JP4363965B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にボール状の導電端子を有するBGA(Ball Grid Array)型の半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a BGA (Ball Grid Array) type semiconductor device having ball-shaped conductive terminals.
近年三次元実装技術として、また新たなパッケージ技術として、CSP(Chip Size Package)が注目されている。CSPとは、半導体チップの外形寸法と略同サイズの外形寸法を有する小型パッケージをいう。 In recent years, CSP (Chip Size Package) has attracted attention as a three-dimensional mounting technique and as a new packaging technique. The CSP refers to a small package having an outer dimension substantially the same as the outer dimension of a semiconductor chip.
従来、CSPの一種として、BGA型の半導体装置が知られている。このBGA型の半導体装置は、半田等の金属部材からなるボール状の導電端子をパッケージの一主面上に格子状に複数配列し、パッケージの他の面上に搭載される半導体チップと電気的に接続したものである。 Conventionally, a BGA type semiconductor device is known as a kind of CSP. In this BGA type semiconductor device, a plurality of ball-shaped conductive terminals made of a metal member such as solder are arranged in a lattice pattern on one main surface of a package, and electrically connected to a semiconductor chip mounted on the other surface of the package. Is connected to.
そして、このBGA型の半導体装置を電子機器に組み込む際には、各導電端子をプリント基板上の配線層パターンに圧着することで、半導体チップとプリント基板上に搭載される外部回路とを電気的に接続している。 When this BGA type semiconductor device is incorporated into an electronic device, each conductive terminal is crimped to a wiring layer pattern on the printed circuit board to electrically connect the semiconductor chip and the external circuit mounted on the printed circuit board. Connected to.
このようなBGA型の半導体装置は、側部に突出したリードピンを有するSOP(Small Outline Package)やQFP(Quad Flat Package)等の他のCSP型の半導体装置に比べて、多数の導電端子を設けることが出来、しかも小型化できるという長所を有する。このBGA型の半導体装置は、例えば携帯電話機に搭載されるデジタルカメラのイメージセンサチップとしての用途がある。 Such a BGA type semiconductor device is provided with a larger number of conductive terminals than other CSP type semiconductor devices such as SOP (Small Outline Package) and QFP (Quad Flat Package) having lead pins protruding from the side. It has the advantage that it can be reduced in size. This BGA type semiconductor device has an application as an image sensor chip of a digital camera mounted on a mobile phone, for example.
図10は従来のBGA型の半導体装置の概略構成を成すものであり、図10(A)は、このBGA型の半導体装置の表面側の斜視図である。また、図10(B)はこのBGA型の半導体装置の裏面側の斜視図である。 FIG. 10 shows a schematic configuration of a conventional BGA type semiconductor device, and FIG. 10A is a perspective view of the surface side of this BGA type semiconductor device. FIG. 10B is a perspective view of the back side of the BGA type semiconductor device.
このBGA型の半導体装置101は、第1及び第2のガラス基板102、103の間に半導体チップ104がエポキシ樹脂105a、105bを介して封止されている。第2のガラス基板103の一主面上、即ちBGA型の半導体装置101の裏面上には、ボール状の端子(以下、導電端子106と称す)が格子状に複数配置されている。 In this BGA type semiconductor device 101, a semiconductor chip 104 is sealed between first and second glass substrates 102 and 103 via epoxy resins 105a and 105b. On one main surface of the second glass substrate 103, that is, on the back surface of the BGA type semiconductor device 101, a plurality of ball-shaped terminals (hereinafter referred to as conductive terminals 106) are arranged in a lattice pattern.
この導電端子106は、第2の配線層110を介して半導体チップ104へと接続される。複数の第2の配線層110には、それぞれ半導体チップ104の内部から引き出されたアルミニウム配線層が接続されており、各導電端子106と半導体チップ104との電気的接続がなされている。
The
このBGA型の半導体装置101の断面構造について図11を参照して更に詳しく説明する。図11はダイシングラインに沿って、個々のチップに分割されたBGA型の半導体装置101の断面図を示している。 A cross-sectional structure of the BGA type semiconductor device 101 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 11 shows a cross-sectional view of a BGA type semiconductor device 101 divided into individual chips along a dicing line.
