JP2014187339A - ウエハレベルパッケージ構造およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切削刃の磨耗を抑制して切削刃の寿命を延ばしたウエハレベルパッケージ構造およびその製造方法を提供する。
【解決手段】基板４５０の表面に、溝４６２を含む第１の樹脂４６０をモールドでプレスして形成する樹脂形成工程と、第１の樹脂４６０を酸素ドライエッチングし基板４５０の表面の一部を露出させるエッチング工程と、第１の樹脂４６０の表面に、前記配線の一部となる第１の金属４７０および第１の金属４７０より硬度が低い第２の金属４８０を、物理気相成長によって成膜する第１、第２の成膜工程と、溝４６２の側面に第１の金属４７０が成膜されていないか、成膜された厚みが、第１の樹脂４６０の上面に成膜された厚みよりも薄い場所に該当する高さ、若しくは溝４６２の底面に成膜された第１の金属４７０の厚みよりも薄い場所に該当する高さに、切削刃４９０を設置する設置工程と、切削刃４９０により第１の樹脂４６０を切削する切削工程を含む。
【選択図】図１９

Description

本発明はウエハレベルパッケージ構造およびその製造方法に関するものである。

近年、半導体を用いた回路システムに対しては、小型化の要求が非常に高まっている。このような要求を満たすため、半導体回路はそのチップサイズに近いパッケージ（ＣＳＰ）に実装されることがある。

ＣＳＰを実現する方法の一つとして、ウエハレベルパッケージ（ＷＬＰ）と呼ばれるパッケージ方法が知られている。ＷＬＰの一例は、ダイシングにより個片化する前のシリコンウエハに対して外部電極などを形成する方法であり、ダイシングによる個片化は、外部電極などを形成した後に行われる。ＷＬＰを用いれば、多数の半導体チップに対して再配線パターンおよび外部端子電極（第二電極）などの形成を同時に行うことができるため、生産性を高めることができると期待されている。よって、ＷＬＰは半導体装置である。

ウエハレベルパッケージは、ファンインとファンアウトがある。ファンインは、チップサイズと同等な領域において、半導体装置としての外部電極（外部端子）を設ける。例えば、チップ上のパッシベーション膜上に形成された再配線等を介して、そのチップの表面領域内において、外部端子を形成する。ファンアウトは、チップサイズよりも大きな領域において、半導体装置としての外部端子を設ける。例えば、チップ上のパッシベーション膜上に形成された再配線等を介して、そのチップが埋め込まれる絶縁樹脂の表面領域において、外部端子を形成する。ファンアウトにおいては、例えば、複数のチップが埋め込まれた絶縁樹脂で形成された絶縁樹脂ウェハ上において、再配線及び外部電極を形成する。よって、生産性を高めることが出来る。尚、シリコンウェハは、所謂、ウェハ前工程（回路の焼き付けから、チップ上のパッシベーション膜が形成されるまで）が終了した後、ダイシングを行い機能単位に個片化し、個片化されたそれら複数のチップを前記絶縁樹脂ウェハに搭載する。ファンアウトもＷＬＰである。

また近年、ＬＳＩパッケージはウエハプロセスと一体化して加工し、小型化と低コスト化、さらには性能向上を図っている。しかし、ウェハ上の再配線及び絶縁層等の形成は、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やメッキ（ｐｌａｔｉｎｇ）とフォトリソグラフィ法の組み合わせで行われており、更なる低コスト化が求められている。

その対応策として、永久レジストとしての絶縁材料をロール金型押し付けやフォトリソグラフィ法などで凹凸に加工し、その上に前面に金属層を被着し、永久レジストの凸部及び金属層を研磨するダマシンプロセスに類似した製法を適用することで、永久レジストの凹部内に金属を配線としてパターニングする手法が考案されている。

しかしながらこの方法における研磨は、ウエハ前工程で採用されているＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法を用いた場合に、従来の方式であるＰＶＤやメッキとフォトリソグラフィの組み合わせと比べ、価格的に利点がない。ＣＭＰ法に変わる方法として機械研磨法があるが、砥粒などのコンタミネーション等が起こり、均質な平坦加工面を保つための加工時間が長くなる。

これに対し、特許文献１〜特許文献４による研削方法は研削時間が短く、平坦加工が容易に出来ることから、低価格手法として提案されている。

特開平７−３２６６１４号公報 特開２００４−３１９９６５号公報 特開２００５−６４４５１号公報 特開２００５−１２０９８号公報

少なくとも一つの課題は、永久レジストの凹部内に金属を配線として形成するにあたり、特許文献１〜特許文献４で用いる研削方法では、永久レジスト材料と金属の複合体の研削であることから、永久レジスト材料の材質、金属の材質、または金属の形成方法等を熟慮しなければ、刃の自己振動（ビビリ）、刃の磨耗、刃に被研削物が付着するなど問題が発生し、生産性がよいとは言えない。

本発明にかかるウエハレベルパッケージ製造方法の代表的な構成は、基板の表面に、配線が形成される溝を含む絶縁性の第１の樹脂をモールドでプレスし固めることにより形成する樹脂形成工程と、第１の樹脂を酸素ドライエッチングでエッチングし基板の表面の一部を露出させる酸素ドライエッチング工程と、第１の樹脂の表面に、配線の一部となる第１の金属を、物理気相成長によって成膜する第１の成膜工程と、第１の金属の表面に、配線の一部となる、第１の金属より硬度が低い第２の金属を成膜する第２の成膜工程と、溝の側面に第１の金属が成膜されていない高さ、または、溝の側面に成膜された第１の金属の厚みが、第１の樹脂の上面に成膜された第１の金属の厚みよりも薄い場所に該当する高さ、若しくは溝の底面に成膜された第１の金属の厚みよりも薄い場所に該当する高さに、切削刃を設置する設置工程と、切削刃を走査することにより、少なくとも第１の樹脂を切削する切削工程と、を含む、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、例えば、第１の成膜工程の結果、第１の樹脂の上面から溝の側面の上部までは、相対的に硬度の高い第１の金属が成膜される。しかしさらに下方（溝の底部）にゆくに従って溝の側面に成膜される第１の金属の厚みは次第に小さくなってゆき、やがてゼロとなる。次に第２の成膜工程を行うと、溝の底部、第１の樹脂の上面、および溝の側面の上部に成膜された第１の金属の上に、第２の金属が成膜される。

本発明の特徴は、上記のような成膜が行われた後の切削工程において、切削刃が、例えば、溝の側面に第１の金属が成膜されていない（厚みがゼロ）になる高さを狙い、その高さの切削ラインに沿って切削を行うことである。したがって切削刃が切削するのは、例えば、切削対象の中で最も軟らかい第１の樹脂と、第１の金属よりも相対的に硬度の低い第２の金属の２種類だけである。

切削刃が、第１の樹脂をその上面に近い高さで切削する場合、第２の金属よりも相対的に硬度の高い第１の金属が溝の側面の一部にも相当量の厚さで成膜されている。そのため、第１の金属も含めた３種類の材料を切削することとなる。かかる場合と比較すると、本発明（第１の金属が成膜されていない（厚みがゼロ）になる高さを狙う）は切削刃の磨耗の程度が、非常に小さく、切削刃の寿命を大幅に延ばすことが可能である。また、配線を形成する金属の配線パターンが歪むことが防止されるという顕著な効果を有する。

一方、本発明においても、切削刃が、第１の金属の厚みが薄い高さを狙った場合は第１の金属も含めた３種類の物質を切削することとなる。しかし本発明の特徴は、切削刃が、溝の側面に成膜された第１の金属の厚みが、第１の樹脂の上面に成膜された第１の金属の厚みよりも薄い場所に該当する高さ、若しくは溝の底面に成膜された第１の金属の厚みよりも薄い場所に該当する高さを狙って、切削することである。したがって、溝の側面に成膜された第１の金属の厚みの大きい高さを切削する場合に比較すれば、切削刃の磨耗の程度は小さく、切削刃の寿命を延ばすことが可能である。

