特開 2024-70356 積層デバイスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024070356

(43)【公開日】2024-05-23

(54)【発明の名称】積層デバイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20240516BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240516BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240516BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20240516BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 Q

H01L21/78 L

H01L21/304 621B

H01L21/68 N

H01L25/08 Y

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022180788

(22)【出願日】2022-11-11

(71)【出願人】

【識別番号】000108753

【氏名又は名称】タツモ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山邊 浩

(72)【発明者】

【氏名】佐野 一郎

【テーマコード（参考）】

5F057

5F063

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F057BA11

5F057CA14

5F057CA31

5F057CA36

5F057DA01

5F057DA22

5F057DA28

5F057DA31

5F063AA36

5F063BA11

5F063BA13

5F063CB05

5F063CB06

5F063CB07

5F063CB08

5F063CB29

5F063DD01

5F063DD25

5F063DD37

5F063DD46

5F063DD59

5F063DD68

5F063DG03

5F063DG23

5F063EE07

5F063EE09

5F063EE73

5F131AA02

5F131BA43

5F131BA52

5F131CA33

5F131EC32

5F131EC42

5F131EC52

5F131EC62

5F131EC67

5F131EC72

(57)【要約】

【課題】複数のチップが積層された積層デバイスの製造技術において、製造プロセスの顕著な簡略化を実現する。
【解決手段】積層デバイスの製造方法では、第１形成ステップと、第２形成ステップと、接合ステップと、を実行する。第１形成ステップでは、複数のチップ領域が設けられている第１接合対象を第１保持シートによって保持した状態で、当該複数のチップ領域をそれぞれ個片化するための切断部を第１接合対象に形成する。第２形成ステップでは、複数のチップ領域が設けられている第２接合対象を第２保持シートによって保持した状態で、当該複数のチップ領域をそれぞれ個片化するための切断部を第２接合対象に形成する。接合ステップでは、第１保持シート及び第２保持シートを互いに相対移動させることにより、第１接合対象と第２接合対象とを、それらのチップ領域どうしが所定の位置関係で積層されるように接合する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のチップ領域が設けられている第１接合対象を第１保持シートによって保持した状態で、当該複数のチップ領域をそれぞれ個片化するための切断部を前記第１接合対象に形成する第１形成ステップと、
複数のチップ領域が設けられている第２接合対象を第２保持シートによって保持した状態で、当該複数のチップ領域をそれぞれ個片化するための切断部を前記第２接合対象に形成する第２形成ステップと、
前記第１保持シート及び前記第２保持シートを互いに相対移動させることにより、前記第１接合対象と前記第２接合対象とを、それらのチップ領域どうしが所定の位置関係で積層されるように接合する接合ステップと、
を実行する、積層デバイスの製造方法。

【請求項2】

前記接合ステップの後、前記第２接合対象から前記第２保持シートを剥離し、当該第２接合対象に対して、複数のチップ領域が設けられている別の接合対象を更に接合する、請求項１に記載の積層デバイスの製造方法であって、
前記接合ステップで接合された前記第１接合対象及び前記第２接合対象を新たな第１接合対象とし、且つ、前記別の接合対象を新たな第２接合対象として、前記第２形成ステップ及び前記接合ステップを更に実行する、積層デバイスの製造方法。

【請求項3】

前記第２形成ステップの前に前記第２接合対象を薄化する薄化ステップ
を更に実行する、請求項１又は２に記載の積層デバイスの製造方法。

【請求項4】

前記接合ステップの後、前記第１保持シート又は第２保持シートを剥離し、その後、別の保持シートである伸縮性シートへ前記第１接合対象及び前記第２接合対象を転写する転写ステップと、
前記伸縮性シートを伸展させることにより、前記切断部を介して隣接するチップ領域を離間させる伸展ステップと、
を更に実行する、請求項１に記載の積層デバイスの製造方法。

【請求項5】

前記第１保持シート及び前記第２保持シートの少なくとも何れか一方は伸縮性シートであり、
前記接合ステップの後、前記第１保持シート及び前記第２保持シートのうちの、前記伸縮性シートである何れか一方の保持シートを残して、もう一方の保持シートを剥離し、その後、剥離せずに残した前記保持シートを伸展させることにより、前記切断部を介して隣接するチップ領域を離間させる伸展ステップ
を更に実行する、請求項１に記載の積層デバイスの製造方法。

【請求項6】

前記第１形成ステップ及び前記第２形成ステップでは、前記切断部として、前記伸展ステップにて前記伸縮性シートを伸展させたときに前記第１接合対象及び前記第２接合対象を破断させる溝、孔、及び内部欠陥の少なくとも何れか１つを形成する、請求項４又は５に記載の積層デバイスの製造方法。

【請求項7】

前記第１保持シート及び前記第２保持シートは何れも、少なくとも吸着力を持った樹脂又はゴムを主成分とするシートであり、前記第１接合対象及び前記第２接合対象をそれぞれ保持する保持面に複数の凸部が設けられている、請求項２に記載の積層デバイスの製造方法。

