JP2009076839A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハ状態から切断された半導体装置における界面剥離を抑制し、優れた信頼性を有する半導体装置（ＷＬ−ＣＳＰ）を提供すること。
【解決手段】半導体装置は、電極部２１が形成された半導体素子２０と、保護層２３と、接着層８と、外部接続用の突起状電極部７を有する導体パターン５と、絶縁層２とを備え、半導体素子２０、保護層２３、導体パターン５、及び絶縁層２の各側面には、それぞれダイシングによって切断された切断面が形成され、接着層８の切断面近傍の縦断面形状が、保護層２３、導体パターン５、及び絶縁層２の側面全体と半導体素子２０の側面の一部とを覆うように上下方向に延在する鉛直部と、保護層２３と導体パターン５との間に介在され横方向に延在する水平部とからなる略横Ｔ字形状である。
【選択図】図７

Description

本発明は、ウエハレベルでパッケージングを行い、最終段階でチップ単位に切断することによって製造される半導体装置（ＷＬ-ＣＳＰ）およびその製造方法に関する。

近年、集積回路等の半導体素子の実装技術として、ダイシング前のウエハ状態のままでパッケージングまで行うＷＬ−ＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）の実用化が進んでいる。ＷＬ−ＣＳＰは、ベアチップとほぼ同サイズで配線長が短いことから、小型・薄型・高速という特徴を有しており、例えば携帯電話向けのＣＳＰとして採用されている。

ＷＬ−ＣＳＰとしては、バンプ付きテープ基板を半導体パッケージ基板（再配線、あるいはＩｎｔｅｒｐｏｓｅｒともいう）として用い、半導体ウエハ側に形成されたバンプと、テープ基板に形成されたバンプとを接続するフリップチップ接続方式のＣＳＰがある（例えば、下記特許文献１）。

図８は、現在発表されているＷＬ−ＣＳＰの構造を示す断面図である。図示のようなＷＬ−ＣＳＰの製造方法を以下に説明する。まず、半導体ウエハ（半導体チップ）８０が接着される絶縁性樹脂からなる接着層７２と、内部に樹脂が充填された突起状電極部７４を有する回路導体層７３と、回路導体層７３上に形成されたＳｎＡｇバンプ７６とを備えたテープ状の半導体パッケージ基板７１を準備する。一方で、半導体ウエハ８０に、例えばＡｌからなる外部接続用の電極パッド８１と、例えばＡｕからなるスタッドバンプ８２と、保護層８３とを形成する。このような半導体ウエハ８０を、半導体パッケージ基板７１に貼り合わせ、半導体パッケージ基板側のバンプ７６と、半導体チップ側のスタッドバンプ８２とをフリップチップ接合することにより、半導体ウエハ８０が半導体パッケージ基板７１に実装される。半導体ウエハ８０の貼り合わせの際には、スタットバンプ８２を未硬化状態の接着層７２に押し込んで、バンプ７６と接続する。その後、接着層７２を加熱硬化することにより半導体ウエハ８０が半導体パッケージ基板７１に接着固定される。

このようにして、テープ状の半導体パッケージ基板７１の接着層７２に接着固定された半導体ウエハ８０を、最終的に、チップ単位で切断（ダイシング）する。これにより、図示のような半導体装置（ＷＬ−ＣＳＰ）を得ることができる。半導体装置は、半導体パッケージ基板７１に設けられた半田ボール８５を介して、実装基板であるマザーボードに接続され、実装されることになる。
特許第３４４５４４１号公報

上記のようにして得られた半導体装置は、その実装工程や使用時に熱歪みや応力等が加わることがある。そのような場合、シリコンである半導体チップと樹脂からなる接着層との熱膨張係数の差等に起因して、半導体装置に反りが生じやすい。切断後の半導体装置は、図示のように、半導体チップ８０と保護層８３との界面、及び保護層８３と接着層７２との界面が外部に露出した状態であるため、半導体装置の反りによって、界面剥離が発生する場合がある。

本発明の目的は、ウエハ状態から切断された半導体装置における界面剥離を抑制し、優れた信頼性を有する半導体装置（ＷＬ−ＣＳＰ）を提供することにある。

本発明の半導体装置の第１の態様は、一方の面に電極部を有する半導体素子と、前記電極部の少なくとも一部を露出するように前記半導体素子の一方の面を被覆する保護層と、 一方の面に外部接続用電極部を有する導体パターンと、前記外部接続用電極部の少なくとも一部を露出するように前記導体パターンの一方の面を被覆する絶縁層と、絶縁性樹脂からなり、前記保護層と前記導体パターンの他方の面とを接着する接着層と、を備え、前記保護層と前記導体パターンと前記絶縁層の各側面の全体および前記半導体素子の側面の少なくとも一部を研削して側面研削部が形成され、前記側面研削部に前記接着層が略横Ｔ字状に延在していることを特徴とする。