上記の第１の樹脂は、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂またはユリア樹脂を主成分とするとよい。例えば、ダイヤモンド製のバイトなどの切削刃による切削は、切削時の局部発熱で塑性変形を起こさない熱硬化樹脂が望ましい。切削刃の切れ味を良くするためには、適度な弾性率を持ち、応力歪曲線における破断強度が比較的低い樹脂が良好と考えられるからである。例えば、応力に対する歪みは数％以下が好ましく、クレーズ（Ｃｒａｚｅ）が生じにくい、切削刃の絡み付きの少ない材料とするべきだからである。上述の樹脂はいずれも、例えば弾性率が２〜４ＧＰａを示す程度に固く伸びが少ないπ型環状基を含有している。

またこれらの樹脂は、固くて伸びが少ない特性を有することから、これらの樹脂が切削される際、一緒に切断される隣接する金属との間に、隙間が生じにくい。そのため樹脂が歪むことにより配線を形成する金属が歪むことが防止されるという顕著な効果を有する。

上記の基板は、少なくともその表面の一部にパッシベーション膜を有し、パッシベーション膜が第１の樹脂と接するとよい。パッシベーション膜と第１の樹脂とが接することによって第１の樹脂の密着性（接着力）が向上し、切削性能が、より向上するからである。

パッシベーション膜は、ポリイミド樹脂を主成分とするとよい。パッシベーション膜に接する第１の樹脂として用いられるフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、またはユリア樹脂は、ポリイミド樹脂に接着する感光性樹脂であり、接着力が強く、切削しやすい性能を有するからである。

第１の成膜工程は、溝に対応した位置に開口部を有するメタルマスクを用いたイオンプレーティング法によって行ってもよい。

上記の構成によれば、第１の成膜工程の結果、メタルマスクおよび溝に、第１の金属が成膜される。次にメタルマスクをリフトオフして第２の成膜工程を行うと、溝に成膜された第１の金属の上に第２の金属が成膜され、第１の樹脂の上面及び溝の側面には直接、第２の金属だけが成膜される。したがって、切削工程では、溝の側面の第１の金属の成膜厚さを気にすることなく、第１の金属が存在しない切削ライン、あるいは第１の金属の厚みが薄い切削ラインに沿って切削を行うことが可能である。

さらに第２の成膜工程は、物理気相成長によって行ってもよく、例えば、溝に対応した位置に開口部を有するメタルマスクを用いたイオンプレーティング法によって行ってもよい。

上記の構成によれば、第１の成膜工程および第２の成膜工程の結果、メタルマスクおよび溝に、第１および第２の金属が成膜される。次にメタルマスクをリフトオフすれば、溝にだけ第１および第２の金属が成膜された状態となる。したがってこの場合も、切削工程では、溝の側面の第１の金属の成膜厚さに配慮することなく、第１の金属が存在しない切削ライン、あるいは第１の金属の厚みが薄い切削ラインに沿って切削を行うことが可能である。

一方、第２の成膜工程は、スパッタリング法によって行ってもよい。第１の金属よりも相対的に硬度の低い第２の金属の成膜厚さが、イオンプレーティング法による第２の金属の成膜厚さよりも厚くなっても、切削刃の磨耗等への影響が少ないからである。

第２の成膜工程は、イオンプレーティングやスパッタリングなどの物理気相成長に代えて、メッキ法によって行ってもよい。第１の金属よりも相対的に硬度の低い第２の金属の成膜厚さが、物理気相成長による第２の金属の成膜厚さよりも厚くなっても、切削刃の磨耗等への影響が少ないからである。

上記の樹脂形成工程では、溝に隣接する第１の樹脂の断面を、基板の表面を基準として長方形または正テーパに形成してよい。

上記のように溝に隣接する第１の樹脂の断面が正テーパ形状であっても、溝の側面を下方（溝の底部）にゆくに従って、成膜される第１の金属の厚みは次第に小さくなり、例えば、第１の樹脂の上面に成膜される第１の金属の厚みより小さくなるからである。

また、溝に隣接する第１の樹脂の断面が長方形であれば、溝の側面は垂直な面となる。したがって、既に述べたような、溝の側面を下方にゆくに従って、第１の金属の成膜厚さが次第に小さくなりやがてゼロになるという、本発明による切削工程を適用可能な構造が実現できる。

上記のメタルマスクの開口部の幅は、溝の幅よりも狭くしてよい。これによって、溝の側面における第１の金属の成膜厚さを、更に意図的に薄くすることができるからである。

上記の構成の特徴は、このように、溝の側面における第１の金属の成膜厚さを、更に意図的に薄くすることによって、本発明による切削工程を適用可能な、第１の金属の厚みが薄い範囲（マージン）を広くすることである。

上記の基板は、回路及び回路へ信号を入出力する内部端子電極を含む半導体基板であり、溝に成膜された第１の金属および第２の金属は、内部端子電極と、半導体基板のチップに相当する領域内にファンインとして設けられた外部端子電極と、を接続する配線層を形成してよい。

上記の基板は、回路及び回路へ信号を入出力する内部端子電極を含む半導体チップと、半導体チップの少なくとも側面を覆う絶縁性の第２の樹脂とを含み、溝に成膜された第１の金属および第２の金属は、内部端子電極と、半導体チップの領域外の第２の樹脂にファンアウトとして設けられた外部端子電極と、を接続する配線層を形成してよい。

例えば、上記の基板は、ウエハをダイシングした複数のチップを第２の樹脂に再配列した、ファンアウトＷＬＰ用基板である。

本発明によれば、切削刃の磨耗を抑制して切削刃の寿命を延ばすことが可能なウエハレベルパッケージの製造方法を提供可能である。また、配線を形成する金属の配線パターンが歪むことが防止されるので、安価でありながら微細なパターン加工が実現きるという顕著な効果を有する。

本発明の好ましい実施形態による回路基板（シリコンウエハ）の構造を示す模式的な断面図である。 本発明によって組立てられたパッケージをボール側から見た平面図である。 本発明によって組立てられたパッケージの側面図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法を説明する再配線部の平面図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法の第１の実施形態を説明する断面図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法を説明する断面図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法を説明する断面図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法を説明する断面図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法を説明する断面図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法を説明する断面図である。 本発明によるＷＬＰの配線層２１の断面図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法を説明する断面図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法を説明する断面図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法を説明する断面図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法を説明する断面図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法を説明する断面図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法の第２乃至第７の実施形態に共通のプロセスフローを示すフローチャートである。 図１７のフローチャートに沿って製造されるＷＬＰの変化の一例を示す概略図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法の第２の実施形態を示す図である。 図１９においてＷＬＰ製造方法が完了した結果得られる、ウエハレベルパッケージの中間体を示す図である。 本発明の各実施形態に利用する各種樹脂および金属の物性値を示す表である。 図１９の第１の樹脂としては適さない樹脂（ポリイミド樹脂等）に生じるクレーズ（Ｃｒａｚｅ）の例を示す模式図である。 各種樹脂の応力−歪み曲線を示すグラフである。 図１９の高さＨ０における切削を微視的に見た模式図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法の第３の実施形態を示す図である。 図２５においてＷＬＰ製造方法が完了した結果得られる、ＷＬＰの中間体を示す図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法の第５の実施形態を示す図である。 図２７の成膜状態から、メタルマスクをリフトオフして第２の成膜工程を行った成膜結果を示す図である。 図２８の成膜状態から、切削・平坦化工程を行った結果得られる、ＷＬＰの中間体を示す図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法の第６の実施形態を示す図である。 本発明によるＷＬＰ製造方法の第７の実施形態を示す図であり、本実施形態で用いる基板の平面図である。 図３１の断面図である。 図３１のファンアウト用ＷＬＰ基板の製造工程を例示する図である。 図３１のファンアウト用ＷＬＰ基板に対して図１７に示したＷＬＰ製造方法を適用して製造した、ＷＬＰの完成体を例示する図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態による回路基板（シリコンウエハを含む）の構造を示す模式的な断面図である。

図１に示すように、本実施形態によるシリコンウエハ１０は、ウエハ本体である基板１と、基板１の表面に形成されたチップ取り出し電極（内部端子電極）２と、チップ取り出し電極２に電気的に接続された半田ボール（外部端子電極）９とを備えている。基板１は、その後個片化される複数の半導体チップからなる集合基板である。これら半導体チップに形成されている回路は互いに同一である。

