JP4409014B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、さらに詳しくは極薄チップの裏面に適当量の接着剤層を簡便に形成することができ、チップの欠けやチップクラックおよびパッケージクラックの発生を防止でき、生産効率の向上が可能な半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣカードの普及が進み、さらなる薄型化が望まれている。このため、従来は厚さが３５０μｍ程度であった半導体チップを、厚さ５０〜１００μｍあるいはそれ以下まで薄くする必要が生じている。
このような薄型半導体チップは、ウエハの回路面に裏面研削用表面保護テープを貼付して、ウエハ裏面を研削した後、ウエハをダイシングして得られるが、研削後のウエハ厚が薄くなるとダイシング時にチップの欠けやチップクラックが発生しやすい。
【０００３】
そこで、このようなチップの薄厚化を達成する他の方法として、特開平５−３３５４１１号公報には、ウエハの表面側から所定深さの溝を形成した後、この裏面側から研削する半導体チップの製造方法が開示されている。また、同号公報には、裏面研削工程後、マウンティング用テープに付着しているペレットをマウンティング用テープから分離してリードフレームに固着する方法が開示されている。
【０００４】
このような方法により得られるチップは、極めて薄く、続く実装工程において破損しやすい。
また、従来マウンティング用テープに固定されている半導体チップをピックアップし、基台上に固着する場合には、ディスペンサー法と呼ばれる方法や、フィルム状接着剤を用いる方法が採られている。
【０００５】
ディスペンサー法は、液状接着剤をディスペンサーにより、基台上のチップ固着予定位置に、所定量塗布し、その上に半導体チップを圧着・固定する方法である。しかしこの方法では、接着剤の塗出量の制御が難しく、接着剤量が一定せず、品質にばらつきができる。また液状接着剤であるためブリード現象が起こるなどの問題もある。接着剤のブリードが起こると、チップ上面にまで接着剤がまき上がってしまったり、あるいは半導体チップが傾くため、ワイヤーボンディング時に不都合が生じる。また、樹脂封止の後に、高温状態下に置かれた場合には、ブリードした接着剤から発生する揮発性成分のために、パッケージクラックに至る場合もある。
【０００６】
フィルム状接着剤を用いる方法では、予め基台上のチップ固着予定位置にチップとほぼ同一形状に切断したフィルム状接着剤を貼付しておくか、あるいは予めチップとほぼ同一形状に切断したフィルム状接着剤をチップに貼付しておき、該フィルム状接着剤を介して基台にチップを固着する。しかしこの方法では、フィルム状接着剤を、チップとほぼ同一形状に切断しておく準備が必要であり、手間がかかるとともに、また、チップと同サイズの極めて小さなフィルム状接着剤をチップに貼付する作業があり、煩雑でもある。
【０００７】
さらに、上記何れの手段を採るとしても、極薄にまで研削されて脆くなった微小なチップを取扱うため、僅かな操作ミスによってもチップが破損してしまう。
このため、特にチップ裏面に接着剤層を形成するための簡便かつ確実な方法の開発が要請されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであって、さらに詳しくは極薄チップの裏面に適当量の接着剤層を簡便に形成することができ、チップの欠けやチップクラックおよびパッケージクラックの発生を防止でき、生産効率の向上が可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体回路が形成されたウエハ表面からそのウエハ厚さよりも浅い切込み深さの溝を形成し、
該回路面に表面保護シートを貼着し、
上記半導体ウエハの裏面研削を行なうことでウエハの厚みを薄くして個々のチップへの分割が行われ、
研削面に、基材と、その上に形成されたエネルギー線硬化型粘着成分と熱硬化型接着成分とを必須成分とする接着剤層とからなり、かつエネルギー線照射を行なうことにより接着力が低下するダイシング・ダイボンドシートを貼着し、
該表面保護シートを剥離し、
チップ間に露出しているダイシング・ダイボンドシートの接着剤層を切断し、
