JP2017216354A

JP2017216354A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2017216354A
Application number: JP2016109027A
Authority: JP
Inventors: 大五郎山口; daigoro Yamaguchi; 基小沢; Motoki Ozawa; 吉一中江; Yoshikazu Nakae; 榎本　哲也; Tetsuya Enomoto; 哲也榎本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2036-05-31
Also published as: JP6724566B2

Abstract

【課題】半導体装置の破壊を簡易な工程で抑制できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板１０を用いて複数の半導体装置１を製造する半導体装置の製造方法であって、基板１０の表面のうち所望のパターン１１が形成される一面の側に接着層２を形成することと、接着層２の接着力により、基板１０に板状の保護基材３を貼り付けることと、保護基材３が基板１０に貼り付けられた状態で、基板１０のうち一面とは反対側の他面から基板１０を貫通し接着層２に至る溝部７を形成することにより、複数の半導体装置１を分断することと、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。

半導体装置の製造では、半導体パターン等が形成されたウェハを切削し、ウェハに形成された複数の半導体装置を切り出すダイシング工程が行われる。ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）のように複雑な微小素子や中空構造がある半導体装置の製造では、このダイシング工程において切削水、洗浄水、加工負荷などにより半導体装置が破壊される問題がある。

ダイシング工程における半導体装置の破壊を抑制する方法として、例えば特許文献１では、センサ素子等に対応して複数の凹部が形成されたキャップウェハをセンサ素子等が形成されたウェハに取り付け、半導体装置を保護する方法が提案されている。

特開平９−２２３６７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、センサ素子等に対応した形状のキャップウェハを形成する必要があるため、工程が複雑になり、工数が多くなる。

本発明は上記点に鑑みて、半導体装置の破壊を簡易な工程で抑制できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板（１０）を用いて複数の半導体装置（１）を製造する半導体装置の製造方法であって、基板の表面のうち所望のパターン（１１）が形成される一面の側に接着層（２）を形成することと、接着層の接着力により、基板に板状の保護基材（３）を貼り付けることと、保護基材が基板に貼り付けられた状態で、基板のうち一面とは反対側の他面から基板を貫通し接着層に至る溝部（７）を形成することにより、複数の半導体装置を分断することと、を備える。

このように、基板の一面に接着層を介して板状の保護基材を貼り付け、保護基材が基板に貼り付けられた状態でダイシングカットを行うことにより、半導体パターン等を切削水などから保護することができる。保護基材は接着層を介して基板に貼り付けられるため、保護基材を半導体パターン等に合わせた形状に加工する必要がなく、ダイシングによる半導体装置の破壊を簡易な工程で抑制することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

本発明の第１実施形態が適用される半導体装置の断面図である。半導体装置に保護基材および保護テープが取り付けられた様子を示した断面図である。半導体装置の製造方法を示す断面図である。半導体装置の製造方法を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。ここでは、本実施形態の半導体装置の製造方法を、図１に示す半導体装置１に適用した例について説明する。まず、半導体装置１の構成について説明する。

図１に示すように、半導体装置１は、基板１０の上にパターン１１を形成することにより構成されており、メンブレン部１２を有する。このような半導体装置１としては、例えばＭＥＭＳミラーが挙げられる。本実施形態では、基板１０を用いて複数の半導体装置１が製造される。図１および後述する図２〜図４では、基板１０のうち半導体装置１のチップ２個分の領域を図示している。

図１に示すように、基板１０は、活性層１０ａ、ＢＯＸ層（埋め込み酸化層：Buried Oxide）１０ｂ、支持層１０ｃが順に積層された構造のＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板にて構成されている。活性層１０ａは例えばＳｉ等で構成され、ＢＯＸ層１０ｂは例えばＳｉＯ_２等で構成され、支持層１０ｃは例えばＳｉ等で構成される。

パターン１１は、活性層１０ａに形成された半導体パターン、配線パターン等の所望のパターンである。例えば半導体装置１がＭＥＭＳミラーである場合、パターン１１は、走査を行うための圧電素子や、この圧電素子を接続する配線であり、下部電極、圧電膜、上部電極が順に積層された構成とされている。下部電極および上部電極は、例えばＡｌ、Ａｕ、Ｐｔ等により構成されている。また、圧電膜は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料により構成されている。

