JP2009070880A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一方の面に外部接続端子が形成された半導体装置の薄型化を可能にする。
【解決手段】基板の一方の面から樹脂をハーフカットする工程と、前記ハーフカットした基板を前記外部接続端子が形成された面を上面にして水に浸し、氷の上面が前記基板の外部接続端子の上面と実質的に同じ、または上方になるように凍結する工程と、前記基板の他方の面に形成された樹脂を少なくとも前記ハーフカットした位置まで研削する工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）およびランド・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）等の一括基板の切断工程の際には、切断時に基板を固定する必要がある。通常、テープを用いて固定するテープ固定方式、吸着冶具を用いて固定する方式などが採られている。

図３はテープ固定方式を用いた切断フローである。ＢＧＡ等の封止済み基板１０１をＵＶ（紫外線）テープ１０２を用いて、ダイシングリング１０３に貼り付ける（図３(a)）。ブレード１０４にて当該基板１０１を切断する（図３（ｂ））。ＵＶ照射後、コレット１０６を用いて個片化された半導体装置１０５をピックアップし、トレー１０７に配列する。しかしながら、ＵＶテープの粘着糊が個片化されたパッケージに残ってしまい洗浄工程が必要になるのと、テープはパッケージの固定の都度、使い捨てる必要があるため、大量生産ではコストが大きくなる問題がある。図４は治具吸着方式を用いた切断フローである。固定治具１０８の上にパッケージを固定し、ブレード１０４を用いて当該パッケージを個片化する（図４(a)）。コレット１０６を用いて個片化された半導体装置１０５をピックアップし、トレー１０７に配列する（図４(b)）。この場合、切断時にブレード１０４が通るラインを避けるために、固定冶具を特殊な形状にすることが必要である。よって、基板の大きさによって専用の冶具が必要となり、多品種を製造する場合には、コスト面での負担が大きくなる問題がある。

上記の問題を解決する手法として、基板を水で浸し、凍らせることで固定する方式(アイスチャック方式)がある。図５(a)、５（ｂ）はアイスチャック方式の断面模式図である。裏面に外部接続端子１２、表面に樹脂層１５が形成された基板１１とステージ１３の間に水を浸し、凍らせて固定している。図５（ａ）は基板の一部を固定する構成（特許文献３の図１等に記載）、図５（ｂ）は基板を包持する構成（同文献の

に記載）、である。基板の切断分離は一段階で行なわれている。

上記従来技術に関連する文献としては、特許文献１から３が挙げられる。いずれも、基板の切断を目的とする技術に関する文献である。

特願平08-222536号公報 特願平09-106967号公報 特開2000-100842号公報

近年、半導体装置は多種多様な電子機器に用いられており、半導体装置の物理的な厚さを適用機器の特徴に応じて制御することが求められている。例えば、携帯電話への適用にあたっては、従来よりも薄型の半導体装置が要求される、等である。

ＢＧＡ基板等にあっては、通常、その樹脂厚は封止する際の金型によって制御されるが、封止後さらに厚さの微調整が必要な場合がある。ＢＧＡ基板等は、構造上、一方の面に外部接続端子を有しているために凹凸が大きい。このような凹凸面を有する基板は、安定性の観点から研削には適していないため、薄型化が極めて困難であるという問題があった。

本発明によれば、基板の一方の面に外部接続端子が形成され、他方の面に樹脂封止された半導体チップが複数搭載された基板を個片化して半導体装置を製造する方法であって、前記基板の一方の面から前記樹脂をハーフカットする工程と、前記ハーフカットした基板を前記外部接続端子が形成された面を上面にして水に浸し、氷の上面が前記基板の外部接続端子の上面と実質的に同じ、または上方になるように凍結する工程と、前記基板の他方の面に形成された樹脂を少なくとも前記ハーフカットした位置まで研削する工程と、を有する半導体装置の製造方法、が提供される。

本発明では、基板の外部接続端子が形成された一方の面から前記樹脂をハーフカットする工程と、前記ハーフカットした基板を前記外部接続端子が形成された面を上面にして水に浸し、氷の上面が前記基板の外部接続端子の上面と実質的に同じ、または上方になるように凍結する工程と、前記基板の他方の面に形成された樹脂を少なくとも前記ハーフカットした位置まで研削する工程とを有している。基板の一方の面は外部接続端子により凹凸を有しているが、当該凹凸は氷により埋め込まれフラットな形状となるため、樹脂研削時の安定性が大幅に向上し、研削工程による薄型化が容易に実現される。

