(57)【要約】【課題】研削加工により薄型化する半導体チップの側面に保護膜を良好に形成する。【解決手段】半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に複数の溝(4)を格子状に形成し、加熱により気化する熱気化性物質(5)を溝(4)の一部に供給した後、熱気化性物質(5)の上から溝(4)内に保護樹脂(6)を充填する。次に、半導体ウェーハ(1)を加熱することにより熱気化性物質(5)を気化させて保護樹脂(6)の下方の溝(4)内に空洞部(7)を形成した後、空洞部(7)に達するまで半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を研削装置(10)により研削する。その後、保護樹脂(6)の中央に沿って保護樹脂(6)を切断して、保護樹脂(6)により側面(3c)が夫々被覆された複数の半導体チップ(3)に分割する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハの一方の主面に複数の溝を格子状に形成する工程と、
加熱により気化する熱気化性物質を前記溝の一部に供給する工程と、
前記熱気化性物質の上から前記溝内に保護樹脂を充填する工程と、
前記半導体ウェーハを加熱することにより、前記熱気化性物質を気化させて、前記保護樹脂の下方の前記溝内に空洞部を形成する工程と、
該空洞部に達するまで前記半導体ウェーハの他方の主面を研削する工程と、
前記保護樹脂の中央に沿って前記保護樹脂を切断して、前記保護樹脂により側面が夫々被覆された複数の半導体チップに分割する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製法。
【請求項２】
前記半導体ウェーハの他方の主面を研削する前に、前記溝を含む前記半導体ウェーハの一方の主面に弾力性を有する保持体を貼着する工程を含む請求項１に記載の半導体装置の製法。
【請求項３】
前記保護樹脂は、熱硬化性のシリコーン樹脂又はポリイミド樹脂であり、前記熱気化性物質は、ポリエチレングリコールである請求項１又は２に記載の半導体装置の製法。
【請求項４】
前記保護樹脂の硬化温度より低い沸点を有する前記熱気化性物質を気化させた後に、前記保護樹脂を硬化させる工程を含む請求項３に記載の半導体装置の製法。
【請求項５】
前記半導体ウェーハの底面に連絡する細孔を前記溝の底部に形成する工程と、
前記溝内に前記熱気化性物質を供給するときに、前記熱気化性物質自身の粘性により前記溝内に前記熱気化性物質を保持する工程と、
気化する前記熱気化性物質の蒸気を前記細孔から放出する工程を含む請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置の製法。
【請求項６】
前記半導体ウェーハの一方の主面に複数の溝を形成する前に、第１の導電型を有する第１の半導体領域と、該第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の半導体領域とを前記半導体ウェーハに形成する工程を含む請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体装置の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削加工により薄型化する半導体チップの側面に保護膜を良好に形成できる半導体装置の製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、薄型の半導体チップの側面に保護膜を形成する従来の半導体装置の製法は、図１に示すように半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に区画線(D)に沿って複数の溝(4)をダイサ等により格子状に形成した後、図９に示すようにディスペンス法又はスクリーン印刷法等で複数の溝(4)内に保護樹脂(6)を充填する。例えば４００μm程度の厚さの半導体ウェーハ(1)に対して、底部(4a)の幅が１５０μm程度で側壁部(4c)の深さが２００μm程度の溝(4)が形成される。保護樹脂(6)は、例えばシリコーン樹脂等のシロキサン系樹脂又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が使用される。次に、図９に示す状態の半導体ウェーハ(1)をクリーンオーブン等に搬入して複数の溝(4)内の保護樹脂(6)を加熱硬化させた後、半導体ウェーハ(1)を反転させて、図１０に示すように溝(4)を含む半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に保持体としての保持テープ(2)を貼着する。その後、図１０に示すように、駆動装置(11)に連結された研削砥石等の研削装置(10)により、保護樹脂(6)が露出する程度の研削面(G)に達するまで半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を均一に研削する。最後に、保護樹脂(6)の中央に沿って切断すれば、保護樹脂(6)で側面(3c)を保護樹脂(6)で被覆した複数の薄型の半導体チップ(3)が得られる。側面を保護樹脂で被覆する半導体装置の製造方法は、例えば下記の特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２５９８公報
【０００４】
