(57)【要約】【課題】半導体ウェハの反りを適切に修正できる半導体装置の製造方法及び反りが適切に修正された半導体装置を提供する。【解決手段】まず、半導体ウェハ３１の第１の面を樹脂３３で封止する。次に、半導体ウェハ３１の第１の面と反対側の第２の面に樹脂製の反り抑制部材３５を付着させ、その反り抑制部材３５を収縮させる。次いで、半導体ウェハ３１の反り量を測定し、半導体ウェハ３１の反り量に応じて反り抑制部材３５に切り込み３５ａを形成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハの第１の面を樹脂で封止する工程と、
前記半導体ウェハの前記第１の面と反対側の第２の面に樹脂製の反り抑制部材を付着させ、前記反り抑制部材を収縮させる工程と、
前記半導体ウェハの反り量を測定する工程と、
前記半導体ウェハの反り量に応じて前記反り抑制部材に切り込みを形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体ウェハは複数の半導体装置形成領域に区画されており、前記切り込みは前記半導体装置形成領域内に形成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３】
前記切り込みは、前記半導体装置形成領域の中央に形成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】
前記切り込みの深さは、切り込み率と反り抑制率との関係から決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体基板と、
前記半導体基板の第１の面を封止する封止樹脂と、
前記半導体基板の前記第１の面と反対側の第２の面に付着した樹脂製の反り抑制部材と、
前記反り抑制部材に設けられた切り込みと
を有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器のより一層の小型化及び薄型化が促進されており、半導体装置等の電子部品にも小型化及び薄型化が要求されている。そのような要求に対応すべく、ウェハの状態でパッケージ工程まで実施するウェハレベルパッケージ（Wafer Level Package）が開発され、実用化されている。
【０００３】
ウェハレベルパッケージでは、半導体ウェハの素子形成面をモード樹脂により封止した後に、半導体ウェハの素子形成面と反対側の面を研磨（バックグラインド）して薄型化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１８１４４号公報
【特許文献２】特開２００３−１３３４９９号公報
【特許文献３】特開２０１１−２２３０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体ウェハの反りを適切に修正できる半導体装置の製造方法及び反りが適切に修正された半導体装置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】
【０００６】
開示の技術の一観点によれば、半導体ウェハの第１の面を樹脂で封止する工程と、前記半導体ウェハの前記第１の面と反対側の第２の面に樹脂製の反り抑制部材を付着させ、前記反り抑制部材を収縮させる工程と、前記半導体ウェハの反り量を測定する工程と、前記半導体ウェハの反り量に応じて前記反り抑制部材に切り込みを形成する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】
開示の技術の他の一観点によれば、半導体基板と、前記半導体基板の第１の面を封止する封止樹脂と、前記半導体基板の前記第１の面と反対側の第２の面に付着した樹脂製の反り抑制部材と、前記反り抑制部材に設けられた切り込みとを有する半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記一観点に係る半導体装置の製造方法によれば、反り量を測定し、その反り量に応じて反り抑制部材に切り込みを形成するので、半導体ウェハの反りを適切に修正できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、ウェハレベルパッケージ型半導体装置の一例を示す模式断面図である。
【図２】図２は、反りが発生した半導体装置を示す模式断面図である。
【図３】図３は、反りが発生した半導体装置を回路基板に実装する際の問題点を示す模式断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、半導体装置内蔵基板の製造方法を工程順に説明する模式断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｅ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図６】図６は、半導体ウェハが複数の半導体装置形成領域に区画されている状態を示す平面図である。
