JP2005129567A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】素子回路形成工程を終了したウェハを次工程へ搬送する際、簡易・低コストな方法でウェハを衝撃から保護して安全に搬送することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】素子回路形成工程を終了したウェハを、複数のチップを含む２つ以上のウェハ片に分割し、前記ウェハ片を梱包し、梱包された前記ウェハ片を次工程の場所へ搬送することにより、梱包内荷重の変形応力によるモーメントを小さくし、ウェハを衝撃から保護して安全に搬送する。前記ウェハの分割は、スクライブライン上を縦方向に１回以上、横方向に１回以上切断することが望ましい。また、前記ウェハ内での前記ウェハ片の位置情報を組立工程のために伝達することにより、組立工程において良品チップをピックアップしてダイボンディングすることが容易となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に素子回路形成工程を終了した半導体ウェハの次工程への搬送方法に適用して有効な技術に関するものである。

例えば、本発明者が検討した技術として、素子回路形成工程が終了した半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という）の次工程への搬送方法においては、次の技術が考えられる。

大口径のウェハを使用した素子回路形成工程の終了後、ウェハレベルでのテスト工程を経て、当該ウェハが組立工程へ搬送される。搬送先は、国内・国外を問わない。当該搬送過程では、一時的または定常的な応力がウェハに加わる。搬送による衝撃からウェハを保護しウェハを安全に搬送する技術としては、粘着性を有するシート材の周辺部にウェハよりも径の大きい保護リングを貼り付け、その保護リングの内側にウェハを貼り付け、上面に蓋体を密着させ、凹部を形成した下面保護体を下面側にあてがい、接着テープなどで蓋体、保護リング、下面保護体を一体化する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、ペレットケースを使用して搬送する場合は、ダイシングキャリア治具に貼ったダイシングテープ上に素子回路形成工程が終了したウェハを貼り付け、当該ウェハをダイシングし、良品チップをピックアップしてペレットケースに収納して搬送する。次工程の組立工程では、ペレットケースに収納されたチップを取り出し、リードフレーム上に当該チップをダイボンディングする。

また、ダイシングにより切断したウェハを搬送する場合は、ダイシングキャリア治具に貼ったダイシングテープ上に素子回路形成工程が終了したウェハを貼り付け、当該ウェハをダイシングする。そして、そのままダイシングテープ上に貼り付けた状態で切断されたウェハを搬送する。次工程の組立工程では、ダイシングテープ上の良品チップをピックアップし、リードフレーム上に当該チップをダイボンディングする。
特開平１０−２６１７０１号公報

ところで、前記のような半導体装置の製造方法の技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。

例えば、大口径のウェハが次工程の組立工程へ搬送される途中、ウェハの梱包の形態を通して外部からの衝撃がウェハ自体に加わる。衝撃の大きさの度合いにより、一時的または定常的に加わる応力の影響で、ウェハの周辺部にクラックが入ったり、ウェハ内部に結晶転移が生じたり、ウェハそのものが複数の固まりに***したりする。着工可能な形があらかじめ決まっているダイシング工程では、クラックが生じたウェハは着工不可能になる。これらのウェハの形状変化に伴い、組立工程における裏面研削工程やダイシング工程の着工に支障をきたし、場合によっては、その時点で着工が不可能となり、廃棄処置が施される。搬送中のウェハの口径が大きくなるほど、梱包内荷重の変形応力によるモーメントが大きくなり、ウェハが損傷する。そして、素子回路形成工程を終了したウェハの最も弱い部分で最大のパッシベーション歪みや結晶転移が発生して、品質信頼性の面で弱くなる。少量多品種製品群では、組立工程前でのウェハスクラップ（廃棄）は納期問題に直結する。

また、ウェハの搬送工程において、ウェハを衝撃から保護する技術として、前記特許文献１に記載される技術があるが、この技術は、特別な包装材料を必要とするため、コストアップにつながる。

