JP3781664B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、CSP(Chip Size Package)構造を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、チップとパッケージのサイズが等しくなるCSP(Chip Size Package)構造の半導体装置が知られている。図6〜図8はこの種の半導体装置である、ウエハレベルCSPの一例を示す断面図である。以下、これら図面を参照してその製造工程について説明する。
半導体装置10は、まず図6(a)に図示するように、ウエハ(半導体基板)1の表面(回路面)側に複数の接続パッド(アルミ電極)2,…,2を形成した後、各接続パッド2の中央部分が開口するよう酸化シリコンあるいは窒化シリコン等からなるパッシベーション3(絶縁膜)を形成する。
【0003】
この後、パッシベーション3の上面側に各接続パッド2の中央部分が開口するよう保護膜4を形成する。この保護膜4は、例えばウエハ1の回路面側全面にポリイミド系樹脂材を塗布硬化させた後に、エッチング液を用いてレジストパターンニングおよび絶縁膜パターニングを施してからレジスト剥離することで形成される。
保護膜4は、ポリイミド系樹脂材を塗布してスピンコートする手法の他、スキージを用いる印刷法やノズルからのインク吐出による塗布法を用いることが可能であり、絶縁膜材料としてもポリイミド系樹脂材に限らず、エポキシ系樹脂材やPBO(ベンザオキシドール系)を用いても良い。
【0004】
なお、上記保護膜4はウエハ1の回路面に外部からの水分や不純物の侵入を防ぐことを主な目的として、信頼性を向上させるために設けているものであるが、必ず必要なものではなく、保護膜4を上記パッシベーション3で代用させるようにしてもよい。その場合には、後述する再配線5や封止樹脂層7はパッシベーション3上に形成されることになる。
【0005】
次に、保護膜4に形成された開口部を介して露出される接続パッド2上に再配線5を形成する。再配線5は保護膜4の全面にUBMスパッタ処理等によりUBM層(図示略)を堆積し、この後、再配線用のフォトレジスト塗布硬化させ、フォトリソグラフィ技術により所定形状の開口を有するパターニングを施した後、このレジストによって開口された部分に電解メッキを施すことで形成される。再配線5を形成する手法としては、これ以外に無電解メッキ方法を用いることもできる。配線材料としては、良好な導電特性を備える銅、アルミおよび金あるいはこれらの合金が用いられる。
【0006】
再配線5を形成した後には、各再配線5上の所定箇所にポスト(突起電極)6を設ける。ポスト6は、例えば100〜150μm程度の厚さでポスト形成用のフォトレジストを塗布硬化させた上、再配線5の所定箇所を露出する開口部を形成し、この開口部内に電解メッキを施すことで形成される。
ポスト6を形成する手法としては、これ以外に無電解メッキ方法やスタッドバンプ法を用いることもできる。ポスト材料は、良好な導電特性を備える銅、ハンダ、金あるいはニッケル等を用いる。この後ポスト6及び再配線5をマスクとして余分なUBM層を公知のウエットエッチング法で選択除去する。
【0007】
さて、こうして図6(a)に図示する構造が形成された後は、同図(b)に図示するように、ポスト6を覆うように、ウエハ1の回路面側全体をエポキシあるいはポリイミド等の樹脂材によってモールドし封止樹脂層7を形成する。樹脂封止には、モールド法の他、印刷法、浸漬法、スピンコート法、ダイコート法などの手法が知られている。
そして、この封止樹脂層7を硬化させた後、ウエハ1全体を研削加工テーブルに移載し、研削装置にて封止樹脂層7の上面側を研磨してポスト6の端面6aを露出させる。図7(a)に図示するように、ポスト6の端面6aが露出したら、その表面の酸化膜を取り除き、そこへハンダ印刷等のメタライズ処理を施す。
【0008】
この後、ウエハ1を所定厚にすべく背面側を研磨加工したり、研磨加工した背面側に製品番号やロット番号をマーキングする処理を施す。次いで、この背面側を下向きにしてウエハ1をダイシングフレームDFに載置した後、図7(b)に図示する通り、ウエハ1上のスクライブライン領域SLRを検出し、その領域に沿って一定幅のスクライブラインSLでウエハ1をダイシング(切削)することによってチップに個片化される。このとき切削されるスクライブラインSLの幅はダイサーのブレード(刃)幅によって決まる。これにより図8に図示するように、チップとパッケージのサイズが等しくなるCSP構造の半導体装置10が形成される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の半導体装置10では、ポスト6を左右非対称に配置してチップの向きを識別したり、あるいは複数配置されるポスト6の内、任意の端子ピンに対応するポスト6の断面形状だけを他とは異なる形(例えば四角形)に形成するようにしてチップの向きを表す工夫が案出されている。また、チップ個片化する以前にウエハ1の背面側を研磨加工した後に製品番号やロット番号と共に、チップの向きを表すマークを各チップ領域にマーキングすることも行われている。
