JPH07221051A - 半導体装置の製造方法およびかかる製造方法により製造された半導体装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法およびかかる製造方法により製造された半導体装置Info
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Abstract
ダイシング領域をエッチングして除去した後も整列状態
を維持する半導体装置の製造方法を提供することを目的
とする。 【構成】 基板上に形成されたダイシング領域をエッチ
ングにより除去する際に、基板表面にダイシング領域を
架橋するように、薄い架橋部を残し、前記架橋部を介し
て個々の半導体チップを機械的に結合された状態で形成
する。
Description
し、一例をあげるなら、基板背面にヒートシンクとして
作用する金属層を備えたいわゆるPHS(plated
Heat Sink)構造を有する高出力半導体装置
の製造に使用して好適な半導体装置の製造方法、および
かかる方法により製造された半導体装置に関する。
使われる半導体チップでは発熱が大きいため、熱を効率
的に放熱させるため半導体基板を出来るだけ薄く形成
し、さらに裏面に放熱用の金属層を設けたいわゆるPH
S構造が採用される場合が多い。
ETあるいはHEMT等の高速半導体装置では、ソース
電極を接地するリード線のインダクタンスが利得を阻害
するため、基板中にソース電極に対応して貫通孔すなわ
ちバイアホールを形成し、前記金属層を前記バイアホー
ルを介してソース電極を基板背面の接地電極に接続する
ことで接地配線を極力短縮したPHS構造が採用される
ことがある。
する場合には、通常の厚さの半導体基板の表面に個々の
半導体チップパターンを形成し、次いで半導体基板を裏
返し、前記半導体基板の表面をガラス等の保護板にワッ
クス等により貼付け、さらに前記半導体基板の裏面全体
をダイヤモンド砥石により研削するいわゆるバックグラ
インダ装置を使うことにより基板の厚さを減少させる。
さらに化学エッチングを行うことにより、基板の厚さを
50μm以下に減少させる。かかる工程の後、前記半導
体基板の裏面上に表面の電極パターンに対応するように
レジストパターンを形成し、かかるレジストパターンを
マスクとしてメッキ等により裏面電極を形成する。この
ようにして個々の半導体装置を形成された後、基板には
表面のダイシング溝に沿ってダイシングソーを用いたダ
イシングあるいはエッチングが施され、その結果個々の
チップが分離する。バイアホールを有する半導体装置を
製造する場合には、前記基板裏面にバイアホールの位置
に対応したレジストパターンを形成する。さらに、前記
ダイシング溝に沿ってレジストパターンを形成し、化学
エッチングを行うことにより個々のチップを分離しても
よい。エッチングが完了した状態において、個々のチッ
プは前記ガラス基板上にワックス等により保持されてお
り、前記基板裏面上にバイアホールを埋めるようにヒー
トシンクを兼ねた電極が形成される。さらに、個々の半
導体チップは、ワックスを溶媒により溶解させることに
より前記ガラス基板から分離される。
した半導体チップはガラス基板上においては整列してい
るが、ワックスを除去した段階ではかかる整列状態は崩
れてしまう。その結果、かかるチップをパッケージに組
み立てる際に自動工程、例えは自動チップボンダを使っ
た自動組み立て工程を適用するのが困難になってしまう
問題点が生じる。ガラス基板上に整列した状態において
は基板の表面はガラス基板に接しており、放熱電極を形
成された基板の裏面のみが露出している。その結果、か
かるPHS構造を有する半導体装置ではパッケージの組
立工程の作業効率が非常に悪く、量産化の妨げとなって
いた。
で有用な半導体装置の製造方法およびかかる製造方法に
より製造された半導体装置を提供することを概括的目的
とする。
除去することにより保護基板から取り外した状態におい
ても個々の半導体チップの整列状態が崩れないことを特
徴とするPHS構造を有する半導体装置の製造方法を提
供することにある。
半導体基板上に、分離領域により相互に隔てられた複数
の半導体チップを、相互に整列した整列状態で形成する
チップ形成工程と、前記複数の半導体チップを機械的に
結合する結合部を、前記半導体チップ上に形成する結合
