(57)【要約】【課題】基板の裏面に設けられた金属に関する信頼性を容易に向上させることが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、半導体装置は、半導体素子と、半導体素子が設けられた第１面と、第１面とは反対側に位置する第２面と、を有する基板と、第２面に設けられた金属種と、金属種を介して第２面に部分的に設けられためっき金属部と、を備える。めっき金属部が設けられた第１領域と、めっき金属部が設けられていない第２領域とが、第２面の端部で交互に並んでいる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子が設けられた第１面と、前記第１面とは反対側に位置する第２面と、を有する基板と、
前記第２面に設けられた金属種と、
前記金属種を介して前記第２面に部分的に設けられためっき金属部と、を備え、
前記めっき金属部が設けられた第１領域と、前記めっき金属部が設けられていない第２領域とが、前記第２面の端部で交互に並んだ、半導体装置。
【請求項２】
前記第２領域に絶縁膜が設けられた、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記めっき金属部のパターンが、ドット状またはメッシュ状である、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記めっき金属部の厚さが、０．３μｍ以上８０μｍ以下である、請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
基板の第１面に半導体素子を形成し、
前記第１面とは反対側に位置する前記基板の第２面に金属種を形成し、
前記金属種を用いて前記第２面にめっき金属部を部分的に形成し
前記めっき金属部が設けられた第１領域と、前記めっき金属部が設けられていない第２領域とが、交互に並んだラインに沿って前記基板をダイシングする、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記金属種を覆う絶縁膜にパターンを形成し、当該パターンに合わせて前記めっき金属部を形成する、請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記金属種にパターンを形成し、当該パターンに合わせて前記めっき金属部を形成する、請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
電解めっきまたは無電解めっきにて前記めっき金属部を形成する、請求項５から７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記めっき金属部を、ドット状またはメッシュ状に形成する、請求項５から８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】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子が基板の表面に設けられ、金属が基板の裏面に設けられた半導体装置が知られている。この金属は、例えば、半導体素子と外部との電気的接続手段や、半導体素子で発生した熱の放熱手段として機能する。
【０００３】
上記金属が、基板の裏面全体に設けられている場合、ダイシング工程の際に、金属バリが発生する可能性がある。この場合、金属剥がれまたはクラックが発生するおそれがある。
【０００４】
そこで、ダイシングラインから外れた位置に上記金属を形成する方法が考えられる。しかし、この方法では、基板の裏面にダイシングラインをエッチング等で作成する場合、フォトリソグラフィ工程での基板の両面の位置合わせが求められるので、製造に手間がかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−５６５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、基板の裏面に設けられた金属に関する信頼性を容易に向上させることが可能な半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係る半導体装置は、半導体素子と、半導体素子が設けられた第１面と、第１面とは反対側に位置する第２面と、を有する基板と、第２面に設けられた金属種と、金属種を介して第２面に部分的に設けられためっき金属部と、を備える。めっき金属部が設けられた第１領域と、めっき金属部が設けられていない第２領域とが、第２面の端部で交互に並んでいる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の概略的な構造を示す断面図である。
【図２】図１に示すめっき金属部を拡大した斜視図である。
【図３】めっき金属部の直径の最大値を説明するための平面図である。
【図４】第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】図４に示す製造工程の次の製造工程を示す断面図である。
【図６】図５に示す製造工程の次の製造工程を示す断面図である。
【図７】図６に示す製造工程の次の製造工程を示す断面図である。
【図８】図７に示す製造工程の次の製造工程を示す断面図である。
【図９】第１変形例に係る半導体装置の要部の構造を示す斜視図である。
【図１０】第２実施形態に係る半導体装置の概略的な構造を示す断面図である。
【図１１】図１０に示すめっき金属部を拡大した斜視図である。
