JP2007227439A - 半導体装置の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の半導体素子が構成される半導体ウェハに対して複数のキャップを設置するとともに、キャップ設置後にパッドなどの所定領域を露出するための処理が不要な半導体装置の製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】各々が分断され、接着手段を備える複数のキャップを用意する用意工程と、保持手段により複数のキャップを保持する保持工程と、保持手段により保持された各々のキャップが半導体基板に複数備えられた半導体素子を各々カバーするカバーリング工程と、接着手段により、半導体基板にキャップを接着する接着工程と、保持手段から複数のキャップを剥離する剥離工程とからなり、保持工程において、保持手段が複数のキャップを保持する位置を、接着工程後に半導体基板における所定領域が複数のキャップから露出する位置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法および製造装置に係る。

従来、可動部が備えられる加速度センサやジャイロセンサのような半導体力学量センサでは、構造上耐久性能に乏しいため、センサ製造工程を経る際の破損や不良発生などを防止するために、センサチップの表面にキャップを貼り付けることが行われている。

例えば、特許文献１では、ガラス基板やシリコンを貼り合わせることによりキャップを構成するものが提案されている。

また、特許文献２では、板状のガラスに、第１粘着シートを貼り付け、ダイシング装置等を用いてガラスを、複数のガラス片（キャップ）に分離している。次に、第１粘着シートに貼り付いた複数のガラス片に、第２粘着シートを貼り付け、第１粘着シートを複数のガラス片から剥がす。そして、吸着装置により１個のガラス片を第２粘着シートから吸着して、このガラス片を半導体ウェハの受光部（半導体素子）をカバーするように設置している。
特表２００４−５０６２０３号公報 特開２００５−３５３９２１号公報

しかしながら、特許文献１に示されるように、ガラス基板やシリコンを貼り合わせることでキャップを構成する場合、複数のセンサが構成されるウェハ全面にキャップが分断されることなく形成されることになる。このため、センサ回路への接続が行えるように、電極取り出しに必要なパッド部分を露出させるべく、ウェハ全面にキャップを形成した後でエッチングや研削という複雑な処理を行わなければならなくなる。また、これらは材質的に高価であるため、センサ製造コストも高くなってしまう。

また、特許文献２のように、各ガラス片を一々吸着して、対応する半導体素子をカバーさせる方法は、効率が悪い。また、仮に、粘着シートに貼り付けたまま、複数のガラス片を半導体ウェハに設置するとしても、板状のガラスからガラス片を生成する際に、パッド部分の露出を考慮していないため、設置後にパッド部分を露出させる処理が必要となる。

本発明は上記点に鑑みて、複数の半導体素子が構成される半導体ウェハに対して複数のキャップを設置するとともに、キャップ設置後にパッドなどの所定領域を露出するための処理が不要な半導体装置の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、各々が分断され、接着手段（３ｃ）を備える複数のキャップ（３）を用意する用意工程と、保持手段（１，２）により前記複数のキャップ（３）を保持する保持工程と、前記保持手段（１，２）により保持された各々の前記キャップ（３）が半導体基板（４）に複数備えられた半導体素子（４ａ）を各々カバーするカバーリング工程と、前記接着手段（３ｃ）により、前記半導体基板（４）に前記キャップ（３）を接着する接着工程と、前記保持手段（１，２）から前記複数のキャップ（３）を剥離する剥離工程とからなり、前記保持工程において、前記保持手段（１，２）が前記複数のキャップ（３）を保持する位置は、前記接着工程後に前記半導体基板（４）における所定領域（４ｂ）が該複数のキャップ（３）から露出する位置であることを特徴とする。

各キャップ（３）があらかじめ分断されているため、これらのキャップ（３）を、半導体基板（４）の複数の半導体素子（４ａ）のそれぞれに貼り付ける際に、所定領域（４ｂ）、例えばパッドを覆わないようにすることができる。

これにより、キャップ（３）を半導体基板（４）に貼り付けた後、半導体基板（４）の所定領域（４ｂ）を露出させるために、エッチングや研削という複雑な処理を行う必要がない。

請求項２に記載の発明は、前記剥離工程において、前記保持手段（１，２）が前記キャップ（３）を保持する保持力は、前記接着手段（３ｃ）の接着力よりも小さいことを特徴とする。

これにより、各キャップ（３）の接着手段（３ｃ）が半導体基板（４）に接着した際に、各キャップ（３）が保持手段（１，２）によって保持されたままであっても、半導体基板（４）と保持手段（１，２）とを引き離すと、保持手段（１，２）の保持力が、接着手段（３ｃ）の接着力よりも小さいため、複数のキャップ（３）は半導体基板（４）に接着されたまま保持手段（１，２）から剥離される。

請求項３に記載の発明は、前記保持手段は、支持基板（１）と、該支持基板（１）上に設置された剥離剤（２）とからなり、前記保持工程では、前記剥離剤（２）によって、前記キャップ（３）が接触保持されることを特徴とする。

支持基板（１）と、支持基板（１）上に設置された剥離剤（２）とが、保持手段を構成する。そして、剥離剤（２）が、各キャップ（３）に接触し、これらを保持する。

請求項４に記載の発明は、前記保持工程において、前記剥離剤（２）が前記キャップ（３）に接触する面積は、前記接着工程において、前記接着手段（３ｃ）が前記半導体基板（４）に接着する面積よりも小さいことを特徴とする。

これにより、剥離剤（２）と、接着手段（３ｃ）とが単位面積あたりで同一の接着保持力を備えていたとしても、キャップ（３）は、剥離剤（２）よりも接着剤（３ｃ）に接着しやすくなる。

