JP2007115770A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い半導体装置を効率よく製造する方法を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、複数の集積回路１２が形成されてなる第１の面１５と、第１の面１５とは反対側を向く第２の面１６とを有する半導体基板１０を用意する工程と、第１及び第２の層２１，２２を含む複数の層からなる保持部材２０を用意する工程と、半導体基板１０に、保持部材２０を、第１の層２１における第２の層２２と対向する面とは反対側の面が半導体基板１０の第２の面１６と対向するように貼り付ける工程と、保持部材２０の第２の層２２を切断しないように、半導体基板１０を複数の半導体チップ３０に分割し、かつ、第１の層２１を複数の保護膜３２に分割する工程と、保護膜３２を、半導体チップ３０とともに、第２の層２２から剥離する工程と、を含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

半導体チップの能動面とは反対側の面に、保護膜が形成された半導体装置が知られている。これによると、外力から半導体チップを保護することが可能になるため、半導体装置の信頼性が高まることが期待されるが、効率よく製造することが困難であった。
特開２００４−１７２５４２号公報

本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造する方法を提供することにある。

（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、複数の集積回路が形成されてなる第１の面と、前記第１の面とは反対側を向く第２の面とを有する半導体基板を用意する工程と、
第１及び第２の層を含む複数の層からなる保持部材を用意する工程と、
前記半導体基板に、前記保持部材を、前記第１の層における前記第２の層と対向する面とは反対側の面が前記半導体基板の前記第２の面と対向するように貼り付ける工程と、
前記保持部材の前記第２の層を切断しないように、前記半導体基板を複数の半導体チップに分割し、かつ、前記第１の層を複数の保護膜に分割する工程と、
前記保護膜を、前記半導体チップとともに、前記第２の層から剥離する工程と、
を含む。本発明によると、信頼性の高い半導体装置を、効率よく製造する方法を提供することができる。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記保持部材は、前記第１及び第２の層の間に設けられた、前記第１の層と前記第２の層とを接着する第３の層をさらに含み、
前記第３の層の接着力を低減させた後に、前記保護膜を前記第２の層から剥離する工程を行ってもよい。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の層は、基材層と、前記基材層における前記第２の層を向く面とは反対側の面に設けられた接着層とを含んでもよい。
（４）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の層は、前記基材層における前記第２の層を向く面に設けられた他の接着層をさらに含んでもよい。
（５）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の層は、基材層と、前記基材層における前記第２の層を向く面に設けられた接着層とを含んでもよい。
（６）この半導体装置の製造方法において、
前記第３の層は、エネルギーが照射されることによって接着力が低減する材料で構成されてなり、
前記接着層は、前記エネルギーが照射されることによって硬化する材料で構成されてなり、
前記第３の層及び前記接着層に前記エネルギーを照射して、前記第３の層の接着力を低減させるとともに、前記接着層を硬化させてもよい。
（７）この半導体装置の製造方法において、
前記第３の層は、エネルギーが照射されることによって接着力が低減する材料で構成されてなり、
前記接着層及び前記他の接着剤は、前記エネルギーが照射されることによって硬化する材料で構成されてなり、
前記第３の層及び前記接着層並びに前記他の接着剤に前記エネルギーを照射して、前記第３の層の接着力を低減させるとともに、前記接着層及び前記他の接着剤を硬化させてもよい。

以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含むものとする。

（第１の実施の形態）
図１〜図６は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す、半導体基板１０を用意することを含む。なお、図１（Ａ）は、半導体基板１０の概略図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の断面の一部拡大図である。以下、半導体基板１０の構造について説明する。

半導体基板１０は、例えばシリコン基板であってもよい。半導体基板１０は、ウエハ状をなしていてもよい（図１（Ａ）参照）。すなわち、半導体基板１０を、半導体ウエハと称してもよい。半導体基板１０は、複数の半導体装置となる領域１１を含んでいてもよい。半導体基板１０には、複数の集積回路１２が形成されてなる。集積回路１２は、領域１１毎に形成されていてもよい。集積回路１２の構成は特に限定されないが、例えば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいてもよい。

