JP4774999B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置の製造方法に関する。詳しくは、突起電極によって電気的に接続された2つの半導体チップを備える半導体装置の製造方法に係るものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. Specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including two semiconductor chips electrically connected by protruding electrodes.
現在、各種電化製品の小型化、高性能化に伴い、その内部に使用される半導体パッケージの高密度化が進み、半導体パッケージ内に高密度に半導体チップを実装するための高密度実装技術も益々進歩している。その1つとして、フリップチップ方式による実装技術(例えば、特許文献1参照。)を用いて第1の半導体チップの上に第2の半導体チップを直接フェースダウンで電気的に接続し、電気的に接続された第1の半導体チップと第2の半導体チップとを回路基板(実装基板)に実装する技術がある。 Currently, with the miniaturization and high performance of various electrical appliances, the density of semiconductor packages used in the interiors has increased, and high-density packaging technology for mounting semiconductor chips at high density in semiconductor packages has been increasing. Progressing. As one of them, a second semiconductor chip is electrically connected directly face-down on the first semiconductor chip by using a flip-chip mounting technique (for example, see Patent Document 1). There is a technique for mounting a connected first semiconductor chip and a second semiconductor chip on a circuit board (mounting board).
以下、フリップチップ方式によって電気的に接続された2つの半導体チップを備える半導体パッケージの製造方法について図面を用いて説明する。即ち、従来の半導体パッケージの製造方法について説明する。 Hereinafter, a manufacturing method of a semiconductor package including two semiconductor chips electrically connected by a flip chip method will be described with reference to the drawings. That is, a conventional method for manufacturing a semiconductor package will be described.
従来の半導体パッケージの製造方法では、先ず、第1のシリコンウェーハ基板101に複数の第1の半導体チップ102を形成し、各第1の半導体チップの電極(図示せず)にはんだを主成分とし、一般的にバンプと称される突起電極103(以下、第1のチップ側バンプと称する。)を形成する(図2(a)参照。)。
In the conventional method of manufacturing a semiconductor package, first, a plurality of
次に、第1のシリコンウェーハ基板のバックグラインド処理を行って第1のシリコンウェーハ基板の薄膜化を行なった後に(図2(b)参照。)、第1のシリコンウェーハ基板の裏面のポリッシング処理を行なって第1のシリコンウェーハ基板の裏面の粗さを10nm以下とする。 Next, after the back grinding process of the first silicon wafer substrate is performed to reduce the thickness of the first silicon wafer substrate (see FIG. 2B), the polishing process on the back surface of the first silicon wafer substrate is performed. To reduce the roughness of the back surface of the first silicon wafer substrate to 10 nm or less.
続いて、塩化ビニルを主成分とするテープ基材104aの表面にアクリル系粘着剤を主成分とする粘着剤104bが塗布されたダイシングテープ104に第1のシリコンウェーハ基板を貼り合わせてダイシング処理を行なって第1の半導体チップ毎に第1のシリコンウェーハ基板を個片化する(図2(c)参照。)。
Subsequently, the first silicon wafer substrate is bonded to the
また、第1の半導体チップの形成とは別に、第2のシリコンウェーハ基板105に複数の第2の半導体チップ106を形成し、各第2の半導体チップの電極(図示せず)にはんだを主成分とする突起電極107(以下、第2のチップ側バンプと称する。)を形成する(図2(d)参照。)。
In addition to the formation of the first semiconductor chip, a plurality of
次に、第2のシリコンウェーハ基板のバックグラインド処理を行なって第2のシリコンウェーハ基板の薄膜化を行なった後に(図2(e)参照。)、第2のシリコンウェーハ基板の裏面のポリッシング処理を行なって裏面の粗さを10nm以下とする。 Next, after the back grinding process of the second silicon wafer substrate is performed to reduce the thickness of the second silicon wafer substrate (see FIG. 2E), the polishing process of the back surface of the second silicon wafer substrate is performed. To make the back surface roughness 10 nm or less.
続いて、塩化ビニルを主成分とするテープ基材の表面にアクリル系粘着剤を主成分とする粘着剤が塗布されたダイシングテープ104に第2のシリコンウェーハ基板を貼り合わせてダイシング処理を行なって第2の半導体チップ毎に第2のシリコンウェーハ基板を個片化する(図2(f)参照。)。
Subsequently, a second silicon wafer substrate is bonded to a
次に、第1の半導体チップ上に第2の半導体チップを、第1のチップ側バンプと第2のチップ側バンプが接触する様に配置した状態で(図2(g)参照。)、第1の半導体チップ及び第2の半導体チップ全体に加熱処理を施して第1のチップ側バンプ及び第2のチップ側バンプを溶融し、第1のチップ側バンプ及び第2のチップ側バンプを一体化することで第1の半導体チップと第2の半導体チップとを電気的に接続する(図2(h)参照。)。 Next, the second semiconductor chip is arranged on the first semiconductor chip so that the first chip-side bump and the second chip-side bump are in contact with each other (see FIG. 2G). The entire semiconductor chip 1 and the second semiconductor chip are heated to melt the first chip-side bump and the second chip-side bump, and the first chip-side bump and the second chip-side bump are integrated. Thus, the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are electrically connected (see FIG. 2H).
