(57)【要約】【課題】半導体基板上に形成された膜の応力による反りの発生を軽減し、薄型化が可能な半導体装置を提供すること。【解決手段】本発明の半導体装置１Ａ（１）は、一面側に半導体デバイスが配された矩形状の半導体基板１０と、前記半導体基板の一面側に配された補強層２０と、を備え、前記補強層は、前記半導体基板の外縁部であって、前記半導体デバイスを囲む四辺のうち少なくとも一辺に沿う部位に配されていること、を特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面側に半導体デバイスが配された矩形状の半導体基板と、
前記半導体基板の一面側に配された補強層と、を備え、
前記補強層は、前記半導体基板の外縁部であって、前記半導体デバイスを囲む四辺のうち少なくとも一辺に沿う部位に配されていること、を特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記補強層が、ダイシング領域を除く領域に配されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体基板の一面側において、前記半導体デバイスと整合する領域に、絶縁層及び再配線層が配されていること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記補強層が、前記半導体基板の内部応力を打ち消す方向に働く内部応力を有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記補強層が、Ｓｉ，ＳｉＯ，ＳｉＯ２  ，ＳｉＮ，ＳｉＣ，ガラス，石英，又はサファイアから選択される１つであること、を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係り、より詳細には、後述する「ウエハレベルＣＳＰ」において半導体基板上に配された膜の応力に影響されることなく、薄型化が図れる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等のモバイル機器は、より小型化、軽量化が求められており、近年急速に普及している半導体パッケージ構造として、例えばＣＳＰ（チップスケールパッケージ）と呼ばれるパッケージ構造がある。これは、回路を形成したシリコンウエハを切断し、個々の半導体チップに対して個別にパッケージ工程を施しパッケージを完成するものである。
【０００３】
これに対し、一般に「ウエハレベルＣＳＰ」と呼ばれる製法においては、このシリコンウエハ上に、絶縁層、再配線層、封止層を形成し、はんだバンプを形成する。そして最終工程においてウエハを所定のチップ寸法に切断することでパッケージ構造を具備した半導体チップを得る。ウエハ全面にこれらの回路を形成し、最終工程においてウエハをダイシングすることから、切断したチップと同じ面積のパッケージを施された半導体チップを得ることができる（例えば非特許文献１参照）。
【０００４】
一方、半導体チップを薄くする技術として、ウエハ裏面側を研削するバックグラインド（ＢＧ）法があるが、薄くしたウエハは大きく反ってしまうため、取り扱いが困難であった。そこで、所謂ＤＢＧ（Dicing Before Grinding）法が提案されている。ＤＢＧ法は、半導体ウエハ表面から半導体チップの仕上げ厚程度まで切り溝を入れる先ダイシング工程、回路面を保護するテープを貼り付ける工程、ウエハ裏面側を半導体チップ仕上げ厚まで研削することで、チップの個片化を施すバックグラインド（ＢＧ）工程、個片化したチップをフレーム上のテープにマウントする転写工程からなる。
【０００５】
ＤＢＧ法の特徴として、裏面研削し薄くしたウエハを扱うことがないので、搬送時の破損や加工品質の低下が軽減できること、通常のダイシング法に比べて、半導体チップ裏面に生じるチッピングが少ないことから、半導体チップの抗折強度が向上すること、等が挙げられる（例えば特許文献１参照）。これらウエハレベルＣＳＰ構造やＤＢＧ法などの薄型加工法を適用することで、半導体パッケージとして究極の小型化、薄型化が実現する（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
図４に、従来のウエハレベルＣＳＰの代表的な構造を示す。この半導体装置１００は、一面１１０ａ側に電極１０２が形成された半導体基板１１０と、半導体基板１１０上に配され、前記電極１０２の少なくとも一部を露出する開口部１１１ａを有する絶縁樹脂層１１１と、絶縁樹脂層１１１上に配され、前記電極１０２と電気的に接続された導電部１１２と、絶縁樹脂層２１１及び導電部１１２を覆うように配され、導電部１１２を露出する開口部１１３ａを有する封止樹脂層１１３と、前記開口部１１３ａから露出した導電部１１２上に配されたはんだバンプ１１４と、を備えている。
