JP2007116141A - Ｗｌｐのパッケージ分離方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウエーハレベルパッケージ（ＷＬＰ）のための改善されたパッケージ分離方法を提供する。
【解決手段】ダイシングされるスクライブ線をマーキングするためにウエーハの基板の裏面に溝パターンを有するフォトエポキシバッファ層を形成する工程、フォトエポキシ層中のマーキング溝に沿って基板をエッチングする工程、表面または裏面から機械的な力によりエッチング溝に沿ってウエーハを切断し、個別のＩＣパッケージに分離する工程からなる。これにより各々のパッケージのエッジの粗さを向上できるだけでなく、個片化工程の費用低減が図れる。
【選択図】なし

Description

本発明は、半導体デバイスパッケージングに関し、詳記すればパネルを別個のパッケージに分割するための半導体デバイスパッケージのダイシング方法に関する。
電子部品産業において、集積回路（ＩＣ）は典型的には半導体基板上に構成され、チップとして知られており、通常的にはシリコンで製造される。シリコンチップは典型的にはより大きなパッケージ中に組立てられ、これがシリコンの入力／出力接点間で距離やピッチの効果的な拡張を与え、印刷回路板への付着に適合させることに役立ち、またＩＣを機械的及び環境的損傷から保護することに役立つ。
通常は、ＩＣはウエーハからダイシングされた後、１つずつパッケージされる。ウエーハレベルパッケージ（wafer level package：ＷＬＰ）または、チップスケールパッケージ（chip
scale package：ＣＳＰ）は、直接付着されたフリップチップデバイスに対する更に他の解決策を提供するために開発されたものであり、多数のダイスはパッケージされた後、個々のデバイスに分離される。鋸切りによるダイ分離、または、ダイシングは、半導体基板を個別的なダイに切断する工程である。ウエーハダイシング技法は、高効率と高歩留まり及び低費用などのようなパッケージに関する全ての要求事項を満足させるために急速に進歩してきた。
図１は、従来技術に係るウエーハ中の多数のフリップチップデバイス１００の側面図である。前記フリップチップ１００は、通常的に製造されるＩＣデバイス構造を有する、金属パッド１０６が備えられたダイ１０５を含む。前記ダイ１０５は接着剤層１０４を介して基板１０２に固着し、ダイ１０５は再分配層（redistribution layer：ＲＤＬ）トレース（trace）のような、多数の電気連結部１０８を有する。前記電気連結部１０８には、半田ボール１０７などのようなバンプが形成される。保護層１０９は、電気連結部１０８の一部を露出させてその上に半田ボール１０７の形成を許すように、電気連結部１０８を覆う。更に、基板１０２の底面にはバッファフィルム１０１が貼着される。
デバイス１００は、半田ボール１０７を有する表面から点線１１０に沿って鋸切りブレード切断により、互いにパネルの残りからも分離される。ダイシングブレードは、何か硬い材料から製造され、このようなブレードの種類には次のように市販のブレードがある：（１）焼結されたダイアモンドブレード、その中にダイアモンド粒子は、黄銅や銅などのような軟質金属中に融解されたり、または、粉末冶金処理法により混和される。（２）メッキされたダイアモンドブレード、その中でダイアモンド粒子は、電気メッキ処理過程により生成されたニッケルボンドに保持される。（３）樹脂ダイアモンドブレード、その中でダイアモンド粒子は、均質のマトリックスを形成するために樹脂に保持される。シリコンウエーハダイシングは、メッキされたダイアモンドブレードにより支配され、これがこの用途にはうまくいくことが判明した。
ウエーハ及びパネルの鋸切り切断は、従来の工業の標準であり、このような切断は欠点がある。鋸のブレードは時間の経過によって摩耗される。これはブレードが新しいものから連続して切断した際、不一致な切断品質として表れる。その結果、作業者はブレードがその有効寿命に到達した時を予見しなければならない。しかしながら、これは正確に予見できない。したがって、鋸のブレードはその有効寿命に到達する前に交替され、鋸のブレードの早期交替によって、必要以上に設備費が高まることになる。更に、鋸のブレードは鋸切り中の作業部材、特に作業部材の表面に、機械的応力をもたらす。このような応力により、鋸のブレードは超薄型半導体ウエーハのような非常に薄い作業部材の切断には使われることができない。マイクロ波、ハイブリッド回路、メモリーと、コンピュータ、防御用及び医療用電子製品などでの集積回路技術の使用が増加することによって、本技術分野では新しくて難しい問題点が生じた。
