JP5658983B2

JP5658983B2 - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP5658983B2
Application number: JP2010268448A
Authority: JP
Inventors: 幸雄片村; 泰雄種; 芳村　淳; 淳芳村; 文宏岩見
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2030-12-01
Also published as: CN102487045A; TWI494980B; TW201225166A; JP2012119516A

Description

本発明の実施の形態は、半導体装置の製造方法および製造プログラムに関する。

半導体装置の製造工程は、半導体ウェーハの表面側に半導体回路や配線層等を形成する工程と、半導体ウェーハをチップ形状に応じて切断（個片化）する工程とに大別される。近年、半導体装置の高性能化、高集積化、小型・薄型化等に伴って、半導体ウェーハは薄厚化される傾向にある。このような半導体ウェーハを加工するにあたって、ウェーハの薄厚化と半導体装置の個片化とを兼ねる加工工程として、先ダイシングと呼ばれる工程が適用されている。先ダイシング工程においては、個片化されたチップを半導体ウェーハからばらす前に、チップの一面に接着剤を塗布して接着層が形成される場合がある。

特開２００９−１７０４５５号公報

このような従来技術においては、塗布された接着剤でのいわゆるヒケの発生の抑制が望まれている。

本発明の実施の形態は、上記に鑑みてなされたものであって、塗布した接着剤のヒケの発生を抑えることできる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

実施の形態の半導体装置の製造方法は、平面視において略方形形状を呈する複数のチップ領域がダイシング領域を介して第１の面に形成された半導体ウェーハのダイシング領域に溝を形成する。また、チップ領域の第１の面の反対側の第２の面に接着剤を塗布する。この塗布工程において、平面視におけるチップ領域の少なくとも１の角部では、平面視においてダイシング領域との境界となる辺から溝に接着剤がはみ出す。

実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャート。半導体ウェーハを第１の面側から見た図。図２に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図。実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す図。図２に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図であって、図４の工程を経た状態を示す図。実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す図。図２に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図であって、図６の工程を経た状態を示す図。実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す図。図２に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図であって、図８の工程を経た状態を示す図。半導体ウェーハを第２の面側から見た図であって、図８の工程を経た状態を示す図。半導体ウェーハに対する接着剤の塗布領域を示す図。図１１に示すＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図。図１１に示すＣ−Ｃ線に沿った矢視断面図。塗布装置の側面図。図１４に示すＤ−Ｄ線に沿った矢視図。変形例にかかる半導体装置の製造方法における接着剤の塗布領域を示す図。変形例にかかる半導体装置の製造方法で製造されたチップの積層状態を例示する図。半導体ウェーハに対する接着剤の塗布領域を示す図。接着剤の塗布領域の他の例を示す図。

以下に添付図面を参照して、実施の形態にかかる半導体装置の製造方法および製造プログラムを詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（第１の実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。図２は、半導体ウェーハを第１の面側から見た図である。図３は、図２に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。図４は、実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す図である。図５は、図２に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図であって、図４の工程を経た状態を示す図である。図６は、実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す図である。図７は、図２に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図であって、図６の工程を経た状態を示す図である。図８は、実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す図である。図９は、図２に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図であって、図８の工程を経た状態を示す図である。図１０は、半導体ウェーハを第２の面側から見た図であって、図８の工程を経た状態を示す図である。

図２および図３に示すように、表面側に半導体回路等が形成された半導体ウェーハ１を用意する。半導体ウェーハ１は複数のチップ領域２が設けられた第１の面（表面）１ａとそれとは反対側の第２の面（裏面）１ｂとを有している。

チップ領域２には半導体回路や配線層を含む半導体素子部が形成されている。複数のチップ領域２間にはダイシング領域３が設けられており、このダイシング領域３に沿って半導体ウェーハ１を切断することによって、複数のチップ領域２をそれぞれ個片化して半導体装置を製造する。

半導体装置を製造するにあたって、まず図４および図５に示すように、半導体ウェーハ１に第１の面１ａ側からダイシング領域３に沿って溝４を形成する（ステップＳ１）。半導体ウェーハ１の溝４は、例えばダイシング領域３の幅に応じた刃厚を有するブレード５を用いて形成される。