本発明の半導体装置の他の態様は、前記側面研削部の前記半導体素子側に研削された長さを第１の研削長さＤとし、前記側面研削部の前記絶縁層側に研削された長さを第２の研削長さＬとしたとき、前記第１の研削長さと前記第２の研削長さはＤ≧Ｌの関係を満たしていることを特徴とする。

本発明の半導体装置の他の態様は、前記側面研削部の研削幅をＷとしたとき、前記第１の研削長さと前記研削幅は、Ｄ≧Ｗの関係を満たしていることを特徴とする。

本発明の半導体装置の他の態様は、前記第１の研削長さと前記研削幅は、Ｄ≧１．５Ｗの関係を満たしていることを特徴とする。

本発明の半導体装置の他の態様は、前記側面研削部の前記半導体素子との界面に形成される角部の角度をθとしたとき、θ≧９０°であることを特徴とする。

本発明の半導体装置の他の態様は、前記側面研削部の前記半導体素子との界面に形成される角部の曲率半径をＲとしたとき、Ｒ≧１μｍであることを特徴とする。

本発明の半導体装置の他の態様は、前記半導体素子の側面全体を研削して前記側面研削部が形成されていることを特徴とする。

本発明の半導体装置の他の態様は、前記半導体素子の他方の面には、保護用テープが貼付されていることを特徴とする。

本発明の半導体装置の他の態様は、前記外部接続用電極部は、突起状の電極部であることを特徴とする。

本発明の半導体装置の他の態様は、前記突起状の電極部は、内部に絶縁性樹脂が充填されていることを特徴とする。

本発明の半導体装置の他の態様は、前記電極部上に形成された第１の金属バンプと、前記導体パターンの他方の面に形成された第２の金属バンプとをさらに有し、前記第１の金属バンプと前記第２の金属バンプとを接続することにより、前記半導体素子が前記導体パターンに電気的に接続されることを特徴とする。

本発明の半導体装置の製造方法の第１の態様は、一方の面に電極部を有する半導体素子と、前記電極部の少なくとも一部を露出するように前記半導体素子の一方の面を被覆する保護層と、を備えた半導体ウエハと、一方の面に外部接続用電極部を有する導体パターンと、前記外部接続用電極部の少なくとも一部を露出するように前記導体パターンの一方の面を被覆する絶縁層と、を備えた半導体基板とを、絶縁性樹脂からなる接着層で接着して形成する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの前記保護層側の面と前記半導体基板の前記絶縁層とは反対側の面とを前記接着層を挟んで接着させる接着工程と、前記絶縁層から前記半導体素子の途中まで所定の位置でハーフカットダイシングするハーフカット工程と、前記接着層を加圧して前記ハーフカットダイシングによって形成された研削溝に前記接着層を延在させる接着層延在工程と、前記絶縁層から前記半導体素子までの全体を前記所定の位置でフルカットダイシングするフルカット工程と、を有することを特徴とする。

本発明の半導体装置の製造方法の他の態様は、ハーフカットダイシングで研削される幅は、前記フルカットダイシングで研削される幅よりも大きいことを特徴とする。

本発明の半導体装置の製造方法の他の態様は、前記フルカット工程の前に、前記半導体ウエハの前記保護層とは反対側の面を研削する薄型化工程をさらに有することを特徴とする。

本発明の半導体装置の製造方法の他の態様は、前記薄型化工程では、少なくとも前記研削溝の底部に達するまで前記半導体ウエハを研削することを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも保護層の側面全体と半導体素子の側面の一部とを覆うように接着層を延在させることで、半導体素子と保護層との界面、及び保護層と接着層との界面が外部に露出しない構造が得られる。これにより、界面剥離の発生を抑制して、信頼性を向上させることができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明の半導体装置は、半導体ウエハと外部接続用電極を有する半導体基板（半導体パッケージ基板）とを貼り合わせ、これをチップ単位に切断（ダイシング）して形成されている。