【０００７】
しかしながら、このようなウエハレベルＣＳＰにおいて、半導体パッケージを薄くしていくと、回路面側（一面１１０ａ側）に形成された膜の引張応力により、半導体基板に対して、回路面側に凹型の反りが発生する。特に、ウエハレベルＣＳＰ構造からなる半導体パッケージにおいては、回路面側に形成された絶縁樹脂層や封止樹脂層が厚く、膜の引張応力が大きいため、ベアチップに比べてチップ回路面側への凹型の反りが顕著になる。
【０００８】
そこで、図５に示すように、半導体基板１１０の裏面１１０ｂ側に逆応力発生層１２０を設け、回路面側に発生する反りを軽減させる構造も提案されている（例えば特許文献３参照)。
しかしながら、この技術では、逆応力発生層１２０の厚さだけ半導体パッケージの厚みが増すため、薄型半導体パッケージを実現する妨げとなっていた。
【０００９】
一方、図６に示すように、半導体基板１１０に薄型部と厚型部１２１を設ける構造も提案されている（例えば特許文献４参照）。薄型部のみであれば半導体基板１１０が反って変形するところを、厚型部１２１を設けることによって半導体基板１１０の反りを押さえ込んでいる。具体的には、図７に示すように、スクライブ領域１３０を厚型部１２１とする構造とし、この厚型部１２１によって半導体装置の反りを押さえ込む。
【００１０】
しかしながら、スクライブ領域１３０上に厚型部１２１がある構造の場合、ウエハをダイシングするときにウエハの厚型部１２１を切削することになる。このようにスクライブ領域１３０上に厚型部１２１が設けられている場合、ダイシングが困難となり、ダイシング品質が悪化する。またダイシングブレードの寿命が短くなるという問題もある。このようにスクライブ領域に設けられた厚型部をダイシングする場合、半導体装置の周りに厚型部が設けられ、半導体装置の端部と厚型部の端部とが同―線上に位置している構造となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３６１２３１７号公報
【特許文献２】特開２００４−１１９４６８号公報
【特許文献３】特開２００３−３７０３０号公報
【特許文献４】特開２００２−２９９１９６号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】日経マイクロデバイス１998年9月号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、半導体基板上に形成された膜の応力による反りの発生を軽減し、薄型化が可能な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】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の半導体装置は、一面側に半導体デバイスが配された矩形状の半導体基板と、前記半導体基板の一面側に配された補強層と、を備え、前記補強層は、前記半導体基板の外縁部であって、前記半導体デバイスを囲む四辺のうち少なくとも一辺に沿う部位に少なくとも配されていること、を特徴とする。
本発明の請求項２に記載の半導体装置は、請求項１において、前記補強層が、ダイシング領域を除く領域に配されていることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の半導体装置は、請求項１又は請求項２において、前記半導体基板の一面側において、前記半導体デバイスと整合する領域に、絶縁層及び再配線層が配されていること、を特徴とする。
本発明の請求項４に記載の半導体装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、前記補強層が、前記半導体基板の内部応力を打ち消す方向に働く内部応力を有すること、を特徴とする。
本発明の請求項５に記載の半導体装置は、請求項１乃至請求項４のいずれかにおいて、前記補強層が、Ｓｉ，ＳｉＯ，ＳｉＯ２  ，ＳｉＮ，ＳｉＣ，ガラス，石英，又はサファイアから選択される１つであること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、半導体基板の一面側の外縁部であって、半導体デバイスを囲む四辺のうち少なくとも一辺に沿う部位に少なくとも配された補強層を備えているので、半導体基板上に形成された膜の応力による反りの発生を軽減することができる。これにより本発明では、薄型化が可能な半導体装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る半導体装置の一例（第一実施形態）を模式的に示す断面図。
【図２】図１に示した半導体装置を模式的に示す斜視図。
【図３】ダイシング前の半導体装置の一構成例を模式的に示す斜視図である。
【図４】従来の半導体装置の一例を模式的に示す断面図。
