JP2017098481A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】支持体の軽剥離化が可能で高温熱履歴耐性を有する仮固定用シートを適用することにより、薄型かつ高密度の半導体装置を低ストレスで製造できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置１０の製造方法は、光透過性支持体１上に仮固定用シート２を積層する工程と、仮固定用シート２上に半導体チップ３を仮固定する工程と、半導体チップ３を覆う封止体４を形成する工程と、半導体チップ３の表面３ａが露出するように、封止体４を研削する工程と、半導体チップ３の表面３ａに再配線５を形成する工程と、半導体チップ３から、光透過性支持体１及び仮固定用シート２を剥離する工程と、を備える。仮固定用シート２を剥離する工程において、光透過性支持体１側から仮固定用シート２に放射エネルギー８を照射することにより、仮固定用シート２の樹脂組成物を分解して光透過性支持体１を剥離する。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

近年、電子機器の小型、軽量化、及び高機能化の要求が高まっている。これらの要求に応じて電子機器を構成する半導体装置についても、小型化、薄型化、及び高密度実装化が求められている。

このような半導体装置の製造には、基板又は仮止め材等に固定された半導体チップを封止樹脂にて封止し、必要に応じて封止物を電子部品単位の半導体装置となるようにダイシングする手順が採用されている。このような過程の中で、上記要求に応えるべく、封止樹脂で封止後に封止体を研削して薄型化を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２等を参照）。フリップチップＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、フリップチップＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｐａｃｋａｇｅ）、ファンイン型ウェハレベルパッケージ、及びファンアウト型ウェハレベルパッケージ等の薄型半導体装置の製造においては、研削による薄型化に加えて、薄厚半導体チップを適用することも重要な要素となる。

特許第３４２０７４８号公報 特許第３６６６５７６号公報

ファンアウト型ウェハレベルパッケージのような薄型かつ高密度の半導体装置の製造工程においては、まず、支持体上に形成した仮止め材層の上に、複数の薄厚の半導体チップを仮固定後、当該半導体チップを封止材で埋め込む。その後、封止材を研削することによって露出した半導体チップ表面に再配線を形成し、次いで半導体チップから仮止め材層付き支持体を剥離する工程が提案されている。

上記工程においては、薄厚の半導体チップを低ストレスで仮固定できる仮止め剤が求められている。

本発明の目的は、上記課題を解決する一手段として、ファンアウト型ウェハレベルパッケージのような薄型かつ高密度の半導体装置を低ストレスで製造できる半導体装置の製造方法を提供することである。

本発明者らは、鋭意検討した結果、薄型かつ高密度の半導体装置の製造方法において、放射エネルギー照射によって支持体の軽剥離化が可能な仮固定用シートを適用することにより、上記半導体装置を低ストレスで製造することができる本発明を完成させた。

すなわち、本発明に係る半導体装置の製造方法は、光透過性支持体上に、樹脂組成物を含む仮固定用シートを積層する工程と、仮固定用シート上に半導体チップを仮固定する工程と、仮固定された半導体チップを覆う封止体を形成する工程と、光透過性支持体と反対側の半導体チップの表面が露出するように、封止体を研削する工程と、封止体から露出した半導体チップの表面に配線を形成する工程と、半導体チップから、光透過性支持体及び仮固定用シートを剥離する工程と、を備え、仮固定用シートを剥離する工程において、前記光透過性支持体側から前記仮固定用シートに放射エネルギーを照射することにより、前記仮固定用シートの前記樹脂組成物を分解して前記光透過性支持体を剥離した後に、前記半導体チップ及び前記封止体から前記仮固定用シートを剥離する。

この半導体装置の製造方法では、仮固定用シートを剥離する工程においては、光透過性支持体側から仮固定用シートに放射エネルギーを照射することにより、仮固定用シートの樹脂組成物を分解して光透過性支持体を剥離する。このように放射エネルギーの照射によって仮固定用シートの樹脂組成物を分解することにより、仮固定用シートから光透過性支持体を容易に剥離できる。このような仮固定用シートを適用することにより、例えば、ファンアウト型ウェハレベルパッケージのような薄型かつ高密度の半導体装置を低ストレスで製造することが可能になる。加えて、光透過性支持体の大面積化にも対応が可能になるので、上記半導体装置の製造効率を向上できる。

また、仮固定用シートを剥離する工程において、１０６４ｎｍの波長の光を発生するＹＡＧレーザーによって放射エネルギーを供給してもよい。この場合、仮固定用シートにコスト性よく放射エネルギーを供給できる。

