JP2009260225A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置を簡便に製造することが可能で、且つ、生産性に優れた半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る半導体装置の製造方法は、回路面Ｓ１上に、複数の突出電極１０ａを覆う絶縁性樹脂層１２を形成する工程と、半導体ウエハ１０をダイシングフレーム１４及びダイシングテープ１６に取り付ける工程と、半導体ウエハ１０の裏面Ｓ２側から半導体ウエハ１０及び絶縁性樹脂層１２をダイシングすることで、複数の半導体チップ２０に個片化する工程と、ピックアップされた半導体チップ２０を接続ヘッドによって保持した状態で、半導体チップ２０の突出電極１０ａと基板上の回路電極との位置合わせを行い、接続ヘッドを用いて半導体チップ２０と基板とを加熱圧着することで、半導体チップ２０の突出電極１０ａと基板の回路電極とを電気的に接続する工程とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化、高機能化の進展に伴って、半導体装置に対して小型化、薄型化及び電気特性の向上（高周波伝送への対応など）が求められている。これらの半導体装置に対する要求に応じ、ワイヤボンディングで半導体チップを基板に接続する従来の方式から、半導体チップにバンプと呼ばれる導電性の突出電極を形成して、当該突出電極と基板上の回路電極とを接続するフリップチップ接続方式への移行が始まっている。

フリップチップ接続方式としては、はんだやスズなどを用いて金属接合させる方法、超音波振動を印加して金属接合させる方法、樹脂の収縮力を利用して機械的接触を保持する方法などが知られている。この中でも、生産性や接続信頼性の観点から、はんだやスズなどを用いて金属接合させる方法が広く用いられている。特にはんだを用いる方法は、高い接続信頼性を示すことから、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの実装に適用されている。

ところで、フリップチップ接続方式によって半導体チップを基板に搭載した場合、半導体チップと基板との熱膨張係数差に由来する熱応力が接続部分に集中して、接続部分が破壊する虞があるという問題があった。そこで、この熱応力を分散して接続信頼性を高めるために、半導体チップと基板との間に形成される空隙を樹脂で封止充填する必要がある（例えば、下記特許文献１〜５参照）。
特開２００４−３４９５６１号公報 特開２０００−１００８６２号公報 特開２００３−１４２５２９号公報 特開２００１−３３２５２０号公報 特開２００５−０２８７３４号公報

樹脂を封止充填するための方式としては、一般に、半導体チップと基板とを接続した後、毛細管現象を利用して液状封止樹脂を半導体チップと基板との間隙に注入する方式が採用されている。しかしながら、ＭＰＵなどはチップが大型化しているため、液状樹脂を均一に充填することが困難な場合があった。また、液晶ドライバＩＣの実装パッケージであるＣＯＦ（Chip On Film）は、回路電極の狭ピッチ化に伴って、半導体チップと基板との間に形成される空隙が狭くなりつつあるため、液状樹脂の注入が困難になる場合があった。

そこで、半導体チップと基板との間に形成される空隙を封止充填するための樹脂（ペースト状やフィルム状）を半導体チップや基板表面に予め供給した後、フリップチップ接続を行うことによって、半導体チップと基板との接続と同時に樹脂による封止充填を完了する半導体装置の製造方法が提案されている。

しかしながら、ペースト状の樹脂を半導体チップや基板に対して個別に供給する場合、半導体チップと基板との接続部分以外の回路電極を汚染しないように塗布パターンや塗布量を制御する必要があるが、樹脂の粘度の経時変化によって塗布パターンや塗布量の制御が困難になる場合があった。一方、フィルム状の樹脂を半導体チップや基板に対して個別に供給する場合、各半導体チップ又は各基板に対してフィルム状の樹脂を貼り付ける装置が別途必要となったり、各半導体チップ又は各基板に対してフィルム状の樹脂を貼り付けるために時間を要することから、半導体装置の生産性が低下する場合があった。