半導体基板１０は、図１（Ｂ）に示すように、第１の面１５を有する。第１の面１５は、集積回路１２が形成された面である。すなわち、集積回路１２は、半導体基板１０の第１の面１５側から形成されているといえる。なお、半導体基板１０の第１の面１５を、能動面と称してもよい。また、半導体基板１０は、第２の面１６を有する。第２の面１６は、第１の面１５とは反対側を向く面である。

半導体基板１０は、複数の電極１４を有してもよい。電極１４は、半導体基板１０の第１の面１５上に形成されてなる。電極１４は、半導体基板１０の内部と電気的に接続されていてもよい。電極１４は、集積回路１２と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路１２に電気的に接続されていない電極を含めて、電極１４と称してもよい。電極１４は、アルミニウム又は銅等の金属で形成されていてもよい。

半導体基板１０は、パッシベーション膜１６を有してもよい。パッシベーション膜１６はそれぞれの電極１４（例えば、電極１４の中央部であってもよい）を露出させる開口を有する。パッシベーション膜は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂等で形成してもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図２に示す、保持部材２０を用意することを含む。保持部材２０は、半導体基板１０を切断する工程（後述）で、半導体チップ３０が飛散しないようにこれを保持するための部材であってもよい。保持部材２０は、テープ状をなしていてもよい。このとき、保持部材２０を、ダイシングテープと称してもよい。

保持部材２０は、図２に示すように、第１及び第２の層２１，２２を含む複数の層によって構成されてなる。ここで、第１の層２１は、後の工程で分割されて、半導体チップ３０の裏面（集積回路１２が形成された面とは反対側の面）を保護する保護膜３２となる部材であってもよい。また、第２の層２２は、切断工程後に、半導体チップ３０及び保護膜３２（半導体装置１）が飛散しないように、これを保持するための部材であってもよい。

保持部材２０は、図２に示すように、第３の層２３をさらに含んでいてもよい。第３の層２３は、第１及び第２の層２１，２２の間に設けられてなる。第３の層２３は、第１及び第２の層２１，２２を接着する役割を果たす部材であってもよい。すなわち、第３の層２３は、第１及び第２の層２１，２２に対して、接着力を有する材料で構成されていてもよい。また、第３の層２３は、エネルギーの照射を受けて、接着力が低減する材料で構成されていてもよい。例えば、第３の層２３は、紫外線や電子線、Ｘ線などが照射されると、接着力が低減する材料で構成されていてもよい。

保持部材２０によると、第１の層２１は、図２に示すように、基材層２４と、基材層２４における第２の層２２を向く面とは反対側の面に設けられた接着層２５とを含んでいてもよい。接着層２５は、半導体基板１０に対して接着力を有する材料であってもよい。そして、第３の層２３は、基材層２４における接着層２５が設けられた面とは反対の面に接着されていてもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図３に示すように、半導体基板１０に保持部材２０を貼り付けることを含む。保持部材２０は、第１の層２１における第２の層２２と対向する面とは反対側の面が、半導体基板１０の第２の面１６と対向するように貼り付ける。このとき、接着層２５の接着力を利用して、保持部材２０を半導体基板１０に貼り付けてもよい。例えば、接着層２５（第１の層２１）と半導体基板１０とを接触させて、両者を接着してもよい。この場合には、接着層２５と半導体基板１０とを接触させた後に、接着層２５の接着力が発現する処理を行ってもよい。接着層２５は、例えば、光（紫外線）を受けて、接着力が発現する材料で構成されていてもよい。あるいは、接着層２５は、加熱により接着力が発現する材料で構成されていてもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図４に示すように、半導体基板１０を切断して複数の半導体チップ３０に分割し、かつ、第１の層２１（基材層２４及び接着層２５）を切断して複数の保護膜３２に分割する工程を含む。本工程で、半導体基板１０を、領域１１毎に分割してもよい。また、保護膜３２は、分割された基材層２４及び接着層２５によって構成されていてもよい。本工程は、第２の層２２を切断しないように行う。これにより、半導体チップ３０及び保護膜３２が飛散しないように、半導体基板及び第１の層２１を切断することができる。本工程では、図４に示すように、第３の層２３を切断してもよい。但し、本工程を、第３の層２３を切断しないように行ってもよい（図示せず）。本工程は、図４に示すように、ブレード３５を利用して行ってもよい。このとき、本工程では、半導体基板１０の厚み方向に向かって、半導体基板１０及び第１の層２１を切断してもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、保護膜３２を、半導体チップ３０とともに、第２の層２２から剥離することを含む。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、本工程を説明するための図である。