該接着剤層をチップとともに、ダイシング・ダイボンドシートの基材から剥離し、該接着剤層を介して、チップを所定の基台上に固着させ、ダイシング・ダイボンドシートを加熱硬化することでチップと基台とを強固に接着することを特徴としている。
【００１０】
このような本発明によれば、半導体装置の製造を効率よく行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明についてさらに具体的に説明する。
第１工程：半導体回路が形成されたウエハ１表面からそのウエハ厚さよりも浅い切込み深さの溝２を形成する。より具体的には、複数の回路を区画するウエハ１の切断位置に沿って所定の深さの溝２をウエハ１表面から削成する（図１参照）。
【００１２】
溝２の削成は、従来より用いられているウエハダイシング装置を用いて、適宜に切込み深さを調整することにより行われる。この際、必要に応じ、従来よりウエハダイシング時に用いられているダイシングテープ等により、ウエハを固定しておいてもよい。ウエハ１の厚さは、何ら限定されるものではないが、通常は３５０〜８００μm程度であり、溝２の深さは、目的とするチップの厚さに応じて適宜に設定され、通常は２０〜５００μm程度である。また溝２の幅Ｗは、使用するダイシングブレードの幅と等しく通常は１０〜１００μm程度である。
【００１３】
第２工程：回路面に表面保護シート１０を貼着する。具体的には、前記ウエハ１の表面全体を覆う状態に表面保護シート１０を接着する（図２参照）。
表面保護シート１０は、基材１１上に、再剥離性接着剤層１２が形成されてなり、所定の用に供した後、容易に剥離できる性質を有する。また再剥離性接着剤層１２はエネルギー線硬化型の接着剤からなるものであってもよい。エネルギー線硬化型接着剤は、エネルギー線の照射前には充分な接着力で被着体を保持でき、エネルギー線の照射により硬化し接着力を失い、容易に剥離できる性質を有する。
【００１４】
このような表面保護シート１０としては、従来より各種物品の保護、半導体ウエハの加工等に用いられてきた各種の保護シートが用いられる。特に本発明においては、特願平１０−２３１６０２号明細書あるいは特願平１１−３０５６７３号明細書等において、本願出願人らが提案した表面保護シートが好ましく用いられる。
【００１５】
第３工程：半導体ウエハ１の裏面研削を行なうことでウエハ１の厚みを薄くして個々のチップ３への分割が行われる。具体的には、前記溝２の底部を除去し、所定の厚さになるまでウエハの裏面を研削して個々のチップ３に分割する（図３参照）。裏面研削は従来より用いられている裏面研削装置により行なわれる。
【００１６】
第４工程：研削面にダイシング・ダイボンドシート２０を貼着し、表面保護シート１０を剥離除去する（図４参照）。
ダイシング・ダイボンドシート２０は、基材２１とその上に形成された接着剤層２２とからなり、接着剤層２２は、基材２１から剥離可能なように形成されている。接着剤層２２は、室温条件または温和な熱圧着条件でチップ３に貼着可能であり、チップ３に貼着後、チップ３をピックアップすると、チップ３の裏面に同伴して基材２１から剥離される。
【００１７】
このようなダイシング・ダイボンドシート２０としては、従来より半導体ウエハのダイシングおよびダイボンドに用いられてきた各種のシートが特に制限されることなく用いられる。
より具体的には、たとえば特開平２−３２１８１号公報、特開平８−５３６５５号公報、特開平８−２３９６３６号公報、特開平９−１００４５０号公報、特開平９−２０２８７２号公報等に記載されている、エネルギー線硬化型粘着成分と熱硬化型接着成分とを必須成分とする接着剤層を有するダイシング・ダイボンドシート、あるいは
特開平９−６７５５８号公報に記載されている、ポリイミド系樹脂と、これと相溶する含窒素有機化合物とからなる接着剤層を有するダイシング・ダイボンドシートなどを用いることができる。
【００１８】
また上記の他にも、エポキシ樹脂、イミド樹脂、アミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリレート樹脂及びその変性物、またはこれらの混合物からなる接着剤層を有するダイシング・ダイボンドシートも適宜に使用できる。
上記のようなダイシング・ダイボンドシート２０を研削面に貼付した後、表面保護シート１０を剥離する。表面保護シート１０の接着剤層がエネルギー線硬化型接着剤からなる場合は、エネルギー線照射を行って接着力を低下させてからシート１０の剥離を行う。
【００１９】
