(57)【要約】【課題】半導体ウエハの表面に絶縁層を形成した際に、絶縁層にピンホールが形成されることを防止し、半導体装置の信頼性を向上させるとともに、製品の歩留まりの向上を図る。【解決手段】パッシベーション膜あるいは絶縁被膜が形成された半導体ウエハの表面に絶縁材料を塗布して半導体ウエハの表面に絶縁層を形成し、この絶縁層の表面に電極端子と電気的に接続する配線パターンを形成した後、半導体ウエハを個片に切断してチップサイズの半導体装置を形成するウエハレベルパッケージの製造方法において、前記半導体ウエハの表面に絶縁層を形成する際に、前記絶縁材料の樹脂成分を溶かしている溶剤と同一の溶剤を半導体ウエハの表面に塗布した後、半導体ウエハの表面に前記絶縁材料を塗布して絶縁層を形成する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッシベーション膜あるいは絶縁被膜が形成された半導体ウエハの表面に絶縁材料を塗布して半導体ウエハの表面に絶縁層を形成し、この絶縁層の表面に電極端子と電気的に接続する配線パターンを形成した後、半導体ウエハを個片に切断してチップサイズの半導体装置を形成するウエハレベルパッケージの製造方法において、
前記半導体ウエハの表面に絶縁層を形成する際に、前記絶縁材料の樹脂成分を溶かしている溶剤と同一の溶剤を半導体ウエハの表面に塗布した後、
半導体ウエハの表面に前記絶縁材料を塗布して絶縁層を形成することを特徴とするウエハレベルパッケージの製造方法。
【請求項２】
半導体ウエハの表面に絶縁材料を塗布した後、
半導体ウエハの表面に被着されている絶縁材料を加温して乾燥させる乾燥工程と、絶縁材料を加熱して硬化させる硬化処理工程とを有することを特徴とする請求項１記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
【請求項３】
半導体ウエハの表面に絶縁層が形成されていない段階で、半導体ウエハにドライ処理を施し、次いで、半導体ウエハを純水を用いて洗浄することにより、半導体ウエハの表面を清浄化した後、
半導体ウエハの表面に絶縁層を形成することを特徴とする請求項１記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
【請求項４】
半導体ウエハの表面に絶縁層が形成されていない段階で、半導体ウエハにドライ処理を施し、次いで、半導体ウエハを純水を用いて洗浄することにより、半導体ウエハの表面を清浄化した後、
半導体ウエハの表面に絶縁層を形成することを特徴とする請求項１記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
【請求項５】
半導体ウエハの表面に塗布する溶剤として、ＮＭＰ（ノルマル・メチル・ピロリドン）あるいはγブチルラクトンを使用することを特徴とする請求項１記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウエハレベルパッケージの製造方法に関し、より詳細には、半導体ウエハの電極端子形成面に絶縁層を形成する方法を特徴とするウエハレベルパッケージの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置を製造する方法に、半導体素子が所定の区画配置に整列して形成されている半導体ウエハの状態で、半導体ウエハの表面に絶縁層、配線パターン、外部接続端子等を形成し、最後に半導体ウエハを個片に切断することによってチップサイズの半導体装置（ウエハレベルパッケージ）を製造する方法がある（たとえば、特許文献１参照）。
図４はウエハレベルパッケージを製造方法例を示すもので、この方法では、パッシベーション膜１２が形成されている半導体ウエハ（図４（ａ））の電極端子形成面を、電極端子１１を露出させて電気的絶縁性を有する絶縁層１４によって被覆し（図４（ｂ））、絶縁層１４の表面に電極端子１１と電気的に接続される配線パターン１６を無電解めっきや電解めっきなどにより形成した後（図４（ｃ））、配線パターン１６を形成した面を樹脂層１８（たとえば、ソルダーレジストからなる）によって被覆するとともに配線パターン１６のランド部に外部接続端子２０を接合し（図４（ｄ））、最後に半導体ウエハを個片にダイシングして半導体装置を得る。
【０００３】
ウエハレベルパッケージの製造に使用する半導体ウエハは、図４（ａ）に示すように電極端子形成面にパッシベーション膜１２が被覆された状態で提供されるから、その製造にあたっては、まず、半導体ウエハ１０の表面に絶縁層１４を形成する処理がなされる。
