JP4168988B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ウエハ状態で樹脂にて封緘され、個々に分割することにより得られる半導体装置の製造方法に関する。

近年、パッケージ製造コストの削減が望まれており、ウエハ状態で樹脂封止し、その後個片に分割することによりチップ・サイズ・パッケージを得る技術が提案されている。この技術の詳細は、
日経マイクロデバイス（日経ＢＰ社：１９９８年４月号、１６４頁〜１６７頁） に開示されている。

しかしながら、上記文献に開示された半導体装置の製造方法においては、樹脂封止後のウエハを個片に分割する際に、ウエハ表面が樹脂にて覆われているため、その切断箇所を認識することが困難であった。

上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハの表面にスクライブラインにより互いに分離された複数の素子領域を形成する工程と、素子領域上に突起電極を形成する工程と、素子領域上に、突起電極とは識別可能な突起部を前記スクライブラインと平行に複数形成する工程と、突起電極および突起部の先端が埋もれるように、素子領域を不透明な樹脂で封止する工程と、突起部の先端を露出するように、樹脂の表面を削る工程と、露出した突起部を目印にして、スクライブライン部分を切断する工程とを有する。

また、本発明の他の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハの表面にスクライブラインにより互いに分離された複数の素子領域を形成する工程と、素子領域上に第１電極パッドを形成する工程と、素子領域上に第２電極パッドを形成する工程と、第１及び第２電極パッドを露出するように、素子領域上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜上に第１電極パッドと電気的に接続される第１金属膜を形成する工程と絶縁膜上に第２電極パッドと電気的に接続される第２金属膜を形成する工程と第１金属膜上に突起電極を形成する工程と、第２金属膜上に、突起電極とは識別可能な突起部を形成する工程と、突起部の先端が埋もれるように、素子領域を不透明な樹脂で封止する工程と、突起部の先端を露出するように、樹脂の表面を削る工程と、露出した突起部を目印にして、スクライブライン部分を切断する工程とを有する。

本発明の半導体装置の製造方法によれば、樹脂に被覆されて隠れているスクライブラインを認識することが可能となり、素子領域を損なうことなく切断加工を行うことができる。

以下、図面を用いて、各実施形態について説明する。

以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、複数の素子領域１が形成されたウエハ２が示されている。この素子領域１は、マトリクス状に配置されており、それぞれの素子領域間にはスクライブライン３が設けられている。それぞれの素子領域には、電極パッド４が形成されている。

次に、図２に示すように、素子領域１上に再配線を施す。

先ず、図２（ａ）に示されるように、電極パッド４および窒化膜などのパッシベーション膜５が形成されたウエハ２上に層間絶縁膜６を形成する。層間絶縁膜６には、電極パッド４に対応する領域に開口部７が設けられる。この層間絶縁膜６としては、例えばポリイミドなどが用いられる。

次に、図２（ｂ）に示されるように、金属薄膜１０をスパッタ法で堆積させる。この金属薄膜１０は、層間絶縁膜６の表面に形成された密着金属層８および銅９からなる。

次に、図２（ｃ）に示されるように、レジスト１１でパターン加工した後、再配線メッキを施し、銅の再配線１２を形成する。

次に、このレジスト１１を除去した後、図２（ｄ）に示されるように、新たにレジスト１３を形成し、再配線メッキ上の所定の位置にメッキによりバンプ電極１４を形成する。このバンプ電極１４は、銅や金などが用いられる。

その後、このレジスト１３を除去し、図２（ｅ）に示されるように、再配線１２をマスクとして金属薄膜１０を除去する。

図３（ａ）は、バンプ電極１４の形成されたウエハにおける、素子領域１およびスクライブライン３の部分を拡大した図であり、図３（ｂ）はそのＡ−Ａ'断面図である。この図においてそれぞれの素子領域１には、バンプ電極１４が形成されており、スクライブライン３上にはバンプ電極１４とは識別可能な識別マーク２０が形成されている。

この識別マーク２０は、バンプ電極１４と識別可能であればその形状は問わない。すなわち、本実施形態では四角形状のバンプ電極１４に対して三角形状の識別マーク２０を形成しているが、例えばバンプ電極１４が格子状に配列されていて、その配列から外れた位置に識別マークを２０を配置することにより、この識別マーク２０がバンプ電極１４と識別可能であるならば、識別マーク２０の形状はバンプ電極１４の形状と同じでも構わない。

