(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板の上に接着剤層を介して金属層を配置する工程と、
前記金属層の上に前記金属層の金属と反応して粘着性を有する化合物を生成する溶液を付着させ、前記金属層の表面に粘着層を形成する工程と、
前記粘着層の上に電子部品を載置する工程と、
前記電子部品を樹脂層で被覆する工程と、
前記接着剤層の接着力を減少させる工程と、
前記支持基板と前記金属層とを、前記接着剤層の部分で分離する工程と、
前記金属層及び前記粘着層を除去する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記接着剤層の接着力を減少させる工程では、前記支持基板を介して前記接着剤層にレーザ光を照射することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記金属層の金属と反応して粘着性を有する化合物を生成する溶液が、ベンゾトリアゾール誘導体、ナフトトリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体及びベンゾイミダゾール誘導体の少なくとも１種を含む弱酸性溶液であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属層及び前記粘着層を除去した後の前記樹脂層の表面に配線を形成する工程を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
気体が浸透可能な支持基板の上に第１の樹脂層を形成する工程と、
前記第１の樹脂層の上に金属を堆積させて金属層を形成する工程と、
前記金属層の上に前記金属層の金属と反応して粘着性を有する化合物を生成する溶液を付着させ、前記金属層の表面に粘着層を形成する工程と、
前記粘着層の上に電子部品を載置する工程と、
前記電子部品を第２の樹脂層で被覆する工程と、
前記支持基板を、ギ酸を含む雰囲気中において前記第１の樹脂層と前記金属層との間の接合力を低下させる工程と、
前記第１の樹脂層と前記金属層との界面で前記支持基板を分離する工程と、
前記金属層及び前記粘着層を除去する工程と
を有することを特徴とす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、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（ＬＳＩ）は、ムーアの法則にしたがって年々微細化されてきた。その結果、現在の半導体装置は、初期の半導体装置に比べて著しい高密度化及び高性能化が達成されている。しかし、４５ｎｍプロセス以降については経済的な観点から、２２ｎｍプロセス以降については物理的揺らぎの観点から、微細化の限界が見えてきた。
【０００３】
そこで、半導体装置のより一層の高密度化及び高性能化を実現するために、複数の半導体チップ又はその他の電子部品を配線基板（インタポーザ）上に搭載し、樹脂で被覆して一体化する方法が開発され、実用化されている。また、より一層の高密度化及び高集積化を実現するために、複数のシリコンチップを積層し、シリコンチップを貫通するビア（ＴＳＶ：Through Silicon Via）を介して各シリコンチップを電気的に接続する３次元積層デバイスが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４７２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の半導体チップ、又は半導体チップとその他の電子部品とを樹脂で固定して一体化し、高密度化の半導体装置を歩留まり良く製造す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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示の技術の一観点によれば、支持基板の上に接着剤層を介して金属層を配置する工程と、前記金属層の上に前記金属層の金属と反応して粘着性を有する化合物を生成する溶液を付着させ、前記金属層の表面に粘着層を形成する工程と、前記粘着層の上に電子部品を載置する工程と、前記電子部品を樹脂層で被覆する工程と、前記接着剤層の接着力を減少させる工程と、前記支持基板と前記金属層とを、前記接着剤層の部分で分離する工程と、前記金属層及び前記粘着層を除去する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】
また、開示の技術の他の一観点によれば、気体が浸透可能な支持基板の上に第１の樹脂層を形成する工程と、前記第１の樹脂層の上に金属を堆積させて金属層を形成する工程と、前記金属層の上に前記金属層の金属と反応して粘着性を有する化合物を生成する溶液を付着させ、前記金属層の表面に粘着層を形成する工程と、前記粘着層の上に電子部品を載置する工程と、前記電子部品を第２の樹脂層で被覆する工程と、前記支持基板を、ギ酸を含む雰囲気中において前記第１の樹脂層と前記金属層との間の接合力を低下させる工程と、前記第１の樹脂層と前記金属層との界面で前記支持基板を分離する工程と、前記金属層及び前記粘着層を除去する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記の一観点及び他の一観点に係る半導体装置の製造方法では、支持基板上に溶液を付着させて粘着層を形成し、その粘着層により電子部品（半導体チップ又はその他の電子部品）を固定する。