鋸を使用することによる更に他の欠点は、時間消耗的であるという点である。通常的にウエーハを処理するには、２時間乃至３時間かかる。これは製品の生産に影響を与えるだけでなく、ウエーハ及びパネルの処理コストに影響を与える。
鋸のブレードによるウエーハダイシングの更に他の欠点は、費用がかかるという点である。なぜならブレードは一般的なブレードでないので、一般的なナイフよりは、はるかに高価であるからである。一つのダイシングブレードに対する費用は約６０ドルであり、各々のダイシング機械はデザインによって一つ以上のブレードを有する。
鋸のブレードでウエーハをダイシングするには、更に欠点がある。各々のダイのダイシング鋸により切断されたエッジは粗い。切断処理工程は、錬砕処理工程及びカットオフ操作のように、研磨機械加工工程であるため、各々のダイのエッジは、通常は非常に粗くて砕けやすい。
前述したような点を克服するために、本発明はＷＬＰのための改善されたパッケージ分離方法を提供する。
前述したような目的及びその他の目的を達成するために、本発明の目的による半導体デバイスパッケージダイシング方法とその製造方法を開示する。
本発明の半導体デバイスパッケージダイシング方法は、ダイシング鋸によるダイシングの後、各々のパッケージの粗いエッジを回避することができる。
本発明のダイシング方法は、ダイシング鋸を使用するので、高コストを回避することができ、パネルのダイシングの時間消耗的な問題点を回避することができる。
本発明は、ウエーハレベルパッケージのパッケージを分離する方法を提供する。この方法は、（ａ）各々のダイを表示する溝が備えられたバッファ層を基板の第１表面にプリントする工程と、（ｂ）ナイフなどのような機械的な力で切断線に沿ってウエーハレベルパッケージの第２面からパッケージを切断する工程と、（ｃ）前記溝に沿って、ウエーハレベルパッケージデバイスの基板を通してエッチングする工程とを含む。
前記バッファ層の材料は、フォトエポキシを含む。前記溝の深さはバッファ層の厚さと実質的に同一である。溝の幅は実質的に固定されている。前記エッチング工程は、湿式エッチング処理工程を含み、エッチング液は、塩化第２鉄と、塩化第二銅と、過硫酸アンモニウムとを含む。
エッチング工程の基板層の材料は、シリコン、ガラス、アロイ４２、石英、または、セラミックを含む。エッチング工程でのナイフは、アートデザイン用ナイフを含む。
更に他の特徴によれば、本発明は、半導体デバイスパッケージ構造体を開示する。このような構造体はダイの第１表面上に多数の電気接点が備えられたダイを含む。前記接点には、多数の導電性ボールが連結されている。基板はダイの第２表面に付着する。第１バッファ層は、ダイに隣接して基板上に形成される。第２バッファ層は、基板上に形成される。前記基板及び第２バッファ層は、第１バッファ層に対して凹部を有する。保護層中の凹部は、溝のおよそ半分の幅を有する。
バッファ層は、ダイスまたは基板の側部が外部物体と衝突した際、ダイスや基板が損傷することを防ぐ機能を達し得る。
本発明の上記目的とその他の特徴及び利点は、添付図面を参照した下記の詳細な説明によって、より明確になるであろう。
本発明の他の側面によれば、本発明は、基板層２０２及び第２バッファ層２０１のエッジがバッファ層２０３への凹部を有する半導体デバイスパッケージ構造体を開示する。ダイ２１３の構造体は、図１に示す良く知られた技術による一般的なダイのダイシングとは相異する。一般的なダイシング鋸により切断されたダイ１１１の各々の層の幅は、実質的に同一である。ダイ１１１のエッジは、一般的な鋸切り効果により粗くなり得る。
したがって、本発明によれば、本発明の方法によりダイシングされた前述したような半導体デバイスパッケージ構造体は、一般的なダイシング方法により実行された一般的なデバイス構造体とは相異する。一般的なデバイス構造体のエッジは、全ての層が同時に切断されるので滑らかである。基板層及びバッファ層のエッジの内部には、凹部が存在する。このような特殊な構造体は、デバイスが本発明による方法によりダイシングされるかどうかを決定するのに使用することができる。
