JP3904496B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置及びその製造方法に関するものである。本発明は半導体装置及びその製造方法は、例えばチップサイズのCSP(Chip Size Package)技術に適用される。
【0002】
【従来の技術】
近年、各種の電子デバイスにおいては、小型化や高性能化の要求が高まり、それらの要求に伴って電子デバイスに用いられる半導体装置についても、高度の集積回路化や高密度実装化とともに、情報処理速度の高速化が要求されるようになってきている。すなわち、これらの要求に対応して、半導体装置は、実装密度を向上させるためにピン挿入型から表面実装型へ移行しつつある。また、多ピン化への対応のために、DIP(dual inline package)からQFP(quad flat package)やPGA(pin grid array)等の各種パッケージが開発されている。
【0003】
しかし、QFPは、実装基板との接続を行なう接続リードがパッケージの周辺部に集中しており、接続リード自体が細くて変形し易いものであるため、多ピン化が進むに従って実装が困難になりつつある。
また、PGAは、実装基板と接続するための端子が細長く、かなりの数の端子が集中配置されているため、特性上、情報の高速処理を行なうことが難しいという問題があった。さらに、ピン挿入型であるため表面実装ができず、高密度実装において不利である。
【0004】
最近になって、これらのパッケージが有する各種の課題を解決し、情報の高速処理に対応可能な半導体装置を実現するために、半導体素子と配線回路部を形成した基板との間に応力緩衝層を備え、配線回路部が形成された基板の実装基板面側に外部端子となるバンプ電極を備えたBGA(ball grid array)パッケージが開発されている。BGAは例えば米国特許第5148265号明細書に開示されている。
【0005】
この米国特許第5148265号明細書に開示のパッケージは、実装基板と接続する端子がボール状の半田であるので、QFPのように接続リードに変形が生じることはなく、実装面全体に端子が分散配置されていることから端子間のピッチが大きくなり、表面実装を行なうことが容易になる。また、PGAに比べても、外部端子となるバンプ電極の長さが短いため、インダクタンス成分が小さくなり、情報処理速度を速め、情報の高速処理が可能である。
【0006】
一方、近年においては、携帯情報端末機器が普及するのに伴い、半導体装置の小型化や高密度実装化の要求が高まっている。このため、最近では、パッケージサイズがチップとほぼ同じ大きさのCSP(chip scale package)が開発されており、例えば、日経BP社発行(1998年2月)の「日経マイクロデバイス」(pp38〜64)には、種々のタイプのCSPが開示されている。ここに開示されているCSPは、配線層が形成されたポリイミドやセラミック基板上に、個片に切断された半導体素子を接着した後で、配線層と半導体素子とをワイヤボンディングやシングルポイントボンディング、ギャングボンディング、バンプボンディング等の手段によって電気的に接続し、それらの接続部を樹脂封止し、最後に半田バンプ等の外部端子を形成することによって製造されるものである。
【0007】
さらに、日経BP社発行(1998年4月)の「日経マイクロデバイス」(pp164〜167)には、CSPを大量生産するための製造方法についての開示がある。この製造方法は、半導体ウェハ(以下単位ウェハと称す)上にメッキによりバンプを形成し、バンプ以外の部分を樹脂封止し、バンプ部分に外部電極を形成した後で、ウェハを個片に切断して個々の半導体装置を製造している。
【0008】
この他にも、特開2000−260910号公報には、ウェハ単位で一括して加工した後で、最後にウェハを個片化することを特徴とした半導体装置の製造方法について開示されている。この半導体装置の製造方法では、個片の側面が樹脂によって覆われている半導体装置を製造している。
【0009】
図10を用いて従来技術の半導体装置の製造方法について説明する。
(1)一表面上に半導体素子が形成され、さらにその上層に電極パッドを含む金属配線層(図示は省略)が形成されたウェハ2上に、電気メッキ等により、銅からなる配線を形成する。この銅配線はウェハ2上に形成された電極パッドに電気的に接続されている。ウェハ2の銅配線形成面とは反対側の面に紫外線硬化型ダイシングテープ45を貼り付けた後、高速回転させた外周刃(ダイシングソー)によってウェハ2の表面に溝47を形成する。溝47は個々のチップ(半導体装置)の周辺部となる部分に形成される。溝47の形成に用いられるダイシングソーの刃厚は35〜150μm(マイクロメートル)である。溝47の幅はこの刃厚よりも1〜5μmだけ大きく形成され、その深さは例えば10μm以上である。溝47の深さを10μm以上にすることにより、刃の先端の形状にあまり依存せずに、安定した幅で溝47を形成することが可能となる((a)参照)。
【0010】
(2)ウェハ2の表面に対して樹脂49を充填する。この時に充填する樹脂49は溝47にも入り込む。樹脂49に覆われている銅配線の一部が露出するまで、研磨刃によって樹脂の表面を研磨した後、露出した銅配線上に半田ボール等による外部接続端子25を形成する。その後、高速回転するダイシングソーによって、溝47上に形成された樹脂49に溝51を形成する((b)参照)。
【0011】
(3)高速回転するダイシングソーによって、溝51に対応する領域のウェハ2を切断してウェハ2を個々のチップ53に分割する。この切断時に用いるダイシングソーは溝51を形成する時に用いたダイシングソーに比べて刃厚が薄いものを用いて、溝53を溝51よりも細い幅で形成する((c)参照)。
(4)紫外線を照射してダイシングテープ45を硬化させた後、ピックアップニードル37を用いて個片化されたチップ53を押し上げ、取り出す((d)参照)。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ダイシングソーを用いてウェハからここのチップを切り出す従来の半導体装置の製造方法では、ダイシングを行なった場合、図11に示すように、ウェハ2の裏面側のチッピング(チップ欠け)やクラック(亀裂)が大きくなり、チップの抗折応力の低下を招くという問題があった。また、ウェハレベルのCSPではチップ裏面に刻字され、チップ裏面は実装時に表面側となるため、チッピングは外観上の問題ともなり得る。
【0013】
本発明は、ウェハからチップを切り出す際にチッピングやクラックの発生を防止することができる半導体装置の製造方法及びその製造方法により製造された半導体装置を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は複数の半導体装置が形成された半導体ウェハを個々の半導体装置に分割する分割工程を含む半導体装置の製造方法であって、上記分割工程は、半導体ウェハの一表面に、分割領域に対応して開口部をもち、半導体装置の形成領域形状の角部分に対応して丸みをもち、かつ半導体装置の形成領域内にマーキング形成用の開口部をもつエッチング阻止膜を形成し、エッチング技術により上記エッチング阻止膜をマスクにして半導体ウェハを選択的に除去して個々の半導体装置に分割するのと同時に半導体装置に1又は複数の凹部からなるマーキングを形成する。