そして、それらの電子部品を樹脂で被覆して一体化する。これにより、高密度の半導体装置を歩留まり良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その１）である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その２）である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その３）である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その４）である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その１）である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その２）である。
【図７】図７は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その３）である。
【図８】図８は、第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その１）である。
【図９】図９は、第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その２）である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その３）である。
【図１１】図１１は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その１）である。
【図１２】図１２は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その２）である。
【図１３】図１３は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その３）である。
【図１４】図１４は、第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その１）である。
【図１５】図１５は、第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その２）である。
【図１６】図１６は、第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法を表した断面図（その３）である。
【図１７】図１７は、疑似ウェハの各半導体装置形成領域毎に、電子部品間を接続する配線を形成した例を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。
【００１１】
前述したように、半導体装置のより一層の高密度化及び高性能化の要求に応じて、配線基板（インタポーザ）の上に複数の半導体チップ又はその他の電子部品を搭載して樹脂で被覆した半導体装置が開発されている。しかし、半導体チップとは別に配線基板を製造する必要があり、製造工程数が多くなる。また、配線基板に形成する配線は、ウェハレベルの配線に比べて幅が広くなり、高密度化が難しい。
【００１２】
そこで、後述する各実施形態では、複数の半導体チップ、又は半導体チップとその他の電子部品とを平面上に並べ、樹脂で被覆して一体化する。以下、平面上に並んだ複数の電子部品（半導体チップ又はその他の電子部品）を樹脂で被覆して形成された薄板状の部材を、疑似ウェハと呼ぶ。なお、疑似ウェハの形状は円板状に限らず、例えば角板状であってもよい。
【００１３】
複数の電子部品を樹脂で被覆して疑似ウェハとすることにより、例えば公知の半導体プロセスを使用して電子部品間を電気的に接続する微細配線を形成することが可能になり、高密度の電子デバイス（半導体装置）を製造することができる。また、複数の疑似ウェハを積層して、３次元積層デバイスを製造することも可能である。
【００１４】
ところで、疑似ウェハを製造するためには、平坦な支持基板の上に半導体チップ又はその他の電子部品を接着剤で固定する工程と、それらの電子部品を樹脂で被覆する工程と、硬化後の樹脂を電子部品とともに支持基板から剥離する工程とが必要になる。しかし、単に電子部品を支持基板に接着剤で固定し、樹脂で被覆した後に支持基板から引き剥がすだけでは、以下のような問題が発生する。
【００１５】
すなわち、電子部品を固定する接着剤の接着力が弱いと、電子部品を樹脂で被覆する際に電子部品が支持基板から剥がれて、電子部品の位置がずれてしまう。強力な接着剤を使用すれば電子部品の位置ずれを回避することはできるが、その場合は樹脂を支持基板から剥離する際に電子部品に大きな力が加わり、電子部品（特に電極部分）が破損するおそれがある。また、支持基板から剥離した疑似ウェハに接着剤が残ると、次に実施する配線形成工程で断線が発生する原因となる。
【００１６】
従って、電子部品の位置ずれを回避できるとともに硬化後の樹脂を支持基板から剥離する際に電子部品の破損を回避でき、剥離後に接着剤が疑似ウェハに残らない接着剤が必要となる。しかし、現状では、そのような接着剤は見当たらない。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１〜図４は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に表した断面図である。