メンブレン部１２は、基板１０の一部であり、支持層１０ｃの裏面に開口する凹部１３が形成されることにより基板１０の他の部分に比べて薄膜化されている。具体的には、メンブレン部１２は、基板１０のうちＢＯＸ層１０ｂと支持層１０ｃが除去されて薄膜化された部分である。例えば半導体装置１がＭＥＭＳミラーである場合、走査角や共振周波数の調整のために、基板１０が部分的に薄膜化され、メンブレン部１２が形成される。

このような半導体装置１は、フォトリソグラフィおよびエッチングにより活性層１０ａの表面にパターン１１を形成し、活性層１０ａを所望の形状に加工した後、必要に応じて支持層１０ｃを研削および研磨して基板１０を薄板化し、ＢＯＸ層１０ｂおよび支持層１０ｃを部分的に除去することで製造される。また、その後、基板１０のダイシングが行われ、複数の半導体装置１が分断される。

ＢＯＸ層１０ｂおよび支持層１０ｃの除去には、ウェットエッチングが用いられる。このウェットエッチングの際には、ステージ等において活性層１０ａが下向きになるように基板１０を固定するため、活性層１０ａおよびパターン１１を保護する必要がある。また、ダイシングの際には、切削水などからメンブレン部１２を保護する必要がある。

本実施形態では、図２に示すように、接着層２、保護基材３を用いて活性層１０ａおよびパターン１１を保護する。また、保護テープ４を用いてメンブレン部１２を保護する。

接着層２は、基板１０に保護基材３を貼り付けるものであり、ＵＶ硬化型の液状の接着剤で構成されている。このような接着層２を構成する接着剤としては、例えばスリーエムジャパン株式会社のＬＣ３２００、ＬＣ５２００−Ｆ１８を用いることができる。接着層２は、活性層１０ａの表面とパターン１１の表面とに形成され、保護基材３は、接着層２を介して活性層１０ａおよびパターン１１に貼り付けられる。

保護基材３は、ウェットエッチングのために基板１０がステージ等に固定される際、活性層１０ａおよびパターン１１を保護するものである。保護基材３は板状とされており、保護基材３のうち基板１０側の面は平坦面とされている。このような保護基材３は、例えばガラスで構成される。保護基材３の一面側には、レーザー吸収層３ａが形成されている。

レーザー吸収層３ａは、後述のように保護基材３を接着層２から剥離させることを目的として接着層２と保護基材３との間に配置されている。また、レーザー吸収層３ａは、レーザーの照射により厚み方向に分割される性質を有する。また、レーザー吸収層３ａを含む保護基材３は、透光性を有する。このようなレーザー吸収層３ａを有する保護基材３として、例えばショット日本株式会社のＴＥＭＰＡＸＦｌｏａｔ（登録商標）を用いることができる。

保護テープ４は、切削水などからメンブレン部１２を保護するものであり、凹部１３を覆うように支持層１０ｃの裏面に貼り付けられる。保護テープ４として、ダイシングテープを用いることができる。

以下、半導体装置１の製造方法のうち、接着層２、保護基材３を用いて活性層１０ａ等を保護し、メンブレン部１２を形成した後、メンブレン部１２を保護テープ４により保護しながら複数の半導体装置１をチップ状に分断する方法について説明する。

まず、図３（ａ）に示す工程では、パターン１１が形成され、活性層１０ａが所望の形状に加工された基板１０の表面に接着層２を形成する。具体的には、例えば、活性層１０ａがＢＯＸ層１０ｂよりも上側に位置するように基板１０をスピンコーター上に載置し、基板１０が回転している状態において、接着層２を構成する接着剤を基板１０の表面に滴下し、塗布する。そして、紫外線を照射し、接着層２を構成する接着剤をある程度硬化させる。

図３（ｂ）に示す工程では、接着層２の接着力により、基板１０に板状の保護基材３を貼り付ける。具体的には、レーザー吸収層３ａが接着層２と密着するように、保護基材３を接着層２の上に置く。そして、保護基材３の上方から紫外線を照射し、接着層２を構成する接着剤を完全に硬化させる。

