(57)【要約】【課題】  金属配線を含む半導体装置を製造するに際して、切削工程を原因とする配線への異物の付着、水酸化物の形成等を抑制し、金属配線間のコンタクトを向上する。【解決手段】  配線層を含む集積回路が複数形成された半導体基板上に、絶縁樹脂を介して、前記複数の集積回路の形成領域を被うように支持基体を固着して積層体を形成する第１の工程Ｓ１０〜Ｓ１２と、絶縁樹脂と共に配線層の少なくとも一部をダイシングソーを用いて切削する第２の工程Ｓ１４−２とを含み、第２の工程Ｓ１４−２は、ダイシングソーをｐＨが４以上６以下の冷却媒体を吹き付けて冷却しながら行う半導体装置の製造方法により上記課題を解決できる。【選択図】図１
2005136226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線層を含む集積回路、が複数形成された半導体基板上に、絶縁樹脂を介して、前記複数の集積回路の形成領域を被うように支持基体を固着して積層体を形成する第１の工程と、
前記絶縁樹脂と共に前記配線層の少なくとも一部をダイシングソーを用いて切削する第２の工程と、を含み、
前記第２の工程は、前記ダイシングソーをｐＨが４以上６以下の冷却媒体を吹き付けて冷却しながら行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の工程は、前記ダイシングソーの回転方向に沿って前記冷却媒体を噴射すると共に、切削方向に対して５°以上４５°以下の仰角をもって、前記ダイシングソーに前記冷却媒体を吹き付けることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の工程は、前記冷却媒体の幅を前記ダイシングソーの幅よりも広くして前記冷却媒体を吹き付けることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイシングソーによる切削工程を含む半導体装置の製造方法に関する。特に、水酸化物が形成され易い金属配線又は腐食が起こり易い金属配線を含む半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積装置のチップサイズを小型化するために、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）が広く用いられるようになっている。
【０００３】
近年、このようなチップサイズパッケージは、ＣＣＤイメージセンサの分野に取り入れられ、小型カメラに用いられるセンサチップのパッケージングに採用されている。
【０００４】
図５は、チップサイズパッケージを採用した半導体装置の一例であり、図５は、それぞれ半導体装置の表面側、裏面側から投射した斜視図である。
【０００５】
上部及び下部の支持基体２，３の間に半導体チップ４が絶縁樹脂５を介して封止されている。下部支持基体３の主面、すなわち、装置の裏面側には、ボール状端子８が複数配置され、これらの複数のボール状端子８が外部配線７を介して半導体チップ４に接続される。複数の外部配線７には、半導体チップ４から配線が引き出されて接続されており、各ボール状端子８と半導体チップ４とのコンタクトがとられている。
【０００６】
図６に、図５の製造方法のフローを示す。複数の半導体素子が形成された半導体基板１０の表面に隣接する各半導体素子の境界をまたがるように、酸化膜を介して内部配線２４を形成する。この内部配線２４は、酸化膜に形成されるコンタクトホールを介して半導体素子と電気的に接続される（Ｓ１０）。半導体基体１０を樹脂層５を介して上部支持基体２及び下部支持基体３によって挟み込んで積層体１００を形成する（Ｓ１２）。このとき、半導体基板１０を下部支持基体３側からスクライブラインに沿ってエッチングして内部配線２４を一端露出させた後に、半導体基板１０へ下部支持基体３を貼り合わせる。下部支持基体３には、さらに緩衝部材３０を形成する。この緩衝部材３０は、ボール状端子８に掛かる応力を和らげるクッションの役割を果たす。
【０００７】
次に、図７のように、積層体１００をスクライブラインに沿って下部支持基体３側からダイシングソー３４を用いて逆Ｖ字型のノッチ（切り欠き溝）２２を形成し、素子の内部配線２４の端部２６をノッチ２２の側面に露出させる（Ｓ１４）。
【０００８】
その後、下部支持基体３の表面及びノッチ２２の内面に金属膜２８を形成し（Ｓ１６）、金属膜２８を内部配線２４とコンタクトさせる。金属膜２８を所定の配線パターンに沿って内部配線２４から緩衝部材３０まで至るようにパターンニングして外部配線７を形成する（Ｓ１８）。さらに、保護膜３２及びボール状端子８を形成し（Ｓ１９，Ｓ２０）、スクライブラインに沿って分断することによってチップサイズパッケージの各半導体集積装置が完成する（Ｓ２２）。
