JP2016174102A - 半導体製造方法および積層体 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体基板の薄化を、生産性を確保しつつ低コストで行うことができる半導体製造方法および積層体を提供する。【解決手段】本実施形態による半導体製造方法は、半導体基板における研削されるべき第1の面と反対側の第2の面に、支持体を形成することを具備する。また、半導体製造方法は、第1の面を研削することで半導体基板の厚みを薄くすることを具備する。また、半導体製造方法において、支持体は、樹脂を含有する。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、半導体製造方法および積層体に関する。
従来から、半導体製造プロセスにおいては、前工程(ウェハプロセス)でウェハを処理した後に、後工程において、パッケージへの収容のためにウェハの厚みを薄く(以下、薄化ともいう)していた。薄化は、接着剤で支持基板上にウェハを仮接着した状態で行っていた。そして、薄化後は、支持基板をウェハから剥離した上で、ウェハの表面から接着剤を除去していた。
また、従来は、支持基板として、ガラス製またはシリコン製の支持基板が用いられていた。ガラス製およびシリコン製の支持基板は、コストが高いため、1枚のウェハの薄化に利用された後に、新たなウェハの薄化に再利用されていた。
しかし、従来は、支持基板を再利用するための環境およびプロセスを構築する必要があったため、支持基板を再利用してもコストを十分に抑えることができなかった。また、従来は、ウェハからの接着剤の除去を、ピール剥離や溶剤による洗浄で行っていた。しかし、ピール剥離においては、剥離後の接着剤残差が生じるため、歩留りが悪くなるといった問題があった。また、溶剤による洗浄においては、溶剤の使用量が多いためコストが高いといった問題や、洗浄時間が長いといった問題があった。
このため、半導体基板の薄化を、生産性を確保しつつ低コストで行うことが求められる。
半導体基板の薄化を、生産性を確保しつつ低コストで行うことができる半導体製造方法および積層体を提供する。
本実施形態による半導体製造方法は、半導体基板における研削されるべき第1の面と反対側の第2の面に、支持体を形成することを具備する。また、半導体製造方法は、第1の面を研削することで半導体基板の厚みを薄くすることを具備する。また、半導体製造方法において、支持体は、樹脂を含有する。
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
図1は、本実施形態を示す積層体1の概略断面図である。図1に示すように、積層体1は、順に、半導体基板11と、パッド電極12(第2の電極)およびパシベーション膜13と、支持体14と、導電膜15と、保護膜16とを備える。
半導体基板11は、例えば、シリコン基板である。半導体基板11の表面11a(図1における上面)は、半導体素子などの図示しないデバイスが形成されたデバイス面(第2の面)である。一方、半導体基板11の裏面11b(図1における下面)は、半導体基板11の薄化において研削されるべき被研削面(第1の面)である。
パッド電極12は、半導体基板11の表面11aに接している。具体的には、パッド電極12は、半導体基板11の表面11aに形成されたデバイスに電気的に接続されている。また、パッド電極12は、半導体基板11を個片化後において三次元実装するために、後述するスルーシリコンビアに電気的に接続される。パッド電極12は、例えば、Cu電極であってもよい。
パシベーション膜13は、パッド電極12の間において半導体基板11の表面11aに接している。パシベーション膜13は、パッド電極12同士を絶縁する。パシベーション膜13は、例えば、SiN膜である。パシベーション膜13は、更に、SiO2やポリイミド樹脂を含んでもよい。
支持体14は、パッド電極12およびパシベーション膜13の上層において半導体基板11の表面11aを全面的に被覆している。支持体14は、半導体基板11の加工(例えば、薄化、スルーシリコンビアの形成、ダイシングなど)の際に、半導体基板11を支持する。すなわち、支持体14は、半導体基板11の加工の際に半導体基板11に割れ等の破損が生じないように、半導体基板11を補強する。
支持体14は、硬化性樹脂を硬化させた樹脂層である。硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂のいずれであってもよい。支持体14が樹脂層であることで、低コストで支持体14を製造できる。また、半導体基板11の加工後において、歩留まりを悪化させずに低コストで支持体14を除去できる。また、半導体基板11のダイシングを簡略化できる。
なお、図1に示すように、半導体基板11の端部の表面11aは、段差によって陥没していてもよい。そして、図1に示すように、陥没した表面11aに、支持体14の端部141が接触していてもよい。すなわち、支持体14の端部141は、半導体基板11の側面11cおよび表面11aを被覆するように半導体基板11側に突出していてもよい。支持体14の端部141が半導体基板11の側面11cを被覆することで、半導体基板11の薄化の際に半導体基板11の端部にバリが生じることを抑制できる。
導電膜15は、支持体14の表面を全面的に被覆している。導電膜15は、半導体基板11を加工する際に、半導体基板11を静電チャッキングするために用いることができる。導電膜15は、金属薄膜であってよい。
保護膜16は、導電膜15の表面を全面的に被覆する。保護層16は、支持体14の表面を保護する。保護膜16は、例えば、樹脂膜であってもよい。
