半導体装置およびその製造方法

【課題】下面を研削されたシリコン基板の下面にクラックが発生しにくいようにする。
【解決手段】シリコン基板１の下面側を適宜に研削する。この場合、シリコン基板１の下面に微細で鋭角な凸凹（シリコンの結晶破壊層）が形成される。次に、ウェットエッチングにより、シリコン基板１の下面を段差１〜５μｍの粗面仕上げとする。次に、シリコン基板１の下面にエポキシ系樹脂などからなる保護膜１２を形成する。この場合、シリコン基板１の下面は段差１〜５μｍの粗面となっているので、この粗面は保護膜１２によって確実に覆われ、シリコン基板の下面にクラックが発生しにくいようにすることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置の製造方法には、半導体基板の厚さを薄くするため、ウエハ状態の半導体基板の裏面を研削し、ウエハ状態の半導体基板の裏面に樹脂からなる保護膜を形成し、所定の工程を経た後に、ウエハ状態の半導体基板などを切断して複数個の半導体装置を得るようにした方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３０２２４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、上記従来の製造方法により得られた半導体装置では、半導体基板の裏面を研削すると、半導体基板の裏面に微細で鋭角な凸凹が形成され、この微細で鋭角な凸凹面に樹脂からなる保護膜を形成しても、微細で鋭角な凹部の奥にまで樹脂を確実に充填することが難しく、微細で鋭角な凹部の奥が保護膜で覆われていないことに起因して、半導体基板の裏面にクラックが発生するおそれがあるという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明は、半導体基板の裏面にクラックが発生しにくいようにすることができる半導体装置およびそ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】
この発明は、上記目的を達成するため、裏面に段差１〜５μｍの粗面を有する半導体基板と、前記半導体基板の裏面に設けられた保護膜とを有す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、半導体基板の裏面を段差１〜５μｍの粗面としているので、この粗面を保護膜で確実に覆うことができ、したがって半導体基板の裏面にクラックが発生しにくいようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１はこの発明の一実施形態としての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(chip size package)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など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などからなる絶縁膜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の上面にはエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などからなる保護膜５が設けられている。この場合、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の上面には銅などからなる下地金属層７が設けられている。下地金属層７の上面全体には銅からなる配線８が設けられている。下地金属層７を含む配線８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８の接続パッド部上面には銅からなる柱状電極９が設けられている。
【００１１】
配線８を含む保護膜５の上面にはエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などからなる封止膜１０がその上面が柱状電極９の上面と面一となるように設けられている。柱状電極９の上面には半田ボール１１が設けられている。シリコン基板１の下面（裏面）にはエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などからなる保護膜１２が設けられている。
【００１２】
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（半導体基板）１上にアルミニウム系金属などからなる接続パッド２、酸化シリコンなどからなる絶縁膜３およびエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などからなる保護膜５が設けられ、接続パッド２の中央部が絶縁膜３および保護膜５に形成された開口部４、６を介して露出されたものを用意する。
【００１３】
この場合、ウエハ状態のシリコン基板１には、各半導体装置が形成される領域に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、ウエハ状態のシリコン基板１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２１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。
【００１４】
次に、図３に示すように、絶縁膜３および保護膜５の開口部４、６を介して露出された接続パッド２の上面を含む保護膜５の上面全体に下地金属層７を形成する。この場合、下地金属層７は、無電解メッキにより形成された銅層のみであってもよく、またスパッタにより形成された銅層のみであってもよく、さらにスパッタにより形成されたチタンなどの薄膜層上にスパッタにより銅層を形成したものであってもよい。
【００１５】
次に、下地金属層７の上面にメッキレジスト膜２２をパターン形成する。この場合、配線８形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜２２には開口部２３が形成されている。次に、下地金属層７をメッキ電流路として銅の電解メッキを行なうことにより、メッキレジスト膜２２の開口部２３内の下地金属層７の上面に配線８を形成する。次に、メッキレジスト膜２２を剥離する。
【００１６】
次に、図４に示すように、配線８を含む下地金属層７の上面にメッキレジスト膜２４をパターン形成する。この場合、柱状電極９形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜２４には開口部２５が形成されている。次に、下地金属層７をメッキ電流路として銅の電解メッキを行なうことにより、メッキレジスト膜２４の開口部２５内の配線８の接続パッド部上面に柱状電極９を形成する。次に、メッキレジスト膜２４を剥離し、次いで、配線８をマスクとして下地金属層７の不要な部分をエッチングして除去すると、図５に示すように、配線８下にのみ下地金属層７が残存される。
【００１７】
次に、図６に示すように、柱状電極９および配線８を含む保護膜５の上面全体に、スクリーン印刷法やスピンコート法などにより、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などからなる封止膜１０をその厚さが柱状電極９の高さよりも厚くなるように形成する。したがって、この状態では、柱状電極９の上面は封止膜１０によって覆われている。
【００１８】
次に、封止膜１０および柱状電極９の上面側を適宜に研磨し、図７に示すように、柱状電極９の上面を露出させ、且つ、この露出された柱状電極９の上面を含む封止膜１０の上面を平坦化する。ここで、柱状電極９の上面側を適宜に研磨するのは、電解メッキにより形成される柱状電極９の高さにばらつきがあるため、このばらつきを解消して、柱状電極９の高さを均一にするためである。
【００１９】
次に、図８に示すように、シリコン基板１の厚さを薄くするため、シリコン基板１の下面（裏面）側を適宜に研削または研摩する。ここで、ウエハ状態のシリコン基板１の下面を研削または研摩すると、図８のＡ部を詳細に示す部分拡大断面図である図９に示すように、シリコン基板１の下面に微細で鋭角な凸凹（シリコンの結晶破壊層）２６が形成される。この微細で鋭角な凸凹２６は、シリコン基板１の下面にクラックが発生する要因となる。
【００２０】
そこで、次に、硝酸−フッ酸−酢酸の混合溶液またはこれに水を加えた混合溶液を用いたウェットエッチングを行なう。このウェットエッチングでは、硝酸でシリコン基板１の下面を酸化させて酸化膜を形成し、フッ酸でこの酸化膜を溶解して除去し、酢酸で反応を制御することになる。この場合、混合溶液の組成比や処理時間などの条件により、シリコン基板１の下面を鏡面仕上げとすることもできるが、シリコン基板１が光の影響を受けにくいようにするために、図１０に示すように、シリコン基板１の下面を段差１〜５μｍの粗面仕上げとする方が好ましい。
【００２１】
次に、図１１に示すように、シリコン基板１の下面に、スクリーン印刷法やスピンコート法などにより、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などからなる保護膜１２をその下面が平坦となるように形成する。予め表面に離型材を有するベースシートに保護膜１２を形成しておき、転写法によってシリコン基板１の裏面に保護膜１２を設けるようにしてもよい。この場合、シリコン基板１の下面は、図１０に示すように、段差１〜５μｍの粗面となっているので、この粗面は保護膜１２によって確実に覆われる。
【００２２】
次に、柱状電極９の上面に半田ボール１１を形成する。次に、図１２に示すように、ダイシングストリート２１に沿って、ダイシング法により、封止膜１０、保護膜５、絶縁膜３、シリコン基板１および保護膜１２を切断すると、図１に示す半導体装置が複数個得られる。
【００２３】
このようにして得られた半導体装置では、図１０に示すように、シリコン基板１の下面を段差１〜５μｍの粗面としているので、この粗面を保護膜１２で確実に覆うことができ、したがってシリコン基板１の下面にクラックが発生しにくいようにすることができる。
【００２４】
なお、保護膜１２は、樹脂ではなく、金属によって形成するようにしてもよい。金属材料としては、シリコン基板１との密着性が良く、機械的強度が高いものであればよく、一例を挙げればチタンなどである。そして、図１０に示す工程後に、図１３に示すように、シリコン基板１の下面に、スパッタ法などにより、チタンからなる保護膜１２を膜厚１５００Å程度に形成する。この場合、チタンからなる保護膜１２には樹脂のような硬化収縮が発生しないので、シリコン基板１に反りが発生しないようにすることができる。
【００２５】
また、この発明は、ＣＳＰと呼ばれる半導体装置に限らず、例えば、絶縁膜３の開口部４を介して露出された接続パッド２上に下地金属層および柱状電極を形成し、柱状電極の周囲における絶縁膜３上に封止膜を形成し、柱状電極上に半田ボールを形成した半導体装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施形態としての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、当初用意したものの断面図。
【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】図８のＡ部を詳細に示す部分拡大断面図。
【図１０】図９に続く工程の部分拡大断面図。
【図１１】図１０に続く工程の断面図。
【図１２】図１１に続く工程の断面図。
【図１３】保護膜を金属で形成した場合の図１０に続く工程の部分拡大断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１シリコン基板
２接続パッド
３絶縁膜
５保護膜
７下地金属層
８配線
９柱状電極
１０封止膜
１１半田ボール
１２保護膜

