JP2017152611A

JP2017152611A - パッケージ形成方法

Info

Publication number: JP2017152611A
Application number: JP2016035545A
Authority: JP
Inventors: 雅之川瀬; Masayuki Kawase; 章仁川合; Akihito Kawai
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2036-02-26
Also published as: JP6674281B2

Abstract

【課題】加工工具の摩耗を抑制できるようにする。【解決手段】本発明のパッケージ形成方法は、フィラー６を含有した封止材７をデバイス３上に供給してデバイス３と金属凸部５との少なくとも一部を覆う封止材層８を形成する封止材供給ステップと、封止材供給ステップで形成した封止材層８中でフィラー６を沈降させて封止材層８の上部側にフィラー無し部９を形成するフィラー無し部形成ステップと、該フィラー無し部形成ステップを実施した後、フィラー無し部９の上面９ａを金属凸部５とともに切削又は研削して金属凸部の端面と封止材層の上面とを平坦にする加工ステップとを備えたため、例えば切り刃２４１がフィラー６に接触することなく切り刃２４１でフィラー無し部９の上面９ａを金属凸部５とともに切削し金属凸部５の端面５ａと封止材層８の上面８ａとを平坦にすることができる。よって、切り刃２４１が摩耗するのを抑制でき、切り刃２４１の寿命を延ばすことができる。【選択図】図３

Description

本発明は、例えばＷＬ−ＣＳＰウェーハ等の複数の電極を有するデバイスチップと、電極に接続する金属凸部とを封止材で封止したパッケージを形成するパッケージ形成方法に関する。

ＷＬ−ＣＳＰ（Wafer-level Chip Size Package）とは、デバイスウェーハの状態で再配線や電極、及び金属ポストや金属バンプを形成後、表面側を樹脂封止し、切削ブレード等を用いて個片化までを行う半導体パッケージ技術であり、デバイスウェーハを個片化した後のデバイスチップの大きさがパッケージの大きさになるため、小型化及び軽量化の観点からも広く採用されている。

ＷＬ−ＣＳＰ製造ステップでは、複数のデバイスが形成されたデバイスウェーハのデバイス面側に再配線層を形成し、デバイスの電極に接続する金属ポストや金属バンプ等の金属凸部を形成した後、デバイス及び金属凸部を封止材で封止する。次いで、封止材を薄化するとともに金属凸部を封止材の上面に露出させた後、金属凸部の端面に外部端子を形成する。その後、切削装置等において個々のデバイスチップへと分割する（例えば、下記の特許文献１を参照）。

デバイスチップを衝撃や湿気等から保護するために、封止材で封止することが重要であり、通常、封止材はSiCからなるフィラーが含有された樹脂からなる。フィラーを混入することで封止材の熱膨張率をデバイスチップの熱膨張率に近づけ、熱膨張率の差によって生じる加熱時のパッケージ破損を防止している。一方、ＷＬ−ＣＳＰウェーハの封止材を薄化して金属凸部の高さを揃えるとともに封止材の上面に金属凸部を露出させるには、ダイヤモンドをガラスや樹脂等で固めた研削砥石を有するグラインダと呼ばれる研削装置や、例えば単結晶ダイヤモンドからなる切り刃を備えたバイト切削装置が利用されている（例えば、下記の特許文献２を参照）。

特開２００９−５９７７１号公報特開２０１５−４７６５１号公報

ところが、単結晶ダイヤモンドからなる切り刃でフィラーを含む封止材を切削したり、研削砥石でフィラーを含む封止材を研削したりすると、切り刃又は研削砥石が早期に摩滅してしまうという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、加工工具の摩耗を抑制できるようにすること目的としている。

本発明は、電極を有するデバイスと該デバイスの該電極とに接続する金属凸部が封止材で封止されたパッケージを形成するパッケージ形成方法であって、フィラーを含有した封止材を該デバイス上に供給して該デバイスと該金属凸部との少なくとも一部を覆う封止材層を形成する封止材供給ステップと、該封止材供給ステップで形成した該封止材層中で該フィラーを沈降させて該封止材層の上部にフィラー無し部を形成するフィラー無し部形成ステップと、該フィラー無し部形成ステップを実施した後、該フィラー無し部の上面を該金属凸部とともに切削又は研削して該金属凸部の端面と該封止材層の上面とを平坦にする加工ステップと、を備えた。

