(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスパッケージの製造方法であって、
支持体となる支持ウェーハの上面に複数の半導体チップを配列する半導体チップ配列工程と、
支持ウェーハの上面に配列された該半導体チップを樹脂で封止して該支持ウェーハの上面側に封止ウェーハを形成する封止ウェーハ形成工程と、
該封止ウェーハから該支持ウェーハを分離、除去する支持ウェーハ除去工程と、
該封止ウェーハを個々のデバイスパッケージに分割する分割工程と、を備え、
該封止ウェーハ形成工程では、該半導体チップが配列された領域に対応するデバイス部と、該デバイス部を囲み該デバイス部より厚い外周部と、が形成されるように該樹脂を硬化させて、該半導体チップを該樹脂で封止することを特徴とするデバイスパッケージの製造方法。
【請求項２】
デバイスパッケージの製造方法であって、
支持体となる支持ウェーハの上面に接合用配線層を形成する接合用配線層形成工程と、
該接合用配線層が形成された該支持ウェーハの上面側に複数の半導体チップを配列して該半導体チップを該接合用配線層に接合する半導体チップ接合工程と、
該支持ウェーハの該接合用配線層に接合された該半導体チップを樹脂で封止して該支持ウェーハの上面側に封止ウェーハを形成する封止ウェーハ形成工程と、
該封止ウェーハから該支持ウェーハを分離、除去する支持ウェーハ除去工程と、
該封止ウェーハを個々のデバイスパッケージに分割する分割工程と、を備え、
該封止ウェーハ形成工程では、該半導体チップが配列された領域に対応するデバイス部と、該デバイス部を囲み該デバイス部より厚い外周部と、が形成されるように該樹脂を硬化させて、該半導体チップを該樹脂で封止することを特徴とするデバイスパッケージの製造方法。
【請求項３】
前記封止ウェーハ形成工程の後、前記デバイス部を所定の厚みまで研削する研削工程を更に含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のデバイスパッケージの製造方法。
【請求項４】
前記分割工程の前に、前記封止ウェーハの前記外周部を除去する外周部除去工程を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のデバイスパッケージの製造方法。
【請求項５】
前記支持ウェーハ除去工程の後、前記分割工程の前に、前記封止ウェーハの前記支持ウェーハが除去され露出した面側に配線層を形成する配線層形成工程を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のデバイスパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップを樹脂で封止したデバイスパッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機をはじめとする各種の電子機器には、ＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路（デバイス）を備える半導体チップが組み込まれている。半導体チップは、例えば、シリコン等の半導体材料でなるウェーハの表面を複数の分割予定ライン（ストリート）で区画し、各領域にデバイスを形成した後、分割予定ラインに沿ってウェーハを分割することで得られる。
【０００３】
上述の半導体チップは、通常、樹脂で封止されたデバイスパッケージの状態で電子機器に実装される。近年では、このデバイスパッケージを小型化するために、ＷＬＰ（Wafer Level Package）、ＷＬ−ＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）等と呼ばれる新たなパッケージ技術が採用され始めている。
【０００４】
ＷＬＰ（ＷＬ−ＣＳＰ）の一態様として、ウェーハレベルの再配線技術を用いて半導体チップの領域外にパッケージ端子を形成するＦＯＷＬＰ（Fan-Out Wafer Level Package）が知られている（例えば、特許文献１参照）。ＦＯＷＬＰには、チップファースト（Chip-first）法やＲＤＬファースト（Redistribution Layer-first）法といったプロセスが適用される。
【０００５】
