JP3795040B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、パッケージ構造を有する半導体装置の製造方法に関する。
近年、携帯機器等の電子機器に搭載される半導体装置の外形サイズ（パッケージサイズ）の小型化及び薄型化に対する要求が高まっている。これに伴い、半導体チップの外形サイズとほぼ同じ外形サイズにパッケージされた半導体装置であるＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）が提案されている。
現在、製造コストの低減を図る点から、ウェハ状態で外部端子形成工程までを完了させた後、ダイシング等によって個片化して得られる、ＷＣＳＰ（ＷａｆｅｒＬｅｖｅｌ Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ、又は、ＷａｆｅｒＬｅｖｅｌ Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）が、ＣＳＰの一つの形態として注目されている（例えば、特許文献１参照）。
また、基板の表裏面間を貫通するスルーホールの内壁面に導電体が形成された貫通部を具える構成のベアチップがある（例えば、特許文献２参照）。この貫通部によってベアチップの表裏面間における信号の伝送が可能なため、ベアチップを厚み方向に複数積層させた積層型パッケージを構成可能となる。
通常、このような貫通部は、ブレードを用いたダイシングによって切り出されるチップの周縁部、すなわちダイシング領域に形成されている。なぜなら、ダイシング領域に囲まれた回路素子形成領域（アクティブ領域とも称する。）では回路素子の高密度配置が要求されるため、貫通部用のスペースが無く、また、アクティブ領域に貫通部を形成することによりチップサイズが拡大し、製造コストが増大する虞があるためである。尚、ここでのダイシング領域とは、ダイシングによって切断されるべき面、及びその近傍の領域をいう。
特開２００２−１１０９５１号公報 特開２０００−２４３９００号公報
ところが、ダイシング領域では、ダイシング時におけるブレードの衝撃によって、クラックやカケが起こり易い。そのため、こうしたクラックやカケ等の発生によって、ダイシング領域に形成されている貫通部が損傷を受け、チップの信頼性が低下する虞があった。また、特に、ダイシング領域にマイクロクラックが発生した場合には、損傷を受けた貫通部を外観から判別することが困難なため、チップの品質管理がきわめて困難であった。
また、これまでのウェハのダイシングは、ダイシングシート上にウェハの裏面を固定した後、露出するウエハの表面側からブレードを用いて切断していた。そのため、特に、ウェハの裏面側では、ブレードによるウェハの震動によってクラックやカケの発生が著しく、貫通部の損傷が引き起こされていた。
そこで、こうしたクラックやカケによる貫通部の損傷を避けるために、隣り合うチップ間の貫通部の間隔を拡張し充分確保する方法が提案されている。しかし、ダイシング領域の幅を広げることにより、ウェハ１枚当たりから切り出すことのできるチップ数が減ってしまうため、製造コストが増大することになる。
また、これまでレーザ光を用いたダイシング方法として、レーザ光による熱溶融を利用した方法が提案されているが、熱歪みやコンタミネーション等の解決すべき課題も多い。
そこで、この発明の主たる目的は、従来よりもパッケージサイズを広げることなく、高信頼性かつ高生産性な半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
第１の発明は、基板の主表面に複数のチップ領域とそれぞれのチップ領域を区画する区画領域とが定義され且つチップ領域に中央領域と中央領域を囲む周辺領域とが定義され、それぞれの中央領域に回路素子と回路素子に接続された電極パッドとが形成され、それぞれの周辺領域に主表面と主表面に対向する裏面との間を貫通する貫通孔が形成され、貫通孔の内壁上に絶縁膜が形成され、貫通孔内の絶縁膜上に、回路素子と電気的に接続された導電部材が設けられ、主表面上に外部端子が設けられ、外部端子と電極パッドとの間を電気的に接続する配線部が設けられ、外部端子と配線部との接触面を残して配線部及び主表面上を覆う、基板よりもレーザ光を透過させ難い封止層が形成された加工対象物を作製する第１工程と、加工対象物をチップ領域ごとに個片化する第２工程とを含む半導体装置の製造方法に関する。
そして、第２工程が、裏面側から区画領域にレーザ光を封止層を透過しないように非加熱方式で照射する照射工程と、照射工程よりも後で区画領域の封止層を主表面側から切削する切削工程とを含むことを特徴とする。
