JP2007019112A - 半導体チップの製造方法、分離装置及び分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い歩留まりで薄い半導体チップを製造する。
【解決手段】
半導体チップの製造方法は、区切り工程と、結合工程と、分離工程とを含む。区切工程では、少なくとも移設デバイス層１０３に溝１０６を形成して移設デバイス層１０４を複数のチップ１０４ａに区切る。結合工程では、チップ１０４ａに弾性体１０８を結合させる。分離工程では、チップ１０４ａに結合された弾性体１０８を変形させることによって分離層１０３中又は分離層１０３の界面に亀裂Ｃを形成し、チップ１０４ａをシード基板１０１から分離する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップの製造方法、並びに、それに好適な分離装置及び分離方法に関する。

ＬＳＩの高速化に伴い、半導体デバイスの微細化、高集積化が急速に進んでおり、チップの熱密度（Ｈｅａｔ ｄｅｎｓｉｔｙ）が急激に増加している。シリコン基板の最表面のデバイス層で発生した熱は裏面にあるヒートシンクによって冷却されるが、従来のＬＳＩではデバイス層の下のシリコン基板が厚いために、冷却効率が悪く、チップの高温化に伴う性能劣化が懸念される。デバイス動作時の温度上昇に起因する性能劣化や不良発生を防止するために、デバイス層の直下のシリコン基板を薄くし、裏面側にヒートシンクを用いた構造が特許文献１に提案されている。

また、デバイス層の薄化技術は、ＩＣカード等のフレキシブルな部材への応用において期待されている。

薄い半導体デバイスの製造方法として、集積回路をシリコン基板上に形成した後に、グラインダーを用いてシリコン基板をその裏面側から研削する技術が知られている。研削による基板の薄化技術は、機械的な研削によって行われるため、薄化に限界があり、また、高い均一性を得ることが難しい。

フレキシブルなＬＳＩチップの作製方法として、多孔質層を利用した分離技術が特許文献２に記載されている。

図７を参照しながら特許文献２に記載された技術を説明する。多孔質層１２を介して半導体基板１１上にデバイス層１０を形成し、支持基板１６とデバイス層１０とを接着剤１７で接着する（図７（ａ））。次いで、外力を加えることによって支持基板１６から半導体基板１１を分離する。分離は、機械的に脆弱な多孔質層１２で起こる。これによって、デバイス層１０は、半導体基板１１から支持基板１６に移設される（図７（ｂ））。

次いで、ダイシングフィルム１８を支持基板１６に貼り付けて、デバイス層１０をダイシングして溝を形成してデバイス層１０をチップに分割する（図７（ｃ））。次いで、ダイシングフィルム１８を引っ張り延ばして、ダイシングテープ１８からチップを剥離する。これによって、薄膜ＬＳＩチップが得られる。
特開平８−２１３６４５号公報 特開平０９−３１２３４９号公報

特許文献２に記載された方法では、デバイス層を支持基板に移設した後にチップに分割している。したがって、例えば分離不良によって、デバイス層を支持基板に移設することができなかった場合には、デバイス層に形成されている全チップが不良となる可能性を潜在的に秘めている。このため、ウェーハ１枚の不良によって、チップの歩留まりが大きく低下しうる。

また、特許文献２に記載された方法において、ダイシングテープ１８からチップを分離する際に薄いチップに対して局所的に過度な力が作用して、チップが破損する可能性がある。

本発明は、上記の課題認識を基礎としてなされたものであり、例えば、高い歩留まりで薄い半導体チップを製造することを可能にする技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面は、半導体チップの製造方法に関する。前記半導体チップの製造方法は、デバイス層と前記デバイス層の下に配置された分離層とを有するシード基板の少なくとも前記デバイス層に溝を形成して前記デバイス層を複数の区域に区切る区切工程と、前記区域に弾性体を結合させる結合工程と、前記区域に結合された前記弾性体を変形させることによって前記分離層中及び前記分離層の界面の少なくともいずれか一方に亀裂を形成し、チップを得るために、前記区域を前記シード基板から分離する分離工程とを含む。

本発明の第２の側面は、溝によって複数の区域に区切られたデバイス層と前記デバイス層の下に配置された分離層とを有するシード基板から前記区域を分離する分離装置に関する。前記分離装置は、前記区域に結合される弾性体を備え、前記区域に結合された弾性体を変形させることによって前記分離層中及び前記分離層の界面の少なくともいずれか一方に亀裂を生じさせる。

