TW201407691A - 半導體元件之製造方法 - Google Patents

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Toshimasa Sugimura
Daisuke Uenda
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Abstract

本發明提供一種可謀求生產效率進一步提高之半導體元件之製造方法。本發明之半導體元件之製造方法具有以下步驟：將轉印用基板與形成於功能層形成用基板上之功能層經由臨時固定層進行貼附之步驟，除去功能層形成用基板而使功能層露出之步驟，於露出之功能層上貼附最終基板之步驟，及將臨時固定層與轉印用基板自功能層分離之步驟；且臨時固定層係(A)於200℃保持1分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力為0.25 kg/5×5 mm以上，並且於大於200℃且為500℃以下之溫度區域中之任意溫度下保持3分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力未達0.25 kg/5×5 mm；或者(B)於50℃之N-甲基-2-吡咯啶酮中浸漬60秒鐘並且於150℃下乾燥30分鐘後重量減少率為1.0重量%以上。

Description

半導體元件之製造方法
本發明係關於一種半導體元件之製造方法。
先前已知利用液層磊晶成長法或有機金屬化學氣相成長法於GaAs、GaP、藍寶石、SiC等功能層形成用基板上形成功能層的方法。功能層可利用於光電元件等。然而，用以形成功能層之功能層形成用基板通常導熱性較低，要求改善散熱特性。
於是，近年來，嘗試藉由將功能層自功能層形成用基板剝離並轉印於高導熱基板而提高散熱特性。作為將較薄之功能層自功能層形成用基板剝離之方法(剝離(lift-off)法)，先前已知如下方法：於功能層之與功能層形成用基板相反側一面暫時貼附轉印用基板，之後，利用YAG雷射、準分子雷射進行剝離(例如參照專利文獻1、2)。又，已知以下方法：於功能層與功能層形成用基板之間預先設置蝕刻層，將該蝕刻層進行蝕刻而剝離(例如參照專利文獻3)。
以下，對先前之採用濕式蝕刻之情形的功能層轉印方法進行說明。圖7~圖11係用以說明先前之基板轉印方法之剖面模式圖。
首先，如圖7所示，於功能層形成用基板100上形成第1蝕刻層102。繼而，利用液層磊晶成長法或有機金屬化學氣相成長法於第1蝕刻層102上形成功能層104。進而，於功能層104上形成第2蝕刻層106。另一方面，準備介隔第3蝕刻層112形成有耐熱性之接著劑層114之轉印用基板110。
繼而，將第2蝕刻層106與耐熱性之接著劑層114貼合(參照圖8)。
繼而，使用用以蝕刻第1蝕刻層102之蝕刻液，對第1蝕刻層102進行蝕刻。藉此，功能層形成用基板100被去除而露出功能層104(參照圖9)。
繼而，於露出之功能層104上貼附最終基板120(參照圖10)。
繼而，使用用以蝕刻第2蝕刻層106之蝕刻液，對第2蝕刻層106進行蝕刻。藉此，自功能層104分離耐熱性之接著劑層114與轉印用基板110(參照圖11)。
藉由以上方式，功能層104自功能層形成用基板100被轉印至最終基板120。
作為將功能層自功能層形成用基板轉印至最終基板的順序，首先，將功能層貼附於轉印用基板，於該狀態下除去功能層形成用基板，之後，於露出之功能層上貼附最終基板，最後，將轉印用基板自功能層分離。於上述先前之轉印方法中，經由第2蝕刻層106與耐熱性之接著劑層114，將功能層104貼附於轉印用基板110，並於該狀態下除去功能層形成用基板100，之後，於露出之功能層104上貼附最終基板120，最後，對第2蝕刻層106進行蝕刻，藉此自功能層104分離耐熱性之接著劑層114與轉印用基板110(參照圖11)。
採取如此順序之理由在於：耐熱性之接著劑層114一旦接著到接著對象後就難以剝離，因此需要設置第2蝕刻層或第3蝕刻層。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-76749號公報
[專利文獻2]日本專利特開2010-87092號公報
[專利文獻3]日本專利特開2009-99989號公報
然而，上述先前之使用濕式蝕刻之功能層轉印方法中，步驟數較多，因此要求進一步提高生產效率。
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種可謀求生產效率進一步提高之半導體元件之製造方法。
本案發明者等為了解決上述先前之問題已進行研究，結果發現，藉由使用特定之臨時固定層可謀求生產效率之提高，以至完成本發明。
