JP2009164420A - 半導体素子、半導体装置およびその半導体素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子の厚みを薄くした場合にも、接着剤が半導体素子能動面のほうに流れ込むことを抑制でき、かつ少ない這い上がり量でも半導体素子の配線基板への密着力を十分確保することができる半導体素子、半導体装置、およびその半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】回路が形成された能動面２と能動面の裏面４とを繋ぐ側面７が、能動面２と繋がった第１側面５と、能動面の裏面４と第１側面５との間に位置する第２側面６とにより形成され、能動面２と第１側面５との成す角が鋭角であり、能動面の裏面４と第２側面６との成す角が鋭角である。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板に接着剤を介して接着される半導体素子と、半導体装置およびその半導体素子の製造方法に関する。

近年、電子機器の小型、薄型化、かつ高機能化につれて電子部品の高密度実装化の要求が高まり、それに伴って電子部品、特に半導体素子の超薄型化が要求されている。このための加工技術および実装技術の開発が活発である。

例えば、配線基板に配置される際に、側面から能動面側への水分や不純物等の入り込みを防止するとともに、側面と接着剤との間に気泡を残したまま接合用樹脂が固まることを防止することができる半導体素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図８は、このような半導体素子の構成を示す断面図である。半導体素子２１ａは、接着剤として機能する接合用樹脂３２を介して配線基板３１に配置されている。半導体素子２１ａの第１側面２５は、能動面２２に繋がった曲面である。第１側面２５と能動面２２とのなす角は鈍角である。半導体素子２１ａの第２側面２６は、第１側面２５と、能動面の裏面２４に繋がった曲面である。第２側面２６と能動面の裏面２４とのなす角は鈍角である。

この構成により、半導体素子の側面から能動面への水分や不純物等の入り込みを防止することができ、しかも、側面と接合用樹脂との間に気泡を残したまま接合用樹脂が固まってしまうといった不具合を防止できるとしている。
特開２００７−１５７８０９号公報

上記構成によれば、半導体素子の第２側面２６により接合樹脂３２などの接着剤が半導体素子の能動面２２の方に流れ込むことを抑制できるが、半導体素子の側面２５と能動面２２とのなす角度は９０度もしくは鈍角であるため、半導体素子の厚みを薄くした場合、這い上がり量を十分とることができず半導体素子の配線基板への密着力が十分確保できない。そのため、半導体素子の密着性不良などを引き起こす。

また、図９のように、配線基板３１と対向する面の裏面が能動面２２であり、半導体素子２１ｂの側面が能動面２２に対して垂直な平面に形成された場合、半導体素子２１ｂの厚みを薄くしてかつ、接着力向上のために接着剤の這い上がり量を確保しようとすると、接着剤３３が半導体素子２１ｂの能動面２２に流れ込み、その後の工程のワイヤーボンディング工程において、不着不良などを引き起こす。

本発明は、半導体素子の厚みを薄くした場合にも、接着剤が半導体素子能動面に這い上がることを抑制でき、かつ少ない這い上がり量でも半導体素子の配線基板への密着力を十分確保することができる半導体素子、半導体装置、およびその半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の半導体素子は、上記課題を解決するために、回路が形成された能動面と前記能動面の裏面とを繋ぐ側面が、前記能動面と繋がった第１側面と、前記能動面の裏面と前記第１側面との間に位置する第２側面とにより形成され、前記能動面と前記第１側面との成す角が鋭角であり、前記能動面の裏面と前記第２側面との成す角が鋭角である。

また、本発明の半導体装置は、上記記載の半導体素子と、前記半導体素子の電極と配線を介して接続された配線基板と、前記半導体素子と前記配線基板とを接着する接着剤とを備える。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、回路が形成された能動面を有する半導体ウェーハを個々の半導体素子に分割する工程と、前記能動面の裏面にレジストを塗布する工程と、前記半導体素子をエッチング液に浸漬させて側面をエッチングすることにより、前記能動面と鋭角をなす第１の側面と前記能動面の裏面と鋭角をなす第２の側面とを形成する工程と、前記レジストを除去する工程とを有する。

本発明の半導体素子は、側面が能動面に鋭角に繋がる第１側面と、裏面に鋭角に繋がる第２側面とを有する構成である。この構成のため、半導体素子の厚みを薄くした場合にも、接着剤が半導体素子の能動面に這い上がることを抑制でき、かつ少ない這い上がり量でも半導体素子の配線基板への密着力を十分確保することができる半導体素子、半導体装置、およびその半導体素子の製造方法を提供することができる。

