JP5436827B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。

近年、電子機器の小型化、高機能化の進展に伴って、半導体装置に対して小型化、薄型化及び電気特性の向上(高周波伝送への対応など)が求められている。このため、半導体装置の製造における半導体チップの実装としては、従来のワイヤーボンディングで半導体チップを基板に接続する方式から、半導体チップにバンプと呼ばれる導電性の突起電極を形成して基板電極と直接接続するフリップチップ接続方式への移行が始まっている。フリップチップ接続方式としては、はんだやスズなどを用いて金属接合させる方法、超音波振動を印加して金属接合させる方法、樹脂の収縮力を利用して機械的接触を保持する方法などが知られているが、中でも、生産性や接続信頼性の観点から、はんだやスズなどを用いて金属接合させる方法が広く用いられており、特にはんだを用いる方法は、高い接続信頼性を示すことからＭＰＵなどの実装に適用されている。

フリップチップ接続方式では、半導体チップと基板の熱膨張係数差に由来する熱応力が接続部に集中することで接続部を破壊する恐れがあることから、この熱応力を分散して接続信頼性を高めるために、半導体チップと基板の間の空隙を樹脂で封止充てんする必要がある。一般に、樹脂の封止充てんは、半導体チップと基板を接続した後、空隙に液状封止樹脂を毛細管現象を利用して注入する方式が採用されている。しかし、ＭＰＵなどではチップが大型化しているために、液状樹脂を均一に充てんすることが困難になる場合があった。また、液晶ドライバーＩＣの実装パッケージであるＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎ Ｆｉｌｍ）では、接続の狭ピッチ化とともにチップと基板の空隙が狭くなりつつあるために、液状樹脂の注入が困難になる場合があった。

そこで、半導体チップと基板の空隙を封止充てんするための樹脂（ペースト状やフィルム状）を、あらかじめ半導体チップや基板表面に供給した後、フリップチップ接続を行うことによって、接続と同時に樹脂による封止充てんを完了する方式の開発が求められている。

また、半導体装置の薄型化や半導体チップの多段積層に対応するため、半導体チップを薄くすることが求められる。このように半導体チップを薄くするために、チップに個片化する前の半導体ウエハの状態で研削（バックグラインド加工などと呼ばれる）による薄化工程を行う必要もある。
特開２００４−３４９５６１号公報 特開２０００−１００８６２号公報 特開２００３−１４２５２９号公報 特開２００１−３３２５２０号公報 特開２００５−２８７３４号公報

しかし、封止充てんのためのペースト状の樹脂を半導体チップや基板に個別に供給する方法によれば、周辺端子を汚染しないように塗布パターンや塗布量を制御する必要があるが、樹脂の粘度の経時変化によって制御が困難になる場合があった。一方、フィルム状の樹脂を半導体チップや基板に個別に供給する方法によれば、フィルム状の樹脂を貼り付ける装置が別途必要であり、また、貼り付ける時間が必要であるために、半導体チップの実装工程における効率が悪く、その結果、半導体装置の生産性が低下する恐れがあった。

また、半導体ウエハの薄化に対する要求は進展しており、１００μｍ以下の厚さの半導体ウエハを取り扱う必要が出てきている。ところが、薄化した半導体ウエハはその薄さゆえに機械的強度は低く、このような半導体ウエハを単体で取り扱うと、割れ等のダメージが発生する場合がある。そして、この半導体ウエハのダメージの発生が、更に半導体装置の生産性の低下の原因になる場合もある。

