェハ1の半導体基板であり、0.5〜1mm程度の厚さのシリコンからなるバルク基板であって、そのおもて面には図示しない半導体素子を配線で接続した複数の回路素子が形成されている(この回路素子が形成される半導体基板2のおもて面を回路形成面3という。)。
4は絶縁層であり、半導体基板2の回路形成面3上に2酸化珪素(SiO2)等の絶縁材料で形成され、半導体基板2の各回路素子の上部には図示しないコンタクトホールが形成されている。
An
5は電極パッドであり、絶縁層4上にアルミニウム(Al)やチタン(Ti)等の導電材料で形成された導電層を所定の形状にエッチングして形成された電極であって、絶縁層4のコンタクトホールに埋め込まれた導電体を介して回路素子の所定の部位と電気的に接続している。
6は表面保護膜であり、窒化珪素(Si3N4)等の絶縁材料で形成された絶縁層4上および電極パッド5の縁部を覆う保護膜である。
A surface
7は層間絶縁膜であり、表面保護膜6上にポリイミド等の絶縁材料で形成され、電極パッド5上の部位をエッチングにより除去して電極パッド5に到るスルーホール8が形成されている。
9は金属薄膜層としての下地金属層であり、半導体ウェハ1のおもて面側の全面にチタン(Ti)、窒化チタン(TiN)、銅(Cu)等の導電材料を複数積層して形成され、層間絶縁膜7上およびスルーホール8の内面と電極パッド5上を覆っている。
9 is a base metal layer as a metal thin film layer, which is formed by laminating a plurality of conductive materials such as titanium (Ti), titanium nitride (TiN), copper (Cu) on the entire front surface side of the semiconductor wafer 1. Then, the
10は再配線であり、銅等の導電材で形成された電極パッド5上からその電極パッド5に接続するポスト電極11を形成する領域(電極形成領域12という。)上に到る配線パターンであって、下地金属層9を介して電極パッド5と電気的に接続しており、半導体基板2上を電極パッド5からポスト電極11まで延在してポスト電極11と電極パッド5とを電気的に接続する機能を有している。
ポスト電極11は、再配線10上の電極形成領域12に再配線10と同一の材料で形成された100μm程度の高さを有する円柱状突起である。
13はバンプ電極であり、ポスト電極11のポスト端面11a上に半田等で形成された半球状の電極であって、図示しない実装基板の配線端子と接合され、半導体装置の外部端子として機能する。これにより半導体基板2に形成された回路素子は、電極パッド5、下地金属層9、再配線10、ポスト電極11およびバンプ電極13を介して外部装置と接続される。
The
15は封止層であり、半導体ウェハ1のおもて面側に注入された熱硬化性のエポキシ樹脂等の封止樹脂を加熱硬化させて形成された絶縁性を有する100μm程度の厚さの層であって、外部の湿度等から半導体装置を保護する機能を有している。
17は保護テープであり、樹脂テープの片面にバンプ電極13の凹凸を吸収することができる柔軟性を有し、紫外線の照射により軟化する特性を有する粘着層が形成された片面粘着テープであって、半導体基板2の回路形成面3の反対側の面、つまり半導体ウェハ1の裏面1aを研削する際に、半導体ウェハ1のおもて面側を保護する機能を有している。
18はレジストマスクであり、フォトリソグラフィにより半導体ウェハ1のおもて面に塗布されたレジストを露光し、その後に現像処理して形成されるマスク部材である。
図3において、20は裏面研削装置である。
21は吸着ステージであり、半導体ウェハ1の裏面1aを研削する際に、保護テープ17を介して半導体ウェハ1のおもて面側を吸着保持し、半導体ウェハ1を回転させる回転台であって、その中心部には半導体ウェハ1を吸着する負圧が供給される負圧室22が形成されている。
In FIG. 3, 20 is a back surface grinding apparatus.