半導体チップ104の表面に配置された絶縁膜108上に第1の配線層107が設けられている。この半導体チップ104は樹脂105aによって第1のガラス基板102と接着されている。また、この半導体チップ104の裏面は、樹脂105bによって第2のガラス基板103と接着されている。
A
そして、第1の配線層107の一端は第2の配線層110と接続されている。この第2の配線層110は、第1の配線層107の一端から第2のガラス基板103の表面に延在している。そして、第2のガラス基板103上に延在した第2の配線層110上には、ボール状の導電端子106が形成されている。
上述したBGA型の半導体装置101は、上記ダイシング工程前に有機系樹脂を用いて、V字型の溝VGを有した半導体装置の表面に保護膜111を形成している(図12(A)参照)。当該保護膜111を形成する方法として、半導体チップ104の裏面側を上に向けて、熱硬化性の有機系樹脂を上方からポッディング(滴下)して、半導体ウエハ自体を回転させることで、その遠心力を利用して、第2の配線層110の表面に保護膜111を形成する方法をとってきた。
In the BGA type semiconductor device 101 described above, the protective film 111 is formed on the surface of the semiconductor device having the V-shaped groove VG using an organic resin before the dicing step (FIG. 12A). reference). As a method of forming the protective film 111, the semiconductor wafer 104 is rotated by podding (dropping) a thermosetting organic resin from above with the back side of the semiconductor chip 104 facing upward. A method has been adopted in which the protective film 111 is formed on the surface of the
しかし、この方法では図12(A)に示すようにダイシングライン(図中破線)のV字型の溝VGの底部に、当該熱硬化性の有機系樹脂が必要以上に厚く溜まる。これは、当該有機系樹脂が粘性のあるペーストの性質を有するためである。このため、当該保護膜11
1をベーキング(加熱処理)によって熱硬化させると、V字型の溝VGに溜まった有機系樹脂が、半導体装置101の他の部分を覆う有機系樹脂に比べてより大きく収縮する。その結果、V字型の溝VGでより大きな収縮が生じて、後に個々の半導体チップとなる半導体ウエハが反ってしまうという問題点があった(図12(B)の矢印方向に反りが生じる)。
However, in this method, as shown in FIG. 12A, the thermosetting organic resin accumulates more than necessary at the bottom of the V-shaped groove VG of the dicing line (broken line in the figure). This is because the organic resin has a viscous paste property. Therefore, the protective film 11
When 1 is thermally cured by baking (heat treatment), the organic resin accumulated in the V-shaped groove VG contracts more than the organic resin covering the other part of the semiconductor device 101. As a result, the V-shaped groove VG is further contracted, and there is a problem that a semiconductor wafer that becomes an individual semiconductor chip later warps (warping occurs in the arrow direction in FIG. 12B). .
このような反りがある半導体ウエハでは、その後の製造工程に支障を招いていた。特に、半田のような加熱流動性を有する導電材料から成る導電端子106(いわゆるバンプ電極)をリフロー(高温処理)する工程において、半導体ウエハの全体を均一に加熱できず、信頼性に問題が生じるおそれがあった。 A semiconductor wafer having such a warp has hindered subsequent manufacturing processes. In particular, in the process of reflowing (high-temperature treatment) the conductive terminal 106 (so-called bump electrode) made of a conductive material having heat fluidity such as solder, the entire semiconductor wafer cannot be heated uniformly, causing a problem in reliability. There was a fear.
例えば、図13に示すように導電端子106をリフローする際に、反った半導体ウエハ124をリフロー装置120内のステージ123上に搭載する。当該リフロー装置120は、天井に設けられたIRヒーター121からの下方への熱輻射線aと、ステージ123下に設けられたホットプレート122からの上方への熱輻射線bと、によって所定温度に維持される。図13中の矢印は熱輻射線a、熱輻射線bを模式的に表現したものである。同図中の破線円は、半導体ウエハ124の端部に形成された反りを示し、図14はその破線円内の拡大図を示す。
For example, as shown in FIG. 13, when the
図14に示すように半導体ウエハ124は、平坦な箇所(以下、平坦部125と称す)と、その端部の反り部(以下、反り部126と称す)から成る。平坦部125は、下方のステージ123と直接接する(以下、直接接触部127と称す)。一方、反り部126は反っているためステージ123とは直接接しない。この状態で、導電端子106のリフローを行うと、直接接触部127がホットプレート122により、必要以上に高い温度に加熱されるおそれがあった。
As shown in FIG. 14, the semiconductor wafer 124 includes a flat portion (hereinafter referred to as a flat portion 125) and a warped portion (hereinafter referred to as a warped portion 126) at the end thereof. The flat portion 125 is in direct contact with the lower stage 123 (hereinafter referred to as a direct contact portion 127). On the other hand, since the warped portion 126 is warped, it does not directly contact the stage 123. If the reflow of the
一方、反り部126では、その上方に配置されたIRヒーター(赤外線ヒーター)からの熱輻射線a1、熱輻射線a2が当てられる。熱輻射線a1は半導体ウエハ124の端部を加熱し、熱輻射線a2はそれよりも内側の部分を加熱する。熱輻射線a1と熱輻射線a2との間には若干の強度差が生じ、半導体ウエハ124を均一に加熱することが困難であった。 On the other hand, in the curvature part 126, the thermal radiation a1 and the thermal radiation a2 from IR heater (infrared heater) arrange | positioned upwards are applied. The heat radiation line a1 heats the end of the semiconductor wafer 124, and the heat radiation line a2 heats the inner part. A slight intensity difference is generated between the heat radiation a1 and the heat radiation a2, and it is difficult to heat the semiconductor wafer 124 uniformly.
