(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続用の電極が形成された電極形成面を有する半導体素子と、この半導体素子のサイズよりも大きく半導体素子の前記電極形成面の裏面の中央部のみと局部的に接着材により接合されたハンドリング用の保持部とを備え、前記保持部の厚み寸法は、前記半導体素子の厚み寸法よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記保持部の半導体素子との接合面の裏面は、半導体装置の識別情報の印加面となっていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
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ハンドリング用の保持部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の電極形成面の裏面を削る薄化工程と、薄化工程後の前記半導体素子の裏面の中央部のみを局部的に接着材によりハンドリング用の保持部に接合する接合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４】
前記接合工程において、半導体ウェハ状態の複数の半導体素子を一括して保持部に接合することを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記接合工程において半導体ウェハから切り出された個片状態の半導体素子を個別に保持部に接合することを特徴とする請求項３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接合されたハンドリング用の保持部を備えた半導体装置および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、薄い半導体素子の表面に樹脂層を形成する工程においては、樹脂層形成時の硬化収縮による半導体素子の反りや割れなどの不具合が発生しやすいものであった。この問題は半導体素子が薄化するほど顕著となり、１００μｍ以下の極薄の半導体素子では樹脂封止することすら困難な状況となる。
【０００５】
そこで本発明は、薄化された半導体素子の取り扱いが簡単な半導体装置および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記載の半導体装置は、外部接続用の電極が形成された電極形成面を有する半導体素子と、この半導体素子のサイズよりも大きく半導体素子の前記電極形成面の裏面の中央部のみと局部的に接着材により接合されたハンドリング用の保持部とを備え、前記保持部の厚み寸法は、前記半導体素子の厚み寸法よりも大きくした。
【０００８】
請求項２記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置であって、前記保持部の半導体素子との接合面の裏面は、半導体装置の識別情報の印加面となっている。
【０００９】
請求項３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ハンドリング用の保持部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の電極形成面の裏面を削る薄化工程と、薄化工程後の前記半導体素子の裏面の中央部のみを局部的に接着材によりハンドリング用の保持部に接合する接合工程とを含む。
【００１０】
請求項４記載の半導体装置の製造方法は、請求項３記載の半導体装置の製造方法であって、前記接合工程において、半導体ウェハ状態の複数の半導体素子を一括して保持部に接合する。
【００１１】
請求項５記載の半導体装置の製造方法は、請求項３記載の半導体装置の製造方法であって、前記接合工程において半導体ウェハから切り出された個片状態の半導体素子を個別に保持部に接合する。
【００１３】
本発明によれば、半導体装置を半導体素子の電極形成面の裏面にハンドリング用の保持部を接着材により接合された構成とし、保持部は半導体素子のサイズよりも大きくかつ半導体素子の中央部のみと局部的に接合された構造とすることにより、薄化された半導体素子の取り扱いが容易で実装後の信頼性が高い半導体装置および半導体装置の製造方法を実現することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１、図２は本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図、図３は本発明の実施の形態１の半導体装置の斜視図、図４は本発明の実施の形態１の半導体装置の実装方法の説明図である。なお、図１、図２は半導体装置の製造方法を工程順に示している。
【００１５】