請求項５に記載の発明は、前記保持工程において、前記キャップ（３）は、前記保持手段（１）により吸着保持されることを特徴とする。

保持手段（１）がキャップ（３）を吸着することで、剥離剤（２）などの粘着手段を設けることなく、キャップ（３）を保持することができる。

請求項６に記載の発明は、前記剥離工程において、前記保持手段（１）は前記保持工程における吸着と逆の作用を行うことを特徴とする。

このようにキャップ（３）を保持手段（１）から剥離する際に、吸着とは逆の作用、例えば剥離方向に空気を圧送するなどすることで、容易に保持手段（１）からキャップ（３）を剥離することが可能となる。

請求項７に記載の発明は、前記カバーリング工程において、前記半導体素子（４ａ）は、前記キャップ（３）と該半導体基板（４）とによって封止されることを特徴とする。

これにより、切粉や水分などの異物から、半導体素子（４ａ）を保護できる。

請求項８に記載の発明は、前記キャップ（３）は、蓋部（３ａ）と、該蓋部（３ａ）と前記半導体基板（４）との間に挟まれる支持部（３ｂ）とを有し、前記支持部（３ｂ）は、前記半導体基板（４）との接合面に開口を有するように形成されることを特徴とする。

このように、蓋部（３ａ）と支持部（３ｂ）とからなる構成をキャップ（３）とすることで、蓋部（３ａ）と支持部（３ｂ）とを別々に用意することができる。

請求項９に記載の発明は、前記蓋部（３ａ）と、前記支持部（３ｂ）とは、別々の部材であって、前記保持工程は、前記保持手段（１，２）が前記蓋部（３ａ）を保持する工程と、前記蓋部（３ａ）に前記支持部（３ｂ）を接合する工程とからなることを特徴とする。

蓋部（３ａ）と支持部（３ｂ）とを別々の部材とすることで、蓋部（３ａ）と組み合わせる支持部（３ｂ）を半導体素子（４ａ）の形状に合わせて変えることができる。

請求項１０に記載の発明は、半導体基板（４）の複数の半導体素子（４ａ）に各々キャップ（３）を設置する製造方法であって、保持手段（１，２）により前記キャップ（３）の材料を保持する保持工程と、前記材料の前記半導体素子（４ａ）と対向する側の所定領域を切削することで、前記保持手段（１，２）に各々保持された前記キャップ（３）を複数生成する切削工程と、前記保持手段（１，２）により保持された各々の前記キャップ（３）が半導体基板（４）に複数備えられた半導体素子（４ａ）を各々カバーするカバーリング工程と、前記接着手段（３ｃ）により、前記半導体基板（４）に前記キャップ（３）を接着する接着工程と、前記保持手段（１，２）から前記複数のキャップ（３）を剥離する剥離工程とからなり、前記切削工程において、前記材料は、前記接着工程後に前記半導体基板（４）の所定領域（４ｂ）が前記複数のキャップ（３）から露出するように、切削されることを特徴とする。

材料切削後に各キャップ（３）が、半導体基板（４）の所定領域（４ｂ）を覆わないように、材料は切削される。これにより、各キャップ（３）を半導体基板（４）に設置した後に、半導体基板（４）の所定領域（４ｂ）を露出させるために、エッチングや研削という複雑な処理を行う必要がない。

請求項１１に記載の発明は、前記保持手段は、支持基板（１）と、該支持基板（１）上に設置された剥離剤（２）とからなり、前記保持工程では、前記剥離剤（２）によって、前記材料が接触保持されることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、前記切削工程以降の工程において、前記剥離剤（２）が前記キャップ（３）に接触する面積は、前記接着工程において、前記接着手段（３ｃ）が前記半導体基板（４）に接着する面積よりも小さいことを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、前記剥離剤（２）は、温度変化により接着特性が変化するものであって、前記保持工程と、前記剥離工程とでは、前記剥離剤（２）の温度が異なることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、前記剥離工程において、前記剥離剤（２）の温度は、保持力が少なくなる温度に設定されることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、半導体基板（４）の複数の半導体素子（４ａ）に各々が分断された複数のキャップ（３）を設置する製造装置であって、前記複数のキャップ（３）を、前記半導体基板（４）に接着する接着手段（３ｃ）と、前記複数のキャップ（３）を保持する保持手段（１，２）とを備え、前記保持手段（１，２）が前記複数のキャップ（３）を保持する位置は、該複数のキャップ（３）が前記半導体基板（４）に接着された際に、該半導体基板（４）の所定領域（４ｂ）が該複数のキャップ（３）から露出する位置であることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、半導体基板（４）の複数の半導体素子（４ａ）に各々キャップ（３）を設置する製造装置であって、前記キャップ（３）の材料を保持する保持手段（１，２）と、前記材料の前記半導体素子（４ａ）と対向する側の所定領域を切削し、前記保持手段（１，２）に保持されたまま各々が分断された複数の前記キャップ（３）を生成する切削手段と、前記複数のキャップ（３）を、前記半導体基板（４）に接着する接着手段（３ｃ）とを備え、前記切削は、前記複数のキャップ（３）が前記半導体基板（４）に接着された際に、該半導体基板（４）の所定領域（４ｂ）が該複数のキャップ（３）から露出するように行われることを特徴とする。

