JP4371679B2 - 半導体集積装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極の腐食を抑制した半導体集積装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体集積装置のチップサイズを小型化するために、チップサイズパッケージが広く用いられるようになっている。特に、CCD固体撮像素子の分野では、カメラの小型化の要求に応じてチップサイズパッケージが適用されたCCD固体撮像素子が広く用いられるようになっている。
【0003】
図3は、チップサイズパッケージを採用した半導体集積装置の一例である。図3(a)及び(b)は、それぞれチップサイズパッケージの半導体集積装置を表面側及び裏面側から投射した斜視図である。
【0004】
表面上に半導体集積回路が構成された半導体基板10は、絶縁樹脂12を介して、上部支持基体14及び下部支持基体16によって挟み込まれるように封止されている。CCD固体撮像素子のように半導体基板10の表面に光を導く必要がある場合には、上部支持基体14はガラスによって構成される。半導体基板10からは外部配線18が引き出され、下部支持基体16の主面、すなわち、半導体集積装置の裏面に向けて配線される。一方、下部支持基体16の主面には、ボール状端子20が複数配置される。これら複数のボール状端子20の各々に各外部配線18が接続され、半導体基板10の表面上の半導体集積回路と外部とのコンタクトを可能としている。
【0005】
図4に、半導体集積装置をチップサイズパッケージとして形成する製造方法のフローを示す。また、図5に、チップサイズパッケージの半導体集積装置の断面構造を示す。
【0006】
半導体基板10の表面には、後に素子を分割する際のスクライブラインとなる境界を挟んで、複数の半導体集積回路22が形成される。半導体基板10の表面には絶縁膜24が形成され、さらにスクライブラインを跨いでパッド電極26が形成される。このパッド電極26は、アルミニウム等の導電性の高い金属材料からなり、絶縁膜24を貫通するように設けられたコンタクトホールを介して半導体集積回路22の内部配線と電気的に接続される(S10)。次に、絶縁膜24及びパッド電極26のスクライブラインの近傍を除く領域に表面保護膜としてアクリル樹脂層30が積層される(S12)。このとき、アクリル樹脂層30は絶縁膜24上からパッド電極26の端部表面にかかるまで延伸して形成される。その後、アクリル樹脂層30上には、エポキシ樹脂層32が塗布され、上部支持基体14が接着される。一方、半導体基板10は下部支持基体16側からスクライブラインに沿ってエッチングされ、半導体基板10の裏面側にパッド電極26が露出される。さらに、半導体基板10の裏面にはエポキシ樹脂層34が形成され、下部支持基体16が接着される。下部支持基体16の裏面の所定位置には、緩衝部材36が形成される(S14)。この緩衝部材36は、ボール状端子20に掛かる応力を和らげるクッションの役割を果たす。
【0007】
次に、ダイシングソーを用いて、スクライブラインを中心線として下部支持基体16側から切削を行い、逆V字型のノッチ(切り欠き溝)38が形成される(S16)。これによって、ノッチ38の内部側面にパッド電極26の端部40が露出される。
【0008】
その後、下部支持基体16の外部表面及びノッチ38の内面に金属膜を形成し、その金属膜がパッド電極26から緩衝部材36までの間を結ぶ外部配線18としてパターニングされる(S18)。さらに、保護膜44及びボール状端子20が形成され(S20)、ダイシングソー等を用いてスクライブラインに沿って分断されることによってチップサイズにパッケージングされた半導体集積装置が完成する(S22)。
【0009】
【非特許文献1】
“PRODUCTS”、[online]、SHELLCASE社、[平成14年10月1日検索]、インターネット<URL http://www.shellcase.com/pages/products-shellOP-process.asp>
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のチップサイズパッケージの半導体集積装置の製造方法では、ステップS16においてノッチ38を形成する際に、ダイシングソーを用いてパッド電極26を滑らかに切断することができず、パッド電極26の端部40近傍のパッド電極26とエポキシ樹脂層32との界面が剥離してしまう問題があった。この結果、端部40からパッド電極26が腐食する等の半導体集積装置の信頼性を低下させる問題も生じていた。
【0011】
本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、動作の信頼性を高めた半導体集積装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決できる本発明は、表面上に半導体集積回路が形成された半導体基板と、前記半導体集積回路の周囲に配置され、前記半導体集積回路の内部配線と接続されたパッド電極と、アクリル樹脂層を介して前記半導体基板に固着された支持基体とを含む半導体集積装置であって、前記アクリル樹脂層が前記パッド電極の端部まで延伸して配置されていることを特徴とする。
【0013】
ここで、前記アクリル樹脂層は、互いに異なる材質からなる少なくとも2層のアクリル樹脂層が積層されてなることがより好適である。
【0014】
