(57)【要約】【課題】半導体ウェハの破損を十分に防止できるダイシング方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る半導体ウェハのダイシング方法は、半導体ウェハ１の一方面Ｓ１に形成された突起電極２を埋め込むように絶縁性樹脂層３を被覆する工程と、絶縁性樹脂層３の表面とダイシングテープ５とを貼り合わせ、ダイシングテープ５を介して半導体ウェハ１をウェハリング４に装着する工程と、ウェハリング装着後、半導体ウェハ１の他方面Ｓ２側から半導体ウェハ１の裏面を研削する工程と、裏面研削後、ウェハリング４が装着された半導体ウェハ１をダイシング装置４０に固定する工程と、他方面Ｓ２側から半導体ウェハ１を切断し、一方面Ｓ１上に突起電極２を有し且つ切断された絶縁性樹脂層３によって一方面Ｓ１が被覆された半導体チップ１０を得るダイシング工程とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハの一方面に形成された複数の突起電極を埋め込むように、当該一方面上に絶縁性樹脂層を形成する被覆工程と、
前記絶縁性樹脂層の表面とダイシングテープとを貼り合わせ、前記ダイシングテープを介して当該半導体ウェハをウェハリングに固定するウェハリング装着工程と、
前記ウェハリング装着工程後、前記半導体ウェハの他方面側から当該半導体ウェハを研削するバックグラインド工程と、
前記バックグラインド工程後、前記ウェハリングが装着された状態の前記半導体ウェハを、前記絶縁性樹脂層及び前記ダイシングテープを介してダイシング装置のステージ上に固定するダイシング準備工程と、
前記半導体ウェハの他方面側から前記半導体ウェハを前記絶縁性樹脂層とともに切断し、一方面上に突起電極を有し且つ切断された前記絶縁性樹脂層によって当該一方面が被覆された半導体チップを得るダイシング工程と、
を備える半導体ウェハのダイシング方法。
【請求項２】
前記ダイシング工程において、前記半導体ウェハの前記一方面に形成されたダイシングパターンを、前記半導体ウェハの前記他方面側から赤外線カメラによって認識する、請求項１に記載の半導体ウェハのダイシング方法。
【請求項３】
前記被覆工程において、絶縁性樹脂組成物からなるフィルムを前記半導体ウェハの一方面上に貼り合わせることによって、前記絶縁性樹脂層を形成する、請求項１又は２に記載の半導体ウェハのダイシング方法。
【請求項４】
前記絶縁性樹脂層は、可視光透過率が１０％以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体ウェハのダイシング方法。
【請求項５】
前記絶縁性樹脂層は、３００℃以上の温度で接続を行っても樹脂発泡が生じない絶縁性樹脂組成物からなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体ウェハのダイシング方法。
【請求項６】
前記絶縁性樹脂層は、ポリイミド樹脂とエポキシ樹脂と硬化剤とを含有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体ウェハのダイシング方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体ウェハのダイシング方法によって得られた前記半導体チップを前記切断された絶縁性樹脂層とともにピックアップするピックアップ工程と、
前記半導体チップを実装すべき基板に対し、前記切断された絶縁性樹脂層側を向けて前記半導体チップを保持しながら、前記基板の表面に設けられた電極と、前記半導体チップの前記突起電極との位置を合わせる位置調整工程と、
前記位置調整工程後、前記半導体チップを前記基板上に仮固定する接続準備工程と、
前記半導体チップを前記基板に押し当てるとともに熱を加えることによって、前記半導体チップを前記基板に実装する接続工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハのダイシング方法及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化、高機能化等の進展に伴い、半導体装置に対して小型化及び薄型化が求められ、また高周波伝送への対応などの電気特性の向上も求められている。上記のような要求を満たすため、半導体装置の製造過程のうち、基板上に半導体チップを実装する工程についても種々の検討がなされている。
【０００３】
従来、半導体チップを基板上に実装して半導体装置を製造する際、ワイヤーボンディングによって半導体チップを基板に接続する方式が主に採用されていた。しかし、近年、フリップチップ接続方式への移行が始まっている。このフリップチップ接続方式は、半導体チップに形成されたバンプと呼ばれる突起電極と、基板に形成された電極とを直接接続するものである。
【０００４】
フリップチップ接続方式としては、はんだやスズなどを用いて金属接合させる方法、超音波振動を用いて金属接合させる方法、樹脂の収縮力を利用して機械的接触を保持する方法などが知られている。これらの方法のなかでも、生産性や接続信頼性の観点から、はんだやスズなどを用いて金属接合させる方法が広く採用されている。はんだを用いて金属接合させる方法は特に高い接続信頼性を示すことから、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などの実装に採用されている。