また、仮固定用シートとして、光透過性支持体に接する光熱変換層と、光熱変換層上に設けられると共に半導体チップを仮固定する粘着層とを有する積層シートを用い、仮固定用シートを積層する工程において、光熱変換層が光透過性支持体に接し、粘着層が光透過性支持体と反対側に位置するように、仮固定用シートを光透過性支持体上に積層してもよい。この場合、例えば光熱変換層に光透過性支持体に対する軽剥離性を持たせると共に粘着層に高温熱履歴耐性を持たせることができる。これにより、単一の樹脂層から構成される仮固定用シートではトレードオフの関係となり困難である、光透過性支持体に対する軽剥離性と高温熱履歴耐性との両立が可能となる。このような仮固定用シートを用いることによって配線を形成する工程等にて加熱処理を行ったとしても、当該仮固定用シートの熱破壊等が抑制されるので、ファンアウト型ウェハレベルパッケージのような薄型かつ高密度の半導体装置を信頼性良く製造できる。

また、仮固定用シートとして、無機充填材を含んだ粘着層を有する積層シートを用いてもよい。この場合、仮固定用シートにおける粘着層の高温熱履歴耐性が向上する。

本発明によれば、支持体の軽剥離化が可能で高温熱履歴耐性を有する仮固定用シートを適用することにより、ファンアウト型ウェハレベルパッケージのような薄型かつ高密度の半導体装置を低ストレスで製造できる。

本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する概略断面図である。 本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する概略断面図である。 本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する概略断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図面の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。

以下では、図１（ａ）〜（ｄ）、図２（ａ）〜（ｃ）、及び図３（ａ）〜（ｄ）を用いながら本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。図１（ａ）に示すように、まず、光透過性支持体１を準備する。

光透過性支持体１は、後述する放射エネルギー８（図３（ａ）を参照）を透過し、後述する仮固定用シート２の光熱変換層２Ａ（図１（ｂ）を参照）への放射エネルギーの透過を妨げないものである。光透過性支持体１の放射エネルギー８の透過率は、例えば５０％以上である。光透過性支持体１は、後述する研削される封止体４（図２（ａ）を参照）を平坦な状態に維持し、後述する研削作業及び搬送作業時に破損しない材料であることが望ましい。また、光透過性支持体１は、研削時の被研削体の反りを防止するために十分な剛性を有することが望ましい。光透過性支持体１の好適な例としては、ガラス板又はアクリル板などが挙げられる。上記光透過性支持体１の形状、及び大きさについては、限定されるものではなく、例えばウェハ状、またはパネル（スクエア）状などであってもよい。

次に、図１（ｂ）に示すように、光透過性支持体１上に仮固定用シート２を積層する。仮固定用シート２は、光透過性支持体１に接するシート状の光熱変換層２Ａと、シート状の光熱変換層２Ａ上に設けられ、光透過性支持体１と反対側に位置する粘着層２Ｂとが積層されたシートである。仮固定用シート２は、例えば真空ラミネータ等の装置を使用し、加熱加圧状態で対応する面上に貼り合せることによって積層される。

光熱変換層２Ａは、光吸収材及び樹脂組成物を有する。光熱変換層２Ａは、例えば、適当な溶剤に光吸収剤及び樹脂組成物を分散、溶解させてワニスを調製し、このワニスを塗工してシート状にして得ることができる。

光熱変換層２Ａの光吸収材は、後述する放射エネルギー８（図３（ａ）を参照）を吸収するものである。光吸収材は、例えば、カーボンブラック、カーボンファイバー、グライファイト粉の他、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル等の微粒子金属粉末、又は黒色酸化チタン等の金属酸化物粉末などが挙げられる。光吸収材としては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックは、後述する放射エネルギー８照射後の光熱変換層２Ａと光透過性支持体１との剥離に要する力を有意に低下させ、仮固定用シート２に対する光透過性支持体１の分離性を促進できる。

光熱変換層２Ａの厚さは、光透過性支持体１との分離を可能にする限り制限は無いが、通常は１μｍ〜５０μｍである。光熱変換層２Ａの厚さは、５〜２５μｍであることが好ましい。光熱変換層２Ａの厚さが１μｍを下回ると、十分な光吸収に必要とされる光吸収剤の濃度が高くなる。このため、光熱変換層２Ａの製膜性が悪くなり、結果として光透過性支持体１と仮固定用シート２との接着不良を起こすおそれがある。一方、光熱変換層２Ａの厚さが５０μｍを超えると、後述する放射エネルギー８（図３（ａ）を参照）による光熱変換層２Ａの発熱が樹脂組成物の熱分解のために十分でなく、光透過性支持体１が仮固定用シート２から剥離することが困難になるおそれがある。