請求項１７に記載の発明は、半導体基板（４）の複数の半導体素子（４ａ）に各々キャップ（３）を設置する製造方法であって、支持基板（１）と、該支持基板（１）上に部分的に保持手段（１，２）を形成する工程と、前記保持手段（１，２）を介して、キャビティ（３ｄ）が形成された樹脂製キャップ（３）を複数形成する工程と、前記半導体素子（４ａ）が複数形成された前記半導体基板（４）を用意する工程と、前記半導体基板（４）における前記半導体素子（４ａ）が形成された面と前記支持基板（１）における前記複数の樹脂製キャップ（３）が配置された面とを対向させるとともに、該複数の樹脂製キャップ（３）のそれぞれに形成されたキャビティ（３ｄ）と該半導体素子（４ａ）とが対応するようにアライメントし、該複数の樹脂製キャップ（３）を該半導体基板（４）に貼り合わせる工程と、前記複数の樹脂製キャップ（３）を、前記保持手段（１，２）から剥離させ、前記半導体基板（４）に該複数の樹脂製キャップ（３）を残す工程とを備え、前記複数の樹脂製キャップ（３）が形成される工程において、前記保持手段（１，２）が該複数の樹脂製キャップ（３）を保持する位置は、前記接着工程後に前記半導体基板（４）の所定領域（４ｂ）が該複数の樹脂製キャップ（３）から露出する位置であることを特徴とする。

このような製造方法では、保持手段（１，２）の上にキャビティ（３ｄ）を構成した樹脂製のキャップ（３）を形成している。このようなキャップ（３）は、元々分断した状態として形成される。このため、半導体素子（４ａ）から外部回路への接続が行えるように、電極取り出しに必要なパッド部分を露出させるべく、エッチングや研削という複雑な処理を行うなどの必要性を無くすことができる。また、このようなキャップ（３）は樹脂によって製造できるため、材質的にも安価であり、半導体製造コストの削減を図ることもできる。また部分的に保持手段（１，２）が形成されているのでキャップ（３）を半導体素子（４ａ）が形成されている半導体基板（４）に貼り付けた後、保持手段（１，２）と剥離するのも容易である。

請求項１８に記載の発明は、前記保持手段は、一定温度に達すると接着力が低下する熱剥離剤（２）であって、前記複数の樹脂製キャップ（３）を、前記支持基板（１）上に部分的に形成された前記熱剥離剤（２）から剥離させ、前記半導体基板（４）に該複数の樹脂製キャップ（３）を残す工程の前に、該熱剥離剤（２）を加熱することを特徴とする。

この場合、例えば、保持手段として一定温度に達すると接着力が低下する熱剥離剤（２）を用いれば、複数のキャップ（３）から熱剥離剤（２）と支持基板（１）とを剥離させる工程において、熱剥離剤（２）を過熱することにより、熱剥離剤（２）の接着力を低下させられる。これにより、複数のキャップ（３）から熱剥離剤（２）と支持基板（１）とを容易に剥離させることが可能となる。

請求項１９に記載の発明は、前記複数のキャップ（３）は、接着手段（３ｃ）によって、前記半導体基板（４）に接着され、前記半導体基板（４）に該複数のキャップ（３）を残す工程の前に、前記キャップ（３）側から前記半導体基板（４）側に対して加圧を行うことを特徴とする。

これにより、接着手段（３ｃ）によるキャップ（３）と半導体基板（４）との間の接着力を確実にすることができる。

請求項２０に記載の発明は前記複数のキャップ（３）は、熱可塑性のポリイミド、もしくはポリアミドイミドにより形成されるとともに、前記複数のキャップ（３）が前記半導体基板（４）に接触した際に、該キャップ（３）の該半導体基板（４）との接触面が加熱されることを特徴とする。

熱可塑性のポリイミドもしくはポリアミドイミドは、加熱によって、接着力を増す特性を備える。このため、これらの素材をキャップ（３）に用いて、キャップ（３）と半導体基板（４）とが接触した際に、キャップ（３）を加熱すれば、別途の接着手段（３ｃ）をキャップ（３）に設けることなく、キャップ（３）と半導体基板（４）とを接着することができる。

請求項２１に記載の発明は、半導体基板（４）の複数の半導体素子（４ａ）に各々キャップ（３）を設置する製造方法であって、支持基板（１）上に部分的に保持手段（２）を形成する工程と、前記保持手段（２）上に、樹脂製のキャップ形成層（６）を形成する工程と、前記キャップ形成層（６）において、キャビティ（３ｄ）と同サイズの開口部を備える第１マスク（７）を形成する第一工程と、前記第１マスク（７）を用いて、前記キャップ形成層（６）をエッチングし、前記キャビティ（３ｄ）を形成する第二工程と、前記第１マスク（７）を除去した後、前記キャビティ（３ｄ）を含む前記キャップ形成層（６）の表面に第２マスク（８）を形成する第三工程と、前記第２マスク（８）に、前記複数のキャップ（３）を分断する所定領域（４ｂ）を開口する第四工程と、前記第２マスク（８）を用いて、前記キャップ形成層（６）をエッチングし、該キャップ形成層（６）を前記複数のキャップ（３）に分断する第五工程と、前記第２マスク（８）を除去する第六工程と、前記半導体素子（４ａ）が形成された前記半導体基板（４）を用意する第七工程と、前記半導体基板（４）における前記半導体素子（４ａ）が形成された面と前記支持基板（１）における前記複数のキャップ（３）が配置された面とを対向させるとともに、該複数のキャップ（３）のそれぞれに形成された前記キャビティ（３ｄ）と該半導体素子（４ａ）とが対応するようにアライメントし、該複数のキャップ（３）を該半導体基板（４）に貼り合わせる第八工程と、前記複数のキャップ（３）を、前記保持手段（２）から剥離させ、前記半導体基板（４）に該複数のキャップ（３）を残す第九工程とを備え、前記半導体基板（４）の前記所定領域（４ｂ）は、前記第八工程において、前記複数のキャップ（３）から露出することを特徴とする。

