JP6625009B2 - パッケージデバイスチップの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パッケージデバイスチップ（チップサイズパッケージ）の製造方法に関する。

近年、ウェーハの状態でパッケージングまで行うＷＬ−ＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）が注目されている。ＷＬ−ＣＳＰでは、ウェーハに形成されたデバイスの表面側に、再配線層及び電極を設けて樹脂封止し、封止後のウェーハ（ＷＬ−ＣＳＰウェーハ）を切削等の方法でチップに分割する。このＷＬ−ＣＳＰは、分割されたチップの大きさがそのままパッケージの大きさになるので、パッケージの小型化に有用である。

ところで、ウェーハ等の被加工物を切削する際には、通常、デバイス内の特徴的なキーパターンを基準に、被加工物の向き等を調整するアライメントが実施される。一方、上述したＷＬ−ＣＳＰウェーハでは、デバイスの多くが樹脂で封止されており、露出しているキーパターンは少ない。そのため、従来の方法では、ＷＬ−ＣＳＰウェーハのような被加工物を適切にアライメントできなかった。

この問題に対し、封止樹脂の上面に露出し電極として機能する半田ボール等をターゲットパターンに用いる方法（例えば、特開２０１３−１７１９９０号公報参照）や、被加工物の外周部で露出した分割予定ラインと外周縁との交点を基準とする方法（例えば、特開２０１３−７４０２１号公報参照）が提案されている。これらの方法によれば、露出しているキーパターンが少ないＷＬ−ＣＳＰウェーハのような被加工物でもアライメントを実施できる。

特開２０１３−１７１９９０号公報 特開２０１３−７４０２１号公報

しかし、特許文献１開示の方法では、電極として機能する半田ボールの形成精度が分割要求精度に比べて劣っているため、精度の高いアライメントを容易に実施することはできない。

また、特許文献２記載の方法では、外周余剰領域の分割予定ラインは、製造時に精度よく形成されていなかったり、成膜が不均一等の理由により輪郭がはっきりしないため、キーパターンとして用いることが難しいという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、露出しているキーパターンが少ないＷＬ−ＣＳＰウェーハ等のパッケージウェーハでも高い精度でアライメントを実施できるパッケージデバイスチップの製造方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、パッケージデバイスチップの製造方法であって、表面に形成された交差する複数の分割予定ラインによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域を表面に備えるウェーハをチャックテーブルの保持面で保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、所定の分割予定ラインの位置を示す凹部を、ウェーハの該デバイス領域を挟んだ両側の該外周余剰領域に形成する凹部形成ステップと、該凹部形成ステップを実施した後、ウェーハの表面の該デバイス領域及び該凹部を含む該外周余剰領域をモールド樹脂で封止し、パッケージウェーハを形成するパッケージウェーハ形成ステップと、該パッケージウェーハ形成ステップを実施した後、該モールド樹脂の表面から切削ブレードを所定の深さウェーハまで切り込ませて外周縁に沿ってパッケージウェーハを切削し、該外周余剰領域の該モールド樹脂の一部を除去して、該モールド樹脂が充填された該凹部を露出させる凹部露出ステップと、該凹部露出ステップを実施した後、パッケージウェーハの該デバイス領域を挟んで両側で露出した一対の凹部を加工送り方向と平行な直線上に整列するように調整する向き調整ステップと、該向き調整ステップを実施した後、該一対の凹部に基づいて該分割予定ラインの位置を割り出し、該分割予定ラインに沿ってパッケージウェーハをパッケージデバイスチップに分割する分割ステップと、を備えたことを特徴とするパッケージデバイスチップの製造方法が提供される。

