JP2011211128A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の軽量化を図る。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、主面側に回路が形成された半導体ウエハの裏面にレーザー透過性の裏面保護テープ６７を貼着した状態で、裏面保護テープ６７越しに半導体ウエハの裏面にレーザー６９を照射することによって半導体ウエハの裏面にマーキングをし、そのマーキングの前又は後に、半導体ウエハを複数の半導体チップ１１に個片化し、マーキング及び個片化の後に、複数の半導体チップ１１を裏面保護テープ６７から剥離することとした。
【選択図】図１２

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

特許文献１に記載の半導体装置の製造方法では、半導体ウエハ（６１）の主面に回路及び外部接続端子（５１）を形成した後、半導体ウエハ（６１）の裏面を研削する。その後、レーザー吸収性の膜（２１）を半導体ウエハ（６１）の裏面に成膜し、更にレーザー吸収性膜（２１）にレーザー透過性の保護膜（３１）を成膜する。そして、半導体ウエハ（６１）を複数の半導体チップ（１１）に個片化する前又は後に、レーザーを保護膜（３１）越しにレーザー吸収性膜（２１）に照射することで、レーザー吸収成膜（２１）にマーキングをする。

特開２００９−１４１１４７号公報

ところで、特許文献１に記載の技術では、半導体チップ（１１）の裏面に、レーザー吸収性膜（２１）及び保護膜（３１）が残るため、半導体チップ（１１）、レーザー吸収性膜（２１）及び保護膜（３１）からなる半導体装置の重量が増してしまう。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、半導体装置の軽量化を図ることである。

以上の課題を解決するために、半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに裏面保護材を貼り付け、前記裏面保護材を介して前記半導体ウエハにレーザー光を照射し、前記半導体ウエハにマーキングをすることとした。

好ましくは、前記マーキングをする前又は後に、前記半導体ウエハを複数の半導体チップに個片化し、前記マーキング及び前記個片化の後に、前記複数の半導体チップを前記裏面保護材から剥離することとした。
好ましくは、前記マーキング及び前記個片化の前に、前記半導体ウエハの主面に封止層を形成し、前記封止層形成後に、前記半導体ウエハを複数のチップ領域に区分けする分割予定線に沿って、前記封止層の表面から前記半導体ウエハの途中まで溝を切り込むハーフダイシングを行い、前記ハーフダイシング後に表面保護材を前記封止層に貼り付けて個片化し、前記個片化後であって前記マーキング前に、前記複数の半導体チップの裏面を前記裏面保護材に貼り付けて、前記複数の半導体チップを前記表面保護材から前記裏面保護材に転写し、前記マーキングは、前記転写後に、前記裏面保護材越しに前記複数の半導体チップの裏面にレーザーを照射することによって前記複数の半導体チップの裏面にすることとした。
好ましくは、前記マーキング及び前記個片化の前に、前記半導体ウエハの主面に封止層を形成し、前記封止層形成後に表面保護材を前記封止層に貼り付け、前記貼り付け後に前記半導体ウエハの裏面を研削し、前記研削後に前記半導体ウエハの裏面を前記裏面保護材に貼り付け、前記半導体ウエハを前記表面保護材から前記裏面保護材に転写し、前記マーキングは、前記転写後に、前記裏面保護材越しに前記半導体ウエハの裏面にレーザーを照射することによって、前記半導体ウエハの裏面にすることとした。
好ましくは、前記裏面保護材は、レーザー光の透過率が９０％以上であることとした。
好ましくは、前記表面保護材及び前記裏面保護材は、テープであることとした。

本発明によれば、半導体ウエハ又は半導体チップの裏面に直接マーキングをするから、半導体ウエハ又は半導体チップの裏面にレーザー吸収層を形成しなくても済み、レーザー吸収層の分だけ、半導体装置の軽量化・薄型化を図ることができる。

半導体装置の製造に用いる半導体ウエハの概略平面図。 図１に示されたII−IIに沿った面の矢視断面図。 半導体装置を製造する方法の一工程における断面図。 図３の工程の後の工程における断面図。 図４の工程の後の工程における断面図。 図５の工程の後の工程における断面図。 図６の工程の後の工程における断面図。 図７の工程の後の工程における断面図。 図８の工程の後の工程における断面図。 図９の工程の後の工程における断面図。 図１０の工程の後の工程における断面図。 図１１の工程の後の工程における断面図。 図１１の工程の後の工程における底面図。 図７の工程の後の工程における断面図。 図１４の工程の後の工程における断面図。 図１５の工程の後の工程における断面図。 図１６の工程の後の工程における断面図。 図１７の工程の後の工程における断面図。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

