JP2010056213A - 半導体装置の実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置１を実装部材２に実装する際に、半導体装置１が割れることや半導体装置１が欠けることを防止することができる半導体装置の実装方法を提供する。
【解決手段】半導体装置１を実装部材２に実装する際に、実装部材２に接着材料３を配置し、接着材料３が配置された実装部材２の上方に支持材８に備えられた半導体装置１を配置する。そして、実装部材２の下方から実装部材２のうち接着材料３が配置されている部分を治具９により押し上げて接着材料３を半導体装置１に接触させる。その後、治具９を降下させることにより、半導体装置１を支持材８から分離して実装部材２に実装する。このような半導体装置１の実装方法によれば、支持材８に接着されている半導体装置１を実装部材２に直接実装することができるので、半導体装置１が割れたりすることや半導体装置１の一部が欠けたりすることを防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体基板に複数の半導体素子を形成し、チップ単位に分割することにより半導体装置を形成すると共にそれぞれの半導体装置を実装部材に実装する半導体装置の実装方法に関するものである。

従来より、半導体基板に対して所望の半導体製造プロセスを実施することにより複数の半導体素子を形成し、半導体基板をチップ単位に分割して半導体装置を形成すると共にそれぞれの半導体装置を実装部材に実装する半導体装置の実装方法が知られている。

例えば、特許文献１には、以下の半導体装置の実装方法が開示されている。図３は従来の半導体装置の実装工程を示す断面図である。

まず、図３（ａ）に示されるように、半導体素子が形成されていると共に表面に電極３０および表面保護膜３１が配置されている半導体基板３２を用意し、半導体基板３２の表面にバックグラインドテープ３３を配置する。

そして、図３（ｂ）に示されるように、半導体基板３２を裏面から所定の厚さになるようにバックグラインド等により研削した後、半導体基板３２の裏面に粘着シート３４を配置してバックグラインドテープを除去する。続いて、半導体基板３２をブレードダイシング等によりチップ単位に分割して半導体装置３５を形成する。その後、粘着シート３４に半導体装置３５が備えられた状態で粘着シート３４を半導体装置剥離装置３６に配置する。この半導体装置剥離装置３６は粘着シート３４を支持する支持台３７と、支持台３７の下方に配置され、粘着シート３４を擦ることで粘着シートの接着力を弱める摺動ピン３８と、粘着シート３４に接着されている半導体装置３５を粘着シート３４を介して上方に突き上げることで粘着シート３４から半導体装置３５の一部を剥離する押し上げピン３９とを有して構成されている。

続いて、図３（ｃ）に示されるように、粘着シート３４を摺動ピン３８で擦った後、押し上げピン３９を上昇させて半導体装置３５を粘着シート３４を介して突き上げることで粘着シート３４から半導体装置３５の一部を剥離する。また、支持台３７の上方には粘着シート３４に備えられている半導体装置３５を吸着するコレット４０が配置されている。そして、図３（ｄ）に示されるように、半導体装置３５をコレット４０により吸着し、コレット４０を搬送して半導体装置３５を実装部材４１に接着材料４２を介して実装する。

また、例えば、特許文献２には、以下の半導体装置の実装方法が開示されている。まず、上記特許文献１と同様に、半導体基板に複数の半導体素子を形成する。そして、半導体基板の裏面を研削した後に、半導体基板の裏面に紫外線硬化性樹脂を有して構成される粘着シートを配置する。そして、半導体基板をチップ単位に分割して半導体装置を形成し、半導体装置を粘着シートに接着されている状態でチャックに固定する。その後、粘着シートに紫外線を照射して粘着シートの接着力を弱まらせ、治具を用いて半導体装置から粘着シートを引き剥がして半導体装置をチャックに保持する。最後に、チャックに保持されている半導体装置をコレットにより吸着して実装部材に実装する。
特開平６−２９５９３０号公報 特開２０００−３１５６９７号公報

しかしながら、上記特許文献１の半導体装置３５の実装方法では、押し上げピン３９を上昇させて半導体装置３５を突き上げることにより粘着シート３４から半導体装置３５の一部を剥離しているため、半導体装置３５が、例えば、５０μｍ以下の薄厚である場合には、半導体装置３５を突き上げることにより、半導体装置３５が割れることや半導体装置３５の一部が欠けることがあるという問題がある。さらに、コレット４０により半導体装置３５を吸着するときにも、半導体装置３５とコレット４０とが接触することにより半導体装置３５が割れることや半導体装置３５の一部が欠けることがあるという問題がある。

