(57)【要約】【課題】半導体基板に接着剤層を介して支持基板を貼り付けて所定の処理を行なった後、半導体基板から支持基板を剥離する際に半導体基板に接着剤の残渣が残ることがあった。【解決手段】半導体装置の製造方法として、素子回路が形成される有効素子領域２とこれを囲む無効領域３とを含む半導体基板１の第１面に、感光性材料からなる接着剤層（６Ａ，６Ｂ）を形成する第１工程と、有効素子領域２から接着剤層を除去しかつ無効領域３に接着剤層６Ａを残す状態で接着剤層を露光・現像する第２工程と、半導体基板１の第１面に接着剤層６Ａを介して支持基板を貼り付ける第３工程と、支持基板を貼り付けた状態で半導体基板１に所定の処理を施す第４工程と、有効素子領域２と無効領域３とを切り離して半導体基板１を個片化する第５工程とを含む。【選択図】図３
2008130705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子回路が形成される有効素子領域と前記有効素子領域を囲む無効領域とを含む半導体基板の第１面に、感光性材料からなる接着剤層を形成する第１工程と、
前記有効素子領域から前記接着剤層を除去しかつ前記無効領域に前記接着剤層を残す状態で前記接着剤層を露光・現像する第２工程と、
前記半導体基板の第１面に前記接着剤層を介して支持基板を貼り付ける第３工程と、
前記支持基板を貼り付けた状態で前記半導体基板に所定の処理を施す第４工程と、
前記有効素子領域と前記無効領域とを切り離して前記半導体基板を個片化する第５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２】
前記第１工程において、前記接着剤層の厚み寸法を、前記半導体基板の第１面に形成された突起電極の高さ寸法よりも大とする
ことを特徴とする請求項１記載の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、半導体基板に支持基板を貼り付けて所定の処理を行なう際に適用される半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ(Large Scale Integration:大規模集積回路)チップに代表される半導体チップへの貫通電極を用いたチップオンチップ構造の３次元積層タイプのＳＩＰ(System in Package)を製造する場合は、半導体チップへの貫通電極や裏面配線などの形成を効率良く容易に行なうために、半導体基板（ウエハ）を薄肉化する必要がある。ただし、半導体基板を薄肉化すると、反りの発生や割れの危険性が高まり、取り扱い上のハンドリングも困難になる。
【０００３】
このため従来においては、例えば図１０に示すように、バンプ５０が形成された半導体基板５１の主面（バンプ形成面）に接着剤層５２を介して補強用の支持基板５３を貼り付け、この状態で半導体基板５１の裏面をグラインダー５４で研削して薄肉化している。また、支持基板５３を貼り付けた状態で半導体基板５１に所定の処理を施し、その後、半導体基板５１から接着剤層５２ごと支持基板５３を剥離してから、図示しないダイシング装置で半導体基板５１を個片化している。
【０００４】
このような半導体装置の製造技術に関連して、例えば特許文献１には、支持基板として半導体基板と実質的に同一の熱膨張率を有するアルミナ、窒化アルミニウム、窒化硼素、炭化珪素などの材料を用い、また支持基板と半導体基板とを接着する接着剤としてポリアミドなどの熱可塑性樹脂を用い、この接着剤の適用法として、１０〜１００μｍの厚さのフィルムとする方法、あるいは接着剤樹脂溶液をスピンコートし、乾燥させて２０μｍ以下のフィルムとする方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、刺激により少なくとも片方の表面から気体を発生する粘着シートから形成されている支持テープを介して半導体基板を支持基板に固定する工程と、半導体基板を支持基板に固定した状態で加工する工程と、支持テープに刺激を与える工程と、半導体基板から支持テープを剥離する工程とを有するＩＣチップの製造方法に関する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７７３０４号公報
【特許文献２】特開２００４−１８６２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、半導体基板と支持基板をポリアミドなどの熱可塑性樹脂を用いて接着しているため、半導体基板を薄肉化した後の加工工程で高温の雰囲気に晒されると、接着剤が溶解して半導体基板と支持基板が剥離する恐れがある。また、バンプが形成された半導体基板の主面に接着剤を塗布するため、支持基板と半導体基板を剥離する際に、例えば前工程での加熱による接着剤の組成変化により、半導体基板上に接着剤の残渣が残って接合不良が発生する恐れがある。