そこで、本発明は、半導体装置を簡便に製造することが可能で、且つ、生産性に優れた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、一方の主面に複数の突出電極が設けられた半導体ウエハを用意する第１工程と、一方の主面上に、複数の突出電極を覆う絶縁性樹脂層を形成する第２工程と、ダイシングテープを絶縁性樹脂層の表面及び環状のダイシングフレームに貼付けて、半導体ウエハが前記ダイシングフレームに固定された状態とする第３工程と、半導体ウエハの他方の主面側から半導体ウエハ及び絶縁性樹脂層をダイシングすることで、複数の半導体チップに個片化する第４工程と、半導体チップをダイシングテープから剥離してピックアップする第５工程と、第５工程でピックアップされた半導体チップを接続ヘッドによって保持した状態で、当該半導体チップの突出電極と基板上の回路電極との位置合わせを行い、接続ヘッドを用いて当該半導体チップと基板とを加熱圧着することで、当該半導体チップの突出電極と基板の回路電極とを電気的に接続する第６工程とを備えることを特徴とする。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、第２工程において、半導体ウエハの一方の主面上に、複数の突出電極を覆う絶縁性樹脂層を形成し、第４工程において、半導体ウエハを複数の半導体チップに個片化している。そのため、半導体チップの回路面に予め絶縁性樹脂層が配置されたものを形成することができる。従って、回路面に予め絶縁性樹脂層が配置された半導体チップを基板に搭載するだけで、半導体チップと基板との間に形成される空隙を樹脂で封止充填することができることとなる。その結果、ペースト状の樹脂の塗布パターンや塗布量を制御したり、半導体チップ又は基板に対してフィルム状の樹脂を個別に貼り付ける必要がなくなるので、半導体装置を簡便に製造することが可能で、且つ、生産性の向上を図ることが可能となる。

また、本発明に係る半導体装置の製造方法では、第４工程において、半導体ウエハの他方の主面側から半導体ウエハ及び絶縁性樹脂層をダイシングすることで、半導体ウエハを複数の半導体チップに個片化している。ここで、半導体ウエハの回路面を上向き（半導体ウエハの回路面がダイシングブレード等に向かう向き）としてダイシングすることを「フェイスアップダイシング」といい、半導体ウエハの回路面を下向き（半導体ウエハの回路面とは反対側の面がダイシングブレード等に向かう向き）としてダイシングすることを「フェイスダウンダイシング」と呼ぶこととする。

ところで、ダイシングブレード等によって半導体ウエハを切断すると、切屑が周囲に飛散する。そのため、フェイスアップダイシングによるダイシング方法では、絶縁性樹脂層が上方を向いている（ダイシングブレード等に向かっている）ので、絶縁性樹脂層の表面が切屑によって汚染されてしまう虞があった。また、絶縁性樹脂層の表面に多量の切屑が付着した場合には、半導体チップを基板に実装したときに、絶縁性樹脂層にボイド（発泡、気泡）が発生したり、回路電極が短絡してしまう虞もあった。

しかしながら、本発明に係る半導体装置では、上記のように、半導体ウエハの他方の主面側から半導体ウエハ及び絶縁性樹脂層をダイシング（フェイスダウンダイシング）しているので、半導体ウエハのダイシングによって切屑が周囲に飛散しても、絶縁性樹脂層に切屑が付着することがない。その結果、切屑による絶縁性樹脂層の汚染や絶縁性樹脂層におけるボイドの発生を防止することが可能となる。

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、一方の主面に複数の突出電極が設けられた半導体ウエハを用意する第１工程と、一方の主面上に、複数の突出電極を覆う絶縁性樹脂層を形成する第２工程と、ダイシングテープを絶縁性樹脂層の表面及び環状のダイシングフレームに貼付けて、半導体ウエハがダイシングフレームに固定された状態とする第３工程と、半導体ウエハの他方の主面側から半導体ウエハ及び絶縁性樹脂層をダイシングすることで、複数の半導体チップに個片化する第４工程と、半導体チップをダイシングテープから剥離してピックアップする第５工程と、第５工程でピックアップされた半導体チップを位置合わせヘッドによって保持した状態で、当該半導体チップの突出電極と基板上の回路電極との位置合わせを行い、位置合わせヘッドを用いて当該半導体チップと基板とを仮固定する第６工程と、位置合わせヘッドよりも高温に設定された接続ヘッド又は接続ステージによって当該半導体チップと基板とを加熱圧着することで、当該半導体チップの突出電極と基板の回路電極とを電気的に接続する第７工程とを備えることを特徴とする。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、第２工程において、半導体ウエハの一方の主面上に、複数の突出電極を覆う絶縁性樹脂層を形成し、第４工程において、半導体ウエハを複数の半導体チップに個片化している。そのため、半導体チップの回路面に予め絶縁性樹脂層が配置されたものを形成することができる。従って、回路面に予め絶縁性樹脂層が配置された半導体チップを基板に搭載するだけで、半導体チップと基板との間に形成される空隙を樹脂で封止充填することができることとなる。その結果、ペースト状の樹脂の塗布パターンや塗布量を制御したり、半導体チップ又は基板に対してフィルム状の樹脂を個別に貼り付ける必要がなくなるので、半導体装置を簡便に製造することが可能で、且つ、生産性の向上を図ることが可能となる。

また、本発明に係る半導体装置の製造方法では、第４工程において、半導体ウエハの他方の主面側から半導体ウエハ及び絶縁性樹脂層をダイシングすることで、半導体ウエハを複数の半導体チップに個片化している。ここで、半導体ウエハの回路面を上向き（半導体ウエハの回路面がダイシングブレード等に向かう向き）としてダイシングすることを「フェイスアップダイシング」といい、半導体ウエハの回路面を下向き（半導体ウエハの回路面とは反対側の面がダイシングブレード等に向かう向き）としてダイシングすることを「フェイスダウンダイシング」と呼ぶこととする。

