JP2004103892A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄化された半導体素子にボイドや形状不良を生じることなく補強部材を接着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。
【解決手段】半導体素子の外部接続用の電極が形成された電極形成面の裏面に樹脂接着材を介して補強部材を接合して成る半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、保持テーブル１に装着されたスペーサリング２内に半導体ウェハ４を載置し、半導体ウェハ４上面の中央部に液状の樹脂接着材１３を中央部が高い凸形状で供給し、保持ヘッド１０に保持された補強シート９を半導体ウェハ４に対して平行状態を保って接近させることにより樹脂接着材１３を押し広げ、半導体ウェハ４と補強シート９との間の隙間内で樹脂接着材１３を熱硬化させる。これにより、ボイドの発生や形状不良を生じることなく、半導体装置を製造することができる。
【選択図】 図３
【解決手段】半導体素子の外部接続用の電極が形成された電極形成面の裏面に樹脂接着材を介して補強部材を接合して成る半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、保持テーブル１に装着されたスペーサリング２内に半導体ウェハ４を載置し、半導体ウェハ４上面の中央部に液状の樹脂接着材１３を中央部が高い凸形状で供給し、保持ヘッド１０に保持された補強シート９を半導体ウェハ４に対して平行状態を保って接近させることにより樹脂接着材１３を押し広げ、半導体ウェハ４と補強シート９との間の隙間内で樹脂接着材１３を熱硬化させる。これにより、ボイドの発生や形状不良を生じることなく、半導体装置を製造することができる。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の回路形成面の裏面に接着材により補強部材を接合して成る半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の基板などに実装される半導体装置は、ウェハ状態で回路パターン形成が行われた半導体素子にリードフレームのピンや金属バンプなどを接続するとともに樹脂などで封止するパッケージング工程を経て製造されている。最近の電子機器の小型化に伴って半導体装置の小型化も進み、中でも半導体素子を薄くする取り組みが活発に行われている。
【０００３】
薄化された半導体素子は外力に対する強度が弱くハンドリング時のダメージを受けやすいことから、薄化された半導体素子を用いた半導体装置は、半導体素子の裏面に十分な剛性を有する補強部材を接着した構造が一般的である。この補強部材の接着は、シート状に形成された樹脂膜を貼着する方法や、個片化された半導体素子に補強用の樹脂部材を接着材によって個別に接着する方法が用いられる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４１４３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら樹脂層形成に上述の方法を用いる場合には、従来より以下のような課題があった。まずシート状の樹脂膜を貼着する方法では、樹脂膜と半導体素子との貼着界面に空気が残留するボイドが発生しやすく、実装工程での加熱時にボイド内の空気の膨張により樹脂膜が口開きを生じるという問題があった。また樹脂部材を半導体素子に個別に接着する方法では、樹脂部材を正しい形状精度で半導体素子に接着することが困難で、正しい製品形状を確保することが困難であった。
【０００６】
そこで本発明は、薄化された半導体素子にボイドや形状不良を生じることなく補強部材を接着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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の半導体装置の製造方法は、半導体素子の外部接続用の電極が形成された電極形成面の裏面に樹脂接着材を介して補強部材を接合して成る半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、複数の半導体素子が形成された半導体ウェハおよび前記補強部材が個片毎に切り出される前の補強シートをそれぞれの保持手段に保持させる保持工程と、前記半導体ウェハまたは補強シートの表面に液状の樹脂接着材を凸形状に形成した樹脂丘を供給する樹脂供給工程と、樹脂供給工程後に半導体ウェハおよび補強シートを平行状態を保って相互に接近させる工程と、前記半導体ウェハと補強シートとの間の空間内で前記樹脂接着材を硬化させて半導体ウェハと補強シートとを接合する樹脂硬化工程と、接合後の半導体ウェハと補強シートとを個片の半導体装置に切断するダイシング工程とを含む。
【０００８】
請求項２記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、前記樹脂接着材が熱硬化性樹脂であり、前記樹脂供給工程において、液状の樹脂接着剤を吐出して供給する。
【０００９】
請求項３記載の半導体装置の製造方法は、請求項２記載の半導体装置の製造方法であって、前記樹脂硬化工程において、加熱により熱硬化性樹脂を熱硬化させる。
【００１０】