【００１８】
まず、図１（ａ）のように、表面が平坦な支持基板１１を用意する。支持基板１１の材質は特に限定するものではないが、後述する工程でレーザ光が透過することが重要である。本実施形態では、支持基板１１として、厚さが数１００μｍ〜数ｍｍのガラス基板を使用するものとする。
【００１９】
その後、支持基板１１の上に接着剤を例えば数１０μｍ〜１００μｍの厚さに塗布して、接着剤層１２を形成する。接着剤を塗布する替わりに、フィルム状の接着剤（例えば、日東電工株式会社製リバアルファ）を貼り付けて接着剤層１２としてもよい。
【００２０】
次に、図１（ｂ）のように、接着剤層１２の上に例えば厚さが０．５μｍ〜数μｍの金属層１３を形成する。本実施形態では、銅（Ｃｕ）により金属層１３を形成するものとする。金属層１３はスパッタ等の方法により接着剤層１２の上に銅を堆積させて形成してもよく、予め形成された銅箔を接着剤層１２の上に貼り付けて金属層１３としてもよい。
【００２１】
次に、金属層１３の上にベンゾトリアゾール誘導体を含むｐＨ３〜ｐＨ５程度の弱酸性の溶液を塗布する。溶液の温度は、約３０℃〜５０℃とすることが好ましい。酸性度を調整するための溶液として、塩酸、硫酸、硝酸及びリン酸等の無機酸、又はギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸及び酒石酸等の有機酸を使用することができる。
【００２２】
このように金属層１３の表面にベンゾトリアゾール誘導体を含む弱酸性溶液を付着させると、銅とベンゾトリアゾールとが反応して粘着性を有する錯体が生成され、図１（ｃ）のように、金属層１３の表面に粘着層１４が形成される。粘着層１４が形成された後、金属層１３上の余分な溶液を除去する。
【００２３】
なお、金属層１３の上に溶液を塗布する替わりに、金属層１３が形成された支持基板１１をベンゾトリアゾール誘導体を含む弱酸性の溶液に浸漬してもよい。
【００２４】
本実施形態では銅に付着すると粘着性を有する錯体を生成する化合物としてベンゾトリアゾール誘導体を使用しているが、その他に使用可能な化合物として、ナフトトリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体及びベンゾイミダゾール誘導体などがある。また、ニッケル（Ｎｉ）も、これらの化合物と反応して粘着性を有する錯体を形成する。
【００２５】
次に、図１（ｃ）のように、粘着層１４の上に電子部品１５を配置する。電子部品１５が半導体チップの場合は、電極形成面を下側（いわゆるフェースダウン）に配置する。また、その他の電子部品の場合も、電極形成面を下にして配置する。その後、例えば１５０℃〜１７０℃の温度で数１０秒間〜数分間加熱して粘着層１４を固化し、電子部品１５を支持基板１１上に固定する。
【００２６】
なお、後述する工程で金属層１３を酸により除去する際に電子部品１５の電極を保護するために、電子部品１５の電極に耐酸性コーティングを行うことが好ましい。例えば、電子部品１５の電極面にレジストを０．１μｍ〜１μｍの厚さに塗布してその表面を酸素プラズマで処理し、親水性を付与しておけばよい。
【００２７】
次に、図２（ａ）のように、支持基板１１の上側にモールド樹脂を塗布して、電子部品１５を被覆するモールド樹脂層１６を形成する。その後、モールド樹脂層１６を十分に硬化させる。
【００２８】
本実施形態では、モールド樹脂として、フィラーを９０ｗｔ％程度含有するエポキシ樹脂を使用するものとする。フィラーには、例えばシリカ粉末を使用することができる。フィラーは必須ではないが、エポキシ樹脂にフィラーとしてシリカ粉末を混合することにより、モールド樹脂層１６の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数に近づけることができる。
【００２９】
なお、本実施形態では支持基板１１の上側にモールド樹脂を塗布してモールド樹脂層１６を形成しているが、所定の形状の金型を使用し、金型内にモールド樹脂を射出してモールド樹脂層１６を形成してもよい。
【００３０】
本実施形態では銅とベンゾトリアゾールとの反応により生成された錯体（粘着層１４）により電子部品１５が支持基板１１上に強く固定されるので、電子部品１５をモールド樹脂で覆う際の電子部品１５の移動が回避される。
【００３１】
次に、図２（ｂ）のように、レーザ装置１７により支持基板１１の裏面側からレーザ光を照射して接着剤層１２を変質（アブレーション）させ、接着剤層１２の接着力を減少させる。ここでは、レーザ装置１７から、波長が２４８ｎｍのエキシマレーザを数１００ｍＷ/ｃｍ2〜数Ｗ/ｃｍ2の照射強度で照射するものとする。
【００３２】
次に、図２（ｃ）のように、接着剤層１２の部分で支持基板１１とモールド樹脂層１６とを分離する。このとき、レーザ照射により接着剤層１２の接着力が減少しているので、支持基板１１をモールド樹脂層１６から容易に分離することができる。
【００３３】
図３（ａ）は、支持基板１１を剥離した後のモールド樹脂層１６を示している。支持基板１１を剥離した後のモールド樹脂層１６には、粘着層１４と、金属層１３と、接着剤層１２とが付着している。
【００３４】
次に、図３（ｂ）のように、モールド樹脂層１６に付着している接着剤層１２を除去する。接着剤層１２は、例えば溶剤で溶解して除去してもよく、酸素プラズマアッシングにより除去してもよい。
【００３５】