また、ペレットケースを使用して搬送する場合、ペレットケースは、チップサイズに応じて多種多様であり、特にチップ形状が長方形の少量生産品では、そのケースそのもののコストが無視できない。

また、ダイシングにより切断したウェハを搬送する場合、ダイシングキャリア治具の大きさは、大口径であればある程大きくなり、容積・重量が大きくなる分、搬送コストが上がる。

そこで、本発明の目的は、素子回路形成工程を終了したウェハを次工程へ搬送する際、簡易・低コストな方法でウェハを衝撃から保護して安全に搬送することができる半導体装置の製造方法を提供するものである。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、本発明による半導体装置の製造方法は、素子回路形成工程を終了したウェハを、複数のチップを含む２つ以上のウェハ片に分割し、前記ウェハ片を梱包し、梱包された前記ウェハ片を次工程の場所へ搬送することにより、梱包内荷重の変形応力によるモーメントを小さくし、ウェハを衝撃から保護して安全に搬送するものである。

なお、前記ウェハの分割は、スクライブライン上を縦方向に１回以上、横方向に１回以上切断することが望ましい。

また、前記ウェハ内での前記ウェハ片の位置情報を組立工程のために伝達することにより、組立工程において良品チップをピックアップしてダイボンディングすることが容易となる。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

（１）搬送中のウェハに掛かる曲げモーメントが小さくなるため、ウェハ搬送中のウェハ衝撃による破損事故が回避される。

（２）ウェハに加わる応力による品質信頼性低下を回避することができる。

（３）ダイシング後の搬送で必要なダイシングキャリア冶具の実重が低減し容積・重量が低減するため、搬送コストが低減する。

（４）ウェハをダイシングテープに貼り付けてからチップをピックアップするまでの時間を管理する必要がなくなり、組立工程の着工計画管理での仕掛かり在庫が低減する。

（５）海外を含めた搬送先への搬送コストが大幅に低減する。

（６）高品質ウェハの品質安全性が確保される。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法を示すフロー図、図２は本実施の形態の半導体装置の製造方法のフローを示す説明図である。

まず、図１および図２により、本実施の形態の半導体装置の製造方法の一例を説明する。本実施の形態の半導体装置の製造方法は、例えば大口径のウェハを使用したものであり、以下の工程により半導体装置が製造される。

ステップＳ１０１（素子回路形成工程）で、未処理のウェハ（ベアウェハ１３）をウェハファブリケーションに投入し、薄膜形成、ドーピング、拡散、エッチングなどのウェハ処理を行い、素子回路をウェハ上に形成する。

ステップＳ１０２で、素子回路を形成したウェハ１４のスクライブライン上にあるＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）を測定し、ウェハ１４の良否を判定する。そして、パス（良品）の場合はステップＳ１０３へ進み、フェイル（不良品）の場合は当該ウェハに対して廃棄などの処置をする。

ステップＳ１０３で、ウェハ１４内の各チップ１５について、プローブテストを行う。テストの結果からチップ１５のパス（良品）／フェイル（不良品）を判定し、パス／フェイルデータ１１をピックアップデータ１２に保存する。ピックアップデータ１２は、組立工程において良品チップを抽出（ピックアップ）して組み立てるためのチップ情報である。そして、ウェハファブリケーション工程（テストを含む）から組立工程内のダイボンディング工程へピックアップデータ１２内のチップ情報を伝達する。ピックアップデータ１２は、チップ情報として、ロットＩＤ，ウェハＩＤ，チップ座標，プローブテストパスフェイル情報に加えて、ウェハ片位置情報を含む。ウェハ片位置情報は、後述のステップＳ１０４で分割されたウェハ片のウェハ内での位置を示す情報である。

