JP4345584B2

JP4345584B2 - 半導体素子の製造方法、及び、ウエハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法

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Publication number: JP4345584B2
Application number: JP2004172562A
Authority: JP
Inventors: 敏雄大橋
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2004-06-10
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2024-06-10
Also published as: JP2005353821A

Description

本発明は、半導体素子の製造方法、及び、ウエハレベル・チップサイズ・パッケージ（ＷＬＣＳＰ：Wafer Lebel Chip Size Package）の製造方法に関し、特に、半導体素子に、ダメージを与えることなく明瞭な識別情報を容易かつ低コストで付与することが可能な技術に関するものである。

近年、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタル式カメラ付き携帯用電話機等におけるように、電子機器の小型化、薄厚化、軽量化の進歩はめざましく、従来のデュアル・インライン・パッケージ（Dual Inline Package）に替わってチップサイズの半導体素子が用いられてきている。
チップサイズの半導体素子としては、例えば、半導体素子が金属バンプを介してキャリア用基板に接続され、このキャリア用基板の下面にプリント配線基板上に実装するための金属バンプが形成されたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ：Chip Size Package）があり、最近では、電子回路が形成された半導体基板の実装面に直接外部接続用の金属パッドが形成されたウエハレベル・チップサイズ・パッケージ（ＷＬＣＳＰ）が提案されている。

このＷＬＣＳＰは、鏡面加工が施されたシリコンウエハ等の半導体ウエハ上に、薄膜成長技術、リソグラフィ技術、エッチング技術等を用いて複数の集積回路をマトリックス状に形成し、その後、これらの集積回路上にバンプ及び保護絶縁膜を形成し、この半導体ウエハをダイシングソー等を用いてスクライブラインに沿って切断することで作製される。
この製造工程においては、ＷＬＣＳＰを製品毎にロット単位で管理するために半導体ウエハを識別する必要がある。そこで、バーコード付き半導体ウエハが提案され、実用に供されている（例えば、特許文献１参照）。
図５は、バーコード付き半導体ウエハの一例を示す斜視図であり、半導体ウエハ１のオリエンテーションフラット１ａの近傍、あるいは周縁部近傍に、ダイサーブレード２により複数のバー状凹部３ａ、３ｂ、…が溝切り加工され、これらのバー状凹部３ａ、３ｂ、…全体がバーコード部３とされている。

また、個々のＷＬＣＳＰについても製品毎に管理する必要がある。そこで、ＷＬＣＳＰの実装面とは反対側の面に製品管理用の識別コードを形成することが行われている。
図６は、識別コード付きＷＬＣＳＰの一例を示す斜視図であり、ＷＬＣＳＰ４のバンプ５が形成された実装面とは反対側の裏面４ａに、インクドットレーザ等により製品コード、特性、等を表す識別コード６が印字されている。
図７は、識別コード付きＷＬＣＳＰの他の一例を示す斜視図であり、ＷＬＣＳＰ７のバンプ５が形成された実装面とは反対側の裏面７ａに、レーザ加工機等により製品コード、特性、等を表す凹凸が形成され、これらの凹凸全体が識別コード８とされている。
特開平２−１２５４１２号公報

ところで、従来のＷＬＣＳＰ４においては、インクを用いて識別コード６を印字しているために、インクの乗り具合のばらつき、インクの劣化、インクドットレーザのパワーのばらつき等の様々な理由により、識別コード６に濃淡が生じ、表示が不鮮明になる場合がある。したがって、誤って識別したり、場合によっては識別不能になる等の問題点があった。
また、識別コード６を印字するためのインクドットレーザ等の印字専用装置が別途必要になる等の問題点もあった。
また、従来のＷＬＣＳＰ７においては、レーザ加工機等を用いて識別コード８を形成しているために、凹凸形状のばらつき、レーザ加工機のパワーのばらつき等の理由により、識別コード８の表示が不鮮明になる場合がある。したがって、誤って識別したり、場合によっては識別不能になる等の問題点があった。
また、識別コード８を凹凸加工するためのレーザ加工機が別途必要になる等の問題点もあった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、半導体素子にダメージを与えることなく、明瞭な識別情報を容易かつ低コストで付与することができる半導体素子の製造方法、及び、ウエハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は次の様な半導体素子の製造方法、及び、ウエハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法を提供した。
すなわち、本発明の半導体素子の製造方法は、電子回路が形成された半導体基板の実装面とは反対側の主面に、前記半導体基板と異なる物質からなる層を形成し、次いで、当該層のうち識別子に対応する部分のみを残すように選択除去し、前記主面における放熱特性が向上するように残った層をマスクとして前記主面をサンドブラスト法により粗面処理し、前記粗面処理の後に前記マスクを除去することを特徴とする。
この製造方法では、半導体基板の実装面とは反対側の主面に、半導体基板と異なる物質からなる層を形成し、次いで、当該層を選択除去し、残った層をマスクとして前記主面をサンドブラスト法により粗面処理することにより、前記主面上に、表面粗さが互いに異なる複数の領域が形成される。ここで、これらの領域のうち少なくとも１つの領域を識別子とすることで、前記主面上に、視認性に優れているために誤って識別したり、識別不能になったり等の虞がない識別子が形成される。これにより、視認性に優れた識別子を有する半導体素子を容易に作製することが可能になる。

