JP2009170510A - 積層デバイスの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウエーハの厚みを薄くしても破損することなく積層して全体の厚みが薄い積層デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】補強ウエーハ２０の環状の補強部の内径より僅かに小さい直径を有し表面に補強ウエーハ２０の該デバイス領域２３に形成された複数のストリート２１および複数のデバイス２２と対応する複数のストリート２１および基盤ウエーハ２００を準備し、基盤ウエーハ２００の表面に補強ウエーハ２０におけるデバイス領域２３に対応する裏面を対面させ互いに対応するストリート２１を一致させて接合し、補強ウエーハ２０の各デバイス２２に形成された電極が位置する個所に基盤ウエーハ２００の各デバイス２２に形成された電極に達するビアホールを形成し、ビアホールに導電体を埋設して電極同士を接続する電極接続工程と、電極接続工程後に積層ウエーハ２５０をストリート２１に沿って切断し、個々の積層デバイスに分割する分割工程とを含む。
【選択図】図８

Description

本発明は、半導体デバイスを積層して構成する積層デバイスの製造方法に関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。
半導体デバイスの機能を向上するために、個々のデバイスを積層した積層デバイスが実用化されている。個々のデバイスを積層した積層デバイスの製造方法が下記特許文献１に開示されている。下記特許文献１に開示された積層デバイスの製造方法は、ウエーハの裏面を研削してウエーハの厚みを２００μm程度に形成し、このように裏面が研削された複数のウエーハの表面と裏面を対面させ互いのストリートが一致するように接合して積層ウエーハを形成した後、積層ウエーハを切削装置等のダイシング装置によってストリートに沿って切断することにより、積層デバイスを形成する。
特開昭６０−２０６０５８号公報
而して、ウエーハの厚みが２００μm程度あるため５枚のウエーハを積層すると、積層デバイスの厚みは１０００μm以上となる。
近年、電気機器の軽量化、小型化の要求が高く、ウエーハの厚さを１００μm以下に形成すれば１０枚以上のウエーハを積層しても積層デバイスの厚みを１０００μm以下にすることができ、積層デバイスの機能を更に向上させることができる。
しかるに、ウエーハの厚みを１００μm以下に形成すると剛性が著しく低下して破損し易くなり、ウエーハの搬送および積層等の取り扱いが困難になるという問題がある。
一方、ウエーハの厚みを薄くしても剛性を確保することができるウエーハが下記特許文献２に開示されている。下記特許文献２に開示されたウエーハは、複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周囲繞領域とを備え、裏面におけるデバイス領域に対応する領域を研削してデバイス領域の厚さを所定厚さに形成するとともに、ウエーハの裏面における外周囲繞領域を残存させて環状の補強部が形成されている。
特開２００７−１９４６１号公報
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、上記特開２００７−１９４６１号公報に開示されたウエーハを適用して、ウエーハの厚みを薄くしても破損することなく積層して全体の厚みが薄い積層デバイスを得ることができる積層デバイスの製造方法を提供することである。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状に配列されたストリートによって複数の領域が区画されるとともに該区画された領域にデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、裏面におけるデバイス領域に対応する領域が研削されてデバイス領域の厚さが所定厚さに形成されるとともに、該外周囲繞領域に対応する領域が残存されて環状の補強部が形成されている補強ウエーハを用いて積層デバイスを製造する積層デバイスの製造方法であって、
該補強ウエーハの該環状の補強部の内径より僅かに小さい直径を有し表面に該補強ウエーハの該デバイス領域に形成された複数のストリートおよび複数のデバイスと対応する複数のストリートおよび複数のデバイスが形成された基盤ウエーハを準備し、該基盤ウエーハの表面に該補強ウエーハにおける該デバイス領域に対応する裏面を対面させ互いに対応するストリートを一致させて接合し積層ウエーハを形成するウエーハ積層工程と、
該積層ウエーハを構成する該補強ウエーハの各デバイスに形成された電極が位置する個所に該基盤ウエーハの各デバイスに形成された電極に達するビアホールを形成し、該ビアホールに導電体を埋設して電極同士を接続する電極接続工程と、
該電極接続工程を実施した後に、該積層ウエーハをストリートに沿って切断し、個々の積層デバイスに分割する分割工程と、を含む、