第２の発明は、半導体支持基板上に絶縁膜が形成され且つ絶縁膜上に半導体層が形成され、半導体層の主表面に複数のチップ領域とそれぞれのチップ領域を区画する区画領域とが定義され且つチップ領域に中央領域と中央領域を囲む周辺領域とが定義され、半導体層の主表面から半導体支持基板に達する溝部が形成され、それぞれの中央領域に回路素子及び回路素子に接続された電極パッドが形成され、溝部内に半導体層と電気的に絶縁され且つ回路素子及び半導体支持基板と電気的に接続された導電部材が設けられ、主表面上に外部端子が設けられ、外部端子と電極パッドとの間を電気的に接続する配線部が設けられ、外部端子と配線部との接触面を残して配線部及び主表面上を覆う、基板よりもレーザ光を透過させ難い封止層が形成された加工対象物を作製する第１工程と、加工対象物をチップ領域ごとに個片化する第２工程とを含む半導体装置の製造方法に関する。
そして、第２工程が、裏面側から区画領域にレーザ光を封止層を透過しないように非加熱方式で照射する照射工程と、照射工程よりも後で区画領域の封止層を主表面側から切削する切削工程とを含むことを特徴とする。
第１、第２の発明によれば、裏面側から区画領域にレーザ光を照射した後で、封止層を主表面側から切削する。ここで、封止層は基板よりもレーザ光を透過させ難い。したがって、レーザ光の強度（したがって照射深度）を高精度に制御しなくても、レーザ光で基板のみを切断することができる。
以下に、この発明の実施の形態につき説明する。尚、各図は、この発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、この発明は図示例に限定されるものではない。また、図を分かり易くするために、断面を示すハッチングは、一部分を除き省略してある。尚、以下の説明は、単なる好適例に過ぎず、また、例示した数値的条件は何らこれに限定されない。また、各図において同様の構成成分については同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。
＜第１の実施の形態＞
図１〜図３を参照して、この発明の第１の実施の形態につき説明する。図１（Ａ）は、この実施の形態に係る半導体装置にダイシングされる前のウェハの一部を概略的に示す平面図である。また、図２（Ａ）は、図１（Ａ）を一点鎖線ＩＩ−ＩＩ線に沿って切断して得られる切り口（すなわち、断面）を図中矢印方向から見た断面図である。図２（Ｂ）から図３（Ｂ）は、図２（Ａ）に続く、この実施の形態の半導体装置及び半導体装置の製造方法の説明に供する断面図である。尚、図１（Ａ）では、基板の裏面上に形成される、第２配線層３６、ランド３６及び表面保護膜３９の図示を省略してある。
この実施の形態では、ダイシング工程を要する加工対象物として、積層型パッケージを構成可能なパッケージ構造を有するＷＣＳＰ１０が切り出される、パッケージ構造体５０の場合を例に挙げて説明する。
先ず、図１（Ａ）に示すように、加工対象物として、その表裏面に外部端子及びランド（不図示）の形成までをそれぞれ終了した、ウェハ状のパッケージ構造体５０（説明後述）を用意する。パッケージ構造体５０には、後の個片化工程を経て、パッケージ構造のＷＣＳＰ１０（以下、単に、ＷＣＳＰと称する場合がある。図３（Ｂ）参照）として切り出される、サブ領域３５が行列状に配列されている。
具体的には、各サブ領域３５の表面領域のうち周縁部は、ＷＣＳＰ１０毎に個片化する切断面ａを含む所定幅を有する周辺領域（或いは、ダイシング領域とも称する。）４５である。また、各サブ領域３５のうちダイシング領域４５によって包囲された領域は、回路素子を有する中央領域（或いは、回路素子形成領域とも称する。）４０である。また、電極パッド１４が回路素子形成領域４０の外周に沿って所定間隔毎に配置されている。また、各電極パッド１４は、回路素子形成領域４０の内側に向かう専用の第１再配線層２６を経て、半田ボール３４と電気的に接続されている。また、ダイシング領域４５における切断されるべき面ａ（あるいは、切断する面とも称する。）を挟む位置には、隣り合うサブ領域３５が具える貫通部（あるいは、コンタクト部とも称する。）５５（説明後述）が、対向配置されている。
続いて、図２（Ａ）を参照して、パッケージ構造体５０について説明する。
パッケージ構造体５０を構成する基板１２の主表面１２ａのうち、回路素子形成領域４０には、回路素子と電気的に接続されたアルミニウムからなる電極パッド１４が形成されている。ここでは、基板１２をシリコン基板とする。そして、シリコン基板１２の主表面１２ａ上には、電極パッド１４の頂面の一部を露出させるように、シリコン窒化膜からなるパッシベーション膜１６とポリイミド膜からなる保護膜１８とが順次に積層された第１絶縁層２０が形成されている。また、シリコン基板１２の主表面１２ａと対向する裏面１２ｂには、シリコン酸化膜からなる第２絶縁層２２が形成されている。
また、上述した貫通部５５は、ダイシング領域４５のシリコン基板１２の主表面及び裏面（１２ａ、１２ｂ）間を貫通する導電性の柱状部である。この貫通部５５によってシリコン基板１２の表裏面間が導通可能となる。その結果、積層型パッケージのＷＣＳＰ１０の表裏面間における入出力信号の伝送が可能となり、当該ＷＣＳＰを厚み方向に積層し、積層型パッケージを構成することができる。この貫通部５５は、例えば、シリコン基板の表裏面（１２ａ、１２ｂ）に第１及び第２絶縁層（２０、２２）をそれぞれ形成した後、これらを貫通するスルーホール（すなわち、貫通孔）２４をドリル等で形成する。その後、スルーホール２４の内壁上（或いは、内側面上ともいう。）を、絶縁材料（不図示）によって絶縁膜５６をコーティングした後、当該絶縁膜５６上に銅等の導電部材５７をめっき形成することにより得られる。
