JP2009239195A

JP2009239195A - 半導体装置の製法

Info

Publication number: JP2009239195A
Application number: JP2008086560A
Authority: JP
Inventors: Hideto Onishi; 秀人大西
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】研削時の半導体ウェーハの高温加熱及びクラックの発生を防止し、且つ損傷のない十分な厚さの保護樹脂を半導体チップの各側面に形成する。
【解決手段】半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に複数の溝(4)を格子状に形成し、溝(4)内の一定深さに水溶性で液状の被覆樹脂(5)を供給した後、疎水性で液状の保護樹脂(6)を被覆樹脂(5)の上から溝(4)内に充填する。次に、溝(4)を含む半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)に純水を供給しながら、被覆樹脂(5)に達するまで半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を研削すると共に、溝(4)内に残留する被覆樹脂(5)を除去する。その後、保護樹脂(6)の中央に沿って保護樹脂(6)を切断して、保護樹脂(6)により側面(3c)が夫々被覆された複数の半導体チップ(3)に分割する。
【選択図】図５

Description

本発明は、研削加工により薄型化する半導体チップの側面に保護膜を良好に形成できる半導体装置の製法に関する。

例えば、薄型の半導体チップの側面に保護膜を形成する従来の半導体装置の製法は、図１に示すように半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に区画線(D)に沿って複数の溝(4)をダイサにより格子状に形成した後、図８に示すようにディスペンス法又はスクリーン印刷法で複数の溝(4)内に保護樹脂(6)を充填する。例えば、底部(4a)の幅が約１００μmで且つ側壁部(4c)に沿う深さが約２００μmの溝(4)が厚さ約４００μmの半導体ウェーハ(1)に形成される。保護樹脂(6)は、例えばシリコーン樹脂等のシロキサン系樹脂又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が使用される。次に、図８に示す半導体ウェーハ(1)をクリーンオーブンに搬入して、複数の溝(4)内の保護樹脂(6)を加熱硬化させた後、半導体ウェーハ(1)を反転させて、溝(4)を覆い半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に保持体として図９に示す保持テープ(2)を貼着する。その後、研磨面に純水を供給しながら、駆動装置(11)に連結された研削砥石等の研削装置(10)により、研削面(G)に達して保護樹脂(6)が露出するまで半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を均一に研削する。最後に、保護樹脂(6)の中央に沿って切断すれば、保護樹脂(6)で側面(3c)を保護樹脂(6)で被覆した複数の薄型の半導体チップ(3)が得られる。例えば、下記の特許文献１は、側面を保護樹脂で被覆する薄型の半導体装置の製法を開示する。

特開２００６−３２５９８号公報

特許文献１の半導体装置の製法では、半導体ウェーハの主面上で複数のチップ領域に区画する分割領域に溝を形成し、その溝内に酸化シリコン膜を埋設する状態で半導体ウェーハの主面にウェハ補強粘着テープ及びカバー粘着テープを貼着して半導体ウェーハを補強した後、半導体ウェーハの主面とは反対側の裏面を研削して、半導体ウェーハを薄型化し、続いて、酸化シリコン膜を溝内に埋設した状態で種々の熱処理を行う。特許文献１は、円板状の半導体ウェーハに皹割れ、欠損又は反りを発生させずに薄型の半導体チップを製造する半導体装置を示す。

ところで、従来の半導体装置の製法では、研削装置(10)による研削加工後に、保護樹脂(6)の収縮により、半導体ウェーハ(1)に反りが生じ又は保護樹脂(6)にクラック（亀裂）が発生する現象があり、この現象を回避するため、例えば、ショアー(Shore)Ａ硬度の小さい柔軟性の高い保護樹脂(6)を半導体ウェーハ(1)の溝(4)内に充填する必要がある。しかしながら、柔軟性の高い樹脂は、引張強度が低いため、半導体ウェーハ(1)の溝(4)内に充填した保護樹脂(6)に研削装置(10)が接触すると、保護樹脂(6)が損傷を受け、図１０に示すように、溝(4)から保護樹脂(6)が掻き出され、半導体チップ(3)の側面(3c)が露出する問題があった。例えば、硬化後のショアーＡ硬度が１５以下で、引張強度が約５.０×１０⁵Pa以下の保護樹脂(6)を溝(4)に充填し、回転しつつ速度約０.３〜０.５μm/sで水平移動する研削装置(10)により、半導体ウェーハ(1)と保護樹脂(6)を同時に研削すると、略全ての保護樹脂(6)が溝(4)から掻き出される。したがって、研削加工により半導体ウェーハ(1)を薄型化した後に、複数の半導体チップ(3)に分割する従来の製法では、損傷のない十分な厚さの保護樹脂(6)を各半導体チップ(3)の各側面(3c)に形成することはできなかった。