ことを特徴とする積層デバイスの製造方法が提供される。
上記分割工程を実施する前に、積層ウエーハを構成する補強ウエーハを環状の補強部の内径より僅かに小さい直径となるように環状の補強部を除去する環状の補強部除去工程と、環状の補強部除去工程が実施された積層ウエーハにおける補強ウエーハの表面に次に積層する補強ウエーハにおけるデバイス領域に対応する裏面を対面させ互いに対応するストリートを一致させて接合する第２のウエーハ積層工程と、該第２のウエーハ積層工程によって積層された上側の補強ウエーハの各デバイスに形成された電極が位置する個所に下側の補強ウエーハの各デバイスに形成された電極に達するビアホールを形成し該ビアホールに導電体を埋設して電極同士を接続する第２の電極接続工程を実施する。
上記環状の補強部除去工程と第２のウエーハ積層工程および第２の電極接続工程を繰り返し実施し、多層の積層ウエーハを形成する。
また、上記分割工程を実施する前に、基盤ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成する基盤ウエーハ研削工程を実施する。
本発明によれば、デバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、裏面におけるデバイス領域に対応する領域が研削されてデバイス領域の厚さが所定厚さに形成されるとともに、外周囲繞領域に対応する領域が残存されて環状の補強部が形成されている補強ウエーハにおけるデバイス領域を積層して積層ウエーハを構成するので、デバイス領域の厚みを薄くしても補強ウエーハの構成が維持されているため、ウエーハを破損させることなく積層することができる。このように、補強ウエーハは、デバイス領域の厚みを薄くすることが可能であるため、多層に積層しても全体の厚みが薄い積層デバイスを得ることができる。
以下、本発明による積層デバイスの製造方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
先ず、本発明による積層デバイスの製造方法に用いる補強ウエーハについて説明する。
図１には本発明による積層デバイスの製造方法に用いる補強ウエーハを形成するためのウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ２は、例えば直径が２００mmで厚さが３５０μmのシリコンウエーハからなっており、表面２ａに複数のストリート２１が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート２１によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス２２が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ２は、デバイス２２が形成されているデバイス領域２３と、該デバイス領域２３を囲繞する外周余剰領域２４を備えている。なお、各デバイス２２の表面にはそれぞれ複数の電極２５が形成されている。また、半導体ウエーハ２の外周には、方向を示す切り欠き２cが形成されている。
図１に示す半導体ウエーハ２の裏面におけるデバイス領域２３に対応する領域を研削してデバイス領域２３の厚さを所定厚さに形成するとともに、半導体ウエーハ２の裏面における外周余剰領域２４に対応する領域に環状の補強部を設けた補強ウエーハを形成するには、先ず図２に示すように半導体ウエーハ２の表面２ａに保護部材３を貼着する（保護部材貼着工程）。従って、半導体ウエーハ２の裏面２bが露出する形態となる。
保護部材貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ２の裏面２bにおけるデバイス領域２３に対応する領域を研削してデバイス領域２３の厚さを所定厚さに形成するとともに、半導体ウエーハ２の裏面２bにおける外周余剰領域２４に対応する領域を残存させて環状の補強部を形成する環状の補強部形成工程を実施する。この環状の補強部形成工程は、図３に示す研削装置によって実施する。
図３に示す研削装置４は、被加工物としてのウエーハを保持するチャックテーブル４１と、該チャックテーブル４１に保持されたウエーハの加工面を研削する研削手段４２を具備している。チャックテーブル４１は、上面にウエーハを吸引保持し図３において矢印４１aで示す方向に回転せしめられる。研削手段４２は、スピンドルハウジング４２１と、該スピンドルハウジング４２１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる回転スピンドル４２２と、該回転スピンドル４２２の下端に装着されたマウンター４２３と、該マウンター４２３の下面に取り付けられた研削ホイール４２４とを具備している。この研削ホイール４２４は、円板状の基台４２５と、該基台４２５の下面に環状に装着された研削砥石４２６とからなっており、基台４２５がマウンター４２３の下面に取り付けられている。
