JP2008227398A

JP2008227398A - 半導体装置の製法

Info

Publication number: JP2008227398A
Application number: JP2007067003A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiko Tanaka; 敦彦田中; Hideto Onishi; 秀人大西; Shinji Kudo; 真二工藤; Kazuo Arita; 一夫有田
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2008-09-25

Abstract

【課題】ダイシング加工を行わずに半導体基板を複数の半導体チップに分割し且つ半導体チップの側面に良質な保護膜を安定して形成する。
【解決手段】半導体基板(1)の一方の主面(1a)に耐食性の保持フィルム(2)を貼着し、半導体基板(1)の他方の主面(1b)から一方の主面(1a)に達する溝(4)を形成した後、溝(4)にエッチング液を充填して各半導体チップ(3)の側面(3c)にエッチングにより凹面を形成する。次に、各半導体チップ(3)の他方の主面(3b)に耐熱性の接着フィルム(5)を貼着した後、各半導体チップ(3)の一方の主面(3a)から保持フィルム(2)を除去する。その後、熱収縮性を有する保護樹脂(6)を半導体チップ(3)間の溝(4)に充填し、保護樹脂(6)を加熱して収縮させて隣り合う半導体チップ(3)間の保護樹脂(6)に離間溝(6a)を形成し、各半導体チップ(3)の他方の主面(3b)から接着フィルム(5)を除去して、離間溝(6a)に沿って半導体チップ(3)を分割する。
【選択図】図８

Description

本発明は、半導体チップの側面に保護膜を良好に形成することができる半導体装置の製法に関する。

例えば、下記の特許文献１に開示される半導体装置の製造方法は、分割領域によって主面が複数のチップ領域に区画された半導体基板を準備する工程と、複数のチップ領域の各々に半導体素子を形成する工程と、分割領域に第１の溝部を形成する工程と、半導体基板の主面に第１の溝部を埋め込む絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜を形成した後に少なくとも第１の溝部の底部が現れるまで半導体基板の裏面を研削する工程と、研削後の半導体基板の裏面に金属膜を形成する工程と、金属膜を形成した後に分割領域に沿って半導体基板を分割する工程とを含む。第１の溝部の深さは、半導体基板を分割した後の半導体基板の厚さよりも深く形成される。

特開２００６−３２５９８公報

ところで、上記の特許文献１の半導体装置の製造方法では、複数のチップ領域間にエッチングにより形成した第１の溝部を埋め込む絶縁膜を形成した後、半導体基板の主面に粘着テープを貼付し、粘着テープを貼付しない半導体基板の裏面を研削するが、研削の際に各々の半導体基板に生ずる応力により、区画されたチップ領域の整列状態が乱れることがある。チップ領域の整列状態が乱れると、即ち隣り合うチップ領域の間隔が不均一になると、半導体基板（ウェーハ）のダイシング加工を良好に行うことができない。複数のチップ領域の整列状態の乱れは、粘着テープの張り替えの際にも起こり得る。また、ダイシング加工の後に、絶縁膜にクラック（亀裂）が発生したり、ダイシング位置のずれによって複数のチップ領域の各側面に形成される絶縁膜の厚さが不均一になる欠点もあった。更に、絶縁膜を形成した半導体基板を分割領域に沿って切断して分割する際に、チップ領域の側面への絶縁膜の付着が不十分な場合は、チップ領域の側面から絶縁膜が剥離する欠点があった。

そこで、本発明は、半導体基板を複数の半導体チップに良好に分割でき且つ半導体チップの側面に良質な保護膜を安定して形成できる半導体装置の製法を提供することを目的とする。

本発明による半導体装置の製法は、半導体基板(1)の主面(1a)に溝(4)を形成する工程と、熱収縮性を有する保護樹脂(6)を溝(4)に充填する工程と、保護樹脂(6)を加熱して収縮させて溝(4)を挟んで隣り合う半導体チップ(3)間の保護樹脂(6)に離間溝(6a)を形成する工程と、離間溝(6a)に沿って半導体チップ(3)を分割する工程とを含む。

