JP4283656B2 - Manufacturing method of semiconductor device, semiconductor device, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、集積回路(IC)が形成されたチップがマウントされたCSP(Chip Size Package)やMCP(Multi Chip Package)等の半導体装置(パッケージ)及びその作製方法に関し、さらには該パッケージが実装された電子機器に関する。 The present invention relates to a semiconductor device (package) such as a CSP (Chip Size Package) or MCP (Multi Chip Package) on which a chip on which an integrated circuit (IC) is formed is mounted, and a method for manufacturing the semiconductor device. Related to the electronic equipment.
携帯電話や電子手帳などに代表される携帯用電子機器には、メールの送受信、音声認識、小型カメラによる映像の取り込みなど様々な機能が要求されている一方、小型化、軽量化に対するユーザーニーズも依然強い。そのため、回路規模やメモリ容量のより大きいチップを、携帯用電子機器の限られた容積の中により多く搭載する必要性に迫られている。 Portable electronic devices such as mobile phones and electronic notebooks are required to have various functions such as sending and receiving e-mails, voice recognition, and video capture with a small camera, but there are also user needs for downsizing and weight reduction. Still strong. Therefore, it is necessary to mount more chips with larger circuit scale and memory capacity in the limited volume of portable electronic devices.
そこで、ICが作りこまれたチップをプリント配線基板に実装する技術として、パッケージの一種であるCSP(Chip Size Package)が注目されている。CSPはベアチップと同程度の小型化、軽量化を図ることができる。その上ベアチップと異なり、パッケージングメーカーから供給されたチップを電子機器メーカー側で実装する際に、クリーンルームや特殊なボンダ等の設備・技術を必要とせず、標準化に適している。またCSPは、チップを外部環境から守る保護機能、プリント配線基板のフットプリントを標準化することができる汎用化機能、サブミクロンスケールのチップの配線をプリント配線基板と同程度のミリメートルスケールまで拡大することができるスケール変換機能等の、ベアチップにはないパッケージの有利な機能をも併せ持っており、電子機器メーカーにとって、小型化、軽量化を実現するための不可欠な要素技術となっている。 Therefore, CSP (Chip Size Package), which is a kind of package, has attracted attention as a technology for mounting a chip in which an IC is built on a printed wiring board. The CSP can be as small and light as a bare chip. In addition, unlike bare chips, it does not require equipment or technology such as a clean room or special bonder when mounting a chip supplied by a packaging manufacturer on the electronic device manufacturer side, and is suitable for standardization. The CSP also protects the chip from the external environment, a general-purpose function that can standardize the footprint of the printed wiring board, and expands the wiring of the sub-micron scale chip to the same millimeter scale as the printed wiring board. It also has the advantageous functions of a package that is not available in bare chips, such as a scale conversion function, which has become an indispensable element technology for electronic device manufacturers to achieve downsizing and weight reduction.
そしてCSPの更なる小型化、軽量化を実現するために、CSPにマウントされているチップの薄型化が課題として認識されている。例えば下記非特許文献1には、チップの厚さ50μm以下が現時点で目標値であることが記載されている。
In order to realize further miniaturization and weight reduction of the CSP, it is recognized as a problem that the chip mounted on the CSP is thin. For example, the following Non-Patent
一般的に、CSPに代表されるパッケージにマウントされているチップの一連の作製工程には、後にチップとなる半導体素子が形成されたシリコンウェハの裏面に、バックグラインドと呼ばれる研磨処理を施す工程が設けられている。この研磨処理により、チップが薄型化され、パッケージを小型化、軽量化させることができる。 Generally, a series of manufacturing steps of a chip mounted on a package represented by a CSP includes a step of performing a polishing process called back grinding on the back surface of a silicon wafer on which a semiconductor element to be a chip later is formed. Is provided. By this polishing treatment, the chip is thinned, and the package can be reduced in size and weight.
しかしこのバックグラインド処理は、シリコンウェハの裏面に数十nm程度の深さの研磨痕を残すため、チップの機械的強度を低下させる一因となっている。時には研磨痕に加えて亀裂(クラック)が形成される場合もある。クラックは、その深さが数μm、時には20μmにも及ぶことがある。この研磨痕やクラックは、共に後の工程におけるチップ破損の原因となっており、チップの薄膜化が進むにつれてこの問題は深刻になりつつある。 However, this back grinding process leaves a polishing mark with a depth of about several tens of nanometers on the back surface of the silicon wafer, which is a cause of lowering the mechanical strength of the chip. Sometimes a crack is formed in addition to the polishing mark. Cracks can have a depth of several μm and sometimes as much as 20 μm. Both of these polishing marks and cracks cause chip breakage in a later process, and this problem is becoming more serious as the chip becomes thinner.
この問題に対処すべく、バックグラインド処理を行なった後に、ストレスリリーフと呼ばれる工程を追加する場合がある。ストレスリリーフとはシリコンウェハの裏面を平坦化する処理であり、具体的にはプラズマエッチング、ウェットエッチング、ドライポリッシング等が行なわれる。しかし上記ストレスリリーフは、数十nm程度の深さの研磨痕を消すのには有効であるが、数μm〜20μmにも及ぶクラックに対する効果は今一つであり、また該クラックが消滅するほどストレスリリーフを行なうと処理時間が長くなり、チップの作製工程におけるスループットが低くなって好ましくない。 In order to deal with this problem, there is a case where a process called stress relief is added after the back grinding process. The stress relief is a process for flattening the back surface of the silicon wafer. Specifically, plasma etching, wet etching, dry polishing or the like is performed. However, the stress relief described above is effective for removing polishing marks having a depth of about several tens of nanometers, but it has only one effect on cracks ranging from several μm to 20 μm, and the stress relief is increased as the cracks disappear. If this is performed, the processing time becomes long, and the throughput in the chip manufacturing process is lowered, which is not preferable.
また裏面にバックグラインド処理を施す際に、シリコンウェハの素子が形成されている表面にテープや基板を貼り付けて、素子を保護する必要がある。そのためバックグラインド処理におけるシリコンウェハの厚さの制御は、実際にはシリコンウェハと、保護のために貼り付けられたテープや基板とを合わせたトータルの厚さで制御されることになる。よって、保護用のテープや基板に撓みがあったり、その厚さが均一でなかったりすると、研磨後のシリコンウェハの厚さに数μm〜数十μm程度のむらが生じる。シリコンウェハの厚さは作製されるチップの特性に影響を与えるため、厚さにむらが生じると、チップの特性がばらつくという問題が出てくる。 Further, when the back grinding process is performed on the back surface, it is necessary to protect the element by attaching a tape or a substrate to the surface on which the element of the silicon wafer is formed. Therefore, the control of the thickness of the silicon wafer in the back grinding process is actually controlled by the total thickness of the silicon wafer and the tape or substrate attached for protection. Therefore, if the protective tape or the substrate is bent or the thickness thereof is not uniform, unevenness of about several μm to several tens of μm occurs in the thickness of the polished silicon wafer. Since the thickness of the silicon wafer affects the characteristics of the manufactured chip, if the thickness varies, there arises a problem that the characteristics of the chip vary.
さらに、シリコンウェハはガラス基板などに比べて単価が高く、また市場に比較的多く流通しているシリコンウェハのサイズはせいぜい直径12インチ程度である。12インチよりも大きいサイズのシリコンウェハも市場に出回ってはいるが、サイズが大きくなるほど単位面積あたりの価格はさらに上昇するため、安価なチップを提供するのに適していない。しかし1つのシリコンウェハから作製されるチップの数には限りがあるので、直径12インチ程度のシリコンウェハではスループットを高めるのが難しく、大量生産に向いていない。 Furthermore, silicon wafers have a higher unit price than glass substrates and the size of silicon wafers that are relatively distributed in the market is about 12 inches in diameter at most. Although silicon wafers having a size larger than 12 inches are on the market, the price per unit area further increases as the size increases, and is not suitable for providing inexpensive chips. However, since the number of chips produced from one silicon wafer is limited, it is difficult to increase the throughput of a silicon wafer having a diameter of about 12 inches, which is not suitable for mass production.
本発明は上述した問題に鑑み、(イ)クラックや研磨痕の原因となるバックグラインド処理を行なわずして、チップを飛躍的に薄くすることができ、(ロ)より低いコストでなおかつより高いスループットでチップを作製することができ、(ハ)チップの厚さのバラツキが抑えることができる、パッケージとその作製方法の提供を課題とする。また該パッケージが実装された電子機器の提供を課題とする。 In view of the above-mentioned problems, the present invention is capable of (i) dramatically reducing the thickness of the chip without performing back grind processing that causes cracks and polishing marks. It is an object of the present invention to provide a package and a manufacturing method thereof, in which a chip can be manufactured with high throughput and (c) variation in chip thickness can be suppressed. Another object is to provide an electronic device in which the package is mounted.
本発明では、支持体として機能する基板上に成膜した膜厚500nm以下の薄膜の半導体膜を、連続発振のレーザ光で結晶化し、その結晶化された半導体膜を用いて、トータルの膜厚5μm、より望ましくは2μm以下の薄膜の半導体素子を有するチップを形成する。そして最終的に基板を剥離した状態で、該チップをインターポーザにマウントする。 In the present invention, a thin semiconductor film having a thickness of 500 nm or less formed on a substrate functioning as a support is crystallized with continuous wave laser light, and the total film thickness is obtained using the crystallized semiconductor film. A chip having a thin film semiconductor element of 5 μm, more preferably 2 μm or less is formed. The chip is mounted on an interposer with the substrate finally peeled off.
具体的には、第1の基板上に金属膜を成膜し、該金属の表面を酸化することで数nmの薄い金属酸化膜を成膜する。次に該金属酸化膜上に絶縁膜、半導体膜を順に積層するように成膜する。そして半導体膜を連続発振のレーザ光で結晶化し、その結晶化された半導体膜を用いて半導体素子を作製する。次に半導体素子を形成したら、該素子を覆うように第2の基板を貼り合わせ、半導体素子が第1の基板と第2の基板の間に挟まった状態にする。 Specifically, a metal film is formed on the first substrate, and a thin metal oxide film of several nm is formed by oxidizing the surface of the metal. Next, an insulating film and a semiconductor film are sequentially stacked on the metal oxide film. Then, the semiconductor film is crystallized with continuous wave laser light, and a semiconductor element is manufactured using the crystallized semiconductor film. Next, when a semiconductor element is formed, a second substrate is attached so as to cover the element, and the semiconductor element is sandwiched between the first substrate and the second substrate.
そして第1の基板の半導体素子が形成されている側とは反対の側に、第1の基板の剛性を補強するために第3の基板を貼り合わせる。第2の基板よりも第1の基板の剛性が高いほうが、第1の基板を引き剥がす際に、半導体素子に損傷が与えられにくくスムーズに剥がすことができる。ただし第3の基板は、後に第1の基板を半導体素子から引き剥がす際に、第1の基板の剛性が十分であれば、必ずしも貼り合わせる必要はない。 Then, a third substrate is bonded to the side of the first substrate opposite to the side where the semiconductor element is formed in order to reinforce the rigidity of the first substrate. When the first substrate is higher in rigidity than the second substrate, the semiconductor element is less likely to be damaged when the first substrate is peeled off, and can be removed smoothly. Note that the third substrate is not necessarily bonded to the first substrate if the first substrate has sufficient rigidity when the first substrate is peeled off from the semiconductor element later.
次に、加熱処理等を施すことで金属酸化膜を結晶化し、脆性を高め、基板を半導体素子から剥離しやすくする。そして第1の基板を第3の基板と共に、半導体素子から引き剥がす。なお、金属酸化膜を結晶化するための加熱処理は、第3の基板を貼り合わせる前であってもよいし、第2の基板を貼り合わせる前であってもよい。或いは、半導体素子を形成する工程において行なわれる加熱処理が、この金属酸化膜の結晶化の工程を兼ねていても良い。 Next, heat treatment or the like is performed to crystallize the metal oxide film, increase brittleness, and facilitate separation of the substrate from the semiconductor element. Then, the first substrate is peeled off from the semiconductor element together with the third substrate. Note that the heat treatment for crystallizing the metal oxide film may be performed before the third substrate is bonded, or may be performed before the second substrate is bonded. Alternatively, the heat treatment performed in the step of forming the semiconductor element may also serve as the step of crystallizing the metal oxide film.
この引き剥がしによって、金属膜と金属酸化膜の間で分離する部分と、絶縁膜と金属酸化膜の間で分離する部分と、金属酸化膜自体が双方に分離する部分とが生じる。いずれにしろ、半導体素子は第2の基板側に貼り付くように、第1の基板から引き剥がされる。 By this peeling, a portion that is separated between the metal film and the metal oxide film, a portion that is separated between the insulating film and the metal oxide film, and a portion where the metal oxide film itself is separated into both are generated. In any case, the semiconductor element is peeled off from the first substrate so as to stick to the second substrate side.
そして第1の基板を剥離した後、半導体素子をインターポーザにマウントし、第2の基板を剥離する。なお、第2の基板は必ずしも剥離する必要はなく、例えばチップの厚さよりも機械的強度に重点を置くのならば、第2の基板をチップに貼り付けたまま完成としても良い。 Then, after peeling off the first substrate, the semiconductor element is mounted on the interposer, and the second substrate is peeled off. Note that the second substrate is not necessarily peeled off. For example, if the mechanical strength is emphasized rather than the thickness of the chip, the second substrate may be completed while being attached to the chip.
またインターポーザとチップとの電気的な接続(ボンディング)は、フリップチップ法を用いても、またワイヤボンディング法を用いても良い。フリップチップ法を用いる場合、ボンディングはインターポーザへのマウントと同時に行なわれる。ワイヤボンディング法を用いる場合、ボンディングの工程は、チップをマウントし、第2の基板を剥離した後に行なう。 Further, the electrical connection (bonding) between the interposer and the chip may be performed using a flip chip method or a wire bonding method. When the flip chip method is used, bonding is performed simultaneously with mounting to the interposer. When the wire bonding method is used, the bonding process is performed after the chip is mounted and the second substrate is peeled off.
なお1つの基板上に複数のチップを形成する場合、途中でダイシングを行ない、チップ同士を互いに切り離すようにする。ダイシングを施す工程は、半導体素子を形成した後のいずれかの工程間に挿入して行なう。望ましくは、(イ)第1の基板を剥離した後マウントする前、(ロ)マウントした後第2の基板を剥離する前、(ハ)第2の基板を剥離した後のいずれかのタイミングで行なうのが良い。 When a plurality of chips are formed on one substrate, dicing is performed in the middle so that the chips are separated from each other. The dicing step is performed by inserting between any steps after forming the semiconductor element. Desirably, (a) before mounting after peeling the first substrate, (b) after mounting, before peeling the second substrate, and (c) at any timing after peeling the second substrate. Good to do.
また本発明は、同一のインターポーザ上に複数のチップをマウントしてMCPを形成しても良い。この場合も、チップ間の電気的なワイヤボンディング法を用いても良いし、フリップチップ法を用いても良い。 In the present invention, an MCP may be formed by mounting a plurality of chips on the same interposer. Also in this case, an electric wire bonding method between chips may be used, or a flip chip method may be used.
またインターポーザは、プリント配線基板との電気的接続をリードフレームで行なうタイプであっても良いし、バンプを用いて行なうタイプであっても良いし、その他公知の形態を有していても良い。 The interposer may be of a type that makes electrical connection with the printed wiring board using a lead frame, may be a type that uses bumps, or may have a known form.
