JP2010087280A - Manufacturing method of functional device and manufacturing method of semiconductor device, which uses functional device manufactured by the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機能性薄膜が形成されたウエハをダイシングブレードで切断して複数の機能性デバイスを製造するに際し、品質が安定し量産性に優れた機能性デバイスを提供可能な機能性デバイスの製造方法および、それにより製造された機能性デバイスを用いた半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention provides a functional device that can provide a functional device with stable quality and excellent mass productivity when a functional thin film is formed by cutting a wafer with a dicing blade to produce a plurality of functional devices. The present invention relates to a method and a manufacturing method of a semiconductor device using a functional device manufactured thereby.
従来から、基板と該基板の一表面側に形成された機能性薄膜とを備え、機能性薄膜の一部と、基板と、を空間的に分離する空洞が形成されてなる機能性デバイスとして高周波デバイス、熱型赤外線センサや各種MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイス(例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ、超音波センサ、マイクロバルブなど)などの機能性デバイスが知られている。このような機能性デバイスの製造にあたっては、上述の基板の基礎となるウエハにマイクロマシニング技術などを利用して多数の機能性デバイスを形成してから、その後、ウエハから個々の機能性デバイスに分離している。 Conventionally, a high-frequency device as a functional device has a substrate and a functional thin film formed on one surface side of the substrate, and a cavity that spatially separates a part of the functional thin film from the substrate is formed. Functional devices such as devices, thermal infrared sensors, and various MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) devices (for example, acceleration sensors, gyro sensors, ultrasonic sensors, micro valves, etc.) are known. In manufacturing such a functional device, a number of functional devices are formed on the wafer serving as the basis of the above-mentioned substrate using micromachining technology, and then separated into individual functional devices from the wafer. is doing.
ここにおいて、ウエハから個々の機能性デバイスのチップに分離する場合、ダイヤモンド砥粒を結合剤で保持したブレードを高速回転させながらウエハを格子状に切断するダイシングを行うのが一般的であり、機能性デバイスを完全に切断するフルカット時には、切断した後のチップがバラバラにならないように予めウエハにダイシングシートを貼り付け、ダイシングシートを保持したウエハリングをダイシング装置のダイシングステージに真空吸引させてある。また、ダイシング時には、ウエハの切屑を除去するため、また、ブレードを冷却するために純水を吹き付けることも行われている。しかしながら、ICやLSIなど他の電子デバイスと比較して、機能性薄膜の一部が基板と空間的に分離された機能性デバイスは脆弱であり、ウエハをダイシングする場合、上述のウエハリングをダイシングステージに固定させる真空吸引時や、ダイシング時に用いられるブレード冷却用の純水の圧力等により機能性デバイスに破損が生じる場合もある。そこで、一表面側に機能性薄膜を有する機能性デバイスを多数形成したウエハの他表面側にダイシングシートを貼り付けると共に機能性薄膜が形成されたウエハの一表面側に樹脂層からなる保護層を設けた状態でダイシングし、切断後に上述保護層を除去する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Here, when separating from the wafer into individual functional device chips, it is common to perform dicing to cut the wafer into a lattice while rotating a blade holding diamond abrasive grains with a binder at high speed. At the time of full cutting to completely cut the active device, a dicing sheet is pasted on the wafer in advance so that the chips after cutting are not separated, and the wafer ring holding the dicing sheet is vacuum sucked to the dicing stage of the dicing machine . Also, during dicing, pure water is sprayed to remove chips from the wafer and to cool the blade. However, compared to other electronic devices such as IC and LSI, functional devices in which a part of the functional thin film is spatially separated from the substrate are fragile. When dicing a wafer, the above wafer ring is diced. The functional device may be damaged due to the pressure of pure water for cooling the blade used during vacuum suction to be fixed to the stage or dicing. Therefore, a dicing sheet is affixed to the other surface side of the wafer on which many functional devices having a functional thin film are formed on one surface side, and a protective layer made of a resin layer is formed on the one surface side of the wafer on which the functional thin film is formed. A technique for dicing in the provided state and removing the protective layer after cutting has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ところで、上記特許文献1に記載されたダイシング方法では、樹脂からなる保護層の代わりに粘着性の保護シートをウエハの機能性薄膜が形成された面側に設けてもよいことが開示され、保護シートとして、通常のLSI製造工程におけるウエハ裏面研削時に回路形成面保護のために貼り付ける表面保護シートや、紫外線照射で粘着力が低下して剥離可能となる紫外線剥離型、あるいは加熱により剥離可能となる加熱剥離型、又はその混合型等の低汚染型のシートを用いてもよいことが記載されている。
By the way, in the dicing method described in the above-mentioned
また、このような保護層だけでは、ダイシング時にウエハを十分に保護できない場合には、複数の機能性デバイスが形成されたウエハ上にレジスト膜を形成した後、このレジスト膜上に保護シートを設け、ウエハ切断後にレジスト膜を溶解することにより保護シートを除去する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、今日のデバイス機能向上の進歩は著しく、高性能、薄型化が求められる機能性デバイスにおいて、上記特許文献1の保護層や保護シートを単に利用した製造方法だけでは、保護シートの有機物が機能性デバイスの表面に残ってしまい、より性能を向上させた機能性デバイスを製造することができない。また、上記特許文献2に開示された機能性デバイスの製造方法では、基板の一表面側に形成された機能性薄膜の一部と基板とを空間的に分離する空洞が形成された機能性デバイス上にレジスト膜を形成する場合、レジストをスピンコート等によりウエハ上に塗布した後、熱硬化させレジスト膜を形成する必要があるが、熱硬化時にはレジスト膜の膨張収縮が生じて機能性薄膜に応力がかかり、機能性薄膜が破壊される恐れがあった。また、上述のレジスト膜をウエットエッチングにより除去する場合は機能性デバイスが破壊される恐れもあった。
However, today's progress in device function improvement is remarkable, and in a functional device that requires high performance and thinning, the organic material of the protective sheet functions only by the manufacturing method using the protective layer and protective sheet of
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、製造時に機能性デバイスの破損等がなく量産性に優れ、性能が向上された機能性デバイスとすることができる機能性デバイスの製造方法および、その機能性デバイスを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and the purpose thereof is a functional device that can be a functional device that is superior in mass productivity and has improved performance without breakage of the functional device at the time of manufacture. And a method of manufacturing a semiconductor device using the functional device.
