JP2016032061A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分割された半導体装置の位置ずれを抑止する。【解決手段】半導体装置の製造方法は、ダイシングテープの第１面に、半導体基板及び前記半導体基板を囲む環状フレームを貼付する工程と、前記ダイシングテープの第１面の反対の第２面と支持基板とを密着させて、前記支持基板上に前記ダイシングテープを設ける工程と、前記貼付する工程及び前記設ける工程の後、前記半導体基板を切断して前記半導体基板を複数の半導体装置に分割する工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

半導体ウェハを複数の半導体チップ（半導体装置）に分割（個片化）するため、まず、半導体ウェハの裏面を研削し、半導体ウェハを所定の厚さに調整する。次に、リングフレームにダイシングテープを貼り付けた後、ダイシングテープ上に半導体ウェハを貼り付ける。ダイシングテープをダイシング装置のチャックテーブル上に真空吸着し、ダイシングブレードを用いて半導体ウェハを切断することにより、半導体ウェハを複数の半導体チップに分割する。

特開２００４−２２８１３３ 特開２００８−２５１７８１

本件は、分割された半導体装置の位置ずれを抑止する技術を提供する。

本件の一観点による半導体装置の製造方法は、ダイシングテープの第１面に、半導体基板及び前記半導体基板を囲む環状フレームを貼付する工程と、前記ダイシングテープの第１面の反対の第２面と支持基板とを密着させて、前記支持基板上に前記ダイシングテープを設ける工程と、前記貼付する工程及び前記設ける工程の後、前記半導体基板を切断して前記半導体基板を複数の半導体装置に分割する工程と、を備える。

本件によれば、分割された半導体装置の位置ずれを抑止することができる。

図１は、実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローを示す図である。 図２は、表面保護テープを貼付する工程を示す斜視図である。 図３は、半導体ウェハの裏面を研磨する工程を示す斜視図である。 図４Ａは、半導体ウェハをダイシングテープの第１面に貼付する工程を示す斜視図である。 図４Ｂは、半導体ウェハをダイシングテープの第１面に貼付する工程を示す断面図である。 図５は、表面保護テープを剥がす工程を示す斜視図である。 図６Ａは、支持基板上にダイシングテープを設ける工程を示す斜視図である。 図６Ｂは、支持基板上にダイシングテープを設ける工程を示す断面図である。 図７Ａは、半導体ウェハのダイシング工程を示す斜視図である。 図７Ｂは、半導体ウェハのダイシング工程を示す断面図である。 図８Ａは、ダイシングテープの第１面にリング部材を貼付する工程を示す斜視図である。 図８Ｂは、ダイシングテープの第１面にリング部材を貼付する工程を示す断面図である。 図９は、複数の半導体チップの試験を行う工程を示す断面図である。 図１０は、ダイシングテープと支持基板とを剥離する工程を示す断面図である。 図１１は、ＵＶを照射する工程を示す断面図である。 図１２Ａは、半導体チップをピックアップする工程を示す断面図である。 図１２Ｂは、半導体チップをピックアップする工程を示す断面図である。 図１２Ｃは、半導体チップをピックアップする工程を示す断面図である。 図１３は、半導体チップをピックアップする工程を示す断面図である。

高密度及び低コストを両立するパッケージ技術の一つに、ウェハレベルパッケージ（ＷＬＰ；Wafer Level Package）がある。ＷＬＰでは、ウェハ状態で、再配線、封止樹脂及
び外部端子の形成を行った後、ダイシング装置を用いて半導体ウェハの切断を行い、複数の半導体チップに分割する。分割された半導体チップは、ダイシングテープによって保持された状態となる。ＷＬＰでは、テスター（試験装置）を用いて、ダイシングテープによって保持された状態の複数の半導体チップに対して試験を行う。複数の半導体チップを同時に測定して、測定時間を短くすることにより、試験のコストダウンが行われている。

