JP4862507B2 - センサ装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、力学量を検出するセンシング部を有する半導体チップを備えたセンサ装置の製造方法に関するものである。

従来より、ウェハを切り出して半導体チップを製造する方法として、ダイシング法が用いられている。ダイシング法は、ブレードによりシリコン基板などのウェハをダイシングカットすることでチップ単位に分離し、半導体チップを切り出している。

しかしながら、上記のようなダイシング法では、ダイシングカット時に発生する切り屑やウェハが欠けた部分（以下、カケという）が半導体チップに付着するという問題が発生する。このような切り屑やカケがセンシング部に付着すると、センサ特性の悪化を招くことになるため、切り屑やカケを純水で洗い流す異物除去工程等を行うことで切り屑やカケを除去したり、ブレードの回転数制御等により切り屑やカケをあまり発生させないようにするなどの手法が採られている。
特開２００２−２５９４５号公報

しかしながら、異物除去工程では単に純水で切り屑やカケを洗い流すだけであるため、切り屑やカケを完全に除去することができず、また、ブレードの回転数制御等を行ったとしても、切り屑やカケを完全に無くすことはできなかった。このため、切り屑やカケによるセンサ特性の悪化を防ぐ他の手法が望まれている。特に、ウェハとしてシリコン基板が用いられるような脆い材料が用いられる場合には、切り屑やカケの十分な低減を図ることが難しく、実用化が困難であった。

本発明は、上記点に鑑みてなされ、ウェハをダイシングカットすることによりチップ単位に分割して半導体チップを製造するに際し、切り屑やカケによるセンサ特性の悪化が防止できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、ウェハ（５０）をダイシングカットによって完全に切断してチップ単位に分割する工程と、ダイシングカットを行ったのち、半導体チップ（２）の各切断面（２ａ）毎に有機系樹脂で構成されるコーティング材（１７）を分離した状態で覆う工程と、を有しており、チップ単位に分割する工程は、ウェハ（５０）に対してテープ（３０）を貼り付けたのち、該テープ（３０）に貼り付けた状態でウェハ（５０）をチップ単位に分割するようにダイシングカットを行うことで、半導体チップ（２）を形成しており、コーティング剤（１７）で覆う工程は、テープ（３０）にウェハ（５０）を貼り付けた状態で行われ、半導体チップ（２）の切断面（２ａ）をコーティング剤（１７）で覆った状態で、半導体チップ（２）をテープ（３０）から剥がすことを第１の特徴としている。

このように、ダイシング法によりシリコン基板をチップ単位に分割して半導体チップ（２）を形成した直後に、半導体チップ（２）の切断面（２ａ）を覆うようにコーティング剤（１７）を配置するようにしている。このため、ダイシングカット時に発生した切り屑やカケをコーティング剤（１７）にて固着させられるため、後工程のときに、これらがセンシング部（１２）に付着したりすることを防止することができる。このため、センサ特性の悪化を防止することが可能となる。

このようなコーティング剤（１７）で覆う工程は、テープ（３０）にウェハ（５０）を貼り付けた状態で行う。これによれば、半導体チップ（２）の切断面（２ａ）をコーティング剤（１７）で覆った状態で半導体チップ（２）をテープ（３０）から剥がすことにより、チップ単位に分割された半導体チップ（２）を得ることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本実施形態では、物理量として角速度の検出に用いられる角速度センサに対して本発明の一実施形態を適用したセンサ装置について説明する。図１は、本発明の第１実施形態にかかるセンサ装置の概略断面図である。また、図２は、図１の部分拡大図である。以下、これらの図を参照して、本実施形態の製造方法により製造するセンサ装置の構成について説明する。

図１に示されるように、センサ装置には、ケース部１ａと蓋部１ｂからなるパッケージ１と、パッケージ１に取り付けられた物理量としての角速度等の物理量の検出を行うセンシング部が形成された半導体チップ２と、半導体チップ２を搭載する回路チップ３とが備えられている。そして、半導体チップ２が回路チップ３上に接着剤等の接合材料４により固定されていると共に、回路チップ３がパッケージ１内に接着剤等の接合材料５により固定され、半導体チップ２の所望位置と回路チップ３の所望位置、および、回路チップの所望位置とパッケージ１の所望位置がボンディングワイヤ６を介して電気的に接続されることでセンサ装置が構成されている。

半導体チップ２は、力学量としての角速度を検出するものとして構成されたものであり、図２に示すように、その一面１１側に可動部であるセンシング部としての振動体１２が備えられている。このような半導体チップ２は、例えばＳＯＩ基板等の一般的なシリコン基板（ウェハ）に対して周知の半導体プロセスにより形成される。

上記振動体１２は、一般に知られている櫛歯構造を有する梁構造体をなしており、弾性を有する梁により支持されて角速度の印加により可動となっている。そして、図示しない検出用電極と振動体１２との間の静電容量変化の検出により、角速度の検出が可能となっている。

