(57)【要約】【課題】半導体基板にビアホールを形成するにあたって、半導体装置の層構成に制約を生じさせることなく、レーザ加工に伴って生じるデブリ（飛散物）を容易に除去することを可能にする。【解決手段】少なくともビアの形成部３を覆うように、半導体基板１の表面１ａに樹脂製保護テープ２を貼り付ける（図１（ａ））。樹脂製保護テープ２は例えば30〜65μmの範囲の厚さを有する。樹脂製保護テープ２の上から半導体基板１にレーザ光７を照射し（図１（ｂ））、半導体基板１にビアホール１０を形成する（図１（ｃ））。この後、樹脂製保護テープ２を剥離して、デブリ９を保護テープ２と共に除去する（図１（ｄ））。【選択図】図１
2007080968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビアを有する半導体装置を製造するにあたり、
少なくとも前記ビアの形成部を覆うように、前記半導体装置を構成する半導体基板の表面に樹脂製保護テープを貼り付ける工程と、
前記樹脂製保護テープの上から前記半導体基板にレーザ光を照射し、前記半導体基板の前記ビアの形成部にビアホールを形成する工程と、
前記樹脂製保護テープを剥離する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂製保護テープは30〜65μmの範囲の厚さ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３】
請求項１または請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂製保護テープはテープ基材と紫外線硬化型接着剤層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４】
請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂製保護テープの剥離工程は、前記樹脂製保護テープに紫外線を照射し、前記接着剤層を硬化させて粘着力を低下させる工程と、前記粘着力が低下した接着剤層から前記樹脂製保護テープを剥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。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法において、
前記ビアホールは前記半導体基板を貫通する貫通孔または凹部であ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】
本発明はビアを有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の小型化や高密度実装化等を実現するために、1つのパッケージ内に複数の半導体素子（半導体チップ）を積層して封止したスタック型マルチチップパッケージが実用化されている。このようなスタック型マルチチップパッケージにおいて、半導体素子と基板との間の接続および複数の半導体素子間の接続にビア（スループラグ）を適用することが検討されている。
【０００３】
素子間接続等に適用されるビアは、例えば半導体基板にその表裏両面を接続する貫通孔（ビアホール）を形成し、この貫通孔内に金属を充填する等して導電体層を形成した構造を有している。半導体基板にビアホールを形成する場合、一般的にはＲＩＥ等のエッチング法が適用されている。しかし、半導体基板を貫通するようなビアホールをエッチング法で形成すると、加工コストが大幅に増加してしまう。そこで、ビアホールの形成にレーザ加工を適用することが検討されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
レーザ加工は半導体基板へのビアホールの形成コストの低減に寄与する反面、ビアホールの形成部位の周囲にデブリと呼ばれる飛散物の付着が避けられないという問題を有している。デブリは主として半導体基板の構成材料であるＳｉとその酸化物であるＳｉＯxからなる。このようなデブリは半導体装置の外観を損ねるだけでなく、後工程で離脱して異物として混入し、半導体装置の品質や信頼性等を低下させる要因となる。
【０００５】
