(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体基板の裏面研磨時に欠けやクラックが生じない半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】表面内部領域２に形成された半導体素子１１、導体配線３１及び導体ポスト３０などからなる回路素子が形成された半導体基板１０の回路素子部を回路封止樹脂４０で封止した後、裏面を研磨して薄化する半導体装置の製造方法において、裏面研磨工程に先立って半導体基板１０の表面外周領域３に硬化樹脂５０を形成する。続いて、回路封止樹脂４０と硬化樹脂５０の表面を導体ポスト３０が表出するまで平坦化研磨し、導体ポスト３１上に外部端子６０を形成する。次に外部端子面を保護テープＴＰで覆った後、保護テープ面を吸着した状態で半導体基板の裏面を研磨する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面内部領域に回路素子が形成された半導体基板を準備する基板準備ステップと、
前記回路素子を回路封止樹脂で封止する回路封止ステップと、
当該封止の後に前記半導体基板の裏面を研磨する基板研磨ステップと、
当該研磨の後に前記半導体基板を切断して半導体装置を得る基板切断ステップと、を含む半導体装置の製造方法であって、
前記回路封止ステップの後に前記半導体基板の表面外周領域に硬化樹脂を形成する外周領域樹脂形成ステップを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記外周領域樹脂形成ステップは、
前記回路封止ステップの後に前記半導体基板の外周を囲む基板外周囲みステップと、
前記表面外周領域に液状樹脂を注入する樹脂注入ステップと、
当該注入された前記液状樹脂を硬化させて前記硬化樹脂を形成する樹脂硬化ステップと、からな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。
【請求項３】
前記樹脂注入ステップは、
前記表面外周領域に相当する部分に複数の開口部が設けられた樹脂注入マスクで前記回路封止樹脂の表面を覆って前記開口部を介して前記液状樹脂を注入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。
【請求項４】
前記樹脂注入ステップは、
前記表面外周領域内の複数の箇所に前記液状樹脂を順次注入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。
【請求項５】
前記樹脂注入ステップは、
前記表面外周領域内の複数の箇所に前記液状樹脂を同時に注入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。
【請求項６】
前記基板研磨ステップは、前記回路封止樹脂及び前記硬化樹脂の表面に保護テープを貼り付けてから前記半導体基板の裏面を研磨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。
【請求項７】
前記基板研磨ステップは、前記半導体基板の厚さが５０μｍ〜１１５μｍとなるようにその裏面を研磨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。
【請求項８】
前記回路封止樹脂と前記硬化樹脂とは互いに同種の樹脂であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板表面上で樹脂封止された回路素子を含む半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン基板などの半導体基板の表面に形成されている半導体素子を保護等の目的で樹脂封止する場合、その半導体基板の外周部を特定の金型などで固定してから樹脂で覆っていた。そのため、半導体素子が形成されている表面内部領域にのみ樹脂が形成され、半導体基板の外周部には樹脂が形成されていなかった。