JP2011091239A

JP2011091239A - 半導体デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2011091239A
Application number: JP2009244310A
Authority: JP
Inventors: Tetsukazu Sugitani; 哲一杉谷
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-05-06

Abstract

【課題】工程を煩雑化することなく、且つ、半導体デバイスに破損を生じさせることなく、後工程で不良を発生させることのない接着シート付き半導体デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】裏面に接着シートが配設された半導体デバイスの製造方法であって、半導体ウエハの分割予定ラインに沿ってウエハの表面側にＶ溝を形成するステップと、Ｖ溝が形成された半導体ウエーハの表面側に保護部材を配設するステップと、半導体ウエーハの裏面側を研削して半導体ウエハを所定厚みに形成するステップと、研削された半導体ウエーハの裏面側に接着シートとエキスパンドシートを順に貼着する接着シート及びエキスパンドシート貼着ステップと、保護部材を半導体ウエーハの表面から除去した後、エキスパンドシートを拡張することで半導体ウエハと接着シートとをＶ溝のＶ頂点を起点に分割予定ラインに沿って個々の半導体デバイスに分割する分割ステップと、を具備した。
【選択図】図２

Description

本発明は、裏面に接着シートが配設された半導体デバイスの製造方法に関する。

近年の半導体デバイス技術においては、デバイスの高密度化や小型化を達成するために、ＭＣＰ（ＭｕｌｔｉＣｈｉｐＰａｃｋａｇｅ）、ＳｉＰ（ＳｙｓｔｅｍｉｎＰａｃｋａｇｅ）等の複数の半導体デバイスを積層した積層型パッケージが有効に利用されている。

このような積層型パッケージを構成する半導体デバイスは、裏面にＤＡＦ（ＤｉｅＡｔｔａｃｈＦｉｌｍ）と呼ばれるダイボンディング用の接着シートが貼られており、この接着シートで半導体デバイスの積層状態を保持している。この接着シートはリードフレームに半導体デバイス（チップ）をマウントする際に、従来から使用されている銀ペースト樹脂等の接着剤に替わるものとして広く使用されている。

接着シートが裏面に貼着された半導体デバイスは以下の手法で製造される。まず、表面に複数の分割予定ラインによって区画された各領域に半導体デバイスが形成された半導体ウエーハの裏面を研削して薄化する。

その後、薄化された半導体ウエーハの裏面に接着シートを貼付してから、切削装置の切削ブレードで半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切削するとともに接着シートも切削して分割することで、裏面に接着シートが配設された半導体デバイスを製造する。

しかし、切削ブレードで半導体ウエーハと接着シートとを切削すると切削ブレードに接着シートが絡みつき、切削ブレードに目詰まり等の不具合を生じさせ、半導体ウエーハが切削されて形成された半導体デバイスには欠けやクラック等の不良が生じてしまう。また、接着シートにはひげ状のバリが発生してワイヤボンディング時に断線の原因となる。

一方、近年ではより小型化・薄化した半導体デバイスの製造を可能にする技術として、特開平１１−４０５２０号公報で提案されている所謂先ダイシング法が広く採用されつつある。

先ダイシング法では、半導体ウエーハの表面に分割予定ラインに沿って半導体デバイスの厚みに至る深さの切削溝を形成した後、半導体ウエーハの表面に保護テープ等の保護部材を配設する。

その後、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚み（形成される半導体デバイスの厚み）へ薄化するとともに、切削溝を半導体デバイスの裏面に露出させることで半導体ウエーハを個々のチップへと分割する。

分割された各チップは保護部材によって一体的に支持された状態となっており、この状態の半導体ウエーハの裏面側にＤＡＦ等の接着シートが配設される。その後、接着シートを切断して表面保護部材を除去することで、裏面に接着シートが配設された半導体デバイスが形成される。

例えば、特開昭６１−１１２３４５号公報では、断面が矩形の切削ブレードを用いた先ダイシング法で裏面に接着シートが配設された半導体デバイスを形成している。この公報で開示されている一実施例では、切削溝を形成した後、半導体ウエーハの切削溝に至らない領域を研削により除去して、裏面に接着シートとエキスパンド用シートを順に積層した後、エキスパンド用シートを拡張して半導体ウエーハを個々のチップに分割している。

