JP2001308234A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体チップと放熱板との取り付け工数を低
減させることで、製造コストを安価にすることを可能と
した半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 複数の半導体チップが形成されたウエハ
をダイシングシート９に貼り付けて、各半導体チップ２
のみを分割し、（ｃ）でダイシングシート９を伸長す
る。伸長する前の位置を相似的に保ったまま広げた半導
体チップ２に、半導体チップの集合の全体輪郭よりも大
きいサイズの放熱用円板１４を貼り付ける。そして、
（ｄ）で個々のサイズの放熱板３に分割すると、１個の
半導体チップとその半導体チップより大きい１枚の放熱
板とを有する半導体装置が、ウエハ単位の一括処理で製
造できる。また、同様の製造方法で、４個の半導体チッ
プと、その４個の半導体チップを並べた大きさよりも大
きい１枚の放熱板とを有するマルチモジュール型の半導
体装置を製造することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係り、特に半導体チップに放熱板を装着したウエ
ハレベルＣＳＰ（ｃｈｉｐ ｓｉｚｅ ｐａｃｋａｇ
ｅ）などの製造に適した半導体装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップが動作すると電力が消費さ
れチップが発熱する。チップがある温度を超えると正常
な動作をしなくなるため、発生した熱を除去し、チップ
の温度を一定以下に保つ必要がある。

【０００３】半導体チップに放熱板を装着して放熱を図
る方法としては、電子回路が形成されたウエハにウエハ
と同サイズの放熱板を貼りあわせ、その後に個々のチッ
プに分割する方法がある。この場合は、半導体チップと
放熱板が同サイズになる。

【０００４】しかし、半導体チップに取り付けられた放
熱板がチップと同サイズの場合は、放熱板がない半導体
チップと比較して放熱効率がほとんど向上せず、放熱板
や接着剤の材料の選定方法によっては、チップの厚みが
増した分だけ逆に放熱効率が悪化してしまう。

【０００５】そこで、ウエハを複数の半導体チップに分
割した後に、個々の半導体チップにチップより大きいサ
イズの放熱板を個々に取り付けて半導体装置を製造する
方法が特開平１０−２８４６３４号公報により知られて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−２８４６３４号公報に開示された技術では、個片
状態のＣＳＰ素子を一つ一つ取り出して、その個片状態
のＣＳＰ素子に対して個別に放熱板を取り付けているた
めに、結果として製造コストが増加するという問題があ
る。以上から本発明の目的は、半導体チップと放熱板と
の取り付け工数を低減させることで、製造コストを安価
にすることを可能とした半導体装置の製造方法を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、複数の半導体チップが形成されたウエハを伸
長可能なシートに貼り付ける工程と、前記ウエハをシー
ト上で前記半導体チップごとに分割する工程と、前記シ
ートを伸ばす工程と、前記シート上の複数の半導体チッ
プに１枚の放熱板を取り付ける工程と、前記半導体チッ
プから前記シートを取り外す工程と、前記放熱板を分割
する工程とを備えたものとした。

【０００８】請求項２記載の発明は、複数の半導体チッ
プが形成されたウエハに保護膜を形成する工程と、前記
ウエハを伸長可能なシートに貼り付ける工程と、前記ウ
エハをシート上で前記半導体チップごとに分割する工程
と、前記シートを伸ばす工程と、前記シート上の複数の
半導体チップに１枚の放熱板を取り付ける工程と、前記
保護膜を溶融除去して前記半導体チップから前記シート
を取り外す工程と、前記放熱板を分割する工程とを備え
たものとした。

【０００９】請求項３記載の発明は、複数の半導体チッ
プが形成されたウエハを伸長可能なシートに貼り付ける
行程と、前記ウエハをシート上で前記半導体チップごと
に分割する行程と、前記シートを伸ばす行程と、前記シ
ート上の複数の半導体チップに、少なくとも一つのガイ
ドマークが形成されている１枚の放熱板を取り付ける行
程と、前記放熱板に形成されたガイドマークと、前記半
導体チップとの位置を測定する行程と、前記半導体チッ
プから前記シートを取り外す行程と、前記放熱板を分割
する行程とを備えたものとした。

