JP2009208136A - 半導体チップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易な加工でダイボンド用フィルムの分割を行い、完成した半導体チップの特性を保持することを目的とする。
【解決手段】ダイボンド用フィルム９の加工用レーザ１１のエネルギー密度を、ダイボンド用フィルム９の加工閾値より高く、半導体チップ８を構成する材料の加工閾値よりも低くすることにより、ダイボンド用フィルム９の分割に際し、半導体チップ表面及び側面にレーザ１１が照射されても、半導体チップ８に影響や、ダメージを与えることなく、容易な加工でダイボンド用フィルム９の分割を行い、完成した半導体チップ８の特性を保持することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の半導体チップに分割された半導体ウェーハの裏面に、ダイボンド用フィルムを貼付けた後、ダイボンド用フィルムを半導体チップの形状に沿ってレーザを用いて分割する工程を備える半導体チップの製造方法に関する。

携帯電話を初めとするモバイル機器において加速している、小型化、軽量化を実現するために、より薄い半導体装置への要求が高まっている。通常、半導体装置の製造方法としては、表面にスクライブレーンで区画された複数の半導体素子が形成された半導体ウェーハの表面に表面保護シートを貼付け、バックグラインド装置により、所定の厚みまで半導体ウェーハを薄く研削した後、表面保護シートを除去、半導体ウェーハ裏面側にダイシングテープを貼付け、高速回転させたダイシングブレードと呼ばれるリング状の砥石によって、スクライブレーンに沿って、半導体ウェーハの表面側から、フルカットすることで、個々の半導体チップを製作している。個々に分割された半導体チップは、ダイボンド工程で、リードフレームなどの支持体にダイボンド材を介して接着される。

しかし、半導体ウェーハをダイシングテープに保持した状態でフルカットを行うと、半導体ウェーハ裏面にはチッピングと呼ばれる微小クラックが発生する。半導体ウェーハの厚みが１００μｍ以上であれば、特にチッピングの影響はないが、例えば、半導体ウェーハの厚みが５０μｍ以下の場合には、チッピングの影響で半導体チップの強度が極端に弱くなり、最悪の場合半導体チップが割れてしまう。そのため、より薄い半導体装置の製造方法としては、近年、先ダイシング工法が提案、実用化されている。

先ダイシング工法とは、表面にスクライブレーンで区画された複数の半導体素子が形成された半導体ウェーハを、スクライブレーンに沿って、あらかじめダイシング装置を用いてハーフカットで加工溝を形成した後、表面保護シートを半導体ウェーハ表面に貼付け、バックグラインド装置で半導体ウェーハの裏面側から研削して、加工溝を裏面側から露出するまで半導体ウェーハを薄くしていき、個々の半導体チップに分割するものである。先ダイシング工法によれば、個々に分割される際の半導体チップ裏面のチッピングを大幅に改善することが可能である。また、先ダイシング工法の後、半導体チップの裏面側から、プラズマエッチングなどの異方性エッチングで、ハーフカット時及び、裏面研削時に発生した、微小なクラック層を除去することで、更に半導体チップの強度を向上させることも可能である。

一方、半導体チップが薄くなることで、ダイボンド材も見直しが図られている。最も一般的に使用されるダイボンド材はペースト状の材料であるが、ペースト材料を用いた場合、リードフレームなどの支持体に塗布するときのペーストの位置や、塗布量のばらつきにより、半導体チップ裏面からはみ出した余分なペースト状ダイボンド材が半導体チップ側面から這い上がる。半導体チップの厚みが厚い場合は、半導体側面の途中で這い上がりが止まるため特に問題はないが、半導体チップが薄くなる場合は、這い上がりが半導体チップ表面にまで届き、その後のワイヤーボンド工程において、ワイヤー不着などの問題を発生する。

このような問題を解決するため、薄い半導体チップにおいては、フィルム状のダイボンド材が台頭してきている。ダイボンド用フィルムを用いた、半導体装置の製造方法としては、所定の厚みまで裏面研削した半導体ウェーハの裏面に、ダイボンド用フィルムを介してダイシングテープを貼付けた後、スクライブレーンに沿って、半導体ウェーハの表面側から、ダイボンド用フィルムごとフルカットすることで、裏面にダイボンド用フィルムを備えた半導体チップを製作するものである。

