CN103021880A - 半导体装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供半导体装置的制造方法。在一个实施方式中，在支持基板上依次形成剥离层和布线层。在布线层上安装多个半导体芯片。多个半导体芯片由封装树脂层一并封装。由保持体平坦地保持树脂封装体整体，对剥离层进行加热且剪切而从支持基板分离树脂封装体。在对分离后的树脂封装体维持由保持体平坦地保持的状态且冷却之后，解除由保持体实现的树脂封装体的保持状态。切断树脂封装体(11)而将电路结构体单片化。
Description
技术领域
本文描述的实施方式总体涉及半导体装置的制造方法。
背景技术
便携电话等小型、薄型的便携型电子设备，其半导体装置的搭载区域的面积狭小，且高度也低。因此，要求将半导体芯片安装于基板两面的两面安装型的半导体装置那样的薄型的半导体装置。薄型的半导体装置，例如如以下那样制作。首先，在预定的支持基板上形成了布线层之后，在布线层的表面安装半导体芯片。在对半导体芯片进行树脂封装而获得了树脂封装体之后，通过除去支持基板，来制作薄型的半导体装置。两面安装型的半导体装置，通过在布线层的背面也安装半导体芯片而制作。
在上述的半导体装置的制造工序中，支持基板的除去工序变得重要。对于支持基板的除去工序，要求：可以实现支持基板的反复使用，且不会使半导体芯片和/或布线层产生不良状况，以短时间简便地除去支持基板。对于这样的方面，提出有下述方法：通过剪切在支持基板与布线层之间形成的包含热可塑性树脂等的剥离层，将具有布线层、半导体芯片和封装树脂层的电路结构体从支持基板分离。
在形成于支持基板上的布线层上，通常，安装多个半导体芯片。对多个半导体芯片一并进行树脂封装而制作树脂封装体。通过将树脂封装体的布线层与封装树脂层一起切断，而单片化为电路结构体(半导体装置)。具有多个半导体芯片的树脂封装体，要求抑制从支持基板剥离时的翘曲。树脂封装体所产生的翘曲，也容易残存于将其单片化而得到的电路结构体。电路结构体(半导体装置)所产生的翘曲，成为在将其安装于基板等时使粘接性和/或连接性下降的主要原因。
发明内容
根据一个实施方式，提供一种半导体装置的制造方法，包括：在支持基板上形成剥离层的工序；在剥离层上形成具有多个装置形成区域和切割区域的布线层的工序；以在多个装置形成区域分别配置半导体芯片的方式，在布线层上安装多个半导体芯片的工序；在布线层上形成覆盖多个半导体芯片的封装树脂层，获得具有布线层和多个半导体芯片的树脂封装体的工序；将树脂封装体从支持基板分离的工序；以及基于切割区域切断树脂封装体，将具备布线层、半导体芯片和封装树脂层的电路结构体单片化的工序。在这样的半导体装置的制造方法中，在将树脂封装体从支持基板分离时，或者在将树脂封装体从支持基板分离之后，由保持体平坦地保持树脂封装体整体并对树脂封装体进行加热；在对树脂封装体维持由保持体平坦地保持的状态并进行冷却之后，解除由保持体实现的前述树脂封装体的保持状态。
本发明的半导体装置的制造方法，可以抑制对多个半导体芯片一并进行封装而得到的树脂封装体的翘曲。
附图说明
图1A至图1D是表示第1实施方式的半导体装置的制造方法中的从剥离层的形成工序到封装树脂层的形成工序的剖面图。
图2A至图2C是表示第1实施方式的半导体装置的制造方法中的从树脂封装体的分离工序到树脂封装体的切断工序的剖面图。
图3A至图3C是放大表示图1A至图1C所表示的半导体装置的制造工序中的从布线层的形成工序到封装树脂层的形成工序的剖面图。
图4A至图4C是放大表示图2A至图2C所表示的半导体装置的制造工序中的从树脂封装体的分离工序到剥离层的除去工序的剖面图。
图5A至图5C是表示图2A至图2C所表示的半导体装置的制造工序中的从树脂封装体的分离工序到树脂封装体的冷却工序的剖面图。
图6是表示将缓慢冷却树脂封装体的情况下的翘曲量与急剧冷却的情况比较而评价得到的结果的图。
图7是表示树脂封装体的冷却工序中的温度简表的一例的图。
图8是表示树脂封装体的冷却工序的其他例子的剖面图。
图9是表示使用了用第1实施方式制作的半导体装置的半导体封装的一例的剖面图。
图10是表示使用了用第1实施方式制作的半导体装置的两面安装型的半导体封装的一例的剖面图。
图11A至图11C是表示第2实施方式的半导体装置的制造方法中的从布线基板的准备工序到封装树脂层的形成工序的剖面图。
