JP2010219469A - 半導体装置の製造方法及びダイシング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体パッケージの切断を行うときに放熱板のダイシング面にダレが生じることを抑制する。
【解決手段】まず、複数の半導体素子１００を配線基板２００の一面に実装する。次いで、複数の半導体素子１００を樹脂１４０で封止することにより、複数の半導体素子１００を有する半導体パッケージを形成する。この工程において、放熱板１６０は樹脂１４０の上面に接着される。次いで、放熱板１６０に、ダイシングシート３００を貼り付ける。次いで、ダイシングシート３００を冷却しながら、配線基板２００側から、配線基板２００、樹脂１４０、及び放熱板１６０を一括して切断する。これにより、半導体パッケージ及び放熱板１６０を複数の半導体チップ１００別に個片化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体パッケージを切断する工程を有する半導体装置の製造方法及びダイシング装置に関する。

半導体チップを配線基板に実装した半導体パッケージにおいて、発熱量が多い場合には放熱板を取り付ける必要がある。半導体パッケージに放熱板を取り付ける方法としては、配線基板に実装した半導体チップを樹脂封止することにより半導体パッケージを形成した後、半導体パッケージに放熱板を取り付ける方法がある。この方法では、半導体パッケージそれぞれごとに放熱板を取り付ける必要があるため、半導体パッケージの生産性が低かった。

これに対して特許文献１には、個片化前の半導体基板を一枚の配線基板に実装して一括して樹脂封止した後、半導体基板上に放熱板を張り合わせ、半導体基板、配線基板、及び放熱板を一括して個片化する方法が開示されている。特許文献１に記載の方法において、個片化するとき、放熱板ではなく配線基板のバンプがダイシングシート（粘着テープ）に貼り付けられている。

特開２００８−１３０７０６号公報

特許文献１に記載の方法では、配線基板のバンプ等の端子がダイシングシートに貼り付けられている。このため、半導体パッケージの切断を行うときに端子に力が加わり、端子が変形する可能性があった。この問題を回避するためには、半導体パッケージおよび放熱板を一括して個片化するときに、放熱板をダイシングシートに貼り付ければよい。この場合、図１０に示すように、半導体パッケージの厚さ方向から見た場合、ダイシングブレード５０２は、配線基板５１０側から半導体パッケージに切り込んでいき、最後に放熱板５２０を切断する。このとき、ダイシングブレード５０２の先端は、ダイシングシート５３０に入り込む。しかし放熱板５２０は一般的にダイシングシート５３０と比較して硬い。このため、ダイシングブレード５０２の先端がダイシングシート５３０に入り込むときに、放熱板５２０の側面の一部がダイシングブレード５０２に引きずられてダイシングシート５３０に入り込み、ダレ５００が発生することがあった。ダレ５００が発生すると、その後の工程でダレ５００が放熱板５２０の側面から脱落し、端子間のショートや実装不良を生じさせる可能性があった。

本発明によれば、複数の半導体素子を含み、一面に放熱板が形成された半導体パッケージを個片化する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体パッケージの放熱板が形成された一面にダイシングシートを形成し、
前記半導体パッケージの他面から、前記ダイシングシートを冷却しながら前記半導体パッケージを切断すること、
を含む半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、半導体パッケージの他面から半導体パッケージを切断するため、ダイシングブレードの先端は、半導体パッケージの放熱板を最後に切断し、その後、ダイシングシートに入り込む。ダイシングを行うとき、ダイシングシートを冷却しているため、ダイシングシートの硬度が上昇する。従って、ダイシングブレードの先端がダイシングシートに入り込むときに、放熱板の側面の一部がダイシングブレードに引きずられてダイシングシートに入り込むことが抑制される。この結果、半導体パッケージを切断するときに放熱板の側面にダレが生じることを抑制できる。

本発明によれば、半導体パッケージを載置するステージと、
前記半導体パッケージを個片化するダイシングブレードと、
前記ステージを冷却する冷却手段と、
を備えるダイシング装置が提供される。

