JP2011054648A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化された半導体ウエハを接着部材に貼り付けた状態で、ダイシングした後、半導体ウエハから個別の半導体チップをピックアップする場合、接着部材に半導体チップに対応して１対１にピックアップ用孔を設ける必要があるため、当該接着部材を他の半導体ウエハのピックアップには利用できなかった。
【解決手段】ピックアップ用孔を有しない接着部材に、半導体ウエハを取り付け、半導体ウエハをダイシングにより半導体チップに個片化した後、接着部材に孔を開けて、半導体ウエハと前記接着部材との間に気体を送り込んで、各半導体チップをピックアップする半導体装置の製造方法が得られる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、特に、半導体ウエハをダイシングした後に、ダイシング装置から半導体チップをピックアップする方法に関するものである。

一般に、半導体ウエハには、多数の半導体チップが形成されており、近年、半導体ウエハは大口径化及び薄型化する傾向にある。半導体ウエハの大口径化及び薄型化と共に、当該半導体ウエハを半導体チップに分割するダイシング工程におけるハンドリングが難しくなりつつある。

薄型化した半導体チップのハンドリングを容易にするために、半導体ウエハの裏面に、ウエハシートを貼り付け、当該ウエハシートの周辺をウエハフレーム或いはウエハリングに取り付けた構造のウエハプレートが提案されている。

従来、この種、ウエハシート上に半導体ウエハを貼り付けた構造のウエハプレートとして、特許文献１に記載されたものがある。具体的に説明すると、特許文献１には、ＵＶテープ、弱粘着性樹脂テープをウエハシートとして半導体ウエハの裏面に貼り付けた状態で、ダイシングを施すことにより、ウエハシート上の半導体チップを分割した後、目標となる半導体チップをウエハシート裏面から突き上げ針により押し上げて、半導体チップを個別にピックアップするダイレクトピックアップ方式が従来技術として記載されている。

また、特許文献１は、ダイレクトピックアップ方式による突き上げ針によるウエハシート等の破損等の問題を解決するために、半導体チップの中心部に対応するウエハシート位置に、ピックアップ孔を設けることを提案している。即ち、特許文献１は、半導体チップに対応した位置にピックアップ孔を設けたウエハシートを予め用意しておき、当該ウエハシートに半導体チップを貼り付けた状態でダイシングを行い、ウエハのダイシング後、ピックアップ孔を介して高圧の気体を目標の半導体チップに直接噴射することで、ウエハシートから目標の半導体チップを剥離することを開示している（段落００３９−００４１）。

一方、特許文献２は、ダイシング後の半導体チップの取扱を容易にするために、フィルム状の接着剤であって熱可塑性樹脂のダイアタッチフィルム（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ Ｆｉｌｍ）を半導体ウエハの裏面に貼付する技術を開示している。更に、特許文献２は、ダイアタッチフィルム上にウエハ保持材を接着、研磨した後、半導体ウエハをダイシングして、半導体チップに個片化することも記載している。

特開平８−１８１１９３号公報 特開２００８−２５８４１２号公報

特許文献１に記載のピックアップ方法では、ウエハシートにダイシング前に、半導体ウエハ上の半導体チップに対応した位置に予めピックアップ孔を設けておく必要があり、ピックアップ孔の配置にはウエハの製品ピッチ等を考慮する必要がある。このため、特許文献１に記載のピックアップ方法では、半導体ウエハ仕様毎に、異なるウエハシートを作成、用意しなければならず、その結果、製造コストや手間が増加するという問題があった。

更に、ダイアタッチフィルムを用いた特許文献２のダイシング方法では、半導体ウエハ表面からダイシングするだけでなく、ウエハ保持材をダイアタッチフィルムが現われるまで研削する必要があるため、製造工程が複雑化すると云う欠点がある。