下記に、半導体デバイス（集積回路などのような）、または、基板を製造するための方法及び構成を記載する。下記の説明において、本発明の完全な理解を与えるために多くの特定の詳細が記載されるが、本発明の範囲は、添付の請求範囲で特定されたこと以外は、何ら限定されない。
図２Ａにおいて、ウエーハ２００の部分は、金属パッド２０６を有する多数のチップ２０５と、プリント基板（図示していない）と電気的に結合されて形成された接点金属ボール２０７を含む。保護層２０９は、電気連結部２０８の一部を露出させてその上に接点金属ボール２０７が形成されるように、電気連結部２０８を覆う。
チップ２０５の裏側の表面は、接着剤層２０４を介して基板２０２上に直接固着し、第１バッファ層２０３はチップ２０５に隣接して基板２０２上に形成される。基板２０２の寸法は、チップ２０５の寸法より大きいということは注目すべきである。前記電気連結部２０８は、例えばスパッタリングにより形成されたＴｉ／Ｃｕ合金及び／または電気メッキにより形成されたＣｕ／Ｎｉ／Ａｕ合金などのような金属合金である。第１バッファ層２０３の材料は、シリコンゴム、シリコン樹脂、弾性ＰＵ、多孔性ＰＵ、アクリルゴム、青テープ、または、ＵＶテープなどのように弾性物質であるコア物質を含む。基板２０２は、シリコン、ガラス、アロイ４２、石英、または、セラミックを含むが、本発明はこれに限定されない。
一実施形態において、本発明によるダイシング方法の第１工程は、基板２０２の裏側に第２バッファ層２０１をプリントするものである。第２バッファ層２０１内の各々のチップ２０５間には溝２１０が配置されており、このような溝は、第１バッファ層２０３と大体一直線上にある。各々の溝２１０間の距離は、大体固定されており、ダイシングの後の各々のデバイスパッケージの大きさに依存する。各々の溝２１０の深さは、大体第２バッファ層２０１の厚さと同一である。第２バッファ層２０１の材料は、フォトエポキシを含む。
図２Ｂにおいて、本発明によるダイシング方法の第２工程は、バッファ層２０３中の切断線２１２に沿ってウエーハ２００を切断するものである。前記切断線２１２は、溝２１０のおよそ中央である。ダイシング工程は、半田ボールを有する側部から実行され得る。バッファ層２０３の材料は、アートデザイン用ナイフのようないかなる種類のナイフによっても容易に切断できるシリコンゴムを含む。
前述したように実行されたダイシング工程後、本発明によるウェーハのダイシングの第３工程は、溝２１０に沿って基板２０２をエッチングするものである。第２バッファ層２０１は、その内部に溝を有し、このような溝は各々のダイのスクライブ線を表す。バッファ層２０１は、ダイスの側部が横の外部物体と衝突した際、ダイの接触領域が少なくなることによって、ダイの側部損傷を減少させる機能を達し得る。
図２Ｃに示すように、基板２０２は、第２バッファ層２０１内の溝２１０に沿って湿式エッチング工程によりエッチングされる。エッチング液は、塩化第２鉄と、塩化第二銅と、過硫酸アンモニウムとを含む。そして基板２０２は、エッチングルート２１１により分離された部分に分割される。前記エッチングルート２１１は、第２バッファ層２０１内の溝２１０から第１バッファ層２０３に出発する。
図２Ｄに示すように、エッチングルート２１１と第１バッファ層２０３との間には基板２０２の小さな部分が残存し得る。一実施形態において、エッチングルート２１１と第１バッファ層２０３との間の残りの部分２１４の厚さは５０ｕｍより小さい。
第２工程及び第３工程は交換することができ、基板層のエッチング後、ウエーハ２００を多数の分離されたパッケージに切断することができる。一実施形態において、前記エッチングルート２１１は、図２Ｅに示すように、シリコンゴム、シリコン樹脂、弾性ＰＵ、多孔性ＰＵ、アクリルゴム、青テープ、または、ＵＶテープなどのように弾性物質であるコア物質が充填されている。切断は、ウエーハ２００のいずれの側から実行することもできる。
図２Ｆには本発明の更に他の実施形態が示されている。エッチング工程は切断工程前に実行される。基板２０２の残りの部分２１４は、５０ｕｍより小さく、コア物質２１３は、前記エッチングルート２１１に充填される。その後、ウエーハ２００のいずれかの側から切断が実行される。