さらに本発明では、2つのレーザ光を用い、該2つのレーザ光を一方向に走査することによって結晶化された領域内に、1つのチップを形成する。2つのレーザ光をそれぞれ第1のレーザ光、第2のレーザ光とする。具体的に第1のレーザ光は、可視光線と同程度かそれより短い波長(780nm以下程度)を有する。 Furthermore, in the present invention, one chip is formed in the crystallized region by using two laser beams and scanning the two laser beams in one direction. The two laser beams are referred to as a first laser beam and a second laser beam, respectively. Specifically, the first laser beam has a wavelength (approximately 780 nm or less) that is approximately the same as or shorter than that of visible light.
パルス発振のレーザ光のみを用いて結晶化された半導体膜は、複数の結晶粒が集合して形成されており、その結晶粒の位置と大きさはランダムなものである。結晶粒内と比較して、結晶粒の界面(結晶粒界)は非晶質構造や結晶欠陥などに起因する再結合中心や捕獲中心が無数に存在している。この捕獲中心にキャリアがトラップされると、結晶粒界のポテンシャルが上昇し、キャリアに対して障壁となるため、キャリアの電流輸送特性が低下するという問題がある。一方、連続発振のレーザ光の場合、レーザ光の照射領域(ビームスポット)を一方向に走査させながら半導体膜に照射することで、走査方向に向かって結晶を連続的に成長させ、該走査方向に沿って長く延びた単結晶からなる結晶粒の集まりを形成することができる。しかし連続発振のレーザ光は、パルス発振のレーザに比べて単位時間あたりのレーザ光の出力エネルギーが低く、ビームスポットの面積を広げてスループットを高めることが難しい。さらに、半導体装置に通常用いられる数十〜数百nm厚の珪素膜をYAGレーザやYVO4レーザで結晶化させる場合、基本波よりも波長が短い第2高調波の方が吸収係数は高く、効率良く結晶化を行なうことができる。ところが、高調波に変換する非線形光学素子のレーザ光に対する耐性が著しく低いため、例えば連続発振のYAGレーザは、基本波を10kW出力できるのに対し、第2高調波の出力エネルギーは10W程度しか得られない。例えばNd:YAGレーザの場合、基本波(波長:1064nm)から第2高調波(波長:532nm)への変換効率は50%前後である。そのため、半導体膜の結晶化に必要なエネルギー密度を得るためにはビームスポットの面積を10-3mm2程度と小さくしなければならず、スループットの面でパルス発振の場合と比べ劣っている。 A semiconductor film crystallized using only pulsed laser light is formed by aggregating a plurality of crystal grains, and the positions and sizes of the crystal grains are random. Compared with the inside of a crystal grain, the interface (crystal grain boundary) of a crystal grain has innumerable recombination centers and trap centers due to an amorphous structure or crystal defects. When carriers are trapped in this trapping center, the potential of the crystal grain boundaries is increased, which becomes a barrier against the carriers, so that there is a problem that the current transport characteristics of the carriers are deteriorated. On the other hand, in the case of a continuous wave laser beam, a crystal is continuously grown in the scanning direction by irradiating the semiconductor film while scanning the irradiation region (beam spot) of the laser beam in one direction. A collection of crystal grains made of a single crystal extending along the length can be formed. However, continuous wave laser light has a lower output energy of laser light per unit time than pulsed laser, and it is difficult to increase the beam spot area and increase throughput. Furthermore, when crystallizing a silicon film of several tens to several hundreds of nanometers normally used for a semiconductor device with a YAG laser or a YVO 4 laser, the second harmonic having a shorter wavelength than the fundamental wave has a higher absorption coefficient, Crystallization can be performed efficiently. However, since the nonlinear optical element that converts to harmonics is extremely low in resistance to laser light, for example, a continuous wave YAG laser can output a fundamental wave of 10 kW, whereas an output energy of the second harmonic is only about 10 W. I can't. For example, in the case of an Nd: YAG laser, the conversion efficiency from the fundamental wave (wavelength: 1064 nm) to the second harmonic (wavelength: 532 nm) is around 50%. Therefore, in order to obtain the energy density necessary for crystallization of the semiconductor film, the area of the beam spot must be reduced to about 10 −3 mm 2, which is inferior to the pulse oscillation in terms of throughput.
本発明では、高調波のパルス発振の第1のレーザ光により溶融した領域に、連続発振の第2のレーザ光を照射する。よって、第1のレーザ光によって半導体膜を溶融することで、第2のレーザ光の半導体膜への吸収係数が飛躍的に高まり、第2のレーザ光が半導体膜に吸収されやすくなる。図8(A)に、レーザ光の波長(nm)に対する、非晶質珪素膜(アモルファスシリコン)の吸収係数(cm-1)の値を示す。また図8(B)に、レーザ光の波長(nm)に対する、多結晶珪素膜(アモルファスシリコン)の吸収係数(cm-1)の値を示す。なお、測定は分光エリプソメーターで得られる消衰係数から求めた。図8(A)、図8(B)から、吸収係数が1×104cm-1以上であれば、第1のレーザ光により半導体膜を十分溶融させることができると考えられる。この数値範囲の吸収係数を得るためには、非晶質珪素膜の場合、第1のレーザ光の波長を780nm以下とするのが望ましいと考えられる。なお、第1のレーザ光の波長と吸収係数の関係は、半導体膜の材料および結晶性等などによって異なる。よって第1のレーザ光の波長はこれに限定されず、吸収係数が1×104cm-1以上となるように適宜第1のレーザ光の波長を設定すれば良い。そして、第1のレーザ光により溶融した部分が、連続発振である第2のレーザ光の照射により溶融状態が維持されたまま半導体膜中で移動するので、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒の集まりを形成することができる。 In the present invention, the region that is melted by the first laser beam of the harmonic pulse oscillation is irradiated with the second laser beam of continuous oscillation. Therefore, by melting the semiconductor film with the first laser light, the absorption coefficient of the second laser light into the semiconductor film is dramatically increased, and the second laser light is easily absorbed into the semiconductor film. FIG. 8A shows the value of the absorption coefficient (cm −1 ) of the amorphous silicon film (amorphous silicon) with respect to the wavelength (nm) of the laser beam. FIG. 8B shows the value of the absorption coefficient (cm −1 ) of the polycrystalline silicon film (amorphous silicon) with respect to the wavelength (nm) of the laser beam. The measurement was obtained from the extinction coefficient obtained with a spectroscopic ellipsometer. From FIGS. 8A and 8B, it is considered that when the absorption coefficient is 1 × 10 4 cm −1 or more, the semiconductor film can be sufficiently melted by the first laser beam. In order to obtain an absorption coefficient in this numerical range, in the case of an amorphous silicon film, it is considered that the wavelength of the first laser beam is preferably 780 nm or less. Note that the relationship between the wavelength of the first laser beam and the absorption coefficient varies depending on the material of the semiconductor film, crystallinity, and the like. Therefore, the wavelength of the first laser beam is not limited to this, and the wavelength of the first laser beam may be set as appropriate so that the absorption coefficient is 1 × 10 4 cm −1 or more. Then, the portion melted by the first laser light moves in the semiconductor film while being maintained in the molten state by the irradiation of the second laser light that is continuous oscillation, so that it continuously grows in the scanning direction. A collection of crystal grains can be formed.
溶融状態の維持できる時間はパルス発振のレーザと連続発振のレーザの出力のバランスにより決まる。溶融状態の維持できる時間内で、次のパルス発振のレーザが半導体膜に照射されれば、前記溶融状態は保持されたまま半導体膜のアニールを続けることができる。極端な場合、一旦パルスレーザで半導体膜を溶融させれば、その後は、基本波の照射のみで、溶融状態が維持できる条件もあり得る。この場合、パルスレーザは1ショットのみ照射し、その後は連続発振のレーザで溶融状態を維持させればよい。 The time during which the molten state can be maintained is determined by the balance between the output of the pulsed laser and the continuous wave laser. If the semiconductor film is irradiated with the next pulsed laser within a time during which the molten state can be maintained, annealing of the semiconductor film can be continued while the molten state is maintained. In an extreme case, once the semiconductor film is melted with a pulse laser, there may be a condition in which the molten state can be maintained only by irradiation with the fundamental wave. In this case, it is only necessary to irradiate only one shot of the pulse laser and then maintain the molten state with a continuous wave laser.
なお高次の高調波ほどエネルギーが低くなるため、第1のレーザ光は、その基本波の波長が1μm程度である場合、第2高調波が最も望ましい。しかし本発明はこれに限定されず、第1のレーザ光は可視光線以下の波長を有していれば良い。また第2のレーザ光は、第1のレーザ光に対するエネルギーの補助という目的からして、半導体膜への吸収係数よりも出力される出力されるパワーが重要視される。よって、第2のレーザ光は基本波を用いるのが最も望ましい。しかし本発明はこれに限定されず、第2のレーザ光は基本波であっても高調波であってもよい。 Since higher harmonics have lower energy, the first laser beam is most preferably the second harmonic when the wavelength of the fundamental wave is about 1 μm. However, the present invention is not limited to this, and the first laser beam only needs to have a wavelength of visible light or less. In the second laser beam, for the purpose of assisting energy with respect to the first laser beam, the output power output is more important than the absorption coefficient to the semiconductor film. Therefore, it is most desirable to use a fundamental wave as the second laser light. However, the present invention is not limited to this, and the second laser beam may be a fundamental wave or a harmonic wave.
第2のレーザ光に基本波を用いる場合、波長を変換する必要がないので、非線形光学素子の劣化を考慮してエネルギーを抑えなくともよい。例えば第2のレーザ光は、連続発振の可視光線以下のレーザと比較して出力が100倍以上(例えば出力1000W以上)の出力とすることも可能である。よって非線形光学素子のメンテナンスの煩雑さをなくし、半導体膜に吸収されるレーザ光のトータルのエネルギーを高めることができ、より大粒径の結晶を得ることができる。 When the fundamental wave is used for the second laser light, it is not necessary to convert the wavelength, and thus it is not necessary to suppress energy in consideration of deterioration of the nonlinear optical element. For example, the second laser beam can have an output that is 100 times or more (for example, an output of 1000 W or more) compared to a continuous-wave laser of visible light or less. Therefore, the complexity of the maintenance of the nonlinear optical element can be eliminated, the total energy of the laser light absorbed by the semiconductor film can be increased, and a crystal having a larger particle diameter can be obtained.
またパルス発振は連続発振に比べて、発振されるレーザ光の、単位時間あたりのエネルギーが高い。また高調波と基本波では、高調波の方がエネルギーは低く、基本波の方がエネルギーは高い。本発明では、高調波または可視光線以下の波長を有するレーザ光はパルス発振とし、基本波のレーザ光は連続発振とすることで、高調波と基本波を共に連続発振とする構成や、高調波を連続発振とし基本波をパルス発振とする構成に比べて、高調波のビームスポットと基本波のビームスポットが互いに重なり合う領域の広さを確保することができるので、チップの作製における設計上の制約を飛躍的に抑えることができる。 In pulse oscillation, the energy of the oscillated laser light per unit time is higher than in continuous oscillation. Moreover, in the harmonic and the fundamental wave, the energy of the harmonic is lower, and the energy of the fundamental wave is higher. In the present invention, a laser beam having a wavelength of harmonics or less than visible light is pulsed oscillation, and the fundamental laser beam is continuously oscillated. Compared to a configuration in which the oscillation is continuous and the fundamental wave is pulse oscillation, the size of the area where the harmonic beam spot and the fundamental beam spot overlap each other can be secured. Can be dramatically reduced.
なお第1のレーザ光は、パルス発振のArレーザ、Krレーザ、エキシマレーザ、CO2レーザ、YAGレーザ、Y2O3レーザ、YVO4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ti:サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザを用いることで得られる。 The first laser light is pulsed Ar laser, Kr laser, excimer laser, CO 2 laser, YAG laser, Y 2 O 3 laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, Alexandride laser, Ti: sapphire laser, copper vapor laser or gold vapor laser can be used.
また第2のレーザ光は、連続発振のArレーザ、Krレーザ、CO2レーザ、YAGレーザ、Y2O3レーザ、YVO4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、アレキサンドライドレーザ、Ti:サファイヤレーザまたはヘリウムカドミウムレーザを用いることで得られる。 The second laser beam is a continuous wave Ar laser, Kr laser, CO 2 laser, YAG laser, Y 2 O 3 laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, alexandride laser, Ti: sapphire laser or It can be obtained by using a helium cadmium laser.
例えば、連続発振のYAGレーザとパルス発振のエキシマレーザを例に挙げて、2つのレーザによって形成される2つのビームスポットの重なりについて説明する。 For example, the overlap of two beam spots formed by two lasers will be described by taking a continuous wave YAG laser and a pulsed excimer laser as examples.
図3(A)に、基本波を有する連続発振のYAGレーザのビームスポット10と、第2高調波を有する連続発振のYAGレーザのビームスポット11を重ねている様子を示す。基本波のYAGレーザは10kW程度の出力エネルギーを得ることができ、また、第2高調波のYAGレーザは、10W程度の出力エネルギーを得ることができる。
FIG. 3A shows a state in which a
そして、レーザ光のエネルギーが100%半導体膜に吸収されるものと仮定すると、各レーザ光のエネルギー密度を0.01〜100MW/cm2とすることで、半導体膜の結晶性の向上を図ることができる。よってここでは、エネルギー密度を1MW/cm2とする。 Assuming that 100% of the energy of the laser beam is absorbed by the semiconductor film, the crystallinity of the semiconductor film is improved by setting the energy density of each laser beam to 0.01 to 100 MW / cm 2. Can do. Therefore, here, the energy density is 1 MW / cm 2 .
そして基本波を有する連続発振のYAGレーザのビームスポット10の形状を矩形と仮定し、その短軸方向の長さをLX1、長軸方向の長さをLY1とすると、上記エネルギー密度を満たすためには、LX1は20μm〜100μmとし、例えばLX1=20μmの場合だとLY1=50mm程度、LX1=30μmの場合だとLY1=30mm程度、LX1=100μmの場合だとLY1=10mm程度、とするのが適当である。つまりこの場合、LY1は10mm以上50mm以下がより良い結晶性を得るのに適当な値である。
The shape of the
また高調波を有する連続発振のYAGレーザのビームスポット11の形状を矩形と仮定し、その短軸方向の長さをLX2、長軸方向の長さをLY2とすると、上記エネルギー密度を満たすためには、LX2は20μm〜100μmとし、例えばLX2=10μmの場合だとLY2=100μm程度とするのが適当である。
Further, assuming that the shape of the
基本波を有する連続発振のYAGレーザのビームスポット10と、第2高調波を有する連続発振のYAGレーザのビームスポット11とが重なる領域の面積は、ビームスポット11が完全にビームスポット10に重なっていると仮定すると、ビームスポット11の面積に相当する。
The area of the region where the
次に、図3(B)に、基本波を有する連続発振のYAGレーザのビームスポット10と、パルス発振のエキシマレーザのビームスポット12を重ねている様子を示す。パルス発振のエキシマレーザは、1パルスあたり1J程度の出力エネルギーを得ることができる。また、パルス幅を30ns程度とすると、単位時間あたりの出力は30MWとなる。よって、パルス発振のエキシマレーザのビームスポット12の形状を矩形と仮定し、その短軸方向の長さをLX3、長軸方向の長さをLY3とすると、上記エネルギー密度を満たすためには、LX3は20μm〜500μmとし、例えばLX3=400μmの場合だとLY3=300mm程度とするのが適当である。
Next, FIG. 3B shows a state where a
基本波を有する連続発振のYAGレーザのビームスポット10と、パルス発振のエキシマレーザのビームスポット12とが重なる領域の面積は、ビームスポット10が完全にビームスポット12に重なっていると仮定すると、ビームスポット10の面積に相当する。
Assuming that the
よって、図3(A)のように第1のレーザ光と第2のレーザ光を共に連続発振とするよりも、本発明のように第1のレーザ光を連続発振、第2のレーザ光をパルス発振としたほうが、2つのレーザ光の重なる領域を大幅に広げることが可能であり、チップ作製における設計上の制約を飛躍的に抑え、スループットをより高めることができる。 Therefore, rather than making both the first laser beam and the second laser beam continuously oscillate as shown in FIG. 3A, the first laser beam is continuously oscillated and the second laser beam is used as in the present invention. When pulse oscillation is used, it is possible to greatly expand the overlapping region of the two laser beams, and it is possible to drastically suppress design restrictions in chip fabrication and further increase throughput.