ダイシング装置とテスターとは異なる装置であり、半導体ウェハの切断を行った後、複数の半導体チップの測定を行うために、ダイシングテープ及び分割された半導体チップの搬送が行われる。ダイシングテープは伸縮性を有している。ダイシングテープ及び分割された半導体チップの搬送時に、分割された半導体チップの重みによりダイシングテープが伸び、分割後の半導体チップの位置が、分割前の半導体チップの位置からずれる場合がある。また、温度変化によりダイシングテープが伸縮し、分割後の半導体チップの位置が、分割前の半導体チップの位置からずれる場合がある。

複数の半導体チップの同時測定の場合、測定針の位置は、半導体チップ毎に合わせて固定されている。半導体チップの相対位置がずれると、一つの半導体チップに測定針の位置合わせを行っても、他の半導体チップに測定針の位置を合わすことができず、複数の半導体チップを同時に測定することができない。半導体チップの位置ずれが発生した場合、位置ずれが発生した半導体チップを一つずつ測定するため、複数の半導体チップを同時に測定するよりも測定時間が長くなる。

以下、図面を参照して、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。以下の構成は例示であり、実施形態に係る半導体装置の製造方法は、以下の構成に限定されない。

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。図１は、実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローを示す図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法では、まず、図１のＳ１０１において、半導体ウェハ１の表面に表面保護テープ２を貼付する工程を行う。

図１のＳ１０１に示す工程では、図２に示すように、半導体ウェハ１を用意する。図２は、半導体ウェハ１の表面に表面保護テープ２を貼付する工程を示す斜視図である。半導体ウェハ１は、例えば、シリコンウェハである。半導体ウェハ１は、半導体基板の一例で
ある。半導体ウェハ１の表面（上面）には、トランジスタ等の機能素子、コンデンサ等の受動素子及び配線層等によって複数の電子回路が形成されている。半導体ウェハ１の複数の電子回路上には、ウェハ状態で、再配線、封止樹脂及び外部端子が形成されている。したがって、半導体ウェハ１は、ＷＬＰ構造を有している。半導体ウェハ１の表面には、複数の第１のダイシングラインと、複数の第２のダイシングラインとが直交して設けられている。ダイシングラインは、スクライブラインとも呼ばれ、半導体ウェハ１を分割する際の切断予定線である。

図２に示すように、半導体ウェハ１の表面に表面保護テープ２を貼り付ける。表面保護テープ２は、半導体ウェハ１の裏面（下面）の研磨（バックグラインド）の際に半導体ウェハ１の表面を保護するテープである。表面保護テープ２を半導体ウェハ１の表面に貼り付けることにより、半導体ウェハ１の表面の損傷、研磨水及び研磨屑の浸入による半導体ウェハ１の表面の汚染を抑止する。

次に、図１のＳ１０２において、半導体ウェハ１の裏面を研磨する工程を行う。図１のステップＳ１０２に示す工程では、図３に示すように、半導体ウェハ１を反転し、砥石３を用いて、半導体ウェハ１の裏面を研磨することにより、半導体ウェハ１を所定の厚さに調整する。図３は、半導体ウェハ１の裏面を研磨する工程を示す斜視図である。

次いで、図１のＳ１０３において、ダイシングテープ４の第１面に半導体ウェハ１及びリングフレーム５を貼付する工程を行う。図１のＳ１０３に示す工程では、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、半導体ウェハ１の裏面とダイシングテープ４の第１面とが対向するように、半導体ウェハ１をダイシングテープ４の第１面に貼付する。図４Ａは、半導体ウェハ１をダイシングテープ４の第１面に貼付する工程を示す斜視図である。図４Ｂは、半導体ウェハ１をダイシングテープ４の第１面に貼付する工程を示す断面図である。

ダイシングテープ４は伸縮性を有する。ダイシングテープ４は、粘着剤及び基材を備えており、粘着剤の裏面と基材の裏面とが貼り合わされるようにして、粘着剤及び基材が形成されている。ダイシングテープ４が有する粘着材の表面がダイシングテープ４の第１面である。リングフレーム５は、半導体ウェハ１を囲む環状形状である。したがって、リングフレーム５の内側に半導体ウェハ１が配置される。ダイシングテープ４の第１面は粘着性を有するので、半導体ウェハ１及びリングフレーム５は、ダイシングテープ４の第１面に固定される。ダイシングテープ４の第１面にリングフレーム５を貼付し、ダイシングテープ４の周囲を保持することにより、半導体ウェハ１をダイシングテープ４に貼付した後のダイシングテープ４の伸縮や折れ曲がり、波うち等が抑制される。リングフレーム５は、環状フレームの一例である。