この場合、表面内部領域と外周部との境に樹脂の厚み分の段差が生じていた。通常、樹脂封止後、半導体基板の裏面を研磨して基板厚さを調整するが、グラインド等の衝撃により、外周部に形成された段差の影響で半導体基板がばたつき、半導体基板に欠けやクラックが発生するという問題があった。この問題を解決するために、例えば特許文献１には、半導体基板の裏面研磨前に半導体基板の外周部を切断又は研磨によって除去するウエハ研磨方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１９４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示される方法の如く半導体基板の外周部を除去した場合、表面内部領域と外周部との境界にある樹脂自体が切断又は研磨により剥離又は除去されてしまうという問題があった。その結果、半導体基板の裏面研磨時に生じるばたつきを防ぐことができずにその半導体基板に欠けやクラックが生じるという問題があった。また、外周部除去時の切断又は研磨により半導体基板自体に負荷が掛かり、その振動や衝撃により半導体基板に欠けやクラックが生じるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記した如き問題点に鑑みてなされたものであって、半導体基板の裏面研磨時に欠けやクラックが生じない半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による半導体装置の製造方法は、表面内部領域に回路素子が形成された半導体基板を準備する基板準備ステップと、前記回路素子を回路封止樹脂で封止する回路封止ステップと、当該封止の後に前記半導体基板の裏面を研磨する基板研磨ステップと、当該研磨の後に前記半導体基板を切断して半導体装置を得る基板切断ステップと、を含む半導体装置の製造方法であって、前記回路封止ステップの後に前記半導体基板の表面外周領域に硬化樹脂を形成する外周領域樹脂形成ステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の裏面研磨時に欠けやクラックが生じることなく半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明に係る実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜第１の実施例＞
図１は、本実施例による半導体装置の製造方法の各工程を表す断面図である。図２は、半導体装置製造フローを表すフローチャートである。以下、図１及び図２を参照しつつ、半導体装置の製造方法について説明する。
【０００８】
先ず、表面に回路素子１が形成されている例えばシリコン単結晶などからなる半導体基板１０を準備する（ステップＳ１０１、図１（ａ））。回路素子１は、半導体素子１１、絶縁膜２０、導体ポスト３０及び導体配線３１からなる。半導体基板１０の厚さＨ１は約７００μｍであり、その表面には例えばトランジスタなどの半導体素子１１が形成されており、更にその上には例えばシリコン酸化膜であるＳｉＯ２などからなる絶縁膜２０が形成されている。絶縁膜２０上には例えば銅などからなる導体ポスト３０が形成されており、同じく銅などからなる導体配線３１を介して半導体素子１１に電気的に接続されている。図３は、複数の回路素子１が形成された半導体基板１０の上面図である。以下、回路素子１が形成されている領域を表面内部領域２と称し、表面内部領域２の外側の外周部を表面外周領域３と称する。
【０００９】
次に、回路素子１を回路保護用の例えばエポキシ系の樹脂４０（以下、回路封止樹脂４０と称する）で封止する（ステップＳ１０２、図１（ｂ））。このとき、半導体基板１０の表面外周領域３を図示せぬ金型で押さえて固定した状態で回路封止樹脂４０を半導体基板１０の表面に塗布する。その結果、回路封止樹脂４０は半導体基板１０の表面内部領域２内にのみ形成され、表面内部領域２と表面外周領域３との境界には回路封止樹脂４０の厚さＨ２の段差が生じる。厚さＨ２は導体ポスト３０全体を覆うことができる程度の厚さであり例えば約２００μｍである。表面外周領域３の半径方向の幅Ｗ１は例えば約２．４ｍｍである。