【図５】図４に示した半導体装置の一例を模式的に示す斜視図。
【図６】図４に示した半導体装置の他の一例を模式的に示す斜視図。
【図７】図４に示した半導体装置の他の一例を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る半導体装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
＜第一実施形態＞
図１及び図２は、本発明の半導体装置の一構成例を模式的に示す図であり、図１は断面図、図２は斜視図である。
この半導体装置１Ａ（１）は、一面１０ａ側に電極２が形成された矩形状の半導体基板１０と、半導体デバイスとして、半導体基板１０上に配され、前記電極２の少なくとも一部を露出する開口部１１ａを有する絶縁樹脂層１１と、前記絶縁樹脂層１１上に配され、前記電極２と電気的に接続された導電部１２と、前記絶縁樹脂層１１及び前記導電部１２を覆うように配され、導電部１２を露出する開口部１３ａを有する封止樹脂層１３と、前記開口部１３ａから露出した導電部１２上に配されたはんだバンプ１４と、を備えている。
【００１９】
そして本発明の半導体装置１Ａ（１）は、前記半導体基板１０の一面１０ａ側に配された補強層２０を備え、前記補強層２０は、前記半導体基板１０の外縁部であって、前記半導体デバイスを囲む四辺のうち少なくとも一辺に沿う部位に配されていること、を特徴とする。
本発明では、半導体基板１０の一面１０ａ側の外縁部であって、半導体デバイスを囲む四辺のうち少なくとも一辺に沿う部位に配された補強層２０を備えているので、半導体基板１０上に形成された膜の応力による反りの発生を軽減することができる。これにより本発明の半導体装置１では、薄型化が可能となる。
【００２０】
なお、図１及び図２に示す半導体装置１Ａ（１）では、半導体基板１０の一面１０ａ側において、半導体デバイスと整合する領域に、絶縁層（絶縁樹脂層１１）及び再配線層（導電部１２）が配されている。このように本発明は半導体パッケージ加工が施されている半導体基板に対しても適用できる。また、補強層２０を、半導体パッケージ構造体上に形成しないことによって、半導体デバイスおよび半導体パッケージ構造体の観察・検査を容易に実施することができる。
【００２１】
半導体基板１０は、例えばシリコンやガリウム砥素等からなり、少なくとも表層が絶縁部（図示せず）をなす基材の一面１０ａ上に、例えば電極２としてＡｌパッドが設けられている。
【００２２】
絶縁樹脂層１１は、前記半導体基板１０上に配され、前記電極２の少なくとも一部を露出する開口部１１ａを有する。
絶縁樹脂層１１は、絶縁性が高く、耐熱性・耐薬品性に優れ、機械的強度が強いものがよく、加えて熱膨張係数（Coefficient of thermal expansion、CTE） が５〜１００ｐｐｍ／℃であり、かつ、ヤング率（Young's Modulus） が０．１〜５ＧＰａのものが好ましい。具体的には、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成）樹脂、ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂などが挙げられる。
【００２３】
導電部１２は、前記絶縁樹脂層１１上に配され、開口部１１ａを通じて前記電極２と電気的に接続されている。
導電部１２は、電極２とはんだバンプ１４とを電気的に接続する再導電層（アンダーパス）である。導電部１２の一端部は、絶縁樹脂層１１の開口部１１ａを通じて電極２と電気的に接続されている。また、導電部１２の他端部は、はんだバンプ１４と電気的に接続されている。
【００２４】
導電部１２は電気導電性に優れ、耐熱性の高い材料からなる。このような材料としては、例えば銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、チタンタングステン合金（ＴｉＷ）などが挙げられる。あるいはこれらを主成分とした合金、あるいはこれらの積層構造でもかまわない。その中でも、電気抵抗率が低く、比較的安価な銅が好ましい。また、導電部１２の厚さは１〜２０μｍであることが好ましい。
【００２５】
封止樹脂層１３は、絶縁樹脂層１１及び導電部１２を覆うように配され、導電部１２を露出する開口部１３ａを有する。
封止樹脂層１３は、絶縁性が高く、耐熱性・耐薬品性に優れ、機械的強度が強いものがよく、加えて熱膨張係数が５〜１００ｐｐｍ／℃であり、かつ、ヤング率が０．１〜５ＧＰａのものが好ましい。このような材料としては、例えば具体的には、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成）樹脂、ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂等などが挙げられる。また、封止樹脂層１３の厚みは５〜１００μｍであることが好ましい。
