JP4489492B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体製造技術に関し、特に、一括樹脂封止体の個片化に適用して有効な技術に関する。
以下に説明する技術は、本発明を研究、完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
半導体装置の製造分野では、樹脂モールドパッケージは、リードフレーム等の配線基板のデバイス領域に半導体チップを搭載し、半導体チップ側とリードフーム側との双方の電極をワイヤボンディング等により電気的接続を行った状態で、金型内で樹脂封止することで行われる。
かかる樹脂モールドパッケージの組立方法では、近年、それまで行われていた半導体チップ毎に樹脂封止する方法から、複数の半導体チップ単位で一括して樹脂封止し、その後に一括樹脂封止体を半導体チップ単位に個片化する方法が採用されている。極めて、量産効果が高い手法として採用されている。
かかる一括樹脂封止体の個片化に際しては、種々の提案がなされているが、例えば、特許文献１には、ダイシングシートに一括樹脂封止体を載せた状態で個片化する方法と、ダイシングシートを用いることなく吸着台に吸着させた状態で個片化する方法がそれぞれ記載されている。
特開２００２−２５４４８１号公報
上記の如く、複数の半導体チップ単位で樹脂封止を行った一括樹脂封止体を個片化するパッケージ組立方法は、成る程、その生産効率は、それまでの半導体チップ毎に樹脂封止を行う組立方法に比べ格段に生産効率の向上が図れる手法である。しかし、反面、種々の問題点があることに本発明者は気がついた。
すなわち、一括樹脂封止体においては、複数の半導体をリードフレーム等の配線基板に搭載しその後一括樹脂封止するため、一括樹脂封止に際して使用する配線基板は、半導体チップ単体で樹脂封止する場合に比べて格段に広い面積を有している。そのため、樹脂封止に際して高温にされた配線基板が、冷却する際に、狭い面積に比べて、樹脂封止に際してかかった配線基板への熱応力が均等に解消し難くなる。その結果、一括樹脂封止体に反りが発生する場合がある。反りの状態は、その程度の高いものから、低いものまで種々発生する。
本発明者が携わっている一括樹脂封止体の個片化工程では、治具で一括樹脂封止体を支持した状態で回転刃により個片化するが、一括樹脂封止体の治具への支持は、一括樹脂封止体の樹脂部を治具側に向けて吸着することで行われる。このように治具に一括樹脂封止体を支持させた状態では、配線基板の裏面側が表面に出た状態となっている。
個片化に際しては、かかる裏面側に設定したダイシングラインの位置決め用マークを上方から自動認識し、認識結果に基づき回転刃の走行方向に適正なダイシングラインが設定されるように治具位置の微調整を行い、その後に回転刃を走行させることで、一括樹脂封止体の個片化を行っている。
かかる個片化に際しては、半導体チップが小さいため、極めて高精度なダイシング技術が要請される。しかし、一括樹脂封止体が反っている場合には、例えば、治具面に対して蒲鉾状に上に凸の状態となり、一括樹脂封止体の中央範囲側が吸着支持されない状態も発生する。
かかる状態では、ダイシングラインの位置決め用マークの位置認識が正常に行われず、回転刃の走行が行えない場合もある。また、仮に、位置決め用マークの位置認識が行われて回転刃が走行しても、反りのない状態で吸着支持されていればダイシングカット面は、配線基板に対してほぼ垂直にカットされる筈であるが、反りが発生していれば、その状態に応じてカット面が斜めに入り、場合によっては不良となる場合もある。
さらに、一括樹脂封止体の治具による吸着は、複数の半導体チップに対応した位置で、個々の半導体チップ毎の樹脂部が吸着されることとなるが、反りがある場合には、一部吸着されていない部分の発生もあり得る。かかる状態で個片化すると、吸着されていない部分に回転刃が走行する際に、微妙に非吸着部分が動いて、正常な個片化が行われない場合もある。
このように、一括樹脂封止体の反りは、個片化について大きな障害となる。勿論、かかる一括樹脂封止体の反りが発生しないように一括樹脂封止体の形成前に、反りを無くすように対処できることが望ましいが、しかし、現状の量産ラインでは、一括樹脂封止体を多数製造するに際して、反りの発生が見られないものばかりを製造することはできない。ある割合で、どうしても反りの発生したものが製造されてしまうのが現状である。そこで、本発明者は、治具吸着の段階で、反りのある一括樹脂封止体の適正な吸着支持が行える技術の開発が必要と考えた。
また、個片化に際しては、上記の如く、治具に吸着支持させた状態でダイシングラインに沿って、回転刃を走行させて切りわけを行うが、治具には回転刃のダイシングラインに沿って溝が設けられている。回転刃が、かかる溝に沿って走行する際に、治具に支持された一括樹脂封止体の樹脂面より下方に回転刃の刃先が突き抜けることで、カットが正常に行われることとなる。
しかし、回転刃の形状如何によっては、長い髭のような切削屑が発生することがある。かかる髭のような長い切削屑は、時に、治具の一括樹脂封止体の樹脂部と治具の吸着面との間に挟まり、異常カットの原因となる場合が見られる。特に、上記の如く、一括樹脂封止体の反りが発生している状態で、一括樹脂封止体と治具との吸着が一部行われていない場合には、より異常カットの発生の頻度が高くなるものと想定される。さらに長い切削屑は、個片化された最終製品に付着し不良品となる場合がある。
