JP3917121B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂封止型半導体装置およびその製造方法、特に、ウエハ状態で封止をおこなう半導体装置とその製造方法に関するものである。

近年、携帯機器が急速に普及し、これに伴ってその中に搭載される樹脂封止型半導体装置も薄型、小型、軽量のものが要求されるようになっており、これらに対応するために数多くのものが提案されている。そのような技術として、半導体チップと同等のサイズに形成されたチップ・サイズ・パッケージ（以下ＣＳＰという）が開発されている。ＣＳＰ形成方法の一例としては、まず、ウエハ状態で個々の素子領域の電極パッド上に突起電極を形成する。次に、この突起電極が形成されたウエハ全面上を樹脂で封止し、樹脂が硬化後、この樹脂を突起電極が露出するまで研磨する。その後、個々のチップに分割するという工程で形成する方法がある。このような技術を開示してる文献の例としては、特開平１０−５０７７２号公報に開示される技術がある。

しかしながら、従来のＣＳＰの形成方法では、個片に分割する際に、ダイシングラインが樹脂にて覆われているため、ダイシングの位置が認識しにくいという問題点がある。

表面に複数のチップ領域が形成されているウエハの、チップ領域上に突起電極を形成し、この複数のチップ領域の境界領域に溝を形成する。その後、この溝の形成された前記ウエハの表面を樹脂で覆い、ウエハの裏面を研磨し、この裏面に溝を露出させる。次に、この露出した溝部分でウエハを個片に分割する。

本発明に係る半導体装置によれば、ウエハに溝を形成した後に、このウエハ表面を樹脂で覆い、ウエハ裏面から溝が露出するまで研磨するようにしたので、ウエハを個片に分割する際に、裏面から露出している溝を目印とすることができ、確実に個片に分割することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。まず、図１を用いて、本願発明により得られる半導体装置の構造を説明する。図１において、半導体チップ１上にはアルミ電極２が形成されている。このアルミ電極２は、導電層、例えば銅の配線３により、導電性の突起電極、例えば銅のポスト４と接続されている。また、このアルミ電極２は、半導体チップ１上に形成された図示しない集積回路と接続されている。このアルミ電極は、図示しない保護膜である例えば窒化膜などの素子領域を保護する保護膜に形成された開口部から露出している。配線３およびポスト４は、この保護膜上に形成されている。ポスト４の表面にはそれぞれはんだボールなどの金属電極５が形成されている。

以下、図１に示される半導体装置の製造方法について説明する。まず、図２（ａ）〜（ｄ）を用いて、ウエハ１０上にポスト４を形成する工程を説明する。図２（ａ）に示すように、電極２およびパッシベーション膜１１の形成されたウエハ１０上に、この電極２上に開口部１２を有する、例えばポリイミドなどからなる層間膜１３を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、ウエハ全面上にメッキ電極１４を形成する。メッキ電極としては、例えばチタン１４ａ、銅１４ｂを順次スパッタ形成する。このメッキ電極１４上にレジスト１５を形成し、レジスト１５の配線３に対応する領域を除去する。図２（ｃ）に示すようにレジストの除去された領域に厚さ５μm程度の銅からなる配線３を電解メッキにより形成する。配線３は５μm程度の幅で形成する。このレジストを除去した後に、この配線３の形成されたウエハ１０全面上に、厚さ１００μm程度のフィルム状のレジスト１６を貼付け、再配線３と接続する位置に開口部を形成する。図２（ｄ）に示すように、この開口部に電解メッキにより直径２００〜２５０μm程度、厚さ１００〜１５０μm程度の銅のポスト４を形成する。ポスト４を形成後、フィルム状のレジスト１６を取り除く。

以下、図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）〜（ｃ）を用いて、ポスト４の形成されたウエハを樹脂封止し、個片に分割するまでの工程を説明する。図３（ａ）は、図２（ｄ）における工程の後、フィルム状のレジスト１６を除去したものである。この図３（ａ）では、図２（ｄ）におけるパッシベーション膜１１、保護膜１３、メッキ電極１４は図面から省略し、電極２、配線３、ポスト４のみを開示している。このようなポスト４の形成されたウエハ１０を、図３（ｂ）に示すように、各半導体素子間を例えばダイヤモンドブレードなどの刃２１で削り、溝２２を形成する。刃２１の厚さは３５μm程度のものを用い、溝２２の幅を例えば３５μm程度とする。この溝２２の深さとしては、ウエハ１０の厚さの半分より深く、好ましくはウエハ１０の深さの２／３程度の深さとする。深くしすぎると、この状態で個片に分割されてしまい、また、深さが足りないと、樹脂封止時の樹脂収縮により溝部にクラックが入ってしまうおそれがある。例えば、ウエハ１０の厚さが６００μmとすれば、溝の深さは４００μm程度とすることが好ましい。

次に、図３（ｃ）に示すように、樹脂２３にてウエハ１０表面を封止する。この樹脂２３は、ポスト４を５０μm程度覆う厚さ、例えば、１５０μm程度の厚さに形成する。

ウエハ１０表面を樹脂２３にて封止し、この樹脂２３を硬化させた後、図３（ｄ）に示すように、研磨刃２４を用いて樹脂２３の表面を研磨し、ポスト４を露出させる。ポスト４上には、樹脂が５０μm程度形成されており、ポスト４を完全に露出させるためには、樹脂を６０〜７０μm程度研磨するとよい。

