特許 7427225 半導体部品の製造方法及び複合ウェハ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-26

(45)【発行日】2024-02-05

(54)【発明の名称】半導体部品の製造方法及び複合ウェハ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20240129BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20240129BHJP

   H01L 21/603 20060101ALI20240129BHJP

   H01L 21/67 20060101ALI20240129BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240129BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20240129BHJP

   H01L 25/065 20230101ALI20240129BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20240129BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 311S

H01L21/02 B

H01L21/60 311T

H01L21/603 B

H01L21/68 E

H01L21/68 N

H01L25/08 Y

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020006013

(22)【出願日】2020-01-17

(65)【公開番号】P2021114523

(43)【公開日】2021-08-05

【審査請求日】2022-10-27

(73)【特許権者】

【識別番号】519294332

【氏名又は名称】株式会社新川

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(72)【発明者】

【氏名】瀬山 耕平

【審査官】安田 雅彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０１０９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６０９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３０８１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２９３８０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６０－２１／６０７

Ｈ０１Ｌ ２１／５０－２１／５２

Ｈ０１Ｌ ２１／５８

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／６７－２１／６８７

Ｈ０１Ｌ ２５／００－２５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体チップの接合面にそれぞれ対応する複数の配置領域を含むベースウェハと、前記ベースウェハに着脱可能に接合されるサポートウェハと、を備えた複合ウェハであり、前記サポートウェハの厚みは、前記ベースウェハの厚みよりも大きく、前記サポートウェハは、平面視してそれぞれの前記配置領域を囲むように形成された熱障壁部を含む、前記複合ウェハを準備する工程と、
熱硬化性のチップ接合部材を用いて前記配置領域に前記半導体チップを実装する工程と、を有する、半導体部品の製造方法。

【請求項2】

前記サポートウェハは、前記ベースウェハが着脱可能に接合されるサポートウェハ接合面と、前記サポートウェハ接合面に対して逆側のサポートウェハ裏面と、を有し、
前記熱障壁部は、前記サポートウェハ裏面から前記サポートウェハ接合面に向けて延びる、請求項１に記載の半導体部品の製造方法。

【請求項3】

前記熱障壁部は、前記サポートウェハ裏面に開口を有する溝と、前記溝に充填されたモールド材と、によって構成される、請求項２に記載の半導体部品の製造方法。

【請求項4】

前記熱障壁部は、前記サポートウェハ裏面に開口を有する溝によって構成される空隙である、請求項２に記載の半導体部品の製造方法。

【請求項5】

前記半導体チップを実装する工程は、前記複数の配置領域が設定される前記ベースウェハのベースウェハ接合面に前記チップ接合部材を配置する工程を含む、請求項１～４の何れか一項に記載の半導体部品の製造方法。

【請求項6】

前記半導体チップを実装する工程は、
前記チップ接合部材を配置する工程と、
前記チップ接合部材に前記半導体チップを載置した後に、前記半導体チップを前記複合ウェハに向けて押圧しながら前記半導体チップを介して前記チップ接合部材に熱を加える工程と、を含む、請求項５に記載の半導体部品の製造方法。

【請求項7】

前記半導体チップを実装する工程は、
前記ベースウェハ接合面と対面する前記半導体チップのチップ接合面に前記チップ接合部材を設ける工程と、
前記チップ接合部材を配置する工程として、前記ベースウェハ接合面の前記配置領域に前記チップ接合部材が設けられた前記半導体チップを載置する工程と、
前記チップ接合部材が設けられた前記半導体チップを前記複合ウェハに向けて押圧しながら前記半導体チップを介して前記チップ接合部材に熱を加える工程と、を含む、請求項５に記載の半導体部品の製造方法。

【請求項8】

前記半導体チップを載置する工程では、一つの前記配置領域に対して、前記チップ接合部材が設けられた前記半導体チップを一個配置する、請求項７に記載の半導体部品の製造方法。

【請求項9】

前記半導体チップを載置する工程では、一つの前記配置領域に対して、前記チップ接合部材が設けられた複数の前記半導体チップを積み重ねる、請求項７に記載の半導体部品の製造方法。

【請求項10】

半導体チップの接合面にそれぞれ対応する複数の配置領域を含むベースウェハと、
前記ベースウェハに着脱可能に接合されるサポートウェハと、を備え、
前記サポートウェハの厚みは、前記ベースウェハの厚みよりも大きく、
前記サポートウェハは、平面視してそれぞれの前記配置領域を囲むように形成された熱障壁部を含む、複合ウェハ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体部品の製造方法及び複合ウェハに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体部品を製造する技術分野では、更なる高機能化や小型化を実現する半導体部品の製造技術が検討されている。例えば、特許文献１は、複数の半導体チップを積層させた半導体部品を製造する技術を開示する。半導体チップは、熱硬化性の接合部材によって互いに接合される。しかし、半導体チップの積層数が増加すると、加熱箇所に近い位置にある接合部材と、加熱箇所から遠い位置にある接合部材とで、温度差が生じてしまう。特許文献１では、このような課題に注目し、積層数が多くても複数の半導体チップを適切に実装できる技術を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－０６０９５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