【図１２】第２実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１３】図１２に示す製造工程の次の製造工程を示す断面図である。
【図１４】第２変形例に係る半導体装置の要部の構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体装置の概略的な構造を示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置１は、半導体素子１０と、基板２０と、金属種３０と、絶縁膜４０と、めっき金属部５０と、を備える。
【００１１】
半導体素子１０は、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタである。具体的には、半導体層１１の上に、ドレイン１２と、ソース１３と、ゲート絶縁膜１４とが設けられている。ゲート絶縁膜１４の上には、ゲート１５およびパシベーション層１６が設けられている。ゲート１５の上にはゲート再配線１７が設けられている。このゲート再配線１７を通じて電圧がゲート１５に印加されると、電流がドレイン１２からソース１３へ向かって流れる。なお、半導体素子１０は、ＭＯＳトランジスタに限定されず、他の種類の素子であってもよい。
【００１２】
基板２０は、例えばシリコン基板である。基板２０は、半導体素子１０が設けられた表面２１（第１面）と、表面２１の反対側に位置する裏面２２（第２面）と、を有する。裏面２２には、金属種３０が設けられている。
【００１３】
金属種３０は、基板２０の裏面２２に設けられた金属層３１と、金属層３１に積層された金属層３２と、を有する。金属層３１は、例えばチタン（Ｔｉ）を含み、金属層３２は、例えば銅（Ｃｕ）を含む。金属層３１および金属層３２に含まれる金属には、チタンおよび銅に加えて、亜鉛（Ｚｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、および銀（Ａｇ）などが挙げられる。金属種３０は、これらの金属のうちの少なくとも１つを含んでいればよい。
【００１４】
図２は、めっき金属部５０を拡大した斜視図である。めっき金属部５０は、絶縁膜４０とともに金属種３０を介して裏面２２に設けられている。本実施形態では、めっき金属部５０はドット状に形成されている。絶縁膜４０は、裏面２２上におけるめっき金属部５０が設けられていない箇所に設けられている。
【００１５】
裏面２２の端部２２ａでは、めっき金属部５０が設けられた領域２３（第１領域）と、めっき金属部５０が設けられていない領域２４（第２領域）とが、交互に並んでいる。この領域２４は、換言すると絶縁膜４０が設けられた領域である。また、この端部２２ａは、ダイシング工程で基板２０を切断したときのダイシングラインに相当する。この端部２２ａには、領域２３と領域２４が交互に設けられているので、めっき金属部５０は不連続になっている。そのため、基板２０をダイシングする際に金属バリが発生しにくくなる。
【００１６】
めっき金属部５０は、はんだ（不図示）によってパッケージ（不図示）に接合される。そのため、めっき金属部５０の厚さｔ１は、絶縁膜４０の厚さｔ２よりも大きい。ただし、厚さｔ１が０．３μｍよりも小さいと、めっき金属部５０とはんだとの接合が不十分になる可能性が高い。また、厚さｔ１が８０μｍよりも大きいと、めっき金属部５０の割れや、ウェハの割れ等が生じやすくなる。したがって、めっき金属部５０の厚さｔ１は、０．３μｍ以上８０μｍ以下であることが望ましい。
【００１７】
図３は、めっき金属部５０の直径の最大値を説明するための平面図である。裏面２２に配置されるめっき金属部５０の数を少なくすれば、めっき金属部５０の直径ｄ（ドット径）を大きくすることができる。
【００１８】
しかし、めっき金属部５０は、上述したように、はんだで実装される。このとき、半導体装置１を自立させるためには、最低３つのめっき金属部５０を、図３に示すように三角配置する必要がある。この三角配置のときに、めっき金属部５０の直径ｄは最大となる。直径ｄの最大値は、裏面２２の一辺の長さＬの約１／２である。この長さＬは、半導体チップの一辺の長さに相当する。半導体チップが長方形の場合、長さＬは短辺の長さに相当する。
【００１９】
本実施形態では、平面形状が円形のめっき金属部５０がドット状に配置されている。しかし、めっき金属部５０の平面形状は、円形に限定されず、例えば多角形状であってもよい。換言すると、めっき金属部５０は、円柱状に限定されず、三角柱等の角柱に形成されていてもよい。以下、「角柱」には、めっき処理によって角部が丸みを帯びた形状も含み得る。
【００２０】
以下、図４〜図８を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造工程について説明する。
【００２１】
まず、図４に示すように、半導体素子１０が基板２０の表面２１に形成される。この工程時には、基板２０は、例えば直径が２００ｍｍであり、厚さが約０．７２５ｍｍのウェハ状である。なお、半導体素子１０は、スパッタ技術やエッチング技術等を含む一般的な半導体製造プロセス、いわゆる半導体前工程によって形成される。そのため、ここでは、半導体素子１０の製造工程については説明を省略する。
【００２２】
