JP5081037B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
そこで、このようなカケやクラックの発生を防ぐため、ダイシングされる領域に予め比較的幅の広い溝を形成した後に樹脂でモールドした半導体装置が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
図5(A)は、モールド形成を行う前の半導体ウエハの断面図である。図5(B)のように、半導体ウエハ131のダイシング領域に溝132を形成する。この溝132をウエハ表面のダイシング領域の全域に形成する。次いで、図5(C)のように、溝132にモールド樹脂133を充填する。当然溝132内にもモールド樹脂層133が形成されている。その後、図5(D)のように、モールド樹脂層133を研削して所望の膜厚のモールド樹脂層134を形成する。最後に、図5(E)に示すように、溝132の幅よりも狭い幅にて溝132にフルカット部135を形成する。フルカット部135を施すことで溝132内のモールド樹脂層134も分離され、グリップ部として残される。
従って、従来の半導体装置は、グリップ部とその他の部分の組成が同一の樹脂部で構成されてしまうため、前述のような問題があった。
まず、従来の製造方法では溝132を形成してからモールド樹脂層133を形成しているため、モールド樹脂を充填するに際して必要となる加圧処理などにより溝132を起点として半導体ウエハ131のクラックが生じてしまう。また、モールド樹脂層133を形成する前に半導体素子領域が露出していることから、溝132の処理により発生する削りカスやパーティクルが半導体素子領域に付着してしまい品質面の問題を起こす可能性があった。さらには、モールド樹脂層133を形成してしまうとモールド樹脂層133の下部の状態を確認することができないため、モールド樹脂層133を形成する前に必要とされる検査や測定を行う工程が必要となってしまう。この検査の際、溝132の出来栄え確認やモールド処理前のクリーンアップが再度必要となり、その搬送処理やウエハハンドリングに伴うウエハ割れのリスクも高くなってしまう。他にも、モールド樹脂処理の前後の処理環境は通常異なり、モールド樹脂処理前はクリーン度の高い環境での処理が必須となる。他方、モールド樹脂処理後に施されるダイシング処理は通常クリーン度の高い環境下で処理をしていない。このため、クリーン度の異なる環境や装置で各々の処理を行う必要があり、クリーン度の維持や管理という品質面でも問題となっていた。
即ち、本発明の目的は、樹脂の選択の幅が広く基板と樹脂との密着性に優れた半導体装置を提供することにある。
また、本発明によれば、樹脂でモールドする際の半導体ウエハのクラックを防止することができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
発明が理解できる程度に各構成部位の形状、大きさ及び配置関係が概略的に示されている
にすぎず、これによりこの発明が特に限定されるものではない。
以下に、本発明の半導体装置及びその製造方法について詳述する。
図1(A)は、半導体装置10の上方から見た、構成要素の配置関係を説明するための透過的な平面図である。形成されている配線構造の説明を容易にするために、その上面側に実際には形成されている封止部を透過するように示してある。図1(B)は、図1(A)のI−Iで示した一点破線で切断した切り口を示す模式的な断面図である。
この半導体本体13は、主面と側面とを備える。この主面は、図1(B)において、第1の領域40に位置する。また、当該側面は、図1(B)において、第1の領域40と第2の領域50との境界に位置する側面42を表す。
また、本発明の半導体装置10は、再配線層24、電極ポスト用パッド26及び電極ポスト28を封止するように、第1の領域40に第1の樹脂部34が設けられており、第1の樹脂部34は、主表面と側面とを備えている。この主表面から複数の外部接続端子32が露出し、側面44が半導体本体13の側面42と同様に第1の領域40と第2の領域50との境界に位置している。
さらに、第2の領域50に位置し、半導体本体13の側面42と第1の樹脂部34の側面44を覆うように、第2の樹脂部46が形成されている。