基板１の表面は、チップ取り出し電極２が設けられた領域以外のほぼ全面が絶縁性のパッシベーション膜３で覆われている。特に限定されるものではないが、チップ取り出し電極２は例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる。チップ取り出し電極２には、後述する配線層と接する表面にメッキ（例えばＮｉ＋Ａｕ）があらかじめ施されていても構わない。尚、本明細書においては、「基板１」と言うときには、チップ取り出し電極２及びパッシベーション膜３を含むことがある。したがって、「基板１の表面」とは、チップ取り出し電極２の表面や、パッシベーション膜３の表面も指すことがある。

これら基板１、チップ取り出し電極２及びパッシベーション膜３からなる部分は、いわゆる前工程（拡散工程）にて作製される部分である。前工程においては、ステッパーなどを用いた極めて高精度なフォトリソグラフィー法によって、回路に関連する極微細な内部配線などが基板上に形成される。これら内部配線の端子となる部分がチップ取り出し電極２である。本実施形態によるシリコンウエハ１０は、その表面にウエハレベルで加工を施すことにより、図１に示す配線層２１，２２及び半田ボール９などを形成するものである。尚、本発明において、外部端子電極は、半田ボール９には限られない。本願発明の特徴の一つである樹脂６は、配線層２１（第１の金属配線）と配線層２１（第１の配線に物理的に隣接する第２の金属配線）との電気的な絶縁を確立する。

図２は、本発明により組立てられたパッケージの平面図である。図２においては、半田ボール９が形成された面を表面にして示している。

図３は、本発明により組立てられたパッケージの平面図である。図３においては、半田ボール９が形成された面を上面にして示している。

図１に示すように、基板１の表面には、チップ取り出し電極２とパッシベーション膜３が設けられている。上述の通り、パッシベーション膜３は、基板１の表面のうちチップ取り出し電極２が設けられた領域以外のほぼ全面を覆っている。取り出し電極２は、バリア金属配線４ｂ及びアルミニュウム配線銅配線５ｂが積層されてなる配線層２１に接続されている。特に限定されるものではないが、バリア金属配線４ｂの厚みとしては０．３μｍ程度、アルミニュウム配線５ｂの厚みとしては５μｍ程度とすればよい。

なお、配線５ｂの材質は銅（Ｃｕ）であっても問題はなく、銅（Ｃｕ）を配線層とする場合にはバリア金属の上にメッキ法にて銅（Ｃｕ）を積層することも可能である。

配線層２１の平面形状の一例は図４に示されており、特に限定されるものではないが、配線層２１の上面のうち、配線層２２によって覆われる部分２２ａ以外は、全て保護絶縁膜１１（図１）によって覆われている。本明細書においては、配線層２１，２２の上面のうち、保護絶縁膜１１によって覆われていない部分を「第１の部分」と呼び、保護絶縁膜１１によって覆われた部分を「第２の部分」と呼ぶことがある。したがって、配線層２１は第１の部分を有していない。

さらに、図１に示すように、配線層２１の端部は、バリア金属配線７及び銅配線８が積層されてなる第２の配線層２２に接続されている。特に限定されるものではないが、バリア金属配線７の厚みとしては０．３μｍ程度、銅配線８の厚みとしては１０μｍ程度とすればよい。銅配線８は、アルミ配線であってもよい。第２の配線層２２は、半田ボール９の下地となるポスト電極として機能する配線層であり、基板１の表面に対して垂直に設けられている。換言すれば、再配線部２１のように基板１の表面に沿って延在する部分を有していない。

バリア金属配線４および７としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ又はＰｄからなる単層膜、或いは、ＴｉとＮｉの積層膜などを用いることができる。本発明においてバリア金属配線４および７を設けることは必須でないが、一般に、パッシベーション膜３の表面にアルミニュウム配線５を直接形成すると両者の密着性が不足し、一旦大気中に曝されたアルミニュウム配線５の表面に銅配線８を直接形成すると両者の密着性が不足するため、これらを設けることが好ましい。但し、本発明においては銅配線５および８をＰＶＤ（物理気相成長）法によって形成する場合、被着エネルギを制御することによって密着性や被着応力を調整することが可能である。したがってこの場合においては、従来のＷＬＰに比べると、バリア金属配線４および７を設ける必然性は低い。

図１に示すように、基板１の表面のうち半田ボール９が形成される領域を除く全面は、保護絶縁膜１１で覆われている。保護絶縁膜１１の材料については特に限定されないが、電気的絶縁性無機物をＰＶＤ法で被膜したものや液状の有機絶縁材料をキュアなどで固化した材料を用いることが好ましい。

かかる構造により、配線層２１の表面のうち、配線層２２によって覆われる部分以外は全て保護絶縁膜１１によって覆われることになる。同様に、配線層２２の表面のうち、半田ボール９によって覆われる部分（第１の部分）以外は、全て保護絶縁膜１１によって覆われることになる（第２の部分）。

次に、本実施形態によるウエハレベルパッケージの第１の実施形態の製造方法について説明する。

図５〜図１６は、本実施形態によるウエハレベルパッケージの第１の実施形態の製造方法を説明するための工程図である。図５乃至図１０は、図２における左側に示す複数のチップ取り出し電極２がＹ軸方向に展開されている場所の断面図に相当する。図１１乃至図１６は、図２における左側に示すいずれか一つのチップ取り出し電極２及び配線層２１並びに半田ボール（外部端子電極）９のＸ軸方向の断面図に相当する。

まず、前工程が完了した基板１を用意し、図５に示すように、その表面を絶縁性の優れた樹脂６で覆う（樹脂塗布工程）。樹脂塗布膜の厚さはとくに限定するものではないが５μｍから３０μｍ程度がのぞましい。本願発明の特徴の一つである樹脂６の材料については、後述する。

次に配線層２１（図１）を形成すべき領域の部分が図６（ｃ）に示す溝２０１ａとなるように樹脂６を溝形成する（樹脂形成工程）。樹脂の形成工程は、所定の大きさの凹凸の面を有するモールド型２００の凹凸面を塗布された樹脂に対して、精確にアライメントされた位置に押しつける。モールド型２００を基板１に押しつけるにあたり基板１に対して平行に押しつけなければならない、なぜならば基板１への力学的ダメージを無くすため均一な圧力にする必要があるからである。同様に基板１の面の平坦性が悪いとモールド型２００と基板１との平行性が保てない為、モールド型２００及び基板１に応力の不均一差から応力集中によりモールド型２００や基板１にダメージを与えることになる。またモールド型２００を樹脂６に押し付ける圧力は樹脂６の粘性によるが、１０ＭＰａ以下が好ましい。モールド型２００を樹脂６に加圧する際にモールド型２００の凹部に空気を巻き込み、樹脂が未充填の場合がある、また空気の巻き込みを防ぐ為、真空中でモールドする場合がある。以上によれば溝幅（再配線幅）は１０μｍ以下の微細な加工が可能となる。

次にモールド型２００を樹脂６に押し付けた状態で、樹脂６に所定の紫外線（波長３００〜４００ｎｍ）を照射して樹脂６を硬化させる。樹脂６に対し紫外線を照射するにあたりモールド型２００を紫外線が透過する材料にする必要がある為、材料は紫外線透過率の高く光学特性の良い石英ガラスが好ましい。

次に硬化反応が完了した樹脂６に対してモールド型２００を離型する。この離型後に基板１上には樹脂６の凹凸形状が完成する。樹脂６の基板１に対する特性としては密着性の良い樹脂である必要があるが、モールド型２００に対しては密着力が大きいと樹脂６からの離型性が悪くなり、離型後モールド型６の凹部に樹脂が残る又は基板１上に樹脂６の突起部が欠損する場合がある。この対策として、モールド型２００に予めシランカップリング剤を介してフッ素系の離型剤を塗布する又はモールド型に超音波振動を与えながら離型する必要がある。

前記の樹脂形成工程は樹脂６を紫外線において硬化させる方法であるが、基板１上の樹脂６をその樹脂６のガラス転移温度以上に昇温させて、樹脂６の粘性を低下させた後に前記と同様に樹脂６をモールド型で押し付ける。その後樹脂をガラス転移温度以下に冷却し、樹脂６を硬化させた後に、モールド型２００を離型させる方法もある。