【０００９】
例えば、チップサイズパッケージのＣＣＤイメージセンサでは受光面を有するため、少なくとも上部支持基体２に光学的に透明なガラス板が用いられると共に、半導体基板１０との接着のため樹脂層５にも透明性を有するエポキシ樹脂が用いられる。
【００１０】
【非特許文献１】“PRODUCTS”、[online]、SHELLCASE社、［平成14年10月１日検索]、インターネット＜URL http://www.shellcase.com/pages/products-shellOP-process.asp＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のような構成を有する半導体装置の場合、半導体基板１０の表面に対して所定の傾きを持った面に金属膜２８を堆積させるため、下部支持基体３の表面上に蒸着させる場合に比して、金属膜２８を高密度に堆積させるのが困難である。さらに、ダイシングソーを用いて積層体１００を切削してノッチ２２を形成するため、樹脂層１２の樹脂が摩擦熱によって溶けて、溶けた樹脂がノッチ２２の内面あるいはダイシングソーに付着する。このため、ノッチ２２の内面に大きな凹凸が生じ、そこに金属膜２８をうまく蒸着させることができず、成膜後の金属膜２８の密度を更に低下させるという問題があった。
【００１２】
また、切削によって生じた異物が内部配線２４の端面に付着し、内部配線２４と外部配線７との界面のコンタクトが悪くなる問題もあった。さらに、切削時に内部配線２４にアルミニウム等を用いた場合、内部配線２４の端面に水酸化物が形成されると内部配線２４と外部配線７との界面のコンタクトが悪くなる問題も生ずる。
【００１３】
本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、上記課題の少なくとも一つを解決すべく、金属配線を含む半導体装置に適した製造方法を提供することを可能としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決できる本発明は、配線層を含む集積回路、が複数形成された半導体基板上に、絶縁樹脂を介して、前記複数の集積回路の形成領域を被うように支持基体を固着して積層体を形成する第１の工程と、前記絶縁樹脂と共に前記配線層の少なくとも一部をダイシングソーを用いて切削する第２の工程と、を含み、前記第２の工程は、前記ダイシングソーをｐＨが４以上６以下の冷却媒体を吹き付けて冷却しながら行うことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１５】
ここで、前記第２の工程は、前記ダイシングソーの回転方向に沿って前記冷却媒体を噴射すると共に、切削方向に対して５°以上４５°以下の仰角をもって、前記ダイシングソーに前記冷却媒体を吹き付けることが好適である。
【００１６】
また、前記第２の工程は、前記冷却媒体の幅を前記ダイシングソーの幅よりも広くして前記冷却媒体を吹き付けることが好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、金属配線を含む半導体装置を製造するに際して、切削工程を原因とする配線への異物の付着、水酸化物の形成等を抑制し、金属配線間のコンタクトを向上することができる。
【００１８】
特に、アルミニウム等の表面に水酸化物を形成し易い配線材料や腐食を起こし易い配線材料を用いた半導体集積装置において効果は顕著である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態における半導体集積装置の製造方法は、図１に示すフローチャートのように、内部配線形成工程（Ｓ１０）、積層体形成工程（Ｓ１２）、ノッチ切削工程（Ｓ１４−２）、金属膜成膜工程（Ｓ１６）、パターンニング工程（Ｓ１８）、端子形成工程（Ｓ２０）及びダイシング工程（Ｓ２２）から基本的に構成される。
【００２０】
本実施の形態における半導体集積装置の製造方法において、ノッチ切削工程Ｓ１４−２以外の各工程は、従来の半導体集積装置の製造工程と同様であるので説明を省略する。
【００２１】
本実施の形態において、切削の対象となる積層体１００の構成について説明する。積層体１００は、図６に示したように、半導体基板１０、上部支持基体２、下部支持基体３、樹脂層５及び内部配線２４を含んで構成される。
【００２２】
半導体基板１０は、シリコン基板、砒化ガリウム等の一般的な半導体材料であれば良い。半導体基板１０には、トランジスタ素子、光電変換素子、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の半導体素素子、抵抗素子、容量素子を含む体集積回路を形成しておくことができる。
