半导体装置及其制造方法

[相关申请案的引用]

本申请案基于2022年06月03日申请的在先的日本专利申请案第2022-090983号的优先权的利益，且请求其利益，其全体内容以引用形式包含于此。

技术领域

本实施方式涉及一种半导体装置及其制造方法。

背景技术

有时会在半导体装置的外侧显示标识、产品名、原产国及信息码等。信息码例如包含条形码。作为显示方法，例如使用激光标记及墨水标记。

墨水标记例如是通过喷墨打印机来印刷在半导体封装的屏蔽膜上。然而，有可能会因有机溶剂或物理摩擦等导致墨水消失或印刷内容变薄。

发明内容

一个实施方式提供一种可保护墨水的半导体装置及其制造方法。

本实施方式的半导体装置具备树脂层、墨水及膜。墨水设置在树脂层的上表面。膜被覆树脂层及墨水。在设置有墨水的第1区域与未设置墨水的第2区域之间，膜的表面粗糙度不同。

根据上述构成，可提供一种可保护墨水的半导体装置及其制造方法。

附图说明

图1是表示第1实施方式的半导体装置的构成的一例的截面图。

图2是表示第1实施方式的墨水及其周边的构成的一例的截面图。

图3A是表示第1实施方式的膜的面的例的外观照片。

图3B是表示第1实施方式的膜的面的例的外观照片。

图3C是表示第1实施方式的膜的面的例的外观照片。

图4A是表示第1实施方式的条形码的读取成功率的例的曲线图。

图4B是表示第1实施方式的条形码的读取成功率的例的曲线图。

图4C是表示第1实施方式的条形码的读取成功率的例的曲线图。

图5A是表示第1实施方式的设置有墨水的区域的面的例的放大照片。

图5B是表示第1实施方式的设置有墨水的区域的面的例的放大照片。

图5C是表示第1实施方式的设置有墨水的区域的面的例的放大照片。

图6是表示第1实施方式的未设置墨水的区域的面的一例的放大照片。

图7是表示第1实施方式的膜的面的歪度的测定结果的一例的曲线图。

图8A是表示第1实施方式的半导体装置的制造方法的一例的截面图。

图8B是表示继图8A后的半导体装置的制造方法的一例的截面图。

图9是表示第1比较例的半导体装置的构成的一例的截面图。

图10是表示第2比较例的墨水及其周边的构成的一例的截面图。

图11是表示第2实施方式的墨水及其周边的构成的一例的截面图。

具体实施方式

以下，参照图式对本发明的实施方式进行说明。本实施方式并不限定本发明。以下实施方式中，半导体衬底的上下方向表示以设置有半导体元件的面为上的情况的相对方向，有时与沿着重力加速度的上下方向不同。图式是示意性或概念性的图，各部分的比率等未必与现实情况相同。说明书与图式中，对与已出现的图式中所述者相同的要素附上相同符号，并适当省略详细说明。

(第1实施方式)图1是表示第1实施方式的半导体装置1的构成的一例的截面图。半导体装置1具备配线衬底10、半导体芯片30～33、接合线90、密封树脂91、墨水100、及膜110。半导体装置1例如是NAND(与非)型闪速存储器的封装。

配线衬底10可为包含配线层(未图示)与绝缘层(未图示)的印刷衬底、或中介层。配线层例如使用铜(Cu)、镍(Ni)或其等的合金等低电阻金属。绝缘层例如使用玻璃环氧树脂等绝缘性材料。配线衬底10也可具有将多个配线层及多个绝缘层积层而构成的多层配线结构。配线衬底10例如也可如中介层具有贯通其正面与背面的贯通电极。

配线衬底10具有接地线11。接地线11将设置在配线衬底10的下表面的金属凸块13与膜110电性连接。金属凸块13是为将未图示的其他零件与配线衬底10电性连接而设置。

