JP4873180B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明のいくつかの態様は、半導体装置の製造方法に関する。

近年、半導体装置の小型化の要求に伴い、半導体ウエハの能動面に配線やバンプとなる金属層を形成するプロセスが開発されており、半導体装置を薄型化するため、薄い半導体ウエハが使用される場合がある。その場合、薄い半導体ウエハを補強するためにその裏面に樹脂層を形成することが知られている（特許文献１）。しかし、従来の技術では、半導体ウエハの裏面に樹脂層を形成するときに、能動面の金属層に傷を付けるおそれがあり、その対策が必要であった。
特開２０００−３３２０３４号公報

本発明は、半導体基板の能動面に形成された金属層に傷が付かないようにすることを目的とする。

（１）本発明係る半導体装置の製造方法は、
（ａ）半導体基板の電極を有する第１の面に応力緩和層を形成する工程と、
（ｂ）前記（ａ）工程後に、前記電極上及び前記応力緩和層上に配線を形成する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程後に、前記配線上にソルダレジスト層を形成する工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程後に、前記半導体基板の前記第１の面とは反対の第２の面に保護層を形成する工程と、
を含む。本発明によれば、金属層がソルダレジスト層で覆われた状態で保護層を形成するので、ソルダレジスト層によって保護されて金属層に傷が付かないようになる。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ−１）前記応力緩和層及び前記電極を覆うように導電膜を形成する工程と、
（ｂ−２）前記導電膜上に前記導電膜の一部が露出する開口を有するようにメッキレジスト層を形成する工程と、
（ｂ−３）前記導電膜に電流を流して行う電解メッキによって前記導電膜の前記メッキレジスト層からの露出部上に金属層を形成する工程と、
（ｂ−４）前記メッキレジスト層を除去する工程と、
（ｂ−５）前記金属層をマスクとして、前記導電膜の前記金属層からの露出部をエッチングして除去する工程と、
を含み、
前記（ｄ）工程を、前記ソルダレジスト層が支持体に接触するように、前記半導体基板を前記支持体に載せて行ってもよい。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で、樹脂前駆体層を形成し、パターニングし、硬化して前記ソルダレジスト層を形成してもよい。
（４）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記ソルダレジスト層として第１の樹脂前駆体層を形成し、前記第１の樹脂前駆体層のパターニング及び硬化前に前記（ｄ）工程を行い、
前記（ｄ）工程で、前記保護層として第２の樹脂前駆体層を形成し、前記第１の樹脂前駆体層の未硬化状態を維持しながら、前記第２の樹脂前駆体層を硬化し、
前記（ｄ）工程後に、前記第１の樹脂前駆体層をパターニングして硬化してもよい。
（５）この半導体装置の製造方法において、前記第１の樹脂前駆体層の硬化温度は、前記第２の樹脂前駆体層の硬化温度よりも高くてもよい。
（６）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記ソルダレジスト層として第１の樹脂前駆体層を形成し、前記第１の樹脂前駆体層のパターニング及び硬化前に前記（ｄ）工程を行い、
前記（ｄ）工程で、前記保護層として第２の樹脂前駆体層を形成し、
前記（ｄ）工程後に、前記第１の樹脂前駆体層をパターニングして、前記第１及び第２の樹脂前駆体層を同時に硬化してもよい。
（７）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の樹脂前駆体層の硬化温度と、前記第２の樹脂前駆体層の硬化温度は同じであってもよい。
（８）この半導体装置の製造方法において、
前記ソルダレジスト層の前記配線上に開口を設ける工程と、
前記開口内に半田からなる外部端子を形成する工程と、
を更に含み、
前記外部端子を形成する工程は、前記（ｄ）工程の後に行ってもよい。
（９）本発明に係る半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体基板の電極を有する第１の面に第１の樹脂層を形成する工程と、
（ｂ）前記（ａ）工程後に、前記電極上及び前記第１の樹脂層上に配線を形成する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程後に、前記配線上に第２の樹脂層を形成する工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程後に、前記半導体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に第３の樹脂層を形成する工程と、
を含む。本発明によれば、配線層が第２の樹脂層に覆われた状態で第３の樹脂層を形成するため、第３の樹脂層形成時に第２の樹脂層が配線層の保護層としての役割を果たし、配線層の損傷の発生を抑制することができる。