また、半導体チップ２の一面１１側には、層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜系の絶縁層１３が形成されている。この絶縁層１３は、シリコン酸化膜あるいはシリコン酸化物に他の元素が含有された膜からなるものであり、例えばＢＰＳＧを採用することができる。

そして、絶縁層１３上には、上記振動体１２への電圧の印加や、信号の取り出しのためのパッド１４が設けられている。このパッド１４は、例えばＡｌ（アルミニウム）を主成分とするもので構成され、Ａｌ単体もしくはＡｌを９０％以上含有するもので構成されている。このようなパッド１４として、Ａｌ、またはＡｌが９９％以上で残部がＳｉおよびＣｕからなるＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕなどを採用することができる。

また、半導体チップ２の一面１１上のうちパッド１４を除く領域には、シリコン窒化膜やポリイミドなどからなる保護膜１６が形成されており、この保護膜１６によって当該一面１１が被覆保護されている。

さらに、半導体チップ２の側面、具体的にはダイシングカットによる切断面２ａには、コーティング剤１７が塗布されている。このコーティング剤１７は、ダイシングカットの際に発生した切り屑やカケを固着させるためのものであり、このコーティング剤１７によって切り屑やカケが固着されることにより、これらがセンシング部となる振動体１２に接触することを防止することができ、センサ特性の悪化を防止できるようになっている。

このような構造の半導体チップ２におけるパッド１４に上述したボンディングワイヤ６が電気的に接続され、回路チップ３との電気的な接続が図られている。なお、回路チップ３は、駆動信号や検出用信号の出力や、半導体チップ２からの電気信号を処理して外部へ出力する等の機能を有する制御回路等を備えた周知のものである。例えば、このような回路チップ３は、例えばシリコン基板等に対してＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタ等が周知の半導体プロセスで形成される。

次に、図１に示されるセンサ装置の製造方法について説明する。図３は、センサ装置の製造工程中の様子を示した断面図であり、この図を参照して説明する。

まず、シリコン基板５０に複数の振動体１２が形成されたシリコンウェハを用意する。振動体１２の製造に関しては、従来より周知となっている手法を用いることができる。そして、ウェハ工程において、フォトリソグラフ技術およびスパッタ法を用いて膜厚が例えば０．７μｍ程度であるＡｌからなるパッド１４を形成する。さらに、振動体１２が形成された部分を除く領域に保護膜１６を形成する。

続いて、保護膜１６の表面と接するようにカバーフィルム２０を貼り付けたのち、カバーフィルム２０にテープ３０を貼り付ける。このテープ３０は、ダイシングカットの際にチップ単位に分割された半導体チップ２を貼り付け固定しておくためのものであり、ダイシングカット後に半導体チップ２から剥がされる。

この状態で、ダイシングカットを行う。具体的には、ブレード４０をシリコン基板５０のスクライブラインに沿って走査することでダイシングカットする。このとき、テープ３０がブレード４０によって分断されてしまわないようにする。

そして、このようなダイシングカットを行うことでチップ単位に分割したのち、テープ３０から半導体チップ２を剥がす前に、半導体チップ２の切断面２ａをコーティング剤１７で覆う工程を行う。コーティング剤１７の材料としては、有機系材料を用いることができ、例えば、イミド系樹脂やパリレン系樹脂などを用いることができる。具体的には、コーティング剤１７を液体、気体もしくはミスト状にして塗布することで、図４に示すように半導体チップ２の切断面２ａをコーティング剤１７にて覆う。例えば切断面２ａに沿ってスプレー状に有機系樹脂を吹き付けることで、半導体チップ２の切断面２ａをコーティング剤１７で覆うことができる。

この後、コーティング剤１７が固化したら、半導体チップ２をテープ３０から剥がす。これにより、シリコン基板５０を物理的にチップ単位に分割されられ、半導体チップ２が完成する。

そして、図示していないが、半導体チップ２の回路チップ３への接合工程や半導体チップ２および回路チップ３をパッケージ１に実装する工程、半導体チップ２の所望位置と回路チップ３の所望位置、および、回路チップの所望位置とパッケージ１の所望位置をボンディングワイヤ６にて電気的に接続する工程等を経ることで、図１に示したセンサ装置が完成する。なお、これらの各工程に関しては、従来と同様であるため、ここでは詳細については省略する。

以上説明したように、本実施形態では、ダイシング法によりシリコン基板５０をチップ単位に分割して半導体チップ２を形成した直後に、半導体チップ２の切断面２ａを覆うようにコーティング剤１７を配置するようにしている。このため、この後、テープ３０やカバーフィルム２０を剥がす工程等を行っても、ダイシングカット時に発生した切り屑やカケをコーティング剤１７にて固着させられるため、これらがセンシング部を構成する振動体１２に付着したりすることを防止することができる。このため、センサ特性の悪化を防止することが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、シリコン基板５０をダイシングカットすることで完全に切断した後にコーティング剤１７を配置するようにしているが、完全に切断しなくても良い。