本発明は、これらの課題を解決し生産性を向上させる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハを個片化してなる半導体チップと当該半導体チップが実装される基板とを有する半導体装置の製造方法であって、半導体ウエハは、回路面に設けられた突起電極を有しており、半導体ウエハに対して、突起電極を埋め込むように回路面の全体に絶縁性樹脂層を形成する第１工程と、第１工程で絶縁性樹脂層が形成された回路面の反対側の面を研削して半導体ウエハを薄化する第２工程と、第２工程で研削された反対側の面にダイシングテープを貼り合わせて、半導体ウエハをウエハリングに固定する第３工程と、第３工程でウエハリングに固定された半導体ウエハを、回路面側から絶縁性樹脂層と一緒にダイシングして、半導体ウエハを半導体チップに個片化する第４工程と、第４工程で個片化された半導体チップをダイシングテープからはく離してピックアップするピックアップ工程と、ピックアップ工程でピックアップされた半導体チップの突起電極と基板の基板電極とを位置合わせした後、半導体チップと基板とを加熱・加圧することによって、半導体チップの突起電極と基板の基板電極とを電気的に接続する電気的接続工程と、を備え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、半導体ウエハを個片化してなる半導体チップと当該半導体チップが実装される基板とを有する半導体装置の製造方法であって、半導体ウエハは、回路面に設けられた突起電極を有しており、半導体ウエハに対して、突起電極を埋め込むように回路面の全体に絶縁性樹脂層を形成する第１工程と、第１工程で絶縁性樹脂層が形成された回路面の反対側の面を研削して半導体ウエハを薄化する第２工程と、第２工程で研削された反対側の面にダイシングテープを貼り合わせて、半導体ウエハをウエハリングに固定する第３工程と、第３工程でウエハリングに固定された半導体ウエハを、回路面側から絶縁性樹脂層と一緒にダイシングして、半導体ウエハを半導体チップに個片化する第４工程と、第４工程で個片化された半導体チップをダイシングテープからはく離してピックアップするピックアップ工程と、ピックアップ工程でピックアップされた半導体チップの突起電極と基板の基板電極とを位置合わせした後、絶縁性樹脂層を間に挟んだ状態で半導体チップを基板に仮固定する仮固定工程と、仮固定工程で仮固定された半導体チップと基板とを加熱・加圧することによって、半導体チップの突起電極と基板の基板電極とを電気的に接続する電気的接続工程と、を備えることを特徴とする。

これらの半導体装置の製造方法によれば、第１工程において、半導体ウエハの回路面全体に絶縁性樹脂層が形成された後に、第２工程において、半導体ウエハの薄化が行われる。従って、第２工程で薄化された半導体ウエハには、既に回路面側に絶縁性樹脂層が重ねて形成されており、この半導体ウエハは機械的強度が補強された状態にある。従って、薄化した半導体ウエハのみを単体で扱う必要がなく、半導体ウエハの割れ等のダメージが発生することを抑制可能である。また、第１工程で半導体ウエハの回路面全体に絶縁性樹脂層が形成されていることから、第４工程のダイシング後には、回路面に絶縁性樹脂層が形成された多数の半導体チップが一括して得られる。そして、電気的接続工程でこの半導体チップを基板に接続する際においては、上記絶縁性樹脂層が、当該チップと基板との間隙の封止充てん用の樹脂として機能する。従って、封止充てん用の樹脂を接続の際に半導体チップ毎に個別に供給する処理が不要となり、生産性の向上が図られる。

また、この場合、第２工程では、半導体ウエハの回路面上の絶縁性樹脂層にバックグラインドテープを貼り合わせて、半導体ウエハを研削装置に固定することとしてもよい。また、第２工程では、半導体ウエハの回路面上の絶縁性樹脂層と研削装置とを貼り合わせて、半導体ウエハを研削装置に固定することとしてもよい。

また、絶縁性樹脂層は、可視光に対して１０％以上の光透過率を示すことが好ましい。この構成によれば、半導体チップの回路面に位置合わせ用の基準マークを設けることで、半導体チップと基板との接続の際には、絶縁性樹脂層を透過して基準マークを認識することができる。そして、基準マークに基づいて半導体チップと基板との位置合わせを行うことができる。

また、絶縁性樹脂層は、３００℃以上の加熱温度において樹脂発泡を起こさない材料からなることが好ましい。この種の半導体チップを基板に接続する際には、絶縁性樹脂層が３００℃以上に加熱される場合もある。このような条件下においても、樹脂発泡を起こさないような材料を絶縁性樹脂層に採用することで、高温接続条件において、樹脂発泡によるボイドを抑制することができる。

また、絶縁性樹脂層は、半導体ウエハの回路面にフィルム状樹脂組成物をラミネートすることによって形成されることとしてもよい。この構成によれば、絶縁性樹脂層を形成させる際の作業性が向上する。