本発明の半導体素子およびその製造方法は、上記構成を基本とし、種々の態様をとることができる。

すなわち、上記構成の半導体素子において、前記第１側面は、平面である構成にすることもできる。また、前記第２側面は、平面であるである構成にすることもできる。また、前記第１側面および前記第２側面は、前記能動面に対して垂直な面より原子が密である構成にすることができる。

また、前記第１側面および前記第２側面が（１１１）面であり、前記能動面に対して垂直な面が（１１０）面である構成にすることもできる。さらに、前記能動面が（１００）面であってもよい。

また、前記第１側面は、曲面である構成にすることもできる。また、前記第２側面は、曲面である構成にすることもできる。

本発明の半導体素子の製造方法において、前記半導体ウェーハを分割する工程において、前記半導体素子の側面が前記能動面に対して垂直な面となるよう分割し、前記エッチング工程において、前記能動面に対して垂直な面をエッチングすることで、前記能動面に対して垂直な面に比べて原子が密な面を露出させて、前記第１側面および前記第２側面を形成することができる。

また、前記能動面に対して垂直な面が（１１０）面であってもよい。

以下、本発明を具体化した各実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す図面においてそれぞれの厚みや長さ等は図面の作成上から実際の形状とは異なる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体素子１の構成例を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。半導体素子１は、半導体ウェーハからスクライブラインに沿って分割されたものであり、例えば配線基板に実装されるものである。半導体素子１の平面視での形状は例えば矩形である。また、半導体素子１の能動面（即ち、回路が形成された面）２には、配線基板（図示せず）の電極と金ワイヤ等を介して電気接続される複数個のパッド電極３が形成されている。パッド電極３は、例えば、能動面２の縁部に、能動面２の４辺に沿って配置されている。

また、半導体素子１の側面７は、能動面２側の第１側面５と、能動面の裏面４側の第２側面６とを有する。図２に示すとおり、第１側面５および第２側面６は、平面に形成されている。第１側面５と能動面２とのなす角が鋭角であり、第２側面６と能動面の裏面４とのなす角も鋭角である。

図３は、半導体素子１を配線基板１１に実装した半導体装置の構成例を示す断面図である。配線基板１１には、図示しないが配線および電極が形成されている。配線基板１１の電極は、図１に示す半導体素子１の電極パッド３と金属細線１３を介して接続されている。例えば、銀ペースト等を用いた接着剤１２は、配線基板１１と半導体素子１とを接着する。接着剤１２は、第２側面６を覆い、第１側面５の一部に接触している。

以上の構成により、第２側面６が半導体素子１の裏面４に対して鋭角に形成されているため、接着剤１２が第２側面６を覆うように形成することができ、接着剤１２の這い上がり量が少なくても、半導体素子１に対して十分大きい接着力を得ることができる。その一方で、第１側面５が半導体素子１の能動面２と鋭角に形成されていることによって、能動面２への接着剤１２の這い上がりを防止することができ、ワイヤーボンディングの接触不良等の不具合を防止することができる。

次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図４Ａ〜図４Ｄは、本実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。まず、回路が形成された半導体ウェーハの能動面２に粘着テープ１４を貼り付ける。つぎに、図４Ａに示すとおり、半導体ウェーハを先ダイシング工法（ＤＢＧ工法）を用いて、半導体素子となる回路単位で、個片に分割し、能動面の裏面４の研削を行う。このとき、分割された半導体素子は、能動面２を粘着テープ１４に接着された状態で整列されている。つぎに、図４Ｂに示すとおり、粘着テープ１４上に整列されたすべての半導体素子の能動面の裏面４に耐酸性レジスト１５を塗布する。つぎに、図４Ｃに示すとおり、ＫＯＨ水溶液やＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）水溶液などのエッチング液に半導体素子１を浸漬させ、半導体素子１の側面７ａのみを選択的にエッチングする。このエッチング（詳細は後述する）により、半導体素子１の側面７には第１側面５および第２側面６が形成される。つぎに、図４Ｄに示すとおり、耐酸性レジスト１５を除去して半導体素子１が完成する。

つぎに、図３に示すとおり、配線基板１１上に接着剤１２を塗布する。つぎに、半導体素子１を接着剤１２上に配置する。この際、半導体素子１に押し広げられた接着剤１２は、半導体素子１の側面７を這い上がる。第２側面６と能動面の裏面４とのなす角が鋭角であるため、接着剤１２は這い上がりやすく、さらに、第２側面６を覆うように這い上がるため、接着剤１２の這い上がり量が少なくても、配線基板１１と半導体素子１の接着力を高めることができる。

