JP7362378B2 - Carrier and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、キャリア及び半導体装置の製造方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a carrier and a method for manufacturing a semiconductor device.
新たなパッケージ技術として、FO-WLP(Fan Out Wafer Level Package)の開発が進められている。FO-WLPの製造では、支持基板を有するキャリアの上で配線の形成、半導体素子のマウント、封止などの実装工程が行われた後、封止品から支持基板を剥離し、封止品を個片化してパッケージが完成する。 FO-WLP (Fan Out Wafer Level Package) is being developed as a new packaging technology. In the production of FO-WLP, after mounting processes such as forming wiring, mounting semiconductor elements, and sealing are performed on a carrier with a supporting substrate, the supporting substrate is peeled off from the sealed product and the sealed product is removed. It is separated into individual pieces and the package is completed.
このようなFO-WLPの製造に用いられるキャリアにおいては、剥離工程の前には支持基板の剥離を抑制でき、剥離工程では容易に支持基板の剥離が可能であることが求められる。 In a carrier used for manufacturing such a FO-WLP, it is required that peeling of the supporting substrate can be suppressed before the peeling process, and that the supporting substrate can be easily peeled off in the peeling process.
本発明が解決しようとする課題は、半導体装置の製造時の剥離工程の前には支持基板の剥離を抑制でき、剥離工程では容易に支持基板の剥離が可能なキャリア及び半導体装置の製造方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a carrier and a semiconductor device manufacturing method that can suppress peeling of a support substrate before a peeling process during the manufacturing of a semiconductor device, and that can easily peel off the support substrate during the peeling process. It is to provide.
実施形態に係るキャリアは、支持基板と、前記支持基板の上に設けられた剥離層と、前記剥離層の上に設けられた保護層と、を備えている。前記支持基板は、中心を含む中央部と、前記中央部を囲む外周部と、を有する。前記剥離層は、前記中央部の上に設けられる。前記保護層は、前記剥離層の上に設けられた第1部分と、前記外周部の上に設けられ前記剥離層の外周端部を覆う第2部分と、を有する。 The carrier according to the embodiment includes a support substrate, a release layer provided on the support substrate, and a protective layer provided on the release layer. The support substrate has a central portion including the center and an outer peripheral portion surrounding the central portion. The release layer is provided on the central portion. The protective layer has a first portion provided on the release layer, and a second portion provided on the outer peripheral portion and covering an outer peripheral end of the release layer.
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Each embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between parts, etc. are not necessarily the same as the reality. Even when the same part is shown, the dimensions and ratios may be shown differently depending on the drawing.
In the specification of this application and each figure, the same elements as those described above with respect to the existing figures are given the same reference numerals, and detailed explanations are omitted as appropriate.
図1(a)及び図1(b)は、実施形態に係るキャリアを模式的に表す平面図及び断面図である。
図1(b)は、図1(a)に示したA1-A2線による断面図である。
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view schematically showing a carrier according to an embodiment.
FIG. 1(b) is a sectional view taken along line A1-A2 shown in FIG. 1(a).
図1(a)及び図1(b)に表したように、実施形態に係るキャリア100は、支持基板10と、支持基板10の上に設けられた密着層20と、剥離層30と、中間層40と、保護層50と、を備えている。各層は、支持基板10側から密着層20、剥離層30、中間層40、保護層50、の順に積層されている。
As shown in FIGS. 1(a) and 1(b), the
なお、本願明細書では、各層の積層方向をZ方向とする。Z方向は、上下方向である。また、Z方向と直交する方向をX方向、Z方向及びX方向と直交する方向をY方向とする。 Note that in this specification, the stacking direction of each layer is the Z direction. The Z direction is an up-down direction. Further, the direction perpendicular to the Z direction is the X direction, and the Z direction and the direction perpendicular to the X direction are the Y direction.
