(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記レジストマスクは、前記半導体ウエハの前記第1の主面に形成されたアライメントマークに基づいてアライメントされたガラスマスクを用いて露光処理されて前記開口部が形成される請求項3に記載の製造方法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
半導体ウエハをチップ状に個片化するダイシング工程では、通常、半導体ウエハはその裏面側にダイシングテープが貼り付けられて、該ダイシングテープ上に支持された状態でダイシング装置にセットされる。その後、半導体ウエハの表面において画定されているダイシングラインまたはスクライブラインに沿ってダイシングブレードを走査させることによりダイシングが行われる。
【0007】
しかしながら、上記したような半導体ウエハの裏面の内周部分のみを研削することにより薄化した半導体ウエハでは、外周部と内周部との間に段差を有する。このような段差を有する半導体ウエハの裏面にダイシングテープを貼り付けて半導体ウエハを安定的に支持することは困難である。このため、裏面電極形成工程や検査工程などを経た後に更なる研削工程において半導体ウエハの裏面の外周部分の研削が行われ、ウエハ裏面が平坦化される。しかしながら、この場合、2度の研削工程が必要となりコストアップを招来する。このため、段差を有しないウエハ表面側にダイシングテープを貼り付けてウエハ裏面側からダイシングを行うことが望ましい。なお、ウエハ裏面側からダイシングを行う場合、ウエハ表面側において画定されているダイシングラインに沿ってダイシングブレードを走査させる必要がある。
【0008】
ここで、半導体チップの裏面から電流を出力するデバイスでは半導体ウエハをチップ状に個片化する前にウエハ裏面に裏面電極を構成する金属膜が形成される。この金属膜は、半導体チップの裏面側にはんだ濡れ性や導電性を付与する役割を担う。従って、ダイシング工程では、半導体ウエハとともに裏面電極を構成する金属膜も同時に切断される。しかしながら、ダイシングブレードは半導体ウエハとともに金属膜を切断すると目詰まりを起こし易く、寿命が短くなるという問題がある。
【0009】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、一方の主面の内周部のみを研削することにより薄化され且つ当該一方の面に金属膜が形成された半導体ウエハを、該一方の面からダイシングすることを可能とするとともに、ダイシングブレードの目詰まりを防止することができる半導体装置および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】
【0010】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウエハの第1の主面の想定されたダイシングラインに囲まれた複数の素子領域の各々に半導体素子を形成する素子工程と、前記半導体ウエハの前記第1の主面とは反対側の第2の主面の外周部が内周部よりも厚くなるように前記第2の主面を研削する研削工程と、前記研削工程において研削された前記第2の主面に前記ダイシングラインに対応する部分を
露出する第1の開口部を備えた第1の金属膜を形成する
第1の金属膜形成工程と、
前記ダイシングラインに対応する部分を露出する第2の開口部を備えると共に前記第1の金属膜を被覆する第2の金属膜を形成する第2の金属膜形成工程と、前記ダイシングライン上における前記金属膜の非形成部に沿って前記半導体ウエハを前記第2の主面側から切断する切断工程と、を含む。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る半導体装置および半導体装置の製造方法によれば、一方の主面の内周部のみを研削することにより薄化され且つ当該一方の面に金属膜が形成された半導体ウエハを、該一方の面からダイシングすることを可能とするとともに、ダイシングブレードの目詰まりを防止することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素には同一の参照符号を付与している。
【0015】
図1は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す製造工程フロー図である。
図2は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造に使用する半導体ウエハ10を第1の主面P1側からみた平面図である。半導体ウエハ10は、例えばシリコンウエハであり、第1の主面P1と、第1の主面P1の反対側に第2の主面P2(
