CN102341908A - 间隔体形成用膜、半导体晶片和半导体装置 - Google Patents

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Abstract

一种间隔体形成用膜(1)，其用于形成间隔体，通过切割成规定的形状来使用，该间隔体用于在半导体晶片与透明基板之间形成多个空隙部，其中，包括片状的支承基材(11)以及设置在支承基材(11)上的具有粘接性的间隔体形成层(12)，间隔体形成层(12)由含有碱溶性树脂、热固性树脂和光聚合引发剂的材料来构成，间隔体形成层(12)中，间隔体形成层(12)的粘接面的边缘部，与在切割时的切割线(111)不相交并且形成在切割线(111)的内侧。

Description

间隔体形成用膜、半导体晶片和半导体装置
技术领域
本发明涉及间隔体形成用膜、半导体晶片和半导体装置。
背景技术
目前，已知有一种半导体装置，是以CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器、CCD(Charge coupled device，电荷耦合器件)传感器等为代表的半导体装置，其包含：具有受光部的半导体基板；设置在半导体基板上的间隔体；以及通过该间隔体接合于半导体基板上的透明基板。
近年来，在上述半导体装置的制造中，以提高半导体装置的生产效率为目的，在上述间隔体的形成中，通过使用感光性膜(间隔体形成用膜)进行了尝试(例如，参照专利文献1)。上述感光性膜，在半导体晶片等上粘接，通过曝光、显影来形成图案后，形成为可与玻璃等透明基板进行压接的结构。
这种感光性膜，具有片基材和粘接层(间隔体形成层)，通常在片基材的整个面上设置粘接层(间隔体形成层)。在半导体装置的制造中，该感光性膜，在切割成与半导体晶片等的大小同等的尺寸后，通过将该切割的感光性膜与半导体晶片等进行粘接来使用。
但是，以往的感光膜在片基材的整个面上设置有粘接层，因此，在如上所述地切割膜时，存在粘接层的局部附着在切割用刀刃上的问题。并且，在切割后面的感光膜时，该附着物附着在该感光膜的边缘部附近，在将半导体晶片和感光体膜进行叠层时，该附着物附着在感光体膜的表面上。在上述表面上带有的附着物，会成为对粘接层进行曝光时阻碍曝光的主要因素，其结果是不能以充分的精度形成图案，导致发生半导体装置的生产效率降低的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-323089号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于，提供一种间隔体形成用膜，其在曝光时的图案形成性优良并且在切割时间隔体形成层的局部难以附着在刀刃上，并且半导体装置的生产效率优良；半导体装置的生产效率优良的半导体晶片以及使用这种半导体晶片所制造的半导体装置。
解决课题的方法
上述目的，可通过下列(1)～(9)所述本发明的技术方案来实现。
(1)一种间隔体形成用膜，该间隔体形成用膜用于形成间隔体，通过切割成规定的形状来使用，该间隔体用于在半导体晶片的单面侧形成空隙部，其特征在于，
包括片状的支承基材，以及
设置在所述支承基材上的具有粘接性的间隔体形成层；
其中，上述间隔体形成层，由含有碱溶性树脂、热固性树脂和光聚合引发剂的材料来构成；
上述间隔体形成层中，间隔体形成层的边缘部与在进行所述切割时的切割线不相交，并且，形成在上述切割线的内侧。
(2)如上述(1)所述的间隔体形成用膜，其中，前述间隔体形成层的平面形状，形成直径为X的大致圆形；
前述切割线，形成为直径为Y并且与前述间隔体形成层的边缘部所形成的圆配置成同心圆的大致圆形，；
前述直径X和前述直径Y，满足0.80≤X/Y＜1.00的关系。
(3)如上述(1)或(2)所述的间隔体形成用膜，其中，前述切割线，形成为大致圆形；
当前述切割线所形成圆的直径设为Y[cm]、粘接前述间隔体形成层的前述半导体晶片的直径设为Z[cm]，满足0.85≤Y/Z≤1.15的关系。
(4)如上述(1)至(3)中任一项所述的间隔体形成用膜，其中，前述间隔体形成层的平面形状形成直径为X的大致圆形，当粘接前述间隔体形成层的前述半导体晶片的直径设为Z[cm]时，满足0.80≤X/Z＜1.00的关系。
(5)如上述(1)至(4)中任一项所述的间隔体形成用膜，其中，在前述间隔体形成层的边缘部与前述切割线最接近的位置上，前述间隔体形成层的边缘部与前述切割线的距离是10～20000μm。
(6)如上述(1)至(5)中任一项所述的间隔体形成用膜，其中，前述间隔体形成层的平均厚度是10～300μm。
(7)如上述(1)至(6)中任一项所述的间隔体形成用膜，其中，构成前述间隔体形成层的材料含有光聚合性树脂。
(8)一种半导体晶片，其特征在于，粘贴有沿着前述切割线切割上述(1)至(7)中任一项所述的间隔体形成用膜得到的前述间隔体形成用膜。