各電極パッド１４は、第１絶縁層２０上に形成された配線部３２を構成する配線パターンとしての第１配線層２６を経て、貫通部５５の一端及び配線部３２を構成するポスト部２８の一端の双方またはいずれか一方と電気的に接続されている。すなわち、この構成例における配線部３２は、シリコン基板１２の主表面１２ａと平行な方向に延在する第１配線層２６と、当該第１配線層２６上に主表面１２ａに対して垂直な方向に突出したポスト部２８とを具え、全体として主表面１２ａに対して垂直な方向に突出する凸部を構成している。そして、この配線部３２の一端が電極パッド１４に接続されており、他端の頂面が後述する封止層４２に覆われずに露出されている。また、貫通部５５の他端は、第２絶縁層２２上に形成された第２配線層３６を経て、ランド３８と電気的に接続されている。ランド３８は、シリコン基板１２の裏面１２ｂ全面を覆う表面保護膜（又は、ソルダーレジスト膜とも称する。）３９に形成された開口部から露出する、第２配線層３６上に設けられている。尚、第１及び第２配線層（２６、３６）は銅（Ｃｕ）によって形成されており、ポスト部２８及びランド３８をそれぞれ所望位置に再配置可能な再配線層として機能している。従って、第１及び第２の配線層（２６、３６）は、それぞれ第１及び第２再配線層とも称される。また、シリコン基板１２の主表面１２ａ全面には、ポスト部２８の頂面を露出させるような厚みで、上述した構成部材（１４、２０、３２）を覆う封止層４２が形成されている。封止層４２から露出されるポスト部２８の頂面上には、外部端子である半田ボール３４が形成されている。
上述した構成により、表裏面間における入出力信号の伝送が可能となり、厚み方向に積層することにより積層型パッケージを構成可能なＷＣＳＰとなる。
具体的には、回路素子からの出力信号は、電極パッド１４から配線部３２を経て半田ボール３４へ至る経路、及び、電極パッド１４から第１配線層２６、貫通部５５及び第２配線層３６を経てランド３８へ至る経路に伝送される。また、半田ボール３４やランド３８からの入力信号は、上述とは逆の経路を経て伝送される。尚、伝送経路は上述した経路に限られず、目的や設計に応じて種々の配線経路として形成することができる。
続いて、上述したウェハ状のパッケージ構造体５０が有する半田ボール３４側を、ダイシングシート６５上に固定する。ダイシングシート６５には、例えば、ポリオレフィンからなる基材表面に、粘着材となる紫外線硬化型アクリル樹脂が塗布されたものを使用できる。
続いて、ウェハ状のパッケージ構造体５０において隣り合うサブ領域３５の貫通部５５間を、以下の手順で切断して、各パッケージＷＣＳＰ１０毎に個片化する。
先ず、隣り合うサブ領域３５の貫通部５５間におけるシリコン基板１２を、切断されるべき面ａに沿って切断する。
この実施の形態では、シリコン基板１２がレーザ光に対する透過性を有することから、シリコン基板１２に対する切断を、レーザ光を用いた非溶融方式（あるいは、非加熱加工方式とも称する）を用いて行う。
この構成例では、非溶融方式のレーザーダイシングを、レーザ光の照射条件を、例えば、光源をＹＡＧレーザとし、レーザ光波長を１０６４ｎｍとし、及びレーザ光スポット断面積を３．１４×１０-8ｃｍ2として行う。また、レーザ光を照射する際の位置合わせは、シリコン基板１２が赤外線を透過することから、赤外カメラで観察することによって行うことができる。尚、レーザ光の照射条件は上述のみに限定されず、目的や設計に応じて任意好適に設定可能である。
具体的には、シリコン基板１２の内部の所定位置にレーザ光の集光点を合わせながら、切断されるべき面ａに沿ってレーザ光を照射する。
このときのレーザ光の照射装置の一例は、図１（Ｂ）に示すように、レーザ光源７０と対象物７２との間の所定位置に集光レンズ７４が設けられた構成である。このような構成によれば、集光レンズ７４によってレーザ光を対象物７２の深さ方向の任意の部分に選択的に集光（図中、集光点をＰで示してある。）することができる。
シリコン基板１２の内部に高精度で集光されたレーザ光によって、多光子吸収に起因する改質部８０が形成される。またこのとき、改質部８０の形成に伴う内部応力や歪みによって、改質部８０を起点とするクラック８２が発生する。すなわち、改質部８０は、この発生に起因してクラック８２が発生するのでクラック発生源とも称する。
こうして、ダイシング領域４５では、切断されるべき面ａに沿って発生するクラック８２を利用して、シリコン基板１２を切断することができる（図２（Ｂ））。尚、ここでのクラック８２は、シリコン基板１２の裏面１２ｂから主表面１２ａに到達するスルーカットとしたが、シリコン基板の主表面１２ａに到達しないハーフカットの場合であっても良い。その場合には、その後、別途所定のダイシングを行うことにより、シリコン基板１２を切断する。尚、シリコン基板１２部分の切断後、レーザ光を透過させ難い難透過性を有する封止層４２は、ダイシング領域４５に切断されずに残存している。
