JP2023081442A - デバイスチップ、その製造方法、及び、その接着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板に載置する際のデバイスチップの傾きの発生を防止し、デバイスチップと基板の間に介在させる接着部材の適切な厚みを実現するための新規な技術を提案する。【解決手段】裏面が接着部材４を介して基板２に接着されるデバイスチップＣであって、基材チップＣａと、該基材チップＣａの表面に形成されたデバイスＤと、を有し、該基材チップＣａの裏面には、該裏面から該基材チップの厚み方向に突出する凸部Ｗｅが形成される、デバイスチップ【選択図】図９

Description

本発明は、裏面が接着部材を介して基板に接着されるデバイスチップ、その製造方法、及び、その接着方法に関する。

ウェーハから切り出されたデバイスチップ（半導体素子）は、有機基板やリードフレーム、セラミック基板等の各種基板に対し、例えば、特許文献１，２に記載されるような液状（ペースト状）の接着部材（ダイアタッチ材）を介して接着される。

デバイスチップの裏面は、一般に平坦な接着面を形成し、接着部材を介して各種基板に接着される。

特開２０１３－９１６８０号公報 国際公開第２０１８／０３４２３４号

デバイスチップの裏面を基板に接着する際には、間に介在させる接着部材を所定の厚みに制御することが難しいことや、接着時にデバイスチップが傾き易い等といった問題がある。

例えば、デバイスチップと基板の間に十分な接着部材が介在しない場合には、接着不良に繋がってデバイスチップが剥離するおそれがある。また、デバイスチップが傾くことがあると、局所的にデバイスチップと基板間の接着部材が不十分となり、デバイスチップの剥離が生じるおそれがある。

本発明は以上の問題に鑑み、基板に載置する際のデバイスチップの傾きの発生を防止し、デバイスチップと基板の間に介在させる接着部材の適切な厚みを実現するための新規な技術を提案する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

本発明の一態様によれば、裏面が接着部材を介して基板に接着されるデバイスチップであって、基材チップと、該基材チップの表面に形成されたデバイスと、を有し、該基材チップの裏面には、該裏面から該基材チップの厚み方向に突出する凸部が形成される、デバイスチップとする。

また、本発明の一態様によれば、該凸部は、該裏面の３箇所以上に形成され、各凸部の突出量は同一である、こととする。

また、本発明の一態様によれば、デバイスチップの製造方法であって、表面の交差する複数の分割予定ラインで区画された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、ウェーハの裏面に加工を施して各該デバイスに対応する領域に凹部を形成することで、該裏面から該ウェーハの厚み方向に突出する凸部を形成する裏面加工ステップと、ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、を有するデバイスチップの製造方法とする。

また、本発明の一態様によれば、該裏面加工ステップでは、該デバイスに対応する領域において、該裏面の３箇所以上に該凸部を形成することとし、各凸部の突出量は同一である、こととする。

また、本発明の一態様によれば、該裏面加工ステップでは、プラズマエッチング加工、レーザビームによるレーザ加工、切削ブレードによる切削加工、の少なくともいずれかで該凹部を形成する、こととする。

また、本発明の一態様によれば、デバイスチップを基板に接着する接着方法であって、該デバイスチップと該基板の間に接着部材を介在させるとともに、該デバイスチップの該凸部を該基板に当接させた状態で、該デバイスチップを該基板に接着させる、接着方法とする。

本発明は、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明の一態様によれば、デバイスチップの裏面（基材チップの裏面）に凸部が形成されることで、リードフレーム等の基板に載置する際のデバイスチップの傾きの発生が防止され、デバイスチップと基板の間に介在させる接着部材の厚みを最適化することができる。本発明は、デバイスチップの傾き不良、接着不良、剥離不良、といった各種不良に対する解決策として幅広く活用することができる。

