JP2020181876A - デバイスパッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハの反りに起因する加工不良やウェーハの加工品質の悪化を抑制することができる側面が封止されたデバイスパッケージの製造方法を提供すること。【解決手段】デバイスパッケージの製造方法は、ウェーハを準備する準備ステップＳＴ１と、ウェーハの表面から第一の幅を有しデバイスパッケージの仕上げ厚みに至る深さの第一の溝をストリートに沿って形成する第一の溝形成ステップＳＴ２と、ウェーハの表面を封止材で封止するとともに第一の溝を封止材で埋設する封止ステップＳＴ３と、ウェーハの表面から第一の幅より狭い第二の幅を有し仕上げ厚みに至る深さの第二の溝を第一の溝に沿って形成する第二の溝形成ステップＳＴ５と、ウェーハの裏面を研削してデバイスパッケージの仕上げ厚みへと薄化して、側面が封止材で封止された複数のデバイスパッケージを形成する研削ステップＳＴ６と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、デバイスパッケージの製造方法に関する。

デバイスチップの強度を向上させるため、デバイスチップの上面及び４側面を封止材で封止したデバイスパッケージが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この種のデバイスパッケージは、従来は、以下の工程により製造されていた。まず、ウェーハの表面側に仕上げ厚み以上の深さの溝を形成し、ウェーハの表面を封止材で封止し、溝内を封止材で埋設する。ウェーハの封止材側に表面保護テープを貼着し、ウェーハの裏面を研削して仕上げ厚みへと薄化する。ウェーハの裏面にダイシングテープを貼着し、ウェーハの表面から表面保護テープを剥離して、ウェーハを表面保護テープからダイシングテープに転写する。切削ブレードやレーザ加工によりウェーハを溝に沿って、個々のデバイスパッケージに分割する。

特開２００１−１２７２０６号公報

前述した従来のデバイスパッケージの製造方法は、ウェーハと、熱硬化樹脂からなる封止材との熱膨張係数の差による熱応力に起因して、封止材で封止されたウェーハに反りが生じ易い。特に、研削して薄化された後の封止材で封止されたウェーハは反り易く、研削中にチャックテーブルでの吸引保持が出来なくなったり、研削後に個々のパッケージデバイスに分割する際にも吸引保持不良や加工品質悪化等を引き起こす虞があった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、本発明の目的は、ウェーハの反りに起因する加工品質の悪化を抑制することができる側面が封止されたデバイスパッケージの製造方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のデバイスパッケージの製造方法は、デバイスパッケージの製造方法であって、交差する複数のストリートで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハを準備する準備ステップと、ウェーハの表面から第一の幅を有し該デバイスパッケージの仕上げ厚みに至る深さの第一の溝を該ストリートに沿って形成する第一の溝形成ステップと、該第一の溝形成ステップを実施した後、ウェーハの該表面を封止材で封止するとともに該第一の溝を該封止材で埋設する封止ステップと、該封止ステップを実施した後、ウェーハの該表面から該第一の幅より狭い第二の幅を有し該仕上げ厚みに至る深さの第二の溝を該封止材に埋設された該第一の溝に沿って形成する第二の溝形成ステップと、該第二の溝形成ステップを実施した後、ウェーハの裏面を研削して該デバイスパッケージの仕上げ厚みへと薄化して、側面が該封止材で封止された複数のデバイスパッケージを形成する研削ステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明のデバイスパッケージの製造方法は、ウェーハの反りに起因する加工品質の悪化を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係るデバイスパッケージの製造方法により製造されるデバイスパッケージの一例を示す断面図である。 図２は、図１に示されたデバイスパッケージのデバイスの平面図である。 図３は、実施形態１に係るデバイスパッケージ製造方法の流れを示すフローチャートである。 図４は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の準備ステップにおいて準備されるウェーハの斜視図である。 図５は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の第一の溝形成ステップを一部断面で示す側面図である。 図６は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の第一の溝形成ステップ後のウェーハの断面図である。 図７は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の封止ステップ後のウェーハの断面図である。 図８は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の電極露出ステップを示す斜視図である。 図９は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の第二の溝形成ステップを一部断面で示す側面図である。 図１０は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の第二の溝形成ステップ後のウェーハの断面図である。 図１１は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の研削ステップにおいて封止材の表面に表面保護テープを貼着した状態を示す断面図である。 図１２は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の研削ステップにおいてウェーハの表面保護テープ側をチャックテーブルに吸引保持した状態を示す断面図である。 図１３は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の研削ステップにおいてウェーハの裏面側を研削する状態を示す断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係るデバイスパッケージを図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係るデバイスパッケージの製造方法により製造されるデバイスパッケージの一例を示す断面図である。図２は、図１に示されたデバイスパッケージのデバイスの平面図である。図３は、実施形態１に係るデバイスパッケージ製造方法の流れを示すフローチャートである。

