(57)【要約】【課題】  柱状電極の周囲に封止膜が設けられた半導体装置において、シリコン基板の厚さを薄くしても、抗折強度をより一層高めることができるようにする。【解決手段】  柱状電極１０の周囲に設けられた封止膜１１は、ガラス繊維、ガラス布、アラミド繊維、アラミド布等からなる基材またはそれらの複合基材にエポキシ系樹脂等からなる熱硬化性樹脂を含浸させた材料によって形成されている。これにより、封止膜１１をエポキシ樹脂中にシリカ粒子を混入した材料によって形成する場合と比較して、シリコン基板１の厚さを薄くしても、抗折強度をより一層高めることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハ上に複数の柱状電極が形成されたものを準備する工程と、
前記柱状電極を含む前記半導体ウエハ上に、基材または複合基材に熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を含浸させた材料からなる封止膜を形成する工程と、
前記封止膜の上面側を研削または研磨して前記柱状電極の上面を露出させる工程と、
前記半導体ウエハおよび前記封止膜を切断して複数個の半導体装置を得る工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体ウエハ上に複数の柱状電極が形成されたものを準備する工程と、
前記柱状電極を含む前記半導体ウエハ上に、基材または複合基材に熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を含浸させた材料からなる封止膜を形成する工程と、
前記柱状電極の上面の一部に対応する部分における前記封止膜に開口部を形成する工程と、
前記半導体ウエハおよび前記封止膜を切断して複数個の半導体装置を得る工程と、
を有す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または２に記載の発明において、前記封止膜を形成する工程は、前記柱状電極を含む前記半導体ウエハ上に、基材または複合基材に熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を含浸させ、前記熱硬化性樹脂または前記紫外線硬化性樹脂を半硬化状態にしてシート状とした封止膜形成用シートを配置し、加熱加圧または紫外線照射により、前記封止膜形成用シート中の熱硬化性樹脂または前記紫外線硬化性樹脂を流動させる工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の発明において、前記切断工程の前に、前記半導体ウエハの裏面を研削または研磨する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の発明において、前記切断工程の前に、前記柱状電極の上面に半田ボールを形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項２に記載の発明において、前記封止膜に開口部を形成する工程は、レーザビームの照射によるレーザ加工によりあるいはメカニカルドリルを用いて行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項２に記載の発明において、前記切断工程の前に、前記封止膜の開口部内およびその上方に半田ボールを形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項２に記載の発明において、前記切断工程の前に、前記封止膜の開口部内およびその上方に無電解メッキにより突起電極を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項２に記載の発明において、前記切断工程の前に、前記封止膜の開口部内に金属膜を形成し、前記金属膜上に突起電極を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の発明において、前記突起電極は円錐形状であ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】
この発明は半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置には、一般的にはＣＳＰ(chip size package)と呼ばれるもので、半導体基板上に配線を設け、配線の接続パッド部上面に柱状電極を設け、柱状電極の周囲を封止膜で覆ったものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、半導体基板と封止膜との熱膨張係数差に起因する応力を小さくするために、封止膜の一部はエポキシ樹脂中にシリカ粒子を混入した材料によって形成している。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２２０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来の半導体装置では、封止膜の一部をエポキシ樹脂中にシリカ粒子を混入した材料によって形成しているので、封止膜をエポキシ樹脂のみによって形成する場合と比較して、抗折強度をある程度高めることができる。しかしながら、半導体装置の薄型化を図るために、半導体基板の厚さを薄くすると、仮に封止膜の全体をエポキシ樹脂中にシリカ粒子を混入した材料によって形成しても、抗折強度に限界があるという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は、半導体基板の厚さを薄くしても、抗折強度をより一層高めることができる半導体装置の製造方法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】
【０００６】
