JP2006012914A - 集積回路チップの製造方法及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】集積回路チップの製造方法は、第1面及び第2面を有し、第1面側に集積回路を含む半導体領域120を有する半導体基板の前記第1面に第1支持部材150を結合させる第1結合工程と、第1支持部材150に結合された半導体基板の第2面側の部分を半導体領域120が残るように除去して半導体基板を薄化する薄化工程と、薄化後の半導体基板の第2面側に第2支持部材170を結合させる第2結合工程と、半導体領域120を切断してチップ化するチップ化工程とを含む。
【選択図】図1
Description
特許文献2には、半絶縁性GaAs基板上に分子線エピタキシャル法により半導体素子が形成された基板からエピタキシャルリフトオフ法によって半導体素子を分離し、その半導体素子を熱伝導率のよいダイヤモンド基板上に被着させる技術が開示されている。しかしながら、特許文献2は、ダイヤモンド基板上に被着させた半導体素子をチップ化することについては開示していない。
特許文献3には、半導体素子を備えた半導体膜を分離層上に形成した基板を支持部材に貼り合わせた後に、このようにして得られた部材を分離層を利用して分割し、その後に、半導体膜をチップ化する技術を開示している。
ここで、前記製造方法は、前記チップ化工程の後に、チップ化された前記半導体領域から前記第1支持部材を剥離する剥離工程を更に含むことが好ましい。前記チップ化工程では、前記半導体領域を前記第2支持部材と共に切断してチップ化してもよいし、前記半導体領域を前記第1支持部材及び前記第2支持部材と共に切断してチップ化してもよい。
或いは、前記製造方法は、前記第2結合工程の後であって前記チップ化工程の前に、前記第1支持部材、前記半導体領域及び前記第2支持部材が結合された結合体から前記第1支持部材を剥離する工程を更に含んでもよい。ここで、前記チップ化工程では、前記半導体領域を前記第2支持部材と共に切断してチップ化することができる。
本発明の他の好適な実施形態によれば、前記チップ化工程は、前記薄化工程の後であって前記第2結合工程の前に実施されうる。ここで、前記製造方法は、前記結合工程の後に、チップ化された前記半導体領域から前記第1支持部材を剥離する剥離工程を更に含むことが好ましい。
本発明の好適な実施形態によれば、前記製造方法は、チップ化された半導体領域をパッケージングする工程を更に含みうる。
本発明の好適な実施形態によれば、前記第2支持部材は、前記半導体基板よりも高い熱伝導率有する部材で構成されることが好ましい。
本発明の好適な実施形態によれば、前記第2支持部材は、光透過性部材であってもよい。ここで、光という用語は、可視光に限定されるものではなく、赤外光や紫外光も含まれる。
本発明の第2の側面は、半導体装置に係り、前記半導体装置が、集積回路チップと、前記集積回路の1つの面に結合された支持部材とをパッケージングして構成され、前記集積回路チップと前記支持部材とが略同一の大きさを有することを特徴とする。
更に、半導体層或いは半導体領域の切断(分割)は、それが第1支持部材によってのみ支持された状態(すなわち、第2支持部材で支持される前の状態)でなされてもよく、この場合は、切断の後、第1支持部材が剥離される前に、切断によりチップ化された半導体層或いは半導体領域に貼り付けられ得る。
[第1実施形態]
図1を参照しながら本発明の第1実施形態を説明する。
陽極化成条件は、例えば、次のように決定することができる。
陽極化成液:HF:IPA = 42.5:9.2(wt.%)
電流条件(第1層の多孔質層):5.12A、150秒
電流条件(第2層の多孔質層):9.2A、60秒
ここで、半導体基板の比抵抗と不純物に制限はなく、分離層となる多孔質層を形成できる条件であれば、任意に設定することができる。ただし、次の工程でエピタキシャル成長法を適用する場合、良質なエピタキシャル成長層(半導体層)を形成するために、比抵抗が6〜20mΩ・cmのP型基板を採用することが好ましく、比抵抗が14〜17mΩ・cmのP型基板を採用することが更に好ましい。
更に、分離層としての多孔質層110が形成されたシリコン基板100を酸素雰囲気中で酸化処理し(例えば、400℃、1時間)、孔壁を熱酸化膜で覆うことが好ましい。続いて、多孔質層110の表面に希フッ酸(HF)水溶液を接触させ、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質層110の表面の酸化膜を除去することが好ましい。なお、この処理は、多孔質層の表面の酸化膜のみを除去できる方法であれば十分であり、例えば、希フッ酸水溶液に変えてフッ酸(HF)蒸気を用いてもよい。
ガス流量 :0.5/180 l/min
ガス圧力 :80 Torr
温度 :950℃
なお、エピタキシャル成長法としては、気相成長法のみならず、液相成長法を適用してもよい。また、半導体層120として、シリコン層に代えて、ゲルマニウム等の他の半導体層、又は、SiGe等の化合物半導体層を成長させてもよい。
