【手続補正書】
【提出日】平成17年9月21日(2005.9.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】                明細書
【発明の名称】    半導体装置の製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  半導体ウエハ内の隣り合う半導体チップ上に絶縁膜を介して形成された第１の配線上にガラス基板を貼り合わせる工程と、
前記半導体チップの裏面側から各半導体チップを分断するための境界に沿って、前記第１の配線の一部を露出させる工程と、
高出力スパッタ装置を用いて、前記第１の配線の露出面に第２の配線を形成する工程と、
前記第２の配線上に保護膜及び所望位置に導電端子を形成し、境界に沿って前記半導体ウエハをダイシングする工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】  前記スパッタ装置の出力が１２ＫＷであり、その熱処理温度が１５０℃以下であ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。
【請求項３】  前記スパッタ装置の出力が１２ＫＷであり、その熱処理温度が１２０〜１３０℃の範囲であ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。
【請求項４】  前記スパッタ装置において、
複数枚配置したウエハの少なくとも表面、又は裏面側から前記ウエハを押圧し、前記ウエハの反りを解消し、且つ固定する工程と、
を具備することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】  前記スパッタ装置において、
複数枚配置したウエハの少なくとも表面、又は裏面側から前記ウエハを固定し、前記ウエハの放熱効果を向上させる工程と、
を具備することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、三次元実装技術として、また新たなパッケージ技術として、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）が注目されている。ＣＳＰとは、半導体チップの外形寸法と略同サイズの外形寸法を有する小型パッケージをいう。
【０００３】
従来より、ＣＳＰの半導体装置の一種としてＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型のものがあった。当該半導体装置は、半田等の金属部材からなるボール状の導電端子をパッケージ基板の一主面上に格子状に複数配列し、基板の他の面上に搭載される半導体チップとボンディングしてパッケージするものである。そして、電子機器に組み込まれる際には、各導電端子をプリント基板上の配線パターンに熱溶解し、半導体チップとプリント基板上に搭載される外部回路とを同時に電気的に接続する。
【０００４】
このようなＢＧＡ型の半導体装置は、その側部に突出したリードピンを有するＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）やＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）等の他のＣＳＰ型の半導体装置に比べて多数の接続端子を設置でき、小型化できるという長所を有する。このＢＧＡ型の半導体装置は、近年ＣＣＤイメージセンサの分野にも採用されて、小型化の要望の強い携帯電話機に搭載されるデジタルカメラのイメージセンサチップとして用いられている。
【０００５】
図１２は、従来のＢＧＡ型の半導体装置の概略構成を成すものであり、（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ半導体装置の表面側、裏面側から見た斜視図である。
【０００６】
ＢＧＡ型の半導体装置１０１はＣＣＤイメージセンサチップであり、第１及び第２のガラス基板１０２、１０３の間に半導体チップ１０４がエポキシ材の樹脂１０５ａ、１０５ｂを介して封止されている。第２のガラス基板１０３の一主面上、即ち半導体装置１０１の裏面上には、ボール状の導電端子１０６が格子状に複数配置されている。この導電端子１０６は配線１０７を介して半導体チップ１０４へと接続される。複数の配線１０７のそれぞれには、半導体チップ１０４の内部からアルミ配線が引き出されて接続されており、各導電端子１０６と半導体チップ１０４とのコンタクトがとられている。
【０００７】
図１３は、図１２における配線１０７を形成する際に使用するスパッタ装置１１０の概略断面図である。当該スパッタ装置１１０は、防着板及び当該防着板に囲まれた空間内（チャンバー１１１）から形成される。当該チャンバー１１１内は不図示な排気口により、その内部を高真空状態となるように施される。そして、半導体ウエハ１１２は一枚ずつ所定位置に配置したステージ１１３上に搭載され、ガス（例えばアルゴンＡｒ）をガス注入口１１５から注入し、高電圧を印加してプラズマ化した後、高速加速でチャンバー１１１内に注入し、アルミニウムからなる金属物であるターゲット１１４に衝突させることで、アルミニウムのスパッタ原子をチャンバー１１１内に飛散させて、半導体ウエハ１１２の表面に薄膜を成膜させる。通常、このようなスパッタ装置１１０は枚葉式と呼ばれるものが使われていた。
【０００８】