請求項４記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、前記樹脂接着材が熱可塑性樹脂であり、前記樹脂供給工程において、固体状態で供給された熱可塑性樹脂を加熱により液状化する。
【００１１】
本発明によれば、半導体ウェハまたは補強シートの表面に液状の樹脂接着材を凸形状に形成した樹脂丘を供給した後に、半導体ウェハおよび補強シートを平行状態を保って相互に接近させ、半導体ウェハと補強シートとの間の空間内で樹脂接着材を硬化させて半導体ウェハと補強シートとを接合することにより、ボイドの発生や形状不良を生じることなく、半導体装置を製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態１の基板接着装置の断面図、図（ｂ）は本発明の実施の形態１の基板接着装置の平面図、図２，図３，図４、図５，図６は本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図、図７は本発明の実施の形態１の基板接着装置の断面図である。
【００１３】
まず図１を参照して、基板接着装置の構造を説明する。この基板接着装置は、半導体素子の外部接続用の電極が形成された電極形成面の裏面に、樹脂接着材を介して補強部材を接合して成る半導体装置を製造する製造過程において、複数の半導体素子が作り込まれた半導体ウェハと、補強部材が個片毎に切り出される前の補強シートとを樹脂接着材で接合する際に用いられる。
【００１４】
図１（ａ）において、保持テーブル１の上面は半導体ウェハ４を保持するウェハ保持面１ａとなっている。ウェハ保持面１ａ上にはスペーサリング２が装着されており、薄化工程において機械研磨などの方法によって薄化された状態の半導体ウェハ４がスペーサリング２の内側に載置される。スペーサリング２は接着対象の半導体ウェハ４および補強シート９の外径に対応した内径を有する円環状部材であり、後述するようにスペーサリング２の厚み寸法Ｔは、接着後に形成される半導体装置の厚み寸法に対応したものとなっている。スペーサリング２の上面には、複数箇所の切り欠き部２ａが設けられており、切り欠き部２ａは後述するように半導体ウェハ４と補強シート９との接着過程において余分な樹脂接着材を外部に排出する樹脂排出ゲート部として機能する。
【００１５】
スペーサリング２の内側のウェハ保持面１ａには、吸着孔１ｂ（図１（ｂ）も参照）が開口しており、吸着孔１ｂは吸引孔１ｃを介して第１吸引部５に接続されている。第１吸引部５を駆動することにより吸着孔１ｂから真空吸引し、これにより半導体ウェハ４はウェハ保持面１ａに吸着保持される。ウェハ保持面１ａ、吸着孔１ｂおよび第１吸引部５は、半導体ウェハ４の保持手段となっている。保持テーブル１にはヒータ３が内蔵されており、ヒータ駆動部６によってヒータ３を駆動することにより、ウェハ保持面１ａに載置された半導体ウェハ４を加熱することができる。
【００１６】
保持テーブル１の上方には、保持ヘッド１０がヘッド昇降機構１１によって昇降自在に配設されている。保持ヘッド１０の下面は補強シート９を保持するシート保持面１０ａとなっている。シート保持面１０ａは、保持テーブル１のウェハ保持面１ａと平行になるように、平行度が調整されている。シート保持面１０ａには吸着孔１０ｂが開口しており、吸着孔１０ｂは吸引孔１０ｃを介して第２吸引部８に接続されている。第２吸引部８を駆動することにより吸着孔１０ｂから真空吸引し、補強シート９はシート保持面１０ａに吸着保持される。シート保持面１０ａ、吸着孔１０ｂおよび第２吸引部８は、補強シート９の保持手段となっている。
【００１７】
補強シート９は樹脂やセラミックまたは金属などの材質を円形の薄板状に成型したものであり、各半導体素子毎に切り分けられて半導体装置を形成した状態で、半導体装置のハンドリング用の保持部として機能すると共に、半導体素子を外力や衝撃から保護する補強部材としての役割をも有するものである。このため補強シート９は、薄化された半導体素子の曲げ剛性よりも大きな曲げ剛性を有する厚さとなっている。
【００１８】
第１吸引部５，第２吸引部８，ヒータ駆動部６およびヘッド昇降機構１１はそれぞれ制御部７によって制御される。制御部７によって上記各部を制御することにより、以下に説明する半導体ウェハ４と補強シート９との接着作業が実行される。
【００１９】
まず図２（ａ）に示すように、保持テーブル１のスペーサリング２内には半導体ウェハ４が回路形成面を下向きにして載置され、半導体ウェハ４上に重ねて補強シート９が載置される。次いで図２（ｂ）に示すように、保持ヘッド１０を保持テーブル１に対して下降させ、シート保持面１０ａをスペーサリング２の上面に当接させる。そして吸引孔１ｃから真空吸引して半導体ウェハ４を保持テーブル１に吸着保持させた状態で、保持ヘッド１０の吸引孔１０ｃから真空吸引し、スペーサリング２内の補強シート９をシート保持面１０ａに吸着保持させる。
【００２０】
この後、保持ヘッド１０を上昇させることにより、図２（ｃ）に示すように、半導体ウェハ４は保持テーブル１のウェハ保持面１ａによって、また補強シート９は保持ヘッド１０のシート保持面１０ａによって保持された状態となる。すなわち、複数の半導体素子が形成された半導体ウェハ４および補強部材が個片毎に切り出される前の補強シート９を、それぞれの保持手段に保持させる（保持工程）。
【００２１】