支持基板10は、例えば、シリコン基板またはガラス基板である。支持基板10の厚さは、密着層20の厚さ、剥離層30の厚さ、中間層40の厚さ、及び保護層50の厚さのいずれよりも厚い。支持基板10の厚さは、例えば、725μmほどである。
The
Z方向から見たときの支持基板10の形状は、例えば、円形である。Z方向から見たときの支持基板10の直径は、例えば、200mmほどである。なお、Z方向から見たときの支持基板10の形状は、例えば、四角形などの多角形でもよい。この場合、Z方向から見たときの支持基板10の外接円の直径は、例えば、200mmほどである。
The shape of the
支持基板10は、中央部10aと、外周部10bと、を有している。中央部10aは、Z方向から見たときの支持基板10の中心C1を含む領域である。中央部10aは、例えば、Z方向から見たときに支持基板10の中心C1を中心とする円状の領域である。外周部10bは、中央部10aを囲む領域である。外周部10bは、例えば、Z方向から見たときに支持基板10の縁を含む環状の領域である。Z方向から見たときの中央部10aの直径は、例えば、Z方向から見たときの支持基板10の直径の98%ほどである。例えば、Z方向から見たときの支持基板10の直径が200mmの場合、Z方向から見たときの中央部10aの直径は、196mmほどである。
The
密着層20は、支持基板10の上に設けられる。より具体的には、密着層20は、Z方向において、支持基板10と剥離層30との間に設けられる。密着層20は、支持基板10の中央部10aの上面の全域を覆っている。密着層20は、例えば、支持基板10の中央部10aの上にのみ設けられ、支持基板10の外周部10bの上には設けられない。換言すれば、中央部10aは、Z方向において密着層20と重なり、外周部10bは、Z方向において密着層20と重ならない。Z方向から見たときの密着層20の直径は、例えば、Z方向から見たときの中央部10aの直径と同じである。
密着層20は、例えば、支持基板10と剥離層30との間の密着性を向上させる。密着層20は、例えば、金属または金属酸化物を含む。密着層20は、例えば、Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Ge、Rb、Y、Zr、Nb、Mo、Rh、Pd、Ag、Sn、Sm、Gd、Dy、Er、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Th、及びUよりなる群から選択された少なくとも1つを含む金属または酸化物からなる。密着層20は、Cuを含むことが好ましい。
The
密着層20は、1層でもよく、2層以上でもよい。密着層20が2層で形成される場合、支持基板10と接する層を支持基板10と密着性の高い材料で形成し、剥離層30と接する層を剥離層30との密着性の高い材料で形成してもよい。これにより、支持基板10と剥離層30との間の密着性を向上させることができる。また、密着層20が2層で形成される場合、別の形態として、支持基板10と接する層を支持基板10と密着性の高い材料で形成し、剥離層30と接する層を剥離層30との密着性の低い材料で形成してもよい。これにより、剥離時に低応力で密着層20と剥離層30との界面で剥離することが可能になる。
The
密着層20の厚さは、1μm以下、好ましくは0.5μm以下であり、例えば0.3μmほどである。密着層20を2層以上形成する場合、各層の厚さが上記の厚さであることが好ましい。密着層20は、必要に応じて設けられ、省略可能である。
The thickness of the
剥離層30は、支持基板10の上に設けられる。この例では、剥離層30は、密着層20の上に設けられている。より具体的には、剥離層30は、Z方向において、密着層20と中間層40との間に設けられている。剥離層30は、密着層20の上面の全域を覆っている。剥離層30は、支持基板10の中央部10aの上にのみ設けられ、支持基板10の外周部10bの上には設けられない。換言すれば、中央部10aは、Z方向において剥離層30と重なり、外周部10bは、Z方向において剥離層30と重ならない。Z方向から見たときの剥離層30の直径は、Z方向から見たときの中央部10aの直径と同じである。
A
剥離層30は、半導体装置を製造する際の剥離工程において剥離する。剥離層30は、例えば、炭素を主成分とする。剥離層30は、例えば、80原子%以上の炭素原子を含む。剥離層30は、例えば、アモルファスカーボンからなる。剥離層30にこのような材料を用いることで、剥離層30にナイフ等で剥離のきっかけ(破断部)を形成して機械的に剥離する方法で剥離工程を行うことができる。機械的に剥離する方法であれば、高価なレーザ装置などを使用しないため、剥離層30にレーザ光を照射して材料改質して剥離する方法と比べて、安価に剥離工程を行うことができる。
The
剥離層30は、1層である。剥離層30の厚さは、1000nm以下であり、好ましくは100nm以下であり、より好ましくは10nm以下であり、例えば数nmである。
The
中間層40は、剥離層30の上に設けられる。より具体的には、中間層40は、Z方向において、剥離層30と保護層50との間に設けられる。中間層40は、剥離層30の上面の全域を覆っている。中間層40は、例えば、支持基板10の中央部10aの上にのみ設けられ、支持基板10の外周部10bの上には設けられない。換言すれば、中央部10aは、Z方向において中間層40と重なり、外周部10bは、Z方向において中間層40と重ならない。Z方向から見たときの中間層40の直径は、例えば、Z方向から見たときの中央部10aの直径と同じである。
中間層40は、例えば、剥離層30と保護層50との間の密着性を向上させる。また、中間層40は、例えば、剥離層30の酸化や吸湿などの変質及び剥離層30の汚染を抑制する。中間層40は、例えば、金属または金属酸化物を含む。中間層40の材料としては、密着層20の材料の例として挙げたものと同じものを用いることができる。中間層40は、例えば、密着層20と同じ材料からなる。中間層40は、Cuを含むことが好ましい。