【0015】
エッチング技術を用いてウェハからチップ(半導体装置)を切り出すので、チッピングやクラックの発生を防止することができる。
さらに、従来のチップの個片化ではダイシング技術で縦横方向に切り出していたためチップの形状は長方形であったが、本発明の半導体装置の製造方法によればチップの個片化をエッチングで行なうことによりチップの形成形状を任意の形に加工することができる。
【0016】
本発明の半導体装置の製造方法では、チップの形成領域形状の角部分に対応して丸みをもつエッチング阻止膜をマスクにしてウェハからチップを切り出すことにより、切り出した後のチップの角部分に丸みをもたせることができる。これにより、チップの形状に角を無くし、滑らかな形状にすることによって、チップの搬送時などにおけるチッピングやクラックの発生を防止することができ、外観不良の低減及び信頼性の向上を図ることができる。
【0020】
さらに、チップの形成領域内にマーキング形成用の開口部をもつエッチング阻止膜をマスクにしてウェハからチップを切り出すことにより、切り出した後のチップに1又は複数の凹部からなるマーキングを形成することができる。これにより、チップの切出しと同時に、例えばロット情報や製品情報などの情報をマーキングに記録することができ、マーキングによりチップ認識をすることができるようになる。
【0026】
さらに、複数の凹部からなるマーキングに例えばロット情報や製品情報などの情報を記録することができ、マーキングによりチップ認識をすることができるようになる。
【0028】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置の製造方法において、半導体装置ごとの上記エッチング阻止膜の複数の角部分の1つは、他の角部分とは異なる大きさで丸みが形成されていることが好ましい。その結果、切り出した後のチップにおいて、角部分の丸みの大きさから特定の角部分を認識することができるようになり、チップの向き、例えば1ピンの位置を認識することができる。
【0029】
さらに、エッチング技術により上記エッチング阻止膜をマスクにして半導体ウェハを選択的に除去する際にドライエッチング技術を用いることが好ましい。その結果、異方性エッチングが可能なドライエッチング技術を用いることによって、ウェハ上に形成された複数のチップの間隔を、従来のダイシング加工時に比べて大幅に狭くすることができ、1枚のウェハあたりのチップの取れ数を増加させることができる。
【0030】
さらに、上記エッチング阻止膜が形成される側の表面とは反対側の半導体ウェハの表面にテープ材料を貼り付けた後、上記エッチング阻止膜が形成される側の半導体ウェハの表面を研磨し、半導体ウェハを上記テープ材料に貼り付けた状態で、半導体ウェハの研磨後の表面に上記エッチング阻止膜を形成し、半導体ウェハを個々の半導体装置に分割することが好ましい。その結果、研磨後の薄くなった半導体ウェハはテープ材料で支持されるため、搬送しやすくなり、チップの厚みを薄く仕上げることができる。さらに、従来技術で使用していたダイシングテープが不要となるため、製造工程での廃棄物の削減を図ることができる。
【0032】
さらに、複数の上記角部分の1つは、他の角部分とは異なる大きさで丸みが形成されていることが好ましい。その結果、角部分の丸みの大きさから特定の角部分を認識することができるようになり、チップの向き、例えば1ピンの位置を認識することができる。
【0033】
【実施例】
図1は、半導体装置の参考例を示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のA−A位置での断面図である。
シリコン基板1上にシリコン酸化膜からなる下地絶縁膜3が形成されている。下地絶縁膜3上にゲート電極や抵抗体などのポリシリコン膜(図示は省略)が形成されている。下地絶縁膜3上に例えばBPSG(boro-phospho silicate glass)膜からなる第1層間絶縁層5が形成されている。図示は省略するが、チップの他の領域では第1層間絶縁層5の下にトランジスタ等の半導体素子が形成されており、第1層間絶縁層5にコンタクトホールが形成されている。
【0034】
第1層間絶縁層5上に例えばAl−Si合金(Si:1w%(質量パーセント))からなる第1金属配線層7が形成されている。図1では第1金属配線層7の電極パッド部のみを示している。
第1層間絶縁層5上及び第1金属配線層7上に例えば下層が0.4μmの膜厚をもつPSG(phospho Silicate Glass)膜9、上層が1.2μmの膜厚をもつSiN(シリコン窒化膜)膜11からなるパッシベーション膜が形成されている。さらにその上に例えば5.3μmの膜厚をもつ感光性ポリイミド層13が形成されている。PSG膜9、SiN膜11及び感光性ポリイミド層13は第2層間絶縁層15を構成する。
【0035】
第2層間絶縁層15には第1金属配線層7の電極パッド部に対応してスルーホール17が形成されている。スルーホール17の感光性ポリイミド層13部分はテーパ形状に形成されている。
第2層間絶縁層15上及びスルーホール17内に、例えばAl−Si合金(Si:1w%)又は銅からなる第2金属配線層19が形成されている。第2金属配線層19の膜厚は例えば3μmであり、一部分は第2電極パッド部を構成する。
【0036】
第2金属配線層19上を含む感光性ポリイミド層13上に、例えば25μmの膜厚をもつ感光性ポリイミド層21が形成されている。感光性ポリイミド層21は封止層を構成する。
【0037】
感光性ポリイミド層21には第2金属配線層19の第2電極パッド部に対応してパッド開口部23が設けられている。パッド開口部23内に例えば半田からなる外部接続端子25が形成されている。外部接続端子25はその先端部分が感光性ポリイミド層21の表面から突出して設けられている。
【0038】
図1(A)に示すように、チップの外形を形成するシリコン基板1及び感光性ポリイミド層21の形成形状は、その角部分27が丸みをもって形成されている。これにより、チップの搬送時などにおけるチッピングやクラックの発生を防止することができ、外観不良の低減及び信頼性の向上を図ることができる。
【0039】
図2から図4は半導体装置の製造方法の参考例を示す工程断面図である。
(1)ウェハ2上に下地絶縁層3及びトランジスタ等の半導体素子(図示は省略)を形成した後、ウェハ2上に第1層間絶縁層5としてのBPSG膜を形成する。第1層間絶縁層5にコンタクトホール(図示は省略)を形成するとともに、ウェハからチップを分割するための分割領域上の第1層間絶縁層5及び下地絶縁層3を選択的に除去する。ウェハ2上全面に、例えばスパッタ法により、Al−Si合金(Si:1w%)を3μmの膜厚に堆積して第1金属材料層を形成し、写真製版技術及びエッチング技術により、第1金属材料層をパターニングして第1金属配線層7を形成する(図2(a)参照)。
【0040】
(2)例えばCVD(化学的気相成長)法により、ウェハ2上全面に、PSG膜9を0.4μmの膜厚で形成し、さらにその上にSiN膜11を1.2μmの膜厚で形成してパッシベーション膜を形成する。さらにその上に、例えばポジ型感光性ポリイミド材料層を回転塗布により5.3μmの膜厚に形成する。