請求項２記載の発明によると、パッケージデバイスチップの製造方法であって、表面に形成された交差する複数の分割予定ラインによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域を表面に備えたウェーハをチャックテーブルの保持面で保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、第１の厚さを有する第１切削ブレードで各分割予定ラインを切削して、該分割予定ラインに沿って第１の深さの切削溝を形成する切削溝形成ステップと、該切削溝形成ステップを実施した後又は前に、ウェーハの該デバイス領域を挟んだ両側の該外周余剰領域を該第１の厚さより厚い第２の厚さを有する第２切削ブレードで切削して、所定の分割予定ラインの位置を示す凹部を形成する凹部形成ステップと、該凹部形成ステップを実施した後、ウェーハの表面の該デバイス領域及び該凹部を含む該外周余剰領域をモールド樹脂で封止し、パッケージウェーハを形成するパッケージウェーハ形成ステップと、該パッケージウェーハ形成ステップを実施した後、該モールド樹脂の表面から第３切削ブレードを所定の深さウェーハまで切り込ませて外周縁に沿ってパッケージウェーハを切削し、該外周余剰領域の該モールド樹脂の一部を除去して、該モールド樹脂が充填された該凹部を露出させる凹部露出ステップと、該凹部露出ステップを実施した後、該デバイス領域を挟んでパッケージウェーハの両側で露出した一対の凹部を加工送り方向と平行な直線上に整列するように調整する向き調整ステップと、該向き調整ステップを実施した後、該一対の凹部に基づいて該分割予定ラインの位置を割り出し、該分割予定ラインに沿ってパッケージウェーハをパッケージデバイスチップに分割する分割ステップと、を備えたことを特徴とするパッケージデバイスチップの製造方法が提供される。

好ましくは、凹部形成ステップで凹部を形成する所定の分割予定ラインは、ウェーハの中心付近を通る分割予定ラインである。好ましくは、凹部形成ステップで凹部を形成する所定の分割予定ラインは複数本である。

本発明のパッケージデバイスチップの製造方法によると、ウェーハ表面をモールド樹脂で封止する前に、ウェーハのデバイス領域を挟んだ両側の外周余剰領域に少なくとも一対の凹部を形成し、これらの凹部にもモールド樹脂を充填してウェーハを封止する。

その後、外周余剰領域の外周縁に沿って切削してモールド樹脂の一部を除去して凹部の樹脂を露出させ、輪郭が明確で精度のあるターゲットである一対の凹部を手掛かりに分割予定ラインの位置を割り出すため、パッケージウェーハを精度良く個々のパッケージデバイスチップに分割することができる。

ダイシングテープを介して環状フレームでウェーハを支持するフレームユニットの平面図である。 保持ステップを示す断面図である。 凹部形成ステップを示す断面図である。 デバイス領域を挟んで両側の外周余剰領域に二対の凹部を形成したフレームユニットの平面図である。 凹部形成ステップの他の実施形態を示すフレームユニットの平面図である。 パッケージウェーハ形成ステップを示す断面図である。 凹部露出ステップ（エッジトリミングステップ）を示す断面図である。 凹部露出ステップ実施後のフレームユニットの平面図である。 向き調整ステップを示すフレームユニットの平面図である。 切削ブレードによる分割ステップを示す断面図である。 切削ブレードによる分割ステップ実施後のフレームユニットの平面図である。 レーザービーム照射による分割ステップを示す断面図である。 ハーフカットによる切削溝形成ステップ実施後のフレームユニットの平面図である。 切削溝形成ステップ及び凹部形成ステップ実施後のフレームユニットの平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、ダイシングテープを介して環状フレームで半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと称することがある）を支持したフレームユニット（ウェーハユニット）２１の平面図が示されている。

半導体ウェーハ１１の表面１１ａには格子状に形成された複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。ウェーハ１１はその表面１１ａに複数のデバイス１５が形成されたデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。

ウェーハ１１の裏面は外周部が環状フレームＦに貼着されたダイシングテープＴに貼着されてフレームユニット（ウェーハユニット）２１の状態で切削装置、レーザー加工装置等の加工装置に投入される。

本実施形態のパッケージデバイスチップの製造方法では、まず、図２に示すように、ウェーハ１１を切削装置のチャックテーブル１０で保持する保持ステップを実施する。ウェーハ１１はチャックテーブル１０の保持面で吸引保持され、環状フレームＦはクランプ１２でクランプされて固定される。

保持ステップを実施した後、図３及び図４に示すように、所定の分割予定ラインの位置を示す凹部２３を、ウェーハ１１のデバイス領域１７を挟んだ両側の外周余剰領域１９に形成する凹部形成ステップを実施する。

この凹部形成ステップでは、高速回転する切削ブレード１４を矢印Ｚ１で示すようにウェーハ１１の外周縁に所定深さ切り込んでデバイス領域１７を挟んだ両側の外周余剰領域１９に対向する一対の凹部２３を形成する。この凹部形成ステップは、チャックテーブル１０を加工送りせずに切削ブレード１４をウェーハ１１の外周縁に切り込ませる所謂チョッパーカットで実施する。