第５工程：チップ間に露出しているダイシング・ダイボンドシート２０の接着剤層を切断する（図５参照）。
表面保護シート１０を剥離することで、切断分離された個々のチップ間に、ダイシング・ダイボンドシート２０の接着剤層２２が露出する。この接着剤層２２を、ダイシングブレード４で、完全に切断（フルカット）する。ダイシングブレード４の幅Ｗ１は、前記した溝２の幅Ｗよりもやや狭く、具体的には、Ｗ１はＷの３０〜９０％程度であることが望ましい。
【００２０】
切込みの深さは、接着剤層２２をフルカットできる程度で充分であるが、通常は基材２１の一部にまで切込み、接着剤層２２の切断を完全に行うことが好ましい。これにより、接着剤層２２は、チップ３と略同一の大きさ・形状に切断される。
第６工程：接着剤層２２をチップ３とともに、ダイシング・ダイボンドシート２０の基材２１から剥離する（図６参照）。接着剤層２２は、前述したように基材２１から剥離可能に形成されている。したがって、チップ３をピックアップすると、チップ裏面に接着剤層２２が固着された状態で、基材２１から剥離される。
【００２１】
なお、接着剤層２２が前述したエネルギー線硬化型粘着成分と熱硬化型接着成分とを必須成分とする接着剤からなる場合には、接着剤層２２にエネルギー線照射を行った後、チップ３をピックアップすることが好ましい。エネルギー線照射により接着剤層２２の接着力が低下するため、接着剤層２２と基材２１との間での剥離を良好に行うことができる。なお、エネルギー線の照射は前記第５工程の前に行ってもよい。
【００２２】
第７工程：該接着剤層２２を介して、チップ３を所定の基台上に固着する（図示せず）。上記第６工程により、チップ３の裏面には接着剤層２２が形成されている。この接着剤層２２を介して、基台上にチップ３を載置後、所要の手段により接着剤層２２に接着力を発現させることで、チップ３を基台上に固着できる。
接着剤層２２が、前述したエネルギー線硬化型粘着成分と熱硬化型接着成分とを必須成分とする接着剤からなる場合には、加熱することで熱硬化型接着成分の接着性が発現し、チップ３と基台とを強固に接着できる。また、ポリイミド系樹脂と、これと相溶する含窒素有機化合物とからなる場合にも同様に、加熱することで、ポリイミド系樹脂が硬化し、チップ３と基台とを強固に接着できる。
【００２３】
さらに、接着剤層２２は、チップ３と略同一形状の固形接着剤であるため、ブリードなどの問題が起こらず、ワイヤボンディングの不良やパッケージクラックの発生等を低減できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、極薄チップの裏面に適当量の接着剤層を簡便に形成することができ、チップの欠けやチップクラックおよびパッケージクラックの発生を防止でき、生産効率の向上が可能になる。
【００２５】
【実施例】
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、以下において「チッピングテスト」、「ワイヤーボンディングテスト」、「パッケージクラックテスト」は次の方法で行った。
「チッピングテスト」
実施例及び比較例の接着剤層付シリコンチップ50個の側面を光学顕微鏡を用いて、チップ欠けやクラックなどの有無及びクラックの幅を測定した。
「ワイヤーボンディングテスト」
実施例、比較例の半導体装置100個を用いて、シリコンチップ上面のアルミパッドとリードフレーム上の配線部間のワイヤーボンディング性（接着剤のはみ出し、まき上がり及びブリードなどによる不具合、歩留まり）を確認した。アルミパッド部は、シリコンチップ端面から100μmの位置、配線のワイヤーボンド部は、シリコンチップの端面から500μmの位置とした。
「パッケージクラックテスト」
実施例、比較例の半導体装置を所定の封止樹脂（ビフェニル型エポキシ樹脂）を用いて、高圧封止する。175℃、6時間を要して、その樹脂を硬化させ、100個のパッケージクラックテスト用パッケージを得た。次いで、各々のパッケージを高温高湿度下（85℃、85％RH）に168時間放置する。その後、VPS（Vapor Phase Soldering 気相ハンダ付）と同等の環境下（215℃）に１分間放置後、室温に戻した。これを3回行った後、走査型超音波探傷機SAT（Scanning Acoustic Tomography）で封止樹脂のクラックの有無を検査した。検査したパッケージ数（100個）に対し、クラックが発生したパッケージ数の比率をパッケージクラック発生率とする。
