(57)【要約】【課題】  デバイスウェハに損傷を与えることなくデバイスウェハとガラスハンドラとの接合を促進する方法を提供すること。【解決手段】  接着剤層及びアブレーション層の両方の吸収特性を使用して、デバイスウェハに損傷を与えることなくデバイスウェハとガラスハンドラとの接合を促進する。接着剤及びアブレーション層の侵入深さは、デバイスウェハ表面に達するのが無視できる量のアブレーション・フルエンスにすぎないように選択される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択された波長のＵＶ光を放出するように構成されたレーザデバイスを準備することと、
デバイスウェハと、前記デバイスウェハに接着された接着剤層と、ＵＶ透過性ハンドラと、前記ハンドラと前記接着剤層との間にあって前記接着剤層に接着したアブレーション層とを備えた構造体を得ることであって、前記アブレーション層は、前記選択された波長において０．１ミクロンと０．２ミクロンとの間の光学侵入深さを有し、且つ少なくとも２侵入深さの厚さを有し、前記接着剤層は、前記選択された波長において２ミクロンと２０ミクロンとの間の光学侵入深さを有し、且つ少なくとも１侵入深さの厚さを有する、構造体を得ることと、
前記レーザデバイスに、前記選択された波長のＵＶ光を前記構造体に対して放出させて前記アブレーション層をアブレーションさせることと、
前記ハンドラを前記デバイスウェハから分離することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記選択された波長は、３０８ｎｍと３５５ｎｍとの間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アブレーション層及び前記接着剤層は、前記レーザデバイスから発生したレーザ・フルエンスの２パーセント以下が前記接着剤層から出ることを許容する、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記デバイスウェハはシリコンを含み、前記方法は前記デバイスウェハを用いてアクティブ半導体デバイスを形成するステップ及び前記デバイスウェハ上に金属配線層を形成するステップをさらに含む、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ハンドラは、前記選択された波長に対して実質的に透明なガラス材料から本質的に成る、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記デバイスウェハは、パッシベーション層及び金属コンタクトパッドを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記接着剤層は、前記選択された波長の光を吸収する染料を含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記接着剤層は、前記選択された波長のＵＶ光を散乱させるためにその中に懸濁されたナノ粒子を含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記アブレーション層は、前記選択された波長の光を吸収する染料を含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記アブレーション層は、前記選択された波長において固有光吸収特性を有する、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
デバイスウェハと、
前記デバイスウェハに接着された接着剤層であって、３０８ｎｍと３５５ｎｍとの間の選択された波長において２ミクロンと２０ミクロンとの間の光学侵入深さと、少なくとも１侵入深さの厚さとを有する、接着剤層と、
ＵＶ透過性ハンドラと、
前記ＵＶ透過性ハンドラと前記接着剤層との間のアブレーション層であって、前記選択された波長において０．１ミクロンと０．２ミクロンとの間の光学侵入深さを有し、且つ少なくとも２侵入深さの厚さを有し、さらに前記アブレーション層はレーザ・フルエンスを受けると分解されるものである、
構造体。
【請求項１２】
前記ハンドラは、前記選択された波長に対して実質的に透明なガラス材料から本質的に成る、請求項１１に記載の構造体。
【請求項１３】
前記接着剤層は、前記選択された波長の光を吸収する染料を含む、請求項１１又は１２に記載の構造体。
【請求項１４】
前記接着剤層は、前記選択された波長のＵＶ光を散乱させるためにその中に懸濁されたナノ粒子を含む、請求項１１、１２又は１３に記載の構造体。
【請求項１５】
前記接着剤層は、前記選択された波長において固有光吸収特性を有する、請求項１１〜１４のいずれかに記載の構造体。