本発明によれば、放熱板の側面にダレが生じることを抑制することができる。

第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 各図は第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 各図は第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 各図は第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 （ａ）は第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図であり、（ｂ）は第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の変形例を示す断面図である。 各図は第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 各図は第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 各図は第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 放熱板に生じるダレを説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１〜図３の各図は、本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。まず図２（ａ）に示すように、半導体素子（例えば半導体チップ）１００を準備する。半導体素子１００は、半導体ウエハから切り出されて個片化されている。次いで、複数の半導体素子１００を一枚の配線基板２００の一面に搭載し、複数の半導体素子１００それぞれと配線基板２００をボンディングワイヤ１２０で電気的に接続する。これにより、複数の半導体素子１００が配線基板２００に実装される。

次いで、図２（ｂ）に示すように、配線基板２００の上面を樹脂１４０で封止しつつ、樹脂１４０の上面に放熱板１６０を位置させる。これにより、複数の半導体素子１００及びボンディングワイヤ１２０は一括して樹脂１４０で封止され、かつ樹脂１４０上に放熱板１６０が形成される。このようにして半導体パッケージが形成される。本図に示す状態において、半導体パッケージは、複数の半導体素子１００を一枚の配線基板２００の一面に搭載し、配線基板２００の一面と複数の半導体素子１００を樹脂１４０で封止した構成を有している。放熱板１６０は、半導体パッケージのうち樹脂１４０で封止された面に形成されており、樹脂１４０そのものによって樹脂１４０に接着されている。放熱板１６０は、例えばＣｕ板であるが、ステンレス板、Ｃｕ合金板、又はシリコン基板（シリコンウエハ）であってもよい。放熱板１６０は、平面視において複数の半導体素子１００を覆っている。

次いで図３（ａ）に示すように、配線基板２００のうち半導体素子１００が実装されていない面に、端子としてのハンダボール２２０を取り付ける。

次いで図３（ｂ）に示すように、放熱板１６０を取り付けた半導体パッケージをダイシングシート３００に貼り付ける。このとき、半導体パッケージのうち放熱板１６０が形成された一面をダイシングシート３００の粘着層に貼り付ける。

次いで、半導体パッケージの一面を、ダイシング装置のステージ４００上に配置する。詳細には、ダイシングシート３００及び半導体パッケージ（放熱板１６０を含む）を、ダイシングシート３００を下に向けて、ダイシング装置のステージ４００上に載置する。ダイシング装置は、ステージ４００の他に、半導体パッケージを個片化するダイシングブレード４２０と、ステージ４００を冷却する冷却手段と、を備える。本実施形態において、冷却手段は、冷媒が流れる配管４０２を備えている。配管４０２は、例えばステージ４００の中に埋め込まれているが、ステージ４００の外面（例えば底面）に取り付けられていても良い。冷媒は、例えば水であるが、液体窒素などの液化ガスであってもよい。また冷却手段は、冷媒を冷却する冷却部を備えていても良い。この場合、冷媒は冷却部と配管４０２の間を循環する。

次いで図１に示すように、ダイシングブレード４２０を用いて放熱板１６０、樹脂１４０、及び配線基板２００を、半導体パッケージの他面から一括して切断する。これにより、半導体パッケージ及び放熱板１６０は、複数の半導体素子１００別に個片化される。半導体パッケージを切断している間、配管４０２の中に冷媒を流し、ステージ４００を介してダイシングシート３００を冷却する。これにより、ダイシングシート３００は硬度が上昇する。このため、ダイシングブレード４２０の先端がダイシングシート３００に入り込むときに、放熱板１６０の側面の一部がダイシングブレード４２０に引きずられてダイシングシート３００に入り込むことが抑制される。このため、放熱板１６０の側面にダレが生成することを抑制できる。

以上、本実施形態によれば、ダイシングブレード４２０を用いて半導体パッケージを配線基板２００側から一括して切断するときに、ダイシングシート３００を冷却している。このため、ダイシングシート３００の硬度が上昇する。従って、ダイシングブレード４２０が放熱板１６０を貫通するときに、放熱板１６０の側面の一部がダイシングブレード４２０に引きずられてダイシングシート３００に入り込むことが抑制される。従って、放熱板１６０の側面にダレが生成することを抑制できる。

また、ステージ４００を冷却することにより、ダイシングシート３００を冷却しているため、ダイシングシート３００を容易に冷却することができる。また、放熱板１６０を切断するときに樹脂１４０及び配線基板２００を切断しているため、製造工程数を少なくすることができる。

また、放熱板１６０をダイシングシート３００に貼り付けており、ハンダボール２２０をステージ４００に向けていない。このため、半導体パッケージの切断時にハンダボール２２０に力が加わることを抑制でき、その結果、ハンダボール２２０が変形することを抑制できる。

