(57)【要約】【課題】バンプを形成する際の圧着のストレスによる半導体基板の割れを防止することができ、その結果、バンプ形成工程における製品歩留まりを向上させることができ、また、微細化に対応することができ、しかも低コストを可能とする半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法は、シリコンウエハ１の裏面１ｂに研削を施し、その後鏡面研磨を施すことにより、裏面１ｂ側の破壊層３１を除去するとともに、この破壊層３１より内側の結晶層３２を露出させた裏面４１ｂを有するシリコンウエハ４１とし、このシリコンウエハ４１の表面１ａ上の所定位置にバンプ６を形成することを特徴とする。【選択図】　図１
2004031825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一主面に研削及び鏡面研磨が順次施されて前記一主面側の破壊層が除去されるとともに該破壊層より内側の結晶層が露出され、前記半導体基板の他の一主面上の所定位置にバンプが形成されてなることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板の一主面に研削を施し、その後鏡面研磨を施すことにより、前記一主面側の破壊層を除去するとともに該破壊層より内側の結晶層を露出させ、前記半導体基板の他の一主面上の所定位置にバンプを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板の他の一主面を保護部材にて覆った後に、前記半導体基板の一主面に研削を施す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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、厚みの薄い半導体基板に好適に用いられ、バンプを形成する際の圧着のストレスによる半導体基板の割れを防止することで、バンプ形成工程における製品歩留まりを向上させることが可能な半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体装置においては、シリコンウエハ（半導体基板）上のパッド等のバンプ形成位置に、金属ボールを圧着する方法、金属ペーストを印刷する方法、金属層をメッキする方法、ワイヤボンドを接続する方法等によりバンプを形成している。これらの方法は、形成するバンプの形状や大きさ等により使い分けがなされている。
また、最終パッケージの形状や厚み等により、求められるバンプの形状や大きさ等も様々である。
【０００３】
ところで、近年、より小型、より薄厚の半導体装置に対する要求が高まってきており、必然的に、シリコンウエハに対しても厚みの薄いシリコンウエハの要求が高まってきている。
この厚みの薄いシリコンウエハは、通常用いられているシリコンウエハの片面に研削等を施して薄厚化することで得られる。
【０００４】
図５は、従来の厚みの薄いシリコンウエハの製造工程の一例を示す過程図である。なお、この図においては、各構成要素の形状や比率は、実際の形状や比率とは異なったものになっている。
この製造工程では、図５（ａ）に示すように、シリコンウエハ１の表面（他の一主面）１ａ上の所定位置に、蒸着あるいはスパッタリング等によりアルミニウム等からなるパッド２を形成し、このパッド２上に、メッキ法等によりニッケル等の金属メッキ層３を形成し、その後、この金属メッキ層３上にハンダボール４を圧着、あるいはハンダペーストを塗布する。
【０００５】
その後、所定の温度で熱処理することにより、図５（ｂ）に示すように、ハンダボール４が溶融してハンダ層５となり、金属メッキ層３及びハンダ層５からなる２層構造のバンプ６が形成される。なお、ハンダ層の替わりに金メッキ層を形成する場合もある。
次いで、このバンプ６が形成されたシリコンウエハ１の電気的特性を測定するウエハテストを行う。
【０００６】
次いで、図５（ｃ）に示すように、このシリコンウエハ１のバンプ６、６、…上に接着剤層７を介して保護テープ８を貼り付ける。次いで、図５（ｄ）に示すように、この保護テープ８側をウエハステージ９に載置し、研削装置（図示略）を用いてシリコンウエハ１の裏面（一主面）１ｂを所定の深さまで研削する。これにより、所定の厚みに薄厚化されたシリコンウエハ１２が得られる。
研削終了後、図５（ｅ）に示すように、保護テープ８をシリコンウエハ１２から剥離し、必要な包装を施した上で製品として出荷する。
【０００７】
図６は、従来の厚みの薄いシリコンウエハの製造工程の他の一例を示す過程図である。この図においても、各構成要素の形状や比率は、実際の形状や比率とは異なったものになっている。
この製造工程では、図６（ａ）に示すように、シリコンウエハ１の表面１ａ上の所定位置に、蒸着あるいはスパッタリング等によりアルミニウム等からなるパッド２を形成し、このパッド２が形成された表面１ａに保護テープ８を貼り付け、この保護テープ８側をウエハステージ９に載置し、研削装置（図示略）を用いてシリコンウエハ１の裏面１ｂを所定の深さまで研削する。