また、上記特許文献２の半導体装置の実装方法では、粘着シートに紫外線硬化性樹脂を有した材料を用いており、半導体装置と粘着シートとを剥離する際に、粘着シートに紫外線を照射して粘着シートの接着力を弱め、治具を用いて半導体装置と粘着シートとを剥離している。このため、粘着シートから半導体装置を剥離する際に、半導体装置を突き上げる必要がなく、半導体装置を突き上げることにより半導体装置が割れることや半導体装置の一部が欠けることを防止することができる。しかしながら、粘着シートから剥離された半導体装置はコレットにより吸着されて実装部材に実装されるため、半導体装置とコレットとが接触することにより半導体装置が割れることや半導体装置の一部が欠けることがあるという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、半導体装置を実装部材に実装する際に、半導体装置が割れることや半導体装置が欠けることを防止することができる半導体装置の実装方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の半導体素子が形成された半導体基板（４）を用意する工程と、半導体基板（４）の表面に複数の半導体素子とそれぞれ電気的に接続される第１導体（５）を形成する工程と、半導体基板（４）の表面に支持材（８）を配置し、支持材（８）に半導体基板（４）を接着する工程と、半導体基板（１）を支持材（８）で支持しながら裏面から研削する工程と、半導体基板（４）を半導体基板（４）の裏面から分割してチップ単位に分割された半導体装置（１）を形成する工程と、半導体装置（１）を支持材（８）から分離して実装部材（２）に接着材料（３）を介して実装する工程と、を有する半導体装置の実装方法であって、次のような点を特徴としている。

すなわち、半導体装置（１）を実装部材（２）に実装する工程は、実装部材（２）に接着材料（３）を配置し、接着材料（３）が配置された実装部材（２）の上方に支持材（８）に備えられた半導体装置（１）を配置して実装部材（２）の下方から実装部材（２）のうち接着材料（３）が配置されている部分を治具（９）により押し上げて接着材料（３）を半導体装置（１）に接触させる工程と、治具（９）を降下させることにより、半導体装置（１）を支持材（８）から分離して実装部材（２）に実装する工程を含むことを特徴としている。

このような半導体装置の実装方法によれば、半導体装置（１）を支持材（８）から実装部材（２）に直接実装することができ、コレット等を用いる必要がないので半導体装置（１）が割れることや半導体装置の一部が欠けたりすることを防止することができる。

例えば、請求項２に記載の発明のように、半導体装置（１）を実装部材（２）に実装する工程では、半導体装置（１）を形成する工程を行った後、支持材（８）の接着力を弱める工程を行い、少なくとも半導体装置（１）と接着材料（３）とが接触している状態において支持材（８）の弱められた接着力が接着材料（３）の接着力より弱くなるようにすることもできる。

また、請求項３に記載の発明のように、半導体装置（１）を実装する工程では、治具（９）のうち実装部材（２）を押し上げる部分の面積が半導体装置（１）の裏面の面積より大きい治具（９）を用いて行うことができる。

さらに、請求項４に記載の発明のように、半導体装置（１）を実装する工程では、接着材料（３）として熱可塑性樹脂を用い、半導体装置（１）と接着材料（３）とが接触している状態で治具（９）を加熱することにより接着材料（３）を熱硬化させて半導体装置（１）を実装部材（２）に実装することもできる。

また、請求項５に記載の発明のように、支持材（８）に半導体基板（４）を接着する工程を行った後、半導体装置（１）を形成する工程の前に、半導体基板（４）の裏面に複数の半導体素子とそれぞれ電気的に接続される第２導体（７）を形成する工程を行い、半導体装置（１）を実装部材（２）に実装する工程では、接着材料（３）を導電性材料を有して構成した材料を用いることができる。

さらに、請求項６に記載の発明のように、支持材（８）を紫外線硬化性樹脂を有する材料で構成し、支持材（８）に紫外線を照射することにより支持材（８）の接着力を弱めることもできる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は本実施形態の半導体装置の実装方法を適用して実装部材に実装された半導体装置の断面構成を示す図であり、この図に基づいて説明する。

図１に示されるように、半導体装置１がリードフレーム等の実装部材２に導電性材料３を介して実装されている。なお、本実施形態では導電性材料３が接着材料に相当する。

本実施形態の半導体装置１は、所望の半導体製造プロセスを実施することにより半導体素子が形成されている半導体基板４と、半導体基板４の表面に配置されている第１電極５および表面保護膜６と、半導体基板４の裏面に配置されている第２電極７とを有して構成されている。そして、第１電極５は表面保護膜６から露出した構成とされている。なお、本実施形態では、第１電極５が本発明の第１導体に相当し、第２電極７が本発明の第２導体に相当する。また、表面保護膜６には、例えば、ポリイミド膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜等を用いることができる。