【００１０】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、複数の半導体
チップが貼り付いた伸長可能なシートを伸ばした状態で
放熱板を貼り付けて分割するので、半導体チップと放熱
板との取り付け工数を低減させることができ、製造コス
トを安価にすることが可能である。

【００１１】請求項２記載の発明では、上記請求項１の
発明の効果に加え、ウエハに保護膜を形成する工程およ
び保護膜を溶融除去する工程を備えたので、半導体チッ
プから容易にシートを取り外すことができる。

【００１２】請求項３記載の発明では、シート上の複数
の半導体チップに、少なくとも一つのガイドマークが形
成されている１枚の放熱板を取り付け、放熱板に形成さ
れたガイドマークと、前記半導体チップとの位置を測定
するようにしたので、請求項１記載の発明の効果に加
え、半導体チップの放熱板に対する位置のずれを放熱板
を分割する前に、一括して容易に測定することができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明をウエハレベルＣＳ
Ｐ半導体装置の製造に適用した第１の実施例を、図面を
参照しながら説明する。ここで、ＣＳＰとは、半導体チ
ップの外形寸法とほぼ同寸法の外形寸法の小型パッケー
ジをさし、ウエハレベルＣＳＰとは、ウエハ単位で製造
されるＣＳＰのことをいう。

【００１４】図１に示すように、本実施例により製造さ
れる半導体装置１は、半導体チップ２と、半導体チップ
２に取り付けられた放熱板３とからなり、半導体チップ
２は、半導体基体４と、半導体基体４の表面に形成され
たパシベーション膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｆｉｌ
ｍ）５と、そのパシベーション膜５上に形成された回路
６および実装基板への電気的接続のためのバンプ（ｂｕ
ｍｐ）７とからなる。なお、放熱板３は、半導体チップ
２における回路６などの形成面と反対側の面（裏面）に
接着剤１８で貼り付けられている。

【００１５】次に、半導体装置１の製造工程のフローチ
ャートを図２に示す。なお、図２のフローチャートの説
明の中で、必要に応じて図３および図４を参照する。ス
テップ１０１では、半導体基体４となるウエハの片面に
パシベーション膜５を形成し、その上に回路６およびバ
ンプ７を形成して、複数の半導体チップ２を形成する。
ステップ１０２では、ウエハにおける回路６などの形成
面に、レジストを塗布して保護膜を形成する。具体的に
は、高速で回転しているウエハ上にレジスト溶液をたら
して、薄く一様に塗布（スピンコート）する。

【００１６】ステップ１０３では、複数の半導体チップ
２が形成されたウエハ８の保護膜の形成面を伸長性のあ
るダイシングシート９に貼り付け、そのダイシングシー
ト９をダイシングフレーム１０で固定する（図３の
（ａ））。ステップ１０４では、ダイシングソー１１に
より、ダイシングフレーム１０で固定したダイシングシ
ート９は切らずに、ウエハ８に形成した各半導体チップ
２のみ当該半導体チップ２間で切断して、分割する（図
３の（ｂ））。

【００１７】ステップ１０５では、分割された半導体チ
ップ２が貼り付いたままのダイシングシート９を、エキ
スパンドアッパーリング１２とエキスパンドロワーリン
グ１３で固定し、伸長する（図４の（ｃ））。なお、図
３の（ｂ）および図４では、ウエハ８の半導体チップ２
を形成しない端片は図示省略している。ダイシングシー
ト９を伸長することによって、ダイシングシート９に貼
り付いた個片状態の半導体チップ２を同心円状に広げ
る。広げられた半導体チップ２は、伸長前の半導体チッ
プ２の位置を相似的に保つ。このとき、一つの半導体チ
ップ２に対し図１に示した所定の大きさを持った一つの
放熱板３を貼り付けた半導体装置１が得られるように、
ダイシングシート９の伸長の程度を決める。