半導体部品の製造にあっては、高機能化や小型化がなされた半導体部品を一枚の半導体ウェハから複数製造することが望まれている。そこで、半導体ウェハに半導体チップを配置するとき、半導体チップ同士の間隔は、可能な限り狭くされている。

【0005】

半導体チップを半導体基板に対して実装するときには、例えば、半導体チップに対して荷重を提供することがある。また、半導体チップに対して熱を提供することもある。このような処理において、半導体チップ同士の間隔が狭いと、処理対象である半導体チップの周囲に配置された半導体チップにも当該処理の影響が及ぶことがあり得る。このような処理対象でない半導体チップへの影響は、半導体部品の不具合の要因となる可能性がある。従って、動作不良を起こす可能性がある半導体部品が製造されてしまい、歩留まりの低下することがあった。

【0006】

本発明は、歩留まりの低下を抑制できる半導体部品の数を低減できる半導体部品の製造方法及び複合ウェハを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一形態である半導体部品の製造方法は、半導体チップが接合される複数の配置領域を含むベースウェハと、ベースウェハに着脱可能に接合されるサポートウェハと、を備えた複合ウェハであり、サポートウェハの厚みは、ベースウェハの厚みよりも大きく、サポートウェハは、平面視して配置領域を囲むように形成された熱障壁部を含む、複合ウェハを準備する工程と、熱硬化性のチップ接合部材を用いて配置領域に半導体チップを実装する工程と、を有する。

【0008】

この製造方法では、ベースウェハがサポートウェハに接合されている。サポートウェハは、ベースウェハの配置領域を囲むように形成された熱障壁部を含んでいる。そうすると、ある配置領域において熱硬化性のチップ接合部材に熱を加えることにより、半導体チップを実装するときに、熱障壁部は、ある配置領域に隣接する別の配置領域に及ぼす当該熱の影響を抑制する。その結果、意図しないチップ接合部材の熱硬化の発生が抑制されるので、それぞれの半導体チップを所望の態様で実装することが可能になる。従って、歩留まりの低下を抑制できる。

【0009】

一形態において、サポートウェハは、ベースウェハが着脱可能に接合されるサポートウェハ接合面と、サポートウェハ接合面に対して逆側のサポートウェハ裏面と、を有し、熱障壁部は、サポートウェハ裏面からサポートウェハ接合面に向けて延びていてもよい。この構成によれば、サポートウェハ接合面の平面度を維持することができる。

【0010】

一形態において、熱障壁部は、サポートウェハ裏面に開口を有する溝と、溝に充填されたモールド材と、によって構成されていてもよい。この構成によれば、熱障壁部が奏する熱遮蔽効果を高めると共にサポートウェハの剛性の低下を抑制することができる。

【0011】

一形態において、熱障壁部は、サポートウェハ裏面に開口を有する溝によって構成される空隙であってもよい。この構成によれば、簡易な構造によって熱遮蔽効果を得ることができる。

【0012】

一形態において、半導体チップを実装する工程は、複数の配置領域が設定されるベースウェハのベースウェハ接合面にチップ接合部材を配置する工程を含んでもよい。この工程によれば、熱硬化処理が行われているチップ接合部材に隣接する別のチップ接合部材の意図しない熱硬化の発生を抑制することができる。

【0013】

一形態において、半導体チップを実装する工程は、チップ接合部材を配置する工程と、チップ接合部材に半導体チップを載置した後に、半導体チップを複合ウェハに向けて押圧しながら半導体チップを介してチップ接合部材に熱を加える工程と、を含んでもよい。これらの工程によれば、ベース実装面に対して一括してチップ接合部材を配置することができる。

【0014】

一形態において、半導体チップを実装する工程は、ベースウェハ接合面と対面する半導体チップのチップ接合面にチップ接合部材を設ける工程と、チップ接合部材を配置する工程として、ベースウェハ接合面の配置領域にチップ接合部材が設けられた半導体チップを載置する工程と、チップ接合部材が設けられた半導体チップを複合ウェハに向けて押圧しながら半導体チップを介してチップ接合部材に熱を加える工程と、を含んでもよい。これらの工程によれば、半導体チップごとにチップ接合部材を配置することができる。

【0015】

一形態において、半導体チップを載置する工程では、一つの配置領域に対して、チップ接合部材が設けられた半導体チップを一個配置してもよい。この工程によれば、簡易な構成の半導体部品を製造することができる。