本発明にかかるデバイスチップの製造方法の各ステップについて示すフローチャート。 （Ａ）はウェーハについて示す図。（Ｂ）はウェーハユニットについて示す図。 （Ａ）は保護膜層形成装置について示す図。（Ｂ）は保護膜層がウェーハの裏面に形成された状態について示す図。 （Ａ）はレーザ加工により保護膜層の一部を除去する例について示す図。（Ｂ）はマスクと被エッチング領域が形成された状態について示す図。 （Ａ）はデバイスの範囲内におけるマスクの配置について示す平面図。（Ｂ）はマスクの配置について示す側面断面図。 プラズマエッチング装置の一構成例について示す図。 プラズマエッチングにより凹部と凸部が形成された状態について示す図。 （Ａ）はアライメントについて説明する図。（Ｂ）は切削加工による分割ステップについて説明する図。 （Ａ）は切削溝が形成されデバイスチップに分割された様子を示す図。（Ｂ）はデバイスチップを載置する過程について説明する図。（Ｃ）はデバイスチップが基板に接着された状態について説明する図。 一箇所に凸部を設ける例について説明する図。 レーザアブレーション加工により裏面加工ステップを実施する例について説明する図。 切削加工により裏面加工ステップを実施する例ついて説明する図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明にかかるデバイスチップの製造方法の各ステップについて示すフローチャートである。以下、このフローチャートに示される各ステップについて説明する。

＜準備ステップ＞
図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ウェーハＷの表面Ｗａの交差する複数の分割予定ラインＳで区画された領域にそれぞれデバイスＤが形成されたウェーハＷを準備するステップである。

図２（Ａ）に示すように、ウェーハＷの素材は、例えば、シリコン、ガラス、サファイア、ＳｉＣ等であり、特に限定されるものではない。ウェーハＷの表面Ｗａには規則的な配列で複数のデバイスＤが形成され、各デバイスの間に分割予定ラインＳが設定される。分割予定ラインＳは、互いに交差する方向に伸長し、格子状に配置されるように設定されている。

図２（Ｂ）に示すように、ウェーハＷの表面ＷａがテープＴに貼着され、ウェーハＷの裏面Ｗｂが露出される。ウェーハＷは、同じくテープＴに貼着される環状のフレームＦと一体化され、ウェーハユニットＵとしてハンドリングされる。

＜裏面加工ステップ＞
図２（Ｂ）に示すウェーハＷの裏面Ｗｂに加工を施して各デバイスＤに対応する領域に凹部を形成することで、図７に示すように、各デバイスＤに対応する領域に裏面ＷｂからウェーハＷの厚み方向（図７においてＺ軸方向）に突出する凸部を形成するステップである。

裏面加工ステップは、例えば、プラズマエッチング加工により行われる。
以下具体的に説明すると、まず図３（Ａ）（Ｂ）に示すように保護膜層形成装置５０により、ウェーハＷの裏面Ｗｂに保護膜層Ｍが形成される。保護膜層形成装置５０は、ハウジング５１と、ハウジング５１内で回転する保持テーブル５２と、保護膜剤ノズル５６等を有して構成される。

保持テーブル５２の回転軸５３はモータ５９により回転駆動される。保持テーブル５２の側部の複数箇所には振り子式のクランプ５４が設けられ、ウェーハユニットＵを載置した状態で保持テーブル５２が回転すると、フレームＦがクランプ５４によって挟持される。

保護膜剤ノズル５６は、モータ５８によって揺動するアーム５７の先端に設けられ、保護膜剤ノズル５６からは水溶性の保護膜剤５５が滴下される。

以上の構成とする保護膜層形成装置５０において、保持テーブル５２にてウェーハＷを回転させつつ、保護膜剤５５をウェーハＷの裏面Ｗｂに供給することで、図３（Ｂ）に示すように、ウェーハＷの裏面Ｗｂに保護膜層Ｍが形成される。なお、以上の例では、いわゆるスピンコートによってウェーハＷの裏面Ｗｂに保護膜層Ｍを形成こととしたが、特に限定するものではなく、他の方法により保護膜層を形成することとしてもよい。

次いで、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、ウェーハＷの裏面Ｗｂに凸部を残存させるためのマスクを形成するために、レーザ加工により保護膜層Ｍの一部を除去する。

具体的には、図４（Ａ）に示すように、レーザ加工装置２０において、保持テーブル２１にてウェーハユニットＵを保持するとともに、ウェーハＷの保護膜層Ｍに対しレーザ照射ユニット２２からレーザビーム２４を照射して、保護膜層Ｍの所定の箇所を除去する。レーザ照射ユニット２２は、加工用のレーザビームを発生させる発振器、発振器で発生されたレーザビームを保護膜層Ｍに集光する集光レンズ、発振器で発生されたレーザビームを集光レンズに導くミラーなどを有して構成される。