工程と、前記半導体基板を保持基板上に、前記複数の半
導体チップの表面が前記保持基板の表面に対面した状態
で接合媒体により接合する接合工程と、前記分離領域
を、前記複数の半導体チップが前記保持基板の表面に前
記接合媒体により接合された状態で、前記結合部を残し
て除去することにより、前記複数の半導体チップを前記
結合部を除いて相互に分離する第1の分離工程と、前記
接合媒体を除去することにより、前記結合部で相互に機
械的に結合された前記複数の半導体チップを、前記整列
状態を維持したまま前記保持基板から剥離させる剥離工
程と、前記結合部で相互に機械的に結合された個々の半
導体チップを、前記結合部による結合を解除することに
より相互に分離する第2の分離工程とよりなることを特
徴とする半導体装置の製造方法により、または半導体チ
ップの少なくとも一辺に、その一辺に比べて短い幅で設
けられて、チップ分割前に他の半導体チップと結合して
その整列状態を維持する結合部の残部を有することを特
徴とする半導体装置により解決する。
前記分離領域をダイシングソーを用いたダイシングある
いはエッチングにより除去した状態においても前記結合
部により機械的に結合されており、その結果チップの整
列状態が維持される。従って、自動組み立て装置による
取り扱いが可能となり、半導体装置の製造コストを実質
的に低下させることが出来る。また、かかる構成は手動
でチップをピックアップする場合でも位置の確認が容易
なので、作業の効率化が図られる。
離工程は、前記剥離工程で支持基板から剥離された半導
体チップの裏面を粘着性の媒体上に接着する接着工程
と、前記結合部を分離する工程とを含むことを特徴とす
る。かかる実施例によれば、前記相互に結合された半導
体チップを、前記粘着性の媒体上において、前記整列状
態を崩すことなく個々のチップに分離することが出来、
自動組み立て装置による取り扱いあるいは手動による取
り扱いに適している。
体装置の製造方法は、前記保持基板上に接合された前記
半導体基板の裏面を処理し、前記半導体チップの厚さを
減少させる処理工程と、前記半導体チップの裏面に電極
を形成する堆積工程とを含み、前記処理工程と前記堆積
工程とは前記接合工程の後、前記第1の分離工程よりも
前に実行されることを特徴とする。かかる実施例によれ
ば、非常に薄いPHS構造を有する半導体チップを、チ
ップの整列状態を崩すことなく形成することが出来、自
動組立装置を使うことにより、超高周波数・大電力の半
導体チップを安価に生産することが可能になる。
工程は、前記複数の半導体チップの各々の表面を、前記
分離領域をも含めて被うように、保護膜を堆積する堆積
工程と、前記保護膜をパターニングして前記半導体チッ
プどうしを結合するパターニング工程とを含むことを特
徴とする。本実施例によれば、前記結合部を前記半導体
チップの保護膜と同時に形成することが出来、結合部を
形成するのに追加される工程数を減少させることが出来
る。 好ましい別の一実施例によれば、前記パターニン
グ工程により、前記保護膜は、前記結合部と、当該結合
部とは別個の独立したチップ表面部とに分離することを
特徴とする。本実施例によれば、前記結合部が破断した
場合に前記半導体チップ表面を保護している保護膜にま
で破断がおよぶことがない。
記結合工程は、前記半導体基板上に、前記分離領域およ
び前記半導体チップが形成される領域を実質的に連続し
て被うように、前記半導体基板とは異なった組成の層を
堆積させる堆積工程を含み、前記チップ形成工程は前記
堆積工程により堆積された層上に機能部を形成する工程
を含むことを特徴とする。本実施例によれば、前記結合
工程を半導体装置を構成する半導体層の堆積工程の一部
として実行することが可能になり、半導体装置の製造工
程を簡略化することが出来る。特に、前記異なった組成
の層は半導体基板表面に形成されるバッファ層であるの
が好ましい。 好ましいさらに別の一実施例によれば、
前記第2の分離工程は、前記剥離工程で支持基板から半
導体チップを個々に分離した後に実行され、各半導体チ
ップの整列状態を維持して粘着性の媒体上に接着する工
程を含むことを特徴とする。
記第2の分離工程は、前記粘着性の媒体を変形させて前
記結合部を破断することで、各半導体チップの前記結合
部による結合を解除する工程を含むことを特徴とする。