（第１の実施の形態）
図１（Ａ）〜図３は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。本実施の形態では、半導体基板（例えばＳｉ（シリコン）からなる半導体ウエハ）１０を使用する。半導体基板１０には集積回路１９を形成する。詳しくは、半導体基板１０の一方の面に、周知の半導体プロセスによって集積回路１９を形成する。集積回路１９は、半導体基板１０の一方の表層に作りこまれる。また、集積回路１９に半導体基板１０に形成された内部配線を介して電気的に接続されるように電極１２を形成し、電極１２の少なくとも一部が露出する様にパッシベーション膜１４を形成する。言い換えると、集積回路１９から接続された内部配線のうち、パッシベーション膜１４から露出する部分が電極１２である。パッシベーション膜１４は無機材料（例えばＳｉ等の無機酸化物）で形成されてもよい。

図１（Ａ）に示すように、半導体基板１０の電極１２を有する第１の面１６に応力緩和層（または第１の樹脂層）２０を形成する。応力緩和層２０は、少なくとも電極１２の少なくとも一部を避けて形成する。例えば、感光性樹脂によってフォトリソグラフィを適用して応力緩和層２０を形成してもよい。また、熱硬化性樹脂を使用して応力緩和層２０を形成してもよい。応力緩和層２０の側面は傾斜面になっていてもよい。この傾斜面は、熱硬化性樹脂前駆体の熱収縮によって形成される。応力緩和層２０を、後述する半導体基板１０の切断ラインを避けて形成すれば、カッタ（又はスクライバ）の目詰まりを防止することができる。

図１（Ｂ）に示すように、応力緩和層２０及び電極１２を覆うように導電膜２２を形成する。導電膜２２はパッシベーション膜１４上にも形成してよい。導電膜２２は少なくとも１層からなり、複数層から形成してもよい。例えば、応力緩和層２０及び電極１２上にチタンとタングステンの混合材料からなる下地層を形成し、その上に、後述する電解メッキで析出する金属層２８と同じ金属（例えば銅）からなる表皮層を形成してもよい。導電膜２２はスパッタリングによって形成することができる。

図１（Ｃ）に示すように、導電膜２２上に導電膜２２の一部が露出する開口２４を有するようにメッキレジスト層２６を形成する。メッキレジスト層２６の開口２４は、導電膜２２の電極１２上の部分を露出するとともに、電極１２上の部分から配線の形状で連続的に延びる部分を露出している。メッキレジスト層２６は、感光性樹脂で形成することができる。感光性樹脂は、紫外線硬化性樹脂であってもよいが、熱硬化性樹脂であれば硬化を簡単に行える。感光性樹脂前駆体層を導電膜２２上に形成し、露光・現像を含むフォトリソグラフィによって開口２４を形成し、硬化することでメッキレジスト層２６を形成する。なお、感光性樹脂前駆体層を硬化するときに、開口２４の内側面が傾斜するように、開口２４を外方向に拡がるテーパー形状にしてもよい。言い換えると、メッキレジスト層２６の半導体基板１０と対向する面側の開口より、メッキレジスト層２６の半導体基板１０と対向する面とは反対面側の開口の方が大きくなっていてもよい。

図１（Ｄ）に示すように、導電膜２２に電流を流して行う電解メッキによって導電膜２２のメッキレジスト層２６からの露出部上に金属層２８を形成する。電解メッキで導電膜２２は電極として使用する。金属層２８は例えば銅からなる層である。金属層２８は、メッキレジスト層２６の高さを超えないように（つまり開口２４から盛り上がらないように）形成することで、開口２４の幅で形成することができる。

図１（Ｅ）に示すように、メッキレジスト層２６を除去する。

図１（Ｆ）に示すように、金属層２８をマスクとして、導電膜２２の金属層２８からの露出部をエッチングして除去する。このとき、エッチングによって金属層２８の表面が研磨されるので、金属層２８に傷がついてもそれを除去することができ、金属層２８上の酸化膜も除去することができる。金属層２８及び導電膜２２によって、電極１２に電気的に接続される配線２９が形成される。なお、配線２９は、金属層２８及び導電膜２２の複数の金属からなる層で形成される場合に限らず、電極１２上及び応力緩和層２０上に形成されるものであれば１層の金属から形成してもよい。