【０００８】
特に、チップを高密度に実装する積層タイプのＳＩＰを製造する場合は、支持基板を貼り付けた状態の半導体基板に貫通電極や裏面配線を形成するために、３００℃程度のプロセス温度で半導体基板を加工する必要があるため、接着剤の残渣が発生しやすいものとなる。また、現状では支持基板貼り付け用（仮固定用）の接着剤に求められる耐熱性、耐薬品性、剥離性などの特性を同時に満足するものが存在しない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、素子回路が形成される有効素子領域とこの有効素子領域を囲む無効領域とを含む半導体基板の第１面に、感光性材料からなる接着剤層を形成する第１工程と、有効素子領域から接着剤層を除去しかつ無効領域に接着剤層を残す状態で接着剤層を露光・現像する第２工程と、半導体基板の第１面に接着剤層を介して支持基板を貼り付ける第３工程と、支持基板を貼り付けた状態で半導体基板に所定の処理を施す第４工程と、有効素子領域と無効領域とを切り離して半導体基板を個片化する第５工程とを含むものである。
【００１０】
本発明に係る半導体装置の製造方法においては、半導体基板の第１面に感光性材料を用いて形成した接着剤層を露光・現像することにより、予め有効素子領域から接着剤層を除去しておき、支持基板の貼り付けは、無効領域に残した接着剤層を用いて行なうため、半導体基板に支持基板を貼り付けたまま、半導体基板を個片化することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板から支持基板を剥離する必要がなくなるため、接着剤の残渣による不具合を解消することができる。また、既存の支持基板を用いた手法では、半導体基板に接着剤で支持基板を貼り付けて、貫通電極や裏面配線、バンプなどを半導体基板に形成する場合に、プロセス温度が３００℃程度の高温となると、接着剤の熱変性により半導体基板から支持基板を剥離できなくなる。結果、半導体基板を半導体装置として使用することが不可能になるが、本発明の手法を用いれば、半導体基板から支持基板を剥離する必要がないため、プロセス温度が３００℃程度の高温となる貫通電極や裏面配線、バンプなどを半導体基板へ形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１〜図６は本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。まず、ＬＳＩなどの素子回路や配線、突起電極となるバンプ（例えば、はんだバンプ）などを第１面（主面）に形成してなる半導体基板を用意する。半導体基板としては、例えばシリコンウエハを用いることができる。バンプは接続端子として半導体基板の第１面に形成されるものである。
【００１４】
半導体基板１は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、最終的に切り出されるチップ（半導体素子）として切り出される複数の有効素子領域２を有している。有効素子領域２は、ＬＳＩなどの素子回路や配線、電極部などが形成される領域であって、チップのサイズに応じて格子状に区画されている。チップは、正方形又は長方形の平面形状で半導体基板から切り出される。このため、有効素子領域２は、チップの形状に合わせて正方形又は長方形に区画されている。
【００１５】
また、半導体基板１は、有効素子領域２の他に、無効領域３を有している。無効領域３は、素子回路などが形成されない領域であって、有効素子領域２を囲むように位置している。無効領域３は、後工程でチップを切り出すときに切除される領域である。また、有効素子領域２には複数のバンプ４が形成されているが、無効領域３にはバンプ４が形成されていない。有効素子領域２におけるバンプ４の個数や配置などは任意に変更可能である。例えば、有効素子領域２の外周部だけにバンプ４を配置してもよいし、有効素子領域２全体にバンプ４を配置してもよい。無効領域３は、半導体基板１の全領域の中で有効素子領域２を除く領域である。このため、無効領域３は、各々の有効素子領域２を取り囲む四角い枠状の部分だけでなく、半導体基板１の周縁部にも存在する。また、有効素子領域２を取り囲む部分（ストリートと呼ばれる部分）では、無効領域３が縦横に所定幅のライン状に区画されている。
【００１６】
このようなバンプ付きの半導体基板１を用意したら、例えば図２（Ａ）に示すように、スピンコータなどの塗布装置の基板保持部（例えば、スピンチャックなど）に半導体基板１を水平にセットして、モータ等の駆動により半導体基板１を回転させるとともに、回転中の半導体基板１の上方からノズル５により感光性のレジスト材料を滴下することにより、図２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、半導体基板１の第１面にバンプ４を覆う状態で接着剤層６を形成する。