分離後の2枚の基板のうち半導体層120を有する基板の半導体層120側(第2面側)に第2支持部材170を結合させることにより、第2支持部材170/(残存多孔質層110a;除去されない場合のみ)/半導体層120/接着剤140/第1支持部材150となる。
第2支持部材170は、高い熱伝導率を有する熱伝導部材(例えば、シード基板としての半導体基板よりも高い熱伝導率を有する部材)であることが好ましい。また、貼り合わせにおいては、熱伝導性の良い接着剤160や、半田(導電性部材)を用いてもよい。また、残存多孔質層110aの孔壁に銅などをメッキし、高熱伝導板と貼り合わせることも好適である。
集積回路チップ180は、チップ化された半導体層120と、該チップ化された半導体層120と略同一サイズにチップ化された第2支持部材170を含む。
チップ180又は半導体層120から第1支持部材150を剥がす方法は、チップ又は基板全体を接着剤の剥離液(有機溶剤)の中に浸漬する方法が好適であるが、第1支持部材を機械的に研削する方法や、熱応力の違いを利用して第1支持部材を剥がす方法でもよい。
上記の実施形態では、半導体層120に第2支持部材を結合させた後に半導体層120の切断を実施するが、これに代えて、第1支持部材150に結合させた半導体層120を切断してチップ化した後に、チップ化された半導体層120に第2支持部材170を結合させて、その後に、チップ化された半導体層120から第1支持部材150を剥離してもよい。このような方法においては、半導体層120は、半導体層120が第1支持部材150によって支持された状態で切断されるので、切断の際に半導体層120に与えられるダメージを低減することができる。また、チップ化された半導体層120から第1支持部材150が剥離される前に半導体層120に第2支持部材170が結合されるので、チップ化された半導体層120を衝撃等から保護することができ、例えば、ダイボンディング時におけるチップ化された半導体層120の保持を容易にすることができる。
チップ化された半導体層120への第2支持部材170の結合に際にしては、チップサイズに切断された第2支持部材170をチップ化された半導体層120の各チップに結合させてもよいし、切断されていない第2支持部材170をチップ化された半導体層120に結合させた後に第2支持部材170をチップサイズに切断してもよい。
この実施形態は、第1の実施形態における分離層の形成方法を変更するものである。
まず、図2(a)に示す工程において、シード基板としてのシリコン基板(半導体基板)100に保護膜210として絶縁層(例えば、SiO2層)等を形成し、図2(b)に示す工程において、シリコン基板100に水素イオン等のイオンを注入することにより、シリコン基板100の表面から所定深さの領域に分離層(イオン注入層)110bとしてのイオン注入層を形成する。水素イオンの注入量は、例えば、1016〜1017(atoms/cm2)のオーダーとすることができる。
その後、図2(c)に示す工程において、保護膜210を除去する。これにより、分離層110b上に半導体層120aを有する基板を形成することができる。このようにして得られる基板を図1(b)〜(f)に示す工程に提供することにより、第1実施形態と同様に、薄化された半導体層を有する集積回路チップを形成することができる。
なお、イオン注入に先立って実施される保護膜の形成工程は必須ではなく、シード基板(半導体基板)100に保護膜を形成することなくイオンを注入して分離層を形成してもよい。
この実施形態は、分離層を利用することなくシード基板を除去する方法とともに光カードの製造方法を提供する。
次いで、得られた基板の集積回路側(第2面側)に第2支持部材としての光透過性基板(石英基板)を結合させる。この際、熱処理(例えば、400℃、1時間)を施すことによって結合強度を高めることが好ましい。
また、第1実施形態においても、第2支持部材として光透過性の部材を採用するとともに光透過部を有するカード又はパッケージを製造することができる。
Claims (23)
- 集積回路チップの製造方法であって、
第1面及び第2面を有し、前記第1面側に集積回路を含む半導体領域を有する半導体基板の前記第1面に第1支持部材を結合させる第1結合工程と、
前記第1支持部材に結合された前記半導体基板の前記第2面側の部分を前記半導体領域が残るように除去して前記半導体基板を薄化する薄化工程と、
薄化後の前記半導体基板の前記第2面側に第2支持部材を結合させる第2結合工程と、
前記半導体領域を切断してチップ化するチップ化工程と、