チップファースト法では、まず、支持体となる支持ウェーハの上面に半導体チップを任意の間隔で配列し、この半導体チップを樹脂で封止して封止ウェーハ（疑似ウェーハ）を得る。次に、封止ウェーハから支持ウェーハを分離、除去して、露出させた封止ウェーハの面に配線層を形成する。その後、半導体チップ間で封止ウェーハを分割することにより、複数のデバイスパッケージが得られる。
【０００６】
これに対して、ＲＤＬファースト法では、まず、支持ウェーハの上面に配線層を形成し、この配線層に半導体チップを接合する。次に、半導体チップを樹脂で封止して封止ウェーハ（疑似ウェーハ）を得る。その後、配線層を含む封止ウェーハから支持ウェーハを分離、除去して、封止ウェーハを半導体チップ間で分割する。このＲＤＬファースト法は、配線層の不良部分を避けて半導体チップを接合できるので、チップファースト法と比較して歩留まりを高め易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−５８５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したチップファースト法やＲＤＬファースト法で形成される封止ウェーハは薄いので、支持ウェーハを分離、除去すると反り易い。本発明はかかる問題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、封止ウェーハの反りを抑制できるデバイスパッケージの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、デバイスパッケージの製造方法であって、支持体となる支持ウェーハの上面に複数の半導体チップを配列する半導体チップ配列工程と、支持ウェーハの上面に配列された該半導体チップを樹脂で封止して該支持ウェーハの上面側に封止ウェーハを形成する封止ウェーハ形成工程と、該封止ウェーハから該支持ウェーハを分離、除去する支持ウェーハ除去工程と、該封止ウェーハを個々のデバイスパッケージに分割する分割工程と、を備え、該封止ウェーハ形成工程では、該半導体チップが配列された領域に対応するデバイス部と、該デバイス部を囲み該デバイス部より厚い外周部と、が形成されるように該樹脂を硬化させて、該半導体チップを該樹脂で封止することを特徴とするデバイスパッケージの製造方法が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、デバイスパッケージの製造方法であって、支持体となる支持ウェーハの上面に接合用配線層を形成する接合用配線層形成工程と、該接合用配線層が形成された該支持ウェーハの上面側に複数の半導体チップを配列して該半導体チップを該接合用配線層に接合する半導体チップ接合工程と、該支持ウェーハの該接合用配線層に接合された該半導体チップを樹脂で封止して該支持ウェーハの上面側に封止ウェーハを形成する封止ウェーハ形成工程と、該封止ウェーハから該支持ウェーハを分離、除去する支持ウェーハ除去工程と、該封止ウェーハを個々のデバイスパッケージに分割する分割工程と、を備え、該封止ウェーハ形成工程では、該半導体チップが配列された領域に対応するデバイス部と、該デバイス部を囲み該デバイス部より厚い外周部と、が形成されるように該樹脂を硬化させて、該半導体チップを該樹脂で封止することを特徴とするデバイスパッケージの製造方法が提供される。
【００１１】
本発明において、前記封止ウェーハ形成工程の後、前記デバイス部を所定の厚みまで研削する研削工程を更に含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明において、前記分割工程の前に、前記封止ウェーハの前記外周部を除去する外周部除去工程を更に含むことが好ましい。
【００１３】