そこで、本発明は、損傷のない十分な厚さの保護樹脂を半導体チップの各側面に形成できる半導体装置の製法を提供することを目的とする。

本発明による半導体装置の製法は、半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に複数の溝(4)を格子状に形成する工程と、水溶性で液状の被覆樹脂(5)を溝(4)内の一定深さに供給する工程と、疎水性で液状の保護樹脂(6)を被覆樹脂(5)の上から溝(4)内に充填する工程と、溝(4)を含む半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)に純水を供給しながら被覆樹脂(5)に達するまで半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を研削すると共に、溝(4)内に残留する被覆樹脂(5)を除去する工程と、保護樹脂(6)の中央に沿って保護樹脂(6)を切断して、保護樹脂(6)により各側面(3c)が被覆された複数の半導体チップ(3)に分割する工程とを含む。

純水を供給しながら、被覆樹脂(5)に達するまで半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を均一に研削すると、水溶性の被覆樹脂(5)は、純水内に溶出して溝(4)内から外側に掻き出されると共に、研削の際に生ずる摩擦熱により加熱される半導体ウェーハ(1)を純水により冷却して、半導体ウェーハ(1)の高温加熱及びクラックの発生を防止すると同時に、被覆樹脂(5)を溶出除去することができる。被覆樹脂(5)より内側に配置される保護樹脂(6)は、研削による損傷を受けず又は掻き出されずに、溝(4)内に保持される。その後、中央線(C)に沿って保護樹脂(6)を切断すると、保護樹脂(6)で側面(3c)が被覆された複数の半導体チップ(3)が得られる。また、被覆樹脂(5)に達するまで半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を均一に研削した後に、溝(4)内の被覆樹脂(5)を除去してもよい。

本発明では、研削時の半導体ウェーハの高温加熱及びクラックの発生を防止できると共に、ダイシングにより複数の半導体チップに分割するとき、保護樹脂が損傷を受けないので、各半導体チップの各側面に十分な厚さの保護樹脂を付着させて、製造歩留まりがよく信頼性の高い半導体装置を製造することができる。

以下、本発明による半導体装置の製法の実施の形態を図１〜図７について説明する。但し、図１〜図７では、図８〜図１０に示す箇所と実質的に同一の部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。

本実施の形態の半導体装置の製法では、まず、図２に示すように、不純物拡散やエピタキシャル成長により、第１の導電型の第１の半導体領域としての高不純物濃度のＮ＋型半導体領域、第３の導電型の第３の半導体領域としての低不純物濃度のＮ−型半導体領域及び第１の導電型とは異なる第２の導電型の第２の半導体領域としての高不純物濃度のＰ＋型半導体領域を順次積層して成るシリコン単結晶基板から構成される図１に示す円板状の半導体ウェーハ(1)を用意する。周知のように、図１に示す半導体ウェーハ(1)は、後にダイシングにより多数の半導体チップ(3)に分割される。本実施の形態では、一般的なＰＮ接合型のダイオードの構造として半導体チップ(3)を示すが、本発明は、ダイオードに限定されず、各種トランジスタ、サイリスタ又はトライアック等他の種々の半導体装置の製造にも適用することができる。

続いて、図２に示すように、半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)から、図１に示す格子状の区画線(D)に沿ってダイサにより半導体ウェーハ(1)を切削し、格子状の溝(4)を半導体ウェーハ(1)に形成する。本実施の形態では、ダイサによるダイシングとエッチング液によるウェットエッチングにより、例えば、底部(4a)の幅が約８０μm〜２００μmで側壁部(4c)に沿う深さが約２００μmの溝(4)を厚さ約４００μmの半導体ウェーハ(1)に形成する。このように、半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に格子状の溝(4)を形成することにより、溝(4)を挟んで複数個の半導体チップ(3)の領域に半導体ウェーハ(1)が区画される。

