JP2009259999A - 熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱硬化接着剤付き半導体チップを簡便・安価な方法で製造することができる熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】回路形成面１ａの裏面１ｂに熱硬化性樹脂よりなるダイボンディング用の接着樹脂層を備えた熱硬化接着剤付き半導体チップの製造において、液状の熱硬化性樹脂４に対して撥液性を有する液状の撥液物質３を、保護シート２に貼着保持された状態で分割された各個片の半導体チップ１ｄを隔てる隙間１ｃ内に供給し、撥液物質３を硬化させて撥液部３＊を形成した後、半導体チップ１ｄの裏面１ｂに液状の熱硬化性樹脂４を供給して半硬化させ、次いで撥液部３＊を除去した後に、半硬化した熱硬化性樹脂４に保持シートを貼り付けて保護シートを半導体チップから剥離する製造工程を採用することにより、熱硬化接着剤付き半導体チップを簡便・安価な方法で製造することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路形成面の裏面に熱硬化性樹脂よりなるダイボンディング用の接着樹脂層を備えた熱硬化接着剤付き半導体チップを製造する熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法に関するものである。

電子機器の基板に実装される半導体チップとして、半導体チップの回路形成面の裏面に、基板への固着用の熱硬化接着剤としてのダイアタッチ層が予め形成されたダイアタッチフィルム（以下、「ＤＡＦ」と略記）付きの半導体装置が知られている。このように予めダイアタッチ層を形成しておくことにより、基板やリードフレームへの実装に先立って接着剤の塗布工程を省略できるという利点がある。このようなダイアタッチフィルム付きの半導体チップは、従来より各種の製造方法によって製造されている（例えば特許文献１〜３参照）。

特許文献１に示す例では、先ダイシングによって個片の半導体チップに分割された状態の半導体ウェハにＤＡＦを貼付した後、半導体ウェハの分割溝を介してレーザ光を照射してＤＡＦを切断するようにしている。また特許文献２に示す例では、まずダイシングテープが貼付された半導体ウェハに対して回路形成面の裏面側からスクライブ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の内部に機械的強度が弱い破砕層を形成する。次いで半導体ウェハの裏面にＤＡＦを貼付した後に、ダイシングテープを引き延ばすことにより、半導体ウェハを改質層に沿って破断させて個片に分割するとともに、ＤＡＦを引きちぎる形で切断するようにしている。さらに特許文献３に示す例では、ダイシングテープにＤＡＦ側を貼着した状態の半導体ウェハをスクライブラインに沿って切断して個片の半導体チップに分割する。このとき、ＤＡＦの一部に切り残し部分を残して切断し、この後ダイシングテープを引き伸ばすことによりＤＡＦを破断させるようにしている。
特開２００７−２２０７４３号公報 特開２００７−２５０５９８号公報 特開２００７−２９４６５１号公報

しかしながら上述の各特許文献に示すような先行技術には、以下に述べるような問題点があった。まず特許文献１に示す例のように、ＤＡＦの切断にレーザ照射を用いる場合には、装置コストの増大・工程の複雑化とともに、レーザ切断時にＤＡＦとダイシングテープとがレーザ光の熱によって融着し、ダイシングテープを剥離する際の不具合を誘発するという問題が発生していた。また特許文献２，および３に示す例においては、ＤＡＦを引きちぎる形で個片に分割することから切断精度や品質の確保は困難であった。このように、上述の先行技術例を含む従来技術においては、ＤＡＦ付の半導体チップを簡便・安価な方法で製造することが困難であるという課題があった。

そこで本発明は、熱硬化接着剤付き半導体チップを簡便・安価な方法で製造することができる熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法は、回路形成面の裏面に熱硬化性樹脂よりなるダイボンディング用の接着樹脂層を備えた熱硬化接着剤付き半導体チップを製造する熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法であって、前記回路形成面側を保護シー
トに貼着保持された状態で個片の半導体チップに分割された半導体ウェハを準備する分割済みウェハ準備工程と、前記保護シートに貼着保持された状態で分割された半導体ウェハにおいて、液状の熱硬化性樹脂に対して撥液性を有する液状の撥液物質を各個片の半導体チップの外縁部に沿って供給する撥液物質供給工程と、前記撥液物質供給工程において供給された撥液性物質を硬化させる撥液物質硬化工程と、前記撥液物質硬化工程の後、前記半導体チップの裏面に液状の熱硬化性樹脂を供給する熱硬化性樹脂供給工程と、前記供給された液状の熱硬化性樹脂を半硬化させる半硬化工程と、前記半硬化工程の後に前記撥液物質を除去する撥液物質除去工程と、前記撥液物質除去工程の後、前記半硬化した熱硬化性樹脂に保持シートを貼り付けることにより前記半導体チップを保持し、次いで前記保護シートを前記半導体チップから剥離する保護シート剥離工程とを含む。