【図７】図７は、半導体ウェハの反りを測定してから半導体ウェハを切断するまでの処理フローを示す図である。
【図８】図８は、反り抑制シートに形成する切り込みの切り込み率とシート強度率及び反り抑制率との関係を示す図である。
【図９】図９（ａ）は実施形態の方法により製造した半導体装置の一例を示す断面図、図９（ｂ）は同じくその下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。
【００１１】
図１は、ウェハレベルパッケージ型半導体装置の一例を示す図である。ウェハレベルパッケージ型半導体装置は、ウェハの状態で各半導体装置形成領域に素子及び配線等を形成した後、半導体装置形成領域間をダイシングブレードにより切断して形成される。
【００１２】
図１に例示したウェハレベルパッケージ型半導体装置１０は、半導体基板１１と、電極１２と、モールド樹脂１３と、はんだボール１４とを有する。なお、本願では、半導体装置形成領域毎に切断した後の半導体ウェハを、半導体基板と呼んでいる。
【００１３】
半導体基板１１の素子形成面（図１では上側の面）側には、トランジスタ等の素子や配線（図示せず）が形成されている。メタルポストとも呼ばれる電極１２は、半導体基板１１に形成された素子と電気的に接続されている。また、半導体基板１１の素子形成面はモールド樹脂１３により封止されている。
【００１４】
はんだボール１４は電極１２の上に形成されており、このはんだボール１４を介して半導体装置１０と回路基板とが電気的且つ機械的に接続される。
【００１５】
ところで、一般的にモールド樹脂１３は硬化にともなって収縮するので、図２のように半導体装置１０には反りが発生する。半導体装置１０に大きな反りが発生すると、図３のように、回路基板１５に実装する際に半導体装置１０の中央部のはんだボール１４が回路基板１５の電極１６に接触できず、接続不良となってしまう。
【００１６】
半導体装置１０を回路基板１５に搭載するときにははんだボール１４を溶融するので、はんだボール１４の高さよりも若干小さい程度の反りであれば、接続不良は発生しない。しかし、近年、半導体装置１０の多端子化にともなってはんだボール１４のサイズが縮小される傾向にあり、反りの許容量が小さくなってきている。
【００１７】
また、近年、半導体装置を内蔵した回路基板（以下、「半導体装置内蔵基板」という）が開発されている。半導体装置内蔵基板を製造する際に、半導体装置１０に大きな反りがあると、以下に説明する問題が発生する。
【００１８】
図４（ａ）〜（ｃ）は、半導体装置内蔵基板の製造方法を工程順に説明する模式断面図である。なお、半導体装置内蔵基板を製造する場合、図１に図示したはんだボール１４は不要である。また、図４（ａ）〜（ｃ）において、図１と同一物には同一符号を付している。
【００１９】
まず、図４（ａ）に示すように、配線２３等が形成された回路基板２１に開口部２１ａを設け、半導体装置１０を開口部２１ａ内に配置する。その後、回路基板２１の両面にプリプレグ２４を接合して、半導体装置１０を開口部２１ａ内に密閉する。
【００２０】
次に、図４（ｂ）に示すように、レーザによりプリプレグ２４に孔２４ａを設けて、電極１２及び所望の配線２３の表面を露出させる。その後、図４（ｃ）に示すように、プリプレグ２４の孔２４ａにＣｕ（銅）等の導電材料を埋め込んで、コンタクトビア２５を形成する。
【００２１】
このような半導体装置内蔵基板の製造方法において、半導体装置１０の反りが大きいと、プリプレグ２４の表面から半導体装置１０の中央部の電極１２までの距離が長くなる。そのため、レーザにより孔２４ａを形成する際に、孔２４ａが電極１２まで届かなかったり、電極１２の表面における孔２４ａの径が小さくなったりして、コンタクトビア２５と電極１２との間に接続不良が発生することがある。
【００２２】
レーザパワーを大きくすることで孔２４ａの深さを深くすることができるが、その場合はプリプレグ２４の表面における孔２４ａの径が大きくなり、隣接するコンタクトビア２５間で短絡等の不具合が発生するおそれがある。
【００２３】
半導体ウェハの反りに起因する問題を解消すべく、半導体ウェハの裏面側に反り抑制シートを貼り付け、その後反り抑制シートを熱収縮させて、反りを修正することが提案されている。
【００２４】
しかし、ウェハレベルパッケージ型半導体装置では、バックグラインドの際に半導体ウェハの厚さがロット毎に異なってしまうため、単に反り抑制シートを貼り付けて熱収縮させただけでは、半導体ウェハの反りを適切に修正することは難しい。
【００２５】
以下の実施形態では、半導体ウェハの反りを適切に修正できる半導体装置の製造方法及びその製造方法により製造された半導体装置について説明する。
【００２６】