(9)一种半导体装置，其特征在于，通过使用上述(8)所述的半导体晶片进行制造。
附图说明
图1是表示半导体装置的一个实例的剖面图。
图2是表示本发明的间隔体形成用膜的优选实施方式的剖面图。
图3是表示本发明的间隔体形成用膜的优选实施方式的平面图。
图4是表示半导体装置制造方法的一个实例的工序图。
图5是表示半导体装置制造过程中所得到的接合体的平面图。
具体实施方式
下面，进行详细说明本发明。
<半导体装置>
首先，在说明本发明的间隔体形成用膜之前，针对使用本发明的间隔体形成用膜所制造的半导体装置进行说明。
图1是表示本实施方式的半导体装置(受光装置)的一个实例的剖面图。
如图1所示，半导体装置(受光装置)100，具有基底基板101、透明基板102、由受光元件所构成的受光部103、以包围受光部103的方式形成的间隔体104。
基底基板101是半导体基板，在该基底基板101上，例如，形成有微透镜阵列(未图示)。
透明基板102，与基底基板101对向配置，其平面尺寸与基底基板101的平面尺寸大致相同。透明基板102，例如是丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)、玻璃基板等。
间隔体104直接粘接在基底基板101上的微透镜阵列上和透明基板102上，并粘接基底基板101和透明基板102。并且，该间隔体104，在基底基板101与透明基板102之间形成空隙部105。
该间隔体104，以包围基底基板101的微透镜阵列的中心部的方式进行配置，在微透镜阵列中，由间隔体104所包围的部分作为受光部103而发挥作用。
在受光部103的下面，即在基底基板101上形成有未图示的光电转换部，将在受光部103上所接受的光转换成电信号。
另外，在受光部103上，例如，形成有所谓CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)的受光元件。
此外，使用本发明的间隔体形成用膜所制造的半导体装置，并不限定于如上所述的受光装置，例如，还能够适用于压力传感器、加速度传感器、打印机头、光学扫描仪、通道模块等。
<间隔体形成用膜>
接着，说明本发明的间隔体形成用膜的优选实施方式。
本发明的间隔体形成用膜，在如上所述的半导体装置的制造中用于形成上述间隔体。另外，本发明的间隔体形成用膜，在如上所述的半导体装置的制造中，被切割成任意形状，然后，通过粘贴于半导体晶片的单面上来加以使用。
下面，说明本发明的间隔体形成用膜的优选实施方式。
图2是表示本发明的间隔体形成用膜的优选实施方式的剖面图；图3是表示本发明的间隔体形成用膜的优选实施方式的平面图。
如图2所示，间隔体形成用膜1，具有支承基材11、设置在支承基材11上的间隔体形成层12。另外，间隔体形成用膜1，通过沿如图2所示的切割线111进行切割，应用于制造如上所述的半导体装置100。
支承基材11，是片状的基材，具有支承间隔体形成层12的功能。
上述支承基材11，优选以具有光透过性的材料构成。如此，通过以具有光透过性的材料构成，在后述的半导体装置的制造中，能够通过支承基材11进行间隔体形成层12的曝光。由此，在半导体装置的制造中，不仅能够有效防止在间隔体形成层12上非所希望地附着尘埃等，而且能够对间隔体形成层12确实地进行曝光。另外，还能够防止在曝光时所用的掩模附着在间隔体形成层12上。
作为构成这种支承基材11的材料，例如，可以举出：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等。其中，基于光透过性和断裂强度的平衡性优良的观点，优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
间隔体形成层12，对半导体晶片或后述的透明基板的表面具有粘接性，是粘接在半导体晶片或后述的透明基板上的层。此外，半导体晶片，一般形成为大致圆形，具有用于表示半导体晶片的方向性的被称为定向平面(orientation flat)或刻痕(notch)的切口。
在本实施方式中，间隔体形成层12的平面形状，如图3所示，大致形成为圆形。
然而，在以往的间隔体形成用膜中，由于在支承基材的整个面上设置有间隔体形成层，所以在半导体装置的制造中，在切割膜时，会造成有间隔体形成层的局部附着在切割用刀刃上。并且，该附着物在切割后面的间隔体形成用膜时，附着在该间隔体形成用膜的边缘部附近，然后，在半导体晶片和间隔体形成用膜进行贴合时，附着在间隔体形成用膜的表面上。并且，该附着物成为对粘接层进行曝光时阻碍曝光的主要因素，其结果是不能以充分的精度进行形成图案，存在造成半导体装置的生产效率降低的问题发生。