【0041】
グラデーションマスクを用いた露光及び現像処理により、第1金属配線層7に対応してポジ型感光性ポリイミド材料層にテーパ形状の開口部を形成し、分割領域に開口部を形成する。その後、320℃のポリイミド硬化処理を行なって感光性ポリイミド層13を形成する。PSG膜9、SiN膜11及び感光性ポリイミド層13は第2層間絶縁層15を構成する(図2(b)参照)。
【0042】
ここで、グラデーションマスクとは、光の透過率の2次元的な分布を有し、この2次元的な分布において透過率が段階的もしくは連続的に変化するものを言う。グラデーションマスクは例えば特開平9−146259号公報に開示されている。グラデーションマスクを用いることにより、感光性ポリイミド層13に、テーパ形状のトリミング用開口部及びパッド開口部を形成することができる。これにより、パッド開口部内に形成される第2金属配線層について十分なカバレッジ(段差被覆性)を得ることができる。感光性ポリイミド層13に替えて例えば感光性ポリベンゾオキサゾール層を用いても、同様にテーパ形状を形成することができる。
【0043】
(3)感光性ポリイミド層13をマスクにして、SiN膜11及びPSG膜9をエッチングし、第1金属配線層7上の、下層側から順にPSG膜9、SiN膜11及び感光性ポリイミド層13からなる第2層間絶縁層15にスルーホール17を形成し、分割領域のPSG膜9、SiN膜11を除去する(図2(c)参照)。
【0044】
(4)第2層間絶縁層15上及びスルーホール17内に第2金属配線層19を形成する。ここで、スルーホール17はテーパ形状に形成されているので、第2金属配線層となる第2金属配線層19について十分なカバレッジを得ることができる(図2(d)参照)。
【0045】
第2金属配線層19の材料は、例えばアルミニウム合金層(Al−Si合金(Si:1w%)、Al−Si−Cu合金(Si:1w%、Cu:0.5w%)やAl−Cu(Cu:1w%)、Al−Cu(Cu:2w%)など)や銅を挙げることができる。
【0046】
第2金属配線層19の材料にAl−Si合金(Si:1w%)を使用する場合、スパッタリング法によってAl−Si合金(Si:1w%)からなるアルミニウム合金層を3μmの厚みに成膜し、さらにその上にTi層/Ni層/Ag層(膜厚:0.1μm/0.4μm/0.1μm)からなるバリア金属層(図示は省略)をスパッタリング法又は蒸着法によって成膜する。レシスト塗布、写真製版法による露光及び現像により配線パターンに対応したレジストパターンを形成する。ウェットエッチングによりバリア金属を選択的に除去し、さらにドライエッチングによりアルミニウム合金層を選択的に除去して配線パターンを形成する。エッチング後、レジストパターンをプラズマアッシャーで除去する。バリア金属層は他の金属材料であってもよく、例えばTi層/Ni層/Au層、Ni層/Pd層/Au層、などを挙げることができる。
【0047】
第2金属配線層19の材料に銅を使用する場合、スパッタリング法により、銅のマイグレーション防止と密着力向上のためのクロムを0.1μmの膜厚で、銅を0.5μmの膜厚で順次成膜する。レシスト塗布、写真製版法による露光及び現像により配線パターンに対応したレジストパターンを形成する。電解メッキ法により、銅配線を3μmの膜厚に成膜し、さらにその上にニッケルを3μm、パラジウムを0.5μm、金を1μmの膜厚で順次成膜する。アッシャーでレジストパターンを除去した後、銅配線が形成されていない部分のクロム及び銅をウェットエッチングで除去し、第2金属配線層19を完成させる。
【0048】
(5)スピンコート法により、例えばネガ型感光性ポリイミド材料12を25μmの膜厚で塗布形成する。パッド開口部形成領域及び分割領域に対応して遮光部をもつレチクルを用いて露光処理を施して(矢印参照)、パッド開口部形成領域及び分割領域を除くネガ型感光性ポリイミド材料12に光照射する(図2(e)参照)。
【0049】
(6)及び現像処理を施して、ネガ型感光性ポリイミド材料12に第2金属配線層19の第2電極パッド部に対応してパッド開口部23を形成し、分割領域のネガ型感光性ポリイミド材料12を除去する。その後、320℃のポリイミド硬化処理を施して感光性ポリイミド層13を形成する(図3(f)参照)。
【0050】
(7)スクリーン印刷法により、パッド開口部23の位置に対応して、クリーム半田を300μmの厚みに成膜した後、赤外線リフロー炉を用いた加熱溶融法により温度260℃で10秒間加熱して外部接続端子25を形成する。その後、スクリーン印刷法で用いたフラックスを専用洗浄液で除去し、水洗、乾燥させる(図3(g)参照)。図3(g)から図4(n)では、上記の工程(1)から工程(6)で形成した絶縁層及び金属配線層の図示は省略し、ウェハ2として一体化して示している。また、感光性ポリイミド層13に分割領域に対応して設けられた溝の図示は省略している。
【0051】
(8)外部接続端子25にテストピンを接触させてウェハテストを行なう。これにより、チップの良品、不良品を選別し、ウェハごとにデータ保存する。外部接続端子25が形成されている側のウェハ2の表面2aにグラインド研磨時の表面保護テープ(テープ材料)31を貼り付ける。ここで、表面保護テープ31は、例えば紫外線を照射することにより硬化して粘着力が無くなるものを使用する(図3(h)参照)。
【0052】
(9)ウェハ2の表面2aとは反対側の裏面2bをグラインド研磨して、ウェハ2の厚みを例えば50〜200μmにする(図3(i)参照)。
【0053】
(10)ウェハ2の裏面2bを研磨した後、表面保護テープ31を剥がさずに残した状態で、裏面2bにチップ識別用のレーザーマーキングを行なう。レーザーマーキングでは(IR)赤外線による透過式の位置合わせ機能を利用し、各チップ形成領域に対応して裏面2bに印字(図示は省略)を設ける。裏面2b上にフォトレジスト(エッチング阻止膜)33をスピンコートにより塗布する(図3(j)参照)。
【0054】
(11)IRアライナを使用してウェハ2の分割領域と位置合わせを行ない、フォトレジスト33を露光及び現像して、図5にも示すように、分割領域に対応してフォトレジスト33に開口部35を形成する(図4(k)参照)。開口部35の幅寸法は例えば1μmである。フォトレジスト33には、上面側から見て、チップ形成領域形状に対応して角部分に丸みが設けられている(図5参照)。
【0055】
(12)表面保護テープ31を残した状態で、例えば、ウェハ2を裏面2bがプラズマ室に向くようにして、陽極結合方式の平行平板型ドライエッチング装置(ICP(Inductive Coupled Plasma)エッチャ)を用いてウェハ2のエッチングを行なう。SF6(六弗化硫黄)とC4F8(パーフルオロシクロブタン)をそれぞれ110cc、100ccの割合で混合した反応ガスを導入口から流入させ、反応室内を2.1Paの圧力に保持し、コイルに600Wの高周波電力を5.5秒間印加して、露出した被加工部のシリコンとプラズマ内に残存するラジカルや反応ガスイオンとの間に物理化学的反応等を起こさせることでウェハ2の被加工部からシリコンを除去する。次に、SF6を止め、C4F8を190cc流し、反応室内を1.6Paの圧力に保持し、コイルに600Wの高周波電力を5秒間印加して、シリコンの除去された溝又はホールの側壁部に反応生成物を付着させる。これらの5.5秒と5.0秒のステップ繰り返し、反応生成物が溝又はホールの側壁部のエッチングマスクとなりながら、異方的にエッチングが進行する。このプラズマエッチング処理では分割領域において表面保護テープ31でエッチングがストップする。これにより、ウェハ2が個々のチップ4に分割される(図4(l)参照)。