图12A以及图12B是表示第2实施方式的半导体装置的制造方法中的树脂封装体的冷却工序的剖面图。
图13A至图13C是表示第3实施方式的半导体装置的制造方法中的从布线层的形成工序到切削半导体基板的工序的剖面图。
图14A至图14C是表示第3实施方式的半导体装置的制造方法中的从半导体基板的分离工序到半导体基板的冷却工序的剖面图。
具体实施方式
(第1实施方式)
关于第1实施方式的半导体装置的制造方法，参照附图进行说明。
图1A至图1D、图2A至图2C、图3A至图3C、图4A至图4C以及图5A至图5C，是表示第1实施方式的半导体装置的制造工序的图。首先，如图1A所示，作为支持基板1准备8英寸的Si晶片等。在支持基板1上形成剥离层2。支持基板1，也可以是玻璃基板、蓝宝石基板、树脂基板等。
剥离层2，例如由聚苯乙烯类树脂、甲基丙烯类树脂、乙烯类树脂、聚丙烯类树脂、纤维素类树脂、聚酰亚胺类树脂等热可塑性树脂形成。剥离层2的厚度优选设定为1～20μm的范围，更优选设定为3～15μm的范围。若剥离层2的厚度不足1μm，则在支持基板1的分离工序中有可能难以良好地剪切剥离层2。在将剥离层2形成得较厚的情况下，其厚度在20μm左右也足以。若将剥离层2的厚度设定为比20μm厚，则会引起制造成本的增加。
接着，如图1B所示，在剥离层2上形成布线层3。布线层3具有多个装置形成区域X和在多个装置形成区域X之间设置的切割区域D。布线层3具有图3A所示的结构，例如如以下那样形成。首先，在剥离层2上形成构成布线层3的第1有机绝缘膜4A。接着，对第1有机绝缘膜4A实施曝光显影处理而形成开口部。开口部以与在布线层3的第1面(从支持基板1的剥离面)3a上配置的连接焊盘对应的方式形成。
接着，形成构成布线层3的金属布线。例如，在第1有机绝缘膜4A上形成镀籽晶层5，并在其上形成抗蚀剂膜且实施曝光显影处理，之后以镀籽晶层5作为电极进行电镀来形成金属布线6。金属布线6由Cu、Al、Ag、Au等形成。将抗蚀剂膜及在第1有机绝缘膜4A上露出的镀籽晶层5除去之后，形成使与布线层3的第2面3b侧的连接焊盘对应的部分开口的第2有机绝缘膜4B。金属布线6的一部分在开口内露出，该部分构成贯通有机绝缘膜4的连接焊盘6a。
金属布线6的连接焊盘6a，分别露出于布线层3的第1以及第2面3a、3b。连接焊盘6a在第2面3b侧的露出部，作为与在布线层3上安装的半导体芯片的连接部起作用。连接焊盘6a在第1面3a侧的露出部，作为与其他的半导体芯片和/或布线基板等的连接部起作用。虽然在图3A中示出单层的金属布线6，但是也可以由2层或2层以上的金属布线构成布线层3。有机绝缘膜4与金属布线6的层数对应地形成。在此所述的布线层3的形成工序是一例，也可以应用其他的形成工序形成布线层3。
接着，如图1C所示，在布线层3上安装多个半导体芯片7。半导体芯片7被分别配置于布线层3的装置形成区域X上。半导体芯片7的安装工序，例如如图3B所示，应用倒装芯片(FC)连接来实施。即，半导体芯片7具有包含Sn-Ag合金等的金属凸块8。半导体芯片7，以金属凸决8与连接焊盘6a的在第2面3b侧露出的部分连接的方式安装。布线层3与半导体芯片7的连接不限于FC连接，而也可以应用引线接合法进行电连接。
如1D以及图3C所示，在布线层3的第2面3b上形成封装树脂层9。封装树脂层9通过模铸成型等形成。封装树脂层9如图3C所示，根据需要在半导体芯片7与布线层3的间隙填充了底部填充树脂10之后形成。封装树脂层9，以一并覆盖在布线层3上安装的多个半导体芯片7的方式形成。即，多个半导体芯片7以晶片级一并被树脂封装。这样，制作出将在布线层3上安装的多个半导体芯片7一并封装而成的树脂封装体11。
接着，如图2A以及图4A所示，将具备支持基板1和在支持基板1上隔着剥离层2形成的树脂封装体11的层叠体加热为预定的温度，边使作为剥离层2的热可塑性树脂层软化，边使支持基板1与树脂封装体11在大致平行的方向相对地移动。通过利用在支持基板1与树脂封装体11之间产生的剪应力，剪切软化了的剥离层2，将树脂封装体11从支持基板1分离。此时，除了支持基板1与树脂封装体11的大致平行的移动之外，在上下方向也以稍微的比例使其移动，由此能够促进树脂封装体11的分离。