本発明のパッケージ形成方法では、フィラーを含有した封止材をデバイス上に供給してデバイスと金属凸部との少なくとも一部を覆う封止材層を形成する封止材供給ステップと、封止材供給ステップで形成した封止材層中でフィラーを沈降させて封止材層の上部にフィラー無し部を形成するフィラー無し部形成ステップと、該フィラー無し部形成ステップを実施した後、フィラー無し部の上面を金属凸部とともに切削又は研削して金属凸部の端面と封止材層の上面とを平坦にする加工ステップと、を備えたため、例えば切り刃又は研削砥石などの加工工具がフィラーに接触することなく、封止材層の上面に金属凸部の端面を露出させて、金属凸部の端面と封止材層の上面とを平坦にすることができる。これにより、加工工具が摩耗するのを抑制でき、加工工具の寿命を延ばすことができる。

デバイスウェーハの一部拡大断面図である。封止材供給ステップにより形成されたＷＬ−ＣＳＰウェーハの一部拡大断面図である。フィラー無し部形成ステップを示しており、（ａ）は封止材層中のフィラーが沈降する前の状態を示す一部拡大断面図であり、（ｂ）は封止材層中のフィラーが沈降してフィラー無し部が形成された状態の一部拡大断面図である。加工ステップを示す側面図である。加工ステップ後のＷＬ−ＣＳＰウェーハの一部拡大断面図である。

図１に示すデバイスウェーハ１は、被加工物の一例であって、例えば、ベースとなる基板を有している。かかる基板の表面１ａには、格子状に形成された分割予定ラインＳによって区画された各領域に電極２を有するＬＳＩ等のデバイス３が形成されている。

基板の表面１ａには、再配線層４が形成されている。再配線層４上には、デバイス３の電極２に電気的に接続するための複数の金属凸部５が形成されている。金属凸部５は、例えば銅（Cu）や銅合金などの金属からなる導電性のポストである。以下では、添付の図面を参照しながら、デバイス３と金属凸部５とが封止材で封止されたパッケージを形成するパッケージ形成方法について説明する。

（１）封止材供給ステップ
図２に示すように、デバイスウェーハ１の表面側を樹脂封止してＷＬ−ＣＳＰ（Wafer Level‐Chip Size Package）ウェーハＷを形成する。具体的には、フィラー６を含有した封止材７をデバイス３上に供給してデバイス３と金属凸部５との少なくとも一部を覆う封止材層８を形成する。封止材７としては、加熱によって硬化する熱硬化性樹脂を使用することが好ましく、例えばエポキシ樹脂を使用する。また、封止材層８の形成は、例えばスピンコートにより行う。

図２の部分拡大図に示すように、封止材７には、封止材７の熱膨張率をデバイスウェーハ１の熱膨張率に近づけるために、フィラー６を混入させておく。フィラー６としては、例えば、シリカからなる微粒子を使用することができる。そして、フィラー６入りの封止材７中にデバイス３及び金属凸部５が埋設されるように封止することにより、デバイスウェーハ１の表面１ａ側を覆う封止材層８を形成してＷＬ−ＣＳＰウェーハＷを形成する。