【0056】
(13)アッシャーにより、フォトレジスト33の除去を行なう(図4(m)参照)。
(14)ウェハ2の表面2a側に紫外線照射機で紫外線照射し、表面保護テープ31の粘着力をなくす。ピックアップニードル37でチップ4を押し上げ、個片化したチップ4のピックアップを行なう(図4(n)参照)。
【0057】
このように、エッチング技術を用いてウェハ2からチップ4を切り出すので、チッピングやクラックの発生を防止することができる。
さらに、チップ4の形成領域形状の角部分に対応して丸みをもつフォトレジスト33をマスクにしてウェハ2からチップを切り出すことにより、切り出した後のチップ4の角部分に丸みをもたせることができる。これにより、チップ4の搬送時などにおけるチッピングやクラックの発生を防止することができ、外観不良の低減及び信頼性の向上を図ることができる。
【0058】
さらに、ウェハの表面2aに表面保護テープ31を貼り付けた後、ウェハ2の裏面2bを研磨し、ウェハ2を表面保護テープ31に貼り付けた状態で、ウェハ2の研磨後の裏面2bにフォトレジスト33を形成し、ウェハ2を個々のチップ4に分割しているので、研磨後の薄くなったウェハ2は表面保護テープ31で支持されるため、搬送しやすくなり、チップ4の厚みを薄く仕上げることができる。さらに、従来技術で使用していたダイシングテープが不要となるため、製造工程での廃棄物の削減を図ることができる。
【0059】
図6は、半導体装置の参考例を示す図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。
(A)に示すように、チップ4の外形を形成するシリコン基板1及び感光性ポリイミド層21の形成形状は、その角部分27が丸みをもって形成されている。これにより、チップの搬送時などにおけるチッピングやクラックの発生を防止することができ、外観不良の低減及び信頼性の向上を図ることができる。
さらに、外部接続端子25が形成された表面とは反対側の面であるシリコン基板1の表面に、凹部からなるドット39が複数形成されており、ドット39によりマーキングが形成されている。
【0060】
図7は、半導体装置の製造方法の一実施例の一部を示す工程断面図である。この実施例は図6に示したチップを製作するものである。工程(1)から工程(10)までは図2から図4を参照して説明した参考例とほぼ同じなので説明を省略する。ただし、この実施例では工程(10)においてウェハの裏面へのチップ識別用のレーザーマーキングは行なわない。以下、この実施例を工程(11)から説明する。
【0061】
(11)裏面2bにフォトレジスト33を形成したウェハ2について、IRアライナを使用してウェハ2の分割領域と位置合わせを行ない、フォトレジスト33を露光及び現像して、フォトレジスト33に分割領域に対応して開口部35を形成し、マーキング用のドット39(図6参照)に対応して開口部41を形成する(図7(k)参照)。各開口部41の大きさは、例えば写真製版の解像限界の大きさで形成する。また、フォトレジスト33には、上面側から見て、チップ形成領域形状に対応して角部分に丸みが設けられている。
【0062】
(12)表面保護テープ31を残した状態で、図4(l)を参照して説明した工程(12)と同様にしてウェハ2のエッチングを行なう。これにより、開口部35に対応する分離領域のウェハ2が選択的に除去されてウェハ2が個々のチップ4に分割されるとともに、開口部41に対応してウェハ2の裏面2bに凹部からなるドット39が形成される。開口部41の寸法は小さいので、開口部41に対応する領域のウェハ2のエッチングレートは開口部35に対応する領域に比べて遅くなり、ドット39はウェハ2を貫通しない(図7(l)参照)。
【0063】
(13)アッシャーにより、フォトレジスト33の除去を行なう(図7(m)参照)。
(14)ウェハ2の表面2a側に紫外線照射機で紫外線照射し、表面保護テープ31の粘着力をなくす。ピックアップニードル37でチップ4を押し上げ、個片化したチップ4のピックアップを行なう(図7(n)参照)。
【0064】
このように、エッチング技術を用いてウェハ2からチップ4を切り出すので、チッピングやクラックの発生を防止することができる。さらに、チップ4の形成領域内にマーキング形成用の開口部41をもつフォトレジスト33をマスクにしてウェハ2からチップ4を切り出すことにより、チップ4の切出しと同時に、例えばロット情報や製品情報などの情報をドット39からなるマーキングに記録することができ、マーキング用の印字工程をなくすことができる。
【0065】
図8は、半導体装置の他の参考例を示す図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。
(A)に示すように、チップ4の外形を形成するシリコン基板1及び感光性ポリイミド層21の形成形状は、その角部分27が丸みをもって形成されている。これにより、チップの搬送時などにおけるチッピングやクラックの発生を防止することができ、外観不良の低減及び信頼性の向上を図ることができる。
さらに、チップ4の一側面に、凹凸形状からなるバーコード43が形成されている。バーコード43には、例えばロット情報や製品情報などの情報が記録されている。
【0066】
このチップを製作するための、半導体装置の製造方法の参考例は図2から図4を参照して説明した参考例とほぼ同じである。異なる点は、図4(k)を参照して説明した工程(11)において、フォトレジスト33に、開口部35に加えて、バーコード43に対応する凹凸形状を形成する点である。その後、バーコード43に対応する凹凸形状をもつフォトレジスト33をマスクにしてウェハ2を選択的に除去することにより、ウェハ2からチップ4を切り出すのと同時に、チップ4の一側面に凹凸形状からなるバーコード43を形成することができる。また、図4(j)を参照して説明した工程(10)におけるウェハの裏面へのチップ識別用のレーザーマーキングは行なってもよいし、行なわなくてもよい。
【0067】
図9は、半導体装置のさらに他の参考例を示す図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。
(A)に示すように、チップ4の外形を形成するシリコン基板1及び感光性ポリイミド層21の形成形状は、その角部分27a,27bが丸みをもって形成されている。これにより、チップの搬送時などにおけるチッピングやクラックの発生を防止することができ、外観不良の低減及び信頼性の向上を図ることができる。
さらに、外部接続端子25の1つである1ピンの位置に最も近い角部分27aは、他の3つの角部分27bに比べて丸みの大きさが大きく形成されている。これにより、角部分27a,27bの大きさから1ピンの位置を認識することができる。