本工程では、はじめに、図５（Ａ）に示すように、第３の層２３にエネルギー４０を照射する。これにより、第３の層２３の接着力を低下させる。すなわち、第３の層２３は、エネルギー４０の照射を受けるとその接着力が低下する材料で形成されていてもよい。エネルギー４０を、第２の層２２を透過させて、第３の層２３に照射してもよい。すなわち、第２の層２２は、エネルギー４０を透過させる材料で構成されていてもよい。エネルギー４０は、例えば、紫外線や電子線、あるいは、Ｘ線などであってもよい。

なお、本工程では、エネルギー４０を、接着層２５に照射してもよい。例えば、エネルギー４０を、第３の層２３及び基材層２４を透過させて、接着層２５に照射してもよい。これにより、接着層２５を硬化（接着力を発現）させてもよい。すなわち、接着層２５は、エネルギー４０の照射を受けると硬化する材料で形成されていてもよい。まとめると、接着層２５は、第３の層２３の接着力を低減させるエネルギー４０を照射することによって、硬化反応が進む材料で形成されていてもよい。これによると、第３の層２３の接着力を低下させる工程の他に、別途、接着層２５を硬化させるための工程を行うことが不要になるため、効率よく半導体装置を製造することができる。但し、接着層２５を硬化（接着力を発現）させるために、別途、エネルギー４０とは異なるエネルギーを加える工程を行ってもよい。例えば、第３の層２３が紫外線を照射することによって接着力が低減する材料であり、接着層２５が加熱により接着力を発現する材料である場合には、第３の層２３にエネルギー４０として紫外線を照射する工程と、接着層２５に熱を加える工程とを行ってもよい。

本工程では、図５（Ｂ）に示すように、保護膜３２を、半導体チップ３０とともに、第２の層２２から剥離する。先の工程で、第３の層２３の接着力を低減させる工程を行っているため、保護膜３２を、容易に第２の層２２から剥離することができる。また、先の工程で、接着層２５を硬化させておくことで、保護膜３２が半導体チップ３０から脱落することを防止することができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を、効率よく製造することができる。

以上の工程により、あるいは、必要に応じて、保護膜３２（基材層２４及び接着層２５）を完全に硬化させる工程をさらに経て、図６に示す、半導体装置１を形成してもよい。半導体装置１によると、保護膜３２によって半導体チップ３０を保護することができるため、半導体チップ３０が破壊されにくくなり、半導体装置の信頼性を高めることができる。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、従来の工程と同じ工程で、半導体チップ３０の裏面に保護膜３２が設けられた半導体装置を製造することが可能になる。すなわち、半導体基板をダイシングテープに貼り付けた後に半導体基板を切断して、半導体基板を分割することが知られている。そして、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によると、従来と（ほぼ）同じ手順によって、保護膜３２を有する半導体装置を製造することができる。すなわち、本発明によると、製造効率を下げることなく、より信頼性の高い半導体装置を製造することが可能になる。