本発明の第３の側面は、溝によって複数の区域に区切られたデバイス層と前記デバイス層の下に配置された分離層とを有するシード基板から前記分離層中及び前記分離層の界面の少なくともいずれか一方に亀裂を生じさせることによって前記区域を分離する分離方法に関する。前記分離方法は、前記区域の全ての頂点部を分離の起点として前記分離層から前記区域を分離する。

本発明によれば、例えば、高い歩留まりで薄い半導体チップを製造することができる。

例えば、本発明の半導体チップの製造方法によれば、シード基板から各チップが個別に分離されるので、１つの分離の失敗は１つのチップの不良しかもたらさず、歩留まりが向上する。

また、例えば、本発明の半導体チップの製造方法によれば、弾性体の変形によってチップとなる区域が分離されるために、分離に際して区域に対して局所的に過度な力が加わることが防止され、チップの破損を防止することができる。

また、例えば、本発明の分離装置によれば、弾性体の変形によってチップとなる区域が分離されるために、分離に際して区域に対して局所的に過度な力が加わることが防止され、チップの破損を防止することができる。

また、例えば、本発明の分離方法によれば、チップとなる区域の全ての頂点部を分離の起点として区域がシード基板から分離されるので、分離のために亀裂を成長させるべき長さを短くすることができ、チップの破損を防止することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。

本発明の好適な実施形態の半導体チップの製造方法は、区切り工程と、結合工程と、分離工程とを含み得る。区切工程では、デバイス層とデバイス層の下に配置された分離層とを有するシード基板の少なくともデバイス層に溝を形成することによってデバイス層を複数のチップとなる区域に区切る。結合工程では、このようにして区切られたチップとなる区域に弾性体を結合させる。分離工程では、チップとなる区域に結合された弾性体を変形させることによって分離層中及び分離層の界面の少なくともいずれか一方に亀裂を形成し、各区域をシード基板から分離する。こうして、各区域が分離されて各チップが得られる。

ここで、本発明にもちいることができるシード基板としては、シリコン、ゲルマニウムなどの元素半導体からなる基板、シリコンゲルマニウム、砒化ガリウム、窒化ガリウムなどの化合物半導体からなる基板が挙げられる。

本発明に用いることができるデバイス層（移設デバイス層）としては、ダイオードやトランジスタなどの素子が形成される層である。具体的には、ＰＮ接合、ＰＩＮ接合、ＩＮ接合、ＩＰ接合、ショットキー接合、ヘテロ接合などの半導体接合を有する半導体層が挙げられる。また、デバイス層には、素子の電極や配線が形成されていてもよく、更には保護層まで形成されていてもよい。或いは、デバイス層は、複数の素子を配線で結線して集積化した集積回路が複数形成されていてもよい。

上記デバイス層の下方に形成される分離層としては、デバイス層や分離層下方の基体よりも機械的強度が低い部分を提供できるものであればよい。具体的には多孔質層や、熱処理などにより空隙を生成することが可能なイオン注入層や、デバイス層との間に応力を発生しうる層などが挙げられる。

こうした分離層は、例えば、陽極化成法によって、又は、イオン注入法によって形成されうる。陽極化成法を適用する場合には、基板上に陽極化成法によって多孔質体からなる分離層を形成した後に、分離層上に移設デバイス層が形成されうる。イオン注入法を適用する場合には、基板の所定深さに水素イオン等のイオンを注入することによって分離層としてのイオン注入層を形成する。この場合には、イオン注入層の上の部分がデバイス層となる。

溝は、周知の機械的、化学的、或いは物理的な方法で形成することができる。例えば、ブレードによる切削、化学的或いは物理的なエッチング、光照射による溶融等によって形成されうる。溝の深さは、デバイス層表面からその下の分離層が露出するまでの深さがあればよいが、より好ましくは、分離層を貫通するとよい。シード基板上面から見て升目状に溝を形成すれば、四角形の区域が複数形成され、これが分離されて複数のチップが得られる。

本発明に用いられる弾性体としては、区域に結合され、自身が変形することによって、チップとなる区域の全ての頂点部に分離力が加わり、分離層中及び／又は分離層の界面に亀裂を生じさせ得るに十分な弾性率を有する弾性体材料であればよい。例えば、ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等のようなゴムが好ましく用いられる。

