JP2012084726A - 保護カバー付きデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保護カバーウェーハを破損させることなく、容易に保護カバー付きデバイスを製造する。
【解決手段】ボンディングパッド１３に隣接したデバイス中央側に対応する保護カバーウェーハ上の領域に溝２２を形成するとともに、その裏面の中央を研削して凹部を形成して環状凸部に囲繞された状態とし、ボンディングパッド１３のデバイス中央側に溝２２を対応させてデバイス形成面１０と溝２２が形成された面２０とを貼り合わせ、保護カバーウェーハ１を溝２２に沿って切削してボンディングパッド１３を露出させ、分割予定ライン１１に沿ってデバイスウェーハ１を分割し、保護カバー付きデバイスを製造する。エッチングをすることがないためエッチャントの管理などの煩わしさが解消される。また、保護カバーウェーハ２に環状凸部を形成して強度を高めることにより、保護カバーウェーハ２の破損を防止して保護カバーウェーハ２を薄化することが可能となる。
【選択図】図８

Description

本発明は、デバイス上に保護カバーが配設された保護カバー付きデバイスの製造方法に関する。

例えば加速度センサや圧力センサ等のＭＥＭＳデバイスの製造工程では、ウェーハ上に形成された複数の分割予定ラインで区画された各領域にＭＥＭＳデバイスを配設したデバイスウェーハを形成する。その後、デバイスウェーハを分割予定ラインに沿って例えば特許文献１で開示される切削装置で切削して分割することで個々のＭＥＭＳデバイスを製造する。

多くのＭＥＭＳデバイスには、ＭＥＭＳ構造を保護するキャップと呼ばれる保護カバーが配設されている。保護カバーは、ＭＥＭＳデバイス上に配設されたボンディングパッドを露出させた状態でデバイス表面を覆ってＭＥＭＳ構造を保護する。

このような保護カバーが配設されたＭＥＭＳデバイスは、従来、次の手法で製造されていた。まず、デバイスウェーハのボンディングパッドに対応させた貫通孔をウェーハにエッチングで形成して保護カバーウェーハを形成する。次に、保護カバーウェーハの貫通孔とデバイスウェーハのボンディングパッドとを位置合わせして貼り合せた後、貼り合せたウェーハを分割予定ラインに沿って分割することでＭＥＭＳデバイスを製造していた。

特開２００８−３０７６４６号公報

ところが、ウェーハにエッチングで貫通孔を形成するのでは、時間がかかる上にエッチャントの保管や廃棄等、管理が煩わしいという問題がある。さらに、近年はＭＥＭＳデバイスも小型化が進んでおり、１デバイスウェーハ当たりに形成されるデバイス数は増加傾向にある。一方で、ボンディングパッドに必要な領域や数は変らないため、保護カバーウェーハには多数の貫通孔を形成することになり、１つの保護カバーウェーハに占める貫通孔の割合も増加傾向にある。その結果、保護カバーウェーハの強度が下がり、搬送中や貼り付け中等、ハンドリング時に保護カバーウェーハが破損してしまうという問題が生じている。

本発明は、上記事実に鑑みてなされたもので、その目的は、保護カバーウェーハを破損させることなく、容易に保護カバー付きデバイスを製造する保護カバー付きデバイスの製造方法を提供することにある。

本発明は、保護カバー付きデバイスの製造方法であって、以下の各ステップにより構成される。
（１）複数の交差した分割予定ラインで区画された各領域に分割ラインに隣接して形成されたボンディングパッドを含むデバイスが形成されたデバイスウェーハを準備するデバイスウェーハ準備ステップ、
（２）デバイスウェーハ表面のボンディングパッドに隣接したデバイス中央側の領域に対応する保護カバーウェーハ上の領域に切削ブレードで溝を形成して保護カバーウェーハを加工する保護カバーウェーハ溝加工ステップ、
（３）保護カバーウェーハ溝加工ステップを実施する前または後に、保護カバーウェーハウェーハ裏面の中央を研削して凹部を形成するとともに凹部を囲繞する環状凸部を形成する保護カバーウェーハ研削ステップ、
（４）デバイスウェーハのボンディングパッドのデバイス中央側に溝を対応させて、デバイスウェーハのデバイスが形成された面と保護カバーの溝が形成された面とを貼り合わせて貼り合せウェーハを形成する貼り合わせステップ、
（５）貼り合せウェーハの保護カバーウェーハを切削ブレードで溝に沿って切削してボンディングパッドを露出させるボンディングパッド露出ステップと、
（６）ボンディングパッド露出ステップの前または後に、貼り合せウェーハを分割予定ラインに沿って分割する分割ステップ。