パッケージ組立工程は、シリコン基板上に各種膜形成を行い、その上にパターンニングを行う前工程に引き続き行われる後工程に属するもので、かかる後工程での製品不良は、それまで注いできた前工程を含めての多数の工数を一瞬にして無駄にする極めて重大な不良と言える。
本発明の目的は、複数のデバイス領域にそれぞれ半導体チップを設けた配線基板が一括樹脂封止された一括樹脂封止体を、治具で支持した状態で回転刃により、個々のデバイス領域に個片化するに際して、適正に個片化できるようにすることにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
すなわち、一括樹脂封止体の個片化に際して、治具に支持された一括樹脂封止体の樹脂部の外縁が、一括樹脂封止体の支持に際して治具の接触面より下方位置に位置できるようにして、一括樹脂封止体の被吸着面と治具の支持面との間隔を狭くする。一括樹脂封止体の個片化に際して用いる回転刃の刃先にテーパを設ける。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
一括樹脂封止体の個片化に際して、治具に支持された一括樹脂封止体の樹脂部の外縁が、一括樹脂封止体の支持に際して治具の接触面より下方位置に位置できるようにして、一括樹脂封止体の被吸着面と治具の支持面との間隔を狭くしているため、反りのある一括樹脂封止体でも適正に吸着支持することができる。
一括樹脂封止体の個片化に際して用いる回転刃の刃先に、テーパを設けているため、個片化に際して障害となるような切削屑の発生を抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
（実施の形態１）
本発明の半導体装置の製造方法では、複数のデバイス領域にそれぞれ半導体チップを設けた配線基板が一括樹脂封止された一括樹脂封止体を、治具で吸着支持した状態で回転刃により、個々のデバイス領域に個片化する工程を有する。本実施の形態では、かかる半導体装置の製造方法で使用する治具について説明する。
図１（ａ）は本発明の半導体装置の製造方法で使用する治具の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す治具の平面図であり、（ｃ）は（ｂ）に示すＡ−Ａ線で切断した場合の断面図である。図２（ａ）は、図１に示す治具に反った一括樹脂封止体を載せた状態を示す断面説明図であり、（ｂ）は（ａ）に示す丸で囲んだ部分の拡大説明図である。図３（ａ）はこれまでの治具の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す治具の平面図であり、（ｃ）は（ｂ）に示すＡ−Ａ線で切断した場合の断面図である。図４（ａ）は、図３に示す治具に反った一括樹脂封止体を載せた状態を示す断面説明図であり、（ｂ）は（ａ）に示す丸で囲んだ部分の拡大説明図である。図５（ａ）は一括樹脂封止体の配線基板の裏面側を示した平面図であり、（ｂ）は個片化に際しての回転刃の走行ラインを示す説明図である。図６（ａ）は本発明で提案した治具に一括樹脂封止体を載せた状態を模式的に示す平面図であり、（ｂ）はこれまでの治具に一括樹脂封止体を載せた状態を模式的に示す平面図である。図７は一括樹脂封止体を治具に移載させる方法を示す説明図である。
治具１０は、図１（ａ）に示すように、プレート状の台座１１と、一括樹脂封止体を吸着支持する支持部１２とを有している。台座１１には、治具種検出用の孔１３ａ、位置調整用の孔１３ｂが設けられ、治具１０のセット位置、あるいは一括樹脂封止体のセット位置の確認等に使用されている。
支持部１２には、吸着支持する一括樹脂封止体の複数のデバイス領域に対応して、図１（ｂ）に示すように、複数の吸引孔１４が設けられている。このように複数のデバイス領域に対応した吸引孔１４により吸着されることで、一括樹脂封止体の全体が支持部１２に吸着支持されることとなる。このように支持部１２に吸着支持された状態であれば、個片化された際に、個片化された複数のチップはそれぞれに対応した吸引孔１４により吸着支持されているため、バラバラになることがない。
支持部１２には、個片化に際して、回転刃が走行するラインとしてダイシングライン１５が、図１（ｂ）に示すように、支持表面に縦横に複数設けられている。ダイシングライン１５は、図１（ｃ）に示すように、支持部１２の表面に溝状に形成されている。かかるダイシングライン１５により、個片化に際して吸着支持される一括樹脂封止体の複数のデバイス領域に対応して支持部１２の表面が区画され、個々の区画内に吸引孔１４が設けられていることとなる。
支持部１２の表面は、図１（ｃ）に示すように、その周囲が、複数のダイシングライン１５のうち、最外周のダイシングライン１５ａ（１５）に囲まれた状態になっている。すなわち、支持部１２は、最外周のダイシングラインに囲まれた領域に設けられている。
支持部１２の４隅には、支持部１２と同じ高さに設定された位置決めマーク用高さ維持部１６が設けられている。個片化に際しては、回転刃をダイシングラインに沿って走行させるために、吸着支持された一括樹脂封止体を適正位置にセットすることが求められる。適正位置へのセットは、治具に吸着支持された状態の一括樹脂封止体側に設けた複数の位置決め用マークを上方から自動的に画像認識し、予め設定しておいた認識位置と現状の認識位置とを比較し、適宜治具位置を補正することで行っている。