【請求項8】

前記保持面には、前記第２保持シートに前記第２接合対象を保持させたときのそれらの接触面積が、前記第１保持シートに前記第１接合対象を保持させたときのそれらの接触面積より小さくなるように前記凸部が形成されている、請求項７に記載の積層デバイスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のチップが積層された積層デバイスの製造技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体技術の分野では、ＬＳＩ（Large Scale Integration）などのチップを３次元的に積層する積層技術として、ＣＯＷ（Chip on Wafer）方式やＷＯＷ（Wafer on Wafer）方式といった様々な方式が提案されている。

【0003】

ＣＯＷ方式（例えば、特許文献１、３参照）では、先ず、半導体ウェハに切断加工を施すことによって当該半導体ウェハを複数のチップに個片化し、次に、当該複数のチップをベースウェハ上に１つずつ積層していく。そして、所望の積層数になるまでチップを積層した後、ベースウェハに切断加工を施すことによって当該ベースウェハを複数のベース（積層デバイスの土台となる部分）に個片化することにより、当該ベース上に複数のチップが積層された積層デバイスを完成させる。

【0004】

ＷＯＷ方式（例えば、特許文献２、３参照）では、先ず、ベースウェハ上に半導体ウェハを積層していく。そして、所望の積層数になるまで半導体ウェハを積層した後、ウェハ積層体に対して切断加工を施すことにより、当該ウェハ積層体を複数の積層デバイスに個片化する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５８５３７５４号公報

【特許文献2】特許第６３９１９９９号公報

【特許文献3】特許第６４８５８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来のＣＯＷ方式やＷＯＷ方式においては、以下のように製造プロセスが煩雑になるという問題があった。

【0007】

ベースウェハに、積層デバイスのベースとなる領域（ベース領域）がＮ個設けられている場合を考えると、ＣＯＷ方式においては、当該Ｎ個のベース領域にチップを１つずつ積層していくことが必要になる。このため、ベースウェハ上に１層目のチップを積層する場合には、Ｎ回の積層操作が必要になる。そして、ベースウェハ上にＭ層目までチップを積層する場合には、Ｎ×Ｍ回の積層操作が必要になる。

【0008】

また、ＷＯＷ方式においては、薄化された半導体ウェハをベースウェハ上に積層していく必要がある場合において、薄化後の半導体ウェハをベースウェハに積層しようとすると、そのためのハンドリングが技術的に難しくなる。そこで、従来は、薄化前の半導体ウェハをベースウェハ上に接合（積層）した後に、当該半導体ウェハを研磨によって薄化していた。その一方で、研磨時においては、ウェハどうしの接合面に剪断応力が発生するが故に、接合強度が弱いと、ウェハどうしの接合（積層）が破壊されるおそれがあった。このため、研磨前に、接合強度を高めておくべく、積層体全体に熱処理を施す必要があった。従って、薄化された半導体ウェハをベースウェハ上に所望の積層数になるまで積層する場合には、半導体ウェハを１層積層するごとに、接合強度を高めるための熱処理を研磨前に行う必要があった。

【0009】

そこで本発明の目的は、複数のチップが積層された積層デバイスの製造技術において、製造プロセスの顕著な簡略化を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る積層デバイスの製造方法では、第１形成ステップと、第２形成ステップと、接合ステップと、を実行する。第１形成ステップでは、複数のチップ領域が設けられている第１接合対象を第１保持シートによって保持した状態で、当該複数のチップ領域をそれぞれ個片化するための切断部を第１接合対象に形成する。第２形成ステップでは、複数のチップ領域が設けられている第２接合対象を第２保持シートによって保持した状態で、当該複数のチップ領域をそれぞれ個片化するための切断部を第２接合対象に形成する。接合ステップでは、第１保持シート及び第２保持シートを互いに相対移動させることにより、第１接合対象と第２接合対象とを、それらのチップ領域どうしが所定の位置関係で積層されるように接合する。

【0011】

上記製造方法によれば、第１接合対象に設けられている全てのチップ領域に対して、１回の接合で、第２接合対象に設けられている全てのチップ領域を纏めて接合（積層）することが可能になる。従って、第２接合対象から個片化されたチップ領域を、第１接合対象上に１つずつ積層していく場合に比べて、積層デバイスの製造プロセスを顕著に簡略化することができる。具体的には、第１接合対象及び第２接合対象にチップ領域がＮ個ずつ設けられている場合において、第２接合対象から個片化されたチップ領域を、第１接合対象のＮ個のチップ領域上に１つずつ積層していく場合には、Ｎ回の積層操作が必要になるのに対し、上記製造方法によれば、１回の接合で済むため、積層デバイスの製造プロセスを顕著に簡略化することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、複数のチップが積層された積層デバイスの製造技術において、製造プロセスの顕著な簡略化が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係る製造方法で得られる積層デバイスを概念的に示した斜視図である。