しかしながら、先ダイシング工法の場合、裏面研削によって所定の厚みにされた時にはすでに、個々の半導体チップに分割がされているため、ダイボンド用フィルムを半導体ウェーハ裏面に貼り付けた後に、改めてダイボンド用フィルムを個々の半導体チップと同サイズに分割する工程が必要となる。ダイボンド用フィルムの分割は、分割された半導体チップと隣り合う半導体チップとの間の溝に沿ってレーザを照射して、ダイボンド用フィルムを破断している。

従来の先ダイシング工法におけるダイボンド用フィルムの分割方法ついて、図４，図５を引用して説明する。
図４は従来の半導体チップの個辺化工程を示す工程断面図、図５は従来のダイボンド用フィルムの分割工程におけるレーザ走査ラインの説明図である。

図４及び図５において、１は半導体ウェーハ、２は半導体ウェーハ表面に形成された半導体素子、３は個々の半導体素子を区画しているスクライブレーン、４はダイシングブレード、５はダイシングブレードで加工された加工溝、６は半導体ウェーハ表面に貼り付けられた保護シート、７は研削砥石、８は半導体ウェーハから個々に分割された半導体チップ、９はダイボンド用フィルム、１０はダイシングテープ、１１はレーザ、１３はレーザ走査ラインである。

図４（ａ）に示すように、スクライブレーン３によって区画された複数の半導体素子２が表面に形成された半導体ウェーハ１を準備する。次に、図４（ｂ）に示すように、ダイシングブレード４を用いて半導体ウェーハ１を研削し、スクライブレーン３に沿って加工溝５を形成する。次に、図４（ｃ）に示すように、保護シート６を半導体ウェーハ１の表面に貼り付ける。次に、図４（ｄ）に示すように、研削砥石７を用いて、半導体ウェーハ１の裏面を所定の厚みまで研削して加工溝５を貫通させ、図４（ｅ）に示すように、半導体チップ８を形成する。その後、ダイボンド用フィルム９を介してダイシングテープ１０を半導体ウェーハ１の裏面に貼り付け、さらに保護シート６を剥がして、図４（ｇ）に示す状態とする。そして、半導体ウェーハ１の表面側から、半導体ウェーハ１の表面に照射されないように、加工溝５に沿って、レーザ１１をダイボンド用フィルム９に照射してダイボンド用フィルム９を分割する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１９５２５号公報

しかしながら、従来の先ダイシング工程におけるダイボンド用フィルムの分割工程においては、以下に示す問題点がある。
図４（ｅ）から、図４（ｇ）に至る過程において、分割された状態の半導体チップ８は、保護シート６、及びダイシングテープ１０で保持されているために、ばらばらにはならないが、個々の半導体チップ８の位置が多少動いてしまい、図５に示すように、半導体チップ８の表面にレーザが照射されないように確実に加工溝５内を走査させるには、レーザ走査ライン１３のように複雑な制御を必要とする。

また、半導体チップ８のズレがさらに大きい場合には、制御しきれずに、半導体チップ表面にレーザ１１を照射してしまい、半導体チップ表面が加工されることにより、半導体チップが破壊、あるいは特性劣化してしまう。

また、レーザ照射を加工溝内に収める必要があるため、レーザ１１は加工溝５よりも基本的に細い領域の照射となり、図４（ｈ）に示すように、加工後のダイボンド用フィルム９は、半導体チップ８よりも若干はみだした形状となる。はみだしたダイボンド用フィルム９は、ダイボンド材にペースト材料を使用した場合に起こる、ダイボンド材料の半導体チップ側面からの這い上がりと同様な現象が発生してしまう。

さらに、先ダイシング工程において、半導体チップ８の裏面及び側面にプラズマエッチング等のストレスリリーフ処理を行った半導体チップ８に対し、半導体チップ側面にレーザ照射がなされた場合、レーザ照射の影響により、ストレスリリーフ処理で除去されたマイクロクラック等のダメージが新たに形成されて、半導体チップの特性が悪化してしまうおそれがある。

