JP2016146395A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents

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Junji Shioda
純司 塩田
河野 一郎
Ichiro Kono
一郎 河野
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Abstract

【課題】ウエハを分割することによって得られる半導体装置の曲げを最小限に抑える。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、第一主面111に集積回路が形成されたウエハ110の第一主面111に支持板162を貼着する第一貼着工程と、第一貼着工程後に、ウエハ110の第二主面112の研磨又は研削を行うことによってウエハ110を薄化する薄化工程と、薄化工程と同時に又は薄化工程後に、ウエハ110を複数のチップ本体部10に分割する分割工程と、分割工程後に、複数の補強層70を複数のチップ本体部10の第二主面12にそれぞれ貼着する第二貼着工程と、第二貼着工程後に、支持板162を剥離する剥離工程と、を含む。
【選択図】図13

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
半導体チップのパッケージ方法として、いわゆるWLP(Wafer Level Package)法がある。WLP法にあっては、半導体ウエハをチップサイズに細分割する前にその半導体ウエハに液体樹脂を塗布し、その液体樹脂を硬化して封止層にし、半導体ウエハを封止層ごと細分割する方法がとられることがある(特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。これにより、半導体チップとほぼ同じサイズの小型パッケージを製造することができる。
特開2011−176069号公報 特許第4725638号公報 特許第4725639号公報
液体樹脂が熱硬化性樹脂であると、その樹脂が硬化の際に収縮する。そのため、半導体ウエハに反りが発生し、強いては分割した半導体チップにも反りが発生する。特に、半導体ウエハが薄ければ薄いほど、その反りが大きくなってしまう。
特に近年は、最終製品である携帯機器の小型薄型化が進むのに伴い機器に実装される半導体部品への薄型化の要求がますます強まっている。
ウエハ状態で加工を進めるWLPにおいて、更なる薄化を進めるには、以下のような課題を克服する必要がある。
(A1) 薄化したときに強度が低下しているウエハを如何に割らずに搬送するかという課題
(A2) 加工していく間に発生するウエハの反りが,Siが薄くなるにしたがって大きくなり加工上の支障をきたすようになるので、反りを如何に抑えかという課題
例えば、ウエハ搬送の為のロボットハンドがウエハを吸着できない、加工のためのステージにウエハを吸着できない、ウエハがカセットのスロットに収まらない、ウエハの中心を出しウエハの向き検出するノッチアライナーの焦点が合わず正常に動作できない等の問題が生じ得る。
(A3) 更にウエハからチップを切り出して個片化した後、チップ自体に反りが残るとチップを実装する際の支障になること、また信頼性に悪影響が生じることから、チップ構造自体で反りを抑えるという課題(コプラナリティの確保)
(A4)その他、デバイス構造内に脆弱性の有る構造を持つため、大きな反りに対して弱く、信頼性に悪影響を与えることが懸念されるウエハ(例えば、(1)low-k多層配線構造が形成されているウエハ、(2)メモリセルが形成されているウエハ)に関しては、歩留まり向上と信頼性の確保のため、反りの低減が重要な場合がある。
上述したように一般に、ウエハの反りは、熱硬化樹脂の収縮によって生じ、半導体基板厚を薄くするほど反りが拡大するが、次のような場合特に反りが拡大する。
(B1)薄い半導体基板、大型チップの場合である。
(B2)再配線や外部接続用電極(バンプ、ポスト、ピラー)又は外部接続用電極のUBM、などの構造物がある場合である。この場合、熱硬化樹脂と組み合わさった場合には特に反りが大きくなることが経験的に知られている。再配線,UBM又はバンプ電極と樹脂膜が直接接している場合に、反りの原因となる強い応力が発生する。
(B3)半導体基板の再配線層にベタ(面積の広い配線)が形成されている場合である。電源供給用及びグラウンド用の共通信号線用配線があり、共通信号線用配線としてベタ(面積の広い配線)が形成される。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ウエハ、ひいてはウエハを分割することによって得られる半導体装置の反りを最小限に抑えることである。
請求項1の発明は、第一主面に集積回路が形成されたウエハの前記第一主面に支持板を貼着する第一貼着工程と、
前記第一貼着工程後に、前記第一主面の反対側の第二主面の研磨又は研削を行うことによって前記ウエハを薄化する薄化工程と、
前記薄化工程と同時に又は前記薄化工程後に、前記ウエハを複数のチップ本体部に分割する分割工程と、
前記分割工程後に、複数の補強層を前記複数のチップ本体部の第二主面にそれぞれ貼着する第二貼着工程と、
前記第二貼着工程後に、前記支持板を剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
請求項2の発明は、第一主面に集積回路が形成されたウエハの前記第一主面に支持板を貼着する第一貼着工程と、
前記第一貼着工程後に、前記第一主面の反対側の第二主面の研磨又は研削を行うことによって前記ウエハを薄化する薄化工程と、
前記薄化工程後に、複数の補強層を前記ウエハの第二主面に沿って配列するようにして前記複数の補強層を前記ウエハの第二主面に貼着する第二貼着工程と、
前記第二貼着工程後に、前記ウエハを前記複数の補強層ごとに複数のチップ本体部に分割する分割工程と、
前記分割工程後に、前記支持板を剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
請求項4の発明は、第一主面に集積回路が形成されたウエハの前記第一主面に支持板を貼着する第一貼着工程と、
前記第一貼着工程後に、前記第一主面の反対側の第二主面の研磨又は研削を行うことによって前記ウエハを薄化する薄化工程と、
前記薄化工程後に、前記第二主面に補強板を貼着する第二貼着工程と、
前記第二貼着工程後に、前記補強板を複数の補強層に分割し、前記ウエハを前記複数の補強層ごとに複数のチップ本体部に分割する分割工程と、
前記第二貼着工程後に、前記支持板を剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
請求項8の発明は、集積回路及びそれを覆う熱硬化性樹脂層が第一主面に形成されたウエハの前記第一主面に支持板を貼着する第一貼着工程と、
前記第一貼着工程後に、前記第一主面の反対側の第二主面の研磨又は研削を行うことによって前記ウエハを薄化する薄化工程と、
前記薄化工程後に、前記ウエハの前記第二主面に熱硬化性樹脂を塗布して硬化させることによって、前記熱硬化性樹脂層よりも内部応力の大きな硬化収縮層を形成する形成工程と、
前記形成工程後に、前記ウエハを複数のチップ本体部に分割する分割工程と、
前記形成工程後に、前記支持板を剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
請求項11の発明は、第一主面に集積回路が形成されたチップ本体部と、
前記チップ本体部の前記第一主面の反対側の第二主面に貼着された補強層と、を備えることを特徴とする半導体装置である。
請求項16の発明は、集積回路及びそれを覆う熱硬化性樹脂層が第一主面に形成されたチップ本体部と、
前記チップ本体部の前記第一主面の反対側の第二主面に形成され、前記熱硬化性樹脂層よりも内部応力の大きな硬化収縮層と、を備えることを特徴とする半導体装置である。
請求項1,2,4,11の発明によれば、チップ本体部が補強層によって補強されるので、チップ本体部の曲げを抑制することができる。
請求項8,16の発明によれば、チップ本体部の第一主面に形成された熱硬化性樹脂層を起因としたチップ本体部の曲げの向きと、硬化収縮層に起因したチップ本体部の曲げの向きが逆になって、両者の曲げが相殺されるから、チップ本体部の曲げを抑制することができる。
半導体装置の概略断面図である。 半導体装置の周縁部の概略断面図である。 半導体装置の周縁部の概略断面図である。 半導体装置の周縁部の概略断面図である。 半導体装置の一部の概略断面図である。 半導体装置の一部の概略断面図である。 半導体装置の周縁部の概略断面図である。 半導体装置の周縁部の概略断面図である。 半導体装置の断面図である。 半導体装置の断面図である。 半導体装置の断面図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の断面図である。 半導体装置の断面図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。 半導体装置の製造工程図である。
以下に、図面を用いて、本発明を実施するための形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されている。そのため、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
[第1の実施の形態]
図1は、半導体装置1の概略断面図である。
この半導体装置1は、個片化された半導体チップである。そして、この半導体装置1はチップ本体部10、補強層70、接着層74及び複数の半田バンプ80,…を備える。なお、半田バンプ80,…が設けられていなくてもよく、また半田バンプ80に半田以外の材料で形成されたバンプ(外部接続用電極)を用いても差し支えない。
チップ本体部10は、ウエハを複数に細分割することによって得られたものである。上から又は下からチップ本体部10を見た場合に、チップ本体部10の面積は、例えば40mm2以上である。
チップ本体部10は表側の第一主面11及び裏側の第二主面12を有する。チップ本体部10の具体例については後に詳述するが、再配線・柱状端子付きCSP(Chip Scale Package)(図9参照)と、再配線・UBM付きCSP(図10参照)と、端子付きCSP(図11参照)との何れかがチップ本体部10に適用される。「再配線」とは、半導体装置製造工程を前工程(ウエハ上に集積回路を作成する工程)と後工程(ウエハを切り分けるとともに、必要に応じてパッケージすることによって、出荷できる状態のチップを作成する工程)とに大別した場合に、その後工程において配線すること又はその配線をいう。「柱状端子」とは、後工程において作成される柱状型又はピラー型の端子のことをいう。「UBM」とは、バンプ下冶金(under bump metallization)のことをいう。