次いで、図３（ｃ）のように、金属層１３及び粘着層１４を除去する。金属層１３及び粘着層１４は例えば塩酸、硝酸及び硫酸等の無機酸、又はギ酸、酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸及びアミン酸等の有機酸に過酸化水素と無機酸を加えた溶液により除去することができる。
【００３６】
このようにして、電子部品１５がモールド樹脂層１６に埋め込まれた構造の薄板状の疑似ウェハ２０が完成する。なお、必要に応じてモールド樹脂層１６の上面側を研磨して、疑似ウェハ２０の厚さを調整してもよい。
【００３７】
図４は、公知の半導体プロセスを使用して電子部品１５間を電気的に接続する微細配線２１を形成した疑似ウェハ２０の例を表した平面図である。図４のように、半導体装置形成領域２０ａ毎に電子部品１５間を電気的に接続する微細配線２１を形成した後、例えばダイシング装置で各半導体装置形成領域２０ａを相互に分離することにより、１枚の疑似ウェハ２０から複数の半導体装置を同時に製造することができる。
【００３８】
本実施形態では、上述したように、支持基板１１と金属層１３との接合と金属層１３と電子部品１５との接合とを別工程で行い、支持基板１１の分離と金属層１３の除去とを別工程で行う。従って、金属層１３と電子部品１５との接合強度が高くても支持基板１１を容易に分離することができ、電子部品１５を樹脂で被覆する際の位置ずれを回避することができる。また、支持基板１１を分離する際に電子部品１５に大きな応力が加わることがないので、電子部品１５の破損が回避される。その結果、高密度且つ高性能な半導体装置を良好な歩留まりで製造することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
図５〜図７は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に表した断面図である。なお、図５〜図７において、図１〜図３と同一物には同一符号を付している。
【００４０】
まず、図５（ａ）のように、支持基板１１の上に接着剤を塗布して接着剤層１２を形成し、その上にスパッタ法等により銅を堆積させて金属層１３を形成する。ここまでの工程は、前述の第１の実施形態と同じである。
【００４１】
次に、図５（ｂ）のように、金属層１３の上にフォトレジスト膜３１を、例えば０．２μｍ〜２μｍ程度の厚さに形成する。そして、そのフォトレジスト膜３１を露光及び現像処理して、電子部品を搭載する部分の金属層１３が露出する開口部３１ａを形成する。このとき、開口部３１ａの形状は、搭載する電子部品の外形とほぼ一致させておく。
【００４２】
次に、支持基板１１の上側全面にベンゾトリアゾール誘電体を含む弱酸性の溶液を塗布する。そして、開口部３１ａ内の金属層１３の表面で銅とベンゾトリアゾールとが反応して粘着性を有する錯体が形成された後、支持基板１１上の余分な溶液を除去する。このようにして、図５（ｃ）のように、フォトレジスト膜３１に覆われていない部分の金属層１３の上に、粘着性を有する錯体からなる粘着層３３が形成される。なお、フォトレジスト膜３１の替わりに、感光性の撥水性膜を用いてもよい。
【００４３】
次に、支持基板１１を、親水性を有する溶液中に浸漬した後、引き上げる。そうすると、図５（ｄ）のように、粘着層３３の上に親水性を有する溶液３４が付着する。なお、フォトレジスト膜３１は疎水性を有するので、フォトレジスト膜３１上には溶液３４が殆ど付着しない。親水性の溶液３４に浸漬する替わりに、適量の溶剤３４を粘着層３３の上に滴下してもよい。
【００４４】
親水性を有する溶液として、例えば水、アルコール、ジオール又はトリオール等のヒドロキシ基を有する溶液を用いることができる。
【００４５】
次に、図６（ａ）のように、粘着層３３に付着している溶液３４の上に電子部品１５を載置する。前述の第１の実施形態では、粘着層１４上に電子部品１５を載置する際に高精度な位置決めを行う必要があるが、本実施形態では高精度な位置決めは不要である。
【００４６】
溶液３４の上に電子部品１５を載置すると、電子部品１５には溶液３４の表面張力が作用し、電子部品１５のエッジが粘着層３３のエッジに向けて引っ張られて、電子部品１５が自己整列する。すなわち、図６（ｂ）のように、電子部品１５のエッジと粘着層３３のエッジとがほぼ一致するように、電子部品１５が配置される。
【００４７】
このようにして電子部品１５の位置決めが完了した後、例えば１５０℃〜１７０℃の温度で数１０秒間〜数分間加熱し、溶剤３４を揮発させ、粘着層３３を固化して電子部品１５を支持基板１１上に固定する。
【００４８】
次に、図６（ｃ）のように、支持基板１１の上側にモールド樹脂を塗布して電子部品１５を樹脂に埋め込む。ここでは、第１の実施形態と同様に、モールド樹脂としてシリカ粉末のフィラーを含有するエポキシ樹脂を使用するものとする。その後、モールド樹脂を硬化させて、モールド樹脂層３５とする。
【００４９】
本実施形態においても、銅とベンゾトリアゾールとの反応により生成された錯体（粘着層１４）により電子部品１５が支持基板１１上に強く固定されるので、電子部品１５をモールド樹脂で覆う際の電子部品１５の移動が回避される。
【００５０】
次に、図６（ｄ）のように、レーザ装置１７により支持基板１１の裏面側からレーザ光を照射して接着剤層１２を変質（アブレーション）させ、接着剤層１２の接着力を減少させる。
【００５１】