【０００５】
フリップチップ接続方式によって基板に半導体チップを実装する場合、外部環境から接続部を保護し且つ外部応力が接続部に集中しないようにするため、通常、半導体チップと基板の間の空隙を樹脂材料で封止充填する。封止充填方法としては、半導体チップを基板に実装した後に、液状の樹脂材料を毛細管現象によって注入して硬化させる方法が知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【０００６】
ところで、半導体装置の薄型化や半導体チップの多段積層に対応するため、厚さ１００μｍ以下の比較的薄い半導体ウェハが使用されるようになってきている。このような半導体ウェハは、バックグラインド加工と呼ばれる研削方法によって比較的厚い半導体ウェハを所定の厚さになるまで研削することによって作製される。
【０００７】
フリップチップ接続の一態様として、バックグラインド加工によって得られた半導体ウェハの表面に予め封止用の樹脂層を形成（接着剤層）する方法が知られている（例えば、特許文献４，５を参照）。この方法は、半導体ウェハ及びその一方面に設けられた樹脂層の両方を同時に切断し、個片化された半導体チップを上記樹脂層を介して基板に実装するものである。
【特許文献１】特開２００４−３４９５６１号公報
【特許文献２】特開２０００−１００８６２号公報
【特許文献３】特開２００３−１４２５２９号公報
【特許文献４】特開２００１−３３２５２０号公報
【特許文献５】特開２００５−２８７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、バックグラインド加工によって厚さ１００μｍ以下に研削された半導体ウェハは、機械的強度が著しく低いため、ダイシング工程に至るまでに破損が生じやすい。このため、半導体ウェハの取り扱いが難しく、この点において従来の半導体装置の製造方法は改善の余地があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体ウェハの破損を十分に防止できる半導体ウェハのダイシング方法を提供することを目的とする。また、本発明は、上記ダイシング方法によって個片化された半導体チップを用いて半導体装置を効率的に製造する方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】
【００１０】
本発明に係る半導体ウェハのダイシング方法は、半導体ウェハの一方面に形成された複数の突起電極を埋め込むように、当該一方面上に絶縁性樹脂層を形成する被覆工程と、絶縁性樹脂層の表面とダイシングテープとを貼り合わせ、ダイシングテープを介して当該半導体ウェハをウェハリングに固定するウェハリング装着工程と、ウェハリング装着工程後、半導体ウェハの他方面側から当該半導体ウェハを研削するバックグラインド工程と、バックグラインド工程後、ウェハリングが装着された状態の半導体ウェハを、絶縁性樹脂層及びダイシングテープを介してダイシング装置のステージ上に固定するダイシング準備工程と、半導体ウェハの他方面側から半導体ウェハを絶縁性樹脂層とともに切断し、一方面上に突起電極を有し且つ切断された絶縁性樹脂層によって当該一方面が被覆された半導体チップを得るダイシング工程とを備える。
【００１１】
本発明のダイシング方法によれば、ウェハリングに固定した状態でバックグラインド工程からダイシング準備工程及びダイシング工程へと移行できる。このため、これらの過程において半導体ウェハの破損を十分に防止できる。また、半導体ウェハの一方面を絶縁性樹脂層で被覆した後、半導体ウェハをダイシングすることによって、絶縁性樹脂層を一方面上に有する複数の半導体チップが一括して得られる。このため、接続工程後に毛細管現象を利用して充填する場合や個片化された半導体チップの表面に後から個別に絶縁性接着剤層を形成する場合と比較し、半導体チップの生産性を向上できる。
【００１２】
また、バックグラインド工程及びダイシング工程において絶縁性接着剤層の表面がダイシングテープと当接した状態となっている。このため、バックグラインド工程及びダイシング工程において発生する切削屑などが絶縁性樹脂層に付着することを十分に防止でき、絶縁性樹脂層の性能低下を十分に抑制できる。所定の性能が維持された絶縁性樹脂層を介して半導体チップを基板上に実装することで、接続信頼性の高い半導体装置を製造できる。
【００１３】
ダイシング工程において、半導体ウェハの一方面に形成されたダイシングパターンを、半導体ウェハの他方面側から赤外線カメラによって認識することが好ましい。赤外線カメラを用いてダイシングパターンを認識することにより、ダイシング工程において切断すべき箇所を正確に把握することができる。
【００１４】
被覆工程において、絶縁性樹脂組成物からなるフィルムを半導体ウェハの一方面上に貼り合わせることによって、絶縁性樹脂層を形成することが好ましい。絶縁性樹脂層は、基板又は半導体チップの表面に絶縁性樹脂組成物を塗工して形成してもよいが、予めフィルム状に成形されたものを使用すれば、作業効率を一層向上できる。