実施形態１に係るデバイスパッケージ１は、図１に示すように、デバイスチップ２と、封止材３とを備える。デバイスチップ２は、図１に示すように、基板４と、基板４の表面５に形成されたデバイス６と、を備える。実施形態１では、デバイス６は、ＩＣ（Integrated Circuit)又はＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路である。

また、デバイス６は、図２に示すように、表面７に図示しない基板等に接続するための突起電極であるバンプ８を複数備える。バンプ８は、導電性の金属により構成されている。バンプ８は、デバイス６の表面７から突出しており、実施形態１では、球状に形成されている。実施形態１では、デバイス６の平面形状は、四角形である。

封止材３は、絶縁性を有する合成樹脂により構成され、デバイスチップ２のデバイス６の表面７と、デバイスチップ２の側面９とを被覆して、デバイス６の表面７及び側面９を封止している。また、封止材３は、バンプ８の先端を露出させている。実施形態１では、封止材３は、全ての側面９を封止している。また。実施形態１では、封止材３は、熱硬化性樹脂により構成されている。

実施形態１に係るデバイスパッケージの製造方法は、デバイスパッケージ１を製造する方法であって、図３に示すように、準備ステップＳＴ１と、第一の溝形成ステップＳＴ２と、封止ステップＳＴ３と、電極露出ステップＳＴ４と、第二の溝形成ステップＳＴ５と、研削ステップＳＴ６とを備える。

（準備ステップ）
図４は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の準備ステップにおいて準備されるウェーハの斜視図である。準備ステップＳＴ１は、図４に示すウェーハ２０を準備するステップである。ウェーハ２０は、シリコン、サファイア、又はガリウムヒ素などを基板４とする円板状の半導体ウェーハ等である。なお、ウェーハ２０の説明において、デバイスチップ２と共通する部分には、同一符号を付して説明する。ウェーハ２０は、図４に示すように、基板４の表面５の交差する複数のストリート２１で区画された各領域にそれぞれデバイス６が形成されている。ウェーハ２０を準備すると、第一の溝形成ステップＳＴ２に進む。

（第一の溝形成ステップ）
図５は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の第一の溝形成ステップを一部断面で示す側面図である。図６は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の第一の溝形成ステップ後のウェーハの断面図である。第一の溝形成ステップＳＴ２は、ウェーハ２０のデバイス６の表面７から突出したバンプ８の先端からデバイスパッケージ１の仕上げ厚み１０（図１に示す）に至る深さ２２（図５に示す）の第一の溝２３（図６に示す）をストリート２１に沿って形成するステップである。なお、デバイスパッケージ１の仕上げ厚み１０は、デバイスパッケージ１の基板４の裏面１１から封止材３の表面１２に露出したバンプ８の先端までのデバイスパッケージ１の厚さである。

実施形態１において、第一の溝形成ステップＳＴ２では、切削装置３０のチャックテーブル３１の保持面３２にウェーハ２０の裏面１１側が載置され、切削装置３０が開閉弁３３を開放して吸引源３４に保持面３２を吸引させて、ウェーハ２０の裏面１１側をチャックテーブル３１の保持面３２に吸引保持する。第一の溝形成ステップＳＴ２では、切削装置３０が、図示しない撮像手段がウェーハ２０の表面５を撮像して、ストリート２１を検出し、切削ユニット３５の切削ブレード３６とストリート２１とを位置合わせするアライメントを遂行する。

第一の溝形成ステップＳＴ２では、切削装置３０が、チャックテーブル３１と切削ブレード３６とをストリート２１に沿って相対的に移動させながら、図５に示すように、切削ブレード３６をバンプ８の先端から仕上げ厚み１０に至る深さ２２までウェーハ２０の表面５側からストリート２１の幅方向の中央に切り込ませる。第一の溝形成ステップＳＴ２では、切削装置３０が、切削ブレード３６でストリート２１に第一の溝２３を形成する。第一の溝形成ステップＳＴ２では、図６に示すように、全てのストリート２１に第一の溝２３を形成すると、封止ステップＳＴ３に進む。