従って、本発明は、容易な加工でダイボンド用フィルムの分割を行い、完成した半導体チップの特性を保持することを目的とする。

前記の目的を達成するため、請求項１記載の半導体チップの製造方法は、スクライブレーンにより複数の半導体素子領域に区画される半導体ウェーハを個辺化して半導体チップを製造するに際し、前記半導体ウェーハを前記半導体素子毎に個辺化する工程と、複数の半導体チップに分割された半導体ウェーハの裏面にダイボンド用フィルムを貼付ける工程と、前記半導体チップを構成する材料が加工されるエネルギー密度の閾値よりも低くかつ前記ダイボンド用フィルムが加工されるエネルギー密度の閾値よりも高いエネルギー密度のレーザで前記半導体チップの形状に沿って前記ダイボンド用フィルムを分割する工程とを有することを特徴とする。

請求項２記載の半導体チップの製造方法は、請求項１記載の半導体チップの製造方法において、前記レーザの照射領域が、隣りあう前記半導体チップ間距離よりも広いことを特徴とする。

請求項３記載の半導体チップの製造方法は、請求項２記載の半導体チップの製造方法において、前記レーザを、前記半導体チップを遮光マスクとして、前記ダイボンド用フィルムに照射することを特徴とする。

以上により、容易な加工でダイボンド用フィルムの分割を行い、完成した半導体チップの特性を保持することができる。

以上のように、ダイボンド用フィルムの加工用レーザのエネルギー密度を、ダイボンド用フィルムの加工閾値より高く、半導体チップを構成する材料の加工閾値よりも低くすることにより、ダイボンド用フィルムの分割に際し、半導体チップ表面及び側面にレーザが照射されても、半導体チップに影響や、ダメージを与えることなく、容易な加工でダイボンド用フィルムの分割を行い、完成した半導体チップの特性を保持することができる。

また、レーザの照射エリアが、半導体チップ間距離よりも広くすることにより、半導体チップの位置ずれがあった場合でも、半導体チップ間の加工溝からはずれることなく、確実にダイボンド用フィルムを加工できるため、特殊な加工溝の認識機構及び、位置制御機構等を必要とせず、完成した半導体チップの特性を保持することができる。

さらに、レーザの照射エリアが、半導体チップ間距離よりも広くすることにより、半導体チップがダイボンド用フィルムを加工するレーザの遮光マスクとなるので、半導体チップの形状に倣ったダイボンド用フィルムの加工となり、ダイボンド用フィルムの不要なはみ出しが無く、はみ出したダイボンド材料の不要な這い上がりを抑える事ができ、ワイヤー不着を抑制し、半導体チップの特性を保持することができる。

本発明の実施形態の先ダイシング工法におけるダイボンド用フィルムの分割方法について、以下、図１〜図３を参照しながら説明する。

図１は本発明の半導体チップの個辺化工程を示す工程断面図、図２は半導体チップが個々に分割された後の半導体ウェーハの状態を示す説明図、図３は本発明のダイボンド用フィルムの分割工程におけるレーザ照射領域の説明図である。

図１、図２及び図３において、１は半導体ウェーハ、２は半導体ウェーハ表面に形成された半導体素子、３は個々の半導体素子を区画しているスクライブレーン、４はダイシングブレード、５はダイシングブレードで加工された加工溝、６は半導体ウェーハ表面に貼り付けられた保護シート、７は研削砥石、８は半導体ウェーハから個々に分割された半導体チップ、９はダイボンド用フィルム、１０はダイシングテープ、１１はレーザ、１２はレーザ照射領域である。