23は吸着板であり、多孔質のセラミックス等で形成された半導体ウェハ1と同等の直径の吸着面23aを有する円盤状部材であって、負圧室22の吸着ステージ21の上面側の開口部に、その上面が吸着ステージ21の上面と面一になるように取付けられている。
25はグラインダであり、ダイヤモンド等の硬質の砥粒と無機質のフィラ等の充填材とを樹脂や金属等のバインダで固め、これを焼成して形成されたリング状の砥石26を備えており、高速で回転して半導体ウェハ1の裏面1aを研削する。また、砥石26の研削面26aは半導体ウェハ1の中心を通る位置に配置されている。
上記のように、本実施例の裏面研削装置20は、通常の裏面研削装置(Disco社製 型番DFG−841等)の吸着面が8インチ(規格寸法φ200±0.2mm)の半導体ウェハ1の場合にφ186mmであるのに対して、吸着面23aの直径がφ200程度に形成されており、半導体ウェハ1のほぼ全面を吸着できるように形成されている。
以下に、図1、図2にPで示す工程に従って、本実施例の半導体装置の製造方法について説明する。
As described above, the back
A method for manufacturing the semiconductor device of this example will be described below in accordance with the process indicated by P in FIGS.
P1(図1)、半導体ウェハ1の半導体基板2の回路形成面3に、図示しない複数の回路素子を形成し、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等により各回路素子の上部に図示しないコンタクトホールを設けた絶縁層4を形成した後に、絶縁層4上にスパッタ法により導電層を形成し、これを所定の形状にエッチングして回路素子の所定の部位と電気的に接続する電極パッド5を形成する。
P1 (FIG. 1), a plurality of circuit elements (not shown) are formed on the circuit formation surface 3 of the
電極パッド5の形成後に、電極パッド5上と絶縁層4上にCVD法により窒化珪素からなる表面保護膜6を形成し、表面保護膜6の表層をエッチングして電極パッド5を露出させ、この表面保護膜6上および電極パッド5上に層間絶縁膜7を形成して電極パッド5の部位をエッチングにより除去し、層間絶縁膜7に電極パッド5に到るスルーホール8を形成する。
After the formation of the
P2(図1)、半導体ウェハ1のおもて面側にスパッタ法により層間絶縁膜7上および電極パッド5上を覆う複数層からなる下地金属層9を形成し、フォトリソグラフィにより下地金属層9の電極パッド5上から電極形成領域12上に到る再配線10の形成領域を除く領域にレジストマスク18を形成し、露出している下地金属層9上に導電材を電気メッキ法により電着させ、電極パッド5上から電極形成領域12上に到る再配線10を形成する。
P2 (FIG. 1), a
P3(図1)、剥離剤を用いて工程P2で形成したレジストマスク18を除去し、フォトリソグラフィにより半導体ウェハ1のおもて面側の再配線10上の電極形成領域12を除く領域にレジストマスク18を形成し、露出している再配線10上に導電材を電気メッキ法により電着させ、ポスト電極11を形成する。
P4(図1)、剥離剤を用いて工程P3で形成したレジストマスク18を除去し、再配線10およびポスト電極11を除く領域の下地金属層9をウェットマエッチングにより除去する。
P3 (FIG. 1), the resist
P4 (FIG. 1), the resist
P5(図2)、半導体ウェハ1を図示しない封止金型に収納し、封止金型の半導体ウェハ1のおもて面側の空間に封止樹脂を注入し、これを加熱硬化させて封止層15を形成する。
この場合に、半導体ウェハ1のおもて面側の周縁部1bは、封止樹脂の漏れや裏面1aへの回り込みを防止するために封止金型に押さえ込まれているので、半導体ウェハ1のおもて面側の周縁部1bには2mm程度(半導体ウェハ1との直径比で4%程度)の封止層15が形成されていない部位が残り、そこに段差部が形成される。
P5 (FIG. 2), the semiconductor wafer 1 is stored in a sealing mold (not shown), a sealing resin is injected into the space on the front surface side of the semiconductor wafer 1 of the sealing mold, and this is heated and cured. The
In this case, the
P6(図2)、封止金型から半導体ウェハ1を取出し、封止層15のおもて面側を研削してポスト電極11のポスト端面11aを封止層15のおもて面に露出させ、封止層15のおもて面とポスト端面11aとをほぼ同一平面に位置させて、100μm程度の厚さの封止層15を形成する。
P7(図2)、封止層15のおもて面側に露出しているポスト端面11aにスクリーン印刷法等により半田を印刷し、その後に熱処理により半田を溶融させてポスト端面11a上に半球形状に突出するバンプ電極13を形成する。