与此相对，在本发明的间隔体形成用膜中，间隔体形成层的边缘部与在切割时的切割线不相交并且形成于切割线的内侧。通过这种构成，在切割时，能够防止间隔体形成层的局部附着在切割用刀刃上。其结果是，在连续进行制造半导体装置时，能够防止上述附着物附着在间隔体形成用膜的表面上，能够使曝光时的图案形成性优良。另外，能够提高半导体装置的生产效率。此外，所谓切割线，是指切割预定线(即所谓假想线)、用于切割成封闭形状的切割线。
在本实施方式中，如图3所示，切割线111以包围间隔体形成层的边缘部的方式进行设定。换言之，切割线111形成为大致圆形，由切割线所构成的圆与由间隔体形成层12的边缘部所构成的圆是以同心方式进行配置，由间隔体形成层12的边缘部所构成的圆的直径，设为小于由切割线所构成的圆的直径。
所谓由间隔体形成层12的边缘部形成的圆和由切割线所构成的圆，具体而言，在由间隔体形成层12的边缘部形成圆的直径设为X[cm]、由切割线111所构成的圆的直径设为Y[cm]时，优选满足0.800≤X/Y＜1.000的关系，更优选满足0.850≤X/Y＜1.000的关系。通过满足这种关系，能够更确实地防止间隔体形成层12的局部附着在切割用刀刃上。其结果，能够使得在曝光时的图案形成性更加优良，能够进一步提高半导体装置的生产效率。
另外，当由切割线111所构成的圆的直径设为Y[cm]、粘接有间隔体形成层12的半导体晶片的直径设为Z[cm]时，优选满足0.85≤Y/Z≤1.15的关系，更优选满足0.90≤Y/Z≤1.10的关系。若Y/Z低于前述下限值，则半导体晶片所粘贴的间隔体形成层12的面积减小，在半导体装置的制造中有时不能充分有效地利用半导体晶片。另一方面，若Y/Z超过前述上限值，则在半导体晶片和间隔体形成用膜1进行层压时，会造成间隔体形成层12从半导体晶片和间隔体形成用膜1之间露出，有时半导体装置的成品率降低。
并且，当由间隔体形成层12的边缘部形成圆的直径设为X[cm]、粘接有间隔体形成层12的半导体晶片的直径设为Z[cm]时，优选满足0.80≤X/Z≤1.00的关系，更优选满足0.85≤X/Z≤1.00的关系。若X/Z低于前述下限值，则半导体晶片所粘贴的间隔体形成层12的面积减小，在半导体装置的制造中有时不能充分有效地利用半导体晶片。另一方面，若X/Z超过前述上限值，则在半导体晶片和透明基板进行贴合时，导致间隔体形成层12向半导体晶片或透明基板的贴合的相反侧的面上攀升，有时会降低半导体装置(受光装置)的可靠性。
另外，采用汞灯以全波长的光对间隔体形成层12进行曝光，优选在通过其累计曝光量以i线(365nm)的光成为700mJ/cm2的方式进行曝光后在80℃下的弹性模量为100MPa以上，特别优选为500～30000MPa。若低于下限值，则有时会导致在半导体晶片(基底基板)和透明基板进行粘贴时的形状保持性降低。另外，若超过上限值，则在曝光、显影后有时难以进行半导体晶片(基底基板)和透明基板的粘贴。
另外，这种间隔体形成层12，优选满足下列条件。即，优选通过下述条件(1)～(3)进行测定时的间隔体形成层12的弹性模量为500Pa以上，更优选为1000Pa以上，进一步优选为5000Pa以上。若弹性模量在上述范围内，则能够使得半导体装置的间隔体的形状保持性格外优良。对前述弹性模量的上限并没有特别限定，但优选为200000Pa以下，特别优选为150000Pa以下。若弹性模量的上限超过前述范围，则不能充分使应力松弛，有时会降低半导体装置的可靠性。
(1)树脂间隔体用膜的厚度：100μm
(2)以700mJ/cm2来照射紫外线后的树脂间隔体用膜
(3)测定温度：130℃
在此，前述弹性模量，例如，能够采用动态粘弹性测定装置Rheo StressRS150(HAAKE公司制造)进行评价。具体而言，在250mm×200mm尺寸的聚酯膜上形成50μm膜厚的间隔体形成层12后，准备3片切割成30mm×30mm尺寸的试样。通过使用汞灯对前述各试样进行光照射，使间隔体形成层12发生光固化。使曝光量在365nm波长的光下为700mJ/cm2。接下来，将光固化的间隔体形成层12从聚酯膜上剥离，通过重叠3片后装配于上述的动态粘弹性测定装置上。在此，使装配试样的锥板(cone plate)间的间隙为100μm(重叠3片上述树脂层，挤压锥板间使成为100μm)。测定条件是在频率为1Hz、升温速度为10℃/分钟的情况下使温度范围为室温～250℃。
在此，前述弹性模量，优选评价在压接透明基板的温度下的弹性模量，所述温度通常为80～180℃的温度范围。因此，发现：若在作为前述温度范围的平均值的130℃下进行测定的弹性模量在前述范围内，则树脂间隔体的形状保持性优良。
另外，关于间隔体形成层12的厚度设为100μm的原因如下：虽然优选通过与原本就使用的间隔体形成层12的厚度相同的厚度来进行评价，但当间隔体形成层12的厚度薄时，弹性模量结果的稳定性有时变得不充分，因此统一为100μm来进行评价弹性模量。
