WO2010095592A1 - 半導体ウエハー接合体の製造方法、半導体ウエハー接合体および半導体装置 - Google Patents

半導体ウエハー接合体の製造方法、半導体ウエハー接合体および半導体装置 Download PDF

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敏寛 佐藤
川田　政和
正洋 米山
高橋　豊誠
裕久 出島
白石　史広
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住友ベークライト株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor wafer bonded body, a semiconductor wafer bonded body, and a semiconductor device.
  • a semiconductor device typified by a CMOS sensor, a CCD sensor, or the like, a semiconductor substrate having a light receiving portion, a spacer provided on the semiconductor substrate so as to surround the light receiving portion, and a semiconductor through the spacer
  • a semiconductor device having a transparent substrate bonded to a substrate is known.
  • Such a semiconductor device generally includes a step of attaching an electron beam curable adhesive film (spacer forming layer) to a semiconductor wafer provided with a plurality of light receiving portions, and an electron with respect to the adhesive film through a mask.
  • An object of the present invention is to prevent a mask and foreign matter from adhering to the surface of a spacer forming layer during exposure, and to manufacture a semiconductor wafer bonded body having a spacer with excellent dimensional accuracy.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor wafer bonded body, and to provide a semiconductor wafer bonded body and a semiconductor device excellent in reliability.
  • a method of manufacturing a semiconductor wafer assembly comprising a semiconductor wafer, a transparent substrate installed on the functional surface side of the semiconductor wafer, and a spacer provided between the semiconductor wafer and the transparent substrate.
  • An exposure process for exposing to After the exposure, a supporting substrate removing step for removing the supporting substrate; Developing the exposed spacer forming layer and forming the spacer on the semiconductor wafer; and And a bonding step of bonding the transparent substrate to a surface of the spacer opposite to the semiconductor wafer side.
  • a method of manufacturing a semiconductor wafer assembly comprising a semiconductor wafer, a transparent substrate installed on the functional surface side of the semiconductor wafer, and a spacer provided between the semiconductor wafer and the transparent substrate.
  • a spacer-forming film preparation step of preparing a spacer-forming film having a sheet-like supporting substrate and a spacer-forming layer having adhesiveness provided on the supporting substrate;
  • a mask is installed on the support base material side of the spacer forming film, and the mask is used to selectively select a portion of the spacer forming layer to be the spacer so that exposure light is transmitted through the support base material.
  • An exposure process for exposing to After the exposure, a supporting substrate removing step for removing the supporting substrate; Developing the exposed spacer forming layer, and forming the spacer on the transparent substrate; and And a bonding step of bonding a functional surface of the semiconductor wafer to a surface of the spacer opposite to the transparent substrate side.
  • thermosetting resin is an epoxy resin
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of the bonded semiconductor wafer of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of the bonded semiconductor wafer of the present invention.
  • FIG. 4 is a process diagram showing an example of a method for manufacturing a semiconductor device (semiconductor wafer assembly) according to the present invention.
  • FIG. 5 is a process diagram showing an example of a method for manufacturing a semiconductor device (semiconductor wafer assembly) of the present invention.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a semiconductor device of the present invention.
  • the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
  • a semiconductor device (light receiving device) 100 includes a base substrate 101, a transparent substrate 102 disposed to face the base substrate 101, a light receiving unit 103 formed on the base substrate 101, and a light receiving unit 103.
  • the spacer 104 is formed on the edge of the base substrate 101 and the solder bump 106 is formed on the lower surface of the base substrate 101.
  • the base substrate 101 is a semiconductor substrate, and a circuit (not shown) (an individual circuit included in a semiconductor wafer described later) is provided on the semiconductor substrate.
  • the light receiving unit 103 has, for example, a configuration in which a light receiving element and a microlens array are stacked in this order from the base substrate 101 side.
  • the transparent substrate 102 is disposed so as to face the base substrate 101 and has substantially the same planar dimension as that of the base substrate 101.
  • the transparent substrate 102 is composed of, for example, an acrylic resin substrate, a polyethylene terephthalate resin (PET) substrate, a glass substrate, or the like.
  • the spacer 104 directly bonds the microlens array provided in the light receiving unit 103 and the transparent substrate 102 at the edges thereof, and bonds the base substrate 101 and the transparent substrate 102 together.
  • the spacer 104 forms a gap 105 between the light receiving unit 103 (microlens array) and the transparent substrate 102.
  • the spacer 104 is arranged at the edge of the light receiving portion 103 so as to surround the center portion of the light receiving portion 103, a portion of the light receiving portion 103 surrounded by the spacer 104 is a substantial light receiving portion. Function.
  • Examples of the light receiving element included in the light receiving unit 103 include a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), and the like. In this light receiving element, light received by the light receiving unit 103 is converted into an electric signal. Will be.
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the solder bump 106 has conductivity, and is electrically connected to the wiring provided on the base substrate 101 on the lower surface of the base substrate 101. As a result, an electrical signal converted from light by the light receiving unit 103 is transmitted to the solder bump 106.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of the semiconductor wafer bonded body of the present invention
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of the semiconductor wafer bonded body of the present invention.
  • the semiconductor wafer bonded body 1000 is composed of a stacked body in which a semiconductor wafer 101 ', a spacer 104', and a transparent substrate 102 'are sequentially stacked.
  • the semiconductor wafer 101 ′ is a substrate that becomes the base substrate 101 of the semiconductor device 100 as described above by going through an individualization process as described later.
  • a plurality of individual circuits are provided on the functional surface of the semiconductor wafer 101 '.
  • the light receiving portion 103 as described above is formed for each of the individual circuits.
  • the spacer 104 ' has a lattice shape and is formed so as to surround each individual circuit (light receiving portion 103) on the semiconductor wafer 101'.
  • the spacer 104 ′ forms a plurality of gaps 105 between the semiconductor wafer 101 ′ and the transparent substrate 102 ′. In other words, the region surrounded by the spacer 104 ′ becomes the gap portion 105.
  • the spacer 104 ′ is a member that becomes the spacer 104 of the semiconductor device 100 as described above by undergoing an individualization process as described later.
  • the transparent substrate 102 ' is bonded to the semiconductor wafer 101' via a spacer 104 '.
  • the transparent substrate 102 ′ is a member that becomes the transparent substrate 102 of the semiconductor device 100 as described above by performing an individualization process as described later.
  • a plurality of semiconductor devices 100 can be obtained by dividing such a semiconductor wafer bonded body 1000 into individual pieces as will be described later.
  • FIGS. 4 and 5 are process diagrams showing a preferred embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device (semiconductor wafer bonded body) according to the present invention.
  • the spacer forming film 1 includes a support base 11 and a spacer forming layer 12 provided on the support base 11.
  • the support substrate 11 is a sheet-like substrate and has a function of supporting the spacer forming layer 12.
  • the support substrate 11 is made of a light transmissive material. By being composed of a light-transmitting material as described above, the spacer forming layer 12 is exposed while the support base 11 is attached to the spacer forming layer 12 in the manufacture of a semiconductor device as will be described later. Can do.
  • the visible light transmittance of the support substrate 11 is preferably 30 to 100%, and more preferably 50 to 100%. Thereby, the spacer formation layer 12 can be exposed more reliably in the exposure process described later. In addition, alignment of an alignment mark on the mask 20 described later and an alignment mark on the semiconductor wafer 101 '(transparent substrate 102') can be reliably performed.
  • the transmittance of the exposure light (i-line (365 nm)) of the support substrate 11 in the exposure step described later is preferably 50 to 100%, and more preferably 65 to 100%. Thereby, the spacer formation layer 12 can be exposed more reliably.
  • Examples of the material constituting the support base 11 include polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), and polyethylene (PE). Among these, it is preferable to use polyethylene terephthalate (PET) from the viewpoint of excellent balance between light transmittance and breaking strength.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • the spacer forming layer 12 is a layer that has adhesiveness to the surface of the semiconductor wafer and is bonded to the semiconductor wafer.
  • the resin composition constituting the spacer forming layer 12 will be described in detail later.
  • the visible light transmittance of the spacer forming layer 12 is preferably 30 to 100%, and more preferably 50 to 100%. Thereby, it can expose more reliably over the thickness direction of the spacer formation layer 12 in the exposure process mentioned later. In addition, alignment of an alignment mark on the mask 20 described later and an alignment mark on the semiconductor wafer 101 '(transparent substrate 102') can be reliably performed.
  • the visible light transmittance of the support substrate 11 and the spacer forming layer 12 can be measured by the following method.
  • the support substrate is measured with the thickness of the support substrate used, the spacer forming layer is 50 ⁇ m, and the measurement wavelength is 600 nm.
  • a semiconductor wafer 101 ′ having a plurality of light receiving portions 103 and a microlens array (not shown) formed on the functional surface is prepared (see FIG. 4B).
  • the functional surface of the semiconductor wafer 101 'and the spacer forming layer 12 (adhesion surface) of the spacer forming film 1 are bonded together (laminating step). Thereby, the semiconductor wafer 101 ′ to which the spacer forming film 1 is attached is obtained.
  • the spacer forming layer 12 is exposed to light (ultraviolet rays) and exposed (exposure process).
  • a mask 20 having a light transmitting portion 201 at a position corresponding to a portion to be the spacer 104 is used.
  • the light transmission part 201 is a part having light transparency, and the light transmitted through the light transmission part 201 is irradiated to the spacer forming layer 12.
  • the portion of the spacer forming layer 12 irradiated with light is selectively exposed. Thereby, the part irradiated with light among the spacer formation layers 12 is photocured.
  • the spacer forming layer 12 is exposed with the support base material 11 attached to the spacer forming layer 12, and exposure light transmitted through the support base material 11 is used.
  • the support base since the exposure is performed with the support base attached to the spacer formation layer, the support base exhibits a function as a protective layer of the spacer formation layer.
  • the mask when the mask is set, the mask can be prevented from sticking to the spacer formation layer, and the distance between the mask and the spacer formation layer can be made smaller.
  • the spacer can be formed with sufficient dimensional accuracy, and the gap 105 surrounded by the spacer 104 ′ can be formed in a shape close to the design. Thereby, a highly reliable semiconductor device can be obtained.
  • the distance between the support substrate 11 and the mask 20 is preferably a separation distance of 0 to 2000 ⁇ m, more preferably 0 to 1000 ⁇ m, where the support substrate 11 and the mask 20 are in contact. Thereby, the image of the exposure light formed by the mask 20 can be made clearer, and the spacer 104 can be formed with sufficient dimensional accuracy.
  • the support substrate 11 and the mask 20 it is preferable to expose the support substrate 11 and the mask 20 in contact with each other.
  • the distance between the spacer forming layer 12 and the mask 20 becomes the thickness of the support base 11, and therefore the distance between the spacer forming layer 12 and the mask 20 can be kept constant.
  • the portion of the spacer forming layer 12 to be exposed can be uniformly exposed, and the spacer 104 ′ having excellent dimensional accuracy can be formed more efficiently.
  • the distance of the spacer formation layer 12 and the mask 20 is freely and correctly selected by selecting the thickness of the support base material 11 suitably. Furthermore, the distance between the spacer forming layer 12 and the mask 20 can be further reduced.
  • the average thickness of the support base 11 is preferably 15 to 50 ⁇ m, and more preferably 25 to 50 ⁇ m, for example.
  • the average thickness of the support substrate 11 is less than the lower limit value, it may be difficult to obtain the necessary strength as the support substrate. If the average thickness of the support base 11 exceeds the upper limit, depending on the light transmittance of the support base 11, the light irradiation energy may be used to reliably irradiate the spacer forming layer 12 with exposure light. May need to be increased.