図３は、半導体ウエハ１０の電極端子形成面に絶縁層１４を形成する従来の工程を示すものである。すなわち、従来方法では、純水洗浄工程により、まず純水を用いて半導体ウエハの表面を洗浄し、次いで、絶縁材料塗布工程によりポリイミド樹脂等の絶縁材料を半導体ウエハの表面に塗布して半導体ウエハの表面を絶縁材料によって被覆する。次に、ホットプレートあるいはオーブン等により絶縁材料を加温して絶縁材料を乾燥させた後、露光および現像工程により電極端子１１が形成された部位を露出させ、最後に加熱炉中で半導体ウエハを加熱し、絶縁材料を硬化させて絶縁層１４とする。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３５９６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来方法によって半導体ウエハの表面に絶縁層１４を形成した場合には、半導体ウエハ１０の表面に形成した絶縁層１４にピンホールが生じることがあり、これによって半導体素子の表面の保護が十分になされなかったり、配線パターン１６の電気的絶縁が不確実となって半導体素子の歩留まりが低下するという問題が生じている。
【０００６】
半導体ウエハ１０の表面に形成される絶縁層１４の厚さは５μｍ程度と極めて薄いから、半導体ウエハ１０の表面に異物が存在していると、その個所でピンホールが生じてしまう。このため、従来方法では純水を用いて半導体ウエハ１０の表面を洗浄するといったことを行っているのであるが、半導体ウエハ１０の表面に異物がないような場合でもピンホールが生じることがある。ピンホールは小さいものでは１０μｍ径程度、大きいものでは１００μｍ径程度にもなるから、半導体装置の歩留まりを向上させるためにピンホールが生じないようにすることは製造コストを削減する点からも重要である。
【０００７】
本発明は、このようなウエハレベルパッケージの製造工程において、半導体ウエハの表面に絶縁層を形成した際に、絶縁層にピンホールが形成されることを防止し、信頼性の高い半導体装置を製造可能にするとともに、製品の歩留まりを向上させることによって製造コストの低減を図ることができるウエハレベルパッケージの製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、パッシベーション膜あるいは絶縁被膜が形成された半導体ウエハの表面に絶縁材料を塗布して半導体ウエハの表面に絶縁層を形成し、この絶縁層の表面に電極端子と電気的に接続する配線パターンを形成した後、半導体ウエハを個片に切断してチップサイズの半導体装置を形成するウエハレベルパッケージの製造方法において、前記半導体ウエハの表面に絶縁層を形成する際に、前記絶縁材料の樹脂成分を溶かしている溶剤と同一の溶剤を半導体ウエハの表面に塗布した後、半導体ウエハの表面に前記絶縁材料を塗布して絶縁層を形成することを特徴とする。
なお、本発明方法は、半導体ウエハのパッシベーション膜上に絶縁層を形成する場合に限らず、絶縁層を複数に積層して配線層を形成する場合にも適用できるものである。
【０００９】
また、前記半導体ウエハの表面に絶縁材料を塗布した後、半導体ウエハの表面に被着されている絶縁材料を加温して乾燥させる乾燥工程と、絶縁材料を加熱して硬化させる硬化処理工程とを有することを特徴とする。
また、半導体ウエハの表面に絶縁層が形成されていない段階で、半導体ウエハにドライ処理を施し、次いで、半導体ウエハを純水を用いて洗浄することにより、半導体ウエハの表面を清浄化した後、半導体ウエハの表面に絶縁層を形成することを特徴とする。
また、半導体ウエハの表面に塗布する溶剤として、ＮＭＰ（ノルマル・メチル・ピロリドン）あるいはγブチルラクトンを使用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面と共に詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明に係るウエハレベルパッケージの製造方法の第１の実施形態における製造工程を示す。本発明に係るウエハレベルパッケージの製造方法においては、半導体ウエハの電極端子形成面に絶縁層を形成するための工程が特徴的であり、図１では、電極端子形成面にパッシベーション膜が形成されて提供される半導体ウエハの表面に絶縁層を形成するまての工程を示す。以下、図１に示す工程順に説明する。
【００１１】
まず、提供された半導体ウエハを、純水洗浄工程により純水を用いて洗浄する。半導体ウエハを洗浄する方法としてはスプレー洗浄あるいは超音波洗浄等による。この純水洗浄工程は、半導体ウエハの電極端子形成面（パッシベーション膜が形成されている面）の表面に付着してる異物を洗浄して除去することを目的としている。
【００１２】
半導体ウエハの表面を洗浄した後、溶剤成分塗布工程により半導体ウエハの電極端子形成面に、絶縁層を形成する際に使用する絶縁材料に用いられている溶剤と同一の溶剤を塗布する処理を行う。