チップ本体部10の外周面13の全体又は一部が面一に設けられてもよいし(図2参照)、スキャロップ(scallops)という段々構造に設けられていてもよい(図3参照)。また、チップ本体部10の外周面13が第一主面11に対して垂直であってもよいし(図2参照)、チップ本体部10の外周面13がその垂直面に対して傾斜してもよい(図4参照)。図2に示すようにチップ本体部10の外周面13が面一に設けられているのは、ブレードやレーザーによるダイシングのためである。図3に示すようにチップ本体部10の外周面13が段々構造に設けられているのは、ボッシュプロセス(Bosch process)を採用した深掘りエッチングのためである。図4に示すようにチップ本体部10の外周面が傾斜しているのは、反応性エッチング(RIE)のためである。
チップ本体部10の第一主面11に複数の端子が設けられており、これら端子上に半田バンプ80,…がそれぞれ設けられている。半田バンプ80はオーバーハング型(図1参照)又は最下部最大径型(図5参照)である。オーバーハング型とは、半田バンプ80の最大直径となる部分が半田バンプ80の最下部の位置に無いものをいい、具体的には半球よりも大きなものをいう。最下部最大径型とは、半田バンプ80の最下部が最大径となっているものをいい、具体的には半球よりも小さいものをいう。半田バンプ80がオーバーハング型である場合、チップ本体部10の第一主面11が露出しているか(図1参照)、チップ本体部10の第一主面11が樹脂からなるオーバーコート層14によって覆われている(図6参照)。このオーバーコート層14はチップ本体部10の第一主面11上に形成され、半田バンプ80の下部がオーバーコート層14に埋め込まれており、半田バンプ80のうちオーバーコート層14から突き出た部分が最下部最大径型となっている。
半田バンプ80の頂点の高さの差が50μm以下、好ましくは20μm以下に収まった均一性(コプラナリティ)を備える。
チップ本体部10の第二主面12は研磨又は研削がされた面である。より具体的には、第二主面12は、半導体(特に、真性半導体)が研磨又は研削されることによって得られた面である。なおドライポリッシング等を実施することにより第二主面12を鏡面仕上げしても良い。
チップ本体部10の第二主面12には、補強層70が接着層74によって接合されている。補強層70は、チップ本体部10を補強することによってチップ本体部10の反り(特に、第一主面11が凹となり、第二主面12が凸となるようなチップ本体部10の反り)を抑制するものである。
補強層70の素材はFe、Ni、Cu等の金属又はこれらの合金からなる。又は、補強層70の素材はセラミック材料であり、特にAlN又はSiCが好ましい(補強層70の素材がAlN、SiCであれば、補強層70の弾性率(例えば、縦弾性率)が金属のFeと同等以上となり、補強層70の熱伝導性及び線膨張係数もシリコン(チップ本体部10の第二主面12の素材)に近い物性値に近づくためである。)。又は、補強層70の素材は繊維強化樹脂であり、特に炭素繊維強化樹脂、アラミド繊維強化樹脂(例えば、アラミド繊維としてケプラー(登録商標)を用いる。)又はポリエチレン繊維強化樹脂(例えば、ポリエチレン繊維として超高分子量ポリエチレン繊維(例えば、ダイニーマ(登録商標))を用いる。)である。又は、補強層70の素材は樹脂(特に、弾性率の高い樹脂)である。
なお、チップ本体部10の薄型化による第二主面12側からの光透過による影響を抑制する必要がある場合、補強層70は、遮光性を有する材料を用いることが好ましい。
また、補強層70の剛性が大きいことが好ましく、このためには弾性率(縦弾性率、横弾性率、体積弾性率、曲げ弾性率)が高いことが好ましい。特に、補強層70の弾性率は、チップ本体部10の第二主面12を構成する素材(例えば半導体シリコン)の弾性率よりも高い。補強層70の弾性率が高ければ、外力(主に、チップ本体部10の曲げモーメント)に伴う補強層70の反りが発生しにくく、補強層70を薄くすることができるためである。
しかしながら、補強層70の剛性が、補強層70と接着層74の合計の厚みに相等する厚みのチップ本体部10を構成する半導体基板の剛性より低い場合には、薄型化を図りつつ補強することができない。すなわち、補強層70の厚みをt1、接着層74の厚みをt2とし、t1+t2=Tとして、(厚みTの半導体基板の剛性)>(厚みt1の補強層70の剛性)である場合、薄型化を図りつつ補強することができない。ここで、接着層74は、剛性強化にほとんど寄与しないので無視される。
したがって、(厚みTの半導体基板の剛性)<(厚みt1の補強層70の剛性)との条件に当てはまる構成を適用する。
ここで、板の曲げ剛性は、弾性率と厚みの3乗に比例するので、上式を、(半導体基板の弾性率)×T<(補強層70の弾性率)×(t1) と表わせる。
また補強層70の厚さをデバイス基板の厚さより大きくすることが、半導体装置1の全体の薄型化のためには好ましい。
なお補強層は、反り抑制以外にもデバイス基板31の割れ・欠け防止等壊れ易さの改善や放熱改善等の効果も有している。これらの効果を優先する場合には、弾性率が第二主面12を構成する素材の弾性率よりも高くない素材を補強層70に用いることも可能である。
接着層74はチップ本体部10の第二主面12に結合するとともに、補強層70にも結合する。例えば、ダイアタッチメント材、ダイアタッチメントフィルムを接着層74に用いることができる。接着層74は導電性を有するものであるか、又は絶縁性を有するものである。
接着層74及び補強層70の外周面73がチップ本体部10の外周面13に揃っていてもよいし(図2参照)、チップ本体部10の外周面13からずれていてもよい(図7参照)。接着層74及び補強層70の外形がチップ本体部10の外径よりも周囲にマージンがとられて一回り大きくされている構成をとり得る。具体的には、補強層70の縁の辺の長さを、その辺に対応するチップ本体部10の縁の辺の長さよりも僅かに長くする。約10μm以上、50μm以内の範囲で長くすることが好ましい。この場合、補強層70を予め個片に分割して個々のチップ本体部10に貼り付ける製造方法をとるとき、補強層70のチップ本体部10に対するアライメント誤差を補ってチップ本体部10の第二主面12の全体を補強層70で覆うことが容易である。図7に示すように接着層74及び補強層70の外周面73がチップ本体部10の外周面からずれている部分があるのは、その結果である。また、補強層70がチップ本体部10より大きいことで、チップ本体部10の壊れ易さを改善し、信頼性を高めることもできる。
接着層74及び補強層70の外周面73がチップ本体部10の外周面13に揃っているか否かに関わらず、補強層70の表面71と外周面73とで構成される角部が直角形状等の角形になっているか(図2又は図7参照)、又はその角部が凹面状に抉られている(図8)。図2又は図7に示すように補強層70の表面71と外周面73とで構成される角部が直角形状等の角形になっているのは、ブレード等によって機械的に補強板を複数の補強層70に切断したためである。図8に示すように補強層70の表面71と外周面73とで構成される角部が抉られているのは、エッチング等によって化学的に補強板を複数の補強層70に切断したためである。
なお、補強層70がチップ本体部10の第二主面12に対して直接に貼着可能な材料特性を有するものである場合(例えば、補強層70が繊維強化樹脂のプリプレグが硬化することによって得られたものである場合)、接着層74が省略されるとともに、補強層70がチップ本体部10の第二主面12に直接貼着される。
チップ本体部10の幾つかの具体例について説明する。
図9は、チップ本体部10が再配線・柱状端子付きCSPである場合の半導体装置1の断面図である。
図9に示すように、チップ本体部10は、デバイス基板31、絶縁膜32、複数の再配線34、複数の柱状端子35及び保護層(封止層)36等を備える。
デバイス基板31は、半導体基板(例えば、真性シリコン基板)に集積回路(例えば、ROM、RAM、不揮発性メモリ、ロジック等)を形成したものである。つまり、半導体基板の表面に集積回路が形成され、その集積回路がパッシベーション膜(例えば、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜)によって覆われており、そのパッシベーション膜の表面がデバイス基板31の表面31aとなり、その反対側の面(半導体基板の裏面)31bがチップ本体部10の第二主面12となる。必要に応じて、Low-k多層配線構造(低誘電率膜と配線パターンが集積回路の上に交互に積層された構造)を形成し、パッシベーション膜がLow-k多層配線構造の上に成膜されていてもよい。その半導体基板の弾性率は補強層70の弾性率よりも低い。
例えば、デバイス基板31の面積が40mm2以上の大型チップを、デバイス基板31の厚さを100μm未満に、さらには50μm未満に薄型化した場合であっても、本発明の適用により、信頼性の有るCSPを形成できる。
デバイス基板31の表面31a上には、絶縁膜32が成膜されている。絶縁膜32のサイズがデバイス基板31のサイズよりも僅かに小さく、絶縁膜32の周縁がデバイス基板31の周縁から内側に離れている。なお、絶縁膜32のサイズがデバイス基板31のサイズに等しく、絶縁膜32の周縁がデバイス基板32の周縁に揃っていてもよい。
絶縁膜32は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂その他の樹脂からなる。特に、絶縁膜32は感光性樹脂が硬化することによって得られたものである。絶縁膜32が収縮したものであり、絶縁膜32が硬化する際に絶縁膜32が収縮される。なお、絶縁膜32は感光性樹脂でなくてもよい。なお、絶縁膜32は形成されない場合もある。
絶縁膜32には、複数の開口33が形成されている。これら開口33は、デバイス基板31の表面31aに設けられたパッドに重なっている。絶縁膜32は感光性樹脂が硬化することによって得られたものである場合、露光処理及び現像処理によって絶縁膜32及び開口33が形成される。なお、デバイス基板31の表面31aのパッシベーション膜にも複数の開口が形成され、これら開口が開口33及びパッドに重なっている。
再配線34が絶縁膜32の上に形成され、再配線34が絶縁膜32に直接接する。再配線34が絶縁膜32の開口33を横切るように設けられ、再配線34が絶縁膜32の開口33及びパッシベーション膜の開口を通じてパッドに接続されている。再配線34は、下地金属層(シード層)と、その下地金属層の上に成長した導体層(メッキ層)との積層体である。下地金属層は、銅(Cu)の薄膜、チタン(Ti)の薄膜、チタンに銅を積み重ねた薄膜その他の金属薄膜である。導体層は、銅メッキその他の金属メッキからなる。