（実施形態）
図５（ａ）〜（ｅ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００２７】
まず、図５（ａ）に示す半導体ウェハ３１を用意する。半導体ウェハ３１は、図６の平面図に模式的に示すように、複数の半導体装置形成領域３１ａに区画されている。そして、各半導体装置形成領域３１ａの素子形成面（第１の面）側には、トランジスタ等の素子や配線（図示せず）が形成されている。また、半導体ウェハ３１は、素子形成面と反対側の面（第２の面）側が研磨(バックグラインド）されて、薄型化されている。
【００２８】
次に、半導体ウェハ３１の素子形成面側にＣｕ（銅）等の金属により電極３２を形成する。その後、半導体ウェハ３１を金型内に配置した後、金型内にモールド樹脂を射出して、半導体ウェハ３１の素子形成面をモールド樹脂３３により封止する。次いで、金型から半導体ウェハ３１を取り出す。このとき、モールド樹脂３３の硬化にともなって発生する応力により、半導体ウェハ３１に反りが発生する。
【００２９】
次に、図５（ｂ）に示すように、モールド樹脂３３側を下にして半導体ウェハ３１を定盤３４上に載置し、半導体ウェハ３１の裏面（素子形成面と反対側の面）に反り抑制シート３５を貼り付ける。
【００３０】
このとき、例えばローラ３６を使用して、反り抑制シート３５を半導体ウェハ３１の裏面に十分密着させることが好ましい。反り抑制シート３５として、例えばダイアタッチフィルム等の熱硬化性エポキシ樹脂シートを使用することができる。
【００３１】
次に、反り抑制シート３５を加熱する。この加熱により反り抑制シート３５が収縮して、半導体ウェハ３１の反りが修正される。但し、前述したようにロット毎に半導体ウェハ３１の厚さが異なるため、この段階で半導体ウェハ３１の反りが十分に修正されるとは限らない。
【００３２】
次に、半導体ウェハ３１の反り量を測定して、更なる修正が必要か否かを判定する。そして、更なる修正が必要であると判定した場合は、反り抑制シート３５に形成する切れ込みの位置と深さとを決定する。図７は、半導体ウェハの反りを測定してから半導体ウェハを切断するまでの処理フローを示す図である。
【００３３】
まず、ステップＳ１１において、半導体ウェハ３１の反り量を測定する。反り量の測定には、例えばレーザ測長器を使用する。図５（ｃ）は、モールド樹脂３３側を上にして半導体ウェハ３１を定盤３７の上に配置し、レーザ測長器により半導体ウェハ３１の反り量を測定している状態を模式的に示している。
【００３４】
次に、ステップＳ１２に移行し、半導体ウェハ３１の反り量から、１つの半導体装置形成領域３１ａに対する反り量を計算する。以下、１つの半導体装置形成領域３１ａに対する反り量を、１チップ当たりの反り量という。
【００３５】
次に、ステップＳ１３に移行し、１チップ当たりの反り量が予め設定した許容値（例えば１０μｍ）以下か否かを判定する。
【００３６】
１チップ当たりの反り量が許容値以下である場合はステップＳ１７に移行し、１チップ当たりの反り量が許容値を超える場合はステップＳ１４に移行する。
【００３７】
ステップＳ１４からステップＳ１６は、反り抑制シート３５に切れ込みを形成して半導体ウェハ３１に対する反り抑制シート３５の応力を緩和する工程である。
【００３８】
図８は、横軸に反り抑制シート３５に形成する切り込みの切り込み率をとり、縦軸にシート強度率及び反り抑制率をとって、それらの関係を示す図である。図８は、反り抑制シート３５のうち半導体装置形成領域３１ａの中央の部分に切り込みを形成した場合の切り込み率とシート強度及び反り抑制率との関係を示している。また、図８において、切り込み率は、反り抑制シート３５の厚さに対する切り込み深さの比率である。
【００３９】
ステップＳ１４では、図８に示すようなデータを用いて、１チップ当たりの反り量から反り抑制率をどの位にすれは反りが許容値以下になるのかを計算する。
【００４０】
例えば反り量が２５％小さくなれば許容値以下になる場合、図８から反り抑制シート３５に形成する切り込みの切り込み率を２０％とすればよいことがわかる。従って、この場合は、反り抑制シート３５のうち各半導体装置形成領域３１ａの中央の部分に切り込み率２０％の切り込みを形成することとする。
【００４１】
また、図８から、切り込み率を１００％にしても反り量は５０％しか抑制されないことがわかる。更に反り量を小さくする場合は、半導体装置形成領域３１ａの中央に形成した切り込みと半導体装置形成領域３１ａの両端との間に、更に切り込みを形成する。
【００４２】
例えば、半導体装置形成領域の中央の部分に切り込み率が１００％の切り込みを形成し、その切れ込みと半導体装置形成領域の両端との間にそれぞれ切り込み率が２０％の切り込みを形成すると、反り抑制率は約６２．５％となる。
【００４３】