図４（Ｂ）に示すように、レーザビーム２４により保護膜層Ｍの所定の箇所が除去されることで、ウェーハＷの裏面Ｗｂに露出箇所が形成され、当該露出箇所が被エッチング領域Ｗｃとなる。被エッチング領域Ｗｃは、後にエッチングされることで、ウェーハＷの裏面Ｗｂに凹部を形成することになる。

一方、レーザビーム２４により除去されずに残存する箇所は、マスクｍを形成する。後のプラズマエッチングにおいて、当該マスクｍの箇所に凸部が形成されることになる。図５（Ａ）（Ｂ）は、マスクｍの配置の一実施例を示すものであり、一つのデバイスＤの範囲内において、４箇所に円柱状のマスクｍが形成され、マスクｍの周囲が被エッチング領域Ｗｃとされることを示している。このようなマスクｍの配置により、詳しくは後述するように、一つのデバイスＤについて円柱状の凸部が４箇所に形成されることになる。

なお、以上のようにレーザビーム２４にて保護膜層Ｍを除去し、所定の箇所にマスクｍを形成することとする他、感光性レジストを用いて露光、現像をすることで、ウェーハＷの裏面Ｗｂにマスクを形成することとしてもよい。

次いで、図６に示すように、プラズマエッチングを行う。
図６は、プラズマエッチング装置９０の一構成例であり、チャンバ９１内には保持テーブル９２が設けられ、保持テーブル９２にウェーハユニットＵが載置され、保護膜層Ｍ（マスク）が形成されたウェーハＷの裏面Ｗｂが上方に露出された状態で保持される。保持テーブル９２内の電極９２ａには、整合器９７ａを介して電源９７ｂからの高周波電力が供給される。

チャンバ９１の内部は排気口９３を通じて排気源９５にて減圧され、真空雰囲気とされる。チャンバ９１の上部のガス噴出ヘッド９４には、ガス供給部９６からフッ素系ガスが供給される。ガス噴出ヘッド９４には、整合器９８ａを介して電源９８ｂからの高周波電力が供給され、ガス噴出ヘッド９４からチャンバ９１の内部にプラズマ化されたフッ素系ガスが供給される。

プラズマエッチングは、例えば、プラズマ化したＳＦ＜ｓｕｂ＞６＜／ｓｕｂ＞ガスと、プラズマ化したＣ＜ｓｕｂ＞４＜／ｓｕｂ＞Ｆ＜ｓｕｂ＞８＜／ｓｕｂ＞ガスを交互に供給することによるボッシュプロセスにより行なわれる。

そして、プラズマエッチングを行うことにより、図７に示すように、マスクｍが形成されてない被エッチング領域Ｗｃが所定の深さまでエッチングされる。これにより、被エッチング領域Ｗｃにおいて凹部Ｗｄが形成され、マスクｍが形成されている箇所に凸部Ｗｅが形成される。

＜分割ステップ＞
ウェーハＷを分割予定ラインに沿って分割するステップである。
なお、ウェーハＷの分割は、以下に説明する切削加工の他、レーザ加工によるものであってもよい。

図８（Ａ）に示すように、切削装置３０の保持テーブル３２にてウェーハユニットＵを保持し、カメラ３４にてウェーハＷのデバイスＤのターゲットパターンを検出し、保持テーブル３２をＺ軸周りに角度調整等することにより、アライメントを行う。

なお、カメラ３４はＩＲカメラ（赤外線カメラ）にて構成され、テープＴに貼着されたウェーハＷの表面Ｗａ側のデバイスを撮像し、ターゲットパターンの検出が行われる。このほか、保持テーブル３２をガラス等の透明な素材で構成するとともに、保持テーブル３２の下方から可視光カメラで保持テーブル３２を介してウェーハＷの表面Ｗａを撮像し、ターゲットパターンを検出することとしてもよい。

