(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の外部接続用の電極が形成された電極形成面の裏面に低弾性係数の樹脂接着材を介して補強部材を接合して成る半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、複数の半導体素子が形成された半導体ウェハを電極形成面にシートが貼着された状態で半導体素子毎に分離する素子分離工程と、素子分離工程後の前記半導体素子の裏面に伸縮する材質を有する樹脂接着材を介して補強部材を接合する補強部材接合工程と、補強部材接合工程後の前記半導体素子の電極形成面に金属バンプを形成するバンプ形成工程と、バンプ形成工程後に前記補強部材を切断することにより個片の半導体装置に分離する半導体装置分離工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記素子分離工程後に、前記シートを延伸させることにより半導体素子相互の間隔を拡げることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の電極形成面の裏面に接着材により補強部材を接合して成る半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の基板などに実装される半導体装置は、ウェハ状態で回路パターン形成が行われた半導体素子にリードフレームのピンや金属バンプなどを接続するとともに樹脂などで封止するパッケージング工程を経て製造されている。最近の電子機器の小型化に伴って半導体装置の小型化も進み、中でも半導体素子を薄くする取り組みが活発に行われている。
【０００３】
薄化された半導体素子は外力に対する強度が弱くハンドリング時のダメージを受けやすいことから、従来より薄化された半導体素子を用いた半導体装置は、半導体素子を補強のための樹脂層で封止する構造が一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、樹脂層で封止されたウェハ状態の半導体素子を素子毎に分離する工程においては、薄化された半導体素子はきわめて脆いため切断時にダメージを受けやすく、加工歩留まりの低下が避けられないという問題点がある。そしてこの問題は半導体素子が薄化するほど顕著である。
【０００５】
そこで本発明は、切断時のダメージを排除して加工歩留まりを向上させることができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の半導体装置の製造方法は、半導体素子の外部接続用の電極が形成された電極形成面の裏面に低弾性係数の樹脂接着材を介して補強部材を接合して成る半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、複数の半導体素子が形成された半導体ウェハを電極形成面にシートが貼着された状態で半導体素子毎に分離する素子分離工程と、素子分離工程後の前記半導体素子の裏面に伸縮する材質を有する樹脂接着材を介して補強部材を接合する補強部材接合工程と、補強部材接合工程後の前記半導体素子の電極形成面に金属バンプを形成するバンプ形成工程と、バンプ形成工程後に前記補強部材を切断することにより個片の半導体装置に分離する半導体装置分離工程とを含む。
【０００７】
請求項２記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、前記素子分離工程後に、前記シートを延伸させることにより半導体素子相互の間隔を拡げる。
【００１０】
本発明によれば、薄化された半導体素子の電極形成面の裏面に接着材により補強部材を接合して成る半導体装置の製造において、半導体ウェハを半導体素子毎に分離する素子分離工程後に半導体素子の裏面に伸縮する材質を有する樹脂接着材を介して補強部材を接合することにより、半導体素子にダメージを与えることなく半導体装置を製造することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次の本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１、図２、図３、図４、図５は本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の工程説明図、図６は本発明の一実施の形態の半導体装置の実装構造の断面図である。
【００１２】
図１（ａ）において、１は複数の半導体素子が形成された半導体ウェハである。半導体ウェハ１の上面には、外部接続用の電極２が形成されている。半導体ウェハ１の下面には保護用のシート３が貼着され、図１（ｂ）に示すようにシート３で保持された状態で半導体ウェハ１のダイシングが行われ、各半導体素子１’の境界にはダイシング溝１ａが形成される。これにより半導体ウェハ１は、個別の半導体素子１’に分離される（素子分離工程）。