また、絶縁性樹脂層は、ポリイミド樹脂とエポキシ樹脂と硬化剤とを成分として含むこととしてもよい。

本発明によれば、生産性を向上させる半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。

本発明に係る半導体装置の製造方法の好適な実施形態について、図面を参照して説明するが、本発明は下記実施形態によって限定されるものではない。

〔第１実施形態〕
この実施形態の方法では、まず、図１に示すような半導体ウエハ１を準備する。この半導体ウエハ１は、回路面Ｓ１と当該回路面Ｓ１の反対側の面Ｓ２とを有しており、回路面Ｓ１には突起電極２が複数形成されている。半導体ウエハ１の厚みは、通常６００〜７２５μｍとなっている。

（第１工程）
次に、図２に示すように、半導体ウエハ１の回路面Ｓ１上に絶縁性樹脂層３を形成する。この絶縁性樹脂層３は、樹脂ワニスをスピンコートによって回路面Ｓ１に塗布した後、乾燥することによって形成してもよいし、印刷法によって樹脂ワニスを回路面Ｓ１に塗布した後、乾燥することによって形成してもよいし、フィルム状樹脂をロールラミネータや真空ラミネータを用いて回路面Ｓ１に貼り合わせることによって形成してもよいが、作業性の観点から、フィルム状樹脂を用いて形成する方法が好ましい。

フィルム状樹脂を用いて絶縁性樹脂層３を形成する場合、離型処理されたＰＥＴフィルムなどの支持フィルム上に樹脂組成物を塗布して乾燥させたものを用いてもよい。このようなフィルムの一例を、図３に示す。フィルム３０は、離型処理された支持フィルム３１と、当該支持フィルム３１の片面上にフィルム状に形成された樹脂組成物３３とを備えている。絶縁性樹脂層３を形成する工程では、この樹脂組成物３３側を回路面Ｓ１に対面させる向きで、フィルム３０が回路面Ｓ１上にラミネートされた後、回路面Ｓ１に樹脂組成物３３を残して支持フィルム３１がはく離される。そして、回路面Ｓ１上に残された樹脂組成物３３が、絶縁性樹脂層３となる。このようなラミネート処理により、図２に示されるように、樹脂組成物３３は突起電極２同士の間にも充填され、絶縁性樹脂層３が、突起電極２を埋め込んだ状態で回路面Ｓ１上に形成される。なお、フィルム状樹脂としては、上記の形態に限られず、例えば、支持フィルムを持たずに単独でフィルム形成が可能な樹脂組成物を用いてもよい。

絶縁性樹脂層３は、可視光に対する透過性を備えていることが望ましく、例えば、５５５ｎｍの光に対して１０％以上の透過率を示すことが望ましい。このような絶縁性樹脂層３の透過性により、半導体ウエハ１の回路面Ｓ１上に形成されている位置合わせ用基準マークＭ１を、絶縁性樹脂層３を通して可視光用のカメラで認識できるようになる。

また、絶縁性樹脂層３は、高温接続条件においてボイドが発生しないものを用いることが望ましい。例えば、ＣＯＦの製造における半導体チップと基板との接続工程においては接続温度が３００℃以上となるため、樹脂の熱分解等に起因する樹脂発泡によってボイドが発生することが懸念事項である。この対策として、３００℃以上で樹脂発泡を起こさない樹脂組成物を絶縁性樹脂層３の材料として適用することによって、半導体チップと基板とを接続する際におけるボイドを抑制することが可能となる。

また、絶縁性樹脂層３は、熱硬化性成分とその硬化剤を含んでいることが望ましい。この熱硬化性成分としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、トリアジン樹脂、シアノアクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイソシアネート樹脂、フラン樹脂、レゾルシノール樹脂、キシレン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、シロキサン変性エポキシ樹脂、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂、アクリレート樹脂などが挙げられる。この中でも特に好ましいのは、耐熱性の観点から、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、シロキサン変性エポキシ樹脂、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂である。これらは単独または二種以上の混合物として使用することができる。例えば、絶縁性樹脂層３が、熱硬化性成分として、ポリイミド樹脂とエポキシ樹脂との混合物を含むようにしてもよい。

絶縁性樹脂層３に含まれる硬化剤としては、例えば、フェノール樹脂、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族ポリアミン、ポリアミド、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドラジド、三フッ化ホウ素アミン錯体、イミダゾール類、第３級アミン、有機過酸化物等が挙げられる。これらは単独または二種以上の混合物として使用することができる。熱硬化性成分と硬化剤の組み合わせとして、耐熱性の観点から特に好ましいのは、エポキシ樹脂とフェノール樹脂、及びエポキシ樹脂とイミダゾール類である。