請求項1の発明は、基板と、該基板の一表面側に形成された機能性薄膜とを備え、該機能性薄膜の一部と前記基板とを空間的に分離する空洞が基板に形成されてなる機能性デバイスの製造方法であって、前記基板の基礎となるウエハに該ウエハにおける一表面側に前記機能性薄膜を有する複数の機能性デバイスを形成してから個々の機能性デバイスに分離するにあたって、前記ウエハの他表面側にダイシングシートを貼り付けると共に、該ウエハの前記一表面側に仮固定シートを直接貼り付けるシート貼付工程と、該シート貼付工程後、仮固定シート側から該仮固定シートおよび前記ウエハを切断することにより、前記ダイシングシート上にチップ化された機能性デバイスを形成するダイシング工程と、該ダイシング工程により切断された複数の仮固定シートをそれぞれ前記複数の機能性デバイスから剥離する仮固定シート剥離工程と、仮固定シート剥離工程後、各機能性デバイスの表面に存在する有機物をドライ処理により除去する有機物除去工程と、を有する機能性デバイスの製造方法である。
The invention of
この発明によれば、仮固定シートをウエハの一表面側に直接貼り付けて機能性薄膜を補強した後、ダイシングし、上述の仮固定シートを剥離後に有機物除去工程を設けているので、スリットを有する機能性薄膜が形成された機能性デバイスにおいても製造時に機能性デバイスの破損等がなく量産性に優れ、性能を向上しえる機能性デバイスの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, the temporary fixing sheet is directly attached to one surface side of the wafer to reinforce the functional thin film, and then the dicing is performed, and the organic substance removing step is provided after the temporary fixing sheet is peeled off. Even in a functional device on which a functional thin film is formed, there can be provided a method for producing a functional device that is superior in mass productivity and can improve performance without breakage of the functional device during production.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記機能性デバイスが前記機能性薄膜の厚み方向に貫設され前記空洞に連通するスリットを有するものであり、前記有機除去工程により前記機能性デバイスのスリットもしくは空洞の内側面の少なくとも一方に存在する有機物を除去することを特徴とする機能性デバイスの製造方法である。
The invention of
この発明によれば、機能性薄膜の厚み方向に貫設され前記空洞に連通するスリットを有する機能性デバイスであっても、機能性デバイスに付着した不要な有機物を除去することで性能を向上させた機能性デバイスとすることができる。 According to the present invention, even if the functional device has a slit penetrating in the thickness direction of the functional thin film and communicating with the cavity, the performance is improved by removing unnecessary organic substances attached to the functional device. Functional device.
請求項3の発明は、請求項1の発明において、仮固定シート剥離工程では、仮固定シートに剥離部材を固定してから、剥離部材ごと機能性デバイスから仮固定シートを剥離する機能性デバイスの製造方法である。
The invention of
この発明によれば、剥離部材を用いて複数に切断された仮固定シートを一度にウエハから剥離することができ低コストに量産性良く機能性デバイスを製造することができる。
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の発明において、仮固定シートとして、加熱により接着力が低下する加熱剥離型粘着シートを用いた機能性デバイスの製造方法である。
According to the present invention, a temporarily fixed sheet cut into a plurality of pieces using a peeling member can be peeled from a wafer at a time, and a functional device can be manufactured at low cost with good mass productivity.
Invention of
この発明によれば、加熱により確実に接着力がなくなるので機能性薄膜を破壊することなく機能性デバイスを歩留まりよく製造することができる。特に加熱剥離型粘着シートは紫外線剥離型粘着シートと比較して剥離時の残留接着力を小さくすることができるため、スリットにより空洞と連通した機能性薄膜をもった機能性デバイスの場合は歩留まりがより向上する。同様に、水溶性剥離型粘着シートと比較した場合、加熱剥離型粘着シートは剥離時に水溶液に曝す必要がないため、機能性デバイスによっては機能性薄膜の特性が劣化する場合を考慮する必要もない。 According to this invention, since the adhesive force is surely lost by heating, the functional device can be manufactured with high yield without destroying the functional thin film. In particular, the heat-peelable pressure-sensitive adhesive sheet can reduce the residual adhesive force at the time of peeling compared to the UV-peelable pressure-sensitive adhesive sheet. Therefore, in the case of a functional device having a functional thin film communicating with the cavity through a slit, the yield is high. More improved. Similarly, when compared with a water-soluble peelable pressure-sensitive adhesive sheet, the heat-peelable pressure-sensitive adhesive sheet does not need to be exposed to an aqueous solution at the time of peeling, so there is no need to consider the case where the characteristics of the functional thin film deteriorate depending on the functional device .