【００１５】
絶縁性樹脂層は、後述する本発明に係る半導体装置の方法において、半導体チップと基板との間の空隙を封止するとともに両者を接着させる接着剤として機能する。ダイシング工程後、接続信頼性の高い半導体装置を効率的に製造する観点から、絶縁性樹脂層は以下の条件を満たすものを使用することが好ましい。すなわち、絶縁性樹脂層は可視光透過率が１０％以上であることが好ましい。このことにより、半導体チップと基板との位置を調整する工程（位置調整工程）において、半導体チップの突起電極の位置の確認を通常の可視光カメラ等で行うことができる。また、絶縁性樹脂層は３００℃以上の温度で接続を行っても樹脂発泡が生じない絶縁性樹脂組成物からなることが好ましい。このことにより、半導体チップと基板とを接続する工程（接続工程）を経て得られる半導体装置は、接続部に残存する気泡が十分に低減されたものとなる。なお、接続部に残存する気泡は、半導体装置の接続信頼性を低下させる一因となる。
【００１６】
更に、絶縁性樹脂層は、ポリイミド樹脂とエポキシ樹脂と硬化剤とを含有することが好ましい。これらの成分を含有せしめることにより、絶縁性樹脂層の高い耐熱性を達成できるとともに、加熱により絶縁性樹脂層を硬化させることができる。
【００１７】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上述した半導体ウェハのダイシング方法によって得られた半導体チップを切断された絶縁性樹脂層とともにピックアップするピックアップ工程と、半導体チップを実装すべき基板に対し、切断された絶縁性樹脂層側を向けて半導体チップを保持しながら、基板の表面に設けられた電極と半導体チップの突起電極との位置を合わせる位置調整工程と、位置調整工程後、半導体チップを基板上に仮固定する接続準備工程と、半導体チップを基板に押し当てるとともに熱を加えることによって、半導体チップを基板に実装する接続工程とを備える。
【００１８】
基板に半導体チップを実装する前に半導体チップ又は基板の表面に予め封止用の樹脂層を形成した場合、半導体装置の接続信頼性の点において改善の余地があった。すなわち、樹脂層を予め形成した場合、基板に半導体チップを実装する工程に至るまでに熱などによって樹脂層の性質（溶融粘度など）が変化してしまい、接続不良が発生する恐れがある。これに対し、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、位置調整工程を実施した後、接続工程を実施するため、接続工程の前に絶縁性樹脂層の性質が熱によって変化することを十分に抑制できる。したがって、絶縁性樹脂層が接続工程において十分に性能を発揮でき、良好な接続が可能となり、接続信頼性が高い半導体装置を製造できる。
【００１９】
また、接続工程に先立ち、半導体チップを基板上の所定の位置に仮固定しておくと、仮固定後に基板、絶縁性樹脂層及び半導体チップからなる積層体を圧着装置へと移送できる。例えば、圧着装置に上記積層体を連続的に搬送し、搬送される積層体と基板とを連続的に接続すれば、半導体装置をより一層効率的に製造できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、半導体ウェハの破損を十分に防止できる半導体ウェハのダイシング方法が提供される。また、本発明によれば、上記ダイシング方法によって個片化された半導体チップを用いて半導体装置を効率的に製造する方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
＜第１実施形態＞
図１〜９を参照しながら、第１実施形態に係る半導体ウェハのダイシング方法、及び半導体装置の製造方法について説明する。
【００２３】
まず、図１に示されるような半導体ウェハ１を用意する。半導体ウェハ１は、半導体プロセスにより回路が形成された回路面（一方面）Ｓ１と、回路面Ｓ１の反対側の面である裏面（他方面）Ｓ２とを有する。半導体ウェハ１の回路面Ｓ１には、回路面Ｓ１から突出する複数の突起電極２及びダイシングパターン（図示せず）が形成される。
【００２４】
半導体ウェハ１の厚さは５０〜６００μｍであることが好ましく、５０〜５５０μｍであることがより好ましく、５０〜４００μｍであることが更に好ましい。半導体ウェハ１の厚さが５０μｍ未満であると、半導体ウェハ１の破損が生じやすく、他方、６００μｍを超えると、薄型の半導体装置を製造しにくくなる。また、突起電極２の高さ（図１に示すｔ２）は、１〜２００μｍであることが好ましく、１〜１００μｍであることがより好ましい。
【００２５】
半導体ウェハ１の材質としては、例えばシリコン、ガリウム砒素が挙げられる。突起電極２の材質としては、金、銀、銅、ニッケル、インジウム、パラジウム、スズ、鉛、ビスマスなどが挙げられる。突起電極２は、上記材質のうち単一の金属で構成されてもよいし、二種以上の金属で構成されてもよい。突起電極２は、組成の異なる金属層が積層されたものであってもよい。
【００２６】
次に、図２に示すように、半導体ウェハ１の回路面Ｓ１に形成された複数の突起電極２を埋め込むように、回路面Ｓ１上に絶縁性樹脂層３を形成する（被覆工程）。絶縁性樹脂層３を形成する絶縁性樹脂組成物は、高い耐熱性を有するとともに、熱硬化性を有するものが好ましい。絶縁性樹脂組成物については後で詳細に説明する。