このような点に対して、特許文献１には半導体基板の表面に保護膜として酸化ケイ素膜を形成し、さらにその上に金属メッキ被膜を形成した後、これらの上からレーザ光を照射してビアホールを形成することが記載されている。ここではデブリを金属メッキ被膜上に付着させ、このデブリと共に金属メッキ被膜を剥離することによって、デブリが半導体基板に付着することを防止している。
【０００６】
しかしながら、金属メッキ被膜の剥離工程は特許文献１に記載されているように、メッキ被膜剥離用液のような薬剤を用いて実施する必要があるため、この金属メッキ被膜の剥離に要するコストがレーザ加工によるビアホールの形成コストを増大させる要因となる。また、特許文献１には酸化ケイ素膜は絶縁膜として利用できるために剥離を要しないと記載されているが、これは不要な部位にまで酸化ケイ素膜が残存することを意味する。
【特許文献１】特開2003-124154号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、半導体基板にビアホールを形成するにあたって、半導体装置の層構成に制約を生じさせることなく、レーザ加工に伴って生じるデブリ（飛散物）を低コストで容易に除去することを可能にした半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、ビアを有する半導体装置を製造するにあたり、少なくとも前記ビアの形成部を覆うように、前記半導体装置を構成する半導体基板の表面に樹脂製保護テープを貼り付ける工程と、前記樹脂製保護テープの上から前記半導体基板にレーザ光を照射し、前記半導体基板の前記ビアの形成部にビアホールを形成する工程と、前記樹脂製保護テープを剥離する工程とを具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板にレーザ加工でビアホールを形成する際に生じる飛散物（いわゆるデブリ）を容易に除去することができる。従って、信頼性に優れる半導体装置を低コストで提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。
【００１１】
図１は本発明の一実施形態による半導体装置の要部製造工程を示す断面図である。同図において、１は通常の半導体プロセスで演算素子部や記憶素子部等の素子機能部を形成した半導体基板（Ｓｉ基板等）である。このような半導体基板1に貫通孔状態のビアホールを形成する工程について述べる。
【００１２】
まず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１の表面（レーザ加工面）１ａ側に樹脂製保護テープ２を貼り付ける。樹脂製保護テープ２は少なくともビアホールの形成部３を覆うように貼り付ける。ビアホールの形成工程は個片化した半導体基板（半導体チップ）に対して実施してもよいが、通常は半導体ウェハの段階で実施する。従って、樹脂製保護テープ２はウェハ状半導体基板１の表面１ａ全面に形成することが好ましい。半導体基板１の裏面１ｂ側には、一般的なダイシングテープ４等を貼り付ける。
【００１３】
樹脂製保護テープ２は図２に示すように、テープ基材５とその一方の面に設けられた接着層（粘着層）６とを有している。テープ基材５にはレーザ光の透過率等を考慮して、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を適用することが好ましい。接着層６としては紫外線照射により硬化して粘着力が低下する紫外線硬化型接着剤層が好適である。これによって、樹脂製保護テープ２上からレーザ光を照射してビアホールを形成した後に、樹脂製保護テープ２を容易に剥離することができる。このような紫外線硬化型接着剤層６を有する樹脂製保護テープ２としては、いわゆるＵＶテープを使用することができる。
【００１４】
次に、図１（ｂ）に示すように、樹脂製保護テープ２の上からビアホールの形成部３にレーザ光７を照射する。レーザ光７としては、例えばＹＡＧレーザが用いられる。レーザ光７が照射された部分においては、図３に示すように、半導体基板１の構成材料（Ｓｉ等）がレーザ光７の照射エネルギーにより徐々に飛散するため、その部分には凹部８が形成される。このように、レーザ光７の照射部分における半導体基板１の構成材料は、例えばＳｉやその酸化物であるＳｉＯx等として飛散し、これら飛散物が凹部８の周囲にデブリ９として付着する。
【００１５】