P6 (FIG. 2), the semiconductor wafer 1 is taken out from the sealing mold, the front surface side of the
P7 (FIG. 2), solder is printed on the post end surface 11a exposed on the front surface side of the
P8(図2)、バンプ電極13を形成した半導体ウェハ1のおもて面側に、保護テープ17の粘着層を密着させて貼付した後に、保護テープ17を半導体ウェハ1と同等の直径に切断し、おもて面側に保護テープ17を貼付した半導体ウェハ1を反転させ、保護テープ17のテープ面を図3に示す裏面研削装置20の吸着ステージ21の吸着版2の吸着面23a上に載置し、図示しない真空ポンプ等の負圧供給源から負圧を負圧室22へ供給して吸着面23aに半導体ウェハ1のおもて面側の全面を吸着保持する。
P8 (FIG. 2), after sticking the adhesive layer of the
そして、吸着ステージ21とグラインダ25を回転させて半導体ウェハ1の半導体基板2の裏面1aを研削し、50〜300μm程度のシリコン厚さ(本実施例では190μm)の半導体基板2を形成する。
P9(図2)、裏面1aの研削を終えた半導体ウェハ1の保護テープ17に紫外線を照射して粘着層を反応硬化させ、半導体ウェハ1から保護テープ17を引き剥がし、半導体ウェハ1のおもて面側に弾性を有する分割用テープ28に貼り付け、分割用のブレード29により半導体ウェハ1のおもて面2に予め設けられた分割線に沿って縦横に切断して複数の個片に分割する。
Then, the
P9 (FIG. 2), the
P10(図2)、この分割された個片、すなわち個片に分割された半導体ウェハ1であるWCSP型の半導体装置30は、分割用テープ28の弾性を利用して押し広げられた個々の間隔を利用してロボットアーム等により個別にチップトレイ等に移し変えられる。
このようにして、厚さが0.5mm以下(本実施例では0.25mm程度)の薄型化された小型のWCSP型の半導体装置30が製造される。
P10 (FIG. 2), the divided pieces, that is, the WCSP
In this way, a thin WCSP
この製造工程において、半導体ウェハ1の反りを抑制するためには、上記したように、半導体ウェハ1の半導体基板2の周縁部1bに欠けが多数生じるのを防止することが重要である。
この欠けは、通常の吸着ステージ21では吸着面積が小さいために、剛性が低くなっている封止層15の周囲の段差部が、工程P8における半導体ウェハ1の裏面研削時にバタついて半導体基板2の周縁部1bに欠けを生じさせることが主な原因と考えられる。
In this manufacturing process, in order to suppress the warpage of the semiconductor wafer 1, it is important to prevent a large number of chips from occurring in the
This chipping has a small suction area in the
図4は、吸着面積の多寡が、半導体ウェハ1の反りに与える影響を評価した評価結果である。
図4の横軸は半導体ウェハ1の直径(ウェハ直径)に対する吸着面23aの直径の比(ウェハ直径比という。単位:パーセント)を示し、縦軸は半導体ウェハ1のウェハ反り量を示す。
FIG. 4 shows an evaluation result of evaluating the influence of the amount of the adsorption area on the warp of the semiconductor wafer 1.
4 indicates the ratio of the diameter of the
評価に用いた半導体ウェハ1は、半導体基板2の厚さ190μm、封止層15の厚さ90μm、ウェハ直径200mmの半導体ウェハである。
図4から明らかに、ウェハ直径比が97%を超えると反りが減少し始め、ウェハ直径比が99%以上、100.5%以下の範囲で反りが減少した状態で安定し、ウェハ直径比が100.5%を超えると反りが急激に増加することが判る。
The semiconductor wafer 1 used for evaluation is a semiconductor wafer having a thickness of the
As is apparent from FIG. 4, when the wafer diameter ratio exceeds 97%, the warpage starts to decrease, and when the wafer diameter ratio is in the range of 99% or more and 100.5% or less, the warp is reduced and the wafer diameter ratio is stable. It can be seen that the warpage sharply increases when it exceeds 100.5%.