本実施例によれば、前記半導体チップは前記粘着性媒体
上に保持されているため、前記粘着性媒体を変形させて
チップを個々に分離させても、チップの整列状態が崩れ
ることがない。
記第2の分離工程は、前記結合部をエッチングすること
で、各半導体チップの前記結合部による結合を解除する
工程を含むことを特徴とする。本実施例によれば、前記
結合部による結合を解除する際に前記半導体チップに実
質的な応力が加えられることがなく、従って前記第2の
分離工程を前記剥離工程の後で実行しても前記半導体チ
ップの整列が崩れることがない。
記各半導体チップ表面には金属層が形成されており、前
記第2の分離工程は、当該金属層によって半導体チップ
の表面を保護した状態で前記結合部のエッチングを行う
工程を含むことを特徴とする。本実施例によれば、前記
金属層をマスクとして前記結合部のエッチングを行うこ
とにより、前記第2の分離工程において余計なマスク工
程が増加することがない。
記粘着性の媒体は平面的に拡張可能であり、前記第2の
分離工程は、当該媒体を平面的に拡張することで、前記
粘着性の媒体上の前記個々に分離された半導体チップど
うしの間隔を拡大した後に個々の半導体チップを取り上
げる工程を含むことを特徴とする。本実施例によれば、
前記結合部で相互に結合された半導体チップを、単に拡
張可能なテープを拡張するだけで、容易に個々のチップ
に、整列状態を崩すことなく分離することが可能にな
る。
を参照しながら行う以下の詳細な説明よりあきらかとな
ろう。
ETの構成を示す平面図である。
に形成された複数の半導体チップ101 ,102 ,10
3 ,104 ,・・・中に形成され、各々の半導体チップ
は基板1上に格子状に形成されたダイシング領域11に
よって相互に隔てられている。各々の半導体チップ10
1 ,102 ,・・・において、GaAsFETはチップ
中に画成された活性領域12中に形成され、チップ表面
にはソース電極13、ドレイン電極14およびゲート電
極15が、通常どおり形成される。また、図示のGaA
sFETは超高周波用途のものであり、ソース電極13
の接地配線を出来るだけ短くするために、基板1中には
基板表面から裏面にまで貫通するバイアホール13aが
形成されている。
の半導体チップ、例えばチップ101 は隣接するチップ
に対して、前記ダイシング領域11を架橋する結合部1
6により機械的に結合されている。本実施例では、結合
部16はチップ表面を被うパッシベーション膜の一部を
構成し、チップ表面、従って基板1の表面に形成されて
いる。結合部16はパッシベーション膜として使われる
絶縁物、例えばSiO 2 により形成され、0.5μm程
度の厚さを有する。本実施例では、図1に示すように結
合部16はダイシング領域11に沿って連続的に延在す
るのではなく、チップの一辺の長さよりも実質的に小さ
い幅wを有し、各辺について一つ形成されている。ただ
し、結合部16を、チップの各辺に対して複数個形成し
ても差し支えない。また、結合部16はチップの各辺に
対して形成する必要は必ずしもなく、その一部にのみ形
成したのでもよい。
ッチングされ、ダイシング領域11が除去される。その
結果、複数の半導体チップが相互に前記結合部16によ
り相互に機械的に結合された構造体が得られる。かかる
構造体では、前記複数の半導体チップ相互の整列関係が
維持され、個々のチップがばらばらになることがない。
かかる構造体を例えば伸縮自在な可尭性テープ上に接着
し、テープを変形ないし拡張することにより、個々のチ
ップを互いに分離させることが可能になる。前記結合部
16はパッシベーション膜の一部を構成するため非常に
厚さが薄く、容易に破断する。その際、チップは前記テ
ープ上に接着されているため互いに切り離されてもばら
ばらになることがない。半導体チップをこのようにテー
プ上に整列した状態で組み立て装置に供給することによ
り、自動組立装置を使ったパッケージの組み立てが可能
になる。
程を図2(A)〜2(C)および図3(D)〜3(E)
を参照しながら行う。ただし、図2(A)〜2(C)お
よび図3(D)〜3(E)は図1中線A−Bに沿う断面
図である。
上には前記半導体チップ101 〜104 ,・・・が形成
されており、基板表面に形成された電極13〜15を被
うようにSiO2 パッシベーション膜17が約0.5μ
mの厚さに堆積される。堆積されたパッシベーション膜