作为剥离层2的热可塑性树脂层的加热温度，例如优选设定为220～260℃的范围。如果是这样的温度的加热处理，则不会引起半导体芯片7的热损伤、FC连接部和/或布线层3的变形等，能够以短时间简便地分离支持基板1。进而，能够反复使用分离后的支持基板1。为了更容易地进行由加热处理实现的支持基板1与树脂封装体11的分离，构成剥离层2的热可塑性树脂的粘度优选在250℃小于等于100Pa·s。
树脂封装体11从支持基板1的分离工序，首先如图5A所示，由第1及第2保持体12、13分别平坦地保持树脂封装体11和支持基板1。第1及第2保持体12、13，具有平坦地保持树脂封装体11和/或支持基板1的吸附保持机构。通过由第1保持体12吸附保持树脂封装体11，能够更平坦地保持树脂封装体11。树脂封装体11和支持基板1的保持机构，也可以是机械地保持它们的端面的机构。
在吸附保持树脂封装体11的第1保持体12，可以内置加热器作为将剥离层2加热至预定的温度的机构(未图示)，通过控制加热器的输出而以预定的温度梯度加热以及冷却树脂封装体11。在吸附保持支持基板1的第2保持体13，也根据需要内置加热器(未图示)。第1保持体12和第2保持体13，可以相对地在平行方向以及上下方向移动，由此能够使支持基板1与树脂封装体11在大致平行的方向、进而在上下方向移动。
在树脂封装体11从支持基板1的分离工序中，在由第1及第2保持体12、13分别平坦地保持树脂封装体11和支持基板1之后，将树脂封装体11加热到剥离层2软化的温度。在该状态下使第1以及第2保持体12、13相对地移动，通过在树脂封装体11与支持基板1之间产生剪应力，而剪切通过加热软化了的剥离层2。这样，通过边加热边剪切剥离层2，将树脂封装体11从支持基板1分离。
剥离层2的加热机构不限于上述的一般的加热器，而也可以使用激光器等。在这样的情况下，例如优选由TEMPAX玻璃(耐热玻璃)那样的透射激光且比热可塑性树脂更容易蓄积激光的热的材料构成支持基板1。在应用了激光加热的情况下，也在将树脂封装体11加热到剥离层2软化的温度之后，使第1以及第2保持体12、13相对地移动，使得在树脂封装体11与支持基板1之间产生剪应力而剪切剥离层2。
作为剥离层2的加热源，也可以使用卤素灯、氙气灯、IR加热器等能够以非接触方式对被加热物进行加热的热源。通过使用这样的加热源加热树脂封装体11或支持基板1或其双方，也可以使作为剥离层2的热可塑性树脂层软化而分离。此时使用的支持基板1，优选使用包含玻璃和碳类材料的基板或包含SUS和碳类材料的基板等发挥从热源放射的可见光和/或红外线等光的透射性和/或来自热源的热能的蓄热性等特征的材料。
从支持基板1分离后的树脂封装体11，如图5B所示，维持由第1保持体12平坦地保持的状态并冷却。在剪切剥离层2而分离树脂封装体11的情况下，在布线层3的第1面3a会残存剥离层2的残渣层2a。树脂封装体11的冷却工序，在从分离工序起连续加热到封装树脂层9的玻璃化转变点以上的温度之后，冷却到比玻璃化转变点低的温度，或者由保持体12再次平坦地保持暂时解除保持状态而冷却了的树脂封装体11，并进行上述加热及冷却。在任一情况下都可获得树脂封装体11翘曲的抑制效果。树脂封装体11的加热温度，优选设定为比封装树脂的玻璃化转变点高5～15℃的温度。由此，能够有效地矫正树脂封装体11的翘曲。
然后，在基于预定的冷却工序冷却了树脂封装体11之后，如图5C所示，解除由第1保持体12实现的树脂封装体11的保持状态。对被加热到了封装树脂层9的玻璃化转变点以上的温度的树脂封装体11，维持由第1保持体12平坦地保持的状态且冷却到比封装树脂层9的玻璃化转变点低的温度，并在冷却后解除树脂封装体11的保持状态。由此，能够抑制基于在剪切剥离层2时对树脂封装体11施加的应力等的树脂封装体11的翘曲。
在树脂封装体11的冷却工序中，由第1保持体12实现的树脂封装体11的保持状态，优选维持到比构成封装树脂层9的封装树脂(例如环氧树脂)的玻璃化转变点(Tg)低的温度，例如比玻璃化转变点低10℃的温度。通过由第1保持体12平坦地持续保持树脂封装体11到这样的温度，能够有效地获得树脂封装体11的翘曲的矫正效果。因而，可以抑制解除了由第1保持体12实现的保持状态后的树脂封装体11的翘曲。作为封装树脂而使用的环氧树脂的玻璃化转变点是130～170℃左右，常温的弹性率是20～30GPa左右。