次に図３（ａ）に示すように、スペーサリング２内の半導体ウェハ４表面の中央部分に、液状の熱硬化性の樹脂接着材１３をディスペンサ１２によって吐出して供給する。このとき、保持テーブル１はヒータ３によって加熱されており、樹脂接着材１３は加熱によって一旦粘度が低下して流動し、これにより半導体ウェハ４の表面に、中央部の樹脂厚みが周囲よりも厚い丘形状で供給される。すなわち、半導体ウェハ４の表面に液状の樹脂接着材１３を凸形状に形成した樹脂丘が供給される（樹脂供給工程）。
【００２２】
この後図３（ｂ）に示すように、補強シート９を保持した保持ヘッド１０を保持テーブル１に対して下降させる。すなわち樹脂供給工程後に、半導体ウェハ４および補強シート９を平行状態を保って相互に接近させる。この過程において、補強シート９の下面が樹脂接着材１３に接触し、樹脂接着材１３を押し広げる。
【００２３】
このとき樹脂接着材１３は中央部が高い凸形状の樹脂丘の形で供給されていることから、樹脂接着材１３は中央部から周辺部へ向かって順次押し広げられ、押し広げられる過程で樹脂接着材１３の内部に気体が閉じ込められて残留するボイドを生じることがない。そして図３（ｃ）に示すように、保持ヘッド１０がスペーサリング２の上面に当接することにより、液状の樹脂接着材１３は半導体ウェハ４と補強シート９との間の空間内を完全に充填し、余分な量の樹脂接着材１３はスペーサリング２に設けられた切り欠き部２ａから外部へ排出される。
【００２４】
そしてこの状態でヒータ３による保持テーブル１の加熱を継続することにより、半導体ウェハ４と補強シート９との間の空間内で樹脂接着材１３の熱硬化反応が進行し、これにより半導体ウェハ４と補強シート９とが樹脂接着材１３によって接合される（樹脂硬化工程）。このとき、半導体ウェハ４、樹脂接着材１３および補強シート９とを積層して形成された接合体１４の厚みは、スペーサリング２の厚み寸法Ｔに正確に保たれる。
【００２５】
なおこの樹脂硬化工程においては、樹脂接着材１３を完全硬化させる必要はなく、接合体１４の形状を保持できる程度に樹脂接着材１３の熱硬化が進行していればよい。また上記例では半導体ウェハ４を保持テーブル１に保持させ、補強シート９を保持ヘッド１０に保持させるようにしているが、半導体ウェハ４と補強シート９とを上下入れ替えて、保持テーブル１に保持された補強シート９上に樹脂接着材１３を供給するようにしてもよい。
【００２６】
そしてスペーサリング２から接合体１４を取り外すことにより、図４（ａ）に示す半導体ウェハ４と補強シート９を接合した接合体１４が完成し、接合体１４はこの後ダイシング工程に送られる。すなわち、図４（ｂ）に示すように、接合体１４は、半導体ウェハ４側からダイシングツール１５によって切断され、個片毎に分離される。これにより、図４（ｃ）に示すように半導体素子４ａに補強部材９ａを接着した半導体装置１６が完成する。
【００２７】
なお補強シート９の材質が半導体ウェハ４と同質である場合には、上述のように片面側からのダイシングが可能であるが、補強シート９として樹脂系の軟らかい材質を用いている場合には、図５に示すようにダイシング工程を２段階に分けて行う。すなわち、図５（ａ）に示すように補強シート９が上側になるように接合体１４を載置し、次いで図５（ｂ）に示すように、まず補強シート９と樹脂接着材１３のみをダイシングツール１５によって切断する。これにより図５（ｃ）に示すように、ダイシング溝１４ａが形成される。そして接合体１４を上下反転して半導体ウェハ４を上側にした後に、ダイシング溝１４ａの位置をダイシングツール１５によって再度切断する。これにより、．図５（ｅ）に示すように半導体素子４ａに補強部材９ａを接着した半導体装置１６が完成する。
【００２８】
なお上記実施の形態では、樹脂接着材１３として熱硬化性の樹脂を用いる例を示しているが、熱可塑性の樹脂接着材を用いてもよい。この場合には、樹脂供給形態としてタブレット状の樹脂など固体状態で提供されるものを用いる。すなわち、図６（ａ）に示すように、スペーサリング２内に載置された半導体ウェハ４表面の中央部に、熱可塑性樹脂を直方体形状に整形した樹脂タブレット１７を載置する。そしてこの後図６（ｂ）に示すように、保持テーブル１を加熱することにより樹脂タブレット１７を昇温させて液状化し、同様に中央部の樹脂厚みが周囲よりも厚い丘形状の樹脂を供給する。
【００２９】
また上記実施の形態では、接合体１４の厚み寸法Ｔを確保するためにスペーサリング２を用いる例を示しているが、図７に示すように金型を用いて厚み寸法Ｔを確保するようにしてもよい。すなわち、図７に示すように、ヒータ３を内蔵した加熱テーブル１Ａ上に、スペーサリング２の内部と同様の内径、深さ寸法Ｔの凹部２０ａが設けられた金型２０を装着する。凹部２０ａの底面には吸着孔２０ｂが形成されており、金型２０を加熱テーブル１Ａ上に載置した状態では、吸着孔２０ｂは吸引孔２１に連通し、吸引孔２１を真空吸引することにより凹部２０ａ内に半導体ウェハ４を吸着保持することができる。
【００３０】
そして凹部２０ａ内には、図２（ａ）に示す例と同様に、半導体ウェハ４，補強シート９が重ねて載置される。このような金型２０を用いた基板接着装置を用いることによっても、図２、図３に示す例と同様のプロセスで半導体ウェハ４と補強シート９の接合を行うことができる。
【００３１】
さらに、スペーサリング２や金型２０を用いることなく、保持テーブル１に対する保持ヘッド１０の上下方向の相対位置を制御することによって、半導体ウェハ４と補強シート９との間の隙間を所定隙間に保つようにしてもよい。
【００３２】
（実施の形態２）