次に、第１の樹脂を酸素ドライエッチングでエッチングし基板の表面の一部を露出させる（酸素ドライエッチング工程）。図６（ｃ）に示すモールド型２００の離型後にモールド型２００の凸面と基板表面の間には薄い残膜２０４が基板１の表面上に残ってしまう。その残膜２０４を除去する方法として、図７に示すドライエッチング法である酸素リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）が上げられる。酸素ドライエッチング２０２の最適な条件としてＲＦパワー１５０Ｗ、チャンバー内のエッチング時圧力３Ｐａが好ましい。以上により溝２０１が形成する（図８）

このようにして配線層２１を形成すべき領域の部分の溝２０１を形成し、次に図９に示すように、マスクを使用せず基板１全面にバリア金属材料４及びアルミニュウム５をＰＶＤ法によりこの順に被着させる（成膜工程）。ここで溝２０１の内部に被着したバリア金属材料４ｂとアルミニュウム５ｂがこの後の工程を経て第１の配線層２１を形成することになる。

なお、アルミニュウム５は銅（Ｃｕ）であっても問題はなく、銅（Ｃｕ）とした場合はＰＶＤ法によらずメッキ法によって積層すること可能である。銅（Ｃｕ）を積層とした場合はＰＶＤ法、メッキ法のどちらかの製法を選択することが可能である。

第１の配線層２１となる成膜を被着した後は、切削刃によって成膜した表面から基板１の表面に対して平行に切削し、樹脂によって形成された溝２０１の内部にのみ配線層２１が残るよう４ｕと５ｕ部分を除去する（研削工程）。これによって配線２１が完成する（図１０、図１１参照）。なお、研削工程において樹脂６の一部が切削されてもなんら問題はない。基板１の表面（または裏面）から切削刃までの位置（高さ）について、切削ライン（走査ライン）が、バリア金属材料４の存在しない位置（高さ）であることが、最も望ましい。詳細は後述する。

引き続き第２の配線層２２を形成する。第２の配線層２２の形成方法は、図１２に示すように、配線層２２の平面形状に対応する開口部３０１が設けられたメタルマスク３００を用意し、基板１の表面のうち、配線層２２を形成すべき領域が開口部３０１を介して露出するよう、メタルマスク３００を被せる（マスク工程）。

次に、図１３に示すようにメタルマスク３００を被せた状態で、ＰＶＤ法によってバリア金属材料７及び銅８をこの順に被着させる（成膜工程）。これにより、メタルマスク３００の開口部３０１を介して露出している基板１の表面（正確にはアルミニュウム配線５ｂの表面）、及びメタルマスク３００の上面に、バリア金属材料７及び銅８が堆積した状態となる。

そして、図１４に示すように、メタルマスク３００を基板１から剥離すれば（リフトオフ工程）、フォトリソグラフィー法を用いることなく、バリア金属配線７及び銅配線８からなる第２の配線層２２が形成される。

次に、図１５に示すように、半田ボール９を形成すべき部分を除く基板１の表面に、電気的な絶縁性を有する無機物質をＰＶＤ法により選択的に被膜する（保護絶縁膜形成工程）。絶縁材料を選択的に供給すると、配線層２１の全面と配線層２２の側面２２ｓが保護絶縁膜１１によって覆われることになる。絶縁材料を供給する前の段階では、配線層２２が基板から最も突出していることから、配線層２２を避けるように絶縁材料を選択的に供給すれば、配線層２２の上面の全体が絶縁材料によって覆われることはない。なお、保護絶縁膜１１の形成にはスクリーン印刷法を用い流動性を有する絶縁材料を選択的に供給し、キュアを行うことにより固化する方法でも良い。

その後は、配線層２２の露出部分に半田を供給しこれを溶融させれば、図１６に示すように半田ボール９が形成される（電極形成工程）。以上により、一連のＷＬＰ工程が完了する。その後は、スクライブラインに沿って基板１をダイシングすれば、個々の半導体チップに個片化することができる（切断工程）。尚、基板１のダイシングは、保護絶縁膜１１を形成した後、半田ボール９を形成する前に行っても構わない。更に、半田ボール９に代えて配線層２２のポスト電極を外部端子電極と見做すことも可能である。

以上説明したように、本実施形態によるシリコンウエハ１０の製造方法によれば、２回のＰＶＤ被膜と１回の樹脂形成工程と１回の酸素ドライエッチング工程によって配線層２１，２２が直接形成される。さらに溝２０１の周囲を形成する樹脂６は除去することなくＷＬＰを構成する一部分となる。樹脂６を永久レジストと呼ぶことがある。このため、従来の一般的な方法を用いたＷＬＰと比べて、工程数が１／２以下に減少する。しかも、モールド型２００とマスク３００は安価に大量生産可能であるとともに、モールド型２００及びマスク３００を繰り返し使用することが可能である。これらにより、生産性が高く低コストなシリコンウエハ１０を提供することが可能となる。

（ウエハレベルパッケージ製造方法）
図１７は本発明によるウエハレベルパッケージ製造方法の第２〜第７の実施形態に共通のプロセスフローを示すフローチャートである。尚、前述の第１の実施形態も、図１７のプロセスフローに準じている。図１８は図１７のフローチャートに沿って製造されるウエハレベルパッケージの変化の一例を示す概略図である。

図１８に示すように、本方法では、基板４５０を用い、基板４５０は例えば半導体基板（例えばシリコンウエハ）としてよい。基板４５０には内部端子電極（チップ取り出し電極）４４２と絶縁体のパッシベーション膜４４４とが配列されている（特に断らない限り、これらを総称して基板４５０と呼ぶ）。

本方法ではまず、かかる基板４５０の表面に凹凸形状の絶縁性の第１の樹脂４５２を形成する樹脂形成工程４００（図１７）を行う。樹脂形成工程４００では、例えば図１８（ａ）に示すように、基板４５０の表面に第１の樹脂４５２を塗布する。第１の樹脂４５２は、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂またはユリア樹脂を主成分としてよい。

次に図１８（ｂ）〜（ｄ）に示すように、第１の樹脂４５２の一部（内部端子電極４４２の位置）をモールド型２００の凸部に精度良くアライメントを行い、基板４５０に対し平行にモールド型２００を所定の圧力で押し付ける。次にモールド型２００を樹脂６に押し付けた状態で、樹脂６に所定の紫外線をモールド型２００に透過し、樹脂６を硬化させる。次に図１８（ｄ）に示すようにモールド型２００を離型後、樹脂６の残膜２０４が残る為図１８（ｅ）に示すように酸素ドライエッチングによって除去する。図１８（ｆ）に示すように、残存する第１の樹脂４５２Ａの間に溝４５４が形成される。第１の樹脂４５２Ａは「凸」に相当し、溝４５４は「凹」に相当する。基板４５０を視点とすれば、第１の樹脂４５２が有する「凹」は、溝であり孔でもある。これは、図２及び図４が示す配線層２１を絶縁する材である樹脂６の形状から当然に理解できることである。尚、第１の樹脂４５２は、樹脂６と同じである。 このように樹脂形成工程４００で形成される第１の樹脂４５２には、溝４５４による高低差すなわち凹凸があればよい。

次に、第１の樹脂を酸素ドライエッチングでエッチングし基板の表面の一部を露出させる酸素ドライエッチング工程４０１を行う。

本方法では図１７に示すように、酸素ドライエッチング工程４０１の後に、配線の一部となる第１の金属４７０を成膜する第１の成膜工程４１０と、配線の一部となる第２の金属４８０を成膜する第２の成膜工程４２０とを含む。第１の成膜工程４１０、第２の成膜工程４２０では、いずれも、物理気相成長（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、第１の金属４７０および第２の金属４８０を成膜する。ＰＶＤの例としては、蒸着（抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、分子線エピタキシー法など）、イオンプレーティング、イオンビームデポジション、スパッタリングなどが挙げられる。

さらに本方法では、所定の位置に切削刃４９０を設置する設置工程４３０と、切削刃４９０によって金属（配線）および第１の樹脂を切削して平坦化する切削工程４４０とを含む。これらの工程については、以下の本発明の各実施形態について説明する。

（第２の実施形態）
図１９は本発明によるウエハレベルパッケージ製造方法の第２の実施形態を示す図である。図２０は、図１９においてウエハレベルパッケージ製造方法が完了した結果得られる、ウエハレベルパッケージの中間体を示す図である。