树脂封装体11的冷却工序，优选控制为，至少通过封装树脂的玻璃化转变点(Tg)的温度域(Tg前后的温度域)的温度梯度(冷却速度)为1～10℃/分钟的范围。被加热了的封装树脂层9的形状也根据冷却时的温度条件而变化。受通过封装树脂的玻璃化转变点时的冷却条件影响，若通过玻璃化转变点的温度域的温度梯度(冷却速度)太大，则无法充分地释放在封装树脂层9内产生的应力(使翘曲发生的应力)。因此，在解除由第1保持体12实现的保持状态的树脂封装体11中有可能残存翘曲。
因此，树脂封装体11的冷却时的通过封装树脂的玻璃化转变点(Tg)的温度域的温度梯度优选设定为小于等于10℃/分钟。但是，若冷却时的温度梯度小则相应地冷却工序需要的时间会长时间化，半导体装置的制造成本增加。因此，通过封装树脂的玻璃化转变点的温度域的温度梯度优选设定为大于等于1℃/分钟。将冷却时的温度梯度设定为不足1℃/分钟，也无法使封装树脂层9的翘曲的矫正效果提高，冷却工序的长时间化以及半导体装置的制造成本的增加也变得显著。通过玻璃化转变点的温度域的温度梯度，在提高生产效率方面，如果可能则更优选在10℃/分钟附近。
在图6中示出对将加热后的封装树脂层9缓慢冷却的情况和急剧冷却的情况的翘曲量进行评价得到的结果。缓慢冷却的评价，在吸附台上将封装树脂(环氧树脂/Tg＝150℃前后)加热至200℃，当在封装树脂软化了的状态下放置5分钟期间之后进行吸附并边维持吸附边以3℃/分钟缓慢冷却而进行矫正时，比较矫正前的翘曲量和矫正后的翘曲量。急剧冷却的评价，在将同样的封装树脂在热板上加热至200℃，在封装树脂软化了的状态下放置5分钟之后，边将封装树脂移到吸附台上进行吸附边以100℃/分钟急剧冷却而进行矫正时，比较矫正前的翘曲量和矫正后的翘曲量。如从图6明示的那样，在缓慢冷却的情况下翘曲的矫正效果高。
1～10℃/分钟的冷却速度，也可以应用于从剥离层2的加热温度到常温的冷却工序全体，但是若将冷却工序全体的冷却速度设定为上述范围则会降低半导体装置的生产效率。进而，封装树脂层9的翘曲受通过封装树脂的玻璃化转变点的温度域的冷却速度影响。因此，在仅将通过玻璃化转变点的温度域的冷却速度设定为1～10℃/分钟的范围的情况下，也能够获得翘曲的矫正效果。因此，如图7所示，优选相对于通过玻璃化转变点Tg的温度域(第2温度域T2)的温度梯度(例如1～10℃/分钟)，使其以前的温度域(第1温度域T1)和其以后的温度域(第3温度域T3)的温度梯度变大。
在图7的温度简表，第2温度域T2优选设定为从相对于玻璃化转变点Tg高5～15℃的温度到低5～15℃的温度的范围。第2温度域T2的冷却速度(温度梯度)，优选如上所述设定为1～10℃/分钟的范围。第1温度域T1优选设定为从剥离层2的加热温度到比玻璃化转变点Tg高5～15℃的温度的范围。第3温度域T3优选设定为从比玻璃化转变点Tg低5～15℃的温度到常温的范围。这些温度域T1、T3的冷却速度(温度梯度)优选设定为10～50℃/分钟的范围。
在树脂封装体11的冷却工序中，通过如上所述在通过玻璃化转变点Tg的温度域(第2温度域T2)缓慢冷却(例如1～10℃/分钟的温度梯度)，并使其前后的温度域(第1以及第3温度域T1、T3)的温度梯度比第2温度域T2大，能够有效地矫正树脂封装体11的翘曲，且抑制半导体装置的生产效率的降低。即，可以以低成本高效率地制作翘曲少的稳健的树脂封装体11以及半导体装置。
剪切了剥离层2后的树脂封装体11，通过控制例如内置于第1保持体12的加热器的输出而以预定的温度简表被冷却。但是，有时通过树脂封装体11不能获得充分的冷却速度。对于这一点，如图8所示，通过使维持着由第1保持体12实现的保持状态的树脂封装体11接触于散热体14，能够提高冷却效率。由于在布线层3的第1面3a残存有剥离层2的残渣层2a，所以为了防止溶融状态的残渣层2a的向散热体14的附着，优选在散热体14的面预先设置脱模层(由氟类树脂形成的涂层和/或脱模膜等)15。
散热体14由具有与冷却速度相应的热传导率的部件形成。例如，内置加热器的保持体(加热台)12，一般由热传导性高的铝(热传导率＝240W/m·K)形成。由此通过使树脂封装体11接触于由热传导率低的部件构成的散热体14并进行冷却，能够实现适度的冷却速度(缓慢冷却速度)。作为这样的部件，举出氧化铝(热传导率＝36W/m·K)、不锈钢(热传导率＝27W/m·K)、石英玻璃(热传导率＝1.4W/m·K)、硅橡胶(热传导率＝0.2W/m·K)等。散热体14具有未图示的散热机构，由此可以实现温度控制。