請求項１に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウエハ上に複数の柱状電極が形成されたものを準備する工程と、前記柱状電極を含む前記半導体ウエハ上に、基材または複合基材に熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を含浸させた材料からなる封止膜を形成する工程と、前記封止膜の上面側を研削または研磨して前記柱状電極の上面を露出させる工程と、前記半導体ウエハおよび前記封止膜を切断して複数個の半導体装置を得る工程と、を有することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウエハ上に複数の柱状電極が形成されたものを準備する工程と、前記柱状電極を含む前記半導体ウエハ上に、基材または複合基材に熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を含浸させた材料からなる封止膜を形成する工程と、前記柱状電極の上面の一部に対応する部分における前記封止膜に開口部を形成する工程と、前記半導体ウエハおよび前記封止膜を切断して複数個の半導体装置を得る工程と、を有することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１または２に記載の発明において、前記封止膜を形成する工程は、前記柱状電極を含む前記半導体ウエハ上に、基材または複合基材に熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を含浸させ、前記熱硬化性樹脂または前記紫外線硬化性樹脂を半硬化状態にしてシート状とした封止膜形成用シートを配置し、加熱加圧または紫外線照射により、前記封止膜形成用シート中の熱硬化性樹脂または前記紫外線硬化性樹脂を流動させる工程を含むことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１または２に記載の発明において、前記切断工程の前に、前記半導体ウエハの裏面を研削または研磨する工程を有することを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記切断工程の前に、前記柱状電極の上面に半田ボールを形成する工程を有することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項２に記載の発明において、前記封止膜に開口部を形成する工程は、レーザビームの照射によるレーザ加工によりあるいはメカニカルドリルを用いて行なうことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項２に記載の発明において、前記切断工程の前に、前記封止膜の開口部内およびその上方に半田ボールを形成する工程を有することを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項２に記載の発明において、前記切断工程の前に、前記封止膜の開口部内およびその上方に無電解メッキにより突起電極を形成する工程を有することを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項２に記載の発明において、前記切断工程の前に、前記封止膜の開口部内に金属膜を形成し、前記金属膜上に突起電極を形成する工程を有することを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項９に記載の発明において、前記突起電極は円錐形状であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、基材または複合基材に熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を含浸させた材料によって封止膜を形成しているので、エポキシ樹脂中にシリカ粒子を混入した材料によって封止膜を形成する場合と比較して、半導体基板の厚さを薄くしても、抗折強度をより一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての製造方法により製造された半導体装置の断面図を示す。この半導体装置は、一般的にはＣＳＰと呼ばれるものであり、シリコン基板（半導体基板）１を備えている。シリコン基板１の上面には所定の機能の集積回路（図示せず）が設けられ、上面周辺部にはアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド２が集積回路に接続されて設けられている。
【０００９】
接続パッド２の中央部を除くシリコン基板１の上面には酸化シリコン等からなる絶縁膜３が設けられ、接続パッド２の中央部は絶縁膜３に設けられた開口部４を介して露出されている。絶縁膜３の上面にはポリイミド系樹脂等からなる保護膜５が設けられている。絶縁膜３の開口部４に対応する部分における保護膜５には開口部６が設けられている。
【００１０】
保護膜５の上面には配線７が設けられている。配線７は、保護膜５の上面に設けられた銅等からなる下地金属層８と、下地金属層８の上面に設けられた銅からなる上部金属層９との２層構造となっている。配線７の一端部は、絶縁膜３および保護膜５の開口部４、６を介して接続パッド２に接続されている。配線７の接続パッド部上面には銅からなる柱状電極１０が設けられている。
【００１１】
配線７を含む保護膜５の上面には、すなわち、柱状電極１０の周囲には封止膜１１がその上面が柱状電極１０の上面と面一となるように設けられている。封止膜１１は、ガラス繊維、ガラス布、アラミド繊維、アラミド布等からなる基材またはそれらの複合基材に熱硬化型のエポキシ系樹脂等からなる熱硬化性樹脂を含浸させた材料からなっている。柱状電極１０の上面には半田ボール１２が設けられている。