続いて、第1の半導体チップと第2の半導体チップとの間隙にアンダーフィル材108を充填した後、ダイボンド剤109を介して第1の半導体チップを実装基板110上に搭載し、第1の半導体チップと実装基板とをボンディングワイヤー111によって電気的に接続する。その後、実装基板を上金型と下金型とから成るモールド成型金型(図示せず)に装填し、エポキシ樹脂と無機酸化物フィラーを主成分とするモールド樹脂112をモールド成型金型内に注入することによって、図2(i)で示す様な半導体パッケージを得ることができる。
Subsequently, after filling the gap between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip with the
しかしながら、上記した従来の半導体パッケージの製造方法で得られる半導体パッケージは、マザーボードに実装するリフロー工程にて第1の半導体チップの裏面とダイボンド剤との界面で剥離が発生することがある。以下、この点について詳細に説明を行う。 However, in the semiconductor package obtained by the above-described conventional semiconductor package manufacturing method, peeling may occur at the interface between the back surface of the first semiconductor chip and the die bond agent in the reflow process of mounting on the motherboard. Hereinafter, this point will be described in detail.
即ち、塩化ビニルを主成分とするテープ基材にはフタル酸エステル類等の可塑剤が含まれており、第1のシリコンウェーハ基板をダイシングテープに貼り合わせることで、第1のシリコンウェーハ基板の裏面(第1の半導体チップの裏面)に可塑剤が付着することになる。
そして、第1のチップ側バンプ及び第2のチップ側バンプを溶融するための加熱処理によって、第1の半導体チップの裏面に付着した可塑剤が高温加熱されて溶融する。溶融した可塑剤は第1の半導体チップの裏面全面に広がり、第1の半導体チップの裏面を可塑剤が被覆することとなる。
この様にして第1の半導体チップの裏面に形成される可塑剤の皮膜が第1の半導体チップとダイボンド剤との接着性を低下させるために、第1の半導体チップの裏面とダイボンド剤との界面で剥離が発生するのである。
That is, the tape base material containing vinyl chloride as a main component contains a plasticizer such as phthalates, and the first silicon wafer substrate is bonded to the dicing tape to bond the first silicon wafer substrate. A plasticizer will adhere to the back surface (the back surface of the first semiconductor chip).
Then, by the heat treatment for melting the first chip side bump and the second chip side bump, the plasticizer attached to the back surface of the first semiconductor chip is heated at a high temperature and melted. The melted plasticizer spreads over the entire back surface of the first semiconductor chip, and the back surface of the first semiconductor chip is covered with the plasticizer.
In this way, the plasticizer film formed on the back surface of the first semiconductor chip reduces the adhesion between the first semiconductor chip and the die bond agent. Peeling occurs at the interface.
なお、第1の半導体チップの裏面とダイボンド剤との界面で生じる剥離については、第1の半導体チップの裏面に付着した可塑剤が溶融して第1の半導体チップの裏面に皮膜を形成することが主な原因であると考えられる。よって、実装基板上に搭載する前段階で第1の半導体チップに加熱処理を行なわない場合には第1の半導体チップの裏面とダイボンド剤との界面での剥離が問題とされることは少ない。
例えば、単一の半導体チップを実装基板に搭載する場合には、ダイシングテープに含まれる可塑剤が半導体チップの裏面に付着したとしても、加熱処理が行なわれることなく実装基板に搭載されるために、半導体チップの裏面に付着した可塑剤が溶融して半導体チップの裏面に皮膜を形成することがなく、半導体チップの裏面とダイボンド剤との界面での剥離が問題とされることは少ない。
従って、半導体チップの裏面とダイボンド剤との界面での剥離が問題とされるのは、半導体チップを実装基板に搭載する前に加熱処理を行なう場合(例えば、加熱処理で第1のチップ側バンプと第2のチップ側バンプを溶融して第1の半導体チップと第2の半導体チップとを電気的に接続した後に、第1の半導体チップを実装基板に搭載する場合)であると考えられる。
Note that for the peeling that occurs at the interface between the back surface of the first semiconductor chip and the die bond agent, the plasticizer attached to the back surface of the first semiconductor chip melts to form a film on the back surface of the first semiconductor chip. Is considered to be the main cause. Therefore, if the first semiconductor chip is not subjected to heat treatment before mounting on the mounting substrate, peeling at the interface between the back surface of the first semiconductor chip and the die bond agent is rarely a problem.
For example, when a single semiconductor chip is mounted on a mounting substrate, even if the plasticizer contained in the dicing tape adheres to the back surface of the semiconductor chip, it is mounted on the mounting substrate without being heated. The plasticizer attached to the back surface of the semiconductor chip does not melt to form a film on the back surface of the semiconductor chip, and peeling at the interface between the back surface of the semiconductor chip and the die bond agent is rarely a problem.
Therefore, peeling at the interface between the back surface of the semiconductor chip and the die bonding agent is a problem when heat treatment is performed before the semiconductor chip is mounted on the mounting substrate (for example, the first chip-side bump is formed by heat treatment). And the second semiconductor chip are mounted on the mounting substrate after the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are electrically connected by melting the second chip side bump.
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、半導体チップとダイボンド剤との界面での剥離を抑制することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can suppress peeling at the interface between a semiconductor chip and a die bond agent.