まず、図１（ａ）に示すように、スクライブレーン３によって区画された複数の半導体素子２が表面に形成された半導体ウェーハ１を準備する。このとき、半導体ウェーハ１は、例えばＰやＢなどの不純物が導入されたＳｉ系材料に、Ｓｉ酸化膜や、Ｓｉ窒化膜、またはＳｉＯＣ、ＦＳＧなどの絶縁膜や、Ｃｕ、Ａｌ系の配線材料、各層間のバリヤ膜や、密着性向上のための膜としての、Ｔｉ系膜や、Ｗなどから形成される。次に、図１（ｂ）、及び図２に示すように、まず、ダイシングブレード４を用いて、半導体ウェーハ１をスクライブレーン３に沿って加工溝５を形成する。このときに用いられるダイシングブレードの厚みは、一般的に、１０μｍ〜４０μｍであり、特に太い場合でも１００ｕｍ程度であり、形成される加工溝の幅もダイシングブレード幅相当となる。次に、図１（ｃ）に示すように、保護シート６を半導体ウェーハ１の表面に貼り付ける。次に、図１（ｄ）に示すように、バックグラインド装置などの研削砥石７を用いて、半導体ウェーハ１の裏面を所定の厚みまで研削して加工溝５を貫通させ、図１（ｅ）に示すように、個々に分割された半導体チップ８を形成する。この工程の後、例えば、異方性のプラズマエッチングなどにより、半導体チップ裏面及び、側面に残っている、研削工程で発生した微細なクラック層を除去してもよい。また、微細なクラック層の除去方法として、機械的に研磨するドライエッチングや、化学的に研磨するウェットエッチング等を用いてももちろん構わない。その後、図１（ｆ）に示すように、ダイボンド用フィルム９を介してダイシングテープ１０を半導体ウェーハ１の裏面に貼り付ける。このとき、ダイボンド用フィルム９は、予めダイシングテープ１０に貼り付けた状態のものを用いても構わないし、それぞれ個々に貼り付けても特に問題はない。次に、図１（ｇ）に示すように、保護シート６を剥がす。このとき、半導体チップ８は、個々に分割された状態で、図１（ｅ）から図１（ｇ）の間の工程が行われるため、例えば、図３に示すように、半導体チップ８に位置ずれが発生する。このときの位置ずれ量としては、分割前の半導体チップ位置（図３における本来の加工溝中心位置）を基準とすると、約３０μｍ程度となる場合がある。

保護シート６が例えばＵＶ硬化型のシートであれば、本工程の前に、予め保護シート６にＵＶ照射をしておけば、容易に保護シート６は剥離することができる。次に、図１（ｈ）に示すように、半導体ウェーハ１の表面側から、レーザ１１を照射して、ダイボンド用フィルム９を分割する。このとき、レーザ１１は、半導体ウェーハ１を構成するシリコン系材料及び、ＣｕやＡｌなどの金属系材料が加工されるエネルギー閾値よりも低く、かつダイボンド用フィルム９が加工されるエネルギー閾値よりも高いエネルギーとすることで、半導体ウェーハ１の表面や半導体チップ８の側面にレーザのダメージや影響を与えずに、ダイボンド用フィルム９を加工することができ、容易な加工でダイボンド用フィルムの分割を行い、完成した半導体チップの特性を保持することができる。ここで、物質の加工閾値としては、その物質がもつ物性、例えば、レーザ光に対する反射率や、透過率、物質の厚み、下地の反射率、熱伝導率、融点、沸点、密度などで変化するため、固定値とはならないが、例えば実験においては、３５５ｎｍ波長のパルスレーザを用いた場合、周波数が８０ｋＨｚ、照射エリアが直径５０μｍのとき、半導体ウェーハ表面の加工閾値は、０．５Ｗ〜２Ｗの範囲で、ダイボンド用フィルムの加工閾値は、０．０３Ｗ〜０．３Ｗの範囲であった。すなわち、３５５ｎｍ波長のパルスレーザを用いた場合、周波数を８０ｋＨｚ、照射エリアを直径５０μｍ、出力を０．３Ｗ以上０．５Ｗ以下のエネルギーで加工することで、半導体ウェーハ１を構成するシリコン形材料及び、ＣｕやＡｌなどの金属系材料が加工されるエネルギー閾値よりも低く、かつダイボンド用フィルム９が加工されるエネルギー閾値よりも高いエネルギーとすることが可能である。もちろん、半導体ウェーハ１の層構成や材質、ダイボンド用フィルム９の材質によって、加工閾値は異なるので、本発明は、半導体ウェーハ１を構成する材料が加工されるエネルギー閾値よりも低く、かつダイボンド用フィルム９が加工されるエネルギー閾値よりも高いエネルギーであれば、上記数値に限定するものではない。