尚、位置決めマーク用高さ維持部１６は、上記説明では支持部１２と同じ高さに設定する場合を示したが、位置決め用マークの画像認識が適切に行える範囲であれば、厳密に支持部１２と高さが同一である必要はなく、多少上下に高さが異なっていても構わない。
かかる画像認識に際しては、上方から一定の距離での焦点深度が定められているため、位置決め用マークの高さが、焦点深度から外れる程に高さ位置が上下している場合には、正常な画像認識を行うことができない。そこで、上記位置決めマーク用高さ維持部１６を設けることで、吸着支持された一括樹脂封止体の高さが必要以上に下方に下がることがないようにしている。
かかる画像認識による位置決めに際しては、複数ある位置決め用マークの内、基準となる位置決め用マークを特定しておき、この基準位置決め用マークと他の位置決め用マークとの関係から、調整すべき補正量等を求める。かかる基準位置決め用マークは、通常は、一括樹脂封止体の４隅に設けられているため、かかる場合を想定して、図１に示す場合には、位置決めマーク用高さ維持部１６を支持部１２の４隅に設けた。しかし、位置決めマーク用高さ維持部１６の設置位置は、支持部１２の４隅に限定する必要はなく、一括樹脂封止体の基準位置決め用マークの位置に対応して適宜位置を変更しても構わない。
かかる構成の治具１０を使用することで、吸着支持が十分に行えない反りのある一括樹脂封止体の吸着支持を確実に行うことができる。図２（ａ）は図１に示す構成の治具１０に、吸着支持させるに際して、反りのある一括樹脂封止体２０を載せた状態を示しており、（ｂ）はその状態における一括樹脂封止体２０の外縁側の状況を示している。
一括樹脂封止体２０は、配線基板２１の複数のデバイス領域にそれぞれ半導体チップが搭載された状態で一括に樹脂部２２で封止された状態に形成されており、その樹脂部２２が治具１０側に吸着支持されることとなる。かかる構成の一括樹脂封止体２０で発生する反りは、一般に、配線基板２１側が凸となるような形状に反る。かかる状態に反った一括樹脂封止体２０を、治具１０に吸着させるために載せると、図２（ａ）に示すようになる。
治具１０の支持部１２は、一括樹脂封止体２０よりも小さく形成されており、一括樹脂封止体２０の樹脂部２２の外縁２２ａ側は、支持部１２の吸着面１２ａより下方位置に下がった状態になっていることが分かる。図２（ｂ）に、図２（ａ）の丸で囲んだ部分を分かりやすくするため、拡大して示した。
このように、樹脂部２２の外縁２２ａが支持部１２の吸着面１２ａより下方位置にくることができるように形成しておくことで、反った状態の一括樹脂封止体２０の樹脂部２２と、支持部１２との間隔を狭くすることができ、吸引孔１４から吸着力が強く作用して吸着することができるようになる。すなわち、樹脂部２２と接触する支持部１２が、ダイシングライン１５ａより内側にくるように構成することで、このような効果が獲得できた。
樹脂部２２と支持部１２との間隔を示す例として、図２（ｂ）に、外縁側に位置する支持部１２の吸着面１２ａと、その上方に位置する樹脂部２２の樹脂面との最大間隔をＨ１として示した。
これまでの治具１００は、図３（ａ）に示すように、治具１０と同様に構成されたプレート状の台座１１０上に、支持部１２０が設けられている。支持部１２０は、図１に示す治具１０の場合とは異なり、図３（ｂ）に示すように、表面に縦横に設けたダイシングライン１５の最外周のダイシングライン１５ａに囲まれた領域以外にも、すなわちダイシングライン１５ａの内側、外側の両領域に亙って広い面積で一体に設けられている。
孔１３ａ、１３ｂ、吸引孔１４の構成は、治具１０と同様に構成されている。また、支持部１２０の表面に設けたダイシングライン１５は、図３（ｃ）に示すように、溝に形成されている。
かかる構成のこれまでの治具１００に、図２に示すと同様の反りを有した一括樹脂封止体２０を載せると、図４（ａ）、（ｂ）に示すようになる。すなわち、治具１００の支持部１２０に吸着支持される樹脂部２２の外縁２２ａ側は、支持部１２０の最外周のダイシングライン１５ａより外側にでている側に接触してしまい、支持部１２０の吸着面１２０ａより下方位置に来ることはない。
そのため、図４（ｂ）に示すように、一括樹脂封止体２０の吸着される樹脂部２２と支持部１２０との間隔は、図２に示す場合とは異なり大きく、吸着力が有効に作用しにくくなる。樹脂部２２と支持部１２０の間隔を示す例として、図４（ｂ）に、外縁側に位置する支持部１２０の吸着面１２０ａと、その上方に位置する樹脂部２２の樹脂面との最大間隔をＨ２として示した。同じ反りの一括樹脂封止体２０を用いて、治具１０に載せた場合と、治具１００に載せた場合とでは、図２（ｂ）、図４（ｂ）に示す如く、Ｈ１＜Ｈ２となり、同じ吸引力で吸着させようとする場合には、治具１０の方が、これまでの治具１００に比べて、支持部１２と樹脂部２２との間隔が短い分、より吸着し易くなると言える。
このように、本発明者が提案の治具１０を用いることで、これまでの治具１００を用いる場合に比べて格段に反りの発生した一括樹脂封止体２０の吸着能力が向上した。そのため、それまでは十分に吸着させることができず、例えば、個片化に際しての不良が発生していたような反り状態の一括樹脂封止体２０でも、不良を発生させることなく個片化することができる。