を含むことを特徴とする集積回路チップの製造方法。 - 前記チップ化工程を前記第2結合工程の後に実施することを特徴とする請求項1に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記チップ化工程の後に、チップ化された前記半導体領域から前記第1支持部材を剥離する剥離工程を更に含むことを特徴とする請求項2に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記チップ化工程では、前記半導体領域を前記第2支持部材と共に切断してチップ化することを特徴とする請求項3に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記チップ化工程では、前記半導体領域を前記第1支持部材及び前記第2支持部材と共に切断してチップ化することを特徴とする請求項3に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記第2結合工程の後であって前記チップ化工程の前に、前記第1支持部材、前記半導体領域及び前記第2支持部材が結合された結合体から前記第1支持部材を剥離する工程を更に含むことを特徴とする請求項2に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記チップ化工程では、前記半導体領域を前記第2支持部材と共に切断してチップ化することを特徴とする請求項6に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記チップ化工程を前記薄化工程の後であって前記第2結合工程の前に実施することを特徴とする請求項1に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記結合工程の後に、チップ化された前記半導体領域から前記第1支持部材を剥離する剥離工程を更に含むことを特徴とする請求項8に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記半導体基板は、前記半導体領域の下に分離層を有し、
前記薄化工程では、前記第1支持部材に結合された前記半導体基板を前記分離層を利用して分割することにより前記半導体基板の前記第2面側の部分を除去する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の集積回路チップの製造方法。 - 前記分離層は、陽極化成又はイオン注入によって形成されることを特徴とする請求項10に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記薄化工程で除去された部分を前記半導体基板の材料として再使用することを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の集積回路チップの製造方法。
- チップ化された半導体領域をパッケージングする工程を更に含むことを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記第1支持部材は、プラスチック、ガラス、セラミック、金属、半導体からなるグループから選択されるいずれかの材料で構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記第2支持部材は、前記半導体基板よりも高い熱伝導率有する部材で構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記第2結合工程では、薄化後の前記半導体領域と前記第2支持部材とを導電性を有する部材によって結合することを特徴とする請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記半導体領域は、シリコン、ゲルマニウム、化合物半導体からなるグループから選択されるいずれかの材料で構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項16のいずれか1項に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記第2支持部材は、光透過性部材であることを特徴とする請求項1乃至請求項14及び請求項17のいずれか1項に記載の集積回路チップの製造方法。
- 前記第2結合工程では、薄化後の前記半導体領域と前記第2支持部材とを光透過性を有する部材によって結合することを特徴とする請求項1乃至請求項18のいずれか1項に記載の集積回路チップの製造方法
- 半導体装置であって、
集積回路チップと、
前記集積回路の1つの面に結合された支持部材と、
をパッケージングして構成され、前記集積回路チップと前記支持部材とが略同一の大きさを有する、
ことを特徴とする半導体装置。 - 前記支持部材は、前記集積回路チップの基板よりも熱伝導率が高い部材であることを特徴とする請求項20に記載の半導体装置。
- 前記支持部材は、光透過性部材であることを特徴とする請求項20に記載の半導体装置。
- 前記集積回路チップ及び前記支持部材は、複数の集積回路チップを有する半導体基板と前記半導体基板に結合された支持部材とを共に切断して得られたものであることを特徴とする請求項20乃至請求項22のいずれか1項に記載の半導体装置。
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