その後、図４（ａ）に示すように、研磨刃２５を用いてウエハ１０の裏面を研磨する。この際に、完成デバイスのチップの厚さを２００〜３００μmとするために、研磨する厚さは３００〜４００μm程度とする。これにより溝２２がウエハ１０の裏面から完全に露出する。この状態で、露出しているポスト４の表面にはんだボールなどの金属電極５を形成する。

ウエハ１０の裏面に露出している溝２２を目印にして、ダイヤモンドブレードなどの刃２６を用いてウエハ１０を裏面から切断する。この刃２６は、図３（ｂ）に示される工程で用いた刃２１よりも薄く、例えば２５μm程度のものを用いる。これにより、図４（ｃ）に示すような個々のチップ１の側面が樹脂で封止された半導体装置を得ることができる。

図３（ｃ）に示される工程では、溝２２内に樹脂２３を充填させたが、この樹脂として、例えば粘度の高い樹脂を使用し、溝２２内に樹脂が残らないようにウエハ１０の表面を封止してもよい。さらに、この樹脂が硬化した後にウエハ１０の裏面を研磨し、溝２２を露出させると、各チップはその表面が樹脂に接している状態で個片に分割される。この場合は、溝内に樹脂が充填されないため、樹脂の収縮による樹脂封止後のウエハの反りが低減される。このように、溝２２内に樹脂が充填されないように樹脂封止した後に個片に分割した場合、図５に示すようにチップ１の側面が露出している半導体装置が得られる。

また、図４（ａ）に示す工程で、金属電極５をポスト４上に形成せずにウエハ１０を個片に分割してもよい。この場合は、図６に示すように、ポスト４の露出している表面の腐食を防止するために、ポスト４上にニッケルと金の積層膜１３を無電解メッキにより形成することにより、金属電極のないタイプの半導体装置が得られる。このようなタイプの半導体装置は、実装される基板上に形成されたはんだなどの上にポスト４をあわせることにより、基板上に実装することが可能である。

また、この第１の実施形態では、図３（ｄ）および図４（ａ）に示されるように、ウエハ１０の表面上に形成した樹脂２３を研磨してポスト４を露出させた後にウエハ１０の裏面を研磨し、溝２２をウエハ１０の裏面から露出させたが、この順番を変えてもよい。すなわち、先にウエハ１０の裏面を研磨し、溝２２をウエハ１０の裏面から露出させ、その後、樹脂２３を研磨してポスト４を露出させてもよい。このようにすると、樹脂２３を研磨する時には、既にウエハ１０は個片のチップに分割された状態であるため、ウエハと樹脂との収縮応力の差によるウエハの反りを低減することが可能である。

本発明の第１の実施形態を示す図である。 本発明の第１の実施形態における製造工程を説明する図である。 本発明の第１の実施形態における製造工程を説明する図である。 本発明の第１の実施形態における製造工程を説明する図である。 本発明の第１の実施形態の変形例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 半導体チップ
２ 電極
３ 配線
４ ポスト
５ 金属電極
２２ 溝
２３ 封止樹脂
２４ 研磨刃
２５ 研磨刃
２６ 刃

Claims (11)

1. 表面に複数のチップ領域を有するウエハの、前記チップ領域各々の上に突起電極を形成する工程と、
   前記複数のチップ領域の境界領域に溝を形成する工程と、
   前記溝内に樹脂が残らないように、前記ウエハの表面を樹脂で覆う工程と、
   前記樹脂と前記ウエハの裏面をそれぞれ研磨することで、研磨したウエハの表面からは前記突起電極の表面を露出させ、該裏面からは前記溝を露出させる工程と、
   前記ウエハを前記境界領域で分割する工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記溝は、前記ウエハの厚さの半分よりも深く形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記溝は、前記ウエハの表面から形成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記ウエハを前記境界領域で分割する工程は、このウエハの裏面よりおこなうことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記突起電極の表面を露出させ前記溝を露出させる工程と前記ウエハを前記境界領域で分割する工程との間に、該露出した突起電極の表面上に金属電極を設ける工程を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記金属電極ははんだボールであることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記金属電極はメッキ層であることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記突起電極を形成する工程において、
   前記複数のチップ領域には電極及び該電極と接続された配線が各々設けられており、
   前記チップ領域各々に設けられた前記配線上に前記突起電極を形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記配線は、銅により形成されることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記突起電極は、銅により形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
11. 回路素子と、この回路素子に接続される電極と、この電極を露出して前記回路素子を覆う保護膜とからなる半導体素子がその表面に複数形成されたウエハの、前記保護膜上に一端が前記電極と接続されるメッキ配線を形成する工程と、
    前記メッキ配線の他端に突起電極を形成する工程と、
    前記複数の半導体素子間に溝を形成する工程と、
    前記溝内に樹脂が残らないように、前記突起電極を含む前記ウエハ表面を樹脂にて封止する工程と、
    前記ウエハを裏面から研磨し、前記溝を露出させる工程と、
    前記溝の露出しているウエハの前記裏面からこのウエハを切断する工程と、
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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