本発明の好適な実施形態の分離装置は、溝によって複数のチップに区切られた移設デバイス層と移設デバイス層の下に配置された分離層とを有するシード基板からチップを分離するように構成される。この分離装置は、チップに結合される弾性体を備え、チップに結合された弾性体を変形させることによって分離層中又は分離層の界面に亀裂を生じさせる。

弾性体は、例えば、アクチュエータによって力が加えられることによって、又は、冷却されることによって、変形する。

本発明の好適な実施形態の分離方法は、溝によって複数のチップに区切られた移設デバイス層と移設デバイス層の下に配置された分離層とを有するシード基板から分離層中又は分離層の界面に亀裂を生じさせることによってチップを分離する。この分離方法では、チップの全ての頂点部を分離の起点として分離層からチップを分離する。

以下、添付図面を参照しながら本発明のより具体的な実施形態を説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。以下、図１を参照しながら本発明の第１実施形態の半導体チップの製造方法を説明する。

まず、図１（ａ）に示す工程では、シリコン基板１０２上に分離層１０３としての多孔質シリコン層を形成し、分離層１０３上に移設デバイス層１０４を形成する。これにより、基板１０２上に分離層１０３、移設デバイス層１０４を順に有するシード基板１０１が形成される。このようなシード基板は、例えば、基板中の所定深さに水素等のイオンを注入して分離層としてのイオン注入層を形成することによっても製造されうる。この場合は、イオン注入層より上の部分が移設デバイス層１０４として使用されうる。

多孔質シリコン層は、陽極化成によって形成することができる。分離性の向上のためには、高多孔度の多孔質層が要求され、一方、エピタキシャル成長によって形成される移設デバイス層１０４の高品質化のためには、低多孔度の多孔質層が要求される。これらの相反する要求を満たすためには、多孔度の異なる２層の多孔質構造が適している。多孔質シリコン層の形成のための陽極化成条件は、例えば以下の通りである。ここで、陽極化成は、ＨＦ（フッ化水素酸）溶液にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を添加した溶液中でなされうる。

＜第１多孔質層（低多孔度層）＞
ＨＦ濃度：２０％
ＩＰＡ濃度：９％
電流密度：３．ｍＡ／ｃｍ^２
時間：１８５秒
＜第２多孔質層（高多孔度層）＞
ＨＦ濃度：２０％
ＩＰＡ濃度：９％
電流密度：９６．ｍＡ／ｃｍ^２
時間：５秒
以上の条件で陽極化成を実施したところ、シリコン基板１０２の表面側に多孔度：約２５％、厚さ：１．２μｍの第１多孔質層が形成され、その下に多孔度：約５０％、厚さ：０．３μｍの第２多孔質層が形成された。

分離層１０３としての多孔質シリコン層の形成に次いで、多孔質シリコン層上にエピタキシャル成長によって移設デバイス層１０４を形成する。移設デバイス層１０４の形成のためのエピタキシャル成長条件は、例えば以下の通りである。

＜水素中ベーク＞
水素流量：２４ｓｌｍ
温度：９５０℃
圧力：６００Ｔｏｒｒ
時間：２秒
＜エピタキシャル成長＞
ソースガス：ＳｉＨ_２Ｃｌ_２
温度：９００℃
流量：１６０ｓｃｃｍ
圧力：８０Ｔｏｒｒ
時間：３００秒
以上の条件でエピタキシャル成長工程を実施したところ、約２μｍのシリコン層（移設デバイス層）が得られた。

次いで、図１（ｂ）に示す工程では、移設デバイス層１０４にデバイス１０５を形成する。デバイス１０５は、素子又は集積回路、例えば、ＣＭＯＳ、バイポーラトランジスタ、ダイオード、キャパシタ、ＤＲＡＭ、マイクロプロセッサー、及び／又は、ロジックＩＣ等を含み得る。ただし、デバイス１０５は、これに制限されない。

次いで、図１（ｃ）に示す工程（区切工程）では、少なくとも移設デバイス層１０４にダイシングによって深さが約３〜５μｍ、幅が約１００μｍの溝１０６を形成する。これによって、移設デバイス層１０４が複数のチップ（区域）１０４ａに区切られる。溝１０６は、分離層１０３としての多孔質層が露出する深さを有すればよいが、分離層１０３を貫通することがより好ましい。溝１０６は、通常のダイシング方法によって形成されうる。溝１０６は、例えば、ブレード、化学エッチング、ＹＡＧレーザー、ＣＯ_２レーザー、エキシマーレーザーを用いた光照射等によって形成されうる。エッチングにおいて、分離層をサイドエッチして凹型の陥入部を形成すると、分離開始に必要なエネルギーが軽減される。