熱収縮性を有する保護樹脂(6)を複数の半導体チップ(3)間の溝(4)に充填して加熱すると、保護樹脂(6)が熱収縮して、隣り合う半導体チップ(3)の側面(3c)に付着する保護樹脂(6)の間に離間溝(6a)が形成される。このため、ダイシング加工を行わずに半導体基板(1)を複数の半導体チップ(3)に分割でき、且つ各半導体チップ(3)の側面に保護膜(7)を良好に形成することができる。

本発明では、熱収縮性を有する保護樹脂を複数の半導体チップ間の溝に充填して加熱することにより、保護樹脂を熱収縮させて隣り合う半導体チップの側面に形成された保護膜を相互に分離することができる。このため、半導体基板に形成した溝に保護樹脂を充填して硬化後に切断して複数の半導体チップに分割する従来の製法に比較して、半導体チップの側面にクラック等の無い良質な保護膜を安定して形成することができる。

以下、本発明による半導体装置の製法の実施の形態を図１〜図９について説明する。

本実施の形態の半導体装置の製法では、まず、図２に示すように、不純物拡散やエピタキシャル成長等により、高不純物濃度のＮ＋型半導体領域、低不純物濃度のＮ−型半導体領域及び高不純物濃度のＰ＋型半導体領域が順次積層されて成るシリコン単結晶基板から成る円板状の半導体基板（半導体ウェーハ）(1)を用意し、Ｐ＋型半導体領域の主面に一方の電極(8)を形成し、Ｎ＋型半導体領域の主面に他方の電極(9)を形成する。周知のように、図１の半導体基板(1)は多数の半導体素子(10)の集合体として構成される。本実施の形態での半導体素子(10)は、一般的なＰＮ接合型のダイオードを示すが、これに限定されない。

続いて、図１に示すように、半導体基板(1)の一方の主面(1a)に第１の保持体としての耐食性の保持フィルム(2)を貼着する。保持フィルム(2)は、エッチング液に対する耐酸性を有するポリオレフィン系樹脂等から成るフィルム材が使用され、半導体基板(1)の一方の主面(1a)に対向する接着面には粘着剤が塗布される。また、半導体基板(1)と略同一の形状に形成された図示の保持フィルム(2)を使用する代わりに、半導体基板(1)の直径と同一幅又はそれよりも広幅の帯状に形成された耐酸性を有する樹脂等から成る粘着テープ材を使用してもよい。

その後、図２に示すように、保持フィルム(2)を貼着した半導体基板(1)の一方の主面(1a)とは反対側の他方の主面(1b)から、図１に示す碁盤目状の切断線(D)に沿ってダイサー等で半導体基板(1)を切断し、他方の主面(1b)から一方の主面(1a)に達する碁盤目状の溝(4)を半導体基板(1)に形成する。この際、半導体基板(1)の一方の主面(1a)に貼着された保持フィルム(2)は、図２に示すように、完全には切断されない。このように、半導体基板(1)に碁盤目状の溝(4)が形成されるので、半導体基板(1)が溝(4)を挟んで複数個の半導体チップ(3)に分離され、各半導体チップ(3)が保持フィルム(2)上に整列する状態で固定される。

次に、複数の半導体チップ(3)間の溝(4)内にエッチング液を充填してエッチングを行う。エッチング液は、例えばフッ酸(HF)又はフッ化アンモニウム(NH₄F)の水溶液が使用される。これにより、半導体基板(1)に碁盤目状の溝(4)を形成する際に、複数の半導体チップ(3)の側面(3c)に付着した異物等が除去されると共に、半導体チップ(3)の側面(3c)に発生した微細なクラック（亀裂）が除去され、図３に示すように、各半導体チップ(3)の側面(3c)に凹面が形成される。エッチング終了後、複数の半導体チップ(3)間の溝(4)内のエッチング液を除去すると共に、溝(4)内を純水等の洗浄液にて洗浄する。

その後、図４に示すように、複数の半導体チップ(3)の他方の主面(3b)に第２の保持体としての耐熱性の接着フィルム(5)を貼着する。接着フィルム(5)は、耐熱性を有する樹脂から成るフィルム材或いはテープ材が使用され、複数の半導体チップ(3)の他方の主面(3b)に対向する接着面には粘着剤が塗布される。両主面(3a,3b)に保持フィルム(2)及び接着フィルム(5)が貼着された複数の半導体チップ(3)を反転した後、各半導体チップ(3)の一方の主面(3a)から保持フィルム(2)を剥離し除去すれば、接着フィルム(5)上に整列状態を維持して固定された複数の半導体チップ(3)が得られる。