【００２６】
また、以下の実施例および比較例で使用した表面保護シート、ダイシングテープ、ダイシング・ダイボンドシート、マウンティング用テープ、裏面研削用表面保護テープは以下のとおりである。
（１）表面保護シートは次のようにして作製した。
「表面保護シートの作製」
エネルギー線硬化型共重合体としてブチルアクリレート６０重量部、メチルメタクリレート１０重量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート３０重量部からなる重量平均分子量３０００００のアクリル系共重合体の２５％酢酸エチル溶液１００重量部とメタクリロイルオキシエチルイソシアナート７．０重量部とを反応させ、該エネルギー線硬化型共重合体固形分１００重量部に対して、架橋剤として０．５重量部の多価イソシアナート化合物（コロネートＬ、日本ポリウレタン工業社製））と、光重合開始剤として１．０重量部の1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（イルガキュア１８４、チバ・スペシァリティ・ケミカルズ社製）を混合してエネルギー線硬化型粘着剤を得た。
【００２７】
このエネルギー線硬化型粘着剤を、乾燥後の塗布厚が２０μｍとなるように１１０μｍ厚のポリエチレンフィルム（ヤング率×厚さ＝１４．３kg／cm）に塗布した後、１００℃で１分間乾燥し、表面保護シートを得た。
（２）ダイシングテープ：
Adwill D-628（ポリオレフィン基材110μm厚、エネルギー線硬化型粘着剤層20μm厚、リンテック社製）
（３）ダイシング・ダイボンドシート：
Adwill LE5000（ポリオレフィン基材100μm厚、熱硬化型接着剤層20μm厚、リンテック社製）または
熱可塑性ポリイミドシート（ポリエチレンナフタレート基材25μm厚、熱可塑性ポリイミド接着剤層20μm厚）
（４）マウンティング用テープ
Adwill D-650（ポリオレフィン基材110μm厚、エネルギー線硬化型粘着剤層20μm厚、リンテック社製）
（５）裏面研削用表面保護テープ：
Adwill E-6142S（ポリオレフィン基材110μm厚、エネルギー線硬化型粘着剤層30μm厚、リンテック社製）
【００２８】
【実施例１】
直径６インチ、厚み700μmのシリコンウエハをダイシングテープ（Adwill D-628）に貼付し、ウエハダイシング装置（DAD 2H/6T、ディスコ社製）を用い、35μm厚のブレードで、切り込み量400μm、チップサイズ5mm□の条件で溝を形成した。次いで、表面保護シートを、溝を形成した面に貼付し、ダイシングテープを剥離し、裏面研削装置（DFG-840、ディスコ社製）を用いて、厚さ80μmになるまで研削を行うとともに個々のチップに分割した。その後、ダイシング・ダイボンドシート（Adwill LE5000）を研削面側に貼付し、表面保護シートに紫外線を照射し剥離した。ダイシング・ダイボンドシートに紫外線照射し、ウエハダイシング装置（DAD 2H/6T、ディスコ社製）を用い、30μm厚のブレード、切り込み量35μmで分割されているシリコンチップの間の接着剤層を切断（ダイシング）した。そして、個々に分割されたシリコンチップをダイシング・ダイボンドシートからピックアップし、接着剤層付シリコンチップをリードフレームのダイパッド部にダイレクトダイボンディングし、所定の硬化条件（160℃×30分）で加熱硬化し半導体装置を得た。
【００２９】
結果を表１に示す。
【００３０】
【実施例２】
直径６インチ、厚み700μmのシリコンウエハをダイシングテープ（Adwill D-628）に貼付し、ウエハダイシング装置（DAD 2H/6T、ディスコ社製）を用い、35μm厚のブレードで、切り込み量400μm、チップサイズ5mm□の条件で溝を形成した。次いで、表面保護シートを、溝を形成した面に貼付し、ダイシングテープを剥離し、裏面研削装置（DFG-840、ディスコ社製）を用いて、厚さ80μmになるまで研削を行うとともに個々のチップへ分割した。その後、ダイシング・ダイボンドシート（熱可塑性ポリイミドシート）を研削面側に約１３０℃に加熱して貼付し、表面保護シートを剥離した。ウエハダイシング装置（DAD 2H/6T、ディスコ社製）を用い、30μm厚のブレード、切り込み量35μmで分割されているシリコンチップの間の接着剤層を切断（ダイシング）した。そして、個々に分割されたシリコンチップをダイシング・ダイボンドシートからピックアップし、接着剤層付シリコンチップをリードフレームのダイパッド部に150℃の温度をかけて、ダイレクトダイボンディングし、半導体装置を得た。