【0068】
このチップを製作するための、半導体装置の製造方法の参考例は図2から図4を参照して説明した参考例とほぼ同じである。異なる点は、図4(k)を参照して説明した工程(11)において、フォトレジスト33に開口部35を形成する際に、角部分27aに対応する領域のフォトレジスト33の角部分が角部分27bに対応する領域のフォトレジスト33の角部分よりも丸みの大きさが大きくなるように、開口部35を形成する点である。その後、角部分の丸みの大きさが異なるフォトレジスト33をマスクにしてウェハ2を選択的に除去することにより、ウェハ2からチップ4を切り出すのと同時に、角部分27aの丸みの大きさが他の3つの角部分27bに比べて大きく形成されたチップ4を形成することができる。また、図4(j)を参照して説明した工程(10)におけるウェハの裏面へのチップ識別用のレーザーマーキングは行なってもよいし、行なわなくてもよい。
【0069】
図1から図9に示した実施例及び参考例では、第2層間絶縁膜15の最上層及び最終保護膜の最上層に感光性ポリイミド膜13,21を用いているが、本発明及び参考例はこれに限定されるものではなく、感光性ポリイミド膜に替えて他の材料、例えば熱可塑性樹脂膜を用いてもよい。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【0070】
【発明の効果】
請求項1に記載された半導体装置の製造方法では、分割工程は、半導体ウェハの一表面に、分割領域に対応して開口部をもち、半導体装置の形成領域形状の角部分に対応して丸みをもち、かつ半導体装置の形成領域内にマーキング形成用の開口部をもつエッチング阻止膜を形成し、エッチング技術によりエッチング阻止膜をマスクにして半導体ウェハを選択的に除去して個々の半導体装置に分割するのと同時に半導体装置に1又は複数の凹部からなるマーキングを形成するようにしたので、チッピングやクラックの発生を防止することができる。さらに、切り出した後の半導体装置の角部分に丸みをもたせることができるので、半導体装置の搬送時などにおけるチッピングやクラックの発生を防止することができ、外観不良の低減及び信頼性の向上を図ることができる。さらに、切り出した後の半導体装置に1又は複数の凹部からなるマーキングを形成することができるので、半導体装置の切出しと同時に、例えばロット情報や製品情報などの情報をマーキングに記録することができ、マーキングによりチップ認識をすることができるようになる。
【0074】
請求項2に記載された半導体装置の製造方法では、請求項1に記載された半導体装置の製造方法において、半導体装置ごとのエッチング阻止膜の複数の角部分の1つは、他の角部分とは異なる大きさで丸みが形成されているようにしたので、切り出した後の半導体装置において、角部分の丸みの大きさから特定の角部分を認識することができるようになり、半導体装置の向き、例えば1ピンの位置を認識することができる。
【0075】
請求項3に記載された半導体装置の製造方法では、エッチング技術によりエッチング阻止膜をマスクにして半導体ウェハを選択的に除去する際にドライエッチング技術を用いるようにしたので、ウェハ上に形成された複数の半導体装置の間隔を、従来のダイシング加工時に比べて大幅に狭くすることができ、1枚のウェハあたりの半導体装置の取れ数を増加させることができる。
【0076】
請求項4に記載された半導体装置の製造方法では、エッチング阻止膜が形成される側の表面とは反対側の半導体ウェハの表面にテープ材料を貼り付けた後、エッチング阻止膜が形成される側の半導体ウェハの表面を研磨し、半導体ウェハをテープ材料に貼り付けた状態で、半導体ウェハの研磨後の表面にエッチング阻止膜を形成し、半導体ウェハを個々の半導体装置に分割するようにしたので、研磨後の薄くなった半導体ウェハはテープ材料で支持されるため、搬送しやすくなり、半導体装置の厚みを薄く仕上げることができる。さらに、従来技術で使用していたダイシングテープが不要となるため、製造工程での廃棄物の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 半導体装置の参考例を示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のA−A位置での断面図である。
【図2】 半導体装置の製造方法の参考例の最初を示す工程断面図である。
【図3】 同参考例の続きを示す工程断面図である。
【図4】 同参考例の最後を示す工程断面図である。
【図5】 同参考例でウェハの分割に用いるフォトレジストを示す平面図である。
【図6】 半導体装置の参考例を示す図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。
【図7】 半導体装置の製造方法の一実施例の一部を示す工程断面図である。
【図8】 半導体装置の他の参考例を示す図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。
【図9】 半導体装置のさらに他の参考例を示す図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。
【図10】 従来技術の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図11】 従来技術の半導体装置の製造方法における不具合を示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のA−A位置での断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板
3 下地絶縁層
5 第1層間絶縁層
7 第1金属配線層
9 PSG膜
11 SiN膜
13,21 感光性ポリイミド層
15 第2層間絶縁層
17 スルーホール
19 第2金属配線層
23 パッド開口部
25 外部接続端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof. The present invention is applied to, for example, a chip size CSP (Chip Size Package) technique.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various electronic devices have been increasingly demanded for miniaturization and high performance. With these demands, semiconductor devices used in electronic devices have become highly integrated circuits and high-density packaging, as well as information processing. There is an increasing demand for higher speed. That is, in response to these demands, semiconductor devices are shifting from the pin insertion type to the surface mounting type in order to improve the mounting density. Also, various packages such as DIP (dual inline package) to QFP (quad flat package) and PGA (pin grid array) have been developed to cope with the increase in the number of pins.