また、この様な構成とすることにより、前記主面上に、高さが同一でしかも表面粗さが互いに異なる複数の領域が形成される。ここで、これらの領域のうち少なくとも１つの領域を識別子とすることで、前記主面上に、視認性に優れているために誤って識別したり、識別不能になったり等の虞がない識別子が形成される。これにより、視認性に優れた識別子を有する半導体素子を容易に作製することが可能になる。

この製造方法では、前記層は、感光層であることが好ましい。
この感光層は、フォトリソグラフィ技術により高精度でパターン設計が可能であるから、この感光層を用いて所定のパターン形状の層を形成することで、寸法精度に優れた識別子が容易に形成される。

本発明のウエハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法は、本発明の半導体素子の製造方法を有するウエハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法であって、さらに、前記半導体基板の実装面に金属パッドを設ける工程を有することを特徴とする。

本発明の半導体素子の製造方法によれば、電子回路が形成された半導体基板の実装面とは反対側の主面に、前記半導体基板と異なる物質からなる層を形成し、次いで、当該層を選択除去し、残った層をマスクとして前記主面をサンドブラスト法により粗面処理するので、前記主面に、表面粗さが互いに異なる複数の領域を容易に形成することができる。また、これらの領域のうち少なくとも１つの領域を識別子とすることにより、視認性が向上し、誤って識別したり、識別不能になったり等の虞もない識別子を容易に形成することができる。したがって、視認性に優れた半導体素子を容易に作製することができる。

本発明の半導体素子の製造方法、及び、ウエハレベル・チップサイズ・パッケージ（ＷＬＣＳＰ）の製造方法の各実施の形態について図面に基づき説明する。
「第１の実施形態」
図１は本発明の第１の実施形態のＷＬＣＳＰを示す部分斜視図であり、図において、１１は集積回路（電子回路：図示略）等が形成された平面視矩形状のシリコン基板（半導体基板）、１２はシリコン基板１１の実装面１１ａの周縁部に沿って設けられた縦断面が半円形状の外部接続用の金属パッド、１３は実装面１１ａとは反対側の裏面（主面）にサンドブラスト法により形成された表面粗さＲａが所定の値以上の粗面領域、１４は同裏面の粗面領域１３以外の領域で、表面が粗されていないためにシリコン基板１１の当初の平坦度が確保された平坦領域である。

この平坦領域１４は、所定形状の文字１４ａ、１４ｂにより構成され、これらの文字１４ａ、１４ｂ列により識別マーク（識別子）１５が構成されている。
この粗面領域１３の表面粗さＲａは１０〜１００μｍが好ましく、より好ましくは１０〜５０μｍ、さらに好ましくは２０μｍである。また、平坦領域１４の表面粗さＲａは０．０５〜５μｍが好ましく、より好ましくは１〜３μｍ、さらに好ましくは２μｍである。

このＷＬＣＳＰでは、図２に示すように、裏面に光Ｌが入射した場合、粗面領域１３では乱反射となり、平坦領域１４では正反射（一方向のみへの反射）となるので、粗面領域１３と平坦領域１４との間に光沢差が生じることとなる。この光沢差は目視で容易に判別することができるために、粗面領域１３と平坦領域１４との識別を容易に行うことができる。したがって、この平坦領域１４を構成する文字１４ａ、１４ｂ列を識別マーク１５とすれば、識別マーク１５を目視で容易に判別することができる。