このように基板１０を保護した後、支持層１０ｃがＢＯＸ層１０ｂよりも上側に位置するように基板１０をステージ等に固定し、必要に応じて支持層１０ｃを研削および研磨し、基板１０を薄板化する。また、図３（ｃ）に示すように、ウェットエッチングによりＢＯＸ層１０ｂおよび支持層１０ｃを部分的に除去し、凹部１３およびメンブレン部１２を形成する。

保護基材３は通常、基板１０の薄板化、および、ウェットエッチングの後に基板１０から剥離されるが、本実施形態では、ウェットエッチングの後も接着層２および保護基材３が基板１０に貼り付けられた状態を維持し、この状態でダイシングカットを行う。

具体的には、図４（ａ）に示すように、保護基材３にダイシングテープ５を貼り付け、基板１０をダイシングフレーム６および図示しないステージに載置する。そして、凹部１３を覆うように支持層１０ｃの裏面に保護テープ４を貼り付けた後、保護テープ４を貫通し、支持層１０ｃの裏面から基板１０を貫通し接着層２に至る溝部７を形成するようにダイシングを行う。これにより、複数の半導体装置１が分断される。

このとき、溝部７の底部が接着層２のうち保護基材３側の面から離された状態となるように、すなわち、接着層２が完全には分断されず、接着層２のうち複数の半導体装置１に対応する部分が保護基材３側で接続された状態となるように、ダイシングを行う。なお、ダイシングカットの深さ、すなわち、溝部７の深さについては、接着層２の基板１０からの剥離を考慮して設定すればよい。

具体的には、接着層２のうち溝部７と保護基材３との間に位置する部分の厚みは、溝部７が浅いほど大きくなり、この部分の厚みが大きいほど接着層２が変形しにくくなる。後述する図４（ｂ）、（ｃ）に示す工程において接着層２を基板１０から剥離させる際には、接着層２の端部を引っ張り、接着層２を折り曲げて基板１０から剥離させるため、溝部７をあまりに浅く形成すると、接着層２を剥離させにくくなる。

また、この部分の厚みは、溝部７が深いほど小さくなり、この部分の厚みが小さいほど接着層２がちぎれやすくなる。そのため、溝部７をあまりに深く形成すると、接着層２を基板１０から剥離させる際に接着層２がちぎれ、接着層２を一度に剥離させることができなくなり、工数が増える。したがって、これらの問題を考慮して、接着層２の基板１０からの剥離が容易になり、また、工数の増加を抑制することができるように、溝部７の深さを設定すればよい。

このように、接着層２および保護基材３が基板１０に貼り付けられた状態でダイシングカットを行うことにより、切削水などから基板１０の表面を保護することができる。また、接着層２および保護基材３を基板１０から剥離させる際に基板１０が変形するおそれがあるが、接着層２および保護基材３が基板１０に貼り付けられた状態を維持することにより、基板１０の変形が抑制され、基板１０のステージへの固定が容易になる。

ダイシングの後、ダイシングテープ５を保護基材３から剥離させる。そして、接着層２および保護基材３を基板１０から剥離させるために、活性層１０ａがＢＯＸ層１０ｂよりも上側に位置するように基板１０を図示しないステージに載置し、ステージに接続された図示しない真空ポンプを用いた真空吸着により、基板１０をステージに固定する。

このとき、図４（ａ）に示す工程で溝部７が形成されているので、ダイシングテープ５を剥離させた後の基板１０をそのままステージに載置すると、真空ポンプと大気とが溝部７を通して連結されるため、基板１０を真空吸着によりステージに固定することができない。

そこで、真空吸着が可能となるように、図４（ｂ）に示すように保護テープ４にダイシングテープ８を貼り付けて溝部７を覆い、活性層１０ａがＢＯＸ層１０ｂよりも上側に位置するように、基板１０をダイシングフレーム６および図示しないステージに載置する。

なお、保護テープ４の接着力があまりに強いと、半導体装置１のピックアップの際に保護テープ４を基板１０から剥離させることが困難になる。一方、ダイシングテープ８は半導体装置１に直接貼り付けられるものではないので、ダイシングテープ８の接着力に関しては、基板１０からの剥離を考慮する必要はない。そこで本実施形態では、基板１０の固定のために、ダイシングテープ８として保護テープ４よりも接着力の強いものを用いる。