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、外部接続用の電極であるバンプ２が形成されている。図１（ｂ）に示すように、半導体ウェハ１の上面のバンプ形成面（電極形成面）にはシート３が貼着され、シート３によって補強された状態で電極形成面の裏面の薄化加工が行われる。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、半導体ウェハ１は約５０μｍの厚さまで薄化される。
【００１６】
次に、薄化された半導体ウェハ１の下面へのバンパ板４の貼着が行われる。すなわち、図１（ｃ）に示すように、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バンパ板４の上面には、半導体ウェハ１における半導体素子の区画に対応した位置に接着材５が塗布される。ここで、接着材５は半導体素子の中央部に対応した位置のみに塗布され、接着材５としては、バンパ板４の材質よりも弾性係数が小さい樹脂が用いられる。
【００１７】
次にこの接着材５の塗布面に対して、薄化された半導体ウェハ１を貼着する。このバンパ板４は、各半導体素子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、半導体素子を外力や衝撃から保護するバンパとしての役割をも有するものである。このため半導体素子よりも曲げ剛性が大きいことが求められることから、充分な厚さを有するものとなっている。この後、図１（ｄ）に示すように、半導体ウェハ１貼着後のバンパ板４の下面には、ダイシング工程における補強用のシート６が貼着され、シート３が電極形成面から剥離される。
【００１８】
次いで、シート６によって補強されたバンパ板４および半導体ウェハ１はダイシング工程に送られる。ここでは、図２（ａ）に示すようにバンパ板４と半導体ウェハ１とを異なるダイシング幅で切り分ける２段ダイシングが行われる。すなわち半導体ウェハ１はダイシング幅ｂ１で切り分けられて個片の半導体素子１’に分割され、バンパ板４はｂ１よりも狭いダイシング幅ｂ２で切り分けられて個片のバンパ部材４’となる。
【００１９】
そして、接着材５によって半導体素子１’と接着されたバンパ部材４’をシート６から剥離することにより、図２（ｂ）に示すように個片の半導体装置７が完成する。この半導体装置７は、外部接続用の電極であるバンプ２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接着材５により接合されたハンドリング用の保持部としてのバンパ部材４’とを備えた構成となっており、バンパ部材４’のサイズＢ２は半導体素子１’のサイズＢ１よりも大きく、その外周端は、半導体素子１’の外周端よりも外側に突出している。バンパ部材４’は半導体素子１’の中央部のみと接着材５によって局部的に接合された構造となっている。半導体素子１’の外端部は、バンパ部材４’に対して自由端となっており、熱膨張で半導体素子１’とバンパ部材４’のサイズが変化しても半導体装置７が反る心配がない。
【００２０】
図３に示すように、バンパ部材４’の上面には、従来の樹脂封止型の電子部品の上面と同様に、識別情報としての部品コード８が印字されており、コーナ部には実装時の方向を特定する極性マーク９が形成されている。すなわち、バンパ部材４’の半導体素子１’との接合面の裏面は、識別情報の印加面となっている。この後、個片の半導体装置７を上下反転してバンパ部材４’を上面側にし、電子部品供給用のテープに保持させるテーピング処理を行う。これにより、半導体装置７は、電子部品実装装置による実装が可能な状態となる。
【００２１】
本発明者らは、半導体素子１’の代わりに、厚さ５０μｍのシリコンの板を用いて半導体装置のダミーを製作し、高さ１ｍの所からの落下試験を行った。その結果、シリコンの板には割れ等の損傷は全く発生しなかった。これにより、本発明の半導体装置は、通常の電子部品と同等に取り扱っても全く問題がないことが確認された。さらに、半導体素子１’の中央部に接着材５を介してバンパ部材４’を取り付けただけの簡単な構造なので、従来の樹脂封止では取り扱いが困難な極薄の半導体素子を使用することができる。
【００２２】
この半導体装置７の実装について図４を参照して説明する。図４（ａ）に示すように、半導体装置７はバンパ部材４’の上面を実装ヘッド１０によって吸着して保持され、実装ヘッド１０を移動させることにより、基板１１の上方に位置する。そして半導体装置７のバンプ２を基板１１の電極１２に位置合わせした状態で、実装ヘッド１０を下降させて半導体素子１’のバンプ２を基板１１の電極１２に上に着地させる。
【００２３】
その後基板１１を加熱することにより、バンプ２を電極１２に半田接合する。すなわち、半導体装置７を基板１１へ搭載する際のハンドリングにおいて、実装ヘッド１１によって、保持部であるバンパ部材４’を保持する。なおバンプ２の電極１２との接合に、導電性樹脂接着材による接合方法を用いてもよい。
【００２４】