次に本実施形態の半導体装置の実装方法について説明する。

図２は、本実施形態における半導体装置の実装工程を示す断面図である。まず、図２（ａ）に示されるように、複数の半導体素子が形成された半導体基板４を用意する。そして、半導体基板４の表面に、半導体素子と電気的に接続される第１電極５を形成すると共に、第１電極５が覆われるように表面保護膜６を配置する。その後、表面保護膜６のうち第１電極５上に配置されている部分をフォトリソグラフィにより除去して第１電極５を露出させる。

続いて、図２（ｂ）に示されるように、半導体基板４の表面に表面保護膜６および第１電極５が覆われるように支持材８を配置し、半導体基板４を支持材８に接着する。この支持材８は、例えば、接着力が変化する材料で構成されているものを用いることができ、本実施形態では紫外線硬化性樹脂を有する材料で構成されたものを用いている。その後、半導体基板４をバックグラインド等により、半導体基板４の厚さが、例えば、１〜１００μｍの厚さになるまで研削する。

次に、図２（ｃ）に示されるように、半導体基板４の裏面に、半導体素子と電気的に接続される第２電極７を形成する。続いて、第２電極７をアライメントとして、ブレードダイシング等により、半導体基板４を裏面から分割してチップ単位に分割された半導体装置１を形成する。その後、図２（ｄ）に示されるように、支持材８に紫外線を照射することにより、支持材８の接着力を弱める。

そして、図２（ｅ）に示されるように、実装部材２に導電性材料３を配置し、導電性材料３が配置された実装部材２の上方に支持材８に備えられた半導体装置１を配置する。この導電性材料３は、図２（ｄ）の工程を行った後の支持材８の接着力が導電性材料３の接着力より弱くなるものを用いることができ、例えば、銀ペーストを用いることができる。続いて、実装部材２の下方から実装部材２のうち導電性材料３が配置されている部分を治具９により押し上げて導電性材料３を半導体装置１に接触させる。この治具９は、治具９の実装部材２を押し上げる力が実装部材２および導電性材料３を介して半導体装置１に伝達されることを抑制するために、実装部材２と接触する部分の面積が半導体装置１の裏面の面積より大きくなるようにされている。

その後、図２（ｆ）に示されるように、支持材８の接着力が導電性材料３の接着力より弱くなっている状態で治具９を降下させることにより、半導体装置１を支持材８から分離して実装部材２に実装する。

このような半導体装置の実装方法によれば、支持材８に接着されている半導体装置１を実装部材２に直接実装することができ、コレットにより半導体装置１を吸着する必要がないので、半導体装置１が割れたりすることや半導体装置１の一部が欠けたりすることを防止することができる。さらに、半導体装置１を実装する際にコレットを用いる必要がないため、コレットに付着している異物が半導体装置１や実装部材２に付着することもなく、半導体装置１を実装する際の設備を簡素化することもできる。さらに、半導体装置１の表面に配置される支持材８は、従来の半導体装置の実装工程におけるブレードダイシングをする際に用いられる粘着シートの機能も兼ねているため、半導体装置１の裏面に新たに粘着シートを配置する必要もなく、従来の半導体装置の実装方法と比較して製造工程を減少することもできる。

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、導電性材料３として銀ペーストを例に挙げて説明したが、もちろん他の材料を用いることもできる。例えば、導電性材料３として熱硬化性材料を有する熱硬化性はんだを用いてもよい。導電性材料３として熱硬化性はんだを用いた場合には、治具９に治具９を加熱することのできる部材を備え、半導体装置１と導電性材料３とを接触させた状態で導電性材料３を加熱することができるようにし、治具９を加熱することにより導電性材料３を硬化させて、支持材８の接着力が導電性材料３の接着力より弱くなるようにしてもよい。

さらに、紫外線を照射しなくても支持材８の接着力が導電性材料３の接着力より弱くなる場合には上記図２（ｄ）の支持材８に紫外線を照射する工程を行わなくてもよい。また、上記図２（ｄ）の工程を行わない場合には、支持材８を接着力が変化する材料で構成しなくてもよい。

また、半導体基板４の裏面に第２電極７が備えられていない構成としてもよい。この場合は、上記図２（ｃ）の工程において、半導体素子の表面に配置されている第１電極５をアライメントとして認識し、両面アライナー等を用いて半導体基板４の裏面からブレードダイシング等により半導体基板４を分割してチップ単位に分割された半導体装置１を形成することもできる。このような半導体装置１を形成した場合には、導電性材料３の代わりに、例えば、シリコーン系樹脂等の接着材料を介して半導体装置１を実装部材２に実装してもよい。