〔第１の実施の形態〕
半導体装置を製造するに際しては、図１、図２に示された個片化前の半導体ウエハ５０を用いる。図１は、半導体ウエハ５０の平面図である。図２は、図１に示されたIII−IIIに沿った面の矢視断面図である。

図１、図２に示すように、半導体（例えば、シリコン）からなる半導体ウエハ５０は、分割予定線（境界線）としての格子状のダイシングストリート５２によって複数のチップ領域５１に区画されている。これらチップ領域５１がマトリクス状に配列されている。半導体ウエハ５０の主面５０ａ側の表層には、チップ領域５１ごとに集積回路が形成されている。１つのチップ領域５１内の集積回路につき、複数の接続パッド１５が設けられている。半導体ウエハ５０の表層にパッシベーション膜１３が成膜され、集積回路がパッシベーション膜１３によって覆われている。そのパッシベーション膜１３の表面１３ｃが半導体ウエハ５０の主面５０ａとなっている。パッシベーション膜１３は、酸化シリコン又は窒化シリコンからなる。パッシベーション膜１３のうち接続パッド１５に重なる位置には開口１３ａが形成され、接続パッド１５が開口１３ａを通じて露出している。

まず、図３に示すように、パッシベーション膜１３の上に絶縁膜２１を成膜し、絶縁膜２１をパターニングすることによって絶縁膜２１に開口２１ａを形成する。開口２１ａの形成位置は接続パッド１５に重なる位置であり、開口２１ａを通じて接続パッド１５を露出させる。絶縁膜２１は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂その他の樹脂からなる。例えば、絶縁膜２１には、ポリイミド（ＰＩ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）等の高機能プラスチック材料、エポキシ系、フェノール系、シリコン系等のプラスチック材料、又はこれらの複合材料等を用いることができる。

次に、無電解メッキ法若しくは気相成長法（例えば、スパッタ法）又はこれらの組合せによって、絶縁膜２１の上全体にシード層６１を積層する。シード層６１は開口１３ａ，２１ａ内の接続パッド１５の上にも積層される。シード層６１は、銅（Ｃｕ）の薄膜、チタン（Ｔｉ）の薄膜、チタンに銅を積層した薄膜その他の金属薄膜である。

次に、シード層６１の上にそのレジストをパターニングし、そのレジストをマスクとしてそのレジストによってシード層６１の一部を被覆した状態で、シード層６１を電極として電解メッキを行う。これにより、銅メッキその他の金属メッキからなる配線２３をシード層６１の上であってレジストの開口内に成長させる。ここで、配線２３をシード層６１よりも厚く成長させる。
配線２３の形成後、レジストを除去する。

次に、図４に示すように、配線２３よりも厚いドライフィルムレジスト６３をシード層６１及び配線２３の上の一面に貼り付ける。そして、そのドライフィルムレジスト６３の露光・現像をすることによって、ドライフィルムレジスト６３に開口６３ａを形成する。開口６３ａの形成位置は配線２３の端部の上である。

次に、残留したドライフィルムレジスト６３をマスクとしてそのドライフィルムレジスト６３でシード層６１及び配線２３を被覆した状態で、シード層６１及び配線２３を電極として電解メッキを行う。これにより、ドライフィルムレジスト６３の開口６３ａ内において、銅その他の金属からなる柱状電極２５を配線２３の上に成長させる。ここで、柱状電極２５を配線２３よりも厚く成長させる。
柱状電極２５の形成後、ドライフィルムレジスト６３を除去する。

次に、図５に示すように、シード層６１を形状加工することによって、シード層６１から配線下地２２を形成する。具体的には、シード層６１のうち配線２３及び柱状電極２５に重なっていない部分をエッチングにより除去することにより、シード層６１から配線２３を加工する。このとき、配線２３及び柱状電極２５の表面が一部エッチングされるが、配線２３及び柱状電極２５がシード層６１と比較して充分に厚いため、配線２３及び柱状電極２５は残留する。残留した配線下地２２の形状は、配線２３の平面形状とほぼ同じである。

次に、絶縁膜２１の上に封止樹脂を塗布し、その封止樹脂を硬化させて封止層２６とする。封止層２６を積層することによって、配線２３を封止層２６によって覆う。この際、柱状電極２５全体が封止層２６に埋め込まれた状態となっており、柱状電極２５が露出していない。封止層２６は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂その他の絶縁性樹脂からなり、好ましくは、フィラー（例えば、ガラスフィラー）を含有した熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）からなる。なお、プリプレグを絶縁膜２１に貼り付けて、そのプリプレグを硬化させて封止層２６としてもよい。