【００２３】
また、樹脂層５は、半導体基板１０と上部支持基体２及び下部支持基体３とを接着するものであって、エポキシ等の硬化樹脂材料とすることができる。固体撮像素子を構成する場合には、透明の樹脂層５を用いることが好適である。
【００２４】
また、上部支持基体２及び下部支持基体３は素子の構造強度を高めるものであって、ガラス、金属、プラスチック等を用いることができる。固体撮像素子を構成する場合には、少なくとも上部支持基体２に透明なガラスやプラスチックを用いることが好ましい。
【００２５】
また、内部配線２４は、半導体装置の配線に広く用いられている金属材料で形成することができる。例えば、アルミニウムとすることができる。
【００２６】
以下、本実施の形態の特徴である改良されたノッチ切削工程について詳細に説明する。
【００２７】
ステップＳ１４−２のノッチ切削工程では、テーパのつけられたダイシングソーを用いて積層体１００を下部支持基体３側から切削して逆Ｖ字型のノッチ２２を形成する。ダイシングソーによって下部支持基体３、樹脂層５、内部配線２４、半導体基板１０及び上部支持基体２の一部が切削され、ノッチ２２の内面に内部配線２４の端部２６が露出する。
【００２８】
ノッチ切削工程は、円盤状のブレード円周上にダイヤモンド微粒子を貼り付けたダイシングソー３４を用いて行われる。このとき、ダイシングソー３４を冷却することにより、積層体１００の切削面の温度が積層体１００に含まれる層のうち最も低い軟化温度を有する層の軟化温度より低い温度となる条件で切削を行う。
【００２９】
具体的には、図２のように、第１及び第２の冷却媒体噴射装置３８，３９が設けられた冷却装置を用い、ダイシングソー３４へ冷却媒体３６を噴射して冷却しながら、切削を行う。
【００３０】
ダイシングソー３４の前方には、第１の冷却媒体噴射装置３８が位置し、図２（ａ）に示すように、第１の冷却媒体噴射装置３８からダイシングソー３４及び切削部分４０に冷却媒体３６を直接吹き付けることによって、冷却を行う。このように、冷却媒体３６を直接吹き付けて冷却することで、ダイシングソー３４及び切削部分４０を局部的に冷却することができ、冷却効率が向上して温度上昇を好適に抑えることができる。
【００３１】
尚、冷却媒体３６としては、純水やＲＯフィルタ（逆浸透膜：Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ膜を用いた濾過システム）を用いて水道水を浄化したＲＯ水を用いることができる。
【００３２】
しかしながら、純水は比抵抗が高いため、切削箇所に吹き付けながら切削を行うことによって静電気を発生させ、切削面に異物が吸着し易くなる。また、純水やＲＯ水に含まれる微量のアンモニア、アミン等の水酸化イオンを発生させる物質により、切削された内部配線２４の端部表面に水酸化物が生成される。例えば、内部配線２４としてアルミニウムを用いた場合、内部配線２４の端面に水酸化アルミの表面層が形成される。この水酸化物は、内部配線２４の端部と後に形成される外部配線７との物理的な接着強度及び電気的な接触の低下を招くことがある。
【００３３】
そこで、本実施の形態では、冷却媒体３６として弱酸性の媒体を用いることがより好適である。弱酸性の冷却媒体３６はｐＨが４以上６以下であることが好ましく、例えば、純水又はＲＯ水に二酸化炭素（ＣＯ2）をバブリングして生成された炭酸水がこれに相当する。
【００３４】
ｐＨが６以下の冷却媒体３６を用いることにより、冷却媒体３６の比抵抗を下げることができ、切削時に発生する静電気を抑制することできる。その結果、静電気に伴う切削面への異物の吸着を防ぐことができる。また、内部配線２４の端部表面がエッチングされ、それと共に内部配線２４の端面に付着した異物が同時に除去される。さらに、純水やＲＯ水に含まれるアンモニア、アミン等の水酸化イオンの発生源となる物質が中和され、内部配線２４の端面での水酸化物の生成を抑制することができる。
【００３５】
一方、ｐＨが４未満となると、切削時における内部配線２４の端部のエッチングが早く進行し過ぎることとなる。例えば、内部配線２４にアルミニウムを用いた場合、ｐＨ＝６の冷却媒体３６を用いて冷却を行ったときよりもｐＨ＝４の冷却媒体３６を用いて冷却を行ったときの方がエッチング速度は１００倍程度大きくなる。その結果、ｐＨが４未満の冷却媒体３６を用いると、図３に示すように、内部配線２４の端部に過エッチング部４４が発生し、後に形成される外部配線７との接触の低下を生ずる原因となり得る。
【００３６】