上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、ウェーハ基板に複数の第1の半導体チップを形成する工程と、前記第1の半導体チップに第1の突起電極を形成する工程と、前記ウェーハ基板をダイシングテープに貼り合わせ、同ウェーハ基板を前記第1の半導体チップ毎に個片化する工程と、前記第1の半導体チップ上に第2の突起電極が形成された第2の半導体チップを、前記第1の突起電極と前記第2の突起電極が接触する様に配置する工程と、加熱処理により前記第1の突起電極と前記第2の突起電極を溶融して一体化し、前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップとを電気的に接続する工程と、前記第2の半導体チップと電気的に接続された前記第1の半導体チップをダイボンド剤を介して基板上に搭載し、前記第1の半導体チップ及び前記第2の半導体チップを封止する工程とを備える半導体装置の製造方法において、前記ダイシングテープは、同ダイシングテープに貼り合わせる前の前記ウェーハ基板の裏面粗さと同ダイシングテープを剥離した後の前記第1の半導体チップの裏面粗さが略同一となる様に構成され、前記第1の半導体チップの裏面粗さが1.0nm以下であり、前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップとを電気的に接続する工程は、前記第1の突起電極及び前記第2の突起電極を電気的に接続する温度が300℃となるように加熱処理を施す。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a plurality of first semiconductor chips on a wafer substrate, and forming a first protruding electrode on the first semiconductor chip. Bonding the wafer substrate to a dicing tape, dividing the wafer substrate into pieces for each first semiconductor chip, and forming a second protruding electrode on the first semiconductor chip. A step of arranging a second semiconductor chip so that the first protruding electrode and the second protruding electrode are in contact with each other, and melting the first protruding electrode and the second protruding electrode by heat treatment; A step of integrating and electrically connecting the first semiconductor chip and the second semiconductor chip, and the first semiconductor chip electrically connected to the second semiconductor chip via a die bond agent. On the board Mounting to the method of manufacturing a semiconductor device and a step of sealing the first semiconductor chip and the second semiconductor chip, the dicing tape, the back surface of the wafer substrate before the images stuck to the dicing tape The back surface roughness of the first semiconductor chip after peeling the dicing tape and the roughness is substantially the same, the back surface roughness of the first semiconductor chip is 1.0 nm or less, The step of electrically connecting the first semiconductor chip and the second semiconductor chip is performed such that a temperature at which the first protruding electrode and the second protruding electrode are electrically connected is 300 ° C. Apply processing .
ここで、ダイシングテープが、同ダイシングテープに貼り合わせ前のウェーハ基板の裏面粗さと同ダイシングテープを剥離した後の第1の半導体チップの裏面粗さが略同一となる様に構成されたことによって、即ち、ダイシングテープが可塑剤を含まない様に構成されたことによって、第1の半導体チップの裏面に可塑剤が付着することが無く、加熱処理によっても第1の半導体チップの裏面が可塑剤で被覆されることが無い。 Here, the dicing tape is configured so that the back surface roughness of the wafer substrate before being bonded to the dicing tape and the back surface roughness of the first semiconductor chip after peeling the dicing tape are substantially the same. That is, since the dicing tape is configured so as not to contain the plasticizer, the plasticizer does not adhere to the back surface of the first semiconductor chip, and the back surface of the first semiconductor chip is also plasticized by heat treatment. It is not covered with.
なお、「ダイシングテープが、同ダイシングテープに貼り合わせ前のウェーハ基板の裏面粗さと同ダイシングテープを剥離した後の第1の半導体チップの裏面粗さが略同一となる様に構成された」ということは、「ダイシングテープが可塑剤を含まない様に構成された」ということを意味するものである。即ち、ダイシングテープ中に可塑剤を含む場合には、ダイシングテープにウェーハ基板を貼り合せた際にウェーハ基板の裏面(第1の半導体チップの裏面)に可塑剤が付着してしまうために、ダイシングテープに貼り合わせる前のウェーハ基板の裏面と比較するとダイシングテープを剥離した後の第1の半導体チップの裏面粗さは増大する(第1の半導体チップの裏面は可塑剤が付着することにより粗くなる)。従って、ダイシングテープに貼り合わせる前のウェーハ基板の裏面と比較してダイシングテープを剥離した後の第1の半導体チップの裏面粗さがそれほど増大していない場合、即ち、ダイシングテープに貼り合わせる前のウェーハ基板の裏面の粗さとダイシングテープを剥離した後の第1の半導体チップの裏面の粗さが略同一である場合にはウェーハ基板(第1の半導体チップ)の裏面に可塑剤が付着していないということであり、このことはダイシングテープ中に可塑剤を含まないということを意味するものである。 “The dicing tape is configured so that the roughness of the back surface of the wafer substrate before being bonded to the dicing tape is substantially the same as the roughness of the back surface of the first semiconductor chip after peeling the dicing tape.” This means that “the dicing tape is configured not to contain a plasticizer”. That is, when a plasticizer is included in the dicing tape, the plasticizer adheres to the back surface of the wafer substrate (the back surface of the first semiconductor chip) when the wafer substrate is bonded to the dicing tape. Compared with the back surface of the wafer substrate before being bonded to the tape, the back surface roughness of the first semiconductor chip after peeling the dicing tape is increased (the back surface of the first semiconductor chip becomes rough due to adhesion of the plasticizer. ). Therefore, when the back surface roughness of the first semiconductor chip after peeling the dicing tape is not so increased compared to the back surface of the wafer substrate before being bonded to the dicing tape, that is, before being bonded to the dicing tape. When the roughness of the back surface of the wafer substrate and the roughness of the back surface of the first semiconductor chip after peeling the dicing tape are substantially the same, the plasticizer is attached to the back surface of the wafer substrate (first semiconductor chip). This means that no plasticizer is contained in the dicing tape.
また、ウェーハ基板の裏面粗さを所定の平坦度以上とする裏面研磨処理を施すことによって、即ち、ウェーハ基板の裏面を平滑な状態とすることによってウェーハ基板や第1の半導体チップに生じるクラックを抑制することが可能となる。
即ち、第1の半導体チップの薄膜化に伴って、ウェーハ基板の裏面(第1の半導体チップの裏面)が粗い場合には、即ち、ウェーハ基板(第1の半導体チップ)の裏面に凹凸がある場合には、ウェーハ基板(第1の半導体チップ)の裏面の凹凸に起因してクラックが発生することが考えられる。そこで、ウェーハ基板の裏面粗さを所定の平坦度以上とする裏面研磨処理を施し、ウェーハ基板の裏面の凹凸を低減することでウェーハ基板や第1の半導体チップに生じるクラックを抑制することができるのである。
Also, cracks that occur in the wafer substrate and the first semiconductor chip can be generated by performing a back surface polishing process in which the back surface roughness of the wafer substrate is equal to or higher than a predetermined flatness, that is, by making the back surface of the wafer substrate smooth. It becomes possible to suppress.