光熱変換層２Ａ中の光吸収剤の濃度は、光吸収剤の種類、粒子形態、及び分散度などによっても異なる。光吸収材として粒径５〜５００ｎｍ程度の一般的なカーボンブラックが用いられる場合、当該光吸収材の濃度は、通常、５〜７０体積％であり、好ましくは１０〜６０体積％であり、より好ましくは２０〜５５体積％である。光吸収材の濃度が５体積％未満の場合、光熱変換層２Ａの発熱が樹脂組成物の熱分解のためには不十分であるおそれがある。また、光吸収材の濃度が７０体積％を超えると、光熱変換層２Ａの製膜性が悪くなり、他の層との接着不良などを生じやすくなる。なお、光吸収材の粒径は、仮固定用シートを６００℃のオーブンで２時間加熱し、樹脂成分を分解及び揮発させ、残存物（例えば無機フィラー等）をＳＥＭで観察する方法、又はレーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定する方法により導き出すことができる。

光熱変換層２Ａの樹脂組成物としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、又はフッ素樹脂などが使用できる。これらの樹脂組成物は、単独、または二種以上を混合して使用してもよい。さらに剥離性を高めるために、上記樹脂組成物に離型剤を添加してもよい。具体例としては、離型剤として長鎖アルキル系離型剤、シリコーン系離型剤、又はフッ素系離型剤を使用できる。これらの離型剤は、単独、または二種以上を混合して使用してもよい。

上記樹脂組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）は、２０℃〜１００℃であることが望ましい。この場合、当該樹脂組成物は、後述する放射エネルギー８（図３（ａ）を参照）によって熱分解した後に冷却した時に分離した亀裂部同士が再接着（融着）することを防止できると共に、後述する封止体の研削工程に耐え得る硬度を保持できる。一方、上記樹脂組成物のＴｇが１００℃を超える場合、光熱変換層２Ａを光透過性支持体１へ貼り合せるときの温度が高くなりすぎ、光透過性支持体１が反りを起こす可能性が高くなってしまう。なお、樹脂組成物のＴｇは、ＴＧ−ＤＴＡ（示差熱熱重量同時測定装置）、ＤＳＣ（示差走査熱量分析装置）、またはフィルム化したサンプルに対してレオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー株式会社製粘弾性アナライザーＲＳＡ−２を用いて算出する。粘弾性アナライザーＲＳＡ−２を用いる場合、例えば３５ｍｍ×１０ｍｍ×４０μｍ厚のサンプルを、昇温速度５℃／ｍｉｎ、周波数１Ｈｚ、測定温度−１５０〜３００℃の条件で測定したときの、主分散ピーク温度（ｔａｎδピークが最大となる温度）をＴｇとする。

仮固定用シート２を構成する粘着層２Ｂは、粘着性を有し、樹脂組成物を含む。粘着層２Ｂは、適当な溶剤に樹脂組成物（必要に応じて無機フィラーを添加する）を溶解、分散させてワニスを調製し、このワニスを塗工してシート状にして得ることができる。粘着層２Ｂの厚さは、１μｍ〜５００μｍが好ましく、５μｍ〜５０μｍがより好ましい。

粘着層２Ｂの樹脂組成物としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、又はフッ素樹脂などが使用できる。これらの樹脂組成物は、単独、または二種以上を混合して使用してもよい。さらに剥離性を高めるために、上記樹脂組成物に離型剤を添加してもよい。具体例としては、離型剤として長鎖アルキル系離型剤、シリコーン系離型剤、フッ素系離型剤を使用できる。これらの離型剤は、単独、または二種以上を混合して使用してもよい。

粘着層２Ｂの樹脂組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）は、−３５℃〜５０℃の範囲であることが望ましく、−１０℃〜３０℃であることがより望ましい。この場合、当該樹脂組成物は、望ましくは２０℃〜１００℃の温度範囲で上記粘着層２Ｂの上に複数の半導体チップ３（図１（ｃ）を参照）を仮固定可能な粘着性を保持できる。上記樹脂組成物のＴｇが−３５℃を下回る場合、粘着層２Ｂの製膜時の表面タックが強くなり過ぎて取扱い性が低下するおそれが高くなる。また、粘着層２ＢのＴｇが５０℃を超える場合、半導体チップ３（図１（ｃ）を参照）を仮固定（仮圧着）する際の温度が１００℃を超える可能性が高くなる。