保持フィルム(2)の除去後、図５に示すように、熱収縮性及び熱硬化性を有する液状の保護樹脂(6)を複数の半導体チップ(3)間の溝(4)内にディスペンサ等を使用して充填する。本実施の形態で使用する保護樹脂(6)は、主剤の重量百分率で４０〜８０％の揮発性溶剤を含むもの、即ち２０〜６０重量％の主剤に対して４０〜８０重量％の揮発性溶剤を含むものが好ましい。この理由は、揮発性溶剤の量が４０％に満たないと、後述のように、隣り合う半導体チップ(3)の各側面(3c)に付着する保護樹脂(6)の間に離間溝(6a)を良好に形成できない。また、揮発性溶剤の量が８０％を超えると、保護樹脂(6)の粘性が低過ぎて、十分な量の保護樹脂(6)が半導体チップ(3)の側面(3c)に付着しない不具合が発生するからである。本実施の形態では、保護樹脂(6)の主剤としてシリコーン系樹脂を使用し、揮発性溶剤として極性溶媒であるメチルセロソルブを使用する。

複数の半導体チップ(3)間の溝(4)内に液状の保護樹脂(6)を充填した後、流動性を保持する程度に保護樹脂(6)を加熱して半硬化させる。即ち、保護樹脂(6)に含まれる揮発性溶剤の全てが揮発する温度よりも低い温度（例えば１００℃）で保護樹脂(6)を加熱することにより、複数の半導体チップ(3)間の溝(4)内に充填された保護樹脂(6)に含まれる揮発性溶剤であるメチルセロソルブの一部を揮発させると共に、保護樹脂(6)の主剤であるシリコーン系樹脂を熱収縮させる。これにより、図６に示すように、シリコン半導体との密着性に優れる保護樹脂(6)は表面張力により各半導体チップ(3)の側面(3c)及び接着フィルム(5)の未貼着面(5a)に付着して熱収縮するため、隣り合う半導体チップ(3)の各側面(3c)に付着する保護樹脂(6)の間に離間溝(6a)が形成される。

次に、前記の状態で、接着フィルム(5)上に貼着された複数の半導体チップ(3)を反転して、図７に示すように反転状態に保持する。これにより、接着フィルム(5)の未貼着面(5a)付近に滞留する流動性のある半硬化状態の保護樹脂(6)が重力により溝(4)内で下方、即ち溝(4)の開口(4a)側に移動するため、半導体チップ(3)の側面(3c)の全体に保護樹脂(6)が付着する。また、保護樹脂(6)の厚さが半導体チップ(3)の高さ方向（厚さ方向）で略均一となる。その後、複数の半導体チップ(3)の側面(3c)に付着した半硬化状態の保護樹脂(6)を揮発性溶剤が実質的に全て揮発する温度（例えば１２０℃）で加熱すると、保護樹脂(6)に含まれる揮発性溶剤であるメチルセロソルブが完全に揮発すると共に、保護樹脂(6)の主剤であるシリコーン系樹脂が更に熱収縮して完全に硬化するため、図８に示すように、隣り合う半導体チップ(3)の側面(3c)に形成された保護膜(7)を離間溝(6a)によって完全に分離することができる。複数の半導体チップ(3)の側面(3c)に保護膜(7)を形成した後、各半導体チップ(3)を接着フィルム(5)から除去すれば、図９に示す構造の半導体チップ(3)が得られる。