また、この識別マーク２０は、バンプ電極１４を形成する際に同時に形成することができる。バンプ電極と同時に形成する場合は、図２（ｅ）に示すレジスト１３を形成する際に、スクライブライン３の所定の位置に識別マーク２０を形成するための開口部を設けておき、バンプ電極１４を形成するためのメッキにより識別マーク２０も同時に形成する。

このようにバンプ電極１４および識別マーク２０の形成されたウエハ２の表面全面は樹脂２１で封止され、必要に応じて封止した樹脂２１表面が研磨され、バンプ電極１４の先端と、識別マーク２０の先端が樹脂２１表面に露出される。

次に、スクライブライン３に沿って樹脂２１で封止されたウエハ２を切断する。スクライブライン３は樹脂２１に覆われているため、スクライブライン３の位置を直接認識することはできないが、樹脂２１上に識別マーク２０が露出しているので、スクライブライン３の位置を想定することが可能であり、この識別マーク２０の延長戦上を切断することにより、素子領域１を誤って切断することなく品質の良い切断加工が可能になる。

この第１の実施形態ではスクライブライン３の直上に識別マークを形成した例を示したが、図４に示されるように、スクライブライン３の中心からから所定間隔Ｌだけ離れた位置に識別マーク３０を形成してもよい。

この場合、切断する際のダイシングブレードは、識別マークを直接切断しないため、識別マークを形成している材料によりダイシングブレードの目詰まりなどを起こすことがない。

また、スクライブライン３の中心からから所定間隔Ｌだけ離れた位置に形成される識別マークは、図４の３１に示されるように、再配線１２により素子領域に形成された図示しない電極パッドと接続し、バンプ電極の１つとして使用してもよい。この場合は、スクライブライン３を認識するために他のバンプ電極とは異なる形状、あるいは異なる大きさにすると識別が容易である。

このように、バンプ電極が識別マークとしての機能を兼ねる場合、新たなマーク専用の識別マークを設ける必要がない。

また、図４に示されるように、スクライブライン３の中心からから所定間隔Ｌだけ離れた位置に識別マークを形成する場合、図５に示されるように、スクライブライン３と平行に複数個の識別マーク４０を設けることが好ましい。

このように複数個の識別マーク４０を設けることにより、直線状のスクライブライン３が少なくとも特定の２点で想定できるため、より正確な切断加工が可能になる。

また、識別マークは図６に示されるように、スクライブライン３の中心から互いに等間隔Ｌだけ離れた位置にそれぞれ設けてもよい。この図６において、１対の識別マーク５０はスクライブライン３の中心５１から互いに等間隔Ｌだけ離れた位置に形成されている。

このように、１対の識別マーク５０をスクライブライン３の中心から互いに等間隔だけ離して形成した場合、切断加工する際には、この１対の識別マーク間をダイシングすればよく、識別マークからの距離を測定する必要がない。このため、スクライブライン３の位置を認識することがより容易になる。

この第１の実施形態では、識別マークの形状として三角形を例として説明したが、図７に示されるように、（ａ）四角形状５５、（ｂ）十字形状５６、（ｃ）口形状５７、（ｄ）複数の四角形状５８、など、スクライブライン３が形成されている方向６０と平行な方向の線分６１が含まれている識別マークを用いることもできる。

このように、スクライブライン３が形成されている方向６０と平行な方向の線分６１が含まれている識別マークを用いた場合、スクライブライン３の位置だけではなく、その方向も認識できるため、１つあるいは少数の識別マークであっても、正確な切断加工を実現できる。

このような第１の実施形態において説明した識別マークは、図８に示されるように、複数の素子領域１が形成されたウエハ２における、スクライブライン３が交差する交点７０に配置することも可能である。この図８では識別マークの形状として図７における十字形上の識別マークを例として示したが、特にこの形状には限定されないが、素子領域１と平行、すなわち、スクライブライン３と平行な線分を含む識別マークを用いた場合、切断方向の認識がより容易になる。