（第２の実施形態）
図４の各図及び図５（ａ）は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。この半導体装置の製造方法は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様である。まず、複数の半導体素子１００（例えば切り出し前の半導体チップ）を有する半導体基板１０２が、個片化される前に配線基板２００にフリップチップ実装される。そして、ダイシングブレード４２０を用いて放熱板１６０、樹脂１４２、及び配線基板２００を一括して切断するときに、半導体基板１０２が半導体素子１００に個片化される。以下、詳細に説明する。

まず図４（ａ）に示すように、半導体基板１０２を、バンプ１２２を用いて一枚の配線基板２００にフリップチップ実装する。詳細には、半導体基板１０２の素子形成面には、複数のトランジスタ（図示せず）及び配線層（図示せず）が形成されており、半導体基板１０２は複数の半導体素子１００を含んでいる。ただし本図に示す工程の段階では、半導体基板１０２は半導体素子１００に個片化されていない。半導体基板１０２は半導体ウエハであってもよいが、半導体ウエハから複数の半導体素子１００が繋がった状態で切り出された半導体基板であってもよい。そして、バンプ１２２を用いて、複数の半導体素子１００の素子形成面を配線基板２００の一面と対向するように接続する。

次いで図４（ｂ）に示すように、半導体基板１０２の素子形成面と配線基板２００の一面の間の空間に樹脂１４２を充填する。このようにして半導体パッケージが形成される。

次いで図５（ａ）に示すように、半導体基板１０２の素子形成面とは反対側の面を覆うように、放熱板１６０を取り付ける。放熱板１６０は、例えば熱伝導性の高い接着剤を用いて、半導体基板１０２の素子形成面とは反対側の面に取り付けられる。次いで、放熱板１６０を取り付けた半導体パッケージをダイシングシート３００に貼り付ける。このとき、放熱板１６０をダイシングシート３００の粘着層に貼り付ける。

次いで、ダイシングシート３００及び半導体パッケージをダイシング装置のステージ４００上に載置する。そして、ステージ４００を介してダイシングシート３００を冷却しながら、ダイシングブレード４２０を用いて、放熱板１６０、半導体基板１０２、樹脂１４２、及び配線基板２００を一括して切断する。これにより、半導体パッケージおよび放熱板１６０は半導体素子１００別に個片化される。

本実施形態によっても、ダイシングシート３００を冷却しながら半導体パッケージを切断しているため、切断時にダイシングシート３００の硬度が上昇する。このため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお本実施形態において、半導体基板１０２を半導体素子１００に個片化した後に、複数の半導体素子１００を配線基板２００にフリップチップ実装しても良い。

また本実施形態において、図５（ｂ）に示すように、半導体基板１０２の素子形成面とは反対側の面に樹脂層１５５を設け、樹脂層１５５を介して放熱板１６０を半導体基板１０２の素子形成面とは反対側の面側に取り付けても良い。

（第３の実施形態）
図６の各図は、第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。この半導体装置は、半導体パッケージがシステムインパッケージ（Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｐａｃｋａｇｅ：ＳｉＰ）構造を有している点を除いて、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様である。

図６（ａ）は、半導体素子１０１が配線基板２００上に実装され、さらに半導体素子１０１上に半導体素子１００が実装されている例を示している。本図に示す例において、半導体素子１０１は配線基板２００にフリップチップ実装されているが、ワイヤボンディングにより実装されていても良い。

図６（ｂ）は、半導体素子１００，１０１がともに配線基板２００上に実装されている例を示している。

すなわち本実施形態は、複数の半導体素子１００，１０１を配線基板２００に実装することを除いて、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様である。本実施形態によっても、ダイシングシート３００を冷却しながら半導体パッケージを切断しているため、切断時にダイシングシート３００の硬度が上昇する。このため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
図７及び図８の各図は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。この半導体装置は、ウエハレベルＢＧＡによって半導体装置を形成する方法である点を除いて、第１の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。

まず図７（ａ）に示すように、半導体ウエハ１０３を準備する。半導体ウエハ１０３の素子形成面には、複数のトランジスタ（図示せず）及び配線層（図示せず）が形成されており、複数の半導体素子（半導体チップ）を含んでいる。次いで、半導体ウエハ１０３の素子形成面に、配線層２０２を形成する。次いで、配線層２０２に、ハンダボール２２０を取り付ける。