なおレーザ光は2つに限定されず、2つ以上であれば良い。高調波を有する第1のレーザ光を複数用いたり、第2のレーザ光を複数用いたりしても良い。 Note that the number of laser beams is not limited to two, but may be two or more. A plurality of first laser beams having harmonics may be used, or a plurality of second laser beams may be used.
なおビームスポットを線状とすることで、走査方向に結晶化された結晶粒が集まっている領域の、前記ビームスポットの長軸方向における幅を、できるだけ広くとることができる。つまり、長軸の両端に形成される結晶性の劣った領域の、全ビームスポットに占める面積の割合を低減させることができると言える。しかし本発明においてビームスポットの形状は線状に限定されず、矩形状や面状であっても被照射体に対して十分なアニールを行なえるのであれば問題はない。 By making the beam spot linear, the width of the beam spot in the major axis direction of the region where crystal grains crystallized in the scanning direction gather can be made as wide as possible. That is, it can be said that the ratio of the area occupied by all the beam spots in the region of poor crystallinity formed at both ends of the long axis can be reduced. However, in the present invention, the shape of the beam spot is not limited to a linear shape, and there is no problem even if it is rectangular or planar as long as sufficient annealing can be performed on the irradiated object.
またビームスポットを一方向に長い楕円状または矩形状に加工し、該ビームスポットの短軸方向に走査させて半導体膜を結晶化させるとスループットを高めることができる。加工後のレーザビームの形状が楕円状になるのは、元のレーザ光の形状が円形もしくはそれに近い形状であるからである。レーザ光の元の形状が長方形状であれば、それをシリンドリカルレンズなどで1方向に拡大することでさらに長軸がさらに長くなるように加工してから用いても良い。また複数のレーザビームをそれぞれ一方向に長い楕円状または矩形状に加工し、それらをつなげて一方向にさらに長いビームを作って、スループットをより高めるようにしても良い。 Further, when the beam spot is processed into an elliptical shape or a rectangular shape that is long in one direction and is scanned in the short axis direction of the beam spot to crystallize the semiconductor film, the throughput can be increased. The reason why the shape of the laser beam after processing is elliptical is that the shape of the original laser beam is circular or close to it. If the original shape of the laser beam is a rectangular shape, it may be used after being processed so that the long axis becomes longer by enlarging it in one direction with a cylindrical lens or the like. In addition, a plurality of laser beams may be processed into an elliptical or rectangular shape that is long in one direction, and connected to create a longer beam in one direction, thereby further increasing the throughput.
なお、ここでいう「線状」は、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形(もしくは長楕円形)を意味する。例えば、アスペクト比が2以上(好ましくは10〜10000)のものを線状と呼ぶが、線状が矩形状に含まれることに変わりはない。 Here, “linear” does not mean “line” in a strict sense, but means a rectangle (or oval) having a large aspect ratio. For example, an aspect ratio of 2 or more (preferably 10 to 10000) is called a linear shape, but the linear shape is still included in a rectangular shape.
図1(A)に、第1及び第2のレーザ光で半導体膜を結晶化している様子を示す。101は第1の基板であり、第1の基板101上に半導体膜102が成膜されている。103は第1のレーザ光によって半導体膜102上に形成されるビームスポット(第1のビームスポット)、104は第2のレーザ光によって半導体膜102上に形成されるビームスポット(第2のビームスポット)に相当する。
FIG. 1A shows a state in which the semiconductor film is crystallized with the first and second laser beams. Reference numeral 101 denotes a first substrate, and a semiconductor film 102 is formed over the first substrate 101.
破線の矢印はビームスポット103、104の、半導体膜102に対する相対的な移動方向を示している。ビームスポット103、104は、半導体膜102上において一方向に走査した後、該走査方向に対して垂直の方向にスライドする。そして次に、該一方向とは逆の一方向に向かって、再び半導体膜102上において走査する。このような走査を順に繰り返すことで、半導体膜102全面にビームスポット103、104を照射することができる。なお、ビームスポット103、104をスライドさせる距離は、ビームスポット103の走査方向に対して垂直の方向における幅と、ほぼ同じ程度とするのが望ましい。
Dashed arrows indicate the relative movement directions of the beam spots 103 and 104 with respect to the semiconductor film 102. The beam spots 103 and 104 scan in one direction on the semiconductor film 102 and then slide in a direction perpendicular to the scanning direction. Next, scanning is performed again on the semiconductor film 102 in one direction opposite to the one direction. By repeating such scanning in order, the beam spots 103 and 104 can be irradiated to the entire surface of the semiconductor film 102. It is desirable that the distance at which the beam spots 103 and 104 are slid is approximately the same as the width of the
また105〜107は、後にチップとして用いる領域に相当し、各領域105〜107はそれぞれ、第1及び第2のビームスポット103、104を一方向に走査することによって結晶化された領域内に収まるように、言い換えると、チップが第2のビームスポット104の長軸の両端に形成される結晶性の劣った領域(エッジ)を横切ることがないようにレイアウトされている。このようにレイアウトすることで、少なくとも結晶粒界のほとんど存在しない半導体膜を、チップ内の半導体素子に用いることができる。
図1(B)に、各領域105〜107にそれぞれ形成されたチップ105a〜107aを、インターポーザ108にマウントすることで形成されるパッケージの斜視図を示す。インターポーザ108へのマウントは、チップ105aとチップ106aのように積層するように行っても良いし、チップ107aのように単層でマウントするようにしても良い。またインターポーザ108に備えられている端子は、ソルダーボールが設けられたボールグリッドアレイ型であっても、端子が周辺に配置されているリードフレーム型であっても、その他公知の形態を有するタイプであっても良い。
FIG. 1B shows a perspective view of a package formed by mounting the
そして本発明では、レーザ光で半導体膜を結晶化させることにより、ガラス基板に与えられる熱的ダメージ抑えつつ結晶化を行なうことができるので、安価なガラス基板上に多結晶半導体膜を用いてチップを形成することができる。 In the present invention, since the semiconductor film is crystallized with laser light, crystallization can be performed while suppressing thermal damage given to the glass substrate, so that a chip using a polycrystalline semiconductor film on an inexpensive glass substrate is used. Can be formed.
そして本発明は、シリコンウェハに比べて安価で大型のガラス基板を用いることができるので、より低いコストで、なおかつ高いスループットでチップを大量生産することができ、チップ一枚当たりの生産コストを飛躍的に抑えることができる。また、基板を繰り返し使用することも可能なので、チップ1枚あたりにかかるコストを削減することができる。 In addition, since the present invention can use a large glass substrate that is cheaper than silicon wafers, it can mass-produce chips at a lower cost and with a higher throughput, and the production cost per chip has increased dramatically. Can be suppressed. In addition, since the substrate can be used repeatedly, the cost per chip can be reduced.
また、トータルの膜厚を5μm、より望ましくは2μm以下となるようにチップを形成することが可能であり、クラックや研磨痕の原因となるバックグラインド処理を行なわずして、チップを飛躍的に薄くすることができる。そしてチップの厚さのバラツキも、チップを構成する各膜の成膜時におけるばらつきに依存することになるので、大きくても数百nm程度であり、バックグラインド処理による数〜数十μmのばらつきと比べて飛躍的に小さく抑えることができる。 In addition, it is possible to form a chip so that the total film thickness is 5 μm, more desirably 2 μm or less, and the chip can be drastically cut without performing back grind processing that causes cracks and polishing marks. Can be thinned. The variation in the thickness of the chip also depends on the variation in the formation of each film constituting the chip, so it is about several hundred nanometers at most, and the variation of several to several tens of μm due to the back grinding process. Compared to, it can be dramatically reduced.
そして本発明のパッケージを電子機器に用いることで、回路規模やメモリ容量のより大きいチップを、電子機器の限られた容積の中により多く搭載することができ、電子機器の多機能を実現しつつ、小型化、軽量化させることもできる。特に携帯用電子機器の場合、その小型化、軽量化が重要視されているため、本発明のパッケージを用いることは有効である。 By using the package of the present invention for an electronic device, a larger number of chips having a larger circuit scale and memory capacity can be mounted in a limited volume of the electronic device, while realizing the multifunction of the electronic device. It can also be reduced in size and weight. In particular, in the case of a portable electronic device, it is important to use the package of the present invention because the reduction in size and weight is regarded as important.
本発明のパッケージは、液晶表示装置、有機発光素子に代表される発光素子を各画素に備えた発光装置、DMD(Digital Micromirror Device)、PDP(Plasma Display Panel)、FED(Field Emission Display)等の表示装置の駆動を制御する各種回路に用いることができる。例えば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置、発光装置の場合、各画素を選択する走査線駆動回路、選択された画素にビデオ信号を供給するタイミングを制御する信号線駆動回路、走査線駆動回路及び信号線駆動回路に供給する信号を生成するコントローラ等を、本発明のパッケージで形成することができる。また表示装置の駆動を制御する回路のみならず、マイクロプロセッサ(MPU)、メモリ、電源回路、またその他のデジタル回路やアナログ回路に本発明を適用させることが可能である。また、TFTに代表される半導体素子の特性が飛躍的に向上した暁には、一般的に高周波回路と呼ばれている各種回路を、本発明のパッケージで実現させることが可能となる。 The package of the present invention includes a liquid crystal display device, a light emitting device having a light emitting element represented by an organic light emitting element in each pixel, DMD (Digital Micromirror Device), PDP (Plasma Display Panel), FED (Field Emission Display), etc. It can be used for various circuits for controlling the driving of the display device. For example, in the case of an active matrix liquid crystal display device and a light-emitting device, a scanning line driving circuit that selects each pixel, a signal line driving circuit that controls timing for supplying a video signal to the selected pixel, a scanning line driving circuit, and a signal A controller or the like that generates a signal to be supplied to the line driver circuit can be formed using the package of the present invention. In addition, the present invention can be applied not only to a circuit for controlling driving of a display device but also to a microprocessor (MPU), a memory, a power supply circuit, and other digital circuits and analog circuits. In addition, when the characteristics of a semiconductor element typified by TFT are drastically improved, various circuits generally called high-frequency circuits can be realized by the package of the present invention.
また本発明の電子機器は、上記表示装置のみならず、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD(Digital Versatile Disc)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)までその範囲に含む。特に本発明は、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型ビデオカメラ、携帯型デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)に代表される携帯用電子機器に用いる場合に有効である。 The electronic device of the present invention is not limited to the display device described above, but a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, an audio playback device (car audio, audio component, etc.), a personal computer, a game device. , A portable information terminal (mobile computer, mobile phone, portable game machine, electronic book, etc.), an image playback device equipped with a recording medium (specifically, a DVD (Digital Versatile Disc) or other recording medium, and the image In the scope of the device). In particular, the present invention is represented by a notebook personal computer, a portable video camera, a portable digital camera, a goggle type display (head mounted display), and a portable information terminal (mobile computer, cellular phone, portable game machine, electronic book, etc.). This is effective when used in portable electronic devices.
また本発明のパッケージは、CSP、MCPのみならず、DIP(Dual In-line Package)、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)などのあらゆる公知の形態のパッケージに適用することが可能である。 The package of the present invention can be applied not only to CSP and MCP, but also to packages of all known forms such as DIP (Dual In-line Package), QFP (Quad Flat Package), and SOP (Small Outline Package). It is.
そして本発明は、シリコンウェハに比べて安価で大型のガラス基板を用いることができるので、より低いコストで、なおかつ高いスループットでチップを大量生産することができ、チップ一枚当たりの生産コストを飛躍的に抑えることができる。また、基板を繰り返し使用することも可能なので、チップ1枚あたりにかかるコストを削減することができる。 In addition, since the present invention can use a large glass substrate that is cheaper than silicon wafers, it can mass-produce chips at a lower cost and with a higher throughput, and the production cost per chip has increased dramatically. Can be suppressed. In addition, since the substrate can be used repeatedly, the cost per chip can be reduced.
また、トータルの膜厚を5μm、より望ましくは2μm以下となるようにチップを形成することが可能であり、クラックや研磨痕の原因となるバックグラインド処理を行なわずして、チップを飛躍的に薄くすることができる。そしてチップの厚さのバラツキも、チップを構成する各膜の成膜時におけるばらつきに依存することになるので、大きくても数百nm程度であり、バックグラインド処理による数〜数十μmのばらつきと比べて飛躍的に小さく抑えることができる。 In addition, it is possible to form a chip so that the total film thickness is 5 μm, more desirably 2 μm or less, and the chip can be drastically cut without performing back grind processing that causes cracks and polishing marks. Can be thinned. The variation in the thickness of the chip also depends on the variation in the formation of each film constituting the chip, so it is about several hundred nanometers at most, and the variation of several to several tens of μm due to the back grinding process. Compared to, it can be dramatically reduced.
そして本発明のパッケージを電子機器に用いることで、回路規模やメモリ容量のより大きいチップを、電子機器の限られた容積の中により多く搭載することができ、電子機器の多機能を実現しつつ、小型化、軽量化させることもできる。特に携帯用電子機器の場合、その小型化、軽量化が重要視されているため、本発明のパッケージを用いることは有効である。 By using the package of the present invention for an electronic device, a larger number of chips having a larger circuit scale and memory capacity can be mounted in a limited volume of the electronic device, while realizing the multifunction of the electronic device. It can also be reduced in size and weight. In particular, in the case of a portable electronic device, it is important to use the package of the present invention because the reduction in size and weight is regarded as important.
また本発明では、半導体膜に吸収されやすい可視光線以下の波長を有する、パルス発振の第1のレーザ光を照射することで半導体膜を溶融し、基本波の吸収係数を高める。第1のレーザ光をパルス発振とすることで、連続発振のときよりもビームスポットの面積を飛躍的に広く取ることができる。そしてその溶融した状態で基本波を有する第2のレーザ光を照射することで、基本波の吸収係数が高められた半導体膜に第2のレーザ光が効率良く吸収される。よって、ビームスポットの長軸を長く取ることができるため、レーザ結晶化のスループットを高めることができ、またチップのデザインルールの緩和に有効である。 Further, in the present invention, the semiconductor film is melted by irradiating a pulsed first laser beam having a wavelength of visible light or less that is easily absorbed by the semiconductor film, and the absorption coefficient of the fundamental wave is increased. By using pulse oscillation for the first laser beam, the area of the beam spot can be drastically increased compared to continuous oscillation. By irradiating the second laser light having the fundamental wave in the melted state, the second laser light is efficiently absorbed by the semiconductor film having an increased fundamental wave absorption coefficient. Therefore, since the long axis of the beam spot can be made long, the throughput of laser crystallization can be increased, and it is effective in relaxing the chip design rule.