17は次いでパターニングされ、ダイシング領域11を
架橋する前記結合部16が図1に示すように形成され
る。
ガラスよりなる保持基板19上に、前記基板1の表面に
形成されたパッシベーション膜17が保持基板19の表
面19aに対面するように取付られる。保持基板19の
前記表面にはワックス層18が形成されており、半導体
基板1は前記ワックス層18により保持される。
1の裏面11aが機械的に研削され、さらに化学エッチ
ングにより基板11の厚さが約25μmになるまで処理
される。エッチングは例えばH2 SO4 とH2 O2 の混
合水溶液によりなされる。
20を形成し、これをダイシング領域11および基板1
中に形成されるバイアホール13aに対応してパターニ
ングする。さらに、前記パターニングされたレジスト層
20をマスクにして前記基板1を前記H2 SO4 とH2
O2 の混合液によりエッチングすることにより、図2
(C)に示すようにダイシング領域11がエッチングさ
れ同時にバイアホール13aが形成される。その結果、
前記保持基板上に保持されたまま、前記複数の半導体チ
ップは前記架橋領域16を残して相互に分離される。
記基板1の裏面に一様な厚さのNiCr層およびAu層
を、真空蒸着によりそれぞれ50nmおよび100nm
の厚さに形成する。その結果、NiCr/Au構造を有
する電極層21が基板1の裏面上に、バイアホール13
aおよびダイシング領域11をも含めて形成される。図
3(D)を参照。
域11に対応する部分にレジストパターン(図示せず)
を形成し、かかるレジストパターンをマスクにして前記
電極層21上にAu層22を電解メッキにより約30μ
mの厚さに形成する。その結果図3(D)に示す構造が
得られる。
記ダイシング領域11の電極層21をエッチングにより
除去する。その結果、半導体チップが非常に薄い結合部
16においてのみ互いに結合された構造が得られる。こ
の状態でワックス層18を有機溶媒により静かに溶解す
ることにより、半導体チップは相互に結合されたまま前
記保持基板19から分離する。その際、すなわちワック
ス層18を溶解した時点において、前記相互に結合され
た複数の半導体チップよりなるチップ構造体は、保持基
板19上に重力により保持されている。そこで、前記保
持基板19上に伸縮自在な可尭性粘着テープ23を配置
し、これに前記チップ構造体を接着することにより、図
3(E)に示す構造が得られる。この状態でテープ23
を変形させることにより、結合部16は破断し、テープ
23上において個々の半導体チップが、相互に整列され
たまま、分離される。例えば、テープ23を拡張してチ
ップ相互の間隔を拡張することにより、結合部16を破
断させることが出来る。その結果、図4に示すようなチ
ップがテープ23上に得られる。
に、相互に離間して整列・保持されるため、パッケージ
を組み立てる場合、ピックアップコレットなど、ピック
アップ手段の位置合わせが容易になり、自動組み立て装
置により容易に取り扱うことが出来る。また、人手によ
りチップをピックアップする場合にも、かかる構成はチ
ップの位置確認が容易であり、作業効率の観点から有利
である。
除去するのは、前記構造をテープ23上へ接着した後に
は限定されないことに注意すべきである。例えば、前記
ワックス層を溶解した後、前記結合部16を、例えばC
F4 とO2 の混合エッチングガス中におけるドライエッ
チングにより除去してもよい。この場合、外部から大き
な振動等が加えられない限り、各々の半導体チップは前
記保持基板19上に整列状態で保持される。そこで、こ
のようにして分離したチップを、保持基板19上で整列
状態を保ったまま、例えば粘着テープ上に貼着すること
により、個々の半導体チップを自動組立装置による取り
扱いに適した状態に保持することが可能になる。この場
合、チップ裏面に形成されたPHS電極あるいは放熱の
ための金属層がドライエッチングのマスクとして作用す
るため、余計なマスク工程は必要でない。
保持部材上に保持し、高圧の純水ジェットを噴射するこ
とにより、結合部16を破断させることも可能である。
図4はかかる工程により得られた半導体チップを示す
外観図である。
ベーション膜17で被われ、裏面にAu電極22を担持
する。また、パッシベーション膜17の、結合部16が
形成されていた部分には不規則な形状の破断部16aが