請求項5の発明は、請求項4の発明において、仮固定シート剥離工程では、仮固定シート全面に均一に圧力を加えながら均一に加熱して仮固定シートを機能性デバイスから剥離する機能性デバイスの製造方法である。
The invention according to
この発明によれば、均一に圧力と熱を加えるため、複数に切断された仮固定シートであっても、部分的に切断された仮固定シートが残ることもなく全面が確実に剥離され、機能性薄膜を破壊することもなく量産性良く機能性デバイスを製造することができる。 According to this invention, in order to uniformly apply pressure and heat, even if the temporarily fixed sheet is cut into a plurality of parts, the entire surface is surely peeled without leaving the partially fixed temporarily fixed sheet, A functional device can be manufactured with high productivity without destroying the functional thin film.
請求項6の発明は、少なくとも、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載された機能性デバイスと、機能性デバイスが実装されるパッケージ基体と、パッケージ基体を封止するキャップとで構成される半導体装置の製造方法であって、機能性デバイスをパッケージ基体に接着層を介して実装し、その後にパッケージ基体に対してキャップを封止接着層を介して封止する半導体装置の製造方法である。
The invention of
この発明によれば、機能性デバイスの製造工程で生じた不要な有機物を低減することが出来る為、より性能の向上させた機能性デバイスを用いた半導体装置を製造することができる。 According to the present invention, unnecessary organic substances generated in the manufacturing process of the functional device can be reduced, so that a semiconductor device using the functional device with improved performance can be manufactured.
請求項7の発明は、請求項6の発明において、キャップによりパッケージ基体を封止する際に、パッケージ基体とキャップとで構成されるパッケージ内を真空又は揚圧する半導体装置の製造方法である。 A seventh aspect of the invention is a method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect of the invention, wherein when the package base is sealed with the cap, the inside of the package constituted by the package base and the cap is vacuumed or lifted.
この発明によれば、機能性デバイスの不要な有機物が除去されているので、脱ガスによる内部圧力の変化がなく、より性能を向上させた半導体装置を製造することができる。特に、封止されたパッケージ基体内部を真空とした場合、真空度の変化をなくすことができ信頼性の高い半導体装置を製造することができる。他方、封止されたパッケージ基体内部を揚圧した場合は、大気のガス流入がなくより信頼性の高い半導体装置を製造することができる。 According to the present invention, since unnecessary organic substances in the functional device are removed, there is no change in internal pressure due to degassing, and a semiconductor device with improved performance can be manufactured. In particular, when the sealed package substrate is evacuated, the degree of vacuum can be eliminated and a highly reliable semiconductor device can be manufactured. On the other hand, when the inside of the sealed package substrate is raised, a more reliable semiconductor device can be manufactured without inflow of atmospheric gas.
請求項8の発明は、請求項7の発明において、接着層と封止接着層との少なくとも一方は、無機材料を用いる半導体装置の製造方法である。
The invention of
この発明によれば接着層と封止接着層との少なくとも一方に無機材料を用いており、機能性デバイスの製造工程で生じる不要な有機物が事前に除去されていることから、半導体装置が気密状態とした場合にも脱ガスによる内部圧力の変化がない半導体装置を製造することができる。 According to this invention, an inorganic material is used for at least one of the adhesive layer and the sealing adhesive layer, and unnecessary organic substances generated in the manufacturing process of the functional device are removed in advance, so that the semiconductor device is in an airtight state. In this case, a semiconductor device in which the internal pressure does not change due to degassing can be manufactured.
請求項9の発明は、請求項5ないし請求項8のいずれか1項に記載の発明において、パッケージ基体の封止に先立って、パッケージ基体とキャップの有機物を予め除去処理する半導体装置の製造方法である。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the fifth to eighth aspects of the present invention, wherein the organic substances in the package base and the cap are removed in advance prior to the sealing of the package base. It is.
この発明によれば、パッケージ基体とキャップに存在する有機物を除去して封止されているので、より性能を向上させた半導体装置の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, since the organic substances present in the package base and the cap are removed and sealed, a method for manufacturing a semiconductor device with improved performance can be provided.
請求項10の発明は、請求項9の発明において、少なくともパッケージ基体は、有機物除去工程によって機能性デバイスと同時に有機物を除去された半導体装置の製造方法である。 A tenth aspect of the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device according to the ninth aspect of the present invention, wherein at least the package base is organic substance removed simultaneously with the functional device by the organic substance removing step.
この発明によれば、機能性デバイスをパッケージ基体に実装した後で、機能性デバイスの不要な有機物とパッケージ基体の不要な有機物とを同時に除去することができるため、性能を向上させた半導体装置を量産性よく製造することが出来る。 According to the present invention, after the functional device is mounted on the package base, unnecessary organic matter of the functional device and unnecessary organic matter of the package base can be removed at the same time. It can be manufactured with high productivity.