また、下方からの熱輻射線b1、熱輻射線b2についても若干の強度差が生じる。熱輻射線b1は半導体ウエハ124の端部の下方に当てられ、熱輻射線b2は平坦部125に近い半導体ウエハ124の下方に当てられる。 Further, a slight difference in intensity occurs between the thermal radiation b1 and the thermal radiation b2 from below. The thermal radiation b1 is applied below the end of the semiconductor wafer 124, and the thermal radiation b2 is applied below the semiconductor wafer 124 close to the flat portion 125.
このため、半導体ウエハ124の反り部126及び平坦部125では温度差が生じてしまう。このように、半導体ウエハ124の場所によって温度差が生じると、半導体ウエハ124上に、均一な形状を有した複数の導電端子106を形成することが困難となり、その結果、半導体装置の歩留まり及び信頼性を著しく低下させていた。
For this reason, a temperature difference occurs between the warped portion 126 and the flat portion 125 of the semiconductor wafer 124. As described above, when a temperature difference occurs depending on the location of the semiconductor wafer 124, it becomes difficult to form the plurality of
本発明は、BGA型の半導体装置の製造工程中に生じる半導体ウエハの反りが、導電端子のリフロー工程に与える影響を解消し、半導体装置の歩留まり及び信頼性を向上させるものである。 The present invention eliminates the influence of the warpage of the semiconductor wafer that occurs during the manufacturing process of the BGA type semiconductor device on the reflow process of the conductive terminals, and improves the yield and reliability of the semiconductor device.
そこで、本発明の半導体装置の製造方法は、表面上に第1の配線層が形成された半導体ウエハを準備し、前記半導体ウエハの表面に第1の支持基板を貼り付ける工程と、前記半導体ウエハの裏面に第2の支持基板を貼り付ける工程と、前記半導体ウエハの裏面に溝を形成し、前記第1の配線層を部分的に露出させる工程と、前記第1の配線層の露出部分に接続され、前記第2の支持基板の表面に延在する第2の配線層を形成する工程と、前記第2の配線層上に加熱流動性を有する導電端子を形成する工程と、前記半導体ウエハの表面を加熱ステージから立設された複数のピンによって支持すると共に、前記半導体ウエハの裏面に第1のヒーターを対向させることにより、前記導電端子のリフローを行うリフロー工程と、を有することを特徴とする。
また、前記リフロー工程において、前記加熱ステージはその下面に接触された加熱プレートにより加熱されることを特徴とする。
更に、前記リフロー工程において、前記半導体ウエハの側面に第2のヒーターを対向させ、この第2のヒーターにより前記半導体ウエハを加熱することを特徴とする。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、表面上に第1の配線層が形成された半導体ウエハを準備し、前記半導体ウエハの表面に支持基板を貼り付ける工程と、前記半導体ウエハの裏面に溝を形成し、前記第1の配線層を部分的に露出させる工程と、前記第1の配線層の露出部分に接続され、前記半導体ウエハの裏面に延在する第2の配線層を形成する工程と、前記第2の配線層上に加熱流動性を有する導電端子を形成する工程と、前記半導体ウエハの表面を加熱ステージから立設された複数のピンによって支持すると共に、前記半導体ウエハの裏面に第1のヒーターを対向させることにより、前記導電端子のリフローを行うリフロー工程と、を有することを特徴とする。
更に、前記リフロー工程において、前記加熱ステージはその下面に接触された加熱プレートにより加熱されることを特徴とする。
また、前記リフロー工程において、前記半導体ウエハの側面に第2のヒーターを対向させ、この第2のヒーターにより前記半導体ウエハを加熱することを特徴とする。
Accordingly, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of preparing a semiconductor wafer having a first wiring layer formed on a surface thereof, and affixing a first support substrate to the surface of the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer. Attaching a second support substrate to the back surface of the semiconductor wafer, forming a groove on the back surface of the semiconductor wafer, partially exposing the first wiring layer, and exposing an exposed portion of the first wiring layer Forming a second wiring layer connected to and extending on a surface of the second support substrate; forming a conductive terminal having heat fluidity on the second wiring layer; and the semiconductor wafer. And a reflow step of reflowing the conductive terminals by supporting the surface of the semiconductor wafer by a plurality of pins erected from the heating stage and making the first heater face the back surface of the semiconductor wafer. When That.