此外，基于实际的间隔体形成层12的厚度所得到的弹性模量与上述作为100μm厚度的间隔体形成层12的弹性模量，在实质上相同。
另外，关于以700mJ/cm2照射紫外线的原因在于，充分使间隔体形成层12发生光固化。此外，当改变间隔体形成层12的厚度时，调节适当曝光量。
另外，间隔体形成层12的平均厚度，优选为10～300μm，更优选为15～250μm。由此，使半导体晶片与透明基板间的空隙部的尺寸形成得足够大小，并且还能够使所形成的半导体装置的厚度形成得足够薄。
如上所述的间隔体形成层12，是具有光固化性、碱显影性和热固化性的层，由含有碱溶性树脂、热固性树脂和光聚合引发剂的材料(树脂组合物)来构成。
下面，对构成间隔体形成层12的树脂组合物进行详细说明。
(碱溶性树脂)
构成间隔体形成层12的树脂组合物含有碱溶性树脂。由此，间隔体形成层12具有碱显影性。
作为碱溶性树脂，例如，可以举出：(甲基)丙烯酸改性双酚A酚醛清漆树脂等(甲基)丙烯酸改性酚醛清漆树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯和丙烯酸的共聚物、羟基苯乙烯的聚合物、聚乙烯基苯酚、聚α-甲基乙烯基苯酚等，其中，优选为碱溶性酚醛清漆树脂，特别优选为(甲基)丙烯酸改性酚醛清漆树脂。由此，间隔体形成层12在显影时，能够在显影液中使用对环境负荷少的碱性水溶液而不用有机溶剂并且能够保持耐热性。
对碱溶性树脂的含量并没有特别限定，但优选为构成间隔体形成层12的树脂组合物总量的50～95重量％。如果碱溶性树脂的含量低于前述下限值，则有时导致与树脂组合物中的其它树脂的相溶性降低。另外，若碱溶性树脂的含量超过前述上限值，则有时显影性或者析像度降低。
(热固性树脂)
作为构成间隔体形成层12的树脂组合物，含有热固性树脂。由此，间隔体形成层12，即使在曝光、显影后，也会具有粘接性。即，间隔体形成层12和半导体晶片接合，并进行曝光、显影后，可以将透明基板热压接于间隔体形成层12上。
作为热固性树脂，例如，可以举出：苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、双酚A酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂；甲阶酚醛树脂等酚醛树脂；双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂等双酚型环氧树脂；酚醛清漆环氧树脂、甲酚酚醛清漆环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂；联苯型环氧树脂、芪型环氧树脂、三酚甲烷型环氧树脂、烷基改性三酚甲烷型环氧树脂、含有三嗪核的环氧树脂、双环戊二烯改性苯酚型环氧树脂等的环氧树脂；脲(尿素)树脂；三聚氰胺树脂等具有三嗪环的树脂；不饱和聚酯树脂；双马来酰亚胺树脂；聚氨酯树脂；邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂；硅酮树脂；具有苯并噁嗪环的树脂；氰酸酯树脂；环氧改性硅氧烷等，可使用它们中的一种或者组合两种以上后使用。其中，特别优选使用环氧树脂。由此，可进一步提高耐热性和与透明基板的粘附性。
并且，作为环氧树脂，优选并用室温下为固体的环氧树脂(特别是双酚型环氧树脂)与室温下为液状的环氧树脂(特别是室温下为液状的硅酮改性环氧树脂)。由此，可以使间隔体形成层12保持耐热性并且在柔软性和析像度两方面均优良。
对热固性树脂的含量并没有特别限定，但优选为构成间隔体形成层12的树脂组合物总量的10～40重量％，更优选为15～35重量％。若热固性树脂的含量低于前述下限值，则有时降低耐热性提高效果。另外，若热固性树脂的含量超过前述上限值，则有时降低间隔体形成层12的韧性提高效果。
另外，优选在热固性树脂中除含有如上所述的环氧树脂之外还含有苯酚酚醛清漆树脂。通过添加苯酚酚醛清漆树脂，能够提高显影性。并且，通过含有环氧树脂和苯酚酚醛清漆树脂这两者，还能够提高环氧树脂的热固化性，进一步提高所形成的间隔体的强度。
(光聚合引发剂)
构成间隔体形成层12的树脂组合物含有光聚合引发剂。因此，通过光聚合可以有效地对间隔体形成层12形成图案。
作为光聚合引发剂，例如，可以举出：二苯甲酮、苯乙酮、苯偶姻、安息香异丁醚、安息香苯甲酸甲酯、安息香苯甲酸、安息香甲醚、苄基苯硫醚、二苯甲酰、联二苯甲酰、丁二酮、苯偶酰二甲基缩酮等。
对光聚合引发剂的含量而言，并没有特别限定，但优选构成间隔体形成层12的树脂组合物总量的0.5～5重量％，更优选为0.8～3.0重量％。若光聚合引发剂的含量低于下限值，则有时无法充分获得引发光聚合的效果。另外，若光聚合引发剂的含量超过前述上限值，则反应性增高并有时降低保存性或析像度。
(其它的成分)
构成间隔体形成层12的树脂组合物，除上述成分之外还可以含有光聚合性树脂。
