JP2015153828A

JP2015153828A - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2015153828A
Application number: JP2014024637A
Authority: JP
Inventors: 英治高野; Eiji Takano; 雅之土肥; Masayuki Doi; 美香藤井; Mika Fujii
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2015-08-24

Abstract

【課題】接着剤を介して接着されている、ウェハと支持基板の反りを低減する。
【解決手段】本発明の一つの実施形態に係る製造方法では、第一の基板に熱可塑性を有す
る樹脂を含む第一の接着層を形成する。第二の基板に紫外線硬化性を有する接着剤を含む
第二の接着層を形成する。第一と第二の接着層側をあわせ、第二の基板側から紫外線を含
む第１の光を照射して第一の基板と第二の基板とを接着して層状体にする。第一の基板を
貫通する電極を形成し、第一の基板を個片化する。第二の基板側から層状体に紫外線を含
む第２の光を照射し、第二の基板と第一の基板とを分離する。
【選択図】図５

Description

半導体装置の製造方法に関する。

従来、例えばウェハと支持基板とを接着剤によって貼り合わせ、支持基板によって支持
されたウェハを研磨して薄化した後、ウェハに対してデバイス形成のための加工などを施
して、支持基板から剥離する工程がある。かかる工程では、研磨中のウェハを支持基板に
よって強固に支持する必要があるため、ウェハと支持基板との接着には、接着力の比較的
高い接着剤が用いられる。

特表２００９−５４３７０８号公報

接着剤を介して支持基板に接着されたウェハと支持基板の反りを低減することができる
半導体装置の製造方法を提供する。

本発明の一つの実施形態によれば、半導体装置の製造方法が提供される。半導体装置の
製造方法では、熱可塑性の接着層を第一の基板としてのウェハ上に形成し、第二の基板と
しての支持基板に紫外線硬化性の接着層を形成し、熱可塑性の接着層と紫外線硬化性の接
着層をあわせ、支持基板側から紫外線を含む光を照射してウェハと支持基板を接合して層
状体にする。ウェハに基板を貫通する電極を形成し、ウェハを個片化し、支持基板側から
層状体に紫外線を含む光を照射して、支持基板とウェハを剥離する。

実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する断面図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する断面図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する断面図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する断面図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する断面図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する断面図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する断面図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する断面図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する断面図実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法のうち一工程を説明する断面図

以下、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照して説明す
る。なお、各実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を
省略する。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比
率等は現実のものとは異なる。説明中の上下等の方向を示す用語は、後述する半導体基板
の半導体素子形成面側を上または表とした場合の相対的な方向を指し示し、重力加速度方
向を基準とした現実の方向と異なる場合がある。なお、この実施形態により本発明が限定
されるものではない。

（第１実施形態）
図１及び図６は第一の接着層２を形成する工程、図２及び図７は第二の接着層４を形成
する工程、図３及び図８はウェハ１（第一の基板）と支持基板３（第二の基板）の貼りあ
わせ工程を示す図である。図４及び図９は、ウェハ１に電極を形成する工程及び個片化す
る工程を示し、図５及び図１０は、支持基板３をウェハ１から剥離する工程を示す図であ
る。なお、図６乃至図１０は、ウェハ１や支持基板３の周縁部、および、その近傍の断面
を模式的に示している。

まず、図１（ｂ）と図６に示すように、表面に回路が形成されたウェハ１（第一の基板
）の表面に熱可塑性材料を含む第一の接着層２を形成する。熱可朔性材料には、光を照射
することで分解する材料で、かつ溶剤で溶解することが可能である材料を用いる。熱可塑
性材料には、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリル、ポリエ
チレンテレフタレート、フッ素樹脂、ウレタン樹脂などの熱可塑性を有する樹脂を用いる
。

第一の接着層２の形成は、以下のような工程にて形成できる。まず、熱可塑性材料が溶
媒に溶解された液体を、スピンコート法を用いてウェハ１表面に塗布する。その後、加熱
することで液体に含まれる溶媒を蒸発させて、第一の接着層２を形成する。このとき、第
一の接着層２は、ウェハ１の表面の凹凸を覆うことができる程度の厚さ以上とする。特に
、ウェハ１の周辺部分における第一の接着層２は、その他の部分に比べ、より厚くなる厚
さとする。ウェハ１の周囲をあらかじめ薄く加工した後に、熱可塑性材料が溶媒に溶解さ
れた液体をウェハ１表面に塗布することで、周辺部分の厚さを厚くすることができる。

