JP2016072316A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ＭＥＭＳ半導体ウエハとダイアタッチフィルム付きダイシングテープとの密着強度を向上した半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供すること。
【解決手段】
半導体ウエハに電極を形成する工程と、前記電極が形成されている側とは反対側の裏面側に接着シートとの密着性の強い保護膜を形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法。あるいは、半導体ウエハと、前記半導体ウエハ形成された電極と、前記電極が形成されている側とは反対側の裏面側に形成された接着シートとの密着性の強い保護膜とを有する半導体装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体ウエハにおける裏面研削がされていないＭＥＭＳウエハに対して、ダイアタッチフィルム付きダイシングテープとの密着強度を確保し、ダイシング時のチップ飛散を防止することが出来る半導体装置の製造方法に関するものである。

近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて小型で単純な構造を有する加速度センサあるいは角速度センサとして、静電容量素子を利用したタイプのセンサ（いわゆる静電容量型センサ）が実用化されている。

自動車においては、特に静電容量型の加速度センサや角速度センサが横滑り防止や乗員の安全性を向上するための機器（例えばエアバック）制御用として適用が拡大している。また、センサ装置の自動車への適用では、エンジンルームへの搭載も想定されるため、温度変化や機械的振動などの過酷な環境負荷に耐えることが必要となっている。農業機械では車体の姿勢制御や、種々の耕作用途に用いる付属機の水平制御に用いられており、自動車同様過酷な環境で使用される。

センサ装置は、これらの使用環境に適用させるとともに、小型薄型化及び高性能化に加えて、多機能化が進み、複数の半導体素子を積層した半導体装置が急増している。これらの半導体素子間、又は最下段の半導体素子と基板（支持部材）間を接着する材料として、液状のペースト材やダイアタッチフィルム付きダイシングテープが適用されている。傾斜角度測定や高精度信頼性を必要とする分野では、物理量を検出するセンサのパッケージ実装時の半導体素子の水平精度及び搭載位置精度が重要なため、フィルム上のダイアタッチフィルム付きダイシングテープを適用した構造が知られている。

従来、半導体ウエハにダイアタッチフィルム付きダイシングテープを貼り付ける際には、一般的に事前に半導体ウエハの裏面の研削を行いダイアタッチフィルム付きダイシングテープとの密着強度の確保を実施する。貼付け時の密着強度が不足する場合は、ダイシング時のチップ飛散の不具合が発生する場合がある。

例えば特許文献１において、半導体ウエハに直接ダイアタッチフィルムに相当する接着剤を塗布する装置が開示されている。また別の手段として、特許文献２では、真空を利用したダイアタッチフィルム付きダイシングテープを貼り付ける装置が開示されている。

特開２０１２−２３８７００号公報 特開２０１１−７１４７２号公報

物理量を検出する構造を内部に有するＭＥＭＳ半導体ウエハのように、シリコンウエハ等を貼り合せる技術により製造された半導体ウエハでは、ウエハ内部の構造上ウエハ裏面への研削処理及びウエハへの高圧印加はウエハの破損の可能性がある。

加えてＭＥＭＳ半導体ウエハ製造時の位置合せのために、ウエハの電極構造がない側の裏面側の面は、ミラー面を有する場合がある。そのためダイアタッチフィルム付きダイシングテープを貼り付けた場合は、ウエハのミラー面にダイアッタチフィルムが接着することになり、ウエハとフィルムの密着性が不足し、ダイシング時のチップ飛散の問題がある。

そのため特許文献１では、半導体ウエハの一方の面上に直接ダイアタッチフィルムに相当する接着剤を塗布することにより問題の解決を図られている。しかしこの手段の場合、専用の接着剤を用意する必要があり、ウエハの一方の面に接着剤層を形成後もダイシングテープ状に貼り合せる必要があり、工数とコストの増加の問題がある。