作为光聚合性树脂，例如，可使用丙烯酸类多官能单体。在本说明书中，所谓多官能单体，是指具有三官能以上的单体，在本发明中，能特别优选使用三官能或四官能的丙烯酸酯化合物。在双官能以下的单体中，根据含量不同有时不能使所形成的间隔体104形成充分强度，有时不能充分保持半导体装置100的形状。
具体而言，作为丙烯酸类多官能单体，例如，可以举出：三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等的三官能(甲基)丙烯酸酯；季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯等的四官能(甲基)丙烯酸酯；二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等的六官能(甲基)丙烯酸酯等。其中，特别优选使用三官能(甲基)丙烯酸酯或四官能(甲基)丙烯酸酯。由此，能够使曝光后的间隔体形成层12的强度更加优良，能够进一步提高在粘合半导体晶片和透明基板时的形状保持性。
当构成间隔体形成层12的树脂组合物中包含丙烯酸类多官能单体时，优选其含量为树脂组合物总量的1～50重量％，更优选为5％～25重量％左右。由此，能够更加有效地提高曝光后的间隔体形成层12的强度，能够更有效地提高在粘合半导体晶片和透明基板时的形状保持性。
并且，光聚合性树脂，可以含有环氧乙烯基酯树脂。由此，在曝光时，与多官能单体发生自由基聚合，因此能够更有效地提高所形成的间隔体104的强度。并且，在显影时，提高了对碱显影液溶解性，因此，能够降低显影后的残渣。
作为环氧乙烯基酯树脂，可以举出：2-羟基-3-苯氧丙基丙烯酸酯、Epolight(エポライト)40E甲基丙烯酸加成物、Epolight 70P丙烯酸加成物、Epolight 200P丙烯酸加成物、Epolight 80MF丙烯酸加成物、Epolight 3002甲基丙烯酸加成物、Epolight 3002丙烯酸加成物、Epolight 1600丙烯酸加成物、双酚A二缩水甘油醚甲基丙烯酸加成物、双酚A二缩水甘油醚丙烯酸加成物、Epolight 200E丙烯酸加成物、Epolight 400E丙烯酸加成物等。
当构成间隔体形成层12的树脂组合物中含有环氧乙烯基酯树脂时，对环氧乙烯基酯树脂的含量并没有特别限定，但优选为树脂组合物总量的3～30重量％，更优选为5％～15重量％。由此，能够更有效地降低在粘贴后残留于半导体晶片和透明基板各表面上残留的杂质。
此外，在构成间隔体形成层12的树脂组合物中，可以含有无机填充材料，但优选无机填充材料的含量为树脂组合物总量的9重量％以下。若无机填充材料的含量超过前述上限值，则在显影后的半导体晶片上附着来自无机填充材料的杂质，有时会导致凹割(under cut)的发生。当含有如上所述的树脂成分时，也可以不含无机填充材料。
作为无机填充材料，例如，可以举出：氧化铝纤维、玻璃纤维等的纤维状填充材料；钛酸钾、硅灰石、硼酸铝、针状氢氧化镁、晶须等的针状填充材料；滑石、云母、绢云母、玻璃片、鳞片状石墨、板状碳酸钙等的板状填充材料；碳酸钙、二氧化硅、熔融二氧化硅、煅烧粘土、未煅烧粘土等的球状(粒状)填充材料；沸石、硅胶等的多孔质填充材料等。可使用它们中的一种或者混合两种以上来使用。其中，特别优选使用多孔质填充材料。
对无机填充材料的平均粒径而言，并没有特别限定，但优选为0.01～90μm，更优选为0.1～40μm。若平均粒径超过前述上限值，则有时引起间隔体形成用膜1的外观异常或析像度不良。另外，若平均粒径低于前述下限值，则有时造成在加热粘贴时产生粘接不良。平均粒径，例如，能够采用激光衍射式粒度分布测定装置SALD-7000((株式会社)岛津制作所制造)进行评价。
作为无机填充材料，可以使用多孔质填充材料。当作为无机填充材料使用多孔质填充材料时，优选前述多孔质填充材料的平均空孔直径为0.1～5nm，特别优选为0.3～1nm。
作为构成间隔体形成层12的树脂组合物，除含有上述成分之外，还可以在不损害本发明目的的范围内含有可塑性树脂、流平剂、消泡剂、偶联剂等添加剂。
这种间隔体形成用膜1，例如可以通过下列方法形成：在支承基材11上的整个面上，形成由上述树脂组合物所构成的涂膜，然后切割位于已设定的切割线内侧的应成为间隔体形成层12的部位，通过去除该部位以外的部分来形成，也可以在支承基材11上设定的切割线内侧涂布上述树脂组合物来形成。
<半导体装置的制造方法>
接着，参照附图说明如上所述的半导体装置制造方法的优选实施方式。
图4是表示半导体装置的制造方法的一个实例的工序图；图5是半导体装置的制造过程中所得到的接合体的平面图。