That is, when the back surface of the wafer substrate (the back surface of the first semiconductor chip) is rough as the first semiconductor chip is thinned, that is, the back surface of the wafer substrate (the first semiconductor chip) is uneven. In this case, it is conceivable that a crack is generated due to the unevenness on the back surface of the wafer substrate (first semiconductor chip). Therefore, by performing a back surface polishing process in which the back surface roughness of the wafer substrate is equal to or higher than a predetermined flatness, and reducing the unevenness on the back surface of the wafer substrate, cracks generated in the wafer substrate and the first semiconductor chip can be suppressed. It is.
本発明の半導体装置の製造方法では、第1の半導体チップの裏面に可塑剤が付着することが無く、加熱処理によっても第1の半導体チップの裏面が可塑剤によって被覆されることが無いために、第1の半導体チップとダイボンド剤との界面での剥離を抑制することができ、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。 In the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the plasticizer does not adhere to the back surface of the first semiconductor chip, and the back surface of the first semiconductor chip is not covered with the plasticizer even by heat treatment. Further, peeling at the interface between the first semiconductor chip and the die bond agent can be suppressed, and a highly reliable semiconductor device can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図1は本発明を適用した半導体装置の製造方法の一例である半導体パッケージの製造方法を説明するための模式図であり、本発明を適用した半導体パッケージの製造方法では、先ず、第1のシリコンウェーハ基板1に複数の第1の半導体チップ2(下側チップ)を形成し、各第1の半導体チップの電極(図示せず)にはんだを主成分とする第1のチップ側バンプ3を形成する(図1(a)参照。)。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings to provide an understanding of the present invention.
FIG. 1 is a schematic view for explaining a semiconductor package manufacturing method as an example of a semiconductor device manufacturing method to which the present invention is applied. In the semiconductor package manufacturing method to which the present invention is applied, first, a first silicon A plurality of first semiconductor chips 2 (lower chips) are formed on the wafer substrate 1, and first chip-
次に、第1のシリコンウェーハ基板のバックグラインド処理を行なって第1のシリコンウェーハ基板の薄膜化を行なった後に(図1(b)参照。)、第1のシリコンウェーハ基板の裏面のポリッシング処理を行なって第1のシリコンウェーハ基板の裏面の粗さを10nm以下とする。具体的には、第1シリコンウェーハ基板の裏面の粗さRa(1)を1.0nmとする。なお、ポリッシング処理は裏面研磨処理の一例である。 Next, after the back grinding process of the first silicon wafer substrate is performed to reduce the thickness of the first silicon wafer substrate (see FIG. 1B), the polishing process of the back surface of the first silicon wafer substrate is performed. To reduce the roughness of the back surface of the first silicon wafer substrate to 10 nm or less. Specifically, the roughness Ra (1) of the back surface of the first silicon wafer substrate is set to 1.0 nm. The polishing process is an example of a back surface polishing process.
ここで、第1のシリコンウェーハ基板の裏面にポリッシング処理を行なって第1のシリコンウェーハ基板(第1の半導体チップ)の裏面の粗さを10nm以下とするのは、第1のシリコンウェーハ基板(第1の半導体チップ)にクラックが発生するのを抑制するためである。即ち、第1の半導体チップの薄膜化に伴って第1の半導体チップの裏面が粗い場合には、第1の半導体チップの裏面の凹凸に起因してクラックが発生することが考えられる。従って、第1のシリコンウェーハ基板の裏面にポリッシング処理を行なって、第1のシリコンウェーハ基板(第1の半導体チップ)の裏面の粗さを10nm以下として第1のシリコンウェーハ基板の裏面の凹凸を低減することで第1のシリコンウェーハ基板(第1の半導体チップ)に発生するクラックを抑制するのである。 Here, the polishing of the back surface of the first silicon wafer substrate to reduce the roughness of the back surface of the first silicon wafer substrate (first semiconductor chip) to 10 nm or less is the first silicon wafer substrate ( This is for suppressing the occurrence of cracks in the first semiconductor chip). That is, when the back surface of the first semiconductor chip is rough as the first semiconductor chip is thinned, cracks may be generated due to the unevenness of the back surface of the first semiconductor chip. Therefore, polishing is performed on the back surface of the first silicon wafer substrate so that the roughness of the back surface of the first silicon wafer substrate (first semiconductor chip) is 10 nm or less, and unevenness on the back surface of the first silicon wafer substrate is formed. By reducing, the crack which generate | occur | produces in a 1st silicon wafer substrate (1st semiconductor chip) is suppressed.