また、本発明において、前記支持ウェーハ除去工程の後、前記分割工程の前に、前記封止ウェーハの前記支持ウェーハが除去され露出した面側に配線層を形成する配線層形成工程を更に含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るデバイスパッケージの製造方法では、封止ウェーハ形成工程において、半導体チップが配列された領域に対応するデバイス部と、デバイス部を囲みデバイス部より厚い外周部と、を有する封止ウェーハを形成するので、厚い外周部によって封止ウェーハの剛性が高められ、封止ウェーハの反りを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（Ａ）は、支持ウェーハを模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、半導体チップ配列工程を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、封止ウェーハ形成工程を模式的に示す一部断面側面図であり、図２（Ｃ）は、封止ウェーハ形成工程で形成された封止ウェーハ等を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は、支持ウェーハ除去工程を模式的に示す断面図であり、図３（Ｂ）は、支持ウェーハ除去工程を模式的に示す斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は、研削工程を模式的に示す一部断面側面図であり、図４（Ｂ）は、配線層形成工程を模式的に示す断面図であり、図４（Ｃ）は、外周部除去工程を模式的に示す断面図である。
【図５】分割工程を模式的に示す斜視図である。
【図６】図６（Ａ）は、接合用配線層形成工程を模式的に示す断面図であり、図６（Ｂ）は、半導体チップ接合工程を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係るデバイスパッケージの製造方法は、半導体チップ配列工程（図１（Ｂ）参照）、封止ウェーハ形成工程（図２（Ａ）、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）参照）、支持ウェーハ除去工程（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）参照）、研削工程（図４（Ａ）参照）、配線層形成工程（図４（Ｂ）参照）、外周部除去工程（図４（Ｃ）参照）及び分割工程（図５参照）を含む。
【００１７】
半導体チップ配列工程では、支持体となる支持ウェーハの第１面（上面）に複数の半導体チップを配列する。封止ウェーハ形成工程では、支持ウェーハの第１面に配列された半導体チップを樹脂で封止して、半導体チップが配列された領域に対応する薄いデバイス部と、デバイス部を囲む厚い外周部と、を備える封止ウェーハを形成する。
【００１８】
支持ウェーハ除去工程では、封止ウェーハから支持ウェーハを分離、除去する。研削工程では、封止ウェーハのデバイス部を研削して所定の厚みまで薄くする。配線層形成工程では、封止ウェーハに配線層を形成する。外周部除去工程では、封止ウェーハの外周部を除去する。分割工程では、封止ウェーハのデバイス部を個々のデバイスパッケージに分割する。以下、本実施形態に係るデバイスパッケージの製造方法について詳述する。
【００１９】
図１（Ａ）は、本実施形態に係る支持ウェーハを模式的に示す斜視図である。図１（Ａ）に示すように、支持ウェーハ１１は、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円形の基板であり、半導体チップ等を支持する支持体として機能する。この支持ウェーハ１１の第１面（上面）１１ａ及び第２面（下面）１１ｂは、概ね平坦に形成されている。なお、支持ウェーハ１１としては、セラミック、樹脂、金属等の材料でなる基板を用いても良い。
【００２０】
本実施形態に係るデバイスパッケージの製造方法では、まず、上述した支持ウェーハ１１の第１面１１ａに複数の半導体チップを配列する半導体チップ配列工程を実施する。図１（Ｂ）は、半導体チップ配列工程を模式的に示す斜視図である。図１（Ｂ）に示すように、この半導体チップ配列工程では、複数の半導体チップ１３を互いに接触させないように、所定の間隔を空けて支持ウェーハ１１の第１面１１ａに配列する。
【００２１】
各半導体チップ１３は、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを備えており、このデバイス側を第１面１１ａに対面させた状態で支持ウェーハ１１に配列される。これにより、後の配線層形成工程において、各半導体チップ１３のデバイスに接続する配線を含む配線層を形成できる。
【００２２】