今回提案した構成の治具１０を用いることで、これまでの治具１００では十分に吸着支持することができなかった一括樹脂封止体２０でも、確実に吸着支持することができるようになったが、反面、反りの大きな一括樹脂封止体２０を支持させると、治具１０では、一括樹脂封止体２０の外縁２２ａ側が支持部１２の吸着面１２ａより大きく下がることとが予想される。
吸着支持させた状態で一括樹脂封止体２０を個片化するに際しては、前述の如く、一括樹脂封止体２０に設けた位置決め用マークを自動的に画像認識して、基準の位置決め用マークと比較し、ダイシングラインが適正位置にセットされるように治具位置の微調整を行うが、かかる基準の位置決め用マークは、図５（ａ）に示すように、一括樹脂封止体２０の配線基板２１の４隅に設けられる場合が多い。
図５（ａ）は、配線基板２１の裏面側を示したものである。一括樹脂封止体２０が、図２（ａ）に示すように治具１０に吸着支持された状態では、図５（ａ）に示す配線基板２１の裏面側が上方を向いた状態でセットされていることとなる。配線基板２１の裏面側の外周縁には、複数の位置決め用マーク１７が設けられている。個片化する回転刃が、相対する辺の対応する位置決め用マークを直線で走行できるように、一括樹脂封止体２０を吸着支持した治具１０の位置調整が行われる。
かかる位置決め用マーク１７のうち、４隅にある位置決め用マーク１７ａを基準として、順次隣接する位置の位置決め用マーク１７の位置認識を行い、現状の位置認識と予め設定されている位置認識とを比較して、現状認識位置が、設定されている認識位置に合うように治具１０の位置調整を行うが、かかる位置決め用マーク１７の画像認識は、上方に設けた自動撮像装置にて、上方から一定距離範囲の焦点深度で撮像して行っている。
そのため、基準となる位置決め用マーク１７ａの箇所が、反りのない状態の一括樹脂封止体２０が治具１０に吸着支持された状態の高さより、格段に低い位置に下がった場合には、焦点範囲が合わず、撮像してもぼやけた画像となり、正確な画像認識ができないこととなる。
そこで、基準の位置決め用マーク１７ａが、画像認識における上記焦点深度の範囲を越える程には低い位置とならないよう、所定高さに位置決め用マーク１７ａの箇所に対応して、図１（ａ）に示すように位置決めマーク用高さ維持部１６を設けることで、基準となる位置決め用マーク１７ａの最低限の高さ維持を図っている。
このように位置決め用マーク１７を正常に認識できる状態で、画像認識することで、図５（ｂ）の破線で示すように、相対する辺の相対する位置決め用マーク１７同士を直線で結ぶようにして回転刃の走行ライン１８を決定する。かかる走行ライン１８は、治具１０の支持部１２表面に形成したダイシングライン１５に相当する位置に設定されることとなる。
図６（ａ）は、治具１０に一括樹脂封止体２０を正常位置に支持させた状態を上方から見た様子を示している。図６（ｂ）は、これまでの治具１００に一括樹脂封止体２０を正常位置に支持させた状態を示している。破線が、一括樹脂封止体２０の配線基板２１の外周２１ａを示している。支持部１２の外周を１２ｂとして実線で示した。
因みに、治具１０に一括樹脂封止体２０を支持させるに際しては、図７に示すように、治具１０上に、ハンドリングユニット３０を用いて一括樹脂封止体２０を載置することで行う。ハンドリングユニット３０は、吸着部３１を有し、かかる吸着部３１は吸引孔３２からの吸引により表面が負圧にされ、一括樹脂封止体２０の配線基板２１側を吸着することができるようになっている。
ハンドリングユニット３０には、位置決めピン３３が設けられている。上記要領で一括樹脂封止体２０を吸着保持したハンドリングユニット３０は、位置決めピン３３を、治具１０の台座１１の孔１３ａに差し込むようにして位置決めしながら、治具１０上に載置する。載置した状態で、ハンドリングユニット３０の一括樹脂封止体２０の吸引を解除し、治具１０の支持部１２に一括樹脂封止体２０を移載させることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、複数のデバイス領域にそれぞれ半導体チップを設けた配線基板が一括樹脂封止された一括樹脂封止体を治具で吸着支持した状態で個片化する工程を有する本発明の半導体装置の製造方法で使用する回転刃について説明する。
図８（ａ）は回転刃を示す説明図であり、（ｂ）は回転刃の刃先部分を示す部分斜視図であり、（ｃ）はこれまでの回転刃の刃先部分を示す部分斜視図である。図９（ａ）は、回転刃による一括樹脂封止体のダイシング状況を示す説明図であり、（ｂ）はダイシング状況を示す断面図である。図１０（ａ）、（ｂ）はテーパを設けた回転刃による一括樹脂封止体のダイシング状況を部分的に示す説明図であり、（ｃ）、（ｄ）はテーパを設けないこれまでの回転刃によるダイシング状況を部分的に示す説明図である。図１１（ａ）は髭状の切削屑が個片化に際して障害となる状況を模式的に示す説明図であり、（ｂ）は正常な状態での個片化の状況を模式的に示す説明図である。
個片化に際しては、例えば、一括樹脂封止体２０を前記説明の治具１０に、樹脂部２２側を吸着支持させた状態で、前記説明の如く、配線基板２１の裏面に設けた位置決め用マーク１７を画像認識して、ダイシングライン１５に沿って、適正に複数のデバイス領域に個片化するべく回転刃を走行させる。