通过使树脂封装体11接触于由热传导率比较低的部件构成的散热体14并进行冷却，能够有效地获得例如图7的第2温度域T2中的缓慢冷却速度。图7的第1以及第3温度域T1、T3中的冷却速度，能够通过使树脂封装体11接触于例如由热传导率高的铝等构成的散热体14来实现。这样，通过准备多个由热传导率不同的部件构成的散热体14，使树脂封装体11与相应于冷却速度的散热体14接触，能够控制树脂封装体11的冷却速度且高效率地冷却。通过组合加热器的输出控制和/或向散热体14的接触和开放，可以更高效率地冷却树脂封装体11。
冷却后的树脂封装体11，如图4B所示，由于在布线层3的第1面3a产生剥离层2的残渣层2a，所以用丙酮和/或丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)等溶剂将其除去。进而，对露出于布线层3的第1面3a的镀籽晶层5进行蚀刻而除去。由此，使连接焊盘(Cu焊盘等)6a露出于布线层3的第1面3a。
树脂封装体11从支持基板1的分离工序，不限于使上述的由热可塑性树脂层构成的剥离层2软化而剪切的方法，而也可以应用将Cu等金属层形成为剥离层并机械地剥下该剥离层的接合界面的方法、通过溶剂溶解由有机物构成的剥离层的方法、以湿蚀刻和/或干蚀刻除去剥离层的方法等。进而，也可以应用由光固化型树脂(UV固化型树脂等)形成剥离层且隔着由玻璃构成的支持基板1照射UV光而进行分离的方法和/或由光分解型树脂形成剥离层且隔着由玻璃构成的支持基板1照射激光和/或紫外光分解剥离层而进行分离的方法等。
在应用不伴有加热的分离工序的情况下，在从支持基板1分离树脂封装体11之后，由保持体12平坦地保持树脂封装体11。在该状态下加热到封装树脂层9的玻璃化转变点以上的温度，之后冷却到比玻璃化转变点低的温度。然后，在冷却后解除由保持体12实现的树脂封装体11的保持状态。这样，在与分离工序分开实施树脂封装体11的加热工序以及冷却工序(平坦化工序)的情况下，也可以矫正抑制树脂封装体11的翘曲。冷却工序中的具体的条件(冷却时的温度梯度和/或应用其的温度域等)如上所述。
然后，通过用刀片16沿着切割区域D切断矫正了翘曲的封装树脂体11，如图2C以及图4C所示，将具备布线层3、半导体芯片7和封装树脂层9的电路结构体(半导体装置)17分别单片化。这样获得的半导体装置17，由于一并封装有多个半导体芯片7的树脂封装体11的翘曲得到抑制，所以能够以翘曲等少的稳健的状态获得。因而，可以提高半导体装置17的向基板的安装性等。
由上述的制造工序制作的半导体装置17，例如如图9所示安装于封装基板18，由此制作出半导体封装19。半导体装置17与封装基板18，通过在布线层3的连接焊盘6a上形成的金属凸块20连接。由于半导体装置17其翘曲的发生得到抑制，所以能够提高向封装基板18的安装性。半导体封装19也能够通过将半导体装置17粘接于封装基板18并通过引线接合将布线层3与封装基板18电连接而制作。在这样的情况下，能够提高半导体装置17的对于封装基板18的粘接性。
半导体装置17，也能够作为图10所示的两面安装型的半导体封装21的构成部件使用。在图10所示的两面安装型的半导体封装21中，在露出于布线层3的第1面3a的连接焊盘6a上形成有布线22。第2半导体芯片23的金属凸块24，FC连接于布线22。在第2半导体芯片23与布线层3之间，填充有底部填充树脂25。由于在布线层3的第2面3b上安装有第1半导体芯片7，所以第1以及第2半导体芯片7、23被安装于布线层3的两面。
在这样的两面安装结构中，也由于抑制了半导体装置17的翘曲，所以能够提高第1半导体芯片7与第2半导体芯片23的连接性。安装于布线层3的两面的第1以及第2半导体芯片7、23，被安装于封装基板26上。第1以及第2半导体芯片7、23与封装基板26，经由接合引线27电连接。通过用在封装基板26上形成的封装树脂层28将安装于布线层3的两面的第1以及第2半导体芯片7、23整体封装，来构成半导体封装21。
(第2实施方式)
关于第2实施方式的半导体装置的制造方法，参照附图进行说明。图11A至图11C以及图12A至图12B，是表示第2实施方式的半导体装置的制造工序的图。首先，如图11A所示，准备具有多个装置形成区域X和在多个装置形成区域X之间设置的切割区域D的布线基板31。接着，如图11B所示，在布线基板31安装多个半导体芯片32。半导体芯片32被分别配置于布线基板31的装置形成区域X上。