本発明によれば、液状の熱硬化性樹脂に対して撥液性を有する液状の撥液物質を保護シートに貼着保持された状態で分割された各個片の半導体チップの外縁部に沿って供給し、供給された撥液物質を硬化させた後、半導体チップの裏面に液状の熱硬化性樹脂を供給して半硬化させ、次いで撥液物質を除去した後に半硬化した熱硬化性樹脂に保持シートを貼り付けて保護シートを半導体チップから剥離する製造工程を採用することにより、熱硬化接着剤付き半導体チップを簡便・安価な方法で製造することができる。

（実施の形態１）
図１、図２は本発明の実施の形態１の熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法の工程説明図、図３は本発明の実施の形態１の熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法における半導体ウェハの部分断面図、図４は本発明の実施の形態１の熱硬化接着剤付き半導体チップのピックアップ状態の説明図である。

まず熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法について、図１，図２に則して各図を参照しながら説明する。この熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法は、集積回路が形成された回路形成面の裏面に熱硬化性樹脂よりなるダイボンディング用の接着樹脂層を備えた熱硬化接着剤付き半導体チップを製造するものである。ここでは、前工程において回路形成面側に回路パターンを保護するための保護シートが貼着された状態で、半導体ウェハを１００μｍ以下の厚さまで研削する薄化工程や、半導体ウェハをスクライブラインに沿って切断して個片の半導体チップに分割するダイシング工程が終了した状態の半導体ウェハ１を対象として、熱硬化接着剤付き半導体チップの製造のための各工程が実行される。ダイシング工程では、プラズマ処理を用いたプラズマダイシングや、ダイシングソーによって半導体ウェハの厚みの途中まで切り込みを入れた後、半導体ウェハを裏面側から機械研削やプラズマエッチングを行うことにより個片の半導体チップに分割する方法など、各種の方法を用いることができる。

すなわち、本実施の形態に示す熱硬化接着剤付き半導体チップの製造においては、まず図１（ａ）に示すように、回路形成面１ａ側を保護シート２に貼着保持された状態で、スクライブラインに沿って形成された隙間１ｃを介して個片の半導体チップ１ｄに分割された半導体ウェハ１を準備する（分割済みウェハ準備工程）。

次いで図１（ｂ）に示すように、保護シート２に貼着保持された状態で個片の半導体チップ１ｄに分割された半導体ウェハ１において、液状の熱硬化性樹脂に対して撥液性を有する液状の撥液物質３を、各個片の半導体チップ１ｄの外縁部に沿って供給する（撥液物質供給工程）。ここでは、撥液物質供給工程において、液状の撥液物質３を相隣る半導体チップの間の隙間１ｃを埋める形で、半導体チップ１ｄの外縁部の側端面に沿って供給する方法を用いている。

ここで使用する撥液物質としては、以下に説明する液状の熱硬化接着剤に対して撥液性を有するもの、例えばアクリル系の樹脂を溶剤に溶解させて液状としたものが用いられる。撥液物質の供給には、隙間１ｃ内へ所定量の液状の撥液物質３を供給可能な、ディスペンスなどの方法が用いられる。このとき、図３（ａ）に示すように、隙間１ｃにおける撥液物質３の表面が上凸形状３ａを呈するように、撥液物質３の塗布量や粘度を調整する。

この後、撥液物質供給工程において供給された撥液物質３を硬化させる（撥液物質硬化工程）。すなわち半導体ウェハ１はベーク工程に送られ、ここで４０℃〜５０℃程度に加熱されることにより、撥液物質３の溶剤成分が蒸発して硬化し、硬化した樹脂成分が隙間１ｃ内に固着した撥液部３＊が形成される。このとき、ベークの進行に伴って撥液物質３の体積が収縮することにより、図３（ｂ）に示すように、隙間１ｃ内における撥液部３＊の表面の形状は、図３（ａ）に示す上凸形状３ａから凹形状３ｂに変化する。なおベーク工程を真空状態で行うとベーク温度が低温化することができる。

次いで撥液物質硬化工程の後、図１（ｄ）に示すように、各半導体チップ１ｄの裏面１ｂに、液状の熱硬化性樹脂４を供給する（熱硬化性樹脂供給工程）。熱硬化性樹脂４としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができ、熱硬化性樹脂４の供給方法としては、ディッピング、スピンコート、スプレーコート、ディスペンスなど、各種の方法を用いることが可能である。これにより、半導体チップ１ｄの裏面１ｂには熱硬化性樹脂４が１５μｍ〜４０μｍ程度の厚みで付着した樹脂膜が形成される。