この半導体装置７を基板１１に実装して成る実装構造は、半導体装置７の電極であるバンプ２をワークである基板１１の電極１２に接合することにより半導体装置７が基板１１に固定される形態となっている。図４（ｃ）に示すように、実装後に基板１１に何らかの外力により、撓み変形が発生した場合には、半導体装置７のうち半導体素子１’は薄くて撓みやすいため、基板１１の撓み変形に対して半導体素子１’のみが追従変形する。このとき、バンパ部材４’は半導体素子１’の中央部のみと局部的に接合されているため、半導体素子１’の追従変形は、バンパ部材４’によって拘束されることなく許容される。
【００２５】
さらに本発明の半導体装置において１００μｍ以下の極薄の半導体素子を用いることにより、半導体素子１’と基板１１との熱膨張率の差に起因してバンプ２に発生する応力を小さくできる。従来のバンプ付電子部品（半導体装置）では、厚い半導体素子を使用していたので、バンプ２に発生する応力が過大となり断線する可能性があった。このため、バンプ付電子部品と基板との間にアンダーフィル樹脂等の補強を必要としていた。半導体素子１’を極薄とすることにより、実装後にアンダーフィル樹脂を充填するなどの補強処理を必要とすることなく接合部の応力が緩和され、単に半導体素子１’とバンパ部材４’とを接着材により接合するという簡易な形態のパッケージ構造で、実装後の信頼性を確保が実現される。
【００２６】
（実施の形態２）
図５、図６は本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法の工程説明図である。なお、図５、図６は半導体装置の製造方法を工程順に示している。
【００２７】
図５（ａ）において、１は実施の形態１に示す半導体ウェハと同様に、複数の半導体素子が形成された半導体ウェハであり、上面には外部接続用のバンプ２が形成されている。半導体ウェハ１の下面にはシート６が貼着され、図５（ｂ）に示すようにシート６で補強された状態で、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。次いでこの状態で各半導体素子１’のバンプ形成面には、薄化工程での補強用のシート３が貼着される。そしてシート３によって補強された状態で、各半導体素子１’のバンプ形成面の裏面の薄化が一括して行われる。これにより、半導体素子１’は約５０μｍの厚さまで薄化されるとともに、ダイシング溝１ａによって個別に分離される。
【００２８】
次に、図５（ｄ）に示すように半導体素子１’とバンパ板４との貼着が一括して行われる。すなわち、実施の形態１に示すものと同様のバンパ板４の上面に半導体素子１’の区画に対応した位置に接着材５が塗布される。ここで、接着材５は半導体素子の中央部に対応した位置のみに塗布され、接着材５としては、バンパ板４の材質よりも弾性係数が小さいものが用いられる。そしてこの接着材５の塗布面に対して薄化された半導体素子１’を貼着する。
【００２９】
次に図６（ａ）に示すように、半導体素子貼着後のバンパ板４の下面には、ダイシング工程における補強用のシート６が貼着され、シート６によって補強されたバンパ板４に対してダイシングが行われる。ここでは半導体素子１’のバンプ形成面のシート３を除去した後、図６（ｂ）に示すようにバンパ板４を半導体素子１’のダイシング幅ｂ１よりも狭いダイシング幅ｂ２で切り分け、個片のバンパ部材４’とする。そして、接着材５によって半導体素子１’と接着されたバンパ部材４’をシート６から１個づつ剥離することにより、図６（ｃ）に示すように実施の形態１に示すものと同様の個片の半導体装置７が完成する。この半導体素子７は、実施の形態１と同様にテーピング処理が行われる。
【００３０】
（実施の形態３）
図７、図８は本発明の実施の形態３の半導体装置の製造方法の工程説明図、図９は本発明の実施の形態３の半導体装置の実装方法の説明図である。なお、図７、図８は半導体装置の製造方法を工程順に示している。
【００３１】
図７（ａ）において、１は実施の形態１，２と同様の半導体ウェハであり、上面に外部接続用のバンプ２が形成されている。次に図７（ｂ）に示すように、半導体ウェハ１の上面の電極形成面にはシート３が貼着され、シート３によって補強された状態で半導体素子下面の薄化加工が行われる。これにより、半導体ウェハ１は約５０μｍの厚さまで薄化される。
【００３２】
この後、半導体ウェハ１の下面には、ダイシング工程における補強用のシート６が貼着され、薄化時の補強用のシート３が除去される。次いで、シート６によって補強された半導体ウェハ１はダイシング工程に送られ、ここで図７（ｃ）に示すようにダイシング溝１ａが加工され、半導体ウェハ１は各半導体素子１’毎に切り分けられる。そして切り分けられた半導体素子１’は、シート６から剥離されて図８（ａ）に示すように個片毎に取り出される。
【００３３】