次に、図７（ａ）のように、接着剤層１２の部分で支持基板１１とモールド樹脂層３５とを分離する。このとき、レーザ照射により接着剤層１２の接着力が減少しているので、支持基板１１をモールド樹脂層３５から容易に分離することができる。
【００５２】
図７（ｂ）は、支持基板１１を剥離した後のモールド樹脂層３５を表している。支持基板１１を剥離した後のモールド樹脂層３５には、粘着層３３と、フォトレジスト膜３１と、金属層１３と、接着剤層１２とが付着している。
【００５３】
次いで、図７（ｃ）のように、モールド樹脂層３５に付着している接着剤層１２を、溶剤又はプラズマアッシング等により除去する。その後、金属層１３及び粘着層３３を例えば塩酸及び硝酸等の無機酸、又はギ酸及び酢酸等の有機酸に過酸化水素と無機酸とを加えた溶液により除去する。更に、フォトレジスト膜３１を、溶剤又はプラズマアッシング等により除去する。このようにして、電子部品１５がモールド樹脂層３５に埋め込まれた構造の薄板状の疑似ウェハ３０が完成する。
【００５４】
その後、第１の実施形態と同様に、公知の半導体プロセスを使用して電子部品１５間を電気的に接続する微細配線を形成する（図４参照）。そして、例えばダイシング装置で疑似ウェハ３０を切断し、各半導体装置を相互に分離する。このようにして、１枚の疑似ウェハ３０から複数の半導体装置を同時に形成することができる。
【００５５】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に支持基板１１と金属層１３との接合と金属層１３と電子部品１５との接合とを別工程で行い、支持基板１１の分離と金属層１３の除去とを別工程で行う。これにより、第１の実施形態と同様に、電子部品１５を樹脂で被覆する際の位置ずれを回避できるとともに、支持基板１１を分離する際の電子部品１５の破損を回避できる。
【００５６】
また、本実施形態では、溶液３４の表面張力を利用して電子部品１５を支持基板１１上に自己整列させるので、第１の実施形態に比べて電子部品１５の位置決め工程が簡単であり、位置決め精度も高い。
【００５７】
（第３の実施形態）
図８〜図１０は、第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に表した断面図である。なお、図８〜図１０において、図１〜図３と同一物には同一符号を付している。
【００５８】
まず、図８（ａ）のように、支持基板１１の上に接着剤を塗布して接着剤層１２を形成し、その上にスパッタ法等により銅を堆積させて金属層１３を形成する。ここまでの工程は、前述の第１の実施形態と同じである。
【００５９】
次に、金属層１３の上にフォトレジストを塗布し、露光及び現像処理を実施して、図８（ｂ）のように、電子部品を搭載する部分の金属層１３を覆うフォトレジスト膜４１を形成する。
【００６０】
次に、図８（ｃ）のように、フォトレジスト膜４１をマスクとして金属層１３をエッチングし、フォトレジスト膜４１間の接着剤層１２を露出させる。
【００６１】
次に、図８（ｄ）のようにフォトレジスト膜４１を除去する。その後、例えば接着剤層１２の表面を四フッ化メタンに晒して、接着剤層１２を疎水加工する。このとき、銅で形成された金属層１３も四フッ化メタンに晒されるが、銅のフッ化物は不安定であるため、しばらく放置すると金属層１３の表面は親水性となる。
【００６２】
次に、支持基板１１を、ベンゾトリアゾール誘電体を含む弱酸性の溶液に浸漬した後、引き上げる。これにより、図９（ａ）のように、金属層１３の上にベンゾトリアゾール誘電体を含む弱酸性の溶液４２が付着する。金属層１３の上に溶液４２が付着すると、金属層１３の表面で銅とベンゾトリアゾールとが反応して、粘着性を有する錯体が生成される。
【００６３】
なお、前述したように接着剤層１２の表面には疎水加工が施されているため、接着剤層１２の表面には溶液４２は殆ど付着しない。ベンゾトリアゾール誘電体を含む弱酸性の溶液４２に浸漬する替わりに、適量の溶液４２を金属層１３の上に滴下してもよい。
【００６４】
次に、図９（ｂ）のように、金属層１３に付着している溶液４２の上に電子部品１５を載置する。本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、溶液４２の上に電子部品１５を載置する際に高精度な位置決めは不要である。
【００６５】
溶液４２の上に電子部品１５を載置すると、溶液４２の表面張力により電子部品１５のエッジが金属層１３のエッジに向けて引っ張られ、図９（ｃ）のように電子部品１５のエッジと金属層１３のエッジとがほぼ一致するように、電子部品１５が配置される。
【００６６】
このようにして電子部品１５の位置決めが完了した後、例えば１５０℃〜１７０℃の温度で数１０秒間〜数分間加熱し、金属層１３の表面に生成された粘着性を有する錯体を固化して電子部品１５を支持基板１１上に固定する。
【００６７】
次に、図９（ｄ）のように、支持基板１１の上側に電子部品１５を埋め込むようにしてモールド樹脂層４５を形成する。本実施形態においても、モールド樹脂として、シリカ粉末のフィラーを含むエポキシ樹脂を使用するものとする。
【００６８】
本実施形態においても、銅とベンゾトリアゾールとの反応により生成された錯体により電子部品１５が支持基板１１上に強く固定されるので、電子部品１５をモールド樹脂で覆う際の電子部品１５の移動が回避される。
【００６９】
次に、図１０（ａ）のように、レーザ装置１７により支持基板１１の裏面側からレーザ光を照射して接着剤層１２を変質（アブレーション）させ、接着剤層１２の接着力を減少させる。