【図2】チップ母材（接合対象）に設けられているチップ領域の一例を一点鎖線で示した平面図である。

【図3】第１形成ステップを示した概念図である。

【図4】図３の左上図に示されたＹａ領域の部分についての拡大斜視図である。

【図5】図３の左下図に示されたＺａ－Ｚａ線での縦断面を厚さ方向に拡大して示した概念図であり、（Ａ）切断部としての溝が形成された場合と、（Ｂ）切断部としての空洞が形成された場合とをそれぞれ示したものである。

【図6】第２形成ステップを示した概念図である。

【図7】図６の左上図に示されたＹｂ領域の部分についての拡大斜視図である。

【図8】（Ａ）接合ステップを示した概念図、及び（Ｂ）図８（Ａ）に示されたＺｂ－Ｚｂ線での縦断面を厚さ方向に拡大して示した概念図である。

【図9】（Ａ）繰返しで実行される接合ステップを示した概念図、及び（Ｂ）図９（Ａ）に示されたＺｃ－Ｚｃ線での縦断面を厚さ方向に拡大して示した概念図である。

【図10】転写ステップを示した概念図である。

【図11】伸展ステップを示した概念図である。

【図12】第２プロセスを示した概念図である。

【図13】第２変形例にて１回目の接合ステップで得られるチップ母材の積層体の一例について、その縦断面を厚さ方向に拡大して示した概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［１］実施形態
［１－１］積層デバイスの構成
図１は、実施形態に係る製造方法で得られる積層デバイス１０を概念的に示した斜視図である。図１に示されるように、積層デバイス１０は、ベース１１と、チップ積層体１２と、を備えている。ここで、ベース１１は、積層デバイス１０の土台となる部分であり、ベース１１には、外部端子や配線などが形成されている。また、チップ積層体１２は、ベース１１上に３次元的に積層された複数のチップＭｃによって構成された部分である。図１の例では、ベース１１上にチップＭｃが１層目から７層目まで３次元的に積層された場合が示されている。チップＭｃは、特に限定されるものではないが、例えばＬＳＩなどの半導体チップである。

【0015】

尚、ベース１１には、端子や配線に限らず、チップＭｃと同じ又は別の回路が形成されていてもよい。また、チップ積層体１２を構成するチップＭｃには、同じ回路を備えたものが含まれていてもよいし、別の回路を備えたものが含まれていてもよい。

【0016】

本実施形態では、全てのチップＭｃにおいて、形状が長方形（正方形を含む）であって同一であり、且つ、サイズも同一である。また、ベース１１については、形状が長方形（正方形を含む）であり、サイズがチップＭｃより大きくなっている。尚、形状やサイズは、これに限らず、適宜変更することが可能である。ベース１１及びチップＭｃの形状は、例えば円形に変更されてもよい。また、後述する第２変形例（図１３参照）のように、ベース１１上にはサイズの異なるチップＭｃが積層されてもよい。

【0017】

［１－２］積層デバイスの製造方法
本実施形態の製造方法では、製造プロセスとして、積層デバイス１０のうちのチップ積層体１２を製造する第１プロセスと、第１プロセスで製造したチップ積層体１２を用いて積層デバイス１０を完成させる第２プロセスと、が実行される。尚、これらのプロセスは、周知の各種装置を用いて実現することができる。また、以下に説明する製造方法は、７層（図１参照）に限定されない積層数（２層以上）でベース１１上にチップＭｃが積層された積層デバイス１０を製造する場合にも適用できる。

【0018】

［１－２－１］第１プロセス
第１プロセスでは、チップＭｃとなる領域（チップ領域Ｒｃ）が複数設けられているチップ母材Ｇｃ（図２参照）を２枚以上用いて、それらを接合（積層）することによってチップ積層体１２を製造する。図２は、チップ母材Ｇｃに設けられているチップ領域Ｒｃの一例を一点鎖線で示した平面図である。チップ母材Ｇｃは、特に限定されるものではないが、例えば半導体ウェハである。

【0019】

また、本実施形態においては、チップ母材Ｇｃを接合する際にチップ領域Ｒｃどうしを所定の位置関係で積層することが可能となるように、それらのチップ母材Ｇｃには、互いの位置関係を決定するための位置決めマークＰｔが設けられている。ここで、所定の位置関係は、積層されるチップ領域Ｒｃがそれぞれ備える回路を、積層デバイス１０において正常に機能させるための位置関係（回路どうしの接続位置などを考慮した位置関係）である。

【0020】

そして本実施形態では、第１プロセスにおいて、薄化ステップと、第１形成ステップと、第２形成ステップと、接合ステップと、転写ステップと、伸展ステップと、が実行される。以下、各ステップについて具体的に説明する。尚、以下では、１回目の接合（積層）において当該接合の対象となる２枚のチップ母材Ｇｃを、それぞれ「第１接合対象Ｇｃ１」及び「第２接合対象Ｇｃ２」と称す。