また、特に図示しないが、これらのスパッタ装置１１０には、高周波電力を印加するための高周波電源、当該空間内を真空にするための排気口、チャンバー１１１内部を高熱化するためのヒーター等がそれぞれ所定位置に配置される。
【０００９】
また、アルミを蒸着した後に、上記チャンバー１１１内部を冷却するための冷却装置をスパッタ装置１１０の外側に別途用意する。
【００１０】
上述した技術は、例えば以下の特許文献１、２に記載されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平６-３２２５２８号
【特許文献２】
特許公表２００２-５１２４３６号
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の３次元実装（図１２）の半導体装置において外部から衝撃が加わると配線１０７が、第２のガラス基板１０３、配線１０７、樹脂１０５と剥離する可能性があった。
【００１３】
これらの原因は配線１０７を図１３のスパッタ装置を用いて蒸着する際に、十分な密着性が得られていないためである。そこで、本発明者が様々な研究を実施した結果、配線１０７の密着性を向上させるためには、蒸着温度を上げることにより解決できることが判った。
【００１４】
しかし、上記蒸着温度を上げすぎると（例えば１８０℃以上）、配線１０７の密着性は向上するものの、３次元実装のＣＣＤイメージセンサチップのような半導体装置の特質上、ＣＣＤ画像が乱れたり、画質劣化（例えば白い線が生じる）などの不具合が生じた。つまり、熱処理の温度を上げるにも自ずと限界があった。
【００１５】
したがって、従来技術に見られるようなスパッタ装置１１０（図１３）では、
十分な密着性を維持することは困難であった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記欠点を鑑み発明されたものであり、アルミ配線を蒸着する際に、高出力でのスループットの高いスパッタ装置を用いることで、高温処理に適さないＣＣＤイメージセンサチップのような低温処理が可能な３次元実装の半導体装置に適したアルミ蒸着方法を実現するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の半導体装置の製造方法について図１乃至図１１を参照にしながら説明する。
【００１８】
図１参照：半導体チップ１を構成する半導体ウエハ１ａを用意し、その表面上に絶縁物で形成した絶縁膜２を介して、半導体チップ毎に分断するための境界（スクライブライン）Ｓを介して一対の第１の配線３を形成する。尚、境界Ｓを跨るように第１の配線３を形成し、後で別途切断してもよい。
【００１９】
図２参照：第１の配線３が装着された半導体チップ１の表面上に第１のガラス基板４を透明のエポキシ材の樹脂５ａを用いて接着する。そして、半導体チップ１（半導体ウエハ１ａ）をバックグラインドしてチップ厚を薄くした後、半導体チップ１をその裏面側から境界Ｓに沿ってドライエッチングし、絶縁膜２を露出させる。
【００２０】
図３参照：続いて、半導体チップ１の裏面、エッチング部分及び絶縁膜２の露出部分を覆うようにエポキシ材の樹脂５ｂを充填し、この樹脂５ｂを接着剤として、半導体チップ１の裏面側に第２のガラス基板６を貼り合わせる。
【００２１】
図４参照：次に、第２のガラス基板６の平坦部の所望位置に柔軟性を有する感光性の有機膜からなる緩衝部材７を形成する。
【００２２】
図５参照：次に半導体チップ1の裏面側から境界Ｓに沿って、例えば逆Ｖ字型にノッチ
ング（チップ裏面側から鋸状等の器具（例えばブレード）を用いて切削加工）を施す。このとき、ノッチングは、第１のガラス基板４を幾分切削する程度まで行い、第１の配線３の側端部をノッチング表面に露出させる。この際にノッチングによって当該露出面が汚染される場合があるので、必要に応じてドライエッチング等によってクリーニングする。
【００２３】
図６参照：続いて、第２のガラス基板６、ノッチングで形成された切削面、及び緩衝部材７の表面を覆うようにアルミ層を形成する。その後、アルミ層を所定の配線パターンにパターニングして第２の配線８を形成する。この第２の配線８は、後述する図７のスパッタ装置７０にて形成したものであり、図１２で示した従来の半導体装置１０１の配線１０７に代わるものである。
【００２４】
図７参照；同図は、第２の配線８を形成する際のスパッタ装置７０を示す側面図である。このスパッタ装置は通常、カルーセル型スパッタ装置と呼ばれるものである。
【００２５】
スパッタ装置７０は、ロードロックチャンバー（以下、ＬＣ７１）とメインチャンバー（以下、ＭＣ７２）から成り、ＬＣ７１とＭＣ７２とが内部で連続した空間となるように形成されており、外部からの操作により、ＬＣ７１とＭＣ７２とは仕切り７３によって、完全二分化した別空間とすることができる。ＭＣ７２の外部（図７では、ＭＣ７２の下方）に、その内部を真空にするためのポンプ７４が設けられている。
【００２６】
次に、図８及び図９を参照しながら図７のスパッタ装置７０のＬＣ７１（ロードロックチャンバー）とＭＣ７２（メインチャンバー）について説明する。
【００２７】
図８参照：同図は、ＬＣ７１（ロードロックチャンバー）を上方から見た平面図である。ＬＣ７１内部は、主にドラム７６を配置するドラム位置８１ａと当該ドラム７６を固定するドラム固定具８２からなる。ドラム７６は、ＬＣ７１の外部から移送され、ＬＣ７１内部に自動又は手動にて、ドラム固定具８２と接触する位置まで挿入され、固定される。その後、図７の仕切り７３を開放して、下方のＭＣ７２（メインチャンバー）内に移送される。