図８（ａ）に示すように、モータにより高速回転するスピンドル４１に円形の回転刃４２を設け、かかる回転刃４２を、図９（ａ）に示すように、図中破線で示すダイシングライン１５に沿って走行させることで、一括樹脂封止体２０の個片化が行われる。個片化は、図９（ｂ）に示すように、溝に形成されたダイシングライン１５に沿って回転刃４２が走行し、走行することで、回転刃４２の刃先が、樹脂部２２をダイシングライン１５の溝の内側に突き抜けることで個々のデバイス領域に切り離して行われる。
そこで、回転刃４２は、図８（ａ）の矢視Ａを部分的に拡大した図８（ｂ）に示すように、刃先４２ａの両側面にテーパ部４３が設けられている。かかるテーパ部４３は、回転刃４２の刃先４２ａが平面に垂直となるように接触させた場合に、かかる平面との成す角度θが２０度以上、４０度以下の範囲となるように設定されている。
テーパ部４３に設ける角度が４０度より大きい場合には、個片化に際して生ずる樹脂の切断面が斜めになり過ぎ、切断面不良を起こす場合がある。また、テーパ部４３の角度が２０度未満の場合には、刃先４２ａが平坦に近づき、テーパ部４３を設けた効果が期待できない場合がある。すなわち、樹脂部２２が刃先４２ａに下方に押し下げられてダイシングライン１５の溝内に逃げ、個片化に必要な刃先４２ａの樹脂部２２の突き抜けが起きにくくなる場合がある。より好ましくは、θは３０度である。
図８（ｂ）に示す場合には、回転刃４２の刃先４２ａは、側面のテーパ部４３の間に、平坦部４４を設けた構成となっている。平坦部４４は厚さａが６０〜１００μｍで、両側面のテーパ部４３は厚さｂが７５〜９５μｍに設定されている。図８（ｂ）では、刃先４２ａにテーパを設ける際に、間に平坦部４４を設ける構成を採用したが、間に平坦部を設けることなく両側面にテーパを設けて、断面Ｖ字型の刃先に構成しても構わない。図８（ｂ）は、テーパ状況が分かりやすいように、正面斜めから見た様子を示している。
図８（ｃ）には、これまでの回転刃４５における刃先４５ａの構成を示した。これまでの刃先４５ａは、側面にテーパを設けない平坦な構成となっている。図８（ｂ）に示すように、両側面にテーパ部４３を設けておくと、図１０（ａ）に示すように、高速回転する回転刃４２が樹脂部２２に押圧されると、図１０（ｂ）に示すように、テーパ部４３があるため樹脂部２２を容易に突き破り個片化を行うことができる。
しかし、図８（ｃ）に示すこれまでの平坦な刃先４５ａの構成では、図１０（ｃ）に示すように樹脂部２２に高速回転する回転刃４５を押し付けても、樹脂部２２を下方に押し下げる効果が突き抜け効果より強く作用して、図１０（ｂ）に示すように、樹脂部２２の突き抜けがすぐに発生しない。そのため、樹脂部２２を平坦な刃先４５ａで薄くスライスしながら押下げが進むため、スライスされた樹脂が長い髭状の切削屑４６となって回転刃４５の走行方向後方に発生することとなる。
かかる髭状の切削屑４６が発生すると、図１１（ａ）に示すように、個片化に際して、支持部１２と吸着される樹脂部２２との間に挟まり、挟着状態が確保できず、個片化に際しての振動等により微妙に動き、適切な形状への個片化が行えなくなる。しかし、図８（ｂ）に示すように、刃先４２ａの両面にテーパ部４３を設けることで、かかる髭状の切削屑４６が発生せず、適切な個片化を行うことができる。図１１（ｂ）には、切削屑４６が介在しない正常な個片化の様子を示した。
刃先４２ａにテーパを設けるについては、一括樹脂封止体２０を吸着支持する治具としてはどのような治具にでも適用できることは言うまでもない。上記説明では、治具１０に一括樹脂封止体２０を吸着支持させた場合を例に挙げて説明したが、図３に示すようなこれまでの治具１００に吸着支持させた状態でも、同様に有効に適用することができる。
（実施の形態３）
本実施の形態では、前記実施の形態１で述べた治具１０と、前記実施の形態２で述べた回転刃４２を用いて、複数のデバイス領域にそれぞれ半導体チップを設けた配線基板が一括樹脂封止された一括樹脂封止体を、個々のデバイス領域に個片化する工程を有する本発明に係る半導体装置の製造方法について述べる。
図１２は本実施の形態の半導体装置の製造方法によって組み立てられる半導体装置の構造の一例を一部破断して示す斜視図、図１３は図１２に示す半導体装置の構造を示す断面図、図１４は一括樹脂封止後の組み立て体の外部端子取り付け面側の構造の一例を示す平面図、図１５は一括樹脂封止時の状態の一例を示す部分断面図、図１６はワイヤボンディング後の構造の一例を示す断面図である。図１７は図１４に示す一括樹脂封止体の構造を示す側面図である。図１８は、ダイシング工程の手順を示すフロー図であり、図１９は、図１８に示すフローを模式的に図示した説明図である。
本実施の形態では、図１２、１３に示すように、樹脂封止型のＢＧＡ（Ball Grid Array）に構成された半導体装置を例に挙げて、本発明に係る半導体装置の製造方法について説明する。図１２、１３に示す半導体装置は、個片基板２０３の主面２０３ａ上に半導体チップ２０１が搭載され、かつ半導体チップ２０１と個片基板２０３とがワイヤ２０４によって電気的に接続されている。個片基板２０３の裏面２０３ｂに外部端子である複数のボール電極２１１がマトリクス配置で設けられ、樹脂封止型のＢＧＡ（Ball Grid Array）２０９に構成されている。