研削終了後、保護テープ８を剥離し、図６（ｂ）に示すように、シリコンウエハ１が所定の厚みに薄厚化されたシリコンウエハ１２とする。
【０００８】
次いで、図６（ｃ）に示すように、このシリコンウエハ１２の表面１ａに形成されたパッド２上に、メッキ法等によりニッケル等の金属メッキ層３を形成し、その後、この金属メッキ層３上にハンダボール４を圧着、あるいはハンダペーストを塗布する。
その後、所定の温度で熱処理することにより、図６（ｄ）に示すように、ハンダボール４が溶融してハンダ層５となり、パッド２上に金属メッキ層３及びハンダ層５からなる２層構造のバンプ６が形成される。
次いで、このバンプ６が形成されたシリコンウエハ１２の電気的特性を測定するウエハテストを行い、必要な包装を施した上で製品として出荷する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の厚みの薄いシリコンウエハ１２では、下記に示すような様々な問題点があった。
例えば、バンプ６を形成した後にシリコンウエハ１を研削する場合、図７に示すように、ダイヤモンド粒子１５が埋め込まれた研削ダイヤモンドホイール１６をシリコンウエハ１の裏面１ｂに押圧した状態で回転させて研削するのであるが、この際に、個々のバンプ６、６、…がシリコンウエハ１内に対して圧力となり、このシリコンウエハ１内にストレスを加えることとなる結果、シリコンウエハ１の裏面１ｂのバンプ６、６、…それぞれに対応する位置に、バンプ６の段差に対応して突起１７、１７、…が現れ、シリコンウエハ１の裏面１ｂの平坦度が損なわれるという問題点があった。
【００１０】
この平坦度の低下を低減するために、保護テープ８の厚みを増加させて個々のバンプ６、６、…によるストレスを緩和する方法、あるいは接着剤層７及び保護テープ８の替わりに、バンプ６の段差を吸収する柔軟性を有する粘着剤を用いる方法等、様々な方法が検討されてきたが、シリコンウエハ１の裏面１ｂの完全な平坦化は困難であった。
【００１１】
また、シリコンウエハ１の裏面１ｂを研削した後にバンプ６を形成する場合、図８に示すように、薄厚化されたシリコンウエハ１２の裏面１２ｂには、研削時に生じた多数のマイクロクラック１８、１８、…が１μｍ程度の深さに亘って存在しているために、ハンダボール４を圧着する際に加わる圧力１９により、これらマイクロクラック１８、１８、…がストレスとなってシリコンウエハ１２に亀裂や割れが生じる虞がある。そこで、このシリコンウエハ１２にストレスがあまり掛からないように、ハンダボール４の替わりにメッキ法、あるいは印刷法を用いてバンプ６を形成する方法を採用するのが一般的である。しかしながら、これらの方法では、微細化に対応することができず、しかも高コストになり易いという問題点があった。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、バンプを形成する際の圧着のストレスによる半導体基板の割れを防止することができ、その結果、バンプ形成工程における製品歩留まりを向上させることができ、また、微細化に対応することができ、しかも低コストを可能とする半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次の様な半導体装置及びその製造方法を採用した。
すなわち、本発明の請求項１記載の半導体装置は、半導体基板の一主面に研削及び鏡面研磨が順次施されて前記一主面側の破壊層が除去されるとともに該破壊層より内側の結晶層が露出され、前記半導体基板の他の一主面上の所定位置にバンプが形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板の一主面に研削を施し、その後鏡面研磨を施すことにより、前記一主面側の破壊層を除去するとともに該破壊層より内側の結晶層を露出させ、前記半導体基板の他の一主面上の所定位置にバンプを形成することを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の半導体装置の製造方法は、請求項２記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体基板の他の一主面を保護部材にて覆った後に、前記半導体基板の一主面に研削を施すことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置及びその製造方法の一実施の形態について図面に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を示す過程図である。なお、図１においては、図５及び図６と同一の構成要素については同一の符号を付してあり、発明の特徴を明確に示すために、各構成要素の形状や比率を、実際の形状や比率と異ならしめている。
【００１７】
