JP2009170470A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子素子の端面から接着剤のはみ出しが少なく、電子素子を容易にダイボンドできる半導体装置の製造方法を実現する。
【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法におけるダイボンド工程は、基材フィルム２上に粘着材層１が形成されているダイボンドテープ１０のうち、粘着材層１を接着剤の個片１ａに分断する分断工程と、個片１ａ上に半導体チップ５を載置する載置工程と、個片１ａ上に載置した半導体チップ５をピックアップして、基板１４上に接着する接着工程とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体チップやカメラモジュール等の電子素子をダイボンドするダイボンド工程に関する。

近年、直径２００ｍｍウェハから３００ｍｍウェハへの移行が最先端デバイスを中心に急速に進んでいる。しかしながら、ウェハサイズの移行に伴い、新たに設備を購入する場合、設備投資の負担が大きい。アセンブリ工程においても、現在の設備を有効活用するため、３００ｍｍウェハから良品だけを抽出し、２００ｍｍウェハサイズのダイボンドテープに再配置して流動する事などが行われている。さらに、カメラモジュール等のダイボンドでは、デバイスの傾きを小さくする必要がある。特にチップサイズが大きい場合、ペーストを用いたダイボンドではより傾きが大きくなるため、傾斜の少ないダイボンドシートによるダイボンドが求められている。

半導体チップの再配置を行う場合、通常の配置精度は、±５０μｍから±１００μｍ程度となっている。設備の配置公差を考慮せずに、再配置後ダイボンドテープをダイシングで切断すると、ズレて配置されているチップにダイシングブレードが接触してしまうおそれがある。そのため、ダイシングブレードとチップとの接触を避けるために、間隔にかなり余裕を持たせてチップを配置することとなる。

この状態で、ダイボンドテープをダイシングで切断した場合、チップ下面に付着したダイボンドシートが、チップよりかなり大きくはみ出してしまい、パッケージのダイボンドパッドからはみ出す可能性がある。また、チップのみならずダイボンドテープをダイシングブレードで切断する必要があるため、ダイシングブレードの寿命が短くなる。

そこで、特許文献１では、半導体ウェハにレーザー光をあて多光子吸収により改質させて切断予定ラインを形成し、ダイシングダイボンドテープに貼りつけた後エキスパンドにより微細チップに分断することにより、チップにダイボンドテープを接着する方法が開示されている。

図５は、特許文献１に記載の工程を示す断面図である。図５（ａ）に示すように、半導体ウェハ１１１の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射することにより、半導体ウェハ１１１内部に改質領域１１３を形成する。図５（ｂ）に示すように、基材フィルム１０１、粘着材層１０２およびダイボンドシート１０３からダイシングダイボンドテープが構成され、ダイボンドシート１０３上に半導体ウェハ１１１を貼合する。粘着材層１０２の外周部には、リングフレーム１１２が貼り付けられ、基材フィルム１０１の下面はステージ１１５上に保持されている。続いて、図５（ｃ）に示すように、突き上げ部１１４によってダイシングダイボンドテープをエキスパンドすることにより、半導体ウェハ１１１はチップ１１１ａに分断される。
特開２００７−５３３２５号公報（２００７年３月１日公開）

しかしながら、上記従来の構成では、チップ端面からダイボンドシートがはみ出し、容易にダイボンドできないという問題を生じる。

特許文献１では、半導体ウェハの分断率が９０％以上のものを良好、９０％未満のものを不良と判定している。また、図６に示すように、チップ１１１ａの端面からはみ出したダイボンドシート１０３の長さ１２０が０〜３０μｍのものを極めて良好、３０〜６０μｍのものを良好、６０μｍを超えるものを不良としている。

このように、特許文献１に記載の方法では、半導体ウェハが確実に分断できるわけではなく、また、ダイボンドシートがある程度チップ端面からはみ出すことも想定している。特に、図５（ｃ）に示すように、半導体ウェハの端部のチップ１１１ａは、ダイボンドシーとのはみ出し幅が特に大きくなる。さらに、突き上げの高さ１１６によって、分断率やチップ１１１ａの端面からはみ出し量が変化するため、突き上げの高さ１１６を精確に設定する必要がある。

