JP2007294820A

JP2007294820A - 半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2007294820A
Application number: JP2006123630A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Wada; 英之和田
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】半導体基板と絶縁基板とが貼り合わせられてなる半導体装置の製造方法において、静電吸着を可能とし、ドライプロセスによる基板加工を容易に行うことができる半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る半導体装置の製造方法は、一方の面にデバイスが設けられた半導体からなる第一基板上に、絶縁性の透明な第二基板を、一方の面が重なるように設ける工程と、前記第二基板の他方の面上に透明な導電部を設ける工程と、前記第一基板の前記導電部を設けた面を静電吸着した状態で、該第一基板に所定の加工処理を施す工程と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。より詳しくは、ドライプロセスにおいて静電吸着を可能とした半導体装置およびその製造方法に関する。

ＣＣＤデバイスなどの光学半導体デバイスなどのウエハレベルパッケージを作製する際に、Ｓｉ基板側に作りこまれたデバイスやレンズなどの保護のために、このＳｉ基板にガラスなどの絶縁基板などが貼り合わせられることがある。このＳｉ基板と絶縁基板を貼り合わせた基板のＳｉ基板側に対し貫通電極などを作り込む場合には、ドライプロセスにより微細孔を形成し、絶縁層形成や絶縁層のエッチングなどの工程が存在する。

このようなドライプロセスは、膜を形成する処理（デポジション）と表面を改質する処理に大別され、中でも、プラズマを用いた処理（以下、「プラズマ処理」という。）としては、例えばスパッタリングやプラズマＣＶＤ（化学蒸着）、プラズマ溶射、プラズマアッシングなどが挙げられる。

これらのドライプロセスでは、プラズマ照射により基板温度が上昇し、作り込まれたデバイスに影響があるため、基板冷却を行う必要がある。一般的に基板冷却は、装置ステージをチラーにより冷却し、基板とステージとの間にＨｅガスなどを封止することで行われる。この冷却のためのＨｅ封止方法として、基板を静電吸着する方法（Electro Static Chuck:ESC）と、基板外周を物理的に押さえ込む方法（メカニカルクランプ）が存在する。

ＥＳＣは、基板に電圧をかけ、稼動イオン、自由電子を移動させることで、静電気的に基板をひきつけることで吸着している（特許文献１、特許文献２参照）。しかし、金属や半導体などでは吸着できるが、絶縁基板では稼動イオンが非常に少ないため、絶縁基板の吸着は困難であり、裏面側に絶縁基板が貼り合わされている基板に使用することは困難である。

一方、メカニカルクランプは、ウエハ外周を物理的に押さえ込むことによって、基板冷却のＨｅガスを封止することで基板を冷却する方法である（特許文献３参照）。この方法は、基本的に基板中の稼動イオンの量にかかわらず、絶縁体基板のようなものでも使用することができる。

しかし、この方法では、ウエハの外周を３〜５ｍｍ程度押さえ込むため、このクランプエリアがデッドスペースになってしまうため、基板の加工エリアが小さくなるためチップの取れ数が少なくなるという問題がある。また、加工面にクランプによる段差があるため、この構造体によりプラズマが歪められるため、プロセスに影響を与える問題がある。
特開平４−３００１３８号公報特開平４−３０４９４２号公報特開平５−２９９３５４号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、半導体基板と絶縁基板とが貼り合わせられてなる半導体装置において、静電吸着を可能とした半導体装置を提供することを第一の目的とする。また、本発明は、半導体基板と絶縁基板とが貼り合わせられてなる半導体装置の製造方法において、静電吸着を可能とし、ドライプロセスによる基板加工を容易に行うことができる半導体装置の製造方法を提供することを第二の目的とする。