本実施の形態では、熱収縮性を有する保護樹脂(6)を複数の半導体チップ(3)間の溝(4)に充填して加熱すると、保護樹脂(6)が熱収縮して、隣り合う半導体チップ(3)間に充填された保護樹脂(6)に離間溝(6a)が形成される。離間溝(6a)は、隣り合う半導体チップ(3)間に碁盤目状に形成され、隣り合う半導体チップ(3)は離間溝(6a)によって相互に分離された状態となる。このため、ダイシング加工を行うことなく、保護膜(7)が側面(3c)に形成された半導体チップ(3)を互いに分離することができる。また、熱収縮する保護樹脂(6)は、表面張力により各半導体チップ(3)の側面(3c)に付着する状態に保持されるため、半導体チップ(3)の側面(3c)にクラック等の無い良質な保護膜(7)を安定して形成することができる。更に、保護樹脂(6)が流動性を保持する状態で複数の半導体チップ(3)を反転することにより、接着フィルム(5)の未貼着面(5a)付近に滞留する流動性のある半硬化状態の保護樹脂(6)を重力により下降させる。これにより、半導体チップ(3)の側面(3c)の全体を保護膜(7)によって良好に被覆できると共に、隣り合う半導体チップ(3)の側面(3c)に被覆された保護膜(7)を離間溝(6a)によって完全に分離できる。このため、接着フィルム(5)を剥離するだけで複数の半導体チップ(3)に分割できるので、ダイシング加工が一切不要となる。また、半導体チップ(3)の側面(3c)に厚さの略均一な保護膜(7)を形成することができる。

本発明の実施態様は前記の実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上記の実施の形態では、複数の半導体チップ(3)間の溝(4)内に液状の保護樹脂(6)を充填した後、流動性を保持する程度に保護樹脂(6)を加熱して半硬化させ、接着フィルム(5)上に貼着された各半導体チップ(3)を反転して半硬化状態の保護樹脂(6)を重力により溝(4)の開口(4a)側に移動させる例を示したが、保護樹脂(6)を加熱して収縮させる過程で、複数の半導体チップ(3)間の溝(4)の開口(4a)側、即ち溝(4)の上端付近に保護樹脂(6)が充分に付着する場合は、接着フィルム(5)上に貼着された各半導体チップ(3)を反転する工程を省略してもよい。この際に、熱硬化した保護樹脂(6)の一部が接着フィルム(5)の未貼着面(5a)上に残留することもあるが、複数の半導体チップ(3)を接着フィルム(5)から除去する際に、各半導体チップ(3)の側面(3c)に付着する部分と接着フィルム(5)の未貼着面(5a)上に残留する部分とに保護樹脂(6)が分断されるので、ダイシング加工を行わずに半導体チップ(3)を分割することができる。上記のように、ダイシング加工を一切行わずに半導体チップ(3)を分割するためには、接着フィルム(5)の未貼着面(5a)上に保護樹脂(6)が残留しないようにするか、又は保護樹脂(6)が残留する場合でも離間溝(6a)の深さが半導体チップ(3)の高さ（厚さ）の４／５以上、望ましくは５／６以上となってから接着フィルム(5)を半導体チップ(3)から剥離するのがよい。このように、本発明では、ダイシング加工を一切行わずに半導体チップ(3)を分割することが望ましいが、半導体チップ(3)の整列状態が良好に保持される場合は、補助的にダイシング加工を行ってもよい。この場合でも、本発明では、接着フィルム(5)の未貼着面(5a)上に残留した保護樹脂(6)のみを切断すればよいので、ダイシング加工後に保護樹脂(6)が半導体チップ(3)の側面(3c)から剥離することはない。また、各半導体チップ(3)を反転させる代わりに、真空吸引によって半導体チップ(3)の側面(3c)に被覆された保護膜(7)の厚みの均一化等を図ってもよい。また、上記の実施の形態では、両電極(8,9)の側面にも保護膜(7)を形成したが、保護膜(7)を半導体チップ(3)の側面(3c)のみに形成してもよい。また、上記の実施の形態では、保護樹脂(6)の主剤としてシリコーン系樹脂を使用したが、ポリイミド系樹脂を使用してもよい。また、熱可塑性樹脂を使用してもよい。また、揮発性溶剤としては、メチルセロソルブ以外の極性溶媒を使用してもよい。また、上記の実施の形態では、揮発性溶剤を実質的に全て揮発させるために、加熱温度を上昇させて熱処理を施したが、加熱温度は一定に保持したままで揮発性溶剤を全て揮発させる際に真空中で熱処理を施して揮発性溶剤の揮発を促進させてもよい。更に、本発明はＰＮ接合型のダイオードチップの製造に限定されず、各種トランジスタ又はサイリスタ、若しくはモノリシック型の集積回路等の製造にも本発明を適用できる。