【００１０】
次に、表面外周領域３に硬化樹脂５０を形成する（ステップＳ１０３、図１（ｃ））。図４は、表面外周領域樹脂形成処理の各工程を表す断面図である。図５は、表面外周領域樹脂形成処理フローを表すフローチャートである。以下、図４及び図５を参照しつつ、表面外周領域樹脂形成処理について説明する。
【００１１】
先ず、表面内部領域２に回路封止樹脂４０が形成された半導体基板１０の外周を基板外周囲い部材７０で囲む（ステップＳ２０１、図４（ａ））。図６（ａ）は基板外周囲い部材７０の上面図であり、図６（ｂ）はその一点鎖線Ａ−Ａにおける断面図である。基板外周囲い部材７０は、例えばステンレス鋼などの金属を材料とした例えば同図に示される如く円筒形状である。これは、半導体基板１０がシリコンウエハなどの円形の基板であることに対応させたものであり、円筒形状の内径Ｒ１は円形の半導体基板１０の直径とほぼ同一である。円筒の内側壁の高さＨ３は、半導体基板１０の厚さＨ１＝約７００μｍと、回路封止樹脂４０の厚さＨ２＝約２００μｍと、絶縁膜２０の厚さ例えば約５０μｍと、を合わせた約９５０μｍである。
【００１２】
図４（ａ）に示される如く、表面内部領域２に回路封止樹脂４０が形成された半導体基板１０を円筒形状の基板外周囲い部材７０に収めて、半導体基板１０の外周を基板外周囲い部材７０で囲む。半導体基板１０及びその表面に形成されている絶縁膜２０の外周部は、円筒形状である基板外周囲い部材７０の内側壁と密着している。表面内部領域２の外周と基板外周囲い部材７０の内側壁との間すなわち表面外周領域３の部分には隙間ができている。
【００１３】
次に、樹脂注入用マスク８０で回路封止樹脂４０の表面を覆う（ステップＳ２０２、図４（ｂ））。図７は、樹脂注入用マスク８０の上面図である。樹脂注入用マスク８０の材料は例えばステンレス鋼などの金属であり、その厚さは例えば２００μｍである。樹脂注入用マスク８０には複数の開口部８１が設けられている。開口部８１の数に制限は無く、同図に示されるのは一例である。また、同図に示される開口部８１の形状は短冊形であるが、例えば、円形などの他の形状でも良い。開口部８１の各々は、樹脂注入用マスク８０で回路封止樹脂４０の表面を覆ったときに半導体基板１０の表面外周領域３に沿うように、樹脂注入用マスク８０の外周部に設けられている。
【００１４】
図８は、樹脂注入用マスク８０で回路封止樹脂４０の表面を覆ったときの開口部８１周辺の拡大断面図である。例えば、表面外周領域３の半径方向の幅Ｗ１が２．４ｍｍの場合、開口部８１の半径方向の幅Ｋ１は約１ｍｍ、開口部８１の外周側の縁から表面外周領域３の外周までの幅Ｋ２は０．７ｍｍ、開口部８１の基板中心側の縁から表面内部領域２の外周までの幅Ｋ３も同じく０．７ｍｍである。表面内部領域２には回路封止樹脂４０が形成されているが、表面外周領域３は空洞となっている。
【００１５】
次に、樹脂注入用マスク８０に設けられた複数の開口部８１を介して表面外周領域３へ液状樹脂５１を注入する（ステップＳ２０３、図４（ｃ））。具体的には半導体ウエハ処理の分野におけるマスクを用いた通常の印刷技術により液状樹脂５１を注入する。つまり、樹脂注入用マスク８０上に液状樹脂５１を排出しつつ、その液状樹脂５１をスキージで均して表面外周領域３のみに液状樹脂５１を注入する。
【００１６】
液状樹脂５１は、後の回路封止樹脂４０の研磨工程において樹脂剥離が生じないようにするという観点からは、回路封止樹脂４０と同種の樹脂であることが望ましい。例えば回路封止樹脂４０がエポキシ系の樹脂であれば、液状樹脂５１も例えば樹脂の粘度、硬化後の硬度、フィラーなどの含有不純物の種類や割合が同じようなエポキシ系の樹脂を用いる。液状樹脂５１としては例えば、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂及び変性ポリミアンを主成分とする液性エポキシ樹脂などが用いられる。液状樹脂５１の粘度は例えば１５０００〜３００００ｍＰａ・ｓ程度であり、開口部８１から注入された液状樹脂５１は拡散して、開口部８１の直下のみならず表面外周領域３の空洞全体に充填される。