形成される。先にも説明したように、結合部16は半導
体チップの各辺に一つずつ形成する必要はなく、特定の
辺にのみ形成してもよい。この場合、破断部16aが形
成された辺からチップの向きを知ることが出来る。一
方、複数の結合部16を単一の辺に形成することも可能
である。このような場合、前記複数の結合部16の位置
や形状、あるいは幅を、例えばチップの品種に応じて変
化させることにより、破断部16aからチップの種類を
同定することが可能になる。また、結合部16の形状
を、チップの内部情報、向き、バージョン等をあらわす
チップ情報に対応したバーコード形状とすれば、結合部
16あるいはその破断部16aを調べることにより、詳
細なチップ情報を取得することが可能になる。図4にお
いて、半導体チップは四辺形に限定されるものではな
く、他の形状のチップにおいても結合部16を任意の辺
に形成することが可能である。
ながら説明する。ただし、図5は図1の構成において結
合部16を拡大して示したものである。
パッシベーション膜17によって被われており、ダイシ
ング領域11に対応して基板1の表面が斜線で示したよ
うに露出している。また、結合部16はパッシベーショ
ン膜17から孤立した島状の領域を形成し、ダイシング
領域11を架橋するように形成されている。 結合部1
6をこのように他のパッシベーション膜17から分離し
て形成することにより、結合部16を破断しても破断が
半導体チップ上のパッシベーション膜に伝播することが
ない。
O2 のパッシベーション膜17をパターニングして形成
していたが、結合部16はSiO2 に限定されるもので
はなく、SiN、SiON、PSG、あるいはポリシリ
コンよりなるパッシベーション膜をパターニングして形
成してもよい。
(A),(B)を参照しながら説明する。ただし、図6
(A)は半導体基板1上に半導体チップに対応して半導
体装置が形成され、さらにパッシベーション膜17によ
り被覆された状態を、また図6(B)は図6(A)の構
造において基板1の厚さを減少させた後、ダイシング領
域11およびコンタクトホール13aに対応する部分を
エッチングにより除去することにより個々のチップを分
離し、さらにチップ裏面にAu電極を堆積した状態を示
す。以上の工程は第1実施例に関連して説明した工程と
実質的に同じであるため説明を省略する。
ては、GaAs基板1の表面上にAlGaAsバッファ
層1aが約3μmの厚さに堆積され、次いでバッファ層
1a上にn型GaAs活性層1bが約0.3μmの厚さ
に堆積される。また、チップ表面にはSiO2 パッシベ
ーション膜17が形成され、パッシベーション膜17は
前記ダイシング領域に対応してエッチングにより除去さ
れている。
1をSiCl4 とSF6 の混合ガスによりドライエッチ
ングする際に、エッチングの選択性の結果エッチングは
AlGaAsバッファ層1aが露出した段階で実質的に
停止し、その結果ダイシング領域11に対応してバッフ
ァ層1aおよび活性層1bよりなる薄い結合部16が残
される。そこで、かかる構造をテープ23上に接着し、
それを変形させて結合部16を破断させることにより、
チップは前記テープ23上で相互に整列したまま分離さ
れる。本実施例においては、チップ上に形成される半導
体装置を構成する半導体層の一部が前記結合部16を構
成する。
れた複数の半導体チップを、ダイシング領域に沿ってエ
ッチングすることにより相互に分離した後も、半導体チ
ップは相互に薄い結合部で機械的に結合されたまま残
り、チップの整列が崩れることがない。このため、かか
る構造をテープ等の媒体上に保持し、前記結合部を破断
することにより、媒体上に半導体チップを相互に整列し
た状態で保持することが可能になる。その結果、自動組
立機あるいは人手によるチップの取扱が容易になり、半
導体装置の製造の能率が向上する。また、結合部の位置
あるいは形状により、チップの情報を表示することも可
能になる。
程の途中において得られる構造体の構成を示す平面図で
ある。
導体装置の製造工程(その一)を示す図である。
導体装置の製造工程(その二)を示す図である。
程により得られた半導体チップを示す斜視図である。
程において使われる結合部の構成を拡大して示す平面図
である。
