JP4342340B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体ウェハの表面に集積回路等の電子部品を形成した後、該半導体ウェハの裏面を研削して該半導体ウェハの厚さを減少させる工程を含む半導体装置の製造方法の改良に関する。

従来の半導体装置の製造方法においては、半導体ウェハの表面に集積回路等の電子部品を形成した後、この半導体ウェハの裏面を研削して厚さを減少させた後、ダイシングして個々の半導体チップに分離し、得られた半導体チップをリードフレームに搭載して半導体装置を得る。この場合、厚さ７００μｍ程度のシリコンウェハをリードフレーム搭載に適した厚さ３００μｍ程度まで研削する。ウェハがこの程度の厚さであれば研削時のウェハ支持は保護テープで十分であり、研削後のハンドリングやウェハを保護テープから剥離するのも容易に行なえて何ら問題はなかった。

しかし近年、半導体チップを積層して３次元スタックした半導体パッケージや、プリント基板内の一層の絶縁層中に半導体チップを組み込んだ半導体パッケージの開発が進められており、これらに用いる半導体チップは厚さ１００μｍ以下、例えば５０μｍ程度であり、上記従来のリードフレーム搭載用に比べて遥かに薄くする必要がある。

このような薄型化のための裏面研削工程を含む半導体装置の製造としては、例えば特許文献１には厚さ１２０μm程度以下、特許文献２には厚さ５０μm程度以下に研削することが記載されている。このように薄くするには、半導体ウェハを従来の保護テープより遥かに剛性の大きい支持体に貼着した状態で研削する必要がある。また、研削により薄くなった半導体ウェハは極めて割れやすくなっているから、このウェハを破損せずに支持体から剥離することが重要になる。

この工程を図1に示す。先ず、図１(１)に示すように、表面１０Ａ（アクティブ面、図中の下面）に電子部品を形成したシリコンウェハ１０の上記表面１０Ａを両面テープ１２で剛性支持体１４の上面に貼着することによりシリコンウェハ１０を支持体１４に固定する。支持体１４は、ガラス板、シリコンベアウェハ等である。

次に、図１(２)に示すように、剛性支持体１４上に固定した状態のシリコンウェハ１０の裏面１０Ｂ（図中の上面）を研削して、シリコンウェハ１０を例えば５０μｍ程度に薄くする。

次に、図１(３)に示すように、ダイシングフレーム１６で枠取りしたダイシングテープ１８からなる剥離冶具を用いて、シリコンウェハ１０を剛性支持体１４より引き剥がす。研磨後のシリコンウェハ１０の裏面１０Ｂに、剥離冶具のダイシングテープ１８を貼着する。

次に、この状態で、両面テープ１２と支持体１４との間に、矢印２０で示したようにカッターなどで切れ目を入れる。

次に、図１(４)に示すように、フレーム１６を矢印２２で示したように持ち上げて、上記の切れ目をきっかけとして両面テープ１２を支持体１４から剥離させることにより、両面テープ１２と一緒にシリコンウェハ１０を支持体１４から取り外す。

従来は、上記のようにカッターで切れ目を入れる必要があり、その際にシリコンウェハ１０の破損が起こる、という問題があった。

特開２００１−３２６２０６号公報（要約、特許請求の範囲） 特開２００２−３７３８７１号公報（要約、特許請求の範囲）

本発明は、半導体ウェハを５０μｍのように非常に薄く研削しても、研削後のウェハを破損せずに支持体から容易に剥離できるように改良した半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの表面に電子部品を形成した後、該半導体ウェハの裏面を研削して該半導体ウェハの厚さを減少させる工程を含む半導体装置の製造方法において、下記の工程：
支持体の全体に樹脂フィルムを一体に密着被覆する工程、
表面に上記電子部品を形成した半導体ウェハの該表面を上記支持体上の上記樹脂フィルムに貼着することにより、該樹脂フィルムを介して該半導体ウェハを該支持体上に固定する工程、
上記支持体上に固定された半導体ウェハの裏面を研削する工程、
上記樹脂フィルムの上記半導体ウェハを貼着した領域以外の部位に切れ目を入れる工程、
上記切れ目を始点として上記樹脂フィルムを上記支持体から剥離することにより、該樹脂フィルムと共に上記半導体ウェハを該支持体から取り外す工程、
を上記の順序で行なうことを特徴とする。