請求項1の発明では、機能性薄膜の一部が基板から空間的に分離されて形成された機能性デバイスにおいて、製造時に機能性デバイスの破損等がなく量産性に優れ、性能を向上しえる機能性デバイスの製造方法が提供できるという顕著な効果を奏する。
In the invention of
請求項6の発明では、機能性デバイスの製造工程で生じた不要な有機物が低減され、機能性デバイスの性能が向上した半導体装置を提供できる半導体装置の製造方法とすることができる。
According to the invention of
(実施形態1)
本実施形態では機能性デバイスとして赤外線アレイセンサを図2で、その赤外線アレイセンサを構成する熱型赤外線センサを図3で説明し、赤外線アレイセンサの製造方法を図1に基づいて説明する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, an infrared array sensor as a functional device will be described with reference to FIG. 2, a thermal infrared sensor constituting the infrared array sensor will be described with reference to FIG. 3, and a method for manufacturing the infrared array sensor will be described with reference to FIG.
図2の赤外線アレイセンサ32は、赤外線イメージセンサなどに用いられるものであり、図2(a)には、m×n個(図示例では、2×2個)の熱型赤外線検出部30が2次元アレイ状に配置されている。なお、図2(b)では、熱型赤外線検出部30における熱電対型のセンシングエレメント(感温部)20を構成するサーモパイルを当該サーモパイルの熱起電力に対応する電圧源として等価回路を示してある。
The
この赤外線アレイセンサ32を構成する熱型赤外線センサとしての熱型赤外線検出部30は、図3(b)の断面図に示すように、基板であるシリコン基板1の一表面側に形成されたシリコン酸化膜11と、このシリコン酸化膜11上に形成されたシリコン窒化膜12と、シリコン窒化膜12上に形成されたセンシングエレメント20と、シリコン窒化膜12の表面側でセンシングエレメント20を覆うように形成された層間絶縁膜17と、層間絶縁膜17上に形成されたパッシベーション膜19との積層構造をパターニングすることで機能性薄膜2を形成してある。ここにおいて、シリコン基板1の上記一表面側には空洞5が設けられており、機能性薄膜2の一部は、シリコン基板1に設けられた空洞5によってシリコン基板1と空間的に分離されており、空洞5と連通するスリット4が機能性薄膜2の厚み方向に貫設されている。機能性薄膜2のうちシリコン基板1から空間的に分離された部分が赤外線を吸収する赤外線吸収部21を構成している。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 3B, the thermal
熱型赤外線検出部30は、層間絶縁膜17をBPSG(Boro-PhosphoSilicate Glass)膜により構成するとともに、パッシベーション膜19をPSG(Phospho SilicateGlass)膜と当該PSG膜上のNSG(Non-doped Silicate Glass)膜との積層膜により構成してあり、層間絶縁膜17とパッシベーション膜19との積層膜が赤外線吸収膜22を兼ねている。ここで、赤外線吸収膜22の屈折率をn、検出対象の赤外線の中心波長をλとするとき、赤外線吸収膜22の厚さtをλ/4nに設定すると、検出対象の波長(例えば、8〜12μm)の赤外線の吸収効率を高めることができ高感度化を図ることができる。例えば、n=1.4、λ=10μmである場合にはt≒1.8μmとすればよく、層間絶縁膜17の膜厚を0.8μm、PSG膜の膜厚を0.5μm、NSG膜の膜厚を0.5μmとしてある。なお、パッシベーション膜19は、PSG膜とNSG膜の積層膜に限らず、例えば、シリコン窒化膜で形成することもできる。また、シリコン基板1の空洞5はシリコン基板1の上記一表面側に窪みを形成したものに限らず、シリコン基板1の厚み方向に貫通して設けてもよい。
The thermal infrared detecting
上述のサーモパイルからなるセンシングエレメント20は、図3(a)のように赤外線吸収部21とシリコン基板1とに跨って形成されたp型ポリシリコン層15、n型ポリシリコン層13、および赤外線吸収部21の赤外線入射面側でp形ポリシリコン層15とn形ポリシリコン層13とを電気的に接合した金属材料(例えば、Al−Siなど)からなる接続部23で構成される。ここで、センシングエレメント20は、シリコン基板1の一表面側で互いに隣り合う熱電対のp型ポリシリコン層15の他端部とn型ポリシリコン層13の他端部とが金属材料(例えば、Al−Siなど)からなる配線18により接合され4個直列接続されている。センシングエレメント20を構成するサーモパイルは、n型ポリシリコン層13の一端部とp型ポリシリコン層15の一端部と接続部23とで赤外線吸収部21側の温接点を構成し、p型ポリシリコン層15の他端部とn型ポリシリコン層13の他端部と配線18とでシリコン基板1側の冷接点を構成している。
The
また、本実施形態の赤外線アレイセンサ32は、図2(a)のように各センシングエレメント20それぞれの一端が各別に接続された複数(図示例では、4つ)の出力用パッド24(Vout−1、Vout−2、Vout−3、Vout−4)と、各列の複数(図示例では、2つ)の熱型赤外線検出部30のセンシングエレメント20の他端が共通接続された1個の基準バイアス用パッド26(Vref)とを備えており、全ての熱型赤外線検出部30の出力を時系列的に読み出すことができるようになっている。なお、サーモパイルからなるセンシングエレメント20は、一端が垂直読み出し線27を介してそれぞれ出力用パッド24、と電気的に接続され、他端が基準バイアス用パッド26に接続された共通基準バイアス線29に基準バイアス線28を介して電気的と接続されている。ここで、例えば、基準バイアス用パッド26(Vref)の電位を1.65Vとしておけば、出力用パッド24(Vout−1、Vout−2、Vout−3、Vout−4)からは各熱型赤外線検出部30を画素Aの出力電圧(1.65V+センシングエレメント20の出力電圧)として読み出すことができる。
Further, the