このとき、各半導体チップ１ｄ相互を隔てる隙間１ｃ内には、液状の熱硬化性樹脂４に対して撥液性を有する撥液部３＊が形成されていることから、半導体ウェハ１において熱硬化性樹脂４が付着する範囲は半導体チップ１ｄの裏面１ｂの範囲に限られ、撥液部３＊の表面、すなわち隙間１ｃに相当する範囲には熱硬化性樹脂４の樹脂膜は形成されない。換言すれば、撥液部３＊は半導体ウェハ１の裏面１ｂにおいて、熱硬化性樹脂４の樹脂膜を個別の半導体チップ１ｄの範囲のみに形成するための境界としての機能を有している。

このとき、隙間１ｃ内において撥液部３＊の表面が凹形状３ｂとなっていることにより、図３（ｃ）に示すように、半導体チップ１ｄの裏面１ｂに形成される熱硬化性樹脂４の樹脂膜の形状は、撥液部３＊の両側端の端部３ｃを止端部とする盛り上がり形状であって、表面張力によって最も安定した表面状態が実現される形状となる。すなわち、各半導体チップ１ｄの中央部分においてはほぼ等しい厚みを有する平面形状となり、半導体チップ１ｄの外縁部においては端部３ｃを止端部とする湾曲形状となる。

次いで半導体ウェハ１は加熱炉に送られる。ここで所定の加熱条件（例：８０℃〜１８０℃）で半導体ウェハ１を加熱することにより、裏面１ｂに供給された液状の熱硬化性樹脂４を半硬化させる（半硬化工程）。これにより、図２（ａ）に示すように、半導体チップ１ｄの裏面１ｂには、熱硬化性樹脂４が半硬化してＢステージ状態となった熱硬化接着剤４＊が形成される。

次に半硬化工程の後に、熱硬化接着剤４＊を選択的に形成するための境界としての機能を終えた撥液部３＊を、溶剤によって除去する処理が行われる（撥液物質除去工程）。この処理は、ケトン類、多価アルコール類、環式エーテル類、ラクトン類、エステル類などの溶剤を半硬化工程後の裏面１ｂに供給して、撥液部３＊の樹脂成分を溶解させて溶剤とともに除去することにより行われる。溶剤を裏面１ｂに供給して隙間１ｃ内から撥液部３＊を除去する方法としては、ディッピング、スピンエッチ、スプレー噴射などを用いることができる。これにより図２（ｂ）に示すように、半導体ウェハ１は、保護シート２に貼
着保持された各個片の半導体チップ１ｄの裏面１ｂに熱硬化接着剤４＊、すなわち熱硬化性樹脂よりなるダイボンディング用の接着樹脂層が形成される。

次に、半導体ウェハ１の全体を保持シート５によって保持させる。すなわち撥液物質除去工程の後、図２（ｃ）に示すように、半導体ウェハ１全体を反転して、半硬化した熱硬化接着剤４＊に保持シート５を貼り付けることにより、個片の半導体チップ１ｄを保持シート５によって保持する。次いで図２（ｄ）に示すように、回路形成面１ａを覆う保護シート２を半導体チップ１ｄから剥離する（保護シート剥離工程）。これにより、裏面１ｂ側に半硬化状態の熱硬化接着剤４＊が形成された複数の個片の半導体チップ１ｄ、すなわち熱硬化接着剤付き半導体チップ６が完成する。そしてこれらの熱硬化接着剤付き半導体チップ６は、回路形成面１ａを上面側に向けた姿勢で熱硬化接着剤４＊を介して保持シート５に保持された半導体チップの集合体の形態で、ダイボンディング工程に送られる。

図４は、このようなプロセスを経て製造された熱硬化接着剤付き半導体チップ６を、ダイボンディング工程において保持シート５からピックアップする際の状態を示している。すなわち、前述のように、各半導体チップ１ｄにおいて熱硬化接着剤４＊は図３（ｃ）に示すような形状で形成されることから、熱硬化接着剤付き半導体チップ６が保持シート５に貼着された状態では、熱硬化接着剤４＊は図４（ａ）に示すように、側端部４ａにおいて大きな接触角αで保持シート５の表面と接触した状態となっている。

このため、図４（ｂ）に示す熱硬化接着剤付き半導体チップ６のピックアップ動作時の保持シート５からの取り出し、すなわち保持シート５の表面と熱硬化接着剤４＊との貼着界面の剥離を容易に安定的に行うことが可能となっている。したがって従来技術において生じていたような剥離不具合、すなわち熱硬化接着剤であるダイアタッチフィルムが保持シートに固着することによるピックアップ動作時の不具合を防止することが可能となっている。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２の熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法の工程説明図である。実施の形態１においては、液状の撥液物質を各個片の半導体チップの外縁部に沿って供給する撥液物質供給工程において、各半導体チップ１ｄの隙間１ｃ内に撥液物質３を供給する方法を用いているが、実施の形態２においてはこの方法に代えて、液状の撥液物質３を各個片の半導体チップ１ｄの裏面１ｂにおける周縁部に線状に塗布する形で、半導体チップ１ｄの外縁部に沿って供給するようにしている。