次に、本実施形態のＷＬＣＳＰの製造方法について説明する。
ここでは、粗面領域１３の形成方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、実装面１１ａに金属パッド１２、１２、…が設けられたシリコン基板１１を用意し、このシリコン基板１１の裏面１１ｂに、スピンコート法等を用いて、例えば、感光性ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、感光性ＳＯＧ（Silicon On Glass）等からなる耐サンドブラスト性の高い感光材料（シリコン基板１１と異なる物質）を塗布して乾燥させ、マスク層（感光層）２１とする。

次いで、図３（ｂ）に示すように、マスク層２１上に、識別マークに対応する部分に開口２２が形成されたマスク２３を配置し、このマスク２３を用いてマスク層２１を露光・現像し、マスク層２１のうち識別マークに対応する部分のみを選択して残し、それ以外の部分を除去する。これにより、樹脂膜２１は識別マークに対応する部分のみが残存したマスク層２１ａとなる。

次いで、図３（ｃ）に示すように、サンドブラスト法により、マスク層２１ａを介してシリコン基板１１の裏面１１ｂを粗面処理する。ここでは、酸化ケイ素微粒子、ソーダガラス微粒子等の無機微粒子２４をマスク層２１ａ及び露出された裏面１１ｂに吹き付けると、マスク層２１ａは耐サンドブラスト性が高いので、無機微粒子２４が吹き付けられても跳ね返してしまい、その下の裏面１１ｂ部分が削られる虞はないが、露出した裏面１１ｂは耐サンドブラスト性を有しないので、無機微粒子２４が吹き付けられると容易に削り取られ、表面が粗されることになる。

これにより、裏面１１ｂのうち露出された部分は、サンドブラスト処理されて表面粗さＲａが５０〜１００μｍの粗面領域１３となり、マスク層２１ａにより覆われた部分はサンドブラスト処理が成されないので、表面粗さＲａが０．０５〜１０μｍの平坦領域１４となる。
次いで、図３（ｄ）に示すように、マスク層２１ａを剥離して平坦領域１４を露出させる。

以上により、シリコン基板１１の裏面１１ｂに、粗面領域１３及び平坦領域１４を形成することができる。そして、この平坦領域１４を所定形状の文字１４ａ、１４ｂ列とすれば、これらの文字１４ａ、１４ｂ列により識別マーク１５を構成することができる。

以上説明した様に、本実施形態のＷＬＣＳＰによれば、シリコン基板１１の実装面１１ａとは反対側の裏面に、サンドブラスト法により表面が粗された粗面領域１３、及び表面が粗されていない平坦領域１４を形成し、この平坦領域１４を所定形状の文字１４ａ、１４ｂ列からなる識別マーク１５としたので、表面粗さの違いにより識別マーク１５を容易に識別することができ、誤って識別したり、識別不能になったり等の虞がない。
また、裏面１１ｂの一部を粗面領域１３としたので、裏面１１ｂ全体の表面積を増加させることができ、その結果、放熱特性を向上させることができる。
さらに、識別に表面粗さの違いを利用するので、目視にて識別することができ、識別の際に半導体素子にダメージを与える虞もない。

本実施形態のＷＬＣＳＰの製造方法によれば、シリコン基板１１の裏面１１ｂにマスク層２１を形成し、このマスク層２１を露光・現像し、識別マークに対応する部分のみが残存したマスク層２１ａとし、このマスク層２１ａを介してシリコン基板１１の裏面１１ｂを粗面処理し、その後、マスク層２１ａを剥離するので、簡単な装置を用いて、シリコン基板１１の裏面１１ｂに、粗面領域１３及び平坦領域１４を容易に形成することができる。

「第２の実施形態」
図４は本発明の第２の実施形態のＷＬＣＳＰを示す部分斜視図であり、本実施形態のＷＬＣＳＰが、上述した第１の実施形態のＷＬＣＳＰと異なる点は、第１の実施形態のＷＬＣＳＰでは、マスク層２１ａを剥離して平坦領域１４を露出させたのに対し、本実施形態のＷＬＣＳＰでは、マスク層（感光層）３１を、例えば、感光性ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、感光性ＳＯＧ（Silicon On Glass）等からなる熱伝導性及び耐サンドブラスト性に優れた感光材料（シリコン基板１１と異なる物質）により構成し、このマスク層３１を剥離せずに平坦領域１４上を覆う構成とした点である。