For example, the
中間層40は、1層でもよく、2層以上でもよい。中間層40が2層で形成される場合、剥離層30と接する層を剥離層30との密着性の高い材料で形成し、保護層50と接する層を保護層50と密着性の高い材料で形成してもよい。これにより、剥離層30と保護層50との間の密着性を向上させることができる。また、中間層40が2層で形成される場合、別の形態として、剥離層30と接する層を剥離層30との密着性の低い材料で形成し、保護層50と接する層を保護層50と密着性の高い材料で形成してもよい。これにより、剥離時に低応力で剥離層30と中間層40との界面で剥離することが可能になる。
The
中間層40の厚さは、1μm以下、より好ましくは0.5μm以下であり、例えば0.3μmほどである。中間層40を2層以上形成する場合、各層の厚さが上記の厚さであることが好ましい。中間層40は、必要に応じて設けられ、省略可能である。
The thickness of the
保護層50は、最上層に設けられる。保護層50は、少なくとも剥離層30の上に設けられる。この例では、保護層50は、中間層40の上に設けられている。保護層50は、中間層40の上面の全域及び支持基板10の外周部10bの上面の全域を覆っている。保護層50は、支持基板10の中央部10a及び外周部10bの上に設けられる。換言すれば、中央部10a及び外周部10bは、Z方向において保護層50と重なる。Z方向から見たときの保護層50の直径は、例えば、Z方向から見たときの支持基板10の直径と同じである。
A
保護層50は、第1部分51と、第2部分52と、を有する。第1部分51は、剥離層30の上に設けられた部分である。この例では、第1部分51は、中間層40の上に設けられ、中間層40の上面を覆っている。第2部分52は、支持基板10の外周部10bの上に設けられた部分である。第2部分52は、外周部10bの上面を覆っている。第2部分52は、外周部10bと接している。また、第2部分52は、剥離層30の外周端部30a、密着層20の外周端部20a、及び中間層40の外周端部40aを覆っている。第2部分52は、剥離層30の外周端部30a、密着層20の外周端部20a、及び中間層40の外周端部40aと接している。
The
この例では、第2部分52は、密着層20、剥離層30、及び中間層40によって形成された段差に追従するように設けられている。つまり、保護層50の上面は、段差を有する。
In this example, the
保護層50は、半導体装置を製造する際の剥離工程の前に剥離層30が剥離することを抑制する。保護層50は、例えば、金属または金属酸化物を含む。保護層50の材料としては、密着層20の材料の例として挙げたものと同じものを用いることができる。
The
また、保護層50は、半導体装置を製造する際にめっき法で配線を形成する場合のシード層として機能する。この場合、めっき時のXY平面内での電流分布を安定化させるため、保護層50には電気伝導率の高い材料を使用することが好ましい。保護層50は、CuまたはAuを含むことが好ましい。
Further, the
保護層50は、1層でもよく、2層以上でもよい。保護層50が2層で形成される場合、支持基板10及び中間層40と接する層を中間層40または支持基板10との密着性の高い材料で形成し、他の層(支持基板10及び中間層40と接しない層)を剥離層30の剥離を抑制でき、めっき法におけるシード層の機能を果たすために適切なCuやAuなどの材料で形成することが好ましい。
The
保護層50は、密着層20と同じ金属元素を含むことが好ましい。これにより、保護層50と密着層20との密着性を向上させることができる。また、保護層50は、中間層40と同じ金属元素を含むことが好ましい。これにより、保護層50と中間層40との密着性を向上させることができる。
It is preferable that the
成膜性、電気特性、及びコストの観点から、密着層20、中間層40、及び保護層50の材料は、例えば、Cuであることが好ましい。密着層20及び保護層50が2層以上で構成される場合、密着層20のうち1層以上がCuを含み、保護層50のうち1層以上がCuを含むことが好ましい。
From the viewpoints of film formability, electrical properties, and cost, the material of the
保護層50の厚さは、5μm以下、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.5μm以下であり、例えば0.5μmほどである。この例では、第2部分52の厚さは、第1部分51の厚さと同じである。
The thickness of the
以下、実施形態に係るキャリア100の製造方法について説明する。
図2(a)~図2(d)は、実施形態に係るキャリアの製造方法を模式的に表す断面図である。
実施形態に係るキャリア100は、例えば、以下の方法で製造することができる。
まず、図2(a)に表したように、支持基板10の上に密着層20を形成する。密着層20は、支持基板10の中央部10aの上にのみ形成される。密着層20は、スパッタリング法や真空蒸着法などの物理気相成長法で形成されてもよいし、熱CVD(Chemical_Vapor_Deposition)法などの化学気相成長法で形成されてもよい。支持基板10の外周部10bを覆う位置にマスクMを配置した状態で、スパッタリング法などにより密着層20を形成することで、中央部10aの上にのみ密着層20を形成することができる。
Hereinafter, a method for manufacturing the
FIGS. 2(a) to 2(d) are cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a carrier according to an embodiment.