即，本發明之半導體元件之製造方法的特徵在於：其具有將轉印用基板與形成於功能層形成用基板上之功能層經由臨時固定層進行貼附之步驟，除去上述功能層形成用基板而使上述功能層露出之步驟，於露出之上述功能層上貼附最終基板之步驟，及將上述臨時固定層與上述轉印用基板自上述功能層分離之步驟，且上述臨時固定層係(A)於200℃保持1分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力為0.25kg/5×5mm以上，並且於大於200℃且為500℃以下之溫度區域中之任意溫度下保持3分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力未達0.25kg/5×5mm；或者(B)於50℃之N-甲基-2-吡咯啶酮中浸漬60秒鐘並且於150℃下乾燥30分鐘後重量減少率為1.0重量%以上。
上述臨時固定層係(A)於200℃保持1分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力為0.25kg/5×5mm以上，並且於大於200℃且為500℃以下之溫度區域中之任意溫度下保持3分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力未達0.25kg/5×5mm；或者(B)於50℃之N-甲基-2-吡咯啶酮 中浸漬60秒鐘並且於150℃下乾燥30分鐘後重量減少率為1.0重量%以上。於上述(A)之情形時，上述臨時固定層即便曝露於某種程度之高溫下亦不剝離，並且於更高溫之區域中發生剝離。其結果為：於將轉印用基板與功能層經由臨時固定層進行貼附後至將上述臨時固定層自上述功能層分離前之期間，可使上述臨時固定層即便曝露於某種程度之高溫下亦不剝離。另一方面，於將上述臨時固定層自上述功能層分離之階段，可藉由設為高溫而進行剝離。
如此，根據上述構成，可不形成於先前之使用濕式蝕刻之功能層轉印方法中被認為必需之第2蝕刻層或第3蝕刻層，而將功能層轉印至最終基板。其結果為，可謀求生產效率之提高。
又，利用因加熱導致之剪切接著力降低而進行剝離，因此與使用雷射之剝離相比，可降低對功能層之損傷。
又，於上述(B)之情形時，上述臨時固定層於50℃之N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)中浸漬60秒鐘並且於150℃下乾燥30分鐘後，重量減少率為1.0重量%以上。於50℃之N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)中浸漬60秒鐘並且於150℃下乾燥30分鐘後之重量減少率為1重量%以上，因此臨時固定層溶出至N-甲基-2-吡咯啶酮中，重量充分減少。其結果為：於將上述臨時固定層自上述功能層分離之階段中，藉由使用N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)，可容易地進行剝離。臨時固定層之上述重量減少率例如可利用原材料對NMP之溶解性來進行控制。即，作為原材料，越是選擇對NMP之溶解性高之材料，使用該原材料而得到之臨時固定層對NMP之溶解性越高。
如此，根據上述構成，可不形成於先前之使用濕式蝕刻之功能層轉印方法中被認為必需之第2蝕刻層或第3蝕刻層，而將功能層轉印至最終基板。其結果為，可謀求生產效率之提高。
又，利用溶劑(N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP))進行剝離，因此與使用 雷射之剝離相比，可降低對功能層之損傷。
於上述構成中，上述臨時固定層之衝擊硬度(dynamic hardness)較佳為0.01以上且為10以下。若上述臨時固定層之衝擊硬度為10以下，則對功能層之凹凸之追隨性良好。另一方面，若上述臨時固定層之表面硬度為0.01以上，則獲得功能層移位控制(抑制由臨時固定層之形狀變化所致之將功能層貼合至最終基板時之位置偏移)之效果。
於上述構成中，上述臨時固定層於3%之氫氧化四甲基銨水溶液中浸漬5分鐘後之重量減少率較佳為未達1重量%。若於3%之氫氧化四甲基銨水溶液中浸漬5分鐘後之重量減少率未達1重量%，則向3%之氫氧化四甲基銨水溶液中之溶出較少，因此可提高耐溶劑性(尤其對氫氧化四甲基銨水溶液之耐溶劑性)。
於上述構成中，較佳為，上述臨時固定層具有源自具有醚結構之二胺之結構單元，且上述源自具有醚結構之二胺之結構單元具有二醇骨架或者源自具有伸烷基二醇之二胺之二醇骨架。於具有源自具有醚結構之二胺之結構單元之情形時，若將臨時固定層加熱至高溫(例如200℃以上)，則可使剪切接著力降低。對於該現象，本發明者等人推測：藉由加熱至高溫，上述醚結構自構成臨時固定層之樹脂脫離，且由該脫離導致剪切接著力降低。若上述源自具有醚結構之二胺之結構單元具有二醇骨架或者源自具有伸烷基二醇之二胺之二醇骨架，則藉由加熱至高溫(例如200℃以上)而顯示更良好之剝離性。
上述臨時固定層是否具有帶二醇骨架之二胺係藉由FT-IR光譜中是否存在於2700~3000cm-1具有吸收峰之光譜而可確認。即，於存在於2700~3000cm-1具有吸收峰之光譜之情形時，可判斷為具有帶二醇骨架之二胺。