また、半導体ウェハを分断されない不都合を回避するために、あらかじめ半導体ウェハをチップに分断した場合、特許文献１に記載の方法では、ダイボンドシートを個々のチップの裏面に転写することができない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子素子の端面から接着剤のはみ出しが少なく、電子素子を容易にダイボンドできる半導体装置の製造方法を実現することにある。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、電子素子をダイボンドするダイボンド工程を有する半導体装置の製造方法において、上記ダイボンド工程は、基材フィルム上に粘着材層が形成されているダイボンドテープのうち、上記粘着材層を接着剤の個片に分断する分断工程と、上記個片上に上記電子素子を載置する載置工程と、上記個片上に載置した上記電子素子をピックアップして、ダイボンド位置に接着する接着工程とを含むことを特徴としている。

上記の構成によれば、ダイボンドテープの粘着材層を接着剤の個片に分断し、個片上に電子素子を載置した後、電子素子をピックアップする。このとき、電子素子の下面には接着剤の個片が付着するので、電子素子をダイボンド位置に配置するだけで接着することができる。さらに、粘着材層を細かく分断することにより、個片が微細になるので、ダイボンドした状態において、電子素子の端面からの接着剤のはみ出しが少なくてすむ。したがって、電子素子の端面から接着剤のはみ出しが少なく、電子素子を容易にダイボンドできる半導体装置の製造方法を実現できるという効果を奏する。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記粘着材層の面積は、上記電子素子の下面よりも大きく、上記個片は、上記電子素子の下面よりも小さいことが好ましい。

上記の構成によれば、電子素子の端面からの接着剤のはみ出しが少なくてすむ。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記分断工程では、上記粘着材層を、裁断治具を用いてプレス加工にて上記接着剤の個片に分断してもよく、または、上記粘着材層を感光させることによって、上記接着剤の個片に分断してもよい。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記裁断治具の上記粘着材層との接触部分には、当該接触部分と粘着材層との接着力を弱める物質が塗布されていることが好ましい。

上記の構成によれば、接触部分に塗布されている物質が、接触部分と粘着材層との接着力を弱めるので、粘着材層を分断した後、裁断治具に接着剤の個片が付着しにくくなる。したがって、接着工程において、電子素子の下面に接着剤の個片を均一に付着させることができ、傾斜の少ないダイボンドが可能となる。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記裁断治具は、上記粘着材層を分断後、内部から当該粘着材層に向けて液体を流出させることが好ましい。

上記の構成によれば、粘着材層を分断した後、裁断治具に接着剤の個片が付着していた場合、液体が当該個片を押し出すので、裁断治具に接着剤の個片がさらに付着しにくくなる。したがって、より傾斜の少ないダイボンドが可能となる。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記ダイボンドテープは、上記基材フィルムと上記粘着材層との間に、紫外線の照射または加熱により発泡する材料層が形成されており、上記ダイボンド工程は、上記接着工程に先立って、上記材料層を発泡させる工程を有することが好ましい。

上記の構成によれば、基材フィルムと粘着材層との間に、材料層が形成されているので、粘着材層を分断した状態では、材料層上に接着剤の個片が配置されていることとなる。ここで、接着工程で接着剤の個片上に載置した電子素子をピックアップする前に、材料層を発泡させるので、個片と材料層との接着力が弱くなる。したがって、確実に電子素子の下面に接着剤を均一に付着させることができる。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記ダイボンド工程は、上記載置工程に先立って、上記分断工程において分断された上記個片をピックアップして、上記ダイボンドテープとは異なる平面上に配置する工程を有することが好ましい。