本実施形態では、図１７の樹脂形成工程４００と酸素ドライエッチング工程４０１において、溝４６２に隣接する第１の樹脂４６０の断面を長方形とした。かかる第１の樹脂４６０および溝４６２に、相対的に硬度の高い第１の金属４７０を成膜する第１の成膜工程４１０と、相対的に硬度の低い第２の金属４８０をさらに成膜する第２の成膜工程４２０とを行った。その結果、図１９に示す成膜状態が得られる。

第１の金属４７０は、Ｔｉ、Ｃｒ、ＴａまたはＰｄとしてよく、第２の金属４８０は、ＣｕまたはＡｌとしてよい。これら材質から分かるように、バリアメタルとして用いられる第１の金属４７０と、配線メタルとして用いられる第２の金属４８０との間には、硬度の差がある。

次に、図１７に示すように、設置工程４３０を行う。設置工程４３０では、図１９の溝４６２の側面（第１の樹脂４６０の側壁）に成膜された第１の金属４７０が成膜されていない、厚みがゼロの場所に該当する高さである高さＨ０に切削刃４９０を設置して第１の樹脂４６０および第２の金属４８０を切削する。その結果、図２０に示すウエハレベルパッケージの中間体が得られる。

本実施形態によれば、第１の成膜工程４１０の結果、図１９に示すように、第１の樹脂４６０の上面から溝４６２の側面の上部までは、相対的に硬度の高い第１の金属４７０が成膜される。しかしさらに下方にゆくに従って第１の樹脂４６０の側面に成膜される第１の金属４７０の厚みは次第に小さくなってゆき、やがてゼロとなる。次に第２の成膜工程４２０を行うと、図１９に示すように、溝４６２の底と、第１の樹脂４６０の上面と、溝４６２の側面の上部とに成膜された第１の金属４７０の上に、第２の金属４８０が成膜される。尚、第２の成膜工程４２０は、図９の配線５の様に、溝４６２を埋めるように第２の金属４８０を成膜してもよい。尚、第１の樹脂４６０の上面に成膜された第１の金属４７０の厚さと、溝４６２の底部に成膜された第１の金属４７０の厚さとは、ほぼ同じ厚さである。

（第１の金属が成膜されていない所を切削刃で切削）
本実施形態の特徴は、上記のような成膜が行われた後に、設置工程４３０において、例えば第１の金属４７０が成膜されていない、厚みがゼロの場所に該当する高さＨ０の切削ラインに沿って切削刃４９０を設置し、図１７に示す切削工程４４０にて基板４５０の表面に沿って切削刃４９０を走査することによって切削を行うことである。したがって切削刃４９０が切削するのは、最も軟らかい第１の樹脂４６０と、第１の金属４７０よりも相対的に硬度の低い第２の金属４８０の２種類だけである。尚、第２の金属４８０の成膜の厚さは任意であり、切削刃４９０の設置高さＨとは直接的な関連はない。例えば、第２の金属４８０の成膜の厚さが薄い場合、高さＨ０の切削ラインで切削刃４９０が切削するのは、第１の樹脂４６０だけの場合もある。例えば、第２の金属４８０の成膜の厚さが薄い場合、高さＨ１の切削ラインは、溝４６２に形成された第２の金属４８０の表面である場合もある。尚、「最も軟らかい」とは、切削される対象の複数の材料のうちで最も軟らかい材質であるという意味である。尚、切削刃４９０を固定して基板４５０を走査する、または両者をそれぞれ独立して走査する、ことも本願の技術範囲に含まれる。

上記の高さＨ０よりも高い位置で切削する場合、相対的に硬度の高い第１の金属４７０が溝４６２の側面にも成膜されている。そのため、第１の金属４７０も含めた３種類の材料を切削することとなる。かかる場合と比較すると、本実施形態は切削刃４９０の磨耗の程度が最も小さく、切削刃４９０の寿命を最も延ばすことが可能である。

（第１の金属の成膜厚さが小さい所を切削刃で切削）
ただし、設置工程４３０および切削工程４４０では、溝４６２の側面に成膜された最も硬度の高い第１の金属４７０の厚さが小さければ、その高さを狙って切削してもよい。例えば図１９の領域Ａ拡大図に示すように、高さＨ１では、第１の金属４７０の成膜厚さＴ１は、第１の樹脂４６０の上面に成膜された同じ第１の金属４７０の厚みＴ２（図１９の領域Ｂ拡大図参照）よりも薄くなっている。この高さＨ１の切削ラインで切削してもよい。

上記の構成によれば、切削刃４９０は、第１の金属４７０、第２の金属４８０および第１の樹脂４６０の３種類を切削することとなるものの、第１の金属４７０の成膜厚みＴ１は、上記の条件を満たすほど小さい。これを、上記の高さＨ１よりも更に高い位置で切削する場合と比較すれば、切削刃４９０の磨耗の程度は小さく、切削刃４９０の寿命を延ばすことが可能である。

（断面長方形の樹脂）
さらに本実施形態では、第１の樹脂４６０が長方形の断面を有するため、第１の樹脂４６０の側面は垂直な面となる。したがって、第１の樹脂４６０の側面を下方にゆくに従って、第１の金属４７０の成膜厚さが次第に小さくなりやがてゼロになり、本実施形態による切削工程４４０を適用可能な構造が実現できる。

（比較例）
特許文献１を比較例として本発明の実施形態と比較する。特許文献１の技術では、同文献の図１０及び段落のように、ＳｉＯ２層間絶縁膜２２のエッジ面上であって、バリヤメタル２４との界面よりやや下がった位置に切削刃６を当接させ、Ｘ方向に切削することを開示するものの、バリヤメタル２４の硬度と切削刃の劣化（摩耗）についての課題は一切開示されておらず、切削刃の劣化抑止を視点とした切削刃の高さについての検討は一切されておらず、開示も示唆もない。更に後述する層間絶縁膜２２の材質と切削刃の関係の検討についても、一切開示示唆されていない。

一方、本発明では、切削刃の設定高さと第１の金属４７０との関係を厳密に規定することによって切削刃の磨耗を抑制し、切削性能も向上可能になるという顕著な効果を有する。更に、本発明では、後述する電気的な絶縁としての第１の樹脂４６０の材質と切削刃との関係を厳密に規定することによって切削刃の磨耗を抑制し、切削性能も向上可能になるという顕著な効果を有する。

（本発明によって切削刃の磨耗が抑制される理由）
既に述べたように、相対的に硬度の高い第１の金属４７０をより多く切削するほど、言い換えれば、切削ラインの線分長に占める第１の金属４７０の線分長の比率が大きいほど、切削刃４９０の磨耗が激しいため、第１の金属４７０の厚みが薄い所あるいはゼロになる所を狙って切削し、第１の金属４７０の切削量を可能な限り抑制するのが本発明の各実施形態の一つの特徴である。以下、物理定数と切削刃４９０の磨耗に関して考察する。

図２１は、本発明の各実施形態に利用する各種樹脂および金属の物性値を示す表である。図２１は、第１の樹脂４６０（他の符号が付された「第１の樹脂」も同様）として用いることのできる素材の代表として、フェノール樹脂を含んでいる。また、第１の金属４７０として使用可能な金属の代表としてＴｉを、第２の金属４８０として使用可能な金属の代表としてＣｕまたはＡｌを含んでいる。尚、ポリイミド樹脂は、フェノール樹脂の比較例である。

切削刃４９０で切削する時、切削される材料が切削刃４９０に抵抗感を受け、よって切削刃４９０が磨耗する原因は、第１に、切削される材料の硬度があり、第２に、材料の粘り（すなわち弾性伸びの大きさ）、がある。切削刃４９０が粘りのある材料を切削すると、切削刃４９０は、切れていない材料を引きずってしまうためである。Ｔｉは上記の硬度・粘りの両方が高いため、とりわけ切削刃４９０を摩耗する材料である。

しかし本発明の各実施形態は、Ｔｉに代表される硬度の高い第１の金属４７０が成膜されていない所、あるいはその厚みが薄い所に該当する高さを切削する。これにより、第１の金属４７０の切削量を抑制した。したがって、切削刃４９０の磨耗を抑制し、その寿命を大幅に延長可能である。