【００２８】
図９参照：同図は、ＭＣ７２（メインチャンバー）の平面図である。ＭＣ７２内は、ガスを注入するための排気口９０と、スパッタする金属ごとのターゲット９１１−９１５が設置されている。これらの各ターゲット９１１−９１５は、最高５種類の金属をスパッタ法により成膜することが可能である。ドラム７６は、上方のＬＣ７１からＭＣ７２内のドラム位置８１ｂに下降されて、所定位置に配置される。
【００２９】
図１０参照；同図は、図７のドラム７６を示した概略斜視図である。ドラム７６は矩形の側面７７を多数有する正多角形である。当該側面７７はすべて同じ面積を有する同一物である。例として、図１０では正十角形のものを開示した。側面７７の中央には、ウエハ７５が１枚設置できる開口部が設けられ、当該開口部にウエハを固定する。尚、ドラム７６の側面の数については、特に制限はない。
【００３０】
また、当該ウエハ７５を固定する方法は、ウエハ７５裏面側から当該ウエハ７５と同一の大きさからなる金属製の放熱板（例えば、鉄板）を押さえて固定する。ウエハ７５は、その形状の特質上反りを形成するため、当該放熱板により押さえることで、当該反りを防止し、また放熱効果を利用している。
【００３１】
以下、図７のスパッタ装置７０の動作について説明する。複数のウエハ７５を搭載した
ドラム７６は、当該スパッタ装置７０の外部からＬＣ７１内部に移送される。そして、仕切り７３を開放して、当該ドラム７６を下降させＭＣ７２内に配置する。そして、仕切り７３を完全に閉めて、ＬＣ７１とＭＣ７２とを完全に二分化した別空間とする。
【００３２】
その後、ポンプ７４を動作させて、ＭＣ７２内部を高真空状態に維持する。そして、電圧装置（不図示）を用いてＭＣ７２内部に高電圧を印加し、プラズマ化したガスをガス注入口（不図示）から放出して、図９のターゲット９１１−９１５に衝突させる。これにより、ドラム７６に設置されたウエハ７５の表面にアルミの薄膜が成膜する。このとき、ドラム７６は一定の回転速度を維持しながら回転する。これにより、ＭＣ７２の内部の対流が生じ、熱処理温度を均一にする働きがある。つまり、ドラム７６が回転することで、必要以上に熱処理温度があがるのを防止でき、一種の冷却作用が生じる。
【００３３】
ここで、当該スパッタ装置７０の出力は１２ｋＷ程度（従来は７ｋＷ程度）であり、その熱処理温度は１５０℃以下、好適には１２０〜１３０℃の範囲であることが望ましい。本発明者の実験の結果、当該熱処理温度が１２０〜１３０℃の範囲であれば、第1の配線
３と第２の配線８との密着性が向上し、最もその強度が高いことがわかった。
【００３４】
更に、高出力のスパッタ装置を用いることでスパッタ装置の処理時間が短縮でき、これまで高温処理が困難であったＣＣＤイメージセンサのチップのスパッタ法に有効である。
【００３５】
以上のスパッタ工程を経た後、ドラム７６はＬＣ７１を経由して、スパッタ装置７０の外部に移送される。
【００３６】
図１１参照：その後、第２の配線８上に保護膜９（ソルダーマスク）を形成する。その後、半田等の金属で形成されたボール状の導電端子１０を緩衝部材７の設置された位置の上方位置となるように形成する。続いて境界Ｓに沿ってダイシングする。これより、本発明の半導体装置が完成する。
【００３７】
同図において、半導体チップ１に樹脂５ａ、５ｂを介して、それぞれ第１のガラス基板４、第２のガラス基板６が接着されて形成されている。また、半導体チップ１内部と接続された配線（不図示）と導通するパッドとしての機能を有する第１の配線３が、当該半導体チップ１表面の側端部で第２の配線８で引き回されて、半導体チップ１の裏面側に導電端子１０が形成されている。
【００３８】
以上より、第２の配線８を形成する際に、高出力でスループットの高いスパッタ装置を用いることで、第１の配線３と第２の配線８との密着強度が向上し、外部から何らからの衝撃を受けたとしても両者が剥離するようなことがなくなり、信頼性の向上した半導体装置が実現する。
【００３９】
【発明の効果】
第２の配線を蒸着する際に、高出力でスループットの高いスパッタ装置を用いることで、高温処理に適さないＣＣＤイメージセンサチップのような３次元実装の半導体装置に適した金属蒸着方法を実現することができる。
【００４０】
また、ウエハが固定されたドラムが回転しながらスパッタ法による成膜を成すため、従来技術に見られるように、スパッタ装置外に別途冷却装置を設ける必要はないので、設備面でのコスト削減ができる。
【００４１】
更には、ウエハのドラムへの固定方法として、当該ウエハの裏面側からウエハと同一の大きさからなる金属板を押さえて固定することで、ウエハの反りを防止し、且つ当該金属
板が放熱板として機能し、放熱効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】
本発明の実施形態に係るスパッタ装置を示す断面図である。
【図８】
本発明の実施形態に係るスパッタ装置を示す断面図である。
【図９】
本発明の実施形態に係るスパッタ装置を示す断面図である。
【図１０】
本発明の実施形態に係るドラムを示す断面図である。
【図１１】
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１２】
従来の半導体装置を示す斜視図である。
【図１３】
従来のスパッタ装置を示す断面図である。