上記粘着層２Ｂには、樹脂組成物に加えて無機充填材が含まれてもよい。この場合、後述する封止体４（図１（ｄ）を参照）及び再配線５（図２（ｂ）を参照）を形成する際等の高温熱履歴による熱溶融をさらに抑制でき、仮固定用シート２の高温熱履歴耐性をさらに向上できる。無機充填材は、特に限定されるものではなく、従来公知の各種充填材を用いることができる。例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、又は窒化ホウ素などの粉末が挙げられる。これらの無機充填材は単独、または２種以上併用することもできる。無機充填材として球状溶融シリカを用いる場合、樹脂組成物への分散性、及び粘着層２Ｂの製膜性の観点で好ましい。無機充填材の平均粒径は、５〜５００ｎｍの範囲であることが好ましい。無機充填材の平均粒径は、母集団から任意に抽出される試料を用い、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することにより導き出すことができる。

次に、図１（ｃ）に示すように、光透過性支持体１上に形成した仮固定用シート２の粘着層２Ｂ上に、複数の半導体チップ３を仮固定する。仮固定用シート２の粘着層２Ｂ上に、所定条件（例えば室温（２０℃）、または加熱状態）で、複数の半導体チップ３を個別に圧着して仮固定する。半導体チップ３の仮固定後、必要に応じて仮固定用シート２を所定条件で熱硬化してもよい。複数の半導体チップ３のそれぞれは、予め、半導体ウェハを所定サイズに切断してチップ状に個片化したものである。半導体チップ３の厚さは、半導体装置の小型化、薄型化に加えて、搬送時若しくは圧着工程等の際の割れ抑制の観点から、１μｍ〜１０００μｍが好ましく、１０μｍ〜５００μｍがより好ましく、５０μｍ〜２００μｍがさらに好ましい。

次に、図１（ｄ）に示すように、仮固定用シート２上に仮固定した複数の半導体チップ３を覆う封止体４を形成する。封止体４は、例えば封止シートを用いて形成される。この封止シートから形成される封止体４による半導体チップ３の封止には、例えばコンプレッション封止成形機、または真空ラミネート装置が用いられる。例えば、上記装置を使用して、４０℃〜１８０℃（好ましくは６０℃〜１５０℃）、０．１〜１０ＭＰａ（好ましくは０．５〜８ＭＰａ）、かつ０．５〜１０分間の条件で熱溶融させた封止シートにて半導体チップ３を覆い、封止体４を形成する。封止シートは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどの剥離ライナー上に積層された状態で準備されてもよい。この場合、封止シートが半導体チップ３側に配置されて半導体チップ３を埋め込んだ後、剥離ライナーを剥離することにより封止体４を形成する。

封止シートの厚さは、特に限定されないが、最低限、封止体４が半導体チップ３の厚み以上になることを必須とする。この場合、封止シートの厚さは、半導体チップ３の厚さを鑑み、５０μｍ〜２０００μｍ、好ましくは７０μｍ〜１５００μｍ、より好ましくは１００μｍ〜１０００μｍである。封止シートの厚さが５０μｍ未満であると、使用する半導体チップ３の厚さも薄くする必要がある。この場合、半導体チップ３を仮固定用シート２上に仮固定して配置する際、もしくは封止シートで半導体チップ３を埋め込み封止する際に当該半導体チップ３が割れやすくなる傾向にある。また、封止シートの厚さが２０００μｍを超えると、その後の工程に時間がかかる傾向にあり、好ましくない。

封止シートの製造方法は、特に限定されない。例えば、下記樹脂組成物の混練物を調製し、得られた混練物を塗工して封止シートを形成する方法、あるいは得られた混練物をシート状に塑性加工して形成する方法が挙げられる。

封止シートを構成する樹脂組成物は、熱硬化性樹脂組成物又は熱可塑性樹脂組成物のいずれかでもよい。樹脂組成物は、耐熱性、その他の信頼性の観点から、熱硬化性樹脂組成物が好ましい。この場合、上記装置を使用して好適に封止体４を形成できる。また、封止体４にて半導体チップ３を覆った後、所定の条件で熱硬化を目的とした加熱処理を行うことができる。この場合、半導体チップ３を覆う封止体４の全体を加熱する。熱硬化処理の条件として、加熱温度が１００℃以上、好ましくは１２０℃以上である。一方、加熱温度の上限は、２００℃以下、好ましくは１８０℃以下である。加熱時間は、１０分以上、好ましくは１２０分以下である。

次に、図２（ａ）に示すように、埋め込んだ半導体チップ３の表面３ａが露出するように封止体４を研削する。封止体４を研削する方法としては、特に限定されず、例えば、高速回転する砥石を用いるグラインディング法を挙げることができる。なお、半導体チップ３の表面３ａとは、光透過性支持体１と反対側の面である。