つまり、半導体ウェハ1の裏面研削時の吸着面23aの直径は、ウェハ直径の99%以上、100.5%以下の範囲にすることが望ましい。ウェハ直径比が99%未満の時は吸着面積が少なくなって半導体ウェハ1の周縁部1bにバタつきが生じ、ウェハ直径比が100.5%を超えると、吸着板23の吸着面23aの半導体ウェハ1に覆われていない部分が増加し、負圧が逃げて負圧による吸着力が減少し、結果として半導体ウェハ1の周縁部1bにバタつきが生じるからである。
That is, it is desirable that the diameter of the
このように、吸着面23aの直径をウェハ直径の99%以上、100.5%以下の範囲として半導体ウェハ1のおもて面側を吸着すれば、半導体ウェハの周縁部の欠けによる半導体ウェハ1の反りに対する拘束力が低下することはなく、半導体ウェハ1の反りを抑制することができる他、周縁部の欠けに起因する半導体ウェハ1の割れを防止することができる。
Thus, if the front surface side of the semiconductor wafer 1 is sucked with the diameter of the
また、半導体ウェハ1の反りを抑制するためには、半導体ウェハ1の裏面1bの研削後の面粗度を向上させることが重要である。
図5は、半導体ウェハ1の裏面1bの面粗度の大小が、反りに与える影響を評価した評価結果である。
図5の横軸は半導体ウェハ1の半導体基板2の裏面1bの研削後の面粗度(裏面粗度)を算術平均粗さRaで示し、縦軸は半導体ウェハ1のウェハ反り量を示す。
Further, in order to suppress the warpage of the semiconductor wafer 1, it is important to improve the surface roughness after grinding of the
FIG. 5 shows an evaluation result of evaluating the influence of the surface roughness of the
The horizontal axis of FIG. 5 indicates the surface roughness (back surface roughness) after grinding of the
評価に用いた半導体ウェハ1は、半導体基板2の厚さ190μm、封止層15の厚さ90μm、ウェハ直径200mmの半導体ウェハである。
なお、図5に示すE点は工程P8の裏面研削を#8000、F点は#5000、G点は#2000の砥石26で研削したものである。
図5から明らかに、半導体ウェハ1の裏面研削後の裏面粗度を向上させれば、半導体ウェハ1の反りが減少することが判る。
The semiconductor wafer 1 used for evaluation is a semiconductor wafer having a thickness of the
In addition, the E point shown in FIG. 5 is what grind | polished the back surface grinding | polishing of process P8 with # 8000, F point with # 5000, and G point with # 2000
As is apparent from FIG. 5, if the back surface roughness after the back surface grinding of the semiconductor wafer 1 is improved, the warpage of the semiconductor wafer 1 is reduced.
この場合に、半導体ウェハ1の搬送時のチャック性、半導体ウェハ1のマガジン等への収納時の安定性を考慮すれば、裏面粗度をRa=5nm以下にすることが望ましい。半導体ウェハ1に、裏面粗度がRa=5nmを超える面粗度に相当する反りが生ずると、半導体ウェハ1の搬送時のチャック性が低下して落下により破損する場合がある他、マガジン等への収納時の姿勢が不安定になり半導体ウェハ1にクラックが生じやすくなるからである。 In this case, the back surface roughness is desirably Ra = 5 nm or less in consideration of the chucking property when the semiconductor wafer 1 is transported and the stability when the semiconductor wafer 1 is stored in a magazine or the like. If the semiconductor wafer 1 is warped corresponding to a surface roughness with a back surface roughness exceeding Ra = 5 nm, the chucking property at the time of transporting the semiconductor wafer 1 may be deteriorated and may be damaged due to dropping, or to a magazine or the like. This is because the posture at the time of storage becomes unstable and the semiconductor wafer 1 is likely to crack.
なお、裏面粗度の下限はRa=1nm以上にするとよい。裏面粗度をRa=1nm未満にすると、半導体基板2の回路素子が形成される活性領域における不要な金属不純物を集める役割を果たすゲッタリングサイトがなくなり、半導体装置30の電気特性が低下する虞があるからである。
このように、半導体ウェハ1の裏面研削後の裏面粗度をRa=5nm以下にすれば、裏面1aの凹凸が減少して半導体ウェハの裏面の反りに対する拘束力を高めることができ、半導体ウェハ1の反りを抑制することができる。
The lower limit of the back surface roughness is preferably Ra = 1 nm or more. When the back surface roughness is less than Ra = 1 nm, there is no gettering site for collecting unnecessary metal impurities in the active region where the circuit elements of the
As described above, when the back surface roughness after the back surface grinding of the semiconductor wafer 1 is set to Ra = 5 nm or less, the unevenness of the
更に、半導体ウェハ1の反りを抑制するためには、半導体ウェハ1に張り合わせる封止層15の曲げ弾性率に着目することが重要である。
図6は、半導体ウェハ1の封止層15に用いる樹脂の曲げ弾性率が反りに与える影響を評価した評価結果である。
図6の横軸は封止層15に用いる樹脂の常温時の曲げ弾性率を示し、縦軸は半導体ウェハ1のウェハ反り量を示す。