このように保持手段（２）に保持された単一部材を分断してキャップ（３）を生成すれば、保持手段（２）の所定位置にキャップ（３）一つ一つを保持させる工程を省くことができるため、半導体基板（４）に大量の半導体素子（４ａ）が備えられている場合などは特に有効である。また、支持基板（１）上でキャップ（３）を保持する保持手段（２）が部分的であるため、各キャップ（３）の接着手段（３ｃ）が半導体基板（４）に張り合わされた後に、各キャップ（３）が保持手段（２）によって保持されたままであっても、半導体基板（４）と保持手段（２）とを引き離すと、保持手段（２）の保持力が部分的にしか作用しないため、複数のキャップ（３）は半導体基板（４）に接着されたまま保持手段（２）から剥離される。さらに、分断後にキャップ（３）が半導体基板（４）の所定領域（４ｂ）を覆わないように単一部材を分断することで、複数のキャップ（３）を半導体基板（４）に設置後にエッチングや研削を行う必要がない。

請求項２２に記載の発明は、前記キャップ形成層（６）は、熱硬化性ポリイミドによって形成されるものであって、前記第六工程と、前記第八工程との間に、前記複数のキャップ（３）の前記半導体基板（４）側の端面に接着剤（３ｃ）を塗布する工程を行うことを特徴とする。

このように、キャップ形成層（６）を形成する工程では、該キャップ形成層（６）を熱硬化性ポリイミドによって形成すれば、第２マスクを除去する工程の後に、複数のキャップ（３）のうち半導体基板（４）に貼り合わせられる側に、接着剤を塗布する工程をさらに行うことで、所望の接着力を得ることができる。

以下、実施例１から実施例３を用いて、本発明を実施するための最良の形態を述べる。

〔実施例１〕
可動部が備えられる加速度センサやジャイロセンサのような半導体力学量センサの製造工程中に、該センサを覆うようなキャップの形成およびそのキャップの貼り合わせの工程が特徴となる。これらの工程は、半導体ウェハに対して通常の半導体プロセスによってセンサ素子を作り込んだ後、ダイシング等の工程が行われる前に実施されるものである。

図１は、本発明の一実施形態を適用した半導体力学量センサの製造工程の一部を示した断面模式図である。以下、この図を参照して、本実施形態の半導体力学量センサの製造方法について説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、ガラス基板などで構成される支持基板１と熱剥離剤２とを用意し、支持基板１の表面に対して熱剥離剤２を貼り付ける。この熱剥離剤２は、支持基板１の表面に対して垂直な貫通孔２ａが多数設けられたシート状の形状である。すなわち、熱剥離剤２に多数の貫通孔２ａを設けることで、貫通孔２ａを設けない場合に比べて、熱剥離剤２とキャップとの接触面積を小さくしている。また、熱剥離剤２は、一定温度、例えば１５０℃、１７０℃になると保持力が低下し、容易に剥離可能となる材料である。このような熱剥離剤２としては、熱可塑性ポリイミドやポリアミドイミド、市販材料では熱剥離シート（商品名：リバアルファ、日東電工株式会社製）などを用いることができる。

次に、キャップ３の構成部品であるキャップ３の蓋部３ａと支持部３ｂとを準備する。この蓋部３ａは、後述の図１（ｅ）に示す半導体ウェハ４に形成されたセンサ素子４ａを覆うものであって、図２に示すような四角形の板状である。

この蓋部３ａを互いに分断された状態で、図１（ｂ）に示すように、熱剥離剤２の表面に貼り付ける。各蓋部３ａの貼り付け位置は、半導体ウェハ４に接着された際に、対応するセンサ素子４ａを覆い、かつ、後述のパッド４ｂを露出する位置である。

さらに、図１（ｃ）に示すように、各蓋部３ａの四辺に、スペーサとなる樹脂の支持部３ｂを形成する。この支持部３ｂの形状は、図３に示すように、蓋部３ａと同一の外径を備える枠形状であり、形成方法としては例えば印刷手法が好適である。このように、支持部３ｂを蓋部３ａ上に形成することで、蓋部３ａのうち支持部３ｂが形成されていない部分がキャビティ３ｄ（凹み）となり、キャップ３が完成する。

次に、図１（ｄ）に示すように、接着剤３ｃのディスペンスを行う。つまり、支持部３ｂに接着剤３ｃを塗布する。

このとき用いる接着剤３ｃとしては、例えばシリコーン系接着剤やエポキシ系接着剤などの有機系のものを用いることができる。なお、本実施例１のように、あらかじめ複数のキャップ３を熱剥離剤２に貼り付けた支持基板１を用意しておけば、一度に複数のキャップ３の支持部３ｂに接着剤３ｃを塗布可能である。

続いて、キャップ３を半導体ウェハ４に貼り合わせる工程を行う。

具体的には、図１（ｅ）に示すように、センサ素子４ａとパッド４ｂとを作り込んだ半導体ウェハ４の上方にキャップ３を形成した支持基板１を配置する。このとき、支持基板１のキャップ側の面と半導体ウェハ４のうちセンサ素子４ａが作りこまれた面とが対向するようにする。そして、図示しないアライメント装置により支持基板１や半導体ウェハ４に付けられるアライメントマークを利用し、各センサ素子４ａと各キャップ３とが対応するようにアライメントを取る。