【0010】
しかしながら、ポスト6を左右非対称に配置してチップの向きを識別するようにした場合、ポスト6の配置に制約が生じるなどチップデザインに影響を与える上、パッケージが正方形または正方形に近く、かつ端子ピン数の関係から左右対称にせざる得ないケースではチップの向きを識別することができない、という問題が生じる。
【0011】
また、複数配置されるポスト6の内、任意の端子ピンに対応するポスト6の断面形状だけを他とは異なる形に変える場合には、次のような弊害が生じる。通常ポスト6上にハンダ層を形成してリフローにてプリント基板に接続させるが、このリフローの際、ハンダ層は表面張力でボール状に丸くなる為、ポスト6の断面形状が視認し難くなる結果、チップの向きも識別し難くなってしまう。
【0012】
さらに、ウエハ裏面側にチップの向きを表すマークをマーキングする態様では、チップ裏面側からしかチップの向きを判別することができず、ハンドリングし難くなるという問題もある。また1辺が1mm以下の小チップなどの場合マーキングそのものを施すことが難しく、さらにダイシングして個辺にしてからマーキングする場合は、チップ方向を間違えてマーキングしても判別手段がないため、電気特性を計るしか方法がないという問題もある。
【0013】
そこで本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ポストの配置や形状を変えることなくチップの向きを一目瞭然にすることができる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、開口部以外が絶縁膜で被覆された複数の接続パッドを備えた半導体基板上に、これら接続パッドの開口部を介して電気的に接続される再配線および基端が前記再配線と電気的に接続される複数のポストを形成し、これらポストの先端のみが露出するよう前記半導体基板上を封止した構造の半導体装置において、前記複数のポストと共に再配線上に形成される識別ポストを有し、この識別ポストは、ダイシングにより個片化された上記構造の半導体装置の一辺側面に一部が切削残留して矩形状に露出することを特徴とする。
【0015】
請求項2に記載の発明では、開口部以外が絶縁膜で被覆された複数の接続パッドを備えた半導体基板上に、これら接続パッドの開口部を介して電気的に接続される再配線および基端が前記再配線と電気的に接続される複数のポストを形成し、これらポストの先端のみが露出するよう前記半導体基板上を封止した構造の半導体装置を製造する方法において、ダイシングにより個片化された上記構造の半導体装置の一辺側面に、一部が切削残留して矩形状に露出する識別ポストを前記複数のポストと共に再配線上に形成する工程を具備することを特徴とする。
【0016】
請求項3に記載の発明では、開口部以外が絶縁膜で被覆された複数の接続パッドを備えた半導体基板上に、これら接続パッドの開口部を介して電気的に接続される再配線および基端が前記再配線と電気的に接続される複数のポストを形成し、これらポストの先端のみが露出するよう前記半導体基板上を封止した構造の半導体装置において、前記複数のポストと共に再配線上に形成される識別ポストを有し、この識別ポストは、前記複数のポストの内、所定のポストの近くに位置し、かつダイシングされるスクライブラインに接するよう配置される角柱状の部材であって、このスクライブラインに沿ってダイシングされて個片化する上記構造の半導体装置の一辺側面に一部が切削残留して矩形状に露出することを特徴とする。
【0017】
請求項4に記載の発明では、開口部以外が絶縁膜で被覆された複数の接続パッドを備えた半導体基板上に、これら接続パッドの開口部を介して電気的に接続される再配線および基端が前記再配線と電気的に接続される複数のポストを形成し、これらポストの先端のみが露出するよう前記半導体基板上を封止した構造の半導体装置を製造する方法において、前記複数のポストの内、所定のポストの近くに位置し、かつダイシングされるスクライブラインに接するよう配置される角柱状の部材であって、このスクライブラインに沿ってダイシングにより個片化された上記構造の半導体装置の一辺側面に一部が切削残留して矩形状に露出する識別ポストを、前記複数のポストと共に再配線上に形成するポスト形成工程を具備することを特徴とする。
【0018】
請求項3に従属する請求項5に記載の発明では、前記識別ポストはその断面が台形状に形成され、ダイシングにより切削残留する台形底辺部が前記半導体基板上を封止する封止樹脂に対してクサビ状に固定されることを特徴とする。
【0019】