かかる構成のＢＧＡ２０９は、図１４に示すような複数のデバイス領域２０７ａがマトリクス配列で形成された配線基板である多数個取り基板２０７を用いて、ダイシングライン２０７ｂによって区画形成された複数のデバイス領域２０７ａを、図１５に示す成形金型２１３のキャビティ２１３ｃで図１６に示す構成体を一括に覆う状態で樹脂成形し、これによって形成された図１７に示す一括樹脂封止体２０８をダイシングして個片化したものである。
図１２、１３に示すＢＧＡ２０９の詳細構造は、主面２０１ｂおよび裏面２０１ｃを有し、かつ主面２０１ｂ上に複数の表面電極であるパッド２０１ａおよび半導体素子が形成された半導体チップ２０１と、半導体チップ２０１を支持する主面２０３ａとその反対側の裏面２０３ｂとを有し、かつ主面２０３ａ上に複数の接続端子２０３ｃが設けられた個片基板２０３と、個片基板２０３の裏面２０３ｂに設けられた複数の外部端子であるボール電極２１１と、半導体チップ２０１のパッド２０１ａとこれに対応する個片基板２０３の接続端子２０３ｃとを接続する複数のワイヤ２０４と、個片基板２０３の主面２０３ａ上に形成され、かつ半導体チップ２０１および複数のワイヤ２０４を樹脂封止する封止部２０６とからなる。
なお、半導体チップ２０１は、個片基板２０３の主面２０３ａ上に接着材であるダイボンド材２０５を介して固定されている。
また、個片基板２０３には、その主面２０３ａの接続端子２０３ｃと裏面２０３ｂのバンプランド２０３ｄとを電気的に接続する内部配線２０３ｆや、主面２０３ａおよび裏面２０３ｂにおいて露出させる配線部以外の領域を覆う絶縁膜２０３ｅなどが設けられており、外部端子であるボール電極２１１はそれぞれバンプランド２０３ｄに設けられている。なお、個片基板２０３は、例えば、ガラス入りエポキシ基板などからなる。また、ボール電極２１１は、例えば、半田によって形成されている。
さらに、半導体チップ２０１は、例えば、シリコンなどによって形成され、かつそれぞれの主面２０１ｂには半導体集積回路が形成されるとともに、主面２０１ｂの周縁部には接続用の表面電極である複数のパッド２０１ａが形成されている。また、封止部２０６の形成に用いられる樹脂成形用の樹脂は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂などである。また、ワイヤボンディングによって接続されるワイヤ２０４は、例えば、金線である。
かかる構成のＢＧＡ２０９は、次のようにして製造される。すなわち、まず、各々に複数の接続端子２０３ｃを有する複数のデバイス領域２０７ａがマトリクス配置で形成された図１４に示す多数個取り基板（配線基板）２０７を準備する。一方、半導体チップ２０１を準備する。その後、図１６に示すように各半導体チップ２０１のダイボンディングを行って、１枚の多数個取り基板２０７上に複数の半導体チップ２０１を搭載する。
さらに、各半導体チップ２０１に対してワイヤボンディングを行って、半導体チップ２０１のパッド２０１ａとこれに対応する多数個取り基板２０７の各デバイス領域２０７ａにおける接続端子２０３ｃとをそれぞれワイヤ２０４で接続する。その後、一括成形による樹脂封止を行う。
すなわち、図１５に示すように、多数個取り基板２０７上の複数の半導体チップ２０１を成形金型２１３の１つのキャビティ２１３ｃの内部に配置し、これらの複数のデバイス領域２０７ａをキャビティ２１３ｃによって一括で覆った後、複数の半導体チップ２０１を一括で樹脂封止して一括樹脂封止体２０８を形成する。
かかる一括樹脂封止に際しては、下金型２１３ｂの合わせ面上にワイヤボンディング済みの多数個取り基板２０７を配置し、さらに、上金型２１３ａのキャビティ２１３ｃによって複数のデバイス領域２０７ａを一括で覆って上金型２１３ａと下金型２１３ｂとをクランプする。その後、キャビティ２１３ｃ内に封止用樹脂を注入して一括成形を行う。このようにして図１７に示すような一括樹脂封止体２０８を形成する。
なお、本実施の形態では、図１７に示すように、多数個取り基板２０７上に樹脂部が形成された一括樹脂封止体２０８で、かつ多数個取り基板２０７の外部端子取り付け面である基板面２０７ｃに複数の外部端子であるボール電極２１１が設けられた構造体を例に挙げて説明するが、前記実施の形態１、２で例示したように、外部端子としてボール電極を用いない構成の半導体装置であっても構わない。かかる構成の半導体装置では、一括樹脂封止体２０８の配線基板側にはボール電極２１１が設けられていない。
次に、一括封止後の一括樹脂封止体２０８のダイシング工程（個片化）について説明する。図１８は、かかるダイシング工程の各ステップの流れを示すフロー図である。図１９は、かかるダイシング工程の各ステップにおける一括樹脂封止体２０８と治具１０との流れの概略を模式的に図示したものである。
前述の如く、多数個取りの基板２０７上に複数の半導体チップ２０１を一括で樹脂封止することにより形成された一括樹脂封止体２０８は、図１８のステップＳ３０１、図１９に示すように、一括樹脂封止体２０８を個片化する治具ダイシング装置３００のローダ３０１に送られる。治具ダイシング装置３００のローダ３０１に送られた一括樹脂封止体２０８は、ステップＳ３０２で品種判別部３０２に送られ品種の判別がなされる。品種判別は、その後のステップで使用する治具等の品種毎の適正マッチングのために行われる。
ステップＳ３０２で判別された品種に合わせて、予め設定された処理レシピに沿って以降のステップの処理が自動的に行われる。品種判別された一括樹脂封止体２０８は、ステップＳ３０３で、ブラシ洗浄部３０３に送られ、異物除去、レーザマーカ、スス除去処理が行われる。ブラシ洗浄等が終了後は、ステップＳ３０４で、マークモニタ部３０４に送られる。マークモニタにより一括樹脂封止体２０８の適正位置の調整がなされ、ステップＳ３０５で治具移載部３０５に送られる。
