JP6409347B2 - ウェハレベルパッケージのダイシング方法およびウェハレベルパッケージ、並びにダイシングブレード - Google Patents

Description

本発明は、ウェハレベルパッケージのダイシング方法に関する。

人体検知センサや非接触温度センサなどの赤外線センサにおいてウェハレベルパッケージングが用いられる場合、最上面はレンズや光学ウィンドウが配され、最下面に実装端子などが配される。ウェハレベルの場合はウェハ上で各層を接合し、ダイシング工程にて個片化される工法及びパッケージである。
ここで、赤外線はシリコンを透過するので、シリコンウェハを用いた場合、センサの受光面以外の部分は回路面に余計な光線が入射されないように遮光する必要がある。

シリコンは可視光を透過しないが、赤外光は約６０％程度透過する。レンズ部や窓部として使用する部位には通常、反射防止膜をＣＶＤなどで成膜し、透過率を約８０％程度に向上させて使用する。
一方、入射が不要な部位には金属膜をスパッタなどで成膜して遮光する。遮光膜は接合用下地金属と兼ねて成膜するのが効率的であり、その場合はクロムやチタンなどの密着層を介して最上層は金などで成膜される。

具体的には、接合されたウェハレベルの状態で、端子ウェハ側、光学窓ウェハ側の機能上不要なエリアに、工程上必要となる各金属膜成膜時に同じ金属膜で遮光膜を成膜し、接合部材も遮光性の高い材料で接合して遮光性を確保している。光学窓は反射防止膜でコートされ、入射が不要な部分は金属薄膜などで遮光される。接合部も金錫合金やガラスフリット材などの（赤外線）遮光が可能な材料で接合される。また、接合下地金属を成膜する際に可能な限り広範に成膜して遮光膜を形成している。

しかしながら、今までの構造では樹脂や金属等で遮光壁を設ける工程や、ダイシング後に遮光性の高い材料、例えばモールド樹脂などで成型等を行って側面や底面を樹脂で覆う工程が必要となり、工数が多く掛かかる問題があった。
接合前にセンサ側で側面からの入射を防止する遮光を行うには、例えばキャビティ構造にした側面に遮光膜を形成するなど複雑な工程が必要となる。その場合センサ部面積が大きくなり、ウェハからの取れ数も減るなどコストが増大する。
また、ダイシング後に側面からの入射を遮光するには、例えばプリント基板実装時に樹脂等でフィレット（裾広がりの形状）を形成して覆う方法がある。ところが、樹脂等で側面を覆う場合、センサ基板厚さに相当する高さを塗布する必要があり、塗布工程の自動化や検査工程の構築などにコストが多くかかるという問題があった。

さらに、個片化する段階でダイシング後に露になる切り口面からの光の入射をそのままでは遮ることができないという問題がある。
ここで特許文献１（特開２０１１−０９０２６３号公報）では、ウェハレベルパッケージング用途のレンズアレイにおける遮光のため、レンズ部と接合部以外の部分は遮光性レジストで遮光し、接合部においては接着剤が光線を遮光している。この特許文献１に記載された構成によれば、接合時に高さを確保すると共に接着剤として機能し、且つ接着部材で遮光性を確保し、また、レンズ部と接合部以外の部分は黒色レジストで遮光しているため、ほとんどの領域において遮光できている。
ところが、特許文献１に記載されたような従来の構成では、ダイシング後のレンズ本体の切り口面からの入射についての遮光が実現できず、シリコン側面壁からの赤外光入射が避けられず、測定ノイズなどの問題を引き起こす。これに対して、プリント基板などに実装した後に樹脂などで遮光する方法が一般的な対策であったが、工数が増加してしまうという問題が生じる。

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、工数を増加させることなく優れた遮光性を実現できるウェハレベルパッケージのダイシング方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係るウェハレベルパッケージのダイシング方法は、ウェハレベルパッケージを個片化するダイシング工程を備えるウェハレベルパッケージのダイシング方法であって、前記ダイシング工程は、個片化する際に露出する切り口部からの所定の波長の光の入射を遮光する遮光溝を、当該切り口部に形成可能なダイシングブレードでダイシングすることを特徴とする。

本発明によれば、工数を増加させることなく優れた遮光性を実現できるウェハレベルパッケージのダイシング方法を提供することができる。

ウェハレベルパッケージの断面構造例を示す概略断面図である。 シリコンの赤外線波長に対する透過率を示すグラフである。 遮光加工用ダイシングブレードの構成を説明するための断面模式図および側面模式図である。 本発明に係るウェハレベルパッケージのダイシング方法の第１の実施の形態における第１のカットステップを説明するための概略断面図である。 本発明に係るウェハレベルパッケージのダイシング方法の第１の実施の形態における第２のカットステップを説明するための概略断面図である。 本発明に係るウェハレベルパッケージのダイシング方法の第２の実施の形態を説明するための概略断面図である。 遮光加工ダイシングによる切り口面の模式図である。