また、金属材料で形成された接続部23は、n型ポリシリコン層13およびp型ポリシリコン層15に対して、層間絶縁膜17に形成したコンタクトホール25を通してそれぞれ、電気的に接続させてある。また、シリコン基板1に設けられた空洞5は、機能性薄膜2に熱的分離を生じさせ熱型赤外線センサの感度を向上させるものである。このシリコン基板1の空洞5は、例えば、赤外線吸収部21となる矩形領域の四隅に機能性薄膜2の厚み方向に貫通するスリット4を形成し、このスリット4をエッチング液導入孔として利用してエッチング液(例えば、アルカリ系溶液であるTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)水溶液やKOH(水酸化カリウム)水溶液など)を入れシリコン基板1を異方性エッチングすることにより形成することができる。このようなスリット4は各熱電対を熱的に分離させ熱型赤外線センサの感度を向上させることにも寄与する。なお、スリット4の形状は矩形だけでなく、三角形、楕円形や円形など所望に応じて種々選択することができる。さらに、本実施態様では赤外線吸収部21の赤外線入射面側に、n型ポリシリコン層13およびp型ポリシリコン層15のパターニング時に電気的に接続されていないn型補償ポリシリコン層14およびp型補償ポリシリコン層16を残している。このようなn型補償ポリシリコン層14やp型補償ポリシリコン層16は機能性薄膜2の応力バランスの均一性を高め、機能性薄膜2の薄膜化を図りながらも反りを防止し熱型赤外線センサの感度を向上させることができるため好適に設けることもできる。こうして積層された機能性薄膜2の厚みはシリコン基板1の厚みと比較して十分薄い。
Further, the
以下、上述の赤外線アレイセンサ32からなる機能性デバイス10の製造方法について、図1および図4に基づき説明するが、本願発明の作用効果を奏する限り、この実施形態のみに限られないことはいうまでもない。
Hereinafter, a method for manufacturing the
まず、基板たるシリコン基板1の基礎となるウエハたるシリコウエハ3の一表面側に上述の機能性薄膜2を形成する。引き続きフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により機能性薄膜2に熱型赤外線センサを構成すべくスリット4を形成する。このスリット4からエッチング液を導入することにより、シリコン基板1に異方性エッチングを行い各熱赤外線センサに対応する複数の空洞5を形成する。こうしてシリコンウエハ3の上記一表面側に多数の機能性デバイス10が形成される。続いて、機能性デバイス10が多数形成されたシリコンウエハ3において機能性薄膜2が形成されている上記一表面側とは反対の他表面側にダイシングシート7(図4参照)を貼り付け、その後、シリコンウエハ3の上記一表面側に仮固定シート6(図4参照)を直接貼り付けるシート貼付工程を行うことによって、図1(a)に示す構造物を得る。なお、最初に機能性薄膜2を保護する目的で、シリコンウエハ3の機能性薄膜2側に仮固定シート6を先に貼り合わせ、引き続きダイシングシート7を貼り合わせるようにしてシート貼付工程を行ってもよい(図1(a))。
First, the above-described functional
ここにおいて、本実施形態では、仮固定シート6として、厚さが1〜500μm程度のプラスティックやポリエステルなどの基材上に粘着剤が塗布されたシートを好適に用いている。なお、仮固定シート6は、シリコンウエハ3のダイシング時に切断応力や冷却洗浄によって生じる応力から機能性薄膜2等が保護可能なものであり、シリコンウエハ3の切断を邪魔することがないものが好ましい。
Here, in this embodiment, as the
そこで、仮固定シート6としては、紫外線を照射することにより接着力が低下する紫外線剥離型粘着シート、水溶液に浸すことで接着力が低下する水溶性剥離型粘着シートあるいは、加熱により接着力が低下する加熱剥離型粘着シートを好適に用いることができる。量産性に鑑み短時間で接着力を低下させることを考慮すると、水溶性剥離型粘着シートよりも加熱剥離型粘着シート又は紫外線剥離型粘着シートの方が好ましい。また、処理後の接着力を考慮すると、紫外線剥離型粘着シートに比べて加熱剥離型粘着シートの方が残留接着力が少なく、機能性薄膜2に損傷を与えることなく剥離しやすい観点でより好ましい。加熱剥離型粘着シートとしては、熱膨張性微粒子が含有された粘着剤(例えば、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリアミド系粘着剤、ウレタン系粘着剤、フッ素系粘着剤など)がポリエステルなどの基材に塗布されたものを用いることができる。熱膨張性微粒子としてはイソブダン、プロパン、ペンタンなどの加熱により容易にガス化して膨張する物質を、弾性を有する殻に内包させたマイクロカプセルなどが挙げられる。
Therefore, as the
なお、シリコンウエハ3の上記一表面側に仮固定シート6を貼り付けるにあたっては、シリコンウエハ3の上記一表面側に仮固定シート6を配置し、ゴムローラ、ヘラ、プレスやそれらの組み合わせによって適宜貼合わせればよい。また、本実施形態では、仮固定シート6としてシート状のものを用いているが、テープ状のものを用いて、Roll to Roll方式で複数のシリコンウエハ3に連続的に貼り付けるようにしてもよい。
In attaching the
上述のシート貼付工程の後、シリコンウエハ3の機能性薄膜2が形成されていないシリコンウエハ3の上記他表面側とフラットリングとをダイシングシート7によって通常の方法で貼り付けウエハマウントを行う。その後、ダイシングシート7側をフラットリングごとダイシング装置のダイシングステージ上に真空吸引して固定する(図示せず)。
After the above-described sheet pasting step, the other surface side of the
次に、ダイシング工程として、シリコンウエハ3における仮固定シート6側から回転させたダイシングブレードを当て、シリコンウエハ3上のストリートに沿って仮固定シート6ごとシリコンウエハ3を切断する(フルカットする)。ダイシングシート7上に切断された各機能性デバイス10の機能性薄膜2に仮固定シート6が接着した状態で、ダイシング溝8により各機能性デバイス10が分離されチップ化されている(図1(b))。
Next, as a dicing step, a dicing blade rotated from the temporarily fixed