なお、実施形態１では、切削ブレード３６が第一の厚みを有して、第一の溝２３は、第一の厚みと同等の第一の幅２４を有する。また、実施形態１では、第一の溝２３のバンプ８の先端から底面までの深さ２２は、仕上げ厚み１０と同じであるが、本発明では、仕上げ厚み１０以上であれば良い。実施形態１では、ストリート２１に切削ブレード３６を切り込ませる切削加工により第一の溝２３を形成したが、本発明では、ストリート２１に沿ってウェーハ２０に対して吸収性を有する波長のレーザビームを照射するアブレーション加工により第一の溝２３を形成しても良い。

（封止ステップ）
図７は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の封止ステップ後のウェーハの断面図である。封止ステップＳＴ３は、第一の溝形成ステップＳＴ２を実施した後、ウェーハ２０のデバイス６の表面７を封止材３で封止するとともに、第一の溝２３を封止材３で埋設するステップである。

封止ステップＳＴ３では、ウェーハ２０のデバイス６の表面７側に封止材３を構成する熱硬化性樹脂を供給して、熱硬化性樹脂で表面７を被覆するとともに、第一の溝２３を熱硬化性樹脂で埋める。封止ステップＳＴ３では、熱硬化性樹脂を加熱して硬化させて、図７に示すように、表面７を封止材３で封止するとともに、第一の溝２３内を封止材３で埋設する。表面７を封止材３で封止し、第一の溝２３を封止材３で埋めると、電極露出ステップＳＴ４に進む。なお、実施形態１では、封止材３によりバンプ８の全体を封止するが、本発明では、バンプ８の先端を表面１２から露出した状態になるように、封止材３でウェーハ２０のデバイス６の表面７側を封止しても良い。

（電極露出ステップ）
図８は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の電極露出ステップを示す斜視図である。電極露出ステップＳＴ４は、封止材３の表面１２に研削加工、研磨加工のうち少なくとも一方を施して、封止材３の表面１２にバンプ８を露出させるステップである。

実施形態１において、電極露出ステップＳＴ４では、研削装置４０が、チャックテーブル４１の保持面４２にウェーハ２０の裏面１１側を吸引保持する。電極露出ステップＳＴ４では、図８に示すように、スピンドル４３により研削用の研削ホイール４４を回転しかつチャックテーブル４１を軸心回りに回転させ、図示しない研削液ノズルから研削液を供給しつつ、研削ホイール４４の研削砥石４５を封止材３の表面１２に当接させてチャックテーブル５１に所定の送り速度で近づけて、研削砥石４５で封止材３の表面１２を研削する。

電極露出ステップＳＴ４では、バンプ８の先端が露出する所定の厚さになるまで、ウェーハ２０のデバイス６の表面７を封止した封止材３を研削する。所定の厚さまでウェーハ２０を研削すると第二の溝形成ステップＳＴ５に進む。なお、実施形態１において、電極露出ステップＳＴ４では、封止材３の表面１２に研削加工を施して、封止材３の表面１２にバンプ８を露出させたが、本発明では、研磨装置が、ウェーハ２０の裏面側を保持したチャックテーブルを軸心回りに回転させながらスピンドルより回転された研磨用の研磨ホイールの研磨パッドを封止材３の表面１２に当接させて、封止材３の表面１２に研磨加工を施して、封止材３の表面１２にバンプ８を露出させても良い。要するに、本発明では、電極露出ステップＳＴ４において、封止材３の表面に研削加工、研磨加工のうち少なくとも一方を施して、封止材３の表面１２にバンプ８を露出させれば良い。本発明では、封止ステップＳＴ３において、バンプ８の先端を表面１２から露出させた状態で封止材３を封止した場合には、電極露出ステップＳＴ４を実施しなくても良い。

（第二の溝形成ステップ）
図９は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の第二の溝形成ステップを一部断面で示す側面図である。図１０は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の第二の溝形成ステップ後のウェーハの断面図である。第二の溝形成ステップＳＴ５は、封止ステップＳＴ３を実施した後、ウェーハ２０のデバイス６の表面７から突出したバンプ８の先端からデバイスパッケージ１の仕上げ厚み１０に至る深さ２５（図９に示す）の第二の溝２６（図１０に示す）を封止材３に埋設された第一の溝２３に沿って形成するステップである。