再配線34はパターニング(形状加工)されたものである。つまり、上から見て、再配線34の下地金属層が所定の形状に形成され、再配線34の導体層が所定の形状に形成され、導体層の形状と下地金属層の形状がほぼ同じである。その導体層はその下地金属層よりも厚い。なお、再配線34は導体の単層であってもよいし、更に多くの導体層を積層したものでもよい。
柱状端子35が配線34に接続されている。具体的には、再配線34の端部がランドとなっており、柱状端子35がそのランド上に形成されている。柱状端子35の厚さ(高さ)は再配線34の厚さより大きい。柱状端子35は例えば電解メッキ法によって成長したものである。
保護層(封止層)36が再配線34の上から絶縁膜32上に形成され、再配線34(但し、柱状端子35が重ねられた部分を除く)が保護層36によって覆われ、保護層36が再配線34に直接接する。柱状端子35が保護層36を貫通するように保護層36に埋め込まれた状態となっているが、柱状端子35の頭頂面35aが保護層36によって覆われていない。柱状端子35の周面が保護層36に密着し、保護層36が柱状端子35の周面を保護する。
保護層36は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂その他の絶縁性樹脂を含み、好ましくは、絶縁性樹脂(エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等)にフィラー(例えば、シリカフィラー、ガラスフィラー)又は繊維(例えば、ガラス繊維又は炭素繊維)を配合した強化樹脂からなる。また、保護層36は、その素材となる樹脂が硬化する際に収縮して構成されたものである。
ここで、保護層36の表面36a及び柱状端子35の頭頂面35aがチップ本体部10の第一主面11に相当する。
柱状端子35の頭頂面35aは保護層36の表面36aに揃っているか、その表面36aよりも僅かに低い位置にある。
半田バンプ80が、保護層36の表面36a側において、柱状端子35の頭頂面35aに形成されている。半田バンプ80が柱状端子35の頭頂面52aに結合されることによって、半田バンプ80と柱状端子35が相互に電気的に接続されている。
上述したように、半田バンプ80がオーバーハング型(図1、図6参照)又は最下部最大径型(図5参照)である。半田バンプ80がオーバーハング型である場合、オーバーコート層14が保護層36の表面36a上に形成されていることが好ましい。なお保護層36とオーバーコート層14とを一体的に形成することも可能である。
絶縁膜32及び保護層36の収縮によってチップ本体部10に曲げモーメント(第一主面11が凹面状となるような曲げモーメント)が生じている。ここで、絶縁膜32の線膨張係数が大きくなるにつれて、チップ本体部10の曲げモーメントが大きくなる。保護層36の線膨張係数が大きくなるにつれて、チップ本体部10の曲げモーメントが大きくなる。絶縁膜32が熱硬化性樹脂である場合、絶縁膜32の硬化温度が高いほど、チップ本体部10の曲げモーメントが大きくなる。保護層36が熱硬化性樹脂である場合、保護層36の硬化温度が高いほど、チップ本体部10の曲げモーメントが大きくなる。絶縁膜32の貯蔵弾性率が高いほど、チップ本体部10の曲げモーメントが大きくなる。保護層36の貯蔵弾性率が高いほど、チップ本体部10の曲げモーメントが大きくなる。
また、再配線,UBM又はバンプ電極と樹脂膜(絶縁膜32又は保護層36)が直接接している場合に、反りの原因となる強い曲げモーメントが発生する。
更にデバイス基板31の表面31aに形成された集積回路及びパッシベーション膜もチップ本体部10の曲げモーメントを大きくすることに寄与する。
特に、デバイス基板31が非常に薄いので、デバイス基板31の反りが発生しやすい。
そうであっても、補強層70がチップ本体部10の第二主面12に形成されているので、補強層70がそのような曲げモーメントに抗して、チップ本体部10の反りが補強層70によって抑えられている。
図10は、チップ本体部10が再配線・UBM付きCSPである場合の半導体装置1の断面図である。
図10に示すように、チップ本体部10は、デバイス基板31、絶縁膜32、複数の配線34、複数のUBM41及び保護層42等を備える。
図10に示すデバイス基板31、絶縁膜32、開口33及び配線34は図9に示すデバイス基板31、絶縁膜32、開口33及び再配線34と同様であるので、図10に示すデバイス基板31、絶縁膜32、開口33及び再配線34の説明を省略する。
保護層42が再配線34の上から絶縁膜32上に形成され、再配線34が保護層42によって覆われている。保護層42が再配線34に直接接する。保護層42は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂その他の樹脂からなる。また、保護層42は、感光性樹脂が硬化することによって得られたものなどである。
保護層42には、複数の開口43が形成されている。これら開口43は再配線34の端部(より具体的にはランド)に重なっている。保護層42が感光性樹脂からなるので、露光処理及び現像処理によって保護層42及び開口43が形作られる。
再配線34の端部(より具体的にはランド)上に膜状のUBM41が形成され、開口43内においてUBM41が再配線34の端部に接続されている。UBM41の面積が開口43の面積よりも広く、UBM41の周縁部が開口43からはみ出て、保護層42上に形成されている。UBM41は所謂バンプ下冶金層(under bump metallization layer)である。UBM41は、下地金属層(シード層)と、その下地金属層の上に成長した導体層(メッキ層)との積層体である。下地金属層は、銅(Cu)の薄膜、チタン(Ti)の薄膜、チタンに銅を積み重ねた薄膜その他の金属薄膜である。導体層は、銅メッキその他の金属メッキからなる。UBM41の下地金属層が保護層42に密着する。
UBM41上には半田バンプ80が形成されている。半田バンプ80がUBM41に結合されることによって、半田バンプ80とUBM41が相互に電気的に接続している。
ここで、UBM41の表面及び保護層42の表面42aがチップ本体部10の第一主面11に相当する。
上述したように、半田バンプ80がオーバーハング型(図1、図6参照)又は最下部最大径型(図5参照)である。半田バンプ80がオーバーハング型である場合、オーバーコート層14が保護層42の表面42a上に形成されていることが好ましい。なお、保護層36とオーバーコート層14とを一体的に形成することも可能である。
絶縁膜32及び保護層42の収縮によってチップ本体部10に曲げモーメントが生じても、補強層70がチップ本体部10の第二主面12に形成されているので、補強層70がそのような曲げモーメントに抗して、チップ本体部10の曲げが補強層70によって抑えられている。
図11は、チップ本体部10が端子付きCSPである場合の半導体装置1の断面図である。
図11に示すように、チップ本体部10はデバイス基板31、複数の下地金属層51及び複数の柱状端子52等を備える。
図11に示すデバイス基板31は図9に示すデバイス基板31と同様であるので、図11に示すデバイス基板31の説明を省略する。
上述したように、デバイス基板31の表面31a(具体的には、パッシベーション膜)に開口31bが形成されている。なお、図9に示す再配線・柱状端子付きCSPの場合又は図10に示す再配線・UBM付きCSPの場合と同様に、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂その他の樹脂からなる絶縁膜32がデバイス基板31の表面31a上に形成され、その絶縁膜32のうち開口31bに重なる位置に開口が形成されていてもよい。この場合、下地金属層51(UBM)が絶縁膜32に直接接する。
開口31b内において下地金属層51がパッドに接続されている。下地金属層51の周縁部が開口31bからはみ出て、デバイス基板31の表面31a(具体的には、パッシベーション膜)上に形成されている。下地金属層51は、チタン層51aに銅層51bを積み重ねた薄膜積層体である。
柱状端子52が下地金属層51上に形成されている。柱状端子52の厚さ(高さ)は下地金属層51の厚さよりも十分に大きい。柱状端子52は電解メッキ法によって成長したものである。
ここで、デバイス基板31の表面31a(特に、パッシベーション膜)及び柱状端子52の表面がチップ本体部10の第一主面11に相当する。
柱状端子52の頭頂面52a上に半田バンプ80が形成され、半田バンプ80が柱状端子52の頭頂面52aに結合されることによって、半田バンプ80と柱状端子35が相互に電気的に接続されている。
半田バンプ80は最下部最大径型である。オーバーハング型を半田バンプ80に採用しても構わない。デバイス基板31の表面31aがオーバーコート層によって覆われることなく、デバイス基板31の表面31aが露出する。
デバイス基板31の表面31aに形成された集積回路及びパッシベーション膜によってチップ本体部10に曲げモーメントが生じても、補強層70がチップ本体部10の第二主面12に形成されているので、補強層70がそのような曲げモーメントに抗して、チップ本体部10の反りが補強層70によって抑えられている。
ここで、接着層74をチップ本体部10の外周面を覆う様に形成することも可能である。具体的には、図7に破線で示すように、チップ本体部10の外周面13のうち少なくともデバイス基板31の外周面全体を接着層74で覆う構造を実施する。特に補強層70の外形がチップ本体部10の外形より僅かに大きい場合にこれを実施することが好ましい。なお、デバイス基板31の外周面全体を覆う接着層74は、デバイス基板31の補強層70の反対側の面に積層される層に及んでいてもよい。
これによりデバイス基板31の外周面を保護することができる。特にデバイス基板31にLow-k多層配線構造が形成されている場合、外周面が脆弱である。このため従来、レーザーによるハーフダイシングでデバイス基板の外周面に溝を形成し、樹脂を埋め込んで封止することでLow-k多層配線構造の外周面を保護する方法(レーザグルーブ)も用いられている。上記のデバイス基板31の外周面全体を接着層74で覆う方法によれば、接着層74の形成が補強層70との接着と、デバイス基板31外周面の保護を兼ねるため(特別の工程を設けなくても)経済的に、Low-k多層配線構造が設けられている場合を初めとした半導体装置1の信頼性を高めることができる。
