(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型ＩＣチップの裏面金属付ＩＣチップの安価な製造方法を提供する。【解決手段】予め、ＩＣチップ１切断面にウエハ７裏面よりハーフダイシングにより分離溝２３を形成し、次にスパッタ法、蒸着法又は無電解メッキ法により裏面金属２を析出させることで、反ることのない安価な製造法を提供できた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップの裏面に金属を析出させる方法において、少なくともウエハの厚みを薄くするウエハ薄型化工程と、前記ウエハの裏面の前記ＩＣチップの分離線上に前記ウエハの厚みを一部残して分離溝を形成する分離溝形成工程と、前記ウエハの裏面の裏面金属を析出させる裏面金属析出工程と、前記分離線に沿って前記ウエハより個々のＩＣチップに分離するＩＣチップ分離工程とを包含することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記分離溝の幅と深さは、裏面金属の厚さよりも大きい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】
前記分離溝形成工程は、ハーフダイシング法であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記裏面金属析出工程は、スパッタ法または蒸着法であることを特徴とする請求項１から３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記裏面金属析出工程は、無電解メッキ法であることを特徴とする請求項１から３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記ウエハ薄型化工程は、予め前記ＩＣチップのパット上に金属を形成するアンダーバンプメタル形成工程が行われていることを特徴とする請求項１から５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ＩＣチップ分離工程は、予めパット上に突起電極を形成する突起電極形成工程が行われていることを特徴とする請求項１から６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記突起電極は、半田であることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の構造とその製造方法に関するものであり、さらに詳細には、パワー半導体分野に使用される薄型ＩＣチップの裏面金属付ＩＣチップの製造方法に関するものである。
【従来の技術】
近年、携帯電話、コンピュータ、車載用電子機器等の分野に使用されるパワー半導体の性能向上が叫ばれている。パワー半導体は、ＩＣチップの裏面がドレイン電極となり、チップ裏面より熱放散を行うため、ＩＣチップの裏面に金属が形成される。そのため、ＩＣチップの裏面に金属が付いたＩＣチップの薄型化の開発が活発に行われている。
図１０は、従来のＩＣチップの裏面金属付ＩＣチップの製造法を示す。図１０（ａ）のウエハ完成は、ウエハ前工程によりウエハ７内の各ＩＣチップ１に素子が形成され、ウエハ表面にパット３が形成される。
図１０（ｂ）の裏面スパッタ工程は、ウエハ７の裏面に、スパッタ法でチタン／ニッケル／金の様な裏面金属２が析出させる。ウエハ厚が厚い場合、ウエハの裏面全体に裏面金属の析出してもウエハの反りは発生しない。例えば、６インチウエハの場合６２５ミクロン厚のウエハではウエハの反りは数十ミクロン以下であったが、１００ミクロン厚のウエハでは、約１ミリの反りが発生した。
図１０（ｃ）のＩＣチップ分離工程は、ウエハ７の裏面にダイシングシートを貼り（図示せず）ダイシング法によりＩＣチップ間の分離線８に沿ってウエハ７からＩＣチップ１を分離する。
図１０（ｄ）の完成は、ダイシングシートからＩＣチップ１を剥がし、裏面金属２が析出したＩＣチップが完成する。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した裏面金属付ＩＣチップの製造方法には次のような問題点がある。即ち、電気特性、熱放散特性の向上のため、ウエハ厚を薄くすると裏面の全体に析出した裏面金属の析出応力、ウエハと裏面金属の線膨張係数等の違いによりウエハが大きく反る。そのため、後工程のハンドリング等でウエハが割れたり、次工程に流せない等の問題があった。