本実施形態の積層体1によれば、支持体14が樹脂を含有することで、ガラス製またはシリコン製の支持基板に比べて半導体基板11を低コストで支持することができる。また、半導体基板11上に支持体14を直接設けることができるので、接着剤で半導体基板を支持基板に接着する場合に生じる接着残差は生じない。また、接着剤で半導体基板を支持基板に接着する場合に要する接着剤の剥離工程を省略できる。
したがって、本実施形態の積層体1によれば、半導体基板11の薄化を、生産性(歩留り、製造効率)を確保しつつ低コストで行うことができる。
次に、図1の積層体1の製造工程を具備した本実施形態の半導体製造方法について説明する。図2A〜図2Cは、本実施形態を示す半導体製造法の概略断面図である。具体的には、図2Aは、支持体14の形成工程を示す図である。図2Bは、導電膜15および保護膜16の形成工程を示す図である。図2Cは、半導体基板11の薄化工程を示す図である。
なお、初期状態において、半導体基板11の表面11aには、パッド電極12およびパシベーション膜13が形成されているものとする。そして、先ず、図2Aに示すように、半導体基板11の表面11a上に、硬化性樹脂140を塗布する。硬化性樹脂140は、接着剤ということもできる。硬化性樹脂140は、例えば、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂である。
硬化性樹脂140は、スピンコート、スパイラル塗布または印刷等によって塗布してよい。硬化性樹脂140の厚みは、半導体基板11を加工や搬送に耐え得るように補強する観点から、50μm以上にしてもよい。
そして、硬化性樹脂140を塗布した後は、硬化性樹脂140を硬化することで支持体14を得る。硬化性樹脂140が熱硬化性樹脂の場合、加熱によって硬化性樹脂140を硬化すればよい。硬化性樹脂140が紫外線硬化性樹脂の場合、紫外線の照射によって硬化性樹脂140を硬化すればよい。
次に、図2Bに示すように、支持体14の表面に、導電膜15を形成し、続いて、導電膜15の表面に、保護膜16を形成する。これにより、図1の積層体1が得られる。
次に、図2Cに示すように、半導体基板11を薄化する。薄化においては、導電膜15を介して不図示の研磨装置に積層体1を静電チャッキングする。そして、研磨装置の研磨部(砥石)によって、半導体基板11の裏面11bを研削する。なお、図2Cに示すように、半導体基板11の裏面11bは、支持体14の端部141の表面141aと同じ高さの位置まで研磨してよい。
薄化においては、半導体基板11に対して厚み方向D1への研磨圧力が作用する。本実施形態においては、半導体基板11が支持体14で補強されているので、研磨圧力による半導体基板11の破損を抑制できる。また、支持体14の端部141が半導体基板11の側面11cを覆うことで、半導体基板11の端部にバリが生じることを抑制できる。
図3A〜図3Dは、図2に続く半導体製造方法の概略断面図である。具体的には、図3Aは、スルーシリコンビア(TSV)17等の形成工程を示す図である。図3Bは、ダイシング工程を示す図である。図3Cは、サポートテープの貼り付け工程を示す図である。図3Dは、支持体14の除去工程を示す図である。
薄化工程(図2C)の後は、図3Aに示すように、半導体基板11を厚み方向D1に貫通するスルーシリコンビア17を形成する。スルーシリコンビア17の形成においては、先ず、半導体基板11を厚み方向D1に貫通するビアホール111(貫通孔)を形成する。ビアホール111は、パッド電極12に対応する位置に形成する。ビアホール111は、例えば、反応性イオンエッチング(RIE)で形成してもよい。
次に、ビアホール111の内周壁に、バリアメタル18を形成する。バリアメタル18は、例えば、Tiなどであってもよい。また、バリアメタル18は、例えば、ドライエッチングで形成してもよい。
次に、ビアホール111を埋めるスルーシリコンビア17を形成する。スルーシリコンビア17は、下端部においてパッド電極12に接触する。スルーシリコンビア17は、例えば、Niなどであってもよい。また、スルーシリコンビア17は、例えば、電気めっきや無電解めっき等のめっきプロセスで形成してもよい。
次に、図示はしないが、半導体基板11の裏面11b上に配線電極を形成する。また、半導体基板11の裏面11b上に、はんだバンプ19を形成する。はんだバンプ19は、個片化された半導体基板11(チップ)の三次元実装に用いられる。具体的には、はんだバンプ19は、上層のチップの電極(スルーシリコンビア等)に電気的に接続される。はんだバンプ19は、例えば、Snなどであってもよい。また、半導体基板11の裏面11b上に、接着剤101を形成する。接着剤101は、チップの三次元実装の際に、上層のチップとの接合力を向上させるために用いることができる。接着剤101は、例えば、感光性のポリイミド樹脂などであってもよい。
次に、図3Bに示すように、半導体基板11をダイシングする。ダイシングにおいては、半導体基板11をチップごとに個片化(分割)するために、ダイシングブレード2で半導体基板11を厚み方向D1に切断する。ダイシングにおいては、半導体基板11に対して厚み方向D1のせん断応力が作用する。本実施形態においては、半導体基板11が支持体14で補強されているので、ダイシングのせん断応力による半導体基板11の破損を抑制できる。
もし、半導体基板11を柔らかいダイシングテープに貼り付けてダイシングする場合、ダイシングテープに粘着するデバイスの欠損(チッピング)が生じ易くなる。
