JP4515129B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
また、このような高密度実装を実現するために、半導体チップの薄型化が進められている。
特に、フリップチップ接続工法では、ダイボンド工法よりも半導体チップに高荷重がかかる。このため、図6に示すように、半導体チップ120にチップクラック16が発生する可能性がある。
図7は、半導体チップに形成される欠落部分117を示す説明図である。この図に示すように、欠落部分117は、ブレード111によってウェハを切断(ダイシング)して個々の半導体チップを得るときに、半導体チップに生じるものである。
この先ダイシング法では、図8(a)に示すように、ダイシングによって、ウェハに溝118を形成しておく。そして、図8(b)に示すように、ウェハに保護膜121を貼付して溝118を塞いだ後、裏面を研磨することで、個々の半導体チップを得るようになっている。
この方法では、図9(a)に示すように、半導体素子の形成が終了したウェハ201の回路形成面の裏面に保持テープ203を貼り付けた後、半導体チップの外形に合わせたダイシング溝202を形成する。
次に、図9(b)に示すように、ウェハ201の回路形成面(表面)に保持テープ204を貼り、保持テープ203を裏面から剥がす。
その後、図9(c)に示すように、裏面研削によって、半導体チップ215を薄厚化・個片化する。この時点では、半導体チップ215の裏面が露出されている。
その後、図9(e)に示すように、補強部材205上に、保持テープ206を貼り、保持テープ204をウェハの表面から剥がす(すなわち、保持テープ204を保持テープ206に張り替える)。
ここで、この切断の際にチップ215にブレードが触れると、チップのエッジを欠落させてしまう。このため、ブレードをチップに接触させないように、補強部材205を切断する必要がある。
そして、このような場合、ずれた半導体チップ215の間隙をブレードで切断することは、非常に高い精度と技術力とが必要となる。また、ずれの激しい場合には、補強部材205をブレードで切断することはほぼ不可能である。
半導体チップのウェハの表面に、分断溝を形成する分断溝形成工程と、
分断溝の形成された表面に保護テープを貼付する保護テープ貼付工程と、
ウェハの裏面を上記の分断溝に達するまで研磨して、半導体チップを個片化する個片化工程と、
ウェハの裏面に補強テープを貼付し、その後、半導体チップ間で補強テープを切断する補強テープ形成工程と、
上記の保護テープから、補強テープを備えた半導体チップをピックアップするピックアップ工程と、
を含んでいることを特徴としている。
そして、ウェハにおける素子間を適切に分断することで、多数の半導体チップを得られる。
さらに、ウェハの裏面を、分断溝に達するまで研磨する(個片化工程)。これにより、半導体チップを、保護テープに貼付した状態で個片化できる。
その後、この補強テープを、半導体チップ間で切断する(補強テープ形成工程)。そして、保護テープから、補強テープを備えたままの半導体チップをピックアップする(剥がす;ピックアップ工程)。
これにより、補強テープを備えた複数の半導体チップを、互いに独立した状態とできる。
例えば、厚さ100μmの単独の半導体チップと、単体での厚さが80μmで20μmの補強テープを備えた半導体チップとの抗折強度を比較すると、平均値およびMIN値(最小値)については、後者のチップの方が高くなる。特にMIN値の比較においては、7.5倍の差が現れる場合もある。
ここで、上記の厚さ範囲は、現実的な生産性(歩留まり)を考慮すれば、十分に小さい値である。
すなわち、本チップ製造方法では、切断すべき補強テープを外側に露出させている(特許文献1の技術では、チップ,補強テープ,保護テープの順で積層されているため、補強テープが内側にある)。
従って、本チップ製造方法では、補強テープを切断する際、切断に使用する手段(ブレードなど)を半導体チップ間に挿入する必要がない。このため、補強テープの切断時に半導体チップを傷つけてしまうことを回避できる。
従って、テープの貼り替えによって個片化された半導体チップが保護テープ上でずれることを防止できる。このため、補強テープの切断を、さらに容易に行える。
この場合には、ウェハに対して一括してバンプ電極を形成できる。メッキ法を用いてバンプ電極を形成することもできる。
これにより、保護テープを加熱するだけで、半導体チップを保護テープからはずせる。従って、ピックアップ工程を容易に行える。