また、上記課題を解決できる本発明の別の態様は、表面上に半導体集積回路が形成された半導体基板上に、当該半導体集積回路の内部配線と接続されるパッド電極を形成する第1の工程と、前記パッド電極の表面の少なくとも一部を含む領域にアクリル樹脂層を積層する第2の工程と、前記パッド電極及び前記アクリル樹脂層を含む領域を切削する第3の工程と、を含むことを特徴とする半導体集積装置の製造方法である。
【0015】
ここで、前記第2の工程は、互いに異なる材質からなる少なくとも2層のアクリル樹脂層を積層することがより好適である。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態における半導体集積装置について図1を参照して詳細に説明する。
【0017】
図1は、本実施の形態におけるチップサイズパッケージを適用した半導体集積装置100の断面図を示す。ここでは、半導体集積装置100の各部の構成や膜厚等は説明を明確かつ簡単にできるように適切に強調して示している。
【0018】
半導体基板10の表面上には、半導体集積回路22が形成されている。半導体集積回路22にCCD固体撮像素子等の光電変換素子が含まれる場合には、半導体集積回路22の表面領域にマイクロレンズやカラーフィルター等をさらに設けても良い。半導体基板10上には絶縁膜24が積層され、その絶縁膜24を貫通するコンタクトホールを介して半導体集積回路22の内部配線と接続されたパッド電極26が形成されている。
【0019】
絶縁膜24及びパッド電極26の表面上の一部には、半導体集積回路22の表面を保護するためにアクリル樹脂層50が積層されている。アクリル樹脂層50は、パッド電極26の外側端部まで延伸して形成されている。
【0020】
さらに、半導体基板10の表面側には、エポキシ樹脂層32を介して、上部支持基体14が固着される。エポキシ樹脂層32は、半導体基板10と上部支持基体14との接着材として用いられている。また、半導体基板10上に形成されている半導体集積回路22がCCD固体撮像素子のように被写体からの光を必要とするものである場合には、上部支持基体14はガラス等の光透過性が高い材料から構成することができる。一方、半導体基板10の裏面側には、エポキシ樹脂層34を介して、下部支持基体16が固着される。
【0021】
ここでは、上部支持基体14及び下部支持基体16と半導体基板10との固着にエポキシ樹脂層32,34を用いたが、これに限られるものではなく、他の絶縁樹脂材料を用いても本実施の形態の効果を奏することができる。
【0022】
パッド電極26は、半導体集積回路22から半導体集積装置100の外部への引き出し配線となる。パッド電極26の端部は半導体基板10の側面に露出され、半導体集積装置100の裏面に形成された緩衝部材36まで外部配線18によって延伸され、緩衝部材36上に設けられたボール状端子20と外部配線18を介して接続されている。さらに、下部支持基体16の裏面側の所定位置には緩衝部材36が配設され、その緩衝部材36上にボール状端子20が形成されている。ボール状端子20を除く領域は、外部配線18の腐食等を防ぐための保護膜44によって被覆されている。
【0023】
このように、パッド電極26と外部配線18との接続点となるパッド電極26の端部領域までアクリル樹脂層50が延伸して形成されていることによって、パッド電極26の腐食を防ぐことができる。
【0024】
また、アクリル樹脂層50は、必要に応じて2層以上に積層することも好適である。例えば、第一層目は濡れ性が高く下地の凹凸を滑らかにするアクリル樹脂材料を用い、第二層目は第一層目よりもガス透過性が低く、硬化収縮が小さいアクリル樹脂材料を用いることが好適である。また、アクリル樹脂層50の膜厚は1μm以上10μm以下にすることが好適である。これによって、さらに積層されるエポキシ樹脂層32と上部支持基体14との剥離を同時に防ぐことができる利点がある。
【0025】
次に、本発明の実施の形態における半導体集積装置の製造方法について図2を参照して詳細に説明する。図2には、多数の半導体集積回路を半導体基板(半導体ウェハ)上に形成し、最終的にスクライブラインに沿って分断することによってチップサイズパッケージに封止された半導体集積装置を形成する工程を示している。ここでは、説明を明確かつ簡単に行うために、2つの隣り合う半導体集積回路の境界付近を拡大した断面模式図で各工程を示している。
【0026】
ステップS30では、半導体基板10の表面領域に半導体集積回路22が形成される。半導体基板10としてはシリコン基板を用いることができ、半導体集積回路22は既存のプレーナ技術等を用いて形成することができる。さらに、半導体基板10の表面上には絶縁膜24が形成される。絶縁膜24は、例えば、シリコン酸化膜とすることができる。フォトリソグラフィ技術等を用いて、絶縁膜24の所定の箇所に絶縁膜24を貫通するコンタクトホールが形成され、半導体集積回路22の内部配線と接続されるように導電性の電極がパッド電極26として形成される。パッド電極26は、隣り合う半導体集積回路22の境界(スクライブライン)を跨いで形成される。パッド電極26の材料としては、アルミニウムや銅等の導電性が高い金属材料を用いることが好適である。
【0027】
ここで、半導体集積回路22にCCD固体撮像素子の撮像部(図示しない)等の光学素子が含まれる場合には、半導体集積回路22にマイクロレンズアレイやカラーフィルター層を設けても良い。
【0028】
ステップS32では、絶縁膜24からパッド電極26にかけてアクリル樹脂層50が積層される。このとき、図に示すように、後のステップS36での切削領域(図中、破線で示す領域)まで延伸してアクリル樹脂層50を形成する。このとき、パッド電極26全体を覆うようにアクリル樹脂層50を形成しても良い。アクリル樹脂層50は、既存のフォトリソグラフィ技術やエッチング技術を組み合わせてパターニングすることができる。