これに対して、本実施形態では、半導体基板11を支持体14で補強しながらダイシングを行うことで、チッピングを抑制することができる。
次に、図3Cに示すように、半導体基板11の裏面11bに、サポートテープ102を貼り付ける。サポートテープ102は、支持体14を除去する際に、裏面11bに形成された電極を保護するために用いることができる。サポートテープ102は、半導体基板11の裏面11bに形成された電極を埋め込める材質であることが望ましい。
次に、図3Dに示すように、支持体14を除去することでパッド電極12を露出させる。支持体14の除去は、機械研磨や溶剤を用いたエッチングによって行ってよい。支持体14を除去することで、半導体基板11をチップサイズに個片化できる。
もし、ガラス製またはシリコン製の支持基板を用いる場合、支持基板を再利用する環境およびプロセスを構築するためのコストがかかってしまう。また、支持基板から半導体基板を剥離した後に、半導体基板に粘着している接着剤を除去する手間がかかってしまう。また、ピール剥離によって接着剤を除去する場合、接着剤残差の発生によって歩留りが悪くなってしまう。また、溶剤による洗浄によって接着剤を除去する場合、溶剤の使用量が多くなるため、コストがかかり、洗浄時間が長くなってしまう。
これに対して、本実施形態においては、支持体14を安価な硬化性樹脂で製造できるので、材料コストを削減できる。また、本実施形態においては、支持体14以外に接着剤を除去する必要がないので、製造工数およびコストを削減できる。
図4A、図4Bは、図3に続く半導体製造方法の概略断面図である。具体的には、図4Aは、テープの張り替え工程を示す図である。図4Bは、個片化された半導体基板11のピックアップ工程を示す図である。
支持体14の除去工程(図3D)の後は、図4Aに示すように、サポートテープ102をピックアップテープ103に張り替える。
次に、図4Bに示すように、ピックアップテープ103から個片化した半導体基板11をピックアップする。ピックアップは、例えば、真空チャックによって行ってもよい。その後は、ピックアップした半導体基板11を、他の半導体基板11とともにスルーシリコンビア17を介して三次元実装する。
なお、支持体14を形成した後に、支持体14の表面を平坦化してもよい。平坦化は、CMP(Chemical Mechanical Polishing)によって行ってもよい。支持体14の表面を平坦化することで、薄化工程の際に、研磨装置において半導体基板11の裏面11b(被研削面)を水平に保持できる。半導体基板11の裏面11bを水平に保持できることにより、薄化後の半導体基板11の厚みの均一性を向上させることができる。半導体基板11の厚みの均一性が向上することで、ビアホール111の加工精度を向上させることができ、スルーシリコンビア17を適切に形成できる。これにより、歩留りを更に向上させることができる。
本実施形態は、例えば、NANDフラッシュメモリを製造するために適用することもできる。また、本実施形態は、薄化工程を含む半導体製造プロセスに広く適用することができ、例えば、スルーシリコンビアを形成しないプロセスにも適用できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、樹脂を含有する支持体14を用いることで、半導体基板の薄化を、生産性を確保しつつ低コストで行うことができる。
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同様に、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ものである。
11 半導体基板
14 支持体
14 支持体
Claims (8)
- 半導体基板における研削されるべき第1の面と反対側の第2の面に支持体を形成し、
前記第1の面を研削することで前記半導体基板の厚みを薄くすること、を具備し、
前記支持体は、樹脂を含有する、半導体製造方法。 - 前記支持体の形成は、
前記第2の面に硬化性樹脂を塗布し、
前記硬化性樹脂を硬化させること、を含む、請求項1に記載の半導体製造方法。 - 前記支持体の形成は、
前記硬化性樹脂を硬化させた後に、前記硬化性樹脂の表面を平坦化することを含む、請求項2に記載の半導体製造方法。 - 前記半導体基板の厚みを薄くした後に、前記半導体基板を厚み方向に切断すること、を具備した、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体製造方法。
- 前記半導体基板の厚みを薄くすることと、前記半導体基板を前記厚み方向に切断することとの間に、
前記半導体基板を前記厚み方向に貫通する貫通孔を形成し、
前記貫通孔を埋める第1の電極を形成すること、を具備した、請求項4に記載の半導体製造方法。 - 前記支持体を形成する前に、前記第2の面に、前記第1の電極に接続される第2の電極を形成し、
前記半導体基板を前記厚み方向に切断した後に、前記支持体を除去することで前記第2の電極を露出させること、具備した、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体製造方法。 - 前記半導体基板の側面を前記支持体で被覆する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体製造方法。
- 半導体基板と、
前記半導体基板における研削されるべき第1の面と反対側の第2の面に配置された支持体と、を備え、
前記支持体は、樹脂を含有する、積層体。
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