首先，准备如上所述的本发明的间隔体形成用膜1，将间隔体形成用膜1，沿着图3所示的切割线111，通过使用切割用辊进行切割(切割工序)。如上所述，间隔体形成层12通过间隔体形成层12的边缘部与切割线111不相交地在切割线111的内侧上形成。因此，间隔体形成层12的局部不会附着在切割用切割刀的刀刃上，因此，在连续切割其它间隔体形成用膜1时，间隔体形成层12的局部不附着在间隔体形成用膜1的表面上。
另一方面，准备了在功能面上形成有多个受光部103和微透镜阵列(未图示)的半导体晶片101′(参照图4(a))。
接着，如图4(b)所示，将半导体晶片101′的功能面和所切割的间隔体形成用膜1的间隔体形成层12(粘接面)进行贴合(叠层工序)。由此，获得粘贴有沿着切割线进行切割的间隔体形成用膜1的半导体晶片101′(本发明的半导体晶片)。
接着，对间隔体形成层12照射光(紫外线)，以进行曝光(曝光工序)。
此时，如图4(c)所示，使用掩模20，有选择性地对应该成为间隔体的部位照射光。由此，在间隔体形成层12中，照射有光的部分发生光固化。
另外，如图4(c)所示，间隔体形成层12的曝光介由支承基材11来进行。由此，不仅有效能够防止在间隔体形成层12上非所希望地附着尘埃等，而且能够确实地使间隔体形成层12曝光。并且，还能够防止在曝光时掩模20附着在间隔体形成层12上。
接着，在去除支承基材11后，如图4(d)所示，通过使用碱性水溶液使间隔体形成层12显影，在间隔体形成层12中，去除未固化的部分，保留光固化部位作为间隔体104′(显影工序)。换言之，在半导体晶片与透明基板之间，形成有多个成为空隙部的部位105′。
接着，如图4(e)所示，在所形成的间隔体104′的上面与透明基板102′进行贴合，然后，进行热压接(热压接工序)。由此，使半导体晶片101′与透明基板102′相接合，获得在半导体晶片101′与透明基板102′之间带有多个空隙部105的接合体1000(参照图5)。
优选热压接在80～180℃的温度范围内进行。由此，能够使所形成的间隔体104的形状成为良好。
然后，根据受光部单元来分割所得到的接合体1000(切割工序，参照图4(f))。具体而言，首先，采用切割锯从半导体晶片101′侧插入切口21。接着，通过溅射等，以覆盖切口21的内壁面和半导体晶片101′的与透明基板102′的相反侧的面的方式形成金属膜(未图示)。然后，采用切割锯也从透明基板102′侧插入切口21，根据受光部单元来分割接合体1000。
通过上述工序，能够获得图1所示的半导体装置100。
所得到的半导体装置100，例如，在形成有布线图案的基板上，以通过焊锡凸块使该布线与基底基板101的背面的金属膜(未图示)电连接的方式进行搭载。
上面，基于优选实施方式说明了本发明，但本发明不局限于这些。
例如，在前述实施方式中，间隔体形成用膜作为具有支承基材和间隔体形成层的结构进行了说明，但并不限定于此。例如，在本发明的间隔体形成用膜中，可以设置用于保护间隔体形成层的粘接面的保护膜。作为上述保护膜，只要是破裂强度、柔软性等优良并且与粘接面的剥离性良好的材质即可，例如，可以举出：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)。此外，保护膜也可以由不透明的材质来形成。
另外，在前述的实施方式中，将由切割线所形成的形状和由间隔体形成层的粘接面边缘部所形成的形状，作为圆形的形状进行了说明，但本发明并不局限于此。在这种情况下，在间隔体形成层的粘接面边缘部与切割线最接近的位置上，优选间隔体形成层的粘接面边缘部与切割线111的距离为10～20000μm，更优选为100～10000μm。由此，能够更确实地防止间隔体形成层的局部附着在切割用刀刃上。其结果是，能够进一步提高半导体装置的生产效率。
另外，在前述实施方式中，在半导体装置的制造中，说明了通过支承基材对间隔体形成层进行曝光的情形，但也可以在去除支承基材后进行曝光。
实施例
下面，基于实施例和比较例详细说明本发明，但本发明并不局限于这些实施例。
[1]间隔体形成用膜的制造
(实施例1)
1.碱溶性树脂((甲基)丙烯酸改性双酚A酚醛清漆树脂)的合成
将酚醛清漆型双酚A树脂(PhenoliteLF-4871，大日本油墨化学工业株式会社制造)的固态成分60％的MEK(甲乙酮)溶液500g，置入2L烧瓶中，向其中添加1.5g作为催化剂的三丁胺和0.15g作为阻聚剂的氢醌，加温到100℃。将180.9g甲基丙烯酸缩水甘油酯经过30分钟滴加于其中，在100℃下搅拌反应5小时，由此获得固态成分74％的甲基丙烯酰基改性酚醛清漆型双酚A树脂MPN001(甲基丙烯酰基改性率为50％)。
2.构成间隔体形成层的树脂组合物的树脂清漆的制备