【００２７】
絶縁性樹脂層３の形成方法として、スピンコートや印刷法などにより絶縁性樹脂組成物を含有する塗工液を回路面Ｓ１にスピンコート又は印刷法によって塗布した後、乾燥する方法、あるいは、フィルム状に形成された絶縁性樹脂組成物を半導体ウェハ１の回路面Ｓ１上に貼り合わせる方法（ラミネート法）が挙げられる。作業性の観点から、ラミネート法を採用することが好ましい。ラミネート法はロール式ラミネータや真空式ラミネータ等を用いて実施できる。
【００２８】
絶縁性樹脂層３の厚さは、絶縁性樹脂層３が半導体チップ１０と実装すべき基板１４（図６を参照）との間を充分に充填できる厚さであることが好ましい。通常、絶縁性樹脂層３の厚さ（図２に示すｔ３）が、突起電極２（図１に示すｔ２）の高さと基板１４の電極１４ａの高さ（図６に示すｔ１４ａ）の合計に相当するものであれば、半導体チップ１０と基板１４との間の空隙を絶縁性樹脂組成物で十分に充填できる。具体的には、絶縁性樹脂層３の厚さは５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましい。なお、絶縁性樹脂層３の厚さが５μｍ未満であると、ラミネート法によって絶縁性樹脂層３を形成することが困難となる傾向があり、ラミネート法によって形成される絶縁性樹脂層３に皺や気泡が生じやすくなる。
【００２９】
また、絶縁性樹脂層３は、可視光透過率が１０％以上であることが好ましく、１５％以上であることがより好ましく、２０％以上であることが更に好ましい。可視光透過率が上記範囲となるように絶縁性樹脂層３の組成及び厚さを調整することにより、後段の位置調整工程において突起電極２の位置の確認を通常の可視光カメラ等で行うことができる。ここでいう「可視光透過率」は、市販の分光光度計を使用し、波長５５５ｎｍの光の透過率を測定して得られる値を意味する。
【００３０】
次に、図３に示すように、絶縁性樹脂層３の表面Ｓ３及びウェハリング４の下縁４ａにダイシングテープ５を貼り付ける。これにより、絶縁性樹脂層３及びダイシングテープ５を介して半導体ウェハ１をウェハリング４に固定する（ウェハリング装着工程）。
【００３１】
ウェハリング４は、円環状の部材であり、ダイシング時における半導体ウェハ１の固定治具として機能する。ウェハリング４は、その内径が半導体ウェハ１の外形よりも大きく、半導体ウェハ１を囲むようにダイシングテープ５上に配置される。こうして、半導体ウェハ１及び絶縁性樹脂層３とウェハリング４とが、ダイシングテープ５によって一体化される。
【００３２】
ダイシングテープ５は、基材フィルム５ａと、基材フィルム５ａの表面に形成された粘着層５ｂとを有しており、粘着層５ｂと絶縁性樹脂層３の表面Ｓ３とが接着されている。ダイシングテープ５としては、加熱及び紫外線照射の少なくとも一方によって、粘着層５ｂの粘着力が低下するものを使用することが好ましい。
【００３３】
続いて、図４に示すように、半導体ウェハ１の裏面（他方面）Ｓ２が上を向くように、研削装置３０のステージ３０ｂ上にダイシングテープ５を介して半導体ウェハ１及びウェハリング４を固定する。研削砥石３０ａを半導体ウェハ１の裏面Ｓ２に押し当てながら、研削砥石３０ａ及びステージ３０ｂを回転させ、半導体ウェハ１の研削を行う（バックグラインド工程）。この研削工程によって、半導体ウェハ１を厚さ５０〜５５０μｍにまで薄化することが好ましい。半導体ウェハ１の厚さが５０μｍ未満であると、半導体ウェハ１の破損が生じやすく、他方、５５０μｍを超えると、薄型の半導体装置を製造しにくくなる。
【００３４】
バックグラインド工程後、薄化された半導体ウェハ１及びウェハリング４をダイシングテープ５とともにステージ３０ｂから取り外す。その後、これらが一体となった状態のまま、図５に示すダイシング装置４０に移す。同図に示すように、薄化された半導体ウェハ１の裏面（他方面）Ｓ２が上を向くように、ダイシング装置４０のステージ４０ｂ上にダイシングテープ５を介して半導体ウェハ１及びウェハリング４を固定する（ダイシング準備工程）。
【００３５】
その後、半導体ウェハ１の回路面Ｓ１を裏面Ｓ２側から赤外線カメラ１２によって切断すべき箇所（ダイシングパターン）を認識する。そして、図５に示されるように、ダイシングブレード９によって、半導体ウェハ１の裏面Ｓ２側から半導体ウェハ１を絶縁性樹脂層３とともに切断する（ダイシング工程）。なお、ダイシングブレード９としては、例えばダイヤモンド製のものを使用できる。ダイシングは高速で回転するダイシングブレード９を水で冷却しながら行うことが好ましい。
【００３６】
ダイシング工程を経ることによって、切断された半導体ウェハ１と、その回路面Ｓ１に設けられた突起電極２とを有する複数の半導体チップ１０が得られる。半導体チップ１０は、切断された絶縁性樹脂層３によって回路面Ｓ１が被覆されている。半導体チップ１０のサイズは、用途や要求性能に応じて適宜設定すればよい。例えば、液晶ドライバーＩＣ等の実装パッケージであるＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）にあっては、通常、ダイシング工程によって横１〜２ｍｍ、縦１０〜２５ｍｍの矩形に切断された半導体チップが使用される。