なお、第1のシリコンウェーハ基板にバックグラインド処理を行なったままの状態(第1の半導体チップの裏面が粗い状態)であったとしても第1のシリコンウェーハ基板(第1の半導体チップ)にクラックが生じない程度に第1のシリコンウェーハ基板(第1の半導体チップ)が厚みを有する場合には、第1のシリコンウェーハ基板の裏面にはポリッシング処理を行なわない方が好ましい。つまり、ポリッシング処理を行なわずに第1の半導体チップの裏面を粗い状態のままにすることで、いわゆるアンカー効果によって第1の半導体チップの裏面とダイボンド剤との界面での剥離を抑制することができる。従って、ポリッシング処理を行なわなくてもクラックが発生しない程度にシリコンウェーハ基板が厚みを有する場合には、ポリッシング処理を行なわない方が好ましい。 Even if the back grinding process is still performed on the first silicon wafer substrate (the back surface of the first semiconductor chip is rough), the first silicon wafer substrate (first semiconductor chip) is cracked. When the first silicon wafer substrate (first semiconductor chip) is thick enough to prevent the occurrence of the occurrence of polishing, it is preferable not to polish the back surface of the first silicon wafer substrate. That is, by keeping the back surface of the first semiconductor chip rough without performing the polishing process, it is possible to suppress peeling at the interface between the back surface of the first semiconductor chip and the die bond agent by a so-called anchor effect. it can. Therefore, when the silicon wafer substrate has a thickness that does not cause cracks without performing the polishing process, it is preferable not to perform the polishing process.
続いて、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリメチルペンテンなど)を主成分とするテープ基材4aの表面にアクリル系粘着剤を主成分とする粘着剤4bが塗布された粘着力が41kPaであるダイシングテープ4に第1のシリコンウェーハ基板を貼り合わせてダイシング処理を行なって第1の半導体チップ毎に第1のシリコンウェーハ基板を個片化する(図1(c)参照。)。 Subsequently, the adhesive force obtained by applying the adhesive 4b mainly composed of an acrylic adhesive to the surface of the tape substrate 4a mainly composed of polyolefin (polyethylene, polypropylene, polybutene, polybutadiene, polymethylpentene, etc.) is 41 kPa. The first silicon wafer substrate is bonded to the dicing tape 4 and a dicing process is performed to separate the first silicon wafer substrate for each first semiconductor chip (see FIG. 1C).
ここで、第1のシリコンウェーハ基板のダイシング処理を行なうためのダイシングテープは、ダイシング処理後に第1の半導体チップから剥離を行なった際に、第1の半導体チップの裏面に可塑剤が付着しないもの、即ち、ダイシングテープ中に可塑剤を含まないものであれば必ずしもポリオレフィンを主成分とするテープ基材の表面にアクリル系粘着剤を主成分とする粘着剤が塗布されたものでなくても良く、例えば、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレートなど)を主成分とするテープ基材や、エステル共重合体(エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体など)を主成分とするテープ基材や、ポリウレタンを主成分とするテープ基材、アイオノマー樹脂を主成分とするテープ基材や、ポリスチレンを主成分とするテープ基材、ポリカーボネートを主成分とするテープ基材や、フッ素樹脂を主成分とするテープ基材の表面にアクリル系粘着剤を主成分とする粘着剤が塗布されたダイシングテープであっても良い。 Here, the dicing tape for dicing the first silicon wafer substrate is one in which the plasticizer does not adhere to the back surface of the first semiconductor chip when peeling from the first semiconductor chip after the dicing process. That is, as long as the dicing tape does not contain a plasticizer, the surface of the tape base material containing polyolefin as a main component does not necessarily have to be applied with an adhesive containing an acrylic adhesive as a main component. For example, tape base materials mainly composed of polyester (polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, polybutylene naphthalate, etc.), ester copolymers (ethylene / vinyl acetate copolymer, ethylene / (meth)) Acrylic acid copolymer, ethylene / (meth) acrylic acid ester copolymer, etc. Tape base material mainly containing polyurethane, tape base material mainly containing polyurethane, tape base material mainly containing ionomer resin, tape base material mainly containing polystyrene, tape base material mainly containing polycarbonate A dicing tape in which an adhesive mainly composed of an acrylic adhesive is applied to the surface of a tape base material mainly composed of a material or a fluororesin may be used.
また、第1の半導体チップの形成とは別に、第2のシリコンウェーハ基板5に複数の第2の半導体チップ6(上側チップ)を形成し、各第2の半導体チップの電極(図示せず)にはんだを主成分とする第2のチップ側バンプ7を形成する(図1(d)参照。)。
Separately from the formation of the first semiconductor chip, a plurality of second semiconductor chips 6 (upper chips) are formed on the second
次に、第2のシリコンウェーハ基板のバックグラインド処理を行なって第2のシリコンウェーハ基板の薄膜化を行なった後に(図1(e)参照。)、第2のシリコンウェーハ基板の裏面のポリッシング処理を行なって第2のシリコンウェーハ基板の裏面の粗さを10nm以下とする。 Next, after the back grinding process of the second silicon wafer substrate is performed to reduce the thickness of the second silicon wafer substrate (see FIG. 1E), the polishing process of the back surface of the second silicon wafer substrate is performed. To reduce the roughness of the back surface of the second silicon wafer substrate to 10 nm or less.
ここで、第2のシリコンウェーハ基板の裏面にポリッシング処理を行なって第2のシリコンウェーハ基板(第2の半導体チップ)の裏面の粗さを10nm以下とするのは、第2のシリコンウェーハ基板(第2の半導体チップ)にクラックが発生するのを抑制するためである。即ち、第2の半導体チップの薄膜化に伴って第2の半導体チップの裏面が粗い場合には、第2の半導体チップの裏面の凹凸に起因してクラックが発生することが考えられる。従って、第2のシリコンウェーハ基板の裏面にポリッシング処理を行なって、第2のシリコンウェーハ基板(第2の半導体チップ)の裏面の粗さを10nm以下として第2のシリコンウェーハ基板の裏面の凹凸を低減することで第2のシリコンウェーハ基板(第2の半導体チップ)に発生するクラックを抑制するのである。 Here, the polishing of the back surface of the second silicon wafer substrate to reduce the roughness of the back surface of the second silicon wafer substrate (second semiconductor chip) to 10 nm or less means that the second silicon wafer substrate ( This is for suppressing the occurrence of cracks in the second semiconductor chip). That is, when the back surface of the second semiconductor chip is rough as the thickness of the second semiconductor chip is reduced, cracks may occur due to unevenness on the back surface of the second semiconductor chip. Accordingly, polishing is performed on the back surface of the second silicon wafer substrate so that the roughness of the back surface of the second silicon wafer substrate (second semiconductor chip) is 10 nm or less, and unevenness on the back surface of the second silicon wafer substrate is formed. By reducing, the crack which generate | occur | produces in a 2nd silicon wafer substrate (2nd semiconductor chip) is suppressed.