これにより、保護テープに紫外線を照射するだけで、半導体チップを保護テープからはずせるので、ピックアップ工程を簡略化できる。
なお、ペースト状の樹脂は、フィルム状の樹脂に比べて、樹脂の這い上がりが大きい(通常、100μm以上這い上がる)。
従って、半導体チップおよび補強テープの総厚が100μm以下である場合は、樹脂がフリップチップツールにまで這い上がる可能性があり、接続不良の原因となる。
従って、基板に半導体チップをフリップチップ接続する際、フィルム状樹脂やペースト状の樹脂が補強テープの側面やフリップチップツールにまで這い上がることを回避できる。
この場合には、補強テープを剥がす工程は不要になる。
例えば、補強テープを残したまま全半導体チップを接続した後、全半導体チップにおける補強テープの上に、粘着性を有する転写シートを貼り付ける。そして、この転写シートを引き剥がすことで、全半導体チップの補強テープを一度に剥がすことが可能となる。
このような設計については、フィルム状樹脂の厚さ(樹脂の塗布量)、粘度、接続条件を適切に調整することで行える。
すなわち、保護テープとして紫外線剥離シートを用いる場合、補強テープとしては、紫外線剥離シート以外のもの(剥離性を持たないシートや、熱剥離シートなど)を用いることが好ましい。
同様に、保護テープとして熱剥離シートを用いる場合、補強テープとしては、熱剥離シート以外のもの(剥離性を持たないシートや、紫外線剥離シートなど)を用いることが好ましい。
これにより、保護テープから半導体チップをピックアップする際、補強テープも剥がれてしまうことを防止できる。
さらに、ウェハの裏面を、分断溝に達するまで研磨する(個片化工程)。これにより、半導体チップを、保護テープに貼付した状態で個片化できる。
その後、この補強テープを、半導体チップ間で切断する(補強テープ形成工程)。そして、保護テープから、補強テープを備えたままの半導体チップをピックアップする(剥がす;ピックアップ工程)。
これにより、補強テープを備えた複数の半導体チップを、互いに独立した状態とできる。
すなわち、本チップ製造方法では、切断すべき補強テープを外側に露出させている(特許文献1の技術では、チップ,補強テープ,保護テープの順で積層されているため、補強テープが内側にある)。
従って、本チップ製造方法では、補強テープを切断する際、切断に使用する手段(ブレードなど)を半導体チップ間に挿入する必要がない。このため、補強テープの切断時に半導体チップを傷つけてしまうことを回避できる。
従って、テープの貼り替えによって個片化された半導体チップが保護テープ上でずれることを防止できる。このため、補強テープの切断を、さらに容易に行える。
本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法(本製造方法)は、携帯電話やPDA(personal digital assistant;携帯情報通信端末)などの携帯情報機器に用いられる半導体チップを製造し、この半導体チップを回路基板に搭載する方法である。
図1(a)は、半導体チップのウェハ1を示す断面図である。
このウェハ1は、多数の半導体チップのための電極パッド(図示せず)を素子面2に備えており、さらに、各電極パッドを分断するチップ分割用ライン(図示せず)の形成されているものである。
すなわち、このチップ分割用ラインにそってウェハ1を切断することで、多数の半導体チップを形成できるように設計されている。
次に、図1(c)に示すように、スタッドバンプ7の形成されたウェハ1の素子面2に、表面保護テープ8を貼り付ける。
なお、この表面保護テープ8は、熱により発泡して接着性を失う樹脂シート(熱剥離シート)から構成されている。このような熱剥離シートとしては、例えば、リバアルファ(日東電工製)の低温タイプのシート(剥離温度90℃)を挙げられる。
次に、図1(f)に示すように、表面保護テープ8および補強テープ10によって挟まれた多数の半導体チップ5(半導体チップ群)を、ダイシングシート20に固定する。
また、この図に示すダイシングリング12は、ダイシングシート(ダイシング用テープ)20を貼り付け、保持(固定)するものである。
次に、図1(g)に示すように、表面保護テープ8から、補強テープ10を貼り付けた状態の半導体チップ5をピックアップする。
これにより、補強テープ10を備えた半導体チップ5の製造が完了する。
そして、補強テープ10に真空吸着したフリップチップツール13によって、補強テープ10の上から、補強テープ10,半導体チップ5およびフィルム状樹脂31を加熱および加圧する。