上述した研削装置４を用いて環状の補強部形成工程を実施するには、チャックテーブル４１の上面（保持面）に図示しないウエーハ搬入手段によって搬送された上記半導体ウエーハ２の保護部材３側を載置し、半導体ウエーハ２をチャックテーブ４１上に吸引保持する。ここで、チャックテーブル４１に保持された半導体ウエーハ２と研削ホイール４２４を構成する環状の研削砥石４２６の関係について、図４を参照して説明する。チャックテーブル４１の回転中心P1と環状の研削砥石４２６の回転中心P2は偏芯しており、環状の研削砥石４２６の外径は、半導体ウエーハ２のデバイス領域２３と外周余剰領域２５との境界線２６の直径より小さく境界線２６の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石４２６がチャックテーブル４１の回転中心P1（半導体ウエーハ２の中心）を通過するようになっている。
次に、図３および図４に示すようにチャックテーブル４１を矢印４１aで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール４２４を矢印４２４aで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転せしめるとともに、研削ホイール４２４を下方に移動して研削砥石４２６を半導体ウエーハ２の裏面に接触させる。そして、研削ホイール４２４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。この結果、半導体ウエーハの裏面には、図５に示すようにデバイス領域２３に対応する領域が研削除去されて所定厚さ（例えば６０μm）の円形状の凹部２３bに形成されるとともに、外周余剰領域２４に対応する領域が図示の実施形態においては厚さ３５０μm残存されて環状の補強部２４bに形成された補強ウエーハ２０が構成される（環状の補強部形成工程）。なお、環状の補強部２４bの内径は、図示の実施形態においては１９６mmに設定されている。このようにして環状の補強部形成工程を実施することによって形成された補強ウエーハ２０は、デバイス領域２３に対応する領域が研削除去されて厚みが例えば６０μmと薄く形成されてもデバイス領域２３を囲繞して環状の補強部２４bが形成されているので、剛性強度が確保され、その後の取り扱いが容易となる。
上述した補強ウエーハ２０を積層するためには、上記環状の補強部２４bの内径より僅かに小さい直径を有し表面に補強ウエーハ２０のデバイス領域２３に形成された複数のストリート２１および複数のデバイス２２と同一の複数のストリートおよび複数のデバイス形成された基盤ウエーハを準備する。この基盤ウエーハは、上記図１に示す半導体ウエーハ２の外周余剰領域２４を切断することによって形成することができる。半導体ウエーハ２の外周余剰領域２４を切断するには、図６に示す切削装置５を用いて実施する。図６に示す切削装置５は、吸引保持手段を備えたチャックテーブル５１と、切削ブレード５２１を備えた切削手段５２と、撮像手段５３を具備している。この切削装置５を用いて半導体ウエーハ２の外周余剰領域２４を切断するには、図６に示すように半導体ウエーハ２の裏面に保護部材３を貼着した後、保護部材３側をチャックテーブル５１上に載置する。そして、図６に示すように撮像手段５３の直下に位置付ける。そして、撮像手段５３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２の切削すべき領域を検出するアライメント工程を実行する。即ち、撮像手段５３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２のデバイス領域２３と外周余剰領域２４との境界部と切削ブレード５２１との位置合わせを行うためのアライメント作業を遂行する。
以上のようにしてチャックテーブル５１上に保持されている半導体ウエーハ２の切削すべき領域を検出するアライメントが行われたならば、半導体ウエーハ２を保持したチャックテーブル５１を切削領域に移動する。そして、切削手段５２の切削ブレード５２１をチャックテーブル５１に保持された半導体ウエーハ２のデバイス領域２３と外周余剰領域２４との境界部の直上に位置付ける。そして、図７の(a)に示すように切削ブレード５２１を矢印５２１aで示す方向に回転しつつ２点鎖線で示す待機位置から下方に切り込み送りし、実線で示すように所定の切り込み送り位置に位置付ける。この切り込み送り位置は、切削ブレード５２１の外周縁が保護テープ３に達する位置に設定されている。
次に、上述したように切削ブレード５２１を矢印５２１aで示す方向に回転しつつチャックテーブル５１を図７の(a)において矢印５１aで示す方向に回転せしめる。そして、チャックテーブル５１が１回転することにより、図７の(b)に示すように半導体ウエーハ２はデバイス領域２３と外周余剰領域２４との境界部に沿って切断される（外周余剰領域切断工程）。このようにして半導体ウエーハ２のデバイス領域２３と外周余剰領域２４との境界部が切断され外周余剰領域２４が除去された基盤ウエーハ２００は、図示の実施形態においては直径が１９５mmに設定されている。