本発明によれば、基板の一方の面に外部接続端子が形成され、他方の面に樹脂封止された半導体チップが複数搭載された基板を個片化する半導体装置の製造方法において、樹脂の薄型化を可能にする半導体装置の製造方法が提供される。

（第１の実施の形態）
図１(a)から１(e)は、本発明の第１の実施の形態を説明するための工程フローを示す断面模式図である。

図１(a)のように、一方の面に外部接続端子（ボール）１２が形成された基板１１をダイシング用のステージ１３上に載置する。基板の他方の面には半導体チップが複数搭載され（不図示）、当該半導体チップは樹脂１５により封止されている。ここでは、外部接続端子１２が形成された面が上面になるようにステージ１３上に載置している。基板１１を水に浸し（不図示）、ステージ１３内に設けられた冷却機構（不図示）により、水と基板１１を凍結させる。ここで、外部接続端子１２とはボールまたはランド等であり、外部接続端子が形成された基板１１とは、ＢＧＡまたはＬＧＡ等である。

ハンドラ１４は、凍結した基板１１を外部接続端子１２が形成された面と樹脂１５が形成された面の両面から持ち上げられる構造となっている。また、後の研削工程において研削を行なうため、ハンドラ１４は上面および下面（底面）を有さない構造となっている。よって、基板１１の一方の面（外部接続端子１２が形成された面）と他方の面（樹脂１５が形成された面）はいずれも露出している。なお、図では基板１１はステ−ジ上に直接載置されているが、基板１１とステージ１３の間には氷結層を設けてもよい。

氷１６の上面は、ダイシング用のアライメントマーク（不図示）の読み取り精度を低下させないために、基板１１の上面と実質的に同じ位置、または下方になるように形成する。ここで、「実質的に同じ」とは、氷１６の上面はアライメントマークの読み取り精度に影響を与えない範囲であれば、基板１１の上面よりも上方であってもよいことを含むものとする。なお、ダイシング用のアライメントマークは、通常、外部接続端子１２が形成される基板側に設けられている。

ダイシング工程の際には、基板１１上のアライメントマークを読み取ることにより位置決めが行なわれる。図１（ｂ）のように、ブレード１７を用いて、基板１１の外部接続端子１２が形成された面、すなわち上面からダイシングを行ない、樹脂１５をハーフカット１８する。この場合、基板１１は貫通される。ハーフカット１８とは、所定の厚さに切り込みを入れる工程をいう。なお、ハーフカット１８の深さは樹脂の設計厚以上とすることができる。設計厚とは、製品として出荷される際の最終的な所望の厚さをいう。このようにすることで、後述の研削工程において、所望の設計厚さになるまで基板１１を研削すれば、新たに切断工程を行なう必要が無い。

なお、上記のとおり、本実施の形態においてはハーフカット時の基板１１の固定を氷１６を用いて行なったが、必ずしもこの方法に限定されるものではない。例えば、テープ固定方式を用いることもできる。

次に、図１（ｃ）のように、基板１１は外部接続端子１２が形成された面が上面になるようにして、水に浸し、ステージ内の冷却機構（不図示）により基板１１の全体を凍結させる。この際、氷１６の上面は、外部接続端子１２の上面（端）と実質的に同じ、または上方になるように形成される。「実質的に同じ」とは、後述する研削工程において当該基板を固定する場合に、安定性に影響を与えない程度であれば、氷１６の上面は外部接続端子よりも下方であってもよいことを意味する。

次に、凍結した基板１１をハンドラ１４とともにピックアップする。例えば、図１（ｄ）のように、ハンドラ１４の上下を反転させて研削用ステージ２１に移動させる。検索用ステージ２１には、基板１１は外部接続端子１２が形成された面が下面になるように載置される。基板１１の樹脂が形成された面を、研削工程用のグラインドホイール１９を用いて、少なくともハーフカットされた位置まで研削を行なう。外部接続端子１２が形成された面は、その凹凸部が氷１６により埋め込まれ、フラットな形状となっているため、研削時の安定性が大幅に向上する。研削後は当該研削面の洗浄を行なう。

次に、図１（ｅ）のように、ハンドラ１４の上下を反転させ、ステージ１３上に載せる。外部接続端子１２が形成された面の洗浄を行いながら、氷を溶かし、乾燥させる(２０)。個片化された半導体装置１をピックアップしてトレーに収納する（不図示）。