ところで、ダイシングブレード等によって半導体ウエハを切断すると、切屑が周囲に飛散する。そのため、フェイスアップダイシングによるダイシング方法では、絶縁性樹脂層が上方を向いている（ダイシングブレード等に向かっている）ので、絶縁性樹脂層の表面が切屑によって汚染されてしまう虞があった。また、絶縁性樹脂層の表面に多量の切屑が付着した場合には、半導体チップを基板に実装したときに、絶縁性樹脂層にボイドが発生したり、回路電極が短絡してしまう虞もあった。

しかしながら、本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記のように、半導体ウエハの他方の主面側から半導体ウエハ及び絶縁性樹脂層をダイシング（フェイスダウンダイシング）しているので、半導体ウエハのダイシングによって切屑が周囲に飛散しても、絶縁性樹脂層に切屑が付着することがない。その結果、切屑による絶縁性樹脂層の汚染や絶縁性樹脂層におけるボイドの発生及び回路電極の短絡を防止することが可能となる。

ところで、半導体チップの突出電極がＡｕであり、基板の回路電極がＳｎめっき銅であるような場合、半導体チップの突出電極と基板の回路電極とを金属接合するために、接続温度をＳｎとＡｕとの共晶温度である２７８℃以上にする必要があり、半導体チップが保持される接続装置のヘッドやステージの温度を３００℃以上に設定する必要がある。しかしながら、このような高温によって絶縁性樹脂層が加熱されると、半導体チップを保持している間、すなわち、半導体チップの突出電極と基板の回路電極とが接合する前に絶縁性樹脂層が硬化してしまい、絶縁性樹脂層による半導体チップと基板との接着がうまく行われないことがある。ここで、温度を急速に昇温することができるパルスヒート制御可能な接続装置もあるが、接続を行う度に昇温及び冷却といった温度制御を行う必要があり、接続時間が長くなるため生産性が低下する。このため、接続装置の設定温度を一定に保った状態（コンスタントヒート）で半導体装置の製造を行う方が生産性向上に有利である。

そこで、本発明に係る半導体装置の製造方法では、第６工程において、第５工程でピックアップされた半導体チップを位置合わせヘッドによって保持した状態で、当該半導体チップの突出電極と基板上の回路電極との位置合わせを行い、位置合わせヘッドを用いて当該半導体チップと基板とを仮固定し、第７工程において、位置合わせヘッドよりも高温に設定された接続ヘッド又は接続ステージによって当該半導体チップと基板とを加熱圧着することで、当該半導体チップの突出電極と基板の回路電極とを電気的に接続している。つまり、高温に設定された接続ヘッド又は接続ステージに当該半導体チップを保持する必要がないため、半導体チップの突出電極と基板の回路電極とが接合する前に、熱履歴等で絶縁性樹脂層の硬化状態が変化してしまうのを抑制することが可能となる。

好ましくは、第４工程では、半導体ウエハの一方の主面に形成されているダイシングパターンを、半導体ウエハの他方の主面側から赤外線カメラを用いて認識する。このようにすると、半導体ウエハをダイシングパターンに基づいて精度よくダイシングすることができるので、所望の半導体チップを得ることが可能となる。

好ましくは、絶縁性樹脂層の可視光に対する光透過率が１０％以上である。絶縁性樹脂層の可視光に対する光透過率が１０％未満であると、半導体ウエハの一方の主面に形成されている位置合わせ用の基準マークを、絶縁性樹脂層を通して認識することが困難となる傾向にある。

好ましくは、半導体チップと基板とを加熱圧着する際の温度が３００℃以上であるときに、絶縁性樹脂層に発泡が生じない。このようにすると、発泡によるボイドの発生及びそのボイドによる絶縁信頼性や接着力の低下を抑制することができ、得られる半導体装置の信頼性を確保することが可能となる。

好ましくは、第２工程では、表面に絶縁性樹脂組成物が設けられたフィルムを一方の主面に貼付けることで、一方の主面上に、複数の突出電極を覆う絶縁性樹脂層を形成する。

好ましくは、絶縁性樹脂層を構成する絶縁性樹脂組成物が、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂及び硬化剤を含有する。

本発明によれば、半導体装置を簡便に製造することが可能で、且つ、生産性に優れた半導体装置の製造方法を提供することができる。

本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、説明中、「上」及び「下」なる語を使用することがあるが、これは図面の上方向及び下方向に対応したものである。