図８，図９，図１０，図１１は本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法の工程説明図である。本実施の形態２においては、半導体素子の回路形成面に外部接続用の端子電極であるバンプが予め形成された半導体ウェハを接着対象とする例を示している。本実施の形態２においても、実施の形態１と同様の基板接着装置が用いられる。ここで、本実施の形態２において用いられるスペーサリング２２は、実施の形態１におけるスペーサリング２よりも以下に説明するクッションシート２３の厚み分だけ厚みが増加したものとなっている。
【００３３】
図８（ａ）に示すように、保持テーブル１のスペーサリング２内のウェハ保持面１ａには、バンプ形成面にクッションシート２３が予め貼着された半導体ウェハ２４が載置される。クッションシート２３は軟質膜状のシートであり、バンプ２４ｂが軟質膜に埋入することによりバンプ２４ｂを保護する。半導体ウェハ４上には、実施の形態１と同様に補強シート９が重ねて載置される。
【００３４】
この後、図８（ｂ）〜図９（ｃ）に示す各工程が実行される。これらの工程は、実施の形態１においてスペーサリング２内に載置された半導体ウェハ４を対象として行われる各工程（図２（ｂ）〜図３（ｃ）参照）を、バンプ２４ｂが形成されスペーサリング２２内に載置された半導体ウェハ２４を対象として行うものである。本実施の形態２においても、樹脂接着材１３は中央部が高い凸形状の樹脂丘の形で供給されていることから、樹脂接着材１３が押し広げられる過程で内部に気体が閉じ込められて残留するボイドを生じることなく、樹脂接着材１３は半導体ウェハ２４と補強シート９との間の空間内を完全に充填する。
【００３５】
そしてスペーサリング２２から半導体ウェハ２４に補強シート９が接合された接合体２５を取り外すことにより、図１０（ａ）に示す接合体２５が完成し、接合体２５はこの後ダイシング工程に送られる。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、半導体ウェハ２４と補強シート９を接合した接合体２５は、半導体ウェハ２４側からダイシングツール１５によって切断され、個片毎に分離される。これにより、図１０（ｃ）に示すように半導体素子２４ａに補強部材９ａを接着した半導体装置２６が完成する。
【００３６】
なお補強シート９の材質が半導体ウェハ２４と同質である場合には、実施の形態１に示すように片面側からのダイシングが可能であるが、補強シート９として樹脂系の材質を用いている場合には、同様にダイシング工程を２段階に分けて行う。すなわち、図１１（ａ）に示すように補強シート９が上側になるように接合体２５を載置し、図１１（ｂ）に示すように、まず補強シート９と樹枝接着材１３のみをダイシングツール１５によって切断する。これにより図１１（ｃ）に示すように、ダイシング溝２５ａが形成される。そして接合体２５を上下反転して半導体ウェハ２４を上側にした後に、ダイシング溝２５ａの位置をダイシングツール１５によって再度切断する。これにより、．図１１（ｅ）に示すように半導体素子２４ａに補強部材９ａを接着した半導体装置２６が完成する。
【００３７】
上記説明したように、本実施の形態１，２においては、半導体素子に補強用の樹脂層を形成した半導体装置の製造過程において従来発生していた不具合、すなわち半導体素子と樹脂層との貼着界面に空気が残留することによるボイドの発生や、樹脂層形成後の形状精度不良を生じることなく、簡便な構成の基板接着装置を用いて半導体装置を製造することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体ウェハまたは補強シートの表面に液状の樹脂接着材を凸形状に形成した樹脂丘を供給した後に、半導体ウェハおよび補強シートを平行状態を保って相互に接近させ、半導体ウェハと補強シートとの間の空間内で樹脂接着材を硬化させて半導体ウェハと補強シートとを接合するようにしたので、ボイドの発生や形状不良を生じることなく、半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１の基板接着装置の断面図
（ｂ）本発明の実施の形態１の基板接着装置の平面図
【図２】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図３】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図４】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図５】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図６】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図７】本発明の実施の形態１の基板接着装置の断面図
【図８】本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図９】本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図１０】本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図１１】本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法の工程説明図
【符号の説明】
１ 保持テーブル
１ａ ウェハ保持面
２ スペーサリング
４、２４ 半導体ウェハ
４ａ、２４ａ 半導体素子
９ 補強シート
９ａ 補強部材