次に、図３に示すように、ディスペンサやスクリーン印刷を使用して溝(4)の底部(4a)の一定の深さに水溶性で液状の被覆樹脂(5)を塗布する。被覆樹脂(5)は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、カルボキシビニルポリマー、酸化エチレン、ポリアクリルアミド又はポリエステルから成る群から選択される水溶性樹脂を使用できるが、本実施の形態では、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の水溶液を使用する。

続いて、図４に示すように、ディスペンサやスクリーン印刷を使用して被覆樹脂(5)の上方から溝(4)内に疎水性で液状の保護樹脂(6)を充填する。保護樹脂(6)は、熱硬化性を有するシリコーン樹脂又はポリイミド樹脂が使用され、例えば、約１５０℃の硬化温度と、３００℃以上の耐熱性を有するシリコーン樹脂が好ましい。水溶性で液状の被覆樹脂(5)の上方から溝(4)内に疎水性で液状の保護樹脂(6)を充填すると、保護樹脂(6)の下方に被覆樹脂(5)の層が形成される。その後、図示しないクリーンオーブン等の加熱装置内に半導体ウェーハ(1)を搬入し、温度約１５０℃で１時間加熱して、溝(4)内の保護樹脂(6)を硬化させる。

溝(4)内の保護樹脂(6)を硬化した後、図５に示すように、半導体ウェーハ(1)を反転させ、溝(4)を含む半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に弾力性を有する保持体としての保持テープ(2)を貼着する。保持テープ(2)は、弾力性を有する樹脂から成るテープ材又はフィルム材が使用され、溝(4)を含む半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に対向する保持テープ(2)の接着面に粘着剤が塗布される。

次に、図５に示すように、駆動装置(11)に連結される研削装置(10)を回転させながら、水平方向に半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)上で研削装置(10)を移動させて、研削面(G)に達して溝(4)内の被覆樹脂(5)が露出するまで、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を均一に研削する。これにより、図６に示すように、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)側のＮ＋型半導体領域が研削されて薄型化されると共に、溝(4)内の保護樹脂(6)を挟んで複数個の半導体チップ(3)に分割され、溝(4)内に残留する水溶性の被覆樹脂(5)により保護樹脂(6)の上面が被覆される。この際に、各半導体チップ(3)は粘着力により保持テープ(2)上に確実に保持されるので、各半導体チップ(3)が回転且つ水平移動する研削装置(10)に接触する際に飛散しない。その後、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)上に純水を供給して、図７に示すように、溝(4)内に残留する水溶性の被覆樹脂(5)を純水内に溶出させて除去する。

別法として、溝(4)を含む半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)上に純水を供給しながら、回転する研削装置(10)を半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)上で水平方向に移動させて、研削面(G)に達して被覆樹脂(5)が露出するまで、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を均一に研削すると共に、溝(4)内に残留する被覆樹脂(5)を除去してもよい。この場合は、水溶性の被覆樹脂(5)が純水内に溶出して、研削装置(10)の回転と水平移動とにより、溝(4)内から外側に被覆樹脂(5)が掻き出されると共に、研削の際に生ずる摩擦熱により加熱される半導体ウェーハ(1)を純水により冷却して、半導体ウェーハ(1)の高温加熱とクラックとの発生を防止すると同時に、純水により被覆樹脂(5)を溶出除去する。この際に、被覆樹脂(5)より内側に配置される保護樹脂(6)は、研削による損傷を受けず又は掻き出されずに、溝(4)内に保持される。しかしながら、研削後に純水により水溶性の保護樹脂(5)を溶出除去してもよい。

溝(4)内の被覆樹脂(5)を除去した後、図７に示す保護樹脂(6)を中央線(C)に沿って切断し、保持テープ(2)を水平方向に引張って拡張させると、複数の半導体チップ(3)間に大きな間隙が形成される。この状態で、分割された各半導体チップ(3)をコレットにより吸着して保持テープ(2)から除去すると、保護樹脂(6)で各側面(3c)が被覆された複数の薄型の半導体チップ(3)が得られる。

本発明の実施態様は前記の実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上記の実施の形態では、水溶性で液状の被覆樹脂(5)としてポリビニルアルコールを使用するが、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、カルボキシビニルポリマー、酸化エチレン、ポリアクリルアミド又はポリエステルから成る群から選択される水溶性樹脂を使用してもよい。また、上記の実施の形態では、疎水性で液状の保護樹脂(6)としてシリコーン樹脂を使用するが、ポリイミド樹脂を使用してもよい。更に、本発明はＰＮ接合型のダイオードチップの製造に限定されず、各種トランジスタ又はサイリスタ、若しくはモノリシック型の集積回路の製造にも本発明を適用できる。