【００７０】
次いで、図１０（ｂ）のように、接着剤層１２の部分で支持基板とモールド樹脂層４５とを分離した後、図１０（ｃ）のようにモールド樹脂層４５に付着している接着剤層１２と金属層１３とを除去する。必要に応じて、モールド樹脂層４５の下面側を金属層１３の厚さ分だけ研磨して、平坦化してもよい。このようにして、電子部品１５がモールド樹脂層４５に埋め込まれた構造の薄板状の疑似ウェハ４０が完成する。
【００７１】
その後、第１の実施形態と同様に、公知の半導体プロセスを使用して電子部品１５間を電気的に接続する微細配線を形成する（図４参照）。そして、例えばダイシング装置で疑似ウェハ４０を切断し、各半導体装置を相互に分離する。このようにして、１枚の疑似ウェハ４０から複数の半導体装置を同時に形成することができる。
【００７２】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に支持基板１１と金属層１３との接合と金属層１３と電子部品１５との接合とを別工程で行い、支持基板１１の分離と金属層１３の除去とを別工程で行う。これにより、第１の実施形態と同様に、電子部品１５を樹脂で被覆する際の位置ずれを回避できるとともに、支持基板１１を分離する際の電子部品１５の破損を回避できる。
【００７３】
また、第２の実施形態では粘着性を有する錯体を生成するための溶液とは別に電子部品を自己整列させるための溶液を使用しているのに対し、本実施形態では粘着性を有する錯体を生成するための溶液を使用して電子部品１５を自己整列させている。これにより、本実施形態は、第２の実施形態に比べて電子部品１５を自己整列させるための工程が簡略化されるという利点もある。
【００７４】
（第４の実施形態）
図１１〜図１３は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に表した断面図である。
【００７５】
まず、図１１（ａ）のように、全面に貫通孔５１ａが設けられた支持基板５１を用意する。本実施形態では、支持基板５１として、シリコンに近い熱膨張率を有するパイレックスガラス板を使用するものとする。支持基板５１の厚さは０．５ｍｍ〜２ｍｍであり、この支持基板５１には例えば穴径が０．２ｍｍの貫通孔５１ａが０．５ｍｍのピッチで全面に配列されている。
【００７６】
次に、支持基板５１の上側に耐熱性接着剤５２でポリイミドフィルムを貼り付けて、ポリイミド層５３を形成する。ポリイミド層５３の厚さは、例えば５μｍ〜２５μｍとする。ポリイミド層５３は、支持基板５１上にポリイミド樹脂を塗布して形成してもよい。
【００７７】
次に、スパッタ法又はめっき法等により、図１１（ｂ）のように、ポリイミド層５３の上に銅（Ｃｕ）を０．５μｍ〜数μｍの厚さに堆積させて金属層５４を形成する。この金属層５４を形成する際には銅とポリイミドとが酸素（Ｏ）を共有して結合し、ポリイミド層５３と金属層５４とが強く接合される。
【００７８】
次に、金属層５４の上にベンゾトリアゾール誘導体を含む弱酸性の溶液を塗布する。これにより、金属層５４の表面の銅とベンゾトリアゾールとが反応して粘着性を有する錯体が生成され、金属層５４の表面に粘着層５５が形成される。粘着層５５が形成された後、金属層５４上の余分な溶液を除去する。
【００７９】
次に、図１１（ｃ）のように、粘着層５５の上に電子部品５６を配置する。その後、例えば１５０℃〜１７０℃の温度で数１０秒間〜数分間加熱して粘着層５５を固化し、電子部品５６を支持基板５１上に固定する。
【００８０】
次に、図１１（ｄ）のように、支持基板５１の上側にモールド樹脂を塗布して、電子部品５６を被覆するモールド樹脂層５７を形成する。その後、モールド樹脂層５７を十分に硬化させる。
【００８１】
本実施形態においても、銅とベンゾトリアゾールとの反応により生成された錯体（粘着層５５）により電子部品５６が支持基板５１上に強く固定されるので、電子部品５６をモールド樹脂で覆う際の電子部品５６の移動が回避される。
【００８２】
次に、図１２（ａ）のように、支持基板５１をチャンバ５８内に配置する。そして、支持基板５１の温度を例えば１５０℃〜２００℃に維持しつつ、チャンバ５８内にギ酸（ＨＣＯＯＨ）を含む気体を充填する。
【００８３】
そうすると、図１２（ｂ）に模式的に示すように、ギ酸（ＨＣＯＯＨ）が支持基板５１の孔５１ａ内に侵入し、接着剤５２及びポリイミド層５３を透過して、ポリイミド層５３と金属層５４との界面に到達する。このギ酸により金属層５４の表面の銅酸化物が還元される。
【００８４】
なお、チャンバ５８内を例えば１０Ｐａ以下に減圧してからギ酸ガスを充填すると、ギ酸がポリイミド層５３と金属層５４との界面に到達しやすくなる。
【００８５】
酸化銅の還元反応は、下記化学式に表される。
【００８６】
ＨＣＯＯＨ＋２ＣｕＯ→２Ｃｕ＋ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ
このようにギ酸で処理することにより、ポリイミド層５３との界面で銅酸化物が還元され、ポリイミド層５３と金属層５４との間の接合力が低下する。
【００８７】
このようにしてポリイミド層５３と金属層５４との間の接合力を低下させた後、図１３（ａ）のように支持基板５１とモールド樹脂層５７とを分離する。このとき、ギ酸によりポリイミド層５３と金属層５４との間の接合力が劣化しているので、支持基板５１をモールド樹脂層５７から容易に分離することができる。
【００８８】