次いで、図１（ｄ）に示す工程（結合工程）では、デバイス層１０４の移設対象のチップ１０４ａ上に流体状態の結合物質１０７を提供する。また、図２に模式的に示すように、移設装置の弾性体１０８をチップ１０４ａに接近させる。次いで、図１（ｅ）に示す工程（結合工程）では、流体状態の結合物質１０７を冷却することによって固化させて移設対象のチップ１０４ａと弾性体１０８とを結合させる。なお、”１０７ａ”は、固化した結合物質を模式的に示している。

結合物質１０７としては、例えば、水、高分子流体等を使用することができる。結合物質１０７は、冷却された状態においても弾性的に変形しやすい物質であることが好ましい。

結合物質１０７の冷却は、例えば、弾性体１０８を冷却することによってなされうる。弾性体１０８の冷却は、例えば、弾性体１０８を中空構造として、弾性体１０８の空洞に例えば液体窒素のような冷媒を注入することによってなされうる。或いは、結合物質１０７の冷却は、例えば、基板１０１を冷却することによってなされうる。例えば、基板１０１の下にペルチェ素子のような冷却部材、あるいは、冷媒を通した冷却管を配置して、これら冷却部材によって基板１０１を通して結合物質１０７を冷却することができる。

次いで、図１（ｆ）に示す工程（分離工程）では、弾性体１０８に力１１０を加えて弾性的に変形させて、移設対象のチップ１０４ａの周縁部を起点として基板１０２からの分離を開始する。この分離は、分離層１０３中、及び／又は、デバイス層１０４／分離層１０３の界面、及び／又は、分離層１０３／基板１０２の界面に、亀裂Ｃを生じさせることによってなされうる。弾性体１０８の変形は、チップ１０４ａを変形させる。そして、チップ１０４ａの変形は、分離層１０３中、及び／又は、デバイス層１０４／分離層１０３の界面、及び／又は、分離層１０３／基板１０２の界面に力を作用させて亀裂を生じさせる。

弾性体１０８は、例えば、ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等のような弾性変形する材料で構成されうる。

基板１０２或いはシード基板１０１からのチップ１０４ａの分離は、チップ１０４ａの全ての頂点部から開始することが好ましい。そこで、弾性体１０８は、チップ１０４ａの全ての頂点部を基板１０２から引き離すように変形させられることが好ましい。図１（ｆ）は分離領域拡大の進行を示す。分離領域は、チップ１０４ａの頂点部を起点に開始している。

図１０は、分離工程で使用されうる分離装置（或いは、移設装置とも呼びうる）の構成を模式的に示す図である。分離装置２００は、弾性体１０８と、弾性体１０８に力を印加するアクチュエータ２１０（２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ・・・）とを備える。この実施形態では、弾性体１０８は、移設すべきチップ１０４ａとほぼ同一寸法の底面を有する。したがって、弾性体１０８は、典型的には、４角形の底面を有する。弾性体１０８には、例えば、４つのアクチュエータ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ（２１０ｄは不図示）によって、角部に対して中心方向に向けて力が印加される。力を印加することによって、移設すべきチップ１０４ａと接着している弾性体の底面は、力の印加前と比して図１の（ｆ）中、下に凸型に変形する。この結果、チップに対して、上方向に引っ張る力が作用する。この力は弾性体の変形量の最も大きい、チップの頂点部で最も大きい。よって、チップは、頂点部を起点として分離を開始することになる。さらにアクチュエータで力を加えれば、分離された領域は順次チップの中心方向に向かって拡大し、ついにはチップ全体が分離することになる。

弾性体１０８は、移設対象のチップ１０４ａを基板１０２から完全に分離することができるように変形させられてもよいし、分離の開始箇所に亀裂を生じさせることができる程度に変形させられてもよい。後者の場合においては、分離の開始箇所に亀裂Ｃが形成された後に、弾性体１０８を基板１０２から離れる方向に移動させることによって亀裂Ｃを成長させて、チップ１０４ａを基板１０２から完全に分離する。弾性体１０８を移動させる機構としては、上下動が可能なアーム等の先端に弾性体１０８を取り付けて、このアームを機械的に上下動させる構成が好適である。