上記の特許文献１の半導体装置の製法は、半導体ウェーハの主面上で複数のチップ領域に区画する分割領域に溝を形成し、その溝内を酸化シリコン膜で埋め込んだ状態で半導体ウェーハの主面にウェハ補強粘着テープ及びカバー粘着テープを貼着して半導体ウェーハを補強し、その状態で半導体ウェーハの主面とは反対側の裏面を研削することにより半導体ウェーハを薄型化し、その後に溝内に酸化シリコン膜が埋め込まれた状態で種々の熱処理を行う。特許文献１によれば、ウェハ状の半導体ウェーハにひび割れ、欠損又は反りを発生させずに、薄型の半導体チップを良好に製造することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の従来の半導体装置の製法では、半導体ウェーハ(1)の溝(4)内に充填する保護樹脂(6)に要求される物性として、研削装置(10)による研削加工後に、保護樹脂(6)からの応力により、半導体ウェーハ(1)に反りが生じ又は保護樹脂(6)にクラック（亀裂）が発生する等の問題を回避するため、例えばショアー(Shore)Ａ硬度の小さく柔軟性の高い樹脂を使用する必要がある。しかしながら、半導体ウェーハ(1)の溝(4)内に柔軟性の高い保護樹脂(6)を充填して、研削装置(10)により半導体ウェーハ(1)と保護樹脂(6)を同時に研削すると、保護樹脂(6)に研削装置(10)が接触する際に、保護樹脂(6)に大きな引張応力が発生するため、研削加工後に保護樹脂(6)が損傷を受けたり、更に重度の場合には、図１１に示すように、溝(4)から保護樹脂(6)が掻き出され、半導体チップ(3)の側面(3c)が露出する問題があった。例えば、硬化後のショアーＡ硬度が１５以下で、引張り強度が５.０×１０5Pa以下程度の保護樹脂(6)であれば、研削装置(10)を自転しながら０.３〜０.５μm/s程度の速度で水平移動させて半導体ウェーハ(1)と保護樹脂(6)を同時に研削する場合、略全ての保護樹脂(6)が溝(4)から掻き出される。よって、研削加工により半導体ウェーハ(1)を薄型化すると共に複数の半導体チップ(3)の領域に分割する従来の製法では、薄型化する各半導体チップ(3)の側面(3c)に保護樹脂(6)を十分に付着させて保護膜を良好に形成することは困難であった。
【０００６】
そこで、本発明は、研削加工により薄型化する半導体チップの側面に保護膜を良好に形成することができる半導体装置の製法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による半導体装置の製法は、半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に複数の溝(4)を格子状に形成する工程と、加熱により気化する熱気化性物質(5)を溝(4)の一部に供給する工程と、熱気化性物質(5)の上から溝(4)内に保護樹脂(6)を充填する工程と、半導体ウェーハ(1)を加熱することにより熱気化性物質(5)を気化させて保護樹脂(6)の下方の溝(4)内に空洞部(7)を形成する工程と、空洞部(7)に達するまで半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を研削する工程と、保護樹脂(6)の中央に沿って保護樹脂(6)を切断して保護樹脂(6)により側面(3c)が夫々被覆された複数の半導体チップ(3)に分割する工程とを含む。
【０００８】
半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に形成した溝(4)内に熱気化性物質(5)を供給した後、熱気化性物質(5)の上から溝(4)内に保護樹脂(6)を充填する。その後、半導体ウェーハ(1)を加熱すると、溝(4)の底部(4a)の熱気化性物質(5)が気化して空洞部(7)が形成された後に又は空洞部(7)を形成すると同時に、保護樹脂(6)が硬化する。この状態で、溝(4)内の保護樹脂(6)と隣り合う空洞部(7)に研削面が達するまで、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を均一に研削すれば、研削装置(10)により保護樹脂(6)が損傷を受けず又は掻き出されずに、溝(4)内に保護樹脂(6)を保持することができる。その後、保護樹脂(6)を中央に沿って切断すれば、保護樹脂(6)で側面(3c)が被覆された複数の半導体チップ(3)を得ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、研削加工により半導体ウェーハを薄型化してダイシング等により複数の半導体チップに分割する際に、薄型の各半導体チップの側面に十分な厚さの保護樹脂を付着させると共に、研削時に保護樹脂が損傷を受けず、製造歩留まりの高い信頼性のある半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明による半導体装置の製法の実施の形態を図１〜図８について説明する。但し、図１〜図８では、図９〜図１１に示す箇所と実質的に同一の部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００１１】
本実施の形態の半導体装置の製法では、まず、図２に示すように、不純物拡散やエピタキシャル成長等により、第１の導電型の第１の半導体領域としての高不純物濃度のＮ＋型半導体領域、第３の導電型の第３の半導体領域としての低不純物濃度のＮ−型半導体領域及び第１の導電型とは異なる第２の導電型の第２の半導体領域としての高不純物濃度のＰ＋型半導体領域を順次積層して成るシリコン単結晶基板から構成される図１に示す円板状の半導体ウェーハ(1)を用意する。周知のように、図１の半導体ウェーハ(1)は、後に、ダイシングにより多数の半導体チップ(3)に分割される。本実施の形態では、一般的なＰＮ接合型のダイオードの構造として半導体チップ(3)を示すが、本発明は、ダイオードに限定されず、トランジスタ、サイリスタ、トライアック（ＴＲＩＡＣ）等他の種々の半導体装置の製造に適用することができる。