また、支持材８として紫外線硬化性樹脂を用いた例を説明したが、例えば、支持材８をガラス基板と紫外線樹脂硬化性樹脂とを用いて構成してもよい。支持材８をガラス基板と紫外線硬化性樹脂とを用いて構成した場合には、上記図２（ｂ）の工程において、半導体基板４の厚さを５０μｍ以下にまで研削する場合においても半導体基板４に余分な応力が印加されることを抑制することができる。また、支持材８をガラス基板と紫外線硬化性樹脂とを用いて構成した場合には、支持材８を紫外線硬化性樹脂のみで構成した場合よりも支持材８が撓むことを抑制することができるため、半導体装置１を実装部材２に実装し易くなる。さらに、支持材８として、例えば、赤外線硬化性樹脂等を用いることもできる。

さらに、半導体装置１を裏面に二つ以上の第２電極７を有する構成とすることもできる。この場合は、導電性材料３として、例えば、異方導電性フィルムや異方導電性ペースト等を用いることができる。

また、図２（ｃ）の工程において、半導体基板４の裏面に第２電極７を配置する代わりに、半導体基板４に半導体基板４の表裏を貫通する貫通孔を形成し、貫通孔の壁面に絶縁膜を配置すると共に貫通孔の内部に導体を埋め込むことで第１電極５と電気的に接続される貫通電極を形成することもできる。

本発明の第１実施形態における半導体装置の実装方法を適用して実装部材に実装された半導体装置の断面構成を示す図である。 図１に示す半導体装置の実装工程を示す断面図である。 従来の半導体装置の実装工程を示す断面図である。

符号の説明

１ 半導体装置
２ 実装部材
３ 導電性材料
４ 半導体基板
５ 第１電極
６ 表面保護膜
７ 第２電極
８ 支持材

Claims (6)

1. 複数の半導体素子が形成された半導体基板（４）を用意する工程と、
   前記半導体基板（４）の表面に複数の前記半導体素子とそれぞれ電気的に接続される第１導体（５）を形成する工程と、
   前記半導体基板（４）の表面に支持材（８）を配置し、前記支持材（８）に前記半導体基板（４）を接着する工程と、
   前記半導体基板（４）を前記支持材（８）で支持しながら裏面から研削する工程と、
   前記半導体基板（４）を前記半導体基板（４）の裏面から分割してチップ単位に分割された半導体装置（１）を形成する工程と、
   前記半導体装置（１）を前記支持材（８）から分離して実装部材（２）に接着材料（３）を介して実装する工程と、を有する半導体装置の実装方法であって、
   前記半導体装置（１）を前記実装部材（２）に実装する工程は、前記実装部材（２）に前記接着材料（３）を配置し、前記接着材料（３）が配置された前記実装部材（２）の上方に前記支持材（８）に備えられた前記半導体装置（１）を配置した後、前記実装部材（２）の下方から前記実装部材（２）のうち前記接着材料（３）が配置されている部分を治具（９）により押し上げて前記接着材料（３）を前記半導体装置（１）に接触させる工程と、前記治具（９）を降下させることにより、前記半導体装置（１）を前記支持材（８）から分離して前記実装部材（２）に実装する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法。
2. 前記半導体装置（１）を前記実装部材（２）に実装する工程では、前記半導体装置（１）を形成する工程を行った後、前記支持材（８）の接着力を弱める工程を行い、少なくとも前記半導体装置（１）と前記接着材料（３）とが接触している状態において前記支持材（８）の弱められた接着力が前記接着材料（３）の接着力より弱くなるようにすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の実装方法。
3. 前記半導体装置（１）を実装する工程では、前記治具（９）のうち前記実装部材（２）を押し上げる部分の面積が前記半導体装置（１）の裏面の面積より大きい治具（９）を用いて行う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実装方法。
4. 前記半導体装置（１）を実装する工程では、前記接着材料（３）として熱可塑性樹脂を用い、前記半導体装置（１）と前記接着材料（３）とが接触している状態で前記治具（９）を加熱することにより前記接着材料（３）を熱硬化させて前記半導体装置（１）を前記実装部材（２）に実装することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置の実装方法。
5. 前記支持材（８）に前記半導体基板（４）を接着する工程を行った後、前記半導体装置（１）を形成する工程の前に、前記半導体基板（４）の裏面に複数の前記半導体素子とそれぞれ電気的に接続される第２導体（７）を形成する工程を行い、
   前記半導体装置（１）を前記実装部材（２）に実装する工程では、前記接着材料（３）として導電性材料を有して構成した材料を用いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置の実装方法。
6. 前記支持材（８）を紫外線硬化性樹脂を有する材料で構成し、前記支持材（８）に紫外線を照射することにより前記支持材（８）の接着力を弱めることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置の実装方法。

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