ステップＳ１０４で、ウェハファブリケーションにおいてウェハ１４をダイシングして、複数のチップ１５を含む２つ以上のウェハ片１６に分割する（以下、「プリダイシング」という）。プリダイシングは、ウェハ１４のスクライブライン上を縦方向に１回以上、横方向に１回以上切断する。図２は縦方向に１回、横方向に１回切断し、ウェハ１４を４分割した場合を示す。他の切断方法としては、例えば、スクライブライン上を縦方向に１回、横方向に２回、または縦方向に２回、横方向に１回切断しウェハを６分割する方法などが考えられる。

ステップＳ１０５で、分割されたウェハ片１６を包装し、ステップＳ１０６で、ウェハ片１６を梱包し、ステップＳ１０７で、ウェハ片１６を次工程（組立工程など）の場所へ搬送する。

続いて組立工程において、ステップＳ１０８で、開梱を行いウェハ片１６を取り出し、ステップＳ１０９で、ウェハ片１６を裏面研削（バックラッピング）し、ステップＳ１１０で、ウェハ片１６をダイシングし複数のチップ１５に分割する。

ステップＳ１１１で、ウェハファブリケーションから伝達されたピックアップデータ１２のチップ情報を使用して、ウェハ片１６から良品チップをピックアップして、ステップＳ１１２で、当該良品チップをリードフレーム１７にダイボンディング（接着）する。

ステップＳ１１３で、金属線を使用してワイヤボンディングを行い、ステップＳ１１４で、モールド（封止）を行い、ネーミング（捺印）を行う。

ステップＳ１１５で、リードフレームのリードを切断し、成形を行う。

ステップＳ１１６で、ファイナルテストを行い良品の半導体装置を選別する。パスの場合は、ステップＳ１１７で、完成した半導体装置を梱包し出荷する。フェイルの場合は、廃棄などの処置を行う。

次に図３により、本実施の形態においてウェハを複数のチップを含むウェハ片に分割した場合（図３では４分割）の、最大曲げモーメントの掛かり方とその大きさを説明する。図３は本実施の形態におけるウェハ１４とウェハ片１６の最大曲げモーメント比較を示す説明図である。なお、以下においては、これに限定されるものではないが、ウェハ１４を４つのウェハ片１６に分割する場合を例に説明する。

図３（ａ）はウェハ１４を分割しない場合の最大曲げモーメントを示し、図３（ｂ）はウェハ１４を４分割した場合のウェハ片１６に掛かる最大曲げモーメントを示す。

図３（ａ）に示すように、ウェハ１４の直径をＬ、ウェハ１４に掛かる力をＦとすると、最大曲げモーメントＭはＭ＝Ｆ・Ｌとなる。一方、図３（ｂ）に示すように、ウェハ１４を４分割した場合、ウェハ片１６に掛かる最大曲げモーメントＭはＭ＝Ｆ・Ｌ／√２となる。したがって、搬送中の異物などにより、ウェハ片１６に加わる最大の曲げモーメントは、例えば、４分割した場合としない場合で１／√２倍の差異がある。

よって、ウェハ１４を、複数のチップを含む２つ以上のウェハ片１６に分割してから搬送することにより、搬送中のウェハ１４に掛かる曲げモーメントが小さくなるため、ウェハ搬送中のウェハ衝撃による破損事故が回避される。すなわち、塑性変形に至る曲げモーメントが掛かることによりウェハまたはウェハ片にクラックが生じ、組立工程の着工が不可能となることを回避することができる。

また、ウェハに加わる応力による品質信頼性低下を回避することができる。すなわち、 ウェハ自体が塑性変形に至らなくても、ウェハに形成されたパッシベーションパターンなどに歪みを生じ品質の低下を招くことを回避することができる。