また第2のレーザ光を基本波とすることで、高調波への変換に用いる非線形光学素子の耐性を考慮する必要はなく、第2のレーザ光として、非常に大出力のレーザ、例えば高調波の100倍以上のエネルギーのものを用いることができる。そして、非線形光学素子の変質によるメンテナンスの煩雑さがなくなる。特に、メンテフリーの状態を長く保てるという固体レーザの利点を、生かすことができる。 Further, since the second laser beam is used as a fundamental wave, it is not necessary to consider the tolerance of the nonlinear optical element used for the conversion to the harmonic, and the second laser beam is a very high output laser, for example, a harmonic. Can be used having an energy of 100 times or more. And the maintenance complexity due to the alteration of the nonlinear optical element is eliminated. In particular, the advantage of a solid-state laser that can maintain a maintenance-free state for a long time can be utilized.
(実施の形態1)
本実の形態では、第1及び第2のレーザ光により結晶化された薄膜の半導体膜で、パッケージを形成する方法について説明する。なお本実施の形態では半導体素子として2つのTFTを例に挙げて示すが、本発明においてチップに含まれる半導体素子はこれに限定されずあらゆる回路素子が含まれる。例えば、TFTの他に、記憶素子、ダイオード、光電変換素子、抵抗素子、コイル、容量素子、インダクタなどが代表的に挙げられる。
(Embodiment 1)
In this embodiment mode, a method for forming a package using a thin semiconductor film crystallized by first and second laser beams will be described. Note that in this embodiment mode, two TFTs are shown as an example of a semiconductor element. However, in the present invention, a semiconductor element included in a chip is not limited to this and includes any circuit element. For example, in addition to the TFT, a memory element, a diode, a photoelectric conversion element, a resistance element, a coil, a capacitor element, an inductor, and the like can be typically given.
まず図5(A)に示すように、スパッタ法を用いて第1の基板500上に金属膜501を成膜する。ここでは金属膜501にタングステンを用い、膜厚を10nm〜200nm、好ましくは50nm〜75nmとする。なお本実施の形態では第1の基板500上に直接金属膜501を成膜するが、例えば酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素等の絶縁膜で第1の基板500を覆ってから、金属膜501を成膜するようにしても良い。
First, as shown in FIG. 5A, a
そして金属膜501の成膜後、大気に曝すことなく酸化物膜502を積層するように成膜する。ここでは酸化物膜502として酸化珪素膜を膜厚150nm〜300nmとなるように成膜する。なお、スパッタ法を用いる場合、第1の基板500の端面にも成膜が施される。そのため、後の工程における剥離の際に、酸化物膜502が第1の基板500側に残ってしまうのを防ぐために、端面に成膜された金属膜501と酸化物膜502とをO2アッシングなどで選択的に除去することが好ましい。
Then, after the
また酸化物膜502の成膜の際に、スパッタの前段階としてターゲットと基板との間をシャッターで遮断してプラズマを発生させる、プレスパッタを行なう。プレスパッタはArを10sccm、O2をそれぞれ30sccmの流量とし、第1の基板500の温度を270℃、成膜パワーを3kWの平行状態に保って行なう。プレスパッタにより、金属膜501と酸化物膜502の間に極薄い数nm(ここでは3nm)程度の金属酸化膜503が形成される。金属酸化膜503は、金属膜501の表面が酸化することで形成される。よって本実施の形態では、金属酸化膜503は酸化タングステンで形成される。
When the
なお本実施の形態では、プレスパッタにより金属酸化膜503を形成しているが、本発明はこれに限定されない。例えば酸素、または酸素にAr等の不活性ガスを添加し、プラズマにより意図的に金属膜501の表面を酸化し、金属酸化膜503を形成するようにしても良い。
Note that although the
次に酸化物膜502を成膜した後、PCVD法を用いて下地膜504を成膜する。ここでは下地膜504として、酸化窒化珪素膜を膜厚100nm程度となるように成膜する。そして下地膜504を成膜した後、大気に曝さずに半導体膜505を形成する。半導体膜505の膜厚は25〜100nm(好ましくは30〜60nm)とする。なお半導体膜505は、非晶質半導体であっても良いし、多結晶半導体であっても良い。また半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は0.01〜4.5atomic%程度であることが好ましい。
Next, after an
次に図5(B)に示すように、半導体膜505に第1及び第2のレーザ光を照射し、結晶化を行なう。
Next, as shown in FIG. 5B, the
本実施の形態では第1のレーザ光として、エネルギー6W、1パルスのエネルギー6mJ/p、TEM00の発振モード、第2高調波(527nm)、発振周波数1kHz、パルス幅60nsのYLFレーザを用いる。なお、第1のレーザ光を光学系により加工することで半導体膜505の表面に形成される第1のビームスポットは、短軸200μm、長軸3mmの矩形状とし、エネルギー密度を1000mJ/cm2とする。
In this embodiment, a YLF laser having an energy of 6 W, an energy of 6 mJ / p for one pulse, an oscillation mode of TEM 00, a second harmonic (527 nm), an oscillation frequency of 1 kHz, and a pulse width of 60 ns is used as the first laser light. Note that the first beam spot formed on the surface of the
また本実施の形態では、第2のレーザ光としてエネルギー2kW、基本波(1.064μm)のYAGレーザを用いる。なお、第2のレーザ光を光学系により加工することで半導体膜505の表面に形成される第2のビームスポットは、短軸100μm、長軸3mmの矩形状とし、エネルギー密度を0.7MW/cm2とする。
In this embodiment, a YAG laser having an energy of 2 kW and a fundamental wave (1.064 μm) is used as the second laser light. Note that the second beam spot formed on the surface of the
そして、半導体膜505の表面において、第1のビームスポットと第2のビームスポットを重ね合わせるように照射し、上記2つのビームを図5(B)に示した白抜きの矢印の方向に向かって走査する。第1のレーザ光により溶融することで、基本波の吸収係数が高められ、第2のレーザ光のエネルギーが半導体膜に吸収されやすくなる。そして連続発振である第2のレーザ光の照射により溶融した領域が半導体膜中で移動するので、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒が形成される。該走査方向に沿って長く延びた単結晶の粒を形成することで、少なくともTFTのチャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない半導体膜の形成が可能となる。
Then, irradiation is performed on the surface of the
なお、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしても良い。これにより、レーザ光照射による半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じる閾値のばらつきを抑えることができる。 Note that laser light may be irradiated in an inert gas atmosphere such as a rare gas or nitrogen. Thereby, roughness of the semiconductor surface due to laser light irradiation can be suppressed, and variation in threshold value caused by variation in interface state density can be suppressed.
レーザ光のビームスポットは、エネルギー密度の均一な領域の全体に占める割合を高めるために、線状、矩形状または短軸に対する長軸の長さの比が5より大きい楕円形状を有しているのが望ましい。 The laser beam spot has a linear shape, a rectangular shape, or an elliptical shape in which the ratio of the length of the major axis to the minor axis is greater than 5 in order to increase the proportion of the entire region having a uniform energy density. Is desirable.
上述した半導体膜505へのレーザ光の照射により、結晶性がより高められた半導体膜506が形成される。次に、図5(C)に示すように半導体膜506をパターニングし、島状の半導体膜507、508が形成され、該島状の半導体膜507、508を用いてTFTに代表される各種の半導体素子が形成される。なお本実施の形態では、下地膜504と島状の半導体膜507、508とが接しているが、半導体素子によっては、下地膜504と島状の半導体膜507、508との間に、電極や絶縁膜等が形成されていても良い。例えば半導体素子の1つであるボトムゲート型のTFTの場合、下地膜504と島状の半導体膜507、508との間に、ゲート電極とゲート絶縁膜が形成される。
By irradiating the
本実施の形態では、島状の半導体膜507、508を用いてトップゲート型のTFT509、510を形成する(図5(D))。具体的には、島状の半導体膜507、508を覆うようにゲート絶縁膜511を成膜する。そして、ゲート絶縁膜511上に導電膜を成膜し、パターニングすることで、ゲート電極512、513を形成する。そして、ゲート電極512、513や、あるいはレジストを成膜しパターニングしたものをマスクとして用い、島状の半導体膜507、508にn型を付与する不純物を添加し、ソース領域、ドレイン領域、さらにはLDD領域等を形成する。なおここではTFT509、510をn型とするが、p型のTFTの場合は、p型の導電性を付与する不純物を添加する。
In this embodiment mode,
上記一連の工程によってTFT509、510を形成することができる。なおTFTの作製方法は、島状の半導体膜を形成した後に続く、上述した工程に限定されない。本発明の特徴の一つであるレーザ結晶化を用いることで、素子間の移動度、閾値及びオン電流のばらつきを抑えることができる。
The
次にTFT509、510を覆って第1の層間絶縁膜514を成膜する。そして、ゲート絶縁膜511及び第1の層間絶縁膜514にコンタクトホールを形成した後、コンタクトホールを介してTFT509、510と接続する配線515〜518を、第1の層間絶縁膜514に接するように形成する。そして配線515〜518を覆うように、第1の層間絶縁膜514上に第2の層間絶縁膜519を成膜する。
Next, a first
そして第2の層間絶縁膜519にコンタクトホールを形成し、該コンタクトホールを介して配線518と接続するパッド520が、第2の層間絶縁膜519上に形成される。なお本実施の形態では、パッド520が配線518を介してTFT510と電気的に接続されているが、半導体素子とパッド520との電気的な接続の形態は、これに限定されない。
Then, a contact hole is formed in the second
次に、第2の層間絶縁膜519及びパッド520上に保護層521を形成する。保護層521は、後に第2の基板を貼り合わせたり剥離したりする際に、第2の層間絶縁膜519及びパッド520の表面を保護することができ、なおかつ第2の基板の剥離後に除去することが可能な材料を用いる。例えば、水またはアルコール類に可溶なエポキシ系、アクリレート系、シリコーン系の樹脂を全面に塗布し、焼成することで保護層521を形成することができる。
Next, a
本実施の形態ではスピンコートで水溶性樹脂(東亜合成製:VL−WSHL10)を膜厚30μmとなるように塗布し、仮硬化させるために2分間の露光を行ったあと、UV光を裏面から2.5分、表面から10分、合計12.5分の露光を行って本硬化させて、保護層521を形成する(図5(E))。 In this embodiment, a water-soluble resin (manufactured by Toagosei Co., Ltd .: VL-WSHL10) is applied by spin coating so as to have a film thickness of 30 μm, and after exposure for 2 minutes for temporary curing, UV light is applied from the back surface. Exposure is performed for 2.5 minutes and 10 minutes from the surface for a total of 12.5 minutes, followed by main curing to form the protective layer 521 (FIG. 5E).
なお、複数の有機樹脂を積層する場合、有機樹脂同士では使用している溶媒によって塗布または焼成時に一部溶解したり、密着性が高くなりすぎたりする恐れがある。従って、第2の層間絶縁膜519と保護層521を共に同じ溶媒に可溶な有機樹脂を用いる場合、後の工程において保護層521の除去がスムーズに行なわれるように、第2の層間絶縁膜519を覆うように、なおかつ第2の層間絶縁膜519とパッド520との間に挟まれるように、無機絶縁膜(SiNX膜、SiNXOY膜、AlNX膜、またはAlNXOY膜)を形成しておくことが好ましい。
In addition, when laminating | stacking several organic resin, there exists a possibility that it may melt | dissolve partially at the time of application | coating or baking with the solvent currently used between organic resins, or adhesiveness may become high too much. Therefore, when the second
次に、後の剥離を行ない易くするために、金属酸化膜503を結晶化させる。結晶化により、金属酸化膜503が粒界において割れやすくなり、脆性を高めることができる。本実施の形態では、420℃〜550℃、0.5〜5時間程度加熱処理を行ない、結晶化を行なった。
Next, the
次に、金属酸化膜503と酸化物膜502の間の密着性、または金属酸化膜503と金属膜501の間の密着性を部分的に低下させ、剥離開始のきっかけとなる部分を形成する処理を行なう。具体的には、剥離しようとする領域の周縁に沿って金属酸化膜503にレーザ光を部分的に照射したり、或いは、剥離しようとする領域の周縁に沿って外部から局所的に圧力を加えて金属酸化膜503の層内または界面近傍の一部に損傷を与えたりする。本実施の形態では、ダイヤモンドペンなどの硬い針を金属酸化膜503の端部近傍に垂直に押しつけ、そのまま荷重をかけた状態で金属酸化膜503に沿って動かす。好ましくは、スクライバー装置を用い、押し込み量を0.1mm〜2mmとし、圧力をかけて動かせばよい。このように、剥離を行なう前に、剥離が開始されるきっかけとなるような、密着性の低下した部分を形成することで、後の剥離工程における不良を低減させることができ、歩留まり向上につながる。
Next, treatment for partially reducing the adhesion between the
次いで、両面テープ522を用い、保護層521に第2の基板523を貼り付け、さらに両面テープ524を用い、第1の基板500に第3の基板525を貼り付ける(図6(A))。なお両面テープではなく接着剤を用いてもよい。例えば紫外線によって剥離する接着剤を用いることで、第2の基板剥離の際に半導体素子にかかる負担を軽減させることができる。第3の基板525は、後の剥離工程で第1の基板500が破損することを防ぐ。第2の基板523および第3の基板525としては、第1の基板500よりも剛性の高い基板、例えば石英基板、半導体基板を用いることが好ましい。
Next, the
次いで、金属膜501と酸化物膜502とを物理的に引き剥がす。引き剥がしは、先の工程において、金属酸化膜503の金属膜501または酸化物膜502に対する密着性が部分的に低下した領域から開始する。
Next, the
引き剥がしによって、金属膜501と金属酸化膜503の間で分離する部分と、酸化物膜502と金属酸化膜503の間で分離する部分と、金属酸化膜503自体が双方に分離する部分とが生じる。そして第2の基板523側に半導体素子(ここではTFT509、510)が、第3の基板525側に第1の基板500及び金属膜501が、それぞれ貼り付いたまま分離する。引き剥がしは比較的小さな力(例えば、人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等)で行なうことができる。剥離後の状態を図6(B)に示す。
A portion separated between the
次に、接着剤526でインターポーザ527と、部分的に金属酸化膜503が付着している酸化物層502とを接着する(図6(C))。このとき、両面テープ522による第2の基板523と保護層521との間の密着力よりも、接着剤526による酸化物層502とインターポーザ527との間の密着力の方が高くなるように、接着剤526の材料を選択することが重要である。
Next, the
なお、金属酸化膜503が酸化物膜502の表面に残存していると、インターポーザ527との密着性が悪くなる場合があるので、完全にエッチング等で除去してからインターポーザに接着させるようにし、密着性を高めるようにしても良い。
If the
インターポーザ527として、セラミックス基板、ガラスエポキシ基板、ポリイミド基板等の公知の材料を用いることができる。なおチップにおいて発生した熱を拡散させるために、2〜30W/mK程度の高い熱伝導率を有するのが望ましい。
As the
インターポーザ527上には、パッケージ用の端子530が設けられており、端子530はインターポーザ527に設けられたソルダーボール531と電気的に接続されている。ソルダーボール531はインターポーザ527の端子530が設けられている面とは反対の面に設けられている。ここではソルダーボール531を1つだけ示しているが、実際には1つのインターポーザ527に複数設けられている。各ボール間のピッチは、一般的には0.8mm、0.65mm、0.5mmまたは0.4mmで標準化されている。しかし本発明は、これらのピッチに限定されない。また各ボールのサイズは、一般的にピッチの60%程度で標準化されている。しかし本発明は、これらのサイズに限定されない。
A
なお、端子530は、例えば銅にはんだ、金またはスズがメッキすることで形成されている。なお本実施の形態ではソルダーボールが設けられたボールグリッドアレイ型のインターポーザを用いているが、本発明はこれに限定されない。端子が周辺に配置されているリードフレーム型のインターポーザであっても良い。 The terminal 530 is formed by plating copper, solder, gold, or tin, for example. In this embodiment, a ball grid array type interposer provided with solder balls is used, but the present invention is not limited to this. It may be a lead frame type interposer in which terminals are arranged in the periphery.