次に、図６に示すように、封止層２６の表面を研削することにより、封止層２６の表面が柱状電極２５の頭頂面と略面一となるように柱状電極２５の頭頂面を露出させる。この時、柱状電極２５の頭頂面も研削され、柱状電極２５の頭頂面が平坦になる。
次に、図７に示すように、半田バンプ２７を柱状電極２５の頭頂面に形成する。

次に、図８に示すように、封止層２６の表面２６ａから封止層２６、絶縁膜２１、パッシベーション膜１３及び半導体ウエハ５０をダイシングストリート５２に沿ってハーフダイシングすることによって、封止層２６、絶縁膜２１、パッシベーション膜１３及び半導体ウエハ５０に格子状の溝６２を形成する。ダイシングに際しては、封止層２６の表面２６ａから半導体ウエハ５０の途中まで切り込むが、半導体ウエハ５０の裏面５０ｂまで切り込まない。

次に、図９に示すように、半田バンプ２７の上から表面保護テープ６４を封止層２６の表面２６ａに貼り付ける。ここで、表面保護テープ６４はシート状の基材６５と、その基材６５に積層された粘着層６６と、からなり、粘着層６６を封止層２６に向けて粘着層６６を封止層２６の表面２６ａに粘着させる。粘着層６６は、紫外線照射により粘着性の低減又は消失をするものが好ましい。

次に、図１０に示すように、グラインダによって半導体ウエハ５０の裏面５０ｂを研削する。この際、溝６２に到達するまで半導体ウエハ５０の裏面５０ｂを研削する。これにより、半導体ウエハ５０を複数の半導体チップ１１に個片化する。封止層２６が表面保護テープ６４に貼り付けられているから、半導体ウエハ５０を個片化しても、半導体チップ１１ごとにバラバラにならない。

次に、図１１に示すように、これら半導体チップ１１を表面保護テープ６４から裏面保護テープ６７に転写する。具体的には、表面保護テープ６４をこれら半導体チップ１１の封止層２６に貼り付けた状態で、これら半導体チップ１１を枠状のフレーム６８の内側に配置し、粘着性のある裏面保護テープ６７をこれら半導体チップ１１の裏面１１ｂ及びフレーム６８に貼り付ける。その後、表面保護テープ６４をこれら封止層２６から剥離する。表面保護テープ６４の粘着層６６が紫外線照射により粘着性の低下又は消失をするものであれば、粘着層６６に紫外線を照射することによって、表面保護テープ６４を封止層２６から剥離する。

裏面保護テープ６７はレーザー透過性を有するものであり、裏面保護テープ６７のレーザー透過率が９０％以上であることが好ましい。また、裏面保護テープ６７のレーザー透過性を高めるため、共押し出しによって製造されたテープを裏面保護テープ６７に用いる。共押し出しとは、スリットから基材樹脂を押し出すことによってＰＥＴ等からなるシート状の基材を作成するとともに、そのスリットに平行なスリットから粘着樹脂を押し出すことによってシート状の粘着層を作成し、これらをシートの作成と同時にこれらをラミネートすることである。例えば、粘着層はアクリル系の樹脂からなる。なお、裏面保護テープ６７は、いわゆるダイシングテープ（例えば、三井化学株式会社製のダイシングテープ（厚さ：７０μｍ（測定値）、剥離フィルムの厚さ：２５μｍ、波長５５０ｎｍのレーザーの透過率：９２．７％））であり、フレーム６８は、いわゆるダイシングフレームである。