本発明は、半導体ウエハ仕様に依存せず、簡単に半導体チップを個片化できるダイシング方法を含む半導体装置の製造方法を得ることにある。

本発明は、更に、ダイシングの際に半導体ウエハ上の半導体チップに汚染が生じないピックアップ方法を含む半導体装置の製造方法を得ることにある。

本発明は、ダイアタッチフィルムを有効に利用したピックアップ方法を半導体装置の製造方法を得ることにある。

本発明の態様によれば、半導体ウエハをダイシングによって複数の半導体チップに分離し、ダイシング後、半導体ウエハと補強治具とを接着する第１の接着部材に孔を開け、この孔を介して各半導体チップと第１の接着部材との間に気体を供給することを特徴とする半導体装置の製造方法が得られる。

本発明の他の態様によれば、ピックアップ用孔を有していない第１の接着部材を含むウエハシートに、複数の半導体チップに分離できる半導体ウエハを貼り付け、前記半導体ウエハをダイシングにより、前記ウエハシート上で前記半導体チップに個片化した後、前記第１の接着部材にピックアップ用孔を開けて、前記半導体チップと前記第１の接着部材との間に気体を送り込み、前記半導体チップをピックアップすることを特徴とする半導体装置の製造方法が得られる。

本発明によれば、ダイシング後に、半導体チップと補強治具とを接着する接着部材（ダイシングテープ）に穴を開けることにより、ウエハ仕様毎に異なるダイシングテープを作成する必要がない半導体チップのピックアップ方法が得られる。このため、製造コストや手間が増加を抑制することができる。

本発明に係るピックアップ方法を適用できるウエハ部材のダイシング前の状態を示す断面図である。 図１に示されたウエハ部材の上面図である。 図１に示されたウエハ部材のダイシング後の状態を示す断面図である。 本発明に係るピックアップ方法を説明する断面図である。 図４の一部を拡大して示す断面図である。 本発明のピックアップ方法を適用することによって得られた半導体装置の一例を示す断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するフローチャートである。 （Ａ）は従来のダイシング方法に伴う欠点を説明するため断面図である。（Ｂ）は本発明に係るダイシング方法による効果を説明する断面図である。

図１及び図２を参照して、本発明に係る半導体装置の製造方法に用いられるピックアップ方法を説明する。ここでは、ピックアップに用いられるウエハ部材１０のダイシング前における状態が示されている。図示されたウエハ部材１０は、ダイシング前の半導体ウエハ１２’、当該半導体ウエハ１２’の裏面に貼り付けられたウエハシート１４、及び、ウエハシート１４の周辺を保持、補強する補強治具１６によって構成されている。

半導体ウエハ１２’の上面、即ち、表面には、多数の半導体チップが形成されており、且つ、半導体ウエハ１２’の裏面は研削されることによって３０〜１００μｍ程度まで薄型化されている。図示されたウエハシート１４は、薄型化された半導体ウエハ１２’の裏面に貼り付けられたダイアタッチフィルム１４１’と、当該ダイアタッチフィルム１４１’の裏面に、即ち、半導体ウエハ１２’とは反対側に貼り付けられたダイシングテープ１４２とを有している。図示された例では、ダイシングテープ１４２は、半導体ウエハ１２’を補強治具１６に接着するための第１の接着部材を形成しており、ダイアタッチフィルム１４１’は、ダイシング後の半導体チップを配線基板等に取り付けるための第２の接着部材を形成している。

ここで、ダイアタッチフィルム１４１’は有機系材料を含むフィルムであり、例えば、ポリイミド系やエポキシ系の材料を含む１５〜４０μｍ程度の膜厚をする接着シートである。図示されたダイアタッチフィルム１４１’は両面貼着型フィルムであり、このダイアタッチフィルム１４１’を半導体ウエハ１２’と共に半導体チップとほぼ同じ大きさに切断することにより、そのままリードフレーム、或いは、他の半導体チップへボンディングすることができる。即ち、ダイアタッチフィルム１４１’は、ダイシング後、半導体チップと配線基板等とを接続するために用いることができる。