尤其，上述臨時固定層是否具有帶源自具有伸烷基二醇之二胺之二醇骨架之二胺，可藉由FT-IR光譜中是否存在於2700~3000cm-1 具有吸收峰之光譜而確認。
於上述構成中，較佳為，上述臨時固定層係以將使酸酐、具有醚結構之二胺、及不具有醚結構之二胺反應而得到之聚醯胺酸進行醯亞胺化而得的聚醯亞胺樹脂作為構成材料，且於使上述酸酐、上述具有醚結構之二胺、及上述不具有醚結構之二胺反應時，上述具有醚結構之二胺與上述不具有醚結構之二胺之調配比例以莫耳比計為100：0~10：90之範圍內。於使上述酸酐、上述具有醚結構之二胺、及上述不具有醚結構之二胺反應時，若上述具有醚結構之二胺與上述不具有醚結構之二胺之調配比例以莫耳比計為100：0~10：90之範圍內，則於高溫下之熱剝離性更優異。
於上述構成中，上述具有醚結構之二胺之分子量較佳為200~5000之範圍內。若上述具有醚結構之二胺之分子量為200~5000之範圍內，則容易獲得於低溫下之接著力較高、且於高溫下獲得剝離性之臨時固定層。上述具有醚結構之二胺之分子量係指利用GPC(凝膠滲透層析法)進行測定並且由聚苯乙烯換算而算出之值(重量平均分子量)。
於上述構成中，較佳為，上述功能層形成用基板為GaAs、GaP、藍寶石、或SiC，且上述功能層為發光層。若上述功能層形成用基板為GaAs、GaP、藍寶石、或SiC且上述功能層為發光層，則於最終基板為高熱導電型之情形時，獲得更高之散熱性。
10‧‧‧功能層形成用基板
12‧‧‧第1蝕刻層
14‧‧‧功能層
20‧‧‧轉印用基板
24‧‧‧臨時固定層
30‧‧‧最終基板
32‧‧‧反射層
100‧‧‧功能層形成用基板
102‧‧‧第1蝕刻層
104‧‧‧功能層
106‧‧‧第2蝕刻層
110‧‧‧轉印用基板
112‧‧‧第3蝕刻層
114‧‧‧耐熱性之接著劑層
120‧‧‧最終基板
圖1係用以說明本實施形態之半導體元件之製造方法的剖面模式圖。
圖2係用以說明本實施形態之半導體元件之製造方法的剖面模式圖。
圖3係用以說明本實施形態之半導體元件之製造方法的剖面模式 圖。
圖4係用以說明本實施形態之半導體元件之製造方法的剖面模式圖。
圖5係用以說明本實施形態之半導體元件之製造方法的剖面模式圖。
圖6係用以說明另一實施形態之半導體元件之製造方法的剖面模式圖。
圖7係用以說明先前之基板轉印方法之剖面模式圖。
圖8係用以說明先前之基板轉印方法之剖面模式圖。
圖9係用以說明先前之基板轉印方法之剖面模式圖。
圖10係用以說明先前之基板轉印方法之剖面模式圖。
圖11係用以說明先前之基板轉印方法之剖面模式圖。
參照圖式對本發明之實施形態進行說明，但本發明並不限定於該等例。圖1~圖5係用以說明本實施形態之半導體元件之製造方法的剖面模式圖。再者，本說明書中，圖中省略對說明而言不需要之部分，又，存在為了便於說明而進行放大或縮小等而圖示之部分。
[半導體元件之製造方法]
本實施形態之半導體元件之製造方法至少具有：將轉印用基板20與形成於功能層形成用基板10上之功能層14經由臨時固定層24進行貼附之步驟，除去功能層形成用基板10而使功能層14露出之步驟，於露出之功能層14上貼附最終基板30之步驟，及將臨時固定層24與轉印用基板20自功能層14分離之步驟，且臨時固定層24係(A)於200℃保持1分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力為0.25kg/5×5mm以上，並且於大於200℃且為500℃以下 之溫度區域之任意溫度下保持3分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力未達0.25kg/5×5mm。或者，(B)於50℃之N-甲基-2-吡咯啶酮中浸漬60秒鐘並且於150℃下乾燥30分鐘後重量減少率為1.0重量%以上。以下，對本實施形態之半導體元件之製造方法進行詳細敍述。
首先，如圖1所示，於功能層形成用基板10上形成第1蝕刻層12。作為功能層形成用基板10，可列舉GaAs、GaP、藍寶石、或SiC基板。藉由使用該等基板，可利用液層磊晶成長法或有機金屬化學氣相成長法於該基板上形成功能層14。第1蝕刻層12例如可列舉如日本專利特開2009-99989號公報中記載般於氮化物層中形成有晶格狀氧化矽之層。第1蝕刻層12之詳細情況於後文進行敍述，其為於將功能層形成用基板10自功能層14分離時以蝕刻液使之溶解之層。尤其，於第1蝕刻層12為於氮化物層中形成有晶格狀氧化矽之層的情形時，可利用蝕刻除去該氧化矽，而於氮化物層中導入中空通路，藉此將功能層形成用基板10與功能層14分離。
繼而，利用液層磊晶成長法或有機金屬化學氣相成長法於第1蝕刻層12上形成功能層14。功能層14係用以發揮作為半導體元件之各種功能之層，可採用先前公知者。作為功能層14，可列舉LED(Lighg Emitting Diode，發光二極體)等之發出光之發光層、或圖像感測器、太陽能電池單元等之具有進行光電轉換之功能之層。