【００１７】
この場合、半導体基板１の第１面の全域を接着剤層６で覆うように、スピンコート法により一様な厚み寸法で接着剤層６を形成するとよい。また、半導体基板１に形成してある全てのバンプ４が接着剤層６で完全に覆われるように、接着剤層６の厚み寸法をバンプ４の高さ寸法よりも大きく設定する。感光性のレジスト材料としては、接着性が良好で、耐熱性、耐薬品性などにも優れるエポキシ樹脂やエポキシを主成分とする樹脂を用いることが好ましい。ただし、エポキシ系の樹脂以外でも、例えばポリイミド樹脂などを用いることができる。また、半導体基板１の外形に合わせて予め接着剤層６をシート状に形成しておき、この接着シートを半導体基板１の第１面に貼り付けることで、半導体基板１上に接着剤層６を形成してもよい。
【００１８】
次に、接着剤層６の形成に用いた感光性材料がネガ型であれば、図３（Ａ）に示すように、マスク７の開口を通して、半導体基板１の無効領域３に位置する接着剤層６Ａに光を照射するとともに、有効素子領域２に位置する接着剤層６Ｂに光が照射されないようにマスク７で遮光することにより、後工程の現像処理で使用する現像液に対して接着剤層６の露光部分６Ａを不溶化する。また、感光性材料がポジ型であれば、図３（Ｂ）に示すように、マスク７の開口を通して、半導体基板１の有効素子領域２に位置する接着剤層６Ｂに光を照射するとともに、無効領域３に位置する接着剤層６Ａに光が照射されないようにマスク７で遮光することにより、後工程の現像処理で使用する現像液に対して接着剤層６の露光部分６Ｂを可溶化する。
【００１９】
次いで、マスク７による露光処理を終えた半導体基板１を現像液に浸漬させることにより、現像液に対して可溶性を示す接着剤層６を半導体基板１の第１面から取り除く。上記図３（Ａ），（Ｂ）に示す露光処理では、半導体基板１の第１面を覆う接着剤層６の中で、有効素子領域２に位置する接着剤層６Ｂが現像液に対して可溶性を示し、有効領域３に位置する接着剤層６Ａは現像液に対して不溶性を示すものとなる。このため、露光済みの接着剤層６を現像液で現像すると、図３（Ｃ）に示すように、有効素子領域２を覆っていた接着剤層６Ｂは除去され、無効領域３を覆っていた接着剤層６Ａだけが除去されずに残る。
【００２０】
ここで、半導体基板１の全領域（平面領域）のうち、有効素子領域２については、そこを覆っている接着剤層６Ｂを露光・現像によって全て除去する必要がある。一方、無効領域３を覆っている接着剤層６Ａについては、図４（Ａ）に示すように無効領域３の全域に残してもよいし、図４（Ｂ）に示すように無効領域３の一部に残してもよい。また、有効素子領域２を囲むストリートの部分では、ストリートの幅よりも少し狭い幅で接着剤層６Ａを残すことが望ましい。
【００２１】
続いて、図５（Ａ）に示すように、半導体基板１の第１面に接着剤層６Ａを介して支持基板８を貼り付ける。接着剤層６を用いた半導体基板１と支持基板８の接着強度は、５ＭＰａ（メガパスカル）以上とすることが望ましい。支持基板８は、半導体基板１を薄肉化するための補強用として半導体基板１に張り合わせられる基板である。支持基板８としては、シリコンウエハ又はガラス基板などを用いることができる。
【００２２】
次に、図５（Ｂ）に示すように、支持基板８を貼り付けた状態で半導体基板１の第２面（裏面）を、例えば図示しないグラインダーを用いて研削することにより、例えば半導体基板１の厚みが５０〜２００μｍ程度まで薄くなるように、半導体基板１を薄肉化する。
【００２３】
次いで、図５（Ｃ）に示すように、半導体基板１の第２面側から半導体基板１に貫通孔を形成するとともに、この貫通孔を金属等の導電性材料で埋め込むことにより、半導体基板１に貫通電極９を形成するとともに、半導体基板１の第２面に裏面配線１０とバンプ１１とを形成する。
【００２４】
次に、図６（Ａ）に示すように、半導体基板１の第２面にダイシングテープ（又はシート）１２を貼り付けた状態で半導体装置１を図示しないダイシング装置にセットするとともに、半導体基板１とこれに貼り付けられた支持基板８に、ダイシング装置のブレードで同時に又は順に切り溝を入れることにより、ストリートに沿って有効素子領域２と無効領域３とを切り離して半導体基板１を個片化する。これにより、図６（Ｂ）に示すように、各々の有効素子領域２からチップ（半導体素子）１Ａが１つずつ切り出される。
【００２５】
ちなみに、半導体基板１をダイシング装置のブレードで切断する場合は、ブレードの切刃部分が接着剤層６Ａに接触しないように、半導体基板１とブレードの位置出しを行なうことが望ましい。また、ストリート部分における無効領域３の幅（ストリート幅）も、基板の張り合わせに必要な接着面積を確保し、かつブレードと接着剤層６Ａの接触を避け得る程度の寸法を確保することが望ましい。
【００２６】
［第２実施形態］