シリコンウエハ3のダイシング時には、厚さ数十μmのダイシングブレードを3000〜4000rpm程度に高速回転させると共に、ダイシングブレードの冷却並びに切削屑を除去する目的で洗浄用に純水を吹き付けるようにしている(図示せず)。切断後、ダイシング装置からフラットリングに固定されたダイシングシート7ごとフルカットされた機能性デバイス10を取り出す。なお、機能性デバイス10の材質や構造によってはハーフカットで十分な場合もある。
When dicing the
次に、仮固定シート剥離工程を行う。この仮固定シート剥離工程では、ダイシングにより複数に切断された仮固定シート6を各機能性デバイス10の機能性薄膜2側から取り除くため、ダイシングシート7が貼られたフラットリングごと、仮固定シート6の特性に応じて紫外線照射処理、水溶液への投入処理、加熱処理等を行うことで切断された仮固定シート6を容易に剥離することが可能となる。ここで、加熱剥離型粘着シートの場合は、個々に切断された仮固定シート6を熱風乾燥器、ホットプレート、近赤外線ランプなどにより加熱して剥離することができる。好適には、熱伝導性に優れた金属板にヒーターが内蔵されたプレートを剥離部材9として用い、切断された仮固定シート6を剥離部材9に押し付け均一に圧力を加えながら、均一に加熱する(例えば、120℃、1分間)。
Next, a temporary fixing sheet peeling process is performed. In this temporary fixing sheet peeling step, the
これにより、加熱剥離型粘着シートの粘着剤中に含有された熱膨張性微粒子が大きく膨らむことにより粘着剤層表面に微小な凹凸が生じ、仮固定シート6とシリコンウエハ3の機能性薄膜2とが面で接着した比較的強固な接着から点での接着へと変化する。仮固定シート6の接着面積が減少し粘着力が大きく低下させることができる。その後、仮固定シート6を剥離部材9に設けられた細孔から吸引固定し、シリコンウエハ3の機能性薄膜2側から剥離部材9ごと持ち上げることで機能性デバイス10を破壊することなく比較的簡単に仮固定シート6を剥離することができる(図1(c))。
As a result, the heat-expandable fine particles contained in the pressure-sensitive adhesive of the heat-peelable pressure-sensitive adhesive sheet greatly swell to produce fine irregularities on the surface of the pressure-sensitive adhesive layer, and the
引き続き、本願発明においては切断された複数の仮固定シート6がそれぞれ剥離されダイシングシート7上で切断固定された複数の機能性デバイス10にある有機物を除去する有機物除去工程を行う。これは個別に切断された仮固定シート6が剥離されたものに、ドライ処理により機能性デバイス10の表面に付着した不要な有機物を除去することで、性能を向上しえる機能性デバイス10とすることができる。また、機能性デバイス10が機能性薄膜2の厚み方向に貫設され空洞5に連通するスリット4を有するものの場合は、各スリット4もしくは空洞5の内側面の少なくとも一方に付着した有機物を好適に除去することができる。本発明の有機物除去工程としては、紫外線や高周波マイクロ波を酸素ガスに照射させ生成したオゾンを用いること等により不要な有機物を除去することが挙げられる(図1(d))。
Subsequently, in the present invention, an organic substance removing step is performed to remove organic substances in the plurality of
このような一例として用いられる紫外線オゾン(UVオゾン)洗浄法は、短波長紫外線を利用した感光プロセスで、不要な有機物は短波長の紫外線を吸収することにより分解される。酸素分子に184.9nmの紫外線を照射させるとオゾンとなり、オゾンに253.7nmの波長の紫外線を照射させると分解され、同時に活性酸素を生成する。253.7nmの紫外線のほとんどがハイドロカーボンとオゾンによって吸収される。この有機物分子の分解による生成物は活性酸素と反応し、揮発性分子となって機能性デバイス10から脱離することになる。184.9nmと253.7nmの両波長が存在するときは酸素元素が発生し続けオゾンとなり分解されることになる。
The ultraviolet ozone (UV ozone) cleaning method used as such an example is a photosensitive process using short wavelength ultraviolet rays, and unnecessary organic substances are decomposed by absorbing the short wavelength ultraviolet rays. When oxygen molecules are irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 184.9 nm, ozone is formed. When ozone is irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 253.7 nm, it is decomposed and simultaneously generates active oxygen. Most of the UV at 253.7 nm is absorbed by hydrocarbons and ozone. The product resulting from the decomposition of the organic molecules reacts with active oxygen, becomes volatile molecules, and is detached from the
より具体的には、仮固定シート6が剥離された機能性デバイス10に処理させることで機能性デバイス10の表面にあるスリット4内やシリコン基板1に設けられた空洞5に付着した不要な有機物を分解表面脱離により除去することが可能となる。このようなUVオゾン洗浄法として、UVオゾン洗浄用の密閉処理装置に185nmと254nmとを発光する低圧水銀ランプを好適に用いることができる。密閉処理装置内には酸素(O2ガス)を、1〜20L/min(例えば、5L/min)で流しつつ排気し常圧に維持する。また、UVオゾン洗浄用の密閉処理装置内は室温から350℃(例えば、150℃)に設定することが好ましく、処理時間は1〜120minの範囲で適宜設定すればよい。