粘着材層の分断後に、例えば裁断治具に接着剤の個片の一部が付着してしまうと、個片の配置が不均一となってしまう。そこで、上記の構成によれば、分断された接着剤の個片を、別の平面上に配置し直す工程をさらに含んでいるので、均一に配置し直すことにより、接着工程において、電子素子の下面に均一に接着剤の個片を付着させることができる。したがって、傾斜の少ないダイボンドが可能となる。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記ダイボンド工程は、上記分断工程の代わりに、印刷によって基材フィルム上に接着剤の個片を形成する工程を有してもよい。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記電子素子は、ダイシングされた半導体チップであることが好ましい。

特許文献１に記載の構成では、半導体ウェハをダイボンドテープ上に載置した後、半導体チップに分断しているので、確実に分断できるとは限らないという問題があった。一方、本発明の上記の構成によれば、あらかじめダイシングされた半導体チップに接着剤の個片を付着させてダイボンドするので、当該問題は生じない。また、半導体ウェハをダイシングする際、ダイシングブレードは接着剤層を切断する必要は無いので、ダイシングブレードの長寿命化が可能となる。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記ダイボンド位置は、基板上であってもよい。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記載置工程では、上記半導体チップのうち良品のみを上記個片上に載置することが好ましい。

特許文献１に記載の構成では、半導体ウェハをダイボンドテープ上に載置した後、半導体チップに分断しているので、ダイボンドテープが付着した半導体チップの中に、不良品が混ざる可能性がある。一方、本発明の上記の構成によれば、あらかじめ良品の半導体チップのみをダイボンドするので、不良品をダイボンドしてしまうことを回避できる。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記電子素子は、固体撮像素子であってもよく、上記ダイボンド位置は、ＣＳＰデバイス上であってもよい。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、以上のように、ダイボンド工程は、基材フィルム上に粘着材層が形成されているダイボンドテープのうち、上記粘着材層を接着剤の個片に分断する分断工程と、上記個片上に上記電子素子を載置する載置工程と、上記個片上に載置した上記電子素子をピックアップして、ダイボンド位置に接着する接着工程とを含むので、電子素子の端面から接着剤のはみ出しが少なく、電子素子を容易にダイボンドできる半導体装置の製造方法を実現できるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１ないし図４に基づいて説明すると以下の通りである。

図１は、本実施形態に係る半導体チップのダイボンド工程を示す断面図である。

図１（ａ）に示すように、ダイボンドテープ１０は、基材フィルム２上に粘着材層１を設けることにより形成されている。基材フィルム２の外周部には、リングフレーム３が貼り付けられており、粘着材層１は、リングフレーム３の内側に形成されている。ダイボンドテープ１０としては、例えば、リンテック製型番ＬＥ４００４のＬＥテープあるいは住友ベークライト製感光性テープを使用する。

図１（ｂ）に示すように、粘着材層１を裁断治具４を用いて打ち抜き型プレス加工で裁断する。裁断治具４は、最大サイズを半導体チップサイズより数十μｍ大きいものより小さいサイズで製作したものである。これにより、裁断後の接着剤の個片１ａは、半導体チップ１ａの下面よりも小さくなる。

また、裁断後に粘着材層１が裁断治具４に付着しないように、例えば、裁断治具４をパイプ状にして、内部から加圧した液体で裁断した粘着材層１を押し出すことが望ましい。また、裁断治具４と粘着材層１との接着力を弱める油脂などを塗布してもよい。なお、粘着材層１を裁断治具４で裁断する代わりに、感光技術によって裁断してもよい。また、裁断治具４や感光技術を用いる代わりに、個片１ａをスクリーン印刷やインクジェット印刷などの印刷によって形成してもよい。

図１（ｃ）は、半導体ウェハがダイシングされた状態を示しており、半導体チップ５は、基板１２上の粘着テープ１１上で半導体ウェハがダイシングされたものである。基板１２の外周部にはリングフレーム１３が設けられており、粘着テープ１１および基板１２は公知のものが用いられる。