本発明では、エッチングをすることなく保護カバーからボンディングパッドを露出させることができるため、エッチャントの管理などの煩わしさが解消される。また、保護カバーウェーハの裏面に凹部を形成して凹部が環状凸部に囲繞された形状とすることで保護カバーウェーハの強度を高めることができるため、保護カバーに占める貫通孔の割合が高くなっても保護カバーウェーハの破損を防止することができ、保護カバーウェーハを薄化することが可能となる。

デバイスウェーハの第一の例を示す斜視図である。 保護カバーウェーハに溝を形成する状態を示す斜視図である。 溝が形成された保護カバーウェーハの第一の例を示す斜視図である。 第一の例の保護カバーウェーハに第一の例のデバイスウェーハを貼り合わせた状態を示す断面図である。 第一の例の保護カバーウェーハの裏面に凹部を形成する状態を示す斜視図である。 裏面に凹部が形成された第一の例の保護カバーウェーハを示す斜視図である。 第一の例のデバイスウェーハに第一の例の保護カバーウェーハを貼り合わせる状態を示す斜視図である。 第一の例の保護カバーウェーハを切削してボンディングパッドを露出させる状態を示す断面図である。 貼り合わせウェーハを分割する状態を示す断面図である。 デバイスウェーハの第二の例を示す平面図である。 溝が形成された保護カバーウェーハの第二の例を示す平面図である。 溝が形成された保護カバーウェーハの第二の例を示す斜視図である。 第二の例の保護カバーウェーハに第二の例のデバイスウェーハを貼り合わせた状態を示す断面図である。 第二の例の保護カバーウェーハを切削してボンディングパッドを露出させる状態を示す断面図である。 貼り合わせウェーハを分割する状態を示す断面図である。

１ 第一の実施形態
（１）デバイスウェーハ準備ステップ
まず、図１に示すデバイスウェーハ１を準備する。このデバイスウェーハ１の表面１０には、複数の交差した分割予定ライン１１よって区画された領域にデバイス１２が形成されて構成されている。デバイス１２は、ＭＥＭＳ構造を有している。デバイス１２の周縁部には、結晶方位識別用のマークであるノッチ１４が形成されている。

図１において拡大して示すように、各デバイス１２には、表面側に突出した状態でボンディングパッド１３が形成されている。デバイスウェーハ１においては、一方の方向（図においては横方向）の分割予定ライン１１の両側に、分割予定ライン１１に沿って整列したボンディングパッド１３がそれぞれ形成されている。図１において示したボンディングパッド１３は、一方向に配置された各列ごとに、ボンディングパッド列１３ａ、１３ｂを構成している。

（２）保護カバーウェーハ溝加工ステップ
図２に示すように、デバイスウェーハ１の各デバイス１２を保護するための保護カバーウェーハ２の裏面２１をテープＴに貼着し、表面２０が露出した状態とする。テープＴの周縁部には、リング状に形成されたフレームＦが貼着され、保護カバーウェーハ２は、テープＴを介してフレームＦと一体となって支持された状態となっている。保護カバーウェーハ２の周縁部には、位置決めマーク２３が切り欠いた状態で形成されている。