アライメント後は、図８（Ｂ）に示すように、切削ブレード３６を所定の高さに位置付けて高速回転させつつ、保持テーブル３２をＸ軸方向に加工送りすることで、ウェーハＷを分割予定ラインに沿って切断する。Ｙ軸方向のインデックス送りとＸ軸方向の加工送りを交互に繰り返し、第一方向に伸びる全ての分割予定ラインについて切削加工を行った後、保持テーブル３２を９０度回転させ、第一方向と直交する第二方向に伸びる全ての分割予定ラインについて切削加工を行う。

切削加工の際には、切削ブレード３６の加工点に切削水が供給され、この切削水によりマスクｍ（図７）が洗い流されて除去される。また、切削加工の後に、ウェーハ全体を図示せぬ洗浄装置によりスピン洗浄することで、残存するマスク（保護膜層）が洗い流されて除去される。

以上の分割ステップにより、図９（Ａ）に示すように、分割予定ラインに沿って切削溝Ｇが形成されることでデバイスチップＣに分割され、後に、図９（Ｂ）に示すようにテープから剥がされてデバイスチップＣとして分離される。

＜接着ステップ＞
図９（Ｂ）に示すように、デバイスチップＣとリードフレーム２（基板）の間に接着部材４を介在させるとともに、デバイスチップＣの凸部Ｗｅをリードフレーム２に当接させた状態で、デバイスチップＣをリードフレーム２に接着させるステップである。

図９（Ｂ）に示すように、デバイスチップＣは、ウェーハＷの基材を構成する基材チップＣａと、基材チップＣａの表面Ｃ１に形成されるデバイスＤと、を有し、基材チップＣａの裏面Ｃ２には、基材チップＣａの厚み方向（図９（Ｂ）においてＺ軸方向）に突出する凸部Ｗｅが形成される。

各凸部Ｗｅの突出量Ｈは同一であり、各凸部Ｗｅの底面Ｗｍは同一の高さに位置することで、リードフレーム２の表面２ａに底面Ｗｍが当接した際には、デバイスチップＣが傾くことなく水平に載置されるようになっている。

図９（Ｂ）に示すように、リードフレーム２の表面２ａには液状（ペースト状）の接着部材４（ダイアタッチ材）が塗布され、その上にデバイスチップＣを載置して熱圧着することで、図９（Ｃ）に示すように、デバイスチップＣがリードフレーム２に接着固定される。

ここで、図９（Ｂ）（Ｃ）に示すように、デバイスチップＣの各凸部Ｗｅの底面Ｗｍがリードフレーム２の表面２ａに当接することで、デバイスチップＣが傾くことなく水平に載置され、デバイスチップＣとリードフレーム２の間に均一な厚みを呈する接着部材４を介在させることができ、接着不良や剥離を防止することができる。

また、各凸部Ｗｅの間の隙間を通じて接着部材４が流動することができるように、凸部Ｗｅの形状や配置を設計することが好ましい。これにより、デバイスチップＣを押圧した際に接着部材４を流動させることで、各凸部Ｗｅの底面Ｗｍをリードフレーム２に確実に当接させ、デバイスチップＣの傾き発生を効果的に防止できる。また、これにより、デバイスチップＣの傾きの管理の簡素化も図ることができる。また、各凸部Ｗｅの間に隙間なく接着部材４を行き渡らせることができ、接着性を向上させることができる。なお、傾き防止の観点や、接着部材４を流動させる観点から、一つのデバイスチップＣについて、凸部Ｗｅを３箇所以上に分散させて配置することが好ましい。

また、図９（Ｃ）に示すように、各凸部Ｗｅの底面Ｗｍがリードフレーム２に確実に当接することで、リードフレーム２に接着されたデバイスチップＣの高さＣｈを均一にすることができる。即ち、介在させる接着部材４が厚すぎてデバイスチップＣがリードフレーム２から離れ過ぎて剥離し易くなることや、逆に、介在させる接着部材４が薄すぎて接着力が確保できず剥離し易くなる、といった不具合が防がれる。

また、図１０の例に示すように、基材チップＣａの裏面Ｃ２に形成される凸部Ｗｆは、一箇所としてもよい。この例では、半径ｒの円柱状の凸部Ｗｆを基材チップＣａの中央に位置するように形成しており、凸部Ｗｆの底面においてリードフレームに対し十分な接触面積が確保され、デバイスチップＣをリードフレームに対し水平に載置できるようにしている。この様に、デバイスチップＣをリードフレームに対し水平に載置できる態様であれば、凸部の形状や、設置箇所については、特に限定されるものではない。