[0003]
However, in QFP, the connection leads for connecting to the mounting substrate are concentrated on the periphery of the package, and the connection leads themselves are thin and easily deformed, so that mounting becomes difficult as the number of pins increases. It is going
Further, the PGA has a problem that it is difficult to perform high-speed processing of information due to its characteristics because the terminals for connecting to the mounting substrate are elongated and a considerable number of terminals are concentrated. Furthermore, since it is a pin insertion type, surface mounting cannot be performed, which is disadvantageous in high-density mounting.
[0004]
Recently, a stress buffer layer is formed between a semiconductor element and a substrate on which a wiring circuit portion is formed in order to solve various problems of these packages and realize a semiconductor device capable of handling high-speed information processing. A BGA (ball grid array) package has been developed that includes bump electrodes serving as external terminals on the mounting substrate surface side of the substrate on which the wiring circuit portion is formed. BGA is disclosed, for example, in US Pat. No. 5,148,265.
[0005]
In the package disclosed in the specification of US Pat. No. 5,148,265, since the terminals connected to the mounting substrate are ball-shaped solder, the connecting leads are not deformed unlike QFP, and the terminals are distributed over the entire mounting surface. Since it is arranged, the pitch between terminals is increased, and surface mounting is facilitated. In addition, since the length of the bump electrode serving as the external terminal is shorter than that of PGA, the inductance component is reduced, the information processing speed is increased, and high-speed information processing is possible.
[0006]
On the other hand, in recent years, with the widespread use of portable information terminal devices, there has been an increasing demand for miniaturization and high-density mounting of semiconductor devices. Therefore, recently, a CSP (chip scale package) whose package size is almost the same as that of a chip has been developed. For example, “Nikkei Microdevice” (pp38-64) issued by Nikkei Business Publications, Inc. (February 1998). ) Discloses various types of CSPs. In the CSP disclosed here, after bonding a semiconductor element cut into individual pieces onto a polyimide or ceramic substrate on which a wiring layer is formed, the wiring layer and the semiconductor element are bonded by wire bonding or single point bonding, It is manufactured by electrically connecting by means of gang bonding, bump bonding or the like, sealing those connecting portions with resin, and finally forming external terminals such as solder bumps.