半導体チップ配列工程の後には、支持ウェーハ１１の第１面１１ａに配列された半導体チップ１３を樹脂で封止して封止ウェーハを形成する封止ウェーハ形成工程を実施する。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、封止ウェーハ形成工程を模式的に示す一部断面側面図である。
【００２３】
封止ウェーハ形成工程では、まず、図２（Ａ）に示すように、支持ウェーハ１１の第１面１１ａに液状の樹脂１５を供給して、支持ウェーハ１１の第１面１１ａに配列された全ての半導体チップ１３を樹脂１５で覆う。次に、図２（Ｂ）に示すように、半導体チップ１３が配列された領域をプレス装置２でプレスする。
【００２４】
プレス装置２は、半導体チップ１３が配列された領域と同等の大きさの円形のプレス板４を備えている。そのため、このプレス板４を、半導体チップ１３が配列された領域に合わせて樹脂１５に押し付ければ、この領域に存在する樹脂１５の一部は、プレス板４の周りに移動する。
【００２５】
よって、プレスされた状態の樹脂１５を硬化させることで、半導体チップが配列された領域に対応する薄いデバイス部１７ａと、デバイス部１７ａを囲む厚い外周部１７ｂと、を備える封止ウェーハ１７を形成できる。図２（Ｃ）は、封止ウェーハ形成工程で形成された封止ウェーハ１７等を模式的に示す斜視図である。図２（Ｃ）等に示すように、封止ウェーハ１７の第１面１７ｃ側には、デバイス部１７ａと外周部１７ｂとの厚みの違いに応じた凹凸が形成される。
【００２６】
封止ウェーハ形成工程の後には、封止ウェーハ１７から支持ウェーハ１１を分離、除去する支持ウェーハ除去工程を実施する。図３（Ａ）は、支持ウェーハ除去工程を模式的に示す断面図であり、図３（Ｂ）は、支持ウェーハ除去工程を模式的に示す斜視図である。
【００２７】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、例えば、支持ウェーハ１１を固定して封止ウェーハ１７に上向きの力を加えることで、封止ウェーハ１７から支持ウェーハ１１を分離して除去できる。
【００２８】
本実施形態では、デバイス部１７ａを囲む厚い外周部１７ｂを封止ウェーハ１７に設けているので、この外周部１７ｂによって封止ウェーハ１７の剛性が高められ、支持ウェーハ１１を除去しても封止ウェーハ１７の反りを抑制できる。なお、支持ウェーハ１１が除去され露出した封止ウェーハ１７の第２面１７ｄは、支持ウェーハ１１の第１面１１ａに対応して概ね平坦に形成されている。
【００２９】
支持ウェーハ除去工程の後には、封止ウェーハ１７のデバイス部１７ａを研削して所定の厚みまで薄くする研削工程を実施する。図４（Ａ）は、研削工程を模式的に示す一部断面側面図である。なお、この研削工程を開始する前には、封止ウェーハ１７の第２面１７ｄに保護部材１９を貼り付けておくと良い。
【００３０】
研削工程は、例えば、図４（Ａ）に示す研削装置６で実施される。研削装置６は、封止ウェーハ１７を保持する保持テーブル（不図示）を備えている。保持テーブルは、モータ等を含む回転機構（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、保持テーブルの下方には、移動機構（不図示）が設けられており、保持テーブルは、この移動機構で水平方向に移動する。
【００３１】
保持テーブルの上面は、第２面１７ｄに貼り付けられた保護部材１９を介して封止ウェーハ１７を保持する保持面となっている。この保持面には、保持テーブルの内部に形成された流路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、封止ウェーハ１７を吸引するための吸引力が発生する。
【００３２】
保持テーブルの上方には、研削ユニット８が配置されている。研削ユニット８は、昇降機構（不図示）に支持されたスピンドルハウジング１０を備えている。スピンドルハウジング１０の内部には、モータ等を含む回転機構（不図示）に連結されたスピンドル１２が収容されている。
【００３３】
スピンドル１２は、回転機構から伝達される回転力によって鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転し、昇降機構によってスピンドルハウジング１０と共に昇降する。また、スピンドル１２の下端部は、スピンドルハウジング１０の外部に露出している。このスピンドル１２の下端部には、円盤状のホイールマウント１４が固定されている。
【００３４】