図１〜図６を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。

まず、図１に示されるような半導体ウエハ１０を用意する。半導体ウエハ１０は、回路面（一方の主面）Ｓ１と、回路面Ｓ１の反対側の面である裏面（他方の主面）Ｓ２とを有している。回路面Ｓ１には、当該回路面Ｓ１から突出する突出電極１０ａが複数形成されている。なお、このときの半導体ウエハ１０の厚さは、半導体ウエハ１０を予めバックグラインド処理することで所望の厚さにすることが好ましく、例えば１００μｍ〜５５０μｍ程度である。

続いて、図２に示されるように、半導体ウエハ１０の回路面Ｓ１上に絶縁性樹脂層１２を形成する。絶縁性樹脂層１２は、樹脂ワニスをスピンコート法によって半導体ウエハ１０の回路面Ｓ１上に塗布した後、乾燥することによって形成してもよく、樹脂ワニスを印刷法によって半導体ウエハ１０の回路面Ｓ１上に塗布した後、乾燥することによって形成してもよく、フィルム状樹脂をロールラミネータや真空ラミネータを用いて半導体ウエハ１０の回路面Ｓ１に貼り合わせることによって形成してもよい。このうち、作業性の観点から、フィルム状樹脂を用いて絶縁性樹脂層１２を形成することが好ましい。

ここで、フィルム状樹脂としては、単独でフィルム形成が可能な樹脂組成物を用いてもよいし、離型処理されたＰＥＴフィルムなどの支持フィルム（図示せず）上に樹脂組成物を塗布して乾燥したものを用いてもよい。離型処理された支持フィルム上に樹脂組成物を塗布して乾燥したものを用いる場合には、半導体ウエハ１０の回路面Ｓ１に当該樹脂組成物を貼り付けて、離型処理された支持フィルムを剥離することで、半導体ウエハ１０の回路面Ｓ１上に絶縁性樹脂層１２を形成する。

絶縁性樹脂層１２は、半導体ウエハ１の回路面Ｓ１に形成されている位置合わせ用基準マーク（図示せず）を認識できるように、可視光に対する透過性を備えていることが望ましく、例えば、５５５ｎｍの光に対して１０％以上の透過率を示すことが望ましい。絶縁性樹脂層１２の可視光に対する光透過率が１０％未満であると、半導体ウエハ１０の回路面Ｓ１に形成されている位置合わせ用の基準マークを、絶縁性樹脂層１２を通して認識することが困難となる傾向にある。

絶縁性樹脂層１２は、高温接続条件においてボイドが発生しないものを用いることが望ましい。例えば、ＣＯＦ（Chip On Film）においては接続温度が３００℃以上となるため、樹脂の熱分解等に起因する樹脂発泡によってボイドが発生することが懸念事項であるが、３００℃以上で樹脂発泡を起こさない樹脂組成物を用いて絶縁性樹脂層１２を構成することによってボイドを抑制することが可能となる。

絶縁性樹脂層１２は、熱硬化性成分とその硬化剤とを含んでいることが望ましい。熱硬化性成分としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、トリアジン樹脂、シアノアクリレート樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイソシアネート樹脂、フラン樹脂、レゾルシノール樹脂、キシレン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、シロキサン変性エポキシ樹脂、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂、アクリレート樹脂などが挙げられ、特に好ましいのは耐熱性の観点からエポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、シロキサン変性エポキシ樹脂、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂である。これらは単独または二種以上の混合物として使用することができる。硬化剤としては、例えば、フェノール樹脂、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族ポリアミン、ポリアミド、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドラジド、三フッ化ホウ素アミン錯体、イミダゾール類、第３級アミン、有機過酸化物等が挙げられる。これらは、単独または二種以上の混合物として使用することができる。熱硬化性成分と硬化剤との組み合わせとして耐熱性の観点から特に好ましいのは、エポキシ樹脂とフェノール樹脂、及びエポキシ樹脂とイミダゾール類である。

絶縁性樹脂層１２は、熱可塑性成分を含んでいてもよく、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリブタジエン、アクリロニトリルブタジエン共重合体、アクリロニトリルブタジエンゴムスチレン樹脂、スチレンブタジエン共重合体、アクリル酸共重合体などが挙げられる。これらは、単独または二種以上を併用して使用することができる。これらの中でも、耐熱性及びフィルム形成性の観点から、ポリイミド樹脂やフェノキシ樹脂が好ましい。

絶縁性樹脂層１２には、低熱膨張化のために無機フィラーを含んでいてもよく、可視光に対する透過率を１０％より低下させないように、フィラー種、粒径、配合量などを設定することが好ましい。

さらに、絶縁性樹脂層１２には、硬化促進剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、酸化防止剤、レベリング剤、イオントラップ剤などの添加剤を配合してもよい。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせてもよい。配合量については、各添加剤の効果が発現するように調整すればよい。