１０ 保持ヘッド
１０ａ シート保持面
１３ 樹脂接着材
１４，２５ 接合体
１６、２６ 半導体装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の回路形成面の裏面に接着材により補強部材を接合して成る半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の基板などに実装される半導体装置は、ウェハ状態で回路パターン形成が行われた半導体素子にリードフレームのピンや金属バンプなどを接続するとともに樹脂などで封止するパッケージング工程を経て製造されている。最近の電子機器の小型化に伴って半導体装置の小型化も進み、中でも半導体素子を薄くする取り組みが活発に行われている。
【０００３】
薄化された半導体素子は外力に対する強度が弱くハンドリング時のダメージを受けやすいことから、薄化された半導体素子を用いた半導体装置は、半導体素子の裏面に十分な剛性を有する補強部材を接着した構造が一般的である。この補強部材の接着は、シート状に形成された樹脂膜を貼着する方法や、個片化された半導体素子に補強用の樹脂部材を接着材によって個別に接着する方法が用いられる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４１４３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら樹脂層形成に上述の方法を用いる場合には、従来より以下のような課題があった。まずシート状の樹脂膜を貼着する方法では、樹脂膜と半導体素子との貼着界面に空気が残留するボイドが発生しやすく、実装工程での加熱時にボイド内の空気の膨張により樹脂膜が口開きを生じるという問題があった。また樹脂部材を半導体素子に個別に接着する方法では、樹脂部材を正しい形状精度で半導体素子に接着することが困難で、正しい製品形状を確保することが困難であった。
【０００６】
そこで本発明は、薄化された半導体素子にボイドや形状不良を生じることなく補強部材を接着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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の半導体装置の製造方法は、半導体素子の外部接続用の電極が形成された電極形成面の裏面に樹脂接着材を介して補強部材を接合して成る半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、複数の半導体素子が形成された半導体ウェハおよび前記補強部材が個片毎に切り出される前の補強シートをそれぞれの保持手段に保持させる保持工程と、前記半導体ウェハまたは補強シートの表面に液状の樹脂接着材を凸形状に形成した樹脂丘を供給する樹脂供給工程と、樹脂供給工程後に半導体ウェハおよび補強シートを平行状態を保って相互に接近させる工程と、前記半導体ウェハと補強シートとの間の空間内で前記樹脂接着材を硬化させて半導体ウェハと補強シートとを接合する樹脂硬化工程と、接合後の半導体ウェハと補強シートとを個片の半導体装置に切断するダイシング工程とを含む。
【０００８】
請求項２記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、前記樹脂接着材が熱硬化性樹脂であり、前記樹脂供給工程において、液状の樹脂接着剤を吐出して供給する。
【０００９】
請求項３記載の半導体装置の製造方法は、請求項２記載の半導体装置の製造方法であって、前記樹脂硬化工程において、加熱により熱硬化性樹脂を熱硬化させる。
【００１０】
請求項４記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、前記樹脂接着材が熱可塑性樹脂であり、前記樹脂供給工程において、固体状態で供給された熱可塑性樹脂を加熱により液状化する。
【００１１】
本発明によれば、半導体ウェハまたは補強シートの表面に液状の樹脂接着材を凸形状に形成した樹脂丘を供給した後に、半導体ウェハおよび補強シートを平行状態を保って相互に接近させ、半導体ウェハと補強シートとの間の空間内で樹脂接着材を硬化させて半導体ウェハと補強シートとを接合することにより、ボイドの発生や形状不良を生じることなく、半導体装置を製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態１の基板接着装置の断面図、図（ｂ）は本発明の実施の形態１の基板接着装置の平面図、図２，図３，図４、図５，図６は本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図、図７は本発明の実施の形態１の基板接着装置の断面図である。
【００１３】
まず図１を参照して、基板接着装置の構造を説明する。この基板接着装置は、半導体素子の外部接続用の電極が形成された電極形成面の裏面に、樹脂接着材を介して補強部材を接合して成る半導体装置を製造する製造過程において、複数の半導体素子が作り込まれた半導体ウェハと、補強部材が個片毎に切り出される前の補強シートとを樹脂接着材で接合する際に用いられる。
【００１４】