また、フェノール樹脂はポリマー構成に必要な官能アルキル基、水酸基などのネットワーク形成基が一般に多く、ポリイミドのイミド基などのネットワーク形成基に比べて、密な三次元構造をとる。そのため、弾性率は比較的高く、硬度も高く、塑性変形（クレーズ変形）範囲が小さい。特にフェノール樹脂は環状構造が主体のため、切削刃に切削対象物が付着して加工性能が劣化するなどの問題が生じず、切削加工しやすい。このように切削上の金属との特性上の差が小さくなることで、加工上の問題が排除される。

（本発明によって切削性能が向上する理由：第１の樹脂の素材）
既に述べたように、第１の樹脂４６０は、フェノール樹脂のほか、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂またはユリア樹脂を主成分としてもよい。切削刃による切削は切削時の局部発熱で塑性変形を起こさない、熱硬化樹脂が望ましいからである。また、切削刃の切れ味を良くするためには、第１の樹脂４６０は、適度な弾性率を持ち、限界応力に対する歪みが小さく強度が比較的低い樹脂が良好と考えられるからである。

図２２は、図１９の第１の樹脂４６０としては適さない樹脂（ポリイミド樹脂等）に生じるクレーズ（Ｃｒａｚｅ）の例を示す模式図である。クレーズとは、２次元絡み合い原子鎖の２次元鎖が整列し、切れ難くなる状態を言う。図２２に示すように、プラスチックの袋を開封しようとするときに力Ｆを加えると、有機物バルク部４９２と、伸びて白濁する部分がクレーズ４９４とに別れ、非常に強く抵抗する現象である。白濁して見えるクレーズ４９４は、微小繊維であるフィブリル（ｒｉｂｒｉｌ）４９６と、空隙部分であるヴォイド（ｖｏｉｄ）４９８とを含む。

図２３は各種樹脂の応力−歪み曲線を示すグラフである。第１の樹脂４６０としては、応力に対する歪みが数％以下の樹脂が好ましく、かかる樹脂はクレーズが生じにくい、切削刃への絡み付きが少ない材料である。図２３（ｂ）に示すように、上述のフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂またはユリア樹脂はいずれも、かかる条件を満たしている。固く伸びが少ないπ型環状基を含有しているからである。

一方、図２３（ａ）に示すように、ポリイミド樹脂は、応力に対する歪みが数十％にも及ぶ強度の高い樹脂であり、図２２に示したクレーズを発生し易い。したがって第１の樹脂４６０の素材としては、切削刃４９０による切削性能を低下させるおそれがあるため、ポリイミド樹脂は不適当である。

ここでフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂またはユリア樹脂を「主成分とする」という文言の定義を説明する。

フェノール樹脂には、フェノールとホルムアルデヒドを混合し、酸触媒で縮合重合し、高分子化したノボラック型と呼ばれる樹脂と、アルカリ触媒で縮合重合したレゾール型と呼ばれる樹脂とがある。前者はそのままでは熱可塑性であり、低分子状態では液体である。これにヘキサメチレンテトラミンなどを１〜２０重量％硬化剤として混合すると、縮合重合し熱硬化樹脂となる。後者はそれ自体が自己反応性活性基を有するため、加熱されることで熱硬化する。

電子部品用途に関しては、熱硬化重合反応が制御しやすいノボラック型が主に使われている。本願で永久レジストと呼んでいるものはノボラック型であり、フォトレジストとして加工される場合、ノボラック型フェノール樹脂は１００％がこの成分で占められている。フォトレジスト以外の、例えば塗布材料として用いられる場合には、様々な強度が強いマクロモノマー、例えばセルローズなどの充填剤や顔料（特に黒色顔料など）やフィラー（シリカガラス微粒子）などが添加物総量で０．１〜５０重量％程度混入されることもある。

フェノール樹脂は、図２３（ａ）の応力ひずみ曲線からも分かるように伸びが少なく、強度もそれほど高くないため、電子材料としてはもろい。多少強度を上げたいなどの要求に応じてエポキシ変性フェノール樹脂（変性をした部分すなわち、混合％に応じてエポキシの性質が強くなる）にしたり、耐熱性に劣ることからポリビニルアセタール変性フェノール樹脂にしたりすることができる。また、熱サイクル信頼性を向上させるためニトリルゴム変性フェノール樹脂にしたり、印刷性を高めるためロジン変性フェノール樹脂にしたりするなど、さまざまな性質改善のために変性が行われている。その変性樹脂の混合比は１％から５０重量％のレベルで行われている。したがって本文では「フェノール樹脂を主成分とする」とは、フェノール樹脂５０重量％以上であることと定義する。

メラミン樹脂はメラミンとホルムアルデヒドの縮合反応で得られるメチロールメラミンを重合縮合反応させ合成するが、窒素環状基を作るため、尿素樹脂より衝撃強度が強い。一般にはメチロールメラミンを繊維などに含浸させて、強化プラスティックを作るが、電子部品としてはセルローズ添加剤が５〜４０重量％加えられて使われる。もちろん１００％樹脂としての使用にも耐える。エポキシやユリア樹脂との変性加工は合成時にエポキシモノマーや尿素を適量加えることで自由に行える。また、混合することで中間的性質をもつ樹脂ができる。本文では「メラミン樹脂を主成分とする」とは、５０重量％以上であることをここでは定義する。

不飽和ポリエステル樹脂は無水マレイン酸、イソフタル酸系などの不飽和ポリエステルとエチレングリコールなどの多価アルコールの縮合重合で作られる熱硬化性の樹脂であり、無水マレイン酸もスチレンも環状基のため、機械的強度が強いことが特徴である。したがって１００％樹脂も使用できる。特に繊維に含浸させる強化プラスチックとしての用途に優れている。各種のエステル化合物で無数の種類が作れるが、異種樹脂による変性樹脂として表面の平滑性を保つため、合成時ペンタジエンなどを混ぜた変性や、相溶性のあるアクリルウレタンなど混ぜ透明性や光による黄変防止の変性などが考えられている。一般的に合成時に混ぜて作る反応基としてフェノール、エポキシ、ウレタンがあり、自由な配合ができるが、本文では「不飽和ポリエステル樹脂を主成分とする」とは、５０重量％以上であることと定義する。

ユリア樹脂（尿素樹脂）は尿素とホルムアルデヒドを縮合反応させ合成されるもので、環状化合物をもたない直鎖のネットワークのため、破壊靱性が落ちる。そのため、１００％樹脂を使用することは少なく、破壊靱性を増すために環状化合物であるビスフェノールＡ骨格を持つグリシン化合物０．５〜３０重量％を合成時に入れて変性することなどが考えられている。また充填剤としてセルローズがよく用いられ、５〜４０重量％入れることで機械的性質を調整できる。メラミン樹脂やフェノール樹脂との整合性もよく、反応時にメラミンやフェノールを加えることで、お互いの性質の中間的な性質が生まれる。本文では「ユリア樹脂を主成分とする」とは、５０重量％以上であることと定義する。

図２４は、図１９の高さＨ０における切削後の樹脂と金属を断面から見た模式図である。図２４（ａ）は図１９の素材をそのまま用いていて、第１の樹脂４６０（フェノール樹脂等）と、第２の金属４８０（ＣｕやＡｌ）とが交互に切削される場合を示している。一方図２４（ｂ）は、図１９の第１の樹脂４６０を仮にポリイミド樹脂４６１に変更した場合を示している。図１９の素材をそのまま用いた場合は、図２４（ａ）に示すように、切削は問題なく行われる。第１の樹脂４６０は、固くて伸びが少ない特性を有することから、切削される際、一緒に切断される隣接する第２の金属４８０との間に空隙を生じにくい。また、基板４５０からも第１の樹脂４６０は剥離しにくい。そのため配線を形成する金属の配線パターンが歪むことが防止されるという顕著な効果を有する。

しかし図２４（ｂ）のように、第１の樹脂４６０に代えてポリイミド樹脂４６１を使用すると、その強度の高さゆえに、切削刃に押されてポリイミド樹脂４６１が歪み、先行して切削される第２の金属４８０（左側）との間に空隙４６３を生じてしまうし、基板４５０からの剥離４６７も生じてしまう。また、ポリイミド樹脂４６１が歪むと、その後続の切削対象である第２の金属４８０（右側）をも歪ませてしまい、第２の金属４８０の基板４５０からの剥離４６９も生じてしまう。