絶縁性樹脂層１２の厚みは、絶縁性樹脂層１２が半導体チップ２０（詳しくは後述する）と基板２６（詳しくは後述する）との間を充分に充填できる厚みであることが好ましい。通常、絶縁性樹脂層１２の厚みが突出電極１０ａの高さと基板２６の回路電極２６ａの高さとを加えた値に相当する厚みであれば、半導体チップ２０と基板２６との間を充てん可能である。

続いて、図３に示されるように、半導体ウエハ１０の回路面Ｓ１に絶縁性樹脂層１２が配置されている状態で、絶縁性樹脂層１２の表面及びダイシングフレーム１４の下縁１４ａにダイシングテープ１６を貼付ける。ここで、ダイシングフレーム１４は、円環状（リング状）の金属製部材であり、半導体ウエハ１０のダイシング時に半導体ウエハ１０の固定治具として用いられる。ダイシングフレーム１４は、その内径が半導体ウエハ１０の外形よりも大きくなっており、半導体ウエハ１０を囲むようにダイシングテープ１６上に配置される。

また、ダイシングテープ１６は、基材フィルム１６ａと、基材フィルム１６ａの表面に形成された粘着層１６ｂとを有している。ダイシングテープ１６としては、加熱及び紫外線照射の少なくともいずれか一方により粘着層１６ｂの粘着力が低下して粘着層１６ｂが基材フィルム１６ａから剥離可能となるものであれば、特に制限されることなく従来公知のものを使用することができる。

続いて、図４に示されるように、ダイシングフレーム１４及びダイシングテープ１６に搭載された半導体ウエハ１０を、ダイシング装置のステージ１８上に載置する。次に、赤外線カメラを用いて、半導体ウエハ１０の回路面Ｓ１上に形成されているダイシングパターンを、半導体ウエハ１０の裏面Ｓ２側から認識する。そして、認識されたダイシングパターンに基づいて、半導体ウエハ１０の回路面Ｓ１が下方を向いた状態（半導体ウエハ１０の裏面Ｓ２がダイシングブレードＤＢに向かう状態）で、ダイシングブレードＤＢによって、半導体ウエハ１０を絶縁性樹脂層１２と共にダイシングし（いわゆる、フェイスダウンダイシング）、複数の半導体チップ２０に個片化する。

半導体チップ２０のサイズとしては特に制限はないが、例えばＣＯＦ用の半導体チップの場合、１ｍｍ〜２ｍｍ×１０ｍｍ〜２５ｍｍ程度の矩形状となるようにする。なお、半導体チップ２０をダイシングテープ１６から剥離するためには、回路面Ｓ１及び裏面Ｓ２の両側から紫外線を照射し、ダイシングテープ１６の粘着層１６ｂを硬化させて、粘着層１６ｂの粘着力を低下させることが可能なダイシングテープ１６を用いることが好ましい。

続いて、ピックアップ装置（図示せず）を用いて半導体チップ２０の一つをピックアップし、図５に示されるように、半導体チップ２０を接続ヘッド２２によって吸着し、保持する。そして、接続ヘッド２２によって半導体チップ２０を保持したまま、半導体チップ２０と接続ステージ２４上に載置されている基板２６との位置合わせを行う。半導体チップ２０と基板２６との位置合わせは、上下の双方を同時に認識可能な認識用カメラ２８を用いて、半導体チップ２０の回路面Ｓ１上に形成されている位置合わせ用基準マーク（図示せず）又は突出電極１０ａと、基板２６の回路面Ｓ３上に形成されている位置合わせ用基準マーク（図示せず）又は回路電極２６ａとを認識することにより行われる（図５の上向きの矢印及び下向きの矢印を参照）。

続いて、図６に示されるように、接続ヘッド２２及び接続ステージ２４によって半導体チップ２０、絶縁性樹脂層１２、基板２６等を加熱しつつ、半導体チップ２０と基板２６とを圧着する。これにより、絶縁性樹脂層１２が溶融して半導体チップ２０と基板２６との間に形成される空隙が絶縁性樹脂層１２によって封止充填されつつ、半導体チップ２０の突出電極１０ａと基板２６の回路電極２６ａとが電気的に接続される。その結果、半導体チップ２０と基板２６とが電気的に接続された半導体装置を得ることができる。なお、絶縁性樹脂層１２の硬化をさらに促進させるために、引き続いて加熱オーブンなどを用いて加熱処理を行うようにしてもよい。