本発明の第１の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を以下に説明する。本実施形態の半導体装置の製造方法では、図１に示すような半導体基板１を用いている。半導体基板１は、例えば厚さ５０μｍの絶縁層２の一方の面上に導体パターン５が形成され、絶縁層２の他方の面には導体パターン５に電気的に接続された外部接続用電極部７が形成されたテープ基板（半導体パッケージ基板）である。また図１では、半導体基板１の導体パターン５側に接着層８が形成された状態を示している。

導体パターン５は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｆｅ、ステンレス等の金属及びこれらの合金を単層または積層した導体層を、パターニングすることで形成することができる。また、導体パターン５の所定の位置には、金属バンプ（第２の金属バンプ）６が形成されている。金属バンプ６は、後述する半導体ウエハ側のスタッドバンプと接合するのに用いられ、例えばＳｎＡｇで形成される。

外部接続用電極部７として、内部に樹脂が充填された突起状電極部を用いることができる。内部に充填される樹脂には、接着層８と同一材料を用いるのが好ましい。外部接続用電極部７に用いられる突起状電極部は、内部が樹脂で形成されていることから、可撓性を有している。これにより、後に半田ボールをこの突起状電極部上に載置してマザーボード等の実装基板に実装した際に、本実施形態の半導体装置と実装基板との線膨張係数の差に起因して半田接合部に加わる熱応力を軽減することができ、半田クラックの発生を防止するのに効果的である。

絶縁層２を構成する材料としては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、アラミド系樹脂、ＬＣＰ系樹脂から選択される少なくとも一種からなる樹脂を用いることができる。

本実施形態の半導体装置は、図１に示す半導体基板１を用いて製造しているが、これに限らず、たとえば図２に示すような半導体基板１’を用いて製造することもできる。半導体基板１’は、半導体基板１と同様のバンプ付テープ基板であるが、外部接続用電極の構造が異なっている。すなわち、半導体基板１の外部接続用電極７は内部に樹脂が充填された突起状電極部であるのに対し、半導体基板１’の外部接続用電極７’は、例えば銅メッキにより形成された金属電極部としている点で異なっている。以下に説明する本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板１または半導体基板１’のいずれを用いても同じ方法で半導体装置を製造することができる。以下では、図１に示した半導体基板１を用いて本実施形態の半導体装置を製造する方法を説明する。

本実施形態の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハと半導体基板１とを接着層８を挟んで接着させる接着工程と、半導体基板１の所定の位置において半導体ウエハの途中までハーフカットダイシングするハーフカット工程と、接着層８を加圧してハーフカットダイシングによって形成された研削溝に接着層８を延在させる接着層延在工程と、半導体基板１から半導体ウエハまでの全体を上記の所定の位置でフルカットダイシングするフルカット工程とからなる。

（接着工程）
半導体ウエハと半導体基板１とを接着層を挟んで接着させる接着工程の一実施例を図３を用いて説明する。半導体基板１には、外部接続用電極部７が設けられている面とは反対の面に予め接着層８が形成されている。まず、図３（ａ）に示す処理では、接着層８を挟んで半導体ウエハ２０と半導体基板１との位置合わせを行う。

半導体ウエハ２０には、予めＡｌからなる電極パッド（電極部）２１が形成されており、この電極パッド２１上には、Ａｕからなるスタッドバンプ（第１の金属バンプ）２２が形成されている。また、電極パッド２１が設けられている側の半導体ウエハ２０の表面には、電極パッド２１を露出するように保護層２３が被覆されている。図３（ａ）に示す処理では、第１の金属バンプである半導体ウエハ２０のスタッドバンプ２２の位置と、第２の金属バンプである半導体基板１の金属バンプ６の位置とが一致するように位置合わせを行う。

次に、図３（ｂ）に示す処理では、位置合わせされた状態で半導体ウエハ２０を半導体基板１に接着させる。このとき、スタッドバンプ２２が絶縁層８を貫通して金属バンプ６に当接するまで半導体ウエハ２０を押し込む。

次の図３（ｃ）に示す処理では、半導体ウエハ２０と半導体基板１とを一体にプレス板３０ａ，３０ｂの間に載置し、プレス板３０ａ，３０ｂを上下方向に押圧する。これにより、スタッドバンプ２２が金属バンプ６に押し込まれ、両者が広い接触面積で強固に接続される。すなわち、スタッドバンプ２２と金属バンプ６とがフリップチップ接合され、半導体ウエハ２０が導体パターン５に電気的に接続される。

図３（ｄ）では、プレス板３０ａ，３０ｂの間から接着層８で接着された半導体ウエハ２０及び半導体基板１を取り出し、半導体ウエハ２０の接着層８に接する面とは反対の面にＵＶテープ２５を貼り付ける。