続いて、図示しないウェハ貼合装置を用いて、図１（ｆ）中の矢印方向、すなわち支持基板側から接着剤側の方向に、加熱および加圧を行う。これにより、接着剤３ｃを介して支持部３ｂが半導体ウェハ４の表面に接着し、キャップ３が貼り付けられる。このとき、上述したように、キャップ３の蓋部３ａと支持部３ｂとによってキャビティ３ｄが形成されているため、キャップ３はセンサ素子４ａを覆うことができる。

また、この加熱および加圧により熱剥離剤２の温度が、保持力が低下する温度（例えば１５０℃、１７０℃）になるため、蓋部３ａと熱剥離剤２との間の保持力が、接着剤３ｃと半導体ウェハ４との接着力よりも小さくなる。このため、図１（ｇ）に示すように、熱剥離剤２からキャップ３を容易に剥離可能となる。

以上の工程によって、各センサ素子４ａをキャップ３で覆った構造が完成する。この後、必要に応じてウェハ検査等を行った後、ダイシングカットによって各センサ素子４ａをチップ単位に分割することで、センサ素子４ａをキャップ３で覆った構造が完成する。ここで、図４および図１（ｈ）を用いて、ダイシングカットを行う面について説明する。

図４は、図１（ｈ）のＡ−Ａ’面による断面より半導体ウェハ４方向を鳥瞰した図である。そして、ダイシングカットは、Ｂ−Ｂ’面およびＣ−Ｃ’面に対して行う。この時、キャップ３が既にセンサ素子毎に分断された構造となっているため、別途キャップ３を分断するなどの工程を行う必要は無い。

以上説明した本実施例１の半導体力学量センサの製造方法によれば、以下の効果を得ることができる。

第一の効果として、各キャップ３は元々分断した状態で半導体ウェハ４に接着されるため、覆いが必要なセンサ素子４ａだけを覆うことができる。これにより、センサ回路に接続する電極取り出しに必要なパッド部分を露出させるべく、エッチングや研削という複雑な処理を行うなどの必要を無くすことができる。さらに、エッチングや研削といった複雑な処理を行う必要がないため、キャップ３の素材に、安価で、耐久性のある樹脂を用いることができ、製造コストの削減を図ることができる。

また、キャップ３は、半導体ウェハ４に貼り合わせたのち、加熱によって熱剥離剤２から容易に剥離できるようにしている。このため、第二の効果として、センサ素子４ａ毎に分断されたキャップ３のみを残してダイシングカットなどの工程を行うことができ、その後も、製品自体にキャップ３を備えた形態とすることも可能となる。これにより、キャップ３を恒久キャップとして使用することもできる。

ところで、本実施例１ではシート状の熱剥離剤２に貫通孔２ａを設けたが、蓋部３ａとの接触面積が小さくなれば良いため、貫通孔２ａを設ける以外の方法で実施可能である。例えば、接触面積を小さくする方法として、熱剥離剤２を多孔質状にする方法などが考えられる。さらに、熱剥離剤２はシート状ではなく、支持基板上に点状、線状等印刷によって形成された形状であっても良いし、インクジェット等を用いて形成されたものであっても良い。

また、多数の貫通孔２ａを設けた熱剥離剤２とキャップ３との面積が、後述のキャップ３と半導体ウェハ４との接触面積より小さいことが好ましいが、必ずしも接触面積が小さい必要はない。図１（ｆ）の加熱工程前は、熱剥離剤２の保持力が接着剤３ｃの接着力よりも強くても、図１（ｆ）の加熱工程で熱剥離剤２の保持力が接着剤３ｃの接着力よりも弱くなれば良い。

〔実施例２〕
図５を用いて実施例２について説明する。この実施例２は、エッチングによりキャップ３を形成する点で、実施例１と異なる。なお、前述の実施例１と同等の構成については、実施例１と同様の符号を付し、本実施例２における説明を省略する。

図５は、本実施例２におけるキャップ３の形成工程を示した断面図である。以下、この図を参照して説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、支持基板１の上に、貫通孔２ａを設けることで接着力を減じた熱剥離剤２を形成したのち、この熱剥離剤２の上に樹脂製のキャップ形成層６を形成する。このキャップ形成層６は、例えば熱硬化性のポリイミド等により形成される。このとき、キャップ形成層６が前述の実施例１で説明した蓋部３ａと支持部３ｂとを併せた厚みとなるようにしている。

続いて、図５（ｂ）に示すように、キャップ形成層６の表面にレジスト７（第１マスク）を形成する。次に、図５（ｃ）に示すように、露光および現像処理により、キャビティ３ｄとなる予定の位置のレジスト７を除去する。

次に、図５（ｄ）に示すように、レジスト７をマスクとしてキャップ形成層６の厚みの途中まで例えばウェットエッチングすることで、キャビティ３ｄを形成する。このとき、キャップ形成層６を熱硬化性のポリイミド等で構成しているため、エッチング選択比を高めることができ、良好なエッチングを行うことが可能となる。

そして、レジスト７を洗浄により除去した後、図５（ｅ）に示すようにレジスト８（第２マスク）をキャップ形成層６の表面全面に形成する。そして、露光および現像処理により、図５（ｆ）に示すように、キャップ形成層６のうちキャップ３とならない部分、つまり各キャップ３を分断する領域のレジスト８に開口を設ける。この後、図５（ｇ）に示すように、レジスト８をマスクとして、例えばウェットエッチングすることで、熱剥離剤２の表面に達するまでキャップ形成層６を除去する。