【００３７】
ダイシング工程の終了後、ピックアップ装置（図示せず）を用いて半導体チップ１０をピックアップする（ピックアップ工程）。半導体チップ１０をピックアップする前に、粘着層５ｂに対して加熱又は紫外線照射を行うことによって、その粘着力を低下させることが好ましい。
【００３８】
続いて、図６に示すように、仮固定装置５０及び可視光カメラ１３を使用し、基板１４の電極１４ａと、半導体チップ１０の突起電極２との位置合わせを行う。
【００３９】
まず、ピックアップされた半導体チップ１０の裏面Ｓ２を圧着ヘッド５０ａに吸着させる。他方、電極１４ａが形成された面を上方に向けた状態で基板１４をステージ５０ｂ上に載置する。続いて、半導体チップ１０の回路面Ｓ１に形成されている位置合わせ用基準マーク（図示せず）を、絶縁性樹脂層３を通して可視光カメラ１３で認識するとともに、基板１４の電極１４ａが形成された一方面Ｓ４上の位置合わせ用基準マーク（図示せず）を可視光カメラ１３で認識して、位置合わせを行う。
【００４０】
位置調整工程後、図７に示すように、仮固定装置５０を使用し、半導体チップ１０を基板１４に押し当てるとともに熱を加えることによって、半導体チップ１０を基板１４に仮固定する（接続準備工程）。仮固定装置５０の圧着ヘッド５０ａ及びステージ５０ｂは、いずれもヒータが内蔵されており、表面の温度を所望の温度にそれぞれ設定できるようになっている。また、圧着ヘッド５０ａはステージ５０ｂの表面に対して垂直方向（図６の矢印Ｖの方向）に移動可能となっている。
【００４１】
仮固定装置５０の圧着ヘッド５０ａ及びステージ５０ｂの温度は、接続準備工程において、絶縁性樹脂層３が粘着性を示す温度であり且つ絶縁性樹脂層３の硬化反応が促進されない温度であればよく、例えば、４０〜１００℃程度に設定することが好ましい。なお、接続準備工程においては、圧着ヘッド５０ａ及びステージ５０ｂの一方のみによって加温してもよく、あるいは、加温することなく、圧着ヘッド５０ａによる加圧のみによって仮固定を行ってもよい。
【００４２】
接続準備工程後、基板１４、絶縁性樹脂層３及び半導体チップ１０がこの順序で積層された積層体１８を圧着装置６０に搬送する。図８に示すように、圧着装置６０を使用し、半導体チップ１０を基板１４に押し当てるとともに熱を加えることによって、半導体チップ１０を基板１４に実装する（接続工程）。圧着装置６０の圧着ヘッド６０ａ及びステージ６０ｂは、いずれもヒータが内蔵されており、表面の温度を所望の温度にそれぞれ設定できるようになっている。また、圧着ヘッド６０ａはステージ６０ｂの表面に対して垂直な方向（図８の矢印Ｖの方向）に移動可能となっている。
【００４３】
圧着装置６０の圧着ヘッド６０ａ及びステージ６０ｂの温度は、接続工程において、接続不良を防止するために、突起電極２と電極１４ａの間に樹脂が残存しないように絶縁性樹脂層３が十分流動する温度に設定することが好ましい。また、突起電極２と電極１４ａの間に共晶を形成させて接続する場合、絶縁性樹脂層３が十分に流動する温度かつ接続部の温度が突起電極２の材質及び電極１４ａの材質の共晶温度を超えるように設定することが好ましい。例えば、突起電極２が金で形成され、他方、電極１４ａがスズめっき処理されている場合、金とスズとの共晶温度（２７８℃）を超えるように接続部を加熱することが好ましい。例えば、圧着ヘッド６０ａを３０〜５００℃、ステージ６０ｂを５０〜１５０℃に設定することが好ましい。加熱時間を０．１〜１０秒とすることが好ましく、０．１〜５秒とすることがより好ましい。
【００４４】
接続工程によって、半導体チップ１０の突起電極２と、基板１４の電極１４ａとを電気的に接続する。また、半導体チップ１０と基板１４との間に介在する絶縁性樹脂層３の硬化物３ａによって半導体チップ１０と基板１４とを接着する。これにより、半導体チップ１０が基板１４に実装され、図９に示すような半導体装置１００が製造される。引き続き、絶縁性樹脂層３の硬化を更に進行させるために、加熱オーブンなどを用いて加熱処理を行ってもよい。
【００４５】
（絶縁性樹脂組成物）
上述の被覆工程において、絶縁性樹脂層３の形成に使用する絶縁性樹脂組成物について説明する。当該絶縁性樹脂組成物は、熱硬化性成分とその硬化剤とを含有することが好ましい。
【００４６】
熱硬化性成分としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、トリアジン樹脂、シアノアクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイソシアネート樹脂、フラン樹脂、レゾルシノール樹脂、キシレン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、シロキサン変性エポキシ樹脂、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂、アクリレート樹脂などが挙げられ、特に好ましいのは耐熱性の観点からエポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、シロキサン変性エポキシ樹脂、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂である。これらの熱硬化性成分は一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【００４７】