図２（Ａ）に示すように、ソルダレジスト層（または第２の樹脂層）３０を形成する。ソルダレジスト層３０は、金属層２８の一部（例えばランド）を露出させるように、金属層２８のその他の部分全体を覆うように形成する。ソルダレジスト層３０は、応力緩和層２０上に載っていてもよい。ただし、ソルダレジスト層３０を、後述する半導体基板１０の切断ラインを避けて形成すれば、カッタ（又はスクライバ）の目詰まりを防止することができる。ソルダレジスト層３０は、感光性樹脂を使用し、フォトリソグラフィの工程によってパターニングし硬化して形成することができる。熱硬化性樹脂であれば熱によって硬化することができる。本実施の形態では、ソルダレジスト層３０とは硬化した層をいう。

次に、半導体基板１０の第１の面１６とは反対の第２の面３２に保護層（または第３の樹脂層）３４を形成する。この工程は、半導体基板１０を支持体３５に支持させて（あるいは載せて）行う。詳しくは、第１の面１６を支持体３５に向けて、ソルダレジスト層３０を支持体３５に接触させる。そして、図２（Ｂ）に示すように、第２の面３２に樹脂前駆体層３６を形成する。樹脂前駆体は、紫外線硬化性樹脂であってもよいが、熱硬化性樹脂であれば硬化を簡単に行える。樹脂前駆体層３６の形成は、スクリーン印刷によって行えば材料の無駄が少ないが、スピンコートによって行うことを妨げるものではない。樹脂前駆体層３６を硬化して保護層３４を形成する（図２（Ｃ）参照）。あるいは、テープ又はシートを貼り付けることで保護層３４を設けてもよい。保護層３４を設けることで、半導体基板１０の第２の面３２を保護するとともに、薄い半導体基板１０を補強することができる。本実施の形態によれば、金属層２８がソルダレジスト層３０で覆われた状態で保護層３４を形成するので、ソルダレジスト層３０によって保護されて金属層２８に傷が付かないようになる。

図３に示すように、金属層２８上に外部端子４０を形成する。外部端子４０は、半田で形成してもよい。例えばクリーム半田を金属層２８上に設け、クリーム半田を溶融して表面張力でボール状に形成してもよい。本実施の形態では、外部端子４０を設ける前に保護層３４を形成するので、外部端子４０を避けるように半導体基板１０を支持する工夫が不要であって工程の簡略化を図ることができる。そして、半導体基板１０を切断（ダイシング又はスクライビング）して、図４に示すように、半導体装置を得ることができる。

（第２の実施の形態）
図５（Ａ）〜図５（Ｄ）は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。本実施の形態では、図１（Ａ）〜図１（Ｆ）の工程を行った後に図５（Ａ）の工程を行う。

図５（Ａ）に示すように、ソルダレジスト層として第１の樹脂前駆体層１３０を形成する。本実施の形態は、第１の樹脂前駆体層１３０のパターニング及び硬化前に保護層３４の形成（硬化を含む）を行う点で第１の実施の形態と異なる。したがって、本実施の形態でソルダレジスト層とは、パターニング前であって未硬化の状態である。

図５（Ｂ）に示すように、保護層３４にするための第２の樹脂前駆体層１３６を形成する。この時点で、第１の樹脂前駆体層１３０は、未硬化状態であるが、パターニング可能な状態を維持できる程度にプリベークしてもよい。そして、第１の樹脂前駆体層１３０の未硬化状態（パターニングも可能な状態）を維持しながら、第２の樹脂前駆体層１３６を硬化する（図５（Ｃ）参照）。例えば、第１及び第２の樹脂前駆体層１３０，１３６がいずれも熱硬化性樹脂前駆体であれば、第１の樹脂前駆体層１３０として、硬化反応の温度が第２の樹脂前駆体層１３６よりも高い材料を使用する。