本実施の形態によれば、基板１１の外部接続端子１２が形成された一方の面から前記樹脂１５をハーフカットする工程と、ハーフカットした基板１１を外部接続端子１２が形成された面を上面にして水に浸し、氷１６の上面が基板の外部接続端子１２の上面と実質的に同じ、または上方になるように凍結する工程と、基板１１の他方の面に形成された樹脂１５を少なくとも前記ハーフカットした位置まで研削する工程と、を有している。そのため、外部接続端子１２が形成された基板１１の一方の面は凹凸を有しているが、当該凹凸は氷により埋め込まれフラットな形状となるため、樹脂面を研削する際の安定性が著しく向上し、研削工程による樹脂１５の厚さの制御が容易に実現される。当該研削は、基板１１の他方の面に形成された樹脂１２を少なくともハーフカットした位置まで行なわれる。したがって、個片化された半導体装置１の薄型化を容易に行なうことができる。

（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施の形態を説明するための工程フローを示す工程断面図である。

図２(a)から２(c)の工程はそれぞれ、第１の実施の形態で説明した図１(a)から１(c)と同様である。図２（ｄ）に示す工程は、基板１１の外部接続端子１２が形成された面、すなわち上面を研削する工程を示す。凍結されている氷１６とともに、研削する。当該研削は、少なくとも外部接続端子１２の端部（図では上面端）が露出するまで研削する。

その後は、第１の実施の形態の図１（ｄ）、１（e）で説明した工程を経て、個片化された半導体装置１をピックアップしてトレーに収納する。

本実施の形態では、外部接続端子１２を研削するため、外部接続端子１２の端部（頂点）近傍の異物(表面の酸化膜を含む)を除去することができる。よって、半導体装置の接続信頼性をさらに高めることができる。また、研削によって、外部接続端子１２を平坦にすることができるため、半導体装置のコプラナリティの改善にもつながる。外部接続端子１２がボールであった場合には、その露出部は基板１１と平行な面を有することになる。

本発明の第１の実施に形態に係る工程フローの断面模式図である。 本発明の第２の実施に形態に係る工程フローの断面模式図である。 従来技術を説明するための模式図である。 従来技術を説明するための断面模式図である。 従来技術を説明するための断面模式図である。

符号の説明

１ 半導体装置
１１ 基板
１２ 外部接続端子
１３ ステージ
１４ ハンドラ
１５ 樹脂
１６ 氷
１７ ブレード
１８ ハーフカット
１９ グラインドホイール
２０ 洗浄、乾燥
２１ 研削用ステージ
１０１ 基板
１０２ ＵＶテープ
１０３ ダイシングリング
１０４ ブレード
１０５ 個片化された半導体装置
１０６ コレット
１０７ トレー
１０８ 固定治具

Claims (7)

1. 基板の一方の面に外部接続端子が形成され、他方の面に樹脂封止された半導体チップが複数搭載された基板を個片化して半導体装置を製造する方法であって、
   前記基板の一方の面から前記樹脂をハーフカットする工程と、
   前記ハーフカットした基板を前記外部接続端子が形成された面を上面にして水に浸し、氷の上面が前記基板の外部接続端子の上面と実質的に同じ、または上方になるように凍結する工程と、
   前記基板の他方の面に形成された樹脂を少なくとも前記ハーフカットした位置まで研削する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
2. 前記ハーフカットする工程の前に、
   前記基板を前記外部端子が形成された一方の面が上面になるようにステージ上に載置する工程と、
   前記基板を水に浸し、氷の上面が外部接続端子が形成された前記基板の上面と実質的に同じ、または下方になるように凍結する工程と、を有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記氷の上面が前記基板の外部接続端子の上面と実質的に同じ、または上方になるように前記基板を凍結する工程の後に、
   前記基板の外部接続端子が形成された面を研削する工程をさらに有する請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記基板の外部接続端子が形成された面を研削する工程が、少なくとも前記外部接続端子の端部が露出するまで研削する請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記樹脂をハーフカットする工程において、
   前記ハーフカットの深さが樹脂の設計厚さ以上である請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記基板の樹脂を前記ハーフカットした位置まで研削する工程の後に、
   前記基板を洗浄、乾燥する工程を有する請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記基板の外部接続端子が形成された一方の面にダイシング用のアライメントマークが形成されている請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

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