また、絶縁性樹脂層３は熱可塑性成分を含んでいてもよい。この熱可塑性成分としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリブタジエン、アクリロニトリルブタジエン共重合体、アクリロニトリルブタジエンゴムスチレン樹脂、スチレンブタジエン共重合体、アクリル酸共重合体などが挙げられる。これらは、単独または二種以上を併用して使用することができる。これらの中でも、耐熱性及びフィルム形成性の観点から、ポリイミド樹脂やフェノキシ樹脂が好ましい。

絶縁性樹脂層３には、低熱膨張化のために無機フィラーを含んでいてもよく、可視光に対する透過率を１０％より低下させないように、フィラー種、粒径、配合量などを設定することが好ましい。

さらに、絶縁性樹脂層３には、硬化促進剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、酸化防止剤、レベリング剤、イオントラップ剤などの添加剤を配合してもよい。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせてもよい。配合量については、各添加剤の効果が発現するように調整すればよい。

絶縁性樹脂層３の厚みは、この半導体ウエハ１から切り出される半導体チップ１１と基板１５との接続（図１０等参照）にあたり、絶縁樹脂層３が半導体チップ１１と基板１５との間を充分に充てんできる厚みであることが好ましい。通常、絶縁性樹脂層３の厚みが突起電極２の高さと基板１５の配線１４の高さを合わせた値に相当する厚みであれば、半導体チップ１１と基板１５との間を充てん可能である。

（第２工程）
次に、図４に示すように、半導体ウエハ１の回路面Ｓ１に形成された絶縁性樹脂層３の表面Ｓ３に、バックグラインドテープ４を貼り付ける。このバックグラインドテープ４は、基材フィルム４ａと基材フィルム４ａ表面に形成された粘着層４ｂとを有しており、この粘着層４ｂと絶縁性樹脂層３の表面Ｓ３とが貼り合わされる。この処理により、半導体ウエハ１は、絶縁性樹脂層３を介してバックグラインドテープ４に固定される。

続いて、図５に示すように、バックグラインドテープ４に固定された前記半導体ウエハ１を、半導体ウエハ研削装置５１のステージ５に固定する。このとき、半導体ウエハ１の回路面Ｓ１の反対側の面Ｓ２を上に向け、反対側の面Ｓ２が上方の研削砥石６に対面するようにする。そして、半導体ウエハ１を加圧しながらステージ５及び研削砥石６を回転させることで、半導体ウエハ１を面Ｓ２側から研削し、半導体ウエハ１の厚みが５０〜５５０μｍ程度になるように薄化する。

また、このとき、図６に示すように、バックグラインドテープ４を用いずに、半導体ウエハ１を、面Ｓ２を上に向けた状態で、ステージ５に固定してもよい。すなわち、この方法では、絶縁性樹脂層３の表面Ｓ３と半導体ウエハ研削装置５１のステージ５とが直接貼り合わされる。そして、この状態から、半導体ウエハ１を加圧しながら、ステージ５及び研削砥石６を回転させることで、半導体ウエハ１を面Ｓ２側から研削し、半導体ウエハ１の厚みが５０〜５５０μｍ程度になるように薄化する。

このように薄化された半導体ウエハ１では、既に回路面Ｓ１側に絶縁性樹脂層３が重ねて形成されており、この半導体ウエハ１は機械的強度が補強された状態にある。従って、この後の工程においても薄化した半導体ウエハ１のみを単体で扱う必要がなく、半導体ウエハ１の割れ等のダメージが発生することを抑制可能である。

（第３工程）
次に、図７に示すように、半導体ウエハ１の回路面Ｓ１の反対側の面Ｓ２とウエハリング７の下縁７ａとにダイシングテープ８を貼り付ける。ここで、ウエハリング７は、リング状の金属製部材であり、半導体ウエハ１のダイシング時に半導体ウエハ１の固定治具として機能する。ウエハリング７は、その内径が半導体ウエハ１の外形より大きくなっており、半導体ウエハ１を囲むようにダイシングテープ８上に配置される。上記の第２工程においてバックグラインドテープ４（図５参照）を用いた場合には、ダイシングテープ８と半導体ウエハ１とを貼り合わせた後、バックグラインドテープ４の粘着層４ｂと絶縁性樹脂層３の表面Ｓ３との間ではく離させることで、半導体ウエハ１からバックグラインドテープ４を取り除く。