半导体芯片32的安装工序，例如应用倒装芯片(FC)连接来实施。布线基板31与半导体芯片32的连接并不限于FC连接，而也可以应用引线接合来电连接。接着，如图11C所示，在布线基板31上形成封装树脂层33。封装树脂层33通过模铸成型等形成。封装树脂层33，以一并覆盖在布线基板31上安装的多个半导体芯片32的方式形成。这样，制作出将在布线基板31上安装的多个半导体芯片32一并封装而成的树脂封装体34。
接着，如图12A所示，由保持体35平坦地保持树脂封装体34。保持体35，具备平坦地保持树脂封装体34的吸附保持机构。通过由保持体35吸附保持树脂封装体34，能够更平坦地保持树脂封装体34。树脂封装体34的保持机构，也可以是机械地夹钳的机构。在保持体35内置有加热器(未图示)，通过控制加热器的输出可以以预定的温度梯度加热以及冷却树脂封装体34。加热机构也可以是前述的激光器、卤素灯、氙气灯、IR加热器等。
然后，将由保持体35平坦地保持的树脂封装体34加热到封装树脂层33的玻璃化转变点以上的温度，之后维持保持状态且冷却到比玻璃化转变点低的温度。树脂封装体34的加热条件和/或冷却条件，优选设定为与第1实施方式相同。树脂封装体34优选加热到比封装树脂的玻璃化转变点高5～15℃的温度。在树脂封装体34的冷却工序中，通过封装树脂的玻璃化转变点的温度域的温度梯度优选设定为小于等于10℃/分钟。在达到通过上述玻璃化转变点的温度域以前的温度域以及通过玻璃化转变点的温度域以后的温度域中的温度梯度，优选比通过玻璃化转变点的温度域的温度梯度大。其他的条件也优选设定为与第1实施方式相同。
基于预定的冷却条件将树脂封装体34冷却之后，如图12B所示解除由保持体35实现的树脂封装体34的保持状态。这样，通过由保持体35平坦地保持树脂封装体34且进行加热及冷却，能够矫正及抑制树脂封装体34的翘曲。此后，切断树脂封装体34而将半导体装置单片化。单片化后的半导体装置，用于各种封装等。
(第3实施方式)
关于第3实施方式的半导体装置的制造方法，参照附图进行说明。图13A至图13C以及图14A至图14C，是表示第3实施方式的半导体装置的制造工序的图。虽然图13A至图13C以及图14A至图14C示出1个半导体装置的制造工序，但是第3实施方式的制造方法也能够同样地应用于使用具有多个装置形成区域的半导体基板的制造工序。在此情况下，除了最终通过沿着切割区域切断半导体基板而将半导体装置单片化之外，应用同样的制造工序。
首先，如图13A所示，在半导体基板41的第1面41a侧形成布线层42。布线层42具有在半导体基板41的第1面41a上形成的导体层43和作为贯通电极的导体填充层44。导体填充层44，通过在设置于半导体基板41上的沟内填充或涂镀导电材料而形成。接下来，以覆盖布线层42的方式在半导体基板41的第1面41a上形成绝缘树脂层45。绝缘树脂层45作为布线层42的保护膜而起作用。
接着，如图13B所示，隔着绝缘树脂层45在半导体基板41的第1面41a上粘接支持基板46。支持基板46通过粘接剂层47与半导体基板41粘接。粘接剂层47优选以在由后面工序的分离工序进行加热时容易剥离的方式，由包含热可塑性树脂的粘接剂构成。如后所述，在与分离工序分开地实施加热、冷却工序的情况下，也可以使用由紫外线固化型树脂等形成的粘接剂。
如图13C所示，通过机器研磨和/或蚀刻等切削半导体基板41的第2面41b，由此使半导体基板41薄板化。半导体基板41的第2面41b，被切削为使导体填充层44露出。由此，形成贯通半导体基板41的贯通电极44A。在半导体基板41的第2面41b，以使贯通电极44A露出的方式形成绝缘膜48。
接着，如图14A所示，由第1保持体49平坦地保持半导体基板41，并且由第2保持体50平坦地保持支持基板46。第1以及第2保持体49、50，具备平坦地保持半导体基板41和/或支持基板46的吸附保持机构。在第1保持体49内置有加热器(未图示)，通过控制加热器的输出可以以预定的温度梯度加热及冷却半导体基板41。加热机构也可以是前述的激光器、卤素灯、氙气灯、IR加热器等。在第2保持体50也根据需要内置加热机构等。