このようにして、キャップ形成層６が分断され、キャビティ３ｄが形成された複数のキャップ３が形成される。この後は、上述した図１（ｅ）以降の処理を行うことで、実施例１と同様に、各センサ素子４ａをキャップ３で覆った構造が完成する。なお、上述したように、熱硬化性のポリイミド等によってキャップ形成層６を構成する場合には、接着力の関係から、図１（ｄ）に示した接着剤３ｃの塗布工程を行うことが好ましい。

以上説明した本実施例２によれば、前述の実施例１と同様に、キャップ３の素材に耐久性のある樹脂を使用することができるため、恒久キャップとして使用可能である。また、本実施例２の場合、キャップ形成層６からキャップ３を形成しているため、各キャップ３を分断するための工程が必要とされる。しかしながら、この分断の工程は、半導体ウェハ４にキャップ３を貼り合わせる前に実施可能であるため、最終的には、前述の実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

〔実施例３〕
図６を用いて実施例３について説明する。この実施例３は、熱剥離剤２を用いることなくキャップ３を保持して、半導体ウェハ４に貼り付ける点で、前述の各実施例と異なる。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例３における説明を省略する。

図６は、実施例３において、キャップ３を半導体ウェハ４に貼り付ける工程を示す断面図である。図６（ａ）は、支持基板１を示す。この支持基板１は、キャップ３と接する面に、複数の気体通過孔を備える。この気体通過孔は、図示しない変圧装置に連通している。図示しない変圧装置は、気体通過孔内に存在する気体を吸引または圧送することができる。

図６（ｂ）において、接着剤３ｃが塗布されたキャップ３が、支持基板１に接触するとともに、変圧装置によって気体通過孔内部の気体が吸引される。これによりキャップ３は、支持基板１に吸着される。

次に、図６（ｃ）に示すように、キャップ３を吸着したまま支持基板１を半導体ウェハ４に接触させ、支持基板側から半導体ウェハ側に対して加熱および加圧を行う。この加熱および加圧によって、キャップ３は、接着剤３ｃを介して半導体ウェハ４に貼り付けられる。

図６（ｄ）は、キャップ３が半導体ウェハ４に接着固定された次に行う工程を表す。この工程では、変圧装置により、気体通過孔内に存在する気体を圧送するとともに、支持基板１を半導体ウェハ４から離れる方向に移動させる。これによって、キャップ３は、支持基板１より剥離される。

以上のように、支持基板１に気体通過孔５を設け、この気体通過孔５へ掛ける気圧を変化させることで、容易にキャップ３を半導体ウェハ４に貼り付けることができ、前述の各実施例と同様の作用効果を奏することができる。

〔その他の実施例〕
前述の実施例１では、支持基板側から接着剤側に対して加熱および加圧を行うことで、熱剥離剤２を過熱したが、加熱炉などの中で半導体ウェハ４および支持基板全体を過熱するような形態としても構わない。

前述の実施例１では、熱剥離剤２を用いる例を挙げて説明したが、粘着力が小さな粘着フィルムなどを用いることもできる。また、熱加熱によって剥離させるものだけでなく、紫外線照射によって保持力が低下するようなＵＶ硬化フィルムや、溶剤や薬液またはこれらの蒸気、もしくは水蒸気などによって容易に剥離させられるようなフィルムを用いることも可能である。例えば、有機系の接着剤３ｃを用いる場合には、有機溶剤であるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）やアセトンキシレン等を溶剤として用いることで、接着剤３ｃ部分を溶剤に浸すことで容易にキャップ３から支持基板１を剥離させることが可能となる。

前述の実施例１の図１、および、実施例２の図５において、熱剥離剤２に設けられた複数の貫通孔２ａは全て同一の形状であった。同様に、実施例３の図６において、支持基板１に設けられた複数の気体通過孔５も全て同一の形状であった。

しかし、貫通孔２ａおよび気体通過孔５は、同一の形状でなくても良い。例えば、キャップ３を剥離する際に、キャップ３の蓋部３ａの端部が、蓋部３ａの中心部に比べて剥がれやすい場合を想定する。この時、熱剥離剤２において蓋部３ａの中心部が接する箇所には、蓋部３ａの端部が接する箇所に比べて大きい貫通孔２ａを設けることで、蓋部３ａに局所的な保持力が作用することなく、キャップ３を熱剥離剤２から剥離させることができる。

このように、貫通孔２ａおよび気体通過孔５の形状を変えることで、キャップ３の剥がれやすさ等を調整することができる。また、貫通孔２ａおよび気体通過孔５の数によっても、剥がれやすさ等を調整することが可能である。

前述の実施例１および実施例２において、保持力を調整するために設けられた手段は、複数の貫通孔２であった。しかし、熱剥離剤２の接触面積を調整するためには、必ずしも貫通孔である必要はない。例えば、熱剥離剤２の蓋部側の接触面に凹凸を設けても良い。

前述の実施例１から実施例３においては、キャップ３を半導体ウェハ４に貼り付けた際に、キャップ３に覆われない領域としてパッド４ｂを例に説明した。しかし、キャップ３に覆われない領域は、パッド４ｂに限定されない。例えば、キャップ３を半導体ウェハ４に貼り付けた後にダイシングカットを行い、さらにダイシングカットの後に、各々が切り離されたセンサ素子４ａにキャップ３が被された構造の半導体ウェハ部が、ロボットアームなどで把持されるとする。このロボットアームなどで把持される領域をキャップ３に覆われない領域としても良い。