一方、第１側面５と能動面２とのなす角が鋭角であるため、接着剤１２が側面７を這い上がっても、第１側面５に沿って半導体素子１から外側方向に流れ、能動面２上には這い上がらない。したがって、電極パッド３（図１参照）に接着剤１２が付着しない。最後に、配線基板１１の電極と半導体素子１の電極パッド３とを金属細線１３を介して接続する。このワイヤーボンディング工程において、電極パッド３に接着剤１２が付着していないため、電極パッド３と金属細線１３との接着不良が低減する。以上の工程により半導体装置が製造される。

次に、図４Ｃにおける半導体素子１の側面７のエッチング工程について、詳細に説明する。図５Ａ〜図５Ｄは、半導体素子１のエッチングの工程を示す断面図である。図５Ａは図４Ｂと同じ状態であり、図５Ｄは図４Ｃと同じ状態である。

図５Ａに示す半導体素子１は、単結晶シリコンにより形成されている。半導体素子１は、能動面２が（１００）面であり、側面７ａ（１１０）面となるように形成されている。また、破線で示す第１難エッチング面１６および第２難エッチング面１７は、（１１１）面となるように形成されている。単結晶シリコンにおいて、（１００）面および（１１１）面は、（１１０）面よりシリコン原子が密である。

単結晶シリコンにおいて、結晶面に対してシリコン原子が密であれば、ＫＯＨ水溶液やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液などのエッチング液によりエッチングされ難い。そのため、（１００）面および（１１１）面は、（１１０）面よりエッチングされ難い。つまり、第１難エッチング面１６および第２難エッチング面１７は、側面７ａよりエッチングされ難い難エッチング面である。

図５Ａの状態において、半導体素子１をエッチング液に浸漬すると、側面７が等方的にエッチングされる。図５Ｂに示すとおり、エッチングの速度は図の上下方向において異なり、第２側面６ｂの方が第１側面５ｂよりエッチング速度が速い。これは、粘着テープ１４に固定された側はエッチング液の回りこみが悪いため、エッチング速度が遅くなり、粘着テープ１４に固定されていない側はエッチング液がよく回り込むためエッチング速度が速くなるためである。

つぎに、図５Ｃに示すとおり、第２難エッチング面１７までエッチングされると、そこからエッチングがされにくくなり、第２側面部６は平面となる。一方、第１側面部５ｃは、第１難エッチング面１６までエッチングされていないので、曲面のままである。さらに、エッチングを進めると、図５Ｄに示すとおり、第１側面部５ｃおよび第２側面部６ｃは、平面形状となる。つまり、エッチング時間により半導体素子の側面を、曲面形状あるいは平面形状に選択することができる。したがって、長時間エッチングすることにより、本実施の形態に係る半導体素子１を形成することができる。

また、本実施形態において、（１００）面を能動面２に、（１１０）面を側面７ａに、（１１１）面を第１側面５および第２側面６となるようにしたが、この組み合わせに限定されない。第１側面５および第２側面６が難エッチング面であればよい。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。第１側面５が曲面である第１側面５ｃに置き代わった点以外は、第１の実施形態に係る半導体装置と同様である。本実施形態に係る半導体装置において、第１の実施形態に係る半導体装置と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。第１側面５ｃが曲面であり、第１側面５ｃと能動面２のなす角は鋭角である。

次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法のエッチング工程において、図５Ｃに示す段階でエッチングを終える。それ以外の工程は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程と同様である。図５Ｃに示す段階でエッチングを終えることにより、第１側面５ｃを曲面とし、第２側面６を平面とすることができる。

このような構成により、半導体素子１ｃに押し広げられた接着剤１２は、半導体素子１ｃの側面７ｃに這い上がる。第２側面６と能動面の裏面４とのなす角が鋭角であるため、接着剤１２は這い上がりやすい。さらに、第２側面６を覆うように這い上がるため、接着剤１２の這い上がり量が少なくても、配線基板１１と半導体素子１の接着力を高めることができる。

また、第１側面５ｃと能動面２とのなす角が鋭角であるため、接着剤１２が側面７ｃを這い上がっても、第１側面５ｃに沿って半導体素子１ｃから外側方向に流れ、能動面２上には這い上がらない。したがって、電極パッド３（図１参照）に接着剤１２が付着しない。このため、後の工程であるワイヤーボンディング工程において、電極パッド３に接着剤１２が付着せず、電極パッド３と金属細線１３との接着不良が低減する。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。第１側面５および第２側面６がそれぞれ曲面である第１側面５ｂおよび第２側面６ｂに置き代わった点以外は、第１の実施形態に係る半導体装置と同様である。本実施形態に係る半導体装置において、第１の実施形態に係る半導体装置と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。第１側面５ｂが曲面であり、第１側面５ｂと能動面２のなす角は鋭角である。また、第２側面６ｂが曲面であり、第２側面６ｂと能動面の裏面４のなす角は鋭角である。