次に、図２（ｂ）に示すように、露出した半導体チップ３の表面３ａに再配線（配線）５を形成する。再配線５の形成方法としては、例えば、露出している半導体チップ３上へ真空成膜法などの公知の方法を利用して金属シード層を形成した後、セミアディティブ法などの公知の方法により、再配線５を形成することができる。再配線５を形成した後、再配線５及び封止体上へポリイミド又はＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）などの絶縁層を形成してもよい。なお、セミアディティブ法とは、金属シード層を形成し、所望のパターンを有するレジストを金属シード層上に形成し、金属シード層における露出した部分を電解めっき法等により厚膜化し、レジストを除去した後、薄い金属シード層をエッチングして配線を得る方法である。

次に、図２（ｃ）に示すように、形成した再配線５上にバンプ６を形成するバンピング加工を行う。バンピング加工は、半田ボール又は半田メッキなどを用いた公知の方法で行うことができる。以下では、再配線５及びバンプ６が形成された半導体チップ３と研削された封止体４との集合体をデバイス形成体７とも呼称する。

次に、図３（ａ），（ｂ）に示すように、半導体チップ３から、光透過性支持体１及び仮固定用シート２を剥離する。本剥離工程においては、光透過性支持体１から仮固定用シート２を剥離する工程と、半導体チップ３から仮固定用シート２を剥離する工程とを含む。

光透過性支持体１から仮固定用シート２を剥離する工程では、図３（ａ）に示すように、光透過性支持体１側から放射エネルギー８を仮固定用シート２の光熱変換層２Ａに照射する。このとき、光熱変換層２Ａに含まれる光吸収剤によって放射エネルギー８が吸収され、当該放射エネルギー８は光熱変換層２Ａにて熱エネルギーに変換される。発生した熱エネルギーが光熱変換層２Ａの温度を急激に上昇させることにより、光熱変換層２Ａを構成する樹脂組成物が熱分解する。それによって、光熱変換層２Ａ内（特に、光熱変換層２Ａと光透過性支持体１との界面付近の光熱変換層２Ａ内）でボイド（空隙）が生成し、光熱変換層２Ａの一部が崩壊することにより、光透過性支持体１が仮固定用シート２から分離する。

放射エネルギー８は、仮固定用シート２の光熱変換層２Ａが吸収する光の波長を出力し、且つ、光熱変換層２Ａが熱溶融あるいは熱分解して、光透過性支持体１と仮固定用シート２とを分離するのに十分なエネルギーの光を出力できるレーザー光によって供給される。レーザー光の具体例としては、１０６４ｎｍの波長の光を発生するＹＡＧレーザー、５３２ｎｍの波長の光を発生する２倍高階調ＹＡＧレーザー、又は７８０ｎｍ〜１３００ｎｍの波長の光を発生する半導体レーザーが挙げられる。レーザー照射装置の規模、汎用性、コストの観点から、レーザー光として１０６４ｎｍの波長の光を発生するＹＡＧレーザーが好ましく使用される。レーザー照射条件については、光透過性支持体１と、仮固定用シート２とを分離する出力と、半導体チップ３及び封止体４等へのダメージ軽減、隣接領域への漏れエネルギーを低減できる出力のバランスを考慮して設定される。

上記のようにして、仮固定用シート２から光透過性支持体１を剥離した後、粘着層２Ｂを、デバイス形成体７から垂直方向に引き上げるようにして剥がす。例えば、デバイス形成体７と粘着層２Ｂ間よりも高い粘着力を有する粘着テープを、仮固定用シート２のデバイス形成体７と接する面とは反対側の面に貼り合せた後、当該粘着テープと粘着層２Ｂとをデバイス形成体７からまとめて剥がす方法をとってもよい。これにより、図３（ｃ）に示されるように、デバイス形成体７から仮固定用シート２が除去される。

最後に、図３（ｄ）に示すように、半導体チップ３、封止体４、再配線５、及びバンプ６などの要素からなるデバイス形成体７のダイシングを行う。具体的には、隣接する半導体チップ３の間に位置する封止体４をダイシングすることにより、再配線５及びバンプ６が設けられた半導体チップ３を個変化する。これにより、チップ領域の外側に配線を引き出した半導体装置を得ることができる。