本発明のダイシング工程後、パネルは個々のパッケージに分離され、本発明によれば、図３Ａ、３Ｂ，３Ｃ及び３Ｄに示すように、４種類のパッケージ構造体が提供される。図３Ａにおいて、基板２０２は全体がエッチングされて、基板２０２のエッジ及び第２バッファ層２０１に沿って凹部２１５が形成される。図３Ｂにおいて、前記凹部２１５にはコア物質２１３が充填される。図３Ｃにおいて、基板２０２は全体がエッチングされないので、残りの部分２１４はパッケージのエッジに沿って残ることになる。図３Ｄにおいて、基板２０２の残りの部分２１４と凹部２１５を有するパッケージは、エッジに沿ってコア物質２１３が充填される。
本発明は、特定の実施形態を説明し、記載したが、当業者であれば添付した請求範囲から外れない範囲で本発明に多様な変形がなされ得ることは明らかであろう。
従来技術によるファンアウトウエーハ（パネル）レベルパッケージの概略的な側面図である。 本発明による半導体ウエーハの概略図である。 本発明による半導体ウエーハの概略図である。 本発明による半導体ウエーハの概略図である。 本発明の一実施形態による半導体ウエーハの概略図である。 本発明の一実施形態による半導体ウエーハの概略図である。 本発明の一実施形態による半導体ウエーハの概略図である。 本発明による個々の半導体デバイスパッケージ構造体の概略図である。 本発明による個々の半導体デバイスパッケージ構造体の概略図である。 本発明による個々の半導体デバイスパッケージ構造体の概略図である。 本発明による個々の半導体デバイスパッケージ構造体の概略図である。
符号の説明
１０２、２０２ 基板
１０５ ダイ
２００ ウエーハ
２０５ チップ
２０７ 金属ボール
２１０ 溝
２１２ 切断線

Claims (10)

  1. ウエーハレベルパッケージの基板上でＩＣパッケージを分離する方法であって、
    前記基板の第１表面上にバッファ層を形成する工程と、該バッファ層は各々の前記ＩＣパッケージの一つを表す溝を有し；
    該溝に沿って前記ウエーハレベルパッケージデバイスの前記基板をエッチングして開口を形成する工程と、
    第２表面または前記第１表面から、機械的な力により切断線に沿って前記ＩＣパッケージを切断する工程と、を含むことを特徴とするＩＣパッケージ分離方法。
  2. 前記バッファ層の材料は、フォトエポキシを含む請求項１記載の方法。
  3. 前記切断を実行する前に前記開口にコア物質を充填する工程を更に含む請求項１記載の方法。
  4. 前記エッチング工程は、湿式エッチング工程を含み、このためのエッチング液は、塩化第２鉄と、塩化第二銅と、過硫酸アンモニウムを含む請求項１記載の方法。
  5. 前記エッチング工程において、前記基板層の材料は、シリコン、ガラス、アロイ４２、石英、または、セラミックを含む請求項１記載の方法。
  6. ウエーハレベルパッケージの基板上でＩＣパッケージを分離する方法であって、
    前記基板の第１表面上にバッファ層を形成する工程と、該バッファ層は各々の前記パッケージの１つを表す溝を有し；
    第２表面または前記第１表面から機械的な力により切断線に沿って前記パッケージを切断する工程と；

    前記溝に沿って前記ウエーハレベルパッケージデバイスの前記基板をエッチングする工程と、を含むことを特徴とするＩＣパッケージ分離方法。
  7. 前記バッファ層の材料は、フォトエポキシを含む請求項６記載の方法。
  8. 前記エッチング工程は、湿式エッチング処理工程を含み、このためにエッチング液は塩化第２鉄と、塩化第二銅と、過硫酸アンモニウムを含む請求項６記載の方法。
  9. 前記エッチング工程において、前記基板層の材料は、シリコン、ガラス、アロイ４２、石英、またはセラミックを含む請求項６記載の方法。
  10. ダイの第１表面上に多数の電気連結部を有するダイと；
    前記連結部に連結される多数の導電性ボールと；
    前記ダイの第２表面上に付着する基板と；
    前記ダイに隣接して前記基板上に形成される第１バッファ層と；
    前記基板上に形成される第２バッファ層とを含み、
    前記基板及び前記第２バッファ層は前記第１バッファ層に対して凹部を有することを特徴とする半導体装置パッケージ構造体。


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