導体装置の製造工程の一部を示す図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 半導体基板上に、分離領域により相互に
隔てられた複数の半導体チップを、相互に整列した整列
状態で形成するチップ形成工程と、 前記複数の半導体チップを機械的に結合する結合部を、
前記半導体チップ上に形成する結合工程と、 前記半導体基板を保持基板上に、前記複数の半導体チッ
プの表面が前記保持基板の表面に対面した状態で接合媒
体により接合する接合工程と、 前記分離領域を、前記複数の半導体チップが前記保持基
板の表面に前記接合媒体により接合された状態で、前記
結合部を残して除去することにより、前記複数の半導体
チップを前記結合部を除いて相互に分離する第1の分離
工程と、 前記接合媒体を除去することにより、前記結合部で相互
に機械的に結合された前記複数の半導体チップを、前記
整列状態を維持したまま前記保持基板から剥離させる剥
離工程と、 前記結合部で相互に機械的に結合された個々の半導体チ
ップを、前記結合部による結合を解除することにより相
互に分離する第2の分離工程とよりなることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記第2の分離工程は、前記剥離工程で
前記支持基板から分離された半導体チップの裏面を粘着
性の媒体上に接着する接着工程と、前記結合部を分離す
る工程とを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記結合工程は、前記複数の半導体チッ
プの各々の表面を、前記分離領域をも含めて被うように
保護膜を堆積する堆積工程と、前記保護膜をパターニン
グして前記半導体チップどうしを結合する結合部を形成
するパターニング工程とを含むことを特徴とする請求項
1記載の方法。 - 【請求項4】 前記パターニング工程により、前記保護
膜は、前記結合部と、当該結合部とは別個に独立したチ
ップ表面部とに分離されることを特徴とする請求項3記
載の方法。 - 【請求項5】 前記結合工程は、前記半導体基板上に、
前記分離領域および前記半導体チップが形成される領域
を実質的に連続して被うように、前記半導体基板とは異
なった組成の層を堆積させる堆積工程を含み、前記チッ
プ形成工程は前記堆積工程により堆積された層上に機能
部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1記載
の方法。 - 【請求項6】 前記第2の分離工程は、前記剥離工程で
支持基板から半導体チップを個々に分離した後に実行さ
れ、相互に分離された各半導体チップの整列状態を維持
したまま粘着性の媒体上に接着する工程を含むことを特
徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項7】 前記第2の分離工程は、前記粘着性の媒
体を変形させて前記結合部を破断することで、各半導体
チップの前記結合部による結合を解除する工程を含むこ
とを特徴とする請求項2記載の方法。 - 【請求項8】 前記第2の分離工程は、前記結合部をエ
ッチングすることで、各半導体チップの前記結合部によ
る結合を解除する工程を特徴とする請求項2記載の方
法。 - 【請求項9】 前記各半導体チップ表面には金属層が形
成されており、前記第2の分離工程は、当該金属層によ
って半導体チップの表面を保護した状態で前記結合部の
エッチングを行うことを特徴とする請求項8記載の方
法。 - 【請求項10】 前記粘着性の媒体は平面的に拡張可能
であり、前記第2の分離工程は、当該媒体を平面的に拡
張することで、前記粘着性の媒体上の前記個々に分離さ
れた半導体チップどうしの間隔を拡大した後に個々の半
導体チップを取り上げることを特徴とする請求項6から
9のうちいずれか一項記載の方法。 - 【請求項11】 半導体チップの少なくとも一辺に、そ
の一辺に比べて短い幅で設けられて、チップ分割前に他
の半導体チップと結合してその整列状態を維持する結合
部の残部を有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項12】 前記結合部残部が、前記一辺に複数設
けられてなることを特徴とする請求項11記載の半導体
装置。
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