また、ダイシングテープ８は、基材フィルム８ａと、当該基材フィルム８ａの表面に形成された粘着層８ｂを有しており、ダイシングテープ８としては、加熱及び紫外線照射の少なくともいずれか一方により粘着層８ｂの粘着力が低下するものであれば特に制限されることはない。

（第４工程）
続いて、図８に示すように、回路面Ｓ１が上を向いた状態で、半導体ウエハ１をダイシング装置５３のステージ９に固定する。そして、回路面Ｓ１に形成されたダイシングパターン（図示せず）を認識した後、ダイシングブレード１０によって、半導体ウエハ１を絶縁性樹脂層３とともにダイシングし、複数の半導体チップ１１に個片化する。半導体チップ１１のサイズとしては特に制限はないが、例えば、ＣＯＦ用半導体チップの場合、１〜２ｍｍ×１０〜２５ｍｍの長方形のサイズとなる。

（ピックアップ工程）
続いて、ピックアップ装置（図示せず）を用いて、半導体チップ１１をダイシングテープ８からはく離しながらピックアップし、図９に示すように、位置合わせ装置５５の位置合わせヘッド１２に吸着させる。ここで、個片化された半導体チップ１１をダイシングテープ８（図８参照）からはく離するには、半導体ウエハ１の回路面Ｓ１及び反対側の面Ｓ２側から紫外線を照射して、ダイシングテープ８の粘着層８ｂを硬化させ、粘着力を低下させることが望ましい。なお、ピックアップされた各半導体チップ１１の回路面Ｓ１１には、前述の位置合わせ用基準マークＭ１が存在しており、回路面Ｓ１１上には絶縁性樹脂層３が切断分割されてなる絶縁性樹脂層３ａが形成されている。

（仮固定工程）
上記のように半導体チップ１１をピックアップする一方で、位置合わせ装置５５の位置合わせステージ１３上に基板１５を固定する。この基板１５の上面は、配線１４が形成された配線面Ｓ４であり、配線面Ｓ４には位置合わせ用基準マークＭ２が設けられている。このように、位置合わせ装置５５においては、半導体チップ１１の回路面Ｓ１１の突起電極２と基板１５の配線面Ｓ４の配線１４とが対面するように配置される。

また、この位置合わせ装置５５は、位置合わせヘッド１２上の半導体チップ１１とステージ１３上の基板１５との間に挿入される認識用カメラ１６を備えている。この認識用カメラ１６は、半導体チップ１１の位置合わせ用基準マークＭ１と基板１５の位置合わせ用基準マークＭ２とを可視光で撮像し認識する機能を有している。回路面Ｓ１１上の絶縁性樹脂層３ａは、可視光に対する透過性を備えるので、認識用カメラ１６は、絶縁性樹脂層３ａを通して位置合わせ用基準マークＭ１を認識することができる。そして、位置合わせ装置５５は、位置合わせヘッド１２を駆動し、認識用カメラ１６により認識された位置合わせ用基準マークＭ１，Ｍ２の位置関係に基づいて、半導体チップ１１の突起電極２と基板１５の配線１４との位置合わせを行う。

続いて、図１０に示すように、位置合わせヘッド１２に吸着された半導体チップ１１と位置合わせステージ１３に固定された基板１５とを加熱しながら加圧する。この加熱・加圧により、半導体チップ１１を、絶縁性樹脂層３ａを介して、基板１５の配線面Ｓ４に仮固定する。この場合の加熱温度は、絶縁性樹脂層３ａが粘着性を示す温度であれば特に制限されることはなく、例えば４０〜１００℃の範囲で設定される。

（電気的接続工程）
続いて、図１１に示すように、仮固定された半導体チップ１１及び基板１５を、接続装置５７の接続ステージ１７上に配置し、接続ヘッド１８によって加熱しながら加圧する。この加熱・加圧によって、各突起電極２と各配線１４とが電気的に接続されるとともに、絶縁性樹脂層３ａが溶融し、半導体チップ１１の回路面Ｓ１１と基板１５の配線面Ｓ４との空隙が絶縁性樹脂層３ａの樹脂で封止充てんされる。その後、引き続き、封止充てんされた樹脂の硬化をさらに進行させるために、加熱オーブンなどを用いて加熱処理を行ってもよい。

