JP2007189032A

JP2007189032A - 中空封止型半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2007189032A
Application number: JP2006005308A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Aoyama; 健青山
Original assignee: Nippon Steel Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】ウェーハレベルで半導体又はＭＥＭＳが配置された所定の領域に、ウェーハ上に凹部を形成することなく、且つ汚染を十分に防止しつつ空間部を形成する中空封止型半導体装置の製造方法の提供。
【解決手段】半導体又はＭＥＭＳを備える中空封止型半導体装置の製造方法であって、カバー基材１０に感光性樹脂を塗布し、カバー基材１０の一方の面に感光性樹脂層を形成する工程と、前記感光性樹脂層の一部をフォトリソグラフィーにより除去して前記感光性樹脂層の残部からなるスペーサー部３０を形成する工程と、半導体又はＭＥＭＳを備える機能部４０が形成されたウェーハ５０の機能面に、スペーサー部３０を介してカバー基材１０を貼付して中空封止型積層体を得る工程と、前記中空封止型積層体をダイシングにより分割して前記中空封止型半導体装置を得る工程とを含むことを特徴とする中空封止型半導体装置の製造方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、中空封止型半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、半導体又はＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）を備える中空封止型半導体装置の製造方法に関する。

近年の電子機器の高機能化並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、更には高密度実装化が進んできている。このような電子機器に使用される半導体装置は、小型化且つ多ピン化が進んできており、また、半導体装置を含めた電子部品を実装する実装用基板も小型化、細配線化が進んできている。

このような半導体装置の小型化に伴って、従来のようなリードフレームを使用する半導体装置ではその小型化に限界があるため、基板上に半導体素子を実装するＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）やＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｃａｌｅＰａｃｋａｇｅ）といったエリア実装型の搭載方式を採用した半導体装置が提案されてきた。また、このような半導体装置に用いられている半導体素子の電極と、基板の電極（従来型半導体装置のリードフレーム機能を有するプラスチックやセラミックス等各種材料を使って構成される基板上の端子）とを電気的に接続する方法としては、ワイヤーボンディング方式やＦＣ（ＦｒｉｐＣｈｉｐ）接続方式が採用されてきた。そして、近年においては、より小型化に有利なＦＣ接続方式と、ＢＧＡやＣＳＰ搭載方式とを採用して得られる半導体装置が提案されてきた。

一方、最近では、特殊な機能を有する電子部品が半導体装置に搭載されるようになってきた。このような電子部品が搭載された半導体装置においては、従来のような樹脂封止された装置形態を取らずに電子部品の搭載が行われている。このような電子部品が搭載された半導体装置としては、例えば、機能面にセンサーを形成した撮像用途の半導体装置、機能面にＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）を形成した光スイッチ等が挙げられる。このようなセンサーやＭＥＭＳ等の素子は、機能面に空間や真空環境が必要なため、外装にセラミックスやプラスチックのパッケージを使用し、素子とパッケージ間をワイヤで結ぶワイヤーボンディング方式を採用した後、機能面保護のために個別に大型のケーシングを取り付ける方法が採用されてきた。しかしながら、このような方法を採用すると、素子を分割させるダイシング工程において、使用される切削水や切削粉等により機能面が汚染される問題があった。そのため、このような問題を解決するために種々の半導体装置の製造方法が研究されてきた。

例えば、事前にガラス板によって機能面を保護した状態でダイシングを行って半導体装置を製造する方法が提案されている（堀切近史、「ＲＦＭＥＭＳ部品に本腰５ＧＨｚ帯フィルタやスイッチ」、日経エレクトロニクス、２００２年発行（非特許文献１））。しかしながら、非特許文献１に記載のような方法においては、箱状のガラス板をカバー基材として用いていたことから、ウェーハ上に配置されている素子の各々に個別にカバー基材を配置する必要があったため、工程が増えて効率的に中空封止型半導体装置を製造することができなかった。