称量下述物质：作为光聚合性树脂的15重量％三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(Light Ester TMP，共荣社化学株式会社制造)、5重量％环氧乙烯基酯树脂(环氧酯3002甲基丙烯酸加成物，共荣社化学株式会社制造)；作为热固性树脂的环氧树脂的5重量％甲酚酚醛清漆型环氧树脂(EOCN-1020-70，日本化药株式会社(Nippon Kayaku Co.，Ltd.)制造)、10重量％的双酚A型环氧树脂(Ep-1001，日本环氧树脂株式会社(ジヤパンエポキシレジン(株)(Japan Epoxy Resins Co.Ltd.)制造))、5重量％的硅酮环氧树脂(BY16-115，陶氏康宁东丽硅株式会社(東レ·ダウコ一ニング·シリコ一ン(Dow Corning Toray Silicone Co.，Ltd.))制造)、3重量％的苯酚酚醛清漆树脂(PR53647，住友电木株式会社制造)；作为碱溶性树脂的以固态成分为55重量％上述(甲基)丙烯酸改性双酚A酚醛清漆树脂；2重量％的光聚合引发剂(IRGACURE 651，汽巴精化株式会社(チバ·スペシヤリテイ·ケミカルズ(株)(Ciba Specialty Chemicals Inc.))制造)。采用分散机，对上述所称量的成分，以3000rpm旋转速度搅拌1小时，制备树脂清漆。
3.间隔体形成用膜的制造
首先，准备了支承基材聚酯膜(MRX50，厚度为50μm，三菱树脂株式会社制造)。
接着，采用逗点涂布机(型号为MFG No.194001 type3-293，株式会社康井精机制造)，在作为支承基材的聚酯膜上涂布上述所调制的树脂清漆，由此，在支承基材的整个面上形成由树脂清漆构成的涂膜。
接着，在支承基材上设定形成为20cm直径的圆形的切割线，采用芯片切割系统(ダイカツトシステム)(型号为DL-500W，富士商工株式会社制造)，以俯视状态下涂膜的形状为18cm直径的圆形并与由切割线所构成的圆成为同心的方式进行预切割。然后，以与由切割线所构成的圆成为同心的方式切割间隔体形成层，保留间隔体形成层的内侧部分，获得外侧部分预切割掉的预切割型的间隔体形成层膜。所得到的间隔体形成用膜，间隔体形成层的平均厚度为50μm，由间隔体形成层的粘接面边缘部所形成圆的直径为18cm。
(实施例2～5)
除了使由设定的切割线所构成的圆直径和由间隔体形成层的粘接面边缘部所形成圆的直径调节为表1所示的值以外，与前述实施例1同样地进行操作，制造出间隔体形成用膜。
(实施例6、7)
除了将构成间隔体形成层的树脂组合物的各成分的配合比改变成表1所示的配合比以外，与前述实施例5同样地进行操作，制造出间隔体形成用膜。
(比较例)
除了未进行预切割以外，与前述实施例1同样地进行操作，制造出间隔体形成用膜。
将各实施例和比较例中的间隔体形成层的树脂组合物成分的种类和配合量、切割线的直径、由间隔体形成层的粘接面边缘部所形成圆的直径等示于表1中。此外，在表中，将甲基丙烯酰基改性酚醛清漆型双酚A树脂表示为“MPN”、将三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯表示为“TMP”、将环氧乙烯基酯树脂表示为“3002”、将甲酚型酚醛清漆型环氧树脂表示为“EOCN”、将双酚A型环氧树脂表示为“Ep”、将硅酮环氧树脂表示为“BY16”、将苯酚酚醛清漆树脂表示为“PR”。
Figure BPA00001426530300171
[2]间隔体形成用膜的评价
[2-1]曝光产生的图案形成性的评价
在各个实施例中，分别按照表1所示的尺寸连续切割间隔体形成用膜，获得50片用于层叠的间隔体形成用膜的预切割品。
接着，使用各实施例中所得到的间隔体形成用膜的预切割品，在8英寸半导体晶片(基底基板)(商品编号：PW；直径：20.3cm；厚度：725μm；株式会社SUMCO(SUMCO Corporation)制造)上，使间隔体形成用膜的预切割品在辊压层叠装置(辊温度：60℃；速度：0.3m/分钟；注射压：2.0kgf/cm2)的条件下进行层叠，连续地制作出50片带有间隔体形成用膜的半导体晶片。
另外，将比较例中所得到的间隔体形成用膜，采用能够连续实施预切割以及对半导体晶片进行层叠的全自动不干胶贴膜机(全自動ドライレジストフイルム貼り機；商品编号：TEAM-100RF；(株)タカトリ社(Takatori Corporation)制造)，连续地制作出50片带有间隔体形成用膜的半导体晶片。
接着，通过掩模，以700mJ/cm2照射365nm波长的光，对各实施例和比较例的第50片层叠的带有间隔体形成用膜的8英寸半导体晶片进行曝光，然后剥离支承基材。
接着，使用2.38％TMAH(四甲基氢氧化铵)，以显影液压为0.3MPa、时间为90秒进行显影，形成成为间隔体以及成为5mm边长的四方形、深度为0.6mm形状的空隙部的部位。
采用电子显微镜(×5000倍)观察各实施例和比较例中所得到的间隔体的形状，按照下列评价基准评价曝光产生的图案形成性。
◎：间隔体上完全没有欠缺、变厚的部分等，以高精度形成图案。
○：间隔体上发现稍有欠缺、变厚的部分等，但显示出在实用上没有问题的图案形成性。