（ハーフカット工程）
絶縁層２の所定の位置において、半導体ウエハの途中までハーフカットダイシングするハーフカット工程を、図４（ａ）を用いて以下に説明する。
図４（ａ）に示す処理では、絶縁層２の所定の位置のカットラインに沿って、半導体基板１の絶縁層２の表面側から、図示しない切断手段を用いてハーフカットダイシングを行う。このハーフカットダイシングでは、絶縁層２、導体パターン５、接着層８、及び半導体ウエハ２０の保護層２３を切断し、さらに、半導体ウエハ２０の途中まで切断する。

上記のハーフカットダイシングを行う所定のカットラインは、少なくとも外部接続用電極部７および金属バンプ６を通過しないラインである。図４（ａ）では、個片化された半導体パッケージが同形となる位置をカットラインとしている。ハーフカットダイシングにより、研削溝２６が形成される。

（接着層延在工程）
次に、研削溝２６に接着層８を延在させる接着層延在工程を、図４（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。図４（ｂ）に示す処理では、ＵＶテープ２５を半導体ウエハ２０から剥離し、プレス板３０ａ，３０ｂを用いて上下方向に加圧しながら、例えばピーク温度２６０°で加熱する。このときの加圧加熱により、接着層８の樹脂が研削溝２６内に流れ込み、研削溝２６が樹脂で充填される。

次に、例えば１８０℃で６０分間、接着層８の樹脂を加熱硬化することにより、図４（ｃ）に示すように、半導体ウエハ２０が接着層８に接着固定される。接着層８は、半導体ウエハ２０の保護層２３の面だけでなく、研削溝２６の内部でも半導体ウエハ２０の側面に強固に接着されている。

（フルカット工程）
半導体基板１から半導体ウエハ２０までの全体を、上記のカットラインの位置でフルカットダイシングするフルカット工程を、図５を用いて説明する。
図５（ａ）に示す処理では、フルカットダイシングを行って半導体素子を個片化する前に、外部接続用電極部７上に半田ボール３１を搭載する。

次の図５（ｂ）に示す処理において、まず半導体ウエハ２０のスタッドバンプ２２が設けられている面とは反対の面に、半導体ウエハ２０を保護のための保護用テープ２７を貼り付け、さらにその上にＵＶテープ３２を貼り付ける。その後、半導体基板１および半導体ウエハ２０をフルカットダイシングする。これにより、半導体ウエハ２０がチップ単位に切断される。

フルカットダイシングにおいては、図４（ａ）で示したハーフカットダイシング工程におけるカットライン上で、半導体基板１の絶縁層２から半導体ウエハまでの全体を切断する。また、フルカットダイシングの切断幅がハーフカットダイシングの切断幅よりも小さくなるような切断手段を用いる。これにより、フルカットダイシングされた後の研削溝（側面研削部）２６に接着層８が残され、研削溝２６近傍で接着層８が略横Ｔ字状に形成される。

図５（ｂ）に示したフルカットダイシングでは、研削溝２６内に延在した接着層８が略横Ｔ字状に形成されるとともに、保護用テープ２７が貼付されることによって、半導体ウエハ２０にチッピング（ウエハの欠け等）が発生するのを抑制する効果が得られる。

図５（ｃ）に示す処理では、フルカットダイシングにより個片化された半導体素子２０ａ毎にピックアップする。これにより、図６に示すような、ＷＬ−ＣＳＰである本実施形態の半導体装置１０が得られる。

上記説明の半導体装置の製造方法により製造される本実施形態の半導体装置１０は、個片化された半導体基板１の両端部、および半導体素子２０ａの側面の途中までが接着層８で覆われた構造となっている。本実施形態の半導体装置１０の構造を、図７を用いてさらに詳細に説明する。図７は、半導体装置１０の端部を拡大した断面図を示している。

本実施形態の半導体装置１０においては、半導体素子２０ａの側面の一部と、保護層２３、導体パターン５，及び絶縁樹脂層２の各々の側面全体に、それぞれハーフカットダイシングによって研削された研削溝（側面研削部）２６が形成されている。そして、研削溝２６近傍の接着層８の縦断面形状は、保護層２３、導体パターン５、及び絶縁層２の側面全体と半導体素子２０ａの側面の一部とを覆うように上下方向に延在する鉛直部と、保護層２３と導体パターン５との間に介在し横方向に延在する水平部とからなる略横Ｔ字形状をなしている。