また、特開２００４−２５５４８７号公報（特許文献１）においては、ウェーハ上に複数の凹部を形成する凹部形成工程と、前記ウェーハ上に複数のＭＥＭＳ素子を形成するＭＥＭＳ素子形成工程と、前記ウェーハの前記凹部以外の領域に前記ＭＥＭＳ素子に接続する外部接続端子を形成する端子形成工程と、樹脂膜が形成された基材を用意し、この基材に形成された前記樹脂膜を前記ウェーハ上に貼り付け、前記基材を前記樹脂膜より剥離することで、前記樹脂膜が前記ウェーハ上に形成された状態とし、前記樹脂膜により複数の前記凹部の内部を封止する樹脂膜形成工程と、前記ウェーハを複数の前記凹部毎に分割する分割工程とを含むＭＥＭＳの製造方法が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載のようなＭＥＭＳの製造方法においては、ウェーハ上にＭＥＭＳを形成させるために、ウェーハ上に凹部を形成する必要があったため、工程が増えて効率的に中空封止型半導体装置を製造することができなかった。

更に、特開２００３−３４７３５７号公報（特許文献２）においては、半導体又はＭＥＭＳ素子機能面上に感光性樹脂を配置して、フォトリソグラフィーの手法により半導体素子機能面とサブストレートの間に空間部を形成させる半導体パッケージの製造方法が開示されている。しかしながら、特許文献２に記載のような半導体パッケージの製造方法においては、機能面に感光性樹脂を配置させる必要があるため半導体又はＭＥＭＳがその感光性樹脂によって汚染されてしまうという問題があった。
特開２００４−２５５４８７号公報特開２００３−３４７３５７号公報堀切近史、「ＲＦＭＥＭＳ部品に本腰５ＧＨｚ帯フィルタやスイッチ」、日経エレクトロニクス、２００２年発行

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、従来のようにウェーハ上に凹部を形成させる必要がなく、ウェーハレベルで半導体又はＭＥＭＳが配置された所定の領域に空間部が形成されるようにして一括で封止することができ、しかも半導体又はＭＥＭＳを備える中空封止型半導体装置を感光性樹脂による汚染を十分に防止しつつ効率よく且つ確実に得ることが可能な中空封止型半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、カバー基材に感光性樹脂を塗布して前記カバー基材の一方の面に感光性樹脂層を形成させた後に、前記感光性樹脂層の一部をフォトリソグラフィーにより除去して前記感光性樹脂層の残部からなるスペーサー部を形成させ、その後、ウェーハの機能面に前記スペーサー部を介して前記カバー基材を貼り付け、これを分割して半導体又はＭＥＭＳを備える中空封止型半導体装置を製造することで、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の中空封止型半導体装置の製造方法は、半導体又はＭＥＭＳを備える中空封止型半導体装置の製造方法であって、
カバー基材に感光性樹脂を塗布し、前記カバー基材の一方の面に感光性樹脂層を形成する工程と、
前記感光性樹脂層の一部をフォトリソグラフィーにより除去して前記感光性樹脂層の残部からなるスペーサー部を形成する工程と、
半導体又はＭＥＭＳを備える機能部が形成されたウェーハの機能面に、前記スペーサー部を介して前記カバー基材を貼付して中空封止型積層体を得る工程と、
前記中空封止型積層体をダイシングにより分割して前記中空封止型半導体装置を得る工程と、
を含むことを特徴とする方法である。

このような本発明の中空封止型半導体装置の製造方法においては、前記カバー基材に感光性樹脂層の残部からなるスペーサー部を形成せしめた後に、そのスペーサー部を介してウェーハとカバー基材とを貼付するため、従来のようにウェーハ上に凹部を形成させる必要がない。また、本発明においては、前述のようにスペーサー部を介してカバー基材とウェーハとを貼付することから、半導体又はＭＥＭＳが配置された所定の領域を個別に封止する必要がなく、複数個所に半導体又はＭＥＭＳを予め形成させたウェーハを用い、それぞれの半導体又はＭＥＭＳが配置された所定の領域に空間部が形成されるようにして一括で封止することが可能である。更に、本発明においては、カバー基材に感光性樹脂を塗布していることから、半導体又はＭＥＭＳが配置されたウェーハの機能面に感光性樹脂を塗布する必要がなく、半導体又はＭＥＭＳが感光性樹脂によって汚染されることが確実に防止される。