【0021】

＜薄化ステップ＞
薄化ステップでは、第１接合対象Ｇｃ１及び第２接合対象Ｇｃ２を、これらに研磨処理を施すことによって薄化する。一例として、第１接合対象Ｇｃ１及び第２接合対象Ｇｃ２を、１５０μｍ以下の厚さまで薄化する。本実施形態では、第１接合対象Ｇｃ１の薄化は、以下に説明する第１形成ステップの前に実行される。また、第２接合対象Ｇｃ２の薄化は、後述する第２形成ステップの前に実行される。

【0022】

ここで、従来のように接合（積層）後に第１接合対象Ｇｃ１及び第２接合対象Ｇｃ２の少なくとも何れか一方を薄化しようとすると、研磨時において、これらの接合面に剪断応力が発生するが故に、接合強度が弱いと積層が破壊されるおそれがある。このため、従来の方法で薄化するためには、研磨前に積層体全体に熱処理を施すことにより、接合強度を高めておくことが必要になる。そして、チップ母材Ｇｃを３枚以上接合（積層）する場合には、２回以上の接合（積層）が必要になり、接合の都度、接合強度を高めるための熱処理を研磨前に行うことが必要になる。一方、本実施形態のように接合（積層）前に上記薄化ステップを実行することにより、接合のたびに熱処理を行う必要がなく、製造プロセスが簡略化されることになる。

【0023】

＜第１形成ステップ＞
図３は、第１形成ステップを示した概念図である。第１形成ステップでは、薄化ステップで薄化した第１接合対象Ｇｃ１を第１保持シート２１によって保持する（図３の左上図及び右図）。ここで、第１保持シート２１は、少なくとも吸着力を持った樹脂（ポリオレフィンやシリコーンなど）又はゴム（フッ化ゴムなど）を主成分とするシートであり、当該主成分が持つ吸着力によって第１接合対象Ｇｃ１を保持することができる。本実施形態では、第１保持シート２１は更に以下のような構成を有している。

【0024】

図４は、第１保持シート２１のうちの図３の左上図に示されたＹａ領域の部分についての拡大斜視図である。この図に示されるように、第１保持シート２１には、第１接合対象Ｇｃ１を保持する保持面２１ａに複数の凸部２１ｂが設けられている。また、凸部２１ｂは、第１保持シート２１を構成する上記主成分と同じ成分で、且つ、当該第１保持シート２１と一体的に形成されている。そして、複数の凸部２１ｂに第１接合対象Ｇｃ１が面接触することにより、当該凸部２１ｂが持つ吸着力によって第１保持シート２１に第１接合対象Ｇｃ１が保持される。

【0025】

その一方で、保持面２１ａに第１接合対象Ｇｃ１を保持した場合、当該保持面２１ａのうちの凸部２１ｂが設けられた部分にだけ第１接合対象Ｇｃ１が面接触することになる。図４の例では、凸部２１ｂは、第１接合対象Ｇｃ１との接触面２１ｃが長方形（正方形を含む）となるように形成されている。尚、凸部２１ｂの接触面２１ｃの形状は、第１接合対象Ｇｃ１を保持できてるものであれば、長方形に限らず、多角形や円形などを含む種々の形状に適宜変更されてもよい。

【0026】

このような第１保持シート２１によれば、凸部２１ｂの数や接触面２１ｃの面積を調整することにより、第１接合対象Ｇｃ１との接触面積を調整することができ、その結果として、第１接合対象Ｇｃ１に対する第１保持シート２１の保持力（即ち、凸部２１ｂが持つ吸着力の総和）を調整することができる。そして、第１保持シート２１の保持力を調整することにより、第１プロセスにて必要な保持力を維持しつつ、後述する接合ステップにて第１接合対象Ｇｃ１及び第２接合対象Ｇｃ２を接合（積層）した後においては、第１接合対象Ｇｃ１からの第１保持シート２１の剥離を容易にすることができる。具体的には、第１接合対象Ｇｃ１からの第１保持シート２１の剥離時に接合部分を破壊してしまうことがないように、第１保持シート２１の保持力を適度な大きさに調整することができる。従って、そのような第１保持シート２１を用いて第１接合対象Ｇｃ１を保持することにより、第１接合対象Ｇｃ１を強固に保持しつつ、剥離や転写が必要になったときには、接合部分などに悪影響（破壊など）を及ぼさずに剥離や転写を容易に行うことが可能になる。よって、薄化された第１接合対象Ｇｃ１であってもハンドリングしやすくなる。

【0027】

第１形成ステップでは、第１保持シート２１による第１接合対象Ｇｃ１の保持後、その状態で、複数のチップ領域Ｒｃをそれぞれ個片化するための切断部Ｅｃを第１接合対象Ｇｃ１に形成する（図３の左下図）。本実施形態では、切断部Ｅｃとして、後述する伸展ステップ（図１１参照）にて伸縮性シート２３を伸展させたときに第１接合対象Ｇｃ１を破断させる溝、孔、及び内部欠陥の少なくとも何れか１つを形成する。ここで、対象物（ここでは第１接合対象Ｇｃ１）を所定の線で破断させることを予定している場合（以下、この所定の線を「破断予定線」と称す）、溝は、破断予定線に沿って形成される有底の溝であり、孔は、破断予定線の位置において複数箇所に形成される貫通孔である。また、内部欠陥は、破断予定線の位置において、レーザ光を用いて対象物の内部に形成される空洞、亀裂、改質層などの欠陥である。そのような内部欠陥は、レーザ光を用いて対象物の内部に焦点を合わせることで形成することができる。尚、内部欠陥を用いて対象物を破断させる技術は、ステルスダイシングと呼ばれる技術である。