以上のような本実施形態においては、半導体ウエハ１０の回路面Ｓ１上に、複数の突出電極１０ａを覆う絶縁性樹脂層１２を形成し、半導体ウエハ１０を複数の半導体チップ２０に個片化している。そのため、半導体チップ２０の回路面Ｓ１に予め絶縁性樹脂層１２が配置されたものを形成することができる。従って、回路面Ｓ１に予め絶縁性樹脂層１２が配置された半導体チップ２０を基板２６に搭載するだけで、半導体チップ２０と基板２６との間に形成される空隙を樹脂で封止充填することができることとなる。その結果、ペースト状の樹脂の塗布パターンや塗布量を制御したり、半導体チップ２０又は基板２６に対してフィルム状の樹脂を個別に貼り付ける必要がなくなるので、半導体装置を簡便に製造することが可能で、且つ、生産性の向上を図ることが可能となる。

また、本実施形態においては、半導体ウエハ１０の回路面Ｓ１上に形成されている複数の突出電極１０ａが絶縁性樹脂層１２内に埋め込まれるように、絶縁性樹脂層１２が形成される。そのため、突出電極１０ａの先端を先鋭化させたり、絶縁性樹脂層１２の厚みを調整するなどといった、突出電極１０ａの頭出しを行うのに要する手間を省くことができる。その結果、生産性の一層の向上を図ることが可能となる。なお、突出電極１０ａの頭出しをしなくても、絶縁性樹脂層１２の流動性を調整することにより、突出電極１０ａと回路電極２６ａとの電気的接続を確保することが可能である。

ところで、ダイシングブレードＤＢによって半導体ウエハ１０を切断すると、切屑が周囲に飛散する。そのため、フェイスアップダイシングによるダイシング方法では、絶縁性樹脂層１２が上方を向いている（ダイシングブレードＤＢに向かっている）ので、絶縁性樹脂層１２の表面が切屑によって汚染されてしまう虞があった。また、絶縁性樹脂層１２の表面に多量の切屑が付着した場合には、半導体チップ２０を基板２６に実装したときに、回路電極２６ａが短絡してしまう虞もあった。さらに、ダイシングの際に切削液が絶縁性樹脂層１２にかかることで、ボイド（発泡、気泡）が発生してしまう虞もあった。

しかしながら、本実施形態においては、半導体ウエハ１０の裏面Ｓ２側から半導体ウエハ１０及び絶縁性樹脂層１２をダイシングすることで、半導体ウエハ１０を複数の半導体チップ２０に個片化している。そのため、半導体ウエハ１０のダイシングによって切屑が周囲に飛散しても、絶縁性樹脂層１２に切屑が堆積することがない。その結果、切屑による絶縁性樹脂層１２の汚染や絶縁性樹脂層１２におけるボイドの発生を防止することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では個片化された半導体チップ２０の一つをピックアップした後に、接続ヘッド２２を用いて直ちに半導体チップ２０と基板２６との接続を行うようにしたが、まず位置合わせヘッド３０を用いて半導体チップ２０と基板２６との位置合わせを行い、その後接続ヘッド２２及び接続ステージ２４を用いて半導体チップ２０と基板２６との接続を行うようにしてもよい。

具体的には、半導体ウエハ１０を複数の半導体チップ２０に個片化した後、ピックアップ装置（図示せず）を用いて半導体チップ２０の一つをピックアップし、図７に示されるように、半導体チップ２０を位置合わせヘッド３０によって吸着し、保持する。そして、位置合わせヘッド３０によって半導体チップ２０を保持したまま、半導体チップ２０と位置合わせステージ３２上に載置されている基板２６との位置合わせを行う。半導体チップ２０と基板２６との位置合わせは、上下の双方を同時に認識可能な認識用カメラ２８を用いて、半導体チップ２０の回路面Ｓ１上に形成されている位置合わせ用基準マーク（図示せず）又は突出電極１０ａと、基板２６の回路面Ｓ３上に形成されている位置合わせ用基準マーク（図示せず）又は回路電極２６ａとを認識することにより行われる（図７の上向きの矢印及び下向きの矢印を参照）。

続いて、図８に示されるように、位置合わせヘッド３０及び位置合わせステージ３２によって半導体チップ２０、絶縁性樹脂層１２、基板２６等を加熱しつつ加圧することで、絶縁性樹脂層１２の表面と基板２６とを仮固定する。このときの加熱温度は、絶縁性樹脂層１２が粘着性を示す温度であれば特に制限されないが、例えば、４０℃〜１００℃程度に設定することができる。

続いて、図９に示されるように、接続ヘッド２２及び接続ステージ２４によって半導体チップ２０、絶縁性樹脂層１２、基板２６等を加熱しつつ、半導体チップ２０と基板２６とを圧着する。これにより、絶縁性樹脂層１２が溶融して半導体チップ２０と基板２６との間に形成される空隙が絶縁性樹脂層１２によって封止充填されつつ、半導体チップ２０の突出電極１０ａと基板２６の回路電極２６ａとが電気的に接続される。その結果、半導体チップ２０と基板２６とが電気的に接続された半導体装置を得ることができる。なお、絶縁性樹脂層１２の硬化をさらに促進させるために、引き続いて加熱オーブンなどを用いて加熱処理を行うようにしてもよい。