遮光性を要する赤外線センサデバイス等でウェハレベルパッケージングが検討される場合において、本発明ではダイシング工程にて個片化された後の切り口面からの遮光性を持たすことが可能な、以下の特徴を有する。
すなわち本発明に係るウェハレベルパッケージのダイシング方法は、ウェハレベルパッケージを個片化するダイシング工程を備えるウェハレベルパッケージのダイシング方法であって、前記ダイシング工程は、個片化する際に露出する切り口部からの所定の波長の光の入射を遮光する遮光溝を、当該切り口部に形成可能なダイシングブレードでダイシングすることを特徴とする。
本発明では、任意の幅及び深さの溝が形成できるダイシングブレードでダイシングすることで、光（赤外光）の入光を阻害する溝形状を個片化時に形成し、この個片化時の切り口面においても遮光性機能を持たせることが可能である。したがって、ウェハ側面の遮光において、接合前に成膜などでの遮光処理を行わず、且つ、基板実装時に樹脂塗布などの後処理も行わずに、個片化されたウェハ側面からの赤外光入射を遮光することを目的とする。

次に、本発明に係るウェハレベルパッケージのダイシング方法およびウェハレベルパッケージ、並びにダイシングブレードについてさらに詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
すなわち、以下においては本発明の実施の形態として、赤外線センサを製造する場合において赤外光を遮光する形態についてのみ述べるが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、他の波長の光を利用および遮光するものであってもよい。

＜赤外線センサのウェハレベルパッケージ＞
図１は赤外線センサのウェハレベルパッケージの断面構造例を示す概略断面図であり、この赤外線センサを構成する各部材について順に説明する。
端子側ウェハ１は、本デバイス（赤外線センサ）のパッケージ基板となるものであり、ガラス、シリコンウェハなどからなり、本実施の形態ではシリコンおよびガラスのそれぞれで（２種類）形成した。端子側ウェハ１には貫通電極２が設けられている。

また、端子側ウェハ１に対向する位置にはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）やセンサが、ＩＣ回路が形成されたセンサウェハ３上に設けられている。ここではセンサ４がセンサウェハ３上に設けられ、このセンサウェハ３にはこのセンサ４以外にも不図示のＩＣ回路部が設けられている。本実施の形態ではセンサウェハ３はシリコンで形成されている。なお、当然シリコン上にはデバイス形成のため色々な膜などが存在するが、図示は省略している。

センサウェハ３上には半導体回路またはセンサ４の接点端子５が設けられている。接点素子５は、例えばアルミパッドなどが好ましいものとして挙げられる。
また、接点端子５は電気接点下地膜８を介して電気接点接合材７と接合されている。
電気接点下地膜８は、導電性向上、下地への密着性向上のため複数の膜構成となっていることが好ましい。電気接点下地膜８は、例えばＣｒ／Ｐｔ／ＡｕやＴｉ／Ｎｉ／Ａｕで構成されており、ＣｒやＴｉは密着性向上、ＰｔやＮｉはＡｕの拡散防止のためのバリア層、Ａｕは実装端子１２や電気接点接合材７との導通性のための機能を有するものである。
電気接点接合材７は、接点端子５と貫通電極２とを繋ぐ接合材であり、例えば金、銀、銅、半田などが好ましいものとして挙げられる。電気接点接合材７は所定の厚みを有するものである。

そして、センサウェハ３上には、本実施の形態の赤外線センサのような光学系センサの場合、シリコンやガラス、ゲルマニウム等のウェハで作成されたレンズや光学窓が設けられる。本実施の形態では光学窓１３が設けられている。

また、端子側ウェハ１と、センサウェハ３と、光学窓１３とは、それぞれウェハ接合材６で接合されている。
ウェハ接合材６としては、例えば金属ろう材やガラス接合剤、ポリイミド系接合剤等が用いられる場合と、陽極接合で接合される場合とがある。
さらに、光学窓１３にはウェハ接合の下地となり、遮光構造体としても作用するウェハ接合下地膜９が、接合面側に設けられている。ウェハ接合下地膜９は電気接点下地膜８を成膜する際に同時成膜される遮光構造膜である。

光学窓１３の外側表面からは、入力光１０が入射する。入射する光は、例えば赤外線である。
一方、光学窓１３の外側表面以外からの光は遮光することが望ましく、すなわち光学窓１３の側面の方向からの光は遮光したい遮光対象光１１である。遮光対象光１１としては、例えば可視光や赤外光が挙げられる。