ここで、半導体ウェーハ１の表面に、保護膜として、ポリイミドなどの有機膜が形成される場合があるが、有機膜は、加工されるエネルギー閾値がダイボンド用フィルム同様低いため、レーザ１１が照射されるスクライブレーン３周辺には形成しないことが望ましいが、半導体素子２の特性に影響が出ない領域であれば、特に有機膜の形成領域を制限するものではない。また、使用するレーザの種類としては、例えばパルスレーザに特に限定するものではなく、レーザ波長も３５５ｎｍに限定するものでもない。

レーザ１１のレーザ照射領域１２としては、図３に示すように位置ズレした加工溝５を覆うことができる広さにしても構わない。レーザ照射領域１２の広さを大きくすることにより、半導体チップ８の位置ずれが大きい場合であっても、レーザ１１の走査を容易に行うことが可能となり、容易な加工でダイボンド用フィルムの分割を行い、完成した半導体チップの特性を保持することができる。特に、加工溝５が２０μｍ程度の幅の場合は、位置ズレ量を考慮して、８０μｍ以上が望ましい。このとき、レーザ照射領域１２の幅は、レーザ１１の焦点位置を変化させることで調整することができる。

さらに、レーザ照射領域１２を広げることで、半導体チップ８を遮光マスクとして機能させることができ、半導体チップ８でマスクされていないダイボンド用フィルム９全面にレーザが照射されるため、半導体チップ８の形状に完全に倣った形状でダイボンド用フィルム９が除去される。従って、図１（ｈ）に示すように、半導体チップ８の側面とダイボンド用フィルム９の加工後の側面はほぼ直線形状で、半導体チップの形状に倣ったダイボンド用フィルムの加工となり、ダイボンド用フィルムの不要なはみ出しが無く、はみ出したダイボンド材料の不要な這い上がりを抑える事ができるので、ワイヤー不着を抑制し、容易な加工でダイボンド用フィルムの分割を行い、完成した半導体チップの特性を保持することができる。

上記実施形態では、先ダイシング工法により半導体チップに個辺化する場合を例に説明したが、個辺化の工法はこれに限定されるものではない。

本発明は、容易な加工でダイボンド用フィルムの分割を行い、完成した半導体チップの特性を保持することができ、複数の半導体チップに分割された半導体ウェーハの裏面に、ダイボンド用フィルムを貼付けた後、ダイボンド用フィルムを半導体チップの形状に沿ってレーザを用いて分割する工程を備える半導体チップの製造方法等に有用である。

本発明の半導体チップの個辺化工程を示す工程断面図 半導体チップが個々に分割された後の半導体ウェーハの状態を示す説明図 本発明のダイボンド用フィルムの分割工程におけるレーザ照射領域の説明図 従来の半導体チップの個辺化工程を示す工程断面図 従来のダイボンド用フィルムの分割工程におけるレーザ走査ラインの説明図

符号の説明

１ 半導体ウェーハ
２ 半導体素子
３ スクライブレーン
４ ダイシングブレード
５ 加工溝
６ 保護シート
７ 研削砥石
８ 半導体チップ
９ ダイボンド用フィルム
１０ ダイシングテープ
１１ レーザ
１２ レーザ照射領域
１３ レーザ走査ライン

Claims (3)

1. スクライブレーンにより複数の半導体素子領域に区画される半導体ウェーハを個辺化して半導体チップを製造するに際し、
   前記半導体ウェーハを前記半導体素子毎に個辺化する工程と、
   複数の半導体チップに分割された半導体ウェーハの裏面にダイボンド用フィルムを貼付ける工程と、
   前記半導体チップを構成する材料が加工されるエネルギー密度の閾値よりも低くかつ前記ダイボンド用フィルムが加工されるエネルギー密度の閾値よりも高いエネルギー密度のレーザで前記半導体チップの形状に沿って前記ダイボンド用フィルムを分割する工程と
   を有することを特徴とする半導体チップの製造方法。
2. 前記レーザの照射領域が、隣りあう前記半導体チップ間距離よりも広いことを特徴とする請求項１記載の半導体チップの製造方法。
3. 前記レーザを、前記半導体チップを遮光マスクとして、前記ダイボンド用フィルムに照射することを特徴とする請求項２記載の半導体チップの製造方法。

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