硬化剤としては、例えば、フェノール樹脂、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族ポリアミン、ポリアミド、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドラジド、三フッ化ホウ素アミン錯体、イミダゾール類、第３級アミン、有機過酸化物等が挙げられる。これらの硬化剤は一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【００４８】
絶縁性樹脂層３における熱硬化性成分と硬化剤の組み合わせとして、耐熱性の観点から、熱硬化性成分としてエポキシ樹脂を使用し、硬化剤としてフェノール樹脂又はイミダゾール類を使用することが好ましい。より一層耐熱性を向上させる観点から、熱硬化性成分として、ポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂を使用することが好ましい。なお、ポリイミド樹脂を含有せしめることにより、耐熱性及び接着性が向上するとともに、絶縁性樹脂組成物のフィルム形成性が向上する。
【００４９】
絶縁性樹脂層３は熱可塑性成分を更に含有してもよい。熱可塑性成分としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリブタジエン、アクリロニトリルブタジエン共重合体、アクリロニトリルブタジエンゴムスチレン樹脂（ＡＢＳ）、スチレンブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、アクリル酸共重合体などが挙げられる。これらの熱可塑性成分は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。上記の熱可塑性成分のなかでも、耐熱性及びフィルム形成性の観点から、ポリイミド樹脂及びフェノキシ樹脂が好ましい。
【００５０】
絶縁性樹脂層３は、無機化合物からなるフィラー（無機微粒子）を更に含有してもよい。フィラーを配合することにより、絶縁性樹脂層３の熱膨張係数を低くすることができる。これに加え、フィラーを配合することにより、絶縁性樹脂層３の粘着性を制御したり、熱伝導性又はダイシング性を向上させたり、溶融粘度を調整したりすることができる。フィラーとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ又は非晶性シリカ、ムライト（二酸化ケイ素と酸化アルミニウムの複合酸化物）、二酸化ケイ素と酸化チタンの複合酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムを使用することが好ましい。なお、上記フィラーは一種を単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。
【００５１】
フィラーの平均粒径は、０．００５〜５．０μｍであることが好ましく、０．００５〜２．５μｍであることがより好ましく、０．００５〜２．０μｍであることが更に好ましい。平均粒径が０．００５μｍ未満又は５．０μｍを超えるフィラーを使用すると、平均粒径が上記範囲内であるフィラーを使用した場合と比較し、突起電極２と電極１２ａの間にフィラーが残存して接続不良が発生する恐れがある。これに加え、絶縁性樹脂組成物の成膜性が不十分となる傾向となる。なお、フィラーの配合量は、絶縁性樹脂層３の要求される性能に応じて適宜調整すればよい。
【００５２】
また、絶縁性樹脂層３は、硬化促進剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、酸化防止剤、レベリング剤、イオントラップ剤などの添加剤を更に含有してもよい。これらの添加剤は一種を単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。添加剤の配合量は、各添加剤の効果が発現するように適宜調整すればよい。
【００５３】
絶縁性樹脂層３は、上述の通り、可視光透過率が１０％以上であることが好ましい。絶縁性樹脂層３の可視光透過率が１０％以上となるように、絶縁性樹脂層３の組成、フィラーの材質、粒径などを設定することが好ましい。
【００５４】
また、絶縁性樹脂層３は、３００℃以上の温度で接続を行っても樹脂発泡が生じない絶縁性樹脂組成物からなることが好ましい。接続工程後において接続部に残存する気泡は、半導体装置の接続信頼性を低下させる一因となる。従って、上記要件を満たす絶縁性樹脂組成物を使用することによって、樹脂発泡に起因するボイドの発生を抑制できるため、半導体装置の接続信頼性をより一層向上できる。なお、上記熱処理後における樹脂発泡の発生の有無は、図８に示す圧着装置６０と同様の構成の装置を用いて評価を行うことができる。まず、ステージ６０ｂ上に、ガラス基板（厚さ０．７ｍｍ）、絶縁性樹脂層（厚さ９０〜１００μｍ）、及びガラス基板（厚さ０．１５μｍ）をこの順序に積層する。この積層体に対して表面温度３００〜４００℃の圧着ヘッド６０ａを０．５〜５秒間押し当てる。硬化後の絶縁性樹脂層における気泡の存否を目視で観察することによって評価することができる。