なお、チップ本体部10は図9〜図11に示すような再配線・柱状端子付きCSP、再配線・UBM付きCSP又は端子付きCSPに限るものではない。例えば、外部接続用に設けられる端子であれば、その形状は端子35,41のようなものに限らず、端子35,41の代わりに用いることができる。勿論、図9又は図10において、端子35,41を省略し、半田バンプ80が再配線34の端部(ランド)上に形成され、半田バンプ80が再配線34に直接接触してもよい(この場合、再配線34の端部が端子となる)。また、図9又は図10において、再配線34を設けず、端子35,41をパッド(パッドは開口33内にある)の直上に設けてもよい。また、図9又は図10において、絶縁膜32、保護層36又は保護層42が設けられていなくてもよい。
[第2の実施の形態]
半導体装置1の製造方法について説明する。
(1) ウエハの準備工程(ウエハの製造工程)
図12(a)に示すように、まず、複数の半田バンプ80が設けられたウエハ110を準備する。このウエハ110はチップ本体部10が分割される前のものである。チップ本体部10が再配線・柱状端子付きCSPである場合、チップ本体部10が再配線・UBM付きCSPである場合、チップ本体部10が端子付きCSPである場合、ウエハ110の製造工程が異なるので、それぞれの場合のウエハ110の製造方法について説明する。
(1−1) チップ本体部10が再配線・柱状端子付きCSPである場合
図14(a)に示すように、デバイスウエハ131を準備する。このデバイスウエハ131はデバイス基板31よりも大きな基板であり、デバイスウエハ131を分割予定線(所謂ダイシングラインともいう)131Lに沿って分割すると、デバイスウエハ131から複数のデバイス基板31を取ることができる。また、デバイスウエハ131はデバイス基板31よりも厚く、更に補強層70の表面からチップ本体部10の第一主面11までの総厚よりも厚い。デバイスウエハ131は、シリコン等の半導体ウエハの表面に集積回路を形成して、集積回路をパシベーション膜によって被覆したものである。つまり、このデバイスウエハ131は、半導体製造工程を前工程と後工程とに大別した場合に、その前工程によって製造されたものである。
図14(b)に示すように、感光性樹脂塗布、露光及び現像等を順に行うことによって、絶縁膜32及び開口33を形成する。絶縁膜32を形成するに際しては、分割予定線131Lによって区画された領域毎に絶縁膜32を区画するように、絶縁膜32を格子状にする。ここで、絶縁膜32の材料として、硬化反応時の硬化収縮が小さい樹脂材料を選択することが好ましい。また、絶縁膜32の材料として、硬化温度ができる限り低い材料を選択すれば、硬化時の温度と常温との差を小さくすることができ、絶縁膜32の硬化収縮が小さくなる。また、絶縁膜32の材料として、線膨張係数の小さい材料を選択すれば、絶縁膜32の硬化収縮が小さくなる。
次に、図14(c)に示すように、サブトラクト法又はアディティブ法(例えば、フルアディティブ法、セミアディティブ法又はパートリーアディティブ法)等によって再配線34を絶縁膜32上に形成する。
次に、レジストの露光・現像を行った上で、そのレジストをマスクとして電解メッキを行うことによって、再配線34の端部(ランド)上に柱状端子35を形成する。そして、レジストを除去する(図14(d)参照)。
次に、図14(e)に示すように、絶縁膜32及び再配線34上に保護層136を形成し、柱状端子35を保護層136に埋め込んだ状態にする。具体的には、スピンコート法、印刷法等によって樹脂を絶縁膜32及び再配線34の上に塗布して、塗布した樹脂を硬化させると、保護層136が形成される。なお、保護層136は切断される前のものであり、保護層136を分割予定線131Lに沿って分割すると、保護層136から複数の保護層36(図9参照)を取ることができる。
ここで、保護層136の材料として、硬化反応時の硬化収縮が小さい樹脂材料を選択することが好ましい。また、保護層136の材料として、硬化温度ができる限り低い材料を選択すれば、硬化時の温度と常温との差を小さくすることができ、保護層136の硬化収縮が小さくなる。また、保護層136の材料として、線膨張係数の小さい材料を選択すれば、保護層136の硬化収縮が小さくなる。また、保護層136にフィラーを含有させる場合、そのフィラーの含有割合を増加させることによって、保護層136の線膨張係数が低下し、保護層136の硬化収縮が低下する。
次に、図14(f)に示すように、保護層136の表面を研削又は研磨して、保護層136を薄化する。保護層136の薄化により柱状端子35の頭頂面35aを露出させる。この際、柱状端子35の頭頂面35aも研削又は研磨される。
次に、図14(g)に示すように、柱状端子35の頭頂面35a上に半田バンプ80を形成する。この際、半田バンプ80の形状をオーバーハング型又は最下部最大径型にする。
以上のような絶縁膜32及び保護層136の形成工程においてデバイスウエハ131に曲げモーメントが生じるが、デバイスウエハ131が厚いためにデバイスウエハ131の反りは小さい。
(1−2) チップ本体部10が再配線・UBM付きCSPである場合
図15(a)に示すように、デバイスウエハ131を準備する。次に、図15(b)に示すように、感光性樹脂塗布、露光及び現像等を順に行うことによって、絶縁膜32及び開口33を形成する。次に、図15(c)に示すように、サブトラクト法又はアディティブ法等によって再配線34を形成する。以上の図15(a)〜(c)に示す工程は図14(a)〜(c)に示す工程と同様である。
次に、図15(d)に示すように、感光性樹脂塗布、露光及び現像等を順に行うことによって、保護層42及び開口43を形成する。保護層42を形成するに際しては、分割予定線131Lによって区画された領域毎に保護層42を区画するように、保護層42を格子状にする。
次に、図15(e)に示すように、サブトラクト法又はアディティブ法(例えば、フルアディティブ法、セミアディティブ法又はパートリーアディティブ法)等によって開口43内及びその周囲にUBM41を形成する。
次に、図15(f)に示すように、UBM41上に半田バンプ80を形成する。この際、半田バンプ80の形状をオーバーハング型又は最下部最大径型にする。
以上のような絶縁膜32及び保護層42の形成工程においてデバイスウエハ131に曲げモーメントが生じるが、デバイスウエハ131が厚いためにデバイスウエハ131の反りは小さい。
(1−3) チップ本体部10が端子付きチップである場合
図16(a)に示すように、デバイスウエハ131を準備する。必要に応じて、(1−2)の場合と同様に、感光性樹脂塗布、露光及び現像等を順に行うことによって、絶縁膜32及び開口33(開口33の位置は開口31bに重なる位置)を形成する。
次に、図16(b)に示すように、気相成長法又はメッキ法によってチタン層151aをデバイスウエハ131の表面全体に形成した後、気相成長法又はメッキ法によって銅層151bをチタン層151aの表面全体に形成する。
次に、図16(c)に示すように、銅層151bの上にレジスト層(液状レジストを乾燥させたもの、又はドライフィルムレジスト)150を形成し、レジスト層150の露光・現像を行うことによってレジスト層150に複数の開口150aを形成する。ここで、デバイスウエハ131の開口31bと重なる位置に開口150aを形成し、開口150aの径を開口31bの径よりも大きくし、上から見て、開口31bが開口150aの内側に位置するようにする。
次に、図16(d)に示すように、レジスト層150をマスクとして電解メッキを行うことによって、開口150a内の銅層151b上に柱状端子52を成長させる。柱状端子52の高さ(厚さ)は銅層151b及びチタン層151aの厚さよりも十分に大きい。
次に、図16(e)に示すように、レジスト層150をマスクとして電解メッキを行うことによって、開口150a内の柱状端子52上に半田層180を成長させる。
次に、図17(f)に示すように、レジスト層150を除去する。
次に、図17(g)に示すように、銅層151bのうち柱状端子52が重なっていない領域をエッチングにより除去すると、銅層151bのうち残留した部分が下地金属層51の銅層51bとなる。銅層151bのエッチングの際に柱状端子52の表面も僅かにエッチングされるが、銅層151bが柱状端子52よりも十分に薄いため、柱状端子52も残留する。
次に、図17(h)に示すように、柱状端子52、半田層180及び銅層51bの総厚よりも厚いフラックス層181をチタン層151aの上に形成し、柱状端子52、半田層180及び銅層51bをフラックス層181に埋め込む。
次に、図17(i)に示すように、半田層180をリフローにより溶解することによって半田層180がその表面張力によって半球状になり、その半田層180が凝固することに最下部最大径型の半田バンプ80になる。
次に、図17(j)に示すように、フラックス層181を除去する。
次に、図17(k)に示すように、チタン層151aのうち柱状端子52が重なっていない領域をエッチングにより除去すると、チタン層151aのうち残留した部分が下地金属層51のチタン層51aとなる。
以上のような工程を経るとデバイスウエハ131に曲げモーメントが生じるが、デバイスウエハ131が厚いためにデバイスウエハ131の反りは小さい。
(2) 支持板の貼着工程
複数の半田バンプ80が設けられたウエハ110を準備した後、図12(b)に示すように、ウエハ110の第一主面111(半田バンプ80が設けられた面)に接着剤層161によって支持板162を貼り付ける。この際、半田バンプ80は接着剤層161に埋め込まれる。支持板は、工程流動を可能とするため、ウエハ110と略同一形状であることが好ましい。なお、接着剤層161と支持板162との間にレーザー光吸収層(そのレーザー光吸収層にレーザー光が照射されると、そのレーザー光吸収層が破壊される。)が介在してもよい。
支持板162はレーザー光透過性のある透光板(例えば、ガラス板)又はレーザー光遮蔽性のある遮光板(例えば、シリコン基板)である。また、支持板162が樹脂製であってもよい。支持板162は、 反り抑制するための所望の剛性を有する。
接着剤層161は光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂である。
接着剤層161が光硬化性樹脂である場合、支持板162とウエハ110の貼着に際しては、液状の光硬化性樹脂をウエハ110若しくは支持板162又はこれらの両方に塗布した後にその光硬化性樹脂を光(特に紫外線)により硬化させる。
接着剤層161が熱硬化性樹脂である場合、支持板162とウエハ110の貼着に際しては、液状の熱硬化性樹脂をウエハ110若しくは支持板162又はこれらの両方に塗布した後にその熱硬化性樹脂を加熱により硬化させる。
接着剤層161が熱可塑性樹脂である場合、予め支持板162に貼着した接着剤層161を加熱により軟化させた後に、その接着剤層161をウエハ110の第一主面111に突き合わせ、その後自然冷却又は強制冷却により接着剤層161を硬化させる。予め熱可塑性の接着剤層161が樹脂製の支持板162に貼着されたものとしては、三井化学グループ製のイクロステープ(イクロステープは三井化学東セロ株式会社の登録商標)を利用することができる。