【請求項１６】
前記アブレーション層は、前記選択された波長において固有光吸収特性を有する、請求項１１〜１５のいずれかに記載の構造体。
【請求項１７】
前記アブレーション層は、有機平坦化層を含む、請求項１１〜１６のいずれかに記載の構造体。
【請求項１８】
前記アブレーション層は、前記選択された波長の光を吸収する染料を含む、請求項１１〜１７のいずれかに記載の構造体。
【請求項１９】
前記アブレーション層は、０．５μｍ未満の厚さを有する、請求項１１〜１８のいずれかに記載の構造体。
【請求項２０】
前記アブレーション層の前記厚さは、前記選択された波長における２侵入深さと４侵入深さとの間である、請求項１１〜１９のいずれかに記載の構造体。
【請求項２１】
前記接着剤層の前記厚さは、前記選択された波長における１侵入深さと２侵入深さとの間である、請求項１１〜２０のいずれかに記載の構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体デバイスの製造に関し、より詳細にはウェハ接合に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元（３Ｄ）チップ技術は、３Ｄ集積回路（ＩＣ）及び３Ｄパッケージングを含む。３Ｄチップ技術は、より短い回路長でより複雑な回路をより多く集積することを可能にして、より高速な性能及びエネルギー消費削減を可能にするので、広範な重要性を獲得してきている。３Ｄ  ＩＣでは、複数の薄いシリコンウェハ層をスタックして垂直方向に相互接続し、スタック全体で単一集積回路が作り出される。３Ｄパッケージングでは、複数の別個のＩＣをスタックし、相互接続し、パッケージングする。
【０００３】
３Ｄ  ＩＣ及び３Ｄパッケージングの両方を含む現代の３Ｄチップ技術のための技法は、スルー・シリコンビア（ＴＳＶ）を利用することができる。ＴＳＶは、垂直相互接続アクセス（ＶＩＡ）であり、その中を通って接続がシリコンウェハ又はダイを貫通する。ＴＳＶを用いることにより、３Ｄ  ＩＣ及び３ＤパッケージＩＣを、エッジ配線を伴ってより緊密に集積することができる。
【０００４】
一時的ウェハ接合／剥離は、一般にＴＳＶ及び３Ｄシリコン構造体を実装するための重要な技術である。この文脈における接合は、３Ｄスタック内の層になるシリコンデバイスウェハを基板又はハンドリングウェハに取り付けて、例えば配線、パッド、及び接合冶金によって加工することができるようにする動作であり、その間、ウェハは薄化されて、例えば、最上面からエッチングされてブラインドビアのＴＳＶ金属を露出することができる。剥離は、加工されたシリコンデバイスウェハを基板又はハンドリングウェハから取り外して、加工されたシリコンデバイスウェハを３Ｄスタックに付加することができるようにする動作である。
【０００５】
一時的ウェハ接合／剥離のための多くの既存の手法は、シリコンデバイスウェハとハンドリングウェハとの間に直接配置された接着剤層の使用を伴う。シリコンデバイスウェハの加工が完了すると、シリコンデバイスウェハを種々の技術、例えば、ハンドラ内の穿孔を介して送られる化学溶媒にウェハ対を曝露すること、端部の開始点から機械的に剥がすこと、又は接着剤を加熱して、シリコンデバイスウェハが剪断によって取り外すことができる点まで接着剤をゆるめることができるようにすることなどによって、ハンドリングウェハからリリースすることができる。
【０００６】
接着剤接合されたデバイスウェハからのガラスハンドラウェハの剥離は、ガラスハンドラウェハに付与された、特定の閾値でレーザ照射されると分解するアブレーション層の使用によって達成されてきた。レーザ・フルエンスのうちの一部は、アブレーション層によって吸収されてウェハ分離を可能にする。残りは、接着剤及び／又は基板に侵入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，１６９，６７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、デバイスウェハに損傷を与えることなくデバイスウェハとガラスハンドラとの接合を促進する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の原理は、選択された波長のＵＶ光を放出するように構成されたレーザデバイスを準備することと、デバイスウェハと、デバイスウェハに接着された接着剤層と、ＵＶ透過性ハンドラと、ハンドラと接着剤層との間にあって接着剤層に接着したアブレーション層とを備えた構造体を得ることとを含む例示的な製造方法を提供する。アブレーション層は、選択された波長において０．１ミクロンと０．２ミクロンとの間の光学侵入深さを有し、且つ少なくとも２侵入深さの厚さを有する。接着剤層は、選択された波長において２ミクロンと２０ミクロンとの間の光学侵入深さを有し、且つ少なくとも１侵入深さの厚さを有する。該方法は、レーザデバイスに、選択された波長のＵＶ光を構造体に対して放出させてアブレーション層をアブレーションさせることと、ハンドラをデバイスウェハから分離することとをさらに含む。