治具移載部３０５では、ステップＳ３０２の品種判別結果に基づき、予め準備されていた品種に合わせた治具１０上に、一括樹脂封止体２０８が載せられ、吸着支持される。吸着支持に際しては、一括樹脂封止体２０８の樹脂部側が吸着され、上面には基板裏面が出されている状態にある。
ステップＳ３０６で、治具１０に一括樹脂封止体２０８が吸着支持された状態で、ダイシング部３０６に送られる。ダイシング部３０６では、３次元方向への微調整が可能なダイシングステージに搭載され一括樹脂封止体２０８は治具毎搭載される。かかる状態で、前述の如く、一括樹脂封止体２０８の基板裏面側に設けられた位置決め用マークを画像認識して、回転刃の走行ラインが適正なダイシングラインに沿うように適宜必要な位置補正が行われる。
位置補正終了後は、前述の如く、回転刃が設定された走行方向に走行して、ダイシングラインに沿って一括樹脂封止体２０８のダイシングを行い、一括樹脂封止体２０８の個片化がなされ、個々の半導体装置に切りわけされる。かかる個片化に際しての回転刃は、前記実施の形態２で説明した刃先側面にテーパを設けた構成のものを使用すれば、長い髭状の切削屑を発生させることなく、適正な個片化が行えて好ましい。
ステップＳ３０７で、個片化された一括樹脂封止体２０８が治具１０に吸着支持された状態で、スピンナ洗浄部３０７に送られ、個片化に際して発生した切削屑等の異物除去の洗浄が行われる。ステップＳ３０８で、個片化された一括樹脂封止体２０８は、治具１０に吸着支持された状態でピックアップ部３０８に送られ、１個ずつピックアップされ、予め準備されているトレイに移される。
ステップＳ３０９では、水切りローラ部３０９に送られ個片化された半導体装置に付着した水切りが行われる。その後、ステップＳ３１０で反転部３１０に送られ、これまで樹脂部が下方を向き、上方には基板裏面が向けられていた状態の個片化された半導体装置の上下反転が行われる。
反転後は、ステップＳ３１１でコンタミ除去部３１１に送られ、半導体装置の純水洗浄によるコンタミ除去、ローラによる水分除去、エアーブロー、ブラシ洗浄等によりコンタミ除去処理が行われる。コンタミ除去後は、ステップＳ３１２で、検査部３１２に送られ、ボール面の検査が行われる。検査終了後、ステップＳ３１３で良品、不良品毎に中間ポケット部３１３でトレイに取り分けが行われ、ステップＳ３１４でアンローダ部３１４に送られ、次工程に搬送される。その後、半導体装置は、個々に電気的検査、外観検査が行われ、製品となる。
尚、上記説明のように、一連のステップを経ることで、一括樹脂封止体２０８は治具ダイシングにより個片化されることとなるが、治具１０は、図１９の白抜き矢印に示すように、ステップＳ３０５〜Ｓ３０８の間に循環使用されることとなる。一括樹脂封止体２０８が個片化されて次工程に搬送される迄の流れは、黒矢印で示した。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
すなわち、上記説明では、本発明を適用する場合として、半導体装置を樹脂封止型のＢＧＡに構成した場合を例示しているが、一括樹脂封止後に個片化することで製品とする半導体装置であれば、上記樹脂封止型ＢＧＡ以外の構成の半導体装置に適用できることは言うまでもない。
本発明の半導体装置の製造方法は、一括樹脂封止された一括樹脂封止体を、治具で支持した状態で回転刃により個片化する半導体装置の製造技術の分野で有効に利用することができる。
（ａ）は本発明の半導体装置の製造方法で使用する治具の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す治具の平面図であり、（ｃ）は（ｂ）に示すＡ−Ａ線で切断した場合の断面図である。 （ａ）は、図１に示す治具に反った一括樹脂封止体を載せた状態を示す断面説明図であり、（ｂ）は（ａ）に示す丸で囲んだ部分の拡大説明図である。 （ａ）はこれまでの治具の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す治具の平面図であり、（ｃ）は（ｂ）に示すＡ−Ａ線で切断した場合の断面図である。 （ａ）は、図３に示す治具に反った一括樹脂封止体を載せた状態を示す断面説明図であり、（ｂ）は（ａ）に示す丸で囲んだ部分の拡大説明図である。 （ａ）は一括樹脂封止体の配線基板の裏面側を示した平面図であり、（ｂ）は個片化に際しての回転刃の走行ラインを示す説明図である。 （ａ）は本発明で提案した治具に一括樹脂封止体を載せた状態を模式的に示す平面図であり、（ｂ）はこれまでの治具に一括樹脂封止体を載せた状態を模式的に示す平面図である。 一括樹脂封止体を治具に移載させる方法を示す説明図である。 （ａ）は回転刃を示す説明図であり、（ｂ）は回転刃の刃先部分を示す部分斜視図であり、（ｃ）はこれまでの回転刃の刃先部分を示す部分斜視図である。 （ａ）は、回転刃による一括樹脂封止体のダイシング状況を示す説明図であり、（ｂ）はダイシング状況を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）はテーパを設けた回転刃による一括樹脂封止体のダイシング状況を部分的に示す説明図であり、（ｃ）、（ｄ）はテーパを設けないこれまでの回転刃によるダイシング状況を部分的に示す説明図である。 （ａ）は髭状の切削屑が個片化に際して障害となる状況を模式的に示す説明図であり、（ｂ）は正常な状態での個片化の状況を模式的に示す説明図である。 本発明の半導体装置の製造方法によって組み立てられる半導体装置の構造の一例を一部破断して示す斜視図である。 図１２に示す半導体装置の構造を示す断面図である。 一括樹脂封止後の組み立て体の外部端子取り付け面側の構造の一例を示す平面図である。 一括樹脂封止時の状態の一例を示す部分断面図である。 ワイヤボンディング後の構造の一例を示す断面図である。 図１４に示す一括樹脂封止体の構造を示す側面図である。 ダイシング工程の手順を示すフロー図である。 図１８に示すフローを模式的に図示した説明図である。
符号の説明
１０ 治具
１１ 台座
１２ 支持部
１２ａ 吸着面
１２ｂ 外周
１３ａ 孔
１３ｂ 孔
１４ 吸引孔
１５ ダイシングライン
１５ａ ダイシングライン
１６ 位置決めマーク用高さ維持部
１７ 位置決め用マーク
１７ａ 位置決め用マーク
１８ 走行ライン
２０ 一括樹脂封止体
２１ 配線基板
２１ａ 外周
２２ 樹脂部
２２ａ 外縁
３０ ハンドリングユニット
３１ 吸着部
３２ 吸引孔
３３ 位置決めピン
４１ スピンドル
４２ 回転刃
４２ａ 刃先
４３ テーパ部
４４ 平坦部
４５ 回転刃
４６ 切削屑
１００ 治具
１１０ 台座
１２０ 支持部
１２０ａ 吸着面
１２０ｂ 外周
２０１ 半導体チップ
２０１ａ パッド
２０１ｂ 主面
２０１ｃ 裏面
２０３ 個片基板（配線基板）
２０３ａ 主面
２０３ｂ 裏面
２０３ｃ 接続端子
２０３ｄ バンプランド
２０３ｅ 絶縁膜
２０３ｆ 内部配線
２０４ ワイヤ
２０５ ダイボンド材
２０６ 封止部
２０７ 多数個取り基板（配線基板）
２０７ａ デバイス領域
２０７ｂ ダイシングライン
２０７ｃ 基板面（裏面）
２０８ 一括樹脂封止体
２０８ａ 表面
２０９ ＢＧＡ（半導体装置）
２１０ ブレード
２１１ ボール電極
３００ 治具ダイシング装置
３０１ ローダ
３０２ 品種判別部
３０３ ブラシ洗浄部
３０４ マークモニタ部
３０５ 治具移載部
３０６ ダイシング部
３０７ スピンナ洗浄部
３０８ ピックアップ部
３０９ 水切りローラ部
３１０ 反転部
３１１ コンタミ除去部
３１２ 検査部
３１３ 中間ポケット部
３１４ アンローダ部
ａ 厚さ
ｂ 厚さ
θ 角度

Claims (3)

  1. （ａ）複数のデバイス領域が形成された主面、前記主面と反対側の裏面、及び前記複数のデバイス領域のうちの互いに隣り合うデバイス領域間に位置するダイシングラインを有し、かつガラス入りエポキシ基板から成る配線基板を準備する工程と、
    （ｂ）前記（ａ）工程の後、前記配線基板の前記複数のデバイス領域に複数の半導体チップをそれぞれ搭載する工程と、
    （ｃ）前記（ｂ）工程の後、エポキシ樹脂から成り、かつ前記配線基板の前記主面上に前記複数の半導体チップを一括して覆う封止部を形成する工程と、
    （ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記複数のデバイス領域のそれぞれに対応するように、前記配線基板の前記裏面に複数の外部端子を取り付ける工程と、
    （ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記複数のデバイス領域にそれぞれ対応する複数の吸引孔、および前記ダイシングラインに対応する溝を有する支持部に、前記封止部が形成された前記配線基板を配置する工程と、
    （ｆ）前記（ｅ）工程の後、前記複数の吸引孔を介して前記封止部の表面を吸着支持した状態で、前記配線基板の前記裏面側から前記ダイシングラインに沿って、Ｖ字型の刃先を有する回転刃の前記刃先が前記封止部の前記表面から露出するように、前記回転刃を押し付けながら走行させることで前記封止部及び前記配線基板を分割する工程と、
    を含み、
    前記（ｅ）工程では、前記封止部の前記表面が前記支持部と対向し、かつ前記支持部に設けられた前記複数の吸引孔及び前記溝が前記配線基板の前記複数のデバイス領域及び前記ダイシングラインとそれぞれ対応するように、前記配線基板は前記支持部に配置され、
    前記（ｆ）工程で使用する前記回転刃の側面には、前記配線基板の前記裏面に対して２０度以上、かつ４０度以下の範囲からなるテーパが設けられていること特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 請求項１において、
    （ｇ）前記（ｂ）工程の後で、かつ前記（ｃ）工程の前に、前記複数の半導体チップと前記複数のデバイス領域における接続端子とを複数のワイヤを介して電気的に接続する工程、
    をさらに含んでいること特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 請求項１において、
    前記（ｄ）工程において取り付けられる前記複数の外部端子のそれぞれは、ボール電極であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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