また、特許文献２における真空を利用した貼付けの場合は、専用の設備を備える必要があり、設備導入の問題がある。

そこで本発明は、ＭＥＭＳ半導体ウエハとダイアタッチフィルム付きダイシングテープとの密着強度を向上した半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の半導体製造方法は、半導体ウエハに電極を形成する工程と、前記電極が形成されている側とは反対側の裏面側に接着シートとの密着性の強い保護膜を形成する工程と、を有する。あるいは、本発明の半導体装置は、半導体ウエハと、前記半導体ウエハ形成された電極と、前記電極が形成されている側とは反対側の裏面側に形成された接着シートとの密着性の強い保護膜とを有する。

本発明によれば、ＭＥＭＳ半導体ウエハとダイアタッチフィルム付きダイシングテープとの密着強度を向上した半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することが可能となる。

本発明による物理量を検出するセンサを内部に有するＭＥＭＳ半導体ウエハの断面模式図である。 本発明による裏面保護膜付き半導体装置の断面模式図である。 本発明による半導体ウエハをダイアッタチフィルム付きダイシングテープに貼り付けた際の断面模式図である。 本発明を適用した場合の半導体装置製造のフロー図である。 本発明による半導体装置を用いた物理量検出パッケージ実施例の断面図である。

以下、図面を用いて本発明の一例について詳細に説明する。

まず、初めに本発明の一例である半導体装置について図を用いて説明する。

図１に示すように、本発明による半導体ウエハは、上部シリコン基板１と下部シリコン基板２の間に、物理量検出電極３が貼り合わされており、上部シリコン基板上に検出物理量の出力を行う電極パッド４及びその配線層５を配置した構造を有している。下部シリコン基板表面２ａは、シリコンウエハのミラー面もしくは、ミラー面に対して酸化膜の形成もしくは、ポリシリコンが形成された面を有し、非常に平滑な面を有している。

図２に示すように、本発明による半導体装置は、前記図１の半導体ウエハの裏面のミラー面２ａ上に、有機系の保護膜６を形成することで保護膜付きの半導体ウエハが得られる。
保護膜の種類としては、半導体ウエハの回路面の保護膜として一般的に適用されているポリイミド系の有機膜もしくは、エポキシ樹脂系のレジスト膜が挙げられる。保護膜２の形成方法としては、薄膜化及び膜厚均一性の観点から、スピンコート法やスプレーコート法が好ましい。スピンコート法による塗布は、半導体ウエハのうねり、及びエッジ部の盛り上がりを防止するために、５００〜４０００ｒｐｍの回転数で行うことが好ましい。

その後のベークにより保護膜を硬化させることで安定的な保護膜が形成される。ベーク時の温度と時間は、使用する保護膜の種類により決まる。

その後、裏面保護膜付きの半導体ウエハは、図３に示すように、保護膜６を介してダイアタッチフィルム７に接着される。有機系の保護膜を介することで、半導体ウエハの裏面ミラー面とダイアタッチフィルムが直接接着されるより、強固に接着することが出来る。強固に接着することで、ダイシング時のチップ飛散を防ぐことが出来、安定的なダイシング加工を提供することが出来る。

本発明の実施形態において、ダイアッタチ付きダイシングテープは、日立化成株式会社のＨＲ−９１０１，ＨＲ−５１０１を使用した。前記のダイアッタチ付きダイシングテープを使用した場合は、半導体ウエハ裏面と有機系保護膜の密着強度は、９０°ピールの試験方法にて３００Ｎ／ｍ以上あることが好ましい。３００Ｎ／ｍ未満の場合、ダイシング時チップ飛散が発生するといった問題が生じやすくなる傾向にある。逆に３００Ｎ／ｍ以上の密着強度が得られるのであれば、保護膜の材料としてポリイミド系、エポキシ樹脂系以外でも良い。

次に本発明において開示される代表的な実施の形態について、概要の製造フローを図４に示す。
（ａ）半導体ウエハの電極が形成されていない裏面側に保護膜を塗布する工程。
（ｂ）前記（ａ）工程の後、保護膜を加熱硬化させる工程。
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記半導体ウエハの前記（ａ）工程にて塗布した保護膜の面に対して、ダイアッタチ付きダイシングテープを貼り付ける工程。