【００１３】
次いでこの状態で各半導体素子１’の電極形成面には、図１（ｃ）に示すように薄化工程での補強用のシート４が貼着される。シート４はリング状のシートフレーム８（図２参照）に装着されており、ダイシング後の半導体素子１’に粘着層４ａを介して貼着される。この後各半導体素子１’の電極形成面からダイシング時の保護用のシート３が剥離され、シート４によって補強された状態で各半導体素子１’の電極形成面の裏面の薄化が一括して行われる。薄化加工手段としては、砥石を用いた研磨装置や、ドライエッチング装置によるエッチング、さらには薬液の化学反応を利用してエッチングを行うものがある。これにより、個別に分離された半導体素子１’は、図１（ｄ）に示すように約５０μｍの厚さｔまで薄化される（薄化工程）。
【００１４】
次に、薄化された半導体素子１’の下面へのバンパ板６の貼着が行われる。この貼着作業は、貼着ツール５ｂ、ホルダ５ａ、下受け部材５ｃを備えたバンパ貼着装置５を用いて行われる。図２（ａ）に示すように、半導体素子１’が貼着されたシート４を装着したシートフレーム８をホルダ５ａに保持させる。貼着ツール５ｂの下面にはバンパ板６が保持されており、バンパ板６の下面には接着材７が塗布されている。バンパ板６は、樹脂やセラミックあるいは金属などの材質を板状に形成した補強部材である。また接着材７は低弾性係数の樹脂接着材であり、エラストマーなど接合状態における弾性係数が小さく、小さな外力で容易に伸縮する材質が用いられる。
【００１５】
このバンパ板６は、各半導体素子１’毎に切り分けられて半導体装置を形成した状態で、半導体装置のハンドリング用の保持部として機能すると共に、半導体素子１’を外力や衝撃から保護する補強部材としての役割をも有するものである。このためバンパ板６は、半導体素子１’の曲げ剛性よりも大きな曲げ剛性を有する充分な厚さとなっている。
【００１６】
この後、図２（ｂ）下受け部材５ｃを上昇させてシートフレーム８に装着されたシート４を下方から下受けする。このとき、下受け部材５ｃはシート４を上方に幾分持ち上げる高さまで上昇する。これにより、シート４には水平方向の張力が作用して延伸され、図２（ｃ）に示すようにシート４に貼着された各半導体素子１’の間隔Ｓが拡大される。なお、下受け部材５ｃで持ち上げてシート４に張力を作用させる替わりに、シート４の端部を挟み込んで水平方向に引っ張ることにより、シート４に直接水平方向の張力を作用させるようにしてもよい。
【００１７】
次にこのようにしてシートフレーム８に保持された状態の半導体素子１’に対して、バンパ板６が一括して接合される。図２（ｄ）に示すように、バンパ板６を保持した貼着ツール５ｂを半導体素子１’に対して下降させ、接着材７を半導体素子１’に対して押し付ける。これにより、バンパ板６は各半導体素子１’に接合される（補強部材接合工程）。
【００１８】
この後図３（ａ）に示すように貼着ツール５ｂを上昇させ、そして接着材７が固化して接合が完了したならば、バンパ板６に接合された状態の半導体素子１’は、シート４から剥離される。すなわち図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、シートフレーム８を下降させてシート４を半導体素子１’の電極形成面から剥離させることにより、図３（ｄ）に示すように、バンパ板６に接着材７を介して接合された状態の半導体素子１’が得られる。この状態では、電極形成面の電極２が半導体素子１’の上面に露呈する。これらの半導体素子１’は、以下に説明するバンプ形成工程に送られる。
【００１９】
図４（ａ）において、半導体素子１’が接合されたバンパ板６は、ボール搭載装置１０の載置テーブル１１上に載置される。ボール搭載装置１０は、バンパ板６を載置する載置テーブル１１、半田ボール１２を供給するボール供給部１３、フラックス１４を膜状で供給するフラックス供給部１５および半田ボール１２を搭載する搭載ヘッド１６を備えている。
【００２０】
まずバンパ板６が載置テーブル１１に保持されたならば、搭載ヘッド１６はボール供給部１３から半田ボール１２を吸着保持し、次に図４（ｂ）に示すようにフラックス供給部１５に移動して、保持した半田ボール１２にフラックス１４を塗布する。そしてこの後図４（ｃ）に示すように、搭載ヘッド１６は載置テーブル１１上に移動し、ここで上下動することにより図４（ｄ）に示すように保持した半田ボール１２を、各半導体素子１’の電極２（図１参照）上に搭載する。
【００２１】