【００１２】
以上のように、この半導体装置では、封止膜１１をガラス繊維、ガラス布、アラミド繊維、アラミド布等からなる基材またはそれらの複合基材に熱硬化型のエポキシ系樹脂等からなる熱硬化性樹脂を含浸させた材料によって形成しているので、封止膜１１をエポキシ樹脂中にシリカ粒子を混入した材料によって形成する場合と比較して、シリコン基板１の厚さを薄くしても、抗折強度をより一層高めることができる。
【００１３】
次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図２に示すように、ウエハ状態のシリコン基板（以下、半導体ウエハ２１という）上にアルミニウム系金属等からなる接続パッド２、酸化シリコン等からなる絶縁膜３、ポリイミド系樹脂等からなる保護膜５、配線７（銅等からなる下地金属層８および銅からなる上部金属層９）および銅からなる柱状電極１０が形成されたものを準備する。
【００１４】
この場合、半導体ウエハ２１の各半導体装置が形成される領域には所定の機能の集積回路が形成され、接続パッド２はそれぞれ対応する領域に形成された集積回路に電気的に接続されている。また、半導体ウエハ２１の厚さは、図１に示すシリコン基板１の厚さよりもある程度厚くなっている。なお、図２において、符号２２で示す領域はダイシングストリートに対応する領域である。
【００１５】
次に、図３に示すように、すべての柱状電極１０の上面に封止膜形成用シート１１ａを配置する。封止膜形成用シート１１ａは、ガラス繊維、ガラス布、アラミド繊維、アラミド布等からなる基材またはそれらの複合基材に熱硬化型のエポキシ系樹脂等からなる熱硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化性樹脂を半硬化状態にしてシート状としたものである。次に、封止膜形成用シート１１ａの上面に離型フィルム２３を配置する。
【００１６】
次に、図４に示すように、一対の加熱加圧板２４、２５を用いて上下から封止膜形成用シート１１ａを加熱加圧する。この加熱加圧により、封止膜形成用シート１１ａ中の熱硬化性樹脂が流動し、配線７および柱状電極１０を含む保護膜５の上面に封止膜１１がその厚さが柱状電極１０の高さよりも厚くなるように形成される。したがって、この状態では、柱状電極１０の上面は封止膜１１によって覆われている。
【００１７】
この場合、離型フィルム２３は上側の加熱加圧板２４の下面に封止膜形成用シート１１ａ中の流動化したエポキシ系樹脂等からなる熱硬化性樹脂が不要に付着するのを確実に防止し、上側の加熱加圧板２４をそのまま再使用することができるようにするためのものである。
【００１８】
次に、封止膜１１の上面側を適宜に研削または研磨し、図５に示すように、柱状電極１０の上面を露出させ、且つ、この露出された柱状電極１０の上面を含む封止膜１１の上面を平坦化する。ここで、上記封止膜形成用シート１１ａを用いて封止膜１１を形成する方法では、印刷法により液状樹脂を塗布し、硬化させて封止膜を形成する方法（以下、印刷法という）と比較して、図４の状態における封止膜１１の厚さの制御が容易である。
【００１９】
したがって、図４の状態における封止膜１１の柱状電極１０上における厚さを、印刷法と比較して、薄くすることができる。この結果、印刷法と比較して、封止膜１１の上面側の研削または研磨時間を短縮することができ、また封止膜１１の上面側の研削または研磨に伴う半導体ウエハ２１へのストレスを低減することができ、さらに封止樹脂の使用量を低減することができる。
【００２０】
次に、図６に示すように、半導体ウエハ２１の厚さを薄くするため、半導体ウエハ２１の下面（裏面）を適宜に研削または研磨する。次に、図７に示すように、柱状電極１０の上面に半田ボール１２を形成する。次に、図８に示すように、ダイシングストリート２２に沿って、封止膜１１、保護膜５、絶縁膜３および半導体ウエハ２１を切断すると、図１に示す半導体装置が複数個得られる。
【００２１】
（第２実施形態）
図９はこの発明の第２実施形態としての製造方法により製造された半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１に示す半導体装置と異なる点は、封止膜１１の上面を柱状電極１０の上面よりも高くし、柱状電極１０の上面中央部に対応する部分における封止膜１１に開口部１３を設け、封止膜１１の開口部１３内およびその上方に半田ボール１２を柱状電極１０の上面に接続させて設けた点である。
【００２２】
次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。この場合、図４に示す工程後に、図１０に示すように、柱状電極１０の上面中央部に対応する部分における封止膜１１に、レーザビームの照射によるレーザ加工によりあるいはメカニカルドリルを用いて、開口部１３を形成する。この場合、印刷法と比較して、図４の状態における封止膜１１の柱状電極１０上における厚さを薄くすることができるので、開口部１３形成時間を短縮することができる。
【００２３】
次に、図示していないが、半導体ウエハ２１の裏面を適宜に研削または研磨する。次に、封止膜１１の開口部１３内およびその上方に半田ボール１２を柱状電極１０の上面に接続させて形成する。この場合、半田ボール１２の元となる球状の半田ボールを配置するとき、封止膜１１の開口部１３内に一度入り込んだ球状の半田ボールが出にくいようにすることができる。次に、ダイシング工程を経ると、図９に示す半導体装置が複数個得られる。
【００２４】
ところで、この半導体装置の製造方法では、柱状電極１０の上面中央部に対応する部分における封止膜１１に開口部１３を形成しているだけで、封止膜１１の上面側の研削または研磨を全く行なっていないので、封止膜１１の上面側の研削または研磨に伴う半導体ウエハ２１へのストレスを皆無とすることができる。
【００２５】
（第３実施形態）