図１（ａ）において、保持テーブル１の上面は半導体ウェハ４を保持するウェハ保持面１ａとなっている。ウェハ保持面１ａ上にはスペーサリング２が装着されており、薄化工程において機械研磨などの方法によって薄化された状態の半導体ウェハ４がスペーサリング２の内側に載置される。スペーサリング２は接着対象の半導体ウェハ４および補強シート９の外径に対応した内径を有する円環状部材であり、後述するようにスペーサリング２の厚み寸法Ｔは、接着後に形成される半導体装置の厚み寸法に対応したものとなっている。スペーサリング２の上面には、複数箇所の切り欠き部２ａが設けられており、切り欠き部２ａは後述するように半導体ウェハ４と補強シート９との接着過程において余分な樹脂接着材を外部に排出する樹脂排出ゲート部として機能する。
【００１５】
スペーサリング２の内側のウェハ保持面１ａには、吸着孔１ｂ（図１（ｂ）も参照）が開口しており、吸着孔１ｂは吸引孔１ｃを介して第１吸引部５に接続されている。第１吸引部５を駆動することにより吸着孔１ｂから真空吸引し、これにより半導体ウェハ４はウェハ保持面１ａに吸着保持される。ウェハ保持面１ａ、吸着孔１ｂおよび第１吸引部５は、半導体ウェハ４の保持手段となっている。保持テーブル１にはヒータ３が内蔵されており、ヒータ駆動部６によってヒータ３を駆動することにより、ウェハ保持面１ａに載置された半導体ウェハ４を加熱することができる。
【００１６】
保持テーブル１の上方には、保持ヘッド１０がヘッド昇降機構１１によって昇降自在に配設されている。保持ヘッド１０の下面は補強シート９を保持するシート保持面１０ａとなっている。シート保持面１０ａは、保持テーブル１のウェハ保持面１ａと平行になるように、平行度が調整されている。シート保持面１０ａには吸着孔１０ｂが開口しており、吸着孔１０ｂは吸引孔１０ｃを介して第２吸引部８に接続されている。第２吸引部８を駆動することにより吸着孔１０ｂから真空吸引し、補強シート９はシート保持面１０ａに吸着保持される。シート保持面１０ａ、吸着孔１０ｂおよび第２吸引部８は、補強シート９の保持手段となっている。
【００１７】
補強シート９は樹脂やセラミックまたは金属などの材質を円形の薄板状に成型したものであり、各半導体素子毎に切り分けられて半導体装置を形成した状態で、半導体装置のハンドリング用の保持部として機能すると共に、半導体素子を外力や衝撃から保護する補強部材としての役割をも有するものである。このため補強シート９は、薄化された半導体素子の曲げ剛性よりも大きな曲げ剛性を有する厚さとなっている。
【００１８】
第１吸引部５，第２吸引部８，ヒータ駆動部６およびヘッド昇降機構１１はそれぞれ制御部７によって制御される。制御部７によって上記各部を制御することにより、以下に説明する半導体ウェハ４と補強シート９との接着作業が実行される。
【００１９】
まず図２（ａ）に示すように、保持テーブル１のスペーサリング２内には半導体ウェハ４が回路形成面を下向きにして載置され、半導体ウェハ４上に重ねて補強シート９が載置される。次いで図２（ｂ）に示すように、保持ヘッド１０を保持テーブル１に対して下降させ、シート保持面１０ａをスペーサリング２の上面に当接させる。そして吸引孔１ｃから真空吸引して半導体ウェハ４を保持テーブル１に吸着保持させた状態で、保持ヘッド１０の吸引孔１０ｃから真空吸引し、スペーサリング２内の補強シート９をシート保持面１０ａに吸着保持させる。
【００２０】
この後、保持ヘッド１０を上昇させることにより、図２（ｃ）に示すように、半導体ウェハ４は保持テーブル１のウェハ保持面１ａによって、また補強シート９は保持ヘッド１０のシート保持面１０ａによって保持された状態となる。すなわち、複数の半導体素子が形成された半導体ウェハ４および補強部材が個片毎に切り出される前の補強シート９を、それぞれの保持手段に保持させる（保持工程）。
【００２１】
次に図３（ａ）に示すように、スペーサリング２内の半導体ウェハ４表面の中央部分に、液状の熱硬化性の樹脂接着材１３をディスペンサ１２によって吐出して供給する。このとき、保持テーブル１はヒータ３によって加熱されており、樹脂接着材１３は加熱によって一旦粘度が低下して流動し、これにより半導体ウェハ４の表面に、中央部の樹脂厚みが周囲よりも厚い丘形状で供給される。すなわち、半導体ウェハ４の表面に液状の樹脂接着材１３を凸形状に形成した樹脂丘が供給される（樹脂供給工程）。
【００２２】
この後図３（ｂ）に示すように、補強シート９を保持した保持ヘッド１０を保持テーブル１に対して下降させる。すなわち樹脂供給工程後に、半導体ウェハ４および補強シート９を平行状態を保って相互に接近させる。この過程において、補強シート９の下面が樹脂接着材１３に接触し、樹脂接着材１３を押し広げる。
【００２３】
このとき樹脂接着材１３は中央部が高い凸形状の樹脂丘の形で供給されていることから、樹脂接着材１３は中央部から周辺部へ向かって順次押し広げられ、押し広げられる過程で樹脂接着材１３の内部に気体が閉じ込められて残留するボイドを生じることがない。そして図３（ｃ）に示すように、保持ヘッド１０がスペーサリング２の上面に当接することにより、液状の樹脂接着材１３は半導体ウェハ４と補強シート９との間の空間内を完全に充填し、余分な量の樹脂接着材１３はスペーサリング２に設けられた切り欠き部２ａから外部へ排出される。
【００２４】
そしてこの状態でヒータ３による保持テーブル１の加熱を継続することにより、半導体ウェハ４と補強シート９との間の空間内で樹脂接着材１３の熱硬化反応が進行し、これにより半導体ウェハ４と補強シート９とが樹脂接着材１３によって接合される（樹脂硬化工程）。このとき、半導体ウェハ４、樹脂接着材１３および補強シート９とを積層して形成された接合体１４の厚みは、スペーサリング２の厚み寸法Ｔに正確に保たれる。
【００２５】