In the reflow process, the heating stage is heated by a heating plate in contact with a lower surface thereof.
Further, in the reflow step, a second heater is opposed to the side surface of the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is heated by the second heater.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a semiconductor wafer having a first wiring layer formed on a surface thereof; attaching a support substrate to the surface of the semiconductor wafer; Forming a groove to partially expose the first wiring layer; and forming a second wiring layer connected to the exposed portion of the first wiring layer and extending to the back surface of the semiconductor wafer. A step of forming a conductive terminal having heat fluidity on the second wiring layer, a surface of the semiconductor wafer supported by a plurality of pins erected from a heating stage, and a back surface of the semiconductor wafer And a reflow step of reflowing the conductive terminal by making the first heater face the surface.
Furthermore, in the reflow step, the heating stage is heated by a heating plate in contact with the lower surface thereof.
In the reflow process, a second heater is opposed to the side surface of the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is heated by the second heater.
かかる構成によれば、半導体ウエハに反りがあっても、半導体ウエハの全体を均一に加熱することができ、半導体ウエハの全面にわたって、均一な形状を有した複数の導電端子を形成することができる。これにより、BGA型の半導体装置の歩留まり及び信頼性を向上させることができる。 According to such a configuration, even if the semiconductor wafer is warped, the entire semiconductor wafer can be heated uniformly, and a plurality of conductive terminals having a uniform shape can be formed over the entire surface of the semiconductor wafer. . Thus, the yield and reliability of the BGA type semiconductor device can be improved.
本発明によれば、反りのある半導体ウエハ上の複数の導電端子を均一にリフローすることができる。これにより、BGA型の半導体装置の歩留まりや信頼性を向上できる。 According to the present invention, a plurality of conductive terminals on a warped semiconductor wafer can be uniformly reflowed. Thus, the yield and reliability of the BGA type semiconductor device can be improved.
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図1乃至図5を参照しながら説明する。図1に示すように、半導体ウエハ1aを用意する。半導体ウエハ1aは、境界ラインS(ダイシングラインまたはスクライブラインと呼ばれる)に沿って、複数の半導体チップ1に分割される。
A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a semiconductor wafer 1a is prepared. The semiconductor wafer 1a is divided into a plurality of
これらの半導体チップ1は、例えばCCDのイメージセンサ用のチップであり、半導体のウエハープロセスにより形成される。半導体ウエハ1a上には絶縁膜2が形成されており、この絶縁膜2上に、一対の第1の配線層3が形成される。一対の第1の配線層3は、全面に金属層をスパッタし、この金属層を選択的にエッチングすることで形成される。一対の第1の配線層3の厚さは、約1μmである。
These
一対の第1の配線層3は、境界ラインSの両側に対向して形成される。一対の第1の配線層3は、半導体チップ1のボンディングパッドから、境界ラインSまで拡張されたパッドである。すなわち、一対の第1の配線層3は外部接続パッドであって、半導体チップ1の図示しない回路と電気的に接続されている。
The pair of
次に、図2に示すように、第1の配線層3が形成された半導体ウエハ1aの表面に、約200μmの膜厚を有する支持基板としての第1のガラス基板4を透明のエポキシ材からなる樹脂層5aを接着剤として用いて貼り付ける。そして、半導体ウエハ1aの裏面をバックグラインドして、チップ厚を約100μmと薄くした後、半導体ウエハ1aをその裏面側から境界ラインSに沿ってドライエッチングし、絶縁膜2を露出させる。