このように、本発明によれば、従来のようにウェーハ上に凹部を形成させる必要がなく、ウェーハレベルで半導体又はＭＥＭＳが配置された所定の領域に空間部が形成されるようにして一括で封止することができ、半導体又はＭＥＭＳを備える中空封止型半導体装置を感光性樹脂による汚染を十分に防止しつつ効率よく且つ確実に製造することが可能となる。

また、上記本発明の中空封止型半導体装置の製造方法においては、前記中空封止型積層体を得る工程の前処理工程として、前記ウェーハの機能面上の前記スペーサー部が貼付されるべき部分に予め接着剤層を形成する工程を更に含むことが好ましい。

このように、前記中空封止型積層体を得る工程の前処理工程として前記ウェーハの機能面上の前記スペーサー部が貼付されるべき部分に予め接着剤層を形成することで、前記スペーサー部を介して前記カバー基材とウェーハの機能面とをより効率的に貼付することができる傾向にある。

さらに、上記本発明の中空封止型半導体装置の製造方法においては、前記ウェーハの機能面上に中空封止されない端子部が更に形成されており、前記中空封止型半導体装置を得る工程の前処理工程として、前記中空封止型積層体に配置されている前記カバー基材の一部をダイシングにより除去して前記端子部を露出させる工程を更に含むことが好ましい。

このように、前記ウェーハの機能面上に中空封止されない端子部が更に形成されている場合に、前記カバー基材の一部をダイシングにより除去して前記端子部を露出させることで、前記中空封止型積層体を分割した後に個別に前記端子部を露出させる必要がなくなるため、より効率的に中空封止型半導体装置を得ることができる傾向にある。

本発明によれば、従来のようにウェーハ上に凹部を形成させる必要がなく、ウェーハレベルで半導体又はＭＥＭＳが配置された所定の領域に空間部が形成されるようにして一括で封止することができ、しかも半導体又はＭＥＭＳを備える中空封止型半導体装置を感光性樹脂による汚染を十分に防止しつつ効率よく且つ確実に得ることが可能な中空封止型半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態においては、先ず、カバー基材に感光性樹脂を塗布し、前記カバー基材の一方の面に感光性樹脂層を形成する（工程（i））。

図１は、感光性樹脂層が形成されたカバー基材を示す概略縦断面図である。図１に示すカバー基材１０においては、その一方の面に感光性樹脂層２０が形成されている。このような感光性樹脂層２０が形成されたカバー基材１０は、工程（i）を実施することによって得られる。

カバー基材１０としては、半導体又はＭＥＭＳを含む空間を封止するためにカバーとして利用でき、しかもダイシングが可能な基材であれば特に制限なく用いることができる。本実施形態においては、カバー基材１０としてガラスを用いている。

また、前記感光性樹脂としては特に制限されず、公知の感光性樹脂を適宜選択して用いることができる。本実施形態においては、前記感光性樹脂としてアクリル系の感光性樹脂を用いている。更に、このような感光性樹脂を塗布する方法としては特に制限されず、フィルム状の感光性樹脂をラミネートする方法、液状の感光性材料をコーティングする方法、感光性材料を印刷により配置する方法等の公知の方法を適宜選択して採用することができる。

また、感光性樹脂層２０の厚みは、スペーサー部を形成せしめて半導体又はＭＥＭＳを配置した所定の領域を空間部が形成されるようにして封止することが可能となるような厚みであれば特に制限されず、製造する中空封止型半導体装置の構成に応じて適宜設計を変更してその厚みを調整することができる。

次に、前記感光性樹脂層の一部をフォトリソグラフィーにより除去して前記感光性樹脂層の残部からなるスペーサー部を形成する（工程（ii））。

図２は、スペーサー部が形成されたカバー基材を示す概略縦断面図である。図２に示すカバー基材１０においては、その一方の面にスペーサー部３０が形成されている。図２に示すカバー基材１０は、図１に示すような感光性樹脂層２０が形成されたカバー基材１０を用いて、工程（ii）を実施することによって得ることができる。