図3参照)を有する。第1の主面P1は、半導体ウエハ10に半導体素子を形成するためのイオン注入や配線形成などの種々の処理が行われる素子形成面である。半導体ウエハ10の第2の主面P2は、個片化された半導体装置を実装基板等のパッケージ部材に電気的および機械的に接合するための接合面に相当する。
【0016】
半導体ウエハ10の第1の主面P1には、複数の素子形成領域12が定められている。複数の素子形成領域12の各々は、互いに隣接するもの同士が所定の間隔を隔てて配列されている。複数の素子形成領域12の配列に応じて半導体ウエハ10の第1の主面P1において、ダイシングライン20が画定される。ダイシングライン20は、素子形成領域12の各々の間を通過する格子状ラインであり、半導体ウエハ10内に形成された複数の半導体装置をチップ状に個片化する際の分割ラインである。
【0017】
はじめに、複数の素子形成領域12の各々に、半導体素子を形成する(ステップS1)。半導体素子は、例えばMOSFET等のディスクリート素子であり、第1の主面P1側にゲート領域およびソース領域が設けられ、第2の主面P2側にドレイン領域が設けられる。なお、素子形成領域12の各々に形成される半導体素子は、バイポーラトランジスタ、IGBT等の他のディスクリート素子であってもよく、CMOS回路等の集積回路であってもよい。これらの半導体素子は、成膜工程、イオン注入工程、エッチング工程、配線工程などを含む公知のプロセスによって形成される。
【0018】
次に、半導体ウエハ10の第2の主面P2を研削して半導体ウエハ10を薄化する(ステップS2)。
図3は、研削処理が施された半導体ウエハ10を第2の主面P2側からみた平面図、
図4(a)は、
図3における4a−4a線に沿った断面図である。本工程において、半導体ウエハ10は、第1の主面P1の全面を覆う保護用のテープが貼り付けられ、第2の主面P2側を上に向けた状態で、バックグラインド装置の支持台(図示せず)に載置される。そして、バックグラインド装置のグラインディングホイールを回転させた状態でこれを半導体ウエハ10の第2の主面P2に当接させることにより半導体ウエハ10を第2の主面P2側から研削する。グラインディングホイールは半導体ウエハ10の第2の主面P2の内周部A2にのみ当接され、内周部A2のみが研削される。これにより、半導体ウエハ10の外縁から約3mm程度の外周部A1においては半導体ウエハ10の初期の厚さ(例えば500μm)が維持される一方、内周部A2は例えば50μm程度にまで薄化される。これにより、半導体ウエハ10の第2の主面P2側の内周部A2に凹部が形成される。このように、半導体ウエハ10の外周部A1の厚みを確保しつつ半導体ウエハ10を研削することにより、半導体ウエハ10の反りの発生を抑制するとともに薄化後における半導体ウエハ10の強度を確保することが可能となる。これにより、半導体ウエハ10のハンドリング性を向上させることができ、本工程以降における処理が容易となる。
【0019】
次に、
図4(b)に示すように、研削処理が行われた半導体ウエハ10の第2の主面P2に蒸着法やスパッタ法などにより、アルミニウム(Al)を堆積させ、第2の主面P2の全面にめっきシード層(第1の金属膜)30を形成する(ステップS3)。めっきシード層30は、後述するめっき層50を形成するための被めっき層としての役割を担う。
【0020】
次に、半導体ウエハ10の第1の主面P1側において画定されているダイシングライン20と重なる部分におけるめっきシード層30を除去する。すなわち、めっきシード層30を除去する部分がダイシングライン20と重なる格子ライン状となるように、めっきシード層30を部分的に除去する(ステップS4)。
図4(a)〜
図4(d)および
図5(a)は、本ステップS4に対応する断面図である。以下、これらの図を参照しつつ本工程について説明する。
【0021】
メッキシード層30の上に
図4(c)に示すように感光性レジスト40を形成する。次に、ダイシングライン20の格子状ラインに対応した透光部を有するガラスマスク100(
図6参照)を介して感光性レジスト40を露光する。ガラスマスク100は、例えば、両面アライナーを用いて半導体ウエハ10に対する位置合せがなされる。
【0022】
図6は、両面アライナーを用いたガラスマスク100の位置合せ方法を示す模式図である。両面アライナーは、半導体ウエハ10を載置するためのステージ201と、ステージ201の上方に配置された2つの対物レンズ202と、ステージ201の下方に配置された2つの対物レンズ203と、を含んでいる。本工程では、半導体ウエハ10は、第2の主面P2側が上方に向くように(すなわち第1の主面P1がステージ201と接するように)ステージ201上に載置される。半導体ウエハ10の第1の主面P1には、ガラスマスク100の位置合せを行うためのアライメントマークMが予め形成されている。