然后，将由第1保持体49平坦地保持的半导体基板41加热到可以使粘接剂层47软化而使支持基板46剥离的温度。通过在该状态下使第1以及第2保持体49、50相对地移动，从支持基板46分离半导体基板41。从支持基板46分离的半导体基板41，如图14B所示，维持由第1保持体49平坦地保持的状态且被进行冷却。
半导体基板41的冷却工序，在从分离工序起连续加热到绝缘树脂层45的玻璃化转变点以上的温度之后，冷却到比玻璃化转变点低的温度。或者，也可以在暂时解除由第1保持体49实现的半导体基板41的保持状态并冷却之后，由保持体49再次平坦地保持半导体基板41，并进行上述的加热工序以及冷却工序。在任一情况下，都能够获得抑制半导体基板41的翘曲的效果。
半导体基板41的加热条件和/或冷却条件，优选设定为与第1实施方式相同。半导体基板41优选加热到比绝缘树脂的玻璃化转变点高5～15℃的温度。在半导体基板41的冷却工序中，通过绝缘树脂的玻璃化转变点的温度域的温度梯度优选设定为小于等于10℃/分钟。在达到通过上述玻璃化转变点的温度域以前的温度域以及通过玻璃化转变点的温度域以后的温度域中的温度梯度，优选比通过玻璃化转变点的温度域的温度梯度大。其他的条件也优选设定为与第1实施方式相同。
如图14C所示，在基于预定的冷却工序将半导体基板41冷却之后，通过解除由第1保持体49实现的半导体基板41的保持状态，获得半导体装置51。通过由保持体49平坦地保持半导体基板41且进行加热及冷却，能够矫正以及抑制半导体装置51的翘曲。半导体基板41不限于包含有源元件的基板，而也可以是仅具有布线的基板。进而，也可以将第3实施方式的制造工序应用于在半导体基板41上搭载有其他的有源芯片和/或能动芯片的结构。
虽然描述了几种实施方式，但是这些实施方式仅是作为例子而呈现的，而并不是要限定本发明的范围。事实上，这里描述的新方法也可以以其他各种方式实施，进而，在不脱离本发明的思想的范围，可以对这里描述的方法的形式进行各种省略、置换和变形。所附权利要求及其均等的范围旨在覆盖这样的方式或变形以落入本发明的范围和思想。
Claims (20)
1.一种半导体装置的制造方法，包括：
在支持基板上形成剥离层的工序；
在前述剥离层上形成具有多个装置形成区域和切割区域的布线层的工序；
以在前述多个装置形成区域分别配置半导体芯片的方式，在前述布线层上安装多个半导体芯片的工序；
在前述布线层上形成覆盖前述多个半导体芯片的封装树脂层，获得具有前述布线层和前述多个半导体芯片的树脂封装体的工序；
将前述树脂封装体从前述支持基板分离的工序；以及
基于前述切割区域切断前述树脂封装体，将具备前述布线层、前述半导体芯片和前述封装树脂层的电路结构体单片化的工序；
其中，在将前述树脂封装体从前述支持基板分离时，或者在将前述树脂封装体从前述支持基板分离之后，由保持体平坦地保持前述树脂封装体整体并进行加热；
在对前述树脂封装体维持由前述保持体平坦地保持的状态并进行冷却之后，解除由前述保持体实现的前述树脂封装体的保持状态。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中：
前述树脂封装体整体地由第1保持体平坦地保持，且前述支持基板由第2保持体保持；
通过对前述树脂封装体以及前述剥离层进行加热且使前述第1保持体与前述第2保持体相对地移动，将前述树脂封装体从前述支持基板分离。
3.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中：
前述剥离层包含热可塑性树脂；并且
通过剪切加热后的前述剥离层，将前述树脂封装体从前述支持基板分离。
4.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中：
将前述树脂封装体从前述支持基板分离；
使从前述支持基板分离后的前述树脂封装体整体地由前述保持体平坦地保持且进行加热。
5.根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其中：
通过剪切前述剥离层、溶解前述剥离层、利用蚀刻除去前述剥离层、利用光使前述剥离层固化或利用光分解前述剥离层，将前述树脂封装体从前述支持基板分离。
6.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中：
前述树脂封装体，被加热到比前述封装树脂的玻璃化转变点高5～15℃的温度。
7.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其中：