【0028】

図５（Ａ）は、図３の左下図に示されたＺａ－Ｚａ線での縦断面を厚さ方向に拡大して示した概念図であり、図５（Ａ）には、切断部Ｅｃとして溝が形成された場合が示されている。このような溝は、ブレード、レーザ光、プラズマなどを用いて、第１接合対象Ｇｃ１を、第１保持シート２１側の面（第１保持シート２１によって保持されている面）に到達する直前の深さまで切断することによって形成することができる。

【0029】

尚、切断部Ｅｃとして、溝に代えて孔や内部欠陥を形成してもよい。図５（Ｂ）には、切断部Ｅｃとして、内部欠陥である空洞が形成された場合が示されている。

【0030】

このような切断部Ｅｃの構成によれば、隣接するチップ領域Ｒｃについて繋がった状態が維持されるため、第１接合対象Ｇｃ１の搬送時や接合時におけるチップ領域Ｒｃの位置ずれが生じにくくなる。

【0031】

＜第２形成ステップ＞
図６は、第２形成ステップを示した概念図である。第２形成ステップでは、薄化ステップで薄化した第２接合対象Ｇｃ２を第２保持シート２２によって保持する（図６の左上図及び右図）。ここで、第２保持シート２２は、第１保持シート２１と同様、少なくとも吸着力を持った樹脂（ポリオレフィンやシリコーンなど）又はゴム（フッ化ゴムなど）を主成分とするシートであり、当該主成分が持つ吸着力によって第２接合対象Ｇｃ２を保持することができる。本実施形態では、第２保持シート２２は更に以下のような構成を有している。

【0032】

図７は、第２保持シート２２のうちの図６の左上図に示されたＹｂ領域の部分についての拡大斜視図である。この図に示されるように、第２保持シート２２には、第２接合対象Ｇｃ２を保持する保持面２２ａに複数の凸部２２ｂが設けられている。また、凸部２２ｂは、第２保持シート２２を構成する上記主成分と同じ成分で、且つ、当該第２保持シート２２と一体的に形成されている。そして、複数の凸部２２ｂに第２接合対象Ｇｃ２が面接触することにより、当該凸部２２ｂが持つ吸着力によって第２保持シート２２に第２接合対象Ｇｃ２が保持される。

【0033】

その一方で、保持面２２ａに第２接合対象Ｇｃ２を保持した場合、当該保持面２２ａのうちの凸部２２ｂが設けられた部分にだけ第２接合対象Ｇｃ２が面接触することになる。図７の例では、凸部２２ｂは、第２接合対象Ｇｃ２との接触面２２ｃが長方形（正方形を含む）となるように形成されている。尚、凸部２２ｂの接触面２２ｃの形状は、第２接合対象Ｇｃ２を保持できてるものであれば、長方形に限らず、多角形や円形などを含む種々の形状に適宜変更されてもよい。

【0034】

このような第２保持シート２２によれば、凸部２２ｂの数や接触面２２ｃの面積を調整することにより、第２接合対象Ｇｃ２との接触面積を調整することができ、その結果として、第２接合対象Ｇｃ２に対する第２保持シート２２の保持力（即ち、凸部２２ｂが持つ吸着力の総和）を調整することができる。そして、第２保持シート２２の保持力を調整することにより、第１プロセスにて必要な保持力を維持しつつ、後述する接合ステップにて第１接合対象Ｇｃ１及び第２接合対象Ｇｃ２を接合（積層）した後においては、第２接合対象Ｇｃ２からの第２保持シート２２の剥離を容易にすることができる。具体的には、第２接合対象Ｇｃ２からの第２保持シート２２の剥離時に接合部分を破壊してしまうことがないように、第２保持シート２２の保持力を適度な大きさに調整することができる。従って、そのような第２保持シート２２を用いて第２接合対象Ｇｃ２を保持することにより、第２接合対象Ｇｃ２を強固に保持しつつ、剥離や転写が必要になったときには、接合部分などに悪影響（破壊など）を及ぼさずに剥離や転写を容易に行うことが可能になる。よって、薄化された第２接合対象Ｇｃ２であってもハンドリングしやすくなる。

【0035】

更に本実施形態では、第１保持シート２１及び第２保持シート２２（図４及び図７参照）において、それらの保持面２１ａ及び２２ａには、第２保持シート２２に第２接合対象Ｇｃ２を保持させたときのそれらの接触面積が、第１保持シート２１に第１接合対象Ｇｃ１を保持させたときのそれらの接触面積より小さくなるように凸部２１ｂ及び２２ｂが形成されている。このような構成によれば、接触面積の大きさに差を設けることで、保持力に差を生じさせ、その結果として剥離強度にも差を生じさせることができる（具体的には、接触面積が小さいほど剥離しやすくなる）。従って、後述する接合ステップにて第１接合対象Ｇｃ１及び第２接合対象Ｇｃ２を接合（積層）した後に、第２保持シート２２を剥離したい場合には、上記の保持力の差（ここでは、剥離強度の差）を利用して第２保持シート２２だけを容易に剥離することができる。