本発明の請求項１に記載の半導体装置は、一方の面側にデバイスが設けられた半導体からなる第一基板と、前記第一基板の前記デバイスが設けられた面側に、一方の面が重なるように配された絶縁性の透明な第二基板と、前記第二基板の他方の面上に配された透明な導電部と、を備えることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の半導体装置は、請求項１において、前記導電部は、導電膜から構成されることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の半導体装置は、請求項１において、前記導電部は、不純物がドープされたガラスから構成されることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の半導体装置の製造方法は、一方の面にデバイスが設けられた半導体からなる第一基板上に、絶縁性の透明な第二基板を、一方の面が重なるように設ける工程と、前記第二基板の他方の面上に透明な導電部を設ける工程と、前記第一基板の前記導電部を設けた面を静電吸着した状態で、該第一基板に所定の加工処理を施す工程と、を備えることを特徴とする。

本発明では、絶縁性の第二基板側に透明な導電部を配することで、静電吸着を可能とした半導体基板を提供することができる。また、本発明では、絶縁性の第二基板側に透明な導電部を配することで、静電吸着を可能とし、ドライプロセスによる基板加工を容易に行うことができる半導体基板の製造方法を提供することができる。

以下、本発明に係る半導体装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。
この半導体装置１は、一方の面側にデバイス（図示略）が設けられた半導体からなる第一基板２と、前記第一基板２の前記デバイスが設けられた面側に、一方の面が重なるように配された絶縁性の透明な第二基板３と、前記第二基板３の他方の面上に配された透明な導電部４と、を備えることを特徴とする。

本発明の半導体装置１では、その製造方法について後述するように、絶縁性の第二基板３側に透明な導電部４を配することで、静電吸着を行うことができるので、ドライプロセスによる基板加工を容易に行うことができる。

本発明の半導体装置１の製造方法は、一方の面にデバイス（図示略）が設けられた半導体からなる第一基板２上に、絶縁性の透明な第二基板３を、一方の面が重なるように設ける工程と、前記第二基板３の他方の面上に透明な導電部４を設ける工程と、前記第一基板２の前記導電部４を設けた面を静電吸着した状態で、該第一基板２に所定の加工処理を施す工程と、を備えることを特徴とする。

本発明では、絶縁性の第二基板３側に透明な導電部４を配することで、静電吸着を行うことが可能となるので、ドライプロセスによる基板加工を容易に行うことができる。また、メカニカルクランプによる場合のようなデッドスペースがないため、基板１枚あたりのチップ取れ数を増加することができる。

本発明の半導体装置１の製造方法について、図２を用いて説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、一方の面にデバイス（図示略）が設けられた半導体からなる第一基板２を用意し、該第一基板２上に、絶縁性の透明な第二基板３を、一方の面が重なるように設け、例えば接着層５を介して貼りあわせる。

第一基板２は、シリコンやゲルマニウム、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＺｎＴｅなどの半導体からなる半導体基板であり、第二基板３との貼り合わされる面側には、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳ、光学センサ、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロなどのデバイスが予め形成されている。

第二基板３は、第一基板２に設けられたデバイスを保護したり、第一基板２を補強したりするものであり、絶縁性で透明な基板であれば特に限定されるものではないが、例えば、ソーダガラス、耐熱ガラス、石英ガラスなどからなるガラス板を用いることができる。この第二基板３の厚さは、例えば、３００μｍから１０００μｍである。

接着層５は、第一基板２と第二基板３とを貼りあわせる固定する部材であり、特に限定されるものではないが、例えば、エポキシ系、シリコーン系などの接着剤が挙げられる。

また、この接着層５には、図示するように、デバイスが形成された第一基板２の一方の面の所定の領域に空間５ａを設けるようにしてもよい。この空間５ａは、キャビティや溝のような３次元空間であり、キャビティはデバイスに直接接触できない場合に形成する。できる場合には、必ずしも形成されない。空間５ａは、接合した場合における応力をこの空間５ａにて吸収させて緩和することもできる。