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、薄型ＩＣチップの裏面金属付ＩＣチップの安価な製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、ＩＣチップの裏面に金属を析出させる方法において、少なくともウエハの厚みを薄くするウエハ薄型化工程と、前記ウエハの裏面の前記ＩＣチップの分離線上に前記ウエハの厚みを一部残して分離溝を形成する分離溝形成工程と、前記ウエハの裏面の裏面金属を析出させる裏面金属析出工程と、前記分離線に沿って前記ウエハより個々のＩＣチップに分離するＩＣチップ分離工程とを包含することを特徴とするものでる。
また、前記分離溝の幅と深さは、裏面金属の厚さよりも大きいことを特徴とするものである。
また、前記分離溝形成工程は、ハーフダイシング法であることを特徴とするものである。
また、前記裏面金属析出工程は、スパッタ法または蒸着法であることを特徴とするものである。
また、前記裏面金属析出工程は、無電解メッキ法であることを特徴とするものである。
また、前記ウエハ薄型化工程は、予め前記ＩＣチップのパット上に金属を形成するアンダーバンプメタル形成工程が行われていることを特徴とするものである。
また、前記ＩＣチップ分離工程は、予めパット上に突起電極を形成する突起電極形成工程が行われていることを特徴とするものである。
また、前記突起電極は、半田であることを特徴とするものである。
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明における裏面金属付ＩＣチップの製造方法について説明する。図１は本発明の実施の形態で裏面金属付ＩＣチップの製造方法で、ウエハ完成、ウエハ薄型化工程、分離溝形成工程、裏面金属析出工程、ＩＣチップ分離工程、完成を説明する説明図である。図２は本発明の実施の形態で他の裏面金属析出工程の分離溝形成工程、保護膜形成工程、パラジウム処理工程、無電解ニッケル・金メッキ工程、保護膜剥離工程を説明する説明図である。図３は本発明の実施の形態でアンダーバンプメタル形成工程のウエハ完成、クリーニング工程、ジンケート工程、無電解ニッケル・金メッキ工程を説明する説明図である。図４は本発明の実施の形態で他のアンダーバンプメタル形成工程のウエハ完成、スパッタ工程、エッチングレジスト工程、エッチング工程、レジスト剥離工程を説明する説明図である。図５は本発明の実施の形態で突起電極製造工程の製造工程の裏面金属析出工程、半田ペースト印刷工程、リフロー工程、洗浄工程を説明する説明図である。図６は本発明による裏面付ＩＣチップの構造を説明する説明図である。図７は本発明による他の裏面付ＩＣチップの構造を説明する説明図である。図８は本発明による他の裏面付ＩＣチップの構造を説明する説明図である。図９は本発明による他の裏面付ＩＣチップの構造を説明する説明図である。従来技術と同一部材は同一符号で示す。
先ず、図１は本発明の実施の形態で裏面金属付ＩＣチップの製造工程を説明する説明図である。図１（ａ）のウエハ完成は、従来技術と同じであるため説明は省略する。
図１（ｂ）に示すウエハ薄型化工程は、従来のウエハグラインダーを使いウエハ７を薄型化し、従来のウエハポリッシャーを使いウエハ７の裏面の研磨ダメージを取り薄型化したウエハ７が完成する。
図１（ｃ）に示す分離溝形成工程は、従来のダイシングソーを使い、ウエハ７の裏面より切断線８上にウエハの厚みの一部を残し例えば、５０ミクロン幅で１０ミクロンの深さの分離溝２３を形成する。ダイシングソーを使うことで安価な製造法を採用できる。また、分離溝により裏面金属の析出応力を分断するため、分離溝の幅及び深さは後工程で形成する裏面金属の厚みより大きいことが望ましい。
図１（ｄ）に示す裏面金属析出工程は、従来のスパッタ法に従って、例えば、チタンを２００オングストローム、ニッケルを３０００オングストローム、金５００オングストローム析出させ裏面金属２を形成する。裏面金属の厚みは分離溝の大きさよりも小さいため、１００ミクロンの厚みのウエハでも裏面金属の析出後、問題となるような反りは発生しなかった。また、蒸着法で裏面金属を形成しても問題のないことは言うまでもない。
図１（ｅ）に示すＩＣチップ分離工程は、ウエハ７の裏面にダイシングシートを貼り（図示せず）従来のダイシング法によりＩＣチップ間の分離線８に沿ってＩＣチップ分離溝１１を形成し、ウエハ７からＩＣチップ１を分離する。