ホイールマウント１４の下面には、封止ウェーハ１７のデバイス部１７ａより小径の研削ホイール１６が装着されている。研削ホイール１６は、アルミニウム、ステンレス等の金属材料で形成されたホイール基台１６ａを備えている。ホイール基台１６ａの下面には、複数の研削砥石１６ｂが環状に配列されている。
【００３５】
研削工程では、まず、封止ウェーハ１７に貼り付けられた保護部材１９を保持テーブルの保持面に接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、封止ウェーハ１７は、第１面１７ｃ側が上方に露出した状態で保持テーブルに保持される。
【００３６】
次に、保持テーブルを移動させ、デバイス部１７ａと外周部１７ｂとの境界に相当する領域に研削砥石１６ｂの外側の縁を位置付ける。この状態で、保持テーブルとスピンドル１２とをそれぞれ回転させて、スピンドルハウジング１０を下降させる。スピンドルハウジング１０の下降量は、封止ウェーハ１７のデバイス部１７ａに研削砥石１６ｂが押し付けられる程度とする。
【００３７】
これにより、封止ウェーハ１７のデバイス部１７ａを第１面１７ｃ側から研削して更に薄くできる。例えば、封止ウェーハ１７のデバイス部１７ａが仕上げ厚みまで薄化されると、この研削工程は終了する。なお、研削工程の終了後に保護部材１９は除去される。
【００３８】
研削工程の後には、封止ウェーハ１７の第２面１７ｄに配線層を形成する配線層形成工程を実施する。図４（Ｂ）は、配線層形成工程を模式的に示す断面図である。図４（Ｂ）に示すように、この配線層形成工程では、各半導体チップ１３のデバイスに接続する配線を含む配線層２１が任意の方法で形成される。
【００３９】
配線層形成工程の後には、封止ウェーハ１７の外周部１７ｂを除去する外周部除去工程を実施する。図４（Ｃ）は、外周部除去工程を模式的に示す断面図である。この外周部除去工程では、例えば、封止ウェーハ１７のデバイス部１７ａと外周部１７ｂとの境界に切削ブレード２６（図５参照）を切り込ませ、デバイス部１７ａと外周部１７ｂとを分断する。
【００４０】
これにより、封止ウェーハ１７のデバイス部１７ａから外周部１７ｂを除去できる。なお、この外周部除去工程を開始する前には、封止ウェーハ１７の第２面１７ｄに保護部材２３を貼り付けておくと良い。ただし、外周部除去工程の終了後に保護部材２３は除去される。また、レーザー加工等の方法で、デバイス部１７ａと外周部１７ｂとを分断することもできる。
【００４１】
外周部除去工程の後には、封止ウェーハ１７のデバイス部１７ａを個々のデバイスパッケージに分割する分割工程を実施する。図５は、分割工程を模式的に示す斜視図である。分割工程は、例えば、図５に示す切削装置１８で実施される。
【００４２】
切削装置１８は、封止ウェーハ１７のデバイス部１７ａを保持する保持テーブル（不図示）を備えている。保持テーブルは、モータ等を含む回転機構（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、保持テーブルの下方には、移動機構（不図示）が設けられており、保持テーブルは、この移動機構で水平方向に移動する。
【００４３】
保持テーブルの上面は、デバイス部１７ａを保持する保持面となっている。この保持面には、保持テーブルの内部に形成された流路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、デバイス部１７ａを吸引するための吸引力が発生する。
【００４４】
保持テーブルの上方には、切削ユニット２０が配置されている。切削ユニット２０は、昇降機構（不図示）に支持されたスピンドルハウジング２２を備えている。スピンドルハウジング２２の内部には、モータ等を含む回転機構（不図示）に連結されたスピンドル２４が収容されている。
【００４５】
スピンドル２４は、回転機構から伝達される回転力によって水平方向に概ね平行な回転軸の周りに回転し、昇降機構によってスピンドルハウジング２２と共に昇降する。また、スピンドル２４の一端部は、スピンドルハウジング２２の外部に露出している。このスピンドル２４の一端部には、円環状の切削ブレード２６が装着されている。
【００４６】
分割工程では、例えば、デバイス部１７ａの第１面１７ｃ側を保持テーブルの保持面に接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、デバイス部１７ａは、配線層２１が上方に露出した状態で保持テーブルに保持される。