ここで、熱溶解性を有するフィルム状樹脂31としては、ACF(Anisotropic Conductive Film)やNCF(Non Conductive Film)などを使用できる。
例えば、厚さ100μmの単独の半導体チップ5と、単体での厚さが80μmで20μmの補強テープ10を備えた半導体チップ5との抗折強度を比較すると、平均値およびMIN値(最小値)については、後者のチップの方が高くなる。特にMIN値の比較においては、7.5倍の差が現れる場合もある。
すなわち、本製造方法では、切断すべき補強テープ10を外側に露出させている(特許文献1の技術では、チップ,補強テープ,表面保護テープの順で積層されているため、補強テープが内側にある)。
従って、本製造方法では、補強テープ10を切断する際、切断に使用する手段(ブレードなど)を半導体チップ5間に挿入する必要がない。このため、補強テープ10の切断時に半導体チップ5を傷つけてしまうことを回避できる。
従って、テープの貼り替えによって個片化された半導体チップ5が保護テープ8上でずれることを防止できる。このため、補強テープ10の切断を、さらに容易に行える。
ここで、上記の厚さ範囲は、現実的な生産性(歩留まり)を考慮すれば、十分に小さい値である。
なお、この場合には、スタッドバンプ7および半導体チップ5の搬送、および、半導体チップ5に対するスタッドバンプ7の形成(取り付け)を慎重に行うことが好ましい。
しかしながら、フリップチップ接続後に、補強テープ10を剥がすように設定してもよい。
この場合には、補強テープ10を剥がすための工程は不要になる。
例えば、補強テープ10を残したまま全半導体チップ5を接続した後、全半導体チップ5における補強テープ10の上に、粘着性を有する転写シートを貼り付ける。そして、この転写シートを引き剥がすことで、全半導体チップ5の補強テープ10を一度に剥がすことが可能となる。
このような設計については、フィルム状樹脂31の厚さ(樹脂の塗布量)、粘度、接続条件を適切に調整することで行える。
従って、図5に示すように、回路基板14に半導体チップ5をフリップチップ接続する際、樹脂31が補強テープ10の側面やフリップチップツール13にまで這い上がることを回避できる。
また、表面保護テープ8としては、加熱やUV照射により接着力の低下するものであれば、どのようなものでも使用できる。
すなわち、表面保護テープ8として紫外線剥離シートを用いる場合、補強テープ10としては、紫外線剥離シート以外のもの(剥離性を持たないシートや、熱剥離シートなど)を用いることが好ましい。
同様に、表面保護テープ8として熱剥離シートを用いる場合、補強テープ10としては、熱剥離シート以外のもの(剥離性を持たないシートや、紫外線剥離シートなど)を用いることが好ましい。
これにより、表面保護テープ8から半導体チップ5をピックアップする際、補強テープ10も剥がれてしまうことを防止できる。
従って、半導体チップ5および補強テープ10の合計厚みが100μm以下である場合は、樹脂がフリップチップツール13にまで這い上がり、接続不良の原因となる。
さらに、回路基板14の外部端子としてピンを設けることで、フリップチップ構造体を、PGA(Pin Grid Array)の形態とすることも可能である。
第4製造方法は、第1〜第3製造方法において、第2の接着シートを分割する際、前記チップ分割ラインに形成した溝の幅よりも狭い幅で切断することを特徴とする。
第6製造方法は、第1〜第5製造方法において、第1の接着シートが、熱により被着体を剥離させることができる樹脂であることを特徴とする。
第7製造方法は、第1〜第5製造方法において、第1の接着シートが、UVにより被着体を剥離させることができる樹脂であることを特徴とする。
第9製造方法は、第1〜第8製造方法において、第2の接着シートと個片化された半導体装置をフリップ接続する工程の後に、第2の接着シートを剥がす工程を含むことを特徴とする。
第10製造方法は、第1〜第8製造方法において、第2の接着シートと個片化された半導体装置をフリップ接続すると同時に、第2の接着シートを剥がす工程を含むことを特徴とする。
第12製造方法は、第1〜第10製造方法において、第1と第2の接着シートが共に、UVにより被着体を剥離させることができる樹脂であることを特徴とする。
第13製造方法は、第12製造方法において、第1と第2の接着シートが共に、UVにより被着体を剥離させることができる樹脂であり、UVを同量照射した場合、第1の接着シートの密着力が、第2の接着シートの密着力よりも低くなることを特徴とする。