本発明は、半導体チップの側面を被覆する樹脂製の保護膜を有する半導体装置の製造に良好に適用できる。

半導体基板の一方の主面に耐食性の保持フィルムを貼着する状態を示す斜視図半導体基板に碁盤目状の溝を形成して複数の半導体チップに分離した状態を示す断面図エッチングにより複数の半導体チップの側面に凹面を形成した状態を示す断面図耐熱性の接着フィルム上に貼着した複数の半導体チップの一方の主面から保持フィルムを除去する状態を示す断面図熱収縮性及び熱硬化性を有する液状の保護樹脂を各半導体チップ間の溝に充填した状態を示す断面図各半導体チップ間の溝内の保護樹脂を加熱して半硬化させた状態を示す断面図接着フィルム上に貼着した複数の半導体チップを反転して半硬化状態の保護樹脂を重力により溝内で下方に移動させた状態を示す断面図半硬化状態の保護樹脂を更に加熱して複数の半導体チップの側面に保護膜を形成した状態を示す断面図接着フィルムを除去した単体の半導体チップを示す拡大断面図

符号の説明

(1)・・半導体基板、 (1a)・・一方の主面、 (1b)・・他方の主面、 (2)・・保持フィルム（第１の保護体）、 (3)・・半導体チップ、 (3a)・・一方の主面、 (3b)・・他方の主面、 (3c)・・側面、 (4)・・溝、 (4a)・・開口、 (5)・・接着フィルム（第２の保護体）、 (5a)・・未貼着面、 (6)・・保護樹脂、 (6a)・・離間溝、 (7)・・保護膜、 (8)・・一方の電極、 (9)・・他方の電極、 (10)・・半導体素子、 (D)・・切断線、

Claims

半導体基板の主面に溝を形成する工程と、
熱収縮性を有する保護樹脂を前記溝に充填する工程と、
前記保護樹脂を加熱して収縮させて、前記溝を挟んで隣り合う半導体チップ間の前記保護樹脂に離間溝を形成する工程と、
該離間溝に沿って前記半導体チップを分割する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製法。
一方の主面に保持体が貼着され且つ該保持体を貼着しない他方の主面から前記一方の主面に達する溝が形成された半導体基板を用意する工程と、
熱収縮性を有する保護樹脂を前記溝に充填する工程と、
前記保護樹脂を加熱して収縮させて、前記溝を挟んで隣り合う半導体チップ間の前記保護樹脂に離間溝を形成する工程と、
前記保持体を前記半導体基板から除去して、前記離間溝に沿って前記半導体チップを分割する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製法。
半導体基板の一方の主面に第１の保持体を貼着する工程と、
該第１の保持体を貼着しない前記半導体基板の他方の主面から前記一方の主面に達する溝を前記半導体基板に形成する工程と、
前記半導体基板の他方の主面に第２の保持体を貼着する工程と、
前記半導体基板の一方の主面から前記第１の保持体を除去した後、熱収縮性を有する保護樹脂を前記溝に充填する工程と、
前記保護樹脂を加熱して収縮させて、前記溝を挟んで隣り合う半導体チップ間の前記保護樹脂に離間溝を形成する工程と、
前記半導体基板の他方の主面から前記第２の保持体を除去して、前記離間溝に沿って前記半導体チップを分割する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製法。
前記半導体基板に前記溝を形成した後、該溝にエッチング液を充填して、前記溝を挟んで隣り合う半導体チップの側面にエッチングにより凹面を形成する工程と、
前記エッチング液を前記溝から除去した後に、前記半導体基板の他方の主面に第２の保持体を貼着する工程とを含む請求項３に記載の半導体装置の製法。
前記溝に充填された前記保護樹脂が流動性を保持する状態で、前記半導体チップを反転して、前記半導体チップの側面全体に前記保護樹脂を付着させた後、該保護樹脂に形成された離間溝に沿って前記半導体チップを分割する工程を含む請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置の製法。
前記保護樹脂は、主剤の重量百分率で４０〜８０％の揮発性溶剤を含む請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体装置の製法。
前記保護樹脂の主剤は、ポリイミド系樹脂又はシリコーン系樹脂から成る熱硬化性樹脂であり、前記揮発性溶剤は、極性溶媒である請求項６に記載の半導体装置の製法。