More specifically, unnecessary organic substances attached to the inside of the
なお、機能性デバイス10にさらにアッシング(灰化)処理を施すこともできる。この場合、アッシング装置のチャンバ内のウエハホルダに機能性デバイス10を配置した後、アッシングの条件として、チャンバ内に酸素を標準状態で1〜1000cc/min(sccm)(例えば2cc/min(sccm))流しつつ排気し、チャンバ内の圧力を13〜266Pa(例えば、104Pa)とする。ウエハホルダの温度を室温〜250℃(例えば180℃)に安定させた上で、RFパワーを100〜1KW(例えば、450W)、1〜120分(例えば、60分)供給することでアッシング処理を行うことができる。
The
その後、ダイシングシート7上からチップボンダー等を用いてダイシングされたチップを剥離等して個々の機能性デバイス10として利用することができる(図1(e))。
Thereafter, the chips diced using a chip bonder or the like are peeled off from the
このような方法により製造された機能性デバイス10である赤外線アレイセンサ32は、それぞれ機能性薄膜2の損傷もなく、また機能性デバイス10の表面に付着した不要な有機物による熱特性の変化がない高感度の赤外線アレイセンサ32を量産性よく製造することができる。さらに、シリコンウエハ3から取り出された、各赤外線アレイセンサ32間のセンサ特性が均一な赤外線アレイセンサ32を製造することができる。
The
(実施形態2)
本実施形態2は、本願発明の半導体装置の構成例を図5に、その機能説明を図6に示し図7にその製造工程を示してある。実施形態1で説明した熱型赤外線検出部30を4個持った赤外線アレイセンサ32と、この赤外線アレイセンサ32と別途形成され機能性デバイス10である赤外線アレイセンサ32と協働する信号処理用ICチップ33を接着層37(例えばガラスやAuSi、半田が挙げられる。有機物であればエポキシ樹脂を好適に用いることができるが、無機物を用いることがより好ましい。)を用いて、それぞれ図5の平面図のごとくパッケージ基体36内に接着させ固定配置してある。具体的には金属からなるパッケージ基体36にそれぞれ半田により赤外線アレイセンサ32の裏面と、信号処理用ICチップ33の裏面とを接着させる。また、赤外線アレイセンサ32の、各出力用パッド24、基準バイアス用パッド26と、信号処理用ICチップ33の各入力用パッド31とをワイヤ35(例えば、金線やアルミニウム線)により個別にワイヤボンディングして電気的に接続させる(図7(a))。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a configuration example of the semiconductor device of the present invention is shown in FIG. 5, its functional description is shown in FIG. 6, and its manufacturing process is shown in FIG. An
なお、赤外線アレイセンサ32の出力用パッド24、基準バイアス用パッド26と信号処理用ICチップ33の入力用パッド31をワイヤボンディング装置によりワイヤ35で効率的に電気的に接続させるために、平面視矩形状である赤外アレイセンサ32の一方の辺側に各出力用パッド24と基準バイアス用パッド26が配置され、同様に赤外線アレイセンサ32の各出力パッド24等が配置された辺と対向する信号処理用ICチップ33の一方の辺側に各入力用パッド31を配置してある。このように信号処理用ICチップ33の入力用パッド31を赤外線アレイセンサ32の出力用パッド24等と隣接して実装させた場合、ワイヤ35の配線長を短くすることができ、外来ノイズの影響を受け難く高品質の半導体装置40とすることができる。信号処理用ICチップ33は図6のごとく赤外線アレイセンサ32の各出力用パッド24(Vout-1、Vout-2、Vout-3、Vout-4)および基準バイアス用パッド26(Vref)からの出力電力を信号処理用ICチップ33側の各入力用パッド31(Vin-1、Vin-2、Vin-3、Vin-4)で受けマルチプレクサ(MUX)および増幅回路(AMP)により選択的に順次信号を抽出し増幅処理できるように構成してある。本実施形態2では、少なくともパッケージ基体36は、有機物除去工程によって機能デバイスである赤外線アレイセンサ32と同時に有機物を除去してある(図7(b))。なお、信号処理用ICチップ33は、赤外線アレイセンサ32やパッケージ基体36と同時に有機物除去工程によって不要な有機物を除去してもよいし、別途有機物を除去してもよい。
In order to efficiently electrically connect the
このような有機物除去工程としてのアッシング処理はそのパッケージ基体36内に配置された赤外線アレイセンサ32や信号処理用ICチップ33などの大きさ、数、使用材料によって随時適用することができるが、例えば光励起アッシングとしてオゾンアッシング装置やプラズマアッシング装置を利用することができる。
Such an ashing process as an organic substance removing step can be applied as needed depending on the size, number, and materials used of the
次に、アッシング処理されたパッケージ基体36の上面をキャップ39で封止して半導体装置40を構成するため、パッケージ基体36の淵に封止接着層38としてガラスを用いてシリコンからなるキャップ39と接着硬化してある(図7(c))。
Next, in order to form the
なお、キャップ39とパッケージ基体36とは予め実施形態1の有機物除去工程と同様にして有機物を別途除去していてもよい。
The