基板１０をステージに載置した後、ステージに形成された複数の溝部を通して、真空ポンプによりダイシングテープ８を真空吸着し、基板１０をステージに固定する。そして、レーザーを照射してレーザー吸収層３ａを厚み方向に分割し、保護基材３を基板１０から剥離させた後、接着層２および接着層２の上面に残ったレーザー吸収層３ａを基板１０から剥離させる。これにより、図４（ｃ）に示すように、複数の半導体装置１がチップ状に分断される。

このとき、前述したように、ダイシングの際に接着層２が完全には分断されず、接着層２のうち複数の半導体装置１に対応する部分が保護基材３側でつながっているので、接着層２の全体を基板１０から一度に剥離させることができる。複数の半導体装置１をチップ状に分断した後、紫外線の照射により保護テープ４の接着力を弱め、分断された複数の半導体装置１をピックアップする。

以上説明したように、本実施形態では、ウェットエッチングの後も接着層２および保護基材３が基板１０に貼り付けられた状態を維持し、この状態でダイシングカットを行う。これにより、基板１０の表面側を切削水から保護することができる。また、保護基材３は接着層２を介して基板１０に貼り付けられるため、保護基材３を基板１０およびパターン１１に合わせた形状に加工する必要がない。したがって、例えば特許文献１に記載された方法に比べて簡易な工程で半導体装置１の破壊を抑制することができる。

また、本実施形態では、基板１０の裏面に保護テープ４を貼り付けて凹部１３を覆い、メンブレン部１２を保護した状態でダイシングカットを行う。保護テープ４は支持層１０ｃの裏面に貼り付けられるため、メンブレン部１２の形状等に合わせて保護テープ４を加工する必要がない。したがって、基板１０が脆弱なメンブレン部１２を備えている場合においても、簡易な工程で半導体装置１の破壊を抑制することができる。

また、本実施形態では、保護基材３および保護テープ４を半導体装置１の形状に合わせて加工する必要がなく、例えば特許文献１に記載されているようなキャップウェハを製造するための装置が不要である。また、半導体装置１の幅、厚み等が変更されても、保護基材３および保護テープ４の形状等を変更せずに半導体装置１を保護することができる。したがって、ダイシングのコストを低減することができる。

また、溝部７が接着層２を貫通し保護基材３に至るように形成されると、接着層２と保護基材３の界面から切削水が浸透し、メンブレン部１２が破壊されるおそれがある。これに対し本実施形態では、溝部７の底部が接着層２のうち保護基材３側の面から離されているため、接着層２と保護基材３の界面からの切削水の浸透を抑制し、メンブレン部１２の破壊を抑制することができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、ＭＥＭＳ構造以外の半導体装置１や、メンブレン部１２を備えていない半導体装置１に対して本発明を適用してもよい。また、保護テープ４を支持層１０ｃに貼り付けずにダイシングを行ってもよい。

１半導体装置
１０基板
１１パターン
２接着層
３保護基材
７溝部

Claims

基板（１０）を用いて複数の半導体装置（１）を製造する半導体装置の製造方法であって、
前記基板の表面のうち所望のパターン（１１）が形成される一面の側に接着層（２）を形成することと、
前記接着層の接着力により、前記基板に板状の保護基材（３）を貼り付けることと、
前記保護基材が前記基板に貼り付けられた状態で、前記基板のうち前記一面とは反対側の他面から前記基板を貫通し前記接着層に至る溝部（７）を形成することにより、前記複数の半導体装置を分断することと、を備える半導体装置の製造方法。
前記分断することでは、前記溝部の底部が前記接着層のうち前記保護基材の側の面から離された状態となるように前記溝部を形成する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記他面に開口する凹部（１３）を形成することにより前記基板の一部を他の部分に比べて薄膜化することと、
前記薄膜化することの後、前記凹部を覆うように前記他面に保護テープ（４）を貼り付けることと、を備え、
前記分断することでは、前記他面に前記保護テープが貼り付けられた状態で前記溝部を形成する請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。