半导体芯片30例如是包含NAND型闪速存储器的存储器芯片。半导体芯片30在其表面(上表面)具有半导体元件(未图示)。半导体元件例如可为存储器单元阵列及其周边电路(CMOS(complementary metal oxide semiconductor，互补金氧半导体)电路)。存储器单元阵列也可为将多个存储器单元三维配置而成的立体型存储器单元阵列。此外，在半导体芯片30上经由黏着层(未图示)而黏着有半导体芯片31。在半导体芯片31上经由黏着层而黏着有半导体芯片32。在半导体芯片32上经由黏着层而黏着有半导体芯片33。半导体芯片31～33例如与半导体芯片30相同是包含NAND型闪速存储器的存储器芯片。半导体芯片30～33也可为相同的存储器芯片。图中，积层有4个作为存储器芯片的半导体芯片30～33。然而，半导体芯片的积层数量可为3个以下，也可为5个以上。

接合线90连接于配线衬底10及半导体芯片30～33的任意焊垫。因利用接合线90连接，所以半导体芯片30～33偏移焊垫的量来进行积层。

进而，密封树脂91将半导体芯片30～33及接合线90等密封。由此，半导体装置1是将多个半导体芯片30～33在配线衬底10上构成为1个半导体封装。

墨水100设置在密封树脂91的面F91(上表面)上。从图1的纸面上方向观察，墨水100例如显示标识、产品名、原产国及信息码等(参照图3A～图3C)。信息码例如包含条形码。墨水100例如是使用喷墨打印机来印刷。墨水100只要为可自液状或半固体状变化为固体状者即可。

膜110被覆密封树脂91及墨水100。膜110设置在墨水100上、及未设置墨水100的区域的密封树脂91上。如图1所示，墨水100不露出而被膜110覆盖。由此，可保护墨水100。膜110由硬度、耐磨损性、耐化学品性、耐油性、耐热性及阻燃性的至少一者较墨水100高的材料构成。

此外，膜110例如优选由金属等具有导电性的材料构成。膜110经由接地线11及金属凸块13而与安装衬底的接地线电性连接，膜110作为屏蔽电磁波的屏蔽膜发挥功能。

图2是表示第1实施方式的墨水100及其周边的构成的一例的截面图。图2是图1所示的虚线框D的放大图。

墨水100设置在区域R1中。墨水100未设置在区域R2中。

墨水100包含树脂与颜料101。树脂例如是UV(Ultraviolet，紫外线)硬化性树脂。墨水100的颜色因用于着色的颜料101的种类而不同。另外，下文参照图3A～图3C对由墨水100的种类所致的不同进行说明。

膜110具有膜111、膜112及膜113。

膜111较膜112而对密封树脂91具有更高的密接性。膜111例如由SUS304等不锈钢构成。

膜112具有高导电性。膜112例如由铜(Cu)构成。

膜113保护膜112不受氧化等的影响。膜113例如由SUS304等不锈钢构成。

接下来，对墨水100的种类的不同进行说明。

图3A～图3C是表示第1实施方式的膜110的面F110的例的外观照片。如图3A～图3C所示，通过墨水100而在面F110显示文字及条形码。条形码例如是二维条形码。

图3A～图3C分别表示使用黑墨水、绿墨水及白墨水印刷文字及条形码的情况的照片。黑墨水的颜料101例如是碳黑。白墨水的颜料101例如是氧化钛(IV)。

另外，墨水100被膜110覆盖，因此墨水100的颜色的不同未显现在面F110上。印刷内容的观察方式的不同通过面F110上的光的反射情况而显现出来。

图3A～图3C所示的例中，使用黑墨水的情况的印刷内容的视辨性最高。此外，印刷内容的视辨性按黑墨水、绿墨水、白墨水的顺序降低。

图3A～图3C所示的例中，未设置墨水100(文字及条形码)的区域R2的面F110是粗糙面，为消光状态。

图3C所示的例中，设置有墨水100(文字及条形码)的区域R1的面F110也为消光状态。区域R1、R2的任一者均为消光状态，因此印刷内容的视辨性较低。

图3A及图3B所示的例中，设置有墨水100(文字及条形码)的区域R1的面F110的表面比较平滑。在区域R1中光在某种程度上单向反射，区域R1看起来发亮。区域R1以外的区域R2的面F110的表面是粗糙面，因此在区域R2中光漫反射。作为背景的区域R2看起来较暗，作为印刷内容部分的区域R1看起来较亮，区域R1与区域R2的明暗差(光泽差)变大。由此，印刷的内容的视辨性较高。