図５（Ｄ）に示すように、第１の樹脂前駆体層１３０をパターニングして硬化（ポストベーク）する。その他の内容は第１の実施の形態で説明した内容が該当し、作用効果も同じであるため説明を省略する。

（第３の実施の形態）
図６（Ａ）〜図６（Ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。本実施の形態では、図５（Ｂ）の工程を行った後に図６（Ａ）からの工程を行う。つまり、第１の樹脂前駆体層１３０の未硬化状態を維持して、保護層３４にするための第２の樹脂前駆体層１３６を形成する（図６（Ａ）参照）。そして、第２の樹脂前駆体層１３６が未硬化のまま、第１の樹脂前駆体層１３０をパターニングする（図６（Ｂ）参照）。その後、第１及び第２の樹脂前駆体層１３０，１３６を同時に硬化する。本実施の形態によれば、第１及び第２の樹脂前駆体層１３０，１３６を同時に硬化するので、両者の硬化温度が同じであってもよい。その他の内容は第１又は第２の実施の形態で説明した内容が該当し、作用効果も同じであるため説明を省略する。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

図１（Ａ）〜図１（Ｆ）は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。 図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態に係る方法で製造された半導体装置を示す図である。 図５（Ａ）〜図５（Ｄ）は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。 図６（Ａ）〜図６（Ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。

符号の説明

１０…半導体基板、 １２…電極、 １４…パッシベーション膜、 １６…第１の面 ２０…応力緩和層、 ２２…導電膜、 ２４…開口、 ２６…メッキレジスト層、 ２８…金属層、 ３０…ソルダレジスト層、 ３２…第２の面 ３４…保護層、 ３５…支持体、 ３６…樹脂前駆体層、 ４０…外部端子、 １３０…第１の樹脂前駆体層、 １３６…第２の樹脂前駆体層

Claims (8)