次に、図２（ｂ）と図６に示す様に、支持基板３に紫外線硬化接着剤を含む第二の接着
層４を形成する。支持基板３には光を透過する材料を用いる。この透過する光の波長は、
主に紫外線の波長域から赤外線の波長域である。第二の接着層４には、この透過した光の
照射量について、低照射量で硬化する材料を用いることが望ましい。紫外線硬化接着剤に
は、例えばウレタンアクリレートやエポキシアクリレートなどの紫外線硬化性を有する接
着剤を用いる。

第二の接着層４の形成は、以下のような工程にて形成できる。まず、紫外線硬化接着剤
が溶媒に溶解された液体を、スピンコート法を用いて支持基板３に塗布する。その後、加
熱する事で液体に含まれる溶媒を蒸発させて、第二の接着層４を形成する。

さらに、図３（ａ）と図８（ａ）に示す様に、ウェハ１と支持基板３とを、第一の接着
層２と第二の接着層４とが対向する様に貼りあわせる。貼りあわされたウェハ１と支持基
板３とに対し、支持基板３側から紫外線を含む光５を照射して、紫外線硬化接着剤を硬化
させる（図３（ｂ）、図８（ｂ））。これにより、ウェハ１と支持基板３を、第一と第二
の接着層２，４の界面で接着された層状体６にする。

また、図４（ａ）と図９に示す様に、層状体６のウェハ１側を研磨し、ウェハ１を薄厚
化する。このとき、研磨の方法は、メカニカルポリッシュ、溶剤を用いるケミカルポリッ
シュやケミカルメカニカルポリッシュ、又はそれらの組合せを用いる事が出来る。

ウェハ１の薄厚化後、ウェハ１に、ウェハ１を貫通する電極、配線、接続端子等を形成
する。ここで、ウェハ１を貫通する電極は、通常ＴｈｒｏｕｇｈＳｉｌｉｃｏｎＶｉ
ａ（ＴＳＶ）とも呼ばれているが、ウェハ１にシリコン以外（例えばガリウムヒ素等）を
用いた場合であっても便宜上ＴＳＶと呼ばれるため、半導体材料はシリコンに限られない
。層状体６のウェハ１を、研磨面側から個片化する。個片化する方法は、ブレードダイシ
ングを用いる事が出来る（図４（ｂ））。

次に、図１０（ａ）に示す様に、個片化されたウェハ１の研磨面側に保護テープ１０を
接着する。保護テープ１０は、支持基板３の剥離等の、後の工程でウェハ１の取扱いを容
易にし、破損を防ぎ、層状体６の持ち運び等が簡便になるよう、層状体６の径よりも大き
いものを用いることが望ましい。保護テープ１０には、例えば市販のダイシングテープを
用いる事が出来る。

さらに、図５（ａ）と図１０（ｂ）に示す様に、保護テープ１０が接着された層状体６
に対し、支持基板３側から紫外線を含む光１１を照射する。紫外線は支持基板３を透過し
て第二の接着層４に至り、第二の接着層４を分解する。紫外線が照射された層状体６を、
第二の接着層４の上面を界面として剥離すると、層状体６は、第二の接着層４が形成され
た支持基板３と、第一の接着層２が形成されたウェハ１とに分離される（図５（ｂ）、図
１０（ｃ））。このとき、層状体６から、支持基板３を第二の接着層４とともにピール剥
離することで、支持基板３とウェハ１とを分離できる。

続いて、図５（ｃ）、図５（ｄ）及び図１０（ｄ）に示す様に、ウェハ１の上面に残っ
た第一の接着層２を、溶剤を用いて除去する。このとき、溶剤により除去する前に、第一
の接着層２のピール剥離を行い（図１０（ｅ））、その後第二の接着層２の残渣物を溶剤
で溶かすことにより除去してもよい。

このように、第１実施形態では、熱可塑性材料を含む第一の接着層２及び紫外線硬化接
着剤を含む第二の接着層４を用いて紫外線照射による接着を行う。このことにより、接着
時にウェハを高温に加熱することなく接着することができる。よって、層状体６ウェハ１
の反りを低減することが可能になる。

なお、本実施形態においては、層状体６の接着層は２層であるが、２層以上の複数の層
としてもよい。複数の接着層を用いることにより、製造工程において層状体６に熱が加え
られた場合であっても、２層の接着層を用いる場合に比べて、ウェハ１の反りを低減する
ことが可能になる。また、このとき第一と第二の接着層２、４の厚みを、同じ程度か、第
一の接着層２の方が厚くなるように形成する、このことにより、よりウェハ１の反りをよ
り低減することができる。

なお、ウェハ１と支持基板３を接着するとき、紫外線を含む光５の照射は、紫外線硬化
接着剤を硬化させるための必要最低限でよい。

(第２実施形態)
実施例１において本実施形態においては、図１１は第一の接着層２及び剥離層１２を形
成する工程、図１２は第二の接着層４を形成する工程、ならびに図１３はウェハ１と支持
基板３の貼りあわせ工程を示す断面図である。また、図１４は、ウェハ１に電極を形成す
る工程及び個片化する工程、及び図１５は支持基板３をウェハ１から剥離する工程を示す
断面図である。