[0007]
Furthermore, “Nikkei Microdevice” (pp164-167) issued by Nikkei BP (April 1998) discloses a manufacturing method for mass-producing CSP. In this manufacturing method, bumps are formed by plating on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a unit wafer), parts other than the bumps are sealed with resin, external electrodes are formed on the bumps, and then the wafer is cut into individual pieces. Thus, individual semiconductor devices are manufactured.
[0008]
In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-260910 discloses a method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that after wafers are processed in batches, the wafers are finally separated into individual pieces. In this method of manufacturing a semiconductor device, a semiconductor device is manufactured in which the side surfaces of individual pieces are covered with resin.
[0009]
A conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to FIG.
(1) A wiring made of copper is formed by electroplating or the like on a
[0010]
(2) Fill the surface of the
[0011]
(3) The
(4) After the
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional method of manufacturing a semiconductor device in which a chip here is cut out from a wafer using a dicing saw, when dicing is performed, as shown in FIG. 11, chipping (chip chipping) or cracks (cracks) on the back side of the
[0013]
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of preventing occurrence of chipping and cracks when a chip is cut out from a wafer, and a semiconductor device manufactured by the manufacturing method.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device including a dividing step of dividing a semiconductor wafer on which a plurality of semiconductor devices are formed into individual semiconductor devices.,the aboveThe dividing process has an opening on one surface of the semiconductor wafer corresponding to the divided area.,semiconductorRounded to correspond to the corners of the device forming areaIn addition, an opening for forming a marking is formed in the formation region of the semiconductor device.An etching stopper film is formed, and the semiconductor wafer is selectively removed by etching technique using the etching stopper film as a mask to divide into individual semiconductor devices.At the same time, a marking consisting of one or a plurality of recesses is formed on the semiconductor device..
[0015]
Since a chip (semiconductor device) is cut out from the wafer using an etching technique, chipping and cracking can be prevented.
Further, in the conventional chip singulation, the shape of the chip was rectangular because it was cut out in the vertical and horizontal directions by dicing technology, but according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, chip singulation is performed by etching. Thus, the chip shape can be processed into an arbitrary shape.
[0016]
Manufacturing of the semiconductor device of the present inventionIn the wayBy cutting out the chip from the wafer using the etching stopper film having a roundness corresponding to the corner portion of the chip formation region shape as a mask, the corner portion of the chip after cutting can be rounded. This eliminates the corners of the chip and makes it smooth so that chipping and cracks can be prevented during chip transport, reducing appearance defects and improving reliability. it can.
[0020]
furtherBy cutting out a chip from the wafer using an etching stop film having an opening for marking formation in the chip formation region as a mask, a marking consisting of one or a plurality of recesses can be formed on the chip after cutting. . As a result, simultaneously with the cutting of the chip, information such as lot information and product information can be recorded on the marking, and the chip can be recognized by the marking.
[0026]
furtherFor example, information such as lot information and product information can be recorded on the marking composed of a plurality of recesses, and chip recognition can be performed by the marking.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present inventionOne of the plurality of corner portions of the etching stopper film for each semiconductor device is preferably rounded with a size different from that of the other corner portions. As a result, in the chip after cutting, a specific corner portion can be recognized from the roundness of the corner portion, and the orientation of the chip, for example, the position of one pin can be recognized.
[0029]
Furthermore, it is preferable to use a dry etching technique when the semiconductor wafer is selectively removed by the etching technique using the etching stopper film as a mask. As a result, by using a dry etching technique capable of anisotropic etching, the interval between a plurality of chips formed on a wafer can be significantly narrowed compared to the conventional dicing process, and one wafer The number of chips taken can be increased.
[0030]
Further, after a tape material is attached to the surface of the semiconductor wafer opposite to the surface on the side where the etching stopper film is formed, the surface of the semiconductor wafer on the side where the etching stopper film is formed is polished, It is preferable to divide the semiconductor wafer into individual semiconductor devices by forming the etching stop film on the polished surface of the semiconductor wafer with the wafer attached to the tape material. As a result, the thinned semiconductor wafer after polishing is supported by the tape material, so that it can be easily transported and the chip thickness can be reduced. Furthermore, since the dicing tape used in the prior art becomes unnecessary, it is possible to reduce waste in the manufacturing process.
[0032]
further,One of the plurality of corner portions is preferably rounded with a size different from that of the other corner portions. As a result, a specific corner portion can be recognized from the roundness of the corner portion, and the orientation of the chip, for example, the position of one pin can be recognized.
[0033]
【Example】
FIG. 1 shows a semiconductor device.Reference example(A) is a top view, (B) is sectional drawing in the AA position of (A).
A base insulating film 3 made of a silicon oxide film is formed on the
[0034]
A first
On the first
[0035]
A through
A second
[0036]
A
[0037]
The
[0038]
As shown in FIG. 1A, the
[0039]
2 to 4 show a method for manufacturing a semiconductor device.Reference exampleIt is process sectional drawing which shows these.
(1) After forming a base insulating layer 3 and a semiconductor element such as a transistor (not shown) on the
[0040]
(2) The
[0041]
By exposure and development processing using a gradation mask, a tapered opening is formed in the positive photosensitive polyimide material layer corresponding to the first
[0042]
Here, the gradation mask has a two-dimensional distribution of light transmittance, and the transmittance changes stepwise or continuously in this two-dimensional distribution. A gradation mask is disclosed in, for example, JP-A-9-146259. By using the gradation mask, tapered trimming openings and pad openings can be formed in the
[0043]
(3) Using the
[0044]
(4) A second
[0045]
The material of the second
[0046]
When an Al—Si alloy (Si: 1 w%) is used as the material of the second
[0047]
When copper is used as the material of the second
[0048]
(5) For example, the negative photosensitive polyimide material 12 is applied and formed with a film thickness of 25 μm by spin coating. Exposure is performed using a reticle having a light-shielding portion corresponding to the pad opening formation region and the divided region (see arrow), and the negative photosensitive polyimide material 12 excluding the pad opening formation region and the divided region is irradiated with light. (See FIG. 2 (e)).