複数の外部接続端子32は、隣接する外部接続端子32同士のピッチが同一となるように設けられている。さらに、複数の電極パッド18と、再配線層24、電極ポスト用パッド26及び電極ポスト28からなる配線構造30によって、電気的に接続されている。
この第1の樹脂部34と第2の樹脂部46とは組成が異なるものであり、特に第2の樹脂部46は半導体本体13及び第1の樹脂部34との密着性に優れているものであることが好ましい。これについては後述する。
また、本発明において、第1の樹脂部34、第2の樹脂部46、及び半導体本体13との接合部近傍をグリップ部60と称する場合がある。
このような構造からなる半導体装置は、第2の樹脂部46と半導体基板12との接触面積が増加するため、アンカー効果により半導体基板12、第1の樹脂部34、及び第2の樹脂部46との密着性が向上し、半導体基板12と第1の樹脂部34との剥離を抑制することができる。また、外部接続端子32を形成した後の最後の工程で1回のダイシングにより個片化が可能となる。
以下に、第1の樹脂部、第2の樹脂部、グリップ部について詳述する。
本発明における第1の樹脂部34、及び第2の樹脂部46は、樹脂にフィラーが含有されているものである。フィラーを含有させることにより樹脂の流動性を調整し、尚且つ樹脂部の難燃性も向上する。また、第2の樹脂部46は、前記第1の樹脂部とは組成が異なる。この異なる組成としては、第1の樹脂部34及び第2の樹脂部46が樹脂とフィラーから構成されている場合、樹脂が異なりフィラーが同一である態様、樹脂が同一でありフィラーが異なる態様、樹脂及びフィラーが異なる態様のいずれをも含むことを表す。
第1の樹脂部34に用いられる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンズオキサドール樹脂(PBO)、ノボラック樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、PPS(ポリフェニルサルファイド)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)、又はノボラック樹脂とフェノール樹脂とを主成分とする混合樹脂(WPR)等が挙げられる。また、再配線間を絶縁する必要があるため、絶縁性を有することが必要とされる。
本発明の半導体装置は、端子を形成する際にリフロー工程を経るため、リフロー工程に耐えられる程度の耐熱性を有することが好ましく、すなわち、ガラス遷移温度(Tg)がリフロー温度より高い樹脂であることが好ましい。具体的には、前述した樹脂の中でも、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンズオキサドール樹脂(PBO)、ノボラック樹脂とフェノール樹脂とを主成分とする混合樹脂(WPR)等が挙げられる。なお、WPRにおいて、ノボラック樹脂とフェノール樹脂との混合比(質量%)は、1:30〜1:20であることが好ましい。
本発明における第2の樹脂部46は、後述するように、幅の狭い溝を設け、樹脂の粘性を下げることにより充填性を向上させ、空隙の発生を抑制する必要がある。そこで、樹脂の粘性を調整するために、乳酸エチル、もしくはN-メチルピロリドの溶剤を含有させる。含有量としては、硬化前の樹脂の質量に対して、10質量%以上60質量%以下である。
本発明における第1の樹脂部34及び第2の樹脂部46にはフィラーが含有されていることが好ましい。本発明におけるフィラーとしては、再配線間を絶縁する必要があるため、絶縁性のフィラーであることが好ましい。例えば、アルミナ、シリカ、シリコーンゴム、BNまたはダイアモンド等が挙げられ、粒子形状は通常球状のものを用いるが、粒状、破砕状、りん片状、樹枝状等を用いてもよい。これらの中でも、フロー式粒子像測定装置にて測定した平均円形度が0.975以上1.000以下である粒子であることが好ましい。この範囲にあると、粒子形状が略球形状や球形状であるため、フィラーの流動性が良好で、尚且つ充填性も向上する。従って、第2の樹脂部46中の空隙の発生率を低下させ、尚且つダイシング時におけるカケ等を抑制することができる。当該円形度はフィラーの凹凸の度合いを示す指標であり、フィラーが完全な球形の場合に1.000を示し、表面形状が複雑になる程、円形度は小さな値となる。