接着剤526としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤が挙げられる。さらに好ましくは、銀、ニッケル、アルミニウム、窒化アルミニウムからなる粉末、またはフィラーを含ませて接着剤526も高い熱伝導性を備えていることが好ましい。 Examples of the adhesive 526 include a reactive curable adhesive, a thermosetting adhesive, a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, and various curable adhesives such as an anaerobic adhesive. More preferably, the adhesive 526 is also provided with high thermal conductivity by including powder or filler made of silver, nickel, aluminum, aluminum nitride.
次に図7(A)に示すように、保護層521から両面テープ522と第2の基板523を順に、または同時に剥がす。
Next, as shown in FIG. 7A, the double-
そして図7(B)に示すように保護層521を除去する。ここでは保護層521に水溶性の樹脂が使われているので、水に溶かして除去する。保護層521が残留していると不良の原因となる場合は、除去後の表面に洗浄処理やO2プラズマ処理を施し、残留している保護層521の一部を除去することが好ましい。
Then, as shown in FIG. 7B, the
次に、ワイヤボンディング法を用いて、パッド520と端子530をワイヤ532で接続し、気密封止方式または樹脂封止方式等で封止することで、パッケージが完成する。気密封止方式を用いる場合、一般的にはセラミック、金属またはガラス等のケースを用いて封止する。また樹脂封止方式を用いる場合、具体的にはモールド樹脂等が用いられる。なお必ずしもチップを封止する必要はないが、パッケージの機械的強度を高めたり、チップにおいて発生した熱を放熱したり、隣接する回路からの電磁ノイズを遮ったりすることができる。
Next, the
なお本実施の形態では、金属膜501としてタングステンを用いているが、本発明において金属膜はこの材料に限定されない。その表面に金属酸化膜503が形成され、該金属酸化膜503を結晶化することで基板を引き剥がすことができるような金属を含む材料であれば良い。例えば、W、TiN、WN、Mo等を用いることができる。またこれらの合金を金属膜として用いる場合、その組成比によって結晶化の際の加熱処理の最適な温度が異なる。よって組成比を調整することで、半導体素子の作製工程にとって妨げとならない温度で加熱処理を行なうことができ、半導体素子のプロセスの選択肢が制限されにくい。
Note that in this embodiment mode, tungsten is used for the
なお本実施の形態では、1つのパッケージに1つのチップが搭載されたCSPの場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。複数のチップが並列にまたは積層して搭載されたMCPであっても良い。 In the present embodiment, the CSP in which one chip is mounted in one package has been described as an example, but the present invention is not limited to this. It may be an MCP on which a plurality of chips are mounted in parallel or stacked.
また第1のレーザ光と第2のレーザ光は、本実施の形態で示した照射条件に限定されない。 The first laser light and the second laser light are not limited to the irradiation conditions described in this embodiment mode.
例えば第1のレーザ光として、エネルギー4W、1パルスのエネルギー2mJ/p、TEM00の発振モード、第2高調波(532nm)、発振周波数1kHz、パルス幅30nsのYAGレーザを用いることもできる。また例えば、第1のレーザ光として、エネルギー5W、1パルスのエネルギー0.25mJ/p、TEM00の発振モード、第3高調波(355nm)、発振周波数20kHz、パルス幅30nsのYVO4レーザを用いることもできる。また例えば、第1のレーザ光として、エネルギー3.5W、1パルスのエネルギー0.233mJ/p、TEM00の発振モード、第4高調波(266nm)、発振周波数15kHz、パルス幅30nsのYVO4レーザを用いることもできる。 For example, a YAG laser having an energy of 4 W, an energy of 2 mJ / p, a TEM 00 oscillation mode, a second harmonic (532 nm), an oscillation frequency of 1 kHz, and a pulse width of 30 ns may be used as the first laser light. Further, for example, a YVO 4 laser having an energy of 5 W, an energy of 0.25 mJ / p, a TEM 00 oscillation mode, a third harmonic (355 nm), an oscillation frequency of 20 kHz, and a pulse width of 30 ns is used as the first laser beam. You can also. Further, for example, as the first laser light, a YVO 4 laser having an energy of 3.5 W, an energy of one pulse of 0.233 mJ / p, an oscillation mode of TEM 00, a fourth harmonic (266 nm), an oscillation frequency of 15 kHz, and a pulse width of 30 ns. Can also be used.
そして、第2のレーザ光として、例えばエネルギー500W、基本波(1.064μm)のNd:YAGレーザを用いることができる。また例えば第2のレーザ光として、エネルギー2000W、基本波(1.064μm)のNd:YAGレーザを用いることができる。 For example, an Nd: YAG laser having an energy of 500 W and a fundamental wave (1.064 μm) can be used as the second laser light. For example, an Nd: YAG laser having an energy of 2000 W and a fundamental wave (1.064 μm) can be used as the second laser light.
なお、走査方向に対して垂直な方向におけるビームスポットの幅を、チップを形成するのに十分な程度確保することができるのならば、第1のレーザ光は連続発振であっても良い。第1のレーザ光がパルス発振ではなく連続発振である場合、各チップを、第1のレーザ光のビームスポットの走査方向に対して垂直な方向における幅に収まる領域に形成する。そして、走査方向に対して垂直な方向におけるビームスポットの幅を、チップを形成するのに十分な程度確保するために、複数の第1のレーザ光によって得られる複数のビームスポットを互いに重ねて、1つのビームスポットとして用いても良い。 Note that the first laser beam may be continuously oscillated as long as the width of the beam spot in the direction perpendicular to the scanning direction can be secured to a degree sufficient to form a chip. When the first laser beam is not a pulse oscillation but a continuous oscillation, each chip is formed in a region that fits in a width in a direction perpendicular to the scanning direction of the beam spot of the first laser beam. Then, in order to ensure a sufficient beam spot width in the direction perpendicular to the scanning direction to form a chip, a plurality of beam spots obtained by the plurality of first laser beams are overlapped with each other, You may use as one beam spot.
また、レーザ光による結晶化の前に、触媒元素を用いた結晶化工程を設けても良い。触媒元素としては、ニッケル(Ni)を用いているが、その以外にも、ゲルマニウム(Ge)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、コバルト(Co)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)といった元素を用いることができる。触媒元素を用いた結晶化工程の後に、レーザ光による結晶化工程を行なうと、触媒元素による結晶化の際に形成された結晶が、基板により近い側においてレーザ光の照射により溶融されずに残存し、該結晶を結晶核として結晶化が進む。よってレーザ光の照射による結晶化は基板側から半導体膜の表面に向かって均一に進みやすく、レーザ光による結晶化工程のみの場合に比べて、より半導体膜の結晶性を高めることができ、レーザ光による結晶化後の半導体膜表面の荒れが抑えられる。よって後に形成される半導体素子、代表的にはTFTの特性のばらつきがより抑えられ、オフ電流を抑えることができる。 Further, a crystallization step using a catalytic element may be provided before crystallization with laser light. Nickel (Ni) is used as the catalyst element, but besides that, germanium (Ge), iron (Fe), palladium (Pd), tin (Sn), lead (Pb), cobalt (Co), Elements such as platinum (Pt), copper (Cu), and gold (Au) can be used. When a crystallization process using a laser beam is performed after a crystallization process using a catalytic element, the crystal formed during the crystallization using the catalytic element remains on the side closer to the substrate without being melted by the laser beam irradiation. Then, crystallization proceeds using the crystal as a crystal nucleus. Therefore, crystallization by laser light irradiation tends to progress uniformly from the substrate side toward the surface of the semiconductor film, and the crystallinity of the semiconductor film can be improved more than in the case of only the crystallization process by laser light. The surface roughness of the semiconductor film after crystallization by light can be suppressed. Accordingly, variation in characteristics of semiconductor elements formed later, typically TFTs, can be further suppressed, and off-current can be suppressed.
なお、触媒元素を添加してから加熱処理を行なって結晶化を促進してから、レーザ光の照射により結晶性をより高めていても良いし、加熱処理の工程を省略しても良い。具体的には、触媒元素を添加してから加熱処理の代わりにレーザ光の照射を照射し、結晶性を高めるようにしても良い。 Note that after the catalyst element is added and heat treatment is performed to promote crystallization, the crystallinity may be further increased by laser light irradiation, or the heat treatment step may be omitted. Specifically, after adding the catalyst element, laser light irradiation may be applied instead of the heat treatment to improve crystallinity.
なお本発明においてチップの厚さには、半導体素子自体の厚さのみならず、金属酸化膜と半導体素子との間に設けた絶縁膜の厚さと、半導体素子を形成した後に覆う層間絶縁膜の厚さと、パッドの厚さとを含め、バンプは含めない。
(実施の形態2)
図4を用いて、本発明のパッケージの作製において用いるレーザ照射装置の構成について説明する。
In the present invention, the thickness of the chip includes not only the thickness of the semiconductor element itself, but also the thickness of the insulating film provided between the metal oxide film and the semiconductor element, and the interlayer insulating film that covers the semiconductor element after it is formed. Bumps are not included, including thickness and pad thickness.
(Embodiment 2)
The structure of a laser irradiation apparatus used in manufacturing the package of the present invention will be described with reference to FIG.
201はパルス発振のレーザ発振器であり、本実施の形態では、6WのNd:YLFレーザを用いる。レーザ発振器201は、TEM00の発振モードで、非線形光学素子により第2高調波に変換されている。特に第2高調波に限定する必要はないがエネルギー効率の点で、第2高調波の方が、さらに高次の高調波と比較して優れている。周波数は1kHz、パルス幅は60ns程度である。本実施の形態では、出力が6W程度の固体レーザを使用するが、出力が300Wに達するような大型レーザ、例えばXeClエキシマレーザなどを用いてもよい。
非線形光学素子には、非線形光学定数の比較的大きいKTP(KTiOPO4)、BBO(β−BaB2O4)、LBO(LiB3O5)、CLBO(CsLiB6O10)、GdYCOB(YCa4O(BO3)3)、KDP(KD2PO4)、KB5、LiNbO3、Ba2NaNb5O15等の結晶が用いられており、特にLBOやBBO、KDP、KTP、KB5、CLBO等を用いることで基本波から高調波への変換効率を高めることができる。 Nonlinear optical elements include KTP (KTiOPO 4 ), BBO (β-BaB 2 O 4 ), LBO (LiB 3 O 5 ), CLBO (CsLiB 6 O 10 ), GdYCOB (YCa 4 O) having relatively large nonlinear optical constants. Crystals such as (BO 3 ) 3 ), KDP (KD 2 PO 4 ), KB5, LiNbO 3 , Ba 2 NaNb 5 O 15 are used, and in particular, LBO, BBO, KDP, KTP, KB5, CLBO, etc. are used. Thus, the conversion efficiency from the fundamental wave to the harmonic can be increased.
レーザ光は通常水平方向に射出されることから、レーザ発振器201から発振された第1のレーザ光は、反射ミラー202にて、鉛直方向からの角度(入射角)がθ1となる方向に、その進行方向が変換される。本実施の形態では、θ1=21°とする。進行方向が変換された第1のレーザ光は、レンズ203によりそのビームスポットの形状が加工され、被処理物204に照射される。図4では、反射ミラー202とレンズ203とが第1のレーザ光のビームスポットの形状及び位置を制御する光学系に相当する。
Since the laser light is normally emitted in the horizontal direction, the first laser light oscillated from the
図4では、レンズ203として平凹シリンドリカルレンズ203aと、平凸シリンドリカルレンズ203bを用いている。平凹シリンドリカルレンズ203aは、曲率半径10mm、厚さ2mmであり、第1のレーザ光の進行方向を光軸としたときに、被処理物204の表面から光軸に沿って29mmの位置に配置されている。そして平凹シリンドリカルレンズ203aの母線と被処理物204に入射する第1のレーザ光の入射面とを垂直とする。
In FIG. 4, a plano-concave
平凸シリンドリカルレンズ203bは、曲率半径15mm、厚さ2mmであり、被処理物204の表面から光軸に沿って24mmの位置に配置されている。そして平凸シリンドリカルレンズ203bの母線は、被処理物204に入射する第1のレーザ光の入射面と平行とする。
The plano-convex
これにより、被処理物204において3mm×0.2mmのサイズの第1のビームスポット206が形成される。
As a result, a
また210は、連続発振のレーザ発振器であり、本実施の形態では2kW、基本波のNd:YAGレーザを用いる。レーザ発振器210から発振された第2のレーザ光は、φ300μmの光ファイバー211により伝送される。光ファイバー211は、鉛直方向に対する射出口の向きが角度θ2となるように配置されている。本実施の形態ではθ2=45°とする。また光ファイバー211の射出口は、レーザ発振器210から射出する第2のレーザ光の光軸に沿って被処理物204から105mmの位置に配置されており、該光軸は入射面に含まれるようにする。
光ファイバー211から出射した第2のレーザ光は、レンズ212によりそのビームスポットの形状が加工され、被処理物204に照射される。図4では、光ファイバー211とレンズ212とが第2のレーザ光のビームスポットの形状及び位置を制御する光学系に相当する。図4では、レンズ213として平凸シリンドリカルレンズ212aと、平凸シリンドリカルレンズ212bを用いている。
The shape of the beam spot of the second laser light emitted from the
平凸シリンドリカルレンズ212aは、曲率半径15mm、厚さ4mmであり、被処理物204の表面から第2のレーザ光の光軸に沿って85mmの位置に配置されている。平凸シリンドリカルレンズ212aの母線の方向は入射面と垂直とする。平凸シリンドリカルレンズ212bは、曲率半径10mm、厚さ2mmであり、被処理物204の表面から第2のレーザ光の光軸に沿って25mmの位置に配置されている。
The planoconvex
これにより、被処理物204において、3mm×0.1mmのサイズの第2のビームスポット205が形成される。
As a result, a
本実施の形態では、被処理物204として半導体膜が成膜された基板を、水平面と平行になるように設置する。半導体膜は例えば、ガラス基板の表面に成膜する。半導体膜が成膜された基板は、厚さ0.7mmのガラス基板であり、レーザ照射の際に基板が落ちないように、吸着ステージ207に固定されている。吸着ステージ207は、X軸用の一軸ロボット208とY軸用の一軸ロボット209により、被処理物204に平行な面内においてXY方向に移動が可能である。
In this embodiment, a substrate over which a semiconductor film is formed as the object to be processed 204 is placed so as to be parallel to a horizontal plane. For example, the semiconductor film is formed on the surface of a glass substrate. The substrate on which the semiconductor film is formed is a glass substrate having a thickness of 0.7 mm, and is fixed to the
なお、レーザ光に対して透光性を持つ基板上に成膜された半導体膜をアニールする場合、均一なレーザ光の照射を実現するためには、照射面に垂直な平面であって、かつビームの形状を長方形と見立てたときの短辺を含む面または長辺を含む面のいずれか一方を入射面と定義すると、前記レーザ光の入射角φは、入射面に含まれる前記短辺または前記長辺の長さがW、前記照射面に設置され、かつ、前記レーザ光に対して透光性を有する基板の厚さがdであるとき、φ≧arctan(W/2d)を満たすのが望ましい。複数のレーザ光を使用する場合、この議論は個々のレーザ光について成り立つ必要がある。なお、レーザ光の軌跡が、前記入射面上にないときは、該軌跡を該入射面に射影したものの入射角度をφとする。この入射角度φでレーザ光が入射されれば、基板の表面での反射光と、前記基板の裏面からの反射光とが干渉せず、一様なレーザ光の照射を行なうことができる。以上の議論は、基板の屈折率を1として考えた。実際は、基板の屈折率が1.5前後のものが多く、この数値を考慮に入れると上記議論で算出した角度よりも大きな計算値が得られる。しかしながら、ビームスポットのエネルギーはビームスポットの端に近づくに従い減衰があるため、この部分での干渉の影響は少なく、上記の算出値で十分に干渉減衰の効果が得られる。この議論は、第1のレーザ光に対しても、第2のレーザ光に対しても成り立ち両方とも上記不等式を満たしているほうが好ましいが、エキシマレーザのように極端にコヒーレント長の短いレーザに関しては、上記不等式を満たさなくても問題はない。上記のφに対する不等式は、基板がレーザ光に対して透光性を有する場合にのみ適用される。 In the case of annealing a semiconductor film formed on a substrate that is transparent to laser light, in order to achieve uniform laser light irradiation, the plane is perpendicular to the irradiation surface, and When any one of a surface including a short side or a surface including a long side when the shape of the beam is regarded as a rectangle is defined as an incident surface, the incident angle φ of the laser beam is the short side included in the incident surface or Φ ≧ arctan (W / 2d) is satisfied when the length of the long side is W, the thickness of the substrate that is installed on the irradiation surface and has a light transmitting property to the laser beam is d. Is desirable. If multiple laser beams are used, this argument needs to hold for each laser beam. When the locus of the laser beam is not on the incident surface, the incident angle of the projection of the locus onto the incident surface is φ. When laser light is incident at this incident angle φ, the reflected light from the surface of the substrate and the reflected light from the back surface of the substrate do not interfere with each other, and uniform laser light irradiation can be performed. In the above discussion, the refractive index of the substrate was considered as 1. Actually, in many cases, the refractive index of the substrate is around 1.5, and if this value is taken into consideration, a calculated value larger than the angle calculated in the above discussion can be obtained. However, since the energy of the beam spot is attenuated as it approaches the end of the beam spot, the influence of the interference in this portion is small, and the effect of interference attenuation can be sufficiently obtained by the above calculated value. It is preferable that both the first laser beam and the second laser beam satisfy the above inequality, but this discussion is about an extremely short coherent laser such as an excimer laser. There is no problem even if the above inequality is not satisfied. The above inequality for φ is applied only when the substrate is transparent to laser light.