  • an alignment mark 1011 is provided on the semiconductor wafer 101 'in the vicinity of the edge thereof as shown in FIG.
  • the mask 20 is provided with alignment marks 202 for alignment as shown in FIG.
  • the alignment of the alignment mark 1011 of the semiconductor wafer 101 ′ and the alignment mark 202 of the mask 20 are aligned to align the mask 20 with respect to the semiconductor wafer 101 ′. Accordingly, the spacer 104 ′ can be formed with high positional accuracy, and the reliability of the formed semiconductor device 100 can be further increased.
  • the spacer forming layer 12 may be subjected to a heat treatment at a temperature of about 40 to 80 ° C. (post-exposure heating step (PEB step)).
  • PEB step post-exposure heating step
  • the temperature of the heat treatment may be in the above range, but is more preferably 50 to 70 ° C. In the development step described later, unintentional peeling of the photocured portion can be more effectively prevented.
  • the support base material 11 is removed (support base material removal process).
  • the spacer forming layer 12 is developed using an alkaline aqueous solution to remove an uncured portion of the spacer forming layer 12, and the photocured portion has a lattice shape.
  • the spacer 104 'remains (development process). In other words, portions 105 ′ that form a plurality of gaps between the semiconductor wafer and the transparent substrate are formed.
  • a semiconductor wafer bonded body 1000 semiconductor wafer bonded body of the present invention in which the semiconductor wafer 101 ′, the spacer 104 ′, and the transparent substrate 102 ′ are sequentially stacked is obtained.
  • the bonding between the spacer 104 ′ and the transparent substrate 102 ′ can be performed, for example, by bonding the upper surface of the formed spacer 104 ′ and the transparent substrate 102 ′ and then thermocompression bonding.
  • thermocompression bonding is preferably performed within a temperature range of 80 to 180 ° C. Thereby, the shape of the spacer 104 to be formed can be improved.
  • the lower surface (back surface) 111 opposite to where the transparent substrate 102 of the semiconductor wafer 101 'is bonded is ground (back grinding process).
  • the lower surface 111 is ground by, for example, a grinder provided in a grinding device (grinder).
  • the thickness of the semiconductor wafer 101 ′ varies depending on the electronic device to which the semiconductor device 100 is applied, but is usually set to about 100 to 600 ⁇ m and is applied to a smaller electronic device. Is set to about 50 ⁇ m.
  • Examples of such processing include formation of wiring on the lower surface 111 and connection of solder bumps 106 as shown in FIG.
  • a plurality of semiconductor devices 100 are obtained by separating the semiconductor wafer assembly 1000 into pieces so as to correspond to the individual circuits formed on the semiconductor wafer 101 ′, that is, the gaps 105 included in the spacer 104. (Dicing (dividing) process). In other words, a plurality of semiconductor devices 100 are obtained by cutting and separating the semiconductor wafer bonded body 1000 at positions corresponding to the spacers 104 ′.
  • the semiconductor wafer bonded body 1000 is first cut from the semiconductor wafer 101 ′ side by a dicing saw so as to correspond to the position where the spacer 104 is formed. Then, the transparent substrate 102 ′ is also cut by making a cut corresponding to the cut 21 from the dicing saw. Through the steps as described above, the semiconductor device 100 can be manufactured.
  • the semiconductor devices 100 can be mass-produced and productivity can be improved. Can do.
  • the semiconductor device 100 is mounted on a support substrate having a patterned wiring, for example, via a solder bump 106, whereby the wiring provided in the support substrate and the wiring formed on the lower surface of the base substrate 101 are provided. Are electrically connected through the solder bumps 106.
  • the semiconductor device 100 can be widely applied to electronic devices such as a mobile phone, a digital camera, a video camera, and a small camera while being mounted on the support substrate.
  • the spacer forming layer 12 is formed on the semiconductor wafer 101 ′ and then exposed and developed, and then the spacer 104 ′ and the transparent substrate 102 ′ are bonded.
  • the present invention is not limited to this.
  • the spacer forming layer 12 may be formed on the transparent substrate 102 ′, exposed and developed, and then the spacer 104 ′ and the semiconductor wafer 101 ′ may be bonded.
  • an alignment mark is provided on the transparent substrate 102 ′, and the alignment mark provided on the transparent substrate 102 ′ when the mask 20 is placed so as to face the support base 11 in the exposure step. It is preferable to align the mask 20 by aligning the alignment mark 202 provided on the mask 20. Accordingly, the spacer 104 ′ can be formed with high positional accuracy, and the reliability of the formed semiconductor device 100 can be further increased.
  • the spacer forming layer 12 is a layer having photocurability, alkali developability and thermosetting, and is composed of a material (resin composition) containing an alkali-soluble resin, a thermosetting resin, and a photopolymerization initiator. Has been.
  • the resin composition constituting the spacer forming layer 12 contains an alkali-soluble resin. Thereby, the spacer formation layer 12 has alkali developability.
  • alkali-soluble resin examples include novolak resins such as cresol type, phenol type, bisphenol A type, bisphenol F type, catechol type, resorcinol type, pyrogallol type, phenol aralkyl resin, hydroxystyrene resin, methacrylic acid resin, and methacrylic acid ester resin.
  • novolak resins such as cresol type, phenol type, bisphenol A type, bisphenol F type, catechol type, resorcinol type, pyrogallol type, phenol aralkyl resin, hydroxystyrene resin, methacrylic acid resin, and methacrylic acid ester resin.
  • Acrylic resins such as, cyclic olefin resins containing hydroxyl groups and carboxyl groups, polyamide resins (specifically, having at least one of a polybenzoxazole structure and a polyimide structure, and having hydroxyl groups in the main chain or side chains, Resin having a carboxyl group, an ether group or an ester group, a resin having a polybenzoxazole precursor structure, a resin having a polyimide precursor structure, a resin having a polyamic acid ester structure, and the like. It can be used singly or in combination of two or more.
  • alkali-soluble resins those having both an alkali-soluble group contributing to alkali development and a double bond are preferably used.
  • alkali-soluble group examples include a hydroxyl group and a carboxyl group.
  • the alkali-soluble group can contribute to alkali development and can also contribute to a thermosetting reaction.
  • alkali-soluble resin can contribute to photocuring reaction by having a double bond.
  • Examples of such a resin having an alkali-soluble group and a double bond include a curable resin that can be cured by both light and heat, and specifically, for example, an acryloyl group, a methacryloyl group, and a vinyl. And a thermosetting resin having a photoreactive group such as a group, and a photocurable resin having a thermoreactive group such as a phenolic hydroxyl group, an alcoholic hydroxyl group, a carboxyl group, and an acid anhydride group.
  • the photocurable resin having a thermally reactive group may further have another thermally reactive group such as an epoxy group, an amino group, or a cyanate group.
  • the photocurable resin having such a structure include (meth) acryl-modified phenolic resins, (meth) acryloyl group-containing acrylic acid polymers, carboxyl group-containing (epoxy) acrylates, and the like.
  • a thermoplastic resin such as a carboxyl group-containing acrylic resin may be used.
  • the resins having an alkali-soluble group and a double bond as described above it is preferable to use a (meth) acryl-modified phenol resin.
  • a (meth) acrylic modified phenolic resin it contains an alkali-soluble group. Therefore, when an unreacted resin is removed by a development process, instead of an organic solvent that is usually used as a developer, the load on the environment is reduced. Less alkaline solution can be applied.
  • the double bond contributes to the curing reaction, and as a result, the heat resistance of the resin composition can be improved.
  • the (meth) acryl-modified phenol resin is preferably used from the viewpoint that the warpage of the semiconductor wafer bonded body 1000 can be reliably reduced by using the (meth) acryl-modified phenol resin.
  • the (meth) acryl-modified phenol resin for example, a (meth) acryloyl-modified bisphenol resin obtained by reacting a hydroxyl group of a bisphenol with an epoxy group of a compound having an epoxy group and a (meth) acryloyl group is used. Can be mentioned.
  • examples of such a (meth) acryloyl-modified bisphenol resin include those shown in Chemical Formula 1 below.
  • the hydroxyl group in the molecular chain of the (meth) acryloyl-modified epoxy resin and dibasic A compound in which a dibasic acid is introduced by bonding to one carboxyl group in the acid by an ester bond (in addition, one or more repeating units of the epoxy resin in this compound are introduced in the molecular chain)
  • the number of dibasic acids is 1 or more).
  • such a compound for example, first, by reacting an epoxy group at both ends of an epoxy resin obtained by polymerizing epichlorohydrin and a polyhydric alcohol and (meth) acrylic acid, at both ends of the epoxy resin.
  • an epoxy resin obtained by polymerizing epichlorohydrin and a polyhydric alcohol and (meth) acrylic acid at both ends of the epoxy resin.
  • a (meth) acryloyl-modified epoxy resin having a (meth) acryloyl group introduced By obtaining a (meth) acryloyl-modified epoxy resin having a (meth) acryloyl group introduced, and then reacting the hydroxyl group in the molecular chain of the obtained (meth) acryloyl-modified epoxy resin with an anhydride of a dibasic acid It is obtained by forming an ester bond with one carboxyl group of this dibasic acid.
  • the modification rate (substitution rate) of the photoreactive group is not particularly limited, but 20% of the total reactive groups of the resin having an alkali-soluble group and a double bond. It is preferably about 80%, more preferably about 30-70%. By setting the modification amount of the photoreactive group within the above range, a resin composition having particularly excellent resolution can be provided.
  • the modification rate (substitution rate) of the thermally reactive group is not particularly limited, but is 20 to 20% of the total reactive group of the resin having an alkali-soluble group and a double bond. It is preferably about 80%, more preferably about 30 to 70%.
  • the weight average molecular weight of the resin is not particularly limited, but is preferably 30000 or less, more preferably about 5000 to 150,000. preferable. When the weight average molecular weight is within the above range, the film formability is particularly excellent when the spacer forming layer is formed on the film.
  • the weight average molecular weight of the alkali-soluble resin is, for example, G.P. P. C.
  • the weight average molecular weight can be calculated from a calibration curve prepared in advance using a styrene standard substance.
  • tetrahydrofuran (THF) was used as a measurement solvent, and measurement was performed under a temperature condition of 40 ° C.
  • the content of the alkali-soluble resin in the resin composition is not particularly limited, but is preferably about 15 to 50% by weight, more preferably about 20 to 40% by weight in the entire resin composition. .
  • the content of the alkali-soluble resin is about 10 to 80% by weight of the resin components (all components except the filler) of the resin composition. Preferably, it may be about 15 to 70% by weight. If the content of the alkali-soluble resin is less than the lower limit, the effect of improving the compatibility with other components in the resin composition (for example, a photocurable resin and a thermosetting resin described later) may be reduced.
  • the resin composition which comprises the spacer formation layer 12 contains the thermosetting resin.
  • the spacer forming layer 12 exhibits adhesiveness by curing. That is, after the spacer forming layer 12 and the semiconductor wafer are bonded, exposed and developed, the transparent substrate 102 can be thermocompression bonded to the spacer forming layer 12.
  • thermosetting resin when a curable resin that can be cured by heat is used as the aforementioned alkali-soluble resin, a resin different from this resin is selected.