前記平均円形度は、フロー式粒子像測定装置「FPIA−2100型」(シスメックス社製)を用いて測定を行い、下式を用いて算出した。
本発明では、円相当径が0.2μm以上40μm以下であることが好ましい。この範囲にあると樹脂の流動性が良好であり、第2の樹脂部を形成するための後述する溝が狭くても空隙を発生することなく充填することができる。円相当径が0.2μm未満以下であると、樹脂中でフィラー同士が凝集して均一にフィラーが分散された第2の樹脂部を形成することができない場合がある。また、ダイシング時に半導体装置の側面付近のフィラーが脱粒してしまい、表面の平坦性を損なってしまう場合がある。一方、円相当径が40μmより大きいと、後述する溝にフィラーが侵入することができず、充填性が劣る場合がある。
このように、前述の第2の樹脂部46に含有されるフィラーの平均粒子径は、第1の樹脂部34に含有されるフィラーの平均粒子径より小さいことが好ましい。また、前述の第2の樹脂部46に含有されるフィラーの含有量は、第1の樹脂部34に含有されるフィラーの含有量より少ないことが好ましい。すなわち、第1のフィラーの含有量が第1の樹脂部34の全質量に対して80質量%である場合、第2のフィラーの含有量が第2の樹脂部46の全質量に対して80質量%未満であることを表す。このような範囲とすることで、第2の樹脂部46のアンカー効果をより一層奏することになる。
また、第1の樹脂部34の膜厚xは、図1(B)に示すように、半導体本体13の表面、すなわち絶縁膜22の表面から電極ポスト28の表面までの高さであり、例えば30μm〜120μm程度である。
第2の樹脂部46の膜厚yは、後述するグリップ部60の底面から電極ポスト28の表面までの高さであり、また、幅zは、グリップ部60の幅に対応するものであり、この詳細ついては後述する。
本発明における半導体装置は、図1に示すように、半導体基板の断面形状において、側部にグリップ部60を有することが好ましい。
このグリップ部60は、前述の第2の樹脂部46が設けられる箇所に該当し、グリップ部60がない場合と比べて、第2の樹脂部46と半導体本体13との接触面積が増加するため、これらの剥離を抑制することができる。また、仮に、図1(B)における第1の樹脂部34の底部と半導体本体13との間に空隙が発生してしまったとしても、第1の樹脂部34の側壁44と半導体本体13の側壁42が、アンカー効果により第2の樹脂部46と密着しているので、水分等が再配線層24にまで達することはない。
本発明におけるグリップ部60の高さ、すなわち第2の樹脂部46の膜厚yは、50μm以上200μm以下であることが好ましい。この範囲にあると、アンカー効果がより一層強くなるため、第2の樹脂部46と半導体基板12、更には第2の樹脂部46と半導体本体13とが剥離しにくくなる。さらに、剥離し難いことから耐環境性にも優れることになる。
また、本発明におけるグリップ部の幅zは、5μm以上30μm以下であることが好ましい。5μm以上の幅を有することにより第2の樹脂部表面に水分等が進入しても、十分な幅を有するため再配線部にまで水分等が到達することがない。また、30μm以下であると、半導体装置自体の寸法が大きすぎることがなく、小型化の要求に対応することができる。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に複数の半導体素子を形成した後に個片し分割して形成する半導体装置の製造方法であって、個片前の前記半導体基板上に第1の樹脂部を形成する工程と、前記半導体基板のダイシングする領域に溝を形成する工程と、前記溝に第2の樹脂部を形成する工程と、前記溝より狭い幅で前記第2の樹脂部に前記基板をダイシングして前記半導体装置を個片し分割する工程と、を有する。
これらの工程を有すると、モールドされた第1の樹脂部を形成した後に溝を形成するため、溝を形成した後でも基板の強度の低下を抑え、溝を起点とした半導体基板のクラックを抑制することができる。また、溝形成時には、すでに再配線や柱状基板が第1の樹脂部で覆われているため、溝を形成する際に発生する削りカスやパーティクルが付着することがない。また、削りカスやパーティクルを除去するための洗浄処理を行う必要もなく、洗浄装置や洗浄環境等を考慮する必要もない。
以下に、本発明の半導体装置100の製造方法を一例として、その各工程を図2及び図3に沿って詳述する。