【００１０】
例示的な構造体は、デバイスウェハと、デバイスウェハに接着された接着剤層であって、３０８ｎｍと３５５ｎｍとの間の選択された波長において２ミクロンと２０ミクロンとの間の光学侵入深さと、少なくとも１侵入深さの厚さとを有する、接着剤層と、ＵＶ透過性ハンドラと、ＵＶ透過性ハンドラと接着剤層との間のアブレーション層とを含む。アブレーション層は、選択された波長において０．１ミクロンと０．２ミクロンとの間の光学侵入深さと、少なくとも２侵入深さの厚さとを有する。さらにアブレーション層は、レーザ・フルエンスを受けると分解されるものである。
【００１１】
本明細書において用いる場合、「促進する」は、ある動作を行うこと、該動作をより容易にすること、該動作の実行を補助すること、又は該動作を行わせることを含む動作である。従って、限定ではなく例示の目的で、１つのプロセッサ上で実行される命令は、遠隔プロセッサ上で実行される命令によって行われる動作を、該動作を行わせる又はこれを支援する適切なデータ又はコマンドを送信することによって促進することができる。疑義を避けるために、ある動作者（actor）が、ある動作を行うこと以外で該動作を促進する場合、該動作は、それでもなお何らかのエンティティ又はエンティティの組合せによって行われる。
【００１２】
本明細書で開示される製造方法は、実質的に有益な技術上の効果を提供することができる。例えば、１つ又は複数の実施形態は、以下の利点の１つ又は複数を提供することができる。
・接着剤接合されたデバイスウェハからのハンドラの剥離を促進する
・開始フルエンスのうちデバイスウェハ表面に達するのは無視できる量である。
・アブレーションコーティング又は接着剤コーティングのいずれかが欠陥を含んでいた場合であっても、改善された最終プロセス歩留まりを与える。
【００１３】
これら及び他の特徴及び利点は、添付の図面との関連で読まれるべき、以下の例証的な実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１４】
本発明の実施形態を、以下、添付図面を参照して単に例示の目的で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ガラスハンドラに接合されたデバイスウェハの略断面図である。
【図２】（Ａ）レーザ・フルエンスがアブレーション層及び接着剤層によって吸収されるＵＶ剥離プロセスを示す略断面図である。          （Ｂ）強度の低下を、侵入深さで表したアブレーション層の厚さの関数として示すグラフである。          （Ｃ）強度の低下を、侵入深さで表した接着剤層の厚さの関数として示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の例示的な実施形態は、シリコンデバイスウェハをハンドリングウェハ又は他の基板に一時的接合及び剥離するための種々の手法を提示する。リリース層は、本明細書においてアブレーション層とも呼ばれ、下にあるシリコンデバイウェハの回路を接合前に光学的に検査することができるように、透明なものとすることができる。剥離は、レーザを用いてリリース層をアブレーションすることによって行われる。用いられるレーザは、紫外（ＵＶ）レーザ、例えば３５５ｎｍレーザ、３５１ｎｍレーザ又は３０８ｎｍレーザとすることができる。３５５ｎｍ波長は、頑丈で比較的安価なダイオードポンプ固体（ＤＰＳＳ）レーザが入手可能なので、特に魅力的である。
【００１７】
シリコンデバイスウェハをハンドリングウェハに接合することは、接着剤層及び別個のリリース層の両方の使用を含む。かかる接合のための１つの手法によれば、リリース層は、紫外（ＵＶ）アブレーション層とすることができ、これを幾つかの例示的な実施形態においてはガラスハンドラであるハンドリングウェハに塗工することができる。次にＵＶアブレーション層を硬化する。接着剤層を形成する接合接着剤は、ガラスハンドラ又はシリコンデバイウェハのいずれかに塗工することができる。ＵＶアブレーション層は、剥離に用いるレーザの波長において高い吸収性の材料で構成される。材料はまた、接着剤接合された界面の検査を可能にするために可視スペクトル内で光学的に透明なものとすることができる。ＵＶアブレーション層並びに接合接着剤は両方とも化学的及び熱的に安定であり、ＰＥＣＶＤ及び金属スパッタリングを含む加熱真空堆積、熱ベークステップ、並びに溶媒、酸及び塩基を含む湿式化学に対する曝露（接合されたウェハ界面の縁部ビード領域において）を含む半導体プロセスに完全に耐えることができるようになっている。