【００１７】
液状樹脂５１の注入量は、少なくとも表面外周領域３の空洞全体を充填できるだけの量である。この注入量は、ウエハである半導体基板１０の直径、表面内部領域２の直径（回路封止樹脂４０が形成されている円形領域の直径）、回路封止樹脂４０の厚さＨ２などの条件から容易に計算できる。
【００１８】
樹脂注入用マスク８０を介して液状樹脂５１を注入することにより、表面内部領域２に形成されている回路封止樹脂４０には液状樹脂５１が付着せず、表面外周領域３のみに液状樹脂５１を注入することができる。
【００１９】
次に、液状樹脂５１を硬化させて硬化樹脂５０を形成する（ステップＳ２０４、図４（ｄ））。液状樹脂５１として上記した液性エポキシ樹脂を用いた場合、温度約１６０度で約１．５時間加熱して液状樹脂５１を硬化させる。
【００２０】
このように、半導体基板１０の外周を基板外周囲い部材７０で囲んだ後、樹脂注入用マスク８０に形成されている開口部８１を介して表面外周領域３に液状樹脂５１を注入する。これにより、液状樹脂５１が回路封止樹脂４０に付着せず且つ半導体基板１０の縁から漏れ出ることなく、表面外周領域３を液状樹脂５１で充填することができる。また、当該充填状態で液状樹脂５１を硬化させるので、回路封止樹脂４０と絶縁膜２０とにより形成されていた、半導体基板１０の外周部の段差を無くすることができる。
【００２１】
再び、図１及び図２を参照する。表面外周領域への樹脂形成処理（ステップＳ１０３、図１（ｃ））に続いて、回路封止樹脂４０及び硬化樹脂５０の表面を研磨する（ステップＳ１０４、図１（ｄ））。例えばダイヤモンドホイールをこれらの樹脂の表面に接触させて高速回転させることによるグラインディング処理により、導体ポスト３０の頭頂部が露出するまでこれらの表面を研磨する。導体ポスト３０の高さは約８０μｍであるので、回路封止樹脂４０及び硬化樹脂５０の厚さＨ３も約８０μｍとなる。回路封止樹脂４０及び硬化樹脂５０の各々は、同種の材料からなる樹脂であるので、表面研磨時におけるグラインドの摩擦や衝撃などにより、回路封止樹脂４０と硬化樹脂５０とが互いに接触している部分から硬化樹脂５０が剥離するなどの問題が生じず、両樹脂の表面が平坦に研磨される。なお、表面に導体ポスト３０が形成されていない、いわゆるポストレスタイプの半導体基板に適用した場合にも、回路封止樹脂４０及び硬化樹脂５０の厚さＨ３が所望の厚さになるまで同様に研磨する。
【００２２】
次に、導体ポスト３０の露出部に例えばはんだなどの金属導体からなる外部端子６０を形成する（ステップＳ１０５、図１（ｅ））。外部端子６０は、例えばＬＧＡ(Land Grid Array)バンプである。これにより、外部端子６０と半導体素子１１とが電気的に接続される。
【００２３】
次に、半導体基板１０の裏面を研磨する（ステップＳ１０６、図１（ｆ））。先ず、回路封止樹脂４０及び硬化樹脂５０の表面全体に保護テープＴＰを貼り付け、図示せぬ吸着装置で保護テープＴＰを吸着することにより、半導体基板１０を固定する。当該固定後、例えばダイヤモンドホイールなどのグラインド部材を半導体基板１０の裏面に接触させ高速回転させてその裏面を研磨する。半導体基板１０の当初の厚さＨ１は約７００μｍであり、これを厚さＨ４＝約５０μｍ〜１１５μｍになるまで研磨する。研磨完了後、保護テープＴＰを取除く。
【００２４】
表面外周領域３には硬化樹脂５０が形成されており、半導体基板１０の外周部に段差が生じていない、すなわち、半導体基板１０の外周部は硬化樹脂５０によって表面側から支持されている。それにより、裏面研磨時におけるグラインドの摩擦や衝撃などによっても半導体基板１０（特にその外周部）はばたつかず、半導体基板１０には欠けやクラックが生じない。従来、裏面研磨によって半導体ウエハを薄くした場合、その厚さは約１００μｍ程度が限界であったが、上記した如く半導体基板１０の外周部に段差を無くしたことにより、半導体基板１０の厚さを研磨により約５０μｍ程度まで薄くすることができる。また、回路封止樹脂４０及び硬化樹脂５０の表面全体に保護テープＴＰを貼り付けてから裏面研磨するので、保護テープＴＰによる押さえの効果によってもグラインドの摩擦や衝撃を低減できる。