前述树脂封装体，在被冷却到比前述玻璃化转变点低的温度之后，被解除由前述保持体实现的保持状态。
8.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其中：
将通过前述玻璃化转变点的温度域的温度梯度设定为1～10℃/分钟的范围。
9.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其中：
使达到通过前述玻璃化转变点的温度域之前的温度域以及通过前述玻璃化转变点的温度域之后的温度域中的温度梯度，比通过前述玻璃化转变点的温度域的温度梯度大。
10.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中：
使保持于前述保持体的前述树脂封装体接触于散热体而冷却。
11.一种半导体装置的制造方法，包括：
准备具有多个装置形成区域和切割区域的布线基板的工序；
以在前述多个装置形成区域分别配置半导体芯片的方式，在前述布线基板上安装多个半导体芯片的工序；
在前述布线基板上形成覆盖前述多个半导体芯片的封装树脂层，获得具有前述布线基板和前述多个半导体芯片的树脂封装体的工序；
由保持体平坦地保持前述树脂封装体整体并加热前述树脂封装体的工序；
在对前述树脂封装体维持由前述保持体平坦地保持的状态并进行冷却之后，解除由前述保持体实现的前述树脂封装体的保持状态的工序；以及
基于前述切割区域切断前述树脂封装体，将具备前述布线基板、前述半导体芯片和前述封装树脂层的电路结构体单片化的工序。
12.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其中：
前述树脂封装体，被加热到比前述封装树脂的玻璃化转变点高5～15℃的温度。
13.根据权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其中：
前述树脂封装体，在被冷却到比前述玻璃化转变点低的温度之后，被解除由前述保持体实现的保持状态。
14.根据权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其中：
将通过前述玻璃化转变点的温度域的温度梯度设定为1～10℃/分钟的范围。
15.根据权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其中：
使达到通过前述玻璃化转变点的温度域之前的温度域以及通过前述玻璃化转变点的温度域之后的温度域中的温度梯度，比通过前述玻璃化转变点的温度域的温度梯度大。
16.一种半导体装置的制造方法，包括：
准备具有第1面和第2面的半导体基板的工序；
在前述半导体基板的前述第1面侧形成包含贯通电极的布线层的工序；
以覆盖前述布线层的方式在前述半导体基板上形成绝缘树脂层的工序；
将支持基板隔着前述绝缘树脂层与前述半导体基板通过粘接剂层粘接的工序；
切削前述半导体基板的前述第2面而将前述半导体基板薄板化的工序；以及
将前述半导体基板从前述支持基板分离的工序；
其中，在将前述半导体基板从前述支持基板分离时，或者在将前述半导体基板从前述支持基板分离之后，将前述半导体基板整体地由保持体平坦地保持并进行加热；
在对前述半导体基板维持由前述保持体平坦地保持的状态并进行冷却之后，解除由前述保持体实现的前述半导体基板的保持状态。
17.根据权利要求16所述的半导体装置的制造方法，其中：
前述半导体基板整体地由第1保持体平坦地保持，且前述支持基板由第2保持体保持；
通过对前述半导体基板以及前述粘接剂层进行加热且使前述第1保持体与前述第2保持体相对地移动，将前述半导体基板从前述支持基板分离。
18.根据权利要求16所述的半导体装置的制造方法，其中：
前述半导体基板，被加热到比前述封装树脂的玻璃化转变点高5～15℃的温度。
19.根据权利要求18所述的半导体装置的制造方法，其中：
前述半导体基板，在被冷却到比前述玻璃化转变点低的温度之后，被解除由前述保持体实现的保持状态。
20.根据权利要求19所述的半导体装置的制造方法，其中：
将通过前述玻璃化转变点的温度域的温度梯度设定为1～10℃/分钟的范围。
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