【0036】

第２形成ステップでは、第２保持シート２２による第２接合対象Ｇｃ２の保持後、その状態で、第１形成ステップと同様、複数のチップ領域Ｒｃをそれぞれ個片化するための切断部Ｅｃを第２接合対象Ｇｃ２に形成する（図６の左下図）。具体的には、切断部Ｅｃとして、第１接合対象Ｇｃ１に形成する切断部Ｅｃと同様、後述する伸展ステップ（図１１参照）にて伸縮性シート２３を伸展させたときに第２接合対象Ｇｃ２を破断させる溝、孔、及び内部欠陥の少なくとも何れか１つを形成する（図５（Ａ）及び図５（Ｂ）参照）。このような切断部Ｅｃの構成によれば、隣接するチップ領域Ｒｃについて繋がった状態が維持されるため、第２接合対象Ｇｃ２の搬送時や接合時におけるチップ領域Ｒｃの位置ずれが生じにくくなる。

【0037】

＜接合ステップ＞
図８（Ａ）は、接合ステップを示した概念図である。第１形成ステップ及び第２形成ステップを何れも実行した後に、接合ステップにおいて、第１保持シート２１及び第２保持シート２２を互いに相対移動させることにより、第１接合対象Ｇｃ１と第２接合対象Ｇｃ２とを、それらのチップ領域Ｒｃどうしが所定の位置関係で積層されるように接合する。

【0038】

本実施形態では、第１接合対象Ｇｃ１及び第２接合対象Ｇｃ２にそれぞれ設けられている位置決めマークＰｔが合致するように、第１保持シート２１及び第２保持シート２２を互いに相対移動させて第１接合対象Ｇｃ１と第２接合対象Ｇｃ２とを接合（積層）する。

【0039】

図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示されたＹｂ－Ｙｂ線での縦断面を厚さ方向に拡大して示した概念図である。この図に示されるように、上記接合ステップによれば、チップ領域Ｒｃどうしが所定の位置関係で積層されるため、第１接合対象Ｇｃ１及び第２接合対象Ｇｃ２に形成されている切断部Ｅｃは、対応するものどうしが、平面視で（図８（Ｂ）の紙面において上方から見て）合致することになる。

【0040】

このようなプロセスによれば、第１接合対象Ｇｃ１に設けられている全てのチップ領域Ｒｃに対して、１回の接合で、第２接合対象Ｇｃ２に設けられている全てのチップ領域Ｒｃを纏めて接合（積層）することが可能になる。従って、第２接合対象Ｇｃ２から個片化されたチップ領域Ｒｃを、第１接合対象Ｇｃ１上に１つずつ積層していく場合に比べて、積層デバイス１０の製造プロセスを顕著に簡略化することができる。具体的には、第１接合対象Ｇｃ１及び第２接合対象Ｇｃ２にチップ領域ＲｃがＮ個ずつ設けられている場合において、第２接合対象Ｇｃ２から個片化されたチップ領域Ｒｃを、第１接合対象Ｇｃ１のＮ個のチップ領域Ｒｃ上に１つずつ積層していく場合には、Ｎ回の積層操作が必要になるのに対し、本実施形態の上記プロセスによれば、１回の接合で済むため、積層デバイス１０の製造プロセスを顕著に簡略化することができる。

【0041】

＜薄化ステップ～接合ステップの繰返し＞
本実施形態のように、製造しようとする積層デバイス１０が、ベース１１上にチップＭｃを３層以上積層したものである場合（図１参照）には、チップ母材Ｇｃを３枚以上接合する必要がある。この場合、後述する転写ステップへ移行する前に、上述した薄化ステップ、第２形成ステップ、及び接合ステップが、接合するチップ母材Ｇｃの枚数に応じて繰り返し実行される。以下、薄化ステップ～接合ステップの繰返しについて、具体的に説明する。

【0042】

上述した接合ステップの後、第２接合対象Ｇｃ２から第２保持シート２２を剥離する。本実施形態では、上述したように、第２保持シート２２の保持力は、そのシートの剥離時に第１接合対象Ｇｃ１と第２接合対象Ｇｃ２との接合部分を破壊してしまうことのない大きさに調整されている。従って、上記接合部分には、第２保持シート２２の剥離に起因した破壊は殆ど生じることがない。また、第１保持シート２１及び第２保持シート２２において、それらの保持面２１ａ及び２２ａには、第２保持シート２２に第２接合対象Ｇｃ２を保持させたときのそれらの接触面積が、第１保持シート２１に第１接合対象Ｇｃ１を保持させたときのそれらの接触面積より小さくなるように凸部２１ｂ及び２２ｂが形成されている。従って、第１保持シート２１と第２保持シート２２とには、接合対象に対する保持力に差が生じており、その結果として剥離強度にも差が生じている（具体的には、接触面積が小さい第２保持シート２２のほうが剥離しやすくなっている）。よって本実施形態では、そのような保持力の差（ここでは、剥離強度の差）を利用して第２保持シート２２だけを容易に剥離することが可能になっている。