次に、図１２、図１３に示すように、レーザー６９を裏面保護テープ６７に向けて照射して、裏面保護テープ６７越しに半導体チップ１１の裏面１１ｂのマーキングを行う。ここで、半導体チップ１１の表面は鏡面仕上げになっていて銀色であるが、半導体チップ１１の裏面１１ｂが鏡面仕上げされていてもよいし、半導体チップ１１の裏面１１ｂが磨かれておらず、その裏面１１ｂに筋状の研削傷があって、その裏面１１ｂが灰色に見えてもよい。レーザー６９の光が裏面保護テープ６７を透過して半導体チップ１１の裏面１１ｂに入射し、レーザー６９の光が半導体チップ１１の裏面１１ｂに吸収され、その部分において半導体が溶融する。レーザー６９のパワーが大きいと、レーザー光照射部分の半導体がレーザー光を吸収して溶融し、半導体が飛び、その部分がなだらかな曲線を描いた円弧状に凹んだ状態となる。凹みは１〜２μｍ程度である。半導体ウエハの外形上に設けられたリング照明の光で照らすと、斜めから入射した光は、周囲の研削傷部分よりレーザー光照射部分からの方が多くの光が返って来るため、白く見える白マークングとなる。レーザー６９のパワーが小さいと、溶融後、溶融した部分は飛ばずに再凝固し、半導体チップ１１の裏面１１ｂ全面にあった研削傷のうち、レーザー光吸収部分だけ無くなり、平滑な面となる。半導体ウエハの外形上に設けられたリング照明の光で照らすと、斜めから入射した光は、研削傷部分よりレーザー光吸収部分に当たった光の反射が研削傷部分より少ないため、その部分が黒く見える黒マーキングとなる。このように、溶融した半導体が凝固して、レーザー６９が照射された部分の光の反射状況が他の部分の光の反射状況と異なり、その部分がマーク７０となる。マーク７０となる部分は、例えば、品名、インデックスマーク、製造年月日、ロット番号、ロゴ、商標等を表す。

レーザー６９の波長は、半導体チップ１１の表層の集積回路に影響を与えないような波長であって、裏面保護テープ６７を透過するものである。例えば、レーザー６９は、波長５３２ｎｍのグリーンレーザー又は波長１０６４ｎｍの基本波レーザーである。

以上のように、レーザー６９を照射する際には、複数の半導体チップ１１が裏面保護テープ６７に貼り付けられて、これら半導体チップ１１がバラバラになっていないから、これら半導体チップ１１のマーキングを一括して行うことができる。そのため、生産性の向上を図ることができ、一般的なレーザー照射型のウエハマーキング装置を利用することができる。
また、裏面保護テープ６７越しに半導体チップ１１の裏面１１ｂのマーキングを行うので、発塵の発生がない。
また、半導体チップ１１の裏面１１ｂの半導体に直接マーキングしたので、レーザー吸収層等を半導体チップ１１の裏面１１ｂに設ける必要がない。そのため、生産コストがアップせず、生産性も優れているうえ、レーザー吸収層の分だけ、半導体チップ１１の軽量化・薄型化を図ることができる。

マーキング後、これら半導体チップ１１を裏面保護テープ６７から剥離する。例えば、ニードルによって半導体チップ１１を裏面保護テープ６７側から突き上げることによって、半導体チップ１１を裏面保護テープ６７から剥離する。なお、裏面保護テープ６７が紫外線照射により粘着性の低下又は消失をするものであれば、裏面保護テープ６７に紫外線を照射することによって半導体チップ１１を裏面保護テープ６７から剥離してもよい。
以上により、複数の半導体装置が完成する。

以上のように、本実施の形態によれば、半導体チップ１１を裏面保護テープ６７から剥離したから、裏面保護テープ６７が半導体チップ１１の裏面に残らない。そのため、完成した半導体装置の軽量化を図ることができる。また、半導体チップ１１を裏面保護テープ６７に貼り付けているため、効率的にレーザー捺印できる。

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、配線下地２２、配線２３のパターニングは、フルアディティブ法であってもよいし、セミアディティブ法であってもよいし、サブトラクティブ法であってもよい。配線２３のパターニング方法によっては配線下地２２がなくてもよい。

また、封止層２６が厚くなっているが、封止層２６が薄くてもよい。封止層２６が薄い場合には、柱状電極２５が無く、柱状電極２５の箇所において封止層２６に開口が形成され、その開口内であって配線２３の端部の上に半田バンプ２７が形成されている。そのような半導体装置を製造する場合には、配線２３の形成後（図３参照）、柱状電極２５を形成せずに、エッチングによりシード層６１を配線下地２２にパターニングする。その後、絶縁膜２１の上に封止樹脂を塗布して、その封止樹脂を硬化させることによって、配線２３を覆う薄い封止層２６を成膜する。その後、レーザー等によって封止層２６のうち配線２３の端部に重なる部分に開口を形成し、その開口内であって配線２３の端部の上に半田バンプ２７を形成する。その後は、図８〜図１３を用いて説明した工程と同様にすることで、複数の半導体装置を製造することができる。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。
柱状電極２５の頭頂面に半田バンプ２７を形成するまでの工程は、第１の実施の形態と同様である（図１〜図７参照。）。