溝４の深さは半導体ウェーハ１の厚さより浅く、かつ半導体装置の完成時の厚さより深く設定される。なお溝４はエッチング等で形成してもよい。このような深さの溝４を半導体ウェーハ１に形成することによって、複数のチップ領域２はそれぞれ半導体装置の完成厚さに応じた状態に区分される。

次に、図６および図７に示すように、溝４を形成した半導体ウェーハ１の第１の面（表面）１ａに保護シート６を貼付する（ステップＳ２）。保護シート６は後工程で半導体ウェーハ１の第２の面（裏面）１ｂを研削する際に、チップ領域２に設けられた半導体素子部を保護する。また、保護シート６は、第２の面１ｂの研削工程でチップ領域２を個片化した後の半導体ウェーハ１の形状を維持するものである。保護シート６としては、例えば粘着層を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートのような樹脂シートが用いられる。

次に、図８および図９に示すように、保護シート６を貼付した半導体ウェーハ１の第２の面（裏面）１ｂを研削する（ステップＳ３）。半導体ウェーハ１の第２の面（裏面）１ｂは、例えば図８に示すようにラッピング定盤７を用いて機械的に研削される。さらに、半導体ウェーハ１の研削・研磨工程後に、保護シート６に紫外線等を照射して粘着層を硬化させる（ステップＳ４）。

半導体ウェーハ１の第２の面（裏面）１ｂの研削工程は、第１の面（表面）１ａ側から形成した溝４が、第２の面（裏面）から露出するまで実施される。このように、半導体ウェーハの第２の面（裏面）１ｂを研削することによって、各チップ領域２が分割されて半導体装置９が個片化される（図１０も参照）。

この段階においては、保護シート６で保持されることで、各半導体装置９はばらされておらず、全体的にはウェーハ形状が維持されている。すなわち、半導体ウェーハ１の形状を保護シート６で維持しつつ、半導体装置９をそれぞれ個片化する。個片化された半導体装置９間には溝４が存在している。

次に、半導体ウェーハ１の第２の面（裏面）１ｂに接着剤を塗布する（ステップＳ５）。接着剤の塗布は、例えば、後に詳説する塗布装置によって行われる。図１１は、半導体ウェーハ１に対する接着剤の塗布領域を示す図である。ここで、塗布領域とは、実際の半導体ウェーハ１に対して接着剤が塗布された領域だけでなく、後に説明する制御部３８で接着剤を塗布するように指定した領域である場合も含める。図１２は、図１１に示すＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。図１３は、図１１に示すＣ−Ｃ線に沿った矢視断面図である。

接着剤の塗布領域Ｄ１は、チップ領域２の裏面１ｂの略全域にわたる。また、図１１および図１２に示すように、平面視において略方形形状を呈するチップ領域２の角部２ａの近傍では、ダイシング領域３との境界となる辺２ｂから溝４に塗布領域Ｄ１がはみ出している。一方、角部２ａから離れた部分、例えば角部２ａから延びる辺２ｂの中央部分では、図１１および図１３に示すように、接着剤の塗布領域Ｄ１が辺２ｂからはみ出さないようになっている。なお、接着剤は、半導体装置９を配線基板等に実装する際に接着層として機能する。

接着剤のヒケはチップ領域２の角部２ａで発生しやすい。これは、接着剤を球状で塗布し、チップ領域２に接したときに円状に広がるようなインクジェット法で塗布する場合に顕著である。接着剤が円状に広がるため、辺２ｂに比べて、２つの辺２ｂが接する角部２ａでは接着剤が十分に塗布できずヒケが生じやすい。

ここで、本第１の実施の形態においては、チップ領域２の角部２ａのヒケの発生を防止するため、チップ領域２の角部２ａの近傍において、接着剤をダイシング領域３との境界となる辺２ｂから溝４に塗布領域Ｄ１をはみ出すように塗布している。その結果、角部２ａにおいてヒケの発生を効果的に防止することができる。

次に、半導体ウェーハ１をダイシングテープ（図示せず）に貼付け後、保護シート６を剥離する（ステップＳ６）、溝４にはみ出した接着剤を除去して、チップ領域２の辺２ｂに沿って切断することで、半導体装置９を個片化する（ステップＳ７）。溝４にはみ出した接着剤の除去は、例えばレーザやブレードを用いて行われる。なお、はみ出した接着剤の領域が小さい場合、接着剤を除去する必要が無いこともある。残存する接着剤の領域が小さいので、半導体チップから分離せずダストになることも無いため、接着剤を除去しなくてもそれぞれの半導体チップを個片化できるからである。その結果、製造工程を簡略化することができる。