次に、半導体素子１’のバンパケース１４への貼着が行われる。本実施の形態３で用いられる保持部は、図８（ｂ）に示すように、周囲に突部１４ａが設けられ半導体素子１’が接合される部分に凹部１４ｂが形成された形状のバンパケース１４である。凹部１４ｂ内には半導体素子１’の中央部に対応した部分にのみ接着材５が塗布される。そして図８（ｃ）に示すように、凹部１４ｂ内に半導体素子１’が搭載され、接着材５によってバンパケース１４と半導体素子１’が接合される。これにより、半導体装置１５が完成する。ここで、半導体素子１’との接着状態において、バンパケース１４の突部１４ａの端部は、半導体素子１’のバンプの下端から突出しないように寸法設定がなされている。
【００３４】
このバンパケース１４は、実施の形態１，２と同様に、半導体装置１５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バンパとしての役割をも有するものである。本実施の形態３では、半導体素子１’の側方をも保護する形状となっていることから、半導体装置１５の信頼性が更に向上している。この後、図８（ｄ）に示すように半導体装置１５は上下反転され、同様にテーピング処理される。これにより、電子部品実装装置による半導体装置１５の実装が可能な状態となる。
【００３５】
この半導体装置１５の実装について図９を参照して説明する。図９（ａ）に示すように、半導体装置１５はバンパケース１４の上面を実装ヘッド１０によって吸着して保持され、実装ヘッド１０を移動させることにより、基板１１の上方に位置する。本実施の形態３では、基板１１上面の電極１２の周囲（バンパケース１４の突部１４ａに対応する位置）に予め接着材１６が塗布されている。そして半導体装置１５のバンプ２を基板１１の電極１２に位置合わせした状態で、実装ヘッド１０を下降させて半導体素子１’のバンプ２を基板１１の電極１２に上に着地させる。
【００３６】
これにより、バンパケース１４の突部１４ａが基板１１上面の接着材１６に接触する。この後基板１１を加熱することにより、図９（ｂ）に示すようにバンプ２を電極１２に半田接合するとともに、バンパケース１４が接着材１６により基板１１に固着される。すなわち、実施の形態３における実装動作も、半導体装置１５のハンドリングにおいて保持部であるバンパケース１４を実装ヘッド１０によって保持する形態となっている。
【００３７】
この半導体装置１５を基板１１に実装して成る実装構造は、半導体装置１５の電極であるバンプ２をワークである基板１１の電極１２に接合するとともに、バンパケース１４の周囲が基板１１に接合されることにより、半導体装置１５が基板１１に固定される形態となっている。この実装構造においても、半導体素子１’のたわみが許容される構造となっており、実施の形態１，２に示す半導体素子と同様の効果を得る。
【００３８】
さらに、図９（ｂ）に示すように、本実施の形態３においては、実装後に半導体装置１５の半導体素子１’の部分は、上面及び周囲を完全に密閉された構造となるため、基板１１の電極１２との接合部への水分や異物の混入が防止され、実装後の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体装置を半導体素子の電極形成面の裏面にハンドリング用の保持部を接着材により接合された構成とし、保持部は半導体素子のサイズよりも大きくかつ半導体素子の中央部のみと局部的に接合された構造とすることにより、薄化された半導体素子の取り扱いが容易で実装後の実装信頼性が高い半導体装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図２】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図３】本発明の実施の形態１の半導体装置の斜視図
【図４】本発明の実施の形態１の半導体装置の実装方法の説明図
【図５】本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図６】本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図７】本発明の実施の形態３の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図８】本発明の実施の形態３の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図９】本発明の実施の形態３の半導体装置の実装方法の説明図
【符号の説明】
１  半導体ウェハ
１’  半導体素子
２  バンプ
３  シート
４  バンパ板
４’  バンパ部材
５  接着材
６  シート
７、１５  半導体装置
８  部品コード
１１  基板
１２  電極
１４  バンパケース
【図１】
0003580240.tif 000002
【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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【図７】
0003580240.tif 000008
【図８】
0003580240.tif 000009
【図９】
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