[0049]
(6) and a development process are performed to form a
[0050]
(7) After the cream solder is formed to a thickness of 300 μm corresponding to the position of the
[0051]
(8) A wafer test is performed by bringing a test pin into contact with the
[0052]
(9) The
[0053]
(10) After the
[0054]
(11) Alignment with the divided area of the
[0055]
(12) With the
[0056]
(13) The
(14) The
[0057]
Thus, since the
Further, by cutting out the chip from the
[0058]
Further, after the front
[0059]
FIG. 6 shows a semiconductor device.Reference example(A) is a top view, (B) is a side view.
As shown in FIG. 4A, the
Further, a plurality of
[0060]
FIG. 7 shows a method for manufacturing a semiconductor device.ExampleIt is process sectional drawing which shows a part of. In this embodiment, the chip shown in FIG. 6 is manufactured. Step (1) to step (10) have been described with reference to FIGS.Reference exampleThe explanation is omitted because it is almost the same. However, in this embodiment, laser marking for chip identification on the back surface of the wafer is not performed in step (10). Hereinafter, this embodiment will be described from step (11).
[0061]
(11) The
[0062]
(12) With the
[0063]
(13) The
(14) The
[0064]
Thus, since the
[0065]
FIG. 8 shows a semiconductor device.Other reference examples(A) is a top view, (B) is a side view.
As shown in FIG. 4A, the
Further, a
[0066]
A method of manufacturing a semiconductor device for manufacturing this chip.Reference exampleWas described with reference to FIGS.Reference exampleIs almost the same. The difference is that, in the step (11) described with reference to FIG. 4 (k), an uneven shape corresponding to the
[0067]
FIG. 9 shows still another example of the semiconductor device.Reference example(A) is a top view, (B) is a side view.
As shown in FIG. 4A, the
Further, the
[0068]
A method of manufacturing a semiconductor device for manufacturing this chip.Reference exampleWas described with reference to FIGS.Reference exampleIs almost the same. The difference is that when forming the
[0069]
The embodiment shown in FIGS. 1 to 9And reference examplesThe
As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to this, A various change is possible within the range of this invention described in the claim.
[0070]
【The invention's effect】
In the method for manufacturing a semiconductor device according to
[0074]
Claim2In the semiconductor device manufacturing method described in
[0075]
Claim3In the manufacturing method of the semiconductor device described in the above, since the dry etching technique is used when the semiconductor wafer is selectively removed by using the etching stopper film as a mask by the etching technique, a plurality of semiconductors formed on the wafer are used. The interval between the devices can be significantly reduced as compared with the conventional dicing process, and the number of semiconductor devices that can be taken per wafer can be increased.
[0076]
Claim4In the method of manufacturing a semiconductor device described in 1), after a tape material is pasted on the surface of the semiconductor wafer opposite to the surface on which the etching stopper film is formed, the semiconductor wafer on the side on which the etching stopper film is formed In the state where the surface of the semiconductor wafer is polished and the semiconductor wafer is adhered to the tape material, an etching stop film is formed on the polished surface of the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is divided into individual semiconductor devices. Since the thinned semiconductor wafer is supported by the tape material, it can be easily transported and the thickness of the semiconductor device can be reduced. Furthermore, since the dicing tape used in the prior art becomes unnecessary, it is possible to reduce waste in the manufacturing process.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams illustrating a reference example of a semiconductor device, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG.
FIG. 2 is a process cross-sectional view illustrating the beginning of a reference example of a method for manufacturing a semiconductor device;
FIG. 3 is a process sectional view illustrating a continuation of the reference example.
FIG. 4 is a process cross-sectional view showing the last of the reference example.
FIG. 5 is a plan view showing a photoresist used for dividing a wafer in the reference example.
FIG. 6 shows a semiconductor device.Reference example(A) is a top view, (B) is a side view.
FIG. 7 is a process sectional view showing a part of an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device;
8A and 8B are diagrams showing another reference example of a semiconductor device, in which FIG. 8A is a plan view and FIG. 8B is a side view.
9A and 9B are diagrams showing still another reference example of the semiconductor device, in which FIG. 9A is a plan view and FIG. 9B is a side view.
FIG. 10 is a process cross-sectional view illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
11A and 11B are diagrams showing a defect in a conventional method for manufacturing a semiconductor device, in which FIG. 11A is a plan view and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Silicon substrate
3 Underlying insulating layer
5 First interlayer insulation layer
7 First metal wiring layer
9 PSG membrane
11 SiN film
13,21 Photosensitive polyimide layer
15 Second interlayer insulating layer
17 Through hole
19 Second metal wiring layer
23 Pad opening
25 External connection terminal
Claims (4)
前記分割工程は、半導体ウェハの一表面に、分割領域に対応して開口部をもち、半導体装置の形成領域形状の角部分に対応して丸みをもち、かつ半導体装置の形成領域内にマーキング形成用の開口部をもつエッチング阻止膜を形成し、エッチング技術により前記エッチング阻止膜をマスクにして半導体ウェハを選択的に除去して個々の半導体装置に分割するのと同時に半導体装置に1又は複数の凹部からなるマーキングを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。In a semiconductor device manufacturing method including a dividing step of dividing a semiconductor wafer on which a plurality of semiconductor devices are formed into individual semiconductor devices,
The dividing step has an opening corresponding to the divided region on one surface of the semiconductor wafer, roundness corresponding to a corner portion of the semiconductor device forming region shape, and marking formation in the semiconductor device forming region. Forming an etching stopper film having an opening for the semiconductor device, and selectively removing the semiconductor wafer by etching technique using the etching stopper film as a mask to divide the semiconductor wafer into individual semiconductor devices; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a marking comprising a recess.
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