続いて、図１（ｄ）に示すように、半導体チップ５のうち良品だけを、移動コレット６によって、粘着材層１が裁断された接着剤の個片１ａに載置する。図１（ｅ）は、個片１ａ上への半導体チップ５の載置が完了した状態を示している。

続いて、図１（ｆ）に示すように、個片１ａ上に載置された半導体チップ５を、ダイボンドコレット７によってピックアップし、基板１４へ配置・接着する。これにより、半導体チップ５は、基板１４にダイボンドされる。このとき、半導体チップ５の裏面には接着剤の個片１ａが付着しているので、基板１４へ載せるだけでダイボンドでき、また、ダイボンドした状態において、半導体チップ５の端面から接着剤がほとんどはみ出さない。なお、半導体チップ５の下面に個片１ａが付着するように、あらかじめ基材フィルム２と粘着材層１との間に、ＵＶ（紫外線）や熱で発泡する材料層を形成しておき、半導体チップ５をピックアップする直前に、ＵＶや熱を加えることが望ましい。これにより、基材フィルム２側の接着力が、半導体チップ５の裏面側の接着力よりも弱くなるので、確実に半導体チップ５の裏面に接着剤の個片１ａが均一に付着する。

上記では、半導体チップをダイボンドする構成について説明したが、カメラモジュールをダイボンドする場合も略同様に適用できる。

図２は、本実施形態に係るカメラモジュールのダイボンド工程を示す断面図である。図２（ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）および（ｂ）と同様であり、粘着材層１を裁断治具４で裁断する工程を示している。

続いて、図２（ｃ）に示すように、カメラモジュールトレイ１５に入れられたカメラモジュール１６を、カメラモジュール移動治具８によって、裁断された接着剤の個片１ａ上に載置する。図１（ｄ）は、個片１ａ上へのカメラモジュール１６の載置が完了した状態を示している。

続いて、図２（ｅ）に示すように、個片１ａ上に載置されたカメラモジュール１６を、カメラモジュール移動治具８によって、固定基材１８上に実装されたセンサーＣＳＰチップ１７上へボンディングする。このとき、カメラモジュール１６の裏面には、接着剤の個片１ａが付着しているので、容易にボンディングできる。なお、図１（ｆ）に示す場合と同様、基材フィルム２側の接着力をカメラモジュール１６の裏面側の接着力よりも弱くすることが望ましい。

（変形例１）
なお、市販されているダイボンドテープの大きさは一様ではなく、ダイボンドテープの粘着材層の幅はリングフレームの直径より大きくてもよい。

図３は、本実施形態の変形例を示しており、図３（ａ）に示すダイボンドテープ２０は、基材フィルム２上に粘着材層２１を設けることにより形成されている。粘着材層２１の幅はリングフレーム３の直径よりも大きいため、リングフレーム３は、粘着材層２１の端部に貼り付けられている。

この場合でも、図１（ｂ）に示す構成と同様に、裁断工程を行うことができる。図３（ｂ）に示すように、粘着材層２１を裁断治具４で裁断することにより、図３（ｃ）に示すように、粘着材層２１を接着剤の個片２１ａに分断することができる。その後、図１（ｄ）〜（ｆ）または図２（ｃ）〜（ｅ）に示す工程に移行する。

（変形例２）
図１（ｂ）に示す、裁断治具４による裁断において、裁断後に接着剤の個片の一部が裁断治具４に付着してしまうと、基材フィルム２上の接着剤の個片は均一とならない。このまま、図１（ｅ）に示すように、接着剤の個片１ａ上に半導体チップ５を載置した場合、半導体チップ５の裏面に均一に個片１ａが付着しないおそれがあり、傾斜の少ないダイボンドが困難となる。