上述したように補強ウエーハ２０および基盤ウエーハ２００を準備したならば、図８の(a)および(b)に示すように基盤ウエーハ２００の表面２００aに補強ウエーハ２０におけるデバイス領域２３に対応する裏面２０bを対面させ互いに対応するストリート２１を一致させて接合し積層ウエーハを形成するウエーハ積層工程を実施する。即ち、図８の (b)に示すように補強ウエーハ２０の裏面に形成された円形状の凹部２３bを基盤ウエーハ２００に嵌合し、基盤ウエーハ２００の表面２００aと補強ウエーハ２０におけるデバイス領域２３に対応する裏面２０bをボンド剤３０によって接合して積層ウエーハ２５０を形成する。このとき、基盤ウエーハ２００に方向を示す切り欠き２cを僅かに残すことによって方向を合わせて積層できるので、切り欠き２cが残っていることが好ましい。なお、上記ボンド剤３０としては、ベンゾシクロブテン樹脂等の低誘電率高分子剤を用いることが望ましい。
上述したウエーハ積層工程を実施することにより積層ウエーハ２５０を形成したならば、積層ウエーハ２５０を構成する補強ウエーハ２０の各デバイス２２に形成された電極２５が位置する個所に基盤ウエーハ２００の各デバイス２２に形成された電極２５に達するビアホールを形成し、該ビアホールに導電体を埋設して電極同士を接続する電極接続工程を実施する。この電極接続工程は、先ず積層ウエーハ２５０を構成する補強ウエーハ２０の各デバイス２２に形成された電極２５が位置する個所に基盤ウエーハ２００の各デバイス２２に形成された電極２５に達するビアホールを形成するビアホール形成工程を実施する。このビアホール形成工程は、図示の実施形態においては図９に示すレーザー加工装置を用いて実施する。図９に示すレーザー加工装置６は、被加工物を保持するチャックテーブル６１と、該チャックテーブル６１上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段６２を具備している。チャックテーブル６１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り機構によって図９において矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り機構によって矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。
上記レーザー光線照射手段６２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング６２１の先端に装着された集光器６２２からパルスレーザー光線を照射する。図示のレーザー加工装置６は、上記レーザー光線照射手段６２を構成するケーシング６２１の先端部に装着された撮像手段６３を備えている。この撮像手段６３は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
以下、上記図９に示すレーザー加工装置６を用いて実施するビアホール形成工程について説明する。
先ず、図９に示すレーザー加工装置６のチャックテーブル６１上に上記積層ウエーハ２５０の基盤ウエーハ２００側を載置し、積層ウエーハ２５０をチャックテーブ６１上に吸引保持する。従って、積層ウエーハ２５０は、補強ウエーハ２０の表面２０aを上側にして保持される。
上述したように積層ウエーハ２５０を吸引保持したチャックテーブル６１は、図示しない加工送り機構によって撮像手段６３の直下に位置付けられる。次に、チャックテーブル６１に保持された積層ウエーハ２５０を構成する補強ウエーハ２０に形成されている格子状のストリート２１がX方向とY方向に平行に配設されているか否かのアライメント作業を実施する。即ち、撮像手段６３によってチャックテーブル６３に保持された積層ウエーハ２５０を構成する補強ウエーハ２０を撮像し、パターンマッチング等の画像処理を実行してアライメント作業を行う。もし、ストリート２１がX方向とY方向に平行に配設されていない場合には、チャックテーブル６１を回動してストリート２１がX方向とY方向に平行になるように調整する。このようにしてアライメント作業を実施することにより、チャックテーブル６１上の積層ウエーハ２５０は、所定の座標位置に位置付けられた状態となる。