本発明では、図2(A)に示すように、半導体本体13を形成する。まず、半導体基板12上に、素子領域14、及び回路素子接続用パッド18を順次形成し、回路素子接続用パッド18が露出するようにパッシベーション膜20を素子領域14上に形成する。そして、回路素子接続用パッド18が露出するように、絶縁膜22をパッシベーション膜20上に形成する。
次いで、配線構造30を形成する。まず、回路素子接続用パッド18から再配線層24を引き出す。そして、めっき工程により、外部接続端子と電気的に接続される電極ポスト28と設ける。なお、再配線層24の一部分が電極ポスト用パッド26としてあり、電極ポスト28がこの電極ポスト用パッド26と電気的に接続している。
その後、図2(B)に示すように、再配線層24と電極ポスト28とを覆うように、スピンコート法等の周知の技術により半導体基板12上に第1の樹脂部34を形成する。この第1の樹脂部34は、電極ポスト28が覆われるような膜厚t1であり、例えば、t1が120μm程度となるように設ける。この第1の樹脂部34は、前述に記載の樹脂、及び樹脂中にフィラーを含有されている。
図2(C)に示すように、高速回転させた刃(不図示)により、半導体基板12の表面にも所定の深さt2が形成されるように溝70を設ける。本発明では、第1の樹脂部34が形成されているので、当該工程にてダイシングしても削りカス等が半導体素子領域に再付着して再配線層24や電極ポスト28への悪影響を低減することができる。
溝70は、半導体素子の周辺部となる部分に形成される。溝70の深さ(t1+t2)は、50μm以上200μm以下であることが好ましい。深さが50μm以上であれば、半導体装置を個片する際のダイシング時に半導体基板に加わる応力を低減することができる。また、刃の形状に依存することなく安定した幅を形成することができる。一方、200μm以下であれば、溝70の底面に位置する半導体基板が薄くなり過ぎない。例えば、溝70の深さを180μm程度とすると、図2(B)のt1が120μmで図2(C)のt2が60μmとなる。
溝70の幅wは、40μm以上180μm以下であることが好ましい。この幅wは、後述する個片して分割する際に行う刃の刃厚より少なくとも大きいことが必要となる。刃厚より溝70の幅が狭いとグリップ部60が形成されず、半導体基板12と第1の樹脂部34とを直接ダイシングすることになる。すなわち、従来のグリップ部を有さない構成の半導体基板をダイシングすると、半導体基板や第1の樹脂部に発生するクラックの原因となる。また、溝70の幅を形成するに際し、例えば、溝70に形成する際に用いる刃厚が35μm以上150μm以下とすると、それよりも1μm〜5μm程度大きく形成される。従って、所望の幅を得るためには1μm〜5μm程度薄い刃厚の刃を用いることが好ましい。
次いで、図2(D)に示すように、溝70を埋めるように第2の樹脂部46を形成する。
第2の樹脂部46を形成する方法は、印刷方式やディスペンス方式であることが好ましい。
印刷方式とは、例えば、図4(A)のように、溝70が形成された半導体基板12をマスク90の下部に配置し、図4(C)のように、マスク90上に前述したフィラーが含有された樹脂50aを載せる。次いで、図4(E)のように、刷毛(不図示)等で樹脂をのばし、マスク90から押し出された第2の樹脂部46が半導体基板12の溝70を埋めるように形成される。この際、樹脂50aが溝70に均一に充填されるように、刷毛(不図示)にて2、3回往復させることが好ましい。更には、刷毛(不図示)が左右にのみ動く場合、刷毛(不図示)の動きと直角方向の溝にも均一に充填させるため、半導体基板12、又はマスク90を90°回転させた後に刷毛(不図示)で均一に充填することが特に好ましい。また、刷毛(不図示)の動きを上下方向に移動させることも特に好ましい。このような方法にて、半導体基板12上に第2の樹脂部46を容易に形成することができる。
このように、本発明では、樹脂を押し出す際にマスク90を加圧するが、マスク90と半導体基板12との距離は非常に狭いため、半導体基板12にも圧力が加えられてしまう。しかしながら、本発明では従来の製造方法とは異なり、樹脂50aを充填する時には既に第1の樹脂部34が形成されているので、溝70を形成することによる半導体基板12の強度を補強されていることになる。従って、多少の圧力が加えられても溝70を起点とする半導体基板12のクラックを防止することができる。