保護カバーウェーハ２の表面２０には、その表面２０をデバイスウェーハ１の表面１０に対面させた場合にデバイスウェーハ１のボンディングパッド１３に対応しない位置、具体的には、デバイスウェーハ１のボンディングパッド１３に隣接したデバイス中央側の領域に対応する保護カバーウェーハ２上の領域に、切削手段３を用いて切削により溝を形成し、表面２０を加工する。

テープＴを介してフレームＦに支持された保護カバーウェーハ２は、図示しない保持手段に保持されてＸ方向に移動可能となっている。一方、切削手段３は、Ｙ方向の軸心を有するスピンドル３０の先端部に切削ブレード３１が装着されナット３２によって固定されて構成されている。

フレームＦに支持された保護カバーウェーハ２をＸ方向に移動させるとともに、切削ブレード３１を回転させながら切削手段３を降下させ、保護カバーウェーハ２の表面２０に溝２２ａを形成する。溝２２ａを1本形成した後は、切削手段３をＹ方向に所定距離送りだし、同様の切削により溝２２ｂを形成する。こうして一対の溝２２ａ、２２ｂを形成後は、切削手段３をＹ方向に送りだし、溝２２ａを形成し、さらに切削手段３をＹ方向に所定距離送りだし、同様の切削により溝２２ｂを形成する。このような切削を繰り返し、図３に示すように、デバイスウェーハ１のすべてのボンディングパッド列１３ａ、１３ｂのデバイス中央側に対面する溝２２ａ、２２ｂを順次形成していく。溝２２の形成位置の具体的な例を以下に示す。

図４に示すように、保護カバーウェーハ２の表面２０をデバイスウェーハ１の表面１０に対面させた場合に、分割予定ライン１１の両側に隣接して形成されている２列のボンディングパッド列１３ａ、１３ｂを構成する各ボンディングパッド１３の上からデバイス領域１２の中央側にずれた位置に、一対の溝２２ａ、２２ｂを形成する。

（３）保護カバーウェーハ研削ステップ
保護カバーウェーハ溝加工ステップを実施する前または後に、保護カバーウェーハ２の裏面の中央を研削する。かかる研削には、例えば図５に示す研削装置４を用いる。この研削装置４は、保護カバーウェーハ２を保持して回転可能な保持テーブル４０と、保護カバーウェーハ２に対して研削を施す研削手段４１とを備えている。研削手段４１は、全体が鉛直方向に昇降可能となっており、鉛直方向の軸心を有する回転軸４１０と、回転軸４１０の下端に装着されたホイール４１１と、ホイール４１１の下面に円環状に固着された研削砥石４１２とから構成されている。

保持テーブル４０においては、保護カバーウェーハ２の表面２０側が保持テーブル４０に保持され、裏面２１が露出した状態となる。そして、保持テーブル４０を矢印Ａの方向に回転させるとともに、回転軸４１０を矢印Ｂの方向に回転させながら研削手段４１を降下させ、回転する研削砥石４１２を保護カバーウェーハ２の裏面２１に接触させて研削を行う。このとき、裏面２１の全面ではなく、中央部のみを研削することにより中央部に凹部２１０を形成し、その周囲には、研削されずに元の厚みを維持した環状凸部２１１を形成し、図６に示すように、環状凸部２１１によって凹部２１０が囲繞された形状とする。このように、裏面２１の全面を研削せず、環状凸部２１１を残すことにより、保護カバーウェーハ２のその後の取り扱いが容易になり、破損しにくくなるため、全面を研削するよりも薄化が可能となる

（４）貼り合わせステップ
保護カバーウェーハ研削ステップを実施した後、図７に示すように、デバイスウェーハ１のデバイス形成面である表面１０に保護カバーウェーハ２の溝形成面である表面２０を対面させ、ノッチ１４と位置決めマーク２３とを位置合わせしてボンド剤などによってこれらを貼りあわせる。このとき、図４に示したように、ボンディングパッド１３の直上からデバイス領域１２の中央側にずれた位置に、一対の溝２２ａ、２２ｂが位置する。

