(57)【要約】【課題】実装構造のなかで高密度化実装を達成できるフリップチップ技術が注目されている。さらに半導体基板の厚さを薄くすることができれば非常に厚さの薄い実装構造が実現でき、したがって、半導体基板厚を薄くする技術は重要な要素技術となってきている。半導体基板裏面の加工の際に半導体基板表面を保護する保護テープの糊層残渣の発生が突起電極表面になく、さらに半導体基板の割れが発生することなく、しかも作業性が良好な半導体装置の製造方法を提供することである。【解決手段】半導体基板裏面加工工程後に発生する保護テープ３４の糊層残渣３６除去をレジスト溶剤やリンス液に浸漬する湿式処理ではなく、乾式処理で行なう半導体装置の製造方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の電極パッド上に突起電極を形成する工程と、前記半導体基板表面と前記突起電極を保護し糊層を有する保護テープを前記半導体基板表面に貼り付ける工程と、前記半導体基板の裏面を加工して前記半導体基板の厚さを薄くする工程と、前記保護テープを前記半導体基板表面から剥離する保護テープ剥離工程とを有する半導体装置の製造方法において、
前記保護テープ剥離工程後に乾式処理を行ない前記保護テープの糊層残渣を除去する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記乾式処理はプラズマ処理である
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】
前記プラズマ処理はアッシング処理である
ことを特徴とする請求項２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】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは突起電極形成後、半導体基板表面に保護テープを貼り付けて半導体基板の裏面から加工して厚さを薄くし、その後保護テープを剥離する製造方法において、保護テープの糊層残渣のない半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、半導体デバイスの性能が半導体装置の製品価値を決定する要素として支配的であった。
近年、実装技術の向上により、半導体デバイス用途に応じた実装構造が要求されてきており、実装構造のなかで高密度実装を達成できるフリップチップ技術が注目されている。さらに半導体基板の厚さを薄くすることができれば非常に厚さの薄い実装構造が実現でき、また薄くした半導体チップを積層する３次元実装においてはより一層集積度が向上した実装構造を提供することが可能となる。
したがって、半導体デバイス性能のみならず、実装技術や半導体基板の厚さを薄くする技術は重要な要素技術となってきている。
【０００３】
従来、半導体基板の板厚を薄くするときは、半導体基板表面を保護するための保護テープを半導体基板表面に貼り付けて、半導体基板裏面の加工を行なっている。この保護テープは、接着層である糊層と、この糊層を保持する基材から構成されている。
しかし、この方法では保護テープの糊層が半導体基板の絶縁膜や突起電極の表面に残存して糊層残渣が発生するという問題点が生ずる。
【０００４】
そこでこの糊層残渣が発生しない製造方法の特許文献として、例えば特許文献１がある。この特許文献１に記載の製造方法は、突起電極頂部まで被覆するような厚さでフォトレジストを半導体基板表面に形成後、フォトレジスト上に保護テープを貼り付けて半導体基板裏面の研削加工を行ない半導体基板の厚さを薄くし、その後保護テープを剥離する工程を採用している。保護テープは、半導体基板裏面の研削加工を行なうとき、突起電極形成面側である半導体基板表面を保護する役割をもつ。
【特許文献１】特開２００２−２６１０６０号公報（段落００１４〜００１５および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の特許文献１に記載の製造方法においては、フォトレジストにて突起電極を完全に被覆してフォトレジスト上に保護テープを貼り付けており、保護テープの糊層の残渣が突起電極表面に残存しないという利点を備えている。
【０００６】
従来技術の製造方法においては、半導体基板裏面加工後、保護テープの剥離は、フォトレジスト溶剤に半導体基板を浸漬してフォトレジストを溶解させフォトレジスト上の保護テープを剥離するリフトオフ法により行なっている。さらにフォトレジスト溶剤でフォトレジストと保護テープをリフトオフ後、半導体基板表面からフォトレジスト溶剤を除去するためリンス処理を行なう必要がある。すなわち、従来技術では２回の湿式処理を行なう必要がある。