スペーサー部３０を形成させるための前記感光性樹脂層の一部をフォトリソグラフィーにより除去する方法としては特に制限されず、公知のフォトグラフィー技術を適宜採用することができる。なお、形成させるスペーサー部の厚みや幅は特に制限されず、製造する中空封止型半導体装置の構成に応じて適宜設計を変更してその厚みや幅を調整することができる。

次いで、半導体又はＭＥＭＳを備える機能部が形成されたウェーハの機能面に、前記スペーサー部を介して前記カバー基材を貼付するために、前記ウェーハの機能面上の前記スペーサー部が貼付されるべき部分に予め接着剤層を形成する（工程（iii））。

図３は、半導体又はＭＥＭＳを備える機能部が形成されたウェーハを示す概略縦断面図である。図３に示すウェーハにおいては、ウェーハ５０の一方の面上に機能部４０が配置されるとともに、端子部６０が配置されている。また、図３においては、点線Ｌはダイシングラインを示す。本発明においては、凹部を形成させたウェーハを用いることなく、図３に示すような一方の面上に機能部４０を直接形成させたウェーハ５０を用いることができるため、より効率的に中空封止型半導体装置を製造することができる。

機能部４０には、製造する中空封止型半導体装置の使用目的に応じて半導体又はＭＥＭＳを適宜配置することでき、例えば、半導体センサーのセンサー部やＭＥＭＳの駆動部等を配置することができる。

また、端子部６０は、得られる中空封止型半導体装置において外部に信号を引き出すための外部端子としての役割を果たすものであり、半導体装置の端子部に用いられる公知の材料を適宜選択して形成させることができる。更に、図３に示すウェーハ５０においては、機能部４０と端子部６０とは図示を省略したビア配線等によって接続されている。

図４は、機能面上に接着剤層が配置されたウェーハを示す概略縦断面図である。図４に示すウェーハにおいては、ウェーハ５０の一方の面上に機能部４０、端子部６０及び接着剤７０が配置されている。図４に示すウェーハは、図３に示すような半導体又はＭＥＭＳを備える機能部が形成されたウェーハ５０を用い、工程（iii）を実施することで得ることができる。

接着剤層７０を形成させるために用いる接着剤としては特に制限されず、公知の接着剤を適宜用いることができる。また、接着剤層７０を形成する方法も特に制限されず、液状の接着剤を用い、印刷手法により接着剤層を形成する方法、接着剤層をディスペンス手法により形成する方法、フィルム状の接着剤を切り貼りして接着剤層を形成する方法等の公知の方法を適宜採用することができる。

次に、半導体又はＭＥＭＳを備える機能部が形成されたウェーハの機能面に、前記スペーサー部を介して前記カバー基材を貼付して中空封止型積層体を得る（工程（iv））。

図５は、中空封止型積層体を示す概略断面図である。このような中空封止型積層体においては、カバー基材１０とウェーハ５０とがスペーサー部３０を介して積層されている。また、カバー基材１０とウェーハ５０とスペーサー部３０とによって覆われた領域に空間部が形成されており、更にその領域内のウェーハ５０の表面上に機能部４０又は端子部６０が配置されている。

図５に示す中空封止型積層体は、図２に示すようなカバー基材１０と、図４に示すようなウェーハ５０とを用い、工程（iv）を実施することで得ることができる。すなわち、図４に示すようなウェーハ５０の機能面上に配置された接着剤７０の上に、図２に示すようなカバー基材１０のスペーサー部３０の底部を当接させることで、スペーサー部３０を介してカバー基材１０とウェーハ５０とを貼り付けることで図５に示す中空封止型積層体が得られる。

カバー基材１０とウェーハ５０とを貼り付ける際の雰囲気等は特に制限されず、例えば、所定の真空度に真空排気された容器内で加圧、加熱して、スペーサー部３０を介してカバー基材１０とウェーハ５０とを貼り付けることが可能であり、更には、窒素雰囲気に満たされた容器内で加圧、加熱して、スペーサー部３０を介してカバー基材１０とウェーハ５０とを貼り付けることも可能である。