以上説明したような製造方法により、基板１５と当該基板１５上に実装された半導体チップ１１とからなる半導体装置１００が完成する。

〔第２実施形態〕
続いて、本発明の半導体装置の製造方法の第２実施形態について説明する。なお、この第２実施形態において、第１実施形態と同一又は同等の構成については、重複する説明を省略する。この第２実施形態の製造方法では、第１実施形態における仮固定工程が省略され、ピックアップ工程及び電気的接続工程は、以下のように第１実施形態とは異なる。

（ピックアップ工程）
第４工程で個片化された半導体チップ１１を、ピックアップ装置（図示せず）を用いて、ダイシングテープ８（図８参照）からはく離しながらピックアップし、図１２に示すように、接続装置５７の接続ヘッドに吸着させる。

（電気的接続工程）
その一方で、接続装置５７の接続ステージ１７上に基板１５が固定される。その後、接続装置５７は、認識用カメラ１６ａにより認識された位置合わせ用基準マークＭ１，Ｍ２の位置関係に基づいて、半導体チップ１１の突起電極２と基板１５の配線１４との位置合わせを行う。なお、認識用カメラ１６ａは、前述の認識用カメラ１６と同じ構成を有しており、接続装置５７に備えられている。

その後、図１１に示されるように、位置合わせされた半導体チップ１１及び基板１５を、接続ヘッド１８によって加熱しながら加圧する。この加熱・加圧によって、各突起電極２と各配線１４とが電気的に接続されるとともに、絶縁性樹脂層３ａが溶融し、半導体チップ１１の回路面Ｓ１１と基板１５の配線面Ｓ４との空隙が絶縁性樹脂層３ａの樹脂で封止充てんされる。その後、引き続き、封止充てんされた樹脂の硬化をさらに進行させるために、加熱オーブンなどを用いて加熱処理を行ってもよい。

以上説明したような製造方法により、基板１５と当該基板１５上に実装された半導体チップ１１とからなる半導体装置１００が完成する。

〔第３実施形態〕
続いて、第３実施形態として、特に、ＣＯＦの製造に適用される製造方法について説明する。図１３に示すように、このＣＯＦの製造方法における接続方法は、半導体チップ１１とポリイミド基板１９とを接続するものである。ポリイミド基板１９は高い光透過性を有しており、ポリイミド基板１９の下面は、スズめっき配線２０が形成された配線面Ｓ５である。また、配線面Ｓ５には、位置合わせ用基準マークＭ１０２が形成されている。

（仮固定工程）
この接続方法の仮固定工程では、前述のピックアップ工程においてピックアップされた半導体チップ１１を、位置合わせ装置１５５の位置合わせステージ１１３上に、回路面Ｓ１１が上を向くように固定する。そして、回路面Ｓ１１の上方にポリイミド基板１９を配置する。このとき、半導体チップ１１の回路面Ｓ１１の突起電極２とポリイミド基板１９の配線面Ｓ５のスズめっき配線２０とを対面させて配置する。

更にポリイミド基板１９の上方には、位置合わせ装置１５５の認識カメラ１１６が配置される。前述のとおり、ポリイミド基板１９が高い光透過性を有するので、認識カメラ１１６は、ポリイミド基板１９の上面Ｓ６側から、ポリイミド基板１９を通して、位置合わせ用基準マークＭ１０２を認識する。また、認識カメラ１１６は、ポリイミド基板１９の上面Ｓ６側から、ポリイミド基板１９及び絶縁性樹脂層３ａを通して、半導体チップ１１の位置合わせ用基準マークＭ１を認識する。そして、位置合わせ装置１５５は、認識用カメラ１１６により認識された位置合わせ用基準マークＭ１，Ｍ１０２の位置関係に基づいて、半導体チップ１１の突起電極２とポリイミド基板１９のスズめっき配線２０との位置合わせを行う。

続いて、図１４に示すように、ポリイミド基板１９の上面Ｓ６側から、圧着ヘッド１２１によって加圧することによって、半導体チップ１１を絶縁性樹脂層３ａを介して、ポリイミド基板１９の配線面Ｓ５に仮固定する。この際、位置合わせステージ１１３や圧着ヘッド１２１は加熱してもよく、加圧温度は、例えば、４０〜１００℃の範囲で設定される。