（５）ボンディングパッド露出ステップ
貼り合わせステップの実施後、貼り合せウェーハ５を構成する保護カバーウェーハ２を切削ブレードで溝２２ａ、２２ｂに沿って切削することにより、ボンディングパッド１３を露出させる。

例えば、図８に示すように、刃厚の比較的薄い切削ブレード３１を高速回転させて溝２２ａ、２２ｂの上方にそれぞれ切り込ませることにより、溝２２ａと溝２２ｂとの間の端材２４を除去し、貫通孔２４ａを形成してボンディングパッド１３を露出させる。

このように、切削によって保護カバー２からボンディングパッド１３を露出させることができるため、エッチングをする必要がない。したがって、エッチャントの管理などの煩わしさが解消される。

（６）分割ステップ
ボンディングパッド露出ステップの実施前または後に、貼り合わせウェーハ５を分割予定ライン１１に沿って分割する。例えば図９に示すように、刃厚の薄い切削ブレード３１を高速回転させて分割予定ライン１１に切り込ませてデバイスウェーハ１に表裏を貫通する溝１６を形成することにより、個々のデバイス１２ごとの保護カバー付きデバイス１５に分割する。こうして形成された各保護カバー付きデバイス１５は、ボンディングパッド１３が露出した状態で保護カバー２５によって保護された状態となる。

保護カバーウェーハ研削ステップでは、保護カバーウェーハ２の裏面に凹部２１０を形成して凹部２１０が環状凸部２１１に囲繞された形状とすることで保護カバーウェーハの強度を高めることができるため、保護カバー２に占める貫通孔２４ａの割合が高くなっても保護カバーウェーハ２を薄化することが可能となる。したがって、各保護カバー付きデバイス１５を構成する保護カバー２５を従来よりも薄くすることが可能となり、保護カバー付きデバイス１５を薄化することが可能となる。

２ 第二の実施形態
（１）デバイスウェーハ準備ステップ
図１０に示すデバイスウェーハ６を準備する。このデバイスウェーハ６は、表面６０の複数の交差した分割予定ライン６１によって区画された領域にデバイス６２が形成されて構成され、表面６０においては、矩形の各デバイス６２の各辺に沿ってボンディングパッド６３がそれぞれ形成されている。デバイスウェーハ６の周縁部には、結晶方位識別用のノッチ６４が形成されている。

（２）保護カバーウェーハ溝加工ステップ
デバイスウェーハ６を構成する各デバイスを保護カバーでカバーするにあたっては、例えば図１１に示す保護カバーウェーハ７を製造する。この保護カバーウェーハ７の表面７０には、ボンディングパッド６３を収容するための溝７２が縦横に形成される。この溝７２は、図２と同様に切削ブレードを用いて形成することができる。保護カバーウェーハ７の周縁部には、位置決めマーク７３が切り欠いた状態で形成されている。

（３）保護カバーウェーハ研削ステップ
保護カバーウェーハ溝加工ステップの前または後に、第一の実施形態と同様に、図５に示したように保護カバーウェーハ７の裏面７１を研削することにより、図１２に示す保護カバーウェーハ７のように、凹部７１０及び環状凸部７１１を形成し、環状凸部７１１によって凹部７１０が囲繞された形状とする。

（４）貼り合わせステップ
図１３に示すように、各ボンディングパッド６３よりもデバイス６２の中央側に溝７２が位置するように、保護カバーウェーハ７の表面７０をデバイスウェーハ６の表面６０に対面させて貼り合わせ、貼り合わせウェーハ８を形成する。貼り合わせ時は、デバイスウェーハ６のノッチ６４と保護カバーウェーハ７の位置決めマーク７３とを位置合わせする。

（５）ボンディングパッド露出ステップ
貼り合わせステップの実施後、図１４に示すように、貼り合せウェーハ８を構成する保護カバーウェーハ７を切削ブレード３１で溝７２に沿って切削することにより、ボンディングパッド６３を露出させる。刃厚の比較的薄い切削ブレード３１を溝７２に切り込ませて２つの溝７２の間の端材７４を除去することにより貫通孔７４ａを形成してボンディングパッド６３を露出させる。