本実施形態のＷＬＣＳＰにおいても、第１の実施形態のＷＬＣＳＰと同様の作用・効果を奏することができる。
しかも、マスク層３１を、熱伝導性及び耐サンドブラスト性に優れた感光材料により構成したので、裏面１１ｂ全体の表面積を増加させることができ、その結果、この裏面１１ｂにおける放熱特性を向上させることができる。

以上、本発明の第１及び第２の実施形態について説明したが、本発明は第１及び第２の実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々に変更可能である。
例えば、第１及び第２の実施形態では、平坦領域１４を識別マーク１５としたが、粗面領域１３を所定形状の文字列からなる識別マークとしてもよい。
また、粗面領域１３をサンドブラスト法により形成したが、この粗面領域１３を、ダイサーブレード等により形成された縞状、島状、ドット状等の凹凸領域とし、放熱性を向上させてもよい。さらに、この凹凸領域にサンドブラスト処理を施してもよい。

また、粗面領域１３に、ダイサーブレード等により縞状、島状、ドット状等の凹凸を形成してもよい。
さらに、シリコンウエハをダイシングして個々のＷＬＣＳＰとする際に、シリコンウエハの分離部にダイサーブレード等でハーフカットを入れ、識別マーク１５を形成した後、サンドブラスト処理を行ってもよい。この場合、ハーフカットの部分の端部が丸みを帯びるようになるので、欠けや割れが生じ難くなり、素子の信頼性が向上する。

また、第１の実施形態では、サンドブラスト法により粗面処理することとしたが、この粗面処理は、サンドブラスト法に限らず、エアーブラスト法、ショットブラスト法、マイクロブラスト法等、種々のブラスト法が適用可能である。
また、ブラスト材（研磨材）としては、上述した無機微粒子２４に限らず、ガーネット等の鉱物系材料、ジルコニアやガラスビーズ等のセラミック系材料、鉄粉、スチールビーズ、ステンレスビーズ、スチールワイヤ、ステンレスワイヤ等の金属系材料、ナイロン、ポリカーボネート等の樹脂系材料、等を用いることができる。

また、第１の実施形態では、マスク層２１ａを介してシリコン基板１１の裏面１１ｂを粗面処理することとしたが、マスク層を用いずに、裏面１１ｂ全面にブラスト処理を施して裏面１１ｂを粗くした後、この粗面に直接、マイクロブラスト法により描画する（または、その逆を含む）方法を用いてもよい。

本発明は、シリコン基板１１の実装面１１ａとは反対側の裏面に、サンドブラスト法により表面が粗された粗面領域１３、及び表面が粗されていない平坦領域１４を形成し、この平坦領域１４を所定形状の文字１４ａ、１４ｂ列からなる識別マーク１５としたものであるから、ＷＬＣＳＰはもちろんのこと、この種以外のＣＳＰ、あるいはボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）等の半導体チップにも適用可能であり、その工業的効果は非常に大きなものである。

本発明の第１の実施形態のＷＬＣＳＰを示す部分斜視図である。本発明の第１の実施形態のＷＬＣＳＰの作用を示す部分斜視図である。本発明の第１の実施形態のＷＬＣＳＰの製造方法を示す過程図である。本発明の第２の実施形態のＷＬＣＳＰを示す部分斜視図である。従来のバーコード付き半導体ウエハの一例を示す斜視図である。従来の識別コード付きＷＬＣＳＰの一例を示す斜視図である。従来の識別コード付きＷＬＣＳＰの他の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１１…シリコン基板、１１ａ…実装面、１１ｂ…裏面、１２…金属パッド、１３…粗面領域、１４…平坦領域、１４ａ、１４ｂ…文字、１５…識別マーク、２１、２１ａ…マスク層、２２…開口、２３…マスク、２４…無機微粒子、３１…マスク層。

Claims

電子回路が形成された半導体基板の実装面とは反対側の主面に、前記半導体基板と異なる物質からなる層を形成し、
次いで、当該層のうち識別子に対応する部分のみを残すように選択除去し、
前記主面における放熱特性が向上するように残った層をマスクとして前記主面をサンドブラスト法により粗面処理し、
前記粗面処理の後に前記マスクを除去することを特徴とする半導体素子の製造方法。
前記層は、感光層であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
請求項１または請求項２に記載の半導体素子の製造方法を有するウエハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法であって、
さらに、前記半導体基板の実装面に金属パッドを設ける工程を有することを特徴とするウエハレベル・チップサイズ・パッケージの製造方法。