【００２５】
次に、半導体基板１０を切断（ダイシング）して半導体チップ１００を得る（ステップＳ１０７、図１（ｇ））。半導体チップ１００は、いわゆるウエハレベルチップサイズパッケージ型の半導体装置である。ダイシング処理においては、ダイヤモンド製の円形回転刃（ダイシングブレード）を高速回転させ、当該回転刃を純水で冷却しながら半導体基板１０を切断する。
【００２６】
上記したように、本実施例によれば、半導体基板の外周部に硬化樹脂を形成することにより、当該外周部の段差を無くしたので、つまり、外周部を硬化樹脂により表面側から支持しているので、裏面研磨時に半導体基板がばたつかず、半導体基板には欠けやクラックが生じない。樹脂形成時には半導体基板の外周部を専用部材で囲んだ後、外周部に対応する位置に複数の開口部が設けられたマスクを介して外周部に樹脂を注入するので、その樹脂が半導体基板の縁から漏れ出ることなく外周部を樹脂で充填することができる。また、当該充填状態で樹脂を硬化させるので、半導体基板内側の樹脂から半導体基板の最外周に至るまで隙間無く樹脂形成でき、外周部の段差を無くすることができる。更に、これら両樹脂を同種の樹脂とすることにより、これらの表面研磨時に樹脂が剥離するなどの問題も生じない。
【００２７】
また、従来技術とは異なり半導体基板の外周部を切削したり研磨したりする必要がないので以下の利点がある。すなわち、外周部の切断又は研磨により外周部付近に形成された樹脂が剥離または除去されることが無いので、外周部に段差が生じず半導体基板の裏面研磨時に生じるばたつきを防ぐことができる。また、外周部の切断又は研磨による振動や衝撃により半導体基板に欠けやクラックが生じさせることも無い。
＜第２の実施例＞
本実施例においても半導体装置の製造方法の全体的な工程については、第１の実施例と同様に図１及び図２に示される。表面外周領域樹脂形成処理の工程が第１の実施例と異なる。
【００２８】
図９は、本実施例による表面外周領域樹脂形成処理の各工程を表す断面図である。図１０は、表面外周領域樹脂形成処理フローを表すフローチャートである。以下、図９及び図１０を参照しつつ、表面外周領域樹脂形成処理について説明する。
【００２９】
先ず、第１の実施例と同様に、液状樹脂５１の漏れ防止のため、表面内部領域２に回路封止樹脂４０が形成された半導体基板１０の外周を基板外周囲い部材７０で囲む（ステップＳ３０１、図９（ａ））。
【００３０】
次に、細長いペン状のディスペンサー９０により、表面外周領域３に液状樹脂５１を注入する（ステップＳ３０２、図９（ｂ））。液状樹脂５１が充填されたディスペンサー９０を同図に示す如く表面外周領域３上に位置させ、その先端部９１から液状樹脂５１を注入する。
【００３１】
図１１は、表面外周領域３への樹脂注入時の半導体基板１０の上面図である。樹脂注入時には、ディスペンサー９０により表面外周領域３上の注入ポイントｄ１〜ｄ２４の各々に液状樹脂５１を注入する。当該注入は、１つのディスペンサー９０を用いて例えば注入ポイントｄ１から時計回りにｄ２、ｄ３、・・・、ｄ２３、ｄ２４の順に順次、注入する。また、当該注入は、複数のディスペンサー９０を用いて注入ポイントｄ１〜ｄ２４の各々に一斉に注入しても良い。同図に示される注入ポイントｄ１〜ｄ２４は一例であり、注入ポイント数に制限は無い。なお、ディスペンサー９０を半導体基板１０上に支持し移動させる機械的機構（図示せず）が別途、設けられており、例えば制御用コンピュータと連動し、半導体装置の製造管理者等の指示に応じて当該注入を実行するように制御できる。
【００３２】