【００１８】
例示的な製造方法は、ＵＶアブレーション材料を例えばスピンコーティングによってガラスハンドラ上に塗工することから開始する。ＵＶアブレーション材料がスピンコートされたガラスハンドラをソフト・ベークして溶媒を除去する。スピンコーティングのパラメータはＵＶアブレーション層の粘度に応じたものとすることができるが、およそ５００ｒｐｍからおよそ３０００ｒｐｍまでの範囲内に入るものとすることができる。ソフト・ベークは、およそ８０℃からおよそ１２０℃までの範囲内に入るものとすることができる。最終硬化の温度は、２００℃から４００℃までの範囲内に入るものとすることができる。硬化温度が高いほど、３５０℃と４００℃との間で行うことができる標準的なＣＭＯＳのＢＥＯＬ加工中のＵＶアブレーション層の熱安定性を保証するのにより有効であり得る。ＵＶ吸収性又はＵＶ感受性が高い材料の場合、およそ０．２μからおよそ０．３μのオーダの厚さの非常に薄い最終層でも十分にリリース層として機能することができる。幾つかの実施形態において、アブレーション層は、固有ＵＶ吸収特性を有する。幾つかの有機平坦化層（ＯＰＬ）及び有機誘電体層（ＯＤＬ）は、このような特性を有する。他の実施形態において、アブレーション層を構成するポリマー材料内に染料を配合して、必要なＵＶ吸収特性を付与する。１つ又は複数の実施形態において使用することができる例示的な染料は、９−アントラセンカルボン酸及びベンズアントロンを含み、これは、溶液から膜を形成することが可能ないずれかの非吸収性材料、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に対して少なくとも１０重量パーセント添加される。染料の配合は、接着剤層に関して後でさらに論じる。幾つかの例示的なＯＤＬ材料は、ガラスにスピン塗工され、窒素環境中、３５０℃でおよそ１時間にわたって硬化されて膜を生成する。かかる膜は、可視スペクトル全体にわたって光学的に透明であるが、約３６０ｎｍ未満のＵＶ波長における分解に非常に敏感なものとすることができ、３０８ｎｍ（例えばＸｅＣｌ）又は３５１ｎｍ（例えばＸｅＦ）で動作するエキシマレーザ又は３５５ｎｍで動作するダイオードポンプ三重項ＹＡＧレーザなどの一般的なＵＶレーザ源を用いて完全に且つきれいにアブレーションすることができる。
【００１９】
ガラスハンドラをアブレーション層界面でリリースするためのレーザ剥離は、３０８ｎｍ（例えばＸｅＣｌ）又は３５１ｎｍ（例えばＸｅＦ）で動作するエキシマレーザ並びに３５５ｎｍで動作するダイオードポンプ（三重項）ＹＡＧレーザ又は２６６ｎｍで動作するダイオードポンプ（四重項）ＹＡＧレーザを含む多数のＵＶレーザ源のいずれか１つを用いて行うことができる。エキシマレーザは、より高価な場合があり、より多くの保守／サポートシステム（例えば毒性ガス封じ込め）を必要とする場合があり、一般に低い繰返し数において非常に大きい出力パワーを有することができる（例えば、数百Ｈｚの繰返し数において数百ワットの出力）。本明細書で特定される材料におけるＵＶアブレーション閾値は、リリースを達成するのに１００〜１５０ミリジュール毎平方ｃｍ（ｍＪ／ｓｑｃｍ）を必要とする場合がある。エキシマレーザは、出力パワーが大きいので、このエネルギーを、面積が数十平方ミリメートルのオーダの寸法を有する比較的大面積のビームで供給することができる（例えば、０．５ｍｍ×５０ｍｍの線状ビーム形）。エキシマレーザを使用したレーザ剥離ツールは、その大ダイ出力パワー及び比較的低い繰返し数ゆえに、ビームが固定された可動ｘ−ｙステージを含むことができる。ステージ移動は、１０乃至５０ｍｍ毎秒のオーダとすることができる。剥離されるウェハ対をステージ上に配置して、全表面が照射されるまで前後に走査することができる。
【００２０】
代替的なレーザ剥離システムは、小さいスポットビームをウェハ表面にわたってすばやく走査することによって、より安価でより頑丈な、より低パワーの３５５ｎｍの固体ポンプ三重項ＹＡＧレーザを用いて作ることができる。３５５ｎｍ波長レーザは、２つの理由で、好適には２６６ｎｍの四重項ＹＡＧレーザに匹敵することができ、その２つの理由は、１）同じサイズのダイオードレーザポンプパワーに対して、３５５ｎｍでの出力パワーは、典型的には２６６ｎｍの２乃至３倍大きいこと、２）多くの一般的なハンドラウェハガラス（例えばＳｃｈｏｔｔ  Ｂｏｒｏｆｌｏａｔ  ３３）は、３５５ｎｍでは約９０パーセント以上の透過性であるが、２６６ｎｍでは約１５パーセントの透過性しかないこと、である。２６６ｎｍではパワーの８０パーセントがガラスに吸収されるので、リリース界面において同じアブレーション・フルエンスを達成するには開始レーザパワーは約６倍となり得る。従って、ガラスハンドラ自体にある程度の熱衝撃のリスクがある。