次いで、図２（ｂ）に示すように、前記第二基板３の他方の面上に透明な導電部４を設ける。
前記導電部４は、透明導電膜から構成されることが好ましい。
透明導電膜は、ＩＴＯ膜、ＩＴＯ／ＦＴＯ膜、有機導電膜（有機ＥＬで使用されているようなもの）などが挙げられる。この透明導電膜の厚さは、例えば、０．５μｍ〜２μｍである。

ＩＴＯ膜、ＩＴＯ／ＦＴＯ膜などの透明導電膜材料は、成膜条件により、組成比などを変化させることで、特定波長の透過率を調整できるため、フィルタとして第二基板３側に残すことも可能である。
また、例えば半導体装置１がＣＣＤなどの光学デバイスを搭載している場合、これらの透明導電膜の透過率や屈折率に問題がない場合は、この透明導電膜が存在していても、基本的に透明なのでデバイス側との信号のやりとりを阻害せず、特性に影響しない。
また、この透明導電膜は、フォトリソグラフィやエッチングによる加工が可能なため、ガラス表面に配線などを形成することができ、さらなる多様化を図ることができる。

また、前記導電部４を、静電吸着可能な不純物がドープされたガラス（以下、不純物ドープガラスと記す。）から構成してもよい。不純物ドープガラスなどを第二基板３側に貼り合わせる場合には、貼り合わせる基板の反りなどを軽減できる。そのため、静電吸着をより有利にすることができる（この場合、配線としては使用できない。）。
また、第一基板２および第二基板３が薄い場合、不純物ドープガラスを用いることで、このガラスがサポート基板となり、工程中のハンドリング性が良くなる。この不純物ドープガラスの厚さは、例えば、３００μｍから１０００μｍである。

次いで、図２（ｃ）に示すように、前記第一基板２の前記導電部４を設けた面をＥＳＣステージ１０上に静電吸着した状態で、該第一基板２に所定の加工処理を施す。
デバイス形成済みの半導体基板に対し、貫通電極などを後に形成する場合には、エッチングなどのドライプロセスが用いられる場合がある。ここでドライプロセスとは、Ｓｉエッチングによる微細孔形成、導体・絶縁層の成膜やエッチング、アッシング、表面処理などである。これらのドライプロセスを行う際に、基板の固定方式として、現在、ＥＳＣかメカニカルクランプ方式しか選べない。しかし、それぞれ上述したような問題点がある。

本発明では、絶縁性の第二基板３側に導電部４を設けることで、これまでメカニカルクランプでしか固定できなかった絶縁基板に対し、静電吸着を可能にした。静電吸着が可能になったことで、これまでのクランプエリアも加工することができるため、基板上の加工エリアが広がり、チップ面付けも多くでき、ひいては、基板１枚あたりのチップの取れ数を増加させることができる。

以上、本発明の半導体装置およびその製造方法について説明してきたが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更が可能である。

本発明は、デバイスを備えた半導体装置およびその製造方法に広く適用可能である。特に、石英などのこれまで静電吸着を使用できなかった基板に適用可能な方法である。

本発明に係る半導体装置の一例を示す断面図である。図１に示した半導体装置の製造工程の一例を順に示す断面図である。

符号の説明

１半導体装置、２第一基板、３第二基板、４導電部、５接着層。

Claims

一方の面側にデバイスが設けられた半導体からなる第一基板と、
前記第一基板の前記デバイスが設けられた面側に、一方の面が重なるように配された絶縁性の透明な第二基板と、
前記第二基板の他方の面上に配された透明な導電部と、を備えることを特徴とする半導体装置。
前記導電部は、導電膜から構成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記導電部は、不純物がドープされたガラスから構成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
一方の面にデバイスが設けられた半導体からなる第一基板上に、絶縁性の透明な第二基板を、一方の面が重なるように設ける工程と、
前記第二基板の他方の面上に透明な導電部を設ける工程と、
前記第一基板の前記導電部を設けた面を静電吸着した状態で、該第一基板に所定の加工処理を施す工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。