この後、各半導体素子１’はバンパ板６に接着された状態でリフロー工程に送られ、図５（ａ）に示すように加熱炉１７内に導入される。そしてここでリフロー温度まで加熱されることにより半田ボール１２が溶融し、電極２上で冷却固化することにより、図５（ｂ）に示すように各半導体素子１’の電極２上に半田バンプ１２’が形成される。なお半田バンプ形成工程における電極２への半田の供給方法として、電極２上に半田ボール１２を搭載する替わりに、電極２上にクリーム半田を印刷する方法を用いてもよい。
【００２２】
この後、図５（ｃ）に示すようにバンパ板６は再びシートフレーム８’のシート４’に貼着され保持される。そしてシート４’によって保持されたバンパ板６に対してダイシングが行われる。すなわち図５（ｄ）に示すようにバンパ板６を各半導体素子１’毎のバンパ部材６’に分離して、個片の半導体装置９とする（半導体装置分離工程）。
【００２３】
この半導体装置分離工程におけるバンパ板６のダイシングに際し、図５（ｅ）に示すように半導体素子１’相互の間隔Ｓは、図２（ｂ）、（ｃ）に示すシート４’の延伸によって半導体ウェハ１のダイシング時のダイシング幅ｂよりも拡大されていることから、バンパ板６の切断時に半導体素子１’へのダメージが生じることがなく、加工歩留まりに優れたダイシングを行うことができる。
【００２４】
そして、接着材７によって半導体素子１’と接着されたバンパ部材６’をシート４’から剥離することにより、個片の半導体装置９が完成する。この半導体装置９は、図６（ａ）に示すように外部接続用の電極に半田バンプ１２’が形成された半導体素子１’と、この半導体素子１’の電極形成面の裏面に低弾性係数を有する接着材７により接合された補強部材としてのバンパ部材６’とを備えた構成となっている。
【００２５】
ここでバンパ部材６’のサイズＢ２は、上述のように半導体ウェハ１のダイシング幅ｂよりも半導体素子１’相互の間隔Ｓが大きい状態でバンパ板６が接合されていることから、半導体素子１’のサイズＢ１よりも大きく、バンパ部材６’の外周端は、半導体素子１’の外周端よりも外側に突出している。これにより、半導体装置９のハンドリング時において、バンパ部材６’によって半導体素子１’の側面を有効に保護することができる。
【００２６】
この半導体装置９を基板１８に実装した実装構造について説明する。この実装構造は、半導体装置９の電極である半田バンプ１２’を基板１８の電極１８ａに接合することにより半導体装置９が基板１８に固定される形態となっている。図６（ｂ）に示すように、実装後に基板１８に何らかの外力により撓み変形が発生した場合には、半導体素子１’は薄くて撓みやすくしかも接着材７は低弾性係数の変形しやすい材質を用いていることから、基板１８の撓み変形に対して半導体素子１’と接着材７の接着層のみが追従して変形する。これにより、半田バンプ１２’と電極１８ａとの接合部には、基板１８の変形に起因する過大な応力が発生することがなく、接合信頼性に優れた実装構造が実現される。
【００２７】
なお上記実施の形態では、半導体ウェハをダイシングした後に薄化を行う先ダイシングの例を示したが、補強部材接合工程に先立って半導体素子毎に分離する方法であれば、先ダイシング以外であっても本発明を適用することができる。例えば、半導体ウェハを薄化した後に、シートに貼着された状態の半導体ウェハを半導体素子毎に分離する方法であってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、薄化された半導体素子の電極形成面の裏面に接着材により補強部材を接合して成る半導体装置の製造において半導体ウェハを半導体素子毎に分離するウェハ分離工程後に半導体素子の裏面に伸縮する材質を有する樹脂接着材を介して補強部材を接合するようにしたので、極薄に薄化加工された半導体素子を用いる場合にあっても、半導体素子にダメージを与えることなく半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図２】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図３】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図４】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図５】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図６】本発明の一実施の形態の半導体装置の実装構造の断面図
【符号の説明】
１  半導体ウェハ
１’  半導体素子
２  電極
４  シート
６  バンパ板
６’  バンパ部材
７  接着材
９  半導体装置
１２’  半田バンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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