【００２１】
例示的な３５５ｎｍ走査レーザ剥離システムは、以下を含むことができる。１）３５５ｎｍにおける５乃至１０ワットの出力パワー、５０ｋＨｚと１００ＫＨｚとの間の繰返し数、１０ｎｓと２０ｎｓとの間のパルス幅を有する、Ｑスイッチ三重項ＹＡＧレーザ。このレーザの出力ビームは拡張することができ、ｘ及びｙ検流計走査モータに取り付けられたミラーを備えた市販の２軸スキャナに方向付けすることができる。スキャナは、固定されたウェハステージの上方に固定距離で取り付けることができ、この距離は、リリースされるウェハの作業面積に応じて２０ｃｍ乃至１００ｃｍの範囲になる。５０乃至１００ｃｍの距離が、１０メートル／秒のオーダの移動スポット速度を有効に達成する。Ｆシータレンズをスキャナの下向き出力部に取り付けることができ、ビームを１００乃至５００ミクロンのオーダのスポットサイズに合焦することができる。３５５ｎｍの６ワット出力パワーレーザで、繰返し数５０ｋＨｚ及びパルス幅１２ｎｓにおいて、スキャナ対ウェハ距離８０ｃｍでラスタ速度１０ｍ／ｓで動作する場合、最適スポットサイズは、２００ミクロンのオーダとすることができ、必要とされる約１００ｍＪ／平方ｃｍアブレーション・フルエンスは、全ウェハ表面に約３０秒間に２回送達されることができる（例えば、重複列（overlapping row）を用いる）。重複ステップ距離がスポット直径の半分（例えば１００ミクロン）に等しい重複列を使用することで、走査列間の隙間に起因して走査され損なったウェハの部分が存在しないこと、及び界面の全ての部分が同じ総フルエンスを経験することを保証することができる。
【００２２】
本発明の例示的な実施形態によりハンドラウェハ接合及び剥離を行うための例示的な手法は、リリース層をハンドラに塗工することを含み、その一方で接着剤層はデバイスウェハに塗工することができる。しかしながら、他の例示的な手法によれば、リリース層をハンドラに塗工することができ、次に接着剤層をリリース層に塗工することができる。リリース層は、ガラスハンドラと接着剤との間に挟まれる。その後、デバイスウェハをハンドラに接合して、リリース層及び接着剤層をデバイスウェハとハンドラとの間に設けるようにすることができる。接合は、多くの市販の接合ツールのうちのいずれか１つで提供される真空環境内で、制御された熱及び圧力下でデバイスウェハとハンドラとを物理的に一緒にすることを含むことができる。デバイスウェハが成功裡にハンドラに接合された後、所望の加工を行うことができる。かかる加工は、パターン形成、エッチング、薄化などの、デバイスウェハがその所望の状態を達成するまでのプロセスステップを含むことができる。その後、デバイスの回路を検査することができる。デバイスウェハが適性に加工されたことを保証するためにデバイス回路の検査を行うことができる。検査は、例えば高品質顕微鏡又は他の画像診断法を用いて光学的に行うことができる。光学検査は、上述のように透明なものとすることができるハンドラを通して行うことができる。リリース層及び接着剤層の各々もまた透明にすることができるので、デバイス回路の光学検査はこれらの層を通して行うこともできる。レーザアブレーションを使用して、デバイスウェハをアブレーション層の平面に沿ってハンドラから分離することを可能にする。１０〜２０ナノ秒の範囲のパルスの場合、アブレーションは、アブレーション層の光熱的、光機械的及び／又は光化学的アブレーションを含むことができる。次いでデバイスウェハは、残留接着剤を除去するために洗浄される。
【００２３】
図１は、ガラスハンドラ２４に接合されたデバイスウェハ２２を含む例示的な構造体２０を模式的に示す。例示的な構造体は、デバイスウェハ２２上のアクティブデバイス２６と、バックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）加工中に形成された配線層２７と、例えば窒化シリコンを含むパッシベーション層２８と、随意的なポリイミドコーティング３０と、端子金属パッド３２と、接着剤層３４と、ハンドラ２４と接着剤層３４との間のアブレーション層３６とをさらに含む。例示的な構造体において、アブレーション層は、０．１〜０．５μｍの厚さを有する。接着剤層は、実質的により厚い、１〜１００μｍの間の厚さを有する。
【００２４】