ダイアタッチフィルム１４１’は、一般に耐熱性が無く、８０℃程度の温度で接着剤としての機能を失う材料によって形成されているのが普通である。

図示されたウエハ部材１０には、ダイアタッチフィルム１４１’の裏面に、ダイシングテープ１４２が貼着されており、当該ダイシングテープ１４２には、ピックアップ用孔は設けられていない。このため、ダイシングテープ１４２は、半導体ウエハ１２’上に形成された半導体チップのピッチ等を考慮する必要は無い。即ち、個別の半導体ウエハ１２’に対応したダイシングテープ１４２を用意する必要は無い。

ダイシングテープ１４２はダイアタッチフィルム１４１’に比較して耐熱性を有するポリオレフィン系の樹脂等によって形成される。ダイシングテープ１４２は、例えば、紫外光の照射によって、ダイアタッチフィルム１４１との接着力が低下するようなＵＶフィルムによって形成されることが望ましい。

図３を参照すると、図１及び図２に示されたウエハ部材１０のダイシング後の状態が示されている。図３に示されているように、ウエハ部材１０を構成する半導体ウエハ１２’がダイシングにより半導体チップ１２に個片化されている。図示された例では、ダイシングによって、半導体ウエハ１２’だけでなく、ダイアタッチフィルム１４１’も個片化され、各半導体チップ１２の裏面には、個片化されたダイアタッチフィルム１４１が貼り付けられた状態となっている。

図３に示された状態で、紫外光がダイシングテープ１４２に照射され、その結果、ダイシングテープ１４２のダイアタッチフィルム１４１に対する接着力は低下する。

ダイシングテープ１４２の接着力が低下した状態で、個片化された半導体チップ１２及びダイアタッチフィルム１４１がダイシングテープ１４２から剥離するように、ダイシングテープ１４２の接着力を低下させる。これによって、薄型化した半導体チップ１２をダイシングテープ１４２から剥離する際における応力を低下させることができる。

図４及び図５を参照して、上記したピックアップ動作をより具体的に説明する。図４及び図５に示されているように、ダイシング後、突き上げ針１８が半導体チップ１２の裏面側から突き刺されている。図示された突き上げ針１８は、図５に示されているように、円錐台形状の先端部を有し、突き上げ針１８の内側にはエアー送り込み用貫通孔１８２が設けられている。換言すれば、突き上げ針１８の貫通孔１８２は、ピックアップ用気体としてエアーを送り込むピックアップ機構部（図示せず）に接続されている。

図５に示すように、ピックアップの際、突き上げ針１８は、ダイシングテープ１４２を貫通し、ダイアタッチフィルム１４１を貫通しないように、突き刺されており、この結果、ピックアップ用孔はダイシングテープ１４２にのみ形成されている。突き上げ針１８の先端部は、図５に示されているように、ダイアタッチフィルム１４１の裏面と接触し、ダイアタッチフィルム１４１は突き上げ針１８によって部分的に持ち上げられた状態になる。即ち、突き上げ針１８の先端部は、ダイアタッチフィルム１４１に接触し、半導体チップ１２には接触していない。この構成を採用することにより、半導体チップ１２は突き上げ針１８との接触によって生じる損傷を防止できる。

ダイシングテープ１４１上の半導体チップ１２をピックアップする際、突き上げ針１８が半導体チップ１２の裏側に配置されると共に、図４及び図５に示すように、当該半導体チップ１２の表面側には、ピックアップ治具２０が配置される。この状態で、突き上げ針１８の貫通孔１８２にエアーを送り込む一方、ピックアップ治具２０は半導体チップ１２を吸着する。