まず、図１（ａ）に示すように、厚みが６００μｍ程度のシリコンウエハ（半導体基板）１の表面（他の一主面）１ａ上の所定位置に、蒸着あるいはスパッタリング等によりアルミニウム等からなるパッド２を形成し、このパッド２が形成された表面１ａに保護テープ（保護部材）８を貼り付け、図２に示す研削装置２１の後述する回転ステージ２２上の所定位置に載置し、この研削装置２１を用いてシリコンウエハ１の裏面（一主面）１ｂを所定の深さまで研削し、薄厚化したシリコンウエハ１２とする。
【００１８】
この研削装置２１は、シリコンウエハ１を載置する回転ステージ２２と、この回転ステージ２２の下面の中心部に固定される軸２３と、回転ステージ２２に対向配置されるダイアモンドホイール２４と、ダイアモンドホイール２４の下面の周縁部に取り付けられダイヤモンド粒子を含む砥石あるいは超硬合金砥石等からなる複数の研削刃２５と、ダイアモンドホイール２４の上面の中心部に固定される軸２６とにより構成され、図示しない制御機構により回転ステージ２２とダイアモンドホイール２４とが互いに反対方向に回転するとともに、このダイアモンドホイール２４は回転ステージ２２に対して進退自在かつ任意の位置に固定可能とされている。
【００１９】
この研削装置２１では、まず、ダイアモンドホイール２４を上方に移動させておき、表面１ａに保護テープ８が貼り付けられたシリコンウエハ１を回転ステージ２２上の所定位置に載置し、回転ステージ２２を所定の方向に回転させる。次いで、ダイアモンドホイール２４を回転ステージ２２と反対方向に回転させつつ下方に徐々に移動させ、研削刃２５、２５、…をシリコンウエハ１の裏面（一主面）１ｂに所定の圧力で当接させる。
【００２０】
ここでは、回転ステージ２２とダイアモンドホイール２４とが互いに反対方向に回転しているので、シリコンウエハ１の裏面１ｂは、回転する研削刃２５、２５、…により全体が均一に研削される。すなわち、研削刃２５、２５、…の研削領域Ｒは、シリコンウエハ１の半径に該当する領域であるが、シリコンウエハ１及び研削刃２５、２５、…の双方が回転することにより、シリコンウエハ１の裏面１ｂ全面が研削領域となる。
【００２１】
この裏面１ｂを研削したシリコンウエハ１２は、その断面構造が、図３に示すように、マイクロクラック１８が認められる破壊層３１（裏面から概ね３０μｍまでの深さ）と、マイクロクラック１８が全く認められない結晶層３２（裏面から概ね３０μｍ以上の深さ）とにより構成される多層構造であり、破壊層３１は非晶質層３３、多結晶質層３４（裏面から概ね０．２〜０．３μｍの深さ）、モザイク層３５（裏面から概ね０．３〜０．５μｍの深さ）、クラック層３６（裏面から概ね０．５〜１μｍの深さ）及びひずみ層３７（裏面から概ね１〜３０μｍの深さ）により構成されている。
【００２２】
研削力Ｆによって発生するマイクロクラック１８の深さは、概ね裏面から１〜３０μｍの深さであるから、図１（ｂ）に示すように、研削したシリコンウエハ１２の裏面１２ｂを１〜３０μｍの深さまで鏡面研磨することにより、研削により生じた破壊層３１が除去されて、マイクロクラック１８の発生が全く認められない結晶層３２が露出することとなる。
【００２３】
鏡面研磨は、公知の鏡面研磨を適用することができる。例えば、窒化アルミニウム等の研磨剤を含ませた研磨パッドを用いて鏡面研磨する研磨法、あるいは、アルミナ等の微粒子の砥粒を含むスラリーをシリコンウエハ１と研磨パッドとの間に流しながら、これらを互いに反対方向に回転させることにより、シリコンウエハ１の裏面１ｂを鏡面研磨する化学的研磨法が好適である。
以上により、シリコンウエハ１の裏面１ｂが所定の深さまで研削、鏡面研磨され、破壊層３１が除去されかつ結晶層３２が露出された裏面４１ｂを有する厚みが２００μｍ以下の薄厚化されたシリコンウエハ４１が得られる。
【００２４】
次いで、図１（ｃ）に示すように、このシリコンウエハ４１の表面１ａから保護テープ８を剥がし、このシリコンウエハ４１の裏面４１ｂに新たに保護テープ（保護部材）４２を貼着する。この保護テープ４２は、後にバンプ電極を圧着する際の加圧に対するクッション材としての役割を有するとともに、最終的に切断してシリコンチップとするダイシング工程におけるチップ保持用としての役割や、搬送時の補強材等の役割も担う。
【００２５】
次いで、図１（ｄ）に示すように、このシリコンウエハ４１の表面１ａに形成されたパッド２上に、メッキ法等によりニッケル等の金属メッキ層３を形成し、その後、この金属メッキ層３上にハンダボール４を圧着、あるいはハンダペーストを塗布し、その後、所定の温度で熱処理する。
【００２６】
この場合、シリコンウエハ４１の裏面４１ｂには、結晶層３２を保護するように保護テープ４２が貼着されているので、図４に示すように、ハンダボール４を圧着する際に圧力１９が加わったような場合においても、保護テープ４２がクッション材としての機能を有するため、シリコンウエハ４１に亀裂や割れが生じる虞がない。
【００２７】
以上により、図１（ｅ）に示すように、ハンダボール４が溶融してハンダ層５となり、パッド２上に金属メッキ層３及びハンダ層５からなる２層構造のバンプ６が形成され、本実施形態の半導体装置が得られる。