その後、パッケージ構造体５０のうちダイシングシート６５と接する面と対向する裏面５０ｂを真空吸引装置を用いて吸引するか、或いは、ダイシングシート６５の裏面６５ｂを真空吸引装置を用いて吸引するかによって、パッケージ構造体５０からダイシングシート６５を剥離する。そして、パッケージ構造体５０のシリコン基板側の裏面５０ｂ側を、基材表面に接着材が塗布された新たなダイシングシート８５上に固定する。
次に、隣り合うサブ領域３５の貫通部５５間における封止層４２を、切断されるべき面ａに沿って切断する。
この実施の形態では、封止層４２がレーザ光を透過させ難い難透過性を有することから、封止層４２の切断を、高速回転させたブレードを用いて行う。
ここでのブレードとして、例えば、金属製の円盤の外周部に２０〜３０μｍの範囲内の粒径が多数を占めるダイヤモンド細粒が固着されたブレードを用いて行う。この構成例では、封止層４２の切断と併せて、シリコン基板１２上のパッシベーション膜１６及び保護膜１８の切断を行う。尚、ダイシング領域４５におけるシリコン基板１２上には種々の膜が形成され得るため、当該膜のレーザー光に対する透過性等を考慮してレーザ光によるダイシング又はブレードによるダイシングのいずれかを選択して行うことができる。
そこで、軸回りに高速回転させたブレード（不図示）を、ダイシング領域４５の封止層４２の表面に押し当て、切断されるべき面ａに沿って所定の圧力を加えながらシリコン基板１２の方向へ移動させる。このときブレードの切り込み深さは、シリコン基板１２の主表面１２ａが露出される深さとなるように、序々に切り込みを深くしていく（図３（Ａ））。尚、ブレードの位置合わせとして、例えば、封止層４２が形成されていないウェハの縁部にマーク（不図示）を形成して行うことができる。
その後、ダイシングシート８５の紫外線硬化型アクリル樹脂に紫外線を照射して硬化させた後、基材部分を所定方向に延ばして、切断された各ＷＣＳＰ１０間に間隙を形成する（図３（Ｂ））。そして、この状態を維持しながら、ダイシングテープ８５の裏面側から力を加えて個別にＷＣＳＰ１０を突き上げて、ダイシングシートから個々のＷＣＳＰ１０を剥がし取る。
また、剥がし取られたＷＣＳＰ１０は、封止層４２の側面（或いは、側端面とも称する。）ｍが、シリコン基板１２の側面ｎよりも内側に形成された構造を有している。このことは、封止層４２の側面ｍが、ブレードによって形成された切断面であるのに対して、シリコン基板１２の側面ｎが、レーザ光を照射して形成された改質部に基づいて形成されたクラックによって形成された切断面であることに起因している。この構成例で、例えば、切断によって形成される切断面の間隔が５０〜２００μｍとなるブレードダイシング、及び切断によって形成される切断面の間隔が０．２〜４０μｍとなるレーザーダイシングを用いたとする。その場合には、側面ｍは側面ｎよりも５〜１００μｍの範囲内で内側に形成される。
上述した説明から明らかなように、この実施の形態では、ダイシング領域におけるシリコン基板の切断を非加熱方式（或いは、非溶融方式とも称する。）のレーザダイシングを用いて行っている。非加熱方式のレーザダイシングは、被切断部材にクラックやカケを殆ど発生させることなく切断可能な上に、これまでのブレードを用いたダイシング方法よりも高速ダイシングが可能である。
そのため、これまでのように、ダイシング領域におけるシリコン基板に、ダイシング時のブレードの衝撃によってクラックやカケが発生するのを抑制することができる。
よって、ダイシング領域のシリコン基板に設けられている貫通部の損傷を緩和することができるので、切り出されるＷＣＳＰの信頼性の向上を期待できる。
さらに、切断されるべき面ａと貫通部との間の距離をより短くすることが可能なため、ダイシングによる貫通部の損傷を避けようとして、ウェハにおける隣り合うパッケージ間の貫通部の間隔、すなわちダイシング領域の幅をこれまでよりも広げる必要がない。
そのため、ウェハ１枚当たりから切り出すことのできるＷＣＳＰの数を減らすことなく、高い信頼性かつ高い生産性を有するＷＣＳＰを製造することができる。
また、この実施の形態のＷＣＳＰは、当該ＷＣＳＰの厚み方向に積層することにより、積層型パッケージを構成可能である。
＜第２の実施の形態＞
図４を参照して、この発明の第２の実施の形態につき説明する。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、この実施の形態の半導体装置及びその製造方法の説明に供する断面図である。尚、第１の実施の形態で既に説明した構成要素と同一の構成要素には同一の番号を付して示し、その具体的な説明を省略する（以下の各実施の形態についても同様とする）。
この実施の形態では、封止層４２を、露出する封止層４２の表面４２ａ側から当該封止層４２の中途の深さまで切削した後、劈開させて切断する点が、第１の実施の形態との主な相違点である。
具体的には、第１の実施の形態と同様の方法で、シリコン基板１２の切断まで行う（図２（Ｂ）参照）。