続いて、第1の半導体チップで用いたものと同じポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリメチルペンテンなど)を主成分とするテープ基材8aの表面にアクリル系粘着剤を主成分とする粘着剤8bが塗布されたダイシングテープ8に第2のシリコンウェーハ基板を貼り合わせてダイシング処理を行なって第2の半導体チップ毎に第2のシリコンウェーハ基板を個片化する(図1(f)参照。)。 Subsequently, an acrylic adhesive is the main component on the surface of the tape substrate 8a that has the same polyolefin (polyethylene, polypropylene, polybutene, polybutadiene, polymethylpentene, etc.) as that used in the first semiconductor chip. The second silicon wafer substrate is bonded to the dicing tape 8 to which the adhesive 8b is applied, and a dicing process is performed to separate the second silicon wafer substrate into pieces for each second semiconductor chip (FIG. 1 (f)). reference.).
なお、第2の半導体チップの裏面は実装基板への搭載面ではないために、第2の半導体チップの裏面への可塑剤の付着は問題視されない。即ち、第1の半導体チップの裏面はダイボンド剤を介して実装基板に搭載されるために、第1の半導体チップの裏面への可塑剤の付着に起因して第1の半導体チップの裏面とダイボンド剤との界面での剥離が生じるものの、第2の半導体チップの裏面は実装基板に搭載される側の面ではないので、第2の半導体チップの裏面への可塑剤の付着は問題視されることは無い。
従って、第2のシリコンウェーハ基板のダイシング処理を行なうためのダイシングテープは、ダイシングテープ中に可塑剤を含むもの(例えば、塩化ビニルを主成分とするテープ基材の表面にアクリル系粘着剤を主成分とする粘着剤が塗布されたダイシングテープ)であっても良いし、ダイシングテープ中に可塑剤を含まないもの(例えば、ポリオレフィンを主成分とするテープ基材の表面にアクリル系粘着剤を主成分とする粘着剤が塗布されたダイシングテープ)であっても良い。
Since the back surface of the second semiconductor chip is not a mounting surface on the mounting substrate, the adhesion of the plasticizer to the back surface of the second semiconductor chip is not regarded as a problem. That is, since the back surface of the first semiconductor chip is mounted on the mounting substrate via the die bond agent, the back surface of the first semiconductor chip and the die bond are caused by adhesion of the plasticizer to the back surface of the first semiconductor chip. Although peeling occurs at the interface with the agent, the back surface of the second semiconductor chip is not the surface on the side mounted on the mounting substrate. Therefore, the adhesion of the plasticizer to the back surface of the second semiconductor chip is regarded as a problem. There is nothing.
Accordingly, a dicing tape for dicing the second silicon wafer substrate includes a plasticizer in the dicing tape (for example, an acrylic adhesive is mainly applied to the surface of a tape base material mainly composed of vinyl chloride. A dicing tape coated with a pressure-sensitive adhesive as a component), or a dicing tape that does not contain a plasticizer (for example, an acrylic pressure-sensitive adhesive mainly on the surface of a tape base material mainly composed of polyolefin). It may be a dicing tape coated with an adhesive as a component.
次に、第1の半導体チップ上に第2の半導体チップを、第1のチップ側バンプと第2のチップ側バンプが接触する様に配置した状態で(図1(g)参照。)、第1の半導体チップ及び第2の半導体チップ全体に加熱処理を施して(第1のチップ側バンプ及び第2のチップ側バンプを電気的に接続する温度Tが300℃となる様に加熱処理を施して)、第1のチップ側バンプ及び第2のチップ側バンプを溶融し、第1のチップ側バンプ及び第2のチップ側バンプを一体化することで第1の半導体チップと第2の半導体チップとを電気的に接続する(図1(h)参照。)。 Next, the second semiconductor chip is arranged on the first semiconductor chip so that the first chip-side bump and the second chip-side bump are in contact with each other (see FIG. 1G). Heat treatment is performed on the entire semiconductor chip 1 and the second semiconductor chip (heat treatment is performed so that the temperature T at which the first chip-side bump and the second chip-side bump are electrically connected is 300 ° C.) The first chip side bump and the second chip side bump are melted, and the first chip side bump and the second chip side bump are integrated to form a first semiconductor chip and a second semiconductor chip. Are electrically connected to each other (see FIG. 1H).
ここで、第1のシリコンウェーハ基板のダイシング処理を行なうためのダイシングテープ中に可塑剤を含まないために、第1の半導体チップの裏面に可塑剤が付着することがない。このことは、チップソート後の第1の半導体チップの裏面の粗さRa(2)が1.1と、ダイシングテープへの貼り合わせ前の第1のシリコンウェーハ基板の裏面の粗さとチップソート後の第1の半導体チップの裏面の粗さが略同一(R={Ra(2)−Ra(1)}/Ra(1)=0.1)であることからも明らかである。
そして、第1の半導体チップの裏面に可塑剤が付着することがないために、第1の半導体チップ及び第2の半導体チップ全体に加熱処理を施したとしても、第1の半導体チップの裏面を可塑剤が被覆することは無い。
Here, since the plasticizer is not included in the dicing tape for performing the dicing process of the first silicon wafer substrate, the plasticizer does not adhere to the back surface of the first semiconductor chip. This is because the roughness Ra (2) of the back surface of the first semiconductor chip after chip sorting is 1.1, the roughness of the back surface of the first silicon wafer substrate before bonding to the dicing tape, and after chip sorting. It is also clear from the fact that the roughness of the back surface of the first semiconductor chip is substantially the same (R = {Ra (2) −Ra (1)} / Ra (1) = 0.1).