Next, as shown in FIG. 2, a first glass substrate 4 as a support substrate having a thickness of about 200 μm is formed on a surface of the semiconductor wafer 1a on which the
このドライエッチングで半導体ウエハ1aはいったん個々の半導体チップ1に分離されるが、これらの半導体チップ1は、第1のガラス基板4によって支持され、全体としては一枚の半導体ウエハ1aとしての形態を有している。
The semiconductor wafer 1a is once separated into
次いで、図3に示すように、樹脂層5bを接着剤として用いて、半導体チップ1の裏面側に約100μmの膜厚を有する支持基板としての第2のガラス基板6を貼り付ける。なお、この第2のガラス基板6を貼り付けなくてもよい。なお、支持基板はガラス以外の材質のものでも良い。
Next, as shown in FIG. 3, a second glass substrate 6 as a supporting substrate having a film thickness of about 100 μm is attached to the back side of the
次に、図4(A)に示すように、第2のガラス基板6の平坦部の所定位置に、柔軟性を有する感光性有機膜からなる緩衝部材7を形成する。この緩衝部材7は後述する導電端子9に加わる力を吸収し、ガラス基板の割れ等を防止するためのものである。
Next, as shown in FIG. 4A, a
なお、半導体チップ1の裏面に第2のガラス基板6を貼り付けない場合には、緩衝部材7は、半導体チップ1の裏面に形成される。その後、半導体チップ1の裏面側から境界ラインSに沿って、ノッチングを行う。このノッチングとは、半導体チップ1の裏面側から鋸状等の器具、例えばブレードを用いて切削加工を施すことである。
When the second glass substrate 6 is not attached to the back surface of the
このノッチングは、第2のガラス基板6から、第1のガラス基板4に至るまで、この第1のガラス基板4を幾分切削する程度まで行い、第1の配線層3の側面部を露出させる。このノッチングにより、境界ラインSに沿ってV字型の溝VGが形成される。この際にノッチングによって、露出面が汚染される場合があるので、必要に応じてドライエッチング等によって露出面をクリーニングすると良い。
This notching is performed from the second glass substrate 6 to the first glass substrate 4 to such an extent that the first glass substrate 4 is somewhat cut to expose the side surface portion of the
次に、図4(B)に示すように、前記第2のガラス基板6及びノッチングで形成されたV字型の溝VGを覆うように約3μmの膜厚を有するアルミニウム層をスパッタ法により形成する。その後、このアルミニウム層を所定の配線層パターンにパターニングして、第1の配線層3の露出された側面部と電気的に接続する第2の配線層8を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, an aluminum layer having a thickness of about 3 μm is formed by sputtering so as to cover the second glass substrate 6 and the V-shaped groove VG formed by notching. To do. Thereafter, the aluminum layer is patterned into a predetermined wiring layer pattern to form a second wiring layer 8 that is electrically connected to the exposed side surface portion of the
この第2の配線層8は、半導体チップ1の裏面の第2のガラス基板6の表面に延在する。この第2のガラス基板6の表面に延在する第2の配線層8上には、後述する導電端子9が形成される。なお、半導体チップ1の裏面に第2のガラス基板6を貼り付けない場合には、第2の配線層8は、半導体チップ1の裏面に延在する。
The second wiring layer 8 extends on the surface of the second glass substrate 6 on the back surface of the
次に図5に示すように、第2の配線層8上に保護膜10を形成する。保護膜10は後のスクリーン印刷工程で、ソルダーマスクとして機能する。当該保護膜10を形成する方法として、半導体チップ1の裏面側を上に向けて、熱硬化性の有機系樹脂を上方からポッディング(滴下)して、半導体ウエハ1aを回転させることで、その遠心力を利用して、第2の配線層8の表面に保護膜10を形成する。これは、従来技術の図12(A)と同じプロセスである。尚、保護膜10はレジスト材料で形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 5, a
その後、当該保護膜10をベーキング(加熱処理)によって熱硬化させる。このベーキングによって、半導体ウエハはその端部に反りを生じた状態となる。次に、第2のガラス基板6上方の当該保護膜10の所定位置に後述する導電端子9を形成するために、第2の配線層8が露出するように保護膜10に開口部を形成する。当該開口部は、緩衝部材7がある場合は当該緩衝部材7と対応する位置に形成する。
Thereafter, the
その後、スクリーン印刷工程で熱流動性を有する材料、例えば半田から成る導電端子9を形成し、次工程のリフロー工程へ移る。リフロー工程を図6乃至図8を参照しながら説明する。導電端子9は、以下に説明するリフロー工程によって高温処理を施すことで、流動化された状態となる。これは、導電端子9の表面張力を利用して、それを球形に加工するために行うものである。
Thereafter, a