  • thermosetting resin for example, phenol novolak resin, cresol novolak resin, novolak type phenol resin such as bisphenol A novolak resin, phenol resin such as resol phenol resin, bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin Bisphenol type epoxy resin, novolac epoxy resin, cresol novolak epoxy resin, etc., biphenyl type epoxy resin, stilbene type epoxy resin, triphenolmethane type epoxy resin, alkyl-modified triphenolmethane type epoxy resin, triazine core Containing epoxy resin, epoxy resin such as dicyclopentadiene modified phenolic epoxy resin, triazine ring such as urea (urea) resin, melamine resin Fats, unsaturated polyester resins, bismaleimide resins, polyurethane resins, diallyl phthalate resins, silicone resins, resins having a benzoxazine ring, cyanate ester resins, epoxy-modified siloxanes, and the like. They can be used in
  • an epoxy resin as an epoxy resin, use an epoxy resin that is solid at room temperature (especially a bisphenol type epoxy resin) and an epoxy resin that is liquid at room temperature (especially a silicone-modified epoxy resin that is liquid at room temperature). Is preferred. Thereby, it can be set as the spacer formation layer 12 which is excellent in both flexibility and resolution while maintaining heat resistance.
  • the content of the thermosetting resin in the resin composition is not particularly limited, but is preferably about 10 to 40% by weight, and more preferably about 15 to 35% by weight in the entire resin composition. There exists a possibility that the effect of improving the heat resistance of the spacer formation layer 12 obtained as content of a thermosetting resin is less than the said lower limit may fall. Moreover, when content of a thermosetting resin exceeds the said upper limit, there exists a possibility that the effect which improves the toughness of the spacer formation layer 12 may fall.
  • thermosetting resin when used as the thermosetting resin, it is preferable to further include a phenol novolac resin in addition to the epoxy resin.
  • a phenol novolac resin By adding a phenol novolac resin, the developability of the resulting spacer forming layer 12 can be improved.
  • thermosetting resin by including both an epoxy resin and a phenol novolac resin as the thermosetting resin in the resin composition, the thermosetting property of the epoxy resin is further improved, and the strength of the spacer 104 to be formed is further improved. The advantage of being able to
  • the resin composition constituting the spacer forming layer 12 contains a photopolymerization initiator. Thereby, the spacer formation layer 12 can be efficiently patterned by photopolymerization.
  • photopolymerization initiator examples include benzophenone, acetophenone, benzoin, benzoin isobutyl ether, methyl benzoin benzoate, benzoin benzoic acid, benzoin methyl ether, benzylfinyl sulfide, benzyl, dibenzyl, diacetyl, benzyldimethyl ketal, and the like. .
  • the content of the photopolymerization initiator in the resin composition is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 5% by weight, and preferably about 0.8 to 3.0% by weight in the entire resin composition. More preferably. If the content of the photopolymerization initiator is less than the lower limit, the effect of starting photopolymerization may not be sufficiently obtained. Moreover, when content of a photoinitiator exceeds the said upper limit, reactivity will become high and there exists a possibility that a preservability and resolution may fall.
  • the resin composition constituting the spacer forming layer 12 preferably contains a photopolymerizable resin in addition to the above components. Thereby, it will be contained in a resin composition with the alkali-soluble resin mentioned above, and the patterning property of the spacer formation layer 12 obtained can be improved more.
  • this photopolymerizable resin when a curable resin curable with light is used as the alkali-soluble resin described above, a resin different from this resin is selected.
  • the photopolymerizable resin is not particularly limited.
  • an unsaturated polyester an acrylic compound such as an acrylic monomer or oligomer having at least one acryloyl group or methacryloyl group in one molecule, or a vinyl type such as styrene.
  • acrylic compound such as an acrylic monomer or oligomer having at least one acryloyl group or methacryloyl group in one molecule
  • vinyl type such as styrene.
  • examples thereof include compounds, and these can be used alone or in combination of two or more.
  • an ultraviolet curable resin mainly composed of an acrylic compound is preferable.
  • Acrylic compounds are preferably used because they have a high curing rate when irradiated with light and can pattern a resin with a relatively small amount of exposure.
  • acrylic compound examples include monomers of acrylic acid ester or methacrylic acid ester, and specifically include ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, glycerin di (meth) acrylate.
  • the spacer 104 obtained from the spacer formation layer 12 can exhibit excellent strength.
  • the semiconductor device 100 including the spacer 104 is more excellent in shape retention.
  • the acrylic polyfunctional monomer means a monomer of (meth) acrylic acid ester having a tri- or higher functional acryloyl group or methacryloyl group.
  • acrylic polyfunctional monomers it is particularly preferable to use trifunctional (meth) acrylate or tetrafunctional (meth) acrylate. Thereby, the said effect can be exhibited more notably.
  • an acrylic polyfunctional monomer as the photopolymerizable resin
  • an acrylic polyfunctional monomer and epoxy vinyl ester resin carry out radical polymerization, the intensity
  • the solubility with respect to the alkali developing solution of the part which is not exposed of the spacer formation layer 12 can be improved at the time of image development, the residue after image development can be reduced.
  • Epoxy vinyl ester resins include 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, Epolite 40E methacrylic adduct, Epolite 70P acrylic acid adduct, Epolite 200P acrylic acid adduct, Epolite 80MF acrylic acid adduct, Epolite 3002 methacrylic acid adduct.
  • the content of the acrylic polyfunctional polymer in the resin composition is not particularly limited, but is about 1 to 50% by weight in the entire resin composition. It is preferably about 5% to 25% by weight.
  • the photopolymerizable resin contains an epoxy vinyl ester resin in addition to the acrylic polyfunctional polymer
  • the content of the epoxy vinyl ester resin is not particularly limited, but is 3 to 30% by weight in the entire resin composition. It is preferably about 5% to 15% by weight.
  • the photopolymerizable resin as described above is preferably liquid at normal temperature.
  • the curing reactivity by light irradiation for example, ultraviolet irradiation
  • another compounding component for example, alkali-soluble resin
  • the photopolymerizable resin that is liquid at normal temperature include, for example, an ultraviolet curable resin mainly composed of the acrylic compound described above.
  • the weight average molecular weight of the photopolymerizable resin is not particularly limited, but is preferably 5,000 or less, and more preferably about 150 to 3,000. When the weight average molecular weight is within the above range, the sensitivity of the spacer forming layer 12 is particularly excellent. Furthermore, the resolution of the spacer formation layer 12 is also excellent.
  • the weight average molecular weight of the photopolymerizable resin is, for example, G.P. P. C. And can be calculated using the same method as described above.
  • the resin composition used for forming the spacer forming layer 12 may contain an inorganic filler. Thereby, the strength of the spacer 104 formed by the spacer forming layer 12 can be further improved.
  • the content of the inorganic filler in the resin composition is preferably 9% by weight or less in the entire resin composition.
  • the strength of the spacer 104 formed by the spacer forming layer 12 can be sufficiently improved by the addition of the acrylic polyfunctional monomer.
  • the addition of an inorganic filler into the resin composition can be omitted.
  • inorganic fillers include fibrous fillers such as alumina fibers and glass fibers, potassium titanate, wollastonite, aluminum borate, acicular magnesium hydroxide, acicular fillers such as whiskers, talc, and mica. , Sericite, glass flakes, flake graphite, platy fillers such as platy calcium carbonate, spherical fillers such as calcium carbonate, silica, fused silica, calcined clay, unfired clay, zeolite, silica gel And the like, and the like. These may be used alone or in combination. Among these, it is particularly preferable to use a porous filler.
  • the average particle size of the inorganic filler is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 90 ⁇ m, and more preferably about 0.1 to 40 ⁇ m.
  • the average particle diameter exceeds the upper limit, there is a risk that the appearance of the spacer forming layer 12 may be abnormal or the resolution may be poor. Further, if the average particle diameter is less than the lower limit value, there is a risk of poor adhesion when the spacer 104 is heated and pasted to the transparent substrate 102.
  • the average particle size can be evaluated using, for example, a laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-7000 (manufactured by Shimadzu Corporation).
  • the average pore diameter of the porous filler is preferably about 0.1 to 5 nm, and more preferably about 0.3 to 1 nm.
  • the resin composition constituting the spacer forming layer 12 can contain additives such as a plastic resin, a leveling agent, an antifoaming agent, and a coupling agent within the range not impairing the object of the present invention in addition to the above-described components. .
  • the visible light transmittance of the spacer forming layer 12 can be made more suitable, and exposure defects in the exposure process can be more effectively prevented. can do. As a result, a more reliable semiconductor device can be provided.
  • one or two or more steps for an arbitrary purpose may be added.
  • PLB process post-lamination heating process
  • the exposure is performed once has been described.
  • the present invention is not limited to this.
  • the exposure may be performed a plurality of times.
  • Example 1 Synthesis of alkali-soluble resin ((meth) acrylic modified bis A novolak resin) Into a 2 L flask, 1.5 g of tributylamine as a catalyst and 0.15 g of hydroquinone as a polymerization inhibitor were added and heated to 100 ° C. The glycidyl methacrylate 180.9g was dripped in 30 minutes in it, and the methacryloyl modified novolak-type bisphenol A resin MPN001 (methacryloyl modification rate 50%) of solid content 74% was obtained by making it stir-react at 100 degreeC for 5 hours. .
  • alkali-soluble resin ((meth) acrylic modified bis A novolak resin) Into a 2 L flask, 1.5 g of tributylamine as a catalyst and 0.15 g of hydroquinone as a polymerization inhibitor were added and heated to 100 ° C. The glycidyl methacrylate 180.9g was dripped in 30 minutes in it, and
  • resin varnish of resin composition constituting spacer forming layer As photopolymerizable resin, trimethylolpropane trimethacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., light ester TMP) 15% by weight, epoxy vinyl ester resin (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) ), Epoxy ester 3002M) 5% by weight, epoxy resin which is a thermosetting resin, 5% by weight of bisphenol A novolac type epoxy resin (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd., Epicron N-865), bisphenol A type 10% by weight of epoxy resin (Japan Epoxy Resin Co., Ltd., YL6810), 5% by weight of silicone epoxy resin (Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., BY16-115), phenol novolac resin (Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) PR53647) 3% by weight, alkali acceptable As a soluble resin, 55 wt% of the above MPN
  • the resin varnish prepared as described above is applied onto the supporting substrate with a comma coater (manufactured by Yurai Seiki Co., Ltd., “Model No. MFG No. 194001 type 3-293”) to form a coating film composed of the resin varnish. Formed. Then, the film for spacer formation was obtained by drying the formed coating film at 80 degreeC for 20 minutes, and forming a spacer formation layer. In the obtained spacer forming film, the average thickness of the spacer forming layer was 50 ⁇ m. Further, the visible light (600 nm) transmittance of the formed spacer formation layer was 99%.
  • a semiconductor wafer Si wafer, diameter 20.3 cm, thickness 725 ⁇ m
  • the semiconductor wafer prepared what provided the alignment mark in two places which are point-symmetric with respect to the center of the semiconductor wafer at a position of 5 mm from the edge of the semiconductor wafer.
  • the spacer forming film manufactured above was laminated on the semiconductor wafer under the conditions of a roll temperature of 60 ° C., a roll speed of 0.3 m / min, and a syringe pressure of 2.0 kgf / cm 2.
  • a semiconductor wafer with a spacer forming film was obtained.
  • a mask having two alignment marks for alignment with the semiconductor wafer and having a light transmission portion having the same shape as that of the spacer to be formed in plan view is prepared.
  • a mask was placed so as to face the spacer forming film so that the alignment marks on the wafer were aligned.
  • the distance between the mask and the supporting substrate was set to 0 mm.