And since the plasticizer does not adhere to the back surface of the first semiconductor chip, even if the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are all heated, the back surface of the first semiconductor chip is The plasticizer is not covered.
続いて、第1の半導体チップと第2の半導体チップとの間隙にアンダーフィル材9を充填した後、ダイボンド剤10を介して第1の半導体チップを実装基板11上に搭載し、第1の半導体チップと実装基板とをボンディングワイヤー12によって電気的に接続する。その後、実装基板を上金型と下金型とから成る成型金型(図示せず)に装填し、エポキシ樹脂と無機酸化物フィラーを主成分とするモールド樹脂13をモールド成型金型内に注入することによって、図1(i)で示す様な半導体パッケージを得ることができる。 Subsequently, after filling the gap between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip with the underfill material 9, the first semiconductor chip is mounted on the mounting substrate 11 via the die bond agent 10, The semiconductor chip and the mounting substrate are electrically connected by the bonding wire 12. Thereafter, the mounting substrate is loaded into a molding die (not shown) composed of an upper die and a lower die, and a molding resin 13 mainly composed of an epoxy resin and an inorganic oxide filler is injected into the molding die. As a result, a semiconductor package as shown in FIG. 1I can be obtained.
上記の様にして得られた半導体パッケージ20個に対して吸湿リフロー試験を行なったところ、第1の半導体チップの裏面とダイボンド剤との界面で剥離が発生するものは全く無かった(表1中の実施例1を参照。)。 When the moisture absorption reflow test was performed on the 20 semiconductor packages obtained as described above, no peeling occurred at the interface between the back surface of the first semiconductor chip and the die bond agent (in Table 1). See Example 1).
上記した実施例1と同様の方法で、半導体パッケージを製造して吸湿リフロー試験を行なった結果を表1に示す。なお、表1中実施例2は第1のシリコンウェーハ基板のダイシング処理を行なうために粘着力が43kPaのダイシングテープを用いた場合であり、表1中実施例3は第1のシリコンウェーハ基板のダイシング処理を行なうために粘着力が46kPaのダイシングテープを用いた場合であり、表1中実施例4は第1のシリコンウェーハ基板のダイシング処理を行なうために粘着力が49kPaのダイシングテープを用いた場合であり、表1中実施例5は第1のシリコンウェーハ基板のダイシング処理を行なうために粘着力が50kPaのダイシングテープを用いた場合である。また、表1中比較例1は第1のシリコンウェーハ基板のダイシング処理を行なうためのダイシングテープとしてポリ塩化ビニルを主成分とするテープ基材を用いた場合であり、表1中比較例2はバックグラインド処理の後のポリッシング処理を施していない場合である。 Table 1 shows the results of manufacturing a semiconductor package and performing a moisture absorption reflow test in the same manner as in Example 1 described above. In Table 1, Example 2 is a case where a dicing tape having an adhesive force of 43 kPa is used for dicing the first silicon wafer substrate, and in Table 1, Example 3 is the case of the first silicon wafer substrate. This is a case where a dicing tape having an adhesive strength of 46 kPa was used to perform the dicing process, and Example 4 in Table 1 used a dicing tape having an adhesive force of 49 kPa for performing the dicing process on the first silicon wafer substrate. Example 5 in Table 1 is a case where a dicing tape having an adhesive strength of 50 kPa is used to perform the dicing process on the first silicon wafer substrate. In Table 1, Comparative Example 1 is a case where a tape base material mainly composed of polyvinyl chloride is used as a dicing tape for dicing the first silicon wafer substrate. This is a case where the polishing process after the back grinding process is not performed.
上記した表1中の比較例1から、第1のシリコンウェーハ基板のダイシング処理を行なうために可塑剤を含むダイシングテープを用いる場合(従来の半導体パッケージの製造方法の場合)には、20個の半導体パッケージのうちの2個で剥離が発生したことが分かる。これに対して、表1中の実施例1〜実施例5から、第1のシリコンウェーハ基板のダイシング処理を行なうために可塑剤を含まないダイシングテープを用いる場合(本発明を適用した半導体パッケージの製造方法の場合)には、20個の半導体パッケージのうちでは1つも剥離が発生しなかったことが分かる。
即ち、第1のシリコンウェーハ基板のダイシング処理を行なうために用いるダイシングテープとして可塑剤を含まないダイシングテープを用いることによって、第1の半導体チップの裏面とダイボンド剤との界面での剥離を抑制することができることが分かる。
なお、実施例1〜実施例5ではR=0.1であり、ダイシングテープへの貼り合わせ前の第1のシリコンウェーハ基板の裏面の粗さとチップソート後の第1の半導体チップの裏面の粗さが略同一ということが、第1の半導体チップの裏面に可塑剤が付着していないことを意味することも分かる。
From Comparative Example 1 in Table 1 above, when a dicing tape containing a plasticizer is used for dicing the first silicon wafer substrate (in the case of a conventional semiconductor package manufacturing method), 20 pieces are used. It can be seen that peeling occurred in two of the semiconductor packages. In contrast, from Examples 1 to 5 in Table 1, when using a dicing tape that does not contain a plasticizer for dicing the first silicon wafer substrate (for the semiconductor package to which the present invention is applied). In the case of the manufacturing method), it can be seen that none of the 20 semiconductor packages peeled off.