接着層８の側面研削部近傍の縦断面形状が、このような略横Ｔ字形状を有することで、保護層２３、導体パターン５、絶縁層２の各側面、及び半導体素子２０ａの側面の一部が接着層８の鉛直部で覆われ、半導体素子２０ａと保護層２３との界面、及び保護層２３と接着層８との界面が外部に露出しない構造を得ることができる。これにより、界面剥離の発生を抑制して、信頼性を向上させることができる。

図７の拡大断面図において、保護層２３及び半導体素子２０ａの側面を覆った接着層８の上方向に延在する鉛直部の長さ（第１の研削長さ）をＤ、導体パターン５及び絶縁層２の側面を覆った接着層８の下方向に延在する鉛直部の長さ（第２の研削長さ）をＬとしたとき、Ｄ≧Ｌの関係を満たすことが好ましい。絶縁層２に比べ熱膨張率の小さな半導体素子２０ａの側面を覆う部分の長さＤを、絶縁層２の側面を覆う部分の長さＬと同じか又はそれ以上とすることで、熱膨張による反りに起因する界面剥離を抑制する効果を高めることができる。これは、メカニズムは明らかでないが、熱膨張の小さい半導体素子２０ａ側を覆う部分を大きくすることで、接着層８と半導体素子２０ａとの接着が強まり、半導体素子２０ａの剥離脱落が起きにくくなるためと考えられる。

また、図７に示すように、ハーフカットで半導体素子２０ａに形成された側面研削部の研削幅をＷとしたとき、Ｄ≧Ｗの関係を満たすことが好ましく、Ｄ≧１．５Ｗを満たすことがより好ましい。これにより、保護層２３及び半導体素子２０ａの側面を覆う接着層８の上方向に延在する鉛直部のある程度の剛性が維持され、界面剥離の抑制効果を高めることができる。

さらに、接着層８の上方向に延在する鉛直部の、外部露出面を形成しない側の先端部の角度をθとしたとき（図７参照）、θが９０°以上であること、あるいは、該先端部の曲率半径Ｒが１μｍ以上であることが好ましい。これにより、鉛直部の変形に対する耐久性を高めることができる。

また、完成された半導体素子２０ａ上に保護用テープ２７を配置することで、使用開始後の熱膨張に起因する半導体装置１０の反りを抑制、あるいは防止することができる。これにより、例えば、温度差の大きいヒートサイクルが加わる寒冷地においても、好適に使用することが可能となる。

次に、本実施形態の半導体装置１０について、界面剥離の抑制効果を確認するための信頼性試験を行った結果を説明する。この信頼性試験では、半導体基板１として厚さの異なる２種類のテープ基板を用い、ハーフカットにより形成された研削溝２６の半導体ウエハ２０側の長さ（ハーフカット深さ）Ｄと研削幅（ハーフカットの略１／２幅）Ｗとを変えて製造された８種類の半導体装置（以下では、半導体装置Ａ〜Ｈとする）について、所定の信頼性試験を行っている。

半導体装置Ａ〜Ｆ（各サンプル数ｎ＝３０）の各サンプルに、ＪＥＤＥＣで規定されたレベル１処理（８５℃、８５％ＲＨで１６８時間放置後、リフローを３回、ピーク温度２６０℃）を施した後、以下の３種類の信頼性試験を実施し、界面剥離の有無を調べた。結果を表１に記載する。

（１）温度サイクル試験
条件：−６５℃〜＋１５０℃、各７分、１０００サイクル
（２）プレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）
条件：１２１℃、８５％ＲＨ、５００時間
（３）高温放置試験
条件：１５０℃、１０００時間

表１において、Ｄ≧Ｌ及びＤ≧Ｗの条件を満たすのは、半導体装置Ａ、Ｂ、Ｅ及びＦの各サンプルである。このうち、半導体装置Ａ及びＥのサンプルは、界面剥離が全く発生せず、界面剥離のない信頼性の高い半導体装置を実現できることが確認できた。
研削幅（１／２ハーフカット幅）Ｗを半導体装置Ａ、Ｅより小さい１．０〜３．０μｍとした半導体装置Ｂ及びＦでは、界面剥離が発生したサンプルが若干数見られ、半導体装置Ａ及びＥに比べ界面剥離の抑制効果がやや劣ることが確認された。

Ｄ≧Ｌの条件を満たさない半導体装置Ｃ及びＧでは、界面剥離が発生したサンプルが各試験項目で生じており、界面剥離の抑制効果が劣ることが確認された。
さらに、ハーフカットが行われず（Ｄ＝０）Ｔ字構造を有さない半導体装置Ｃ及びＦについては、界面剥離が発生したサンプルが多く見られた。