次いで図７（ｂ）に示すように、半導体ウエハ１０３のうち素子形成面とは反対側の面を覆うように、放熱板１６０を形成する。本実施形態では、半導体ウエハ１０３に放熱板１６０を直接取り付けている。

次いで図８に示すように、半導体ウエハ１０３のうち放熱板１６０を含む面にダイシングシート３００を貼り付け、ダイシングシート３００を下に向けてダイシング装置のステージ４００上に配置する。そして、ステージ４００を用いてダイシングシート３００を冷却しながら、ダイシング装置のダイシングブレード４２０を用いて放熱板１６０、半導体ウエハ１０３、及び配線層２０２を、配線層２０２側から一括して切断する。これにより、半導体ウエハ１０３及び放熱板１６０は、複数の半導体素子別に個片化される。

本実施形態によっても、ダイシングシート３００を冷却しながら半導体パッケージを切断しているため、切断時にダイシングシート３００の硬度が上昇する。このため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第５の実施形態）
図９は、第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図であり、第４の実施形態における図８に相当している。本実施形態は、半導体ウエハ１０３と放熱板１６０の間に樹脂層１５５が形成されており、半導体ウェハ１０３の素子形成面とは反対側の面が樹脂１５５で覆われている点を除いて、第４の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。

本実施形態によっても、ダイシングシート３００を冷却しながら半導体パッケージを切断しているため、切断時にダイシングシート３００の硬度が上昇する。このため、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１００ 半導体素子
１０１ 半導体素子
１０２ 半導体基板
１０３ 半導体ウエハ
１２０ ボンディングワイヤ
１２２ バンプ
１４０ 樹脂
１４２ 樹脂
１５５ 樹脂層
１６０ 放熱板
２００ 配線基板
２０２ 配線層
２２０ ハンダボール
３００ ダイシングシート
４００ ステージ
４０２ 配管
４２０ ダイシングブレード
５００ ダレ
５０２ ダイシングブレード
５１０ 配線基板
５２０ 放熱板
５３０ ダイシングシート

Claims (9)

1. 複数の半導体素子を含み、一面に放熱板が形成された半導体パッケージを個片化する半導体装置の製造方法であって、
   前記半導体パッケージの放熱板が形成された一面にダイシングシートを形成し、
   前記半導体パッケージの他面から、前記ダイシングシートを冷却しながら前記半導体パッケージを切断すること、
   を含む半導体装置の製造方法。
2. 請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記複数の半導体素子を配線基板の一面に搭載し、
   前記配線基板の一面と前記複数の半導体素子を樹脂で封止し、
   前記樹脂で封止された面に前記放熱板を形成することにより前記半導体パッケージを形成すること、を含む半導体装置の製造方法。
3. 請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記複数の半導体素子の素子形成面を配線基板の一面と対向するように接続し、
   前記素子形成面と前記配線基板の一面との間に樹脂を充填し、
   前記半導体素子の前記素子形成面とは反対の面を覆うように前記放熱板を形成することにより前記半導体パッケージを形成することを含む、半導体装置の製造方法。
4. 請求項１に記載の半導体装置の製造方法おいて、
   前記複数の半導体素子を含む半導体ウエハを準備し、
   前記半導体ウエハの素子形成面とは反対の面を覆うように放熱板を形成することにより前記半導体パッケージを形成すること、を含む半導体装置の製造方法。
5. 請求項３または請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記素子形成面と反対の面が樹脂で覆われている、半導体装置の製造方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体パッケージの製造方法において、
   前記半導体パッケージと前記放熱板を切断する工程において、
   前記半導体パッケージ、前記放熱板及び前記ダイシングシートを、前記ダイシングシートを下に向けて冷却機能を有するステージ上に配置し、
   前記ステージを用いて前記ダイシングシートを冷却する半導体装置の製造方法。
7. 請求項６に記載の半導体パッケージの製造方法において、
   前記ステージは、冷媒が流れる配管を内蔵する半導体装置の製造方法。
8. 半導体パッケージを載置するステージと、
   前記半導体パッケージを個片化するダイシングブレードと、
   前記ステージを冷却する冷却手段と、
   を備えるダイシング装置。
9. 請求項８に記載のダイシング装置において、
   前記冷却手段は、前記ステージに設けられ、冷媒が流れる配管を備えるダイシング装置。

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