さらに、凸部を形成するための裏面加工ステップにおいて、上述したプラズマエッチング加工によるものとする他、図１１の例に示すように、レーザビームによるアブレーション加工によってウェーハの裏面に凹部１１ａを形成し、デバイスチップＣ１１の裏面の複数箇所に凸部１１ｂを残存させることとしてもよい。

或いは、図１２の例に示すように、切削ブレードによる切削加工によってウェーハの裏面に交差する連続溝状の凹部１２ａを形成し、デバイスチップＣ１２の裏面の複数箇所に凸部１２ｂを残存させることとしてもよい。

そして、プラズマエッチング加工、レーザビームによるアブレーション加工、切削ブレードによる切削加工のいずれにおいても、凹部のサイズ（面積、深さ）を適宜設定することで所望の凸部を形成することができるため、様々な仕様、サイズのデバイスチップについて実施することが可能であり、実施の自由度が高いものとなる。

以上のように、本発明によれば、図９（Ｂ）（Ｃ）に示すように、デバイスチップＣの裏面（基材チップＣａの裏面Ｃ２）に凸部Ｗｅが形成されることで、リードフレーム２等の基板に載置する際のデバイスチップＣの傾きの発生が防止され、デバイスチップＣと基板の間に介在させる接着部材４の厚みを最適化することができる。本発明は、デバイスチップの傾き不良、接着不良、剥離不良、といった各種不良に対する解決策として幅広く活用することができる。

２ リードフレーム
２ａ 表面
４ 接着部材
２０ レーザ加工装置
２１ 保持テーブル
２２ レーザ照射ユニット
２４ レーザビーム
３０ 切削装置
３６ 切削ブレード
５０ 保護膜層形成装置
５５ 保護膜剤
５６ 保護膜剤ノズル
９０ プラズマエッチング装置
Ｃ デバイスチップ
Ｃ１ 表面
Ｃ２ 裏面
Ｃａ 基材チップ
Ｄ デバイス
Ｆ フレーム
Ｇ 切削溝
Ｈ 突出量
ｍ マスク
Ｍ 保護膜層
Ｓ 分割予定ライン
Ｔ テープ
Ｕ ウェーハユニット
Ｗ ウェーハ
Ｗａ 表面
Ｗｂ 裏面
Ｗｃ 被エッチング領域
Ｗｄ 凹部
Ｗｅ 凸部
Ｗｍ 底面

Claims (6)

1. 裏面が接着部材を介して基板に接着されるデバイスチップであって、
   基材チップと、
   該基材チップの表面に形成されたデバイスと、を有し、
   該基材チップの裏面には、該裏面から該基材チップの厚み方向に突出する凸部が形成される、デバイスチップ。
2. 該凸部は、該裏面の３箇所以上に形成され、
   各凸部の突出量は同一である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のデバイスチップ。
3. デバイスチップの製造方法であって、
   表面の交差する複数の分割予定ラインで区画された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、
   ウェーハの裏面に加工を施して各該デバイスに対応する領域に凹部を形成することで、該裏面から該ウェーハの厚み方向に突出する凸部を形成する裏面加工ステップと、
   ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、
   を有するデバイスチップの製造方法。
4. 該裏面加工ステップでは、該デバイスに対応する領域において、該裏面の３箇所以上に該凸部を形成することとし、
   各凸部の突出量は同一である、
   ことを特徴とする請求項３に記載のデバイスチップの製造方法。
5. 該裏面加工ステップでは、プラズマエッチング加工、レーザビームによるレーザ加工、切削ブレードによる切削加工、の少なくともいずれかで該凹部を形成する、
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のデバイスチップの製造方法。
6. 請求項１又は請求項２に記載のデバイスチップを基板に接着する接着方法であって、
   該デバイスチップと該基板の間に接着部材を介在させるとともに、該デバイスチップの該凸部を該基板に当接させた状態で、該デバイスチップを該基板に接着させる、
   接着方法。
   
   

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