本発明の第２の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を以下に説明する。本実施形態の半導体装置１００の断面図を図９に示す。本実施形態の半導体装置１００でも、半導体基板１１０と半導体素子１２１とが接着層１３０で接着された構造を有している。半導体基板１１０は、絶縁層１１２の一方の面上に導体パターン１１１が形成され、絶縁層１１２の他方の面には導体パターン１１１に電気的に接続された外部接続用電極部１１４が配置された構造を有している。導体パターン１１１上の所定の位置には、金属バンプ（第２の金属バンプ）１１３が形成されている。

また、半導体素子１２１の一方の面には、電極部（電極パッド）１２３とそれ以外の部分に保護層１２２が形成されている。電極部１２３と導体パターン１１１上に形成された金属バンプ１１３とが、スタッドバンプ（第１の金属バンプ）１２４で電気的に接続されている。

図９に示す本実施形態の半導体装置１００は、図６に示した第１の実施形態の半導体装置１０と同様の構造を有しており、半導体素子１２１、保護層１２２、導体パターン１１１、および絶縁層１１２の各側面に接着層１３０を延在させてこれで覆う構造としている。これにより、半導体素子１２１と保護層１２２との界面、及び保護層１２２と接着層１３０との界面が外部に露出しない構造とすることができ、界面剥離の発生を抑制して信頼性を向上させることができる。

第１の実施形態の半導体装置１０では、半導体素子２０ａの側面の一部を接着層８で覆うように構成していたが、本実施形態の半導体装置１００では、半導体素子１２１の側面の全体を接着層１３０で覆うように構成している。このように構成しても、第１の実施形態の半導体装置１０と同様に、半導体素子１２１と保護層１２２との界面、及び保護層１２２と接着層１３０との界面における剥離の発生を防止することができる。

また、本実施形態の半導体装置１００では、半導体素子１２１が第１の実施形態の半導体素子２０ａよりも薄型化されていることを特徴としている。本実施形態では、薄型化された半導体素子１２１を搭載した半導体装置１００を提供することができる。半導体素子１２１は、保護層１２２を有する面とは反対側の面を研削することで薄型化されている。このような薄型化により、半導体素子１２１のＳｉ厚さを５０μｍ以下としても反りを防止することができる。これにより、ウエハレベルで総厚１００μｍ以下の半導体装置を形成することができる。

半導体素子１２１の保護層１２２とは反対側のＳｉ面に保護用テープ（保護フィルム）を貼付した別の実施形態を図１０に示す。同図の半導体装置１０１は、半導体素子１２１のＳｉ面に保護用テープ１２５を貼付しており、これにより半導体素子１２１の反りを防止する効果をさらに高め、ハンドリング性を確保した薄型の半導体装置１０１を提供することができる。

つぎに、保護用テープ１２５を有する半導体装置１０１を例に、本実施形態の半導体装置の製造方法を、図１１を用いて以下に説明する。本実施形態の半導体装置の製造方法は、第１の実施形態の半導体装置１０の製造方法に、半導体ウエハの裏面（Ｓｉ面）を研削するＳｉ裏面研削工程が追加されている。すなわち、本実施形態の半導体装置１０１の製造方法は、接着工程、ハーフカット工程、接着層延在工程、Ｓｉ裏面研削工程、およびフルカット工程からなる。

（接着工程）
本実施形態の接着工程は、第１の実施形態の半導体装置１０の接着工程と同様に、図３に示した各処理を行う。接着工程を完了した状態を図１１（ａ）に示す。図１１（ａ）では、一方の面に保護層１２２と電極部１２３を備えた半導体ウエハ１２０と、絶縁層１１２上に導体パターン１１１が形成された半導体基板１１０とが、接着層１３０で接着された状態を示している。なお、半導体基板１１０は、その製造時に外部接続用電極部１１４側に銅箔１１５が形成されるが、図１１（ａ）では銅箔１１５が除去される前の状態を示している。また、ここでは図３（ｄ）の処理を省略しており、半導体ウエハ１２０のＳｉ裏面にはＵＶテープを貼付していない。

（ハーフカット工程）
ハーフカット工程を、図１１（ｂ）を用いて説明する。本実施形態のハーフカット工程も、図４（ａ）に示したものと同様であるが、本実施形態ではまず銅箔１１５を除去した後に、絶縁層１１２側から半導体ウエハ１２０の途中までハーフカットダイシングしている。このハーフカットダイシングにより、研削溝１２６が形成される。