次に、半導体ウェーハ１に接着剤を塗布するための塗布装置について説明する。図１４は、塗布装置の側面図である。図１５は、図１４に示すＤ−Ｄ線に沿った矢視図である。塗布装置３０は、上述した半導体装置９の製造工程において、ステップＳ５に示す接着剤の塗布工程を行う半導体の製造装置である。塗布装置３０には、基台３１、移動部３２、載置部３３、支持部３４、吐出部３５などが設けられている。

基台３１は、略直方体形状を呈し、その底面には脚部３１ａが設けられている。また、底面に対向する側の面にはベース板３１ｂが設けられている。移動部３２には、軌道レール３２ａ、移動ブロック３２ｂ、取付部３２ｃ、駆動部３２ｄなどが設けられている。

軌道レール３２ａは、略矩形の断面形状を呈し、ベース板３１ｂの上面に設けられている。また、軌道レール３２ａは、図１４に示すようにベース板３１ｂの長手方向に延在しており、図１５に示すように基台３１の両端側にそれぞれ設けられている。

移動ブロック３２ｂは、略逆Ｕ字状の断面形状を呈し、図示しない複数のボールを介して軌道レール３２ａに取り付けられている。そして、移動ブロック３２ｂが軌道レール３２ａを跨るようにして軌道レール３２ａ上を往復自在に移動できるようになっている。取付部３２ｃは、平板状を呈し、移動ブロック３２ｂの上面に設けられている。

駆動部３２ｄには、ボールネジ部３２ｅ、ナット部３２ｆ、駆動モータ３２ｇなどが設けられている。ボールネジ部３２ｅは、図１４に示すようにベース板３１ｂの長手方向に延在して設けられ、その両端部が基台３１に回転自在に取り付けられている。ナット部３２ｆは、図１５に示すように取付部３２ｃの下面に設けられ、ボールネジ部３２ｅと螺合するようになっている。ボールネジ部３２ｅの一端には、サーボモータなどの駆動モータ３２ｇが接続されている。そのため、駆動モータ３２ｇによりボールネジ部３２ｅが回転駆動されれば、取付部３２ｃが図１４に示す矢印Ｘの方向に往復駆動されるようになっている。

載置部３３には図示しない静電チャックや真空チャックなどが内蔵され、その載置面に半導体ウェーハ１を載置、保持することができるようになっている。また、載置部３３にはヒータなどの加熱部３３ａが内蔵され、保持された半導体ウェーハ１に塗布した接着剤を加熱することができるようになっている。なお、加熱部３３ａは接着剤を加熱することができるものであればよく、例えば、熱媒体を循環させて加熱を行うようにしたものであってもよい。また、載置部３３と離隔させて加熱部３３ａを設けるようにすることもできる。例えば、載置部３３に保持された半導体ウェーハ１を照射可能な位置に赤外線ヒータなどを設けるようにすることもできる。すなわち、加熱部は、半導体ウェーハ１上に塗布された接着剤を加熱することができるものであればよい。

支持部３４は、略逆Ｕ字状を呈し、一対の軌道レール３２ａを跨ぐようにしてベース板３１ｂ上から立設されている。また、支持部３４の架設部３４ａからは取付部３４ｂが突出するようにして設けられている。この取付部３４ｂには吐出部３５が取り付けられる。

吐出部３５は、樹脂と溶媒とを含む接着剤を半導体ウェーハ１に向けて吐出させる。吐出部３５は、インクジェット法により接着剤を半導体ウェーハ１に向けて吐出させるものである。インクジェット法には、加熱により気泡を発生させ膜沸騰現象を利用して液体を吐出させる「サーマル式」と、圧電素子の屈曲変位を利用して液体を吐出させる「圧電式」などがあるが、どちらの方式を採用してもよい。なお、吐出部３５としては、インクジェット法により液体を吐出させる既知のインクジェットヘッドを採用することができる。そのため、その詳細な構成については説明を省略する。