【0023】
ステージ201は、ガラス等の透明部材で構成されており、ステージ201に載置された半導体ウエハ10の第1の主面P1に形成されたアライメントマークMは、ステージ201の下方に設けられた対物レンズ203によって観察することが可能となっている。ガラスマスク100にも、このアライメントマークMに対応するマーカmが形成されており、このマーカmは、ステージ201の上方に設けられた対物レンズ202によって観察することが可能となっている。また、対物レンズ202によって観察された半導体ウエハ10上のアライメントマークMと、対物レンズ203によって観察されたガラスマスク100上のマーカmは、視野上に重ねて観察することが可能となっている。そして、半導体ウエハ10上のアライメントマークMとガラスマスク100上のマーカmとが重なるようにガラスマスク100の位置合せを行う。これにより、半導体ウエハ10の第1の主面P1側において画定されているダイシングライン20に対してガラスマスク100がアライメントされる。
【0024】
このようにして位置合せされたガラスマスク100を介して感光性レジスト40を露光する。その後、
図4(d)に示すように、現像処理によって感光性レジスト40の露光部分を除去することにより感光性レジスト40に、半導体ウエハ10の主面方向において、第1の主面P1側のダイシングライン20と重なる格子状の開口部40aを形成する。
【0025】
次に、
図5(a)に示すように、感光性レジスト40のダイシングライン20に沿った格子状の開口部40aにおいて露出しているめっきシード層30をエッチングにより除去する。すなわち、めっきシード層30は、第1の主面P1において画定されているダイシングライン20と重なる格子状領域が除去される。めっきシード層30が除去された部分において半導体ウエハ10の基材が露出する。めっきシード層30のダイシングライン20に沿って除去された部分の幅Wは、半導体ウエハ10をダイシングする際の切削幅(ダイシングブレードの幅)よりも大きいことが好ましい。
【0026】
次に、
図5(b)に示すように、めっきシード層30上にめっき層(第2の金属膜)50を形成する(ステップS5)。本実施形態において、めっき層50は、ニッケル(Ni)めっき層上に金(Au)めっき層を積層することにより形成される。めっき層50は、例えば無電界めっき法によりめっきシード層30上にのみ選択的に形成される。めっき層50は、例えば以下のようにして形成される。
【0027】
はじめに、めっきシード層30上に無電解めっき法によりNiめっき層を形成する。ニッケルめっき浴は、例えば硫酸ニッケル(NiSO
4)に次亜燐酸ナトリウム(H
2NaO
2P)を還元剤として添加したものを用いることができる。このニッケルめっき処理により、めっきシード層30上に選択的にニッケルめっき層を形成することができる。すなわち、半導体ウエハ10のめっきシード層30が存在する部分おいてのみNiめっき層が形成され、めっきシード層30が除去された部分においてはNiめっき層は形成されない。Niめっき層は、後述するAuめっき層を形成するための下地層として機能する。
【0028】
次に、無電解めっき法によりNiめっき層上にAuめっき層を形成する。Auめっき層は、例えば、無電解めっき法の一種である置換Auめっき法および還元Auめっき法を併用して形成することができる。置換Auめっき法は、めっき処理される下地金属(本実施形態ではNi)のイオン化傾向とめっき材料であるAuのイオン化傾向の差を利用するものである。Niめっき層が形成された半導体ウエハ10をシアン系又は非シアン系の置換金めっき浴に浸漬する。めっき浴中では、比較的イオン化傾向の大きい下地のNiが溶解し、Niめっき層上にAuが析出する反応が起る。置換Auめっき法においては、下地のNiめっき層がAuで被覆された時点で反応が停止するため、析出するAuの膜厚は薄くなってしまう。そこで、本実施例においては、置換めっき処理に引き続き還元めっき処理を行い、Auめっき層の膜厚を確保することとしている。なお、Auめっき層の膜厚を確保する必要がない場合には置換めっき処理のみを行うこととしてもよい。
【0029】
還元Auめっき法は、めっき浴中に含まれる還元剤の酸化によって放出される電子がAuイオンに転位して被めっき材にAu皮膜を形成するめっき法である。例えばテトラヒドロほう酸カリウム(KBH
4)等を還元剤とし、KAu(CN)
2を金塩として用いためっき浴中に半導体ウエハ10を浸漬することにより、置換Auめっき層上に更に還元Auめっき層が形成される。
【0030】