前述のように、基板１０２からのチップ１０４ａの分離は、チップ１０４ａの全ての頂点部から開始することが好ましい。全ての頂点から分離を開始させることによって、ダイシングキズ、クラックの伝播を最小限に抑えることができる。これは、全ての頂点から分離を開始させることによって、チップ１０４ａの分離のために亀裂Ｃを成長させるべき長さ（成長量）を最小化することができるからである。具体的には、亀裂Ｃを成長させるべき長さは、概ね頂点部から中心までの長さとなる。

次いで、図１（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）に示す工程（移設工程）では、チップ１０４ａ（移設デバイス層１０４）を支持基体１１１に接着し、分離装置の弾性体１０８を加熱することによって、チップ１０４ａと弾性体１０８との結合力を弱める。これによって、チップ１０４ａが弾性体１０８から離れる。以上のようにして、シード基板１０１基板に形成されたチップ１０４ａが支持基体１１１上に移設される。

［第２実施形態］
この実施形態は、シード基板の作製、ダイシングによる溝の形成、チップ１０４ａと弾性体１０８との結合までの工程（図１（ａ）〜（ｅ））は、第１実施形態と同様である。そこで、以下では、第２実施形態の特徴を示す図３を参照しながらチップ１０４ａと弾性体１０８との結合の後の工程について説明する。

図１（ｅ）に示す工程においてチップ１０４ａと弾性体１０８とが結合された後に図３（ａ）に示す工程（分離工程）が実施される。図３（ａ）に示す工程では、移設対象チップ１０４ａの１つの頂点部又は辺部を起点として分離を開始するために、弾性体１０８に対して分離進行方向と同一方向に力１２１を加える。これにより、図３（ｂ）に示すように、１つの頂点部又は辺部に分離開始用の起点としての亀裂Ｃが形成される。

次いで、図３（ｃ）に示すように、弾性体１０８に対して、弾性体１０８が基板１０２から離れる方向に力１２２を加えて、チップ１０４ａを半導体基板１０２から分離する。弾性体１０８を移動させる機構としては、上下動が可能なアーム等の先端に弾性体１０８を取り付けて、このアームを機械的に上下動させる構成が好適である。

次いで、図３（ｄ）、（ｅ）に示す工程（移設工程）では、チップ１０４ａを支持基体１１１に接着し、移設機構の弾性体１０８を加熱することによって、チップ１０４ａと弾性体１０８との結合力を弱める。これによって、チップ１０４ａが弾性体１０８から離れる。以上のようにして、シード基板１０１基板に形成されたチップ１０４ａが支持基体１１１上に移設される。

［第３実施形態］
この実施形態は、シード基板の作製及びダイシングによる溝の形成までの工程（図１（ａ）〜（ｃ））は、第１実施形態と同様である。そこで、以下では、第３実施形態の特徴を示す図４を参照しながらダイシング後の工程について説明する。

図１（ｃ）に示す工程においてデバイス層１０４がダイシングされて複数のチップ１０４ａに分割された後に図４（ａ）に示す工程（結合工程）が実施される。図４（ａ）に示す工程では、チップ１０４ａの上面又は弾性体１０８の下面に接着剤１３０を塗布し、チップ１０４ａと弾性体１０８とを接着する。

次いで、図４（ｂ）に示す工程（分離工程）では、弾性体１０８を冷却することによって、弾性体１０８とともに接着剤１３０を収縮させる。これによって、チップ１０４ａに収縮力１３１が作用し、分離層１０３中、及び／又は、デバイス層１０４／分離層１０３の界面、及び／又は、分離層１０３／基板１０２の界面に、分離の起点としての亀裂Ｃが生じる。接着剤１３０は、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等のように、冷却されることによって収縮するものであれば何でもよい。ただし、接着剤１３０は、加熱されることによって接着力が低下するものが好ましい。

接着剤１３０の冷却は、例えば、弾性体１０８を冷却することによってなされうる。弾性体１０８の冷却は、例えば、弾性体１０８を中空構造として、弾性体１０８の空洞に例えば液体窒素のような冷媒を導入することによってなされうる。或いは、弾性体１０８の冷却は、例えば、基板１０１を冷却することによってなされうる。例えば、基板１０１の下にペルチェ素子のような冷却部材を配置して、この冷却部材によって基板１０１を通して弾性体１０８を冷却することができる。