一般に、ガラス基板は波長が1μm程度の基本波や緑色の第2高調波に対して透光性を有する。本レンズが不等式を満たすためには、平凸シリンドリカルレンズ203bと平凸シリンドリカルレンズ212bの位置を入射面と垂直な方向にずらしてビームスポットの短軸を含む被処理物204の表面に垂直な面内において入射角度φ1、φ2を持たせ、不等式を満たすようにすればよい。この場合、第1のビームスポット206においては、φ1=10°、第2のビームスポット205においてはφ2=5°程度の傾きがあれば、干渉は起こらない。
Generally, a glass substrate has translucency with respect to a fundamental wave having a wavelength of about 1 μm or a green second harmonic. In order for this lens to satisfy the inequality, the plane perpendicular to the surface of the
なお第1のレーザ光と第2のレーザ光は、安定形共振器から得られるTEM00モード(シングルモード)であることが望ましい。TEM00モードの場合、レーザ光はガウス形の強度分布を持ち、集光性に優れているため、ビームスポットの加工が容易となる。 Note that the first laser beam and the second laser beam are preferably in a TEM 00 mode (single mode) obtained from a stable resonator. In the case of the TEM 00 mode, the laser beam has a Gaussian intensity distribution and has excellent light collecting properties, so that the beam spot can be easily processed.
そして、Y軸ロボット209を用いて第2のビームスポット205の短軸方向に、被処理物204(半導体膜が成膜された基板)を走査する。このとき各レーザ発振器201、202の出力は仕様値とする。この被処理物204の走査により、第1のビームスポット206及び第2のビームスポット205が、被処理物204の表面に対して相対的に走査されることになる。
Then, the workpiece 204 (the substrate on which the semiconductor film is formed) is scanned in the short axis direction of the
第1のビームスポット206が当たっている領域において半導体膜が溶融することで、連続発振の第2のレーザ光の半導体膜への吸収係数が飛躍的に高まる。よって、走査方向に延びた、第2のビームスポット205の長軸に相当する幅1〜2mmの領域に、該走査方向に結晶成長した単結晶の結晶粒が敷き詰められた状態で形成される。
When the semiconductor film is melted in the region where the
なお半導体膜のうち、第1ビームスポット206及び第2のビームスポット205が重なって照射される領域は、第2高調波の第1のレーザ光によって吸収係数が高められた状態が、基本波である第1のレーザ光によって維持されていることになる。よって、たとえ第2高調波の第1のレーザ光の照射が途絶えたとしても、その後基本波である第1のレーザ光によって、半導体膜が溶融して吸収係数が高められた状態が維持される。したがって、第2高調波の第1のレーザ光の照射が途絶えた後も、その溶融して吸収係数が高められた領域を、走査によりある程度一方向に移動させることができ、これにより走査方向に向かって成長した結晶粒が形成されることとなる。そして、吸収係数が高められた領域を、走査の過程において連続して維持しつづけるために、第2高調波の第1のレーザ光を再び照射し、エネルギーを補充するのが望ましい。
Note that in the semiconductor film, the region where the
なお第1のビームスポット206及び第2のビームスポット205の走査速度は、数cm/s〜数百cm/s程度が適当であり、ここでは50cm/sとする。
Note that the scanning speed of the
第2のレーザ光が照射され、走査方向に成長した結晶粒が形成されている領域は、結晶性に非常に優れている。そのため、該領域をTFTのチャネル形成領域に用いることで、極めて高い電気移動度や、オン電流を期待できる。しかし半導体膜のうち、そのような高い結晶性が必要とされない部分が存在する場合、該部分にはレーザ光を照射しないようにしても良い。もしくは、走査の速度を増加させるなど、高い結晶性が得られないような条件でレーザ光の照射を行なうようにしても良い。例えば、2m/s程度の速度で走査させると、a-Si膜を結晶化させることができるが、上述したような走査方向に連続して結晶化されているような領域は形成されにくい。そして、走査速度を部分的に高めることで、スループットを更に高めることができる。 A region where crystal grains grown in the scanning direction are irradiated with the second laser light is extremely excellent in crystallinity. Therefore, by using this region as a TFT channel formation region, extremely high electric mobility and on-current can be expected. However, when there is a portion of the semiconductor film where such high crystallinity is not required, the portion may not be irradiated with laser light. Alternatively, laser light irradiation may be performed under conditions that do not provide high crystallinity, such as increasing the scanning speed. For example, when scanning is performed at a speed of about 2 m / s, the a-Si film can be crystallized, but a region that is continuously crystallized in the scanning direction as described above is difficult to form. The throughput can be further increased by partially increasing the scanning speed.
なお本発明のレーザ照射装置における、光学系は、本実施の形態で示した構成に限定されない。 Note that the optical system in the laser irradiation apparatus of the present invention is not limited to the structure shown in this embodiment mode.
(実施の形態3)
第1の基板上に複数のチップを同時に作製する場合、パッケージとして完成する前に、途中でダイシングを行ない、チップどうしを切り離す必要がある。本実施の形態では、ダイシングのタイミングについて説明する。
(Embodiment 3)
In the case where a plurality of chips are manufactured on the first substrate at the same time, it is necessary to perform dicing in the middle and separate the chips before completion as a package. In this embodiment, dicing timing will be described.
図8は、パッケージの作製工程の、フローチャートの一例に相当する。なお、ワイヤボンディング法とフリップチップ法とでは、集積回路への電気的接続を行なう端子として機能する、パッドの位置が異なる。ここでは、素子を形成した後にパッドを形成する場合のフローチャートの流れを実線の矢印で、素子を形成する前にパッドを形成する場合のフローチャートの流れを破線の矢印で示す。 FIG. 8 corresponds to an example of a flowchart of a package manufacturing process. Note that the positions of pads that function as terminals for electrical connection to the integrated circuit are different between the wire bonding method and the flip chip method. Here, the flow of a flowchart when forming a pad after forming an element is indicated by a solid arrow, and the flow of a flowchart when forming a pad before forming an element is indicated by a broken arrow.
素子を形成した後に、パッドを形成する場合について説明する。まず、第1の基板上に金属膜を形成し、次に該金属膜の表面を酸化することで金属酸化膜を形成する。そして金属酸化膜上に絶縁膜を成膜した後、素子(半導体素子)を形成する工程に入る。本発明では素子を形成する工程において、半導体膜のレーザ結晶化が行なわれる。レーザ結晶化の詳しい説明については、既に述べたのでここでは省略する。素子が形成され、集積回路が完成したあと、パッドを形成する。その後、素子とパッドを覆うように保護層を形成し、第2の基板を保護層側に、第3の基板を第1の基板側に貼り合わせる。そして、第1及び第3の基板を素子から引き剥がすように剥離する。次に、第2の基板に貼りついている素子をインターポーザにマウントし、第2の基板及び保護層を取り除いた後ボンディングし、封止してパッケージとして完成する。 A case where a pad is formed after an element is formed will be described. First, a metal film is formed on the first substrate, and then the surface of the metal film is oxidized to form a metal oxide film. Then, after an insulating film is formed on the metal oxide film, a process for forming an element (semiconductor element) is started. In the present invention, laser crystallization of the semiconductor film is performed in the step of forming the element. A detailed description of laser crystallization has already been given and is omitted here. After the elements are formed and the integrated circuit is completed, pads are formed. After that, a protective layer is formed so as to cover the element and the pad, and the second substrate is bonded to the protective layer side and the third substrate is bonded to the first substrate side. Then, the first and third substrates are peeled off so as to be peeled off from the element. Next, the element attached to the second substrate is mounted on an interposer, the second substrate and the protective layer are removed, and then bonded and sealed to complete a package.
この場合、パッドは素子を間に挟んでインターポーザの反対側にあるので、インターポーザとチップとの間のボンディングは、ワイヤボンディング法を用いることができる。ワイヤボンディング法を用いる場合、ボンディングの工程は、チップをマウントし、第2の基板を取り除いた後に行なう。そしてこの場合、ダイシングするタイミングは、図9(A)に示すように、第1及び第3の基板を剥離した後マウントする前に行なうのが良い。 In this case, since the pad is on the opposite side of the interposer with the element interposed therebetween, a wire bonding method can be used for bonding between the interposer and the chip. When the wire bonding method is used, the bonding process is performed after the chip is mounted and the second substrate is removed. In this case, as shown in FIG. 9A, the dicing timing is preferably performed after the first and third substrates are peeled and before mounting.
素子を形成する前に、パッドを形成する場合について説明する。まず、第1の基板上に金属膜を形成し、次に該金属膜の表面を酸化することで金属酸化膜を形成する。そして金属酸化膜上に絶縁膜を成膜した後、パッドを形成し、それから素子(半導体素子)を形成する工程に入る。素子とパッドの間にもう一層絶縁膜を設けておいて、コンタクトホールを形成して素子とパッドを電気的に接続しても良いし、同一の絶縁膜上に両方共形成し、コンタクトホールを介さずに電気的に接続しても良い。素子が形成され、集積回路が完成した後、素子を覆うように保護層を形成し、第2の基板を保護層側に、第3の基板を第1の基板側に貼り合わせる。そして、第1及び第3の基板を素子から引き剥がすように剥離する。なお、パッドは素子とインターポーザ間に来ることになるので、インターポーザとチップとの間のボンディングは、フリップチップ法を用いることができる。よって、絶縁膜を部分的にエッチングしてパッドを露出させた後、パッド上にバンプを形成する。このエッチングの際に用いる、位置合わせのためのマーカーは、素子を形成する際に半導体膜を用いて形成しておくと良い。次に、第2の基板に貼りついている素子をインターポーザにマウントし、バンプでボンディングした後、第2の基板及び保護層を取り除いた後、封止してパッケージとして完成する。 A case of forming a pad before forming an element will be described. First, a metal film is formed on the first substrate, and then the surface of the metal film is oxidized to form a metal oxide film. Then, after forming an insulating film on the metal oxide film, a pad is formed, and then an element (semiconductor element) is formed. A further insulating film may be provided between the element and the pad, and a contact hole may be formed to electrically connect the element and the pad, or both may be formed on the same insulating film to form a contact hole. You may connect electrically without interposing. After the element is formed and the integrated circuit is completed, a protective layer is formed so as to cover the element, and the second substrate is bonded to the protective layer side and the third substrate is bonded to the first substrate side. Then, the first and third substrates are peeled off so as to be peeled off from the element. Since the pad comes between the element and the interposer, the flip chip method can be used for bonding between the interposer and the chip. Therefore, after the insulating film is partially etched to expose the pad, bumps are formed on the pad. A marker for alignment used in this etching is preferably formed using a semiconductor film when an element is formed. Next, the element attached to the second substrate is mounted on an interposer, bonded with bumps, the second substrate and the protective layer are removed, and then sealed to complete a package.
この場合、ダイシングするタイミングは、図9(A)に示すように、第1及び第3の基板を剥離した後、マウントする前に行なうのが良い。なお図9(A)の場合ダイシングは、バンプを形成する前でも、形成した後でもどちらでも良い。また図9(B)に示すように、マウントした後第2の基板を剥離する前に行なっても良いし、図9(C)に示すように、第2の基板を剥離した後に行なっても良い。 In this case, as shown in FIG. 9A, dicing is preferably performed after the first and third substrates are peeled and before mounting. In the case of FIG. 9A, dicing may be performed either before or after the bump is formed. Further, as shown in FIG. 9B, it may be performed after mounting and before the second substrate is peeled off, or as shown in FIG. 9C, after the second substrate is peeled off. good.
なお、上述した説明は、1つのインターポーザにチップを1つだけマウントすることを前提にしているが、本発明はこれに限定されない。同一の第1の基板上に形成されたチップ同士を積層する場合、図9(A)に示すようにマウントする前にダイシングを行なうのが良い。そして、各チップは、順に下段のチップから第2の基板が剥離されてから、マウントされる。 The above description is based on the assumption that only one chip is mounted on one interposer, but the present invention is not limited to this. When stacking chips formed on the same first substrate, dicing is preferably performed before mounting as shown in FIG. Each chip is mounted after the second substrate is peeled from the lower chip in order.
また異なる第1の基板上に別個に形成されたチップを互いに積層する場合、インターポーザに最初にマウントするチップのダイシングは、図9(A)に示すタイミングに限定されず、図9(B)や図9(C)に示すタイミングでも行なうことができる。ただしこの場合も、各チップは、順に下段のチップから第2の基板が剥離されてから、マウントされる。 In addition, when chips formed separately on different first substrates are stacked on each other, dicing of a chip that is first mounted on the interposer is not limited to the timing shown in FIG. 9A, and FIG. It can also be performed at the timing shown in FIG. However, also in this case, each chip is mounted after the second substrate is peeled from the lower chip in order.