（電気的接続工程）
続いて、図１５に示すように、接続装置１５７の接続ステージ１１７と接続ヘッド１１８によって、半導体チップ１１及びポリイミド基板１９を加熱しながら加圧する。この加熱・加圧によって、金めっきによって形成された突起電極２とスズめっき配線２０とが電気的に接続されるとともに、絶縁性樹脂層３ａが溶融し、半導体チップ１１の回路面Ｓ１１とポリイミド基板１９の配線面Ｓ５との空隙が絶縁性樹脂層３ａの樹脂で封止充てんされる。このとき、加熱温度は金めっきによって形成された突起電極２とスズめっき配線２０との接続部が、金とスズの共晶温度である２７８℃を超えるように設定される。このような接続部の温度を実現するために、例えば、接続ステージ１１７の温度が３５０〜４５０℃に設定され、接続ヘッド１１８の温度が５０〜１５０℃に設定される。その後、引き続き、封止充てんされた樹脂の硬化をさらに進行させるために、加熱オーブンなどを用いて加熱処理を行ってもよい。なお、ポリイミド基板１９をリールｔｏリール方式によって扱うため、上記のような接続方法を適用することが可能となる。

以上説明したような製造方法により、ポリイミド基板１９と当該ポリイミド基板１９上に実装された半導体チップ１１とからなるＣＯＦ（半導体装置）２００が完成する。

以上説明した第１〜３実施形態の半導体装置の製造方法では、半導体ウエハ１の回路面Ｓ１に突起電極２を埋め込むように絶縁性樹脂層３を形成した後、半導体ウエハ１を研削によって薄化し、さらに半導体ウエハ１とともに絶縁性樹脂層３もダイシングする。このような処理によって、薄化した半導体ウエハ１や半導体チップ１１を単体で扱うことなく、回路面Ｓ１に絶縁性樹脂層３ａが形成された半導体チップ１１が一括形成される。このように、薄化した半導体ウエハ１のみを単体で扱う必要がないことから、半導体ウエハ１や半導体チップ１１の割れ等のダメージが発生することを抑制可能である。そして、その結果、半導体装置の生産性の向上が図られる。

また、回路面Ｓ１１に絶縁性樹脂層３ａが形成された半導体チップ１１を用いることよって、半導体チップ１１を基板に接続する際には、上記絶縁性樹脂層３ａが半導体チップ１１と基板との間隙の封止充てん用の樹脂として機能する。従って、半導体チップ１１の接続後に、回路面Ｓ１１と配線面Ｓ４またはＳ５の間の空隙を、半導体チップ１１毎に個別に樹脂で充てんする必要がないため、工程を簡略化することが可能となり、生産性の向上が図られる。

さらに、例えば、ＣＯＦの製造において、半導体チップ１１の位置合わせと基板１９への接続とを同じ工程で行うとすれば、半導体チップ１１は、３００℃以上に加熱された接続ステージ１１７上に、位置合わせ動作中にも継続して配置されることになる。このため、半導体チップ１１の絶縁性樹脂層３ａの硬化が必要以上に進行してしまい、接続不良が起きてしまう可能性がある。これに対して、上述の第１及び第３実施形態では、半導体チップ１１と基板１５又はポリイミド基板１９とを位置合わせする工程と、突起電極２と配線１４又はスズめっき配線２０とを電気的に接続する工程と、を分けることによって、絶縁性樹脂層３ａが熱履歴によって硬化してしまうことを抑制することができる。

本発明に係る半導体装置の製造方法の第１実施形態の一工程を示す断面図である。 図１の後続の工程を示す断面図である。 樹脂組成物を有するフィルムの一例を示す断面図である。 図２の後続の工程を示す断面図である。 図４の後続の工程を示す断面図である。 図４の後続の工程の他の例を示す断面図である。 図５または図６の後続の工程を示す断面図である。 図７の後続の工程を示す断面図である。 図８の後続の工程を示す断面図である。 図９の後続の工程を示す断面図である。 図１０の後続の工程を示す断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法の第２実施形態の一工程を示す断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法の第３実施形態の一工程を示す図であり、ＣＯＦの製造方法の一工程を示す断面図である。 図１３の後続の工程を示す断面図である。 図１４の後続の工程を示す断面図である。