次に、チャックテーブル６を移動して、図１０の(a)に示すように積層ウエーハ２５０を構成する補強ウエーハ２０に形成された所定のデバイス２２（図１０の(a)において最左端のデバイス）に設けられた所定の電極２５（図１０の(a)において最左端の電極）をレーザー光線照射手段６２の集光器６２２の直下に位置付ける。そして、レーザー光線照射手段６２を作動し集光器６２２からシリコンウエーハに対して吸収性を有する波長（例えば３５５nm）のパルスレーザー光線を照射する。このとき、集光器６２２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Pは、積層ウエーハ２５０を構成する補強ウエーハ２０の表面２０a付近に合わせる。このようにして、パルスレーザー光線を所定パルス照射することにより、図１０の(b)に示すように補強ウエーハ２０には電極２５が位置する個所に基盤ウエーハ２００に形成された電極２５に達するビアホール２６が形成される（ビアホール形成工程）。なお、ビアホール形成工程において照射されるパルスレーザー光線のパルス数は、パルスレーザー光線の出力や補強ウエーハ２０におけるデバイス領域２３の厚みに対応して実験的に定められる。上述したビアホール形成工程を補強ウエーハ２０に形成された各デバイス２２に設けられている電極２５が位置する個所に実施する。
以上のようにしてビアホール形成工程を実施したならば、ビアホール２６に導電体を埋設して電極同士を接続する導電体埋設工程を実施する。この導電体埋設工程は、図１１の(a)および(b)に示すように積層ウエーハ２５０を構成する補強ウエーハ２０に形成されたビアホール２６に銅等の導電体２７を埋設することにより、基盤ウエーハ２００に形成された電極２５と補強ウエーハ２０に形成された電極２５とを接続せしめる。
上述したようにビアホール形成工程と導電体埋設工程とからなる電極接続工程を実施したならば、後述する分割工程を実施してもよいが、更に補強ウエーハ２０を積層するために積層ウエーハ２５０を構成する補強ウエーハ２０を環状の補強部２４bの内径より僅かに小さい直径となるように環状の補強部２４bを除去する環状の補強部除去工程を実施する。この環状の補強部除去工程は、上記図６に示す切削装置５を用いて実施してもよいが、図示の実施形態においては上記図９に示すレーザー加工装置６を用いて実施する。即ち、図１２の(a)に示すようにレーザー加工装置６のチャックテーブル６１上に上記積層ウエーハ２５０の基盤ウエーハ２００側を載置し、積層ウエーハ２５０をチャックテーブ６１上に吸引保持する。従って、積層ウエーハ２５０は、補強ウエーハ２０の表面２０aを上側にして保持される。そして、図１２の(a)および(b)に示すように補強ウエーハ２０に形成された環状の補強部２４bの内面より僅かに（例えば１mm）内側の位置がレーザー光線照射手段６２の集光器６２２の直下になるように位置付ける。そして、図１２の(b)に示すようにレーザー光線照射手段６２を作動し、集光器６２２からシリコンウエーハに対して吸収性を有する波長（例えば３５５nm）のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブ６１を回転する。このとき、集光器６２２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Pは、積層ウエーハ２５０を構成する補強ウエーハ２０の表面２０a付近に合わせる。この結果、チャックテーブ６１が１回転すると、図１２の(b)に示すように補強ウエーハ２０の環状の補強部２４bは切断される。従って、補強ウエーハ２０の外径は基盤ウエーハ２００の外径と実質的に同一となる。
上述した環状の補強部除去工程を実施したならば、図１３の(a)および(b)に示すように積層ウエーハ２５０における補強ウエーハ２０の表面に次に積層する補強ウエーハ２０におけるデバイス領域２３に対応する裏面を対面させ互いに対応するストリートを一致させて接合する第２のウエーハ積層工程を実施する。この第２のウエーハ積層工程は、上記図８に示すウエーハ積層工程と実質的に同様である。
上記第２のウエーハ積層工程を実施したならば、積層ウエーハ２５０を構成する上側に積層された補強ウエーハ２０の各デバイス２２に形成された電極２５が位置する個所に下側の補強ウエーハ２０の各デバイス２２に形成された電極２５に達するビアホールを形成し、該ビアホールに導電体を埋設して電極同士を接続する第２の電極接続工程を実施する。この第２の電極接続工程は、上記図１０の(a)および(b)に示すビアホール形成工程および図１１の(a)および(b)に示す導電体埋設工程と実質的に同様である。
上記第２の電極接続工程を実施したならば、上記図１２の(a)および(b)に示す環状の補強部除去工程を実施する。そして、設定された枚数の補強ウエーハ２０を積層するまで上記第２のウエーハ積層工程と第２の電極接続工程および環状の補強部除去工程を繰り返し実施し、多層の積層ウエーハを形成する。