  • the spacer forming layer is exposed in a lattice pattern by irradiating the semiconductor wafer with the spacer forming film through the mask with ultraviolet rays (wavelength 365 nm, integrated light quantity 700 mJ / cm 2 ) from the spacer forming film side. After that, the supporting substrate was removed. In the exposure of the spacer formation layer, 50% of the spacer formation layer was exposed in a plan view so that the width of the exposed portion exposed in a lattice shape was 0.6 mm.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • a transparent substrate (quartz glass substrate, diameter: 20.3 cm, thickness: 725 ⁇ m) was prepared, and this was applied to a semiconductor wafer on which a spacer was formed. ) was used to produce a bonded semiconductor wafer in which the semiconductor wafer and the transparent substrate were bonded via a spacer.
  • Example 2 A semiconductor wafer bonded body was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the blending ratio of each component of the resin composition constituting the spacer forming layer was changed as shown in Table 1.
  • Examples 4 to 10 A semiconductor wafer bonded body was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the average thickness of the supporting substrate and the distance between the mask and the supporting substrate were changed as shown in Table 1.
  • Table 1 shows the types and amounts of components of the resin composition of the spacer forming layer in each example and comparative example.
  • methacryloyl-modified novolak bisphenol A resin is "MPN”
  • trimethylolpropane trimethacrylate is "TMP”
  • epoxy vinyl ester resin is "3002M”
  • bisphenol A novolac epoxy resin is "N865"
  • bisphenol A type The epoxy resin was indicated as “YL”, the silicone epoxy resin as “BY16”, and the phenol novolac resin as “PR”.
  • Evaluation of patterning property by exposure [2-1] Evaluation 1 The actual dimensions of the spacers of the semiconductor wafer assemblies of each Example and Comparative Example were measured with a stereomicroscope ( ⁇ 500 times), the values were compared with the target dimensions, and the patterning property by exposure was in accordance with the following evaluation criteria. evaluated. A: The dimensional accuracy was 99% or more. A: The dimensional accuracy was 96% or more and less than 99%. ⁇ : The dimensional accuracy was 93% or more and less than 96%. X: The dimensional accuracy was smaller than 93%.
  • the bonded semiconductor wafer according to the present invention had no spacers and the like and had excellent dimensional accuracy.
  • the semiconductor device manufactured using the semiconductor wafer bonded body according to the present invention has a particularly high reliability.
  • the accuracy of the patterning property by exposure was not sufficient.
  • the present invention it is possible to provide a semiconductor device excellent in reliability, a semiconductor wafer bonded body capable of easily manufacturing such a semiconductor device, and a manufacturing method thereof. Therefore, it has industrial applicability.

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Abstract

　本発明の半導体ウエハー接合体の製造方法は、支持基材とスペーサ形成層とを有するスペーサ形成用フィルムを用意する工程と、スペーサ形成用フィルムのスペーサ形成層を半導体ウエハーに貼着する工程と、スペーサ形成用フィルムの支持基材側にマスクを設置し、マスクを用いて露光光が支持基材を透過するようにしてスペーサ形成層を選択的に露光する工程と、支持基材を除去する工程と、スペーサ形成層を現像し半導体ウエハー上にスペーサを形成する工程と、スペーサの半導体ウエハーとは反対の面に透明基板を接合する工程とを有することを特徴とする。

Description

半導体ウエハー接合体の製造方法、半導体ウエハー接合体および半導体装置
　本発明は、半導体ウエハー接合体の製造方法、半導体ウエハー接合体および半導体装置に関する。
　ＣＭＯＳセンサーやＣＣＤセンサー等に代表される半導体装置であって、受光部を備えた半導体基板と、半導体基板上に設けられ、受光部を囲むように形成されたスペーサと、該スペーサを介して半導体基板に接合された透明基板とを有する半導体装置が知られている。
　このような半導体装置は、一般に、複数の受光部が設けられた半導体ウエハーに、電子線硬化性の接着フィルム（スペーサ形成層）を貼り付ける工程と、該接着フィルムに対してマスクを介して電子線を選択的に照射し、接着フィルムを露光する工程と、露光した接着フィルムを現像し、スペーサを形成する工程と、形成されたスペーサ上に透明基板を接合する工程と、得られた半導体ウエハーと透明基板との接合体をダイシングする工程とを備えた製造方法により製造される（例えば、特許文献１参照）。
　しかしながら、従来の方法では、露光の工程において、接着フィルムの接着面が露出しているため、接着フィルムの表面に埃等の異物が付着しやすく、また、一旦異物が付着してしまうと取り除くことが困難であった。その結果、付着した異物が接着フィルムの露光を妨げ、十分な寸法精度でスペーサを形成するのが困難であった。また、露光の工程の際に、接着フィルムにマスクが貼り付いてしまうといった問題もあった。このようなマスクの貼り付きを防止するために、接着フィルムとマスクとの距離を多く取ることも考えられるが、接着フィルムとマスクとの距離を多く取ると、接着フィルムに照射された露光光で形成される像が暈けてしまい、露光部分と未露光部分との境界が不明瞭または不安定となり、十分な寸法精度でスペーサを形成するのが困難であった。
特開２００８－９１３９９号公報
　本発明の目的は、露光の際のスペーサ形成層表面へのマスクの付着や異物の付着を防止することができ、寸法精度に優れたスペーサを備えた半導体ウエハー接合体を製造することが可能な半導体ウエハー接合体の製造方法を提供すること、信頼性に優れた半導体ウエハー接合体および半導体装置を提供することにある。
　このような目的は、下記（１）～（１４）に記載の本発明により達成される。
　（１）　半導体ウエハーと、該半導体ウエハーの機能面側に設置された透明基板と、前記半導体ウエハーと前記透明基板との間に設けられたスペーサとを有する半導体ウエハー接合体を製造する方法であって、
　シート状の支持基材と、該支持基材上に設けられた接着性を有するスペーサ形成層とを有するスペーサ形成用フィルムを用意するスペーサ形成用フィルム用意工程と、
　前記スペーサ形成用フィルムの前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーの機能面に貼着する貼着工程と、
　前記スペーサ形成用フィルムの前記支持基材側にマスクを設置し、該マスクを用いて、露光光が前記支持基材を透過するようにして前記スペーサ形成層の前記スペーサとなるべき部位を選択的に露光する露光工程と、
　前記露光後に、前記支持基材を除去する支持基材除去工程と、
　露光した前記スペーサ形成層を現像し、前記半導体ウエハー上に前記スペーサを形成する現像工程と、
　前記スペーサの前記半導体ウエハー側とは反対側の面に前記透明基板を接合する接合工程とを有することを特徴とする半導体ウエハー接合体の製造方法。
　（２）　半導体ウエハーと、該半導体ウエハーの機能面側に設置された透明基板と、前記半導体ウエハーと前記透明基板との間に設けられたスペーサとを有する半導体ウエハー接合体を製造する方法であって、
　シート状の支持基材と、該支持基材上に設けられた接着性を有するスペーサ形成層とを有するスペーサ形成用フィルムを用意するスペーサ形成用フィルム用意工程と、
　前記スペーサ形成用フィルムの前記スペーサ形成層を前記透明基板に貼着する貼着工程と、
　前記スペーサ形成用フィルムの前記支持基材側にマスクを設置し、該マスクを用いて、露光光が前記支持基材を透過するようにして前記スペーサ形成層の前記スペーサとなるべき部位を選択的に露光する露光工程と、
　前記露光後に、前記支持基材を除去する支持基材除去工程と、
　露光した前記スペーサ形成層を現像し、前記透明基板上に前記スペーサを形成する現像工程と、
　前記スペーサの前記透明基板側とは反対側の面に前記半導体ウエハーの機能面を接合する接合工程とを有することを特徴とする半導体ウエハー接合体の製造方法。
　（３）　前記露光工程において、前記マスクを前記支持基材と対向するように設置する際に、前記半導体ウエハーに設けられたアライメントマークと、前記マスクに設けられたアライメントマークとを合わせることにより、前記マスクの位置合わせを行う上記（１）に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
　（４）　前記露光工程において、前記マスクを前記支持基材と対向するように設置する際に、前記透明基板に設けられたアライメントマークと、前記マスクに設けられたアライメントマークとを合わせることにより、前記マスクの位置合わせを行う上記（２）に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
　（５）　前記支持基材の可視光の透過率は、３０～１００％である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
　（６）　前記スペーサ形成層の可視光の透過率は、３０～１００％である上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
　（７）　前記露光工程における、前記支持基材の露光光の透過率は、５０～１００％である上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
　（８）　前記支持基材の平均厚さは、１５～５０μｍである上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
　（９）　前記露光工程における前記マスクと前記支持基材との距離は、０～１０００μｍである上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