上述したように、レーザ光７の照射に基づいて凹部８の周囲にはデブリ９が飛散するが、半導体基板１の表面１ａには樹脂製保護テープ２が貼り付けられているため、デブリ９は図３に示したように樹脂製保護テープ２上に付着する。従って、樹脂製保護テープ２を剥離することによって、デブリ９を樹脂製保護テープ２と共に容易に除去することができる。ここで、半導体基板１に貼り付ける樹脂製保護テープ２の厚さは、テープ基材５と接着層６との合計厚さとして30〜65μmの範囲であることが好ましい。
【００１６】
樹脂製保護テープ２の厚さが30μm未満であると、レーザ光７を照射した後のテープ形状の維持性が低下し、デブリ９の除去状態が悪化するおそれがある。また、通常の半導体製造装置に適合することができず、製造コストの増加等を招くことになる。一方、樹脂製保護テープ２の厚さが65μmを超えるとレーザ光７の透過率が低下したり、またレーザ光７の屈折が大きくなるため、レーザ光７による加工効率が低下する。さらに、樹脂製保護テープ２の厚さが厚すぎると、半導体基板１と樹脂製保護テープ２との間にデブリ９が入り込みやすくなり、これがデブリ９の除去性能を低下させることになる。
【００１７】
このように、厚さが30〜65μmの範囲の樹脂製保護テープ２を用いることによって、レーザ光７による加工効率を低下させることなく、凹部８の周囲に飛散したデブリ９を容易に除去することが可能となる。例えば、レーザ光７としてＹＡＧ−ＳＨＧ光（2倍波／波長＝532nm）を使用した場合、厚さ40μmのＵＶテープ（厚さ25μmのＰＥＴ基材＋厚さ15μmのＵＶ接着層）の透過率は75％である。これに対して、ＵＶテープの厚さを100μm（厚さ85μmのＰＥＴ基材＋厚さ15μmのＵＶ接着層）にすると、ＹＡＧ−ＳＨＧ光の透過率は50％にまで低下する。
【００１８】
さらに、厚さが30〜65μmの範囲の樹脂製保護テープ２は、以下に示すようにデブリ９の除去性能に優れるものである。まず、本発明との比較として、周波数が3kHz、平均出力が1.5WのＹＡＧ−ＳＨＧ光（2倍波／波長＝532nm）を、表面に保護テープを貼り付けていないＳｉ基板に照射した。その結果、レーザの照射回数が1パスの段階からレーザ照射部の周囲にデブリの付着が認められた。溶融径（凹部の直径）は約50μmとした。レーザの照射回数が増加するにしたがって、デブリの付着量は増加することが認められた。Ｓｉ基板に直接付着したデブリは容易に除去することができない。
【００１９】
上述したＳｉ基板に厚さ40μmのＵＶテープ（厚さ25μmのＰＥＴ基材＋厚さ15μmのＵＶ接着層）を貼り付け、その上から周波数が3kHz、平均出力が1.5WのＹＡＧ−ＳＨＧ光（2倍波／波長＝532nm）を照射した。その結果、保護テープを貼り付けていない場合と同様に、レーザの照射回数が1パスの段階からＵＶテープ上にデブリの付着が認められた。Ｓｉ基板に貫通孔が形成されるまでレーザ照射を繰り返し行った後、ＵＶテープを剥離したところ、デブリはＵＶテープと共に除去され、Ｓｉ基板の表面はきれいな状態が維持されていることを確認した。
【００２０】
一方、Ｓｉ基板に厚さ100μmのＵＶテープ（厚さ85μmのＰＥＴ基材＋厚さ15μmのＵＶ接着層）を貼り付け、その上から同様なＹＡＧ−ＳＨＧ光を照射した。このようなレーザ照射を繰り返し行ったところ、レーザの照射回数が数回程度の場合には、ＵＶテープの剥離跡にデブリが残存することはなかった。ただし、Ｓｉ基板に貫通孔が形成されるまでレーザ照射を行った場合には、ＵＶテープを剥離した跡にデブリの付着が認められた。デブリの付着量は保護テープを貼り付けていない場合より少なく、またＵＶテープ上にもデブリは付着していた。これらの結果から、ＵＶテープの厚さが厚すぎるとＳｉ基板との間にデブリが入り込んでしまうものと考えられる。
【００２１】
このような樹脂製保護テープ２上からのレーザ光７の照射を目的とする加工深さに応じて繰り返し実施することによって、図１（ｃ）に示すように貫通孔状態のビアホール１０が形成される。なお、形成するビアホール１０は貫通孔に限られるものではなく、非貫通状態で凹部８であってもよい。ビアホール１０の形状は適用される配線形状等に応じて適宜に選択されるものである。ビアホール１０の形状が貫通孔であっても、また非貫通状態で凹部８であっても、樹脂製保護テープ２の効果は何等変わらない。