【００１８】ステップ１０６では、ダイシングシート９
上の半導体チップ２の全体輪郭よりも大きいサイズのシ
リコン素材の放熱用円板１４を、ダイシングシート１５
に貼り付け、ダイシングフレーム１６で固定する（図４
の（ｄ）参照）。なお、放熱用円板１４には、あらかじ
め分割のためのガイドマーク１７（図５参照）を形成し
ておく。ステップ１０７では、前ステップでダイシング
シート１５に貼り付けた放熱用円板１４を、ステップ１
０５で伸長したダイシングシート９上の半導体チップ２
の集合の裏面の全体に、接着剤１８で貼り付ける。

【００１９】ステップ１０８では、有機溶剤で保護膜を
溶融除去し、半導体チップ２からダイシングシート９を
取り外す。ステップ１０９では、ダイシングシート９を
伸長したときの伸長のバラツキによって生じる半導体チ
ップ２の位置ずれを測定する。具体的には、図５に示す
ように、ガイドマーク１７および分割線１９、２０を基
準にして、半導体チップ２の４つの角のうち２つの角の
座標を測定する。

【００２０】ステップ１１０では、ダイシングフレーム
１６で固定したダイシングシート１５上の放熱用円板１
４の隣接する半導体チップ２間を切断して、一つの半導
体チップ２に対して一つの放熱板３を持つような所定の
サイズに分割する（図４の（ｄ））。すなわち、ダイシ
ングシート９が伸長された分だけ、半導体チップ２に対
して大きいサイズの放熱板３を持つことになる。最後に
ダイシングシート１５を取り外して、半導体装置１を得
る。以上により、半導体チップ２より大きい放熱板３を
持った半導体装置１をウエハ単位の一括処理で製造でき
る。また、半導体チップ２の位置の測定は、放熱用円板
１４を分割する前に行なうので、それらの測定もウエハ
単位で一括してできる。

【００２１】次に、本発明をマルチモジュール型のウエ
ハレベルＣＳＰ半導体装置の製造に適用した第２の実施
例を、図面を参照しながら説明する。この実施例は、図
６に示すように、４個の半導体チップ２２（２２Ａ〜２
２Ｄ）を一組として、これにその全体の輪郭より大きな
放熱板２３を取り付けてマルチモジュール化した半導体
装置２１を作成するものである。

【００２２】以下、半導体装置２１の製造過程を示す。
上記の第１の実施例のステップ１０１およびステップ１
０２と同様に、ウエハに複数の半導体チップ２２を形成
し、その上に保護膜を形成する。但し、この実施例で
は、後述のように、縦２列且つ横２列に隣り合う４個の
半導体チップ２２（２２Ａ〜２２Ｄ）の組が順番に並ぶ
ように、半導体チップを形成する。

【００２３】それから、図７の（ａ）に示すように、複
数の半導体チップ２２が形成されたウエハ２４を伸長可
能なダイシングシート２５に貼り付け、そのダイシング
シート２５をダイシングフレーム２６で固定する。そし
て、第１の実施例のステップ１０４と同様に、ダイシン
グシート２５を切らずに、ウエハ２４に形成した各半導
体チップ２２のみ当該半導体チップ２２間で切断して、
分割する。

【００２４】次に、図７の（ｂ）に示すように、分割さ
れた半導体チップ２２が貼り付いたままのダイシングシ
ート２５を、エキスパンドアッパーリング２７とエキス
パンドロワーリング２８で固定し、伸長して、半導体チ
ップ２２を同心円状に広げる。このとき、４個の半導体
チップ２２（２２Ａ〜２２Ｄ）に対して図６に示した所
定の大きさを持った一つの放熱板２３を貼り付けた半導
体装置２１が得られるように、ダイシングシート２５の
伸長の程度を決める。なお、図７の（ｂ）および図８で
は、ウエハ２４の半導体チップ２２を形成しない端片は
図示省略している。これらの図７の（ａ）および図７の
（ｂ）に示した過程は、それぞれ図３の（ａ）および図
４の（ｃ）と同様である。

【００２５】一方、第１の実施例のステップ１０６と同
様に、ダイシングシート２５上の半導体チップ２２の集
合の全体輪郭よりも大きいサイズのシリコン素材の放熱
用円板２９を、ダイシングシート３０に貼り付け、ダイ
シングフレーム３１で固定する（図８参照）。さらに、
第１の実施例のステップ１０７〜１０９と同様に、放熱
用円板２９を半導体チップ２２の集合の裏面の全体に貼
り付け、有機溶剤で保護膜を溶融除去し半導体チップ２
２の集団からダイシングシート２５を取り外して、ダイ
シングシート２５を伸長したときの伸長のバラツキによ
って生じる半導体チップ２２の位置ずれを測定する。