特開平１１−４０５２０号公報特開昭６１−１１２３４５号公報

ところが、このように断面が矩形の切削ブレードを用いて形成された底面が平坦な切削溝では、ウエーハ分割時の分割起点が定まらず非常に分割性が悪い。更に、切削溝毎に分割起点が異なり、分割された半導体デバイスの外径サイズにばらつきが生じる上、半導体ウエーハの厚み方向において分割予定ラインに対応する領域外に分割亀裂が走り、半導体デバイスを破損させてしまう恐れがある。

一方、特開昭６１−１１２３４５号公報で開示されている他の実施例では、断面が矩形の切削ブレードで切削溝を形成した後、半導体ウエーハの切削溝に至る領域を研削により除去して、裏面に接着シートとエキスパンド用シートを順に積層した後、エキスパンド用シートを拡張して半導体ウエーハを分割している。

ところが、このように断面が矩形の切削ブレードを用いて切削溝が形成され、その後半導体ウエーハの切削溝に至る領域が研削により除去された場合には、半導体ウエーハが分割されて形成された各チップ間には切削ブレードの厚みと同等の間隔が形成される。即ち、複数のチップに分割された半導体ウエーハは、各チップ間に切削ブレード厚みと同等の隙間を有して接着シートとエキスパンド用シートに配設された状態となる。

この各チップ間の隙間に対応する接着シートの領域がエキスパンドシートの拡張によって伸長される伸長可能領域となる。従って、この状態でエキスパンド用シートを拡張しても、各チップ間に隙間がない場合に比べて伸長可能領域が広いために接着シートが非常に破断され難く、接着シートを破断するのに非常に大きな拡張力を付与する必要がある。

更に非常に大きな拡張力を付与して接着シートを破断したとしても、接着シートの破断起点は各チップ間の隙間内において任意の点となるため、製造された半導体デバイスの外周に接着シートがはみ出す状態となる。

このように外周に接着シートがはみ出した半導体デバイスでは、はみ出した接着シートが反り返って半導体デバイスの表面に付着し、後のワイヤボンディング工程においてワイヤボンディング不良を発生させてしまうという問題がある。

そこで、先ダイシング法で半導体ウエーハを分割して接着シートを貼着した後、例えば切削装置やレーザ加工装置を用いて接着シートのみを切断する方法も考えられる。ところが、この方法では工程が煩雑となる上、半導体ウエーハが分割されて形成された各チップ間の隙間を介して接着シートの切断加工を施さねばならず、半導体デバイスの外周から接着シートがはみ出すことの無いように切断加工を行うことは極めて難しい。

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、工程を煩雑化することなく、且つ、半導体デバイスに破損を生じさせることなく、後工程で不良を発生させることのない接着シート付き半導体デバイスの製造方法を提供することである。

本発明によると、裏面に接着シートが配設された半導体デバイスの製造方法であって、半導体ウエーハの分割予定ラインに沿って半導体ウエーハの表面側にＶ溝を形成するＶ溝形成ステップと、該Ｖ溝が形成された半導体ウエーハの表面側に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、半導体ウエーハの裏面側を研削して半導体ウエーハを所定厚みに形成する裏面研削ステップと、研削された半導体ウエーハの裏面側に接着シートとエキスパンドシートを順に貼着する接着シート及びエキスパンドシート貼着ステップと、該保護部材を半導体ウエーハの表面から除去した後、該エキスパンドシートを拡張することで半導体ウエーハと該接着シートとを該Ｖ溝のＶ頂点を起点に該分割予定ラインに沿って個々の半導体デバイスに分割する分割ステップと、を具備したことを特徴とする半導体デバイスの製造方法が提供される。

好ましくは、Ｖ溝形成ステップでは、所定厚みに至る深さのＶ溝を形成する。裏面研削ステップでは、半導体ウエーハの裏面側を研削してＶ溝のＶ頂点を半導体ウエーハの裏面側に露出させる。