ウエハ110に液状の樹脂に塗布するに際しては、二度塗りが好ましい。つまり、半田バンプ80の頭頂が埋まるまで液状の樹脂をウエハ110に塗布した後に、その樹脂を熱又は光によって硬化させ、その後、硬化した樹脂の上に液状の樹脂を塗布し、その樹脂を熱又は光によって硬化させる。こうすることによって、接着剤層161の厚さが均一になる。
(3) ウエハの薄化工程
図12(c)に示すように、グラインダ等によってウエハ110の第二主面112(デバイスウエハ131の裏面)を研磨又は研削することによって、ウエハ110を薄化する。 なお、ドライポリッシング等を実施することにより第二主面12を鏡面仕上げすることが好ましい。
支持板162によってウエハ110が支持されているので、ウエハ110を薄化してもウエハ110に大きな反りが生じない。
(4) ウエハの分割工程
図12(d)に示すように、ウエハ110を分割予定線131Lに沿って分割することによって、ウエハ110を複数のチップ本体部10に切り分ける。ウエハ110の切断は機械的切断でもよいし、化学的切断でもよいし、熱的切断でもよい。機械的切断とは、ブレード等によってウエハ110を切断することであって、所謂ブレードダイシングのことをいう。化学的切断とは、ウエハ110のうち分割予定線131Lの部分をプラズマ又はエッチング液等によりエッチングすることによってウエハ110を切り分けることである。熱的切断とは、高エネルギーの媒体(例えばレーザービーム)をウエハ110のうち分割予定線131Lの部分に照射することによってウエハ110を切り分けることである。
(5) 補強層の準備工程
図13(e)に示すように、厚み減少量よりも薄い補強板170を準備し、塗布又は貼着により接着層174を補強板170に形成する。補強板170の弾性率はデバイスウエハ131(特に、集積回路を形成する前のウエハ)の弾性率よりも高いことが好ましい。更に補強板170の剛性が、補強板170+接着層174の合計厚に相等する厚みの前記のデバイスウェハの剛性よりも高いことが好ましい。すなわち、補強板170の厚みをt1、接着層174の厚みをt2とし、t1+t2=Tとして、(厚みTの半導体基板の剛性)<(厚みt1の補強板170の剛性)との条件に当てはまる構成を作製する。ここで、板の曲げ剛性は、弾性率と厚みの3乗に比例するので、上式を、(半導体基板の弾性率)×T<(補強板170の弾性率)×(t1) と表わせる。なお、予め接着層174が形成された補強板170を準備してもよい。
そして、図13(f)に示すように、補強板170及び接着層174を複数の補強層70及び接着層74に切り分ける。補強板170及び接着層174の切断は機械的切断(例えばブレードを用いた切断)でもよいし、化学的切断(例えばプラズマエッチング又はウェットエッチング)でもよいし、熱的切断(例えばレーザービームを用いた切断)でもよい。
本実施の形態においては、補強層70のサイズをチップ本体部10のサイズよりも大きくする。具体的には、補強層70の縁の辺の長さを、その辺に対応するチップ本体部10の縁の辺の長さよりも僅かに長くする。約10μm以上、50μm以内の範囲で長くすることが好ましい。なお、これに拘わらず補強層70のサイズとチップ本体部10のサイズを等しくして実施してもよい。
(6) 補強層の貼着工程
図13(g)に示すように、接着層74によって補強層70をチップ本体部10の第二主面12に接着する。なお補強層74の接着は、各々の補強層74毎に行っても良いし、ウエハ単位で転写する等、複数を一括して接着する方法を用いても良い。
接着層74が熱硬化性樹脂である場合、加熱により接着層74を硬化させるが、補強層70及び支持板162の耐熱温度を加熱温度(接着層74の硬化温度)よりも高くすることが必要である。また半田バンプが既に形成されている場合、加熱温度(接着層74の硬化温度)は、加熱温度(接着層74の硬化温度)を半田バンプ80の溶融(リフロー)温度より低くすることが必要である。また接着層74の耐熱温度を半田バンプ80の溶融(リフロー)温度より高くすることも必要である。更に、デバイス基板31が、メモリセルなど熱処理により特性劣化が生じる電子素子を含む場合、加熱温度(接着層74の硬化温度)を低温(例えば200℃以下)とすることが好ましい。
接着層74が補強層70の周縁からはみ出ている場合には、アッシング(レーザー光アッシング、プラズマアッシング)等によってそのはみ出ている部分を除去することが好ましい。
ここで接着層74をデバイス基板31の外周面全体を覆う様に形成しても良い。この場合、接着層74を絶縁膜または保護層36の側面の少なくとも一部まで達する様に形成することが好ましい。
支持板162がチップ本体部10に貼り付けられているので、チップ本体部10に反りが殆ど生じていない状態で補強層70を貼り付けることができる。
(7) チップ本体部の転写工程
図13(h)に示すように、補強層70を粘着テープ(例えば、ダイシングテープ)169に貼り付ける。なお、粘着テープ169の周縁部には枠材(ダイシングフレーム)が設けられていて、粘着テープ169が枠材によって保持されている。
(8) 接着剤層及び支持板の剥離工程
図13(i)に示すように、支持板162及び接着剤層161をチップ本体部10から剥離する。支持板162及び接着剤層161を剥離しても、補強層70がチップ本体部10の第二主面12に貼着されているため、曲げモーメントに起因したチップ本体部10の反りが大きくなることを抑制することができる。
この際、接着剤層161の全体をチップ本体部10の第一主面11から剥離するか、又は、接着剤層161の下層部をオーバーコート層14(図6参照)としてチップ本体部10の第一主面11に残留させつつ、接着剤層161の上層部を剥離する。接着剤層161の下層部を残留させた後には、その下層部を分割予定線131Lに沿って機械的、化学的又は熱的に切断することによってその下層部を複数のオーバーコート層14に分割する。
また、この際、支持板162を接着剤層161から剥離した後に、接着剤層161をチップ本体部10から剥離するか、又は、支持板162が接着剤層161に貼着した状態で、支持板162と一緒に接着剤層161をチップ本体部10から剥離する。接着剤層161から支持板162の剥離は例えば熱的剥離、機械的剥離、化学的剥離又は光エネルギー的剥離である。接着剤層161から支持板162の剥離は例えば熱的剥離、機械的剥離、化学的剥離又は光エネルギー的剥離である。チップ本体部10から接着剤層161の剥離は例えば熱的剥離、機械的剥離、化学的剥離又は光エネルギー的剥離である。
以下、支持板162及び接着剤層161の剥離方法の具体例について説明する。
(8−1)
図18(a)に示すように、支持板162と接着剤層161との間にレーザー光吸収層163が設けられ、支持板162がレーザー光透過性を有する。
そして、図18(b)に示すように、支持板162の上から支持板162を通じてレーザー光吸収層163にレーザー光168を照射すると、レーザー光168のエネルギーによってレーザー光吸収層163が破壊される。そして、図18(c)に示すように、支持板162を接着剤層161から剥がす。
次に、図18(d)に示すように、接着剤層161をチップ本体部10から剥離する。この際、接着剤層161をチップ本体部10から機械的に引き剥がすか、接着剤層161を溶剤によって溶解させる。ここで、接着剤層161が光硬化型のアクリル系樹脂である場合には、接着剤層161を機械的に剥離することが好ましい。一方、接着剤層161が熱可塑性の炭化水素系樹脂である場合には、接着剤層161を化学的に剥離することが好ましい。
(8−2)
図19(a)に示すように、加熱により接着剤層161を軟化させる。つまり、接着剤層161が熱可塑性樹脂である。
次に、図19(b)に示すように、接着剤層161が硬化する前に、支持板162ごと接着剤層161をチップ本体部10から剥離する。この際、支持板162をチップ本体部10の第一主面11に沿ってスライドすることによって支持板162を支持板162から剥離してもよいし、チップ本体部10の第一主面11に対して垂直な方向へ支持板162をチップ本体部10から引き剥がしてもよい。支持板162を剥離しても、接着剤層161の一部161aがチップ本体部10に残留する。
次に、図19(c)に示すように、洗浄剤(溶剤も含む意)によってチップ本体部10の第一主面11を洗浄することによって、接着剤層161の残留部161aを除去する。
(8−3)
図20(a)に示すように、接着剤層161がチップ本体部10側の高接着力接着剤層161bと支持板162側の低接着力接着剤層161cとからなり、高接着力接着剤層161bは低接着力接着剤層161cよりも高強度且つ高接着力である。
そして、図20(b)に示すように、支持板162をチップ本体部10から機械的に引き剥がすと、低接着力接着剤層161cが支持板162から剥離される。
次に、図20(c)に示すように、高接着力接着剤層161bを溶剤によって溶解させることによって、接着剤層161(高接着力接着剤層161b及び低接着力接着剤層161c)をチップ本体部10から化学的に剥離する。なお、その溶剤によって低接着力接着剤層161cが溶解してもよい。
チップ本体部10から接着剤層161の剥離が機械的剥離(ピール剥離)である場合、半田バンプ80がオーバーハング型の場合、根元の接着剤層が剥離の際にうまく剥離できないという障害が発生する場合がある。半田バンプ80が最下部最大径型であると、この問題を防止することができる。また半田バンプ80がオーバーハング型の場合であっても、オーバーコート層14によって半田バンプ80の下部が埋め込んでいる場合は、オーバーコート層14から突き出た部分が最下部最大径型となるため、この問題を防止することができる。また半田バンプ80の根元補強にもなるので、実装信頼性も向上する。なお接着剤層161の一部を残して、オーバーコート層14とすることも可能である。
機械的剥離は、化学的剥離と比較し、工程が効率的、経済的であり、機械的剥離が可能となる構造は好ましい。
[第3の実施の形態]
半導体装置1の製造方法について説明する。
第2実施形態の場合と同様に、「(1) ウエハの準備工程」、「(2) 支持板の貼着工程」、「(3) ウエハの薄化工程」及び「(5) 補強層の準備工程」を行う(図12(a)〜(c)、図13(e)〜(f)及び図14〜図17参照)。
(1a) 補強層の貼着工程
図21(a)に示すように、接着層74によって補強層70をウエハ110の第二主面112に接着する。この際、補強層70が分割予定線131Lを跨がないようにし、補強層70を分割予定線131Lによって囲われるマス目内に配置させる。