このような、封止に用いられる封止接着層38はガラスに代え所望に応じてAuSi、半田、有機系ならばエポキシ樹脂などを利用することもできる。アッシング処理後に、キャップ39で封止するに際し、真空処理装置内でアッシング時に流した酸素を止め、パッケージ基体36の内部が汚染されないように真空密封或いは、アッシング時に流した酸素の代わりに各機能性デバイス10等に曝しても実質的に影響のないガス(例えば、Arガスなどの不活性ガスや窒素ガス(N2))等を加圧状態でパッケージ基体36とキャップ39とを封止することにより揚圧(大気圧より高く)封止させることもできる。揚圧することにより気密封止されたパッケージ基体36は大気からのガス流入がなく高信頼の半導体装置40が実現できる。
Such a sealing
本実施形態2では赤外線アレイセンサ32を用いているため、キャップ39の材料としては赤外線が透過可能なシリコン材料が好適に用いられる。なお、パッケージ基体36内に配置される機能性デバイス10として赤外線アレイセンサ32の代わりに可視光センサを用いる場合にはキャップ39としてガラス材料を、他の機能性デバイス10では金属など機能性デバイス10の特性を阻害しない材料を種々好適に利用できることはいうまでもない。
In the second embodiment, since the
こうして形成された半導体装置40を駆動させる場合、例えば、基準電圧として1.65Vを印加させると、出力用パッド24側には個々の熱型赤外線センサに生じた電圧が基準電圧に加えてそれぞれ出力される。出力された信号を信号処理用ICチップ33にて熱型赤外線センサごとに順次切り替えると共に増幅回路(AMP)にて増幅することで、赤外線アレイセンサ32の出力を得ることができる。なお、本実施形態2では信号処理用ICチップ33を赤外線アレイセンサ32と別体に形成させているが、同一シリコン基板1上に赤外線アレイセンサ32を形成するのと同時に作りこむことで集積化させることもできることはいうまでもない。本実施形態2においては、半導体装置40内部の有機物が除去されているので有機物等からの脱ガスにより赤外線透過特性が変化することもなく、性能を向上しえる半導体装置40とすることができる。同様に真空密閉した場合においては、脱ガスによる真空度変化がなく性能を向上しえる半導体装置40とすることができる。
When driving the
上述の各実施形態では、機能性デバイス10として、赤外線アレイセンサ32を例示したが、この他、1軸加速度センサ、2軸加速度センサ、3軸加速度センサ、ジャイロセンサ、圧力センサ、マイクロアクチュエータ、マイクロホン、超音波センサなどにも利用できる。
In each of the above-described embodiments, the
1 シリコン基板(基板)
2 機能性薄膜
3 シリコンウエハ(ウエハ)
4 スリット
5 空洞
6 仮固定シート
7 ダイシングシート
9 剥離部材
10 機能性デバイス
33 信号処理用ICチップ
36 パッケージ基体
37 接着層
38 封止接着層
39 キャップ
40 半導体装置
1 Silicon substrate (substrate)
2 Functional
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ウエハの他表面側にダイシングシートを貼り付けると共に、該ウエハの前記一表面側に仮固定シートを直接貼り付けるシート貼付工程と、
該シート貼付工程後、仮固定シート側から該仮固定シートおよび前記ウエハを切断することにより、前記ダイシングシート上にチップ化された機能性デバイスを形成するダイシング工程と、
該ダイシング工程により切断された複数の仮固定シートをそれぞれ前記複数の機能性デバイスから剥離する仮固定シート剥離工程と、
仮固定シート剥離工程後、各機能性デバイスの表面に存在する有機物をドライ処理により除去する有機物除去工程と、を有することを特徴とする機能性デバイスの製造方法。 A functional device comprising a substrate and a functional thin film formed on one surface side of the substrate, wherein a cavity for spatially separating a part of the functional thin film and the substrate is formed in the substrate. In the method, a plurality of functional devices having the functional thin film are formed on one surface side of the wafer on the wafer serving as a base of the substrate, and then separated into individual functional devices.
Affixing a dicing sheet on the other surface side of the wafer, and a sheet attaching step of directly attaching a temporary fixing sheet to the one surface side of the wafer;
After the sheet sticking step, by cutting the temporarily fixed sheet and the wafer from the temporarily fixed sheet side, a dicing step of forming a functional device chipped on the dicing sheet;
A temporary fixing sheet peeling step of peeling a plurality of temporarily fixed sheets cut by the dicing step from the plurality of functional devices, respectively;
A method for producing a functional device comprising: an organic substance removing step of removing an organic substance existing on the surface of each functional device by a dry treatment after the temporary fixing sheet peeling step.
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