　（１０）　前記スペーサ形成層は、アルカリ可溶性樹脂と、熱硬化性樹脂と、光重合開始剤とを含む材料で構成されている上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
　（１１）　前記アルカリ可溶性樹脂は、（メタ）アクリル変性フェノール樹脂である上記（１０）に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
　（１２）　前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である上記（１０）または（１１）に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
　（１３）　上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の方法により製造されたことを特徴とする半導体ウエハー接合体。
　（１４）　上記（１３）に記載の半導体ウエハー接合体を、前記スペーサに対応する位置で切断し、個片化することにより得られることを特徴とする半導体装置。
図１は、本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。 図２は、本発明の半導体ウエハー接合体の一例を示す縦断面図である。 図３は、本発明の半導体ウエハー接合体の一例を示す平面図である。 図４は、本発明の半導体装置（半導体ウエハー接合体）の製造方法の一例を示す工程図である。 図５は、本発明の半導体装置（半導体ウエハー接合体）の製造方法の一例を示す工程図である。
　以下、本発明について詳細に説明する。
　＜半導体装置（イメージセンサ）＞
　まず、本発明の半導体ウエハー接合体の製造方法を説明するのに先立って、本発明の半導体ウエハー接合体より製造された半導体装置について説明する。
　図１は、本発明の半導体装置の一例を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
　図１に示すように、半導体装置（受光装置）１００は、ベース基板１０１と、ベース基板１０１に対向配置された透明基板１０２と、ベース基板１０１上に形成された受光部１０３と、受光部１０３の縁部に形成されたスペーサ１０４と、ベース基板１０１の下面に形成された半田バンプ１０６とを有する。
　ベース基板１０１は、半導体基板であり、この半導体基板には図示しない回路（後述する半導体ウエハーが備える個別回路）が設けられている。
　ベース基板１０１上には、そのほぼ全面に亘って受光部１０３が設けられている。受光部１０３は、例えば、ベース基板１０１側から受光素子とマイクロレンズアレイとがこの順で積層された構成となっている。
　透明基板１０２は、ベース基板１０１に対向配置されており、ベース基板１０１の平面寸法と略同じ平面寸法となっている。透明基板１０２は、例えば、アクリル樹脂基板、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）基板、ガラス基板等で構成される。
　スペーサ１０４は、受光部１０３が備えるマイクロレンズアレイと透明基板１０２とを、これらの縁部において直接接着されており、ベース基板１０１および透明基板１０２を接着するものである。そして、このスペーサ１０４は、受光部１０３（マイクロレンズアレイ）と透明基板１０２との間に空隙部１０５を形成している。
　このスペーサ１０４は、受光部１０３の縁部に、この受光部１０３の中心部を取り囲むように配置されているため、受光部１０３のうち、スペーサ１０４に取り囲まれた部分が実質的な受光部として機能する。
　なお、受光部１０３が備える受光素子としては、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等が挙げられ、この受光素子において、受光部１０３で受光した光が電気信号に変換されることとなる。
　半田バンプ１０６は、導電性を有し、ベース基板１０１の下面において、このベース基板１０１に設けられた配線と電気的に接続されていること。これにより、受光部１０３で光から変換された電気信号が、半田バンプ１０６に伝達される。
　＜半導体ウエハー接合体＞
　次に、半導体ウエハー接合体について説明する。
　図２は、本発明の半導体ウエハー接合体の一例を示す縦断面図、図３は、本発明の半導体ウエハー接合体の一例を示す平面図である。
　図２に示すように、半導体ウエハー接合体１０００は、半導体ウエハー１０１’と、スペーサ１０４’と、透明基板１０２’とが順に積層した積層体で構成されている。
　半導体ウエハー１０１’は、後述するような個片化工程を経ることにより、上述したような半導体装置１００のベース基板１０１となる基板である。
　また、半導体ウエハー１０１’の機能面には、複数の個別回路（図示せず）が設けられている。
　また、半導体ウエハー１０１’の機能面上には、上記各個別回路毎に上述したような受光部１０３が形成されている。
　スペーサ１０４’は、図３に示すように、格子状をなし、半導体ウエハー１０１’上の各個別回路（受光部１０３）を取り囲むように形成されている。また、スペーサ１０４’は、半導体ウエハー１０１’と透明基板１０２’との間に複数の空隙部１０５を形成している。すなわち、スペーサ１０４’で囲まれた領域が空隙部１０５となる。
　このスペーサ１０４’は、後述するような個片化工程を経ることにより、上述したような半導体装置１００のスペーサ１０４となる部材である。
　透明基板１０２’は、スペーサ１０４’を介して半導体ウエハー１０１’に接合されている。
　この透明基板１０２’は、後述するような個片化工程を経ることにより、上述したような半導体装置１００の透明基板１０２となる部材である。
　このような半導体ウエハー接合体１０００を後述するように個片化することにより、複数の半導体装置１００を得ることができる。
　＜半導体装置（半導体ウエハー接合体）の製造方法＞
　次に、本発明の半導体装置（半導体ウエハー接合体）の製造方法の好適な実施形態について説明する。
　図４および図５は、本発明の半導体装置（半導体ウエハー接合体）の製造方法の好適な実施形態を示す工程図である。
　まず、スペーサ形成用フィルム１を用意する。
　スペーサ形成用フィルム１は、図４（ａ）に示すように、支持基材１１と、支持基材１１上に設けられたスペーサ形成層１２とを有している。
　支持基材１１は、シート状の基材で、スペーサ形成層１２を支持する機能を備えている。
　この支持基材１１は、光透過性を有する材料で構成されている。このように光透過性を有する材料で構成されていることにより、後述するような半導体装置の製造において、支持基材１１をスペーサ形成層１２に付けたままで、スペーサ形成層１２の露光を行うことができる。
　支持基材１１の可視光の透過率は、３０～１００％であるのが好ましく、５０～１００％であるのがより好ましい。これにより、後述する露光工程において、スペーサ形成層１２をより確実に露光することができる。また、後述するマスク２０のアライメントマークと半導体ウエハー１０１’（透明基板１０２’）のアライメントマークとの位置合わせを確実に行うことができる。
　また、後述する露光工程における、支持基材１１の露光光（ｉ線（３６５ｎｍ））の透過率は、５０～１００％であるのが好ましく、６５～１００％であるのがより好ましい。これにより、スペーサ形成層１２をより確実に露光することができる。
　このような支持基材１１を構成する材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等が挙げられる。これらの中でも、光透過性と破断強度のバランスに優れる点で、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いるのが好ましい。
　スペーサ形成層１２は、半導体ウエハーの表面に対し接着性を有し、半導体ウエハーに接着される層である。スペーサ形成層１２を構成する樹脂組成物については、後に詳述する。
　スペーサ形成層１２の可視光の透過率は、３０～１００％であるのが好ましく、５０～１００％であるのがより好ましい。これにより、後述する露光工程において、スペーサ形成層１２の厚さ方向にわたってより確実に露光することができる。また、後述するマスク２０のアライメントマークと半導体ウエハー１０１’（透明基板１０２’）のアライメントマークとの位置合わせを確実に行うことができる。
　ここで、支持基材１１およびスペーサ形成層１２の可視光の透過率は、以下の方法により測定することができる。
　透過率測定装置（（株）島津製作所社製、ＵＶ－１６０Ａ）で、支持基材は使用する支持基材の厚みで、また、スペーサ形成層は５０μｍで、測定波長：６００ｎｍで測定を行う。
　一方、機能面上に複数の受光部１０３およびマイクロレンズアレイ（図示せず）を形成した半導体ウエハー１０１’を用意する（図４（ｂ）参照）。
　次に、図４（ｃ）に示すように、半導体ウエハー１０１’の機能面とスペーサ形成用フィルム１のスペーサ形成層１２（接着面）とを貼り合わせる（ラミネート工程）。これにより、スペーサ形成用フィルム１が貼着された半導体ウエハー１０１’が得られる。
　次に、スペーサ形成層１２に光（紫外線）を照射し、露光する（露光工程）。
　この際、図４（ｄ）に示すように、スペーサ１０４となるべき部分に対応する位置に光透過部２０１を備えるマスク２０を用いる。光透過部２０１は、光透過性を有する部位で、該光透過部２０１を透過した光はスペーサ形成層１２に照射される。そして、スペーサ形成層１２の光が照射された部分が選択的に露光される。これにより、スペーサ形成層１２のうち、光が照射された部分が光硬化する。
　また、スペーサ形成層１２の露光は、図４（ｄ）に示すように、スペーサ形成層１２に支持基材１１がついた状態で行い、支持基材１１を透過した露光光により行う。
　ところで、従来の半導体装置の製造方法では、露光の工程において、スペーサ形成層の接着面が露出しているため、スペーサ形成層の表面に埃等の異物が付着しやすく、また、一旦異物が付着してしまうと取り除くことが困難であった。その結果、付着した異物がスペーサ形成層の露光を妨げ、十分な寸法精度でスペーサを形成するのが困難であった。また、露光の工程の際に、スペーサ形成層にマスクが貼り付いてしまうといった問題もあった。このようなマスクの貼り付きを防止するために、スペーサ形成層とマスクとの距離を多く取ることも考えられるが、スペーサ形成層とマスクとの距離を多く取ると、スペーサ形成層に照射された露光光で形成される像が暈けてしまい、露光部分と未露光部分との境界が不明瞭または不安定となり、十分な寸法精度でスペーサを形成するのが困難であった。
　これに対して、本発明では、上述したように露光工程において、スペーサ形成層に支持基材がついた状態で露光を行うので、支持基材がスペーサ形成層の保護層としての機能を発揮し、スペーサ形成層の表面に埃等の異物が付着するのを効果的に防止することができる。また、支持基材上に異物が付着した場合であっても、容易に除去することができる。また、マスクを設置する際に、マスクがスペーサ形成層に貼り付いてしまうのを防止することができ、マスクとスペーサ形成層との距離をより小さいものとすることができる。その結果、スペーサ形成層に照射された露光光で形成される像が暈けるのを防止することができ、露光部と未露光部との境界をシャープなものとすることができる。その結果、十分な寸法精度でスペーサを形成することができ、スペーサ１０４’に囲まれた空隙部１０５を設計に近い形状で形成することができる。これにより、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
　支持基材１１とマスク２０との距離は、支持基材１１とマスク２０とが接触している離間距離０～２０００μｍであるのが好ましく、０～１０００μｍであるのがより好ましい。これにより、マスク２０によって形成される露光光の像をより鮮明なものとすることができ、十分な寸法精度でスペーサ１０４を形成することができる。
　特に、支持基材１１とマスク２０とを接触した状態で露光するのが好ましい。このような構成とすると、スペーサ形成層１２とマスク２０との距離は、支持基材１１の厚みとなるため、スペーサ形成層１２とマスク２０との距離を一定に保つことができる。その結果、スペーサ形成層１２の露光すべき部位を均一に露光することができ、寸法精度に優れたスペーサ１０４’をより効率よく形成することができる。
　このように支持基材１１とマスク２０とを接触した状態で露光する場合、支持基材１１の厚みを適宜選択することにより、スペーサ形成層１２とマスク２０との距離を自由に、かつ、正確に設定することができ、さらに、スペーサ形成層１２とマスク２０との距離をより小さくすることができる。
　このようなことを考慮すると、支持基材１１の平均厚さは、例えば、１５～５０μｍであるのが好ましく、２５～５０μｍであるのがより好ましい。支持基材１１の平均厚さが前記下限値未満であると、支持基材としての必要な強度を得るのが困難となる場合がある。また、支持基材１１の平均厚さが前記上限値を超えると、支持基材１１の光の透過率の値によっては、スペーサ形成層１２に露光光を確実に照射するために光の照射エネルギーを大きくしなければならなくなる場合がある。
　また、本実施形態において、半導体ウエハー１０１’上には、その縁部近傍に、図４（ｄ）に示すようにアライメントマーク１０１１が設けられている。
　また、同様に、マスク２０には、図４（ｄ）に示すように、位置合わせ用のアライメントマーク２０２が設けられている。
　本露光工程において、上記半導体ウエハー１０１’のアライメントマーク１０１１と、マスク２０のアライメントマーク２０２とを合わせることにより、半導体ウエハー１０１’に対してマスク２０の位置合わせを行う。これにより、高い位置精度でスペーサ１０４’を形成することができ、形成される半導体装置１００の信頼性をより高いものとすることができる。
　なお、露光後、スペーサ形成層１２に対して、４０～８０℃程度の温度で加熱処理を施してもよい（露光後加熱工程（ＰＥＢ工程））。このような加熱処理を施すことにより、露光工程で光硬化した部位（スペーサ１０４’）と半導体ウエハー１０１’との密着性をより高いものとすることができ、後述する現像工程において、光硬化した部位の不本意な剥離を効果的に防止することができる。