このAuめっき処理により、Niめっき層上に選択的にAuめっき層を形成することができる。すなわち、半導体ウエハ10のめっきシード層30が存在する部分おいてのみNiめっき層およびAuめっき層からなるめっき層50が形成され、めっきシード層30が除去された部分においてはめっき層50は形成されない。
【0031】
図7は、めっき層50が形成された半導体ウエハ10を第2の主面P2側からみた平面図である。半導体ウエハ10の第2の主面P2において、めっき層50の非形成部が第1の主面P1側において画定されているダイシングライン20と重なるようにめっき層50がパターニングされる。換言すれば、半導体ウエハ10の第2の主面P2おいて、第1の主面P1側において画定されているダイシングライン20を回避するようにめっき層50が形成される。めっき層50の非形成部において、半導体ウエハ10の基材が露出している。
【0032】
次に、
図5(c)に示すように、半導体ウエハ10を第2の主面P2側からめっき層50の非形成部に沿って切断し、半導体装置を個片化する(ステップS6)。本工程では、半導体ウエハ10は、表面が平坦な第1の主面P1にダイシングテープが貼り付けられて支持され、ダイシング装置(図示せず)にセットされる。ダイシング装置に備えられたダイシングブレード300は、第2の主面P2側から半導体ウエハ10に挿入される。ダイシング装置は、半導体ウエハ10の第2の主面P2上のめっき層50のパターンを画像認識し、めっき層50の非形成部に沿ってダイシングブレード300を走査させる。これにより、半導体ウエハ10の第1の主面P1において画定されているダイシングライン20に沿って半導体ウエハ10が切断され、半導体装置の各個片(半導体チップ)が切り出される。ダイシングブレード300の走査ライン上には、めっきシード層30およびめっき層50が形成されていないので、ダイシングブレード300における目詰まりを防止することができる。以上の各工程を経ることにより、半導体装置が完成する。
【0033】
図8(a)は、上記のダイシング工程において個片化された半導体装置2の斜視図である。なお、
図8(a)において半導体装置2は、第2の主面P2側が上方に向けられた状態で示されている。半導体装置2は、半導体ウエハ10がダイシングライン20に沿って切断されることにより表出した切断面E1〜E4を有している。
【0034】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、第2の主面P2上においてダイシングライン20上にはめっき層50は形成されないので、ダイシングによって切り出された半導体装置2の個片において、めっき層50は、
図8(a)に示すように、各切断面E1〜E4から間隔dをおいた内側に延在することとなる。すなわち、半導体装置2は、各切断面E1〜E4に沿った外周部においてめっき層50の非形成部を有し、めっき層50は、上記外周部の内側に設けられる。
【0035】
図8(b)は、本発明の実施形態に係る半導体装置2の構成を示す断面図である。なお、
図8(b)では、半導体装置2がMOSFETとして構成される場合が例示されている。半導体装置2は、ドレイン領域として機能する高濃度のn型拡散領域61と、n型拡散領域61上に設けられた低濃度のn型拡散領域62と、低濃度のn型拡散領域62の表層部に設けられたチャネル領域を形成するp型拡散領域63と、p型拡散領域63の表層部に設けられたソース領域として機能するn型拡散領域64と、を含む。これらの各拡散領域61〜64は、半導体ウエハ10の第1の主面P1から所定の導電型の不純物イオンを注入することにより形成される。
【0036】
半導体ウエハ10の第2の主面P2側に設けられるドレイン領域61の表面には、ドレイン電極として機能する上述のめっきシード層30およびめっき層50が形成される。半導体ウエハ10の第1の主面P1側には、ゲート酸化膜65、ゲート電極66およびソース電極67が設けられる。かかる構成を有する半導体装置2は、第2の主面P2側のめっき層50が、図示しない実装基板等のパッケージ部材に接合する際の接合層とされる。
【0037】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハ10を薄化させる工程において、半導体ウエハ10の内周部A2のみが研削され、外周部A1は半導体ウエハ10の初期の厚さが維持されるので、半導体ウエハ10の反りを低減することができるとともに半導体ウエハ10の強度を維持することが可能となる。これにより、半導体ウエハ10のハンドリング性を向上させることができる。
【0038】