上で論じたように、アブレーション層３６は、該当する紫外線スペクトル、すなわち３０８ｎｍと３５５ｎｍとの間で高い吸収性となるように選択される。幾つかの実施形態において、レーザ・フルエンスの約８０乃至９０パーセントは、アブレーション層によって吸収される。かかる吸収は、アブレーション層が崩壊するときにウェハ分離を可能にする。残りのフルエンスは、接着剤層に侵入する。例示的な構造体２０において、接着剤層もまた所望の波長（３０８〜３５５ｎｍ）のフルエンスを吸収することが可能である。さらに後述するように、両方とも吸収特性を有するアブレーション層及び接着剤層を設けることにより、開始フルエンスのうちデバイスウェハ表面に達することが許容されるのは無視できる量のみであることになる。図２（Ａ）は、構造体２０の動作を模式的に示す。
【００２５】
侵入深さは、電磁気放射線が材料の中に侵入できる深さの尺度であり、詳細には放射線の強度が基材表面における元の値の１／ｅ又は３６．８％まで低下する深さである。侵入深さδｐは、所与の材料に関して一般に波長の関数である。強度は、侵入深さを単位として測定した厚さの関数として減少する。例えば、強度は、１侵入深さにおいて元の強度の約３６．８％であるが、２侵入深さにおいては元の強度のわずか約１３．５％であり、３侵入深さでは約５％である。再び図２（Ａ）を参照すると、ＵＶ光４０は、ハンドラ２４に向けられる。例示的な実施形態において、接着剤層３４に入るのは、大部分はアブレーション層３６による吸収に起因して、ハンドラ表面におけるフルエンスのわずか約５乃至１５パーセントである。接着剤層は、元のフルエンスの約２パーセント未満しか、デバイスウェハ２２に向かって出ることを許容しない。図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示す例示的なグラフは、それぞれアブレーション層及び接着剤層に関して、透過（元のフルエンスの百分率として）をそれぞれ浸透深さの関数として示す。例示的な実施形態において、アブレーション層の侵入深さは、約０．１〜０．２μｍの間であるが、より厚い接着剤層の侵入深さは、２マイクロメートルと２０マイクロメートルとの間である。１つ又は複数の実施形態におけるアブレーション層は、厚さが０．２〜０．３μｍのオーダのものである。このことは、レーザパルスエネルギー（幾つかの実施形態において約１０ナノ秒の持続時間で約１００ｍＪ／ｃｍ２）をハンドラに隣接した非常に薄い領域に拘束して、妥当なフルエンスで完全なリリースを達成する。
【００２６】
ポリイミドに基づく特定の高温ポリマー接着剤は、３６０ｎｍと３００ｎｍとの間の波長範囲のＵＶ放射線を吸収し、幾つかの実施形態の接着剤層を構成する。従って、アクティブウェハ表面に達する残りのＵＶフルエンスの量は、元のアブレーション層の厚さの均一性並びにその下の接着剤層の光学特性及び厚さに依存して変化し得る。アブレーション層内のコーティング欠陥は、ＵＶパルスが実質的により厚い接着剤層にわたって付加的にフィルタリングされなければ、損失を生じさせることになる。本明細書で開示される製造プロセスで使用される接着剤層は、アブレーション層と組み合わせたとき、レーザ誘起損傷の防止を助けるのに必要な光学特性を有し、そのレーザ誘起損傷は、かなりの量のアブレーションパルスが、ポリイミド又はＰＥＣＶＤ窒化シリコン（ＳｉＮｘ）パッシベーション層などの材料と相互作用し得るアクティブウェハ表面に達することの結果として起こり得るものである。従って、アブレーション層又は接着剤層のいずれかが欠陥を含んでいた場合であっても、ランダムな欠陥が２つの別々に塗工された材料に関して同じ位置に生じる可能性は低いので、プロセスの歩留まりを高めることができる。
【００２７】
１つ又は複数の実施形態によれば、多層接合構造体は、２つの別個の層、すなわちアブレーション層及び接着剤層を含み、これらは、デバイスウェハ表面に達することが許容されるのは無視できる量のアブレーション・フルエンスにすぎないことを保証する吸収特性及び厚さを有する。アブレーション層及び下にある接着剤の両方の必要とされるＵＶ吸収要件を、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すように特定することによって、レーザが損傷を誘起する実質的なリスクなしに、剥離を安全に行うことができる。例示的な実施形態において、アブレーション層３６は、少なくとも２侵入深さ、好ましくは２侵入深さと４侵入深さとの間の厚さを有する。接着剤層は、少なくとも１侵入深さ、好ましくは１侵入深さと２侵入深さとの間の厚さを有する。アブレーション層の侵入深さは、１つ又は複数の実施形態において０．１ミクロンと０．２ミクロンとの間であり、一方、接着剤層の侵入深さは、１つ又は複数の実施形態において２ミクロンと２０ミクロンとの間である。
【００２８】