【００２６】
はんだバンプ１４は、はんだからなり、前記開口部１３ａから露出した前記導電部１２上に配される。はんだは鉛を含む組成であっても、含まない組成であってもかまわない。鉛を含まない組成としては、錫を主成分として、銀、銅、インジウム、亜鉛、ビスマスの元素のうち少なくともひとつを含む組成が好ましい。
【００２７】
そして本発明の半導体装置１Ａ（１）では、半導体基板１０の一面１０ａ側に配された補強層２０を備えている。この補強層２０は、半導体基板１０の外縁部であって、前記半導体デバイスを囲む四辺のうち少なくとも一辺に沿う部位に配されている。図１及び図２に示す例では、補強層２０は、半導体基板１０の四辺に沿って、すなわち、半導体基板１０の外縁部を囲むように配されている。
半導体基板１０の一面１０ａ側の外縁部に配された補強層２０の存在により、一面１０ａ側（回路面側）に凹型に発生する反りを抑えることが可能である。
【００２８】
なお、補強層２０の存在により、半導体基板１０の外縁部の厚みは増すが、はんだバンプ１４よりも補強層２０の厚さが薄ければ、半導体装置全体の厚みは増さないため、薄型の半導体装置構造を実現することができる。
具体的には例えば、補強層２０の厚さは、５μｍ〜８０μｍであることが望ましい。補強層２０が薄いと、反りの発生を十分に抑えることが困難である。一方、補強層２０が厚すぎると、半導体装置１の薄型化の妨げになる。
【００２９】
補強層２０は、Ｓｉ，ＳｉＯ，ＳｉＯ２  ，ＳｉＮ，ＳｉＣ，ガラス，石英，又はサファイアから選択される１つからなる。補強層２０をこのような材料から構成することで、一般的な半導体成膜技術が使えるため、補強層２０を容易に形成することができる。
【００３０】
補強層２０の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、ＣＶＤ法、エピタキシャル成長法、ＭＢＥ法などが挙げられる。補強層２０を形成するのは、半導体デバイスの形成前、半導体パッケージ構造体の形成前、はんだバンプ１４の形成前、はんだバンプ１４の形成後、のいずれの段階においても実施可能である。
【００３１】
この補強層２０は、半導体基板１０の内部応力を打ち消す方向に働く内部応力を有することが好ましい。補強層２０が、半導体基板１０の内部応力を打ち消す方向に働く内部応力を有することで、反りを効果的に軽減することができる。具体的には例えば、半導体基板１０の中心部から外周部に向かう方向に引張り応力が発生するような形で形成したものであることが好ましい。
【００３２】
また、図３に示すように、補強層２０は、ダイシング領域３０を除く領域に配されていることが好ましい。ダイシング領域３０上に補強層２０が存在しないことで、ダイシング工程を容易にすることができる。また、ダイシングブレードの長寿命化を図ることができる。
ダイシング前の基板の状態においては、この補強層２０はスクライブ領域上に設けられている。しかしながら、ダイシング領域（ダイシング時にダイシングブレードが切削する領域）３０には補強層２０が設けられていない。ダイシング領域には補強層２０を設けないことで、ダイシング後の半導体装置１においては、半導体基板１０の端部と補強層２０の端部とが、同―線上にない構造となる（図１，２参照）。
【００３３】
上述した補強層２０は、例えば、以下の手順により作製することができる。
（１）半導体基板１０の一面１０ａ側に、所望の成膜法を用いて、後に補強層２０となる部材Ａを層状に形成する。
（２）部材Ａ上にレジスト層をパターン形成する。後に補強層２０をなす領域と整合する位置にレジスト層を残す。
（３）残したレジスト層をマスクとして用い、部材Ａに対してエッチング処理を施す。その際、エッチング法としてはプラズマエッチングが好適であり、例えば、フッ素を含む反応性ガスを使用することができる。
（４）部材Ａをエッチング処理した後、レジスト層を除去することにより、本発明に係る補強層２０が得られる。
【００３４】
以上、本発明の半導体装置について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、半導体装置に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１Ａ，１Ｂ（１）  半導体装置、２  電極、１０  半導体基板、１１  絶縁樹脂層、１２  導電部、１３  封止樹脂層、１４  はんだバンプ、２０  補強層、３０  ダイシング領域。
【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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