この結果、半導体チップ１２は、その裏面に貼り付けられたダイアタッチフィルム１４１と共に、ダイシングテープ１４２から剥離され、ピックアップ治具２０内に送りこまれる。ダイシングテープ１４２とダイアタッチフィルム１４１との間の接着力は、紫外光の照射及び突き上げ針１８とダイアタッチフィルム１４１との接触により低下している。このため、ピックアップ時における半導体チップ１２及びダイアタッチフィルム１４１に加わる応力は小さくなり、半導体チップ１２のピックアップ時、半導体チップ１２が破損する危険性を少なくできる。

図４及び図５に示された例では、ダイアタッチフィルム１４１がダイシングテープ１４２上に設けられている。この構成では、前述したように、突き上げ針１８がダイシングテープ１４２を貫通して孔を形成した場合に、突き上げ針１８が半導体チップ１２に直接接触することによって生じる半導体チップ１２の損傷を妨げることができる。一方、ダイアタッチフィルム１４１は、ダイシングテープ１４２を貫通した突き上げ針１８によって損傷する可能性がある。しかしながら、ダイアタッチフィルム１４１は、多少傷がついても接着性を失わない程度の損傷であれば問題はない。

図６を参照すると、ピックアップされた半導体チップ１２を２個積層することによって構成された半導体装置が示されている。図示された半導体装置では、半導体チップ１２ａがダイアタッチフィルム１４１ａを用いて配線基板２２上に搭載されており、当該半導体チップ１２ａ上には、もう一つの半導体チップ１２ｂがダイアタッチフィルム１４１ｂにより積層、搭載されている。更に、各半導体チップ１２ａ、１２ｂの電極は、配線基板２２上の配線或いは他の半導体チップの電極とボンディングワイヤ２３によって相互に電気的に接続されている。更に、半導体チップ１２ａ，１２ｂ及びボンディングワイヤ２３は樹脂によって形成された封止部材２４により封止され、パッケージされた半導体装置を形成している。

また、図示された配線基板２２の半導体チップ１２ａ，１２ｂとは反対側の面には、半田ボール２６が設けられている。このように、ダイアタッチフィルム１４１ａ，１４１ｂは除去されることなく、接着に用いられている。

図７を参照して、図６に示された半導体装置の製造工程を説明する。まず、図１及び図２に示された半導体ウエハ１２’を得るために、ステップＳ１において半導体ウエハの裏面が研削（グラインド）され、薄型化される。続いて、ステップＳ２において、半導体ウエハ１２’の裏面に、ダイアタッチフィルム１４１’及びダイシングテープ１４２が貼り付けられ、補強部材１６がダイシングテープ１４２の周辺に取り付けられる。

次に、半導体ウエハ１２’及びダイアタッチフィルム１４１’がステップＳ３においてダイシングされ、その結果、図３に示された状態が得られる。この状態で、ダイシングフィルム１４２に紫外光（ＵＶ）が照射される（ステップＳ４）。紫外光の照射後、図４及び図５に示されたピックアップ動作が行なわれ、半導体チップ１２及びダイアタッチフィルム１４１がダイシングテープ１４２から剥離され、個片化される（ステップＳ５）。個片化された半導体チップ１２はダイアタッチフィルム１４１を用いて積層され、続いて、ステップＳ６に示すように、ワイヤーボンディングすることによって、図６に示された半導体装置が得られる。

ここで、図３では、ダイシングテープ１４２にピックアップ用孔を設けることなく、ダイシングを行うことによって得られたウエハ部材１０が示されている。このように、ダイシングテープ１４２にピックアップ用孔を設けないでダイシングした場合、ピックアップ用孔を設けた場合に比較して、ダイアタッチフィルム１４１の汚染を防止できると言う利点がある。

図８を参照して、上記した利点について具体的に説明する。

まず、図８（Ａ）に示すように、半導体ウエハ１２’の切断前（ダイシング前）に、ダイシングテープ１４２’に予めピックアップ用孔３０を開けておいた場合、ダイシング廃液によりダイアタッチフィルム１４１’表面が汚染されてしまい、ダイアタッチフィルム１４１’の接着性が損なわれる恐れがある。また、半導体チップを積層する場合には上層に配置する半導体チップが下層に配置する半導体チップを傷つける恐れがある。