なお、端子側ウェハ１におけるセンサウェハ３と反対側には、パッケージングされたデバイスを基板実装する際の実装端子１２が設けられている。実装端子１２としては、例えば半田バンプや半田ボール、及び金バンプなどが好ましいものとして挙げられる。

また、ウェハレベルパッケージ化された状態で、内部は高真空または気密封止されている。本実施の形態では、気密空間１４となっている。

遮光膜１７は真下からの光を遮断するためのものである。遮光膜１７は電気接点下地膜８を用いて同時に形成するか、あるいは別に端子ウェハ１上に形成する。
ガス吸収膜１５は、一般にゲッターと呼ばれていて、内部の真空度を確保するためのものである。

ついで、図２にシリコンの赤外線波長透過率を示す。
温度の赤外線波長は、下記のウィーンの式より計算される。
λｍ＝２８９７／Ｔ
（λｍ：電磁波ピーク波長［ｎｍ］、Ｔ：発熱体温度［Ｋ］）
測定温度を０℃〜２５０℃帯とした場合、赤外線の波長は図２に示す遮光赤外波長範囲１８である約５．５〜約１０．６μｍである。

＜ダイシングブレード＞
図３に遮光加工用ダイシングブレード２６の模式図を示す。図３（ａ）は遮光加工用ダイシングブレード２６の構成を説明するための平面模式図であり、図３（ｂ）は遮光加工用ダイシングブレード２６の構成を説明するための断面模式図である。
図３（ａ）に示す平面模式図の状態で時計回りまたは反時計回りの方向に高速回転することで、切断用砥粒面１９が切断対象物と接して切断を行うことができ、それと同時に遮光加工用砥粒面２０の領域が接触領域を荒らすことができる構成となっている。
ここで、切断用砥粒面１９は切断を行う砥粒が電着された部位である。この切断用砥粒面１９の砥粒の大きさについては所望の切断が可能であればよく、特に制限はない。この切断用砥粒面１９の砥粒の大きさは、後述する遮光加工用砥粒面２０の砥粒の大きさと異なることが好ましい。

一方、遮光加工用砥粒面２０は遮光加工を行う砥粒ポイントが電着または接着された面である。電着形成された砥粒面はさらに加工によって遮光溝を形成できる形状に加工されている。
遮光加工用砥粒面２０には、約５μｍのダイヤモンド砥粒を複数点置している。また、砥粒間隔は例えば約１５μｍ程である。

また、遮光面加工用ダイシングブレード２６は、フランジ部２１と、取り付け穴２２が設けられている。
なお、加工溝幅（隣り合う溝の幅）はダイサーの送りスピードで調整する。
このように、ダイシング時に遮光面加工用ダイシングブレード２６により任意の波長帯の赤外光入射を阻害する遮光溝、例えば５μｍから１０μｍ程度の波長において遮光効果が得られるような遮光溝を形成することで、任意波長帯の赤外光に対する遮光効果が得られる。

＜ウェハレベルパッケージのダイシング方法＞
次に、図４および図５を参照しながらウェハレベルパッケージのダイシング方法の第１の実施の形態について説明する。
図４は本発明に係るウェハレベルパッケージのダイシング方法の第１の実施の形態における第１のカットステップを説明するための概略断面図であり、図５は本発明に係るウェハレベルパッケージのダイシング方法の第１の実施の形態における第２のカットステップを説明するための概略断面図である。すなわち、図４は２回のカットを行うダイシング工程におけるファーストカット（第１のカットステップ）を説明するための概略断面図であり、図５は２回のカットを行うダイシング工程におけるセカンドカット（第２のカットステップ）を説明するための概略断面図である。

図４に示すファーストカットでは、個片化対象ウェハ２３をデュアルダイサーなどを使用して全て切り離さず、図５に示すセカンドカットで切り離す。このとき、ファーストカットでは通常カット用のカット用ダイシングブレード２４を使ってハーフカットする（一部のみをカットし切り離さずにおく）。その結果、図４に示すように１ｓｔカット部位２５が形成される。

図５に示すセカンドカットでは、セカンドカットでは図３に示した遮光加工用ダイシングブレード２６の先端部で切断を行いながら、遮光加工面で切り口面に溝加工を行う。その結果、図５に示すように遮光加工切り口面２７が形成されて切り離し（個片化）が行われ、個片化する際に露出する切り口部において所定の波長の光の入射を遮光する遮光溝が形成される。