ところで、半導体チップ２０の突出電極１０ａがＡｕであり、基板２６の回路電極２６ａがＳｎめっき銅であるような場合、半導体チップ２０の突出電極１０ａと基板２６の回路電極２６ａとを金属接合するために、接続温度をＳｎとＡｕとの共晶温度である２７８℃以上にする必要があり、接続ヘッド２２及び接続ステージ２４を、例えば３５０℃〜５００℃程度の高温に設定する必要がある。しかしながら、このような高温によって絶縁性樹脂層１２が加熱されると、半導体チップ２０を接続ヘッド２２や接続ステージ２４に保持している間、すなわち、半導体チップ２０の突出電極１０ａと基板２６の回路電極２６ａとが接合する前に絶縁性樹脂層１２が硬化してしまい、絶縁性樹脂層１２による半導体チップ２０と基板２６との接着がうまく行われないことがある。ここで、温度を急速に昇温することができるパルスヒート制御可能な接続装置もあるが、接続を行う度に昇温及び冷却といった温度制御を行う必要があり、接続時間が長くなるため生産性が低下する。このため、接続装置の設定温度を一定に保った状態（コンスタントヒート）で半導体装置の製造を行う方が生産性向上に有利である。

そこで、本実施形態に係る他の半導体装置の製造方法では、上記のように、ピックアップされた半導体チップ２０を位置合わせヘッド３０によって保持した状態で、半導体チップ２０の突出電極１０ａと基板２６上の回路電極２６ａとの位置合わせを行い、位置合わせヘッド３０を用いて半導体チップ２０と基板２６とを仮固定し、位置合わせヘッド３０よりも高温の接続ヘッド２２を用いて半導体チップ２０と基板２６とを加熱圧着することで、半導体チップ２０の突出電極１０ａと基板２６の回路電極２６ａとを電気的に接続している。つまり、高温に設定された接続ヘッド２２や接続ステージ２４に半導体チップ２０を保持する必要がないため、半導体チップ２０の突出電極１０ａと基板２６の回路電極２６ａとが接合する前に、熱履歴等で絶縁性樹脂層１２の硬化状態が変化してしまうのを抑制することが可能となる。

また、本発明をＣＯＦに適用することも可能である。具体的には、半導体ウエハ１０を複数の半導体チップ２０に個片化した後、ピックアップ装置（図示せず）を用いて半導体チップ２０の一つをピックアップし、図１０に示されるように、半導体チップ２０の裏面Ｓ２が下向き、すなわち、位置合わせ装置（図示せず）の位置合わせステージ３２側に向くようにして、半導体チップ２０を位置合わせステージ３２上に載置する。そして、半導体チップ２０と、表面Ｓ４にＳｎめっき配線３４ａが形成された、光透過性の高いポリイミド基板３４をとの位置合わせを行う。

半導体チップ２０とポリイミド基板３４との位置合わせは、ポリイミド基板３４を半導体チップ２０の回路面Ｓ１側に配置した状態で、一方向を認識可能な認識用カメラ３６を用いて、ポリイミド基板３４の表面Ｓ４とは反対側の面（裏面）Ｓ５側から、半導体チップ２０の回路面Ｓ１上に形成されている位置合わせ用基準マーク（図示せず）又は突出電極１０ａと、ポリイミド基板３４の表面Ｓ４上に形成されている位置合わせ用基準マーク（図示せず）又はＳｎめっき配線３４ａとを認識することにより行われる（図１０の下向きの矢印を参照）。

続いて、図１１に示されるように、圧着ヘッド３８及び位置合わせステージ３２によって半導体チップ２０、絶縁性樹脂層１２、ポリイミド基板３４等を加圧することで、絶縁性樹脂層１２の表面とポリイミド基板３４とを仮固定する。このとき、圧着ヘッド３８や位置合わせステージ３２を加熱してもよい。その加熱温度は、絶縁性樹脂層１２が粘着性を示す温度であれば特に制限されないが、例えば、４０℃〜１００℃程度に設定することができる。

続いて、図１２に示されるように、圧着ヘッド３８や位置合わせステージ３２よりも高温に設定された接続ヘッド２２及び接続ステージ２４によって半導体チップ２０、絶縁性樹脂層１２、ポリイミド基板３４等を加熱しつつ、半導体チップ２０とポリイミド基板３４とを圧着する。これにより、絶縁性樹脂層１２が溶融して半導体チップ２０とポリイミド基板３４との間に形成される空隙が絶縁性樹脂層１２によって封止充填されつつ、半導体チップ２０の突出電極１０ａとポリイミド基板３４のＳｎめっき配線３４ａとが電気的に接続される。その結果、半導体チップ２０とポリイミド基板３４とが電気的に接続された半導体装置を得ることができる。なお、絶縁性樹脂層１２の硬化をさらに促進させるために、引き続いて加熱オーブンなどを用いて加熱処理を行うようにしてもよい。以上のような接続方法は、ポリイミド基板３４をリールｔｏリール方式で扱う際に、特に効果的である。