【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面に段差１〜５μｍの粗面を有する半導体基板と、前記半導体基板の裏面に設けられた保護膜とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記保護膜は樹脂からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の発明において、前記保護膜は金属からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発明において、前記半導体基板上に複数の柱状電極が設けられ、前記柱状電極の周囲における前記半導体基板上に封止膜が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発明において、前記柱状電極上に半田ボールが設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
半導体基板の微細で鋭角な凸凹の裏面をウェットエッチングにより粗面化し、前記半導体基板の裏面に保護膜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７】
請求項６に記載の発明において、前記ウェットエッチング工程前に、前記半導体基板の裏面を研削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６に記載の発明において、前記保護膜は樹脂によって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９】
請求項６に記載の発明において、前記保護膜は金属によって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１０】
複数の接続パッドを有する半導体基板を準備する工程と、
前記接続パッドに接続される配線を設ける工程と、
前記配線上に柱状電極を設ける工程と、
前記半導体基板上の前記柱状電極間に封止膜を設ける工程と、
前記半導体基板の裏面を研削または研摩し、この後、前記半導体基板の裏面をウェットエッチングする工程と、
前記ウェットエッチングが施された半導体基板の裏面に保護膜を設ける工程と、
前記半導体基板を前記封止膜および前記保護膜と共にダイシングして、個々の半導体装置を得る工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の発明において、前記半導体基板をダイシングする前に、前記柱状電極上に半田ボールを設け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。

【図１】