次いで、このバンプ６が形成されたシリコンウエハ４１の電気的特性を測定するウエハテストを行い、ダイシング等必要な工程を施すことにより、本実施形態の半導体装置が得られる。この半導体装置は、必要な包装を施した上で製品として出荷される。
なお、ウエハテストは、シリコンウエハ４１の表面１ａから保護テープ８を剥がした後で行ってもよい。
【００２８】
以上詳細に説明したように、本実施形態の半導体装置によれば、シリコンウエハ１の裏面１ｂに研削が施され、その後鏡面研磨が施され、シリコンウエハ１の研削により生じた破壊層３１が除去されてマイクロクラック１８が全く認められない結晶層３２が露出されているので、バンプ６を形成する際の圧着のストレスに起因するシリコンウエハ４１の割れ等がなく、電気的特性及び信頼性に優れている。また、微細化に対応することができるので、より高集積化、低コスト化等に対応することができる。
【００２９】
また、バンプ材として、金（Ａｕ）ボールまたは金（Ａｕ）ワイヤを用いれば、薄厚化されたシリコンウェハ４１のアルミニウム等からなるパッド２上に、バンプ材を直接圧着することができる。これにより、ニッケル等の金属メッキ工程を省略することができ、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００３０】
また、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、シリコンウエハ１の裏面１ｂに研削を施し、その後鏡面研磨を施すことにより、シリコンウエハ１の研削により生じた破壊層３１を除去するとともに、マイクロクラック１８が全く認められない結晶層３２を露出させるので、バンプ６を形成する際の圧着のストレスによるシリコンウエハ４１の割れを防止することができ、その結果、バンプ形成工程における製品歩留まりを向上させることができる。
また、微細化に対応することができ、しかも低コストである。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の半導体装置によれば、半導体基板の一主面に研削及び鏡面研磨が順次施されて前記一主面側の破壊層が除去されるとともに該破壊層より内側の結晶層が露出され、前記半導体基板の他の一主面上の所定位置にバンプが形成されているので、バンプを形成する際の圧着のストレスに起因する半導体基板の割れ等がなく、電気的特性及び信頼性に優れたものとなる。また、微細化に対応することができるので、より高集積化、低コスト化等に対応することができる。
【００３２】
また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の一主面に研削を施し、その後鏡面研磨を施すことにより、前記一主面側の破壊層を除去するとともに該破壊層より内側の結晶層を露出させ、前記半導体基板の他の一主面上の所定位置にバンプを形成するので、バンプを形成する際の圧着のストレスによる半導体基板の割れを防止することができ、その結果、バンプ形成工程における製品歩留まりを向上させることができる。
また、微細化に対応することができ、しかも低コストである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を示す過程図である。
【図２】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法に用いられる研削装置を示す正面図である。
【図３】研削後のシリコンウエハの断面構造を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法における作用を示す説明図である。
【図５】従来の厚みの薄いシリコンウエハの製造工程の一例を示す過程図である。
【図６】従来の厚みの薄いシリコンウエハの製造工程の他の一例を示す過程図である。
【図７】従来の厚みの薄いシリコンウエハにおける問題点を示す説明図である。
【図８】従来の厚みの薄いシリコンウエハにおける他の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１　シリコンウエハ（半導体基板）
１ａ　表面（他の一主面）
１ｂ　裏面（一主面）
２　パッド
４　ハンダボール
５　ハンダ層
６　バンプ
８　保護テープ（保護部材）
１２　薄厚化したシリコンウエハ
１２ｂ　裏面
１８　マイクロクラック
３１　破壊層
３２　結晶層
４１　薄厚化されたシリコンウエハ
４１ｂ　裏面
４２保護テープ（保護部材）
【図１】
2004031825.tif 000003
【図２】
2004031825.tif 000004
【図３】
2004031825.tif 000005
【図４】
2004031825.tif 000006
【図５】
2004031825.tif 000007
【図６】
2004031825.tif 000008
【図７】
2004031825.tif 000009
【図８】
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