以上に説明したように、本実施形態に係る半導体装置１０の製造方法では、仮固定用シート２を剥離する工程においては、光透過性支持体１側から仮固定用シート２に放射エネルギー８を照射することにより、仮固定用シート２の樹脂組成物を分解して光透過性支持体１を剥離する。このように放射エネルギー８の照射によって仮固定用シート２の樹脂組成物を分解することにより、仮固定用シート２から光透過性支持体１を容易に剥離できる。このような仮固定用シート２を適用することにより、例えば、ファンアウト型ウェハレベルパッケージのような薄型の半導体装置１０を、薄厚の半導体チップ３を封止体４で埋め込み、封止体４の研削によって露出した半導体チップ３の表面３ａに再配線５を形成した後、低ストレスで光透過性支持体１を半導体装置１０から剥離することが可能になる。加えて、光透過性支持体１の大面積化にも対応が可能になるので、半導体装置１０の製造効率を向上できる。

また、仮固定用シート２を剥離する工程において、１０６４ｎｍの波長の光を発生するＹＡＧレーザーによって放射エネルギー８を供給してもよい。この場合、仮固定用シート２にコスト性よく放射エネルギー８を供給できる。

また、仮固定用シート２として、光透過性支持体１に接する光熱変換層２Ａと、光熱変換層２Ａ上に設けられると共に半導体チップ３を仮固定する粘着層２Ｂとを有する積層シートを用い、仮固定用シート２を積層する工程において、光熱変換層２Ａが光透過性支持体１に接し、粘着層２Ｂが光透過性支持体１と反対側に位置するように、仮固定用シート２を光透過性支持体１上に積層してもよい。この場合、光熱変換層２Ａに光透過性支持体１に対する軽剥離性を持たせると共に、粘着層２Ｂに高温熱履歴耐性を持たせることができる。これにより、単一の樹脂層から構成される仮固定用シートではトレードオフの関係となり困難である、光透過性支持体に対する軽剥離性と高温熱履歴耐性との両立が可能となる。このような仮固定用シート２を用いることによって再配線５を形成する工程等にて加熱処理を行ったとしても、当該仮固定用シート２の熱破壊等が抑制されるので、ファンアウト型ウェハレベルパッケージのような薄型かつ高密度の半導体装置１０を信頼性良く製造できる。

また、仮固定用シート２として、無機充填材を含んだ粘着層２Ｂを有する積層シートを用いてもよい。この場合、仮固定用シート２における粘着層２Ｂの高温熱履歴耐性が向上する。

以下、本発明に関し、実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

＜仮固定用シートの製造＞
以下に示す通り、光熱変換層２Ａ用の樹脂組成物及び粘着層２Ｂ用の樹脂組成物をそれぞれ調製し、光熱変換層２Ａ及び粘着層２Ｂが積層された仮固定用シート２を形成した。

＜光熱変換層シートの製造＞
アクリルゴム（ナガセケムテックス株式会社製ＨＴＲ−８６０Ｐ−ＤＲ３）１００質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製ＹＤＣＮ−７００−１０）１１５質量部、硬化剤としてのフェノールアラルキル樹脂（三井化学株式会社製ＸＬＣ−ＬＬ）８７質量部、シリコーン系離型剤（日立化成ポリマー株式会社製ＴＡ３１−２０９Ｅ）５５質量部、硬化促進剤（四国化成工業株式会社製２ＰＺ−ＣＮ）１質量部、カーボンブラック（ライオン株式会社製 ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ）１５質量部、及びシクロヘキサノン２００質量部を秤量、及び撹拌し、仮固定用シートの光熱変換層用の樹脂組成物を調製した。次に、調製した樹脂組成物を、離型処理した厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に塗布し、９０℃で１０分間、次いで１２０℃で３０分間加熱乾燥して、基材フィルム付き２０μｍ厚の光熱変換層シートを得た。

＜粘着層シートの製造＞
アクリルゴム（ナガセケムテックス株式会社製ＨＴＲ−８６０Ｐ−ＤＲ３）１００質量部、硬化促進剤（四国化成工業株式会社製２ＰＺ−ＣＮ）１質量部、シリコーン系離型剤（日立化成ポリマー株式会社製ＴＡ３１−２０９Ｅ）２０質量部、シクロヘキサノン２００質量部を秤量、及び撹拌し、仮固定用シートの粘着層用の樹脂組成物を調製した。次に、調製した樹脂組成物を、離型処理した厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に塗布し、９０℃で１０分間、次いで１２０℃で３０分間加熱乾燥して、基材フィルム付き２０μｍ厚の粘着層シートを得た。

＜仮固定用シートの作製＞
上記基材フィルム付き光熱変換層シートと、基材フィルム付き粘着層シートとを、それぞれ基材フィルムとは反対側同士が接するようにして、ロールラミネーターで８０℃にてラミネートして、光熱変換層、及び粘着層の積層シートとし、これを仮固定用シートとした。