本発明によると、半導体ウエーハは表面に形成されたＶ溝のＶ頂点を起点に分割されるため、ウエーハの厚み方向において分割亀裂は分割予定ラインに対応する領域外からはみ出すことなく、半導体デバイスを破損させる恐れが無い。チップ間には隙間が形成されず、接着シートの伸長可能領域がないため、エキスパンド用シートを拡張することで容易に接着シートを分割することができる。

分割ステップでは、半導体ウエーハと接着シートとがともにＶ溝のＶ頂点を起点に分割されるので、半導体デバイスの外周から接着シートがはみ出すことが防止され、後のワイヤボンディング工程でワイヤボンディング不良を発生させることがない。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。本発明の半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。Ｖ溝形成ステップの説明図である。Ｖ溝形成ステップに使用する切削ブレードを示す図である。Ｖ溝形成ステップが実施された半導体ウエーハの断面図である。半導体ウエーハの表面に保護テープを貼着する様子を示す斜視図である。半導体ウエーハの表面に保護テープが貼着された状態の断面図である。図８（Ａ）は裏面研削ステップの斜視図、図８（Ｂ）はその側面図である。裏面研削ステップ後の半導体ウエーハの断面図である。裏面研削ステップ後の半導体ウエーハの他の断面図である。図１１（Ａ）は裏面に接着シートが配設された状態の半導体ウエーハの断面図、図１１（Ｂ）は接着シート上にエキスパンド用シートが配設された状態の半導体ウエーハの断面図である。保護テープを除去する様子を示す断面図である。分割装置の斜視図である。半導体ウエーハ分割ステップの説明図である。図１５（Ａ）はエキスパンド用シートをエキスパンドしている状態の断面図、図１５（Ｂ）はエキスパンド用シートがエキスパンドされて半導体ウエーハ及び接着シートが分割された状態の断面図である。

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に示すように、半導体ウエーハ２の表面においては、第１の分割予定ライン（ストリート）Ｓ１と第２の分割予定ラインＳ２が直交して形成されており、第１の分割予定ラインＳ１と第２の分割予定ラインＳ２とによって区画された複数の領域にそれぞれデバイスＤが形成されている。

図２を参照すると、本発明実施形態に係る半導体デバイスの製造方法のフローチャートが示されている。本実施形態の半導体デバイスの製造方法では、まずステップＳ１０で半導体ウエーハの表面側に分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿ってＶ溝を形成する。このＶ溝の形成は、図３に示すような切削装置の切削手段１２により実施される。

切削手段１２のスピンドルユニット１８のスピンドルハウジング２０中には、図示しないモータにより回転駆動されるスピンドル１４が回転可能に収容されており、スピンドル１４の先端に切削ブレード１６が装着されている。

Ｖ溝形成ステップでは、図４（Ａ）に示すように、先端にＶ形状２２を有する切削ブレード１６を使用する。或いは、図４（Ｂ）に示すように、片側に傾斜面２４を有する切削ブレード１６Ａを使用する。

Ｖ溝形成ステップは、先端がＶ形状の切削ブレード１６，１６Ａに替わり、公知のスクライバでＶ溝を形成するようにしてもよい。切削ブレード１６，１６Ａを使用する場合には、放電加工により切削ブレード１６，１６Ａの先端形状を修正しながら加工することが好ましい。

図３に示すように、半導体ウエーハ２は粘着テープであるダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持されている。図示しないチャックテーブルで半導体ウエーハ２を吸引保持し、半導体ウエーハ２をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード１６を高速回転させながらスピンドルユニット１８を下降させると、位置合わせされた第１の分割予定ラインＳ１が切削されて、所定深さのＶ溝２６が形成される。

メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削ブレード１６をＹ軸方向にインデックス送りしながら切削を行うことにより、同方向の分割予定ラインＳ１の全てにＶ溝２６が形成される。更に、チャックテーブルを９０度回転させてから、上記と同様の切削を行うと、第２の分割予定ラインＳ２に沿ってＶ溝２６が形成される。表面にＶ溝２６が形成された状態の半導体ウエーハ２の断面図が図５に示されている。２６ａはＶ溝２６のＶ頂点を示している。

Ｖ溝形成ステップ終了後、図６に示すように半導体ウエーハ２の表面２ａに保護テープ等の保護部材２８を貼着する（ステップＳ１１）。表面に保護部材が貼着された状態の半導体ウエーハ２の断面図が図７に示されている。

このように半導体ウエーハ２の表面に保護部材２８を貼着した後、半導体ウエーハ２の裏面２ｂを研削する裏面研削ステップを実施する（ステップＳ１２）。この裏面研削ステップでは、図８に示すような研削装置の研削ユニット３０を使用する。図８（Ａ）はチャックテーブル４６に保持された半導体ウエーハ２と研削ユニット３０との関係を示す斜視図であり、図８（Ｂ）はその側面図を示している。

研削ユニット３０のハウジング３２中には、モータ３８により回転駆動されるスピンドル３４が収容されており、スピンドル３４の先端にはホイールマウント３６が固定されている。

このホイールマウント３６に対して、研削ホイール４０が着脱可能に装着されている。研削ホイール４０は、ホイール基台４２と、ホイール基台４２に環状に配設された複数の研削砥石４４とから構成される。

ステップＳ１２の裏面研削ステップでは、チャックテーブル４６で保護部材２８を吸引保持し半導体ウエーハ２の裏面を露出させる。そして、チャックテーブル４６を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール４０を矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない研削ユニット移動機構を作動して研削砥石４４をウエーハ２の裏面２ｂに接触させる。

研削ホイール４０を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、ウエーハ２の研削を実施する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによってウエーハ２の厚みを測定しながらウエーハ２を所定の厚みに研削する。

裏面研削ステップを実施した半導体ウエーハの断面図が図９に示されている。尚、ステップＳ１０のＶ溝形成ステップで、所定の厚みに至る深さのＶ溝２６を形成し、裏面研削ステップでは、図１０に示すようにウエーハ２の裏面側を研削してＶ溝２６のＶ頂点２６ａをウエーハ２の裏面２ｂに露出させるようにしてもよい。

裏面研削ステップ実施後、ステップＳ１３に進んで半導体ウエーハ２の裏面２ｂに接着シート４８とエキスパンドシート５４を順に配設する接着シート及びエキスパンドシート配設ステップを実施する。

即ち、図１１（Ａ）に示すように半導体ウエーハ２の裏面２ｂにＤＡＦ等の接着シート４８を貼着し、接着シート４８の上に図１１（Ｂ）に示すように延性を有するエキスパンドシート５４を貼着する。

接着シート及びエキスパンドシート配設ステップでは、接着シート、エキスパンドシートの順に貼着してもよいし、接着シートとエキスパンドシートとが一体化しているシートを使用するようにしてもよい。

次いで、半導体ウエーハ２の表面２ａから図１２に示すように保護部材２８を剥離してから、ステップＳ１４の分割ステップを実施する。この分割ステップを実施するには、例えば図１３に示すような分割装置６０を使用する。

分割装置６０は、環状フレーム５０を保持するフレーム保持手段６２と、フレーム保持手段６２に保持された環状フレーム５０に装着されたエキスパンドシート５４を拡張するテープ拡張手段６４を具備している。

フレーム保持手段６２は、環状のフレーム保持部材６６と、フレーム保持部材６６の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ６８とから構成される。フレーム保持部材６６の上面は環状フレーム５０を載置する載置面６６ａを形成しており、この載置面６６ａ上に環状フレーム５０が載置される。

そして、載置面６６ａ上に載置された環状フレーム５０は、クランプ６８によってフレーム保持部材６６に固定される。このように構成されたフレーム保持手段６２はテープ拡張手段６４によって上下方向に移動可能に支持されている。