図４（ｃ）に示す工程では、弾性体１０８に引張力１３２を作用させて弾性体１０８を基板１０２から離れる方向に移動させる。これによって亀裂Ｃを成長させて、チップ１０４ａを基板１０２から完全に分離する。弾性体１０８を移動させる機構としては、上下動が可能なアーム等の先端に弾性体１０８を取り付けて、このアームを機械的に上下動させる構成が好適である。

次いで、図４（ｄ）、（ｅ）に示す工程（移設工程）では、チップ１０４ａ（移設デバイス層１０４）を支持基体１１１に接着し、移設機構の弾性体１０８を加熱する。この加熱によって、チップ１０４ａと弾性体１０８との結合力（接着剤１３０による接着力）が弱くなって、チップ１０４ａが弾性体１０８から離れる。以上のようにして、シード基板１０１基板に形成されたチップ１０４ａが支持基体１１１上に移設される。

［第４実施形態］
この実施形態は、シード基板の作製の工程（図１（ａ）、（ｂ））は、第１実施形態と同様である。図５を参照しながら第４実施形態の半導体チップの製造方法を説明する。なお、図５（ａ）、（ｂ）の工程は、図１（ａ）、（ｂ）の工程と同様であるので、これについての説明を省略する。

図５（ａ）、（ｂ）に示す工程を経てシード基板１０１が形成された後、図５（ｃ）に示す工程において、基板１０２の裏面に達するダイシング溝１４０を形成する。これによって、デバイス層１４０が複数のチップ１０４ａに分割される。また、多孔質層１０３が複数のチップ１０４ａにそれぞれ対応する複数の領域１０３ａに分割され、基板１０２が複数のチップ１０４ａにそれぞれ対応する複数の領域１０２ａに分割される。このダイシングにおいては、チップ１０４ａがばらばらにならないように、予めシード基板１０１の裏面にダイシングテープ１４１を貼り付けることが好ましい。

次いで、図５（ｄ）に示すように、ダイシングテープ１４１から、基板１０２ａとともにチップ１０４ａを剥離する。この際に、弾性体１０８とチップ１０４ａとを第１〜第３実施形態における結合方法に従って結合することができる。次いで、図５（ｄ）に示すように、第１〜第３実施形態の亀裂の形成方法（弾性体１０８の変形、又は、接着剤の収縮）に従って分離の起点となる亀裂Ｃを形成する。亀裂Ｃは、分離層１０３中、及び／又は、デバイス層１０４／分離層１０３の界面、及び／又は、分離層１０３／基板１０２の界面に形成される。

次いで、図５（ｅ）に示す工程では、弾性体１０８に引張力１３２を作用させて弾性体１０８を基板１０２から離れる方向に移動させる。これによって亀裂Ｃを成長させて、チップ１０４ａを基板１０２ａから完全に分離する。

次いで、図５（ｆ）、（ｇ）に示す工程では、チップ１０４ａ（移設デバイス層１０４）を支持基体１１１に接着し、移設機構の弾性体１０８を加熱することによって、チップ１０４ａと弾性体１０８との結合力を弱める。これによって、チップ１０４ａが弾性体１０８から離れる。以上のようにして、シード基板１０１基板に形成されたチップ１０４ａが支持基体１１１上に移設される。

［第５実施形態］
この実施形態は、シード基板の作製及びダイシングによる溝の形成までの工程（図１（ａ）〜（ｃ））は、第１実施形態と同様である。そこで、以下では、第５実施形態の特徴を示す図８、９を参照しながらダイシング後の工程について説明する。

図８は、本発明の第５実施形態で使用される分離装置（或いは、移設装置とも呼びうる）の構成を模式的に示す図である。分離装置は、例えば、円形の下面を有する円柱状又は円筒状の弾性体１５１を備える。円形の底面は、弾性体１５１の変形時に、弾性体１５１の中心軸からの距離（半径）に応じた変位量を発生させることを可能にする。これは、チップ１０４ａの４つの頂点部に対してほぼ同等の力を作用させることを可能にする。