另一方面，準備轉印用基板20，並於轉印用基板20上形成臨時固定層24。
作為轉印用基板20，並無特別限定，但較佳為耐熱性優異者，例如可列舉由矽、玻璃等材料形成者。
此處，對臨時固定層24詳細進行說明。
臨時固定層24係(A)於200℃保持1分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力較佳為0.25kg/5×5mm以上，更佳為0.30kg/5×5mm以 上，進而較佳為0.50kg/5×5mm以上。又，臨時固定層24於超過200℃且為500℃以下之溫度區域中之任意溫度下保持3分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力較佳為未達0.25kg/5×5mm，更佳為未達0.10kg/5×5mm，進而較佳為未達0.05kg/5×5mm。由於在200℃下保持1分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力為0.25kg/5×5mm以上、並且於大於200℃且為500℃以下之溫度區域中之任意溫度下保持3分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力未達0.25kg/5×5mm，因此，臨時固定層24即便曝露於某種程度之高溫下亦不剝離，並且於更高溫之區域中發生剝離。其結果為：於將轉印用基板20與功能層14經由臨時固定層24進行貼附後(臨時固定後)、至將臨時固定層24自功能層14分離前之期間，即使該臨時固定層24曝露於某種程度之高溫下亦不剝離。另一方面，於將臨時固定層24自功能層14分離之階段，藉由設為高溫而可剝離。臨時固定層24之上述剪切接著力例如可利用臨時固定層24中含有之官能基數進行控制。
又，臨時固定層24對矽晶圓之剪切接著力未達0.25kg/5×5mm(較佳為未達0.10kg/5×5mm，更佳為未達0.05kg/5×5mm)之溫度，只要為超過200℃且為500℃以下之溫度區域中之任意溫度，則並無特別限定，較佳為超過220℃且為480℃以下，更佳為超過240℃且為450℃以下。
再者，臨時固定層24即便於200℃以下，若保持時間長，則對矽晶圓之上述剪切接著力亦存在未達0.25kg/5×5mm之情形。又，臨時固定層24即便保持於大於200℃之溫度，若時間短，則對矽晶圓之上述剪切接著力亦存在並非未達0.25kg/5×5mm之情形。
即，「於大於200℃且為500℃以下之溫度區域中之任意溫度下保持3分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力未達0.25kg/5×5mm」係對高溫下之剝離性進行評價之指標，並不意味著若設為「大於 200℃且為500℃以下之溫度區域中之任意溫度」，則直接對矽晶圓之剪切接著力未達0.25kg/5×5mm。又，亦並不意味著若不設為「大於200℃且為500℃以下之溫度區域中之任意溫度」，則不表現剝離性。
臨時固定層24係(B)於50℃之N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)中浸漬60秒鐘並且於150℃下乾燥30分鐘後重量減少率較佳為1.0重量%以上，更佳為1.1重量%以上，進而較佳為1.2重量%以上。又，上述重量減少率越大越佳，但例如為50重量%以下、40重量%以下。若於50℃之N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)中浸漬60秒鐘且於150℃下乾燥30分鐘後重量減少率為1.0重量%以上，則臨時固定層24溶出至N-甲基-2-吡咯啶酮中，重量充分減少。其結果為，可利用N-甲基-2-吡咯啶酮容易地剝離臨時固定層24。臨時固定層24之上述重量減少率例如可利用原材料對NMP之溶解性進行控制。即，作為原材料，越是選擇對NMP之溶解性高之原料，則使用該原材料得到之臨時固定層24對NMP之溶解性越高。
臨時固定層24之衝擊硬度較佳為10以下，更佳為9以下，進而較佳為8以下。又，上述衝擊硬度越小越佳，例如為0.01以上。若上述衝擊硬度為10以下，則可使臨時固定層24對轉印用基板20或功能層14之接著力充分。又，若上述衝擊硬度為10以下，則對功能層14之凹凸之追隨性良好。另一方面，若臨時固定層24之表面硬度為0.01以上，則獲得功能層移位控制(抑制由臨時固定層24之形狀變化所致之將功能層14貼合至最終基板30時之位置偏移)之效果。
臨時固定層24於3%之氫氧化四甲基銨水溶液中浸漬5分鐘後之重量減少率較佳為未達1重量%，更佳為未達0.9重量%，進而較佳為未達0.8重量%。又，上述重量減少率越小越佳，例如為0重量%以上、0.001重量%以上。若臨時固定層24於3%之氫氧化四甲基銨水溶液中浸漬5分鐘後之重量減少率未達1重量%，則其向3%之氫氧化四甲基銨 水溶液中之溶出較少，因此可提高耐溶劑性(尤其對氫氧化四甲基銨水溶液之耐溶劑性)。臨時固定層24之上述重量減少率例如可利用所使用之二胺之組成(二胺對氫氧化四甲基銨水溶液之溶解性)進行控制。