次に、図５に示すように、例えばバックグラインド装置を用いて基板２０の裏面を研削することによって、基板２０（ウェハ）の厚さは、３０μｍ以上９０μｍ以下の範囲になる。続いて、その裏面を化学研磨することによって、研削時で裏面に付着した付着物を除去する。このようにして、基板２０の裏面２２が形成される。続いて、金属種３０、すなわち金属層３１および金属層３２が、例えばスパッタ装置を用いて形成される。ここでは、厚さが約１００ｎｍの金属種３０が形成される。
【００２３】
次に、図６に示すように、絶縁膜４０が金属種３０の全面に成膜される。ここでは、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）が絶縁膜４０として形成される。ただし、絶縁膜４０は、酸素または窒素を含んでいればよい。
【００２４】
次に、図７に示すように、レジスト６０が、フォトリソグラフィ技術を用いて絶縁膜４０に形成される。続いて、レジスト６０をマストとして絶縁膜４０をエッチングする。ここでは、エッチングガスを放出するプラズマアシスト型エッチング装置を用いて絶縁膜４０をドライエッチングする。ドライエッチングの代わりに、薬液を用いて絶縁膜４０をウェットエッチングしてもよい。このようにして絶縁膜４０がパターニングされる。絶縁膜４０のエッチング箇所が、めっき金属部５０のパターンに対応する。
【００２５】
次に、図８に示すように、レジスト６０を除去する。その後、図１に戻って、めっき金属部５０を形成する。
【００２６】
絶縁膜４０のエッチング箇所には、金属種３０が露出している。本実施形態では、露出した金属種３０に対して電解めっき処理を施すことによって、ドット状のめっき金属部５０を形成する。ただし、めっき金属部５０の形成方法は、電解めっきに限定されない。めっき金属部５０の厚さｔ１が薄い（例えば１０μｍ以下）の場合には、無電解めっきにてめっき金属部５０を形成することも可能である。
【００２７】
次に、例えばブレードを用いて基板２０をダイシングする。これにより、基板２０がチップ化される。この工程では、基板２０は、めっき金属部５０と絶縁膜４０が交互に並んだラインに沿ってダイシングされる。その結果、図２に示すように、基板の２０の端部２２ａでは、めっき金属部５０が設けられた領域２３と、めっき金属部５０が設けられていない領域２４（絶縁膜４０が設けられた領域）とが交互に形成される。
【００２８】
以上説明した本実施形態によれば、めっき金属部５０が基板２０の裏面２２に部分的に形成される。そのため、裏面２２には、めっき金属部５０が設けられた領域２３と、めっき金属部５０が設けられていない領域２４とが形成される。
【００２９】
領域２３および領域２４が交互に並んだラインに沿って基板２０をダイシングすれば、めっき金属部５０が不連続な箇所をダイシングできる。これにより、めっき金属部５０のバリの発生が抑制されるので、めっき金属部５０の剥がれやクラックが起こりにくくなる。
【００３０】
また、本実施形態では、ダイシングラインからめっき金属部５０を外す必要がない。そのため、ダイシングラインをエッチング等で作成する場合には必要であった、フォトリソグラフィ工程での基板の両面の位置合わせが不要になる。したがって、めっき金属部５０に関する信頼性を容易に向上させることが可能となる。
【００３１】
（第１変形例）
図９は、第１変形例に係る半導体装置の要部の構造を示す斜視図である。図９では、上述した第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３２】
本変形例では、メッシュ状のめっき金属部５１が、基板２０の裏面２２に設けられている。メッシュ状のパターンは、第１実施形態と同様に、レジスト６０を用いて絶縁膜４０をパターニングすることによって形成される（図７および図８参照）。このとき、本変形例では、絶縁膜４０が残る領域、換言するとめっき金属部５１が無い領域は、四角柱状に形成されているが、この領域は、円柱、あるいは四角柱以外の角柱に形成されていてもよい。
【００３３】
めっき金属部５１は、金属種３０に対して電解めっき処理を施すことによって形成できる。また、第１実施形態と同様に、めっき金属部５１の厚さが薄い場合には、無電解めっきにてめっき金属部５１を形成することもできる。
【００３４】
本変形例によれば、第１実施形態と同様に、裏面２２の端部２２ａには、めっき金属部５１が設けられた領域２３と、めっき金属部５１が設けられていない領域２４（絶縁膜４０が設けられた領域）とが、交互に形成される。すなわち、めっき金属部５１が不連続な箇所をダイシングしている。これにより、めっき金属部５１のバリの発生が抑制されるので、めっき金属部５１の剥がれやクラックが起こりにくくなる。
【００３５】
また、本変形例においても、ダイシングラインからめっき金属部５１を外す必要がない。そのため、ダイシングラインをエッチング等で作成する場合には必要であった、フォトリソグラフィ工程での基板の両面の位置合わせが不要になる。したがって、めっき金属部５１に関する信頼性を容易に向上させることが可能となる。
【００３６】
（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態に係る半導体装置の概略的な構造を示す断面図である。図１０では、上述した第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３７】
本実施形態に係る半導体装置２は、半導体素子１０と、基板２０と、金属種３０と、めっき金属部５０と、を備える。すなわち、本実施形態に係る半導体装置２には、第１実施形態で説明した絶縁膜４０が設けられていない。
【００３８】