次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法のエッチング工程において、図５Ｂに示す段階でエッチングを終える。それ以外の工程は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程と同様である。図５Ｂに示す段階でエッチングを終えることにより、第１側面５ｂおよび第２側面６ｂを曲面とすることができる。

このような構成により、半導体素子１ｂに押し広げられた接着剤１２は、半導体素子１ｂの側面７ｂに這い上がる。第２側面６ｂと能動面の裏面４とのなす角が鋭角であるため、接着剤１２は這い上がりやすく、さらに、第２側面６を覆うように這い上がるため、接着剤１２の這い上がり量が少なくても、配線基板１１と半導体素子１ｂの接着力を高めることができる。

また、第１側面５ｂと能動面２とのなす角が鋭角であるため、接着剤１２が側面７ｂを這い上がっても、第１側面５ｂに沿って半導体素子１ｂから外側方向に流れ、能動面２上には這い上がらない。したがって、電極パッド３（図１参照）に接着剤１２が付着しない。このため、後の工程であるワイヤーボンディング工程において、電極パッド３に接着剤１２が付着せず、電極パッド３と金属細線１３との接着不良が低減する。

本発明の半導体素子は、非常に薄くても、接着剤の能動面への流れ込みを抑制できて、かつ半導体素子の密着性も確保できるので、従来に比べてより薄型の半導体装置を実現でき、携帯電話やデジタルカメラをはじめとする小型電子機器分野に有用である。

本発明の第１の実施形態に係る半導体素子の構成を示す斜視図 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図 本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図 同上半導体装置の製造工程を示す断面図 図４Ａのつぎの工程を示す断面図 図４Ｂのつぎの工程を示す断面図 図４Ｃのつぎの工程を示す断面図 同上半導体装置の製造工程におけるエッチング工程を示す断面図 図５Ａのつぎの工程を示す断面図 図５Ｂのつぎの工程を示す断面図 図５Ｃのつぎの工程を示す断面図 本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図 本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図 従来の半導体装置の構成を示す断面図 従来の別の半導体装置の構成を示す断面図

符号の説明

１、１ｂ、１ｃ 半導体素子
２ 能動面
３ 電極パッド
４ 能動面の裏面
５、５ｂ、５ｃ 第１側面
６、６ｂ、６ｃ 第２側面
７、７ａ、７ｂ、７ｃ 側面
１１ 配線基板
１２ 接着剤
１３ 配線
１４ 粘着テープ
１５ 耐酸性レジスト
１６ 第１難エッチング面
１７ 第２難エッチング面

Claims (12)

1. 回路が形成された能動面と前記能動面の裏面とを繋ぐ側面が、前記能動面と繋がった第１側面と、前記能動面の裏面と前記第１側面との間に位置する第２側面とにより形成され、
   前記能動面と前記第１側面との成す角が鋭角であり、
   前記能動面の裏面と前記第２側面との成す角が鋭角である半導体素子。
2. 前記第１側面は、平面である請求項１記載の半導体素子。
3. 前記第２側面は、平面である請求項１記載の半導体素子。
4. 前記第１側面および前記第２側面は、前記能動面に対して垂直な面より原子が密である請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体素子。
5. 前記第１側面および前記第２側面が（１１１）面であり、前記能動面に対して垂直な面が（１１０）面である請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体素子。
6. 前記能動面が（１００）面である請求項５記載の半導体素子。
7. 前記第１側面は、曲面である請求項１記載の半導体素子。
8. 前記第２側面は、曲面である請求項１記載の半導体素子。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体素子と、
   前記半導体素子の電極と配線を介して接続された配線基板と、
   前記半導体素子と前記配線基板とを接着する接着剤とを備えた半導体装置。
10. 回路が形成された能動面を有する半導体ウェーハを個々の半導体素子に分割する工程と、
    前記能動面の裏面にレジストを塗布する工程と、
    前記半導体素子をエッチング液に浸漬させて側面をエッチングすることにより、前記能動面と鋭角をなす第１の側面と前記能動面の裏面と鋭角をなす第２の側面とを形成する工程と、
    前記レジストを除去する工程とを有する半導体素子の製造方法。
11. 前記半導体ウェーハを分割する工程において、前記半導体素子の側面が前記能動面に対して垂直な面となるよう分割し、
    前記エッチング工程において、前記能動面に対して垂直な面をエッチングすることで、前記能動面に対して垂直な面に比べて原子が密な面を露出させて、前記第１側面および前記第２側面を形成する請求項１０記載の半導体素子の製造方法。
12. 前記能動面に対して垂直な面が（１１０）面である請求項１１記載の半導体素子の製造方法。

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