前述の実施例１から実施例３においては、キャップ３と半導体ウェハ４とで囲まれた空間は、封止された空間、すなわち密閉空間としていた。しかし、キャップ３は、メッシュ状や、半導体ウェハ４の破片や水滴などの通過を防止することができる程度の孔を設けている構造であってもよい。

実施例１において示される各工程の断面図である。 実施例１において示される蓋部３ａの鳥瞰図である。 実施例１において示される支持部３ｂの鳥瞰図である。 実施例１において示される支持部３ｂ断面から半導体ウェハ４に対する鳥瞰図である。 実施例２において示される各工程の断面図である。 実施例３において示される各工程の断面図である。

符号の説明

１ 支持基板
２ 熱剥離剤
２ａ 貫通孔
３ キャップ
３ａ 蓋部
３ｂ 支持部
３ｃ 接着剤
３ｄ キャビティ
４ 半導体ウェハ
４ａ センサ素子
４ｂ パッド
５ 気体通過孔
６ キャップ形成層
７ レジスト（第１マスク）
８ レジスト（第２マスク）

Claims (22)

1. 各々が分断され、接着手段（３ｃ）を備える複数のキャップ（３）を用意する用意工程と、
   保持手段（１，２）により前記複数のキャップ（３）を保持する保持工程と、
   前記保持手段（１，２）により保持された各々の前記キャップ（３）が半導体基板（４）に複数備えられた半導体素子（４ａ）を各々カバーするカバーリング工程と、
   前記接着手段（３ｃ）により、前記半導体基板（４）に前記キャップ（３）を接着する接着工程と、
   前記保持手段（１，２）から前記複数のキャップ（３）を剥離する剥離工程とからなり、
   前記保持工程において、前記保持手段（１，２）が前記複数のキャップ（３）を保持する位置は、前記接着工程後に前記半導体基板（４）における所定領域（４ｂ）が該複数のキャップ（３）から露出する位置であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記剥離工程において、前記保持手段（１，２）が前記キャップ（３）を保持する保持力は、前記接着手段（３ｃ）の接着力よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記保持手段は、支持基板（１）と、該支持基板（１）上に設置された剥離剤（２）とからなり、
   前記保持工程では、前記剥離剤（２）によって、前記キャップ（３）が接触保持されることを特徴とする請求項１から請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記保持工程において、前記剥離剤（２）が前記キャップ（３）に接触する面積は、
   前記接着工程において、前記接着手段（３ｃ）が前記半導体基板（４）に接着する面積よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記保持工程において、前記キャップ（３）は、前記保持手段（１）により吸着保持されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記剥離工程において、前記保持手段（１）は前記保持工程における吸着と逆の作用を行うことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記カバーリング工程において、前記半導体素子（４ａ）は、前記キャップ（３）と該半導体基板（４）とによって封止されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記キャップ（３）は、蓋部（３ａ）と、該蓋部（３ａ）と前記半導体基板（４）との間に挟まれる支持部（３ｂ）とを有し、
   前記支持部（３ｂ）は、前記半導体基板（４）との接合面に開口を有するように形成されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記蓋部（３ａ）と、前記支持部（３ｂ）とは、別々の部材であって、
   前記保持工程は、前記保持手段（１，２）が前記蓋部（３ａ）を保持する工程と、前記蓋部（３ａ）に前記支持部（３ｂ）を接合する工程とからなることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
10. 半導体基板（４）の複数の半導体素子（４ａ）に各々キャップ（３）を設置する製造方法であって、
    保持手段（１，２）により前記キャップ（３）の材料を保持する保持工程と、
    前記材料の前記半導体素子（４ａ）と対向する側の所定領域を切削することで、前記保持手段（１，２）に各々保持された前記キャップ（３）を複数生成する切削工程と、
    前記保持手段（１，２）により保持された各々の前記キャップ（３）が半導体基板（４）に複数備えられた半導体素子（４ａ）を各々カバーするカバーリング工程と、
    前記接着手段（３ｃ）により、前記半導体基板（４）に前記キャップ（３）を接着する接着工程と、
    前記保持手段（１，２）から前記複数のキャップ（３）を剥離する剥離工程とからなり、
    前記切削工程において、前記材料は、前記接着工程後に前記半導体基板（４）の所定領域（４ｂ）が前記複数のキャップ（３）から露出するように、切削されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 前記保持手段は、支持基板（１）と、該支持基板（１）上に設置された剥離剤（２）とからなり、
    前記保持工程では、前記剥離剤（２）によって、前記材料が接触保持されることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記切削工程以降の工程において、前記剥離剤（２）が前記キャップ（３）に接触する面積は、
    前記接着工程において、前記接着手段（３ｃ）が前記半導体基板（４）に接着する面積よりも小さいことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記剥離剤（２）は、温度変化により接着特性が変化するものであって、
    前記保持工程と、前記剥離工程とでは、前記剥離剤（２）の温度が異なることを特徴とする請求項３または請求項４または請求項１１または請求項１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
14. 前記剥離工程において、前記剥離剤（２）の温度は、保持力が少なくなる温度に設定されることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