上記の空隙及び剥離が発生すると、配線・樹脂パターンが歪んでしまうおそれがある。すなわち、金属の脱落、樹脂の脱落、内部ボイド等が発生しやすく、配線の断線、配線のショートが発生する可能性がある。特に配線密度の高い配線の場合、樹脂と金属、金属と基板、樹脂と基板、の接着面積がもともと小さいことから、上記のような金属からの剥離（例えば空隙４６３）、基板からの剥離（例えば剥離４６７、４６９）が起きやすい。よって、図２４（ａ）のように切削しやすい第１の樹脂４６０を使用することが重要である。

（本発明によって切削性能が向上する理由：パッシベーション膜）
図１９に示すように、基板４５０は、少なくともその表面の一部にパッシベーション膜４４４を有し、パッシベーション膜４４４が第１の樹脂４６０と接している。パッシベーション膜４４４と第１の樹脂４６０とが接することによって第１の樹脂４６０の密着性（接着力）が向上し、切削性能がより向上する。

本実施形態のパッシベーション膜４４４は、ポリイミド樹脂を主成分としている。パッシベーション膜４４４に接する第１の樹脂４６０として用いられるフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂のいずれかは、ポリイミド樹脂に接着する感光性樹脂であり、接着力が強く、切削しやすい性能を有する。これは、上記の第１の樹脂４６０の材料が、パッシベーション膜４４４の材料であるポリイミド樹脂の反応基である、カルボキシル基やイミド基と反応性のあるカルボキシル基、水酸基、イミド基を比較的多く含み、主鎖や副鎖にちりばめられているからである。

（第３の実施形態：第１の樹脂の断面が正テーパ形状）
図２５は本発明によるウエハレベルパッケージ製造方法の第３の実施形態を示す図であり、図１８（ｆ）に示した第１の樹脂４５２Ａに対して、第１の成膜工程４１０、第２の成膜工程４２０、設置工程４３０および切削工程４４０を施したものである。図２６は、図２５においてウエハレベルパッケージ製造方法が完了した結果得られる、ウエハレベルパッケージの中間体を示す図である。

本実施形態では、図１７の樹脂形成工程４００において、溝４５４に隣接する第１の樹脂４５２Ａの断面を、正テーパ形状すなわち上底が下底より短い台形としている。

図２５のような正テーパ形状の断面を有する第１の樹脂４５２Ａを形成するには、一例として、図１８（ａ）の第１の樹脂４５２に対して図１８（ｂ）に示すモールド型２００をテーパ形状にすると可能となる。モールド型２００をテーパ形状にすることにより、樹脂成型工程でのモールド型の離型性が前述の長方形断面の樹脂６と比較して極めて良くなり、またモールド型２００の凹部に樹脂６が充填し易くなる。

第１の樹脂４５２Ａの断面は、上底が短く下底が長い台形である。したがって第１の樹脂４５２Ａの側面は裾広がりの傾斜面となっている。かかる場合、第１の金属４７０の溝４５４の側面における成膜厚さは、長方形断面を有する第１の樹脂４６０（図１９）に比較すると、厚くなる。

しかし、第１の樹脂４５２Ａが正テーパ形状の断面を有していても、溝４５４の側面を下方にゆくに従って、成膜される第１の金属４７０の厚みは次第に小さくなり、やがて第１の樹脂４５２Ａの上面に成膜される第１の金属４７０の厚みより小さくなる。したがって、かかる条件を満たす高さＨ５で切削を行えば、切削刃４９０の磨耗は抑制しつつ、図２６に示す中間体を製造可能である。

（第４の実施形態：第１の成膜工程にメタルマスク使用）
図２７は本発明によるウエハレベルパッケージ製造方法の第４の実施形態を示す図である。本実施形態では、図１７の樹脂形成工程４１０と酸素ドライエッチング工程４０１において、第２の実施形態と同様に、長方形の断面を有する第１の樹脂４６０を残存させるように溝４６２を形成した。その後、溝４６２に対応した位置に開口部５１２を有するメタルマスク５１０を介して第１の成膜工程４１０を行った。その結果、図２７に示すように、第１の樹脂４６０の上に位置するメタルマスク５１０および溝４６２に、第１の金属４７０が成膜される。メタルマスク５１０を用いているため溝４６２の側面に成膜される第１の金属４７０は少ない。ただし側面に全く成膜されないわけではなく、溝４６２の底面付近では、側面にも第１の金属４７０が成膜される。

図２８は、図２７の成膜状態から、メタルマスク５１０をリフトオフして第２の成膜工程４２０を行った成膜結果を示す図である。溝４６２に成膜された第１の金属４７０の上に第２の金属４８０が成膜され、第１の樹脂４６０の上面には直接、第２の金属４８０だけが成膜される。したがって、切削工程４４０では、第１の樹脂４６０側面の第１の金属４７０の成膜厚さを気にすることなく、第１の金属４７０が存在しない高さＨ３の切削ラインに沿って切削を行うことが可能である。図２９は、図２８の成膜状態から、切削工程４４０を行った結果得られる、ウエハレベルパッケージの中間体を示す図である。

本実施形態では、図２７に示すように、メタルマスク５１０の開口部５１２の幅Ｗ１は、溝４６２の幅Ｗ２よりも狭いことが望ましい。これによって、溝４６２の側面における第１の金属４７０の成膜厚さを更に敢えて薄くすることができるからである。

（第５の実施形態：第１・第２の成膜工程にメタルマスク使用）
図３０は本発明によるウエハレベルパッケージ製造方法の第５の実施形態を示す図である。本実施形態でも、図１７の第１の成膜工程４１０と酸素ドライエッチング工程４０１において、第２の実施形態と同様に、長方形の断面を有する第１の樹脂４６０を残存させるように溝４６２を形成した。その後、溝４６２に対応した位置に開口部５１２を有するメタルマスク５１０を介して第１の成膜工程４１０および第２の成膜工程４２０を行った。メタルマスク５１０のセットとリフトオフは、一回である。その結果、図３０に示すように、第１の樹脂４６０の上に位置するメタルマスク５１０および溝４６２に、第１および第２の金属４７０、４８０が成膜される。

図３０の成膜状態からメタルマスク５１０をリフトオフすれば、溝４６２にだけ第１および第２の金属４７０、４８０が成膜された状態となる。したがって本実施形態でも、第４の実施形態と同様に、切削工程４４０において、第１の樹脂４６０側面の第１の金属４７０の成膜厚さに配慮することなく、第１の金属４７０が存在しない高さＨ４の切削ラインに沿って切削を行うことが可能である。

図３０の成膜状態から切削工程４４０を行った結果得られるウエハレベルパッケージの中間体を示す図は、前述の図２９と同じである。

本実施形態においても、第２の成膜工程は、スパッタリング法またはメッキ法によって行ってもよい。相対的に硬度の低い第２の金属の成膜厚さが厚くなっても、切削刃の磨耗等への影響が少ないからである。

（第１〜第５の実施形態の基板）
これまでの各実施形態における基板４５０は、回路及び回路へ信号を入出力する内部端子電極を含む半導体基板（例えばシリコンウエハ）を想定していた。すなわち各チップにダイシングする前のウエハである。

それらファンインの代表としては、図１に示す第１の実施形態におけるウエハレベルパッケージの完成体が示される。基板１が上記のようにシリコンウエハであるため、溝に成膜された配線２１は、内部端子電極２と、半導体基板１のチップに相当する領域内にファンインとして設けられた外部端子電極９とを接続する配線層（再配線層）を形成している。

（第６の実施形態：ファンアウト用ＷＬＰ基板）
図３１は本発明によるウエハレベルパッケージ製造方法の第６の実施形態を示す図であり、本実施形態で用いる基板の平面図である。図３２は図３１の断面図である。図３２（ａ）は図３１のＸ−Ｘ断面図であり、図３２（ｂ）は図３２（ａ）の領域Ｃ拡大図である。本実施形態では、第１〜第５の実施形態と異なり、単なる半導体基板４５０（シリコンウエハ）でなく、ファンアウト用ＷＬＰ基板５２０に対して、図１７に示したウエハレベルパッケージ製造方法を適用している。