另外，下文参照图5A～5C及图6对表面状态的详情进行说明。

图4A～图4C是表示第1实施方式的条形码的读取成功率的例的曲线图。曲线图的纵轴表示条形码的读取成功率。曲线图的横轴表示条形码尺寸。为评估条形码的读取性，利用2.0mm、2.5mm、3.0mm及4.0mm的多个条形码尺寸进行读取成功率的测定。另外，条形码读取成功率是形成膜110后的测定结果。

图4A～图4C分别表示使用黑墨水、绿墨水及白墨水印刷文字及条形码的情况的曲线图。

条形码的读取成功率是使用条形码读取器来测定。条形码读取器例如将利用内置的相机拍摄的图像通过内部处理装置转换为白色与黑色的二值化图像，从该二值化图像读取条形码。

如图4A所示，在使用黑墨水作为墨水100的情况下，读取成功率在2.5mm以上的条形码尺寸为100％。

如图4B所示，在使用绿墨水作为墨水100的情况下，读取成功率在4.0mm的条形码尺寸为100％。

如图4C所示，在使用白墨水作为墨水100的情况下，读取成功率在2.0mm～4.0mm的所有条形码尺寸为0％。

对于任一颜色的墨水100，条形码尺寸越大，则读取成功率越高。如果以相同条形码尺寸进行比较，则使用黑墨水的情况的读取成功率最高。此外，读取成功率按黑墨水、绿墨水、白墨水的顺序变低。该读取成功率的倾向与印刷内容的视辨性的倾向相同。

接下来，对由墨水100的种类所致的面F110的表面状态的不同进行说明。

图5A～图5C是表示第1实施方式的设置有墨水100的区域R1的面F110的例的放大照片。

图5A～图5C分别表示使用黑墨水、绿墨水及白墨水印刷文字及条形码的情况的照片。

面F110的反射特性受面F110的表面状态的影响。更详细而言，面F110的反射特性受面F110的表面粗糙度的影响。面F110的表面粗糙度例如有可能受颜料101的粒径(大小)及密度(浓度)的影响。

黑墨水的颜料101的粒径比较小。如图5A所示，无法清晰视辨由颜料101所致的凹凸，区域R1的面F110比较平滑。

绿墨水的颜料101的粒径与下述白墨水的颜料101的粒径大致相同。然而，绿墨水的颜料101的浓度低于白墨水的颜料101的浓度。如图5B所示，区域R1的面F110中存在比较平滑的平滑部、及粗糙面的凹凸部(疙瘩)这两者。

白墨水的颜料101的粒径比较大。白墨水的颜料101的浓度比较高。因此，如图5C所示，区域R1的面F110中存在由颜料101所致的凹凸，区域R1的面F110为消光状态。

图6是表示第1实施方式的未设置墨水100的区域R2的面F110的一例的放大照片。

如图6所示，区域R2的面F110是粗糙面，为消光状态。其原因在于，如下文参照图8A所说明，密封树脂91的外表面为粗糙面。另外，外表面包含上表面(面F91)及侧面。

图7是表示第1实施方式的膜110的面F110中的歪度的测定结果的一例的曲线图。曲线图的横轴表示墨水的种类。曲线图的纵轴表示歪度(Rsk)。歪度是粗糙度参数之一。

歪度的测定方式是激光式(非接触)。图7所示的歪度是根据JIS(JapaneseIndustrial Standards，日本工业标准)B0601：2001年(ISO(International Organizationfor Standardization，国际标准组织)4287：1997年)记载的标准来测定。歪度的测定部位是面F110的墨水部及模塑粗糙面部。即，歪度是在形成膜110之后测定。墨水部对应于设置有墨水100的区域R1。模塑粗糙面部对应于未设置墨水100的区域R2。