15. 半導体基板（４）の複数の半導体素子（４ａ）に各々が分断された複数のキャップ（３）を設置する製造装置であって、
    前記複数のキャップ（３）を、前記半導体基板（４）に接着する接着手段（３ｃ）と、
    前記複数のキャップ（３）を保持する保持手段（１，２）とを備え、
    前記保持手段（１，２）が前記複数のキャップ（３）を保持する位置は、該複数のキャップ（３）が前記半導体基板（４）に接着された際に、該半導体基板（４）の所定領域（４ｂ）が該複数のキャップ（３）から露出する位置であることを特徴とする半導体装置の製造装置。
16. 半導体基板（４）の複数の半導体素子（４ａ）に各々キャップ（３）を設置する製造装置であって、
    前記キャップ（３）の材料を保持する保持手段（１，２）と
    前記材料の前記半導体素子（４ａ）と対向する側の所定領域を切削し、前記保持手段（１，２）に保持されたまま各々が分断された複数の前記キャップ（３）を生成する切削手段と、
    前記複数のキャップ（３）を、前記半導体基板（４）に接着する接着手段（３ｃ）とを備え、
    前記切削は、前記複数のキャップ（３）が前記半導体基板（４）に接着された際に、該半導体基板（４）の所定領域（４ｂ）が該複数のキャップ（３）から露出するように行われることを特徴とする半導体装置の製造装置。
17. 半導体基板（４）の複数の半導体素子（４ａ）に各々キャップ（３）を設置する製造方法であって、
    支持基板（１）と、該支持基板（１）上に部分的に保持手段（１，２）を形成する工程と、
    前記保持手段（１，２）を介して、キャビティ（３ｄ）が形成された樹脂製キャップ（３）を複数形成する工程と、
    前記半導体素子（４ａ）が複数形成された前記半導体基板（４）を用意する工程と、
    前記半導体基板（４）における前記半導体素子（４ａ）が形成された面と前記支持基板（１）における前記複数の樹脂製キャップ（３）が配置された面とを対向させるとともに、該複数の樹脂製キャップ（３）のそれぞれに形成されたキャビティ（３ｄ）と該半導体素子（４ａ）とが対応するようにアライメントし、該複数の樹脂製キャップ（３）を該半導体基板（４）に貼り合わせる工程と、
    前記複数の樹脂製キャップ（３）を、前記保持手段（１，２）から剥離させ、前記半導体基板（４）に該複数の樹脂製キャップ（３）を残す工程とを備え、
    前記複数の樹脂製キャップ（３）が形成される工程において、前記保持手段（１，２）が該複数の樹脂製キャップ（３）を保持する位置は、前記接着工程後に前記半導体基板（４）の所定領域（４ｂ）が該複数の樹脂製キャップ（３）から露出する位置であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
18. 前記保持手段は、一定温度に達すると接着力が低下する熱剥離剤（２）であって、
    前記複数の樹脂製キャップ（３）を、前記支持基板（１）上に部分的に形成された前記熱剥離剤（２）から剥離させ、前記半導体基板（４）に該複数の樹脂製キャップ（３）を残す工程の前に、該熱剥離剤（２）を加熱することを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
19. 前記複数の樹脂製キャップ（３）は、接着手段（３ｃ）によって、前記半導体基板（４）に接着され、
    前記半導体基板（４）に該複数の樹脂製キャップ（３）を残す工程の前に、該キャップ（３）側から該半導体基板（４）側に対して加圧を行うことを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の半導体装置の製造方法または製造装置。
20. 前記複数のキャップ（３）は、熱可塑性のポリイミド、もしくはポリアミドイミドにより形成されるとともに、
    前記複数のキャップ（３）が前記半導体基板（４）に接触した際に、該キャップ（３）の該半導体基板（４）との接触面が加熱されることを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法または製造装置。
21. 半導体基板（４）の複数の半導体素子（４ａ）に各々キャップ（３）を設置する製造方法であって、
    支持基板（１）上に部分的に保持手段（２）を形成する工程と、
    前記保持手段（２）上に、樹脂製のキャップ形成層（６）を形成する工程と、
    前記キャップ形成層（６）において、キャビティ（３ｄ）と同サイズの開口部を備える第１マスク（７）を形成する第一工程と、
    前記第１マスク（７）を用いて、前記キャップ形成層（６）をエッチングし、前記キャビティ（３ｄ）を形成する第二工程と、
    前記第１マスク（７）を除去した後、前記キャビティ（３ｄ）を含む前記キャップ形成層（６）の表面に第２マスク（８）を形成する第三工程と、
    前記第２マスク（８）に、前記複数のキャップ（３）を分断する所定領域（４ｂ）を開口する第四工程と、
    前記第２マスク（８）を用いて、前記キャップ形成層（６）をエッチングし、該キャップ形成層（６）を前記複数のキャップ（３）に分断する第五工程と、
    前記第２マスク（８）を除去する第六工程と、
    前記半導体素子（４ａ）が形成された前記半導体基板（４）を用意する第七工程と、
    前記半導体基板（４）における前記半導体素子（４ａ）が形成された面と前記支持基板（１）における前記複数のキャップ（３）が配置された面とを対向させるとともに、該複数のキャップ（３）のそれぞれに形成された前記キャビティ（３ｄ）と該半導体素子（４ａ）とが対応するようにアライメントし、該複数のキャップ（３）を該半導体基板（４）に貼り合わせる第八工程と、
    前記複数のキャップ（３）を、前記保持手段（２）から剥離させ、前記半導体基板（４）に該複数のキャップ（３）を残す第九工程とを備え、
    前記半導体基板（４）の前記所定領域（４ｂ）は、前記第八工程において、前記複数のキャップ（３）から露出することを特徴とする半導体装置の製造装置。
22. 前記キャップ形成層（６）は、熱硬化性ポリイミドによって形成されるものであって、
    前記第六工程と、前記第八工程との間に、前記複数のキャップ（３）の前記半導体基板（４）側の端面に接着剤（３ｃ）を塗布する工程を行うことを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。

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