図１（ｆ）の完成は、ダイシングシートからＩＣチップ１を剥がし、裏面金属２が析出した裏面金属付ＩＣチップ１００が完成する。
図２は本発明の実施の形態で他の裏面金属形成工程の説明図である。図２（ａ）に示す分離溝形成工程は、前述の図１（ｃ）と同じであるため説明は省略する。
図２（ｂ）に示す保護膜形成工程は、メッキ処理よりパット３等のウエハ７の表面を保護するため保護レジスト９をウエハ７の表面に塗布する。例えば、日立化成工業（株）製無電解メッキ用感光性フィルムフォテックＨ８０５０を真空ラミネート法でラミネートし、全面露光し形成する。
図２（ｃ）に示すパラジウム処理工程は、後述の無電解ニッケルメッキを析出させるため、ウエハ７の裏面にパラジウム２１を付着させる。例えば、１０％フッ化水素酸で１５秒浸積し表面のシリコン酸化膜をエッチングし、さらに１％塩化パラジウム液に浸積しシリコン面をパラジウムにより活性化させる。
図２（ｄ）に示す無電解ニッケル金メッキ工程は、ウエハ７の裏面に無電解メッキ法でニッケル１５と金１６を析出させ裏面金属２を形成する。メッキ金属は後工程のＩＣチップ実装（図示せず）でＩＣチップの裏面から回路基板に電気的接合ができ、熱放散が可能な半田接合でき、安価な製造法であるニッケルと金が望ましい。例えば、上村工業（株）製無電解ニッケルメッキ液ニムデンＮＰＲ−４に８０℃で２０分メッキすることで約３ミクロンのニッケルメッキが析出し、更に上村工業（株）製無電解金メッキ液コブライトＴＳＢ−７１に８５℃で１２分メッキすることで約０．０９ミクロンの金メッキが析出する。無電解メッキの厚みは分離溝によりメッキ析出による応力が分散されるため、問題となるようなウエハの反りは発生しなかった。
図２（ｅ）に示す保護膜レジスト剥離工程は、保護レジスト９をレジスト剥離液で剥離する。例えば、日立化成工業（株）製無電解メッキ用感光性フィルムフォテックＨ８０５０の場合、５０℃の３％苛性ソーダで剥離する。
図３は本発明の実施の形態でアンダーバンプメタル形成工程の説明図である。
図３（ａ）に示すウエハ完成は、前述の図１（ａ）と同じであるため説明は省略する。
図３（ｂ）に示すクリーニング工程は、アルミパット１３の表面をエッチングし清浄なアルミニウム面を出現させる。例えば、ドイツのパッケテック社製ＣｌｅａｎＰａｃ溶液でアルミニウム表面をエッチングする。
図３（ｃ）に示すジンケート処理工程は、後工程で無電解ニッケルメッキを析出させるためアルミパット１３をジンケート処理し亜鉛１４を析出させる。例えば、ドイツのパックテック社製ＺｉｎｃＰａｃ溶液に浸積することでジンケート処理が完成する。
図３（ｄ）に示す無電解ニッケル・金メッキ工程は、無電解ニッケルメッキで亜鉛１４とニッケルの置換反応でニッケルが析出し更にニッケルの自己触媒反応でニッケル１５が析出する。さらに無電解金メッキ液でニッケルと金の置換反応により金１６が析出する。これによりニッケルと金のアンダーバンプメタル４が形成される。アンダーバンプメタルは半田によるフリップチップ実装ができるバリア金属となることが望ましい。例えば、ドイツのパックテック社製無電解ニッケルメッキ液ＮｉｃＰＡＣ液に９０℃１５分浸積することで約５ミクロンのニッケルが析出する。更にドイツのパックテック社製無電解金メッキ液ＩＧＰＡＣ液に９０℃１０分浸積することでフラッシュ金が析出する。
図４は本発明の実施の形態で他のアンダーバンプメタル形成工程の説明図である。図４（ａ）に示すウエハ完成は、前述の図１（ａ）と同じであるため説明は省略する。スパッタ法によるアンダーバンプメタル形成は、一旦ウエハ全面にアンダーバンプメタルを析出させる。そのため、ウエハが薄い場合析出応力により反りが発生し、レジスト形成に問題が発生するため、図１（ｂ）のウエハ薄型化工程の前に処理することが望ましい。
図４（ｂ）に示すスパッタ工程は、従来のスパッタ法でウエハ７の表面にアンダーバンプメタルとしてアルミニウム／ニッケル／銅１７をスパッタ法で析出する。
図４（ｃ）に示すレジスト形成工程は、アルミニウム／ニッケル／銅１７上にフォトレジストをスピンコートし、アルミパット１３保護するように露光、現像することでエッチングレジスト１８を形成する。
図４（ｄ）に示すエッチング工程は、エッチングレジスト１８をマスクとし、銅、ニッケル、アルミニウムを順次エッチングする。
図４（ｅ）に示すレジスト剥離工程は、エッチングレジストを剥離することでアルミニウム／ニッケル／銅１７のアンダーバンプメタル４が形成される。アンダーバンプメタルは半田によるフリップチップ実装ができるバリア金属となることが望ましい。