ウェハ１上の表面に熱可塑性材料を含む第一の接着層２を塗布し、熱可朔性材料に含ま
れる溶媒を蒸発させたのち、第一の接着層２の上面及び側面に、剥離層１２として、ＬＴ
ＨＣ（ＬｉｇｈｔＴｏＨｅａｔＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）などの、光に反応して分解
する薄膜の層を塗布する（図１１）。剥離層１２は、第一の接着層２を覆い、第一の接着
層２の上面を超えて、側面又は、ウェハ１の上面と側面の間の端面に達する程度までの範
囲に塗布してもよい。

図１２に示すように、支持基板３に紫外線硬化接着剤を含む第二の接着層４を塗布する
。支持基板３は、ガラス等の光を透過する材料で構成されており、紫外線の波長域から赤
外線の波長域を透過することを特徴とする。第二の接着層４には、低照射量で硬化する材
料を用いることが望ましい。

次に、ウェハ１と支持基板３とを、第一の接着層２の上面と剥離層１２の上面で貼りあ
わせ、支持基板体３側から紫外線を含む光５を照射して、紫外線硬化接着剤を硬化させる
（図１３）。これにより、ウェハ１と支持基板３を、複数の接着層で接着された層状体１
３にする。

本実施形態においては、層状体１３の接着層は第一と第二の接着層２、４及び剥離層１
２を含む３層であるが、３層以上の複数の層としてもよい。複数の接着層を用いることに
より、製造工程において層状体１３に熱が加えられた場合であっても、１層の接着層を用
いる場合に比べて、ウェハ１の反りを低減することが可能になる。また、このとき第一と
第二の接着層２、４の厚みを、同じ程度か、第一の接着層２の方が厚くなるように形成し
てもよい。なお、ウェハ１と支持基板３を接着するとき、紫外線を含む光５の照射は、紫
外線硬化接着剤を硬化させるために必要最低限度でよい。

さらに、第１実施形態における、ウェハ１の個片化と同様の工程（図１４）を行った後
、層状体１３の支持基板３側からレーザを含む光１４を照射して（図１５（ｂ））、剥離
層１２を分解する。その後、支持体３をウェハ１からピール剥離する（図１５（ｃ））。
なお、ウェハ１の第一の接着層２側表面に残った熱可朔性材料を含む残渣物を、溶剤を用
いて除去する。このとき、溶剤により除去する前に、ピール剥離を行い（図１５（ｄ））
、その後熱可朔性材料の残渣物を溶剤で溶かすことにより除去してもよい。

第２実施形態では、熱可塑性材料を含む第一の接着層２及び紫外線硬化接着剤を含む第
二の接着層４を用いて紫外線照射による接着を行っている。接着時にウェハを高温に加熱
することなく接着することができるため、層状体６の反りを低減することが可能になる。

さらに、光１４を照射して剥離層１２を分解するので、第１実施形態に比べ、ウェハ１
と支持体３とを容易に分離することが可能になる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
。

１ウェハ、２第一の接着層、３支持基板、４第二の接着層、５光、６層状
体、１０保護テープ、１１光、１２剥離層、１３層状体

Claims

第一の基板に熱可塑性を有する樹脂を含む第一の接着層を形成し、
第二の基板に紫外線硬化性を有する接着剤を含む第二の接着層を形成し、
前記第一の接着層と前記第二の接着層側をあわせ、前記第二の基板側から紫外線を含む
第１の光を照射して前記第一の基板と前記第二の基板とを接着して層状体にし、
前記第一の基板を貫通する電極を形成し、
前記第一の基板を個片化し、
前記第二の基板側から前記層状体に第２の光を照射し、前記第二の基板と前記第一の基
板とを分離することを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記第２の光にレーザを用い、前記第二の接着層を分解することを特徴とする請求項１
記載の半導体装置の製造方法。
前記第一の基板に前記第一の接着層を形成したのち、前記第一の接着層の上面を覆う剥
離層を形成し、
前記第一の基板と前記第二の基板とを接着して層状体にする際、前記剥離層と前記第二
の接着層との間で接着して前記層状体にし、
前記第二の基板側から前記層状体に前記第２の光を照射する際、前記第２の光にレーザ
を用い、前記剥離層を分解することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
前記剥離層は、前記第一の接着層の上面に加え、前記第一の基板の上面と側面との間に
形成された端面又は前記第一の基板の側面を覆うことを特徴とする請求項３記載の半導体
装置の製造方法。