吐出部３５には、配管３５ｂを介して収納部３５ａが接続されており、接着剤が吐出部３５に供給可能となっている。収納部３５ａには、粘度が調整された接着剤が収納されている。この場合、前述したように、吐出ノズルの目詰まりを抑制するためには接着剤の２５℃における粘度を低くすることが好ましい。収納部３５ａから吐出部３５への接着剤の供給は、位置水頭などを利用したものであってもよいし、ポンプなどの送液手段を用いたものであってもよい。

また、吐出部３５からの吐出タイミング、吐出量や接着剤を塗布する領域などを制御する制御部３８が設けられている。例えば、「圧電式」の吐出部３５の場合には、圧電素子に印加する電圧を変えて圧電素子の作動量を制御することで、各圧電素子が対向する吐出ノズルから吐出される接着剤の液滴の大きさ、つまり接着剤の吐出量を制御するようになっている。そのため、接着剤を膜状に付着させた際の厚みを１μｍ（マイクロメートル）以下とすることができる。また、制御部３８は、駆動モータ３２ｇの駆動や吐出部３５からの接着剤の吐出タイミングを制御することで、半導体ウェーハ１上の所望の領域に接着剤を塗布させる。本実施の形態では、図１１に示す領域Ｄ１に接着剤を塗布させる。

制御部３８は、記憶部３９に格納されたプログラムにしたがって、上述した接着剤の塗布を塗布装置に実行させる。例えば、記憶部３９に格納されたプログラムには、チップ領域２やダイシング領域３の範囲を示す情報や、接着剤の吐出量を示す情報が記述されていてもよい。または、チップ領域２やダイシング領域３や吐出量を示すテーブル情報が記憶部３９に格納され、プログラムの記述にしたがって制御部３８から指定された塗布領域Ｄ１に接着剤を塗布するように記憶部３９から必要な情報を読み出して、駆動モータ３２ｇや吐出部３５を制御してもよい。

辺２ｂからはみ出す接着剤の塗布は、辺２ｂよりも内側への接着剤の塗布と一括して行われる。これにより、塗布工程の短縮化や、接着剤の厚さの管理の容易化を図ることができる。なお、辺２ｂからはみ出す接着剤の塗布を、辺２ｂよりも内側への接着剤の塗布と別々に行っても構わない。

以上説明したように、接着剤の塗布領域Ｄ１を、平面視において略方形形状を呈するチップ領域２の角部２ａの近傍では、チップ領域２の平面視における辺２ｂよりも溝４まではみ出すようにしているので、角部２ａでの接着剤のヒケの発生を抑えることができる。

接着剤にヒケが発生すると、半導体装置９を基板にマウントした場合や、半導体装置９同士を積層した場合に、基板や下段の半導体装置９との間に隙間が生じやすくなる。そのため、モールド樹脂封止時にヒケ部分で口開きが発生したり、下段に積層された半導体装置９にダメージを与えてしまったりする場合がある。一方、本実施の形態では、接着剤のヒケの発生を抑えることができるので、口開きの発生や半導体装置９へのダメージを抑えることができる。また、角部２ａがより確実に接着剤で保護されるので、半導体装置９の角部２ａが欠けにくくなる。

また、角部２ａから離れた部分では、塗布領域Ｄ１が辺２ｂからはみ出さないようにしているので、接着剤の使用量を抑え資源を有効に活用することが出来る。また、コストの抑制を図ることができる。接着剤のヒケは、半導体装置９の角部２ａから離れた部分では発生しにくいので、辺２ｂからはみ出さないように接着剤を塗布している。また、辺２ｂの全体に接着剤をはみ出させた場合に比べて、半導体装置９を個片化するための接着剤の除去にかかる時間の短縮化を図ることができ、製造効率の向上に寄与することができる。

また、インクジェット法によって接着剤を塗布する塗布装置３０を用いることで、接着剤が塗布される領域の形状を様々に設定可能となり、塗布領域Ｄ１のような複雑な形状を容易に設定することができる。

図１６は、変形例にかかる半導体装置の製造方法における接着剤の塗布領域を示す図である。図１７は、変形例にかかる半導体装置の製造方法で製造されたチップの積層状態を例示する図である。