図１１はこの発明の第３実施形態としての製造方法により製造された半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図９に示す半導体装置と異なる点は、封止膜１１の開口部１３内およびその上方に銅の無電解メッキよりきのこ形状の突起電極１４を柱状電極１０の上面に接続させて設けた点である。
【００２６】
次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。この場合、図１０に示す工程後に、図示していないが、半導体ウエハ２１の裏面を適宜に研削または研磨する。次に、封止膜１１の開口部１３内およびその上方に銅の無電解メッキよりきのこ形状の突起電極１４を柱状電極１０の上面に接続させて形成する。次に、ダイシング工程を経ると、図１１に示す半導体装置が複数個得られる。
【００２７】
なお、突起電極１４の材料は錫−銀であってもよい。この場合、錫−銀の無電解メッキより突起電極１４を形成するようにしてもよいが、まず封止膜１１の開口部１３内における柱状電極１０の上面にニッケルの無電解メッキにより拡散防止層を形成し、次いでその上に錫−銀の無電解メッキより突起電極を形成するようにしてもよい。
【００２８】
（第４実施形態）
図１２はこの発明の第４実施形態としての製造方法により製造された半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図９に示す半導体装置と異なる点は、封止膜１１の開口部１３内における柱状電極１０の上面に銅等からなる金属膜１５を設け、金属膜１５の上面に銅等からなる円錐形状の突起電極１６を設けた点である。
【００２９】
次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。この場合、図１０に示す工程後に、図示していないが、半導体ウエハ２１の裏面を適宜に研削または研磨する。次に、封止膜１１の開口部１３内における柱状電極１０の上面に金属膜１５を形成する。金属膜１５の形成方法としては、粒径がナノオーダーの銅等からなる金属粒子を含む金属ナノインクをインクジェットヘッドにより塗布し、焼成する方法がある。この場合、封止膜１１の開口部１３の内壁面が堰として機能することにより、封止膜１１の上面への金属ナノインクの不要な流出を防止することができる。
【００３０】
次に、図示しない金型の下面に複数設けられた円錐形状の凹部内に銅等からなる突起電極１６が形成されたものを用い、金型で加圧しながら、金型の下面の凹部内に形成された突起電極１６を金属膜１５の上面に金属結合させる。次に、ダイシング工程を経ると、図１２に示す半導体装置が複数個得られる。
【００３１】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、封止膜形成用シート１１ａとして、ガラス繊維、ガラス布、アラミド繊維、アラミド布等からなる基材またはそれらの複合基材に熱硬化型のエポキシ系樹脂等からなる熱硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化性樹脂を半硬化状態にしてシート状となしたものを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【００３２】
例えば、封止膜形成用シート１１ａとして、ガラス繊維、ガラス布、アラミド繊維、アラミド布等からなる基材またはそれらの複合基材に紫外線硬化型のエポキシ系樹脂等からなる紫外線硬化性樹脂を含浸させ、紫外線硬化性樹脂を半硬化状態にしてシート状となしたものを用いてもよい。
【００３３】
この場合、紫外線の照射のみによって紫外線硬化型のエポキシ系樹脂等を硬化させるようにしてもよいが、紫外線硬化型のエポキシ系樹脂等の硬化の面内均一性を向上させて膜厚精度を向上させるために、まず紫外線の照射により仮硬化を行ない、次いで赤外線の照射によりあるいは加熱炉を用いての加熱により本硬化を行なうようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の第１実施形態としての製造方法により製造された半導体装置の断面図。
【図２】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、当初準備したものの断面図。
【図３】図２に続く工程の断面図。
【図４】図３に続く工程の断面図。
【図５】図４に続く工程の断面図。
【図６】図５に続く工程の断面図。
【図７】図６に続く工程の断面図。
【図８】図７に続く工程の断面図。
【図９】この発明の第２実施形態としての製造方法により製造された半導体装置の断面図。
【図１０】図９に示す半導体装置の製造方法の一例において、所定の工程の断面図。
【図１１】この発明の第３実施形態としての製造方法により製造された半導体装置の断面図。
【図１２】この発明の第４実施形態としての製造方法により製造された半導体装置の断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１  シリコン基板
２  接続パッド
３  絶縁膜
５  保護膜
７  配線
１０  柱状電極
１１  封止膜
１２  半田ボール
１３  開口部
１４  突起電極
１５  金属膜
１６  突起電極
２１  半導体ウエハ
２２  ダイシングストリート
【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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【図１１】
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【図１２】
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