図１は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す図である。 図２は、図１の後続の工程を示す図である。 図３は、図２の後続の工程を示す図である。 図４は、図３の後続の工程を示す図である。 図５は、図４の後続の工程を示す図である。 図６は、図５の後続の工程を示す図である。 図７は、本実施形態に係る他の半導体装置の製造方法の一工程を示す図である。 図８は、図７の後続の工程を示す図である。 図９は、図８の後続の工程を示す図である。 図１０は、本実施形態に係る更に他の半導体装置の製造方法の一工程を示す図である。 図１１は、図１０の後続の工程を示す図である。 図１２は、図１１の後続の工程を示す図である。

符号の説明

１０…半導体ウエハ、１０ａ…突出電極、１２…絶縁性樹脂層、１４…ダイシングフレーム、１６…ダイシングテープ、２０…半導体チップ、２２…接続ヘッド、２６…基板、２６ａ…回路電極、３０…位置合わせヘッド、３６…圧着ヘッド、Ｓ１…回路面（一方の主面）、Ｓ２…裏面（他方の主面）。

Claims (7)

1. 一方の主面に複数の突出電極が設けられた半導体ウエハを用意する第１工程と、
   前記一方の主面上に、前記複数の突出電極を覆う絶縁性樹脂層を形成する第２工程と、
   ダイシングテープを前記絶縁性樹脂層の表面及び環状のダイシングフレームに貼付けて、前記半導体ウエハが前記ダイシングフレームに固定された状態とする第３工程と、
   前記半導体ウエハの他方の主面側から前記半導体ウエハ及び前記絶縁性樹脂層をダイシングすることで、複数の半導体チップに個片化する第４工程と、
   前記半導体チップを前記ダイシングテープから剥離してピックアップする第５工程と、
   前記第５工程でピックアップされた前記半導体チップを接続ヘッドによって保持した状態で、当該半導体チップの突出電極と基板上の回路電極との位置合わせを行い、前記接続ヘッドを用いて当該半導体チップと前記基板とを加熱圧着することで、当該半導体チップの前記突出電極と前記基板の前記回路電極とを電気的に接続する第６工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 一方の主面に複数の突出電極が設けられた半導体ウエハを用意する第１工程と、
   前記一方の主面上に、前記複数の突出電極を覆う絶縁性樹脂層を形成する第２工程と、
   ダイシングテープを前記絶縁性樹脂層の表面及び環状のダイシングフレームに貼付けて、前記半導体ウエハが前記ダイシングフレームに固定された状態とする第３工程と、
   前記半導体ウエハの他方の主面側から前記半導体ウエハ及び前記絶縁性樹脂層をダイシングすることで、複数の半導体チップに個片化する第４工程と、
   前記半導体チップを前記ダイシングテープから剥離してピックアップする第５工程と、
   前記第５工程でピックアップされた前記半導体チップを位置合わせヘッドによって保持した状態で、当該半導体チップの突出電極と基板上の回路電極との位置合わせを行い、前記位置合わせヘッドを用いて当該半導体チップと前記基板とを仮固定する第６工程と、
   前記位置合わせヘッドよりも高温に設定された接続ヘッド又は接続ステージによって当該半導体チップと前記基板とを加熱圧着することで、当該半導体チップの前記突出電極と前記基板の前記回路電極とを電気的に接続する第７工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 前記第４工程では、前記半導体ウエハの前記一方の主面に形成されているダイシングパターンを、前記半導体ウエハの他方の主面側から赤外線カメラを用いて認識することを特徴とする、請求項１又は２に記載された半導体装置の製造方法。
4. 前記絶縁性樹脂層の可視光に対する光透過率が１０％以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載された半導体装置の製造方法。
5. 前記半導体チップと前記基板とを加熱圧着する際の温度が３００℃以上であるときに、前記絶縁性樹脂層に発泡が生じないことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載された半導体装置の製造方法。
6. 前記第２工程では、表面に絶縁性樹脂組成物が設けられたフィルムを前記一方の主面に貼付けることで、前記一方の主面上に、前記複数の突出電極を覆う絶縁性樹脂層を形成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載された半導体装置の製造方法。
7. 前記絶縁性樹脂層を構成する絶縁性樹脂組成物が、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂及び硬化剤を含有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載された半導体装置の製造方法。

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