図５は本発明の実施の形態で突起電極形成工程の説明図である。図５（ａ）に示す裏面金属析出工程は、前述の図１（ｄ）と同じであるため説明を省略する。
図５（ｂ）に示す半田ペースト印刷工程は、従来の半田ペースト印刷法でパット３上にスクリーン印刷で半田ペースト１９を印刷する。
図５（ｃ）に示すリフロー工程は、半田ペースト１９が印刷されたウエハ７を半田のリフロー炉に通すことで半田バンプ５を形成する。
図５（ｃ）に示す洗浄工程は、リフロー後に残った半田ペースト中のフラックス２０を洗浄し半田バンプ５が完成する。半田バンプを形成することで、後工程でＩＣチップをフリップチップ実装で接続できるため大電流仕様のチップにも容易に対応できる。
図６は本発明による裏面付ＩＣチップの構造を示す。ＩＣチップ１の表面にはパット３があり、裏面の全体に裏面金属２が析出している。
図７は本発明による他の裏面付ＩＣチップの構造を示す。ＩＣチップ１の表面のパット３上はアンダーバンプメタル４が形成され、裏面の全体に裏面金属２が析出している。
図８は本発明による他の裏面付ＩＣチップの構造を示す。ＩＣチップ１の表面のパット３上は半田バンプ５が形成され、裏面の全体に裏面金属２が析出している。
図９は本発明による他の裏面付ＩＣチップの構造を示す。ＩＣチップ１の表面にはパット３があり、裏面の全体に裏面金属２が析出している。また、ＩＣチップ分離工程の分離幅が分離溝の幅よりも小さいため裏ＩＣチップの１の裏面側の側面に側面金属６が析出している。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の突起電極付ＩＣチップによれば、薄く削られたウエハのＩＣチップ分離線上に予めウエハ裏面より分離溝が形成されているため、裏面金属の析出応力が分断されるため、ウエハが反ることによる問題が発生せず安価な製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態で裏面金属付ＩＣチップの製造方法で、ウエハ完成、ウエハ薄型化工程、分離溝形成工程、裏面金属析出工程、ＩＣチップ分離工程、完成を説明する説明図である。
【図２】本発明の実施の形態で他の裏面金属析出工程の分離溝形成工程、保護膜形成工程、パラジウム処理工程、無電解ニッケル・金メッキ工程、保護膜剥離工程を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施の形態でアンダーバンプメタル形成工程のウエハ完成、クリーニング工程、ジンケート工程、無電解ニッケル・金メッキ工程を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施の形態で他のアンダーバンプメタル形成工程のウエハ完成、スパッタ工程、エッチングレジスト工程、エッチング工程、レジスト剥離工程を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施の形態で突起電極製造工程の製造工程の裏面金属析出工程、半田ペースト印刷工程、リフロー工程、洗浄工程を説明する説明図である。
【図６】本発明による裏面付ＩＣチップの構造を説明する説明図である。
【図７】本発明による他の裏面付ＩＣチップの構造を説明する説明図である。
【図８】本発明による他の裏面付ＩＣチップの構造を説明する説明図である。
【図９】本発明による他の裏面付ＩＣチップの構造を説明する説明図である。
【図１０】従来の裏面金属付ＩＣチップの製造方法で、ウエハ完成、裏面スパッタ工程、ＩＣチップ分離工程、完成を説明する説明図である。
【符号の説明】
１    ＩＣチップ
２    裏面金属
３    パット
４    アンダーバンプメタル
５    半田バンプ
６    側面金属
７    ウエハ
８    分離線
９    保護レジスト
１１  ＩＣ分離枠
１３  アルミパット
１４  亜鉛
１５  ニッケル
１６  金
１７  アルミニウム／ニッケル／銅
１８  エッチングレジスト
１９  半田ペースト
２０  フラックス
２１  パラジウム
２３  分離溝
１００  裏面金属付ＩＣチップ
【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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【図１０】
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