【0029】
ステップS34では、アクリル樹脂層50上にエポキシ樹脂層32が塗布され、上部支持基体14が接着される。一方、半導体基板10は下部側からスクライブラインに沿ってエッチングされ、半導体基板10の裏面側にパッド電極26が露出される。
【0030】
例えば、半導体基板10としてシリコン基板が用いられている場合には、フッ化水素酸、酢酸等の混合溶液を用いた化学的エッチングによってエッチングを行うことができる。また、化学的エッチングを用いる前に、機械的研磨を用いて半導体基板10の厚さを薄くしておくことも好適である。
【0031】
エッチングされた半導体基板10の裏面にはエポキシ樹脂層34が形成され、下部支持基体16が接着される。下部支持基体16の主面、すなわち、半導体集積装置の裏面側の所定位置には緩衝部材36が形成される。この緩衝部材36上には後にボール状端子20が形成され、緩衝部材36はボール状端子20に掛かる応力を和らげるクッションの役割を果たす。
【0032】
ステップS36では、ダイシングソー等の切削手段を用いて、スクライブラインを中心線として下部支持基体16側から切削が行われる。下部支持基体16、エポキシ樹脂層34、パッド電極26、アクリル樹脂層50、エポキシ樹脂層32及び上部支持基体14を切削することによって逆V字型のノッチ(切り欠き溝)38が形成される。そのノッチ38の内部側面にはパッド電極26の端部40が露出される。
【0033】
なお、ステップS30において、スクライブラインを介して所望の間隔を有するように一対のパッド電極を用意しておき、本ステップS36では、一対のパッド電極の端部が露出するように切削するものであっても良い。
【0034】
ステップS38では、下部支持基体16の外部表面及びノッチ38の内面に金属膜が形成され、その金属膜がパッド電極26と緩衝部材36までのコンタクトを取るための外部配線18(図3を参照)としてパターニングされる。パターニングには、既存のフォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いることができる。
【0035】
ステップS40では、下部支持基体16の裏面において緩衝部材36が形成された位置にボール状端子20が形成される。さらに、下部支持基体16の側面及び裏面のボール状端子20を除く領域に保護膜44が形成される。保護膜44としてはEVA材などの有機材料を用いることができる。また、ボール状端子20は、ハンダ材を緩衝部材36が設けられた領域に設置し、加熱によるリフローを行うことで形成することができる。
【0036】
ステップS42では、ダイシングソー等を用いてスクライブラインに沿って分断することによって、本実施の形態における半導体集積装置が完成する。
【0037】
以上のように、本実施の形態の半導体集積装置の製造工程では、ノッチ38が切削形成される領域までアクリル樹脂層50が延伸して形成されているため、切削時にパッド電極26の端部40において剥離を生じない。したがって、剥離による隙間からパッド電極26の腐食が進行することを防止することができる。
【0038】
なお、本発明の適用範囲は本実施の形態に限られるものではない。アクリル樹脂層及びパッド電極との積層関係を保つ限りにおいて、本発明の効果を奏することができる。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば、パッド電極の腐食を効果的に防ぐことができる。これによって、半導体集積装置の動作の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態における半導体集積装置の断面構造を示す図である。
【図2】 本発明の実施の形態における半導体集積装置の製造方法のフロー図である。
【図3】 チップサイズパッケージが適用された半導体集積装置の概観を示す図である。
【図4】 従来の半導体集積装置の製造方法のフロー図である。
【図5】 従来の半導体集積装置の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
10 半導体基板、12 絶縁樹脂、14 上部支持基体、16 下部支持基体、18 外部配線、20 ボール状端子、22 半導体集積回路、24 絶縁膜、26 パッド電極、30 アクリル樹脂層、32,34 エポキシ樹脂層、36 緩衝部材、38 ノッチ、40 パッド電極の端部、44 保護膜、50アクリル樹脂層、100 半導体集積装置。
Claims (2)
- 表面上に半導体集積回路が形成された半導体基板上に、当該半導体集積回路の内部配線と接続されるパッド電極を形成する第1の工程と、
前記パッド電極の表面の少なくとも一部を含む領域にアクリル樹脂層を積層する第2の工程と、
前記パッド電極及び前記アクリル樹脂層を含む領域を切削する第3の工程と、
を含むことを特徴とする半導体集積装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体集積装置の製造方法において、
前記第2の工程は、互いに異なる材質からなる少なくとも2層のアクリル樹脂層を積層することを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
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