図９は識別マーク５６の形成されたウエハ２を樹脂２１で封止した状態を示す図である。この図９に示されるように、樹脂で封止した後に、必要に応じて研磨を行い、樹脂２１からバンプ電極１４および識別マーク５６を露出させる。

このように、樹脂封止後のウエハにおいては、スクライブライン３は樹脂２１に覆われているため直接認識することはできないが、識別マーク５６が樹脂２１から露出しているため、スクライブライン３の位置を容易に想定できる。また、識別マーク５６は、バンプ電極１４とは異なる形状を有しているため、樹脂２１の表面に複数のバンプ電極１４と複数の識別マーク５６が露出している中で、容易に識別マーク５６を認識することができる。

図１０は第１の実施形態における識別マークの形状および配置に関する変形例を示している。

図１０において、ウエハ２には複数の素子領域１が形成されている。この素子領域１のコーナー部にはそれぞれ形状の異なる識別マーク８１、８２、８３、８４が形成されている。

これらの識別マークの形成されたウエハ２の表面を図１１に示すように樹脂２１で封止し、必要に応じて樹脂２１の表面を研磨することによりバンプ電極１４および識別マーク８１、８２、８３、８４の先端を露出させる。

このように、樹脂封止後のウエハにおいては、スクライブライン３は樹脂２１に覆われているため直接認識することはできないが、識別マーク８１、８２、８３、８４が樹脂２１から露出しているため、スクライブライン３の位置を容易に想定できる。

また、個片に分割した後も、異なる形状の複数の識別マークが素子領域内に残っているため、個片に分割した後のパッケージの方向、位置認識にこの識別マークを用いることもできる。

この第１の実施形態では、樹脂２１の表面からはバンプ電極１４が露出した状態となっているが、必要に応じてこのバンプ電極１４の先端に図示しないボール電極を形成する。このボール電極は、ウエハを個片に分割する前に形成しておき、ボール電極を形成した後に個片に分割することにより、少ない工数でウエハ全体にボール電極を形成することができる。

次に本発明の第２の実施形態について図１２を用いて説明する。

図１２（ａ）において、半導体ウエハ１０２上には複数の素子領域１０１が形成されており、それぞれの素子領域１０１間にはスクライブライン１０３が設けられている。この半導体ウエハ１０２の表面は樹脂１０４で封止されている。また、素子領域１０１上には外部と接続するための、図示しないバンプ電極が形成されており、このバンプ電極の先端は樹脂１０４の表面から露出している。

素子領域１０１が樹脂１０４で覆われた状態では、スクライブライン１０３も樹脂１０４で覆われており、このスクライブライン１０３の位置を認識することは困難である。

第２の実施形態では、図１２（ａ）に示されるように、樹脂１０４およびウエハ１０２を透過するＸ線１１０などを用いてスクライブライン１０３の位置を認識することができる。

Ｘ線１１０などによる透過型の認識方法は主としてＸ線などの材料による透過率の差を利用したもので、スクライブライン部１０３と素子領域１０１部分の材料構成やその厚さにより認識性を向上できる。

また、図１２（ｂ）に示されるように、樹脂１０４を透過し、ウエハ１０２反射する赤外線や超音波１１１などをもちいてスクライブライン１０３の位置を認識することができる。

赤外線や超音波１１１などによる反射型の認識方法は主として使用される各材料の界面部分での反射率の差を利用したもので、透過型認識方法と同じくスクライブライン１０３部分と素子領域１０１部分の材料構成やその厚さにより認識性を向上できる。

これらの方法によれば、樹脂に被覆されて隠れているスクライブラインを認識することが可能となり、素子領域を損なうことなく切断加工を行うことができる。

次に、図１３（ａ）〜図１３（ｆ）を用いて本発明の第３の実施形態について説明する。

先ず、図１３（ａ）に示されるように半導体ウエハ２０２上に集積回路素子２０１を形成する。これら集積回路素子２０１間にはスクライブライン２０３が設けられている。

次に、図１３（ｂ）に示されるように、集積回路素子２０１上にこの集積回路素子２０１の入出力端子となるバンプ電極２０４と、スクライブライン２０３上にバンプ電極２０５を形成する。バンプ電極の形成方法としては、第１の実施形態で説明したメッキ法などを用いることができる。このバンプ電極２０４およびバンプ電極２０５の材料としては金、銅、ハンダなどの材料が用いられる。