【００１２】
続いて、図２に示すように、半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)から、図１に示す格子状の区画線(D)に沿ってダイサ等により半導体ウェーハ(1)を切削し、格子状の溝(4)を半導体ウェーハ(1)に形成する。本実施の形態では、ダイサによるダイシングとウェットエッチングにより、例えば４００μm程度の厚さの半導体ウェーハ(1)に対して、底部(4a)の幅が１５０μm〜２００μm程度で側壁部(4c)の深さが２００μm程度の溝(4)を形成する。このように、半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に格子状の溝(4)を形成するので、半導体ウェーハ(1)が溝(4)を挟んで複数個の半導体チップ(3)の領域に区画される。
【００１３】
次に、図３に示すように、ディスペンサやスクリーン印刷を使用して溝(4)の底部(4a)に熱気化性物質(5)を塗布する。加熱により気化する熱気化性物質(5)は、標準状態、例えば、１９７℃の沸点を有する常温で液状のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が使用される。液状の熱気化性物質(5)を溝(4)の底部(4a)に塗布すると、熱気化性物質(5)の上面に作用する表面張力により、熱気化性物質(5)の上方に凸部(5a)が形成される。
【００１４】
続いて、図４に示すように、ディスペンサやスクリーン印刷を使用して熱気化性物質(5)の上方から溝(4)内に液状の保護樹脂(6)を充填する。保護樹脂(6)は、熱硬化性を有するシリコーン樹脂又はポリイミド樹脂が使用され、例えば、硬化温度は１５０℃程度で、３００℃以上の耐熱性を有するシリコーン樹脂が好ましい。熱気化性物質(5)の上方から溝(4)内に液状の保護樹脂(6)を充填すると、熱気化性物質(5)の凸部(5a)に接する保護樹脂(6)の下方に図５に示す凹部(6a)が形成される。
【００１５】
その後、図５に示すように、図示しないクリーンオーブン等の加熱装置内に半導体ウェーハ(1)を搬入し、１５０℃程度の温度で１時間加熱して、溝(4)内の保護樹脂(6)を硬化させる。保護樹脂(6)の硬化後、更に２００℃前後まで昇温して熱気化性物質(5)を全て気化させると、保護樹脂(6)の凹部(6a)より下方の溝(4)内に空洞部(7)が形成される。
【００１６】
溝(4)内に空洞部(7)を形成した後、図６に示すように、半導体ウェーハ(1)を反転させ、溝(4)を含む半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に弾力性を有する保持体としての保持テープ(2)を貼着する。保持テープ(2)は、弾力性を有する樹脂から成るテープ材又はフィルム材が使用され、溝(4)を含む半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に対向する接着面には粘着剤が塗布される。
【００１７】
次に、図６に示すように、駆動装置(11)に連結された研削装置(10)を自転しながら水平方向に半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)上を移動させて、溝(4)内に充填された保護樹脂(6)の凹部(6a)の周縁部(6b)に接する研削面(G)に達するまで、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を均一に研削する。これにより、図７に示すように、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)側のＮ＋型半導体領域が研削されて薄型化されると共に、溝(4)内の保護樹脂(6)を挟んで隣り合う複数の半導体チップ(3)に分割される。
【００１８】
その後、図７に示す保護樹脂(6)を中央線(C)に沿って切断し、保持テープ(2)を水平方向に引張って拡張させると、複数の半導体チップ(3)間に大きな間隙が形成される。この状態で、分割された各半導体チップ(3)をコレット等により吸着して保持テープ(2)から除去すれば、保護樹脂(6)で側面(3c)が被覆された複数の薄型の半導体チップ(3)が得られる。
【００１９】
本実施の形態では、半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に形成した溝(4)内に加熱により気化する熱気化性物質(5)を供給した後、熱気化性物質(5)の上から溝(4)内に熱硬化性の保護樹脂(6)を充填する。その後、半導体ウェーハ(1)を１５０℃程度で１時間加熱して溝(4)内の保護樹脂(6)を硬化させ、更に２００℃前後まで昇温すると、溝(4)の底部(4a)の熱気化性物質(5)が全て気化して空洞部(7)が形成される。この状態で、保護樹脂(6)の凹部(6a)の周縁部(6b)に接する研削面(G)に達するまで、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を均一に研削すれば、研削装置(10)により保護樹脂(6)を損傷せず又は掻き出さずに、溝(4)内に保護樹脂(6)を保持することができる。その後、保護樹脂(6)を中央線(C)に沿って切断して半導体ウェーハ(1)を複数の半導体チップ(3)に分割し、分割された各半導体チップ(3)を保持テープ(2)から除去すれば、保護樹脂(6)で側面(3c)が被覆された複数の薄型の半導体チップ(3)を得ることができる。