關於臨時固定層24，於貼合於矽晶圓後進行剝離時，矽晶圓之面上之0.2μm以上之顆粒之增加量相對於貼合於矽晶圓之前較佳為未達10000個/6英吋晶圓，更佳為未達9000個/6英吋晶圓，進而較佳為未達8000個/6英吋晶圓。上述顆粒之增加量尤佳為相對於貼合於矽晶圓之前未達1000個/6英吋晶圓、未達900個/6英吋晶圓、未達800個/6英吋晶圓。於貼合於矽晶圓後進行剝離時，若矽晶圓面上之0.2μm以上之顆粒之增加量相對於貼合於矽晶圓之前為未達10000個/6英吋晶圓，則可抑制剝離後之糊劑殘留。
臨時固定層24係只要(A)於200℃保持1分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力為0.25kg/5×5mm以上，並且於超過200℃且為500℃以下之溫度區域中之任意溫度下保持3分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力未達0.25kg/5×5mm；或者(B)於50℃之N-甲基-2-吡咯啶酮中浸漬60秒鐘並且於150℃下乾燥30分鐘後重量減少率為1.0重量%以上，則其形成材料並無特別限定，可列舉聚醯亞胺樹脂、矽酮樹脂、丙烯酸系樹脂、氟樹脂、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、橡膠樹脂等。
上述聚醯亞胺樹脂通常可藉由將作為其前驅物之聚醯胺酸進行醯亞胺化(脫水縮合)而得到。作為將聚醯胺酸進行醯亞胺化之方法，可採用例如先前公知之加熱醯亞胺化法、共沸脫水法、化學性醯亞胺化法等。尤其較佳為加熱醯亞胺化法。於採用加熱醯亞胺化法之情形時，為了防止由聚醯亞胺樹脂之氧化所致之劣化，較佳為於氮氣氛圍下或真空中等惰性氛圍下進行加熱處理。
上述聚醯胺酸可藉由在適當選擇出之溶劑中以實質上等莫耳比之方式投入酸酐與二胺並使該等發生反應而獲得。
作為上述聚醯亞胺樹脂，較佳為具有源自具有醚結構之二胺之結構單元。上述具有醚結構之二胺只要為具有醚結構且至少具有2個具有胺結構之末端的化合物，則並無特別限定。於上述具有醚結構之二胺中，較佳為具有二醇骨架之二胺。於上述聚醯亞胺樹脂具有源自具有醚結構之二胺之結構單元、尤其具有源自具有二醇骨架之二胺之結構單元的情形時，若對臨時固定層24進行加熱，則可降低剪切接著力。對於該現象，本發明者等人推測：藉由加熱至高溫，而使上述醚結構或上述二醇骨架自構成臨時固定層24之樹脂脫離，由該脫離導致剪切接著力降低。
再者，上述醚結構或上述二醇骨架自構成臨時固定層24之樹脂脫離係例如可將300℃下之加熱進行30分鐘前後之FT-IR(fourier transform infrared spectroscopy，傅里葉變換紅外光譜)光譜進行比較並藉由2800~3000cm-1之光譜於加熱前後減少之情況進行確認。
作為上述具有二醇骨架之二胺，可列舉例如具有聚丙二醇結構且兩末端各有1個胺基之二胺、具有聚乙二醇結構且兩末端各有1個胺基之二胺、具有聚四亞甲基二醇結構且兩末端各有1個胺基之二胺等具有伸烷基二醇之二胺。又，可列舉具有複數個該等二醇結構且兩末端各有1個胺基之二胺。
上述具有醚結構之二胺之分子量較佳為200~5000之範圍內，更佳為230~4500。若上述具有醚結構之二胺之分子量為200~5000之範圍內，則容易得到低溫下之接著力較高且高溫下取得剝離性之臨時固定層24。
上述聚醯亞胺樹脂之形成中，除具有醚結構之二胺以外，亦可併用不具有醚結構之二胺。作為不具有醚結構之二胺，可列舉脂肪族 二胺或芳香族二胺。藉由併用不具有醚結構之二胺，可控制與功能層或轉印用基板之密接力。具有醚結構之二胺與不具有醚結構之二胺之調配比例以莫耳比計較佳為於100：0~10：90之範圍內，更佳為100：0~20：80，進而較佳為99：1~30：70。若上述具有醚結構之二胺與上述不具有醚結構之二胺之調配比例以莫耳比計於100：0~10：90之範圍內，則高溫下之熱剝離性更優異。
作為上述脂肪族二胺，可列舉例如乙二胺、六亞甲基二胺、1,8-二胺基辛烷、1,10-二胺基癸烷、1,12-二胺基十二烷、4,9-二氧雜-1,12-二胺基十二烷、1,3-雙(3-胺基丙基)-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷(α,ω-雙胺基丙基四甲基二矽氧烷)等。上述脂肪族二胺之分子量通常為50~1,000,000，較佳為100~30,000。