図６は、本発明に係るウェハレベルパッケージのダイシング方法の第２の実施の形態を説明するための概略断面図である。ここでは、１回カットでの切り離しによるダイシング工程によって切り口面を遮光加工する例を示す。
本実施の形態では、図３に示した遮光加工用ダイシングブレード２６を使い１度でカットする工法であり、この工法であっても切り口面の溝加工が可能である。ワンパスカット部２８は、全面に遮光溝が形成されている。

図７に遮光加工ダイシングによる切り口面の模式図を示す。
通常のダイシング切り口面（通常ダイシング切り口面２９）と、遮光目的で溝加工された切り口面（遮光加工切り口面３０）とは、図７に示すような構造となっている。遮光加工切り口面３０にはダイヤモンド砥粒により約５μｍの溝加工がされる。
溝幅間隔はダイサーの送り速度で調整する。例えば送り速度は０．０５ｍｍ／秒から５ｍｍ／秒程度である。

以上の本発明に係るウェハレベルパッケージのダイシング方法によれば、工数を増加させることなく優れた遮光性を実現できる。

１ 端子側ウェハ
２ 貫通電極
３ センサウェハ
４ センサ
５ 接点端子
６ ウェハ接合材
７ 電気接点接合材
８ 電気接点下地膜
９ ウェハ接合下地膜
１０ 入力光
１１ 遮光対象光
１２ 実装端子
１３ 光学窓
１４ 気密空間
１５ ガス吸収材膜（ゲッター膜）
１７ 遮光膜
１８ 遮光赤外波長範囲
１９ 切断用砥粒面
２０ 遮光加工用砥粒面
２１ フランジ部
２２ 取り付け穴
２３ 個片化対象ウェハ
２４ カット用ダイシングブレード
２５ １ｓｔカット部位
２６ 遮光面加工用ダイシングブレード
２７ 遮光加工切り口面
２８ ワンパスカット部
２９ 通常ダイシング切り口面
３０ 遮光加工切り口面

特開２０１１−９０２６３号公報

Claims (10)

1. ウェハレベルパッケージを個片化するダイシング工程を備えるウェハレベルパッケージのダイシング方法であって、
   前記ダイシング工程は、個片化する際に露出する切り口部からの所定の波長の光の入射を遮光する遮光溝を、当該切り口部に形成可能なダイシングブレードでダイシングすることを特徴とするウェハレベルパッケージのダイシング方法。
2. 前記ダイシング工程は、ダイシングして個片化された赤外線センサとし、
   前記所定の波長の光は、赤外光であることを特徴とする請求項１に記載のウェハレベルパッケージのダイシング方法。
3. 前記ダイシング工程は、１回のカットで切り離しと、切り口部における遮光溝の加工と、を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のウェハレベルパッケージのダイシング方法。
4. 前記ダイシング工程は、第１のカットステップと、第２のカットステップと、を有し、
   前記第１のカットステップは、ハーフカットを行い、
   前記第２のカットステップは、切り離しと、切り口部における遮光溝の加工と、を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のウェハレベルパッケージのダイシング方法。
5. 前記第１のカットステップは、前記第２のカットステップに用いられるダイシングブレードとは異なるダイシングブレードでハーフカットを行うことを特徴とする請求項４に記載のウェハレベルパッケージのダイシング方法。
6. 請求項１又は２に記載のウェハレベルパッケージのダイシング方法によりダイシングされたウェハレベルパッケージであって、
   個片化する際に露出する切り口部に所定の波長の光の入射を遮光する遮光溝が形成されていることを特徴とするウェハレベルパッケージ。
7. ウェハレベルパッケージを個片化するダイシングに用いられるダイシングブレードであって、
   ウェハを切断する先端部位と、前記ウェハの切り口部に遮光溝を形成する中間部位側面とで、砥粒の大きさが異なり、
   前記遮光溝は、前記ウェハの切り口部からの所定の波長の光の入射を遮光することを特徴とするダイシングブレード。
8. ウェハレベルパッケージを個片化するダイシングに用いられるダイシングブレードであって、
   ウェハの切り口部に遮光溝を形成する中間部位側面に、所定の深さの遮光溝を加工できる大きさの砥粒が、電着または接着で複数配置され、
   前記遮光溝は、前記ウェハの切り口部からの所定の波長の光の入射を遮光することを特徴とするダイシングブレード。
9. 前記所定の波長の光は、赤外光であることを特徴とする請求項７または８に記載のダイシングブレード。
10. ダイシングされたウェハレベルパッケージの生産方法であって、
    該ダイシングが請求項１乃至５のいずれかに記載のウェハレベルパッケージのダイシング方法によりなされ、
    個片化する際に露出する切り口部に所定の波長の光の入射を遮光する遮光溝が形成されていることを特徴とするダイシングされたウェハレベルパッケージの生産方法。