次に、図１３（ｃ）に示されるように、樹脂２０６によりウエハ２０２表面を封止し、必要に応じてこの樹脂２０５の表面を研磨し、バンプ電極２０４およびバンプ電極２０５の先端を樹脂２０６の表面から露出させる。

次に、図１３（ｄ）に示されるように、レジスト２０７でバンプ電極２０４の樹脂２０５から露出した先端を覆う。このレジスト２０７の形成方法としては、一般的なホトリソグラフィの方法を使用するほかにニードル塗布や印刷などの方法を用いることもできる。

その後、図１３（ｅ）に示されるようにスクライブライン２０３上のバンプ電極２０５を除去する。バンプ電極２０５で形成されている場合は、硫酸や塩酸などの酸を用いることで除去することができる。

次に、入出力端子となるバンプ電極２０４の先端を被覆しているレジスト２０７を除去し、図１３（ｆ）の構成を得る。

このような製造方法を経た集積回路素子の形成されたウエハは、樹脂２０６によって隠れていたスクライブラインが露出する。そのため、スクライブラインの確認が容易で、後のダイシング加工の時に誤って素子領域を損なうことなく品質の良い加工が可能になる。

本発明の第１の実施形態を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示す図である。 本発明の第１の実施形態の他の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の他の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の他の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の他の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の他の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の他の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の他の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の他の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示す図である。 本発明の第３の実施形態を示す図である。

符号の説明

１ 素子領域
２ 半導体ウエハ
３ スクライブライン
４ 電極パッド
５ パッシベーション膜
６ 層間絶縁膜
７ 開口部
８ 密着金属層
９ 銅
１０ 金属薄膜
１１ レジスト
１２ 再配線
１３ レジスト
１４ バンプ電極
２０ 識別マーク
２１ 樹脂

Claims (8)

1. 半導体ウエハの表面にスクライブラインにより互いに分離された複数の素子領域を形成する工程と、
   前記素子領域上に突起電極を形成する工程と、
   前記素子領域上に、前記突起電極とは識別可能な突起部を前記スクライブラインと平行に複数形成する工程と、
   前記突起電極および前記突起部の先端が埋もれるように、前記素子領域を不透明な樹脂で封止する工程と、
   前記突起部の先端を露出するように、前記樹脂の表面を削る工程と、
   前記露出した突起部を目印にして、前記スクライブライン部分を切断する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記素子領域上に電極パッドを形成する工程と、
   前記素子領域上に絶縁膜を形成する工程と、
   前記絶縁膜上に前記電極パッドと電気的に接続される金属膜を形成する工程とを有し、
   前記突起電極は前記金属膜上に形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記突起部は、前記突起電極とは異なる形状あるいは異なる大きさを有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記突起部は、前記突起電極と同材料にて同時に形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記素子領域上に形成された前記突起部は、前記スクライブラインに沿って一列に形成されることを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記素子領域は略矩形形状を有し、
   前記突起部は、前記素子領域の角部近傍にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
7. それぞれの前記素子領域内には、複数の形状の異なる前記突起部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 半導体ウエハの表面にスクライブラインにより互いに分離された複数の素子領域を形成する工程と、
   前記素子領域上に第１電極パッドを形成する工程と、
   前記素子領域上に第２電極パッドを形成する工程と、
   前記第１及び第２電極パッドを露出するように、前記素子領域上に絶縁膜を形成する工程と、
   前記絶縁膜上に前記第１電極パッドと電気的に接続される第１金属膜を形成する工程と
   前記絶縁膜上に前記第２電極パッドと電気的に接続される第２金属膜を形成する工程と
   前記第１金属膜上に突起電極を形成する工程と、
   前記第２金属膜上に、前記突起電極とは識別可能な突起部を形成する工程と、
   前記突起部の先端が埋もれるように、前記素子領域を不透明な樹脂で封止する工程と、
   前記突起部の先端を露出するように、前記樹脂の表面を削る工程と、
   前記露出した突起部を目印にして、前記スクライブライン部分を切断する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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