作為芳香族二胺，可列舉例如4,4'-二胺基二苯基醚、3,4'-二胺基二苯基醚、3,3'-二胺基二苯基醚、間苯二胺、對苯二胺、4,4'-二胺基二苯基丙烷、3,3'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基二苯基硫醚、3,3'-二胺基二苯基硫醚、4,4'-二胺基二苯基碸、3,3'-二胺基二苯基碸、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)-2,2-二甲基丙烷、4,4'-二胺基二苯甲酮等。上述芳香族二胺之分子量通常為50~1000，較佳為100~500。再者，本說明書中，分子量係指利用GPC(凝膠滲透層析法)進行測定並利用聚苯乙烯換算而算出之值(重量平均分子量)。
作為上述酸酐，可列舉例如3,3',4,4'-聯苯基四羧酸二酐、2,2',3,3'-聯苯基四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2',3,3'-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4'-氧二鄰苯二甲酸二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)、雙(2,3-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(3,4-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(2,3-二羧基苯基)碸二酐、雙(3,4-二羧基苯基)碸二酐、均苯四甲酸二酐、 乙二醇雙偏苯三酸二酐等。該等可單獨使用，亦可併用2種以上。
作為使上述酸酐與上述二胺反應時之溶劑，可列舉N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、環戊酮等。該等可單獨使用，亦可混合使用複數種。又，為了調整原材料或樹脂之溶解性，亦可適當混合使用甲苯或二甲苯等非極性之溶劑。
臨時固定層24例如可按照以下方式而製作。首先，製作含有上述聚醯胺酸之溶液。繼而，於基材上以成為特定厚度之方式塗佈上述溶液而形成塗佈膜後，於特定條件下使該塗佈膜乾燥。作為上述基材，可使用SUS304、6-4合金、鋁箔、銅箔、Ni箔等金屬箔、或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、或利用氟系剝離劑、丙烯酸長鏈烷基酯系剝離劑等剝離劑進行過表面塗佈之塑膠膜或紙等。又，作為塗佈方法，並無特別限定，可列舉例如輥塗、絲網塗敷、凹版塗敷、旋塗等。又，作為乾燥條件，例如於乾燥溫度50~150℃、乾燥時間3~30分鐘之範圍內進行。進而使其於150~400℃、30~240分鐘、氮氣中或真空中進行熱硬化(醯亞胺化)。藉此，得到本實施形態之臨時固定層24。以此方式得到之片狀之臨時固定層24可貼附於轉印用基板20上而使用。作為貼附方法，可採用先前公知之方法，可列舉例如壓製、輥層壓。
又，臨時固定層24可藉由將上述液狀之溶液直接塗佈於轉印用基板20上而形成。作為塗佈方法，並無特別限定，可列舉例如輥塗、絲網塗敷、凹版塗敷、旋塗等。又，作為乾燥條件，例如於乾燥溫度50~150℃、乾燥時間3~30分鐘之範圍內進行。進而，使其於150~400℃、30~240分鐘、氮氣中或真空中進行熱硬化(醯亞胺化)。藉此，得到本實施形態之臨時固定層24。
繼而，如圖2所示，將轉印用基板20與形成於功能層形成用基板10上之功能層14經由臨時固定層24進行貼附。
繼而，使用用以蝕刻第1蝕刻層12之蝕刻液，對第1蝕刻層12進行蝕刻。藉此除去功能層形成用基板10而露出功能層14(參照圖3)。
繼而，於露出之功能層14上貼附最終基板30(參照圖4)。
繼而，將臨時固定層24與轉印用基板20自功能層14分離(圖5)。作為分離方法，可列舉(a)利用高溫加熱進行之分離、及(b)利用於N-甲基-2-吡咯啶酮中之浸漬進行之分離。
於上述(a)之情形時，加熱至高溫，使臨時固定層24之剪切接著力降低，將臨時固定層24與轉印用基板20自功能層14分離。作為上述高溫加熱之條件，可於使臨時固定層24之剪切接著力降低而可將臨時固定層24與轉印用基板20自功能層14分離之範圍內適當設定，作為下限值，可設定為例如180℃、200℃、250℃等。又，上限值可設定為300℃、350℃、400℃等。又，於上述高溫加熱之步驟中維持於上述溫度條件下之時間根據溫度而異，較佳為0.05~120分鐘，更佳為0.1~30分鐘。
另一方面，於上述(b)之情形時，於-10~100℃之N-甲基-2-吡咯啶酮中浸漬1~600秒鐘，使臨時固定層24之剪切接著力降低，而將臨時固定層24與轉印用基板20自功能層14分離。
藉由以上方式，使功能層14自功能層形成用基板10轉印至最終基板30，可得到最終基板30上積層有功能層14之半導體元件。
作為最終基板30，並無特別限定，較佳為氧化鋁基板等熱導電性優異之高導熱基板。若最終基板30為高導熱基板、且功能層14為發光層，則可製成發光效率優異之發光元件。
以上，根據本實施形態之半導體元件之製造方法，可不形成先前之使用濕式蝕刻之功能層轉印方法中被認為必需之第2蝕刻層或第3蝕刻層，而將功能層轉印至最終基板上。其結果為，可謀求生產效率之提高。又，由於利用由加熱引起之剪切接著力降低而進行剝離，故 而與使用雷射之剝離相比，可降低對功能層之損傷。