そこで、図４（ａ）に示すように、粘着材層を設けていない基材フィルム２をリングフレーム３に貼り付けておく。続いて、図４（ｂ）に示すように、ダイボンドテープ１０のうち粘着材層１を裁断した接着剤の個片１ａを粘着材移動治具９によって、基材フィルム２上に順次配置する。これにより、図４（ｃ）に示すように、接着剤の個片１ａは、基材フィルム２上に均一に配置され、その後、図１（ｄ）〜（ｆ）または図２（ｃ）〜（ｅ）に示す工程に移行する。

このように、図４に示す構成は、裁断した接着剤の個片１ａを、別の基材フィルム２上に再配置するため、工程数は増加するものの、傾斜の少ないダイボンドを実現できる。また、再配置型設備を利用する場合、基材フィルム２を別途設けるためのコストが少なくてすむ。なお、別途設けられた基材フィルム２は、平面を有する平板等であってもよい。

（実施形態の総括）
本実施形態では、半導体チップおよびカメラモジュールをダイボンドする構成について説明したが、これに限定されず、ＭＥＭＳをダイボンドする場合にも適用可能である。また、本実施形態では、半導体チップおよびカメラモジュールを基板やＣＳＰにダイボンドする構成について説明したが、これに限定されず、リードフレーム等にダイボンドする場合も適用可能である。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、電子素子をダイボンド位置に接着する用途に好適に適用できる。

本発明の実施形態に係る半導体チップのダイボンド工程を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るカメラモジュールのダイボンド工程を示す断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係るダイボンド工程の一部を示す断面図である。 本発明の実施形態の他の変形例に係るダイボンド工程の一部を示す断面図である。 従来のダイボンド工程を示す断面図である。 図５に示すダイボンド工程において、チップの個片にダイボンドシートが付着した状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 粘着材層
１ａ 接着剤の個片
２ 基材フィルム
４ 裁断治具
５ 半導体チップ
１０ ダイボンドテープ
１４ 基板
１６ カメラモジュール（固体撮像素子）
１７ センサーＣＳＰチップ（ＣＳＰデバイス）
２０ ダイボンドテープ
２１ａ 接着剤の個片

Claims (14)

1. 電子素子をダイボンドするダイボンド工程を有する半導体装置の製造方法において、
   上記ダイボンド工程は、
   基材フィルム上に粘着材層が形成されているダイボンドテープのうち、上記粘着材層を接着剤の個片に分断する分断工程と、
   上記個片上に上記電子素子を載置する載置工程と、
   上記個片上に載置した上記電子素子をピックアップして、ダイボンド位置に接着する接着工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 上記粘着材層の面積は、上記電子素子の下面よりも大きく、
   上記個片は、上記電子素子の下面よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 上記分断工程では、
   上記粘着材層を、裁断治具を用いてプレス加工にて上記接着剤の個片に分断することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 上記裁断治具の上記粘着材層との接触部分には、当該接触部分と粘着材層との接着力を弱める物質が塗布されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 上記裁断治具は、上記粘着材層を分断後、内部から当該粘着材層に向けて液体を流出させることを特徴とする請求項３または４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 上記分断工程では、
   上記粘着材層を感光させることによって、上記接着剤の個片に分断することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
7. 上記ダイボンドテープは、上記基材フィルムと上記粘着材層との間に、紫外線の照射または加熱により発泡する材料層が形成されており、
   上記ダイボンド工程は、上記接着工程に先立って、上記材料層を発泡させる工程を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
8. 上記ダイボンド工程は、
   上記載置工程に先立って、上記分断工程において分断された上記個片をピックアップして、上記ダイボンドテープとは異なる平面上に配置する工程を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
9. 上記ダイボンド工程は、上記分断工程の代わりに、
   印刷によって基材フィルム上に接着剤の個片を形成する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
10. 上記電子素子は、ダイシングされた半導体チップであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
11. 上記ダイボンド位置は、基板上であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
12. 上記載置工程では、
    上記半導体チップのうち良品のみを上記個片上に載置することを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導体装置の製造方法。
13. 上記電子素子は、固体撮像素子であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
14. 上記ダイボンド位置は、ＣＳＰデバイス上であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。

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