Furthermore, in order to suppress the warp of the semiconductor wafer 1, it is important to pay attention to the bending elastic modulus of the
FIG. 6 shows the evaluation results of evaluating the influence of the bending elastic modulus of the resin used for the
The horizontal axis of FIG. 6 indicates the bending elastic modulus at normal temperature of the resin used for the
評価に用いた半導体ウェハ1は、半導体基板2の厚さ90μm、封止層15の厚さ90μm、ウェハ直径200mmの半導体ウェハである。
図6から明らかに、半導体ウェハ1の反りは、封止層15に用いる樹脂の常温時の曲げ弾性率が14GPaを最小として、その両側で増加することが判る。
なお、半導体基板2の厚さを他の厚さとしても、図6と同様の評価結果が得られることは、実験的に確認されている。
The semiconductor wafer 1 used for the evaluation is a semiconductor wafer having a thickness of the
As is apparent from FIG. 6, it can be seen that the warpage of the semiconductor wafer 1 increases on both sides of the resin used for the
It has been experimentally confirmed that the same evaluation results as in FIG. 6 can be obtained even if the thickness of the
また、封止層15の曲げ弾性率は、完成後の半導体装置30の抗折強度にも影響を与えるので、抗折強度に対する考慮をする必要がある。
図7は、封止層15に用いる樹脂の曲げ弾性率が、完成後の半導体装置30の抗折強度に与える影響を評価した評価結果である。
図7の横軸は半導体ウェハ1に用いた封止層15の樹脂の常温時の曲げ弾性率を示し、縦軸は完成後の半導体装置30の曲げ破壊応力を示す。
Moreover, since the bending elastic modulus of the
FIG. 7 shows the evaluation results of evaluating the influence of the bending elastic modulus of the resin used for the
The horizontal axis of FIG. 7 shows the bending elastic modulus at normal temperature of the resin of the
図7から明らかに、完成後の半導体装置30の抗折強度は、封止層15に用いる樹脂の常温時の曲げ弾性率が18GPaを最大として、その両側で低下することが判る。
この相反する特性を考慮して半導体ウェハ1の反りを抑制するためには、封止層15の樹脂の常温時の曲げ弾性率を12GPa以上、18GPa以下の範囲とすることが望ましい。曲げ弾性率を12GPa未満にすると半導体ウェハ1の反りとしては適当な範囲が存在するが半導体装置30の抗折強度が低くなり過ぎ、18GPaを超えると半導体装置30の抗折強度としては適当な範囲が存在するが半導体ウェハ1の反りが大きくなり過ぎるからである。
As can be seen from FIG. 7, the bending strength of the completed
In order to suppress warping of the semiconductor wafer 1 in consideration of the contradictory characteristics, it is desirable that the bending elastic modulus of the resin of the
上記の範囲の曲げ弾性率を有する封止樹脂は、樹脂材料に含有させるフィラの量を変更することにより形成することができる。例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂にシリカフィラを80〜85重量パーセント含有させることで、上記の範囲の曲げ弾性率を有する封止層15を形成することができる。
このように、封止層15の樹脂の常温時の曲げ弾性率を12GPa以上、18GPa以下の範囲にすれば、半導体装置30の抗折強度を確保しながら半導体ウェハ1の反りを抑制することができる。
The sealing resin having a bending elastic modulus in the above range can be formed by changing the amount of filler contained in the resin material. For example, the
Thus, if the bending elastic modulus at normal temperature of the resin of the
以上説明したように、本実施例では、半導体基板の回路形成面側に封止層を形成した半導体ウェハの裏面を研削する工程において、半導体ウェハの裏面を研削するときに、回路形成面側を半導体ウェハの直径の99%以上、100.5%以下の範囲を吸着する吸着面を有する吸着ステージに吸着するようにしたことによって、裏面研削時の半導体ウェハの周縁部のバタつきを防止することができ、半導体ウェハの周縁部の欠けを防止して、半導体ウェハの反りを抑制することができる。 As described above, in this embodiment, in the step of grinding the back surface of the semiconductor wafer in which the sealing layer is formed on the circuit formation surface side of the semiconductor substrate, when the back surface of the semiconductor wafer is ground, the circuit formation surface side is Preventing the peripheral edge of the semiconductor wafer from fluttering during backside grinding by adsorbing it to an adsorption stage having an adsorption surface that adsorbs a range of 99% to 100.5% of the diameter of the semiconductor wafer. It is possible to prevent the peripheral edge of the semiconductor wafer from being chipped and to suppress warping of the semiconductor wafer.