図３２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ファンアウト用ＷＬＰ基板５２０は、回路（図示省略）及び回路へ信号を入出力する内部端子電極５２２、５２３を含む半導体チップ５２４と、半導体チップ５２４の少なくとも側面を覆う絶縁性の第２の樹脂５２６（封止樹脂）とを含む。内部端子電極５２２、５２３はアルミニウムパッドとしてよい。

半導体チップ５２４の表面には、内部端子電極５２２、５２３以外の領域にパッシベーション膜５２８が設けられていて、内部端子電極５２２、５２３は露出している。パッシベーション膜５２８は、ポリイミド樹脂、窒化シリコン、酸化シリコン等としてよい。

図３３は図３１のファンアウト用ＷＬＰ基板５２０の製造工程を例示する図である。まず、図３３（ａ）に示すように、表面に、内部端子電極とパッシベーション膜とが設けられた半導体ウエハ５３０から、砥石５３１を用いてチップをダイシングし、個片化する。

次に図３３（ｂ）に示すように、個片化した半導体チップ５２４の内部端子電極５２２、５２３の側を、他のチップとともに、チップ固定テープ５３２にフェースダウンとして配列する。チップ固定テープ５３２は、積層された基材５３４および接着層５３６から成り、接着層５３６によって半導体チップ５２４を固定する。

次に図３３（ｃ）に示すように、絶縁性の第２の樹脂５２６によって半導体チップ５２４を封止し、図３３（ｄ）に示すように、チップ固定テープ５３２を剥がす。これによって図３１、図３２に示すファンアウト用ＷＬＰ基板５２０が完成する。

図３４は、図３１のファンアウト用ＷＬＰ基板５２０に対して図１７に示したウエハレベルパッケージ製造方法を適用して製造した、ウエハレベルパッケージの完成体の一部分を例示する図である。溝に成膜された第１の金属４７０および第２の金属４８０は、内部端子電極５２２、５２３と、半導体チップ５２４の領域外の第２の樹脂５２６にファンアウトとして設けられた外部端子電極（例えば半田ボール）５４０、５５０とを接続する配線層を形成している。外部端子電極５４０、５５０の周囲には、絶縁性のソルダレジスト５６０が成膜されている。

以上のように、本発明のすべての実施形態において「基板」とは、半導体基板に限られず、ガラス基板や他の素材（有機物、無機物）の基板も含む。一方、「半導体基板」とは、シリコンウエハの場合もあれば、第６の実施形態のように、ファンアウトＷＬＰ用基板の場合もある。

本発明は、例えば、ウエハレベルパッケージ製造方法に利用することができる。

１ 基板
２ チップ取り出し電極（内部端子電極）
３ パッシベーション膜
４ バリア金属配線
４ｂ 溝内部のバリア金属材料
４ｕ 樹脂上面のバリア金属材料
５ アルミニュウム配線
５ｂ 溝内部のアルミニュウム配線
５ｕ 樹脂上面のアルミニュウム配線
６ 配線層を形成する溝を作るための樹脂
７ バリア金属配線
８ 銅配線
９ 半田ボール
１０ シリコンウエハ
１１ 保護絶縁膜
２１ 配線層（第１の配線層）
２２ 配線層（第２の配線層）
２２ｓ 配線層の側面
２００ モールド型
２０１、２０１Ａ 溝
２０２ 酸素ドライエッチング
２０３ マスク開口部
２０４ 残膜
３００ マスク
３０１ マスク開口部
４００…樹脂形成工程
４０１…酸素ドライエッチング工程
４１０…第１の成膜工程
４２０…第２の成膜工程
４３０…設置工程
４４０…切削工程
４４２、５２２、５２３…内部端子電極
４４４、５２８…パッシベーション膜
４４６…ナノスタンパ
４５０…基板
４５２、４５２Ａ、４６０、４６５、５００…第１の樹脂
４６１…ポリイミド樹脂
４５４、４６２、５０２…溝
４７０…第１の金属
４８０…第２の金属
４９０…切削刃（バイト）
４９２…有機物バルク部
４９４…クレーズ
４９６…フィブリル
４９８…ヴォイド
５１０…メタルマスク
５１２…開口部
５２０…ファンアウト用ＷＬＰ基板
５２４…半導体チップ
５２６…第２の樹脂
５３０…半導体ウエハ
５３２…チップ固定テープ
５４０、５５０…外部端子電極
５６０…ソルダレジスト

Claims (20)

1. 基板の表面に、配線が形成される溝を含む絶縁性の第１の樹脂をモールドでプレスし固めることにより形成する樹脂形成工程
   と、
   前記第１の樹脂を酸素ドライエッチングでエッチングし基板の表面の一部を露出させる酸素ドライエッチング工程と、
   前記第１の樹脂の表面に、前記配線の一部となる第１の金属を、物理気相成長によって成膜する第１の成膜工程と、
   前記第１の金属の表面に、前記配線の一部となる、前記第１の金属より硬度が低い第２の金属を成膜する第２の成膜工程と、
   前記溝の側面に前記第１の金属が成膜されていない高さ、または、前記溝の側面に成膜された前記第１の金属の厚みが、前記第１の樹脂の上面に成膜された前記第１の金属の厚みよりも薄い場所に該当する高さ、若しくは前記溝の底面に成膜された前記第１の金属の厚みよりも薄い場所に該当する高さに、切削刃を設置する設置工程と、
   前記切削刃を走査することにより、少なくとも前記第１の樹脂を切削する切削工程と、を含む、ことを特徴とするウエハレベルパッケージの製造方法。
2. 前記第１の樹脂は、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、またはユリア樹脂を主成分とする、ことを特徴とする請求項１に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
3. 前記基板は、少なくともその表面の一部にパッシベーション膜を有し、該パッシベーション膜が前記第１の樹脂と接する、ことを特徴とする請求項２に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
4. 前記パッシベーション膜は、ポリイミド樹脂を主成分とする、ことを特徴とする請求項３に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
5. 前記第１の成膜工程は、前記溝に対応した位置に開口部を有するメタルマスクを用いたイオンプレーティング法によって行う、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
6. 前記第２の成膜工程は、物理気相成長によって行う、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
7. 前記第２の成膜工程は、前記溝に対応した位置に開口部を有するメタルマスクを用いたイオンプレーティング法によって行う、ことを特徴とする請求項６に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
8. 前記第２の成膜工程は、スパッタリング法によって行う、ことを特徴とする請求項６に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
9. 前記第２の成膜工程は、メッキ法によって行う、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
10. 前記樹脂形成工程では、前記溝に隣接する前記第１の樹脂の断面を、前記基板の表面を基準として長方形または正テーパに形成する、ことを特徴とする請求項５に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
11. 前記開口部の幅は、前記溝の幅よりも狭い、ことを特徴とする請求項５または１０に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
12. 前記樹脂形成工程では、前記溝に隣接する前記第１の樹脂の断面を、前記基板の表面を基準として逆テーパに形成する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
13. 前記第１の成膜工程は、スパッタリング法またはイオンプレーティング法によって行う、ことを特徴とする請求項１２に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
14. 前記第２の成膜工程は、物理気相成長によって行う、ことを特徴とする請求項１２または１３に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
15. 前記第２の成膜工程は、メッキ法によって行う、ことを特徴とする請求項１２または１３に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
16. 前記第２の成膜工程は、スパッタリング法またはイオンプレーティング法によって行う、ことを特徴とする請求項１４に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
17. 前記切削刃を走査することにより、前記第２の金属を切削する、ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
18. 前記切削刃を走査することにより、前記第１の樹脂の上面または前記溝の底面に成膜された前記第１の金属の厚みよりも薄い前記第１の金属を切削する、ことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
19. 前記基板は、回路及び該回路へ信号を入出力する内部端子電極を含む半導体基板であり、
    前記溝に成膜された前記第１の金属および前記第２の金属は、前記内部端子電極と、前記半導体基板のチップに相当する領域内にファンインとして設けられた外部端子電極と、を接続する配線層を形成する、ことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
20. 前記基板は、回路及び該回路へ信号を入出力する内部端子電極を含む半導体チップと、該半導体チップの少なくとも側面を覆う絶縁性の第２の樹脂と、を含み、
    前記溝に成膜された前記第１の金属および前記第２の金属は、前記内部端子電極と、前記半導体チップの領域外の第２の樹脂にファンアウトとして設けられた外部端子電極と、を接続する配線層を形成する、ことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。