　上記加熱処理の温度は、上記範囲であればよいが、５０～７０℃であるのがより好ましい。後述する現像工程において、光硬化した部位の不本意な剥離をより効果的に防止することができる。
　次に、図４（ｅ）に示すように、支持基材１１を除去する（支持基材除去工程）。
　次に、図４（ｆ）に示すように、スペーサ形成層１２をアルカリ水溶液を用いて現像することにより、スペーサ形成層１２のうち、未硬化の部分が除去され、光硬化した部位が格子状のスペーサ１０４’として残存する（現像工程）。言い換えると、半導体ウエハーと透明基板との間の複数の空隙部となる部位１０５’が形成される。
　次に、図５（ｇ）に示すように、形成されたスペーサ１０４’の上面と透明基板１０２’とを接合する（接合工程）。これにより、半導体ウエハー１０１’と、スペーサ１０４’と、透明基板１０２’とが順に積層した半導体ウエハー接合体１０００（本発明の半導体ウエハー接合体）が得られる。
　スペーサ１０４’と透明基板１０２’との接合は、例えば、形成されたスペーサ１０４’の上面と透明基板１０２’とを貼り合わせた後、熱圧着することにより行うことができる。
　熱圧着は、８０～１８０℃の温度範囲内で行うのが好ましい。これにより、形成されるスペーサ１０４の形状を良好なものとすることができる。
　次に、図５（ｈ）に示すように、半導体ウエハー１０１’の透明基板１０２を接合したのと反対側の下面（裏面）１１１を研削する（バックグラインド工程）。
　この下面１１１は、例えば、研削装置（グラインダー）が備える研削盤により研削される。
　かかる下面１１１の研削により、半導体ウエハー１０１’の厚さは、半導体装置１００が適用される電子機器によっても異なるが、通常、１００～６００μｍ程度に設定され、より小型の電子機器に適用する場合には、５０μｍ程度に設定される。
　次に、研削された半導体ウエハー１０１’の下面（裏面）１１１に加工を施す（裏面加工工程）。
　かかる加工としては、例えば、下面１１１に対する配線の形成や、図５（ｉ）に示すような、半田バンプ１０６の接続等が挙げられる。
　次に、半導体ウエハー１０１’に形成された個別回路、すなわち、スペーサ１０４が備える各空隙部１０５に対応するように、半導体ウエハー接合体１０００を個片化することにより、複数の半導体装置１００を得る（ダイシング（個片化）工程）。言い換えると、半導体ウエハー接合体１０００を、スペーサ１０４’に対応する位置で切断・個片化することにより、複数の半導体装置１００を得る。
　半導体ウエハー接合体１０００の個片化は、例えば、まず、図５（ｊ）に示すように、半導体ウエハー１０１’側からダイシングソーにより、スペーサ１０４が形成されている位置に対応するように切込み２１を入れた後、透明基板１０２’側からもダイシングソーにより切込み２１に対応して切り込みを入れることにより行われる。
　以上のような工程を経ることにより、半導体装置１００を製造することができる。
　このように、半導体ウエハー接合体１０００を個片化して、一括して複数の半導体装置１００を得る構成とすることにより、半導体装置１００を大量生産することができ、生産性の効率化を図ることができる。
　なお、半導体装置１００は、例えば、半田バンプ１０６を介して、パターニングされた配線を備える支持基板上に搭載され、これにより、支持基板が備える配線と、ベース基板１０１の下面に形成された配線とが半田バンプ１０６を介して電気的に接続されることとなる。
　また、半導体装置１００は、前記支持基板に搭載された状態で、例えば、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、小型カメラ等の電子機器に広く適用することができる。
　なお、本実施形態では、スペーサ形成層１２の露光の後に加熱するＰＥＢ工程を行う場合について説明したが、これらの工程は、スペーサ形成層１２を構成する樹脂組成物の種類によっては省略することができる。
　なお、上記説明では、半導体ウエハー１０１’上にスペーサ形成層１２を形成した後に露光・現像し、その後、スペーサ１０４’と透明基板１０２’とを接合するものとして説明したが、これに限定されず、透明基板１０２’上にスペーサ形成層１２を形成した後に露光・現像し、その後、スペーサ１０４’と半導体ウエハー１０１’とを接合するものであってもよい。このような場合、透明基板１０２’上にアライメントマークが設けられていて、露光工程において、マスク２０を支持基材１１と対向するように設置する際に、透明基板１０２’に設けられたアライメントマークと、マスク２０に設けられたアライメントマーク２０２とを合わせることにより、マスク２０の位置合わせを行うのが好ましい。これにより、高い位置精度でスペーサ１０４’を形成することができ、形成される半導体装置１００の信頼性をより高いものとすることができる。
　＜スペーサ形成層１２を構成する樹脂組成物＞
　次に、スペーサ形成層１２を構成する樹脂組成物の好適な実施形態について説明する。
　スペーサ形成層１２は、光硬化性、アルカリ現像性および熱硬化性を備えた層であり、アルカリ可溶性樹脂と、熱硬化性樹脂と、光重合開始剤とを含む材料（樹脂組成物）で構成されている。
　以下、この樹脂組成物の各構成材料について詳述する。
　（アルカリ可溶性樹脂）
　スペーサ形成層１２を構成する樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂を含んでいる。これにより、スペーサ形成層１２は、アルカリ現像性を有するものとなる。
　アルカリ可溶性樹脂としては、例えばクレゾール型、フェノール型、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、カテコール型、レゾルシノール型、ピロガロール型等のノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ヒドロキシスチレン樹脂、メタクリル酸樹脂、メタクリル酸エステル樹脂等のアクリル系樹脂、水酸基およびカルボキシル基等を含む環状オレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂（具体的には、ポリベンゾオキサゾール構造およびポリイミド構造の少なくとも一方を有し、かつ主鎖または側鎖に水酸基、カルボキシル基、エーテル基またはエステル基を有する樹脂、ポリベンゾオキサゾール前駆体構造を有する樹脂、ポリイミド前駆体構造を有する樹脂、ポリアミド酸エステル構造を有する樹脂等）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
　これらアルカリ可溶性樹脂の中でも、アルカリ現像に寄与するアルカリ可溶性基および二重結合の双方を有するものを用いるのが好ましい。
　アルカリ可溶性基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基等が挙げられる。このアルカリ可溶性基は、アルカリ現像に寄与することができるとともに、熱硬化反応に寄与することもできる。また、アルカリ可溶性樹脂は、二重結合を有していることにより、光硬化反応に寄与することができる。
　このようなアルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂としては、例えば、光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂を挙げることができ、具体的には、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基およびビニル基等の光反応基を有する熱硬化性樹脂や、フェノール性水酸基、アルコール性水酸基、カルボキシル基、酸無水物基等の熱反応基を有する光硬化性樹脂等が挙げられる。
　なお、熱反応基を有する光硬化性樹脂は、さらに、エポキシ基、アミノ基、シアネート基等の他の熱反応基を有していてもよい。かかる構成の光硬化性樹脂としては、具体的には、（メタ）アクリル変性フェノール樹脂、（メタ）アクリロイル基含有アクリル酸重合体およびカルボキシル基含有（エポキシ）アクリレート等が挙げられる。また、カルボキシル基含有アクリル樹脂のような熱可塑性樹脂であっても構わない。
　以上のようなアルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂（光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂）の中でも、（メタ）アクリル変性フェノール樹脂を用いるのが好ましい。（メタ）アクリル変性フェノール樹脂を用いれば、アルカリ可溶性基を含有することから、現像処理により未反応の樹脂を除去する際に、現像液として通常用いられる有機溶剤の代わりに、環境に対する負荷のより少ないアルカリ液を適用することができる。さらに、二重結合を含有することにより、この二重結合が硬化反応に寄与することとなり、その結果として、樹脂組成物の耐熱性を向上させることができる。また、（メタ）アクリル変性フェノール樹脂を用いることにより、半導体ウエハー接合体１０００の反りの大きさを確実に小さくできる点からも（メタ）アクリル変性フェノール樹脂が好ましく用いられる。
　（メタ）アクリル変性フェノール樹脂としては、例えば、ビスフェノール類が備える水酸基と、エポキシ基および（メタ）アクリロイル基を有する化合物のエポキシ基とを反応させて得られた、（メタ）アクリロイル変性ビスフェノール樹脂が挙げられる。
　具体的には、このような（メタ）アクリロイル変性ビスフェノール樹脂としては、例えば、下記化１に示すようなものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　また、その他、エポキシ樹脂の両末端に（メタ）アクリロイル基が導入された（メタ）アクリロイル変性エポキシ樹脂の分子鎖中に、この（メタ）アクリロイル変性エポキシ樹脂の分子鎖中の水酸基と、二塩基酸中の一つのカルボキシル基とがエステル結合で結合することにより、二塩基酸が導入されている化合物（なお、この化合物中のエポキシ樹脂の繰り返し単位は１以上、分子鎖中に導入されている二塩基酸の数は１以上）が挙げられる。なお、かかる化合物は、例えば、先ず、エピクロルヒドリンと多価アルコールとを重合させて得られるエポキシ樹脂の両末端のエポキシ基と、（メタ）アクリル酸とを反応させることにより、エポキシ樹脂の両末端に（メタ）アクリロイル基が導入された（メタ）アクリロイル変性エポキシ樹脂を得、次いで、得られた（メタ）アクリロイル変性エポキシ樹脂の分子鎖中の水酸基と、二塩基酸の無水物を反応させることにより、この二塩基酸の一方のカルボキシル基とエステル結合を形成させることにより得られる。
　ここで、光反応基を有する熱硬化性樹脂を用いる場合、この光反応基の変性率（置換率）は、特に限定されないが、アルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂の反応基全体の２０～８０％程度であるのが好ましく、３０～７０％程度であるのがより好ましい。光反応基の変性量を上記の範囲とすることで、特に解像性に優れる樹脂組成物を提供することができる。
　一方、熱反応基を有する光硬化性樹脂を用いる場合、この熱反応基の変性率（置換率）は、特に限定されないが、アルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂の反応基全体の２０～８０％程度であるのが好ましく、３０～７０％程度であるのがより好ましい。熱反応基の変性量を上記の範囲とすることで、特に解像性に優れる樹脂組成物を提供することができる。
　また、アルカリ可溶性樹脂としてアルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂を用いる場合、この樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、３００００以下であることが好ましく、５０００～１５００００程度であるのがより好ましい。重量平均分子量が前記範囲内であると、フィルム上にスペーサ形成層を形成する際の成膜性に特に優れるものとなる。
　ここで、アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は、例えばＧ．Ｐ．Ｃ．を用いて評価でき、予め、スチレン標準物質を用いて作成された検量線により重量平均分子量を算出することができる。なお、測定溶媒としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を用い、４０℃の温度条件下で測定した。
　また、樹脂組成物におけるアルカリ可溶性樹脂の含有量は、特に限定されないが、この樹脂組成物全体において、１５～５０重量％程度であるのが好ましく、２０～４０重量％程度であるのがより好ましい。なお、樹脂組成物が後述する充填材を含有する場合、アルカリ可溶性樹脂の含有量は、樹脂組成物の樹脂成分（充填材を除く全部の成分）のうち、１０～８０重量％程度であってもよく、好ましくは１５～７０重量％程度であってもよい。アルカリ可溶性樹脂の含有量が前記下限値未満であると、樹脂組成物中の他の成分（例えば、後述する光硬化性樹脂および熱硬化性樹脂）との相溶性を向上させる効果が低下するおそれがあり、前記上限値を超えると現像性またはフォトリソグラフィ技術により形成されるスペーサのパターニングの解像性が低下するおそれがある。換言すれば、アルカリ可溶性樹脂の含有量を上記の範囲とすることで、フォトリソグラフィ法により樹脂をパターニングしたあと、熱圧着できるという機能をより確実に発揮し得るものとすることができる。
　（熱硬化性樹脂）
　また、スペーサ形成層１２を構成する樹脂組成物は、熱硬化性樹脂を含んでいる。これにより、スペーサ形成層１２は、露光、現像した後でも、その硬化により接着性を発揮するものとなる。すなわち、スペーサ形成層１２と半導体ウエハーとを接合して、露光、現像した後、透明基板１０２をスペーサ形成層１２に熱圧着することができる。
　なお、この熱硬化性樹脂としては、前述したアルカリ可溶性樹脂として、熱で硬化可能な硬化性樹脂を用いた場合には、この樹脂とは異なるものが選択される。