弾性体１５１の下面には、流体状態の結合物質を排出する排出口１５２が設けられている。排出口１５２は、弾性体１５１内に形成された結合物質ライン１５３に連通している。弾性体１５１内には、弾性体１５１を冷却することによって、排出口１５２から排出された流体状態の結合物質を冷却し固化させるための冷媒ライン１５４が配置されている。更に、弾性体１５１内には、固化した結合物質を融解させるためのヒータ１５６が配置されている。ヒータ１５６には、電力ライン１５５が接続されている。

図１（ｃ）に示す工程においてデバイス層１０４がダイシングされて複数のチップ１０４ａに分割された後、図９（ａ）に示す工程（結合工程）において、移設機構の弾性体１５１を移設対象のチップ１０４ａに接近させる。その後、排出口１５２から流体状態の結合物質１６０を排出するとともに冷媒ライン１５４に冷媒を流す。これによって、排出口１５２から排出された流体状態の結合物質１６０が冷却されて固化し、移設対象のチップ１０４ａが弾性体１５１の下面に結合される。

結合物質１６０の量は、１つのチップ１０４ａと弾性体１５１の下面との間が結合物質１６０で満たされ、他のチップ１０４ａには結合物質１６０が提供されないように決定される。このように結合物質１６０の量を調整することによって、１つの弾性体１５１を種々のサイズのチップの分離のために使用することができる。

結合物質１６０を弾性体１５１の下面の排出口１５２からチップ１０４ａ上に提供する構成によれば、弾性体１５１の下面とチップ１０４ａとの間により確実に結合物質１６０を満たすことができる。

結合物質１６０としては、例えば、水、高分子流体等を使用することができる。結合物質１０７は、冷却された状態においても弾性的に変形しやすい物質であることが好ましい。

結合物質１０７の冷却は、例えば、基板１０１を冷却することによってなされてもよい。例えば、基板１０１の下にペルチェ素子のような冷却部材を配置して、この冷却部材によって基板１０１を通して結合物質１０７を冷却することができる。

次いで、図９（ｂ）に示す工程（分離工程）では、弾性体１５１に力１６３を加え弾性的に変形させて、移設対象のチップ１０４ａの周縁部を起点として基板１０２からの分離を開始する。この分離は、分離層１０３中、及び／又は、デバイス層１０４／分離層１０３の界面、及び／又は、分離層１０３／基板１０２の界面に、亀裂Ｃを生じさせることによってなされうる。弾性体１５１の変形は、チップ１０４ａを変形させ、チップ１０４ａの変形が分離層１０３中、及び／又は、デバイス層１０４／分離層１０３の界面、及び／又は、分離層１０３／基板１０２の界面に力を作用させて亀裂を生じさせる。

弾性体１５１は、例えば、上述した弾性変形するゴムで構成されうる
弾性体１５１は、移設対象のチップ１０４ａを基板１０２から完全に分離することができるように変形させられてもよいし、分離の開始箇所に亀裂を生じさせることができる程度に変形させられてもよい。後者の場合においては、分離の開始箇所に亀裂Ｃが形成された後に、図９（ｃ）に示すように、弾性体１５１を基板１０２から離れる方向に移動させる。これによって、亀裂Ｃが成長してチップ１０４ａが基板１０２から完全に分離される。弾性体１０８を移動させる機構としては、上下動が可能なアーム等の先端に弾性体１０８を取り付けて、このアームを機械的に上下動させる構成が好適である。

次いで、図９（ｄ）、（ｅ）に示す工程（移設工程）では、チップ１０４ａを支持基体１１１に接着し、ヒータ１５６によって弾性体１５１を加熱することによって、チップ１０４ａと弾性体１０８との結合力を弱める。これによって、チップ１０４ａが弾性体１５１から離れる。以上のようにして、シード基板１０１基板に形成されたチップ１０４ａが支持基体１１１上に移設される。

［第６実施形態］
この実施形態は、第１〜第５実施形態の変形例を提供する。ここで言及しない事項は、第１〜第５実施形態のいずれかに従い得る。この実施形態では、図６に模式的に示すように、シード基板１０１にダイシング溝１０６’を斜めに形成する。そのために、ダイシング用のブレードの進入角を移設デバイス層１０４の表面に対して鋭角にする。これは、ブレードを水平面に対して鋭角にするか、シード基板１０１の表面を水平面に対して傾けることによって実施することができる。