【0043】

その後、第２接合対象Ｇｃ２上に、別のチップ母材Ｇｃを更に接合する。具体的には、上述した接合ステップ（図８（Ａ）参照）で接合された第１接合対象Ｇｃ１及び第２接合対象Ｇｃ２を新たな第１接合対象Ｇｃ１とし、且つ、上記別のチップ母材Ｇｃを新たな第２接合対象Ｇｃ２として、当該第２接合対象Ｇｃ２の薄化、並びに、上述した第２形成ステップ（図６参照）及び接合ステップ（図９（Ａ）及び図９（Ｂ）参照）を更に実行する。

【0044】

そして、接合するチップ母材Ｇｃの枚数に応じて、第２保持シート２２の剥離、第２接合対象Ｇｃ２の薄化、第２形成ステップ（図６参照）、及び接合ステップ（図９（Ａ）参照）を繰り返し実行する。本実施形態では、チップ母材Ｇｃを７枚接合する必要があるため、１回目の接合ステップ（図８（Ａ）参照）の後、３層目から７層目までのチップ母材Ｇｃを更に接合するために、上述した繰返しが５回行われることになる。

【0045】

このような繰返しのプロセスによれば、第１接合対象Ｇｃ１に対して、チップ母材Ｇｃ（接合対象）を第２接合対象Ｇｃ２として複数接合（積層）していく場合でも、当該チップ母材Ｇｃごとに、１回の接合で、そのチップ母材Ｇｃに設けられている全てのチップ領域Ｒｃを纏めて接合（積層）することができる。具体的には、第１接合対象Ｇｃ１及び別のチップ母材Ｇｃ（第２接合対象Ｇｃ２）にチップ領域ＲｃがＮ個ずつ設けられている場合において、当該別のチップ母材Ｇｃ（第２接合対象Ｇｃ２）から個片化されたチップ領域Ｒｃを、第１接合対象Ｇｃ１のＮ個のチップ領域Ｒｃ上に１つずつ且つ３次元的にＭ回積層していく場合には、Ｎ×Ｍ回の積層操作が必要になるのに対し、上記繰返しのプロセスによれば、Ｍ回の接合で済むため、積層デバイス１０の製造プロセスを顕著に簡略化することができる。

【0046】

＜転写ステップ＞
図１０は、転写ステップを示した概念図である。チップ母材Ｇｃを所望の枚数接合した後、転写ステップにおいて、チップ母材Ｇｃの積層体である母材積層体Ｈｍから第２保持シート２２を剥離し、その後、別の保持シートである伸縮性シート２３へ母材積層体Ｈｍを転写する。尚、転写ステップでは、母材積層体Ｈｍから第１保持シート２１を剥離し、その後、伸縮性シート２３への転写を行ってもよい。ここで、上述したように、第１保持シート２１及び第２保持シート２２の保持力（接合対象に対する保持力）は、それらのシートの剥離時に第１接合対象Ｇｃ１と第２接合対象Ｇｃ２との接合部分（ここでは、母材積層体Ｈｍ内に形成されている接合部分）を破壊してしまうことのない大きさに調整されている。従って、上記接合部分には、第１保持シート２１又は第２保持シート２２の剥離（転写時に必要となる剥離を含む）に起因した破壊は殆ど生じることがない。

【0047】

ここで、伸縮性シート２３には、その端を掴んで引っ張ることが可能となるように、チップ母材Ｇｃの面積よりも大きいシートが用いられる。また、伸縮性シート２３には、そのシートに伸縮性を持たせるために、吸着力に加えて伸縮性を持った樹脂（ポリオレフィンやシリコーンなど）又はゴム（フッ化ゴムなど）を主成分とするシートを用いることができる。このとき、伸縮性シート２３には、第１保持シート２１や第２保持シート２２と同様、母材積層体Ｈｍが転写される面に複数の凸部が設けられていてもよい。

【0048】

＜伸展ステップ＞
図１１は、伸展ステップを示した概念図である。転写ステップの後、伸展ステップにおいて、伸縮性シート２３を伸展させることにより、切断部Ｅｃを介して隣接するチップ領域Ｒｃを離間させる。

【0049】

上記転写ステップ及び伸展ステップによれば、伸縮性シート２３を伸展させるといった簡易な１回のプロセスで、接合された複数のチップ母材Ｇｃ（接合対象）を切断部Ｅｃにて破断させることができる。これにより、接合された複数のチップ母材Ｇｃ（接合対象）に設けられている複数のチップ領域Ｒｃを、１組（本実施形態では１組に７層分のチップ領域Ｒｃが含まれる）ずつ接合（積層）された状態のまま個片化し、それによってチップ積層体１２を形成することができる。