本発明の半導体装置の製造方法は、支持体に密着被覆した樹脂フィルムに半導体ウェハを貼着することにより、この樹脂フィルムを介して半導体ウェハを支持体に固定するので、半導体ウェハは支持体には貼着されていないため、直接樹脂フィルムの一部に切れ目を入れて、そこを始点として樹脂フィルムを支持体から剥離すれば、半導体ウェハが樹脂フィルムと一緒に支持体から容易に取り外せる。樹脂フィルムは支持体に比べて遥かに柔軟性があるので、支持体から取り外した後の半導体ウェハから容易に剥離できる。

図２を参照して、本発明による半導体装置製造方法の望ましい工程例を説明する。
先ず、図２(１)に示すように、剛性支持体１４の上下両面を覆える大きさの一対の樹脂フィルム２４を用意する。剛性支持体１４としては、従来と同様のガラス板、シリコンベアウェハなどを用いる。

次に、図２(２)に示すように、樹脂フイルム２４を支持体１４の上下から被せ、樹脂フィルム２４の両端２４Ｘを熱圧着し、内部を真空パックする。これにより、支持体１４の全体を樹脂フィルム２４が一体となって密着被覆した状態になる。望ましい一形態として、樹脂フィルム２４は、基材の樹脂フィルムに粘着剤を塗布したものである。この密着被覆は、図示の例のように上下の樹脂フィルム２４を端部２４Ｘでのみ熱圧着することにより行なってもよいが、特にこれに限定する必要はなく、樹脂フィルム２４と支持体１４とを熱圧着することにより行なってもよい。いずれも剥離は問題なくできる。

次に、図２(３)に示すように、表面１０Ａ（アクティブ面、図中の下面）に集積回路等の電子部品を形成したシリコンウェハ１０の上記表面１０Ａを、剛性支持体１４に密着被覆された樹脂フィルム２４上に両面テープ１２で貼着することにより、シリコンウェハ１０を剛性支持体１４上に固定する。ここで、本発明の製造方法の適用対象はシリコンウェハ１０に限定する必要はなく、シリコンウェハ１０に代えて、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）を形成したウェハ１０とすることもできる。

次に、図２(４)に示すように、剛性支持体１４上に固定した状態のシリコンウェハ１０の裏面１０Ｂ（図中の上面）を研削して、シリコンウェハ１０を例えば５０μｍ程度に薄くする。

次に、図２(５)に示すように、支持体１４の下面側の樹脂フィルム２４にレーザ加工、カッターなどにより切れ目２６を入れる。この切れ目２６を入れる位置は、シリコンウェハ１０の固定位置と十分離れていればどこでも良いが、図示のようにシリコンウェハ１０の固定位置に対して支持体１４の裏面側に入れると、切れ目２６を入れる作業も容易であるし、次の剥離作業が容易に行なえて有利である。

次に、図２(６)〜(７)に示すように、切れ目２６を始点として樹脂フィルム２４を支持体１４から剥離することにより、樹脂フィルム２４と共にシリコンウェハ１０を支持体１４から取り外す。その際、図２(６)に示すように、樹脂フィルム２４を支持体１４の下側から一方の端部（この例では右端）まで剥離した時点で、剥離済の樹脂フィルム２４が大きく張り出し、この張り出し部と支持体１４の上面との界面部２８に応力が集中するため、これにより以降の剥離も容易に進行し、全体を剥離することができる。

本発明の方法によれば、剥離の始点となる切れ目２６をシリコンウェハ１０の固定位置から離れた位置に入れればよく、従来のようにシリコンウェハ１０の直近に切れ目２０を入れる必要がないため、切れ目導入時にシリコンウェハ１０を損傷することがない。

また、支持体１４から取り外したシリコンウェハ１０は、樹脂テープ２４上に貼着された状態で以降のハンドリング（搬送）や、場合によっては裏面の加工処理を行なうことができる。したがって、従来のように剥離冶具としてダイシングテープ等の粘着テープを研磨済みの裏面１０Ｂに貼着する必要がなく、最終的にウェハから粘着テープを剥離することも必要ない。

本発明の方法においては、研削後に支持体１４から取り外されたシリコンウェハ１０は、研削完了後の裏面１０Ｂに更に加工処理を行なう場合と、行なわない場合とがある。裏面加工としては例えば貫通電極を裏面に突出させるための加工処理がある。これはドライエッチング（１００℃以下）で裏面のシリコンを選択的に掘り下げて電極金属を突出させ、ＣＶＤ（１００℃以下）で絶縁膜（ＳｉＯ_２、ＳｉＮなど）を形成し、８０℃で洗浄する工程を含む。