なお、パッドを形成する工程と、半導体素子を形成する工程とは必ずしも互いに明確に分けることはできない。例えば半導体素子としてトップゲート型のTFTを用い、パッドを該TFTのゲート電極と同じ工程で作製する場合、パッドを作製する工程は半導体素子を作製する工程に含まれてしまう。この場合は、チップがインターポーザにマウントされる際に、パッド(或いはバンプ)がインターポーザ側に向かって露出するのか、インターポーザとは反対の側に向かって露出するのかで判断する。すなわち前者の場合、素子を形成する前にパッドを形成する場合と同じタイミングでダイシングできる。また後者の場合、素子を形成した後にパッドを形成する場合と同じタイミングでダイシングできる。 Note that the step of forming a pad and the step of forming a semiconductor element cannot always be clearly separated from each other. For example, when a top gate type TFT is used as a semiconductor element and the pad is manufactured in the same process as the gate electrode of the TFT, the process of manufacturing the pad is included in the process of manufacturing the semiconductor element. In this case, when the chip is mounted on the interposer, it is determined whether the pad (or bump) is exposed toward the interposer side or the side opposite to the interposer. That is, in the former case, dicing can be performed at the same timing as when the pad is formed before the element is formed. In the latter case, dicing can be performed at the same timing as when the pad is formed after the element is formed.
(実施の形態4)
本実施の形態では、インターポーザとチップとの電気的な接続の仕方について説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment mode, a method of electrical connection between an interposer and a chip will be described.
図10(A)に、ワイヤボンディング法でチップがインターポーザに接続されている、パッケージの断面構造を表す斜視図を示す。301はインターポーザ、302はチップ、303はモールド樹脂層に相当する。チップ302はインターポーザ301上に、マウント用の接着剤304によりマウントされている。
FIG. 10A is a perspective view showing a cross-sectional structure of a package in which a chip is connected to an interposer by a wire bonding method. 301 is an interposer, 302 is a chip, and 303 is a mold resin layer. The
また図10(A)に示すインターポーザ301は、ソルダーボール305が設けられたボールグリッドアレイ型である。ソルダーボール305は、インターポーザ301のチップ302がマウントされている側とは反対の側に設けられている。そしてインターポーザ301に設けられた配線306は、インターポーザ305に設けられたコンタクトホールを介して、ソルダーボール305と電気的に接続している。
An
なお本実施の形態では、チップ302とソルダーボール305との電気的な接続をするための配線306を、インターポーザ305のチップがマウントされている面上に設けているが、本発明で用いるインターポーザはこれに限定されない。例えば、インターポーザの内部において配線が多層化されて設けられていても良い。
In this embodiment mode, the
そして、図10(A)では、チップ302と配線306とが、ワイヤ307によって電気的に接続されている。図10(B)に、図10(A)に示したパッケージの断面図を示す。チップ302には半導体素子309が設けられており、またチップ302のインターポーザ301が設けられている側とは反対側に、パッド308が設けられている。パッド308は該半導体素子309と電気的に接続されている。そしてパッド308は、インターポーザ301に設けられた配線306と、ワイヤ307によって接続されている。
In FIG. 10A, the
310はプリント配線基板の一部に相当し、311はプリント配線基板310に設けられた配線または電極に相当する。配線306はソルダーボール305を介して、プリント配線基板310に設けられた配線または電極311に接続される。なおソルダーボール305と、配線または電極311との接続は、熱圧着や、超音波による振動を加えた熱圧着等様々な方法を用いることができる。なお、アンダーフィルが圧着後のソルダーボール間の隙間を埋めるようにし、接続部分の機械的強度や、パッケージで発生した熱の拡散などの効率を高めるようにしても良い。アンダーフィルは必ずしも用いる必要はないが、インターポーザとチップの熱膨張係数のミスマッチから生ずる応力により、接続不良が起こるのを防ぐことができる。超音波を加えて圧着する場合、単に熱圧着する場合に比べて接続不良を抑えることができる。特に、接続するバンプが300程度よりも多い場合に有効である。
次に図10(C)に、フリップチップ法を用いてチップがインターポーザに接続されている、パッケージの断面図を示す。図10(C)に示すパッケージは、チップ322にソルダーボール327が設けられている。ソルダーボール327は、チップ322のインターポーザ321側に設けられており、同じくチップ322に設けられたパッド328に接続されている。そしてチップ322に設けられている半導体素子329が、パッド328とが接続されている。パッド328は、半導体素子329としてTFTを用いる場合、該TFTのゲート電極と同じの導電膜から形成されていても良い。
Next, FIG. 10C shows a cross-sectional view of the package in which the chip is connected to the interposer using a flip chip method. In the package illustrated in FIG. 10C, a
ソルダーボール327は、インターポーザ321に設けられた配線326と接続されている。そして図10(C)では、ソルダーボール327間の隙間を埋めるように、アンダーフィル324が設けられている。またインターポーザ321のソルダーボール325は、インターポーザ321のチップ322がマウントされている側とは反対の側に設けられている。そしてインターポーザ321に設けられた配線326は、インターポーザ325に設けられたコンタクトホールを介して、ソルダーボール325と電気的に接続している。
The
フリップチップ法の場合、接続するべきパッドの数が増加しても、ワイヤボンディング法に比べて、比較的パッド間のピッチを広く確保することができるので、端子数の多いチップの接続に向いている。 In the case of the flip chip method, even if the number of pads to be connected is increased, the pitch between the pads can be relatively wide compared with the wire bonding method, so that it is suitable for connecting a chip having a large number of terminals. Yes.
次に図10(D)に、フリップチップ法を用いてチップが積層されている、パッケージの断面図を示す。図10(D)に示すパッケージは、インターポーザ333上に2つのチップ330、331が積層されている。そしてインターポーザ333に設けられた配線335と、チップ330との電気的な接続は、ソルダーボール334を用いて行なわれている。また、チップ330とチップ331との電気的な接続は、ソルダーボール332を用いて行なわれている。
Next, FIG. 10D shows a cross-sectional view of a package in which chips are stacked using a flip chip method. In the package illustrated in FIG. 10D, two
なお図10(A)〜図10(D)において示したパッケージは、ボールグリッドアレイ型のインターポーザを用いているが、本発明はこれに限定されない。端子が周辺に配置されているリードフレーム型であっても良い。図11に、リードフレーム型のインターポーザを用いたパッケージの断面構造を表す斜視図を示す。 Note that the package shown in FIGS. 10A to 10D uses a ball grid array type interposer; however, the present invention is not limited to this. A lead frame type in which terminals are arranged in the periphery may be used. FIG. 11 is a perspective view showing a cross-sectional structure of a package using a lead frame type interposer.
図11に示すパッケージは、チップ351がワイヤボンディング法により、インターポーザ350上の端子352と接続されている。端子352は、インターポーザ350のチップ351がマウントされている面上に配置されている。そしてチップ351はモールド樹脂353によって封止されていても良いが、各端子352の一部が露出した状態で封止されるようにする。
In the package shown in FIG. 11, a
次に、図12(A)に、積層されたチップをワイヤボンディング法により接続した、パッケージの断面図を示す。図12(A)では、インターポーザ362上に2つのチップ360、361が積層されている。そしてチップ360は、インターポーザ362に設けられた配線363とワイヤ364によって電気的に接続されている。また、チップ361は、インターポーザ362に設けられた配線363とワイヤ365によって電気的に接続されている。
Next, FIG. 12A shows a cross-sectional view of a package in which stacked chips are connected by a wire bonding method. In FIG. 12A, two
なお図12(A)では、チップ360とチップ361がそれぞれインターポーザ362に設けられた配線とワイヤを介して接続されているが、チップ同士をワイヤで接続するようにしても良い。
In FIG. 12A, the
次に図12(B)に、パッケージどうしを積層する例を示す。図12(B)では、チップがマウントされたパッケージ370、371どうしを、ソルダーボール372を用いて電気的に接続し、なおかつ積層している。
Next, FIG. 12B illustrates an example in which packages are stacked. In FIG. 12B, the
チップどうしを積層して1つのインターポーザにマウントする場合と、パッケージどうしを積層して用いる場合とを比較すると、前者の場合は後者の場合に比べて、パッケージ全体の大きさを抑えることができるというメリットを有している。一方後者の場合は、前者とは異なり、パッケージごとに電気的な検査を行ない、良品だけを選別してから積層することができるので、歩留りを高めることができるというメリットを有している。 Comparing the case where the chips are stacked and mounted on one interposer, and the case where the packages are stacked are used, the size of the entire package can be reduced in the former case compared to the latter case. Has a merit. On the other hand, in the latter case, unlike the former, electrical inspection is performed for each package, and only good products can be selected and stacked, so that the yield can be increased.
なお本発明のパッケージは、ワイヤボンディング法とフリップチップ法を組み合わせてチップをボンディングしていても良い。また、チップを積層するのではなく、積層したチップや単層のチップをインターポーザ上に並列に並べるようにボンディングしても良い。 Note that the package of the present invention may be bonded to a chip by combining a wire bonding method and a flip chip method. Further, instead of stacking chips, bonding may be performed so that stacked chips or single-layer chips are arranged in parallel on the interposer.
(実施の形態5)
本実施の形態では、具体的なチップの積層方法の一例を示す。まず実施の形態1に示した作製方法に従って、図7(B)のように1層目のチップをマウントした状態まで作製する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, an example of a specific chip stacking method is shown. First, in accordance with the manufacturing method shown in
一方、2層目のチップを、同じく実施の形態1に示した作製方法に従って、図5(D)に示す状態まで作製する。そして、次に図13(A)に示すように、パッド620上にバンプ621を作製する。本実施の形態では、熱圧着のみならず超音波振動を加えて、チップどうしを接続する例を挙げて説明するので、バンプ621は単なる球状ではなく、突起がついたものを用いる。
On the other hand, the second-layer chip is manufactured to the state shown in FIG. 5D according to the manufacturing method shown in
次に図13(B)に示すように、1層目のチップのパッド622を覆うようにアンダーフィル623を塗布し、そして図13(A)に示した2層目のチップを、そのバンプ621が1層目のチップのパッド622と向かい合うようにして、圧着する。このとき、本実施の形態では、2層目のチップ側に超音波による振動を与えながら、バンプ621とパッド622を圧着させる。バンプ621の突起は、アンダーフィル623を押し分けるようにパッド622の到達し、そこで押しつぶされ、パッド622に圧着される。
Next, as shown in FIG. 13B, an
そしてアンダーフィルを硬化させる処理、具体的には加熱、紫外線照射等を行ない、チップ同士の密着性を高める。次に、実施の形態1に示したように、金属酸化膜624を結晶化させる。結晶化により、金属酸化膜624が粒界において割れやすくなり、脆性を高めることができる。本実施の形態では、420℃〜550℃、0.5〜5時間程度加熱処理を行ない、結晶化を行なった。
And the process which hardens an underfill, specifically, heating, ultraviolet irradiation, etc. are performed and the adhesiveness of chips | tips is improved. Next, as shown in
次に図14(A)に示すように、両面テープ625を用い、第1の基板626に第3の基板627を貼り付ける。そして、図14(B)に示すように、第1の基板626を2層目のチップ628から、金属酸化膜624の部分を境に引き剥がす。
Next, as shown in FIG. 14A, a
上記構成によって、1層目のチップ629と2層目のチップ628とを電気的に接続するように積層することができる。
With the above structure, the
本発明の電子機器の1つである携帯電話を例に挙げ、パッケージが実際に電子機器に実装されている様子を図15(A)に示す。 A cellular phone which is one of the electronic devices of the present invention is taken as an example, and FIG. 15A shows a state where a package is actually mounted on the electronic device.
図15(A)に示す携帯電話のモジュールは、プリント配線基板812に、コントローラ801、CPU802、メモリ811、電源回路803、音声処理回路829及び送受信回路804や、その他、抵抗、バッファ、容量素子等の素子が実装されている。また、パネル800がFPC808によってプリント配線基板812に実装されている。パネル800には、発光素子が各画素に設けられた画素部805と、前記画素部805が有する画素を選択する走査線駆動回路806と、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路807とが設けられている。
A cellular phone module illustrated in FIG. 15A includes a printed
プリント配線基板812への電源電圧及びキーボードなどから入力された各種信号は、複数の入力端子が配置されたプリント配線基板用のインターフェース(I/F)部809を介して供給される。また、アンテナとの間の信号の送受信を行なうためのアンテナ用ポート810が、プリント配線基板812に設けられている。
The power supply voltage to the printed
なお、本実施例ではパネル800にプリント配線基板812がFPCを用いて実装されているが、必ずしもこの構成に限定されない。COG(Chip on Glass)方式を用い、コントローラ801、音声処理回路829、メモリ811、CPU802または電源回路803をパネル800に直接実装させるようにしても良い。
In this embodiment, the printed
また、プリント配線基板812において、引きまわしの配線間に形成される容量や配線自体が有する抵抗等によって、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりすることがある。そこで、プリント配線基板812に容量素子、バッファ等の各種素子を設けることで、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりするのを防ぐことができる。
Further, in the printed
図15(B)に、図15(A)に示したモジュールのブロック図を示す。 FIG. 15B shows a block diagram of the module shown in FIG.
本実施例では、メモリ811としてVRAM832、DRAM825、フラッシュメモリ826などが含まれている。VRAM832にはパネルに表示する画像のデータが、DRAM825には画像データまたは音声データが、フラッシュメモリには各種プログラムが記憶されている。
In this embodiment, the
電源回路803では、パネル800、コントローラ801、CPU802、音声処理回路829、メモリ811、送受信回路804が備えられている。またパネルの仕様によっては、電源回路803に電流源が備えられている場合もある。
The
CPU802は、制御信号生成回路820、デコーダ821、レジスタ822、演算回路823、RAM824、CPU用のインターフェース835などを有している。インターフェース835を介してCPU802に入力された各種信号は、一旦レジスタ822に保持された後、演算回路823、デコーダ821などに入力される。演算回路823では、入力された信号に基づき演算を行ない、各種命令を送る場所を指定する。一方デコーダ821に入力された信号はデコードされ、制御信号生成回路820に入力される。制御信号生成回路820は入力された信号に基づき、各種命令を含む信号を生成し、演算回路823において指定された場所、具体的にはメモリ811、送受信回路804、音声処理回路829、コントローラ801などに送る。
The
メモリ811、送受信回路804、音声処理回路829、コントローラ801は、それぞれ受けた命令に従って動作する。以下その動作について簡単に説明する。
The
キーボード831から入力された信号は、インターフェース809を介してプリント配線基板812に実装されたCPU802に送られる。制御信号生成回路820は、キーボード831から送られてきた信号に従い、VRAM832に格納してある画像データを所定のフォーマットに変換し、コントローラ801に送付する。
A signal input from the
コントローラ801は、パネルの仕様に合わせてCPU802から送られてきた画像データを含む信号にデータ処理を施し、パネル800に供給する。またコントローラ801は、電源電圧803から入力された電源電圧やCPUから入力された各種信号をもとに、Hsync信号、Vsync信号、クロック信号CLK、交流電圧(AC Cont)を生成し、パネル800に供給する。
The
送受信回路804では、アンテナ833において電波として送受信される信号が処理されており、具体的にはアイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltage Controlled Oscillator)、LPF(Low Pass Filter)、カプラ、バランなどの高周波回路を含んでいる。送受信回路804において送受信される信号のうち音声情報を含む信号が、CPU802からの命令に従って、音声処理回路829に送られる。
In the transmission / reception circuit 804, a signal transmitted / received as a radio wave is processed by the
CPU802の命令に従って送られてきた音声情報を含む信号は、音声処理回路829において音声信号に復調され、スピーカー828に送られる。またマイク827から送られてきた音声信号は、音声処理回路829において変調され、CPU802からの命令に従って、送受信回路804に送られる。
A signal including audio information transmitted in accordance with a command from the
コントローラ801、CPU802、電源回路803、音声処理回路829、メモリ811を、本発明のパッケージとして実装することができる。本発明は、アイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltage Controlled Oscillator)、LPF(Low Pass Filter)、カプラ、バランなどの高周波回路以外であれば、どのような回路にも応用することができる。
The
Claims (20)
前記半導体膜にレーザ光を照射することで、前記半導体膜を結晶化し、
前記結晶化された半導体膜を用いて半導体素子を形成し、
前記半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記第1の基板の裏側に第2の接着剤を用いて第3の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離させることで、前記第1の基板及び前記第3の基板を取り除き、
前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜に第3の接着剤を用いてインターポーザを貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除くことを特徴とする半導体装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on the front side of the first substrate,
By irradiating the semiconductor film with laser light , the semiconductor film is crystallized,
Forming a semiconductor element using the crystallized semiconductor film;
The second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the semiconductor element interposed therebetween,
A third substrate is bonded to the back side of the first substrate using a second adhesive,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate and the third substrate are removed,
An interposer is bonded to the insulating film to which a part of the metal oxide film is attached using a third adhesive,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second substrate is removed by removing the first adhesive.