【0050】

このような第１プロセスによれば、積層デバイス１０の製造技術において、製造プロセスの顕著な簡略化を実現することができる。

【0051】

［１－２－２］第２プロセス
第２プロセスでは、ベース１１となる領域（ベース領域Ｒｂ）が複数設けられているベース母材Ｇｂと、第１プロセスで製造したチップ積層体１２とを用いて、図１に例示した積層デバイス１０を完成させる。ここで、ベース母材Ｇｂは、特に限定されるものではないが、例えば半導体ウェハである。

【0052】

図１２は、第２プロセスを示した概念図である。第２プロセスでは、ベース母材Ｇｂに設けられている複数のベース領域Ｒｂに、チップ積層体１２を１つずつ所定の位置関係で接合していく。このとき、ベース母材Ｇｂは、保持シート２４で保持されていてもよい。保持シート２４には、第１保持シート２１や第２保持シート２２と同様のシートを用いることができる。そして、上記ベース領域Ｒｂの全てにおいてチップ積層体１２の接合が完了した後、ベース母材Ｇｂに切断加工を施すことにより（図１２の例では、一点鎖線の位置でベース母材Ｇｂを切断することにより）、複数のベース領域Ｒｂをそれぞれ個片化する。これにより、積層デバイス１０（図１参照）が完成する。

【0053】

［２］変形例
［２－１］第１変形例
上記実施形態の第１プロセスにおいて、転写ステップを実行することに代えて、第１保持シート２１及び第２保持シート２２の何れか一方を伸縮性シートとして用いてもよい。

【0054】

具体的には、第１保持シート２１及び第２保持シート２２の少なくとも何れか一方を、伸縮性シートであって、且つ、チップ母材Ｇｃの面積よりも大きいものにしておく。尚、上記実施形態において、第１保持シート２１及び第２保持シート２２が、吸着力に加えて伸縮性を持った樹脂（ポリオレフィンやシリコーンなど）又はゴム（フッ化ゴムなど）を主成分としている場合には、それらのシートは、吸着力に加えて伸縮性をも持ったものになる。その場合には、少なくとも何れか一方のシートにおいて、その面積をチップ母材Ｇｃの面積よりも大きくすればよい。そして、第１保持シート２１及び第２保持シート２２のうちの、伸縮性シートである何れか一方の保持シートを残して、もう一方の保持シートを剥離し、その後、剥離せずに残した保持シートを伸展させることにより、切断部Ｅｃを介して隣接するチップ領域Ｒｃを離間させる。

【0055】

このような構成によれば、第１プロセスを、より簡略化することが可能になる。

【0056】

［２－２］第２変形例
上記実施形態において、製造しようとする積層デバイス１０を、サイズの異なるチップＭｃがベース１１上に積層されたものに適宜変更してもよい。この場合、上記実施形態の第１プロセスにおいて、第１形成ステップや第２形成ステップにてチップ母材Ｇｃに形成する切断部Ｅｃの幅を適宜変更することにより、積層するチップＭｃのサイズを異ならせることができる。

【0057】

図１３は、本変形例にて１回目の接合ステップで得られるチップ母材Ｇｃの積層体の一例について、その縦断面を厚さ方向に拡大して示した概念図である。図１３の例では、第２接合対象Ｇｃ２から得られるチップＭｃのサイズが、第１接合対象Ｇｃ１から得られるチップＭｃのサイズより小さくなるように、第２接合対象Ｇｃ２に形成する溝（切断部Ｅｃ）の幅を、第１接合対象Ｇｃ１に形成する溝（切断部Ｅｃ）の幅よりも大きくした場合が示されている。

【0058】

［２－３］他の変形例
上記実施形態において、第１保持シート２１や第２保持シート２２には、ダイシングテープが適宜用いられてもよい。

【0059】

上記実施形態において、切断部Ｅｃは、ブレード、レーザ光、プラズマなどを用いてチップ母材Ｇｃを完全に切断することによって形成されたものに適宜変更されてもよい。

【0060】

上述の実施形態及び変形例の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態や変形例ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【0061】

また、上述の実施形態や変形例からは、発明の対象として、積層デバイス１０の製造方法を構成する幾つかのステップが部分的に抽出されてもよいし、各ステップが個々に抽出されてもよい。

【符号の説明】

【0062】

１０ 積層デバイス
１１ ベース
１２ チップ積層体
２１ 第１保持シート
２２ 第２保持シート
２１ａ、２２ａ 保持面
２１ｂ、２２ｂ 凸部
２１ｃ、２２ｃ 接触面
２３ 伸縮性シート
２４ 保持シート
Ｅｃ 切断部
Ｇｂ ベース母材
Ｇｃ チップ母材
Ｈｍ 母材積層体
Ｍｃ チップ
Ｐｔ 位置決めマーク
Ｒｂ ベース領域
Ｒｃ チップ領域
Ｇｃ１ 第１接合対象
Ｇｃ２ 第２接合対象

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】