半導体ウエハの電極端子形成面に絶縁層を形成する際には、スピンコーティング等により絶縁材料を塗布することによって形成する。この絶縁層を形成するための絶縁材料は溶剤に樹脂成分を溶かして液体状あるいはペースト状に形成したものである。溶剤成分塗布工程とは、この絶縁材料の樹脂成分を溶かしている溶剤と同一の溶剤を、絶縁層を形成する前工程として半導体ウエハの電極端子形成面に塗布する操作である。
【００１３】
絶縁層を形成する絶縁材料にはポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等のいろいろな樹脂材が使用されており、絶縁材料に用いられている溶剤にも、ＮＭＰ（ノルマル・メチル・ピロリドン）やγブチルラクトン等、いろいろな溶剤が使用されている。絶縁材料には溶剤等として種々の化学品が使用されているから、溶剤成分塗布工程においては、絶縁材料の樹脂成分を溶かしている主要な溶剤を使用するようにすればよい。
半導体ウエハに溶剤を塗布する方法としては、スピンコーティング、スプレー等の適宜方法による。溶剤は液体状であり、溶剤の塗布厚がとくに問題になることはない。
【００１４】
半導体ウエハの電極端子形成面に上記のようにして溶剤を塗布した後、絶縁材料塗布工程により半導体ウエハの電極端子形成面に絶縁材料をコーティングする。本実施形態においては、スピンコーティング法により半導体ウエハの表面に５μｍの厚さに絶縁材料をコーティングした。
なお、絶縁材料を塗布する工程は、半導体ウエハの表面に塗布した溶剤が乾かないうちに行うようにする。絶縁材料塗布工程は、溶剤成分が塗布された半導体ウエハの表面に、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁材料を塗布し、半導体ウエハの表面を絶縁材料によって被覆する工程である。
【００１５】
半導体ウエハの表面に絶縁材料を塗布した後、次の乾燥工程で半導体ウエハを加温して絶縁材料を乾燥させる。この乾燥工程は、半導体ウエハを被覆している絶縁材料から溶剤成分を揮発させる処理である。絶縁材料を乾燥させる方法としては、ホットプレートに半導体ウエハをのせて加温する方法、あるいは加熱炉内で半導体ウエハを加温する方法が利用できる。半導体ウエハに絶縁材料を塗布した状態では絶縁材料の表面がベタついている。乾燥工程により、絶縁材料の溶剤成分を揮発させることにより、絶縁材料の表面のベタつきをなくすことができる。
【００１６】
次の、露光工程および現像工程は、電極端子形成面を被覆している絶縁層に対して露光および現像を行って、半導体ウエハの全面を被覆している絶縁材料の被覆領域のうち、電極端子が形成されている部位を露出させる工程である。本実施形態では、絶縁材料として感光性樹脂材を使用しているから、露光工程および現像工程にり、電極端子を被覆している部位の絶縁材料のみを除去して電極端子を露出させることができる。
【００１７】
硬化処理工程は、半導体ウエハの表面に被着している絶縁材料を加熱して硬化させ、絶縁層とするための工程である。本実施形態で使用している絶縁材料は熱硬化型の樹脂であり、絶縁材料を所定温度以上に加熱することによって硬化させることができる。絶縁材料を加熱硬化させる温度条件等は使用する絶縁樹脂材によって異なる。本実施形態では３００℃〜３５０℃で３０分程度加熱して絶縁材料を完全に硬化させ絶縁層とした。
上述した露光工程、現像工程および硬化処理工程は樹脂材を使用して絶縁層を形成する場合に通常行われている方法と変わるものではない。
【００１８】
（実施形態２）
図２は、本発明に係るウエハレベルパッケージの製造方法における第２の実施形態の製造工程を示す。本実施形態の製造工程において上述した実施形態１での製造工程と相違している点は、純水洗浄工程の前工程として、半導体ウエハにドライ処理工程を施す点のみである。
【００１９】
ドライ処理工程とは、半導体ウエハに対してアッシング、ケミカルドライエッチング、逆スパッタリング等の、半導体ウエハの電極端子形成面を清浄化する処理を施すことを意味する。
アッシング処理では酸素ガス等の活性化ガスを使用してプラズマにより半導体ウエハの表面を清浄化し、ケミカルドライエッチング処理ではフッ素ガス等のエッチング用のガスを使用して半導体ウエハの表面を清浄化し、逆スパッタリング処理ではアルゴンガスと窒素ガスとの混合ガス雰囲気中で逆スパッタリングすることによって半導体ウエハの表面を清浄化する。
【００２０】
本実施形態では、このようなドライ処理工程により半導体ウエハの表面を清浄化した後、図２に示すように、純水洗浄工程、溶剤成分塗布工程、絶縁材料塗布工程等の工程を経て絶縁層を形成する。
本実施形態における純水洗浄工程、溶剤成分塗布工程、絶縁材料塗布工程等の各工程は実施形態１において説明した方法とまったく同様である。
【００２１】
表１は前述した従来方法、実施形態１の方法、実施形態２の方法によって半導体ウエハの表面に絶縁層を形成し、絶縁層にどの程度ピンホールが形成されたかを検査した結果を示す。実験は絶縁材料としてポリイミド樹脂を使用し、溶剤としてＮＭＰを使用して行った。