【００３１】
結果を表１に示す。
【００３２】
【比較例１】
直径６インチ、厚み700μmのシリコンウエハをダイシングテープ（Adwill D-628）に貼付し、ウエハダイシング装置（DAD 2H/6T、ディスコ社製）を用い、35μm厚のブレードで、切り込み量400μm、チップサイズ5mm□の条件で溝を形成した。次いで、表面保護シートを、溝を形成した面に貼付し、ダイシングテープを剥離し、裏面研削装置（DFG-840、ディスコ社製）を用いて、厚さ80μmになるまで研削を行うとともに個々のチップに分割した。その後、マウンティング用テープ（Adwill D-650）を研削面側に貼付した後、表面保護シートを剥離し、個々のチップをピックアップした。そして、リードフレームのダイパッド部にボンディング用ペースト状接着剤を塗布し、シリコンチップをボンディングし、所定の硬化条件で加熱硬化し半導体装置を得た。
【００３３】
結果を表１に示す。
【００３４】
【比較例２】
裏面研削用表面保護テープ（Adwill E-6142S）を、直径６インチ、厚み700μmのシリコンウエハに貼付し、裏面研削装置（DFG-840、ディスコ社製）を用いて、厚さ80μmになるまで研削を行った。裏面研削用表面保護テープを剥離し、ダイシング・ダイボンドシート（Adwill LE5000）を研削面側に貼付し、紫外線照射し、ウエハダイシング装置（DAD 2H/6T、ディスコ社製）を用い、35μm厚のブレードで、切り込み量115μm、チップサイズ5mm□の条件で切断（ダイシング）を行った。得られた接着剤層付シリコンチップを、リードフレームのダイパッド部にダイレクトダイボンディングし、所定の硬化条件（160℃×30分）で加熱硬化し、半導体装置を得た。
【００３５】
結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
Figure 0004409014

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す。
【図２】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す。
【図３】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す。
【図４】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す。
【図５】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す。
【図６】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す。
【符号の説明】
１…ウエハ
２…溝
３…チップ
４…ブレード
１０…表面保護シート
２０…ダイシング・ダイボンドシート

Claims (1)

  1. 半導体回路が形成されたウエハ表面からそのウエハ厚さよりも浅い切込み深さの溝を形成し、
    該回路面に表面保護シートを貼着し、
    上記半導体ウエハの裏面研削を行なうことでウエハの厚みを薄くして個々のチップへの分割が行われ、
    研削面に、基材と、その上に形成されたエネルギー線硬化型粘着成分と熱硬化型接着成分とを必須成分とする接着剤層とからなり、かつエネルギー線照射を行なうことにより接着力が低下するダイシング・ダイボンドシートを貼着し、
    該表面保護シートを剥離し、
    チップ間に露出しているダイシング・ダイボンドシートの接着剤層を切断し、
    該接着剤層をチップとともに、ダイシング・ダイボンドシートの基材から剥離し、該接着剤層を介して、チップを所定の基台上に固着させ、ダイシング・ダイボンドシートを加熱硬化することでチップと基台とを強固に接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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