【００２２】
レーザ光７の照射工程が終了した後、図１（ｄ）に示すように、樹脂製保護テープ２を半導体基板１から剥離し、デブリ９を樹脂製保護テープ２と共に除去する。樹脂製保護テープ２を剥離するにあたって、接着層６として紫外線硬化型接着剤層を適用した場合には、まず図４（ａ）に示すように、樹脂製保護テープ２に紫外線１１を照射し、接着層６を硬化させて粘着力が低下させる。このようにして接着層６の粘着力を低下させることによって、図４（ｂ）に示すように、樹脂製保護テープ２を半導体基板１から容易に剥離することができる。樹脂製保護テープ２の剥離性を高めることで、剥離時にデブリ９が半導体基板１上に脱落するような不具合の発生を防止することができる。
【００２３】
この実施形態のビアホール１０の形成工程によれば、半導体基板１の加工面１ａに貼り付けた樹脂製保護テープ２上からレーザ光７を照射しているため、ビアホール１０の形成時に生じるデブリ９を樹脂製保護テープ２と共に容易に除去することが可能となる。樹脂製保護テープ２は容易に剥離することができるため、それに要するコストがビアホール１０の形成コストを増加させるようなことがない。さらに、不要な層を残存させることもない。特に、厚さ30〜65μmの樹脂製保護テープ２を使用することで、レーザ光７による加工効率を低下させることなく、半導体基板１へのデブリ９の付着を確実に抑制することができる。従って、デブリ９の除去性を大幅に高めた上で、ビアホール１０の形成コストを低減することが可能となる。
【００２４】
ビアホール１０を形成した半導体基板１は、ビアホール１０内に導体層を形成する工程、半導体ウェハのダイシング工程等に送られて、ビアを有する半導体装置が完成する。ビアホール１０内への導体層の形成工程は特に限定されるものではなく、一般的な工程を適用することができる。例えば、ビアホール１０内にＣＶＤ法等で絶縁層としてＳｉＯx層を形成する。絶縁層は樹脂層等であってもよい。次いで、絶縁層上に無電解メッキでＣｕ層やＡｕ層等をメッキシード層として形成した後、ＣｕやＡｕ等による電解メッキ処理を施す。このようにして、ビアホール１０内に導体層で充填してビアを形成する。
【００２５】
上述した貫通孔状態のビアは半導体基板１の表裏面１ａ、１ｂ間を接続する導体層として機能する。例えば、複数の半導体素子を積層したスタック型マルチチップパッケージを構成する際に、ビアで半導体素子間や半導体素子と配線基板との間を接続することができる。従って、複数のメモリ素子を積層したマルチチップモジュール、あるいはロジック素子とメモリ素子とを積層したシステムＬＳＩモジュール等に好適な半導体装置を提供することができる。ビアは貫通孔状態のビアホールに形成したものに限らず、凹部状態のビアホールに形成したものであってもよい。このようなビアは半導体装置の内部配線の一部、もしくはスループラグの一部等として使用することができる。
【００２６】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、半導体基板にビアホールを形成して構成したビアを有する各種の半導体装置の製造工程に適用することができる。そのような半導体装置の製造方法も本発明に含まれるものである。また、本発明の実施形態は本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態による半導体装置の要部製造工程を示す断面図である。
【図２】半導体基板に貼り付ける樹脂製保護テープの一構成例を示す断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置の製造工程におけるレーザ加工時の状態を模式的に示す断面図である。
【図４】図１に示す半導体装置の製造工程における樹脂製保護テープの剥離工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…半導体基板、２…樹脂製保護テープ、３…ビアホールの形成部、５…テープ基材、６…接着層、７…レーザ光、９…デブリ、１０…ビアホール。
【図１】
2007080968.tif 000003
【図２】
2007080968.tif 000004
【図３】
2007080968.tif 000005
【図４】
2007080968.tif 000006