請求項4に従属する請求項6に記載の発明では、前記ポスト形成工程では断面が台形状の識別ポストを形成し、ダイシングにより切削残留する台形底辺部が前記半導体基板上を封止する封止樹脂に対してクサビ状に固定されるようにしたことを特徴とする。
【0020】
請求項5に従属する請求項7に記載の発明では、前記台形底辺部を複数のクサビ状に形成して封止樹脂との接合強度を高めたことを特徴とする。
【0021】
請求項6に従属する請求項8に記載の発明では、前記台形底辺部を複数のクサビ状に形成して封止樹脂との接合強度を高めたことを特徴とする。
【0024】
本発明では、ダイシングにより個片化された半導体装置の一辺側面に識別ポストの一部が切削残留して矩形状に露出する為、チップの向きを表すマークとして機能する。これにより、ポストの配置や形状を変えることなくチップの向きを一目瞭然にすることが可能になる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態によるウエハレベルCSP構造の半導体装置を実施例とし、これについて図面を参照して説明する。
(1)第1実施例
図1および図2は、第1実施例による半導体装置100の構造およびその製造工程を説明する為の図である。これらの図において前述した従来例(図6〜8参照)と共通する部分には同一の番号を付している。
第1実施例による半導体装置100が、前述した従来例の半導体装置10と相違する点は、ダイシングにより個片化されたチップの一辺側面に、このダイシングにより露出してチップの向きを表すマークとして機能する識別ポスト20を設けたことにある。
【0026】
すなわち、第1実施例による半導体装置100は、前述した従来例と同様、図1(a)に図示する通り、ウエハ1の回路面側に設けられたアルミ電極等からなる複数の接続パッド2の上面側に、それぞれ各接続パッド2の中央部を露出するようパッシベーション3を形成する。
この後、パッシベーション3の上面側に各接続パッド2の中央部分が開口するよう保護膜4を形成すると共に、領域SLRに対応したウエハ1上に保護膜4−1を形成する。ここで、領域SLRとはチップに個片化するためのスクライブラインSLを通す領域を指し、通常100〜80μm幅で設定される。
【0027】
次に、保護膜4に形成された開口部を介して露出される接続パッド2上に再配線5を形成する一方、領域SLRに対応した保護膜4−1上に再配線5−1を形成する。この再配線5−1は、少なくとも一端が個片化されるチップ端部(側面)に接し、他端がスクライブラインSLの幅を超えない範囲に配置する。
再配線5,5−1を形成した後には、各再配線5上の所定箇所にポスト(突起電極)6と、再配線5−1上に角柱状の識別ポスト20を設ける。識別ポスト20は、例えばポスト6に形成される端子ピンの内、1番ピンに近い位置であって、しかも一端がチップ端部に接する領域SLR内に配置される。
なお、識別ポスト20は、各ポスト6と同様に、例えば100〜150μm程度の厚さでポスト形成用のフォトレジストを塗布硬化させた上、再配線5,5−1の所定箇所を露出する開口部を形成し、この開口部内に電解メッキを施すことで形成される。
【0028】
さて、こうして図1(a)に図示する構造が形成された後は、同図(b)に図示するように、ポスト6および識別ポスト20を覆うように、ウエハ1の回路面側全体をエポキシあるいはポリイミド等の樹脂材によってモールドして封止樹脂層7を形成する。
そして、この封止樹脂層7を硬化させた後、研削装置にて封止樹脂層7の上面側を研磨してポスト6の端面6aを露出させる。図1(b)に図示するように、ポスト6の端面6aが露出したら、その表面の酸化膜を取り除き、そこへハンダ印刷等のメタライズ処理を施す。
【0029】
この後、必要に応じてウエハ1の背面側を研磨加工してから領域SLRに沿ってウエハ1をダイシングする。
通常、ダイシングはチップ内部にダメージを与えないようにする為、ダイサーのブレード幅を60μm程度で行い、その結果としてスクライブラインSLは60μm程度で仕上り、従って領域SLRの両側に10〜30μm幅の削り代が残ることになる。これにより図2(a)に図示する断面構造の半導体装置100が形成される。
【0030】
こうした構造の半導体装置100では、図2(b)の平面図に示す通り、ダイシングにより切削された識別ポスト20の一部がチップの一辺側面側に残留して露出する。この結果、同図(c)に示すように、半導体装置100の一辺側面側には矩形状の識別ポスト20がチップの向きを表すマークとして現れる。
なお、識別ポスト20は、上述したように、例えばポスト6に形成される端子ピンの内、1番ピンに近い位置に配置される為、チップ側面に露出する識別ポスト20の位置から半導体装置100の端子ピン配置を認識し得るようになる。
【0031】
このように第1実施例によれば、ダイシングにより個片化された時に、チップの一辺側面に切削残留して露出する識別ポスト20を設けたので、従来のように、ポスト6の配置や形状を変えることなくチップの向きが一目瞭然になる。