以下、本発明を適用した第１の実施の形態の変形例について説明する。

（第１の変形例）
本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図７に示す、保持部材５０を用意することを含む。保持部材５０は、他の接着層２６を含む。接着層２６は、基材層２４における第２の層２２を向く面に設けられてなる。このとき、基材層２４と接着層２５、及び、接着層２６をあわせて、第１の層５１と称してもよい。接着層２６によって、第１の層５１と第２の層２２（第３の層２３）とをより強く接着することができるため、例えば半導体基板１０を切断する工程で、保持部材５０が、層間で剥離することを防止することが可能になる。

なお、接着層２６は、エネルギー４０が照射されることで、硬化する性質の材料で形成されていてもよい。このとき、接着剤２５，２６を硬化させ、第３の層２３の接着力を低減させる工程を、同時に行ってもよい。これにより、半導体装置を効率よく製造することができる。なお、接着層２６は、接着層２５と同じ材料で形成されていてもよい。

（第２の変形例）
本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図８に示す、保持部材５２を用意することを含む。保持部材５２は、第１の層５３を含む。第１の層５３は、基材層２４のみで構成されてなる。保持部材５２を利用することで、保護膜を薄くすることが可能になる。

本変形例に係る半導体装置の製造方法では、半導体基板１０に保持部材５２を貼り付ける工程で、半導体基板１０と基材層２４とを接触させて、接着してもよい。半導体基板１０と基材層２４とを接触させた後に、基材層２４に対して、接着力を発現させる処理を行ってもよい。例えば、基材層２４は、エネルギー４０によって硬化する（接着力を発現する）材料で構成されていてもよい。

（第３の変形例）
本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図９に示す、保持部材５４を用意することを含む。保持部材５４は、第１の層５５を含む。第１の層５５は、基材層２４及び接着層２６によって構成されてなる。保持部材５４を利用した場合にも、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することが可能になる。

（第２の実施の形態）
図１０〜図１４は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図１０に示す、半導体基板１０を用意することを含んでいてもよい。なお、半導体基板１０は、電子モジュール１００の一部であってもよい。すなわち、半導体基板１０の第１の面１５上には、樹脂層６０、電極１４に電気的に接続されてなり、樹脂層６０上に至るように形成された配線６２、配線６２を部分的に覆うレジスト層６４、配線６２に電気的に接続された外部端子６６、及び、外部端子６６の根元を覆う根元補強層６８が形成されていてもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図１１に示す、保持部材７０を用意することを含む。保持部材７０は、第１及び第２の層７１，７２を含んでいてもよい。そして、保持部材７０では、第１及び第２の層７１，７２が、接触して貼り付けられていてもよい。言い換えると、保持部材７０では、第３の層２３を介することなく、第１及び第２の層７１，７２が直接貼り付けられていてもよい。

第１の層７１は、例えば、基材層２４のみで構成されていてもよい。このとき、基材層２４（第１の層７１）は、第２の層７２に対する接着力よりも、半導体基板１０に対する接着力の方が高い材料で構成されていてもよい。これにより、保護層を第２の層７２から剥離する工程を、保護層が半導体チップ３０と剥離しないように行うことができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することが可能になる。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図１２に示すように、保持部材７０に、半導体基板１０（半導体モジュール１００）を貼り付けることを含む。本工程では、半導体基板１０の第２の面１６が、保持部材７０の第１の層７１（基材層２４）に直接貼り付けられてもよい。そして、第１の層７１（基材層２４）が、半導体基板１０に対して接着力を発現する処理を行う。これにより、第１の層７１（基材層２４）の半導体基板１０に対する接着力を、第２の層７２に対する接着力よりも強くしてもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図１３に示すように、半導体基板１０（半導体モジュール１００）を切断する工程を含む。本工程は、第２の層７２を切断しないように行う。また、本工程によって、第１の層７１を切断して、複数の保護層７４を形成する。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、保護層７４を、半導体チップとともに、第２の層７２から剥離させることを含む。第１の層７１（基材層２４）の半導体基板１０に対する接着力が、第２の層７２に対する接着力よりも強い場合には、本工程によって、半導体チップ３０と保護層７４とが剥離することを防止することができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を、効率よく製造することが可能である。