（接着層延在工程）
接着層延在工程を、図１１（ｃ）を用いて説明する。図４（ｂ）、（ｃ）と同様に、半導体ウエハ１２０を下方向に、かつ半導体基板１１０を上方向に加圧しながら、所定の温度で加熱する。このときの加圧加熱により、接着層１３０の樹脂が研削溝１２６内に流れ込み、研削溝１２６が樹脂で充填されて図１１（ｃ）の状態になる。この状態で接着層１３０を加熱硬化させることにより、半導体ウエハ１２０が接着層１３０に接着固定される。接着層１３０は、半導体ウエハ１２０の保護層１２２の面だけでなく、研削溝１２６の内部でも半導体ウエハ１２０の側面に強固に接着されている。

（Ｓｉ裏面研削工程）
Ｓｉ裏面研削工程を、図１１（ｄ）、（ｅ）を用いて説明する。Ｓｉ裏面研削工程は、第１の実施形態の半導体装置１０の製造方法にはない工程である。本工程は、図１１（ｄ）に示すように、半導体ウエハ１２０の保護層１２２を有する面とは反対側のＳｉ裏面を所定の研削手段を用いて研削する。Ｓｉ裏面を研削することにより、半導体ウエハ１２０を所定の厚さまで薄型化することができる。研削する厚さとして、少なくとも研削溝１２６の底部に達するまで半導体ウエハ１２０を研削するのがよい。

半導体ウエハ１２０のＳｉ裏面を所定の厚さになるまで研削したのち、Ｓｉ裏面に保護用テープ（保護フィルム）１２５を貼付する（図１１（ｅ））。但し、半導体装置１０１を部品内蔵用とする場合には保護用テープ１２５を貼付せず、単体で用いる場合に保護用テープ１２５を貼付する。

（フルカット工程）
フルカット工程を、図１１（ｆ）を用いて説明する。フルカット工程は、図５に示すように、半導体基板１１０と半導体ウエハ１２０の全体を、上記のハーフカットの位置でフルカットダイシングする。図５（ａ）の処理と同様に、まず外部接続用電極部１１４上に半田ボール１１６を搭載する。但し、半導体装置１０１を部品内蔵用とする場合には半田ボール１１６を搭載せず、単体で用いる場合に半田ボール１１６を搭載する。

続いて、図１１（ｆ）（図５（ｂ）と同様）に示すように、保護用テープ１２５の上に例えばダイシング用テープ１２７を貼付し、その後に半導体基板１１０及び半導体ウエハ１２０をフルカットダイシングする。これにより、半導体ウエハ１２０がチップ単位に切断される。

フルカットダイシングにおいては、図１１（ｂ）で示したハーフカット工程におけるカットライン上で、フルカットダイシングの切断幅がハーフカットダイシングの切断幅よりも小さくなるような切断手段を用いる。これにより、フルカットダイシングされた後の研削溝１２６に接着層１３０が残され、研削溝１２６近傍で接着層１３０が略横Ｔ字状に形成される。

接着層１３０の研削面近傍の縦断面形状が、このような略横Ｔ字形状を有することで、保護層１２２、導体パターン１１１、絶縁層１１２の側面全体、及び半導体素子１２１の側面の少なくとも一部が接着層１３０で覆われ、半導体素子１２１と保護層１２２との界面、及び保護層１２２と接着層１３０との界面が外部に露出しない構造を得ることができる。これにより、界面剥離の発生を抑制して、信頼性を向上させることができる。

また、Ｓｉ裏面研削工程で半導体ウエハ１２０のＳｉ裏面を研削することで、半導体素子１２１を薄型化することができる。このような薄型化により、半導体素子１２１のＳｉ厚さを５０μｍ以下としても反りを防止することができる。これにより、ウエハレベルで総厚１００μｍ以下の半導体素子を形成することができる。また、半導体素子１２１のＳｉ面に保護用テープ１２５を貼付することで、半導体素子１２１の反りを防止する効果をさらに高めることができる。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る半導体装置およびその製造方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における半導体装置およびその製造方法の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の第１の実施形態に係る半導体装置に使用される半導体基板の一例を示す断面図である。 第１の実施形態に係る半導体装置に使用される半導体基板の他の例を示す断面図である。 第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その１）である。 第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その２）である。 第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その３）である。 第１の実施形態に係る半導体装置を製造工程を示す断面図（その４）である。 第１の実施形態の半導体装置の端部の拡大断面図である。 従来の半導体装置を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の別の例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。