前記半導体膜にレーザ光を照射することで、前記半導体膜を結晶化し、
前記結晶化された半導体膜を用いて半導体素子を形成し、
前記半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記第1の基板の裏側に第2の接着剤を用いて第3の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離させることで、前記第1の基板及び前記第3の基板を取り除き、
前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜に第3の接着剤を用いて端子が設けられたインターポーザを貼り合わせることで、前記インターポーザに設けられた前記端子と前記半導体素子とを電気的に接続し、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除くことを特徴とする半導体装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on the front side of the first substrate,
By irradiating the semiconductor film with laser light , the semiconductor film is crystallized,
Forming a semiconductor element using the crystallized semiconductor film;
The second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the semiconductor element interposed therebetween,
A third substrate is bonded to the back side of the first substrate using a second adhesive,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate and the third substrate are removed,
By bonding an interposer provided with a terminal using a third adhesive to the insulating film to which a part of the metal oxide film is attached, the terminal provided in the interposer and the semiconductor element are electrically connected. Connected to
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second substrate is removed by removing the first adhesive.
前記半導体膜にレーザ光を照射することで、前記半導体膜を結晶化し、
前記結晶化された半導体膜を用いて半導体素子を形成し、
前記半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記第1の基板の裏側に第2の接着剤を用いて第3の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離させることで、前記第1の基板及び前記第3の基板を取り除き、
前記絶縁膜に部分的に付着した前記金属酸化膜を除去し、
前記絶縁膜に第3の接着剤を用いて端子が設けられたインターポーザを貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除いた後、
前記インターポーザに設けられた前記端子と前記半導体素子とを電気的に接続することを特徴とする半導体装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on the front side of the first substrate,
By irradiating the semiconductor film with laser light , the semiconductor film is crystallized,
Forming a semiconductor element using the crystallized semiconductor film;
The second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the semiconductor element interposed therebetween,
A third substrate is bonded to the back side of the first substrate using a second adhesive,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate and the third substrate are removed,
Removing the metal oxide film partially adhered to the insulating film;
Bonding an interposer provided with terminals using a third adhesive to the insulating film,
After removing the second substrate by removing the first adhesive,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the terminal provided in the interposer and the semiconductor element are electrically connected.
前記半導体膜にレーザ光を照射することで、前記半導体膜を結晶化し、
前記結晶化された半導体膜を用いて半導体素子を形成し、
前記半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記第1の基板の裏側に第2の接着剤を用いて第3の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離させることで、前記第1の基板及び前記第3の基板を取り除き、
前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜に第3の接着剤を用いて端子が設けられたインターポーザを貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除いた後、
前記インターポーザに設けられた前記端子と前記半導体素子とを電気的に接続することを特徴とする半導体装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on the front side of the first substrate,
By irradiating the semiconductor film with laser light , the semiconductor film is crystallized,
Forming a semiconductor element using the crystallized semiconductor film;
The second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the semiconductor element interposed therebetween,
A third substrate is bonded to the back side of the first substrate using a second adhesive,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate and the third substrate are removed,
Bonding an interposer provided with terminals using a third adhesive to the insulating film to which a part of the metal oxide film is attached,
After removing the second substrate by removing the first adhesive,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the terminal provided in the interposer and the semiconductor element are electrically connected.
前記半導体膜にレーザ光を照射することで、前記半導体膜を結晶化し、
前記結晶化された半導体膜を用いた半導体素子と、前記半導体素子に電気的に接続されたパッドとを形成し、
前記半導体素子及び前記パッドを間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記第1の基板の裏側に第2の接着剤を用いて第3の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離させることで、前記第1の基板及び前記第3の基板を取り除き、
前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜に第3の接着剤を用いて端子が設けられたインターポーザを貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除いた後、
前記インターポーザに設けられた前記端子と前記パッドとを電気的に接続することを特徴とする半導体装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on the front side of the first substrate,
By irradiating the semiconductor film with laser light , the semiconductor film is crystallized,
Forming a semiconductor element using the crystallized semiconductor film and a pad electrically connected to the semiconductor element;
A second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the semiconductor element and the pad interposed therebetween,
A third substrate is bonded to the back side of the first substrate using a second adhesive,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate and the third substrate are removed,
Bonding an interposer provided with terminals using a third adhesive to the insulating film to which a part of the metal oxide film is attached,
After removing the second substrate by removing the first adhesive,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the terminal provided in the interposer and the pad are electrically connected.
前記半導体膜にレーザ光を照射することで、前記半導体膜を結晶化し、
前記結晶化された半導体膜を用いて複数の半導体素子を形成し、
前記複数の半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記第1の基板の裏側に第2の接着剤を用いて第3の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離させることで、前記第1の基板及び前記第3の基板を取り除き、
前記第2の基板を切断することにより、前記複数の半導体素子を各々の半導体素子に分割し、
分割された半導体素子の各々において、前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜に第3の接着剤を用いてインターポーザを貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記分割された半導体素子の各々の前記第2の基板を取り除くことを特徴とする半導体装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on the front side of the first substrate,
By irradiating the semiconductor film with laser light , the semiconductor film is crystallized,
A plurality of semiconductor elements are formed using the crystallized semiconductor film,
A second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the plurality of semiconductor elements interposed therebetween,
A third substrate is bonded to the back side of the first substrate using a second adhesive,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate and the third substrate are removed,
By cutting the second substrate, the plurality of semiconductor elements are divided into respective semiconductor elements,
In each of the divided semiconductor elements, an interposer is bonded to the insulating film to which a part of the metal oxide film is attached using a third adhesive,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second substrate of each of the divided semiconductor elements is removed by removing the first adhesive.
前記半導体膜にレーザ光を照射することで、前記半導体膜を結晶化し、
前記結晶化された半導体膜を用いて複数の半導体素子を形成し、
前記複数の半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記第1の基板の裏側に第2の接着剤を用いて第3の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離させることで、前記第1の基板及び前記第3の基板を取り除き、
前記第2の基板を切断することにより、前記複数の半導体素子を各々の半導体素子に分割し、
分割された半導体素子の各々において、前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜に第3の接着剤を用いて端子が設けられたインターポーザを貼り合わせることで、前記インターポーザと前記分割された半導体素子の各々とを電気的に接続し、
前記第1の接着剤を除去することで前記分割された半導体素子の各々の前記第2の基板を取り除くことを特徴とする半導体装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on the front side of the first substrate,
By irradiating the semiconductor film with laser light , the semiconductor film is crystallized,
A plurality of semiconductor elements are formed using the crystallized semiconductor film,
A second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the plurality of semiconductor elements interposed therebetween,
A third substrate is bonded to the back side of the first substrate using a second adhesive,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate and the third substrate are removed,
By cutting the second substrate, the plurality of semiconductor elements are divided into respective semiconductor elements,
In each of the divided semiconductor elements, an interposer provided with terminals using a third adhesive is bonded to the insulating film to which a part of the metal oxide film is attached, thereby separating the interposer and the divided semiconductor element. Electrically connecting each of the semiconductor elements;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second substrate of each of the divided semiconductor elements is removed by removing the first adhesive.
前記半導体膜にレーザ光を照射することで、前記半導体膜を結晶化し、
前記結晶化された半導体膜を用いて複数の半導体素子を形成し、
前記複数の半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記第1の基板の裏側に第2の接着剤を用いて第3の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離させることで、前記第1の基板及び前記第3の基板を取り除き、
前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜に第3の接着剤を用いてインターポーザを貼り合わせ、
前記第2の基板と前記インターポーザを切断することにより、前記複数の半導体素子を各々の半導体素子に分割し、
前記第1の接着剤を除去することで分割された半導体素子の各々の前記第2の基板を取り除くことを特徴とする半導体装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on the front side of the first substrate,
By irradiating the semiconductor film with laser light , the semiconductor film is crystallized,
A plurality of semiconductor elements are formed using the crystallized semiconductor film,
A second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the plurality of semiconductor elements interposed therebetween,
A third substrate is bonded to the back side of the first substrate using a second adhesive,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate and the third substrate are removed,
An interposer is bonded to the insulating film to which a part of the metal oxide film is attached using a third adhesive,
By cutting the second substrate and the interposer, the plurality of semiconductor elements are divided into respective semiconductor elements,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second substrate of each of the semiconductor elements divided by removing the first adhesive is removed.
前記半導体膜にレーザ光を照射することで、前記半導体膜を結晶化し、
前記結晶化された半導体膜を用いて複数の半導体素子を形成し、
前記複数の半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記第1の基板の裏側に第2の接着剤を用いて第3の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離させることで、前記第1の基板及び前記第3の基板を取り除き、
前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜に第3の接着剤を用いて端子が設けられたインターポーザを貼り合わせることで、前記インターポーザに設けられた前記端子と前記複数の半導体素子とを電気的に接続し、
前記第2の基板と前記インターポーザを切断することにより、前記複数の半導体素子を各々の半導体素子に分割し、
前記第1の接着剤を除去することで分割された半導体素子の各々の前記第2の基板を取り除くことを特徴とする半導体装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on the front side of the first substrate,
By irradiating the semiconductor film with laser light , the semiconductor film is crystallized,
A plurality of semiconductor elements are formed using the crystallized semiconductor film,
A second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the plurality of semiconductor elements interposed therebetween,
A third substrate is bonded to the back side of the first substrate using a second adhesive,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate and the third substrate are removed,
By bonding an interposer provided with a terminal using a third adhesive to the insulating film to which a part of the metal oxide film is adhered, the terminal provided in the interposer and the plurality of semiconductor elements are combined. Electrically connect,
By cutting the second substrate and the interposer, the plurality of semiconductor elements are divided into respective semiconductor elements,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second substrate of each of the semiconductor elements divided by removing the first adhesive is removed.
前記半導体膜にレーザ光を照射することで、前記半導体膜を結晶化し、
前記結晶化された半導体膜を用いて複数の半導体素子を形成し、
前記複数の半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記第1の基板の裏側に第2の接着剤を用いて第3の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離させることで、前記第1の基板及び前記第3の基板を取り除き、
前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜に第3の接着剤を用いてインターポーザを貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除いた後、
前記インターポーザを切断することにより、前記複数の半導体素子を各々の半導体素子に分割することを特徴とする半導体装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on the front side of the first substrate,
By irradiating the semiconductor film with laser light , the semiconductor film is crystallized,
A plurality of semiconductor elements are formed using the crystallized semiconductor film,
A second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the plurality of semiconductor elements interposed therebetween,
A third substrate is bonded to the back side of the first substrate using a second adhesive,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate and the third substrate are removed,
An interposer is bonded to the insulating film to which a part of the metal oxide film is attached using a third adhesive,
After removing the second substrate by removing the first adhesive,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor element is divided into semiconductor elements by cutting the interposer.
前記半導体膜にレーザ光を照射することで、前記半導体膜を結晶化し、
前記結晶化された半導体膜を用いて複数の半導体素子を形成し、
前記複数の半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記第1の基板の裏側に第2の接着剤を用いて第3の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離させることで、前記第1の基板及び前記第3の基板を取り除き、
前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜に第3の接着剤を用いて端子が設けられたインターポーザを貼り合わせることで、前記インターポーザに設けられた前記端子と前記複数の半導体素子とを電気的に接続し、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除いた後、
前記インターポーザを切断することにより、前記複数の半導体素子を各々の半導体素子に分割することを特徴とする半導体装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on the front side of the first substrate,
By irradiating the semiconductor film with laser light , the semiconductor film is crystallized,
A plurality of semiconductor elements are formed using the crystallized semiconductor film,
A second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the plurality of semiconductor elements interposed therebetween,
A third substrate is bonded to the back side of the first substrate using a second adhesive,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate and the third substrate are removed,
By bonding an interposer provided with a terminal using a third adhesive to the insulating film to which a part of the metal oxide film is adhered, the terminal provided in the interposer and the plurality of semiconductor elements are combined. Electrically connect,
After removing the second substrate by removing the first adhesive,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor element is divided into semiconductor elements by cutting the interposer.
前記半導体素子を形成する際の加熱処理により、前記金属酸化膜は結晶化されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of Claims 1 thru | or 11 ,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the metal oxide film is crystallized by heat treatment when forming the semiconductor element.
前記金属酸化膜は、前記金属膜の表面を酸化することで形成されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of Claims 1 to 12 ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the metal oxide film is formed by oxidizing a surface of the metal film.
前記半導体膜を結晶化する際は、パルス発振された第1のレーザ光と、連続発振された第2のレーザ光とを、互いの照射領域が重なるように前記半導体膜に照射することで、前記半導体膜を結晶化することを特徴とする半導体装置の作製方法。When crystallizing the semiconductor film, by irradiating the semiconductor film with the pulsed first laser light and the continuously oscillated second laser light so that their irradiation regions overlap each other, A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor film is crystallized.
前記第1のレーザ光は、前記半導体膜に対する吸収係数が1×104cm−1以上の波長を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In claim 14 ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first laser light has a wavelength of an absorption coefficient of 1 × 10 4 cm −1 or more for the semiconductor film.
前記第1のレーザ光は第2高調波を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In claim 14 or 15 ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first laser beam has a second harmonic.
前記第2のレーザ光は基本波を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of Claims 14 thru | or 16 ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second laser beam has a fundamental wave.
前記結晶化において、前記半導体膜に対して前記第1のレーザ光の照射領域及び前記第2のレーザ光の照射領域を相対的に移動させており、前記半導体素子は、前記移動の向きに対して垂直の方向における前記第2のレーザ光の照射領域の幅に収まる領域に形成されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of Claim 14 thru / or Claim 17 ,
In the crystallization, the irradiation region of the first laser beam and the irradiation region of the second laser beam are moved relative to the semiconductor film, and the semiconductor element is moved in the direction of the movement. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is formed in a region that fits in a width of the irradiation region of the second laser beam in a vertical direction.
前記移動の向きに対して垂直の方向における前記第2のレーザ光の照射領域の幅を10mm以上50mm以下とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。 In claim 18 ,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a width of an irradiation region of the second laser light in a direction perpendicular to the direction of movement is 10 mm or more and 50 mm or less.
前記第1のレーザの照射領域と、前記第2のレーザの照射領域とが重なる領域の面積は、前記第2のレーザの照射領域に相当することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of claims 14 to 19 ,
2. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein an area of a region where the first laser irradiation region and the second laser irradiation region overlap corresponds to the second laser irradiation region.
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