このような裏面加工を考慮した場合の本発明の樹脂フィルム２４の一形態としては、ポリエステル、ポリエチレン、塩化ビニル等の基材に、エポキシ系、ポリエステル系、合成ゴム系などの粘着剤の層を塗布したものである。上記列挙した材質の基材とすることにより耐熱温度として２００℃が確保できると同時に、上記列挙した材質の粘着剤を用いることにより１１０〜１５０℃で熱圧着が可能になる。すなわち、支持体１４を密着被覆するための熱圧着を可能とすると同時に裏面加工に必要な耐熱性を兼備できる。

樹脂フィルム２４に対して上記の他に、一般的に要求される特性としては、例えば耐薬品性（強アルカリ洗浄液に溶けないこと）、真空減圧時にガスがでないこと、ＢＧテープ（Back Grind Tape：背面研磨用テープ）並みの機械的強度があることが望ましい。

また別の望ましい一形態として、基材にアルミニウム、銀、銅などを金属箔の形態で混入させたり、これら金属やカーボン等をフィラーの形態で混入させたりして、導電性を付与することにより、静電チャックにより把持を容易化できる。

本発明の方法のもう１つの利点として、支持体１４には場合によって樹脂フィルム２４を熱圧着するだけであり、粘着剤による支持体１４への貼着は行なわないので、支持体１４が汚れないため、繰り返し再利用が容易にできる。

なお、上記の例では樹脂フィルム２４として、図２(１)に示したように剛性支持体１４の上下両面を覆える大きさの一対すなわち２枚を用いたが、必ずしも２枚を用いる必要はない。すなわち、図３(１)に示すように１枚の樹脂フィルム２４を２つ折りにして剛性支持体１４の上下両面を覆ってもよい。この場合、図３(２)に示すように、上下の樹脂フィルム２４は一端２４Ｘのみで熱圧着すればよい。その他の事項は図２(２)を参照して説明したのと同様である。以降の工程は図２(３)〜(７)を参照して説明した工程と同様に行なえばよい。この場合にも上記の諸効果は同様に得られる。

本発明によれば、半導体ウェハを５０μｍのように非常に薄く研削しても、研削後のウェハを破損せずに支持体から容易に剥離できるように改良した半導体装置の製造方法が提供される。

図１は、半導体ウェハの裏面研削工程を含む従来の半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図２は、半導体ウェハの裏面研削工程を含む本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図３は、図２に示した製造工程の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１０…シリコンウェハ
１０Ａ…シリコンウェハ１０の表面（アクティブ面）
１０Ｂ…シリコンウェハ１０の裏面
１２…両面テープ
１４…剛性支持体
１６…ダイシングフレーム
１８…ダイシングテープ
２０…切れ目
２４…樹脂フィルム
２４Ｘ…樹脂フィルム２４の熱圧着箇所
２６…切れ目
２８…樹脂２４の剥離済張り出し部と支持体１４の上面とが作る界面部

Claims (6)

1. 半導体ウェハの表面に電子部品を形成した後、該半導体ウェハの裏面を研削して該半導体ウェハの厚さを減少させる工程を含む半導体装置の製造方法において、下記の工程：
   支持体の全体に樹脂フィルムを一体に密着被覆する工程、
   表面に上記電子部品を形成した半導体ウェハの該表面を上記支持体上の上記樹脂フィルムに貼着することにより、該樹脂フィルムを介して該半導体ウェハを該支持体上に固定する工程、
   上記支持体上に固定された半導体ウェハの裏面を研削する工程、
   上記樹脂フィルムの上記半導体ウェハを貼着した領域以外の部位に切れ目を入れる工程、
   上記切れ目を始点として上記樹脂フィルムを上記支持体から剥離することにより、該樹脂フィルムと共に上記半導体ウェハを該支持体から取り外す工程、
   を上記の順序で行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 請求項１において、真空パッキングにより上記支持体に上記樹脂フィルムを密着被覆することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項１または２において、上記樹脂フィルムを上記支持体とは非接着状態に維持し、上記樹脂フィルムの端部同士を相互に接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項１または２において、上記樹脂フィルムを上記支持体に接着し、かつ、上記樹脂フィルムの端部同士を相互に接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項３または４において、熱圧着により上記樹脂フィルムの端部同士を相互に接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 請求項１から５までのいずれか１項において、上記裏面の研削工程の後、上記切れ目を入れる工程の前に、該裏面の加工工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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