好ましくは、ウェーハ１１の中心付近を通過する１本の分割予定ライン１３の延長線上の外周余剰領域１９に一対の凹部２３を形成する。次いで、チャックテーブル１０を９０°回転した後、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に直交する第２の方向に伸長し、ウェーハ１１の中心付近を通過する１本の分割予定ライン１３の延長線上の外周余剰領域１９に一対の凹部２３を形成する。

しかし、この凹部２３の形成は分割予定ライン１３の延長線上の外周余剰領域１９に限定されるものではなく、分割予定ライン１３から所定距離離れた位置に一対の凹部２３を形成するようにしてもよい。

または、２本の離れた分割予定ライン１３の延長線上の外周余剰領域１９に凹部を形成し、特開２０１６−１５４３８号公報に記載されたスペシャルθ合わせを用いて、θ合わせ及びアライメントを行ってもよい。

図５を参照すると、他の実施形態の凹部形成ステップを説明するフレームユニットの平面図が示されている。この実施形態の凹部形成ステップでは、第１の方向に伸長する複数の分割予定ライン１３及び第２の方向に伸長する複数の分割予定ライン１３の延長線上の外周余剰領域１９に凹部２３を形成する。本実施形態では、第１の方向及び第２の方向とも、３本の分割予定ライン１３の延長線上の外周余剰領域１９に凹部２３を形成している。

凹部形成ステップ実施後、図６に示すように、ウェーハ１１の表面１１ａのデバイス領域１７及び凹部２３を含む外周余剰領域１９に樹脂塗付装置２２により液状樹脂２５を塗付し、液状樹脂２５を硬化させてウェーハ１１の表面１１ａをモールド樹脂２７で封止してパッケージウェーハ２９を形成するパッケージウェーハ形成ステップを実施する。

このパッケージウェーハ形成ステップでは、樹脂塗付装置２２のテーブル１８上に土手として作用する環状部材２０を載置し、樹脂塗付装置２２からウェーハ１１上に液状樹脂２５を塗付した後、テーブル１８を回転させることにより液状樹脂２５をウェーハ１１の表面１１ａ上に一様に押し広げた後、液状樹脂２５を硬化させてウェーハ１１の表面をモールド樹脂２７により封止する。このパッケージウェーハ形成ステップを実施すると、凹部２３中にもモールド樹脂２７が充填される。

パッケージウェーハ形成ステップ実施後、図７に示すように、モールド樹脂２７の表面から厚さ１〜１．５ｍｍの切削ブレード２８を所定の深さウェーハ１１まで切り込ませ、パッケージウェーハ２９の外周縁に沿ってパッケージウェーハ２７を円形に切削し（エッジトリミング）、外周余剰領域１９のモールド樹脂２７の一部を除去して、モールド樹脂２７が充填された凹部２３を露出させる凹部露出ステップを実施する。凹部露出ステップ実施後の状態が、図８に示されている。パッケージウェーハ２９の外周縁に沿って円形のモールド樹脂除去領域３１が形成されている。

図７において、切削装置の切削ユニット２４は、図示しないモータにより回転駆動されるスピンドル２６と、スピンドル２６の先端部に装着された切削ブレード２８とを含んでいる。凹部露出ステップでは、切削ブレード２８を矢印Ａ方向に高速回転させながらパッケージウェーハ２９の外周縁にウェーハ１１に達するまで所定深さ切り込み、チャックテーブル１０を矢印Ｂ方向に少なくとも１回転させることにより、外周余剰領域１９のモールド樹脂２７の一部を除去し、モールド樹脂２７が充填された凹部２３を露出させる。

凹部露出ステップを実施した後、図９に示すように、パッケージウェーハ２９のデバイス領域１７の両側の外周余剰領域１９で露出した一対の凹部２３を加工送り方向（Ｘ軸方向）と平行な直線３３上に整列するように調整する向き調整ステップを実施する。この向き調整ステップでは、チャックテーブル１０を矢印Ｒ方向に回転して一対の凹部２３を結ぶ直線３３を加工送り方向と平行となるように調整する。

向き調整ステップを実施した後、一対の凹部２３に基づいて分割予定ライン１３の位置を割り出す。本実施形態では、一対の凹部２３はウェーハ１１の中心付近を通過する分割予定ライン１３の延長線上の外周余剰領域１９に形成されているため、一対の凹部２３を結んだ直線３３がウェーハ１１の中心付近を通過する分割予定ライン３３に一致する。