斜めにダイシング溝１０６’を作製し、移設デバイス層１０４の表面とダイシング溝１０６’とが成す角が鋭角になっている領域から、第１〜第５実施形態のいずれかに従って分離の起点を形成する。これによって、分離の起点を小さな力で形成することができる。したがって、移設デバイス層１０４にキズ、クラック等が形成されにくい。

本発明の第１実施形態の半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。 本発明の第１実施形態の半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態の半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。 本発明の第３実施形態の半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。 本発明の第４実施形態の半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。 本発明の第６実施形態の半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。 従来技術の製造方法を模式的に示す図である。 本発明の第５実施形態の半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。 本発明の第５実施形態の半導体チップの製造方法を模式的に示す図である。 分離工程で使用されうる分離装置の構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１０１ シード体基板
１０２ 基板
１０３ 分離層
１０４ 移設デバイス層
１０４ａ 区域（チップ）
１０５ デバイス
１０６ ダイシング溝
１０６’ 斜めダイシング溝
１０７ 結合物質（流体状態）
１０７ａ 結合物質（固体状態）
１０８ 弾性体
１１０ 力
１１１ 支持基体
１３０ 接着剤
１３１ 収縮力
１３２ 引張力
１４０ ダイシング溝
１４１ ダイシングテープ
１５１ 弾性体
１５２ 排出口
１５３ 結合物質ライン
１５４ 冷媒ライン
１５５ 電力ライン
１５６ ヒータ

Claims (13)

1. 半導体チップの製造方法であって、
   デバイス層と前記デバイス層の下に配置された分離層とを有するシード基板の少なくとも前記デバイス層に溝を形成して前記デバイス層を複数の区域に区切る区切工程と、
   前記区域に弾性体を結合させる結合工程と、
   前記区域に結合された前記弾性体を変形させることによって前記分離層中及び前記分離層の界面の少なくともいずれか一方に亀裂を形成し、チップを得るために、前記区域を前記シード基板から分離する分離工程と、
   を含むことを特徴とする半導体チップの製造方法。
2. 前記弾性体を移動させることによって、前記チップを移動させる移動工程と、
   前記チップから前記弾性体を分離する第２分離工程と、
   を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体チップの製造方法。
3. 前記結合工程では、前記区域と前記弾性体との間に流体状態の結合物質を提供し、流体状態の前記結合物質を冷却することによって固化させて前記区域に前記弾性体を結合させることを特徴とする請求項２に記載の半導体チップの製造方法。
4. 前記第２分離工程では、固体状態の前記結合物質を融解させることによって前記チップから前記弾性体を分離することを特徴とする請求項３に記載の半導体チップの製造方法。
5. 前記結合物質は、水を含むことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の半導体チップの製造方法。
6. 前記弾性体は、流体状態の前記結合物質を排出する排出口を含み、前記結合工程では、前記排出口から前記区域上に前記結合物質を排出し固化させることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体チップの製造方法。
7. 溝によって複数の区域に区切られたデバイス層と前記デバイス層の下に配置された分離層とを有するシード基板から前記区域を分離する分離装置であって、
   前記区域に結合される弾性体を備え、
   前記区域に結合された弾性体を変形させることによって前記分離層中及び前記分離層の界面の少なくともいずれか一方に亀裂を生じさせることを特徴とする分離装置。
8. 前記弾性体を変形させるアクチュエータを備えることを特徴とする請求項７に記載の分離装置。
9. 前記弾性体は、冷媒が提供される空間を有し、前記空間に冷媒が提供されて冷却されることによって変形することを特徴とする請求項７に記載の分離装置。
10. 前記弾性体は、流体状態の結合物質を排出する排出口を含み、
    前記結合物質は、冷却されることによって固化して前記弾性体に前記区域を結合することを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の分離装置。
11. 前記弾性体を冷却することによって前記排出口から排出される流体状態の前記結合物質を固化させる冷却機構を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の分離装置。
12. 前記弾性体を加熱することによって固体状態の前記結合物質を融解させるヒータを更に備えることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の分離装置。
13. 溝によって複数の区域に区切られたデバイス層と前記デバイス層の下に配置された分離層とを有するシード基板から前記分離層中及び前記分離層の界面の少なくともいずれか一方に亀裂を生じさせることによって前記区域を分離する分離方法であって、
    前記区域の全ての頂点部を分離の起点として前記分離層から前記区域を分離することを特徴とする分離方法。