（２）フィラー無し部形成ステップ
図３に示すように、封止材供給ステップで形成したＷＬ−ＣＳＰウェーハＷを所定時間放置して封止材層８中のフィラー６を沈降させる。図３（ａ）に示すように、上記の封止材供給ステップを実施した直後のＷＬ−ＣＳＰウェーハＷにおいては、封止材層８の全域にフィラー６が分散しているが、この状態のＷＬ−ＣＳＰウェーハＷを所定時間放置すると、封止材層８中のフィラー６がその自重によって沈降する。すなわち、時間の経過にともなって封止材層８中でフィラー６が徐々に沈降していき、ＷＬ−ＣＳＰウェーハＷの放置時間が所定時間経過した時点で、図３（ｂ）に示すように、封止材層８の上部側にフィラー６が含まれていないフィラー無し部９を形成することができる。ＷＬ−ＣＳＰウェーハＷの放置時間は、放置時間の異なる複数のパッケージを準備し、それぞれのパッケージについて加熱時の破損状況を検査し、破損や反りのないパッケージの放置時間を選択するのに加え、それぞれのパッケージにバイトによる切削を施してみて、バイトが異常摩耗しないかどうかを確認し、バイトが異常摩耗しない放置時間、即ちバイトの切り込み深さに至る領域にフィラー無し部９が形成されているパッケージの放置時間を選択するとよい。

本実施形態に示すフィラー無し部９の厚みＴは、封止材７の粘度やフィラー６のサイズ（粒径）及び重量を適宜調整して設定することが好ましい。封止材７を高めの粘度（例えば、１００Ｐａ・ｓ）に設定したり、フィラー６のサイズを小さく（例えば、平均粒径１μｍ以下）設定したりすると、封止材層８中でフィラー６がうまく沈降せず、所望の厚みのフィラー無し部９を得られないおそれがある。したがって、上記の封止材供給ステップを実施する際に、封止材７の粘度を、例えば、２０〜４０Ｐａ・ｓに設定するとよい。また、フィラー６のサイズを、例えば、５／１５μｍ（ａｖ／ｍａｘ）に設定するとよい。

また、フィラー無し部９の厚みＴをあまりに厚く設定してしまうと、デバイスウェーハ１が反ってしまうため、フィラー無し部９の厚みＴは後記の加工ステップで除去する厚みに設定することが好ましい。例えば、フィラー無し部９の厚みＴは、金属凸部５の仕上げ高さ位置Ｈ１に余裕代１０を加えた厚みに設定するとよい。余裕代１０は、仕上げ高さ位置Ｈ１から所定の幅をもたせた高さ位置Ｈ２までの厚み幅を有しており、デバイスウェーハ１の厚みばらつきと加工精度を加味して設定するとよい。

（３）硬化ステップ
次に、ＷＬ−ＣＳＰウェーハＷを加熱して、封止材層８を硬化させる。例えば、図示しないヒータを用いて封止材層８を所定時間加熱することにより、完全に硬化させる。封止材層８を完全硬化させた場合に後述の加工が難しくなる場合には、加工ステップを実施する前に封止材層８を完全に硬化していない半硬化の状態にしておき、加工ステップを実施した後に封止材層８を完全硬化させてもよい。

（４）加工ステップ
図４に示すように、例えば、バイト切削手段２０を用いて、図３（ｂ）に示したフィラー無し部９の上面９ａを金属凸部５とともにバイトによる切削を行う。バイト切削手段２０は、鉛直方向の軸心を有するスピンドル２１と、スピンドル２１の下端においてマウント２２を介して連結されたバイトホイール２３と、バイトホイール２３の下部に装着されたバイトユニット２４とを備える。バイトユニット２４は、シャンク２４０と、シャンク２４０に固定された切り刃２４１とを備える。切り刃２４１は、例えば、単結晶ダイヤモンドによって構成されている。図示しないモータによってスピンドル２１を回転させると、バイトホイール２３を所定の回転速度で回転させることができる。

ＷＬ−ＣＳＰウェーハＷの加工を開始する際には、被加工物を保持する保持テーブル３０にＷＬ−ＣＳＰウェーハＷを搬送する。保持テーブル３０でＷＬ−ＣＳＰウェーハＷを保持したら、保持テーブル３０を例えば矢印Ｙ方向に水平移動させ、バイト切削手段２０の下方側に移動させる。次いで、バイト切削手段２０は、図示しない移動手段によってバイトホイール２３を所定の高さ位置に位置づけ、スピンドル２１の回転により所定の回転速度でバイトホイール２３を例えば矢印Ａ方向に回転させる。そして、バイトホイール２３の回転にともない円運動する切り刃２４１をＷＬ−ＣＳＰウェーハＷの表面側に切り込ませて切削する。