本発明は、研削加工により薄型化する半導体チップの側面を被覆する樹脂製の保護膜を有する半導体装置の製造に良好に適用できる。

円板状の半導体ウェーハの一方の主面に複数の溝を格子状に形成する状態を示す斜視図半導体ウェーハの一方の主面に複数の溝を形成する状態を示す断面図複数の溝の底部に水溶性の被覆樹脂を塗布する状態を示す断面図被覆樹脂の上方から溝内に保護樹脂を充填する状態を示す断面図被覆樹脂に達するまで半導体ウェーハの他方の主面を研削装置により研削する状態を示す断面図研削加工により保護樹脂を挟んで複数の半導体チップに分割する状態を示す断面図保護樹脂上の被覆樹脂を純水により溶出除去した状態を示す断面図半導体ウェーハの一方の主面に形成された複数の溝内に保護樹脂を充填する状態を示す断面図保護樹脂に達するまで半導体ウェーハの他方の主面を研削装置により研削する状態を示す断面図研削加工後に複数の溝から保護樹脂が掻き出された状態を示す断面図

符号の説明

(1)・・半導体ウェーハ、 (1a)・・一方の主面、 (1b)・・他方の主面、 (2)・・保持テープ（保持体）、 (3)・・半導体チップ、 (3a)・・一方の主面、 (3b)・・他方の主面、 (3c)・・側面、 (4)・・溝、 (4a)・・底部、 (4b)・・底面、 (4c)・・側壁部、 (5)・・被覆樹脂、 (6)・・保護樹脂、 (10)・・研削装置、 (11)・・駆動装置、 (D)・・区画線、 (G)・・研削面、 (C)・・中央線、

Claims

半導体ウェーハの一方の主面に複数の溝を格子状に形成する工程と、
水溶性で液状の被覆樹脂を前記溝内の一定深さに供給する工程と、
疎水性で液状の保護樹脂を前記被覆樹脂の上から前記溝内に充填する工程と、
前記溝を含む前記半導体ウェーハの他方の主面に純水を供給しながら、前記被覆樹脂に達するまで、前記半導体ウェーハの他方の主面を研削すると共に、前記溝内に残留する前記被覆樹脂を除去する工程と、
前記保護樹脂の中央に沿って前記保護樹脂を切断して、前記保護樹脂により各側面が被覆された複数の半導体チップに分割する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製法。
半導体ウェーハの一方の主面に複数の溝を格子状に形成する工程と、
水溶性で液状の被覆樹脂を前記溝内の一定深さに供給する工程と、
疎水性で液状の保護樹脂を前記被覆樹脂の上から前記溝内に充填する工程と、
前記溝を含む前記半導体ウェーハの他方の主面から前記被覆樹脂に達するまで、前記半導体ウェーハの他方の主面を研削した後に、前記溝内に残留する前記被覆樹脂を除去する工程と、
前記保護樹脂の中央に沿って前記保護樹脂を切断して、前記保護樹脂により各側面が被覆された複数の半導体チップに分割する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製法。
前記被覆樹脂は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、カルボキシビニルポリマー、酸化エチレン、ポリアクリルアミド又はポリエステルから成る群から選択される水溶性樹脂であり、前記保護樹脂は、熱硬化性のシリコーン樹脂又はポリイミド樹脂である請求項１又は２に記載の半導体装置の製法。
前記被覆樹脂の上から前記溝内に前記保護樹脂を充填した後に、前記半導体ウェーハを加熱して前記保護樹脂を硬化させる工程を含む請求項３に記載の半導体装置の製法。
前記被覆樹脂に達するまで前記半導体ウェーハの他方の主面を研削した後に、前記溝を含む前記半導体ウェーハの他方の主面に純水を供給して、前記溝内に残留する前記被覆樹脂を除去する請求項３又は４に記載の半導体装置の製法。
前記半導体ウェーハの他方の主面を研削する前に、前記溝を含む前記半導体ウェーハの一方の主面に弾力性を有する保持体を貼着する工程を含む請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体装置の製法。
前記半導体ウェーハの一方の主面に複数の溝を形成する前に、第１の導電型を有する第１の半導体領域と、該第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の半導体領域とを前記半導体ウェーハに形成する工程を含む請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体装置の製法。