The
First, as shown in FIG. 2(a), the
次に、図2(b)に表したように、密着層20の上に剥離層30を形成する。剥離層30は、密着層20の上面の全域に形成される。剥離層30は、スパッタリング法や真空蒸着法などの物理気相成長法で形成されてもよいし、熱CVD法などの化学気相成長法で形成されてもよい。密着層20を形成するときと同じ位置(すなわち、支持基板10の外周部10bを覆う位置)にマスクMを配置した状態で、スパッタリング法などにより剥離層30を形成することで、密着層20の上面の全域に剥離層30を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 2(b), a
次に、図2(c)に表したように、剥離層30の上に中間層40を形成する。中間層40は、剥離層30の上面の全域に形成される。中間層40は、スパッタリング法や真空蒸着法などの物理気相成長法で形成されてもよいし、熱CVD法などの化学気相成長法で形成されてもよい。密着層20を形成するときと同じ位置(すなわち、支持基板10の外周部10bを覆う位置)にマスクMを配置した状態で、スパッタリング法などにより中間層40を形成することで、剥離層30の上面の全域に中間層40を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 2C, an
次に、図2(d)に表したように、中間層40及び支持基板10の外周部10bの上に保護層50を形成する。保護層50は、中間層40の上面の全域及び支持基板10の外周部10bの上面の全域に形成される。保護層50は、スパッタリング法や真空蒸着法などの物理気相成長法で形成されてもよいし、熱CVD法などの化学気相成長法で形成されてもよい。また、保護層50の形成は、スパッタリング法で中間層40の上面の全域及び支持基板10の外周部10bの全域にシード層を形成した後に、めっき法や真空蒸着法で保護層50を形成することで行われてもよい。めっき法や真空蒸着法を用いることで、保護層50を数μmオーダまで厚膜化し、剥離耐性を向上させたり、再配線層を形成するための電流密度を低下させたりすることができる。
Next, as shown in FIG. 2(d), a
密着層20、剥離層30、及び中間層40の形成は、例えば、ターゲットを変えたスパッタリング法で、同じチャンバー内で同じマスクMを使用して連続で行うことができる。この場合、保護層50を形成する前には、マスクMが取り除かれたり、チャンバーが変更される。中間層40を形成することで、このときに剥離層30の酸化や吸湿などの変質や剥離層30の汚染が発生することを抑制できる。
The
図3(a)及び図3(b)は、実施形態の変形例に係るキャリアを模式的に表す平面図及び断面図である。
図3(b)は、図3(a)に示したB1-B2線による断面図である。
FIGS. 3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view schematically showing a carrier according to a modification of the embodiment.
FIG. 3(b) is a sectional view taken along line B1-B2 shown in FIG. 3(a).
図3(a)及び図3(b)に表したように、実施形態の変形例に係るキャリア100Aは、保護層50の第2部分52の形状が異なる以外は、図1に表したキャリア100と実質的に同じである。この例では、保護層50の第2部分52は、密着層20、剥離層30、及び中間層40によって形成された段差を埋めるように設けられている。つまり、保護層50の上面は、段差を有さない。
As shown in FIGS. 3A and 3B, a
この例では、第1部分51の厚さは、0.1μm以上、好ましくは0.3μm以上、より好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは1.0μm以上である。第1部分51の厚さは、上述の保護層50の厚さと同じであってもよい。第2部分52の厚さは、密着層20の厚さ、剥離層30の厚さ、中間層40の厚さ、及び第1部分51の厚さの合計である。例えば、密着層20の厚さが0.3μm、剥離層30の厚さが数nm、中間層40の厚さが0.3μm、第1部分51の厚さが0.4μmの場合、第2部分52の厚さは、1.0μmほどである。
In this example, the thickness of the
半導体装置の製造時には、保護層50の上に再配線層が形成される場合がある。再配線層を形成する際には、例えば、保護層50の上に絶縁層やめっきレジストなどを形成し、露光及び現像によるパターニングによって絶縁層やめっきレジストにパターンを形成して、金属配線を形成する。絶縁層やめっきレジストは、例えば、液状の材料を保護層50の上にスピンコートして乾燥することで形成される。このとき、保護層50の上面に段差があると、材料のスピンコート時に塗膜の厚さがばらついて形成異常が生じることがある。このため、使用する材料によっては、保護層50の上面に段差がないことが好ましい。
When manufacturing a semiconductor device, a rewiring layer may be formed on the
以下、実施形態の変形例に係るキャリア100Aの製造方法について説明する。
図4(a)~図4(e)は、実施形態の変形例に係るキャリアの製造方法を模式的に表す断面図である。
図4(a)~図4(c)の工程は、図2(a)~図2(c)の工程と実質的に同じであるため、説明を省略する。
Hereinafter, a method for manufacturing a
FIGS. 4(a) to 4(e) are cross-sectional views schematically showing a method of manufacturing a carrier according to a modification of the embodiment.
The steps shown in FIGS. 4(a) to 4(c) are substantially the same as the steps shown in FIGS. 2(a) to 2(c), so the description thereof will be omitted.
この例では、図4(d)に表したように、保護層50を形成する際に、第2部分52の上面の位置が実際に使用する際の(研削後の)第1部分51の位置と同じかそれよりも上になるように、保護層50を厚く形成する。保護層50の形成は、上述の方法と同じで行うことができるが、めっき法または真空蒸着法で行うことが好ましい。
In this example, as shown in FIG. 4(d), when forming the
次に、図4(e)に表したように、保護層50を研削して、第1部分51の上面と第2部分52の上面の位置を同じにする(平坦化する)。保護層50の研削は、例えば、化学機械研磨(CMP:Chemical_Mechanical_Polishing)により行うことができる。研削後の保護層50の表面粗さ(例えば、算術平均粗さRa)は、0.5μm以下、好ましくは0.1μm以下、より好ましくは0.01μm以下である。これにより、半導体装置を製造する際に保護層50の上に再配線層を形成する場合に、再配線層の段切れが生じることを抑制できる。
Next, as shown in FIG. 4E, the
図4(d)の工程において形成される保護層50(第1部分51及び第2部分52)の厚さは、密着層20の厚さと、剥離層30の厚さと、中間層40の厚さと、の合計よりも大きい。例えば、密着層20の厚さを0.3μm、剥離層30の厚さを数nm、中間層40の厚さを0.3μmとし、実際に使用する際の第1部分51の厚さを0.4μmとする場合、図4(d)の工程において、保護層50(第1部分51及び第2部分52)を1.2μmほどの厚さで形成する。その後、図4(e)の工程において、第1部分51を0.8μm研削することで、保護層50(第1部分51及び第2部分52)を平坦化して、図4(e)に示したキャリア100Aを製造することができる。
The thickness of the protective layer 50 (
以下、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。
図5(a)~図5(e)、図6(a)~図6(d)、及び図7(a)~図7(d)は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に表す断面図である。
実施形態に係る半導体装置の製造方法では、まず、図5(a)に表したように、上述のキャリア100(またはキャリア100A)を準備する。
A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment will be described below.