另外，表面粗糙度有时会根据测定位置而产生不均。因此，图7所示的歪度例如是多个测定位置的平均值。图7所示的歪度是任意10处的平均值。

模塑粗糙面部的面F110的歪度为约0.3～约0.4的范围内，不管墨水100的种类如何均为大致固定。另一方面，墨水部的面F110的歪度根据墨水100的种类，在约-0.3～约0.4的范围变化。

在使用黑墨水作为墨水100的情况下，模塑粗糙面部与墨水部之间的面F110的歪度的差为约0.6。在使用绿墨水作为墨水100的情况下，模塑粗糙面部与墨水部之间的面F110的歪度的差为约0.2。在使用白墨水作为墨水100的情况下，模塑粗糙面部与墨水部之间的面F110的歪度的差为约0.05以下。

如图3A～图3C、图4A～图4C、及图7所示，面F110的歪度的差越高，则视辨性或读取成功率越高。即，发现歪度的差与视辨性或读取成功率之间有较强的相关关系。设置有墨水100的区域R1与未设置墨水100的区域R2之间的膜110的歪度的差优选为0.2以上。该差越大越好，更优选为具有0.3～0.6的差，进而优选为具有0.6以上的差。第1实施方式中，区域R1中的膜110的歪度优选较区域R2中的膜110的歪度低0.2以上。更优选低0.3～0.6程度，进而优选低0.6以上。由此，可提高印刷内容的视辨性或条形码的读取性。

接下来，对墨水100及膜110的形成方法进行说明。

图8A及图8B是表示第1实施方式的半导体装置1的制造方法的一例的截面图。

首先，在配线衬底10上积层半导体芯片30～33，且形成将配线衬底10与半导体芯片30～33电性连接的接合线90。其后，如图8A所示，形成覆盖半导体芯片30～33及接合线90(参照图1)的密封树脂91。

密封树脂91的面F91是以成为粗糙面(消光)的方式形成。面F91的表面状态例如有时会受在形成密封树脂91时设置在该密封树脂91与模具之间的离型膜的表面状态的影响。例如，使用表面为粗糙面的离型膜，离型膜的粗糙面的花纹转印至面F91。另外，面F91的表面状态除受离型膜的影响之外，也有时会受密封树脂91内的填料及树脂的种类等的影响。

另外，为提高密封树脂91与墨水100的密接性，也可在形成墨水100之前，对密封树脂91进行O

接下来，如图8B所示，在密封树脂91的上表面(面F91)设置墨水100。墨水100例如是通过利用喷墨打印机印刷标识、文字及信息码等而形成。墨水100只要为可从液状或半固体状变化为固体状者即可。墨水100例如利用紫外光暂时硬化，其后通过热而硬化。

接下来，如图2所示，形成被覆密封树脂91及墨水100的膜110。膜110例如通过溅镀形成。其后，通过设置金属凸块13而完成图1所示的半导体装置1。

如上所述，根据第1实施方式，膜110被覆密封树脂91及墨水100。其结果，可保护墨水100。

在设置有墨水100的区域R1与未设置墨水100的区域R2之间，膜110的表面的颜色大致相同。然而，在设置有墨水100的区域R1与未设置墨水100的区域R2之间，膜110的表面的反射特性(反射率)不同，由此可提高文字的识别性及条形码的读取性。

此外，设置有墨水100的区域R1与未设置墨水100的区域R2之间的膜110的表面粗糙度不同。第1实施方式中，区域R1中的膜110的表面粗糙度小于区域R2中的膜110的表面粗糙度。

此外，在区域R1、R2中的一者，光易于单向反射，在另一者，光易于漫反射。此会影响到反射率的差。反射率的差将会影响到文字的识别性及条形码的读取性。因此，设置有墨水100的区域R1与未设置墨水100的区域R2之间的膜110的反射率的差优选为30％以上。第1实施方式中，区域R1中的膜110的反射率较区域R2中的膜110的反射率高30％以上。更优选为具有40％以上的差即可。

另外，第1实施方式中，对墨水100(颜料101)的颜色为黑、绿及白的情况进行了说明。然而，较之墨水100的颜色，而墨水100硬化后的面F100的表面状态更会影响到面F110的表面状态及反射特性。