従って、エッチング速度を鑑みると、ｐＨが５以上６以下の冷却媒体３６により冷却を行うことがより好ましい。例えば、二酸化炭素（ＣＯ2）を適量純水又はＲＯ水にバブリングした場合にはｐＨが５以上６以下の範囲に維持されるため、このように生成された炭酸水を冷却媒体３６として用いることが好ましい。
【００３７】
また、冷却媒体３６の噴射方向として、ダイシングソー３４の回転方向に沿うように行うのが好適である。これにより、切削部分４０に当たった冷却媒体３６がダイシングソー３４の回転に沿って切削部分４０からノッチ２２側に向かって流れ込み、切削部分４０をより効率的に冷却すると共に、切削部分４０についたゴミを除去することができる。
【００３８】
また、このとき、切削方向に対して５°以上４５°以下の仰角をもって、切削点４０に向けて冷却媒体３６を吹き付けることが好適である。さらに、切削方向に対して３０°以上４０°以下の仰角をもって冷却媒体３６を吹き付けることがより好適である。
【００３９】
また、冷却媒体３６の幅として、ダイシングソー３４のブレードを完全に覆うように、ブレードの幅よりも広く吹き付けることが好適である。これにより、図４（ａ）のように、ダイシングソー３４のブレードの両面に均等に冷却媒体３６が供給され、切削時にダイシングソー３４の冷却を効率良く行うことができる。
【００４０】
一方、上記条件を外れると、図４（ｂ）のように、ブレードに沿った冷却媒体３６の流れが不均一となったり、ノッチ２２の内面への冷却媒体３６の供給が不十分となり、冷却効率が低下する。
【００４１】
ダイシングソー３４の両側には、ダイシングソー３４を挟むように第２の冷却媒体噴射装置３９が位置し、図２（ｂ）に示すように、第２の冷却媒体噴射装置３９からもダイシングソー３４及び切削部分４０に冷却媒体３６を直接吹き付けることによって、さらに冷却効率を向上させることができる。なお、この第２の冷却媒体噴射装置３９からの冷却媒体３６の吹き付けについても、積層体１００に対して５°以上４５°以下の仰角をもって行うのが好適である。
【００４２】
ダイシングソー３４の後方には、洗浄媒体噴射装置４１が位置し、この洗浄媒体噴射装置４１から、切削後の積層体１００へ洗浄媒体４２を吹き付けることによって、ノッチ２２や積層体１００表面に付いたゴミを除去する。洗浄媒体４２としては、冷却媒体３６を流用することができる。
【００４３】
このような構成において、例えば、積層体１００がシリコン半導体層をエポキシ樹脂層を介してガラス基体で挟み込んだ構造に対して冷却を行った結果、直径２０ｃｍ及びブレード幅０．６２ｍｍのダイシングソー３４を４００００回転／分で用いた場合に、２０ｌ／分の純水を仰角３０°以上４０°以下で切削部分４０に向けて吹き付けることによって、切削部分４０の温度を最も軟化温度の低いエポキシ樹脂層の軟化温度１５０℃以下に保って切削を行うことができた。
【００４４】
以上のように、本実施の形態における半導体集積装置の製造方法を用いることで、切削時のノッチ２２の内面の温度上昇を抑えることが可能となり、ノッチ２２の内面への不要物の付着を防止することができる。その結果、そこに成膜される金属膜の密度が高くなり、外部配線の腐食や剥がれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態における半導体集積装置の製造方法を示す図である。
【図２】本実施の形態におけるダイシングソーによる切削処理を示す図である。
【図３】内部配線の端部のエッチング過多による接触不良を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態における切削処理の作用を説明する図である。
【図５】チップサイズパッケージの半導体集積装置の外観を示す図である。
【図６】チップサイズパッケージの半導体集積装置の製造方法のフローを示す図である。
【図７】従来の半導体集積装置の製造方法におけるダイシングソーによる切削処理を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
２  上部支持基体、３  下部支持基体、４  半導体チップ、５  樹脂層、７  外部配線、８  ボール状端子（ハンダバンプ）、１０  半導体基板、２２  ノッチ（切り欠き溝）、２４  内部配線、２６  内部配線の端部、２８  金属膜、３０  緩衝部材、３２  絶縁膜、３４  ダイシングソー、３６  冷却媒体、３８  第１の冷却媒体噴射装置、３９  第２の冷却媒体噴射装置、４０  切削部分、４１  洗浄媒体噴射装置、４２  洗浄媒体、４４  過エッチング部、１００  積層体。
【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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