5(a) to 5(e), FIG. 6(a) to FIG. 6(d), and FIG. 7(a) to FIG. 7(d) schematically illustrate the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment. FIG.
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment, first, as shown in FIG. 5A, the carrier 100 (or
次に、図5(b)に表したように、キャリア100の保護層50の上に絶縁層110を形成する。絶縁層110は、保護層50の第1部分51及び第2部分52の上に形成される。絶縁層110には、露光及び現像によるパターニングによって、第1配線パターン115が形成される。第1配線パターン115は、第1部分51の上に形成される。絶縁層110は、樹脂を含む。
Next, as shown in FIG. 5B, an insulating
次に、図5(c)に表したように、絶縁層110の上にめっきレジスト120を形成する。めっきレジスト120には、露光及び現像によるパターニングによって、第2配線パターン125が形成される。第2配線パターン125は、第1部分51の上に形成される。
Next, as shown in FIG. 5C, a plating resist 120 is formed on the insulating
次に、図5(d)に表したように、めっき法により、第1配線パターン115及び第2配線パターン125に金属配線130が形成される。換言すれば、絶縁層110及びめっきレジスト120をマスクとして、金属配線130が形成される。めっき法により金属配線130を形成する際には、保護層50にコンタクトを取り、電流を印加する。中間層40の厚さ及び保護層50の厚さを適正化することで、キャリア100のXY平面内の電流分布を小さくでき、金属配線130のばらつきを抑制することができる。
Next, as shown in FIG. 5D,
金属配線130は、例えば、Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Ge、Rb、Y、Zr、Nb、Mo、Rh、Pd、Ag、Sn、Sm、Gd、Dy、Er、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Th、及びUよりなる群から選択された少なくとも1つを含む金属からなる。金属配線130は、例えば、Cuからなる。
The
次に、図5(e)に表したように、めっきレジスト120を除去する。めっきレジスト120の形成、金属配線130の形成、及びめっきレジスト120の除去を繰り返して、必要な数の金属配線130を形成した後、絶縁層110を最表層に形成することで、再配線層140が形成される。再配線層140は、第1部分51の上に形成される。
Next, as shown in FIG. 5(e), the plating resist 120 is removed. After forming the required number of
なお、2層目以降の金属配線130を形成をする際には、めっきレジストの形成前に、スパッタリング法などを用いて、めっきのためのシード層を形成する。シード層は、例えば、スパッタリング法や真空蒸着法などの物理気相成長法で形成されてもよいし、熱CVD法などの化学気相成長法で形成されてもよい。
Note that when forming the second and subsequent layers of
次に、図6(a)に表したように、再配線層140の上に、半導体素子150を実装する。半導体素子150は、半導体層151と、オン半導体素子配線層152と、電極153と、を有する。半導体素子150は、電極153を再配線層140側に向けて実装される。電極153が再配線層140に接合されることで、半導体素子150は、金属配線130と電気的に接続される。
Next, as shown in FIG. 6A, a
次に、図6(b)に表したように、半導体素子150を樹脂材155で覆い、樹脂プレート160を形成する。より具体的には、例えば、トランスファーモールド法やコンプレッションモールド法などにより、半導体素子150を未硬化の樹脂材で覆った後、オーブン内で加熱して樹脂を硬化させることで、半導体素子150と、半導体素子150を覆う樹脂材155と、を有する樹脂プレート160を形成することができる。樹脂材は、例えば、熱硬化性樹脂と、シリカなどのフィラーと、を含む。Z方向から見たときに、樹脂材155の外周端部155aは、剥離層30の外周端部30aよりも内側に位置する。つまり、樹脂プレート160は、Z方向から見たときに、剥離層30の外周端部30aと重ならない位置に形成される。
Next, as shown in FIG. 6B, the
樹脂プレート160の形成は、半導体素子150と再配線層140との間を第1樹脂材で埋めた後に、半導体素子150を第2樹脂材で覆うことで行ってもよい。半導体素子150と再配線層140との間は狭いため、第1樹脂材は、第2樹脂材に比べて流動性の高いものであることが好ましい。例えば、第2樹脂材に使用されるフィラーよりも粒径の小さいフィラーを使用したり、フィラーの充填量を第2樹脂材よりも少なくすることで、第1樹脂材の流動性を第2樹脂の流動性よりも高くすることができる。
The
半導体素子150と再配線層140との間を第1樹脂材で埋める際には、例えば、ディスペンス法を用いることができる。ディスペンス法を用いる場合、第1樹脂材を入れたシリンジに細い穴の開いたニードルを接続し、シリンジ内に空気圧をかけてニードルの先端から適量の第1樹脂材を供給する。供給された第1樹脂材は、毛細管現象によって半導体素子150と再配線層140との間に広がる。これにより、半導体素子150と再配線層140との間に第1樹脂材を充填することができる。そして、第1樹脂材を充填した後、オーブン内で加熱することで、半導体素子150と再配線層140との間に充填された第1樹脂材を硬化させることができる。
When filling the space between the
次に、図6(c)に表したように、剥離層30の一部であって、樹脂プレート160の外側に破断部35を形成する。樹脂プレート160の外側とは、Z方向において、樹脂プレート160と重ならない位置である。破断部35は、例えば、ナイフ等の治具Jを用いて、剥離層30のうち樹脂プレート160の外側に位置する部分を破断することで形成される。破断部35は、樹脂プレート160を囲むように一周に形成されてもよいし、樹脂プレート160の外側の1箇所または2箇所以上に形成されてもよい。