図７及び図８は本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。この第２実施形態においては、上記第１実施形態と同様の手順で、上記図５（Ｃ）に示すように、半導体基板１に貫通電極９、裏面配線１０及びバンプ１１を形成した後、図７（Ａ）に示すように、半導体基板１の第２面（裏面）にバンプ１１を介して半導体素子（チップ）１３をフリップチップ方式で実装する。
【００２７】
次いで、図７（Ｂ）に示すように、半導体基板１と半導体素子１３との間（隙間部分）に例えば液状のエポキシ樹脂からなるアンダーフィル樹脂１４を注入して、これを乾燥又は熱処理等で硬化させる。
【００２８】
続いて、図７（Ｃ）に示すように、半導体基板１の第２面にダイシングテープ（又はシート）１５を貼り付ける。この場合、半導体基板１の第２面には半導体素子１３が実装されているが、素子自体の厚みは非常に薄いため、素子による基板面の凹凸はダイシングテープ１５の変形によって吸収される。
【００２９】
次に、図８（Ａ）に示すように、半導体基板１にダイシングテープ１５を貼り付けた状態で半導体基板１を図示しないダイシング装置にセットするとともに、半導体基板１とこれに貼り付けられた支持基板８に、ダイシング装置のブレードで同時に又は順に切り溝を入れることにより、ストリートに沿って有効素子領域２と無効領域３とを切り離して半導体基板１を個片化する。これにより、図８（Ｂ）に示すように、各々の有効素子領域２から、半導体素子１３と積層構造をなすチップオンチップ構造の半導体素子１Ａが１つずつ切り出される。
【００３０】
以上の製造方法においては、半導体基板１の第１面に感光性のレジスト材料を用いて形成した接着剤層６を露光・現像することにより、有効素子領域２から接着剤層６Ｂを除去し、支持基板８の貼り付けは、無効領域３に残した接着剤層６Ａを用いて行なうため、半導体基板１を個片化する工程（ダイシング工程等）の前に、半導体基板１から支持基板８を剥離する必要がなくなる。このため、半導体基板１から切り出された半導体素子（チップ）１Ａの第１面（主面）に接着剤の残渣が残ることがない。
【００３１】
また、基板貼り付け用の接着剤に剥離性が要求されなくなるため、接着剤の材料として、耐熱性や耐薬品性などに優れた材料（例えば、エポキシ樹脂など）を利用することができる。このため、半導体基板１に支持基板８を貼り付けた状態で、例えば上述のように貫通電極９や裏面配線１０、バンプ１１などを半導体基板１に形成する場合に、プロセス温度が３００℃程度の高温となっても、接着剤層６の変質や性能劣化を抑えて所望の接着強度（仮固定性）を維持することができる。このため、半導体基板１と支持基板８の剥離を確実に防止することが可能となる。
【００３２】
また、半導体基板１に支持基板８を貼り付けた状態では、図９に示すように、接着剤層６の厚み寸法Ｔをバンプ４の高さ寸法Ｈよりも大としているため、例えば所望の接着強度や密着状態を得るために支持基板８を接着剤層６に押し付けても、バンプ４にダメージを与える恐れがない。このため、バンプ４のダメージによる接合不良を防止して歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図（その１）である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図（その３）である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図（その４）である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図（その５）である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図（その６）である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図（その１）である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図９】接着剤層の厚み寸法とバンプの高さ寸法の関係を示す図である。
【図１０】従来の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…半導体基板、２…有効素子領域、３…無効領域、４…バンプ、６…接着剤層、８…支持基板
【図１】
2008130705.tif 000003
【図２】
2008130705.tif 000004
【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】
2008130705.tif 000009
【図８】
2008130705.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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