図6(A)、(B)に示すように、ステージ20を用意し、このステージ20上に複数のピン21を立設する。これらのピン21の先端上に、その表面側が接するように半導体ウエハ1aを搭載する。これらのピン21は、いずれも等しい長さを有しており、半導体ウエハ1aをその縁に沿って支持している。図6(A)はその状態を示す斜視図であり、図6(B)は正面図である。これにより、半導体ウエハ1aは、ピン21の長さ分だけ、ステージ20から離され、ステージ20から発せされる熱が直接半導体ウエハ1aに加わることが防止される。ピン21の長さは、1mm程度が適当である。 As shown in FIGS. 6A and 6B, a stage 20 is prepared, and a plurality of pins 21 are erected on the stage 20. The semiconductor wafer 1a is mounted on the tips of these pins 21 so that the surface side is in contact therewith. These pins 21 all have the same length, and support the semiconductor wafer 1a along its edge. FIG. 6A is a perspective view showing the state, and FIG. 6B is a front view. As a result, the semiconductor wafer 1a is separated from the stage 20 by the length of the pins 21, and heat generated from the stage 20 is prevented from being directly applied to the semiconductor wafer 1a. An appropriate length of the pin 21 is about 1 mm.
次に図7(A)に示すように、図6(A)、(B)の半導体ウエハ1aを搭載したステージ20は、リフロー装置30のリフロー処理ボックス40内へと搬送される。ここで、リフロー処理ボックス40の下方に回転ベルト31が設けられ、この回転ベルト31を回転させるために一対のプーリ(ベルト車)32が設けられている。このベルト31上に半導体ウエハ1aが搭載されたステージ20が乗せられる。そしてプーリ32を駆動することで、半導体ウエハ1aを搭載したステージ20は、回転ベルト31によってリフロー処理ボックス40内へと搬送される。 Next, as illustrated in FIG. 7A, the stage 20 on which the semiconductor wafer 1 a illustrated in FIGS. 6A and 6B is mounted is transferred into the reflow processing box 40 of the reflow apparatus 30. Here, a rotating belt 31 is provided below the reflow processing box 40, and a pair of pulleys (belt wheels) 32 are provided to rotate the rotating belt 31. A stage 20 on which the semiconductor wafer 1 a is mounted is placed on the belt 31. Then, by driving the pulley 32, the stage 20 on which the semiconductor wafer 1 a is mounted is conveyed into the reflow processing box 40 by the rotating belt 31.
このリフロー処理ボックス40は、加熱ゾーン41と冷却ゾーン42から成る。当該加熱ゾーン41の天井には、IRヒーター(赤外線ヒーター)45が複数配置されている。また、ベルト31下には、ホットプレート46が複数配置されている。図7(B)は、図7(A)を矢印X側から見た側面図であり、リフロー処理ボックス40の内部の拡大図である。
The reflow process box 40 is formed of a heating zone 41 from the cooling zone 42. A plurality of IR heaters (infrared heaters) 45 are arranged on the ceiling of the heating zone 41. A plurality of
図7(B)に示すように、サイドヒーター47が、リフロー処理ボックス40の両側面に複数配置されている。サイドヒーター47は、半導体ウエハ1aの側面に対向している。冷却ゾーン42は、加熱ゾーン41で加熱された半導体ウエハ1aを冷却するためのゾーンであり、IRヒーター45、ホットプレート46、サイドヒーター47は設けられていない。
As shown in FIG. 7B, a plurality of
ここで、半導体ウエハ1aは複数のピン21と一体となって搬送される例を開示したが、これらのピン21は、加熱ゾーン41内に設置されたものでもよい。この場合、半導体ウエハ1aがリフロー処理ボックス40の外部から搬送され、ピン21上の位置に来ると、ピン21が上昇して、半導体ウエハ1aを持ち上げる。そして、半導体ウエハ1aはピン21上で持ち上げられた状態で、加熱ゾーン41内で加熱される。その後、ピン21が下降して半導体ウエハ1aはピン21から離れて、冷却ゾーン42に搬送される。 Here, the example in which the semiconductor wafer 1a is transported integrally with the plurality of pins 21 has been disclosed, but these pins 21 may be installed in the heating zone 41. In this case, when the semiconductor wafer 1a is transported from the outside of the reflow processing box 40 and reaches the position on the pin 21, the pin 21 rises to lift the semiconductor wafer 1a. Then, the semiconductor wafer 1 a is heated in the heating zone 41 while being lifted on the pins 21. Thereafter, the pins 21 are lowered, and the semiconductor wafer 1 a is separated from the pins 21 and transferred to the cooling zone 42.