　具体的には、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂等のフェノール樹脂、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂、エポキシ変性シロキサン等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、特に、エポキシ樹脂を用いるのが好ましい。これにより、耐熱性および透明基板１０２との密着性をより向上させることができる。
　さらに、エポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ樹脂としては、室温で固形のエポキシ樹脂（特にビスフェノール型エポキシ樹脂）と、室温で液状のエポキシ樹脂（特に室温で液状のシリコーン変性エポキシ樹脂）とを併用することが好ましい。これにより、耐熱性を維持しつつ、可撓性と解像性との両方に優れるスペーサ形成層１２とすることができる。
　樹脂組成物における熱硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、この樹脂組成物全体において、１０～４０重量％程度であるのが好ましく、１５～３５重量％程度であるのがより好ましい。熱硬化性樹脂の含有量が前記下限値未満であると、得られるスペーサ形成層１２の耐熱性を向上させる効果が低下するおそれがある。また、熱硬化性樹脂の含有量が前記上限値を超えると、スペーサ形成層１２の靭性を向上する効果が低下するおそれがある。
　また、熱硬化性樹脂には、上述したようなエポキシ樹脂を用いる場合、このエポキシ樹脂の他に、フェノールノボラック樹脂をさらに含んでいるのが好ましい。フェノールノボラック樹脂を添加することにより、得られるスペーサ形成層１２の現像性を向上させることができる。さらに、樹脂組成物中の熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂との双方を含ませることにより、エポキシ樹脂の熱硬化性がより向上し、形成されるスペーサ１０４の強度をさらに向上させることができるという利点も得られる。
　（光重合開始剤）
　スペーサ形成層１２を構成する樹脂組成物は、光重合開始剤を含んでいる。これにより、光重合によりスペーサ形成層１２を効率良くパターニングすることができる。
　光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン安息香酸メチル、ベンゾイン安息香酸、ベンゾインメチルエーテル、ベンジルフィニルサルファイド、ベンジル、ジベンジル、ジアセチル、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。
　樹脂組成物における光重合開始剤の含有量は、特に限定されないが、この樹脂組成物全体において、０．５～５重量％程度であるのが好ましく、０．８～３．０重量％程度であるのがより好ましい。光重合開始剤の含有量が下限値未満であると、光重合開始する効果が十分に得られないおそれがある。また、光重合開始剤の含有量が前記上限値を超えると、反応性が高くなり、保存性や解像性が低下するおそれがある。
　（光重合性樹脂）
　スペーサ形成層１２を構成する樹脂組成物は、上記成分の他、光重合性樹脂を含んでいるのが好ましい。これにより、前述したアルカリ可溶性樹脂と共に樹脂組成物中に含まれることとなり、得られるスペーサ形成層１２のパターニング性をより向上させることができる。
　なお、この光重合性樹脂としては、前述したアルカリ可溶性樹脂として、光で硬化可能な硬化性樹脂を用いた場合には、この樹脂とは異なるものが選択される。
　光重合性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、不飽和ポリエステル、アクリロイル基またはメタクリロイル基を、一分子中に少なくとも１個以上有するアクリル系モノマーやオリゴマー等のアクリル系化合物、スチレン等のビニル系化合物等が挙げられ、これらは単独で用いることも可能であり、また、２種類以上を混合して用いることもできる。
　これらの中でも、アクリル系化合物を主成分とする紫外線硬化性樹脂が好ましい。アクリル系化合物は、光を照射した際の硬化速度が速く、これにより、比較的少量の露光量で樹脂をパターニングすることができるから好ましく用いられる。
　このアクリル系化合物としては、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルのモノマー等が挙げられ、具体的には、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、１，１０－デカンジオールジ（メタ）アクリレートのような２官能（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレートのような三官能（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレートのような四官能（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートのような六官能（メタ）アクリレート等が挙げられる。
　これらのアクリル系化合物の中でも、アクリル系多官能モノマーを用いるのが好ましい。これにより、スペーサ形成層１２から得られるスペーサ１０４を優れた強度を発揮するものとすることができる。その結果、このスペーサ１０４を備える半導体装置１００は、形状保持性により優れたものとなる。
　なお、本明細書中において、アクリル系多官能モノマーとは、３官能以上のアクリロイル基またはメタアクリロイル基を有する（メタ）アクリル酸エステルのモノマーのことを言うこととする。
　さらに、アクリル系多官能モノマーの中でも、特に、三官能（メタ）アクリレートまたは四官能（メタ）アクリレートを用いるのが好ましい。これにより、前記効果をより顕著に発揮させることができる。
　なお、光重合性樹脂として、アクリル系多官能モノマーを用いる場合、さらに、エポキシビニルエステル樹脂を含有するのが好ましい。これにより、スペーサ形成層１２の露光時には、アクリル系多官能モノマーとエポキシビニルエステル樹脂とがラジカル重合するため、形成されるスペーサ１０４の強度をより効果的に高めることができる。また、現像時には、スペーサ形成層１２の露光していない部分のアルカリ現像液に対する溶解性を向上させることができるため、現像後の残渣を低減することができる。
　エポキシビニルエステル樹脂としては、２－ヒドロキシ－３－フェノキシプロピルアクリレート、エポライト４０Ｅメタクリル付加物、エポライト７０Ｐアクリル酸付加物、エポライト２００Ｐアクリル酸付加物、エポライト８０ＭＦアクリル酸付加物、エポライト３００２メタクリル酸付加物、エポライト３００２アクリル酸付加物、エポライト１６００アクリル酸付加物、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルメタクリル酸付加物、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルアクリル酸付加物、エポライト２００Ｅアクリル酸付加物、エポライト４００Ｅアクリル酸付加物等が挙げられる。
　光重合性樹脂にアクリル系多官能ポリマーが含まれる場合、樹脂組成物におけるアクリル系多官能ポリマーの含有量は、特に限定されないが、この樹脂組成物全体において、１～５０重量％程度であるのが好ましく、５％～２５重量％程度であるのがより好ましい。これにより、露光後のスペーサ形成層１２すなわちスペーサ１０４の強度をより効果的に向上させることができ、半導体ウエハー１０１’と透明基板１０２とを貼り合せる際の形状保持性をより効果的に向上させることができる。
　さらに、光重合性樹脂に、アクリル系多官能ポリマーの他にエポキシビニルエステル樹脂を含有する場合、エポキシビニルエステル樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体において、３～３０重量％程度であるのが好ましく、５％～１５重量％程度であるのがより好ましい。これにより、半導体ウエハーと透明基板との貼り付け後における、半導体ウエハーおよび透明基板の各表面に残存する異物の残存率をより効果的に低減させることができる。
　また、以上のような光重合性樹脂は、常温で液状であることが好ましい。これにより、光照射（例えば、紫外線照射）による硬化反応性をより向上させることができる。また、他の配合成分（例えば、アルカリ可溶性樹脂）との混合作業を容易にすることができる。常温で液状の光重合性樹脂としては、例えば、前述したアクリル化合物を主成分とする紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。
　なお、光重合性樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、５，０００以下であるのが好ましく、１５０～３０００程度であるのがより好ましい。重量平均分子量が前記範囲内であると、スペーサ形成層１２の感度に特に優れる。さらに、スペーサ形成層１２の解像性にも優れる。
　ここで、光重合性樹脂の重量平均分子量は、例えばＧ．Ｐ．Ｃ．を用いて評価でき、前述したのと同様の方法を用いて算出することができる。
　（無機充填材）
　なお、スペーサ形成層１２を形成するために用いられる樹脂組成物中は、無機充填材を含有していてもよい。これにより、スペーサ形成層１２により形成されるスペーサ１０４の強度をより向上させることができる。
　ただし、樹脂組成物中における無機充填材の含有量が大きくなり過ぎると、スペーサ形成層１２の現像後に半導体ウエハー１０１’上に無機充填材に起因する異物が付着したり、アンダーカットが発生してしまうという問題が生じる。そのため、樹脂組成物における無機充填材の含有量は、この樹脂組成物全体において、９重量％以下とするのが好ましい。
　また、光重合性樹脂として、アクリル系多官能モノマーを含有する場合には、アクリル系多官能モノマーの添加により、スペーサ形成層１２により形成されるスペーサ１０４の強度を十分に向上させることができるので、樹脂組成物中への無機充填材の添加を省略することができる。
　無機充填材としては、例えば、アルミナ繊維、ガラス繊維のような繊維状充填材、チタン酸カリウム、ウォラストナイト、アルミニウムボレート、針状水酸化マグネシウム、ウィスカーのような針状充填材、タルク、マイカ、セリサイト、ガラスフレーク、鱗片状黒鉛、板状炭酸カルシウムのような板状充填材、炭酸カルシウム、シリカ、溶融シリカ、焼成クレー、未焼成クレーのような球状（粒状）充填材、ゼオライト、シリカゲルのような多孔質充填材等が挙げられる。これらを１種または２種以上混合して用いることもできる。これらの中でも、特に、多孔質充填材を用いるのが好ましい。
　無機充填材の平均粒子径は、特に限定されないが、０．０１～９０μｍ程度であるのが好ましく、０．１～４０μｍ程度であるのがより好ましい。平均粒子径が前記上限値を超えると、スペーサ形成層１２の外観異常や解像性不良となるおそれがある。また、平均粒子径が前記下限値未満であると、スペーサ１０４の透明基板１０２に対する加熱貼り付け時の接着不良となるおそれがある。
　なお、平均粒子径は、例えばレーザ回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ－７０００（（株）島津製作所製）を用いて評価することができる。
　また、無機充填材として多孔質充填材を用いる場合、この多孔質充填材の平均空孔径は、０．１～５ｎｍ程度であるのが好ましく、０．３～１ｎｍ程度であるのがより好ましい。
　スペーサ形成層１２を構成する樹脂組成物は、上述した成分に加え、本発明の目的を損なわない範囲で可塑性樹脂、レベリング剤、消泡剤、カップリング剤等の添加剤を含有することができる。
　上述したような樹脂組成物によりスペーサ形成層１２を構成することにより、スペーサ形成層１２の可視光の透過率をより好適なものとすることができ、露光工程における露光不良をより効果的に防止することができる。その結果、より信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
　以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　例えば、本発明の半導体装置の製造方法では、任意の目的の工程が１または２以上追加されてもよい。例えば、ラミネート工程と露光工程との間に、スペーサ形成層に対して加熱処理を施すラミネート後加熱工程（ＰＬＢ工程）を設けてもよい。
　また、前述した実施形態では、露光を１回行う場合について説明したが、これに限定されず、例えば、露光を複数回行ってもよい。
　以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
［１］半導体ウエハー接合体の製造
　各実施例および比較例の半導体ウエハー接合体を、それぞれ、以下のようにして１００個ずつ製造した。
　（実施例１）
　１．アルカリ可溶性樹脂（（メタ）アクリル変性ビスＡノボラック樹脂）の合成
　ノボラック型ビスフェノールＡ樹脂（フェノライトＬＦ－４８７１、大日本インキ化学（株）製）の固形分６０％ＭＥＫ（メチルエチルケトン）溶液５００ｇを、２Ｌフラスコ中に投入し、これに触媒としてトリブチルアミン１．５ｇ、および重合禁止剤としてハイドロキノン０．１５ｇを添加し、１００℃に加温した。その中へ、グリシジルメタクリレート１８０．９ｇを３０分間で滴下し、１００℃で５時間攪拌反応させることにより、固形分７４％のメタクリロイル変性ノボラック型ビスフェノールＡ樹脂ＭＰＮ００１（メタクリロイル変性率５０％）を得た。
　２．スペーサ形成層を構成する樹脂組成物の樹脂ワニスの調製