液状樹脂５１は、後の回路封止樹脂４０の研磨工程において樹脂剥離が生じないようにするという観点からは、回路封止樹脂４０と同種の樹脂であることが望ましい。例えば回路封止樹脂４０がポリイミド系の樹脂であれば、液状樹脂５１も例えば樹脂の粘度、硬化後の硬度、含有不純物の種類や割合が同じようなポリイミド系の樹脂を用いる。液状樹脂５１としては例えば、一液型エポキシ酸無水物タイプなどのディスペンス方式に適した樹脂を用いる。先端部９１から注入された液状樹脂５１は拡散して、注入ポイントのみならず表面外周領域３の空洞全体に充填される。
【００３３】
液状樹脂５１の注入量は、少なくとも表面外周領域３の空洞全体を充填できるだけの量である。この注入量は、ウエハである半導体基板１０の直径、表面内部領域２の直径（回路封止樹脂４０が形成されている円形領域の直径）、回路封止樹脂４０の厚さＨ２などの条件から容易に計算できる。注入ポイントが２４ポイントである場合には、計算によって得られた注入量を２４分割した量を各注入ポイントから注入すれば良い。ディスペンサー９０の先端部９１から液状樹脂５１を注入することにより、表面内部領域２に形成されている回路封止樹脂４０には液状樹脂５１が付着せず、表面外周領域３のみに液状樹脂５１を注入することができる。
【００３４】
次に、液状樹脂５１を硬化させて硬化樹脂５０を形成する（ステップＳ３０３、図９（ｃ））。液状樹脂５１として上記した一液型エポキシ酸無水物タイプの樹脂を用いた場合、温度約１２０度で約１２０分間又は温度約１５０度で約３０分間加熱して液状樹脂５１を硬化させる。
【００３５】
このように、半導体基板１０の外周を基板外周囲い部材７０で囲んだ後、ディスペンサー９０により表面外周領域３に液状樹脂５１を注入する。これにより、液状樹脂５１が回路封止樹脂４０に付着せず且つ半導体基板１０の縁から漏れ出ることなく、表面外周領域３を液状樹脂５１で充填することができる。また、当該充填状態で液状樹脂５１を硬化させるので、回路封止樹脂４０と絶縁膜２０とにより形成されていた、半導体基板１０の外周部の段差を無くし、その外周部を硬化樹脂５０により表面側から支持できる。
【００３６】
それゆえ、裏面研磨時に半導体基板がばたつかず、半導体基板には欠けやクラックが生じない。また、本実施例によれば、第１の実施例とは異なり専用のマスクを用いる必要がないという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施例による半導体装置の製造方法の各工程を表す断面図である。
【図２】本実施例による半導体装置製造フローを表すフローチャートである。
【図３】半導体回路が形成された半導体基板の上面図である。
【図４】第１の実施例による外周部樹脂形成処理の各工程を表す断面図である。
【図５】第１の実施例による外周部樹脂形成フローを表すフローチャートである。
【図６】（ａ）は基板外周囲い部材の上面図である。（ｂ）はその断面図である。
【図７】樹脂注入用マスクの上面図である。
【図８】樹脂注入用マスクで回路封止樹脂の表面を覆ったときの開口部周辺の拡大断面図である。
【図９】第２の実施例による外周部樹脂形成処理の各工程を表す断面図である。
【図１０】第２の実施例による外周部樹脂形成フローを表すフローチャートである。
【図１１】表面外周領域への樹脂注入時の半導体基板の上面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  半導体基板
１１  半導体素子
２０  絶縁膜
３０  導体ポスト
３１  導体配線
４０  回路封止樹脂
５０  硬化樹脂
６０  外部端子
７０  基板外周囲い部材
８０  樹脂注入用マスク
８１  開口部
９０  ディスペンサー
９１  先端部
１００  半導体チップ
【図１】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
2010147155.tif 000010
【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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