次いで、前記中空封止型積層体に配置されている前記カバー基材の一部をダイシングにより除去して前記端子部を露出させる（工程（v））。工程（v）は、前記ウェーハの機能面上に端子部が更に形成されている場合に、中空封止型半導体装置を得る工程の前処理工程として好適な工程である。

図６は、端子部が露出された中空封止型積層体を示す概略縦断面図である。図６に示す端子部が露出された中空封止型積層体は、機能部４０及び端子部６０が配置されたウェーハ５０の機能面上に、スペーサー部３０を介してカバー基材１０が積層されている。また、カバー基材１０とウェーハ５０とスペーサー部３０とに覆われた領域内に空間部が形成されているとともに、その領域内のウェーハの表面上に機能部４０が配置されている。図６に示す端子部が露出された中空封止型積層体は、図５に示す中空封止型積層体を用い、工程（v）を実施することで得ることができる。工程（v）において、ダイシングによりカバー基材を除去する方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。

次に、前記中空封止型積層体をダイシングにより分割して前記中空封止型半導体装置を得る（工程（vi））。

図７は、中空封止型半導体装置を示す概略縦断面図である。図７に示す中空封止型半導体装置は、図６に示す端子部が露出された中空封止型積層体をダイシングラインＬに沿って分割したものである。工程（vi）において、前記中空封止型積層体をダイシングにより分割する方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。

以上説明したように、本発明によれば、ウェーハレベルで半導体又はＭＥＭＳが配置された所定の領域に空間部が形成されるようにして一括で封止することができ、従来のようにウェーハ上に凹部を形成させる必要がなく、しかも半導体又はＭＥＭＳを備える中空封止型半導体装置を感光性樹脂による汚染を十分に防止しつつ効率よく且つ確実に得ることが可能な中空封止型半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。

したがって、本発明の中空封止型半導体装置の製造方法は、半導体又はＭＥＭＳを備える種々の中空封止型半導体装置を製造する方法として非常に有用である。

感光性樹脂層が形成されたカバー基材の一実施形態を示す概略縦断面図である。スペーサー部が形成されたカバー基材の一実施形態を示す概略縦断面図である。半導体又はＭＥＭＳを備える機能部が形成されたウェーハの一実施形態を示す概略縦断面図である。機能面上に接着剤が配置されたウェーハの一実施形態を示す概略縦断面図である。中空封止型積層体の一実施形態を示す概略断面図である。端子部が露出された中空封止型積層体の一実施形態を示す概略縦断面図である。半導体又はＭＥＭＳを備える中空封止型半導体装置の一実施形態を示す概略縦断面図である。

符号の説明

１０…カバー基材、２０…感光性樹脂層、３０…スペーサー部、４０…機能部、５０…ウェーハ、６０…端子部、７０…接着剤層、Ｌ…ダイシングライン。

Claims

半導体又はＭＥＭＳを備える中空封止型半導体装置の製造方法であって、
カバー基材に感光性樹脂を塗布し、前記カバー基材の一方の面に感光性樹脂層を形成する工程と、
前記感光性樹脂層の一部をフォトリソグラフィーにより除去して前記感光性樹脂層の残部からなるスペーサー部を形成する工程と、
半導体又はＭＥＭＳを備える機能部が形成されたウェーハの機能面に、前記スペーサー部を介して前記カバー基材を貼付して中空封止型積層体を得る工程と、
前記中空封止型積層体をダイシングにより分割して前記中空封止型半導体装置を得る工程と、
を含むことを特徴とする中空封止型半導体装置の製造方法。
前記中空封止型積層体を得る工程の前処理工程として、前記ウェーハの機能面上の前記スペーサー部が貼付されるべき部分に予め接着剤層を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中空封止型半導体装置の製造方法。
前記ウェーハの機能面上に中空封止されない端子部が更に形成されており、前記中空封止型半導体装置を得る工程の前処理工程として、前記中空封止型積層体に配置されている前記カバー基材の一部をダイシングにより除去して前記端子部を露出させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の中空封止型半導体装置の製造方法。