次に図４により、ウェハ面内分流仕様別出荷によるウェハ出荷メリットを説明する。図４は、本実施の形態におけるウェハ面内分流仕様別出荷の方法を示す説明図である。

図４（ａ）は、ウェハのファブリケーション仕様を、ウェハ面内で分割した場合のデバイス仕様別の分割搬送を示す。図４（ａ）では、ウェハ１４面内を４つの部分に分けて、それぞれ異なるプロセス条件で素子回路形成を行い、デバイス仕様がそれぞれ異なる複数のチップを含むＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ領域を作成する。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの境の部分（無効領域１８）は、プロセス条件が遷移する領域であるため、デバイス仕様が不確定となる部分である。次に、ウェハ１４をプリダイシングし、デバイス仕様Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのウェハ片１６に分割する。そして、各ウェハ片をデバイス仕様別に分けて搬送・出荷する。このようにすることにより、１枚のウェハからデバイス仕様の異なる複数のウェハ片を出荷することが可能となり、少量多品種生産に対応することができる。

図４（ｂ）は、ウェハの搬送・出荷先を、ウェハ面内で分割した場合の顧客別の分割搬送を示す。図４（ｂ）では、ウェハ１４面内を４つの部分に分けて、それぞれ異なる顧客Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ向けとする。ウェハ１４をプリダイシングし、顧客Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにそれぞれ搬送・出荷する。搬送・出荷先は、顧客別に限らず、異なる場所であればよい。このようにすることにより、１枚のウェハから分割された複数のウェハ片を異なる場所へ搬送・出荷することが可能となり、少量多品種生産に対応することができる。

図４（ｃ）は、ウェハの一部のみを出荷する場合の分割搬送を示す。図４（ｃ）では、ウェハ１４をプリダイシングし、４つのウェハ片１６に分割する。そして、必要なチップ数を含む一部のウェハ片１６のみを必要とする場所へ搬送・出荷する。残りのウェハ片１６は、時期を遅れて必要な時に搬送・出荷するか、または廃棄する。このようにすることにより、必要な量だけ搬送・出荷することが可能となり、搬送コストが低減する。

次に図５により、ウェハ面内分流仕様別裏面研削を説明する。図５は、本実施の形態におけるウェハ面内分流仕様別裏面研削を示す説明図である。図５に示すように、ウェハ１４をプリダイシングにより４つのウェハ片１６に分割した後、搬送・出荷する。そして、組立工程においてウェハ片１６をそれぞれ異なる厚さに裏面研削する。図５の場合、ウェハ片位置Ａのチップ厚が４００μｍ、ウェハ片位置Ｂのチップ厚が２８０μｍ、ウェハ片位置Ｃのチップ厚が１４０μｍ、ウェハ片位置Ｄのチップ厚が９０μｍである。このようにすることにより、裏面研削（バックラッピング）仕様、すなわちチップ厚仕様を、同一ウェハ内においてウェハ片ごとに変更することが可能となる。

次に図６により、本実施の形態において、ウェハ１４を切断して分割したウェハ片１６を搬送する場合の、ウェハファブリケーション（素子回路形成工程）からチップのダイボンディングまでのフローを説明する。図６は、本実施の形態におけるウェハファブリケーションからチップのダイボンディングまでのフローを示す説明図である。

まず、素子回路形成工程が終了したウェハ１４をプリダイシングにより切断し、４つのウェハ片１６に分割する。次にウェハ片１６を搬送する。そして、組立工程において、ウェハ片１６を裏面研削する。次に、ダイシングキャリア治具２１にダイシングテープ１９を貼り、その上にウェハ片１６を貼り付ける。そして、ウェハ片１６をダイシングして複数のチップ１５に分割する。ピックアップデータ１２のチップ情報を使用して、ダイシングテープ１９上の良品チップをピックアップし、リードフレーム１７上にチップ１５をダイボンディングする。不良チップ２０は、ダイシングテープ１９上に取り残される。