なお、補強層70の貼着の詳細は第2実施形態の「(6) 補強層の貼着工程」にて説明した内容と同じなので、ここでは省略する。
(2a) ウエハの分割工程
次に、ウエハ110を化学的に切断する。つまり、補強層70をマスクとして、ウエハ110のうち補強層70によって覆われていない部分をプラズマ又はエッチング液等によってエッチングすることによって、ウエハ110を分割予定線131Lに沿って複数のチップ本体部10に分割する。補強層70をマスクとして用いているため、チップ本体部10の形状・サイズは補強層70の形状・サイズと同じである。また、補強層70の貼り付け位置が設計値から多少ずれていても、ウエハ110を切断することができる。補強層70をマスクとして兼用しているので効率的、経済的に化学的切断を実施できる。
ウエハ110の化学的切断により、ウエハ110の分割予定線131Lの幅を小さくし、例えば50μm以下とする狭ダイシングが可能となる。例えばウエハ110の厚さ(第二主面112から第一主面111までの厚さ)が100μmであれば隣り合う補強層70の間隔を20μm以上とすれば、ウエハ110をプラズマにより切断することができる。狭ダイシングによりウエハから取得できるチップ数量を増加させ、生産性を高めることが可能である。
プラズマエッチングによるウエハ110の切断には、プラズマ化したSF6ガス(六フッ化硫黄ガス)などを用いた反応性イオンエッチング(RIE)法を利用することができる。RIE法を利用すると、切断されたチップ本体部10の外周面が傾斜して形成される(図4参照)。更に、ウエハ110が収容されたプラズマエッチング装置のチャンバーにSF6ガスとC4F8ガスを交互に供給することによって、ウエハ110のエッチングとエッチングされた部分の側壁保護とを交互に繰り返しながら深堀するBOSCH法を利用した方法も、ウエハ110の切断に利用することができる。BOSCH法を利用すると、切断されたチップ本体部10の外周面には、凹凸(スキャロップ)が形成される(図3参照)。
ウエハ110の化学的切断は、チップ本体部10へのダメージを与えない効果、チップ本体部10にチッピングが生じにくい効果、チップ本体部10のストレスを低減する効果(ストレスリリーフ効果)、チップ本体部10の反りの低減に寄与する効果をもたらす。つまり、ウエハ110の化学的切断は、ウエハ110の機械的切断よりも有効的である。
ウエハ110の分割後、第2実施形態の場合と同様に、「(7) チップ本体部の転写工程」及び「(8) 接着剤層及び支持板の剥離工程」を行う(図13(h)〜(i)及び図18〜図20参照)。
[第4の実施の形態]
半導体装置1の製造方法について説明する。
第2実施形態の場合と同様に、「(1) ウエハの準備工程」を行う(図12(a)及び図15〜図17参照)。
(1b) 格子溝の形成
次に、図22(a)に示すように、分割予定線131Lに沿った格子状の溝110cをウエハ110の第一主面111に形成する。具体的には、ブレードによってウエハ110の第一主面111から第二主面112まで達しない程度の切り込みをウエハ110の第一主面111に入れて、ブレード又はウエハ110を移動させることによって溝110cを形成する(所謂ハーフダイシングと言われる機械的な切削)。この際、溝110cの深さを目標とするチップ本体部10の厚さよりも大きいものとする。なお、化学的、又はレーザ等により熱的に溝110cを形成してもよい(例えば、ウエハ110の第一主面111にマスクを施した上でのエッチング(ドライエッチング又はウェットエッチング)。
(2b) 支持板の貼着工程
次に、第2実施形態の「(2) 支持板の貼着工程」と同様に、接着剤層161によって支持板162をウエハ110の第一主面111に貼り付ける(図22(b)参照)。
(3b) ウエハの薄化・分割工程
次に、第2実施形態の「(3) ウエハの薄化工程」と同様に、グラインダ等によってウエハ110の第二主面112を研磨又は研削する。こうすることによって、(図22(c)に示すようにウエハ110を薄化にし、第二主面112を溝110cまで至らせることによってウエハ110を複数のチップ本体部10に分割する。
ウエハ110の分割後、第2実施形態の場合と同様に、「(5) 補強層の準備工程」、「(6) 補強層の貼着工程」、「(7) チップ本体部の転写工程」及び「(8) 接着剤層及び支持板の剥離工程」を行う(図13(e)〜(f)及び図18〜図20参照)。
[第5の実施の形態]
半導体装置1の製造方法について説明する。
第2実施形態の場合と同様に、「(1) ウエハの準備工程」、「(2) 支持板の貼着工程」及び「(3) ウエハの薄化工程」を行う(図12(a)〜(c)及び図14〜図17参照)。
(1c) 補強板の準備工程
次に、図23(a)に示すように、補強板170を準備し、塗布又は貼着により接着層174を補強板170に形成する。なお、予め接着層174が形成された補強板170を準備してもよい。また、補強板170がプリプレグである場合、接着層174が設けられていない補強板170を準備する。
(2c) 補強板の貼着工程
次に、図23(b)に示すように、接着層174によって補強板170をウエハ110の第二主面112に接着し、接着層174を硬化させる。なお、補強板170がプリプレグである場合、そのプリプレグをウエハ110の第二主面112に直接貼着し、そのプリプレグを硬化させる。このようなプリプレグの直接貼着は、接着層を用いる必要がないため接着層による反りが発生しないこと、剛性に寄与しない接着層をなくすことで薄型化を促進できること、等の観点から好ましい。
(3c) 補強板の分割
次に、図23(c)に示すように、分割予定線131Lに沿った形状の格子状の溝164aが形成されたマスク164を補強板170上に形成する。例えば、レジストの露光・現像によってマスク(レジスト)164及び溝164aを形成する。
次に、図24(d)に示すように、補強板170のうち溝164aに重なる部分をエッチングによって除去することによって、補強板170を複数の補強層70に分割する。
その後、マスク164を除去する。
なお、補強板170の切断は機械的切断(ブレードを用いて切り分けること)、熱的切断でもよく(更に、補強板170と一緒に接着層174を切断してもよい)、その場合にはマスク164が不要である。
(4c) ウエハの分割工程
次に、図24(e)に示すように、ウエハ110を分割予定線131Lに沿って分割することによって、ウエハ110を複数のチップ本体部10に切り分ける。具体的には、補強板170をマスクとして、ウエハ110のうち分割予定線131Lの部分をプラズマエッチングすることによってウエハ110を切り分ける。この際、接着層174も分割予定線131Lに沿って切り分けられ、接着剤層161も僅かにプラズマエッチングされる。
なお、ウエハ110の分割は機械的切断(ブレードを用いて切り分けること)でもよく、その場合には接着層174も機械的切断され、接着層174の表層にも切れ込みが入る。また、ウエハ110の分割は熱的切断でもよい。
ウエハ110の分割後、第2実施形態の場合と同様に、「(7) チップ本体部の転写工程」及び「(8) 接着剤層及び支持板の剥離工程」を行う(図13(h)〜(i)及び図18〜図20参照)。
[第6の実施の形態]
半導体装置1の製造方法について説明する。
第2実施形態の場合と同様に、「(1) ウエハの準備工程」、「(2) 支持板の貼着工程」及び「(3) ウエハの薄化工程」を行う(図12(a)〜(c)及び図14〜図17参照)。
次に、第5実施形態の場合と同様に、「(1c) 補強板の準備工程」及び「(2c) 補強板の貼着工程」を行う(図23(a)、(b)参照)。
(1d) ウエハの転写工程
次に、図25(a)に示すように、補強板170を粘着テープ(例えば、ダイシングテープ)169に貼り付ける。なお、粘着テープ169の周縁部には枠材(ダイシングフレーム)が設けられていて、粘着テープ169が枠材によって保持されている。
(2d) 接着剤層及び支持板の剥離工程
次に、図25(b)に示すように、支持板162及び接着剤層161をウエハ110から剥離する。支持板162及び接着剤層161の剥離については、第2の実施の形態の「(8) 接着剤層及び支持板の剥離工程」と同様である。
なお、「(2d) 接着剤層及び支持板の剥離工程」を行った後に、「(1d) ウエハの転写工程」を行ってもよい。
(3d) ウエハ及び補強板の分割工程
次に、図25(c)に示すように、ウエハ110を複数のチップ本体部10に分割するとともに、接着剤層174及び補強板170をチップ本体部10ごとの接着剤層74及び補強層70に分割する。具体的には、ブレードを用いてウエハ110、接着剤層174及び補強板170を機械的に切断する。この際、使用するブレードをウエハ110、接着剤層161及び補強板170ごとに代えて、ウエハ110、接着剤層174、補強板170の順にこれらを段階的に切断する。なお、ウエハ110、接着剤層174及び補強板170をいっぺんに切断してもよい。 また、レーザーにより熱的に切断しても良く、機械的切断とレーザーによる切断を組み合わせても構わない。
[第7の実施の形態]
半導体装置1の製造方法について説明する。
(1e) ウエハの準備工程
図26(a)に示すように、第2の実施の形態の「(1) ウエハの準備工程」と同様に、ウエハ110を準備する。但し、半田バンプ80の形成工程(図14(g)、図15(f)、図16(e)及び図17(h)〜(i)を用いて説明した工程)を行わず、半田バンプ80が設けられていないウエハ110を準備する。
(2e) 支持板の貼着工程
次に、第2実施形態の場合と同様に、「(2) 支持板の貼着工程」を行う(図26(b)参照)。
(3e) ウエハの薄化工程
次に、第2実施形態の場合と同様に、「(3) ウエハの薄化工程」を行う(図26(c)参照)。
(4e) 補強板の準備及び貼着の工程
次に、第5実施形態の場合と同様に、「(1c) 補強板の準備工程」及び「(2c) 補強板の貼着工程」を行う(図26(d)参照)。
(5e) 接着剤層及び支持板の剥離工程
次に、第6実施形態の場合と同様に、「(2d) 接着剤層及び支持板の剥離工程」を行う(図27(e)参照)。
(6e) 半田バンプの形成工程
次に、半田バンプ80を形成する(図27(f)参照)。
(7e) ウエハの転写工程
次に、第6実施形態の場合と同様に、「(1d) ウエハの転写工程」を行う(図27(g)参照)。
(8e) ウエハ及び補強板の分割工程
次に、第6実施形態の場合と同様に、「(3d) ウエハ及び補強板の分割工程」を行う(図27(h)参照)。
[第8の実施の形態]
半導体装置1の製造方法について説明する。
第7実施形態の場合と同様に、「(1e) ウエハの準備工程」、「(2e) 支持板の貼着工程」及び「(3e) ウエハの薄化工程」を行う(図26(a)〜(c)参照)。
(1f) ウエハの分割工程