本変形例では半導体装置９（チップ領域２）の表面１ａ側に対して、１の辺２ｂに沿って複数の電極パッド４０が並べて形成されている。電極パッド４０は、金属ワイヤ４１によるワイヤボンディングによって、基板に形成された接続パッドや、他の半導体装置９に形成された電極パッド４０と電気的に接続される。

そして、接着剤の塗布領域Ｄ２は、電極パッド４０が形成された辺２ｂの両端に位置する角部２ａ部分で、辺２ｂからはみ出すようになっている。一方、電極パッド４０が形成された辺２ｂとは反対側の辺２ｂの両端に位置する角部２ａ部分では、接着剤の塗布領域Ｄ２が辺２ｂからはみ出さないようになっている。

図１７に示すように、半導体装置９は、基板上に階段状に積層される場合がある。この場合、電極パッド４０が形成された辺２ｂとは反対側の辺２ｂでは、下段に積層された半導体装置９と重ならないため、接着剤にヒケが発生していても、口開きの発生や半導体装置９へのダメージが生じにくい。

そこで、本変形例のように、電極パッド４０が形成された辺２ｂとは反対側の辺２ｂの両端では、接着剤がはみ出さないようにすることで、接着剤の使用量を抑えることができ資源を有効に活用することが出来る。また、より一層のコスト抑制を図ることができる。

このように、平面視において４箇所あるチップ領域２の角部２ａのうち、いずれの角部２ａ部分で接着剤を辺２ｂから溝４まではみ出させるかは、半導体装置９の最終的な使用形態などに合わせて様々に選択可能である。例えば、１の角部２ａ部分でのみ接着剤をはみ出させてもよいし、３箇所の角部２ａ部分で接着剤をはみ出させてもよい。

なお、上記実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。例えば、図１８に示すように、チップ領域２からはみ出した接着剤同士が一体とならないように隙間を設けて塗布してもよい。はみ出した接着剤同士が一体となっていないので、接着剤を除去しなくてもそれぞれの半導体チップを個片化できる。その結果、製造工程を簡略化することができる。

また、図１９のように、角部２ａの少なくとも一部において塗布領域Ｄ２から溝４へ接着剤がはみ出していても良い。角部２ａにおいて接着剤が少なくとも一部はみ出していればヒケの発生を防止することができるからである。また、はみ出した接着剤同士が一体とならないように塗布することで、接着剤を除去しなくてもそれぞれの半導体チップを個片化できる。その結果、製造工程を簡略化することができる。

また、制御部３８で指定した領域では接着剤が角部２ａからはみ出しているが、実際の塗布領域Ｄでは接着剤が角部２ａからはみ出していない場合もある。すなわち、記憶部３９に格納されたプログラムによって、角部２ａにヒケを発生させないように、かつ、接着剤が角部２ａからはみ出さないように接着剤を塗布する場合も含まれる。その結果、接着剤の使用量を抑えることができ資源を有効に活用することが出来る。また、より一層のコスト抑制を図ることができる。

１半導体ウェーハ、１ａ第１の面（表面）、１ｂ第２の面（裏面）、２チップ領域、２ａ角部、２ｂ辺、３ダイシング領域、４溝、５ブレード、６保護シート、７ラッピング定盤、９半導体装置、３０半導体製造装置、３３載置部、３５吐出部、３８制御部、３９記憶部、４０電極パッド、４１金属ワイヤ、Ｄ１，Ｄ２塗布領域。

Claims

平面視において略方形形状を呈する複数のチップ領域がダイシング領域を介して第１の面に形成された半導体ウェーハの前記ダイシング領域に溝を形成し、
前記チップ領域の前記第１の面の反対側の第２の面に接着剤を塗布し、
前記塗布工程において、平面視における前記チップ領域の少なくとも１の角部では、平面視において前記ダイシング領域との境界となる辺から前記溝に前記接着剤がはみ出し、
前記１の角部から延びる前記辺の中央部分では、前記辺から前記溝に前記接着剤がはみ出さない半導体装置の製造方法。
前記チップ領域の１の辺の両端に位置する角部で前記溝にはみ出して前記接着剤を塗布する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記チップ領域の第１の面上には、前記１の辺に沿って電極パッドが形成されている請求項２に記載の半導体装置の製造方法。