試験方法は半導体ウエハの表面に絶縁層を形成した後、半導体ウエハをダイシングし、得られたすべての半導体素子について、絶縁層にピンホールが形成されているか否かを検査し、ピンホールが形成されていた半導体素子数を計数したものである。表１は複数枚の半導体ウエハに対して試験した結果を合計したものである。なお、表１では、半導体ウエハの表面に異物が存在しているためにピンホールが生じたものについては不良数（ピンホール有りの数）から除外してある。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１の試験結果は、半導体ウエハから得られた１５００個の半導体素子（サンプル）に対して、従来方法による場合は不良率が４．４１％であったのに対して、実施形態１および実施形態２の方法による場合は、不良率が０．６６％、０．６０％と、大幅に改善されたことを示している。
これらの実験結果は、半導体ウエハの表面に絶縁材料を塗布して絶縁層を形成する際に、後工程で使用する絶縁材料の樹脂成分を溶かしている溶剤を半導体ウエハの表面に塗布する方法が有効であることを示すものである。
【００２４】
このように絶縁層にピンホールが形成されることを改善できているのは、半導体ウエハの表面に絶縁材料に使用されている溶剤を塗布することによって、絶縁材料との濡れ性が改善され、絶縁材料が半導体ウエハの表面ではじかれるといった作用が解消されたためと考えられる。
このような絶縁材料と半導体ウエハとの濡れ性を改善させる作用を好適に発揮させるには、絶縁材料に用いられている溶剤と同一の溶剤を用いるのがよい。また、絶縁層を形成する方法としては、絶縁材料からなるフィルムをラミネートする方法も可能であるが、半導体ウエハの表面にあらかじめ溶剤を塗布しておく方法は、スピンコーティング等によって絶縁材料を塗布する方法に有効に適用することができる。
【００２５】
なお、上記実施形態においては、絶縁層から電極端子を露出させるようにするため絶縁材料として感光性樹脂を使用し、露光および現像処理を行ったが、感光性樹脂に限らず、絶縁層にピンホールが形成されにくくする方法として有効に利用することが可能である。
また、上記実施形態においては絶縁材料として熱硬化性樹脂を使用したが、紫外線硬化樹脂を使用したような場合には、絶縁材料に紫外線を照射して硬化処理を行うことができる。
【００２６】
また、上記実施形態では、半導体ウエハの電極端子形成面（パッシベーション膜）の表面に絶縁層を形成する場合を例として説明したが、電極端子形成面上に絶縁層を積層して配線パターンを多層に形成するような場合にも、前記実施形態で説明したと同様な方法を利用して、下層の絶縁層表面に積層する絶縁層を形成することができる。
絶縁層を積層して形成する場合には、溶剤成分塗布工程により下層の配線パターンが形成されている絶縁層の表面に溶剤を塗布した後、絶縁材料塗布工程により絶縁材料を塗布し、乾燥工程、露光工程、現像工程および硬化処理工程によって当該層の絶縁層を形成すればよい。この方法によって絶縁層を形成する方法によれば、下層の絶縁層との濡れ性が良好になり隣接する絶縁層の密着性を向上させることができるとともに、絶縁層にピンホールが形成されることを防止し、層間で配線パターンを確実に電気的に絶縁する絶縁層を形成することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係るウエハレベルパッケージの製造方法によれば、半導体ウエハの表面にあらかじめ絶縁材料に用いられている溶剤を塗布した後、半導体ウエハの表面に絶縁材料を塗布して絶縁層を形成することによって、絶縁層と下地層との密着性が良好になり、絶縁層にピンホールが形成されることを防止して、信頼性の高い絶縁層を形成することが可能となり、製品の歩留まりを効果的に改善することができる等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウエハレベルパッケージの製造方法の一実施形態における製造工程を示すフロー図である。
【図２】本発明に係るウエハレベルパッケージの製造方法の他の実施形態における製造工程を示すフロー図である。
【図３】従来のウエハレベルパッケージの製造工程を示すフロー図である。
【図４】ウエハレベルパッケージの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  半導体ウエハ
１１  電極端子
１２  パッシベーション膜
１４  絶縁層
１６  配線パターン
１８  樹脂層
２０  外部接続端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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