次に、リフロー装置30を用いたリフロー工程について述べる。図7(A)、(B)に示したように、ステージ20上にピン21を介して搭載された半導体ウエハ1aは、図中の矢印Xの方向からベルト31上に搭載され、リフロー処理ボックス40内へ搬送される。 Next, a reflow process using the reflow apparatus 30 will be described. As shown in FIGS. 7A and 7B, the semiconductor wafer 1a mounted on the stage 20 via the pins 21 is mounted on the belt 31 from the direction of the arrow X in the figure, and is a reflow processing box. It is conveyed into 40.
これにより、半導体ウエハ1aは、リフロー処理ボックス40の加熱ゾーン41にて、天井に設けられたIRヒーター45、ベルト31下に設けられたホットプレート46、サイドヒーター47の3種類のヒーターにより3方向から加熱されることになる。ここで、ステージ20は、ベルト31上を搬送されるが、その下方に配置されたホットプレート46によって加熱される。ステージ20が加熱ゾーン41を通過する時間は、1分程度であり、その加熱温度は220℃程度である。
As a result, the semiconductor wafer 1a is moved in three directions in the heating zone 41 of the reflow processing box 40 by three types of heaters: an
加熱ゾーン41を通過した後に、冷却ゾーン42によって半導体ウエハ1aは冷却される。このとき、冷却ゾーン42では、積極的に冷却する装置、例えば空冷装置を設けてもよい。その後、リフロー処理ボックス40から半導体ウエハ1aは、搬出され、次にダイシング工程へと移される。 After passing through the heating zone 41, the semiconductor wafer 1 a is cooled by the cooling zone 42. At this time, in the cooling zone 42, a device that actively cools, for example, an air cooling device may be provided. Thereafter, the semiconductor wafer 1a is unloaded from the reflow processing box 40 and then transferred to a dicing process.
図8は、図7(B)の破線円内(半導体ウエハ1aの反りのある端部)を拡大した図である。同図の矢印は、半導体ウエハ1aが3種類のヒーターから加熱される状態を模式的に示したものである。図8に示すように、加熱ゾーン41では、半導体ウエハ1aの端部に熱輻射線A,B,C,D,Eが当てられる。熱輻射線Aはボックス40の上方に設置したIRヒーターから放射され、熱輻射線B、熱輻射線Cはサイドヒーター47から放射され、熱輻射線Dは、ホットプレート46で加熱されたステージ20から放射される。また、熱輻射線Eは、サイドヒーター47から発せられた熱輻射線が、ステージ20やベルト31によって反射したものである。
FIG. 8 is an enlarged view of the inside of the broken-line circle in FIG. The arrows in the figure schematically show a state in which the semiconductor wafer 1a is heated from three types of heaters. As shown in FIG. 8, in the heating zone 41, heat radiation rays A, B, C, D, and E are applied to the end of the semiconductor wafer 1a. The thermal radiation A is radiated from an IR heater installed above the box 40, the thermal radiation B and the thermal radiation C are radiated from the
本実施形態では、リフロー処理ボックス40の両側面にサイドヒーター47を設けることで半導体ウエハ1aの反り部の表面は、熱輻射C(図7(B)中の右側のサイドヒーター47)によって加熱される。同様に、半導体ウエハ1aの裏面は、熱輻射線B(図7(B)中の左側のサイドヒーター47)及び熱輻射線D(図7(B)中の下側のホットプレート46)によって加熱される。
In the present embodiment, by providing
半導体ウエハ1aの反り部の裏面側は、図7(B)中の左側のサイドヒーター47から発せられた熱輻射線Bがステージ20に反射した熱輻射線Eによって加熱される。この部分は、従来では、半導体ウエハ1aの平坦部と同様な加熱をすることが困難であったが、熱輻射線Eを利用することで、それが可能になる。
The back surface side of the warped portion of the semiconductor wafer 1 a is heated by the heat radiation line E reflected from the stage 20 by the heat radiation line B emitted from the
このように、本実施形態では、半導体ウエハ1aをステージ20から離して、反りのある半導体ウエハ1aの全体に一様な輻射熱が当てられるようにしたことで、半導体ウエハ1aの全体が均一の温度になるように加熱される。これにより、半導体ウエハ1aの全面にわたって形成される導電端子9のリフローが均一に行われ、その形状も均一となる。
導電端子9のリフロー工程後は、図9に示すように境界ラインSに沿ってダイシングを行い、個々の半導体チップ1に分割する。これより、BGA型の半導体装置が完成する。