その後、封止層４２を切断するに当たり、この実施の形態では、ブレードによる切り込み深さを封止層４２の表面４２ａから当該封止層４２の中途までとして、封止層４２に溝８８を切削する（図４（Ａ））。尚、このときのブレードによる切り込み深さは、後工程において封止層４２部分を劈開によって切断可能な深さに設定すれば良いが、より好ましくは、ブレードの切り込み深さを、第１配線層２６の上方に位置するまでとするのが良い。このように、ブレードの切り込み深さを劈開によって切断可能な範囲内で浅く設定することにより、ダイシング時にウェハの震動が引き起こすクラックを、貫通部はもとより第１の配線層等の構成成分に発生させるのを効果的に抑制することができる。
その後、ダイシングシート８５の紫外線硬化型アクリル樹脂に紫外線を照射して硬化させた後、基材部分を所定方向に延ばすことにより、切断されずに残存している封止層４２部分を劈開させる。その後、第１の実施の形態と同様の方法で、ダイシングテープ８５から各ＷＣＳＰ１００を剥がし取る（図４（Ｂ））。
このとき、剥がし取られたＷＣＳＰ１００における封止層４２側の側面ｍのうち、劈開によって形成された側面（或いは、側端面とも称する。）ｍ１は、ブレードによって形成された側面ｍ２よりも外側に張り出している。また、側面ｍ１と側面ｍ２との境界には、段差部６０が形成されている。また、好ましくは、この段差部６０は、上述したようにブレードの切り込み深さを第１配線層２６の上方に位置するまでとし、当該第１配線層２６の上方に形成されているのが良い。
上述した説明から明らかなように、この実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、この実施の形態によれば、シリコン基板付近の封止層の切断を、ブレードによるダイシングではなく劈開によって行っている。
よって、ダイシング領域におけるシリコン基板に対するブレードの衝撃をさらに緩和でき、貫通部の損傷をより一層抑制することができる。
その結果、第１の実施の形態よりも、さらにダイシング領域の幅を狭めることができるとともに、より高信頼性なＷＣＳＰの製造を期待できる。
＜第３の実施の形態＞
図５〜図７を参照して、この発明の第３の実施の形態につき説明する。図５は、この実施の形態に係る半導体装置にダイシングされる前のウェハの一部を概略的に示す底面図である。また、図６（Ａ）は、図５を一点鎖線ＶＩ−ＶＩ線に沿って切断して得られる切り口を図中矢印方向から見た断面図である。図６（Ｂ）から図７（Ｂ）は、図６（Ａ）に続く、この実施の形態の半導体装置及び半導体装置の製造方法の説明に供する断面図である。
この実施の形態では、基板にＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を有するＳＯＩ構造の半導体装置に適用させた点が第１の実施の形態との主な相違点である。
ＳＯＩ構造を有する半導体装置は、半導体支持基板上に、絶縁膜を介して回路素子が形成された半導体層（例えば、シリコン単結晶層）を具える３層構造のＳＯＩ基板を有し、高速動作及び低消費電力の点で優れている。また、ＳＯＩ構造の半導体装置を製造するに当たり、従来製品の回路設計及びマスク設計をそのまま適用できることから、コスト面及び信頼性の面でも優れている。一方、ＳＯＩ構造をとるに当たり、半導体支持基板の電位をグランド電位に固定する必要がある。なぜなら、当該支持基板は、絶縁膜によって分離されてはいるものの寄生容量及び抵抗成分となるため、半導体装置の電気的特性を不安定にする虞があるからである。そのため、ＳＯＩ基板を具えるチップをＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）構造に適用する場合、例えば、当該チップの支持基板側を、グランド端子と導通可能な配線基板上の所定位置に搭載して固定している。
一方、上述したＳＯＩ構造のＷＣＳＰへの適用が期待されてはいるものの、支持基板の電位をグランド電位に固定するに当たり、以下に述べる問題点がある。
第一に、ＳＯＩチップの半導体層側を実装基板に実装した構成において、ＳＯＩチップの支持基板と実装基板とを電気的に接続する方法がある。しかし、この方法によれば、実装基板側に、ＳＯＩチップ側と電気的な接続をとるための新たなスペースの確保が必要となるため、高密度実装には不向きである。
第二に、ＳＯＩチップの半導体層上に設けられたグランドパッドと支持基板とを、チップの回路素子形成領域に形成したビアによって電気的に接続する方法がある。しかし、この方法によれば、新たなビアの形成に伴って回路設計やマスク設計等を変更する必要がある。その結果、新たなウェハプロセスが必要となるのはもとより、パッケージサイズの増大を招く虞があり、コスト面及び信頼性の面で満足のいくものではない。
また、上記特許文献１は、ＳＯＩ構造をＷＣＳＰに適用した構成ではあるものの、ブレードを用いたダイシングによってパッケージ毎に個片化するため、上述したダイシング時におけるブレードの衝撃に起因する信頼性の低下を招く懸念がある。
そこで、この実施の形態では、パッケージサイズをこれまでよりも広げることなく、高信頼性なＳＯＩ構造を有するＷＣＳＰを以下に説明する。