次に、図１のＳ１０４において、表面保護テープ２を剥がす工程を行う。図５に示すように、半導体ウェハ１を反転し、半導体ウェハ１の表面に貼付した表面保護テープ２を剥がす。図５は、表面保護テープ２を剥がす工程を示す斜視図である。

次いで、図１のＳ１０５において、支持基板６上にダイシングテープ４を設ける工程を行う。図１のＳ１０５に示す工程では、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、ダイシングテープ４の第２面と支持基板６とを密着させて、支持基板６上にダイシングテープ４を設ける。ダイシングテープ４の第２面は、ダイシングテープ４の第１面の反対面である。ダイシングテープ４が有する基材の表面がダイシングテープ４の第２面である。図６Ａは、支持基板６上にダイシングテープ４を設ける工程を示す斜視図である。図６Ｂは、支持基板６上にダイシングテープ４を設ける工程を示す断面図である。

支持基板６は、剛性が高い材料により形成されている。剛性が高い材料は、例えば、ス
テンレス、鉄等の金属材料である。支持基板６を鏡面仕上げとすることにより、ダイシングテープ４の第２面と支持基板６との密着力を高めてもよい。また、ダイシングテープ４が有する基材の表面の凹凸を少なくしたり、無くしたりすることにより、ダイシングテープ４の第２面と支持基板６との密着力を高めてもよい。

また、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、リングフレーム５及び支持基板６を挟む固定部７を、リングフレーム５及び支持基板６に取り付ける。これにより、リングフレーム５及び支持基板６が固定され、ダイシングテープ４と支持基板６とが密着した状態が保持される。支持基板６は、支持基板６を貫通する貫通孔８を複数有している。貫通孔８は、例えば、Φ０．５ｍｍ、１０ｍｍピッチとしてもよい。

次に、図１のＳ１０６において、半導体ウェハ１のダイシング工程を行う。図１のＳ１０６に示す工程では、ダイシング装置のチャックテーブル上に支持基板６を真空吸着させた後、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、ダイシングブレード９を用いて、半導体ウェハ１を切断して、半導体ウェハ１を複数の半導体チップ１１に分割（個片化）する。図７Ａは、半導体ウェハ１のダイシング工程を示す斜視図である。図７Ｂは、半導体ウェハ１のダイシング工程を示す断面図である。この場合、半導体ウェハ１のダイシングラインに沿って半導体ウェハ１が切断される。ダイシングテープ４の第１面まで切り込みを入れるが、ダイシングテープ４は切断されない。ダイシングブレード９は、円盤状の薄型砥石である。半導体チップ１１は、半導体装置の一例である。

ダイシングテープ４の第２面と支持基板６とが密着しているため、半導体ウェハ１を切断する際及び半導体ウェハ１を切断した後におけるダイシングテープ４の伸縮が抑制され、分割された半導体チップ１１の位置ずれが抑止される。分割された半導体チップ１１の電子回路上には、再配線、封止樹脂及び外部端子が形成されている。したがって、半導体チップ１１は、パッケージ化が行われている。パッケージ化された半導体チップ１１は、半導体パッケージとも呼ばれる。

次いで、図１のＳ１０７において、ダイシングテープ４の第１面にリング部材１２を貼付する工程を行う。図１のＳ１０７に示す工程では、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、リング部材１２をダイシングテープ４の第１面に貼付する。図８Ａは、ダイシングテープ４の第１面にリング部材１２を貼付する工程を示す斜視図である。図８Ｂは、ダイシングテープ４の第１面にリング部材１２を貼付する工程を示す断面図である。リング部材１２は、複数の半導体チップ１１を囲む環状形状である。ダイシングテープ４の第１面は粘着性を有するので、リング部材１２は、ダイシングテープ４の第１面に固定される。リング部材１２は、リングフレーム５と複数の半導体チップ１１との間に配置されている。したがって、リングフレーム５の内側にリング部材１２が配置されている。ダイシングテープ４の第１面にリング部材１２を貼付することにより、半導体ウェハ１を切断した後におけるダイシングテープ４の伸縮が更に抑制され、分割された半導体チップ１１の位置ずれが抑止される。リング部材１２は、環状部材の一例である。