したがって、研削加工により半導体ウェーハ(1)を薄型化して、ダイシングにより複数の半導体チップ(3)に分割する際に、薄型の各半導体チップ(3)の側面(3c)に十分な又は必要な厚さの保護樹脂(6)を付着させて保護膜を形成することができる。また、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を研削装置(10)により研削して複数の半導体チップ(3)の領域に分割する際に、保持テープ(2)上に各半導体チップ(3)が粘着力により確実に保持されるので、各半導体チップ(3)が研削装置(10)に接触する際に飛散しない。更に、弾力性を有する保持テープ(2)を水平方向に引張って拡張させる際に、各半導体チップ(3)間に大きな間隙が形成されるので、分割された各半導体チップ(3)をコレット等により容易に吸着し、保持テープ(2)上から除去して容易に移動することができる。
【００２０】
本発明の実施態様は前記の実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上記の実施の形態では、熱気化性物質(5)の沸点（１９７℃）が保護樹脂(6)の硬化温度（１５０℃程度）よりも高いため、保護樹脂(6)を硬化させた後に熱気化性物質(5)を気化させて空洞部(7)を形成したが、これとは逆に、保護樹脂(6)の硬化温度よりも低い沸点を有する熱気化性物質(5)を使用して、熱気化性物質(5)を気化させて空洞部(7)を形成した後に保護樹脂(6)を硬化させてもよい。この場合、溝(4)を含む半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に耐熱性を有する保持テープ(2)を貼着して他方の主面(1b)を上方に向けた後に、半導体ウェーハ(1)を加熱するとよい。また、図８に示すように、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)に連絡する細孔(8)を溝(4)の底部(4a)に形成し、溝(4)内に熱気化性物質(5)を供給するとき、熱気化性物質(5)自身の粘性により溝(4)内に熱気化性物質(5)を保持して、半導体ウェーハ(1)の加熱により気化する熱気化性物質(5)の蒸気を溝(4)の底部(4a)に設けた細孔(8)から放出してもよい。また、上記の実施の形態では、溝(4)内に充填された保護樹脂(6)の凹部(6a)の周縁部(6b)に接する研削面(G)に達するまで、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を研削装置(10)により均一に研削するが、研削装置(10)が溝(4)内の保護樹脂(6)と隣り合う空洞部(7)に達する時点で、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)の研削を中止してもよい。また、上記の実施の形態では、保護樹脂(6)としてシリコーン樹脂を使用するが、ポリイミド樹脂を使用してもよい。更に、本発明はＰＮ接合型のダイオードチップの製造に限定されず、各種トランジスタ又はサイリスタ、若しくはモノリシック型の集積回路等の製造にも本発明を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、研削加工により薄型化する半導体チップの側面を被覆する樹脂製の保護膜を有する半導体装置の製造に良好に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】円板状の半導体ウェーハの一方の主面に複数の溝を格子状に形成する状態を示す斜視図
【図２】半導体ウェーハの一方の主面に複数の溝を形成する状態を示す断面図
【図３】複数の溝の底部に熱気化性物質を塗布する状態を示す断面図
【図４】熱気化性物質の上方から溝内に保護樹脂を充填する状態を示す断面図
【図５】半導体ウェーハを加熱して溝内の熱気化性物質を気化させた状態を示す断面図
【図６】保護樹脂の凹部の周縁部に達するまで半導体ウェーハの他方の主面を研削装置により研削する状態を示す断面図
【図７】研削加工により保護樹脂を挟んで複数の半導体チップに分割する状態を示す断面図
【図８】細孔が設けられた複数の溝の底部に熱気化性物質を塗布する状態を示す断面図
【図９】半導体ウェーハの一方の主面に形成された複数の溝内に保護樹脂を充填する状態を示す断面図
【図１０】保護樹脂に達するまで半導体ウェーハの他方の主面を研削装置により研削する状態を示す断面図
【図１１】研削加工後に複数の溝から保護樹脂が掻き出された状態を示す断面図
【符号の説明】
【００２３】
(1)・・半導体ウェーハ、  (1a)・・一方の主面、  (1b)・・他方の主面、  (2)・・保持テープ（保持体）、  (3)・・半導体チップ、  (3a)・・一方の主面、  (3b)・・他方の主面、  (3c)・・側面、  (4)・・溝、  (4a)・・底部、  (4b)・・底面、  (4c)・・側壁部、  (5)・・熱気化性物質、  (5a)・・凸部、  (6)・・保護樹脂、  (6a)・・凹部、  (6b)・・周縁部、  (7)・・空洞部、  (8)・・細孔、  (10)・・研削装置、  (11)・・駆動装置、  (D)・・区画線、  (G)・・研削面、  (C)・・中央線、
【図１】
2009123809.tif 000003
【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】
2009123809.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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