＜光透過性支持体上への仮固定用シートの形成＞
まず、光透過性支持体１として厚さ１．０ｍｍ、９インチサイズの無アルカリガラス板を準備した。前記ガラス板上に、上記仮固定用シートを、光熱変換層側面がガラス板に接するようにして、ロールラミネーターで８０℃にてラミネートして、支持体上に仮固定用シートを形成した。なお、仮固定用シートをガラス板に接触させる前に、光熱変換層の基材フィルムは予め剥がした。

＜半導体チップの実装（仮固定）＞
７．３ｍｍ×７．３ｍｍに加工した２００μｍ厚の半導体チップを裏面が仮固定用シートの粘着層に貼り合わされるように実装（仮固定）した。実装にはフリップチップボンダーを用いた。

＜封止シートの形成＞
以下に示すように熱硬化性樹脂組成物を調製し、封止シートを形成した。具体的には、エポキシ樹脂としてのクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製、製品名：エピクロンＮ６６０）７０質量部と、硬化剤としてのフェノキシ樹脂（新日鐵化学株式会社製、製品名：ＹＰ−５５）１００質量部と、メラミン変性フェノールノボラック樹脂（ＤＩＣ株式会社製、製品名：ＬＡ７０５４）３０質量部と、無機フィラー成分としての硫酸バリウム２００質量部とを、直径１．０ｍｍのジルコニアビーズを用いたスターミルＬＭＺ（アシザワファインテック株式会社製、「スターミル」は登録商標）で、周速１２ｍ／ｓにて３時間分散して熱硬化性樹脂組成物を調製した。

無機フィラー成分としては、平均粒径が３００ｎｍの硫酸バリウムを用いた。熱硬化性樹脂組成物における無機フィラーの分散状態は、動的光散乱式ナノトラック粒度分布計「ＵＰＡ−ＥＸ１５０」（日機装株式会社製）、及びレーザー回折散乱式マイクロトラック粒度分布計「ＭＴ−３１００」（日機装株式会社製）を用いて測定し、当該無機フィラーの最大粒径が２μｍ以下となっていることを確認した。

上述のようにして得た熱硬化性樹脂組成物の溶液を支持層である１６μｍ厚のポリエチレンテレフタレートフィルム（帝人株式会社製、商品名：Ｇ２−１６）上に均一に塗布することにより、熱硬化性樹脂組成物層を形成した。その後、熱風対流式乾燥機を用いて熱硬化性樹脂組成物層を１００℃で約１０分間乾燥することによって、支持層上に膜厚が５０μｍの封止用フィルムを得た。

次いで、封止フィルムに埃などが付着しないように、支持層と接している側とは反対側の表面上にポリエチレンフィルム（タマポリ株式会社製、商品名：ＮＦ−１５）を保護フィルムとして貼り合せ、封止シートを形成した。

＜コンプレッション封止＞
得られた封止シートを６インチサイズに加工し、仮固定用シート上に仮固定した半導体チップ上に、封止シートを形成した。詳細には、まず、上記熱硬化性樹脂組成物からなる熱硬化性樹脂フィルムの保護フィルムのみを剥がし、半導体チップ上に封止シートを載置した。次に、プレス式真空ラミネータ（株式会社名機製作所製ＭＶＬＰ−５００）を用いて半導体素子上に封止シートを積層し、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを剥離した。プレス条件は、プレス熱盤温度８０℃、真空引き時間２０秒、ラミネートプレス時間３０秒、気圧４ｋＰａ以下、圧着圧力０．４ＭＰａとした。コンプレッション封止後の封止シートの厚みが３５０μｍとなるように、繰返し封止シートを積層した。次いで、コンプレッション封止設備（アピックヤマダ株式会社製ＷＣＭ−３００ＭＳ）を用いて半導体素子搭載面を８インチサイズにコンプレッション封止した。封止温度１４０℃、封止圧力４．８ＭＰａ、封止時間１０分の条件で封止した。次いで、クリーンオーブンで１５０℃、１時間の条件で加熱硬化した。