また、チップの向きを表すマークとなる識別ポスト20は、チップの一辺側面に露出される為、チップを傾ければ、チップの表面側や裏面側からでもチップの向きを識別でき、ハンドリング性が向上する。
さらに、識別ポスト20はスクライブラインSLの領域SLRに形成される為、ポスト6の配置位置を制約する等、チップのデザインに影響を及ぼすことがなくなる。加えて、識別ポスト20はポスト6と同時に形成し得るので、何等製造工程を変更することなく対処し得るという効果も奏する。
【0032】
(2)第2実施例
上述した第1実施例では、再配線5−1上に角柱状の識別ポスト20を設け、これをダイシングにて切削することによって、個片化された半導体装置100の一辺側面側に矩形状のマークとして露出するようにした。
これに対し、第2実施例では、図3に図示するように、再配線5−1上に断面が台形状の識別ポスト21を設ける。この識別ポスト21をダイシングにて切削すれば、個片化された半導体装置100の一辺側面側には、やはり第1実施例と同様に矩形状のマークとして露出するようになる。
識別ポスト21の断面を台形状にした場合、その底辺部が封止樹脂層7に対してクサビ状に固定される為、識別ポスト21を封止樹脂層7に対して強固に保持でき、ダイシングで切削される際に封止樹脂層7から剥離するのを防ぐことが可能になっている。したがって、固定力が弱い封止材料を用いて封止樹脂層7を形成する場合、こうした形状の識別ポスト21が有効になる。
【0033】
なお、上述した第1および第2実施例では、ダイシングにより切削され、個片化された半導体装置100の一辺側面側にだけ唯一の識別ポスト20,21が矩形状のマークとして露出するようにしたが、これに限らず、複数の識別ポスト20,21がマークとして露出する態様、例えば、チップ周辺の各側面に露出するマークの数を異ならせてチップの向きを識別させることも可能である。
【0034】
(3)変形例
上述の第2実施例では、識別ポスト21の断面を台形状にすることによって、封止樹脂層7に対してクサビ状に固定され、これによりダイシング時に封止樹脂層7から剥離するのを防ぐようにしたが、これに限らず図4に図示する態様で識別ポスト21を形成することも可能である。
すなわち、ダイシングに用いるダイサーのブレードによっては、削り代が少ない場合がある。そのような場合には、図4に図示するように、台形状に形成される識別ポスト21の底辺を長くして認識し易いようにし、かつ底辺部を複数のクサビ状に形成して封止樹脂層7との接合強度を高める。
【0035】
また、上述した第1および第2実施例では、ダイシングにより切削された識別ポスト20,21の一部がチップの一辺側面側に残留して露出することによって、それがチップの向きを表すマークとして機能するが、これに替えて図5に図示するように、ダイシングにより切削されたチップ周辺の各側面の内、一辺の任意の箇所だけに切り欠き部50を有し、それ以外には帯状に残留して露出する金属層30を形成する。
このようにすれば、金属層30が露出していない切り欠き部50がチップの向きを表すマークとして機能するようになる。また、切り欠き部50は単一である必要はなく、複数設ける態様であっても構わない。複数設ける態様の場合、例えばチップ各辺側面にそれぞれ露出する切り欠き部50の数を異ならせてチップ各辺を識別することも可能になるし、さらに切り欠き部50の形状でチップ各辺を識別することもできる。
【0036】
請求項1,2に記載の発明によれば、ダイシングにより個片化された半導体装置の一辺側面に識別ポストの一部が切削残留して矩形状に露出してチップの向きを表すマークとして機能するので、ポストの配置や形状を変えることなくチップの向きを一目瞭然にすることができる。
また、チップの向きを表すマークとなる識別ポストは、チップの一辺側面に露出される為、チップを傾ければ、チップの表面側や裏面側からでもチップの向きを識別でき、ハンドリング性を向上させることができる。
請求項3,4に記載の発明によれば、複数のポストの内、所定のポストの近くに位置し、かつダイシングされるスクライブラインに接するよう配置される角柱状の識別ポストの一部がスクライブラインに沿ってダイシングされて個片化する半導体装置の一辺側面に切削残留して矩形状に露出するので、例えばポストに形成される端子ピンの内、1番ピンに近い位置に配置した場合、半導体装置の一辺側面に露出する識別ポストの位置から端子ピン配置を判別することができる。
請求項5,6に記載の発明によれば、識別ポストの断面を台形状に形成し、ダイシングにより切削残留する台形底辺部が半導体基板上を封止する封止樹脂に対してクサビ状に固定されるので、識別ポストを封止樹脂に対して強固に保持でき、ダイシングで切削される際に封止樹脂から剥離するのを防止することができる。