リング部材１２の材料は、例えば、金属材料、樹脂材料等である。リング部材１２は、予め磁化された金属材料であってもよい。リング部材１２の材料として予め磁化された金属材料を用いることにより、リング部材１２の磁力により支持基板６がリング部材１２に引き寄せられるため、ダイシングテープ４の第２面と支持基板６との密着が強くなる。

次に、図１のＳ１０８において、複数の半導体チップ１１の同時測定により、複数の半導体チップ１１の試験を行う。図１のＳ１０８に示す工程では、図９に示すように、テスター（試験装置）１３が備えるプローブカード１４の測定針（プローブ）１５と、半導体チップ１１上に形成された外部端子とを接触させて、複数の半導体チップ１１を同時に測
定する。図９は、複数の半導体チップ１１の試験を行う工程を示す断面図である。ダイシング装置とテスター１３とは異なる装置であり、ダイシングテープ４、支持基板６及び複数の半導体チップ１１は、ダイシング装置からテスター１３に搬送される。ダイシングテープ４の第２面と支持基板６とが密着しているため、搬送時におけるダイシングテープ４の伸縮が抑制され、分割された半導体チップ１１の位置ずれが抑止される。

複数の半導体チップ１１の同時測定の場合、測定針１５の位置は、半導体チップ１１毎に合わせて固定されている。分割された半導体チップ１１の位置ずれが抑止されているため、複数の半導体チップ１１を同時に測定することが可能であり、測定時間が短縮される。

次いで、図１のＳ１０９において、ダイシングテープ４と支持基板６とを剥離する工程を行う。図１のＳ１０９に示す工程では、図１０に示すように、固定部７を取り外し、ダイシングテープ４と支持基板６との間にエア（圧縮空気）を流すことにより、ダイシングテープ４と支持基板６とを剥離する。図１０は、ダイシングテープ４と支持基板６とを剥離する工程を示す断面図である。ダイシングテープ４の第２面と支持基板６とは密着しているが、ダイシングテープ４と支持基板６との間にエアを流すことにより、ダイシングテープ４と支持基板６とが容易に剥離する。ダイシングテープ４と支持基板６の側面からエアを吹き付けて、ダイシングテープ４と支持基板６との間にエアを流してもよい。また、支持基板６の貫通孔８からエアを吹き付けて、ダイシングテープ４と支持基板６との間にエアを流してもよい。

次に、図１のＳ１１０において、ＵＶ（ultraviolet）を照射する工程を行う。図１の
Ｓ１１０に示す工程では、図１１に示すように、紫外線ランプ１６を用いてダイシングテープ４の第２面からＵＶを照射する。図１１は、半導体装置の製造工程を示す断面図である。ダイシングテープ４がＵＶ硬化型である場合、ダイシングテープ４にＵＶを照射すると、ダイシングテープ４の粘着力が低下し、次工程におけるピックアップが容易となる。なお、ダイシングテープ４がＵＶ硬化型でない等の場合、図１のＳ１１０に示す工程は省略してもよい。

次いで、図１のＳ１１１において、ピックアップ工程を行う。図１のＳ１１１に示す工程では、図１２Ａ〜１２Ｃに示すように、突き上げピン１７を用いて、各半導体チップ１１をピックアップする。図１２Ａ〜１２Ｃは、半導体チップ１１をピックアップする工程を示す断面図である。図１２Ａは、半導体チップ１１をピックアップする前の状態を示している。ダイシングテープ４が、多孔質吸着テーブル１８によって真空吸着されている。多孔質吸着テーブル１８には、多孔質吸着テーブル１８を貫通する貫通孔１９が設けられている。突き上げピン１７は、ピンの一例である。