実施形態１において、第二の溝形成ステップＳＴ５では、切削装置５０のチャックテーブル５１の保持面５２にウェーハ２０の裏面１１側が載置され、切削装置５０が開閉弁５３を開放して吸引源５４に保持面５２を吸引させて、ウェーハ２０の裏面１１側をチャックテーブル５１の保持面５２に吸引保持する。第二の溝形成ステップＳＴ５では、切削装置５０が、撮像手段でウェーハ２０の表面７を封止した封止材３の表面１２を撮像して、封止材３で封止された第一の溝２３を検出し、切削ユニット５５の切削ブレード５６と第一の溝２３とを位置合わせするアライメントを遂行する。なお、第二の溝形成ステップＳＴ５で用いられる切削ブレード５６の第二の厚みは、第一の溝形成ステップＳＴ２で用いられる切削ブレード３６の第一の厚みよりも薄い。

第二の溝形成ステップＳＴ５では、切削装置５０が、チャックテーブル５１と切削ブレード５６とを第一の溝２３に沿って相対的に移動させながら、図９に示すように、切削ブレード５６をバンプ８の先端から仕上げ厚み１０に至る深さ２５までウェーハ２０の表面７側から第一の溝２３内を埋設した封止材３の幅方向の中央に切り込ませる。第二の溝形成ステップＳＴ５では、切削装置５０が、切削ブレード５６で第一の溝２３を封止した封止材３に第二の溝２６を形成する。第一の溝形成ステップＳＴ２では、図１０に示すように、全ての第一の溝２３を封止した封止材３に第二の溝２６を形成すると、研削ステップＳＴ６に進む。

なお、実施形態１では、切削ブレード５６の第二の厚みが第一の厚みより薄いので、第二の溝２６は、第二の厚みと同等でかつ第一の幅２４よりも狭い第二の幅２７を有する。また、実施形態１では、第二の溝２６のバンプ８の先端から底面までの深さ２５は、仕上げ厚み１０よりも深いが、本発明では、仕上げ厚み１０以上であれば良い。実施形態１では、第一の溝２３内を埋設した封止材３に切削ブレード５６を切り込ませる切削加工により第二の溝２６を形成したが、本発明では、第一の溝２３に沿って封止材３に対して吸収性を有する波長のレーザビームを照射するアブレーション加工により第二の溝２６を形成しても良い。

（研削ステップ）
図１１は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の研削ステップにおいて封止材の表面に表面保護テープを貼着した状態を示す断面図である。図１２は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の研削ステップにおいてウェーハの表面保護テープ側をチャックテーブルに吸引保持した状態を示す断面図である。図１３は、図３に示されたデバイスパッケージの製造方法の研削ステップにおいてウェーハの裏面側を研削する状態を示す断面図である。

研削ステップＳＴ６は、第二の溝形成ステップＳＴ５を実施した後、ウェーハ２０の裏面１１を研削してデバイスパッケージ１の仕上げ厚み１０へと薄化して、デバイスチップ２の側面９が封止材３で封止された複数のデバイスパッケージ１を形成するステップである。

実施形態１において、研削ステップＳＴ６では、図１１に示すように、封止材３の表面１２に表面保護テープ１００を貼着する。実施形態１では、表面保護テープ１００は、外径がウェーハ２０の外径と略等しい（よりも若干小さい）円板状に形成されている。研削ステップＳＴ６では、研削装置６０が、チャックテーブル６１の保持面６２にウェーハ２０に貼着された表面保護テープ１００が載置され、図１２に示すように、開閉弁６３を開放して吸引源６４に保持面６２を吸引させて、ウェーハ２０の封止材３側を表面保護テープ１００を介してチャックテーブル４１の保持面４２に吸引保持する。

研削ステップＳＴ６では、図１２に示すように、スピンドル６５により研削用の研削ホイール６６を回転しかつチャックテーブル６１を軸心回りに回転させ、図示しない研削液ノズルから研削液を供給しつつ、研削ホイール６６の研削砥石６７をウェーハ２０の基板４の裏面１１に当接させてチャックテーブル６１に所定の送り速度で近づけて、研削砥石６７でウェーハ２０の裏面１１側を研削する。