テープ拡張手段６４は、環状のフレーム保持部材６６の内側に配設された拡張ドラム７０を具備している。この拡張ドラム７０は、環状フレーム５０の内径より小さく、該環状フレーム５０に装着されたエキスパンドシート５４に貼着される半導体ウエーハ２の外径より大きい内径を有している。

拡張ドラム７０はその下端に一体的に形成された支持フランジ７２を有している。テープ拡張手段６４は更に、環状のフレーム保持部材６６を上下方向に移動する駆動手段７４を具備している。この駆動手段７４は支持フランジ７２上に配設された複数のエアシリンダ７６から構成されており、そのピストンロッド７８がフレーム保持部材６６の下面に連結されている。

複数のエアシリンダ７６から構成される駆動手段７４は、環状のフレーム保持部材６６をその載置面６６ａが拡張ドラム７０の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム７０の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動する。

以上のように構成された分割装置６０を用いて実施する半導体ウエーハ分割工程について、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）を参照して説明する。図１４（Ａ）に示すように、半導体ウエーハ２を接着シート４８及びエキスパンド用シート５４を介して支持した環状フレーム５０を、フレーム保持部材６６の載置面６６ａ上に載置し、クランプ６８によってフレーム保持部材６６を固定する。この時、フレーム保持部材６６はその載置面６６ａが拡張ドラム７０の上端と略同一高さとなる基準位置に位置づけられる。

次いで、エアシリンダ７６を駆動してフレーム保持部材６６を図１４（Ｂ）に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材６６の載置面６６ａ上に固定されている環状フレーム５０も下降するため、環状フレーム５０に装着されたエキスパンド用シート５４は拡張ドラム７０の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。

その結果、エキスパンド用シート５４に貼着されている半導体ウエーハ２及び接着シート４８には放射状に引張力が作用する。このように半導体ウエーハ２及び接着シート４８に放射状に引張力が作用すると、半導体ウエーハ２に形成されたＶ溝２６のＶ頂点２６ａを分割起点として半導体ウエーハ２及び接着シート４８は分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿って破断され、図１５（Ｂ）に示すように個々の接着シート付き半導体チップ４に分割される。

尚、図１０に示すように半導体ウエーハ２の裏面２ｂを研削してＶ溝２６のＶ頂点２６ａが裏面に露出している場合には、半導体ウエーハ２は既に個々のチップに分割されているので、エキスパンド用シート５４に引張力を作用させると、接着シート４８のみがＶ溝２６のＶ頂点２６ａを分割起点として分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿って破断される。

２半導体ウエーハ
１６，１６Ａ切削ブレード
２２Ｖ形状
２４斜面
２６Ｖ溝
２６ａＶ頂点
２８保護部材
３０研削ユニット
４０研削ホイール
４６チャックテーブル
４８接着シート
５４エキスパンド用シート
６０分割装置
６２フレーム保持手段
６４テープ拡張手段
６６フレーム保持部材
７０拡張ドラム

Claims

裏面に接着シートが配設された半導体デバイスの製造方法であって、
半導体ウエーハの分割予定ラインに沿って半導体ウエーハの表面側にＶ溝を形成するＶ溝形成ステップと、
該Ｖ溝が形成された半導体ウエーハの表面側に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、
半導体ウエーハの裏面側を研削して半導体ウエーハを所定厚みに形成する裏面研削ステップと、
研削された半導体ウエーハの裏面側に接着シートとエキスパンドシートを順に貼着する接着シート及びエキスパンドシート貼着ステップと、
該保護部材を半導体ウエーハの表面から除去した後、該エキスパンドシートを拡張することで半導体ウエーハと該接着シートとを該Ｖ溝のＶ頂点を起点に該分割予定ラインに沿って個々の半導体デバイスに分割する分割ステップと、
を具備したことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
前記Ｖ溝形成ステップでは、前記所定厚みに至る深さの前記Ｖ溝を形成し、
前記裏面研削ステップでは、半導体ウエーハの裏面側を研削して該Ｖ溝の該Ｖ頂点を半導体ウエーハの裏面側に露出させる請求項１記載の半導体デバイスの製造方法。