（ｄ）前記（ｃ）工程の後、ダイシングにて前記半導体ウエハを半導体チップに分離する工程。
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記半導体チップを基板配線もしくは、別の半導体チップの上に搭載する工程。

前記（ｅ）工程の後は、パッケージ種により異なり、前記半導体チップを樹脂で封止する工程の場合もあれば、プリモールドのようにモールド樹脂にて成形された箱型等の中に搭載する場合がある（図示しない）。

図５は、本発明を適用したトランスファーモールド型の半導体パッケージの実施を示す。

本実施例のトランスファーモールド型物理量検出センサでは、ＭＥＭＳ半導体チップ９とダイアッタチフィルム７の間に、保護膜６を有することを特徴としている。保護膜６があることにより、ＭＥＭＳ半導体チップ９とダイアッタチフィルム７の接着は強固になり、ＭＥＭＳ半導体チップとダイアッタチフィルム間のボイド及び密着不良は抑制可能となる。それ以外の部分は、一般的なリードフレーム１１に実装する半導体パッケージと同等な構造であるが、ＭＥＭＳ半導体チップ９を半導体チップ１０の上に積層実装する際に、ダイアッタチフィルム７を適用することにより、一般的なペースト状のダイアッタチ材を使用する場合より、搭載位置精度、搭載ＭＥＭＳチップの平坦度に有利な構造である。なお、保護膜６の膜厚としては、処理後のウエハ表面の平坦度、均一性の面から３ｕｍ以上の膜厚を有する方が有効である。

以上、説明したように、本発明によれば、半導体ウエハのダイアタッチフィルム付きダイシングテープに対する密着強度が向上するため、半導体ウエハのダイアタッチフィルム付きダイシングテープを貼り付ける側に対して、研削処理を行わず必要十分な密着強度を確保して貼り合せることが可能となる。これによりダイシング時のチップ飛散を防ぐことが出来、安定的なダイシング加工を提供することが出来る。その結果、歩留りよく半導体装置を製造することが可能になる。

また、追加設備の導入やＭＥＭＳ半導体ウエハの裏面研削をすることなく、安易且つ信頼性を十分に維持しながらＭＥＭＳ半導体ウエハとダイアタッチフィルム付きダイシングテープとの密着強度を改善させる半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することが可能となる。

１…上部シリコン基板、２…下部シリコン基板、３…物理量検出電極、４…電極パッド、５…配線層、２ａ…半導体ウエハの裏面（ミラー面）、６…有機系保護膜、７…ダイアッタチフィルム（ダイボンド材）、８…ダイシングテープ、９…ＭＥＭＳ半導体チップ、１０…半導体チップ、１１…リードフレーム、１２…ワイヤ、１３…封止樹脂、１４…パッケージ

Claims (7)

1. 半導体ウエハに電極を形成する工程と、
   前記電極が形成されている側とは反対側の裏面側に接着シートとの密着性の強い保護膜を形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 半導体ウエハと、
   前記半導体ウエハ形成された電極と、
   前記電極が形成されている側とは反対側の裏面側に形成された接着シートとの密着性の強い保護膜とを有することを特徴とする半導体装置。
3. 請求項２に記載の半導体装置において、
   前記半導体ウエハは、内部に物理量を検出するための素子が形成され、ウエハの貼り合せ接合による積層体からなる半導体装置。
4. 請求項２に記載の半導体装置において、
   前記半導体ウエハの一方の面は、ミラー面を有し研削処理がなされていないことを特徴とする半導体装置。
5. 請求項２に記載の半導体装置において、
   前記半導体ウエハは、電極形成がされていない裏面側のみ、あるいは、両面に保護膜を有することを特徴とする半導体装置。
6. 請求項４に記載の半導体装置において、
   前記半導体ウエハの電極が形成されていない裏面側に形成される保護膜は、ポリイミドもしくは、エポキシ樹脂を主成分とする半導体装置。
7. 請求項２に記載の半導体装置において、
   前記半導体ウエハは、前記接着シートとしてダイアッタチフィルムやダイアッタチフィルム付きダイシングテープを貼り合せることを特徴とする半導体装置。