　光重合性樹脂として、トリメチロールプロパントリメタクリレート（共栄社化学（株）製、ライトエステルＴＭＰ）１５重量％、エポキシビニルエステル樹脂（共栄社化学（株）製、エポキシエステル３００２Ｍ）５重量％、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂として、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製、エピクロンＮ－８６５）５重量％、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＬ６８１０）１０重量％、シリコーンエポキシ樹脂（東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製、ＢＹ１６－１１５）５重量％、フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト（株）、ＰＲ５３６４７）３重量％、アルカリ可溶性樹脂として上記ＭＰＮ００１を固形分として５５重量％、光重合開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製、イルガキュア６５１）２重量％を秤量し、ディスパーザーを用い、回転数３０００ｒｐｍで１時間攪拌し、樹脂ワニスを調製した。
　３．スペーサ形成用フィルムの製造
　まず、支持基材として、ポリエステルフィルム（三菱樹脂社製、「ＭＲＸ５０」、厚さ５０μｍ、可視光（６００ｎｍ）の透過率：８５％、露光光：ｉ線（３６５ｎｍ）の透過率７６％を用意した。
　次に、支持基材上に、上記で調整した樹脂ワニスをコンマコーター（廉井精機社製、「型番ＭＦＧ Ｎｏ．１９４００１　ｔｙｐｅ３－２９３」）で塗布することにより、樹脂ワニスで構成される塗膜を形成した。その後、形成した塗膜を８０℃、２０分乾燥してスペーサ形成層を形成することによりスペーサ形成用フィルムを得た。得られたスペーサ形成用フィルムは、スペーサ形成層の平均厚さが５０μｍであった。また、形成されたスペーサ形成層の可視光（６００ｎｍ）の透過率は、９９％であった。
　４．接合体の製造
　まず、ほぼ円形状をなす直径８インチの半導体ウエハー（Ｓｉウエハー、直径２０．３ｃｍ、厚さ７２５μｍ）を用意した。なお、半導体ウエハーは、半導体ウエハーの縁部から５ｍｍの位置で、半導体ウエハーの中心を軸に互いに点対称となる２箇所にアライメントマークを設けたものを用意した。
　次に、半導体ウエハーに、ロールラミネーターを用いて、ロール温度６０℃、ロール速度０．３ｍ／分、シリンジ圧２．０ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で、上記で製造したスペーサ形成用フィルムをラミネートして、スペーサ形成用フィルム付き半導体ウエハーを得た。
　次に、半導体ウエハーに対する位置合わせ用の２つのアライメントマークを備え、かつ、形成すべきスペーサの平面視の形状と同じ形状をした光透過部を有するマスクを用意し、該マスクのアライメントマークと半導体ウエハーのアライメントマークとを一致させるようにして、スペーサ形成用フィルムと対向するようにマスクを設置した。この際、マスクと支持基材との距離を、０ｍｍとした。
　次に、マスクを介して、スペーサ形成用フィルム付き半導体ウエハーに、スペーサ形成用フィルム側から、紫外線（波長３６５ｎｍ、積算光量７００ｍＪ／ｃｍ２）を照射することにより、スペーサ形成層を格子状に露光した後、支持基材を取り剥がした。なお、スペーサ形成層に対する露光では、平面視でスペーサ形成層の５０％を、格子状に露光される露光部の幅が０．６ｍｍとなるように露光することとした。
　次に、現像液（アルカリ液）として、２．３８ｗ％テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液を用いて、現像液圧０．２ＭＰａ、現像時間９０秒の条件で、露光後のスペーサ形成層の現像をして、凸条の幅が０．６ｍｍのスペーサを半導体ウエハー上に形成した。
　次に、透明基板（石英ガラス基板、直径２０．３ｃｍ、厚さ７２５μｍ）を用意し、このものをスペーサが形成された半導体ウエハーに、サブストレート・ボンダ（ズース・マイクロテック社製、「ＳＢ８ｅ」）を用いて圧着することにより、スペーサを介して半導体ウエハーと透明基板とが接合された半導体ウエハー接合体を製造した。
　（実施例２、３）
　スペーサ形成層を構成する樹脂組成物の各成分の配合比を表１に示すように変更した以外は、前記実施例１と同様にして半導体ウエハー接合体を製造した。
　（実施例４～１０）
　支持基材の平均厚さ、マスクと支持基材との距離を表１に示すように変更した以外は、前記実施例１と同様にして半導体ウエハー接合体を製造した。
　（比較例）
　露光工程において、スペーサ形成用フィルムから支持基材を除去した状態で、スペーサ形成層からマスクまでの距離を３０００μｍとして、スペーサ形成層を露光した以外は、前記実施例１と同様にして半導体ウエハー接合体を製造した。
　各実施例および比較例における、スペーサ形成層の樹脂組成物の成分の種類および配合量等を表１に示した。なお、表中、メタクリロイル変性ノボラック型ビスフェノールＡ樹脂を「ＭＰＮ」、トリメチロールプロパントリメタクリレートを「ＴＭＰ」、エポキシビニルエステル樹脂を「３００２Ｍ」、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂を「Ｎ８６５」、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を「ＹＬ」、シリコーンエポキシ樹脂を「ＢＹ１６」、フェノールノボラック樹脂を「ＰＲ」と示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
［２］露光によるパターニング性の評価
［２－１］評価１
　各実施例および比較例の半導体ウエハー接合体のスペーサの実寸法を実体顕微鏡（×５００倍）により測定し、その値と目標寸法とを比較して、露光によるパターンニング性を以下の評価基準に従い評価した。
　◎：寸法精度が９９％以上であった。
　○：寸法精度が９６％以上９９％未満であった。
　△：寸法精度が９３％以上９６％未満であった。
　×：寸法精度が９３％よりも小さかった。
［２－２］評価２
　各実施例および比較例の半導体ウエハー接合体１００個のスペーサの形状を電子顕微鏡（×５，０００倍）で観察し、露光によるパターンニング性を以下の評価基準に従い評価した。
　◎：１００個全てにおいてスペーサに欠け等が全くなく、高い精度でパターンニングされていた。
　○：１００個のうち１～１０個の半導体ウエハー接合体のスペーサに欠け等が見られるが、実用上問題のないパターンニング性を示した。
　△：１００個のうち１１～２０個の半導体ウエハー接合体のスペーサに欠け等が見られ、十分なパターンニング性を示すものではなかった。
　×：１００個のうち２１個以上の半導体ウエハー接合体のスペーサに欠け等が見られ、パターンニング性の精度が低かった。
［３］現像性の評価
　各実施例および比較例の任意の１つの半導体ウエハー接合体のスペーサおよび空隙部を実体顕微鏡（×５００倍）で観察し、残渣の有無を以下の評価基準に従い評価した。
　◎：残渣が全く確認されず、実用上全く問題ない。
　○：残渣が若干確認できるが、実用上問題ないレベルである。
　△：残渣が比較的多く観察され、実用レベルではない。
　×：残渣が多数確認され、実用レベルではない。
　これらの結果を表２に示した。
［４］半導体装置（受光装置）の製造
　各実施例および比較例で得られた半導体ウエハー接合体を、ダイシングソーを用い、スペーサに対応する位置でダイシングし、複数の受光装置を得た。
（受光装置信頼性）
　得られた受光装置を、－５５℃で１時間、１２５℃で１時間処理するサイクルを繰り返す温度サイクル試験を１００サイクル行い（ｎ＝１０）、クラックおよび剥離の観察を実施し、以下の評価基準に従い評価した。
　◎：全サンプルクラックおよび剥離がなく、実用上全く問題なし。
　○：僅かなクラックおよび剥離が２個以下のサンプルで確認されるが、実用上問題なし。
　△：３個以上のサンプルでクラックおよび剥離が観察され、実用レベルではない。
　×：８個以上のサンプルでクラックおよび剥離が観察され、実用レベルではない。
　この結果を、表２に合わせて示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表２から明らかなように、本発明に係る半導体ウエハー接合体では、スペーサの欠け等がなく、また、寸法精度に優れたものであった。また、本発明に係る半導体ウエハー接合体を用いて製造された半導体装置は信頼性が特に高いものであった。
　これに対して、比較例では、露光によるパターンニング性の精度が十分ではなかった。
　本発明によれば、信頼性に優れた半導体装置を提供すること、また、このような半導体装置を容易に製造することが可能な半導体ウエハー接合体およびその製造方法を提供することができる。従って、産業上の利用可能性を有する。

Claims (14)

  1. 　半導体ウエハーと、該半導体ウエハーの機能面側に設置された透明基板と、前記半導体ウエハーと前記透明基板との間に設けられたスペーサとを有する半導体ウエハー接合体を製造する方法であって、
    　シート状の支持基材と、該支持基材上に設けられた接着性を有するスペーサ形成層とを有するスペーサ形成用フィルムを用意するスペーサ形成用フィルム用意工程と、
    　前記スペーサ形成用フィルムの前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーの機能面に貼着する貼着工程と、
    　前記スペーサ形成用フィルムの前記支持基材側にマスクを設置し、該マスクを用いて、露光光が前記支持基材を透過するようにして前記スペーサ形成層の前記スペーサとなるべき部位を選択的に露光する露光工程と、
    　前記露光後に、前記支持基材を除去する支持基材除去工程と、
    　露光した前記スペーサ形成層を現像し、前記半導体ウエハー上に前記スペーサを形成する現像工程と、
    　前記スペーサの前記半導体ウエハー側とは反対側の面に前記透明基板を接合する接合工程とを有することを特徴とする半導体ウエハー接合体の製造方法。
  2. 　半導体ウエハーと、該半導体ウエハーの機能面側に設置された透明基板と、前記半導体ウエハーと前記透明基板との間に設けられたスペーサとを有する半導体ウエハー接合体を製造する方法であって、
    　シート状の支持基材と、該支持基材上に設けられた接着性を有するスペーサ形成層とを有するスペーサ形成用フィルムを用意するスペーサ形成用フィルム用意工程と、
    　前記スペーサ形成用フィルムの前記スペーサ形成層を前記透明基板に貼着する貼着工程と、
    　前記スペーサ形成用フィルムの前記支持基材側にマスクを設置し、該マスクを用いて、露光光が前記支持基材を透過するようにして前記スペーサ形成層の前記スペーサとなるべき部位を選択的に露光する露光工程と、
    　前記露光後に、前記支持基材を除去する支持基材除去工程と、
    　露光した前記スペーサ形成層を現像し、前記透明基板上に前記スペーサを形成する現像工程と、
    　前記スペーサの前記透明基板側とは反対側の面に前記半導体ウエハーの機能面を接合する接合工程とを有することを特徴とする半導体ウエハー接合体の製造方法。
  3. 　前記露光工程において、前記マスクを前記支持基材と対向するように設置する際に、前記半導体ウエハーに設けられたアライメントマークと、前記マスクに設けられたアライメントマークとを合わせることにより、前記マスクの位置合わせを行う請求項１に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  4. 　前記露光工程において、前記マスクを前記支持基材と対向するように設置する際に、前記透明基板に設けられたアライメントマークと、前記マスクに設けられたアライメントマークとを合わせることにより、前記マスクの位置合わせを行う請求項２に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  5. 　前記支持基材の可視光の透過率は、３０～１００％である請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  6. 　前記スペーサ形成層の可視光の透過率は、３０～１００％である請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  7. 　前記露光工程における、前記支持基材の露光光の透過率は、５０～１００％である請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  8. 　前記支持基材の平均厚さは、１５～５０μｍである請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  9. 　前記露光工程における前記マスクと前記支持基材との距離は、０～１０００μｍである請求項１ないし８のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  10. 　前記スペーサ形成層は、アルカリ可溶性樹脂と、熱硬化性樹脂と、光重合開始剤とを含む材料で構成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  11. 　前記アルカリ可溶性樹脂は、（メタ）アクリル変性フェノール樹脂である請求項１０に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  12. 　前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である請求項１０または１１に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  13. 　請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法により製造されたことを特徴とする半導体ウエハー接合体。
  14. 　請求項１３に記載の半導体ウエハー接合体を、前記スペーサに対応する位置で切断し、個片化することにより得られることを特徴とする半導体装置。
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