このように、切削によって保護カバー７からボンディングパッド６３を露出させることができるため、エッチングをする必要がない。したがって、エッチャントの管理などの煩わしさが解消される。

（６）分割ステップ
ボンディングパッド露出ステップの実施前または後に、貼り合わせウェーハ８を分割予定ライン６１に沿って分割する。例えば図１５に示すように、高速回転する切削ブレード３１を分割予定ライン６１に切り込ませてデバイスウェーハ１に表裏を貫通する溝６６を形成することにより、個々のデバイス６２ごとの保護カバー付きデバイス６５に分割する。こうして形成された保護カバー付きデバイス６５は、ボンディングパッド６３が露出した状態で保護カバー７５によって保護された状態となる。

保護カバーウェーハ研削ステップでは、保護カバーウェーハ７の裏面に凹部７１０を形成して凹部７１０が環状凸部７１１に囲繞された形状とすることで保護カバーウェーハ７の強度を高めることができるため、保護カバー７に占める貫通孔７４ａの割合が高くなっても保護カバーウェーハ７を薄化することが可能となる。したがって、各保護カバー付きデバイス６５を構成する保護カバー７５を従来よりも薄くすることが可能となり、保護カバー付きデバイス６５を薄化することが可能となる。

１：デバイスウェーハ
１０：表面 １１：分割予定ライン １２：デバイス
１３：ボンディングパッド
１３ａ、１３ｂ：ボンディングパッド列
１４：ノッチ
１５：保護カバー付きデバイス １６：溝
２：保護カバーウェーハ
２０：表面 ２２ａ、２２ｂ：溝
２１：裏面 ２１０：凹部 ２１１：環状凸部
２３：位置決めマーク ２４：端材 ２４ａ：貫通孔 ２５：保護カバー
３：切削手段 ３０：スピンドル ３１：切削ブレード ３２：ナット
４：研削装置
４０：保持テーブル
４１：研削手段 ４１０：回転軸 ４１１：ホイール ４１２：研削ホイール
５：貼り合わせウェーハ
６：デバイスウェーハ
６０：表面 ６１：分割予定ライン ６２：デバイス
６３：ボンディングパッド
６４：ノッチ ６５：保護カバー付きデバイス ６６：溝
７：保護カバーウェーハ
７０：表面 ７２：溝
７１：裏面 ７１０：凹部 ７１１：環状凸部
７３：位置決めマーク ７４：端材 ７４ａ：貫通孔 ７５：保護カバー
８：貼り合わせウェーハ

Claims (1)

1. 保護カバー付きデバイスの製造方法であって、
   複数の交差した分割予定ラインで区画された各領域に該分割ラインに隣接して形成されたボンディングパッドを含むデバイスが形成されたデバイスウェーハを準備するデバイスウェーハ準備ステップと、
   デバイスウェーハ表面の該ボンディングパッドに隣接したデバイス中央側の領域に対応する保護カバーウェーハ上の領域に切削ブレードで溝を形成して該保護カバーウェーハを加工する保護カバーウェーハ溝加工ステップと、
   該保護カバーウェーハ溝加工ステップを実施する前または後に、該保護カバーウェーハウェーハ裏面の中央を研削して凹部を形成するとともに該凹部を囲繞する環状凸部を形成する保護カバーウェーハ研削ステップと、
   該デバイスウェーハの該ボンディングパッドの該デバイス中央側に該溝を対応させて、該デバイスウェーハの該デバイスが形成された面と該保護カバーの該溝が形成された面とを貼り合わせて貼り合せウェーハを形成する貼り合わせステップと、
   該貼り合せウェーハの該保護カバーウェーハを切削ブレードで該溝に沿って切削して該ボンディングパッドを露出させるボンディングパッド露出ステップと、
   該ボンディングパッド露出ステップの前または後に、該貼り合せウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、を備える保護カバー付きデバイスの製造方法。

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