上述之實施形態中，已對臨時固定層24滿足上述(A)且滿足上述(B)之情形進行說明。即，已對(A)於200℃保持1分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力為0.25kg/5×5mm，且於大於200℃且為500℃以下之溫度區域中之任意溫度下保持3分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力未達0.25kg/5×5mm；並且(B)於50℃之N-甲基-2-吡咯啶酮中浸漬60秒鐘且於150℃下乾燥30分鐘後重量減少率為1.0重量%以上的情形進行說明。
然而，本發明中，臨時固定層滿足上述(A)或上述(B)中之至少一者即可。
圖6係用以說明另一實施形態之半導體元件之製造方法的剖面模式圖。
上述實施形態中，已對在最終基板30上直接貼附功能層14之情形進行說明。然而，本發明中並不限於此例，亦可如圖6所示般於最終基板30上形成反射層32並經由反射層32將最終基板30貼附於功能層14。於設置有反射層32之情形時，可進一步提高自作為發光層之功能層14發出之光的發光效率。
[實施例]
以下，舉例詳細說明本發明之較佳實施例。然而，本實施例中記載之材料或調配量等只要並無特別限定性記載，則並不意味著將本發明之主旨僅限於此。
(實施例1)
於氮氣氣流下之氛圍中，於70℃下向140.85g之N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)中混合聚醚二胺(HUNTSMAN製、D-4000、分子量：4023.5)8.05g、4,4'-二胺基二苯基醚(DDE、分子量：200.2)8.78g、及均苯四甲酸二酐(PMDA、分子量：218.1)10.0g並使該等反應，得到 聚醯胺酸溶液A。冷卻至室溫(23℃)後，將聚醯胺酸溶液A以旋轉塗佈機塗佈於8英吋矽晶圓之鏡面上，以90℃乾燥20分鐘後，得到帶聚醯胺酸之轉印用基板A。將帶聚醯胺酸之轉印用基板A於氮氣氛圍下、以300℃熱處理2小時，形成厚度30μm之聚醯亞胺皮膜(臨時固定層)，得到帶臨時固定層之轉印用基板A。
(實施例2)
於氮氣氣流下之氛圍中，於70℃下向138.48g之N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)中混合聚醚二胺(HUNTSMAN製、D-2000、分子量：1990.8)10.21g、4,4'-二胺基二苯基醚(DDE、分子量：200.2)8.15g、及均苯四甲酸二酐(PMDA、分子量：218.1)10.0g並使該等反應，得到聚醯胺酸溶液B。冷卻至室溫(23℃)後，將聚醯胺酸溶液B以乾燥後之厚度為50μm之方式塗佈於SUS箔(厚38μm)上，以90℃乾燥20分鐘後，得到帶聚醯胺酸之轉印用基板B。將帶聚醯胺酸之轉印用基板B於氮氣氛圍下、以300℃熱處理2小時，形成厚度50μm之聚醯亞胺皮膜(臨時固定層)，得到帶臨時固定層之轉印用基板B。
(比較例1)
於氮氣氣流下之氛圍中，於70℃下向364.42g之N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)中混合4,4'-二胺基二苯基醚(DDE、分子量：200.2)9.18g、及均苯四甲酸二酐(PMDA、分子量：218.1)10.00g並使該等反應，得到聚醯胺酸溶液C。冷卻至室溫(23℃)後，將聚醯胺酸溶液C以旋轉塗佈機塗佈於8英吋矽晶圓之鏡面上，於90℃下乾燥20分鐘後，得到帶聚醯胺酸之轉印用基板C。將帶聚醯胺酸之轉印用基板C於氮氣氛圍下、以300℃熱處理2小時，形成厚度30μm之聚醯亞胺皮膜(臨時固定層)，得到帶臨時固定層之轉印用基板C。
(對矽晶圓之剪切接著力之測定)
於形成於轉印用基板上之臨時固定層上載置5mm見方(厚度500 μm)之矽晶圓晶片，於60℃、10mm/s之條件下進行層壓後，使用剪切試驗機(Dage公司製、Dage4000)，測定臨時固定層與矽晶圓晶片之剪切接著力。剪切試驗之條件如以下2條。將結果示於表1。再者，比較例1中並未接著於矽晶圓晶片上，因此未測定。
<剪切試驗之條件1>
平台溫度：200℃
自保持於平台後至開始測定剪切接著力之時間：1分鐘
測定速度：500μm/s
測定間隔：100μm
<剪切試驗之條件2>
平台溫度：260℃
自保持於平台後至開始測定剪切接著力之時間：3分鐘
測定速度：500μm/s
測定間隔：100μm
(於氫氧化四甲基銨水溶液中浸漬時之重量減少率之測定)
首先，自實施例及比較例之帶臨時固定層之轉印用基板剝離轉印用基板。繼而，將剝離後之臨時固定層切下100mm見方，對其重量進行測定。繼而，於23℃之3%之氫氧化四甲基銨水溶液(TMAH)中浸漬5分鐘。充分進行水洗後，以150℃乾燥30分鐘。之後，測定重量，作為浸漬後之重量。