△：间隔体上欠缺、变厚的部分等多，未显示出充分的图案形成性。
×：存在未形成有间隔体的部分，图案形成性的精度低。
[2-2]显影性的评价
采用电子显微镜(×5000倍)观察上述[2-1]中所得到的具有成为间隔体和空隙部的部位的半导体晶片的成为间隔体和空隙部的部位，依照下列评价基准评价残渣的有无。
◎：完全无法确认残渣，在实用上完全没有问题。
○：能够确认若干残渣，但在实用上是没有问题的水平。
△：可观察到残渣比较多，不是实用水平。
×：可确认大量残渣，不是实用水平。
将这些结果示于表2中。
[3]半导体装置(受光装置)的制造
将具有通过使用上述[2-1]中各实施例和比较例中切割成第一片的间隔体形成用膜所形成的成为间隔体和空隙部的部位的半导体晶片，与8英寸透明基板一起，装配在基板接合机(substrate bonder)(SB8e，ズ一ス·マイクロテツク(SUSS MicroTec)株式会社制造)上，使8英寸半导体晶片和8英寸透明基板压接，并且，以150℃、90分钟的条件进行后固化，获得在半导体晶片与透明基板之间具有多个空隙部的接合体。采用切割锯，将所得到的接合体切割成规定的尺寸，获得受光装置。
(受光装置可靠性)
将所得到的受光装置，按-55℃下1小时、125℃下1小时的处理循环，反复进行100循环的温度循环试验(n＝10)，实施对裂纹和剥离的观察并依照下列评价基准进行了评价。
◎：全部试样没有裂纹和剥离现象，在实用上完全没有问题。
○：确认2个以下的试样中有少许裂纹和剥离，但在实用上没有问题。
△：观察到3个以上的试样中有裂纹和剥离，不是实用水平。
×：观察到8个以上的试样中有裂纹和剥离，不是实用水平。
将该结果一并示于表2中。
表2
  图案形成性   显影性   半导体装置的可靠性
  实施例1   ◎   ◎   ◎
  实施例2   ◎   ◎   ◎
  实施例3   ◎   ◎   ◎
  实施例4   ◎   ◎   ◎
  实施例5   ○   ○   ○
  实施例6   ○   ○   ○
  实施例7   ○   ○   ○
  比较例   ×   ×   ×
根据表2明确可知，在本发明的间隔体形成用膜中，图案形成性没有降低，半导体装置的生产效率优良。
与此相比，在比较例的间隔体形成用膜中，由于连续进行切割而导致间隔体形成层的局部附着在切割时使用的切割刀的刀刃上，从而该附着物附着在下一次切割时的间隔体形成层上，因此，曝光产生的图案形成性的精度不充分。
工业实用性
基于本发明，能够提供在曝光时的图案形成性优良、半导体装置的生产效率优良的间隔体形成用膜。并且，还能够提供半导体装置的生产效率优良的半导体晶片及使用这种半导体晶片所制造的半导体装置。因此，具有工业实用性。

Claims (9)

1.一种间隔体形成用膜，该间隔体形成用膜用于形成间隔体，通过切割成规定的形状来使用，该间隔体用于在半导体晶片的单面侧形成空隙部，其特征在于，
包括片状的支承基材，以及
设置在所述支承基材上的具有粘接性的间隔体形成层；
其中，上述间隔体形成层，由含有碱溶性树脂、热固性树脂和光聚合引发剂的材料来构成；
上述间隔体形成层中，间隔体形成层的边缘部与在进行所述切割时的切割线不相交，并且，形成在上述切割线的内侧。
2.如权利要求1所述的间隔体形成用膜，其中，所述间隔体形成层的平面形状，形成直径为X的大致圆形；
所述切割线，形成为直径为Y并且与所述间隔体形成层的边缘部所形成的圆同心配置的大致圆形；
所述直径X和所述直径Y，满足0.80≤X/Y＜1.00的关系。
3.如权利要求1或2所述的间隔体形成用膜，其中，所述切割线，形成为大致圆形；
当所述切割线所形成圆的直径设为Y(cm)、粘接所述间隔体形成层的所述半导体晶片的直径设为Z(cm)时，满足0.85≤Y/Z≤1.15的关系。
4.如权利要求1至3中任一项所述的间隔体形成用膜，其中，所述间隔体形成层的平面形状形成直径为X的大致圆形，当粘接所述间隔体形成层的所述半导体晶片的直径设为Z(cm)时，满足0.80≤X/Z＜1.00的关系。
5.如权利要求1至4中任一项所述的间隔体形成用膜，其中，在所述间隔体形成层的边缘部与所述切割线最接近的位置上，所述间隔体形成层的边缘部与所述切割线的距离是10～20000μm。
6.如权利要求1至5中任一项所述的间隔体形成用膜，其中，所述间隔体形成层的平均厚度是10～300μm。
7.如权利要求1至6中任一项所述的间隔体形成用膜，其中，构成所述间隔体形成层的材料含有光聚合性树脂。
8.一种半导体晶片，其特征在于，粘贴有沿着所述切割线切割权利要求1至7中任一项所述的间隔体形成用膜得到的所述间隔体形成用膜。
9.一种半导体装置，其特征在于，通过使用权利要求8所述的半导体晶片进行制造。
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