この湿式による剥離処理とリンス処理では、フォトレジスト溶剤やリンス液の液体中に厚さが薄い半導体基板を浸漬することから、半導体基板に応力が加わり割れが発生し、その半導体基板は不良となる。とくに厚さが１００〜２００μｍと薄くなった半導体基板や
直径が大きな半導体基板では割れが頻発し、製造歩留りが極端に悪化する。
半導体基板の裏面加工は半導体装置の製造工程の最終段階で、裏面加工後ダイシングを行ないチップ状にした半導体チップを回路基板に実装する工程が残されているだけで、裏面加工工程及び保護テープ剥離工程における半導体基板の破損は極力低減させる必要がある。
【０００７】
さらに前述の特許文献１では、保護テープの糊層の残渣が突起電極表面に付着しないようにするためには、突起電極を完全に被覆するような厚さでフォトレジストを形成する必要がある。すなわち突起電極の高さが１００μｍであれば、フォトレジストは１００μｍ以上の厚さで形成しなければならない。
フォトレジストは回転塗布法により形成しているが、厚い膜厚のフォトレジストを形成するには、１回の回転塗布では形成することはできず、粘度の高いフォトレジストを使用しても、厚さが１００μｍのフォトレジストであれば、複数回の回転塗布を行なう必要があり、作業性が悪い。
【０００８】
本発明は上記の問題点を解決して、半導体基板裏面の加工の際に半導体基板表面を保護する保護テープの糊層残渣が突起電極表面になく、さらに半導体基板の割れが発生することなく、しかも作業性が良好な半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明における半導体装置の製造方法では下記記載の手段を採用する。
半導体基板の電極パッド上に突起電極を形成する工程と、半導体基板表面と突起電極を保護し糊層を有する保護テープを半導体基板表面に貼り付ける工程と、半導体基板の裏面を加工して半導体基板の厚さを薄くする工程と、保護テープを半導体基板表面から剥離する保護テープ剥離工程とを有する半導体装置の製造方法において、保護テープ剥離工程後に乾式処理を行ない保護テープの糊層残渣を除去することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
従来技術では突起電極を被覆するようにフォトレジストを形成し、このフォトレジスト上に保護テープを貼り付け、湿式処理で保護テープを剥離している。
これに対して、本発明では突起電極上に直接保護テープを貼り付け、半導体基板裏面加工を行ない保護テープ剥離後、突起電極表面に残存する保護テープの糊層残渣は乾式処理にて除去している。本発明では、従来のように半導体基板をレジスト溶剤やリンス液に浸漬する湿式処理ではなく、保護テープの糊層残渣除去を乾式処理で行なっている。乾式処理では反応室内に半導体基板を載置し、この反応室内に糊層と反応して残渣が除去できるガスを導入している。このため本発明の製造方法では糊層を完全に除去することが可能で糊層残渣は無く、さらに半導体基板の割れは発生せず、製造歩留りは高い。
【００１１】
乾式処理としては半導体装置へのダメージがほとんどないアッシング（灰化）処理を行なうのがとくに好ましい。アッシング処理ではプラズマ雰囲気中の酸素が糊層残渣と反応して二酸化炭素と水に変化して灰化（アッシング）され、糊層残渣を完全に除去できる。
また本発明では、突起電極上に直接保護テープを貼り付けているため、従来のように複数回の回転塗布法により突起電極を被覆する膜厚でフォトレジストを形成する工程は無く、作業性は良好である。
さらに、従来技術においてはフォトレジスト溶剤やリンス液の廃液が環境に悪影響を及ぼす恐れがあるが、本発明の製造方法では従来技術のようにフォトレジスト溶剤やリンス液を使用しない乾式処理により糊層残渣を除去するため環境汚染が発生することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態における半導体装置の製造方法を詳しく説明する。
以下の説明では半導体基板表面とは突起電極が形成された面側であり、半導体基板裏面とは突起電極が形成されていない面側のことである。
【実施例１】
【００１３】
図１〜図５は、本発明における第１の実施例である半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図面をもちいて本発明の第１の実施例を説明する。
【００１４】
はじめに図１に示すように、半導体基板１２上の電極パッド１４が露出するように絶縁膜１６に開口部を形成する。
その後、半導体基板１２上の全面に第１のバリアメタル２４を形成する。
【００１５】