図１３（ｂ）は、支持基板５１を分離した後のモールド樹脂層５７を表している。この図１３（ｂ）のように、支持基板５１を分離した後のモールド樹脂層５７には、粘着層５５と金属層５４とが付着している。
【００８９】
次いで、図１３（ｃ）のように、モールド樹脂層５７に付着している粘着層５５及び金属層５４を、例えば塩酸及び硝酸等の無機塩、又はギ酸及び酢酸等の有機酸に過酸化水素と無機酸とを加えた溶液により除去する。このようにして、電子部品５６がモールド樹脂層５７に埋め込まれた構造の薄板状の疑似ウェハ５０が完成する。
【００９０】
その後、第１の実施形態と同様に、公知の半導体プロセスを使用して電子部品５６間を電気的に接続する微細配線を形成する（図４参照）。そして、例えばダイシング装置で疑似ウェハ５０を切断し、各半導体装置を相互に分離する。このようにして、１枚の疑似ウェハ５０から複数の半導体装置を同時に形成することができる。
【００９１】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に支持基板５１と金属層５４との接合と金属層５４と電子部品５６との接合を別工程で行い、支持基板５１の分離と金属層５４の除去とを別工程で行う。これにより、第１の実施形態と同様に、電子部品５６を樹脂で被覆する際の位置ずれを回避できるとともに、支持基板５１を分離する際の電子部品５６の破損を回避できる。
【００９２】
また、本実施形態ではレーザ装置を使用することなく支持基板５１を容易に分離することができる。
【００９３】
（第５の実施形態）
図１４〜図１６は、第５の実施形態に係る半導体装置（３次元積層デバイス）の製造方法を工程順に表した断面図である。
【００９４】
まず、図１４（ａ）のように、支持基板６１の上に接着剤層６２を形成し、その上に銅を堆積させて金属層６３を形成する。予め形成された銅箔を接着剤層６２の上に貼り付けて金属層６３としてもよい。
【００９５】
次に、金属層６３の上にベンゾトリアゾール誘導体を含む弱酸性の溶液を塗布する。これにより、金属層６３の表面の銅とベンゾトリアゾールとが反応して粘着性を有する錯体が生成され、図１４（ｂ）のように金属層６３の表面に粘着層６４が形成される。粘着層６４が形成された後、金属層６３上の余分な溶液を除去する。
【００９６】
次に、図１４（ｃ）のように、粘着層６４の上に電子部品６５と、直径が例えば５０μｍ〜１００μｍのピン（導通用ピン）６６とを配置する。ピン６６は、アルミニウム及び銅などのように導電性が高い金属により形成されたものを使用する。そして、例えば１５０℃〜１７０℃の温度で数秒間〜数分間加熱して粘着層６４を固化し、電子部品６５及びピン６６を支持基板６１の上に固定する。
【００９７】
銅とベンゾトリアゾールとの反応により生成された錯体は強い粘着力を有するため、この図１４（ｃ）のように細径のピン６６を垂直に接合することができる。
【００９８】
なお、本実施形態では粘着層６４に接する部分のピン６６の径を他の部分の径よりも若干大きく（例えば１００μｍ〜２００μｍ）しているが、粘着層６４に接する部分のピン６６の径を他の部分の径と同じにしてもよい。また、電子部品６５及びピン６６の粘着層６４に接する部分を、親水性保護膜で被覆してもよい。
【００９９】
次に、図１４（ｄ）のように、支持基板６１の上側にモールド樹脂を塗布して、電子部品６５及びピン６６を被覆するモールド樹脂層６７を形成する。その後、モールド樹脂層６７を十分に硬化させる。本実施形態においても、モールド樹脂として、シリカ粉末のフィラーを含むエポキシ樹脂を使用するものとする。
【０１００】
次に、図１５（ａ）のようにレーザ装置１７により支持基板６１の裏面側からレーザ光を照射して接着剤層６２を変質（アブレーション）させ、接着剤層６２の接着力を減少させる。その後、図１５（ｂ）のように、接着剤層６２の部分で支持基板６１を分離する。
【０１０１】
次に、図１５（ｃ）のように、モールド樹脂層６７に付着している接着剤層６２、金属層６３及び粘着層６４を除去する。
【０１０２】
次に、図１５（ｄ）のように、モールド樹脂層６７の上面側を研磨してピン６６を露出させる。このようにして、疑似ウェハ６０が完成する。
【０１０３】
その後、図１６（ａ）のように、公知の半導体プロセスを使用して、疑似ウエハ６０の上面側及び下面側にそれぞれ所定のパターンで配線及び電極等を形成する。ここでは、配線及び電極をまとめて、配線６８という。
【０１０４】
図１７は、疑似ウェハ６０の各半導体装置形成領域６０ａ毎に、電子部品６５間を接続する配線６８を形成した例を表している。図１７では、半導体装置の電極が露出した面側を表面、その反対側の面を裏面としている。
【０１０５】
次いで、図１６（ｂ）のように、配線６８を形成した複数の疑似ウェハ６０を重ね合わせて、はんだバンプ７１により電気的に接続する。また、最下層の疑似ウェハ６０の下面側に、はんだバンプ７２を接続する。その後、例えばダイシング装置で各半導体装置を相互に分離する。このようにして、電子部品６５が３次元方向に配置された半導体装置（３次元積層デバイス）が完成する。
【０１０６】
疑似ウェハ６０の上側の配線６８と下側の配線６８とを接続するために、レーザ光により貫通孔を形成することも考えられる。しかし、シリカを９０％程度含む厚さが数１００μｍの樹脂にビア（ＴＳＶ：Through Silicon Via）となる貫通孔を形成するためには高出力レーザが必要となり、必然的に貫通孔の直径は１００μｍを超えてしまう。その結果半導体装置の高密度化が阻害される。