That is, by using a dicing tape that does not contain a plasticizer as a dicing tape used for dicing the first silicon wafer substrate, peeling at the interface between the back surface of the first semiconductor chip and the die bond agent is suppressed. I can see that
In Examples 1 to 5, R = 0.1, the roughness of the back surface of the first silicon wafer substrate before bonding to the dicing tape and the roughness of the back surface of the first semiconductor chip after chip sorting. It can also be seen that the substantially same length means that no plasticizer is attached to the back surface of the first semiconductor chip.
また、比較例2では第1のシリコンウェーハ基板のダイシング処理を行なうために用いるダイシングテープとして可塑剤を含むダイシングテープを用いているものの、ポリッシング処理を施していないために20個の半導体パッケージのうちでは1つも剥離が発生していない。このことから、第1の半導体チップの薄膜化に伴うクラックを抑制すべく行なうポリッシング処理を施すことに起因して第1の半導体チップの裏面とダイボンド剤との界面で剥離が発生していることが分かる。
なお、比較例2では、ポリッシング処理を施していないために第1の半導体チップの裏面とダイボンド剤との界面での剥離は発生していないものの、ポリッシング処理を施していないために、Ra(1)=400nm、Ra(2)=450と第1の半導体チップの裏面の粗さが粗く、第1の半導体チップにクラックが発生する恐れがある。
In Comparative Example 2, although a dicing tape containing a plasticizer is used as the dicing tape used for dicing the first silicon wafer substrate, the polishing process is not performed. Then, no peeling occurred. As a result, peeling occurs at the interface between the back surface of the first semiconductor chip and the die bond agent due to the polishing process performed to suppress cracks associated with the thinning of the first semiconductor chip. I understand.
In Comparative Example 2, since the polishing process was not performed, peeling at the interface between the back surface of the first semiconductor chip and the die bond agent did not occur, but the polishing process was not performed. ) = 400 nm and Ra (2) = 450, the roughness of the back surface of the first semiconductor chip is rough, and there is a risk of cracks occurring in the first semiconductor chip.
1 第1のシリコンウェーハ基板
2 第1の半導体チップ
3 第1のチップ側バンプ
4 ダイシングテープ
4a テープ基材
4b 粘着剤
5 第2のシリコンウェーハ基板
6 第2の半導体チップ
7 第2のチップ側バンプ
8 ダイシングテープ
8a テープ基材
8b 粘着剤
9 アンダーフィル材
10 ダイボンド剤
11 実装基板
12 ボンディングワイヤー
13 モールド樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st silicon wafer board |
Claims (3)
前記第1の半導体チップに第1の突起電極を形成する工程と、
前記ウェーハ基板をダイシングテープに貼り合わせ、同ウェーハ基板を前記第1の半導体チップ毎に個片化する工程と、
前記第1の半導体チップ上に第2の突起電極が形成された第2の半導体チップを、前記第1の突起電極と前記第2の突起電極が接触する様に配置する工程と、
加熱処理により前記第1の突起電極と前記第2の突起電極を溶融して一体化し、前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップとを電気的に接続する工程と、
前記第2の半導体チップと電気的に接続された前記第1の半導体チップをダイボンド剤を介して基板上に搭載し、前記第1の半導体チップ及び前記第2の半導体チップを封止する工程とを備える半導体装置の製造方法において、
前記ダイシングテープは、同ダイシングテープに貼り合わせる前の前記ウェーハ基板の裏面粗さと同ダイシングテープを剥離した後の前記第1の半導体チップの裏面粗さが略同一となる様に構成され、
前記第1の半導体チップの裏面粗さが1.0nm以下であり、
前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップとを電気的に接続する工程は、前記第1の突起電極及び前記第2の突起電極を電気的に接続する温度が300℃となるように加熱処理を施す
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a plurality of first semiconductor chips on a wafer substrate;
Forming a first protruding electrode on the first semiconductor chip;
Bonding the wafer substrate to a dicing tape, and dividing the wafer substrate into pieces for each of the first semiconductor chips;
Disposing a second semiconductor chip having a second protruding electrode formed on the first semiconductor chip such that the first protruding electrode and the second protruding electrode are in contact with each other;
Melting and integrating the first protruding electrode and the second protruding electrode by heat treatment, and electrically connecting the first semiconductor chip and the second semiconductor chip;
Mounting the first semiconductor chip electrically connected to the second semiconductor chip on a substrate via a die bond agent, and sealing the first semiconductor chip and the second semiconductor chip; In a method for manufacturing a semiconductor device comprising:
The dicing tape is configured such that the rear surface roughness of the first semiconductor chip after peeling the back surface roughness and the dicing tape of the wafer substrate before the images stuck to the dicing tape is substantially the same,
The back surface roughness of the first semiconductor chip is 1.0 nm or less;
The step of electrically connecting the first semiconductor chip and the second semiconductor chip is such that the temperature at which the first protruding electrode and the second protruding electrode are electrically connected is 300 ° C. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein heat treatment is performed .
請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of performing a back surface polishing process in which the back surface roughness of the wafer substrate is equal to or higher than a predetermined flatness.
ことを特徴とする請求項1の半導体装置の製造方法。 The dicing tape comprises a dicing tape base material and an adhesive applied to the surface of the dicing tape base material, and the dicing tape base material is polyolefin, polyester, ethylene copolymer, polyurethane, ionomer resin, polystyrene, polycarbonate or 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein any one of fluororesins is a main component.
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