幾つかの実施形態において、接着剤層は、所望の波長範囲において固有光学吸収特性を有する。３００ｎｍから３６０ｎｍまでの波長範囲のＵＶレーザ放射線を容易に吸収する例示的な市販の接着剤は、ＨＤ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ製のＨＤ−３００７接着剤と呼ばれるポリイミドベースの製品である。この市販接着剤は、３Ｄパッケージング用途における一時的又は永久的な接着剤として設計された非感光性ポリイミド前駆体である。これは、硬化後並びに適度な温度及び圧力における接合中に熱可塑性挙動を示す。所望のレーザ波長において固有光吸収を有さないか又は不十分な光吸収特性を有する熱可塑性接着剤は、幾つかの実施形態において微細なナノ粒子の添加によって修飾される。ナノ粒子の懸濁物を、接着剤全体に均一に分散されると波長にあまり依存することなく入射レーザパルスを既知の率で散乱させる中性濃度フィルタを近似するに至る量で添加することができる。例示的なナノ粒子は、アルミニウム及びアルミナのナノ粒子を含む。他の例示的な実施形態において、所望の吸収特性を示さない熱可塑性接着剤に染料が添加される。幾つかの染料は、１つ又は複数の実施形態で使用されるレーザ波長で吸収することが知られている。例えば引用により本明細書に組み入れられる特許文献１において開示されるように、種々の染料をポリマー材料に添加してその吸収性に影響を与えることができる。幾つかの例において、ポリマーは溶融され、ポリマー溶融物に染料が添加される。他の例において、染料は溶媒を用いてポリマー内に拡散又は溶解される。幾つかの実施形態において染料の一様な分散が得られる。ｐ−フェニルアゾフェノール、Ｎ−ｐ−メトキシベンジリデン−ｐ−フェニルアゾアニリン、ジヒドロキシアントラキノン、及びベータカロチンは、その中でもとりわけ、ＵＶ範囲内の吸収をもたらすために使用することができる。このような染料は、幾つかの実施形態においては処方されたままの状態で用いることができ、又は吸収周波数を調節するために置換を伴うことがある。「ＤＰＳ」（ＣＡＳ２０３９−６８−１）及び「ビスＭＳＢ」（ＣＡＳ１３２８０−６１−０）などの励起子生成物は、１つ又は複数の実施形態においてＵＶ範囲内の吸収をもたらすためにポリマー内で使用することができる他の例示的な材料である。１つ又は複数の実施形態において使用することができる、さらなる例示的な染料は、９−アントラセンカルボン酸及びベンズアントロンを含む。
【００２９】
薄いアブレーション層又はＨＤ−３００７接着剤の両方のための例示的なコーティングプロセスは、数ｍｌの材料を定量供給すること、１００ｒｐｍと３０００ｒｐｍとの間で６０秒間のスピンを与えること、約１１０℃でベークして溶媒を追い出すこと、及び、ホットプレート上又は窒素オーブン中で３５０℃にて１０分間硬化することを含む。ＨＤ−３００７接着剤のための特定の接合レシピは、接着剤で被覆されたウェハをハンドラと位置合わせすること、スペーサを用いて双方を短い距離だけ離間させて保持すること、及び、真空引きされるチャンバ内にウェハ対を導入して、双方の間のスペースが完全に排気されるようにすることを含む。温度を１００℃超まで昇温して接着剤の脱気を助け、スペーサを除去してウェハとハンドラとを接触させる。上下の加熱プレートを３００℃と３５０℃との間の最終接合温度まで昇温し、ウェハ対に約８００ｋＰａの圧力を５分間印加して接合を達成する。ウェハ対は、プレートが降温してガラス転移温度Ｔｇを下回る温度に戻るまで圧力下に保持される。
【００３０】
今までの議論を前提とし、上述の例示的な実施形態及び図面を参照すると、一般論として、例示的な製造方法は、選択された波長のＵＶ光を放出するように構成されたレーザデバイスを準備することと、デバイスウェハと、デバイスウェハに接着された接着剤層と、ＵＶ透過性ハンドラと、ハンドラと接着剤層との間にあって接着剤層に接着したアブレーション層とを備えた構造体を得ることとを含むことが認識される。アブレーション層は、選択された波長において０．１ミクロンと０．２ミクロンとの間の光学侵入深さを有し、且つ少なくとも２侵入深さの厚さを有する。接着剤層は、選択された波長において２ミクロンと２０ミクロンとの間の光学侵入深さを有し、且つ少なくとも１侵入深さの厚さを有する。該方法は、レーザデバイスに、選択された波長のＵＶ光を構造体（図２（Ａ）に示すような）に対して放出させてアブレーション層をアブレーションさせることと、ハンドラをデバイスウェハから分離することと、をさらに含む。選択された波長は、１つ又は複数の実施形態において３０８ｎｍと３５５ｎｍとの間である。幾つかの実施形態において、デバイスウェハはシリコンを含む。該方法の幾つかの実施形態は、デバイスウェハを用いてアクティブ半導体デバイス２６を形成するステップ、及びデバイスウェハ上に金属配線層２７を形成するステップをさらに含む。幾つかの実施形態において、接着剤層は、選択された波長の光を吸収する染料を含む。アブレーション層は、幾つかの実施形態において、選択された波長の光を吸収する染料を含む。接着剤層は、均一に分散されたナノ粒子を含むことができる。幾つかの実施形態において、アブレーション層及び接着剤層は、図２（Ａ）に模式的に示すように、レーザデバイスから発生したレーザ・フルエンスの２パーセント以下が接着剤層から出ることを許容する。