在密封树脂91的面F91是粗糙面的情况下，以墨水100的表面(面F100)平滑的方式选择颜料101等墨水100的成分。由此，在区域R1的面F110上，光在某种程度上单向反射。区域R2的面F110为粗糙的消光状态，因此在区域R2的面F110上，光漫反射。其结果，作为背景的区域R2看起来较暗，作为印刷内容部分的区域R1看起来较亮。通过使区域R1与区域R2之间的明暗差变大，可提高印刷内容的视辨性及条形码的读取性。

墨水100中所含的颜料101的平均粒径例如优选为约100nm以下。用于黑墨水的碳黑的平均粒径例如为数十nm。

墨水100中所含的颜料101的浓度优选为10％以下。更优选为5％以下。此外，墨水100也可不含颜料101。即，颜料101的浓度也可为零。该情况下，墨水100的颜色为无色透明、或颜料101以外的成分的底色。

此外，图2所示的膜110是多层膜。然而，膜110也可为单层膜。

(比较例)图9是表示第1比较例的半导体装置1a的构成的一例的截面图。第1比较例在设置标记100a代替墨水100的方面与第1实施方式不同。

第1比较例中，标记100a是激光标记。该情况下，标记100a是通过照射激光的光来将封装表面削除或熔化等而形成。

此处，半导体封装要求小型化及薄型化。为了薄型化，例如考虑使配线衬底10及半导体芯片30～33变薄，并且使密封树脂91变薄。然而，如果使密封树脂91变薄，则半导体芯片30～33上的密封树脂91、及接合线90上的密封树脂91会变薄。图6所示的厚度T1表示接合线90上的密封树脂91的厚度。厚度T2表示半导体芯片30～33上的密封树脂91的厚度。如果厚度T1、T2变薄，则有可能因透过密封树脂91的激光的光而对半导体芯片30～33造成伤害，或因激光刻蚀密封树脂91而导致接合线90及半导体芯片30～33露出。为抑制激光的光透过，或设置标记100a的刻蚀裕度，不可使密封树脂91的厚度极其薄。

图10是表示第2比较例的墨水100b及其周边的构成的一例的截面图。第2比较例在墨水100b设置在膜110上的方面与第1实施方式不同。

第2比较例中，墨水100b是墨水标记。墨水标记与激光标记相比，对半导体封装内的接合线90及半导体芯片30～33的影响较小。因此，通过使用墨水标记，可使密封树脂91变薄，从而容易使半导体封装薄型化。

然而，有可能会因有机溶剂或机械摩擦等而导致墨水100b消失，或者印刷内容缺失或变薄。此外，在高温试验中墨水100b有可能变色。此外，有时半导体封装的外表面要求阻燃性，且有时难以使墨水100b适合阻燃性。

相对于此，第1实施方式中，于在半导体封装形成作为墨水标记的墨水100之后，形成膜110。由此，墨水100被膜110覆盖。其结果，可保护墨水100不受物理摩擦、化学品及油等的影响。此外，可将墨水100的厚度印刷得较薄，因此相对于墨水100的厚度，而密封树脂91的厚度的降低变大，可在整体上使半导体封装薄型化。另外，墨水100的厚度例如为4μm以上。因此，与第1比较例及第2比较例相比，可通过使密封树脂91变薄而使半导体封装薄型化，且可保护墨水100。

此外，墨水100不露出于封装表面，因此无需考虑墨水100的变色。此外，墨水100被不燃性的膜110(例如，金属膜)覆盖，因此无需考虑墨水100的阻燃性。

(变化例)变化例，在未设置墨水100的区域R2中的膜110的面F110是镜面状的方面与第1实施方式不同。

密封树脂91的面F91是镜面状。在图8A所示的工序中，例如可通过使用表面为镜面状的离型膜，而形成具有镜面状的面F91的密封树脂91。由此，区域R2中的膜110的面F110也为镜面状。