＜封止体の研削＞
グラインダーを用いて封止体を研削した。封止体を徐々に研削し、半導体チップの能動面（表面）が露出するまで研削した。

＜再配線層の形成＞
半導体チップの能動面（表面）側に再配線層を形成した。具体的には、まずスピンコーターで感光性材料を塗布し、露光・現像処理を行った。次いで、所定温度２００℃で窒素雰囲気下（酸素濃度５０ｐｐｍ以下）にて、１時間加熱し、感光性材料を硬化した。次いで、スパッタ法により、Ｔｉを１００ｎｍ蒸着し、連続してＣｕを３００ｎｍ蒸着し、シード層を形成した。次いで、ドライフィルムレジスト（日立化成株式会社製、商品名：Ｐｈｏｔｅｃ ＲＹ−３５２５）をロールラミネーターで貼着し、パターンを形成したフォトツールを密着させ、株式会社オーク製作所製ＥＸＭ−１２０１型露光機を使用して、１００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー量で露光を行った。次いで、３０℃の１重量％炭酸ナトリウム水溶液で、９０秒間スプレー現像を行い、ドライフィルムレジストを開口させた。次いで、電解銅メッキ法により、シード層上に、厚さ７μｍの銅メッキを形成した。次いで、剥離液により、ドライフィルムレジストを剥離した。次いで、シード層をエッチング液により除去した。次いで、スピンコーターで再度、感光性材料を塗布し、露光・現像処理を行った。次いで、所定温度２００℃で窒素雰囲気下（酸素濃度５０ｐｐｍ以下）にて、１時間加熱し、感光性材料を硬化した。

＜バンプ搭載＞
まず、市販の無電解ニッケル／金めっき液を用いて、ニッケルめっき厚２μｍ、金めっき厚０．１μｍとなるようにめっき処理を行い、銅メッキ上にニッケル／金層を形成した。次いで、リフロー装置を用いて、窒素雰囲気下（酸素濃度１００ｐｐｍ以下）ではんだボールをニッケル／金層上に搭載した。これにより、再配線及びはんだバンプが形成された半導体チップと封止体との集合であるデバイス形成体を形成した。

＜仮固定用シート付き支持体の分離（剥離）＞
上記のようにして得た、デバイス形成体から、仮固定用シート付き支持体を分離するため、光透過性支持体側から、レーザー出力１０Ｗ、周波数３０ＭＨｚ、レーザースキャン速度４０００ｍ／ｓ、レーザースキャン幅０．３ｍｍの条件で、１０６４ｎｍの波長の光を発生するＹＡＧレーザーによる放射エネルギーを照射した。この後、光透過性支持体を仮固定用シートの光熱変換層から手動で剥離した。その後、上記デバイス形成体から仮固定用シートを剥離するため、仮固定用シートに粘着テープ（電気化学株式会社製、ＡＤ−８０Ｈ−３０Ａ）を貼り付け、１８０°の方向（すなわち、仮固定用シートと垂直に交わる方向）にピールした。これにより、デバイス形成体の半導体チップを損傷させることなく、仮固定用シートの光熱変換層及び粘着層を上記半導体チップから同時に剥離できた。

＜個片化＞
最後に、デバイス形成体の封止体をダイシングすることによってパッケージサイズが９．６ｍｍ×９．６ｍｍの半導体装置を支障なく得ることができた。

１…光透過性支持体、２…仮固定用シート、２Ａ…光熱変換層、２Ｂ…粘着層、３…半導体チップ、４…封止体、５…再配線、６…バンプ、７…デバイス形成体、８…放射エネルギー、１０…半導体装置。

Claims (4)

1. 光透過性支持体上に、樹脂組成物を含む仮固定用シートを積層する工程と、
   前記仮固定用シート上に半導体チップを仮固定する工程と、
   仮固定された前記半導体チップを覆う封止体を形成する工程と、
   前記光透過性支持体と反対側の前記半導体チップの表面が露出するように、前記封止体を研削する工程と、
   前記封止体から露出した前記半導体チップの前記表面に配線を形成する工程と、
   前記半導体チップから、前記光透過性支持体及び前記仮固定用シートを剥離する工程と、
   を備える半導体装置の製造方法であって、
   前記仮固定用シートを剥離する工程において、前記光透過性支持体側から前記仮固定用シートに放射エネルギーを照射することにより、前記仮固定用シートの前記樹脂組成物を分解して前記光透過性支持体を剥離した後に、前記半導体チップ及び前記封止体から前記仮固定用シートを剥離する、半導体装置の製造方法。
2. 前記仮固定用シートを剥離する工程において、１０６４ｎｍの波長の光を発生するＹＡＧレーザーによって前記放射エネルギーを供給する、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記仮固定用シートとして、前記光透過性支持体に接する光熱変換層と、前記光熱変換層上に設けられると共に前記半導体チップを仮固定する粘着層とを有する積層シートを用い、
   前記仮固定用シートを積層する工程において、前記光熱変換層が前記光透過性支持体に接し、前記粘着層が前記光透過性支持体と反対側に位置するように、前記仮固定用シートを前記光透過性支持体上に積層する、請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記仮固定用シートとして、無機充填材を含んだ前記粘着層を有する積層シートを用いる、請求項３記載の半導体装置の製造方法。

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