【００３１】
図１に模式的に示されるような例示的な構造体は、デバイスウェハ２２と、デバイスウェハに接着された接着剤層３４であって、３０８ｎｍと３５５ｎｍとの間の選択された波長において２ミクロンと２０ミクロンとの間の光学侵入深さと、少なくとも１侵入深さの厚さとを有する、接着剤層と、ＵＶ透過性ハンドラ２４と、ＵＶ透過性ハンドラと接着剤層との間のアブレーション層３６とを含む。アブレーション層は、選択された波長において０．１ミクロンと０．２ミクロンとの間の光学侵入深さと、少なくとも２侵入深さの厚さとを有する。さらにアブレーション層は、レーザ・フルエンスを受けると分解されるものである。ハンドラは、１つ又は複数の実施形態において、選択された波長に対して実質的に透明なガラス材料から本質的に成る。アブレーション層３６は、幾つかの実施形態において、選択された波長において固有光吸収特性を有する。他の実施形態において、アブレーション層３６は、選択された波長の光を吸収する染料を含む。１つ又は複数の実施形態において、アブレーション層は、有機平坦化層を含む。アブレーション層の厚さは、幾つかの実施形態において、２侵入深さと４侵入深さとの間である。接着剤層の厚さは、幾つかの実施形態において、１侵入深さと２侵入深さとの間である。
【００３２】
上で論じた例示的な構造体は、原料形態で流通することができ、又は中間製品若しくは集積回路などの最終製品の一部として組み込まれることができることを当業者は認識するであろう。
【００３３】
本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明のみを目的としたものであり、本発明を限定することを意図したものではない。本明細書で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り、複数形態も含むことを意図する。更に、本明細書内で使用する場合に、「備える、含む」及び／又は「備えている、含んでいる」という用語は、そこに述べた特徴、ステップ、動作、要素及び／又は構成要素の存在を明示しているが、１つ又は複数の特徴、ステップ、動作、要素、構成要素及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことは理解されるであろう。「上」及び「下」のような用語は、相対的な高さではなく、要素又は構造の互いの相対位置を示すために用いるものである。幾つかの代替的な実装において、例示的な方法のステップは、図面内に記された順序とは異なる順序で行われる場合があることもまた留意されたい。例えば、連続して示された２つのステップは、関与する機能に応じて、実際には実質的に同時に実行されることもあり、又は特定のステップはときとして逆順で実行されることもある。
【００３４】
以下の特許請求の範囲における全ての「手段又はステップと機能との組み合わせ（ミーンズ又はステップ・プラス・ファンクション）」要素の対応する構造、材料、動作、及び均等物は、その機能を、明確に特許請求された他の請求要素との組み合わせで実行するためのあらゆる構造、材料、又は動作を含むことが意図されている。種々の実施形態の説明は、例証及び説明を目的として提示されたものであるが、網羅的であること又は開示された形態に限定することを意図したものではない。本発明の範囲及び思想から逸脱しない多くの修正及び変形が当業者には明らかであろう。実施形態は、本発明の原理及び実際の用途を最も良く説明するように、また企図される特定の用途に適するような種々の修正を伴う種々の実施形態に関して本発明を当業者が理解するのを可能にするように、選択しかつ説明したものである。
【符号の説明】
【００３５】
２０：構造体
２２：デバイスウェハ
２４：ガラスハンドラ
２６：アクティブデバイス
２７：配線層
２８：パッシベーション層
３０：ポリイミドコーティング
３２：端子金属パッド
３４：接着剤層
３６：アブレーション層
【図１】
2017536695.tif 000003
【図２】
2017536695.tif 000004
【国際調査報告】
2017536695.tif 000005