図１１は、めっき金属部５０を拡大して示す斜視図である。本実施形態では、第１実施形態と同様に、ドット状のめっき金属部５０が金属層３１および金属層３２を介して基板２０の裏面２２に設けられている。そのため、裏面２２の端部２２ａでは、めっき金属部５０が設けられた領域２３と、めっき金属部５０が設けられていない領域２４とが、交互に並んでいる。
【００３９】
その一方で、本実施形態では、金属層３１および金属層３２が、めっき金属部５０のパターンに対応してパターニングされている。
【００４０】
以下、図１２および図１３を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造工程について説明する。ここでは、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４１】
まず、第１実施形態と同様に、半導体素子１０が基板２０の表面２１に形成され、その後、金属層３１および金属層３２が基板２０の裏面２２に形成される。
【００４２】
次に、図１２に示すように、レジスト６０が、フォトリソグラフィ技術を用いて金属層３２に形成される。続いて、レジスト６０をマスクとして金属層３１および金属層３２をエッチングする。ここでは、金属層３１および金属層３２は、エッチングガスを用いてドライエッチングしてもよいし、薬液を用いてウェットエッチングしてもよい。このようにして、金属層３１および金属層３２がパターニングされる。金属層３１および金属層３２が残った箇所が、めっき金属部５０のパターンに対応する。
【００４３】
次に、図１３に示すように、レジスト６０を除去する。その後、図１０に戻って、めっき金属部５０を形成する。
【００４４】
本実施形態では、裏面２２に残った金属層３１および金属層３２に対して電解めっき処理を施すことによって、ドット状のめっき金属部５０を形成する。めっき金属部５０の厚さが薄い場合には、無電解めっきにてめっき金属部５０を形成することもできる。本実施形態でも、第１実施形態と同様に、めっき金属部５０は、円柱状に限定されず、三角柱等の角柱に形成されていてもよい。
【００４５】
めっき金属部５０の形成後は、第１実施形態と同様に、めっき金属部５０が不連続なラインに沿って基板２０をダイシングする。その結果、図１１に示すように、基板の２０の端部２２ａでは、めっき金属部５０が設けられた領域２３と、めっき金属部５０が設けられていない領域２４とが交互に形成される。
【００４６】
以上説明した本実施形態によれば、金属層３１および金属層３２に予めパターンを形成し、そのパターンに合わせてめっき金属部５０を形成する。このような製造方法であっても、第１実施形態と同様に、裏面２２の端部２２ａには、めっき金属部５０が設けられた領域２３と、めっき金属部５０が設けられていない領域２４とが、交互に形成される。すなわち、めっき金属部５０が不連続な箇所をダイシングしている。これにより、めっき金属部５０のバリの発生が抑制されるので、めっき金属部５０の剥がれやクラックが起こりにくくなる。
【００４７】
また、本実施形態においても、ダイシングラインからめっき金属部５０を外す必要がない。そのため、ダイシングラインをエッチング等で作成する場合には必要であった、フォトリソグラフィ工程での基板の両面の位置合わせが不要になる。したがって、めっき金属部５０に関する信頼性を容易に向上させることが可能となる。
【００４８】
（第２変形例）
図１４は、第２変形例に係る半導体装置の要部の構造を示す斜視図である。図１４では、上述した第２実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４９】
本変形例では、メッシュ状のめっき金属部５１が、基板２０の裏面２２に設けられている。メッシュ状のパターンは、第２実施形態と同様に、レジスト６０を用いて金属層３１および金属層３２をパターニングすることによって形成される（図１２および図１３参照）。このとき、本変形例においても、第１変形例と同様に、めっき金属部５１が無い領域は円柱あるいは角柱に形成されていてよい。
【００５０】
めっき金属部５１は、金属層３１および金属層３２に対して電解めっき処理を施すことによって形成できる。また、第２実施形態と同様に、めっき金属部５１の厚さが薄い場合には、無電解めっきにてめっき金属部５１を形成することもできる。
【００５１】
本変形例によれば、第２実施形態と同様に、裏面２２の端部２２ａには、めっき金属部５１が設けられた領域２３と、めっき金属部５１が設けられていない領域２４とが、交互に形成される。すなわち、めっき金属部５１が不連続な箇所をダイシングしている。これにより、めっき金属部５１のバリの発生が抑制されるので、めっき金属部５１の剥がれやクラックが起こりにくくなる。
【００５２】
また、本変形例においても、ダイシングラインからめっき金属部５１を外す必要がない。そのため、ダイシングラインをエッチング等で作成する場合には必要であった、フォトリソグラフィ工程での基板の両面の位置合わせが不要になる。したがって、めっき金属部５１に関する信頼性を容易に向上させることが可能となる。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５４】
１０  半導体素子、２０  基板、３０  金属種、４０  絶縁膜、５０、５１  めっき金属部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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