次に、図28(a)に示すように、ブレードを用いてウエハ110を分割予定線131Lに沿って機械的に切断することによって、ウエハ110を複数のチップ本体部10に分割する。ウエハ110の分割は熱的切断等でも構わない。
(2f) 補強板の準備及び貼着の工程
次に、第7実施形態の「(4e) 補強板の準備及び貼着の工程」の場合と同様に、接着層174によって補強板170を複数のチップ本体部10の第二主面12に接着する(図28(b)参照)。
(3f) 接着剤層及び支持板の剥離工程
次に、第7実施形態の「(5e) 接着剤層及び支持板の剥離工程」の場合と同様に、接着剤層161及び支持板162を剥離する(図28(c)参照)。
(4f) 半田バンプの形成工程
次に、半田バンプ80を形成する(図29(d)参照)。
(5f) チップ本体部の転写
次に、補強板170を粘着テープ(例えば、ダイシングテープ)169に貼り付けて、チップ本体部10を粘着テープ169に転写する(図29(e)参照)。
(6f) 補強板の分割
次に、ブレードを用いて補強板170及び接着層174を分割予定線131Lに沿って機械的に切断することによって、補強板170及び接着層174をチップ本体部10ごとに分割する(図29(f)参照)。補強板170及び接着層174の分割は熱的切断等でも構わない。
[第9の実施の形態]
第7実施形態の場合と同様に、「(1e) ウエハの準備工程」を行う(図26(a))。
その後、第4実施形態の場合と同様に、「(1b) 格子溝の形成」、「(2b) 支持板の貼着工程」及び「(3b) ウエハの薄化・分割工程」を行う(図30(a)〜(c)参照)。
その後、「(2f) 補強板の準備及び貼着の工程」、「(3f) 接着剤層及び支持板の剥離工程」、「(4f) 半田バンプの形成工程」、「(5f) チップ本体部の転写」及び「(6f) 補強板の分割」を行う(図28(b)、(c)、図29(d)〜(f)参照)。
[第10の実施の形態]
図31は、半導体装置1Aの断面図である。
第10実施形態の半導体装置1Aと第1実施形態の半導体装置1との間で互いに対応する部分が同一である場合、互いに対応する部分に同一の符号を付す。そのため、以下では、半導体装置1Aと半導体装置1の間で一致する点の説明をできる限り省略し、相違する点の説明を主に行う。
チップ本体部10はその第一主面11が樹脂(特に、硬化収縮した熱硬化性樹脂)によってコーティングされたものである。つまり、チップ本体部10が再配線・UBM付きCSPであり、樹脂からなる絶縁膜32及び保護層42がデバイス基板31上に下から順に積層されている。絶縁膜32及び保護層42が硬化収縮したものであるため、絶縁膜32及び保護層42に内部応力(残留応力)が発生しているとともに、下に凸となるような曲げモーメントが絶縁膜32及び保護層42によってデバイス基板31に生じる。なお、図32に示すように、チップ本体部10が再配線・柱状端子付きCSPであり、絶縁膜32及び保護層36がデバイス基板31上に下から順に積層されてもよい。
上記第1の実施の形態では、補強層70がチップ本体部10の第二主面12に貼着されていた。それに対して、第10の実施の形態では、樹脂(特に熱硬化性樹脂)からなる硬化収縮層75がチップ本体部10の第二主面12に形成されている。
硬化収縮層75は熱等により硬化収縮した樹脂からなる。そのため、硬化収縮層75に内部応力(残留応力)が発生しているとともに、上に凸となるような曲げモーメントが硬化収縮層75によってデバイス基板31に生じる。硬化収縮層75に生じる内部応力が絶縁膜32及び保護層42に生じる内部応力よりも大きい。そのため、硬化収縮層75による曲げモーメントが、絶縁膜32及び保護層42等による曲げモーメントを相殺するので、デバイス基板31の反りを抑制する。再配線、外部接続電極、UBM等の構造物と硬化収縮樹脂とが接すること等により強い応力(強い曲げモーメント)が生じる場合、強い曲げモーメントを有する硬化収縮層75により相殺することで、反りを低減することができる。
硬化収縮層75は、絶縁膜32、保護層42、保護層36よりも線膨張係数が高い。硬化収縮層75が硬化温度から常温に変化したときの収縮量が、絶縁膜32、保護層42、保護層36が硬化温度から常温に変化したときの収縮量よりも大きいためである。
硬化収縮層75は、絶縁膜32、保護層42、保護層36よりも硬化温度が高い。硬化収縮層75が硬化温度から常温に変化したときの収縮量が、絶縁膜32、保護層42、保護層36が硬化温度から常温に変化したときの収縮量よりも大きいためである。
硬化収縮層75の硬化温度と線膨張係数が絶縁膜32、保護層42、保護層36の硬化温度と線膨張係数に等しい場合、硬化収縮層75の弾性率(例えば、貯蔵弾性率)が絶縁膜32、保護層42、保護層36の弾性率(例えば、貯蔵弾性率)よりも高い。
硬化収縮層75は、例えばポリイミド樹脂、ポリベンズオキサゾール又はエポキシ樹脂(何れも熱硬化性樹脂である。)からなる。特に、日立化成株式会社製のエポキシ樹脂(縦弾性率:17GPa、線膨張係数:30/33ppm、厚さ:25〜50μm、硬化温度:230℃)、ローム・アンド・ハース電子材料株式会社又はローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製のエポキシ樹脂(縦弾性率:4.3GPa、線膨張係数:59ppm、厚さ:25〜50μm、硬化温度:200℃)、HDM製のエポキシ樹脂(縦弾性率:1.8〜2.3GPa、線膨張係数:60〜80ppm、厚さ:25〜50μm、硬化温度:175〜320℃)、サンユレック株式会社製のエポキシ樹脂(縦弾性率:26GPa、線膨張係数:9ppm、厚さ:25〜50μm)、NAMIX製のエポキシ樹脂(縦弾性率:32GPa、線膨張係数:6.8/31ppm、厚さ:25〜50μm)を硬化収縮層75に利用することができる。
なお既述の様に、再配線等の構造物と硬化収縮樹脂とが接すること等により強い応力(強い曲げモーメント)が生じることを利用して、第二主面12と硬化収縮層75の間に金属層等の構造物を形成し、より硬化収縮層75と金属等の構造物が接することで強く相殺することにより反りを低減することも可能である。この場合、金属層等の構造は、デバイス基板31に形成された集積回路に電気的に導通していない(絶縁されている)ものを利用することもできる。
[第11の実施の形態]
第2実施形態の場合と同様に、「(1) ウエハの準備工程」、「(2) 支持板の貼着工程」及び「(3) ウエハの薄化工程」を行う(図12(a)〜(c)及び図14〜図16参照)。
(1h) 硬化収縮層の形成工程
次に、図33(a)に示すように、熱硬化性樹脂をウエハ110の第二主面112に塗布する。そして、塗布した熱硬化性樹脂を硬化温度に加熱し、その熱硬化性樹脂を硬化して、硬化収縮層175にする。硬化収縮層175の厚さは、「(3) ウエハの薄化工程」におけるウエハ110の厚み減少量未満である。
なお、硬化収縮層75の硬化前に半田バンプが形成されている場合、加熱温度(硬化収縮層75の硬化温度)は、半田バンプ80の溶融(リフロー)温度より低くする必要がある。また硬化収縮層75の耐熱温度を半田バンプ80のリフロー温度より高くすることが必要である。更に、デバイス基板31が、メモリセルなど熱処理により特性劣化が生じる電子素子を含む場合、加熱温度(接着層74の硬化温度)を低温(例えば200℃以下)とすることが好ましい。
(2h) ウエハの転写工程
図33(b)に示すように、硬化収縮層175を粘着テープ(例えば、ダイシングテープ)169に貼り付けることによって、ウエハ110を粘着テープ169に転写する。
(3h) 接着剤層及び支持板の剥離工程
図33(c)に示すように、支持板162及び接着剤層161をウエハ110から剥離する。支持板162及び接着剤層161を剥離しても、硬化収縮層175がウエハ110の第二主面112に形成されているため、ウエハ110の反りが大きくなることを抑制することができる。
(4h) ウエハ及び硬化収縮層の分割工程
次に、図34(d)に示すように、ウエハ110を複数のチップ本体部10に分割するとともに、硬化収縮層175をチップ本体部10ごとの硬化収縮層75に分割する。ウエハ110及び硬化収縮層175の分割は、機械的切断(例えばブレードを用いた切断)、化学的切断(例えばプラズマエッチング又はウェットエッチング)又は熱的切断である。
[第12の実施の形態]
第2実施形態の場合と同様に、「(1) ウエハの準備工程」、「(2) 支持板の貼着工程」及び「(3) ウエハの薄化工程」を行う(図12(a)〜(c)及び図14〜図16参照)。
(1i) 硬化収縮層の形成工程
次に、図35(a)に示すように、インクジェット法によって熱硬化性樹脂をウエハ110の第二主面112に印刷すること等によって、熱硬化性樹脂を格子状にパターニングする。そして、塗布した熱硬化性樹脂を硬化温度に加熱し、その熱硬化性樹脂を硬化して、格子状に配列された硬化収縮層75にする。
(2i) ウエハの分割工程
次に、図35(b)に示すように、ウエハ110を複数のチップ本体部10に分割する。ウエハ110の分割は、機械的切断(例えばブレードを用いた切断)、化学的切断(例えばプラズマエッチング又はウェットエッチング)又は熱的切断である。特に、硬化収縮層75をマスクとして、ウエハ110をプラズマエッチングすることによって、ウエハ110を分割することが好ましい。
(3i) チップ本体部10の転写工程
次に、図35(c)に示すように、硬化収縮層75を粘着テープ(例えば、ダイシングテープ)169に貼り付けることによって、チップ本体部10を粘着テープ169に転写する。
(4i) 接着剤層及び支持板の剥離工程
次に、支持板162及び接着剤層161をチップ本体部10から剥離する。支持板162及び接着剤層161を剥離しても、硬化収縮層75がチップ本体部10の第二主面12に形成されているため、チップ本体部10の反りが大きくなることを抑制することができる。
なお、以上の実施形態においてさらに以下の方法を併用することで、より効果的に反りを低減させることができる。
(表側)反り低減の具体的な方法としては,硬化反応時の硬化収縮が小さい樹脂材料を選択することのほかに,硬化温度をできるだけ低くして硬化時と常温との温度差を小さく取る、線膨張係数の小さい材料を選択する、フィラー量を多くして線膨張係数を小さくするなどにより硬化後の収縮を小さくする方法がある。
(裏面)裏面研削のおける、ドライポリシング(鏡面化)を実施する。
また、反りを抑えデバイス全体をより薄型化するためには、補強層の接着剤層による反りの発生を抑制することが好ましく、接着剤層には、硬化反応時の硬化収縮が小さい樹脂材料を選択することのほかに,硬化温度をできるだけ低くして硬化時と常温との温度差を小さく取る、線膨張係数の小さい材料を選択する方法がある。