As described above, in this embodiment, the semiconductor wafer 1a is separated from the stage 20, and uniform radiation heat is applied to the entire warped semiconductor wafer 1a, so that the entire semiconductor wafer 1a has a uniform temperature. To be heated. Thereby, the reflow of the
After the reflow process of the
本発明の実施形態によれば、導電端子9をスクリーン印刷で形成した後、リフロー(高熱処理)工程を実施する際に、リフロー装置30のステージ20上に複数のピン21を配置し、半導体ウエハ1aをこれらのピン21で支持した状態で加熱する。
According to the embodiment of the present invention, when the reflow (high heat treatment) process is performed after the
これにより、半導体ウエハ1aがステージ20下のホットプレート46によって直接加熱されることはなくなり、半導体ウエハ1aの加熱状態を均一にすることができる。また
、リフロー装置30のリフロー処理ボックス40の両側面にサイドヒーター47を配置することで、半導体ウエハ1aの端部の反り部の表面側と裏面側を均一に加熱することができる。
Thereby, the semiconductor wafer 1a is not directly heated by the
Claims (6)
前記半導体ウエハの表面に第1の支持基板を貼り付ける工程と、Attaching a first support substrate to the surface of the semiconductor wafer;
前記半導体ウエハの裏面に第2の支持基板を貼り付ける工程と、Attaching a second support substrate to the back surface of the semiconductor wafer;
前記半導体ウエハの裏面に溝を形成し、前記第1の配線層を部分的に露出させる工程と、Forming a groove on a back surface of the semiconductor wafer to partially expose the first wiring layer;
前記第1の配線層の露出部分に接続され、前記第2の支持基板の表面に延在する第2の配線層を形成する工程と、Forming a second wiring layer connected to an exposed portion of the first wiring layer and extending to a surface of the second support substrate;
前記第2の配線層上に加熱流動性を有する導電端子を形成する工程と、Forming a conductive terminal having heat fluidity on the second wiring layer;
前記半導体ウエハの表面を加熱ステージから立設された複数のピンによって支持すると共に、前記半導体ウエハの裏面に第1のヒーターを対向させることにより、前記導電端子のリフローを行うリフロー工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。A reflow process for supporting the surface of the semiconductor wafer by a plurality of pins erected from a heating stage and reflowing the conductive terminals by making a first heater face the back surface of the semiconductor wafer. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記半導体ウエハの表面に支持基板を貼り付ける工程と、Attaching a support substrate to the surface of the semiconductor wafer;
前記半導体ウエハの裏面に溝を形成し、前記第1の配線層を部分的に露出させる工程と、Forming a groove on a back surface of the semiconductor wafer to partially expose the first wiring layer;
前記第1の配線層の露出部分に接続され、前記半導体ウエハの裏面に延在する第2の配線層を形成する工程と、Forming a second wiring layer connected to the exposed portion of the first wiring layer and extending to the back surface of the semiconductor wafer;
前記第2の配線層上に加熱流動性を有する導電端子を形成する工程と、Forming a conductive terminal having heat fluidity on the second wiring layer;
前記半導体ウエハの表面を加熱ステージから立設された複数のピンによって支持すると共に、前記半導体ウエハの裏面に第1のヒーターを対向させることにより、前記導電端子のリフローを行うリフロー工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。A reflow process for supporting the surface of the semiconductor wafer by a plurality of pins erected from a heating stage and reflowing the conductive terminals by making a first heater face the back surface of the semiconductor wafer. A method for manufacturing a semiconductor device.
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