従って、分割すべき分割予定ライン１３は、ウェーハ１１の設計データに基づいてチャックテーブル１０を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に割り出し送りして第１の方向に伸長する最外周の分割予定ライン１３を割り出し、割り出した分割予定ライン１３に沿ってパッケージウェーハ２９を切削してパッケージウェーハ２９をパッケージデバイスチップ（チップサイズパッケージ）に分割する分割ステップを実施する。

この分割ステップの第１実施形態は、図１０に示すように、切削ブレード１４Ａを用いて実施する。切削ブレード１４Ａは図３に示した凹部形成ステップで用いた切削ブレード１４の幅よりも幅の狭い切削ブレードを使用する。切削ブレード１４Ａの幅(厚み)は例えば２０〜３０μｍである。

分割ステップでは、図１０に示すように、高速回転する切削ブレード１４ＡをダイシングテープＴに達するまでパッケージウェーハ２９に切り込ませ、チャックテーブル１０を加工送り方向（Ｘ軸方向）に加工送りすることにより、パッケージウェーハ２９に分割予定ライン１３に沿った分割溝３５を形成する。

チャックテーブル１０を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って同様な分割溝３５を次々と形成する。次いで、チャックテーブル１０を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様な分割溝３５を形成する。

切削ブレード１４Ａによる分割ステップ実施後の状態が図１１に示されている。この分割ステップを実施することにより、パッケージウェーハ２９は個々のパッケージデバイスチップ（チップサイズパッケージ）に分割される。

分割ステップの第２実施形態として、モールド樹脂２７及びウェーハ１１に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍの波長）のレーザービームをパッケージウェーハ２９に照射することにより、パッケージウェーハ２９を個々のパッケージデバイスチップに分割するようにしてもよい。

即ち、図１２に示すように、図示しないレーザービーム照射ユニットの集光器（加工ヘッド）３４からレーザービームを照射しながらチャックテーブル３０を加工送り方向（Ｘ軸方向）に加工送りすることにより、パッケージウェーハ２９の分割予定ライン１３に沿ってアブレーション加工を施し、パッケージウェーハ２９を完全切断するレーザー加工溝３９を形成する。

チャックテーブル３０を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に割り出し送りして、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って次々と同様なレーザー加工溝３９を形成する。次いで、チャックテーブル３０を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様なレーザー加工溝３９を形成して、パッケージウェーハ２９を個々のパッケージデバイスチップ（チップサイズパッケージ）に分割する。

レーザービームの照射による第２実施形態の変形例として、ウェーハ１１及び封止樹脂２７に対して透過性を有する波長（例えば、１０６４ｎｍの波長）のレーザービームをパッケージウェーハ２９に照射し、ウェーハ１１の内部に多光子吸収による改質層を形成し、その後パッケージウェーハ２９に外力を付与して、改質層の形成により強度の低下した分割予定ライン１３に沿ってパッケージウェーハ２９を個々のパッケージデバイスチップに分割するようにしてもよい。

次に、図１３及び図１４を参照して、本発明第２実施形態のパッケージデバイスチップの製造方法について説明する。この第２実施形態では、図１３に示すように、ウェーハ１１の全ての分割予定ライン１３に沿ってウェーハ１１をハーフカットして切削溝３７を形成する切削溝形成ステップを実施する。

好ましくは、この切削溝形成ステップを実施した後、図１４に示すように、ウェーハ１１の中心付近を通過する分割予定ライン１３の延長線上の外周余剰領域１９の最外周部に一対の凹部２３を形成する凹部形成ステップを実施する。なお、凹部形成ステップは切削溝形成ステップの前に実施するようにしてもよい。

凹部形成ステップを実施した後、上述した第１実施形態と同様に、図６に示すパッケージウェーハ形成ステップ、図７及び図８に示す凹部露出ステップ、図９に示す向き調整ステップ、及び図１０に示す分割ステップを次々と実施する。

ここで注意すべきは、図１３の切削溝形成ステップで使用する切削ブレードの厚みは、図１０に示した分割ステップで使用する切削ブレード１４Ａの厚みよりも厚いのが好ましい。このような関係の厚みを有する切削ブレードで切削溝形成ステップ及び分割ステップを実施することにより、パッケージデバイスチップにモールド樹脂２７の一部が残留し、パッケージデバイスチップの封止性（密封性）を向上することができる。