この実施の形態では、ダイシング工程を要する加工対象物として、ＷＣＳＰ１５０が切り出されるパッケージ構造体９５の場合を例に挙げて説明する。
先ず、図５に示すように、加工対象物として、その表裏面に外部端子３４の形成までを終了した、ウェハ状のパッケージ構造体９５（説明後述）を用意する。パッケージ構造体９５には、後の個片化工程を経て、ＷＣＳＰ１５０（図６（Ｃ）参照）として切り出されるサブ領域３５が行列状に形成されている。
具体的には、各サブ領域３５の表面領域のうち周縁部は、ＷＣＳＰ１５０毎に個片化する切断面ａを含む所定幅を有する周辺領域（或いは、ダイシング領域とも称する。）４５である。また、各サブ領域３５のうちダイシング領域４５によって包囲された領域は、回路素子を具える中央領域（或いは、回路素子形成領域とも称する。）４０である。また、電極パッド１４が回路素子形成領域４０の外周に沿って所定間隔毎に配置されている。ここで、この電極パッド１４のなかには、埋め込み部（或いは、ビアとも称する。）９８と電気的に接続されるグランドバッド１４１として機能するものも含まれる（説明後述）。また、各電極パッド１４は、回路素子形成領域４０の内側に向かう専用の第１配線層２６を経て、半田ボール３４と電気的に接続されている。また、ダイシング領域４５における切断されるべき面ａを挟む位置には、隣り合うサブ領域３５が具える埋め込み部（或いは、ビアとも称する。）９８（説明後述）が、対向配置されている。
続いて、図６（Ａ）を参照して、パッケージ構造体９５について説明する。
回路素子形成領域４０におけるＳＯＩ基板１０８を構成する半導体層１０６の主表面１０６ａ上に、回路素子と電気的に接続されたアルミニウムからなる電極パッド１４が形成されている。ＳＯＩ基板１０８は、半導体支持基板１０２上に、絶縁膜１０４を介して、回路素子が形成されている半導体層１０６が順次形成された構成である。ここでは、支持基板１０２をシリコン基板とし、絶縁膜１０４をシリコン酸化膜とし、及び半導体層１０６を単結晶シリコン層とする。
また、上述した埋め込み部９８は、ダイシング領域４５における半導体層１０６の主表面１０６ａから支持基板１０２の中途に至る深さ（すなわち、高さ）に形成された導電性の柱状部である。この埋め込み部９８によって、支持基板１０２の電位をグランド電位に固定することができる。その結果、後の個片化工程を経て切り出される、ＷＣＳＰ１５０の電気的特性を安定させることができる。埋め込み部９８は、例えば、先ず、半導体層１０６の表面１０６ａから支持基板１０２の中途に至る深さに溝部（或いは、凹部とも称する。）９９をドリル等で形成する。その後、凹部９９の半導体層１０６との境界を絶縁材料（不図示）によって絶縁膜５６をコーティングした後、当該絶縁膜５６上に銅等の導電部材５７をめっき形成することにより得られる。
ここでのグランドパッド１４１は、第１絶縁層２０上に形成された配線部３２を構成する配線パターンとしての第１配線層２６を経て、埋め込み部９８の一端及び配線部３２を構成するポスト部２８の一端と電気的に接続されている。すなわち、この構成例における配線部３２は、半導体層１０６の主表面１０６ａと平行な方向に延在する第１配線層２６と、当該第１配線層２６上に主表面１０６ａに対して垂直な方向に突出したポスト部２８とを具え、全体として主表面１０６ａに対して垂直な方向に突出する凸部を構成している。そして、この配線部３２の一端が電極パッド１４またはグランドパッド１４１に接続されており、他端の頂面が後述する封止層４２に覆われずに露出されている。尚、第１配線層２６は銅（Ｃｕ）によって形成されており、既に説明したように、ポスト部２８を所望位置に再配置可能な再配線層としても機能している。また、半導体層１０６の表面１０６ａ全面には、ポスト部２８の頂面を露出させるような厚みで封止層４２が形成されている。封止層４２から露出されるポスト部２８の頂面上には、半田ボール３４が形成されている。
続いて、上述したウェハ状のパッケージ構造体９５が有する半田ボール３４側を、第１の実施の形態と同様に、ダイシングシート６５上に固定する。
その後、ＳＯＩ基板１０８がレーザ光に対する透過性を有することから、ＳＯＩ基板に対する切断を、第１の実施の形態と同様に、レーザ光を用いた非溶融方式（あるいは、非加熱加工方式とも称する）を用いて行う（図６（Ｂ））。
このときも、第１の実施の形態と同様に、ＳＯＩ基板１０８の内部に高精度で集光されたレーザ光によって、多光子吸収に起因する改質部１１０が形成される。またこのとき、改質部１１０の形成に伴う内部応力や歪みによって、改質部１１０を起点とするクラック１１２が発生する。こうして、ダイシング領域４５では、切断されるべき面ａに沿って発生するクラック１１２を利用して、ＳＯＩ基板１０８を切断することができる。
その後、第１の実施の形態と同様に、パッケージ構造体９５をダイシングシート６５から剥がし取った後、パッケージ構造体９５のＳＯＩ基板側の裏面９５ｂ側を、基材表面に接着材が塗布された新たなダイシングシート８５上に固定する。