また、半導体基板の回路形成面側に封止層を形成した半導体ウェハの裏面を研削する工程において、半導体ウェハの裏面の研削後の面粗度をRa=5nm以下としたことによって、半導体ウェハの裏面の凹凸を減少させて半導体ウェハの裏面の反りに対する拘束力を高めることができ、半導体ウェハの反りを抑制することができる。
更に、半導体基板の回路形成面側に封止層を形成した半導体ウェハの裏面を研削する工程において、封止層を、常温の曲げ弾性率が、12GPa以上、18GPa以下の樹脂材料で形成するようにしたことによって、完成後の半導体装置の抗折強度を確保しながら半導体ウェハの反りを抑制することができる。
Further, in the step of grinding the back surface of the semiconductor wafer in which the sealing layer is formed on the circuit forming surface side of the semiconductor substrate, the surface roughness after grinding of the back surface of the semiconductor wafer is set to Ra = 5 nm or less. The concavity and convexity of the back surface of the semiconductor wafer can be increased by reducing the irregularities on the back surface, and the warpage of the semiconductor wafer can be suppressed.
Further, in the step of grinding the back surface of the semiconductor wafer having the sealing layer formed on the circuit forming surface side of the semiconductor substrate, the sealing layer is formed of a resin material having a bending elastic modulus at room temperature of 12 GPa or more and 18 GPa or less. By doing so, the warp of the semiconductor wafer can be suppressed while ensuring the bending strength of the completed semiconductor device.
更に、上記により製造された半導体装置は、配線基板に搭載される受動部品とほぼ同等の厚さを有する半導体装置とすることができ、配線基板間の設置間隔等を低減して電子機器の薄型化に貢献することができる。
なお、本実施例においては、半導体ウェハの半導体基板は、シリコンからなるバルク基板であるとして説明したが、半導体ウェハは前記に限らず、封止層を形成したSOI(Silicon On Insulator)構造の半導体ウェハやSOS(Silicon On Sapphire)構造の半導体ウェハ等であっても、本発明を適用すれば上記と同様の効果を得ることができる。
Furthermore, the semiconductor device manufactured as described above can be a semiconductor device having a thickness substantially equal to that of the passive component mounted on the wiring board, and the installation interval between the wiring boards can be reduced to reduce the thickness of the electronic device. Can contribute.
In the present embodiment, the semiconductor substrate of the semiconductor wafer is described as being a bulk substrate made of silicon. However, the semiconductor wafer is not limited to the above, and an SOI (Silicon On Insulator) structure semiconductor in which a sealing layer is formed. Even if it is a wafer or a semiconductor wafer having an SOS (Silicon On Sapphire) structure, the same effects as described above can be obtained by applying the present invention.
1 半導体ウェハ
1a 裏面
2 半導体基板
3 回路形成面
4 絶縁層
5 電極パッド
6 表面保護膜
7 層間絶縁膜
8 スルーホール
9 下地金属層
10 再配線
11 ポスト電極
11a ポスト端面
12 電極形成領域
13 バンプ電極
15 封止層
17 保護テープ
18 レジストマスク
20 裏面研削装置
21 吸着ステージ
22 負圧室
23 吸着板
23a 吸着面
25 グラインダ
26 砥石
26a 研削面
28 分割用テープ
29 ブレード
30 半導体装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記半導体ウェハの裏面を研削するときに、前記回路形成面側の、前記半導体ウェハの直径の99%以上、100.5%以下の範囲を吸着することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of grinding a back surface of a semiconductor wafer in which a sealing layer is formed on a circuit forming surface side of a semiconductor substrate,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: adhering a range of 99% or more and 100.5% or less of the diameter of the semiconductor wafer on the circuit forming surface side when the back surface of the semiconductor wafer is ground.
前記半導体ウェハの裏面の研削後の面粗度が、Ra=5nm以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of grinding a back surface of a semiconductor wafer in which a sealing layer is formed on a circuit forming surface side of a semiconductor substrate,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the roughness of the back surface of the semiconductor wafer after grinding is Ra = 5 nm or less.
前記封止層を、常温の曲げ弾性率が、12GPa以上、18GPa以下の樹脂材料で形成したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of grinding a back surface of a semiconductor wafer in which a sealing layer is formed on a circuit forming surface side of a semiconductor substrate,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the sealing layer is formed of a resin material having a bending elastic modulus at room temperature of 12 GPa or more and 18 GPa or less.
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