【００５５】
絶縁性樹脂組成物からなるフィルムは、例えば、シリコーン等によって表面が離型処理されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどの支持フィルム上に絶縁性樹脂を含有する塗工液を塗布し、これを乾燥させることによって得ることができる。
【００５６】
以上、説明した通り、第１実施形態によれば、バックグラインド工程によって薄化した半導体ウェハ１をウェハリング４に固定した状態で、ダイシング装置４０へと搬送することができる。このため、バックグラインド工程後における半導体ウェハ１の破損を十分に防止できる。
【００５７】
また、半導体ウェハ１の一方面Ｓ１を絶縁性樹脂層３で被覆した後、半導体ウェハ１をダイシングすることによって、絶縁性樹脂層３を一方面Ｓ１上に有する複数の半導体チップ１０が一括して得られる。このため、接続工程後に毛細管現象を利用して充填する場合や個片化された半導体チップの表面に後から個別に絶縁性接着剤層を形成する場合と比較し、半導体チップの生産性を向上できる。
【００５８】
また、バックグラインド工程及びダイシング工程において、絶縁性樹脂層３の表面Ｓ３がダイシングテープ５の粘着層５ｂと当接した状態となっている。このため、バックグラインド工程及びダイシング工程において、半導体ウェハ１の切削屑や水が絶縁性樹脂層３に付着することを十分に防止でき、絶縁性樹脂層３の性能低下を十分に抑制できる。このように、所定の性能が維持された絶縁性樹脂層３を介して半導体チップ１０を基板１４上に実装することで、良好な接続が可能となり、接続信頼性の高い半導体装置１００を製造できる。
【００５９】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、位置調整工程及び接続準備工程が比較的低温に設定された圧着ヘッド５０ａを用いて実施されるため、これらの工程における絶縁性樹脂層３の硬化を十分に防止できる。また、接続工程に先立ち、半導体チップ１０を基板１４上の所定の位置に仮固定して積層体１８を作製することにより、積層体１８を圧着装置６０に搬送でき、圧着装置６０において位置合わせを行う必要がないので、接続を効率的に実施できるという効果が奏される。
【００６０】
＜第２実施形態＞
図１０〜１３を参照しながら、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態は、ピックアップ工程までは上記第１実施形態と同様に実施できるため、ここでは位置調整工程以降の工程について説明する。
【００６１】
本実施形態は、半導体チップ１０を基板１４に実装する代わりに、電極２２ａが一方面Ｓ５に形成された光透過性を有する基板２２に実装する点において、上記第１実施形態と相違する。なお、光透過性を有する基板２２として例えばポリイミドなどが挙げられ、電極２２ａとして例えば表面にスズめっき処理が施された銅配線が挙げられる。
【００６２】
図１０に示すように、可視光カメラ１３を使用し、光透過性を有する基板２２の電極２２ａと、半導体チップ１０の突起電極２との位置合わせを行う（位置調整工程）。光透過性を有する基板２２は、図示しない基板保持部によって保持されつつ仮固定装置７０のステージ７０ｂの表面に対して平行な方向（図１０の矢印Ｈの方向）に移動可能となっている。
【００６３】
まず、ピックアップされた半導体チップ１０の裏面Ｓ２を仮固定装置７０のステージ７０ｂの表面上に固定する。他方、基板保持部を用いて、電極２２ａが一方面Ｓ５に形成された光透過性を有する基板２２を半導体チップ１０の上方に搬送する。続いて、半導体チップ１０の回路面Ｓ１に形成されている位置合わせ用基準マーク（図示せず）を、絶縁性樹脂層３及び光透過性を有する基板２２を通して、可視光カメラ１３で認識するとともに、光透過性を有する基板２２の電極２２ａが形成された一方面Ｓ５上の位置合わせ用基準マーク（図示せず）を可視光カメラ１３で認識して、光透過性を有する基板２２の矢印Ｈ方向の位置を調整する。なお、基板保持部によって光透過性を有する基板２２を移動させることにより位置調整を行う代わりに、ステージ７０ｂによって半導体チップ１０を移動させることによって、半導体チップ１０の突起電極２と光透過性を有する基板２２の電極２２ａとの位置調整を行っても構わない。
【００６４】
位置調整工程後、図１１に示すように、仮固定装置７０の圧着ヘッド７０ａを使用し、半導体チップ１０を、光透過性を有する基板２２に押し当てるとともに熱を加えることによって、半導体チップ１０を基板２２に仮固定する（接続準備工程）。仮固定装置７０の圧着ヘッド７０ａ及びステージ７０ｂには、いずれもヒータが内蔵されており、表面の温度を所望の温度にそれぞれ設定できるようになっている。また、圧着ヘッド７０ａはステージ７０ｂの表面に対して垂直方向（図１１の矢印Ｖの方向）に移動可能となっている。
【００６５】