図５（ａ）は、実施の形態１における図１（ａ）と同様であり、回路形成面１ａ側を保護シート２に貼着保持された状態で、スクライブラインに沿って形成された隙間１ｃを介して個片の半導体チップ１ｄに分割された半導体ウェハ１を準備する（分割済みウェハ準備工程）。

次いで図５（ｂ）に示すように、保護シート２に貼着保持された状態で個片の半導体チップ１ｄに分割された半導体ウェハ１において、撥液物質３を各個片の半導体チップ１ｄの裏面１ｂにおける周縁部に線状に塗布する（撥液物質供給工程）。次いで実施の形態１と同様に、この後撥液物質供給工程において供給された撥液物質３を硬化させ（撥液物質硬化工程）、半導体チップ１ｄの裏面１ｂにおける周縁部に撥液部３＊を線状に形成する。そして撥液物質硬化工程の後、図５（ｃ）に示すように、各半導体チップ１ｄの裏面１ｂにおいて、撥液部３＊の内側の範囲に熱硬化性樹脂４を塗布して、所定厚みの熱硬化性樹脂４の樹脂膜を形成する。

この後、図１に示す例と同様に半導体ウェハ１を所定条件で加熱することにより、裏面
１ｂに供給された液状の熱硬化性樹脂４を半硬化させる（半硬化工程）。これにより、図５（ｄ）に示すように、半導体チップ１ｄの裏面１ｂには熱硬化性樹脂４が半硬化してＢステージ状態となった熱硬化接着剤４＊、すなわち熱硬化性樹脂よりなるダイボンディング用の接着樹脂層が形成される。次いで、半硬化工程の後に撥液部３＊を溶剤によって除去する処理が行われる（撥液物質除去工程）。これ以降の工程については、図２（ｃ）、（ｄ）に示す例と同様である。

本発明の熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法は、熱硬化接着剤付き半導体チップを簡便・安価な方法で製造することができるという特徴を有し、複数の半導体装置が形成された半導体ウェハを個々の半導体装置に分割して半導体チップを製造する分野に有用である。

本発明の実施の形態１の熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法の工程説明図 本発明の実施の形態１の熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法の工程説明図 本発明の実施の形態１の熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法における半導体ウェハの部分断面図 本発明の実施の形態１の熱硬化接着剤付き半導体チップのピックアップ状態の説明図 本発明の実施の形態２の熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法の工程説明図

符号の説明

１ 半導体ウェハ
１ａ 回路形成面
１ｂ 裏面
１ｃ 隙間
１ｄ 半導体チップ
２ 保護テープ
３ 撥液物質
３＊ 撥液部
４ 熱硬化性樹脂
４＊ 熱硬化接着剤
５ 保持シート
６ 熱硬化接着剤付き半導体チップ

Claims (3)

1. 回路形成面の裏面に熱硬化性樹脂よりなるダイボンディング用の接着樹脂層を備えた熱硬化接着剤付き半導体チップを製造する熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法であって、
   前記回路形成面側を保護シートに貼着保持された状態で個片の半導体チップに分割された半導体ウェハを準備する分割済みウェハ準備工程と、
   前記保護シートに貼着保持された状態で分割された半導体ウェハにおいて、液状の熱硬化性樹脂に対して撥液性を有する液状の撥液物質を各個片の半導体チップの外縁部に沿って供給する撥液物質供給工程と、
   前記撥液物質供給工程において供給された撥液性物質を硬化させる撥液物質硬化工程と、
   前記撥液物質硬化工程の後、前記半導体チップの裏面に液状の熱硬化性樹脂を供給する熱硬化性樹脂供給工程と、
   前記供給された液状の熱硬化性樹脂を半硬化させる半硬化工程と、
   前記半硬化工程の後に前記撥液物質を除去する撥液物質除去工程と、
   前記撥液物質除去工程の後、前記半硬化した熱硬化性樹脂に保持シートを貼り付けることにより前記半導体チップを保持し、次いで前記保護シートを前記半導体チップから剥離する保護シート剥離工程とを含むことを特徴とする熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法。
2. 前記撥液物質供給工程において、前記液状の撥液物質を相隣る半導体チップの間の隙間を埋める形で前記外縁部の側端面に沿って供給することを特徴とする請求項１記載の熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法。
3. 前記撥液物質供給工程において、前記液状の撥液物質を各個片の半導体チップの裏面における周縁部に線状に塗布する形で前記外縁部に沿って供給することを特徴とする請求項１記載の熱硬化接着剤付き半導体チップの製造方法。
   

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