次に、積層ウエーハ２５０を構成する基盤ウエーハ２００の裏面２００bを研削して所定の厚みに形成する基盤ウエーハ研削工程を実施する。この基盤ウエーハ研削工程は、図１４の(a)に示す研削装置を用いて実施する。図１４の(a)に示す研削装置７は、被加工物を保持するチャックテーブル７１と、該チャックテーブル７１に保持された被加工物を研削する研削砥石７２を備えた研削手段７３を具備している。このように構成された研削装置７を用いて基盤ウエーハ研削工程を実施するには、図１４の(b)に示すように積層ウエーハ２５０を構成する上側の補強ウエーハ２０の表面に保護部材３を貼着した後、図１４の(a)に示すように保護部材３側をチャックテーブル７１上に載置し、チャックテーブル７１上に積層ウエーハ２５０を吸引保持する。従って、積層ウエーハ２５０は、基盤ウエーハ２００の裏面２００ｂが上側となる。このようにしてチャックテーブル７１上に積層ウエーハ２５０を保持したならば、チャックテーブル７１を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段７３の研削砥石７２を例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて基盤ウエーハ２００の裏面２００ｂに接触することにより研削し、基盤ウエーハ２００の厚さを例えば６０μmに形成する。
上述した基盤ウエーハ研削工程を実施したならば、積層ウエーハ２５０をストリートに沿って切断し、個々の積層デバイスに分割する分割工程を実施する。この分割工程を実施するに先立って、図１５に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に積層ウエーハ２５０を構成する基盤ウエーハ２００の裏面２００ｂを貼着するウエーハ支持工程を実施する。そして、積層ウエーハ２５０を構成する上側の補強ウエーハ２０の表面に貼着されている保護部材３を剥離する（保護部材剥離工程）。
このようにしてウエーハ支持工程および保護部材剥離工程を実施したならば、上記分割工程を上記図６に示す切削装置５を用いて実施する。即ち、図１６に示すように切削装置５のチャックテーブル５１上に上述したウエーハ支持工程において積層ウエーハ２５０が貼着されたダイシングテープTを載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープTを介して積層ウエーハ２５０をチャックテーブル５１上に保持する。従って、チャックテーブル５１保持された積層ウエーハ２５０は、上側の補強ウエーハ２０の表面２０aが上側となる。なお、図１６においてはダイシングテープＴが装着された環状のフレームＦを省いて示しているが、環状のフレームＦはチャックテーブル５１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。このようにして、積層ウエーハ２５０を吸引保持したチャックテーブル５１は、図示しない切削送り機構によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。
チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３および図示しない制御手段によって積層ウエーハ２５０の切削すべき領域を検出するアライメント工程を実行する。即ち、撮像手段５３および図示しない制御手段は、積層ウエーハ２５０を構成する補強ウエーハ２０に形成されているストリート２１と、切削ブレード５２１との位置合わせを行う。
以上のようにしてチャックテーブル５１上に保持されている積層ウエーハ２５０を構成する補強ウエーハ２０に形成されているストリート２１を検出し、切削領域のアライメントが行われたならば、積層ウエーハ２５０を保持したチャックテーブル５１を切削領域の切削開始位置に移動し、所定のストリート２１を切削ブレード５２１に合わせる。そして、切削ブレード５２１を図１６において矢印５２１aで示す方向に回転しつつ下方に移動して所定量の切り込み送りを実施する。この切り込み送り位置は、切削ブレード５２１の外周縁がダイシングテープTに達する位置に設定されている。このようにして、切削ブレード５２１の切り込み送りを実施したならば、切削ブレード５２１を例えば４００００ｒｐｍの回転速度で回転しつつチャックテーブル５１を図１６において矢印Ｘで示す方向に例えば５０ｍｍ／秒の切削送り速度で切削送りする。この結果、積層ウエーハ２５０は所定のストリート２１に沿って切断される（切断工程）。このようにして、積層ウエーハ２５０の所定方向に延在するストリート２１の全てに沿って切断工程を実施したならば、チャックテーブル５１を９０度回転させて、積層ウエーハ２５０の所定方向と直交する方向に延在するストリート２１に沿って切削工程を実行することにより、積層ウエーハ２５０は、個々の積層デバイスに分割される。なお、積層デバイスは、ダイシングテープTの作用によってバラバラにはならず、環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されたウエーハの状態が維持されている。このようにして分割された積層デバイスは、次工程であるピックアップ工程においてダイシングテープTから剥離することにより、図１７に示す積層デバイス２２０となる。