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハ10の第2の主面P2おいて、第1の主面P1側において画定されているダイシングライン20上を回避するようにめっき層50が形成される。従って、めっき層50に形成されたダイシングライン20に沿った格子状ラインパターンの画像認識を行うことにより、半導体ウエハ10の第2の主面P2側からダイシングを行うことが可能となる。
【0039】
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、ダイシングライン20上にはめっきシード層30およびめっき層50が形成されないので、ダイシングブレードは金属膜を切断することはない。これにより、ダイシングブレードにおける目詰まりを防止することができ、ダイシングブレードの寿命を延ばすことができる。
【0040】
また、めっき層50は、個片化された半導体装置を実装基板等のパッケージ部材に半田付けする際のはんだ濡れ性や導電性などを考慮して、金(Au)、Ag(銀)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の高価なレアメタルが使用される場合が多い。本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、ダイシングライン20上には、めっきシード層30およびめっき層50が形成されないので、めっき層50を構成するレアメタルの生成量を削減することができ、これにより低コスト化を実現することができる。
【0041】
なお、上記の実施形態では、半導体ウエハ10の第2の主面P2上に形成されためっきシード層30をエッチングすることによりめっきシード層30にダイシングライン20に対応した格子状パターンを形成することとしたが、めっきシード層30を以下に説明するリフトオフ法によってパターニングしてもよい。
【0042】
図9(a)〜
図9(e)は、リフトオフ法を用いためっきシード層30のパターニング工程を示す断面図である。研削工程が終了した半導体ウエハ10の第2の主面P2の全域に感光性レジスト40を形成する(
図9(a))。
【0043】
次に、上述した両面アライナーを用いたフォトリソグラフィによって感光性レジスト40に、第1の主面P1側におけるダイシングライン20に対してアライメントされた格子状ラインのパターニングを施す。すなわち、感光性レジスト40は、ダイシングライン20に対応する格子状領域を残してそれ以外の領域は除去される(
図9(b))。
【0044】
次に、上記の如くパターンニングされた感光性レジスト40を残したまま半導体ウエハ10の第2の主面P2上にめっきシード層30を形成する。めっきシード層30は、感光性レジスト40の表面および感光性レジスト40が除去されることにより露出した半導体ウエハ10の露出面に形成される(
図9(c))。
【0045】
次に、感光性レジスト40を、その表面に堆積しているめっきシード層30とともに除去する。すなわち、めっきシード層30は、ダイシングライン20と重なる格子状ラインに沿って除去される(
図9(d))。
【0046】
めっき層50は、上述の実施形態と同様、半導体ウエハ10の第2の主面P2上において、めっきシード層30の形成部分においてのみ選択的に形成される(
図9(e))。なお、めっき層50を形成した後に感光性レジスト40を除去することにより、めっきシード層30およびめっき層を同時にリフトオフしてもよい。
【0047】
また、上記の実施形態では、めっき層50をNiめっき層およびAuめっき層の2層で構成したが、めっき層50を単層で構成することも可能である。また、めっき層50を構成する金属は、はんだ濡れ性や導電性などを考慮して適宜選択することが可能であり、例えば、無電解めっき法による成膜が可能なAg、Pt、Pdなどの金属を使用することが可能である。めっきシード層30の材料は、例えばめっき層50を構成する金属よりもイオン化傾向の大きい金属を適宜選択することが可能である。
【0048】
また、上記の実施形態では、半導体ウエハ10の第2の主面P2上にめっき処理により形成されるめっき層50を形成する場合を例示したが、スパッタ法や蒸着法などの他の方法によって形成される金属膜を半導体ウエハ10の第2の主面P2上に形成し、エッチングやリフトオフ法などによって該金属膜をダイシングライン20に沿って除去することとしてもよい。
【0049】
また、上記の実施形態では、両面アラナイを用いてガラスマスク100のアライメントを行うことにより第1の主面P1側において画定されているダイシングライン20と、第2の主面P2上に形成される感光性レジスト40のパターンとを整合させることとしたが、半導体ウエハ10の第2の主面P2にダイシングライン20に対して整合するようにアライメントマークを形成し、このアライメントマークを用いてガラスマスク100のアライメントを行うこととしてもよい。