Next, as shown in FIG. 6C, a
次に、図6(d)に表したように、破断部35を起点にして、支持基板10と樹脂プレート160とを分離する。換言すれば、破断部35を起点にして、支持基板10を樹脂プレート160から剥離する。分離(剥離)の界面は、剥離層30と中間層40との間であってもよいし、剥離層30と密着層20との間であってもよいし、剥離層30の内部であってもよい。この例では、分離(剥離)の界面は、剥離層30の内部である。分離(剥離)は、例えば、樹脂プレート160を、ダイシングテープを介してステージ上に固定した状態で、剥離層30の破断部35に近い位置で支持基板10を真空吸着し、真空吸着する位置を徐々に破断部35から遠ざけることで行うことができる。
Next, as shown in FIG. 6(d), the
次に、図7(a)に表したように、樹脂プレート160側の再配線層140に付着している剥離層30、中間層40、及び保護層50を、例えば、エッチングにより除去する。これにより、再配線層140の樹脂プレート160が形成された面とは反対側の面が露出する。
Next, as shown in FIG. 7A, the
次に、図7(b)に表したように、露出した金属配線130の一部(パッド)に、外部接続用の金属膜170を形成する。金属膜170は、例えば、電解めっきまたは無電解めっきにより形成される。さらに、必要に応じて、図7(c)に表したように、金属膜170に金属バンプ180または半田ボールを形成する。そして、図7(d)に表したように、樹脂プレート160及び再配線層140を切断する。以上により、個片化された複数の半導体装置200が製造される。
Next, as shown in FIG. 7B, a
図8(a)~図8(e)及び図9(a)~図9(e)は、実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を模式的に表す断面図である。
この例では、図8(a)に表したように、キャリア100を用意した後、図8(b)に表したように、保護層50の第1部分51の上に半導体素子150を実装する。この例では、半導体素子150は、半導体層151と、オン半導体素子配線層152と、を有する。半導体素子150は、オン半導体素子配線層152を保護層50側に向けて実装される。
8(a) to 8(e) and FIG. 9(a) to FIG. 9(e) are cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a modification of the embodiment.
In this example, after preparing the
半導体素子150を実装する際には、必要に応じて、接着層により半導体素子150を保護層50に接着させてもよい。接着層を用いる場合、保護層50の上に形成した接着層に半導体素子150を実装してもよいし、オン半導体素子配線層152に接着層を形成した半導体素子150を保護層50に実装してもよい。
When mounting the
接着層は、例えば、樹脂を含む。接着層は、半導体素子150を固定できる程度の接着力を有していればよい。接着層は、後の工程で除去することを考慮して、加熱により接着力が低下しやすい樹脂や、溶剤に溶解しやすい樹脂を含むものであることが好ましい。
The adhesive layer contains resin, for example. The adhesive layer only needs to have enough adhesive strength to fix the
また、この例では、保護層50を樹脂を含む絶縁膜にしてもよい。この場合、半導体素子150を実装する前に樹脂を硬化させておいてもよいし、半導体素子150を実装した後に樹脂を硬化をさせてもよい。
Further, in this example, the
次に、図8(c)に表したように、半導体素子150を樹脂材155で覆い、樹脂プレート160を形成する。樹脂プレート160の形成は、上述の方法と同じ方法で行うことができる。
Next, as shown in FIG. 8C, the
次に、図8(d)に表したように、剥離層30の一部であって、樹脂プレート160の外側に破断部35を形成する。破断部35の形成は、上述の方法と同じ方法で行うことができる。さらに、図8(e)に表したように、破断部35を起点にして、支持基板10と樹脂プレート160とを分離する。分離(剥離)は、上述の方法と同じ方法で行うことができる。
Next, as shown in FIG. 8D, a
次に、図9(a)に表したように、樹脂プレート160に付着している剥離層30、中間層40、及び保護層50を、例えば、エッチングにより除去する。また、半導体素子150を実装する際に接着層を設けた場合には、加熱により接着力を低下させて機械的に除去する、溶剤に溶解させるなどの方法で接着層を除去する。これにより、半導体素子150のオン半導体素子配線層152が露出する。
Next, as shown in FIG. 9A, the
次に、図9(b)に表したように、半導体素子150のオン半導体素子配線層152が露出した面に、再配線層140を形成する。再配線層140は、絶縁層110と、金属配線130と、を有する。再配線層140の形成は、上述の方法と同じ方法で行うことができる。
Next, as shown in FIG. 9B, a
次に、図9(c)に表したように、露出した金属配線130の一部(パッド)に、外部接続用の金属膜170を形成し、必要に応じて、図9(d)に表したように、金属膜170に金属バンプ180や半田ボールを形成する。そして、図9(e)に表したように、樹脂プレート160及び再配線層140を切断する。以上により、個片化された複数の半導体装置200Aが製造される。
Next, as shown in FIG. 9(c), a
図10(a)~図10(e)及び図11(a)~図11(e)は、実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を模式的に表す断面図である。
この例では、図10(a)に表したように、キャリア100を用意した後、図10(b)に表したように、保護層50の第1部分51の上に半導体素子150を実装する。この例では、半導体素子150は、半導体層151と、オン半導体素子配線層152と、電極153と、を有する。半導体素子150は、半導体層151を保護層50側に向けて実装される。
10(a) to 10(e) and FIG. 11(a) to FIG. 11(e) are cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a modification of the embodiment.