したがって、ファブリケーション工程から組立工程までウェハ片の状態で搬送するため、梱包形態は小さくて軽い。よって、搬送コストが安くなる。

また、組立工程内でダイシングを行うことができるため、ダイボンディングの着工計画に合わせてダイシング工程を着工することが可能となり、ダイシングテープの時間管理が不要となる。すなわち、従来は、ダイシングキャリア治具上のダイシングテープにウェハを貼り付けた状態で搬送していたため、ウェハをダイシングテープに貼り付けてからチップをピックアップするまでの時間管理が必要であったが、本実施の形態により、このような時間管理が不要となる。

さらに、ダイシングキャリア治具として、小口径使用の治具と着工仕様を使いまわしにすることができるので、組立投資コストの抑制に効果が大きい。

特に、大口径ウェハを使用した半導体装置や最先端プロセスを使用した少量多品種生産品になるほど本発明の効果は大きい。

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態においては、主にウェハを４分割して搬送する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、２分割、３分割、５分割以上にして搬送する場合についても適用可能である。

本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を示すフロー図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法のフローを示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態におけるウェハとウェハ片の最大曲げモーメント比較を示す説明図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の一実施の形態におけるウェハ面内分流仕様別出荷の方法を示す説明図である。 本発明の一実施の形態におけるウェハ面内分流仕様別裏面研削の方法を示す説明図である。 本発明の一実施の形態におけるウェハファブリケーションからチップのダイボンディングまでのフローを示す説明図である。

符号の説明

１１ パス／フェイルデータ
１２ ピックアップデータ
１３ ベアウェハ
１４ ウェハ
１５ チップ
１６ ウェハ片
１７ リードフレーム
１８ 無効領域
１９ ダイシングテープ
２０ 不良チップ
２１ ダイシングキャリア治具

Claims (10)

1. 素子回路形成工程を終了した半導体ウェハを、複数のチップを含む２つ以上のウェハ片に分割する工程と、
   前記ウェハ片を梱包する工程と、
   梱包された前記ウェハ片を次工程の場所へ搬送する工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 梱包され搬送されて来た、素子回路が形成された半導体ウェハから分割された、複数のチップを含むウェハ片を受け取る工程と、
   前記ウェハ片をダイシングして複数の前記チップに分割する工程と、
   前記チップをダイボンディングする工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 素子回路形成工程を終了した半導体ウェハを、複数のチップを含む２つ以上のウェハ片に分割する工程と、
   前記ウェハ片を梱包する工程と、
   梱包された前記ウェハ片を次工程の場所へ搬送する工程と、
   梱包された前記ウェハ片を受け取る工程と、
   前記ウェハ片をダイシングして複数の前記チップに分割する工程と、
   前記チップをダイボンディングする工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項１または３記載の半導体装置の製造方法において、
   前記半導体ウェハを前記ウェハ片に分割する工程は、スクライブライン上を縦方向に１回以上、横方向に１回以上切断することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項１または３記載の半導体装置の製造方法において、
   前記半導体ウェハの前記２つ以上のウェハ片となる領域には、それぞれ異なるプロセス条件で前記素子回路形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 請求項１または３記載の半導体装置の製造方法において、
   前記２つ以上のウェハ片はそれぞれ異なる場所へ搬送されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項２または３記載の半導体装置の製造方法において、
   前記搬送する工程は、必要なチップ数を含む一部の前記ウェハ片を、必要とする場所へ搬送することを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項２または３記載の半導体装置の製造方法において、
   受け取った前記ウェハ片を前記ダイシングする工程の前にそれぞれ所定の厚さに裏面研削することを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項１または３記載の半導体装置の製造方法において、
   前記ウェハ片を搬送する際、前記半導体ウェハ内での前記ウェハ片の位置情報を組立工程のために伝達することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 請求項２または３記載の半導体装置の製造方法において、
    前記ウェハ片を受け取る際に、前記半導体ウェハ内での前記ウェハ片の位置情報を受け取り、前記位置情報を前記ダイボンディング工程で前記チップをピックアップする際に利用することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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