【００２６】そして、図８に示すように、ダイシングフ
レーム３１で固定したダイシングシート３０上の放熱用
円板２９の隣接する４個の半導体チップ２２（２２Ａ〜
２２Ｄ）を分割する。最後にダイシングシート３０を取
り外して、半導体装置２１を得る。以上により、マルチ
モジュール型の半導体装置２１をウエハ単位の一括処理
で製造できる。この半導体装置２１は、４個の半導体チ
ップ２２（２２Ａ〜２２Ｄ）にそれぞれ違う機能を持た
せることもできるし、また同じ機能を持たせることもで
きる。

【００２７】なお、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、上記の各実施例に示す形態に限定されるものではな
い。例えば、保護膜の形成は、レジストを塗布する以外
の方法でも良い。また、放熱用円板は、セラミック素材
や金属素材でも良く、さらに、放熱用円板の片面に、放
熱効果を向上させるためのフィン形状を事前に作り込ん
でおいても良い。半導体チップの放熱板に対する位置ず
れの測定は、ガイドマークおよび分割線を基準にして、
半導体チップの１つの角の座標と１辺の角度を測定して
も良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例により製造された半導体
装置を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施例における半導体装置の製
造工程のフローを示す図である。

【図３】本発明の第１の実施例における半導体装置の製
造過程を示す説明図である。

【図４】本発明の第１の実施例における半導体装置の製
造過程を示す説明図である。

【図５】本発明の第１の実施例における半導体チップの
位置測定の概要図である。

【図６】本発明の第２の実施例により製造されたマルチ
モジュール型の半導体装置を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施例における半導体装置の製
造過程を示す説明図である。

【図８】本発明の第２の実施例における半導体装置の製
造過程を示す説明図である。

【符号の説明】

１、２１ 半導体装置 ２、２２ 半導体チップ ３、２３ 放熱板 ４ 半導体基体 ５ パシベーション膜 ６ 回路 ７ バンプ ８、２４ ウエハ ９、２５ ダイシングシート １０、２６ ダイシングフレーム １１ ダイシングソー １２、２７ エキスパンドアッパーリング １３、２８ エキスパンドロワーリング １４、２９ 放熱用円板 １５、３０ ダイシングシート １６、３１ ダイシングフレーム １７ ガイドマーク １８ 接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体チップが形成されたウエハ
   を伸長可能なシートに貼り付ける工程と、前記ウエハを
   シート上で前記半導体チップごとに分割する工程と、前
   記シートを伸ばす工程と、前記シート上の複数の半導体
   チップに１枚の放熱板を取り付ける工程と、前記半導体
   チップから前記シートを取り外す工程と、前記放熱板を
   分割する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の
   製造方法。
2. 【請求項２】 複数の半導体チップが形成されたウエハ
   に保護膜を形成する工程と、前記ウエハを伸長可能なシ
   ートに貼り付ける工程と、前記ウエハをシート上で前記
   半導体チップごとに分割する工程と、前記シートを伸ば
   す工程と、前記シート上の複数の半導体チップに１枚の
   放熱板を取り付ける工程と、前記保護膜を溶融除去して
   前記半導体チップから前記シートを取り外す工程と、前
   記放熱板を分割する工程とを備えたことを特徴とする半
   導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 複数の半導体チップが形成されたウエハ
   を伸長可能なシートに貼り付ける行程と、前記ウエハを
   シート上で前記半導体チップごとに分割する行程と、前
   記シートを伸ばす行程と、前記シート上の複数の半導体
   チップに、少なくとも一つのガイドマークが形成されて
   いる１枚の放熱板を取り付ける行程と、前記放熱板に形
   成されたガイドマークと、前記半導体チップとの位置を
   測定する行程と、前記半導体チップから前記シートを取
   り外す行程と、前記放熱板を分割する行程と、を備えた
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。