具体的には、接着剤層は、絶縁膜32、保護層42、保護層36よりも線膨張係数が小さい。接着剤層は、絶縁膜32、保護層42、保護層36よりも硬化温度が低い。接着剤層の硬化温度と線膨張係数が絶縁膜32、保護層42、保護層36の硬化温度と線膨張係数に等しい場合、接着剤層の弾性率(例えば、貯蔵弾性率)が絶縁膜32、保護層42、保護層36の弾性率(例えば、貯蔵弾性率)よりも小さい。
また(i)低温(例えば200℃以下)硬化性樹脂又は(ii)光硬化性樹脂等、熱硬化性でない樹脂を用いることが好ましい。
以上の方法の併用により、反りの発生を極力抑制することで、補強層等をより薄型化することができる。
さらに以下に本発明を実施するにあたり有意義な限定を列挙する。
(C1)第一主面に支持板を貼着する前に、半田バンプ(外部接続用電極)を形成する。
(C2)半導体ウエハを用意し、半導体ウエハをハーフダイシング後、第一主面に支持板を貼着し、第二主面を研削することにより複数のチップ本体部に分割する。 その後補強板を貼着し又は硬化収縮層を形成し、その後ダイシングライン対応部を分離(切断)した後、支持板を剥離する。
(C3)半導体ウエハの第一主面に支持板を貼着し、第二主面を研削後、切断して分割する。その後補強板を貼着又は硬化収縮層を形成する。その後補強板又は硬化収縮層を切断した後、支持板を剥離する。
(C4)半田バンプ等の外部接続用電極の頂点の高さの差が50μm以下(好ましくは20μm以下)に収まった均一性(コプラナリティ)を備える。
(C5)デバイス基板の厚みが50μm未満又は半導体基板面積が40mm2以上である。
(C6)デバイス基板にメモリセルが形成されており硬化収縮層又は接着層が低温(200℃以下)硬化性である。
(C7)デバイス基板の再配線層に、電源供給用及びグラウンド用の共通信号線用配線があり、共通信号線用配線にはベタが形成されている。
(C8)補強層(又は硬化収縮層)とデバイス基板の側面が連続(面一/同サイズ)であり、デバイス基板の側面(切断面)には、(1)スキャロップがある(ボッシュ)、又は(2)テーパが形成されている。
(C9)補強層又は硬化収縮層がデバイス基板より、僅かに大きなサイズ(10μm以上、50μm以下大きい)である。
(C10)デバイス基板にLow-k多層配線構造が形成されており、接着層がデバイス基板の外周面全体を覆う。
(C11)半田バンプ等の外部接続用電極が形成されており、(1) 前記外部接続用電極は、半球状(オーバーハングの無い)バンプである、又は(2)前記外部接続用電極には、オーバーハングが有り、当該オーバーハングの根本部分を覆う樹脂膜(オーバーコート層)の有る構造である半導体装置である。
(C12)半導体基板の裏面が鏡面化されていることを特徴とする半導体装置である。(C13)補強層は、炭素繊維(又はガラス繊維)と樹脂からなる材料で形成されており、補強層は、(接着層を用いることなく)直接裏面に接着している。
その他、上記実施形態に記載したとおりである。
以上説明した実施形態に記載する製造方法は代表例であり、これ限らず各実施形態の製造方法を構成する要素を適宜組み合わせて実施することができる。
以上説明した本発明の実施形態によれば、チップ部品本体部が既述の様な「大きな反り」の原因となる強い応力(曲げモーメント)を有する場合においても、支持板を貼着した後にウエハを薄型化し、支持板を剥離するより前に補強層70又は硬化収縮層75を設けるので(薄型化以降は、支持板又は補強層70又は硬化収縮層75のいずれかで常に支持されているため)、加工工程を通じて、及び個片化後に大きな反りが発生することを防ぐことができる。 これにより(a)ウエハを割らずに搬送でき、加工上の支障を防ぎ、個片化後のコプラナリティを確保し、チップ部品本体部に脆弱性の有る構造を持つ場合であっても歩留まり向上と信頼性を確保することができる。
また、反りの発生を抑制することで、半導体装置をより薄型化すること、また大型チップの薄型化が可能となる。
さらに、ウエハを薄型化前に、半田バンプ形成までの工程を終えることが可能であるため、反りの影響を受けることなく信頼性を確保することができる。
1,1A 半導体装置
10 チップ本体部
11 第一主面
12 第二主面
32 絶縁膜
34 再配線
36 保護層(熱硬化性樹脂層)
42 保護層(熱硬化性樹脂層)
70 補強層
75 硬化収縮層
110 ウエハ
111 第一主面
112 第二主面
170 補強板
175 硬化収縮層

Claims (18)

  1. 第一主面に集積回路が形成されたウエハの前記第一主面に支持板を貼着する第一貼着工程と、
    前記第一貼着工程後に、前記第一主面の反対側の第二主面の研磨又は研削を行うことによって前記ウエハを薄化する薄化工程と、
    前記薄化工程と同時に又は前記薄化工程後に、前記ウエハを複数のチップ本体部に分割する分割工程と、
    前記分割工程後に、複数の補強層を前記複数のチップ本体部の第二主面にそれぞれ貼着する第二貼着工程と、
    前記第二貼着工程後に、前記支持板を剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 第一主面に集積回路が形成されたウエハの前記第一主面に支持板を貼着する第一貼着工程と、
    前記第一貼着工程後に、前記第一主面の反対側の第二主面の研磨又は研削を行うことによって前記ウエハを薄化する薄化工程と、
    前記薄化工程後に、複数の補強層を前記ウエハの第二主面に沿って配列するようにして前記複数の補強層を前記ウエハの第二主面に貼着する第二貼着工程と、
    前記第二貼着工程後に、前記ウエハを前記複数の補強層ごとに複数のチップ本体部に分割する分割工程と、
    前記分割工程後に、前記支持板を剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 前記分割工程では、前記複数の補強層をマスクとして前記ウエハをエッチングすることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 第一主面に集積回路が形成されたウエハの前記第一主面に支持板を貼着する第一貼着工程と、
    前記第一貼着工程後に、前記第一主面の反対側の第二主面の研磨又は研削を行うことによって前記ウエハを薄化する薄化工程と、
    前記薄化工程後に、前記第二主面に補強板を貼着する第二貼着工程と、
    前記第二貼着工程後に、前記補強板を複数の補強層に分割し、前記ウエハを前記複数の補強層ごとに複数のチップ本体部に分割する分割工程と、
    前記第二貼着工程後に、前記支持板を剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 前記分割工程では、前記補強板の分割後に、前記複数の補強層をマスクとして前記ウエハをエッチングすることによって前記ウエハを前記複数のチップ本体部に分割す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。
  6. 熱硬化性樹脂膜が前記ウエハの前記第一主面に形成され、前記ウエハに形成された再配線が前記樹脂膜によって覆われて、前記再配線が前記樹脂膜に直接接することを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記補強層及び前記補強層を前記ウエハに貼着する接着層の合計の厚みに相等する前記ウエハの剛性よりも、前記補強層の剛性を高くすることを特徴とする請求項1から6に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 集積回路及びそれを覆う熱硬化性樹脂層が第一主面に形成されたウエハの前記第一主面に支持板を貼着する第一貼着工程と、
    前記第一貼着工程後に、前記第一主面の反対側の第二主面の研磨又は研削を行うことによって前記ウエハを薄化する薄化工程と、
    前記薄化工程後に、前記ウエハの前記第二主面に熱硬化性樹脂を塗布して硬化させることによって、前記熱硬化性樹脂層よりも内部応力の大きな硬化収縮層を形成する形成工程と、
    前記形成工程後に、前記ウエハを複数のチップ本体部に分割する分割工程と、
    前記形成工程後に、前記支持板を剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 前記ウエハに形成された再配線が前記熱硬化性樹脂層によって覆われて、前記再配線が前記熱硬化性樹脂層に直接接することを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記形成工程に際して、前記硬化収縮層を前記ウエハの第二主面に沿って格子状にパターニングし、
    前記ウエハを前記硬化収縮層ごとに複数に分割する工程を含むことを特徴とする請求項8又は9に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 第一主面に集積回路が形成されたチップ本体部と、
    前記チップ本体部の前記第一主面の反対側の第二主面に貼着された補強層と、を備えることを特徴とする半導体装置。
  12. 熱硬化性樹脂膜が前記チップ本体部の前記第一主面に形成され、前記チップ本体部に形成された再配線が前記樹脂膜によって覆われて、前記再配線が前記樹脂膜に直接接することを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
  13. 前記補強層の弾性率が前記チップ本体部の前記第二主面を構成する素材の弾性率よりも高いことを特徴とする請求項11又は12に記載の半導体装置。
  14. 前記補強層及び前記補強層を前記チップ本体部に貼着する接着層の合計の厚みに相等する前記チップ本体部の剛性よりも、前記補強層の剛性が高いことを特徴とする請求項11から13の何れか一項に記載の半導体装置。
  15. 前記補強層の厚みをt1、前記接着層の厚みをt2とし、t1+t2=Tとして、
    (前記チップ本体部の弾性率)×T<(前記補強層の弾性率)×(t1)
    の条件を満たすことを特徴とする請求項14に記載の半導体装置。
  16. 集積回路及びそれを覆う熱硬化性樹脂層が第一主面に形成されたチップ本体部と、
    前記チップ本体部の前記第一主面の反対側の第二主面に形成され、前記熱硬化性樹脂層よりも内部応力の大きな硬化収縮層と、を備えることを特徴とする半導体装置。
  17. 前記硬化収縮層の線膨張係数が前記熱硬化性樹脂層の線膨張係数よりも高いことを特徴とする請求項16に記載の半導体装置。
  18. 前記硬化収縮層の硬化温度が前記熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高いことを特徴とする請求項16又は17に記載の半導体装置。
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