このようにして、ステップＳ１４で反り抑制シート３５に形成する切り込みの位置と切り込み率とを決定した後、ステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５では、図５（ｄ）に示すように、反り抑制シート３５の上にダイシングテープ３８を貼り付ける。
【００４４】
そして、ステップＳ１６に移行し、図５（ｅ）に示すように、ダイシングブレード３９又はレーザ等により、ダイシングテープ３８の上から反り抑制シート３５に切り込み３５ａを形成する。このとき、ステップＳ１４で決定した位置に決定した切り込み率で切り込み３５ａを形成する。
【００４５】
その後、ステップＳ１８に移行し、ダイシングブレードにより、半導体ウェハ３１を半導体装置形成領域３１ａ毎に切断する。
【００４６】
一方、ステップＳ１３からステップＳ１７に移行した場合は、反りを更に修正する必要はない。従って、ステップＳ１７で半導体ウェハ３１の裏面側にダイシングテープ３８を貼り付けた後、ステップＳ１８に移行して、ダイシングブレードにより、半導体ウェハ３１を半導体装置形成領域３１ａ毎に切断する。
【００４７】
このようにして、反り量を許容値以下に抑制した半導体装置が完成する。
【００４８】
図９（ａ）は上述した方法により製造した半導体装置の一例を示す断面図、図９（ｂ）は同じくその下面図である。
【００４９】
図９（ａ），（ｂ）に示す半導体装置４０は、半導体基板４１と、半導体基板４１の素子形成面側に形成された電極３２と、半導体基板４１の素子形成面を封止する封止樹脂３３と、半導体基板４１の裏面側に貼り付けされた反り抑制シート３５とを有する。そして、反り抑制シート３５のＸ方向及びＹ方向の中央の部分には、それぞれ切り込み３５ａが設けられている。
【００５０】
本実施形態においては、素子形成面をモールド樹脂３３で封止した後の半導体ウェハ３１の反り量を測定する。そして、１チップ当たりの反り量が許容値を超えたときには、反り抑制シート３５に切り込み３５ａを形成して、反りを修正する。これにより、反りが許容値以下に修正された半導体装置が得られ、半導体装置の反りに起因する不具合の発生が回避される。その結果、半導体装置の信頼性が向上する。
【００５１】
以上の諸実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００５２】
（付記１）半導体ウェハの第１の面を樹脂で封止する工程と、
前記半導体ウェハの前記第１の面と反対側の第２の面に樹脂製の反り抑制部材を付着させ、前記反り抑制部材を収縮させる工程と、
前記半導体ウェハの反り量を測定する工程と、
前記半導体ウェハの反り量に応じて前記反り抑制部材に切り込みを形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００５３】
（付記２）前記半導体ウェハは複数の半導体装置形成領域に区画されており、前記切り込みは前記半導体装置形成領域内に形成することを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
【００５４】
（付記３）前記切り込みは、前記半導体装置形成領域の中央に形成することを特徴とする付記２に記載の半導体装置の製造方法。
【００５５】
（付記４）前記反り抑制部材が、熱硬化性樹脂シートであることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【００５６】
（付記５）前記切り込みの深さは、切り込み率と反り抑制率との関係から決定することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【００５７】
（付記６）半導体基板と、
前記半導体基板の第１の面を封止する封止樹脂と、
前記半導体基板の前記第１の面と反対側の第２の面に付着した樹脂製の反り抑制部材と、
前記反り抑制部材に設けられた切り込みと
を有することを特徴とする半導体装置。
【００５８】
（付記７）前記反り抑制部材が、熱硬化性樹脂シートにより形成されていることを特徴とする付記６に記載の半導体装置。
【００５９】
（付記８）前記切り込みが、前記半導体基板の中央に対応する位置に形成されていることを特徴とする付記６又は７に記載の半導体装置。
【符号の説明】
【００６０】
１０，４０…半導体装置、１１，４１…半導体基板、１２，１６，３２…電極、１３，３３…モールド樹脂、１４…はんだボール、２１…回路基板、２１ａ…開口部、２３…配線、２４…プリプレグ、２４ａ…孔、２５…コンタクトビア、３１…半導体ウェハ、３１ａ…半導体装置形成領域、３５…反り抑制シート、３５ａ…切り込み、３８…ダイシングテープ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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