図１２Ｂ及び図１２Ｃに示すように、多孔質吸着テーブル１８の貫通孔１９内に突き上げピン１７を挿入し、突き上げピン１７が半導体チップ１１を突き上げることにより、半導体チップ１１をピックアップする。図１２Ｂに示すように、突き上げピン１７がダイシングテープ４を突き破り、突き上げピン１７が半導体チップ１１を突き上げることにより、半導体チップ１１をピックアップしてもよい。また、図１２Ｃに示すように、突き上げピン１７がダイシングテープ４及び半導体チップ１１を突き上げることにより、半導体チップ１１をピックアップしてもよい。

例えば、ダイシングテープ４に代えて硬い支持基板を用いることにより、半導体チップの位置ずれを抑止することも考えられる。しかし、ダイシングテープ４に代えて硬い支持基板を用いる場合、ピックアップ工程において、支持基板の裏面からの突き上げピン１７による突き上げを行うことができず、半導体チップ１１のピックアップが困難になる。一
方、ダイシングテープ４と支持基板６とを密着することにより、半導体チップ１１の位置ずれを抑止する場合、ダイシングテープ４と支持基板６とを剥離することにより、ダイシングテープ４の第２面からの突き上げピン１７による突き上げが可能となる。

実施形態に係る半導体装置の製造方法を、以下のように変形してもよい。
〈変形例１〉
実施形態に係る半導体装置の製造方法において、図１のＳ１０１及びＳ１０２に示す工程を行った後、図１のＳ１０５に示す工程を行い、その後に、図１のＳ１０３及びＳ１０４に示す工程を行ってもよい。すなわち、実施形態に係る半導体装置の製造方法において、支持基板６上にダイシングテープ４を設ける工程を行った後、ダイシングテープ４の第１面にダイシングテープ４及びリングフレーム５を貼付する工程を行ってもよい。

〈変形例２〉
実施形態に係る半導体装置の製造方法において、図１のＳ１０９及びＳ１１０に示す工程を省略してもよい。この場合、図１のＳ１１１に示す工程において、図１３に示すように、支持基板６の貫通孔８内に突き上げピン１７を挿入し、突き上げピン１７が半導体チップ１１を突き上げることにより、半導体チップ１１をピックアップする。突き上げピン１７がダイシングテープ４を突き破り、突き上げピン１７が半導体チップ１１を突き上げることにより、半導体チップ１１をピックアップしてもよい。また、突き上げピン１７がダイシングテープ４及び半導体チップ１１を突き上げることにより、半導体チップ１１をピックアップしてもよい。

１ 半導体ウェハ
２ 表面保護テープ
３ 砥石
４ ダイシングテープ
５ リングフレーム
６ 支持基板
７ 固定部
８ 貫通孔
９ ダイシングブレード
１１ 半導体チップ
１２ リング部材
１３ テスター
１４ プローブカード
１５ 測定針
１６ 紫外線ランプ
１７ 突き上げピン
１８ 多孔質吸着テーブル
１９ 貫通孔

Claims (6)

1. ダイシングテープの第１面に、半導体基板及び前記半導体基板を囲む環状フレームを貼付する工程と、
   前記ダイシングテープの第１面の反対の第２面と支持基板とを密着させて、前記支持基板上に前記ダイシングテープを設ける工程と、
   前記貼付する工程及び前記設ける工程の後、前記半導体基板を切断して前記半導体基板を複数の半導体装置に分割する工程と、
   を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記分割する工程の後、前記複数の半導体装置を囲む環状部材が前記環状フレームと前記複数の半導体装置との間に配置されるように、前記環状部材を前記ダイシングテープの第１面に貼付する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記分割する工程の後、前記ダイシングテープと前記支持基板とを剥離する工程と、
   前記剥離する工程の後、前記半導体装置をピックアップする工程を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記支持基板は、前記支持基板を貫通する貫通孔を有しており、
   前記貫通孔内にピンを挿入し、前記ピンが前記半導体装置を突き上げて前記半導体装置をピックアップする工程を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記分割する工程の後、前記複数の半導体装置の同時測定により、前記複数の半導体装置の試験を行う工程を備えることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記支持基板は、金属材料により形成されており、
   前記環状部材は、磁化されていることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。

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