符号の説明

１…半導体ウエハ、２…突起電極、３…絶縁性樹脂層、３ａ…半導体チップの絶縁性樹脂層、４…バックグラインドテープ、７…ウエハリング、８…ダイシングテープ、１１…半導体チップ、１４…基板電極、１５…基板、１９…ポリイミド基板、２０…スズめっき配線（基板電極）、３３…樹脂組成物（フィルム状樹脂組成物）、５１…研削装置、１００…半導体装置、２００…ＣＯＦ（半導体装置）、Ｓ１…回路面、Ｓ２…回路面の反対側の面。

Claims (5)

1. 半導体ウエハを個片化してなる半導体チップと当該半導体チップが実装される基板とを有する半導体装置の製造方法であって、
   前記半導体ウエハは、回路面に設けられた突起電極を有しており、
   前記半導体ウエハに対して、前記突起電極を埋め込むように前記回路面の全体に絶縁性樹脂層を形成する第１工程と、
   前記第１工程で前記絶縁性樹脂層が形成された前記回路面の反対側の面を研削して前記半導体ウエハを薄化する第２工程と、
   前記第２工程で研削された前記反対側の面にダイシングテープを貼り合わせて、前記半導体ウエハをウエハリングに固定する第３工程と、
   前記第３工程で前記ウエハリングに固定された前記半導体ウエハを、前記回路面側から前記絶縁性樹脂層と一緒にダイシングして、前記半導体ウエハを半導体チップに個片化する第４工程と、
   前記第４工程で個片化された前記半導体チップを前記ダイシングテープからはく離してピックアップするピックアップ工程と、
   前記ピックアップ工程でピックアップされた前記半導体チップの前記突起電極と前記基板の基板電極とを位置合わせした後、前記半導体チップと前記基板とを加熱・加圧することによって、前記半導体チップの前記突起電極と前記基板の前記基板電極とを電気的に接続する電気的接続工程と、を備え、
   前記第２工程では、
   前記半導体ウエハの前記回路面上において前記突起電極が露出していない状態の前記絶縁性樹脂層に、基材フィルム及び当該基材フィルムの一面に形成された粘着層を有するバックグラインドテープを貼り合わせて、前記半導体ウエハを研削装置に固定し、
   前記絶縁性樹脂層は、
   ポリイミド樹脂とエポキシ樹脂と硬化剤とを成分として含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 半導体ウエハを個片化してなる半導体チップと当該半導体チップが実装される基板とを有する半導体装置の製造方法であって、
   前記半導体ウエハは、回路面に設けられた突起電極を有しており、
   前記半導体ウエハに対して、前記突起電極を埋め込むように前記回路面の全体に絶縁性樹脂層を形成する第１工程と、
   前記第１工程で前記絶縁性樹脂層が形成された前記回路面の反対側の面を研削して前記半導体ウエハを薄化する第２工程と、
   前記第２工程で研削された前記反対側の面にダイシングテープを貼り合わせて、前記半導体ウエハをウエハリングに固定する第３工程と、
   前記第３工程で前記ウエハリングに固定された前記半導体ウエハを、前記回路面側から前記絶縁性樹脂層と一緒にダイシングして、前記半導体ウエハを半導体チップに個片化する第４工程と、
   前記第４工程で個片化された前記半導体チップを前記ダイシングテープからはく離してピックアップするピックアップ工程と、
   前記ピックアップ工程でピックアップされた前記半導体チップの前記突起電極と前記基板の基板電極とを位置合わせした後、前記半導体チップと前記基板とを加熱・加圧することによって、前記半導体チップの前記突起電極と前記基板の前記基板電極とを電気的に接続する電気的接続工程と、を備え、
   前記第２工程では、
   前記半導体ウエハの前記回路面上において前記突起電極が露出していない状態の前記絶縁性樹脂層に、基材フィルム及び当該基材フィルムの一面に形成された粘着層を有するバックグラインドテープを貼り合わせて、前記半導体ウエハを研削装置に固定し、
   前記絶縁性樹脂層は、
   エポキシ樹脂と硬化剤とフェノキシ樹脂とを成分として含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 前記絶縁性樹脂層は、
   可視光に対して１０％以上の光透過率を示すことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記絶縁性樹脂層は、
   ３００℃以上の加熱温度において樹脂発泡を起こさない材料からなることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記絶縁性樹脂層は、
   前記半導体ウエハの前記回路面にフィルム状樹脂組成物をラミネートすることによって形成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。

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