仮固定装置７０の圧着ヘッド７０ａ及びステージ７０ｂの温度は、接続準備工程において、絶縁性樹脂層３が粘着性を示す温度であり且つ絶縁性樹脂層３の硬化反応が促進されない温度であればよく、例えば、４０〜１００℃程度に設定することが好ましい。なお、接続準備工程においては、圧着ヘッド７０ａ及びステージ７０ｂの一方のみによって加温してもよく、あるいは、加温することなく、圧着ヘッド７０ａによる加圧のみによって仮固定を行ってもよい。
【００６６】
接続準備工程後、半導体チップ１０、絶縁性樹脂層３及び基板２２がこの順序で積層された積層体１９を圧着装置８０に搬送機（図示しない）等を用いて搬送する。図１２に示すように、圧着装置８０を使用し、光透過性を有する基板２２を半導体チップ１０に押し当てるとともに熱を加えることによって、半導体チップ１０を基板２２に実装する（接続工程）。圧着装置８０の圧着ヘッド８０ａ及びステージ８０ｂは、いずれもヒータが内蔵されており、表面の温度を所望の温度にそれぞれ設定できるようになっている。また、圧着ヘッド８０ａはステージ８０ｂの表面に対して垂直方向（図１２の矢印Ｖの方向）に移動可能となっている。
【００６７】
圧着装置８０の圧着ヘッド８０ａ及びステージ８０ｂの温度は、接続工程において、絶縁性樹脂層３が十分に硬化する温度であり且つ接続部の温度が突起電極２の材質及び電極２２ａの材質の共晶温度を超えるように設定することが好ましい。例えば、突起電極２が金めっきによって形成され、他方、電極２２ａがスズめっきで形成される場合、金とスズとの共晶温度（２７８℃）を超えるように接続部を加熱することが好ましい。例えば、圧着ヘッド８０ａを５０〜１５０℃、ステージ８０ｂを３００〜５００℃に設定することが好ましい。加熱時間を０．１〜１０秒とすることが好ましく、０．１〜５秒とすることがより好ましい。
【００６８】
接続工程によって、半導体チップ１０の突起電極２と、光透過性を有する基板２２の電極２２ａとを電気的に接続する。また、半導体チップ１０と基板２２との間に介在する絶縁性樹脂層３の硬化物３ａによって半導体チップ１０と基板２２とを接着する。これにより、図１３に示すような半導体装置２００が製造される。引き続き、絶縁性樹脂層３の硬化を更に進行させるために、加熱オーブンなどを用いて加熱処理を行ってもよい。
【００６９】
第２実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、上記第１実施形態に係る半導体装置の製造方法による効果と同様な効果が奏される。
【００７０】
また、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法では、光透過性を有する基板２２の供給をリール・ツー・リール（Ｒｅｅｌ  ｔｏ  Ｒｅｅｌ）方式によって行うことが好ましい。すなわち、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法では、位置調整工程、接続準備工程、及び接続工程において、リール・ツー・リール方式によってフレキシブルな基板２２を仮固定装置７０及び圧着装置８０に連続的に供給することが好ましい。このように、半導体チップ１０と基板２２との位置調整、仮固定及び接続を連続的に実施することによって、半導体装置２００をより一層効率的に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】突起電極を有する半導体ウェハを示す断面図である。
【図２】回路面上に絶縁性樹脂層が形成された半導体ウェハを示す断面図である。
【図３】ウェハリングに半導体ウェハを装着した状態を示す断面図である。
【図４】半導体ウェハの裏面を研削している状態を示す断面図である。
【図５】半導体ウェハをダイシングしている状態を示す断面図である。
【図６】半導体チップと基板の位置調整を行っている状態を示す断面図である。
【図７】半導体チップと基板の仮固定を行っている状態を示す断面図である。
【図８】半導体チップと基板の接続を行っている状態を示す断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【図１０】半導体チップと光透過性基板の位置調整を行っている状態を示す断面図である。
【図１１】半導体チップと光透過性基板の仮固定を行っている状態を示す断面図である。
【図１２】半導体チップと光透過性基板の接続を行っている状態を示す断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…半導体ウェハ、２…突起電極、３…絶縁性樹脂層、４・・・ウェハリング、５…ダイシングテープ、１０…半導体チップ、１２…赤外線カメラ、１３…可視光カメラ、１４，２２…基板、１４ａ，２２ａ…電極、３０…研削装置、４０…ダイシング装置、５０，７０…仮固定装置、６０，８０…圧着装置、１００，２００…半導体装置、Ｓ１…回路面（半導体ウェハ１の一方面）、Ｓ２…裏面（半導体ウェハ１の他方面）。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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