【００４７】
次に、回転させた切削ブレード２６を切り込ませ、配線層２１と共にデバイス部１７ａを各半導体チップ１３に対応するデバイスパッケージに分割する。封止ウェーハ１７のデバイス部１７ａが全ての半導体チップ１３に対応するデバイスパッケージに分割されると、分割工程は終了する。
【００４８】
以上のように、本実施形態に係るデバイスパッケージの製造方法では、封止ウェーハ形成工程において、半導体チップ１３が配列された領域に対応するデバイス部１７ａと、デバイス部１７ａを囲みデバイス部１７ａより厚い外周部１７ｂと、を有する封止ウェーハ１７を形成するので、厚い外周部１７ｂによって封止ウェーハ１７の剛性が高められ、封止ウェーハ１７の反りを抑制できる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上述した半導体チップ配列工程の代わりに、支持ウェーハ１１の第１面（上面）１１ａに接合用配線層を形成する接合用配線層形成工程及び接合用配線層に半導体チップ１３を接合する半導体チップ接合工程を実施しても良い。
【００５０】
図６（Ａ）は、変形例に係るデバイスパッケージの製造方法の接合用配線層形成工程を模式的に示す断面図である。接合用配線層形成工程では、図６（Ａ）に示すように、支持ウェーハ１１の第１面１１ａに接合用配線層２５を形成する。この接合用配線層２５は、少なくとも、半導体チップ１３のデバイスに接合される接合用配線を含んでいる。
【００５１】
接合用配線層形成工程の後には、接合用配線層２５に半導体チップ１３を接合する半導体チップ接合工程を実施する。図６（Ｂ）は、変形例に係るデバイスパッケージの製造方法の半導体チップ接合工程を模式的に示す断面図である。この半導体チップ接合工程では、図６（Ｂ）に示すように、接合用配線層２５が形成された支持ウェーハ１１の第１面１１ａ側に複数の半導体チップ１３を配列して、半導体チップ１３を接合用配線層２５内の接合用配線に接合する。
【００５２】
半導体チップ接合工程の後には、封止ウェーハ形成工程（図２（Ａ）、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）参照）、支持ウェーハ除去工程（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）参照）、研削工程（図４（Ａ）参照）、配線層形成工程（図４（Ｂ）参照）、外周部除去工程（図４（Ｃ）参照）及び分割工程（図５参照）を実施すれば良い。この変形例に係るデバイスパッケージの製造方法では、接合用配線層２５の不良部分を避けて半導体チップ１３を接合できるので、上記実施形態に係るデバイスパッケージの製造方法と比較して歩留まりを高め易い。
【００５３】
また、本発明は、上記実施形態及び変形例に含まれる工程の順序等を適宜変更して実施できる。上記実施形態及び変形例に含まれる工程の一部（研削工程、外周部除去工程、配線層形成工程等）を省略することも可能である。その他、上記実施形態及び変形例に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【００５４】
１１  支持ウェーハ
１１ａ  第１面（上面）
１１ｂ  第２面（下面）
１３  半導体チップ
１５  樹脂
１７  封止ウェーハ
１７ａ  デバイス部
１７ｂ  外周部
１７ｃ  第１面
１７ｄ  第２面
１９  保護部材
２１  配線層
２３  保護部材
２５  接合用配線層
２  プレス装置
４  プレス板
６  研削装置
８  研削ユニット
１０  スピンドルハウジング
１２  スピンドル
１４  ホイールマウント
１６  研削ホイール
１６ａ  ホイール基台
１６ｂ  研削砥石
１８  切削装置
２０  切削ユニット
２２  スピンドルハウジング
２４  スピンドル
２６  切削ブレード
【図１】
0006529321.tif 000002
【図２】
0006529321.tif 000003
【図３】
0006529321.tif 000004
【図４】
0006529321.tif 000005
【図５】
0006529321.tif 000006
【図６】
0006529321.tif 000007