なおこの樹脂硬化工程においては、樹脂接着材１３を完全硬化させる必要はなく、接合体１４の形状を保持できる程度に樹脂接着材１３の熱硬化が進行していればよい。また上記例では半導体ウェハ４を保持テーブル１に保持させ、補強シート９を保持ヘッド１０に保持させるようにしているが、半導体ウェハ４と補強シート９とを上下入れ替えて、保持テーブル１に保持された補強シート９上に樹脂接着材１３を供給するようにしてもよい。
【００２６】
そしてスペーサリング２から接合体１４を取り外すことにより、図４（ａ）に示す半導体ウェハ４と補強シート９を接合した接合体１４が完成し、接合体１４はこの後ダイシング工程に送られる。すなわち、図４（ｂ）に示すように、接合体１４は、半導体ウェハ４側からダイシングツール１５によって切断され、個片毎に分離される。これにより、図４（ｃ）に示すように半導体素子４ａに補強部材９ａを接着した半導体装置１６が完成する。
【００２７】
なお補強シート９の材質が半導体ウェハ４と同質である場合には、上述のように片面側からのダイシングが可能であるが、補強シート９として樹脂系の軟らかい材質を用いている場合には、図５に示すようにダイシング工程を２段階に分けて行う。すなわち、図５（ａ）に示すように補強シート９が上側になるように接合体１４を載置し、次いで図５（ｂ）に示すように、まず補強シート９と樹脂接着材１３のみをダイシングツール１５によって切断する。これにより図５（ｃ）に示すように、ダイシング溝１４ａが形成される。そして接合体１４を上下反転して半導体ウェハ４を上側にした後に、ダイシング溝１４ａの位置をダイシングツール１５によって再度切断する。これにより、．図５（ｅ）に示すように半導体素子４ａに補強部材９ａを接着した半導体装置１６が完成する。
【００２８】
なお上記実施の形態では、樹脂接着材１３として熱硬化性の樹脂を用いる例を示しているが、熱可塑性の樹脂接着材を用いてもよい。この場合には、樹脂供給形態としてタブレット状の樹脂など固体状態で提供されるものを用いる。すなわち、図６（ａ）に示すように、スペーサリング２内に載置された半導体ウェハ４表面の中央部に、熱可塑性樹脂を直方体形状に整形した樹脂タブレット１７を載置する。そしてこの後図６（ｂ）に示すように、保持テーブル１を加熱することにより樹脂タブレット１７を昇温させて液状化し、同様に中央部の樹脂厚みが周囲よりも厚い丘形状の樹脂を供給する。
【００２９】
また上記実施の形態では、接合体１４の厚み寸法Ｔを確保するためにスペーサリング２を用いる例を示しているが、図７に示すように金型を用いて厚み寸法Ｔを確保するようにしてもよい。すなわち、図７に示すように、ヒータ３を内蔵した加熱テーブル１Ａ上に、スペーサリング２の内部と同様の内径、深さ寸法Ｔの凹部２０ａが設けられた金型２０を装着する。凹部２０ａの底面には吸着孔２０ｂが形成されており、金型２０を加熱テーブル１Ａ上に載置した状態では、吸着孔２０ｂは吸引孔２１に連通し、吸引孔２１を真空吸引することにより凹部２０ａ内に半導体ウェハ４を吸着保持することができる。
【００３０】
そして凹部２０ａ内には、図２（ａ）に示す例と同様に、半導体ウェハ４，補強シート９が重ねて載置される。このような金型２０を用いた基板接着装置を用いることによっても、図２、図３に示す例と同様のプロセスで半導体ウェハ４と補強シート９の接合を行うことができる。
【００３１】
さらに、スペーサリング２や金型２０を用いることなく、保持テーブル１に対する保持ヘッド１０の上下方向の相対位置を制御することによって、半導体ウェハ４と補強シート９との間の隙間を所定隙間に保つようにしてもよい。
【００３２】
（実施の形態２）
図８，図９，図１０，図１１は本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法の工程説明図である。本実施の形態２においては、半導体素子の回路形成面に外部接続用の端子電極であるバンプが予め形成された半導体ウェハを接着対象とする例を示している。本実施の形態２においても、実施の形態１と同様の基板接着装置が用いられる。ここで、本実施の形態２において用いられるスペーサリング２２は、実施の形態１におけるスペーサリング２よりも以下に説明するクッションシート２３の厚み分だけ厚みが増加したものとなっている。
【００３３】
図８（ａ）に示すように、保持テーブル１のスペーサリング２内のウェハ保持面１ａには、バンプ形成面にクッションシート２３が予め貼着された半導体ウェハ２４が載置される。クッションシート２３は軟質膜状のシートであり、バンプ２４ｂが軟質膜に埋入することによりバンプ２４ｂを保護する。半導体ウェハ４上には、実施の形態１と同様に補強シート９が重ねて載置される。
【００３４】
この後、図８（ｂ）〜図９（ｃ）に示す各工程が実行される。これらの工程は、実施の形態１においてスペーサリング２内に載置された半導体ウェハ４を対象として行われる各工程（図２（ｂ）〜図３（ｃ）参照）を、バンプ２４ｂが形成されスペーサリング２２内に載置された半導体ウェハ２４を対象として行うものである。本実施の形態２においても、樹脂接着材１３は中央部が高い凸形状の樹脂丘の形で供給されていることから、樹脂接着材１３が押し広げられる過程で内部に気体が閉じ込められて残留するボイドを生じることなく、樹脂接着材１３は半導体ウェハ２４と補強シート９との間の空間内を完全に充填する。
【００３５】