ここで、切り刃２４１は、図５において点線で示すフィラー無し部９の上面９ａ側から仕上げ高さ位置Ｈ１まで切り込むため、フィラー無し部９の下方側に位置する封止材層８に含まれるフィラー６に切り刃２４１が接触することがなく、切り刃２４１が早期に摩滅することはない。また、切り刃２４１の高さ位置の誤差等によって、たとえ仕上げ高さ位置Ｈ１を超えて余裕代１０まで切り刃２４１が切り込んだとしても、余裕代１０には、フィラー６が含まれていないため、切り刃２４１の摩耗が促進されることはない。

切り刃２４１でフィラー無し部９の切削とあわせて複数の金属凸部５の上部を切削することにより、金属凸部５の端面５ａと封止材層８の上面８ａとを平坦に形成する。その結果、封止材層８の上面８ａから金属凸部５の端面５ａが露出して、金属凸部５の端面５ａと封止材層８の上面８ａとの高さが仕上げ高さ位置Ｈ１に揃えられる。このようにして、加工ステップを実施した後、露出した金属凸部５の端面５ａに、例えば実装基板に接続されるボール状のバンプを形成する。そして、切削ブレード等を用いて図２に示した分割予定ラインＳに沿って切削し、ＷＬ−ＣＳＰウェーハＷを個々のデバイスチップに個片化してパッケージを形成する。

このように、本発明のパッケージ形成方法では、封止材供給ステップを実施してフィラー６を含有した封止材７をデバイスウェーハ１の表面１ａ側に供給してデバイス３及び金属凸部５を覆う封止材層８を形成してＷＬ−ＣＳＰウェーハＷを形成後、フィラー無し部形成ステップを実施して例えばＷＬ−ＣＳＰウェーハＷを所定時間放置して封止材層８中でフィラー６を沈降させて封止材層８の上部側にフィラー無し部９を形成してから加工ステップに進むため、例えば切り刃２４１がフィラー６に接触することなく切り刃２４１でフィラー無し部９の上面９ａを金属凸部５とともに切削し金属凸部５の端面５ａと封止材層８の上面８ａとを平坦にすることができる。これにより、切り刃２４１が摩耗するのを抑制でき、切り刃２４１の寿命を延ばすことができる。

本実施形態に示す加工ステップでは、切り刃２４１を用いて切削を行ったが、この場合に限定されず、例えば、研削砥石を用いてＷＬ−ＣＳＰウェーハＷの表面側を研削して、金属凸部５の端面５ａと封止材層８の上面８ａとを平坦に形成してもよい。この場合においても、研削砥石でフィラー無し部９の上面９ａ側から研削するため、研削砥石がフィラー６に接触することはなく、研削砥石が摩耗するのを抑制でき、研削砥石の寿命を延ばすことができる。

１：デバイスウェーハ２：電極３：デバイス４：再配線層５：金属凸部
５ａ：端面６：フィラー７：封止材８：封止材層８ａ：上面
９：フィラー無し部９ａ：上面１０：余裕代
２０：バイト切削手段２１：スピンドル２２：マウント２３：バイトホイール
２４：バイトユニット２４０：シャンク２４１：切り刃
３０：保持テーブル
Ｗ：ＷＬ−ＣＳＰウェーハ

Claims

電極を有するデバイスと該デバイスの該電極とに接続する金属凸部が封止材で封止されたパッケージを形成するパッケージ形成方法であって、
フィラーを含有した封止材を該デバイス上に供給して該デバイスと該金属凸部との少なくとも一部を覆う封止材層を形成する封止材供給ステップと、
該封止材供給ステップで形成した該封止材層中で該フィラーを沈降させて該封止材層の上部にフィラー無し部を形成するフィラー無し部形成ステップと、
該フィラー無し部形成ステップを実施した後、該フィラー無し部の上面を該金属凸部とともに切削又は研削して該金属凸部の端面と該封止材層の上面とを平坦にする加工ステップと、を備えたパッケージ形成方法。