第１のバリアメタル２４は、半導体基板１２側からチタン・タングステン合金を厚さ０．１〜０．５μｍ、銅を厚さ０．２〜１μｍでスパッタリング法により順次形成する。第１のバリアメタル２４は多層構造をもち電極パッド１４との接続層の役割と相互拡散を防ぐバリヤ層の役割をもつとともに、突起電極をメッキ法にて形成するときの電極としての役割ももつ。  
【００１６】
つぎに、フォトレジストを全面に回転塗布法により形成し、所定のフォトマスクを用いて露光処理、および現像処理のフォトリソグラフィー処理により突起電極形成領域のフォトレジストを開口する。
その後、フォトレジスト開口内の第１のバリアメタル２４上に第２のバリアメタル２２として銅をメッキ法により形成する。このとき、第１のバリアメタル２４をメッキの電極として使用する。
第２のバリアメタル２２は半田からなる突起電極１０と第１のバリアメタル２４との相互拡散を防ぐ役割をもち、銅メッキ層を５〜２５μｍの厚さで形成する。第２のバリアメタル２２としては銅以外に、ニッケルや、ニッケル合金も適用可能である。
【００１７】
その後、第１のバリアメタル２４をメッキ電極とするメッキ法によりフォトレジスト開口内の第２のバリアメタル２２上に突起電極１０として半田を形成する。突起電極１０は半田をメッキ法を用いて形成する以外に、フォトレジスト開口内に半田ボールを搭載する方法や半田ペーストをフォトレジスト開口内にスキージにて充填する方法を用いて形成してもよい。
その後、フォトレジストを剥離し、突起電極１０から露出した第１のバリアメタル２４をエッチング除去する。
【００１８】
つぎに、半導体基板１２表面全面にフラックスを回転塗布法により１０〜５０μｍの厚さで形成し、２３０〜２６０℃の温度でリフロー処理（ウエットバック処理）を行なう。リフロー処理により半田が溶融し、球形状の突起電極１０が得られる。
【００１９】
このウエットバック処理により突起電極１０は、高さ１００μｍ程度に形成されている。
その後、洗浄処理を行ないフラックスを除去する。
【００２０】
つぎに図２に示すように、半導体基板１２表面全面に保護テープ３４を、貼り圧力を０．２〜０．３ＭＰaの圧力、貼り速度を１０〜２０ｍｍ／秒の速度にそれぞれ制御して均一に貼る。
【００２１】
この保護テープ３４は基材３０と、接着層である糊層３２からなる。基材３０の厚さは
１００〜２００μｍであり、糊層３２の厚さは１００〜１５０μｍである。
保護テープ３４は、突起電極１０の高さ１００μｍの段差を吸収して基材３０表面は平滑化し、半導体基板１２裏面の研削加工を行なうとき、突起電極１０形成面側を保護すると同時に、突起電極１０の高さを吸収することで裏面研削工程時における応力による半導体基板１２割れの発生を防止する役割をもつ。
【００２２】
その後、図３に示すように、裏面研削装置を用いて荒研削、および仕上げ研削の研削処理により半導体基板１２を１００〜２００μｍの厚さに裏面研削加工を行なう。
【００２３】
つぎに図４に示すように、保護テープ３４に５００〜１０００ｍｊ／ｃｍ２の紫外
線照射を行なう。紫外線照射により糊層３２は硬化して接着力が低下して、半導体基板１２表面から保護テープ３４は容易に剥離する。
【００２４】
保護テープ３４は紫外線硬化型テープ以外に紫外線非照射型テープも使用可能である。この紫外線非照射型テープの場合は、紫外線照射を行なわず半導体基板１２裏面研削後直ちに保護テープの剥離を行なうことができる。
【００２５】
この紫外線非照射型テープにおいても突起電極１０及び絶縁膜１６上の表面に、基材３０から剥がれて糊層３２が残存して糊層残渣３６が発生する。
【００２６】
この糊層残渣３６の発生原因は、保護テープ３４の貼り付け工程の際に、突起電極１０及び絶縁膜１６の凹凸による微小な空気層が形成され、紫外線照射による糊層３２の硬化が充分進行しないため、糊層３２が転写されるように突起電極１０と絶縁膜１６の表面に残存すると考えられる。
また前述の紫外線非照射型テープにおいては、糊層３２が硬化をしないため紫外線硬化型テープと同様に糊層３２の転写が発生する。
【００２７】
糊層残渣３６を除去しないまま突起電極１０を回路基板に実装すると、絶縁物である糊層残渣３６が接合界面部に残留し、突起電極１０と回路基板との接合不良や、接続抵抗値の増大や、経時変化による接合不良を生じて、実装の信頼性が低下してしまう。このため糊層残渣３６は完全に除去する必要がある。
【００２８】
その後、図５に示すように、乾式処理の反応室内に半導体基板１２を載置する。乾式処理としては、高周波酸素プラズマ発生装置の反応室である真空チャンバー内に、反応ガスとして酸素ガスを流量２００〜３００ｓｃｃｍ導入し、高周波電力を１ＫＷ〜１．５ＫＷの出力で投入し、酸素プラズマ雰囲気中に半導体基板１２を配置する。