In this example, after preparing the
半導体素子150を実装する際には、必要に応じて、接着層により半導体素子150を保護層50に接着させてもよい。接着層は、上述のものと同じものを用いることができる。
When mounting the
次に、図10(c)に表したように、半導体素子150を樹脂材155で覆い、樹脂プレート160を形成する。樹脂プレート160の形成は、上述の方法と同じ方法で行うことができる。
Next, as shown in FIG. 10C, the
次に、図10(d)に表したように、樹脂プレート160の樹脂材155のうち、半導体素子150の上にある部分を研削して、半導体素子150の電極153を露出させる。研削は、例えば、CMPにより行うことができる。
Next, as shown in FIG. 10D, a portion of the
次に、図10(e)に表したように、半導体素子150の電極153が露出した面に、再配線層140を形成する。再配線層140は、絶縁層110と、金属配線130と、を有する。再配線層140の形成は、上述の方法と同じ方法で行うことができる。
Next, as shown in FIG. 10E, a
次に、図11(a)に表したように、剥離層30の一部であって、樹脂プレート160の外側に破断部35を形成する。破断部35の形成は、上述の方法と同じ方法で行うことができる。
Next, as shown in FIG. 11A, a
さらに、図11(b)に表したように、破断部35を起点にして、支持基板10と樹脂プレート160とを分離する。分離(剥離)は、上述の方法と同じ方法で行うことができる。分離した後には、樹脂プレート160側の再配線層140に付着している剥離層30、中間層40、及び保護層50を、例えば、エッチングにより除去する。さらに、剥離層30、中間層40、及び保護層50を除去することで露出した半導体素子150の半導体層151を樹脂材155で覆う。
Further, as shown in FIG. 11(b), the
次に、図11(c)に表したように、露出した金属配線130の一部(パッド)に、外部接続用の金属膜170を形成し、必要に応じて、図11(d)に表したように、金属膜170に金属バンプ180や半田ボールを形成する。そして、図11(e)に表したように、樹脂プレート160及び再配線層140を切断する。以上により、個片化された複数の半導体装置200Bが製造される。
Next, as shown in FIG. 11(c), a
以下、実施形態に係るキャリア及び半導体装置の製造方法の作用効果について説明する。
FO-WLPなどの半導体装置の製造では、支持基板を有するキャリアの上で配線の形成、半導体素子のマウント、封止などの実装工程が行われた後、封止品から支持基板を剥離し、個片化してパッケージが完成する。実装工程においては、例えば、半導体素子を封止する樹脂材を硬化させる際などに加熱を行う。キャリアが加熱されると、キャリアを構成する各部材や半導体素子、樹脂材などの線熱膨張係数の差によってキャリアにそりが生じ、キャリアに応力がかかる場合がある。また、金属配線などを形成する際にも、内部応力によってキャリアにそりが生じ、キャリアに応力がかかる場合がある。キャリアに大きな応力がかかると、剥離工程の前に、キャリアの外周端部において剥離層が露出した部分を起点にして支持基板が剥離してしまう場合がある。
The effects of the carrier and semiconductor device manufacturing method according to the embodiment will be described below.
In manufacturing semiconductor devices such as FO-WLP, after mounting processes such as forming wiring, mounting semiconductor elements, and sealing are performed on a carrier with a support substrate, the support substrate is peeled off from the sealed product. It is separated into individual pieces and the package is completed. In the mounting process, heating is performed, for example, when curing the resin material that seals the semiconductor element. When the carrier is heated, warpage may occur in the carrier due to differences in linear thermal expansion coefficients of each member, semiconductor element, resin material, etc. that constitute the carrier, and stress may be applied to the carrier. Further, when forming metal wiring or the like, internal stress may cause warping of the carrier, and stress may be applied to the carrier. If a large stress is applied to the carrier, the supporting substrate may peel off starting from the exposed portion of the release layer at the outer peripheral end of the carrier before the peeling step.