本発明による積層デバイスの製造方法に用いるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図。 図１に示す半導体ウエーハの表面に保護部材を貼着した状態を示す斜視図。 図１に示す半導体ウエーハの裏面を研削して補強ウエーハを形成するための研削装置の斜視図。 図３に示す研削装置によって実施する環状の補強部形成工程の説明図。 図５に示す環状の補強部形成工程を実施することによって形成された補強ウエーハの断面図。 図１に示す半導体ウエーハの外周余剰領域を切断するための切削装置の斜視図。 図６に示す切削装置を用いて半導体ウエーハの外周余剰領域を切断する外周余剰領域切断工程の説明図。 本発明による積層デバイスの製造方法におけるウエーハ積層工程の説明図。 本発明による積層デバイスの製造方法の電極接続工程におけるビアホール成形工程を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。 本発明による積層デバイスの製造方法の電極接続工程におけるビアホール成形工程の説明図。 本発明による積層デバイスの製造方法の電極接続工程における導電体埋設工程の説明図。 本発明による積層デバイスの製造方法における環状の補強部除去工程の説明図。 本発明による積層デバイスの製造方法における第２のウエーハ積層工程の説明図。 本発明による積層デバイスの製造方法における基盤ウエーハ研削工程の説明図。 本発明による積層デバイスの製造方法におけるウエーハ支持工程および保護部材剥離工程の説明図。 本発明による積層デバイスの製造方法における分割工程の説明図。 本発明による積層デバイスの製造方法によって製造された積層デバイスの斜視図。
符号の説明
２：半導体ウエーハ
２０：補強ウエーハ
２００：基盤ウエーハ
２５０：積層ウエーハ
２１：ストリート
２２：デバイス
２２０：積層デバイス
２３：デバイス領域
２４：外周余剰領域
２５：電極
２６：ビアホール
２７：導電体
３：保護部材
４：研削装置
５：切削装置
６：レーザー加工装置
７：研削装置
F：環状のフレーム
Ｔ：ダイシングテープ

Claims (4)

  1. 表面に格子状に配列されたストリートによって複数の領域が区画されるとともに該区画された領域にデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、裏面におけるデバイス領域に対応する領域が研削されてデバイス領域の厚さが所定厚さに形成されるとともに、該外周囲繞領域に対応する領域が残存されて環状の補強部が形成されている補強ウエーハを用いて積層デバイスを製造する積層デバイスの製造方法であって、
    該補強ウエーハの該環状の補強部の内径より僅かに小さい直径を有し表面に該補強ウエーハの該デバイス領域に形成された複数のストリートおよび複数のデバイスと対応する複数のストリートおよび複数のデバイスが形成された基盤ウエーハを準備し、該基盤ウエーハの表面に該補強ウエーハにおける該デバイス領域に対応する裏面を対面させ互いに対応するストリートを一致させて接合し積層ウエーハを形成するウエーハ積層工程と、
    該積層ウエーハを構成する該補強ウエーハの各デバイスに形成された電極が位置する個所に該基盤ウエーハの各デバイスに形成された電極に達するビアホールを形成し、該ビアホールに導電体を埋設して電極同士を接続する電極接続工程と、
    該電極接続工程を実施した後に、該積層ウエーハをストリートに沿って切断し、個々の積層デバイスに分割する分割工程と、を含む、
    ことを特徴とする積層デバイスの製造方法。
  2. 該分割工程を実施する前に、該積層ウエーハを構成する該補強ウエーハを環状の補強部の内径より僅かに小さい直径となるように環状の補強部を除去する環状の補強部除去工程と、該環状の補強部除去工程が実施された該積層ウエーハにおける該補強ウエーハの表面に次に積層する補強ウエーハにおけるデバイス領域に対応する裏面を対面させ互いに対応するストリートを一致させて接合する第２のウエーハ積層工程と、該第２のウエーハ積層工程によって積層された上側の補強ウエーハの各デバイスに形成された電極が位置する個所に下側の補強ウエーハの各デバイスに形成された電極に達するビアホールを形成し該ビアホールに導電体を埋設して電極同士を接続する第２の電極接続工程を実施する、請求項１記載の積層デバイスの製造方法。
  3. 該環状の補強部除去工程と該第２のウエーハ積層工程および該第２の電極接続工程を繰り返し実施し、多層の積層ウエーハを形成する、請求項２記載の積層デバイスの製造方法。
  4. 該分割工程を実施する前に、該基盤ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成する基盤ウエーハ研削工程を実施する、請求項１から３のいずれかに記載の積層デバイスの製造方法。
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