反応室内では糊層残渣３６は、酸素プラズマの酸素と反応して二酸化炭素と水に変化して糊層残渣３６は灰化（アッシング）され、除去することができる。
【００２９】
また反応性ガスとしては、酸素ガスに窒素や、水素や、四塩化炭素や、六フッ化硫黄などのガスを添加することで反応速度を高め、短時間処理が可能となる。
【００３０】
このように、酸素プラズマ雰囲気中の乾式処理であるアッシング処理を行なうことにより、絶縁膜１６表面及び突起電極１０表面に付着した糊層残渣３６を完全に除去することが可能となる。
【００３１】
本発明による製造方法においては、糊層残渣３６除去に乾式処理を用いるため厚さ１００〜２００μｍに裏面研削加工した半導体基板１２は、従来技術のように湿式によるレジスト剥離処理のレジスト溶剤とリンス処理のリンス液の液体中に浸漬することは無い。このため従来のように、半導体基板１２に応力が加わり割れが発生し、不良を発生すること
が無く高歩留まりで半導体装置を製造することができる。
【００３２】
また、乾式処理により糊層残渣３６を除去することにより、剥離、および洗浄工程で使用するレジスト溶剤およびリンス液を使用しない。このため、廃液が環境に悪影響を及ぼすことがなく、糊層残渣３６をクリーンに除去することができる。
【００３３】
以上のように本発明による製造方法においては、半導体基板１２の割れ不良の発生が無く、糊層残渣３６を完全に除去することにより、高信頼性を有する半導体装置を提供することができ、さらにまた工業生産上非常に有効な製造方法を提供することが可能となる。
【実施例２】
【００３４】
次に、図面をもちいて本発明の第２の実施例を説明する。図６〜図１０は、本発明における第２の実施例である半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００３５】
はじめに図６に示すように、半導体基板１２上のアルミニウムからなる電極パッド１４が露出するように絶縁膜１６に開口部を形成する。
その後、半導体基板１２上の全面にバリアメタル２３を形成する。
【００３６】
このバリアメタル２３は、半導体基板１２側からチタン・タングステン合金を厚さ０．１〜０．５μｍ、金（Au）を厚さ０．０５〜０．２μｍでスパッタリング法により順次形成する。このバリアメタル２３は多層構造をもち電極パッド１４と突起電極の接続層の役割と相互拡散を防ぐバリヤ層の役割をもつとともに、突起電極をメッキ法にて形成するときのメッキ電極としての役割ももつ。  
【００３７】
その後、バリアメタル２３上の全面に回転塗布法によりフォトレジストを形成し、フォトリソグラフィー技術により突起電極形成領域が開口するようにフォトレジストをパターニングする。
その後、メッキ法によりバリアメタル２３を電極としてフォトレジスト開口内に金（Au）からなる突起電極１１を１０〜５０μｍの高さで形成する。金メッキ厚はフォトレジスト厚さと同じ厚かあるいはフォトレジスト厚さより薄くすると、図６に示すように、突起電極１１側壁がストレート形状となり、突起電極１１間ピッチ寸法を微細化できる。突起電極１１頂部は突起電極１１下層の電極パッド１４と絶縁膜１６に起因する段差を反映して、周縁部に比べて中央部が凹んだ断面形状となる。
突起電極１１材料は金以外に金合金や、白金や、白金合金や、ニッケルや、銅や、半田でもよい。
その後、フォトレジストを剥離し、突起電極１１から露出したバリアメタル２３をエッチング除去する。
【００３８】
つぎに図７に示すように、半導体基板１２表面の全面に保護テープ３４を貼り圧力を０．２〜０．３ＭＰａ、貼り速度を１０〜２０ｍｍ／秒の速度を制御して均一に貼り付ける。
【００３９】
この保護テープ３４は基材３０と接着層である糊層３２とからなり、基材３０の厚さは１００〜２００μｍ、糊層３２の厚さは１００〜１５０μｍである。糊層３２が１０〜５０μｍの突起電極１１の高さを吸収して基材３０表面は平滑化し、半導体基板裏面の研削加工を行なうとき、突起電極形成面側を保護すると同時に突起電極１１の高さを吸収することで裏面研削工程時に加わる応力によって半導体基板１２が破損することを防止する役割をもつ。
【００４０】
その後、図８に示すように、裏面研削装置を用いて、荒研削加工を行ない、その後仕上
げ研削加工の加工工程を経て半導体基板１２を１００〜２００μｍの厚さに裏面から研削加工を行なう。
【００４１】
つぎに図９に示すように、保護テープ３４に５００〜１０００ｍｊ／ｃｍ２の紫外
線照射を行なう。紫外線照射により糊層３２は硬化し接着力が低下して、半導体基板１２から保護テープ３４を容易に剥離することができる。
【００４２】