重量減少率係利用下式求得。將結果示於表1。再者，比較例1未進行測定。
(重量減少率(重量%))=[1-((浸漬後之重量)/(浸漬前之重量))]×100
(於N-甲基-2-吡咯啶酮中浸漬時之重量減少率之測定)
首先，自實施例及比較例之帶臨時固定層之轉印用基板剝離轉 印用基板。繼而，將剝離後之臨時固定層切下100mm見方，對其重量進行測定。繼而，於50℃之N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)中浸漬60秒鐘。充分進行水洗後，以150℃乾燥30分鐘。之後，測定重量，作為浸漬後之重量。
重量減少率係利用下式求得。將結果示於表1。再者，比較例1未進行測定。
(重量減少率(重量%))=[((浸漬後之重量)/(浸漬前之重量))-1]×100
(糊劑殘留評價)
首先，自實施例及比較例之帶臨時固定層之轉印用基板剝離轉印用基板。繼而，將實施例及比較例之臨時固定層加工成直徑6英吋尺寸，於60℃、10mm/s之條件下層壓於直徑8英吋之晶圓上。之後，放置1分鐘，進行剝離。使用顆粒計數器(SFS6200、KLA製)，測定直徑8英吋晶圓之面上之0.2μm以上之顆粒數。又，與層壓前相比，剝離後之顆粒增加量未達1000個/6英吋晶圓之情況評價為「○」，剝離後之顆粒增加量為1000個/6英吋晶圓以上之情況評價為「×」。將結果示於表1。再者，比較例1係未接著於晶圓上，因此未進行測定。
(剝離溫度)
對實施例及比較例之臨時固定層，製成30mm見方之大小，於該臨時固定層上使用層壓裝置貼附10mm見方(厚度：2mm)之玻璃。使用該樣品，利用山陽精工製之高溫度觀察裝置(製品名：SK-5000)於升溫速度：4℃/分鐘、測定溫度：20~350℃之條件下進行加熱，確認玻璃自臨時固定層剝離之溫度。將結果示於表1。再者，比較例1係未接著於玻璃上，因此未進行測定。
(氣體目視溫度)
對實施例及比較例之臨時固定層，製成30mm見方之大小，於該 臨時固定層上使用層壓裝置貼附10mm見方(厚度：2mm)之玻璃。使用該樣品，利用山陽精工製之高溫度觀察裝置(製品名：SK-5000)於升溫速度：4℃/分鐘、測定溫度：20~350℃之條件下進行加熱，確認產生白煙之溫度。將結果示於表1。再者，比較例1係未接著於玻璃上，因此未進行測定。
(衝擊硬度)
對實施例之臨時固定層，使用島津製作所製之硬度計(製品名：DUH-210)、壓頭(商品名：Triangular115、島津製作所股份有限公司製)，於荷重0.5mN下進行負載-卸載試驗，進行衝擊硬度之測定。將結果示於表1。再者，比較例1中未進行測定。
10‧‧‧功能層形成用基板
12‧‧‧第1蝕刻層
14‧‧‧功能層
20‧‧‧轉印用基板
24‧‧‧臨時固定層

Claims (7)

  1. 一種半導體元件之製造方法，其特徵在於：其具有將轉印用基板與形成於功能層形成用基板上之功能層經由臨時固定層進行貼附之步驟，除去上述功能層形成用基板而使上述功能層露出之步驟，於露出之上述功能層上貼附最終基板之步驟，及將上述臨時固定層與上述轉印用基板自上述功能層分離之步驟，且上述臨時固定層係(A)於200℃保持1分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力為0.25kg/5×5mm以上，並且於大於200℃且為500℃以下之溫度區域中之任意溫度下保持3分鐘後於該溫度下對矽晶圓之剪切接著力未達0.25kg/5×5mm；或者(B)於50℃之N-甲基-2-吡咯啶酮中浸漬60秒鐘並且於150℃下乾燥30分鐘後重量減少率為1.0重量%以上。
  2. 如請求項1之半導體元件之製造方法，其中上述臨時固定層之衝擊硬度(dynamic hardness)為0.01以上且為10以下。
  3. 如請求項1之半導體元件之製造方法，其中上述臨時固定層於3%之氫氧化四甲基銨水溶液中浸漬5分鐘後重量減少率未達1重量%。
  4. 如請求項1之半導體元件之製造方法，其中上述臨時固定層具有源自具有醚結構之二胺之結構單元，且上述源自具有醚結構之二胺之結構單元具有二醇骨架、或源自具有伸烷基二醇之二胺之二醇骨架。
  5. 如請求項1之半導體元件之製造方法，其中上述臨時固定層係以聚醯亞胺樹脂作為構成材料，該聚醯亞胺樹脂為將使酸酐、具 有醚結構之二胺、及不具有醚結構之二胺反應而得之聚醯胺酸進行醯亞胺化而得，於使上述酸酐、上述具有醚結構之二胺、及上述不具有醚結構之二胺反應時，上述具有醚結構之二胺與上述不具有醚結構之二胺之調配比例以莫耳比計為100：0~10：90之範圍內。
  6. 如請求項5之半導體元件之製造方法，其中上述具有醚結構之二胺之分子量為200~5000之範圍內。
  7. 如請求項1至6中任一項之半導體元件之製造方法，其中上述功能層形成用基板為GaAs、GaP、藍寶石、或SiC，且上述功能層為發光層。
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