１１ 半導体ウェーハ
１３ 分割予定ライン
１４，１４Ａ，２８ 切削ブレード
１５ デバイス
１７ デバイス領域
１９ 外周余剰領域
２１ フレームユニット（ウェーハユニット）
２３ 凹部
２７ モールド樹脂
２９ パッケージウェーハ
３４ 集光器（加工ヘッド）
３５ 分割溝
３７ 切削溝
３９ レーザー加工溝

Claims (5)

1. パッケージデバイスチップの製造方法であって、
   表面に形成された交差する複数の分割予定ラインによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域を表面に備えるウェーハをチャックテーブルの保持面で保持する保持ステップと、
   該保持ステップを実施した後、所定の分割予定ラインの位置を示す凹部を、ウェーハの該デバイス領域を挟んだ両側の該外周余剰領域に形成する凹部形成ステップと、
   該凹部形成ステップを実施した後、ウェーハの表面の該デバイス領域及び該凹部を含む該外周余剰領域をモールド樹脂で封止し、パッケージウェーハを形成するパッケージウェーハ形成ステップと、
   該パッケージウェーハ形成ステップを実施した後、該モールド樹脂の表面から切削ブレードを所定の深さウェーハまで切り込ませて外周縁に沿ってパッケージウェーハを切削し、該外周余剰領域の該モールド樹脂の一部を除去して、該モールド樹脂が充填された該凹部を露出させる凹部露出ステップと、
   該凹部露出ステップを実施した後、パッケージウェーハの該デバイス領域を挟んで両側で露出した一対の凹部を加工送り方向と平行な直線上に整列するように調整する向き調整ステップと、
   該向き調整ステップを実施した後、該一対の凹部に基づいて該分割予定ラインの位置を割り出し、該分割予定ラインに沿ってパッケージウェーハをパッケージデバイスチップに分割する分割ステップと、
   を備えたことを特徴とするパッケージデバイスチップの製造方法。
2. パッケージデバイスチップの製造方法であって、
   表面に形成された交差する複数の分割予定ラインによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域を表面に備えたウェーハをチャックテーブルの保持面で保持する保持ステップと、
   該保持ステップを実施した後、第１の厚さを有する第１切削ブレードで各分割予定ラインを切削して、該分割予定ラインに沿って第１の深さの切削溝を形成する切削溝形成ステップと、
   該切削溝形成ステップを実施した後又は前に、ウェーハの該デバイス領域を挟んだ両側の該外周余剰領域を該第１の厚さより厚い第２の厚さを有する第２切削ブレードで切削して、所定の分割予定ラインの位置を示す凹部を形成する凹部形成ステップと、
   該凹部形成ステップを実施した後、ウェーハの表面の該デバイス領域及び該凹部を含む該外周余剰領域をモールド樹脂で封止し、パッケージウェーハを形成するパッケージウェーハ形成ステップと、
   該パッケージウェーハ形成ステップを実施した後、該モールド樹脂の表面から第３切削ブレードを所定の深さウェーハまで切り込ませて外周縁に沿ってパッケージウェーハを切削し、該外周余剰領域の該モールド樹脂の一部を除去して、該モールド樹脂が充填された該凹部を露出させる凹部露出ステップと、
   該凹部露出ステップを実施した後、該デバイス領域を挟んでパッケージウェーハの両側で露出した一対の凹部を加工送り方向と平行な直線上に整列するように調整する向き調整ステップと、
   該向き調整ステップを実施した後、該一対の凹部に基づいて該分割予定ラインの位置を割り出し、該分割予定ラインに沿ってパッケージウェーハをパッケージデバイスチップに分割する分割ステップと、
   を備えたことを特徴とするパッケージデバイスチップの製造方法。
3. 該凹部形成ステップで該凹部を形成する前記所定の分割予定ラインは、ウェーハの中心付近を通過する分割予定ラインである請求項１又は２記載のパッケージデバイスチップの製造方法。
4. 該凹部形成ステップで該凹部を形成する前記所定の分割予定ラインは複数本である請求項１〜３の何れかに記載のパッケージデバイスチップの製造方法。
5. 該凹部形成ステップは、切削ブレードで切り込むことで該凹部を形成する請求項１又は２記載のパッケージデバイスチップの製造方法。