1. （ａ）半導体基板の電極を有する第１の面に応力緩和層を形成する工程と、
   （ｂ）前記（ａ）工程後に、前記電極上及び前記応力緩和層上に配線を形成する工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）工程後に、前記配線上にソルダレジスト層を形成する工程と、
   （ｄ）前記（ｃ）工程後に、前記半導体基板の前記第１の面とは反対の第２の面に保護層を形成する工程と、
   を含み、
   前記（ｂ）工程は、
   （ｂ−１）前記応力緩和層及び前記電極を覆うように導電膜を形成する工程と、
   （ｂ−２）前記導電膜上に前記導電膜の一部が露出する開口を有するようにメッキレジスト層を形成する工程と、
   （ｂ−３）前記導電膜に電流を流して行う電解メッキによって前記導電膜の前記メッキレジスト層からの露出部上に金属層を形成する工程と、
   （ｂ−４）前記メッキレジスト層を除去する工程と、
   （ｂ−５）前記金属層をマスクとして、前記導電膜の前記金属層からの露出部をエッチングして除去する工程と、
   を含み、
   前記（ｄ）工程を、前記ソルダレジスト層が支持体に接触するように、前記半導体基板を前記支持体に載せて行い、
   前記（ｃ）工程で、前記ソルダレジスト層として第１の樹脂前駆体層を形成し、前記第１の樹脂前駆体層のパターニング及び硬化前に前記（ｄ）工程を行い、
   前記（ｄ）工程で、前記保護層として第２の樹脂前駆体層を形成し、前記第１の樹脂前駆体層の未硬化状態を維持しながら、前記第２の樹脂前駆体層を硬化し、
   前記（ｄ）工程後に、前記第１の樹脂前駆体層をパターニングして硬化する半導体装置の製造方法。
2. 請求項１に記載された半導体装置の製造方法において、
   前記第１の樹脂前駆体層の硬化温度は、前記第２の樹脂前駆体層の硬化温度よりも高い半導体装置の製造方法。
3. （ａ）半導体基板の電極を有する第１の面に応力緩和層を形成する工程と、
   （ｂ）前記（ａ）工程後に、前記電極上及び前記応力緩和層上に配線を形成する工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）工程後に、前記配線上にソルダレジスト層を形成する工程と、
   （ｄ）前記（ｃ）工程後に、前記半導体基板の前記第１の面とは反対の第２の面に保護層を形成する工程と、
   を含み、
   前記（ｂ）工程は、
   （ｂ−１）前記応力緩和層及び前記電極を覆うように導電膜を形成する工程と、
   （ｂ−２）前記導電膜上に前記導電膜の一部が露出する開口を有するようにメッキレジスト層を形成する工程と、
   （ｂ−３）前記導電膜に電流を流して行う電解メッキによって前記導電膜の前記メッキレジスト層からの露出部上に金属層を形成する工程と、
   （ｂ−４）前記メッキレジスト層を除去する工程と、
   （ｂ−５）前記金属層をマスクとして、前記導電膜の前記金属層からの露出部をエッチングして除去する工程と、
   を含み、
   前記（ｄ）工程を、前記ソルダレジスト層が支持体に接触するように、前記半導体基板を前記支持体に載せて行い、
   前記（ｃ）工程で、前記ソルダレジスト層として第１の樹脂前駆体層を形成し、前記第１の樹脂前駆体層のパターニング及び硬化前に前記（ｄ）工程を行い、
   前記（ｄ）工程で、前記保護層として第２の樹脂前駆体層を形成し、
   前記（ｄ）工程後に、前記第１の樹脂前駆体層をパターニングして、前記第１及び第２の樹脂前駆体層を同時に硬化する半導体装置の製造方法。
4. 請求項３に記載された半導体装置の製造方法において、
   前記第１の樹脂前駆体層の硬化温度と、前記第２の樹脂前駆体層の硬化温度は同じである半導体装置の製造方法。
5. （ａ）半導体基板の電極を有する第１の面に応力緩和層を形成する工程と、
   （ｂ）前記（ａ）工程後に、前記電極上及び前記応力緩和層上に配線を形成する工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）工程後に、前記配線上にソルダレジスト層を形成する工程と、
   （ｄ）前記（ｃ）工程後に、前記半導体基板の前記第１の面とは反対の第２の面に保護層を形成する工程と、
   を含み、
   前記（ｄ）工程を、前記ソルダレジスト層が支持体に接触するように、前記半導体基板を前記支持体に載せて行い、
   前記（ｃ）工程で、前記ソルダレジスト層として第１の樹脂前駆体層を形成し、前記第１の樹脂前駆体層のパターニング及び硬化前に前記（ｄ）工程を行い、
   前記（ｄ）工程で、前記保護層として第２の樹脂前駆体層を形成し、前記第１の樹脂前駆体層の未硬化状態を維持しながら、前記第２の樹脂前駆体層を硬化し、
   前記（ｄ）工程後に、前記第１の樹脂前駆体層をパターニングして硬化する半導体装置の製造方法。
6. 請求項５に記載された半導体装置の製造方法において、
   前記第１の樹脂前駆体層の硬化温度は、前記第２の樹脂前駆体層の硬化温度よりも高い半導体装置の製造方法。
7. （ａ）半導体基板の電極を有する第１の面に応力緩和層を形成する工程と、
   （ｂ）前記（ａ）工程後に、前記電極上及び前記応力緩和層上に配線を形成する工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）工程後に、前記配線上にソルダレジスト層を形成する工程と、
   （ｄ）前記（ｃ）工程後に、前記半導体基板の前記第１の面とは反対の第２の面に保護層を形成する工程と、
   を含み、
   前記（ｄ）工程を、前記ソルダレジスト層が支持体に接触するように、前記半導体基板を前記支持体に載せて行い、
   前記（ｃ）工程で、前記ソルダレジスト層として第１の樹脂前駆体層を形成し、前記第１の樹脂前駆体層のパターニング及び硬化前に前記（ｄ）工程を行い、
   前記（ｄ）工程で、前記保護層として第２の樹脂前駆体層を形成し、
   前記（ｄ）工程後に、前記第１の樹脂前駆体層をパターニングして、前記第１及び第２の樹脂前駆体層を同時に硬化する半導体装置の製造方法。
8. 請求項７に記載された半導体装置の製造方法において、
   前記第１の樹脂前駆体層の硬化温度と、前記第２の樹脂前駆体層の硬化温度は同じである半導体装置の製造方法。

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