第15製造方法は、第1〜第10製造方法において、第2の接着シートが、熱により被着体を剥離させることができる樹脂であり、かつ第1の接着シートが、前記第2の接着シートに加わる熱よりも低い温度で被着体を剥離させることができる樹脂であることを特徴とする。
さらに、上記の製造方法によれば、チップ側面や裏面のチッピングを減少できるので、組み立て時の歩留まり向上し、実装後の信頼性試験においても高い信頼性を確保できる。また、補強テープを剥がさず、そのまま残す場合には、落下試験等での外部から加わる衝撃を吸収し、半導体装置の実装構造体の物理的強度を増すことができる。
2 素子面
3 分断溝
5 半導体チップ
7 スタッドバンプ(バンプ電極)
8 表面保護テープ(保護テープ)
9 研磨機
10 補強テープ
11 ダイシングソー
12 ダイシングリング
13 フリップチップツール
14 回路基板
15 切断ギャップ
20 ダイシングシート
21 ハンダボール(外部端子)
31 フィルム状樹脂
31 樹脂
Claims (12)
- 半導体チップのウェハの表面に分断溝を形成する分断溝形成工程と、
分断溝の形成された表面に保護テープを貼付する保護テープ貼付工程と、
ウェハの裏面を上記の分断溝に達するまで研磨して、半導体チップを個片化する個片化工程と、
ウェハの裏面に補強テープを貼付し、その後、半導体チップ間で補強テープを切断する補強テープ形成工程と、
上記の保護テープから、補強テープを備えた半導体チップをピックアップするピックアップ工程と、
を含み、
基板、基板上の樹脂、補強テープを備えた半導体チップを、半導体チップが樹脂に接するように重ね、基板、樹脂、半導体チップ、補強テープをこの順で積層する工程と、
補強テープを備えた半導体チップを、樹脂を用いて基板にフリップチップ接続する接続工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 上記基板の裏面に外部端子を形成する外部端子形成工程とを含んでいることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 補強テープを備えた半導体チップの厚さを、100μm〜300μmの範囲に設定することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 上記の補強テープ形成工程では、補強テープの切断ギャップを、分断溝形成工程において形成される分断溝よりも狭くすることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 上記の補強テープ形成工程では、補強テープをレーザーで切断することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
- 上記の接続工程の後に、
半導体チップから補強テープを剥がす補強テープ剥離工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 補強テープとして、熱剥離シートを用いることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 紫外線剥離シートおよび熱剥離シートの一方を保護テープとして用い、他方を補強テープとして用いることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 保護テープおよび補強テープに共通の材料として、紫外線剥離シートあるいは熱剥離シートを用いることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 補強テープの粘着力を、保護テープよりも高く設定することを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
- 上記の保護テープ貼付工程の前に、ウェハ上の半導体チップにバンプ電極を形成する電極形成工程を実行することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 上記のピックアップ工程の後に、ウェハ上の半導体チップにバンプ電極を形成する電極形成工程を実行することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
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