以上の工程を経て、図１４に示す、半導体装置２を製造してもよい。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図２は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図３は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図４は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図６は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図７は、本発明を適用した第１の実施の形態の第１の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図８は、本発明を適用した第１の実施の形態の第２の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図９は、本発明を適用した第１の実施の形態の第３の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図１０は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。 図１１は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。 図１２は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。 図１３は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。 図１４は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。

符号の説明

１…半導体装置、 ２…半導体装置、 １０…半導体基板、 １１…領域、 １２…集積回路、 １２…集積回路、 １４…電極、 １６…パッシベーション膜、 ２０…保持部材、 ２１…第１の層、 ２２…第２の層、 ２３…第３の層、 ２４…基材層、 ２５…接着層、 ２６…接着層、 ３０…半導体チップ、 ３２…保護膜、 ３５…ブレード、 ４０…エネルギー、 ５０…保持部材、 ５１…第１の層、 ５２…保持部材、 ５３…第１の層、 ５４…保持部材、 ５５…第１の層、 ６０…樹脂層、 ６２…配線、 ６６…外部端子、 ６８…根元補強層、 ７０…保持部材、 ７１…第１の層、 ７２…第２の層、 ７４…保護層、 １００…電子モジュール

Claims (7)

1. 複数の集積回路が形成されてなる第１の面と、前記第１の面とは反対側を向く第２の面とを有する半導体基板を用意する工程と、
   第１及び第２の層を含む複数の層からなる保持部材を用意する工程と、
   前記半導体基板に、前記保持部材を、前記第１の層における前記第２の層と対向する面とは反対側の面が前記半導体基板の前記第２の面と対向するように貼り付ける工程と、
   前記保持部材の前記第２の層を切断しないように、前記半導体基板を複数の半導体チップに分割し、かつ、前記第１の層を複数の保護膜に分割する工程と、
   前記保護膜を、前記半導体チップとともに、前記第２の層から剥離する工程と、
   を含む半導体装置の製造方法。
2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
   前記保持部材は、前記第１及び第２の層の間に設けられた、前記第１の層と前記第２の層とを接着する第３の層をさらに含み、
   前記第３の層の接着力を低減させた後に、前記保護膜を前記第２の層から剥離する工程を行う半導体装置の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
   前記第１の層は、基材層と、前記基材層における前記第２の層を向く面とは反対側の面に設けられた接着層とを含む半導体装置の製造方法。
4. 請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
   前記第１の層は、前記基材層における前記第２の層を向く面に設けられた他の接着層をさらに含む半導体装置の製造方法。
5. 請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
   前記第１の層は、基材層と、前記基材層における前記第２の層を向く面に設けられた接着層とを含む半導体装置の製造方法。
6. 請求項２を引用する請求項３又は請求項５記載の半導体装置の製造方法において、
   前記第３の層は、エネルギーが照射されることによって接着力が低減する材料で構成されてなり、
   前記接着層は、前記エネルギーが照射されることによって硬化する材料で構成されてなり、
   前記第３の層及び前記接着層に前記エネルギーを照射して、前記第３の層の接着力を低減させるとともに、前記接着層を硬化させる半導体装置の製造方法。
7. 請求項２を引用する請求項４記載の半導体装置の製造方法において、
   前記第３の層は、エネルギーが照射されることによって接着力が低減する材料で構成されてなり、
   前記接着層及び前記他の接着剤は、前記エネルギーが照射されることによって硬化する材料で構成されてなり、
   前記第３の層及び前記接着層並びに前記他の接着剤に前記エネルギーを照射して、前記第３の層の接着力を低減させるとともに、前記接着層及び前記他の接着剤を硬化させる半導体装置の製造方法。

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