半田バンプ２７の形成後、図１４に示すように、半田バンプ２７の上から表面保護テープ６４を封止層２６の表面２６ａに貼り付ける。
次に、図１５に示すように、グラインダによって半導体ウエハ５０の裏面５０ｂを研削する。これにより、半導体ウエハ５０を薄型化する。
次に、図１６に示すように、半導体ウエハ５０を表面保護テープ６４から裏面保護テープ６７に転写する。具体的には、表面保護テープ６４を封止層２６に貼り付けた状態で、半導体ウエハ５０を枠状のフレーム６８の内側に配置し、粘着性のある裏面保護テープ６７をこれら半導体ウエハ５０の裏面５０ｂ及びフレーム６８に貼り付ける。その後、表面保護テープ６４をこれら封止層２６から剥離する。表面保護テープ６４の粘着層６６が紫外線照射により粘着性の低下又は消失をするものであれば、粘着層６６に紫外線を照射することによって、表面保護テープ６４を封止層２６から剥離する。

次に、図１７に示すように、レーザー６９を裏面保護テープ６７に向けて照射して、裏面保護テープ６７越しに半導体ウエハ５０の裏面５０ｂを照射する。これにより、チップ領域５１ごとにマーク７０を半導体ウエハ５０の裏面５０ｂに形成し、半導体ウエハ５０の裏面５０ｂのマーキングを行う。このように、複数の半導体チップ１１が裏面保護テープ６７に貼り付けられた状態であるから、これら半導体チップ１１のマーキングを一括して行うことができる。また、裏面保護テープ６７越しに半導体チップ１１の裏面１１ｂのマーキングを行うので、発塵の発生がない。また、半導体ウエハ５０を裏面保護テープ６７に貼り付けているので、マーキング時の半導体ウエハ５０の反りを抑制することができる。

次に、図１８に示すように、封止層２６、絶縁膜２１、パッシベーション膜１３及び半導体ウエハ５０をダイシングストリート５２に沿ってダイシングする。ダイシングに際しては、封止層２６の表面２６ａから半導体ウエハ５０の裏面５０ｂまで切り込み、半導体ウエハ５０を複数の半導体チップ１１に個片化する。

個片化後、これら半導体チップ１１を裏面保護テープ６７から剥離する。以上により、複数の半導体装置が完成する。
本実施の形態においても、半導体チップ１１を裏面保護テープ６７から剥離したから、完成した半導体装置の軽量化を図ることができる。また、マーキング時に半導体ウエハ５０が反らないようにすることができる。

１１ 半導体チップ
１７ 保護膜
２６ 封止層
５０ 半導体ウエハ
５０ａ 主面
５０ｂ 裏面
５１ チップ領域
５２ ダイシングストリート
６２ 溝
６４ 表面保護テープ（表面保護材）
６７ 裏面保護テープ（裏面保護材）
６９ レーザー
７０ マーク

Claims (6)

1. 半導体ウエハに裏面保護材を貼り付け、
   前記裏面保護材を介して前記半導体ウエハにレーザー光を照射し、前記半導体ウエハにマーキングをすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記マーキングをする前又は後に、前記半導体ウエハを複数の半導体チップに個片化し、
   前記マーキング及び前記個片化の後に、前記複数の半導体チップを前記裏面保護材から剥離することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記マーキング及び前記個片化の前に、
   前記半導体ウエハの主面に封止層を形成し、
   前記封止層形成後に、前記半導体ウエハを複数のチップ領域に区分けする分割予定線に沿って、前記封止層の表面から前記半導体ウエハの途中まで溝を切り込むハーフダイシングを行い、
   前記ハーフダイシング後に表面保護材を前記封止層に貼り付けて個片化し、
   前記個片化後であって前記マーキング前に、前記複数の半導体チップの裏面を前記裏面保護材に貼り付けて、前記複数の半導体チップを前記表面保護材から前記裏面保護材に転写し、
   前記マーキングは、前記転写後に、前記裏面保護材越しに前記複数の半導体チップの裏面にレーザーを照射することによって前記複数の半導体チップの裏面にすることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記マーキング及び前記個片化の前に、
   前記半導体ウエハの主面に封止層を形成し、
   前記封止層形成後に表面保護材を前記封止層に貼り付け、
   前記貼り付け後に前記半導体ウエハの裏面を研削し、
   前記研削後に前記半導体ウエハの裏面を前記裏面保護材に貼り付け、前記半導体ウエハを前記表面保護材から前記裏面保護材に転写し、
   前記マーキングは、前記転写後に、前記裏面保護材越しに前記半導体ウエハの裏面にレーザーを照射することによって、前記半導体ウエハの裏面にすることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記裏面保護材は、レーザー光の透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記表面保護材及び前記裏面保護材は、テープであることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。

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