請求項7,8に記載の発明によれば、前記台形底辺部を複数のクサビ状に形成して封止樹脂との接合強度を高める為、ダイシングで切削される際に封止樹脂から剥離するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例による半導体装置100の構造を示す断面図である。
【図2】第1実施例による半導体装置100の構造を示す断面図および平面図である。
【図3】第2実施例による半導体装置100の構造を示す断面図および平面図である。
【図4】変形例を説明するための図である。
【図5】変形例を説明するための図である。
【図6】従来例による半導体装置10の構造を示す断面図である。
【図7】従来例による半導体装置10の構造を示す断面図である。
【図8】従来例による半導体装置10の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ウエハ(半導体基板)
2 接続パッド
3 パッシベーション
4,4−1 保護膜
5,5−1 再配線
6 ポスト
7 封止樹脂層
20,21 識別ポスト
30 金属層
50 切り欠き部
Claims (8)
- 開口部以外が絶縁膜で被覆された複数の接続パッドを備えた半導体基板上に、これら接続パッドの開口部を介して電気的に接続される再配線および基端が前記再配線と電気的に接続される複数のポストを形成し、これらポストの先端のみが露出するよう前記半導体基板上を封止した構造の半導体装置において、
前記複数のポストと共に再配線上に形成される識別ポストを有し、
この識別ポストは、ダイシングにより個片化された上記構造の半導体装置の一辺側面に一部が切削残留して矩形状に露出することを特徴とする半導体装置。 - 開口部以外が絶縁膜で被覆された複数の接続パッドを備えた半導体基板上に、これら接続パッドの開口部を介して電気的に接続される再配線および基端が前記再配線と電気的に接続される複数のポストを形成し、これらポストの先端のみが露出するよう前記半導体基板上を封止した構造の半導体装置を製造する方法において、
ダイシングにより個片化された上記構造の半導体装置の一辺側面に、一部が切削残留して矩形状に露出する識別ポストを前記複数のポストと共に再配線上に形成する工程を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 開口部以外が絶縁膜で被覆された複数の接続パッドを備えた半導体基板上に、これら接続パッドの開口部を介して電気的に接続される再配線および基端が前記再配線と電気的に接続される複数のポストを形成し、これらポストの先端のみが露出するよう前記半導体基板上を封止した構造の半導体装置において、
前記複数のポストと共に再配線上に形成される識別ポストを有し、
この識別ポストは、前記複数のポストの内、所定のポストの近くに位置し、かつダイシングされるスクライブラインに接するよう配置される角柱状の部材であって、このスクライブラインに沿ってダイシングされて個片化する上記構造の半導体装置の一辺側面に一部が切削残留して矩形状に露出することを特徴とする半導体装置。 - 開口部以外が絶縁膜で被覆された複数の接続パッドを備えた半導体基板上に、これら接続パッドの開口部を介して電気的に接続される再配線および基端が前記再配線と電気的に接続される複数のポストを形成し、これらポストの先端のみが露出するよう前記半導体基板上を封止した構造の半導体装置を製造する方法において、
前記複数のポストの内、所定のポストの近くに位置し、かつダイシングされるスクライブラインに接するよう配置される角柱状の部材であって、このスクライブラインに沿ってダイシングにより個片化された上記構造の半導体装置の一辺側面に一部が切削残留して矩形状に露出する識別ポストを、前記複数のポストと共に再配線上に形成するポスト形成工程を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記識別ポストは、その断面が台形状に形成され、ダイシングにより切削残留する台形底辺部が前記半導体基板上を封止する封止樹脂に対してクサビ状に固定されることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
- 前記ポスト形成工程では、断面が台形状の識別ポストを形成し、ダイシングにより切削残留する台形底辺部が前記半導体基板上を封止する封止樹脂に対してクサビ状に固定されるようにした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。
- 前記台形底辺部を複数のクサビ状に形成して封止樹脂との接合強度を高めたことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
- 前記台形底辺部を複数のクサビ状に形成して封止樹脂との接合強度を高めたことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
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