研削ステップＳＴ６では、ウェーハ２０の厚みがデバイスパッケージ１の仕上げ厚み１０になるまで、ウェーハ２０の裏面１１側を研削する。仕上げ厚み１０まで研削されると、第一の溝２３の深さ２２が仕上げ厚み１０と等しく、第二の溝２６の深さ２５が仕上げ厚み１０よりも深いので、ウェーハ２０は、裏面１１側に第二の溝２６が表出して、個々のデバイスチップ２に分割される。また、第一の溝２３の第一の幅２４よりも第二の溝２６の第二の幅２７が狭いので、個々のデバイスチップ２の側面９は、封止材３により被覆されている。研削ステップＳＴ６において、仕上げ厚み１０まで薄化されると、ウェーハ２０は、個々のデバイスパッケージ１に分割されることとなる。ウェーハ２０が個々のデバイスパッケージ１に分割されると、実施形態１に係るデバイスパッケージの製造方法は、終了する。なお、個々に分割されたデバイスパッケージ１は、周知のピッカーにより表面保護テープ１００からピックアップされる。

以上説明した実施形態１に係るデバイスパッケージの製造方法は、第二の溝形成ステップＳＴ５において、表面が封止材で封止されたウェーハ２０に表面７側から第一の溝２３を埋設した封止材３に第二の溝２６を形成する。このために、デバイスパッケージの製造方法は、ウェーハ２０を構成する基板４と封止材３を構成する熱硬化性樹脂との熱膨張係数の差による熱応力により封止ステップＳＴ３後のウェーハ２０が反っても、第二の溝２６を形成することで、熱応力が開放されて、表面７が封止材３で封止されたウェーハ２０の反りを抑制して、ウェーハ２０を平坦な状態にすることができる。

その結果、デバイスパッケージの製造方法は、研削ステップＳＴ６においてウェーハ２０を薄化する際に、ウェーハ２０をチャックテーブル６１の保持面６２に吸引保持することができ、ウェーハ２０全体を仕上げ厚み１０まで薄化することができる。よって、デバイスパッケージの製造方法は、ウェーハ２０の反りに起因する加工品質の悪化を抑制することができ、側面９が封止されたデバイスパッケージ１を製造することができる。

また、デバイスパッケージの製造方法は、封止ステップＳＴ３においてウェーハ２０の表面７側を封止した後、次いで、第二の溝形成ステップにおいて第二の溝２６を形成し、裏面１１を研削するため、研削ステップＳＴ６において研削加工前に表面保護テープ１００を貼着するだけで良い。このために、デバイスパッケージの製造方法は、ストリート２１に沿った溝を封止材３で封止し、仕上げ厚みへと薄化してから表面保護テープが貼着されウェーハ２０にダイシングテープを貼着した後に、表面保護テープを剥がす、転写ステップが不要となり、工程が簡略化できる上、転写に伴うウェーハ２０の破損リスクを抑えることが可能である。更に、デバイスパッケージの製造方法は、転写ステップが不要であるので、加工に係るテープも削減することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ デバイスパッケージ
３ 封止材
６ デバイス
７ 表面
９ 側面
１０ 仕上げ厚み
１１ 裏面
２０ ウェーハ
２１ ストリート
２２ 深さ
２３ 第一の溝
２４ 第一の幅
２５ 深さ
２６ 第二の溝
２７ 第二の幅
ＳＴ１ 準備ステップ
ＳＴ２ 第一の溝形成ステップ
ＳＴ３ 封止ステップ
ＳＴ５ 第二の溝形成ステップ
ＳＴ６ 研削ステップ

Claims (1)

1. デバイスパッケージの製造方法であって、
   交差する複数のストリートで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハを準備する準備ステップと、
   ウェーハの表面から第一の幅を有し該デバイスパッケージの仕上げ厚みに至る深さの第一の溝を該ストリートに沿って形成する第一の溝形成ステップと、
   該第一の溝形成ステップを実施した後、ウェーハの該表面を封止材で封止するとともに該第一の溝を該封止材で埋設する封止ステップと、
   該封止ステップを実施した後、ウェーハの該表面から該第一の幅より狭い第二の幅を有し該仕上げ厚みに至る深さの第二の溝を該封止材に埋設された該第一の溝に沿って形成する第二の溝形成ステップと、
   該第二の溝形成ステップを実施した後、ウェーハの裏面を研削して該デバイスパッケージの仕上げ厚みへと薄化して、側面が該封止材で封止された複数のデバイスパッケージを形成する研削ステップと、を備えたデバイスパッケージの製造方法。

Images