図５は、この様子を示したダイシングカット中の断面図である。この図に示すように、ダイシングカット時にシリコン基板５０が完全にチップ単位に分割される途中、つまりカバーフィルム２０やテープ３０に到達する前のハーフカット状態において、切断面２ａにコーティング剤１７を配置しても良い。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。上記第１、第２実施形態では、半導体チップ２の切断面２ａにコーティング剤１７を配置するようにしているが、本実施形態では、切断面２ａにおける切り屑やカケをエッチングによる除去するエッチング工程を行う。なお、これ以外の点に関しては、本実施形態のセンサ装置の製造方法は、第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と同様の部分に関しては説明を省略する。

具体的には、第１実施形態で示した図３に示すように、ブレード４０をシリコン基板５０のスクライブラインに沿って走査することでダイシングカットする工程まで行ったのち、その直後、つまりテープ３０を剥がす前に、切断面２ａにおける切り屑やカケのエッチング工程を行う。例えば、ＫＯＨやＮａＯＨ等のアルカリ系エッチング材料やＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）等の液体、気体もしくはミスト状の洗浄剤を切断面２ａに沿って供給することにより、切断面２ａに付着している切り屑やカケもしくはカケが発生しそうな部分をエッチングして溶かす。これにより、切断面２ａに付着した切り屑やカケもしくはカケが発生しそうな部分を除去することができる。

この後、必要に応じて純水による洗浄工程を終えてから、カバーフィルム２０やテープ３０を半導体チップ２から剥がすことで、チップ単位に分割した半導体チップ２が形成される。

このように、半導体チップ２からカバーフィルム２０やテープ３０を剥がす前に切断面２ａに付着している切り屑やカケもしくはカケが発生しそうな部分をエッチングして溶かすことで、これらを除去することができる。このため、ダイシングカット時に発生した切り屑やカケがセンシング部を構成する振動体１２に付着したりすることを防止することができる。このため、センサ特性の悪化を防止することが可能となる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、シリコン基板５０のうち振動体１２が形成された側の面にカバーフィルム２０を介してテープ３０が貼り付けられるものについて説明したが、振動体１２が形成された側の面とは反対側の面にテープ３０が貼り付けられるものであっても良い。この場合にも、カバーリフィルム２０がシリコン基板５０のうち振動体１２が形成された側の面に配置されるため、振動体１２は上述したコーティング剤１７の形成工程やエッチング工程の影響を受けないようにできる。

また、上記実施形態では、センシング部として振動体１２を例に挙げ、振動体１２により角速度を検出する場合について説明したが、角速度の他に加速度を検出するものであっても良い。さらに、角速度や加速度を検出するためのセンシング部として振動体１２を例に挙げたが、それ以外の物理量を検出するためのセンシング部であって、上記のようなセンサ特性悪化が懸念されるようなセンサ装置に関して、本発明を適用することが可能である。

本発明の第１実施形態におけるセンサ装置の概略断面図である。 図１に示すセンサ装置に備えられる半導体チップ２の近傍を拡大した部分拡大図である。 ダイシングカットの様子を示した断面図である。 半導体チップ２の切断面２ａをコーティング剤１７にて覆ったときの様子を示した断面図である。 本発明の第２実施形態で説明するダイシングカット中の様子を示した断面図である。

符号の説明

１…パッケージ、１ａ…ケース部、１ｂ…蓋部、２…半導体チップ、２ａ…切断面、３…回路チップ、４、５…接合材料、６…ボンディングワイヤ、１１…一面、１２…振動体、１３…絶縁層、１４…パッド、１６…保護膜、１７…コーティング剤、２０…カバーフィルム、３０…テープ、４０…ブレード、５０…シリコン基板、Ｓ１…センサ装置。

Claims (1)

1. 力学量を検出するセンシング部（１２）がチップ単位毎に形成されたウェハ（５０）を用意し、該ウェハ（５０）をダイシングカットすることによりチップ単位に分割することで半導体チップ（２）を形成するセンサ装置の製造方法であって、
   前記ウェハ（５０）を前記ダイシングカットによって完全に切断してチップ単位に分割する工程と、
   前記ダイシングカットを行ったのち、前記半導体チップ（２）の各切断面（２ａ）毎に有機系樹脂で構成されるコーティング剤（１７）を分離した状態で覆う工程と、を有しており、
   前記チップ単位に分割する工程は、前記ウェハ（５０）に対してテープ（３０）を貼り付けたのち、該テープ（３０）に貼り付けた状態で前記ウェハ（５０）をチップ単位に分割するように前記ダイシングカットを行うことで、前記半導体チップ（２）を形成しており、
   前記コーティング剤（１７）で覆う工程は、前記テープ（３０）に前記ウェハ（５０）を貼り付けた状態で行われ、前記半導体チップ（２）の前記切断面（２ａ）を前記コーティング剤（１７）で覆った状態で、前記半導体チップ（２）を前記テープ（３０）から剥がすことを特徴とするセンサ装置の製造方法。

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