その後、第１の実施の形態と同様に、封止層４２の切断を、高速回転させたブレードを用いて行った後（図７（Ａ））、切断された各ＷＣＳＰ１５０間に間隙を形成して個々ののＷＣＳＰ１５０を剥がし取る（図７（Ｂ））。尚、この構成例においても、第２の実施の形態のように、封止層４２へのブレードによる切り込み深さを第１配線層２６の上方に位置するまでとし、劈開を利用して封止層４２を切断する構成であっても良い。
上述した説明から明らかなように、この実施の形態では、ダイシング領域におけるＳＯＩ基板の切断を非加熱方式のレーザダイシングによって行っている。
そのため、ダイシング時のブレードの衝撃によって、ダイシング領域のＳＯＩ基板にクラックやカケが発生するのを抑制することができる。
よって、ダイシング領域のＳＯＩ基板に設けられている埋め込み部の損傷を緩和することができるので、切り出されるＷＣＳＰの信頼性の向上を期待できる。
さらに、この実施の形態によれば、切り出されたＷＣＳＰを実装基板に実装することにより、実装基板側に形成された端子から対応する外部端子（半田ボール）に供給されたグランド電位を、ＳＯＩ基板に伝送可能な構成となる。
具体的には、半田ボールから埋め込み部に、電極パッドと接続された共用の電極パッド及び再配線層を経て、基板電位が供給される伝送経路、または半田ボールから埋め込み部に、専用のポスト部及び再配線層を経て供給される伝送経路が形成された構成となる。これにより、支持基板における寄生容量及び抵抗成分に起因して、ＷＣＳＰの電気的特性が不安定となるのを抑制することができる。
さらに、この実施の形態によれば、実際にＳＯＩチップとして機能する領域外であるダイシング領域に、ＷＣＳＰの構造に用いられる再配線層を介して、グランド電位が供給される半田ボール３４に電気的に接続されるグランドパッドと接続可能な埋め込み部を形成することができる。よって、ＳＯＩチップ側に対する回路設計及びマスク設計の変更が不要なため、コスト面及び信頼性の面で優れている。
また、ダイシング領域に埋め込み部を設けることにより、パッケージサイズをこれまでよりも広げることなく、ＳＯＩ構造を有するＷＣＳＰを実現することができる。
そのため、ウェハ１枚当たりから切り出すことのできるＷＣＳＰの数を減らすことなく、高い信頼性かつ高い生産性を有するＳＯＩ基板対応型のＷＣＳＰを製造することができる。
以上、この発明は、上述した実施の形態の組合せのみに限定されない。よって、任意好適な段階において好適な条件を組み合わせ、この発明を用することができる。
例えば、レーザ光による非加熱加工方式のダイシング方法は、上述した方法のみに限定されない。従って、目的や設計に応じて種々のレーザ光による非加熱加工方式（或いは、非溶融方式とも称する。）を適用することができる。
また、上述した実施の形態では、ＷＣＳＰに個片化される前のウェハ状の加工対象物を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、周縁部に貫通部が形成されているパッケージ間の切断が必要な加工対象物に対して適用可能である。また、このときの加工対象物の形状は円形状のみに限定されず、例えば、矩形状であっても良い。
また、上述した各実施の形態では、加工対象物を固定する粘着材として、紫外線硬化型アクリル樹脂を用いたが、ワックス等を用いた構成であっても良い。また、ダイシングシートによる固定に限定されず、例えば、固定用の治具を用いた場合であっても良い。
また、上述した実施の形態では、半導体基板として、シリコン基板を用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば、サファイア層上にシリコン薄膜が形成されたＳＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｓａｐｐｈｉｒｅ）基板であっても良い。この場合には、高い硬度である難削材であるサファイア層に対するダイシング時間を、ブレードによってダイシングする場合に比べて大幅に短縮することができる。
また、上述した各実施の形態では、非加熱方式のレーザーダイシングを行った後、ブレードによるダイシングを行ったが、目的や条件等に応じて、ダイシングの順序を逆にして行っても良い。
（Ａ）はこの発明の第１の実施の形態に係る半導体装置にダイシングされる前のウェハの一部分を示す概略的平面図、及び（Ｂ）はレーザダイシングの説明に供する図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造工程を説明する工程図（その１）である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造工程を説明する工程図（その２）である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第２の実施の形態の半導体装置の製造工程を説明する工程図である。 この発明の第３の実施の形態に係る半導体装置にダイシングされる前のウェハの一部分を示す概略的平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第３の実施の形態の半導体装置の製造工程を説明する工程図（その１）である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第３の実施の形態の半導体装置の製造工程を説明する工程図（その２）である。