最後に、図3(G)に示すように、溝70の幅より狭い刃厚の刃で第2の樹脂部46の中央から個片し、分割して半導体装置を得ることができる。この際、刃厚は、第2の樹脂部46の幅zが前述の範囲に入るようなものを選択する。また、当該工程でダイシングする位置は、第2の樹脂部46の中央部であることがこのましい。「中央部」とは、分割後の半導体装置において、第2の樹脂部46が少なくとも前述した範囲の幅zを有するような位置を表す。このような位置の中でも、半導体装置の寸法精度等を考慮して、いずれの半導体装置の幅zが同一となるような位置をダイシングすることが好ましい。
11a:第1の主表面
11b:第2の主表面
11c:周辺領域
11d:半導体チップ形成領域
12:半導体基板
13:半導体本体
14:素子領域
14a:絶縁膜の表面
18:回路素子接続用パッド
20:パッシベーション膜
22:絶縁膜
23:開口部
24:再配線層
26:電極ポスト用パッド
28:電極ポスト
30:配線構造
32:外部接続端子
34:第1の樹脂部
40:第1の領域
42:半導体本体の側面(第1の側面)
44:第1の樹脂部の側面
46:第2の樹脂部
49:第2の側面
50:第2の領域
50a:樹脂
60:グリップ部
70:溝
80:スリット
90:マスク
Claims (6)
- 第1の領域と、該第1の領域の外側に隣接して位置する第2の領域とを備え、
主表面と側面とを備え、前記主表面が前記第1の領域に位置し、かつ、前記側面が前記第1の領域と前記第2の領域との境界に位置するように配置された半導体基板と、
前記半導体基板の前記主表面上に形成された、複数のパッドと前記複数のパッドと電気的に接続された複数の外部接続端子と、
前記複数のパッドを覆うように前記半導体基板の前記主表面上に形成され、かつ、主表面と側面とを備え、前記主表面から前記複数の外部接続端子を露出し、前記側面が前記境界に位置するように形成された第1の樹脂部と、
前記第2の領域に位置し、前記半導体基板の前記側面と前記第1の樹脂部の前記側面とを覆うように形成された、前記第1の樹脂部とは組成が異なる第2の樹脂部と、
を有し、
前記半導体基板は、第1の側面と、前記第1の側面よりも前記外側に位置する第2の側面とを備え、
前記第1の側面は、前記半導体基板の前記側面に相当し、
前記第2の側面は、前記第2の領域の前記外側の端に位置し、
前記第2の樹脂部の膜厚が、前記半導体基板の膜厚と前記第1の樹脂部の膜厚との和より小さく、且つ前記第1の樹脂部の膜厚より大きく、
前記第2の樹脂部の膜厚が50μm以上200μm以下であり、
前記外部接続端子は、前記半導体基板上の端子から再配線及び柱状電極を介して前記主表面から露出し、
前記第1の樹脂部には第1のフィラーが含有されており、
前記第2の樹脂部には第2のフィラーが含有されており、
前記第2の樹脂部に対する前記第2のフィラーの含有量は、前記第1の樹脂部に対する前記第1のフィラーの含有量よりも少なく、
前記第2のフィラーの平均粒子径は、前記第1のフィラーの平均粒子径よりも小さく、
前記第2の樹脂部は、乳酸エチル又はN-メチルピロリドを、硬化前の樹脂の質量に対して10質量%以上60質量%以下含有することを特徴とする半導体装置。 - 前記第2の樹脂部は、印刷方式により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第2の樹脂部は、ディスペンス方式により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第2のフィラーの平均粒子径が0.2μm以上40μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第2のフィラーの含有量が前記第2の樹脂部に対して40質量%以上90質量%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第2の樹脂部の幅が5μm以上30μm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。
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