变化例中，使用白墨水的情况的读取成功率最高。变化例中，视辨性或读取成功率与墨水的种类的倾向与第1实施方式相反。

在使用白墨水的情况下，设置有墨水100(文字及条形码)的区域R1中的面F110的表面是粗糙面，因此在区域R1中光漫反射。区域R1以外的区域R2中的面F110的表面是镜面状，在区域R2中光在某种程度上单向反射，区域R2看起来发亮。背景区域R2看起来较亮，作为印刷内容部分的区域R1看起来较暗，区域R1与区域R2的明暗差(光泽差)变大。由此，印刷的内容的视辨性较高。

变化例中，区域R1中的膜110的表面粗糙度大于区域R2中的膜110的表面粗糙度。

变化例中，区域R1中的膜110的反射率较区域R2中的膜110的反射率低30％以上。优选可低40％以上。

在密封树脂91的面F91是镜面状的情况下，以墨水100的表面(面F100)成为粗糙面的方式选择颜料101等墨水100的成分。另外，不限于颜料101，可通过墨水100内的添加物等而产生面F110的表面粗糙度。

墨水100的颜料的平均粒径越大越好。墨水100中所含的颜料101的平均粒径例如为约300nm以上。另外，用于白墨水的氧化钛(IV)的平均粒径例如为300nm左右。

墨水100的颜料的浓度越高越好。

此外，在膜110较厚的情况下，有可能是墨水100的表面的粗糙的凹部被膜110的构成物质填埋，或墨水100的表面的粗糙的凸部因附着膜110的构成物质而变成圆形。即，墨水100的表面的粗糙的凹凸程度减弱。墨水100的表面的凹凸的减弱，有可能使设置有墨水100的区域R1与未设置墨水100的区域R2之间的面F110上的光的反射程度的差异变小。其结果，印刷内容的视辨性及条形码的读取性降低。因此，膜110更优选为较薄。

如变化例，未设置墨水100的区域R2中的膜110的面F110也可为镜面状。也可根据密封树脂91的面F91的表面状态来变更所使用的墨水100。

变化例的半导体装置1可获得与第1实施方式相同的效果。

(第2实施方式)图11是表示第2实施方式的墨水100及其周边的构成的一例的截面图。第2实施方式在膜112露出的方面与第1实施方式不同。

膜113设置在膜112上。膜113具有与膜112不同的颜色。

膜112在设置有墨水100的区域R1中从膜113露出。膜112在未设置墨水100的区域R2中不从膜113露出。

膜112也可进行氧化等处理而为带黑色。由此，在膜112与膜113之间明暗差或颜色差变大。其结果，可提高印刷内容的辨别性及条形码的读取性。

另外，如上所述，膜112例如是铜，膜113例如是不易氧化的不锈钢。

第2实施方式中，可通过膜112与膜113之间的颜色的不同，而提高文字的识别性及条形码的读取性。

第2实施方式的半导体装置1的其他构成与第1实施方式的半导体装置1的对应的构成相同，因此省略其详细说明。

接下来，对膜110的制造方法进行说明。

在设置墨水100之后(参照图8B)，如图2所示形成膜110。膜110的形成是通过依序形成膜111、112、113来进行。此外，形成膜110的步骤包含：形成被覆密封树脂91及墨水100的膜112；及形成被覆膜112且具有与膜112不同的颜色的膜113。

接下来，如图11所示，将设置有墨水100的区域R1中的膜113选择性地除去。膜113的除去例如也可通过将膜113研磨至设置有墨水100的区域R1中的膜112露出为止而进行。此外，膜113的除去可通过使用掩模的蚀刻来进行，也可通过使用激光的薄膜除去来进行。

接下来，进行使露出的膜112氧化的处理。氧化处理例如是热处理。

如第2实施方式，也可通过多个膜112、113的颜色的不同或明暗差，而提高印刷内容的视辨性及条形码的读取性。

第2实施方式的半导体装置1可获得与第1实施方式相同的效果。

另外，通过区域R2中的面F110的表面状态而使膜112与膜113之间的明暗差变大，因此也可将图11所示的膜112的露出面处理为镜面状。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提示者，并未意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式来实施，可在不脱离发明主旨的范围进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变化包含在发明的范围及主旨中，同样包含在权利要求书中所述的发明及与其相同的范围内。