そしてスペーサリング２２から半導体ウェハ２４に補強シート９が接合された接合体２５を取り外すことにより、図１０（ａ）に示す接合体２５が完成し、接合体２５はこの後ダイシング工程に送られる。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、半導体ウェハ２４と補強シート９を接合した接合体２５は、半導体ウェハ２４側からダイシングツール１５によって切断され、個片毎に分離される。これにより、図１０（ｃ）に示すように半導体素子２４ａに補強部材９ａを接着した半導体装置２６が完成する。
【００３６】
なお補強シート９の材質が半導体ウェハ２４と同質である場合には、実施の形態１に示すように片面側からのダイシングが可能であるが、補強シート９として樹脂系の材質を用いている場合には、同様にダイシング工程を２段階に分けて行う。すなわち、図１１（ａ）に示すように補強シート９が上側になるように接合体２５を載置し、図１１（ｂ）に示すように、まず補強シート９と樹枝接着材１３のみをダイシングツール１５によって切断する。これにより図１１（ｃ）に示すように、ダイシング溝２５ａが形成される。そして接合体２５を上下反転して半導体ウェハ２４を上側にした後に、ダイシング溝２５ａの位置をダイシングツール１５によって再度切断する。これにより、．図１１（ｅ）に示すように半導体素子２４ａに補強部材９ａを接着した半導体装置２６が完成する。
【００３７】
上記説明したように、本実施の形態１，２においては、半導体素子に補強用の樹脂層を形成した半導体装置の製造過程において従来発生していた不具合、すなわち半導体素子と樹脂層との貼着界面に空気が残留することによるボイドの発生や、樹脂層形成後の形状精度不良を生じることなく、簡便な構成の基板接着装置を用いて半導体装置を製造することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体ウェハまたは補強シートの表面に液状の樹脂接着材を凸形状に形成した樹脂丘を供給した後に、半導体ウェハおよび補強シートを平行状態を保って相互に接近させ、半導体ウェハと補強シートとの間の空間内で樹脂接着材を硬化させて半導体ウェハと補強シートとを接合するようにしたので、ボイドの発生や形状不良を生じることなく、半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１の基板接着装置の断面図
（ｂ）本発明の実施の形態１の基板接着装置の平面図
【図２】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図３】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図４】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図５】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図６】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図７】本発明の実施の形態１の基板接着装置の断面図
【図８】本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図９】本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図１０】本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図１１】本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法の工程説明図
【符号の説明】
１ 保持テーブル
１ａ ウェハ保持面
２ スペーサリング
４、２４ 半導体ウェハ
４ａ、２４ａ 半導体素子
９ 補強シート
９ａ 補強部材
１０ 保持ヘッド
１０ａ シート保持面
１３ 樹脂接着材
１４，２５ 接合体
１６、２６ 半導体装置
Claims (4)
- 半導体素子の外部接続用の電極が形成された電極形成面の裏面に樹脂接着材を介して補強部材を接合して成る半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、複数の半導体素子が形成された半導体ウェハおよび前記補強部材が個片毎に切り出される前の補強シートをそれぞれの保持手段に保持させる保持工程と、前記半導体ウェハまたは補強シートの表面に液状の樹脂接着材を凸形状に形成した樹脂丘を供給する樹脂供給工程と、樹脂供給工程後に半導体ウェハおよび補強シートを平行状態を保って相互に接近させる工程と、前記半導体ウェハと補強シートとの間の空間内で前記樹脂接着材を硬化させて半導体ウェハと補強シートとを接合する樹脂硬化工程と、接合後の半導体ウェハと補強シートとを個片の半導体装置に切断するダイシング工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 前記樹脂接着材が熱硬化性樹脂であり、前記樹脂供給工程において、液状の樹脂接着材を吐出して供給することを特徴とする請求項１記載の半導体装置子の製造方法。
- 前記樹脂硬化工程において、加熱により熱硬化性樹脂を熱硬化させることを特徴とする請求項２記載の半導体装置子の製造方法。
- 前記樹脂接着材が熱可塑性樹脂であり、前記樹脂供給工程において、固体状態で供給された熱可塑性樹脂を加熱により液状化することを特徴とする請求項１記載の半導体装置子の製造方法。
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