即ち、図８（Ａ）に示すように、ダイシング時には、ウエハ表面に水を噴きつけながら半導体ウエハ１２’の切断を行なうことで、半導体（Ｓｉ）屑を取り除いている。しかし、予めダイシングテープ１４２’にピックアップ用孔３０が開けられていると、ダイシング廃液がこの孔３０を介して図８（Ａ）に示す経路で、ダイアタッチフィルム１４１’表面を汚染してしまう。このことにより、ダイアタッチフィルム１４１’の接着性の低下や、ダイアタッチフィルム１４１’表面へのＳｉ屑の付着が起こる恐れがある。

これに対し、図８（Ｂ）に示すように、半導体ウエハ１２’の切断時に、ダイシングテープ１４２にピックアップ用孔が形成されていないため、ダイシング廃液によりダイアタッチフィルム１４１’が汚染される恐れはない。

本発明に係るピックアップ方法を含む半導体装置の製造方法は、仕様の異なるＤＲＡＭ等、各種半導体装置の製造に適用できる。また、本発明は積層型半導体装置に限定されることはなく、また、ＤＲＡＭ以外に各種半導体装置に適用可能である。

１０ ウエハ部材
１２ 半導体チップ
１２’ 半導体ウエハ
１４ ウエハシート
１４１，１４１’ ダイアタッチフィルム（第２の接着部材）
１４２ ダイシングテープ
１６ 補強治具
１８ 突き上げ針
１８２ エアー送り込み用貫通孔
２０ ピックアップ治具
２２ 配線基板
２３ ボンディングワイヤ
２４ 封止部材

Claims (9)

1. 半導体ウエハをダイシングによって複数の半導体チップに分離し、ダイシング後、半導体ウエハと補強治具とを接着する第１の接着部材に孔を開け、この孔を介して各半導体チップと第１の接着部材との間に気体を供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 請求項１において、気体送り込み用貫通孔を備えた突き上げ針を用いて、前記ダイシング後の前記第１の接着部材に孔を開け、当該突き上げ針の前記気体送り込み用貫通孔を介して、前記半導体チップと前記第１の接着部材との間に気体を供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項１又は２において、前記半導体ウエハと前記第１の接着部材との間には、各半導体チップ取り付け用第２の接着部材が設けられており、前記第１の接着部材に開けられる前記孔は、前記第２の接着部材には達しないように開けられることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項３において、前記半導体ウエハのダイシングの際、前記第１の接着部材は個片化されることなく、前記第２の接着部材が前記半導体ウエハと共に、各半導体チップに対応して個片化されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項３又は４において、前記第１の接着部材は紫外光の照射によって前記第２の接着部材に対する接着性が低下する材料によって形成されており、前記第１の接着部材には、前記ダイシング後、前記第１の接着部材に前記孔を開ける前に、紫外光が照射されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. ピックアップ用孔を有していない第１の接着部材を含むウエハシートに、複数の半導体チップに分離できる半導体ウエハを貼り付け、前記半導体ウエハをダイシングにより、前記ウエハシート上で前記半導体チップに個片化した後、前記第１の接着部材にピックアップ用孔を開けて、前記半導体チップと前記第１の接着部材との間に気体を送り込み、前記半導体チップをピックアップすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項６において、前記ウエハシートは前記第１の接着部材と前記半導体ウエハとの間に、第２の接着部材を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項６又は７において、前記第１の接着部材にピックアップ用孔は、気体送り込み用貫通孔を有する突き上げ針を用いて形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項７又は８において、前記半導体ウエハのダイシングの際、前記第２の接着部材も前記半導体チップに対応して個片化され、前記第１の接着部材は個片化されないことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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