保護テープ３４は紫外線硬化型テープ以外にも、紫外線非照射型テープも使用可能である。この紫外線非照射型テープの場合、紫外線照射を行なわず半導体基板１２の裏面研削後直ちに保護テープの剥離を行なうことができる。
【００４３】
保護テープ３４が紫外線非照射型テープの場合にも、突起電極１１及び絶縁膜１６上の表面には糊層３２が転写され糊層残渣３６が発生する。
【００４４】
糊層残渣３６は保護テープ３４の貼り付け工程のとき、突起電極１１表面と絶縁膜１６表面の凹凸に起因して微小な空気層が形成され、紫外線照射による糊層３２の硬化が充分進行しないため糊層３２が転写されるように残存すると考えられる。
また前述の保護テープ３４が紫外線非照射型テープにおいては、糊層を硬化させないため糊層３２が突起電極１１や絶縁膜１６への転写が紫外線硬化型テープと同様に発生する。
【００４５】
糊層残渣３６を残存したまま突起電極１１を回路基板に実装すると、突起電極１１表面に転写された絶縁物である糊層残渣３６が接合界面部に残留し、突起電極１１と回路基板との接合不良および接続抵抗値の増大や、経時変化による接合不良を生じ、実装信頼性が低下してしまう。
したがって糊層残渣３６は完全に除去する必要がある。
【００４６】
その後、図１０に示すように、乾式処理の反応室内に半導体基板１２を載置する。乾式処理は高周波酸素プラズマ発生装置の反応室である真空チャンバー内に、反応ガスとして酸素ガスを流量２００〜３００ｓｃｃｍで導入し、高周波電力を１〜１．５ＫＷの出力で投入し、酸素プラズマを発生させた雰囲気中に半導体基板１２を配置する。
酸素プラズマが発生した反応室内では、糊層残渣３６は酸素と反応して二酸化炭素と水に変化して灰化（アッシング）して糊層残渣３６は除去される。
【００４７】
また反応性ガスとしては酸素ガスに窒素や、水素や、四塩化炭素や、六フッ化硫黄などのガスを添加することで反応速度を高めて、乾式処理時間を短時間で行なうことが可能である。
【００４８】
このように、酸素プラズマ雰囲気中の乾式処理であるアッシング処理を行なうことにより絶縁膜１６表面及び突起電極１１表面に付着した糊層残渣３６を完全に除去することが可能となる。
【００４９】
本発明による製造方法においては、糊層残渣３６除去に乾式処理を用いるため厚さ１００〜２００μｍに裏面研削した半導体基板１２は、従来技術のように湿式による剥離処理のフォトレジスト溶剤とリンス処理のリンス液の液体中に浸漬することが無い。このため、従来のように半導体基板１２に応力が加わり割れが発生し、不良を発生することが無く高歩留まりで半導体装置を製造することができる。
【００５０】
また、乾式処理により糊層残渣３６を除去することにより剥離工程と洗浄工程で使用するフォトレジスト溶剤とリンス液を使用しないため、廃液が環境に悪影響を及ぼすことが
なくクリーンな洗浄除去を行なうことが出来る。
【００５１】
以上のように本発明は裏面研削工程後にアッシング処理を行なうことで半導体基板１２の割れ不良の発生が無く、糊層残渣３６を完全に除去することができ、突起電極１１と回路基板の実装信頼性が高い半導体装置を提供でき、また工業生産的に有用な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施例における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施例における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施例における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施例における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  突起電極
１１  突起電極
１２  半導体基板
１４  電極パッド  
１６  絶縁膜
２２  第２のバリアメタル
２３  バリアメタル
２４  第１のバリアメタル
３０  基材
３２  糊層
３４  保護テープ
３６  糊層残渣
【図１】
2006253437.tif 000003
【図２】
2006253437.tif 000004
【図３】
2006253437.tif 000005
【図４】
2006253437.tif 000006
【図５】
2006253437.tif 000007
【図６】
2006253437.tif 000008
【図７】
2006253437.tif 000009
【図８】
2006253437.tif 000010
【図９】
2006253437.tif 000011
【図１０】
2006253437.tif 000012