符号の説明
１０、１００、１５０：半導体装置（ＷＣＳＰ）
１２：シリコン基板（基板）
１２ａ：シリコン基板の主表面
１２ｂ：シリコン基板の裏面
１４：電極パッド
１６：パッシベーション膜
１８：保護膜
２０：第１絶縁層
２２：第２絶縁層
２４：スルーホール
２６：第１配線層（配線層）
２８：ポスト部（導体部）
３２：配線部
３４：半田ボール
３５：サブ領域
３６：第２配線層
３８：ランド
３９：表面保護膜
４０：回路素子形成領域（アクティブ領域）（中央領域）
４２：封止層
４２ａ：封止層の表面
４５：ダイシング領域（周辺領域）
５０、９５：パッケージ構造体
５０ｂ：積層体の裏面
５５：貫通部
５６：絶縁膜
５７：導電部材
６０：段差部
６５、８５：ダイシングシート
６５ｂ：ダイシングシートの裏面
７０：レーザ光源
７２：対象物
７４：集光レンズ
８０、１１０：改質部
８２、１１２：クラック
８８：溝
９８：埋め込み部
９９：凹部（溝部）
１０８：ＳＯＩ基板（基板）
１０２：半導体支持基板
１０４：絶縁層
１０６：半導体層
１０６ａ：半導体層の主表面
１４１：グランドパッド

Claims (5)

  1. 基板の主表面に、回路素子と該回路素子に接続された電極パッドとが形成され、
    前記主表面と該主表面に対向する裏面との間を貫通する貫通孔が形成され、
    前記貫通孔の内壁上に絶縁膜が形成され、
    前記貫通孔内の前記絶縁膜上に、前記回路素子と電気的に接続された導電部材が設けられ、
    前記主表面上に形成され前記電極パッドと電気的に接続された配線層と該配線層の表面に形成されたポスト部とからなる配線部が設けられ、
    前記ポスト部上に外部端子が設けられ、
    前記外部端子が露出するように前記配線部及び前記主表面上を覆う、前記基板よりもレーザ光を透過させ難い封止層が形成されるとともに、
    前記回路素子及び前記電極パッドとを含む中央領域と該中央領域を囲み前記貫通孔を含む周辺領域とを有する複数のチップ領域と、該複数のチップ領域の各々を区画する区画領域とが定義された加工対象物を準備する第１工程と、
    該加工対象物を前記チップ領域ごとに個片化する第２工程と、
    を含む半導体装置の製造方法であって、
    前記第２工程が、
    前記裏面側から前記区画領域に、前記レーザ光を非加熱方式で照射する照射工程と、
    該照射工程よりも後で、前記区画領域の前記封止層を前記主表面側から切削する切削工程と、
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 半導体支持基板上に絶縁膜が形成され、且つ、該絶縁膜上に半導体層が形成され、
    該半導体層の主表面に、回路素子及び該回路素子に接続された電極パッドが形成され、
    前記半導体層の前記主表面から前記半導体支持基板に達する溝部が形成され、
    前記溝部内に、前記半導体層と電気的に絶縁され且つ前記回路素子及び前記半導体支持基板と電気的に接続された導電部材が設けられ、
    前記主表面上に形成され前記電極パッドと電気的に接続された配線層と該配線層の表面に形成されたポスト部とからなる配線部が設けられ、
    前記主表面上に外部端子が設けられ、
    前記外部端子が露出するように前記配線部及び前記主表面上を覆う、前記半導体支持基板よりもレーザ光を透過させ難い封止層が形成されるとともに、
    前記回路素子及び前記電極パッドとを含む中央領域と該中央領域を囲み前記貫通孔を含む周辺領域とを有する複数のチップ領域と、該複数のチップ領域の各々を区画する区画領域とが定義された加工対象物を準備する第１工程と、
    該加工対象物を前記チップ領域ごとに個片化する第２工程と、
    を含む半導体装置の製造方法であって、
    前記第２工程が、
    前記半導体支持基板の裏面側から前記区画領域に、前記レーザ光を非加熱方式で照射する照射工程と、
    該照射工程よりも後で、前記区画領域の前記封止層を前記主表面側から切削する切削工程と、
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記非加熱方式は、前記基板の内部に前記レーザ光を集光させて行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記切削工程は、前記封止層の中途の深さまで該封止層を切削する工程であり、且つ、
    前記第２工程が、該切削工程後に前記封止層を劈開する工程をさらに含む、
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記レーザ光の光源がＹＡＧレーザであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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