【０１０７】
これに対し、本実施形態では、疑似ウェハ６０に埋め込まれた直径が１００μｍ以下のピン６６を介して疑似ウェハ６０の上側の配線６８と下側の配線６８とを電気的に接続する。これにより、本実施形態によれば、レーザにより貫通孔を形成する場合に比べて、半導体装置をより一層高密度化することができる。
【０１０８】
以上の諸実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１０９】
（付記１）支持基板の上に接着剤層を介して金属層を配置する工程と、
前記金属層の上に前記金属層の金属と反応して粘着性を有する化合物を生成する溶液を付着させ、前記金属層の表面に粘着層を形成する工程と、
前記粘着層の上に電子部品を載置する工程と、
前記電子部品を樹脂層で被覆する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１１０】
（付記２）前記電子部品を樹脂層で被覆する工程の後に、
前記接着剤層の接着力を減少させる工程と、
前記支持基板と前記金属層とを、前記接着剤層の部分で分離する工程と
を有することを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
【０１１１】
（付記３）前記接着剤層の接着力を減少させる工程では、前記支持基板を介して前記接着剤層にレーザ光を照射することを特徴とする付記１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【０１１２】
（付記４）前記金属層の金属と反応して粘着性を有する化合物を生成する溶液が、ベンゾトリアゾール誘導体、ナフトトリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体及びベンゾイミダゾール誘導体の少なくとも１種を含む弱酸性溶液であることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の半導体層の製造方法。
【０１１３】
（付記５）前記粘着層は、前記金属層のうち前記電子部品を載置する部分の表面上のみに形成し、前記粘着層の上に付着した溶液の上に前記電子部品を載置して、前記溶液の表面張力により前記電子部品を自己整列させることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【０１１４】
（付記６）前記支持基板を分離した後の前記樹脂層に付着している前記金属層、前記粘着層及び前記接着剤層を除去する工程と、
前記金属層、前記粘着層及び前記接着剤層を除去した後の前記樹脂層の表面に配線を形成する工程と
を有することを特徴とする付記２に記載の半導体装置の製造方法。
【０１１５】
（付記７）前記配線を形成した後の前記樹脂層を複数積層する工程と、
積層後の前記樹脂層を切断して各半導体装置形成領域毎に分離する工程と
を有することを特徴とする付記６に記載の半導体装置の製造方法。
【０１１６】
（付記８）前記粘着層の上に、前記電子部品とともに導通用ピンを載置することを特徴とする付記７に記載の半導体装置の製造方法。
【０１１７】
（付記９）気体が浸透可能な支持基板の上に第１の樹脂層を形成する工程と、
前記第１の樹脂層の上に金属を堆積させて金属層を形成する工程と、
前記金属層の上に前記金属層の金属と反応して粘着性を有する化合物を生成する溶液を付着させ、前記金属層の表面に粘着層を形成する工程と、
前記粘着層の上に電子部品を載置する工程と、
前記電子部品を第２の樹脂層で被覆する工程と、
前記支持基板を、ギ酸を含む雰囲気中において前記第１の樹脂層と前記金属層との間の接合力を低下させる工程と、
前記第１の樹脂層と前記金属層との界面で前記支持基板を分離する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１１８】
（付記１０）前記第１の樹脂層を、ポリイミドにより形成することを特徴とする付記９に記載の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１１９】
１１，５１，６１…支持基板、１２，６２…接着剤層、１３，５４，６３…金属層、１４，３３，５５，６４…粘着層、１５，５６，６５…電子部品、１６，３５，４５，５７，６７…モールド樹脂層、１７…レーザ装置、２０，３０，４０，５０，６０…疑似ウェハ、２０ａ…半導体装置形成領域、２１，６８…配線、３１，４１…フォトレジスト膜、３１ａ…開口部、３４，４２…溶液、５１ａ…貫通孔、５２…接着剤、５３…ポリイミド層、５８…チャンバ、６６…導通用ピン、７１，７２…はんだバンプ。
【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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【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】
0005803276.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0005803276.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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