符号の説明

１，１’、１１０：半導体基板
２、１１２：絶縁層
５、１１１：導体パターン
６、１１３：第２の金属バンプ
７、７’、１１４：外部接続用電極部
８、１３０：接着層
１０、１００：半導体装置
２０、１２０：半導体ウエハ
２０ａ、１２１：半導体素子
２１、１２３：電極部（電極パッド）
２２、１２４：第１の金属バンプ（スタッドバンプ）
２３、１２２：保護層
２５、３２：ＵＶテープ
２６、１２６：研削溝
２７、１２５：保護用テープ
３０ａ，３０ｂ：プレス板
３１、１１６：半田ボール
１１５：銅箔
１２７：ダイシング用テープ

Claims (15)

1. 一方の面に電極部を有する半導体素子と、
   前記電極部の少なくとも一部を露出するように前記半導体素子の一方の面を被覆する保護層と、
   一方の面に外部接続用電極部を有する導体パターンと、
   前記外部接続用電極部の少なくとも一部を露出するように前記導体パターンの一方の面を被覆する絶縁層と、
   絶縁性樹脂からなり、前記保護層と前記導体パターンの他方の面とを接着する接着層と、を備え、
   前記保護層と前記導体パターンと前記絶縁層の各側面の全体および前記半導体素子の側面の少なくとも一部を研削して側面研削部が形成され、
   前記側面研削部に前記接着層が略横Ｔ字状に延在している
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 前記側面研削部の前記半導体素子側に研削された長さを第１の研削長さＤとし、前記側面研削部の前記絶縁層側に研削された長さを第２の研削長さＬとしたとき、前記第１の研削長さと前記第２の研削長さはＤ≧Ｌの関係を満たしている
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記側面研削部の研削幅をＷとしたとき、前記第１の研削長さと前記研削幅は、Ｄ≧Ｗの関係を満たしている
   ことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記第１の研削長さと前記研削幅は、Ｄ≧１．５Ｗの関係を満たしている
   ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記側面研削部の前記半導体素子との界面に形成される角部の角度をθとしたとき、θ≧９０°である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
6. 前記側面研削部の前記半導体素子との界面に形成される角部の曲率半径をＲとしたとき、Ｒ≧１μｍである
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
7. 前記半導体素子の側面全体を研削して前記側面研削部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
8. 前記半導体素子の他方の面には、保護用テープが貼付されている
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置。
9. 前記外部接続用電極部は、突起状の電極部である
   ことを特徴とする請求項１乃８のいずれか１項に記載の半導体装置。
10. 前記突起状の電極部は、内部に絶縁性樹脂が充填されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
11. 前記電極部上に形成された第１の金属バンプと、前記導体パターンの他方の面に形成された第２の金属バンプとをさらに有し、
    前記第１の金属バンプと前記第２の金属バンプとを接続することにより、前記半導体素子が前記導体パターンに電気的に接続される
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
12. 一方の面に電極部を有する半導体素子と、前記電極部の少なくとも一部を露出するように前記半導体素子の一方の面を被覆する保護層と、を備えた半導体ウエハと、
    一方の面に外部接続用電極部を有する導体パターンと、前記外部接続用電極部の少なくとも一部を露出するように前記導体パターンの一方の面を被覆する絶縁層と、を備えた半導体基板とを、
    絶縁性樹脂からなる接着層で接着して形成する半導体装置の製造方法であって、
    前記半導体ウエハの前記保護層側の面と前記半導体基板の前記絶縁層とは反対側の面とを前記接着層を挟んで接着させる接着工程と、
    前記絶縁層から前記半導体素子の途中まで所定の位置でハーフカットダイシングするハーフカット工程と、
    前記接着層を加圧して前記ハーフカットダイシングによって形成された研削溝に前記接着層を延在させる接着層延在工程と、
    前記絶縁層から前記半導体素子までの全体を前記所定の位置でフルカットダイシングするフルカット工程と、を有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. 前記ハーフカットダイシングで研削される幅は、前記フルカットダイシングで研削される幅よりも大きい
    ことを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
14. 前記フルカット工程の前に、前記半導体ウエハの前記保護層とは反対側の面を研削する薄型化工程をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の半導体装置の製造方法。
15. 前記薄型化工程では、少なくとも前記研削溝の底部に達するまで前記半導体ウエハを研削する
    ことを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
    
    
    

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