このような剥離工程の前の意図しない剥離を抑制する手段として、例えば、剥離層を従来よりも剥離しにくいものにすることが考えられる。しかし、剥離層を従来よりも剥離しにくいものにすると、剥離工程において支持基板を剥離する際にかける応力が大きくなり、半導体素子や樹脂材、金属配線などを損傷してしまう場合がある。このように、剥離工程の前の意図しない剥離を抑制することと、剥離工程において容易に剥離できることと、を両立させることは困難である。このことから、剥離工程の前には支持基板の剥離を抑制でき、剥離工程では機械剥離で容易に支持基板の剥離が可能なキャリアが求められている。 As a means for suppressing unintended peeling before such a peeling step, it is conceivable to make the peeling layer more difficult to peel than before, for example. However, if the peeling layer is made to be more difficult to peel than before, the stress applied when peeling off the support substrate in the peeling process increases, which may damage semiconductor elements, resin materials, metal wiring, etc. As described above, it is difficult to simultaneously suppress unintended peeling before the peeling process and facilitate peeling in the peeling process. For this reason, there is a need for a carrier that can suppress peeling of the support substrate before the peeling process and that can easily peel off the support substrate by mechanical peeling during the peeling process.
実施形態によれば、支持基板10の外周部10bの上に設けられた保護層50の第2部分52によって、剥離層30の外周端部30aを覆うことで、キャリア100の外周端部において剥離層30が露出することを抑制できる。これにより、剥離工程の前の実装工程などにおいてキャリア100に大きな応力がかかった場合にも、剥離層30の外周端部30aを起点にして支持基板10が剥離することを抑制できる。また、このような構造により、剥離層30を従来よりも剥離しにくいものにしなくとも、剥離工程の前における支持基板10の剥離を抑制できる。つまり、剥離工程において容易に支持基板10を剥離可能な剥離層30を用いても、剥離工程の前における支持基板10の剥離を抑制できる。したがって、剥離工程の前の意図しない剥離を抑制することと、剥離工程において容易に剥離できることと、を両立させることができる。
According to the embodiment, by covering the outer
また、保護層50の第2部分52が支持基板10の外周部10bと接する場合には、保護層50と支持基板10とを密着させることができる。これにより、剥離工程の前の実装工程などにおいて支持基板10が剥離することをさらに抑制できる。
Further, when the
また、剥離層30の上に中間層40を設けることで、半導体素子150を覆う樹脂材155の端部からの応力に対する耐性を向上させることができる。
Further, by providing the
半導体素子150を覆う樹脂材155の端部からの応力に対する耐性を向上させる手段として、例えば、保護層50を形成せずに、中間層40の厚さを厚くすることが考えられる。しかし、中間層40を厚くするだけでは、剥離層30の外周端部30aが覆われないために、剥離工程の前の実装工程などにおいてキャリア100に大きな応力がかかった場合に、剥離層30の外周端部30aを起点にして支持基板10が剥離してしまう。また、保護層50を形成せずに、中間層40の厚さを厚くすると、中間層40の内部応力が大きくなり、剥離層30が剥離しやすくなってしまう。
As a means to improve the resistance to stress from the end portion of the
以上、説明したように、実施形態によれば、半導体装置の製造時の剥離工程の前には支持基板の剥離を抑制でき、剥離工程では容易に支持基板の剥離が可能なキャリア及び半導体装置の製造方法が提供される。 As described above, according to the embodiment, peeling of the support substrate can be suppressed before the peeling process in manufacturing the semiconductor device, and in the peeling process, the carrier and semiconductor device can be easily peeled off. A manufacturing method is provided.
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although several embodiments of the present invention have been illustrated above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, changes, etc. can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents. Further, each of the embodiments described above can be implemented in combination with each other.
10…支持基板、 10a…中央部、 10b…外周部、 20…密着層、 20a…外周端部、 30…剥離層、 30a…外周端部、 35…破断部、 40…中間層、 40a…外周端部、 50…保護層、 51…第1部分、 52…第2部分、 100、100A…キャリア、 110…絶縁層、 115…第1配線パターン、 120…めっきレジスト、 125…第2配線パターン、 130…金属配線、 140…再配線層、 150…半導体素子、 151…半導体層、 152…オン半導体素子配線層、 153…電極、 155…樹脂材、 155a…外周端部、 160…樹脂プレート、 170…金属膜、 180…金属バンプ、 200、200A、200B…半導体装置、 J…ジグ、 M…マスク
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1部分の上に、半導体素子と前記半導体素子を覆う樹脂材とを有する樹脂プレートを形成する工程と、
前記剥離層の一部であって、前記樹脂プレートの外側に破断部を形成する工程と、
前記破断部を起点にして、前記支持基板と前記樹脂プレートとを分離する工程と、
を備えた、半導体装置の製造方法。 The support substrate includes a support substrate, a release layer provided on the support substrate, and a protective layer provided on the release layer, and the support substrate has a center portion including the center and a center portion including the center portion. a surrounding peripheral portion, the release layer is provided on the central portion, and the protective layer is provided on a first portion provided on the release layer and on the outer peripheral portion. preparing a carrier having a second portion covering an outer peripheral edge of the release layer;
forming a resin plate having a semiconductor element and a resin material covering the semiconductor element on the first part;
forming a broken part on the outside of the resin plate as a part of the release layer;
separating the supporting substrate and the resin plate from the broken portion;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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