【0016】

一形態において、半導体チップを載置する工程では、一つの配置領域に対して、チップ接合部材が設けられた複数の半導体チップを積み重ねてもよい。この工程によれば、積層型の半導体部品を製造することができる。

【0017】

本発明の別の形態である複合ウェハは、半導体チップが接合される複数の配置領域を含むベースウェハと、ベースウェハに着脱可能に接合されるサポートウェハと、を備え、サポートウェハの厚みは、ベースウェハの厚みよりも大きく、サポートウェハは、平面視して配置領域を囲むように形成された熱障壁部を含む。

【0018】

サポートウェハは、ベースウェハの配置領域を囲むように形成された熱障壁部を含んでいる。そうすると、ある配置領域において熱硬化性のチップ接合部材に熱を加えることにより、半導体チップを実装するときに、熱障壁部は、ある配置領域に隣接する別の配置領域に及ぼす当該熱の影響を抑制する。その結果、意図しないチップ接合部材の熱硬化の発生が抑制されるので、それぞれの半導体チップを所望の態様で実装することが可能になる。従って、動作不良を起こす可能性がある半導体部品の数を低減することができる。その結果、歩留まりの低下を抑制できる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、歩留まりの低下を抑制できる半導体部品の製造方法及び複合ウェハが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、半導体装置の製造方法に用いるボンディング装置を示す概要図である。

【図2】図２は、複合ウェハをベースウェハ側からみた斜視図である。

【図3】図３は、複合ウェハをサポートウェハ側からみた斜視図である。

【図4】図４は、複合ウェハのサポートウェハの一部を拡大して示す平面図である。

【図5】図５は、図２のV-V線に沿う断面図である。

【図6】図６（ａ）、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は、第１実施形態の半導体部品の製造方法における複合ウェハを準備する工程を示す図である。

【図7】図７（ａ）は、図６（ｃ）に続く複合ウェハを準備する工程を示す図である。図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、図７（ａ）に続く半導体チップを実装する工程を示す図である。

【図8】図８（ａ）、図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、図７（ｃ）に続く半導体チップを実装する工程を示す図である。

【図9】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、半導体部品ごとに切り分ける工程を示す図である。

【図10】図１０（ａ）、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）は、図９（ｂ）に続く半導体部品ごとに切り分ける工程を示す図である。

【図11】図１１（ａ）は、比較例の複合ウェハの作用効果を説明するための拡大斜視図である。図１１（ｂ）は、実施形態の複合ウェハの作用効果を説明するための拡大斜視図である。

【図12】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第２実施形態の半導体部品の製造方法における半導体チップを実装する工程を示す図である。

【図13】図１３は、図１２（ｂ）に続く半導体チップを実装する工程を示す図である。

【図14】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第３実施形態の半導体部品の製造方法における半導体チップを実装する工程を示す図である。

【図15】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、図１４（ｂ）に続く半導体チップを実装する工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

＜第１実施形態＞
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0022】

＜ボンディング装置＞
図１に示されるように、ボンディング装置１００は、複合ウェハ１に電子部品の一例である半導体チップ３０を実装する。この実装により、複合ウェハ１の一部と半導体チップ３０とを備える半導体部品９０（図１０（ｃ）参照）が得られる。以下の説明においては、互いに直交するＸ軸及びＹ軸を半導体チップ３０の主面（又はいずれかのステージの主面）に平行な方向とする。Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸の双方に垂直な方向である。

【0023】

まず、ボンディング装置１００について説明する。図１に示されるように、ボンディング装置１００は、チップステージ１０１と、中間ステージ１０２と、ボンディングステージ１０３と、ボンディングユニット１０４と、ＸＹステージ１０５と、ボンディング制御部（以下、単に「制御部１０６」と称する）と、を有する。

【0024】

チップステージ１０１には、複数の半導体チップ３０を含むウェハ１１０が一時的に載置される。チップステージ１０１には、貼着フィルム（図示せず）によってウェハ１１０が固定される。

【0025】

中間ステージ１０２は、半導体チップ３０が一時的に載置される。中間ステージ１０２は、図示しない貼着フィルムによって半導体チップ３０を着脱可能に保持する。中間ステージ１０２は、チップステージ１０１とボンディングステージ１０３との間に配置される。中間ステージ１０２は、図示しないリニアモータなどの駆動機構により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に構成される。

【0026】

ボンディングステージ１０３には、複合ウェハ１が載置される。複合ウェハ１については、後に詳細に説明する。ボンディングステージ１０３は、図示しない貼着フィルムによって複合ウェハ１を着脱可能に保持する。ボンディングステージ１０３は、ガイドレールを含む図示しない駆動機構によって、複合ウェハ１をＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に移動することができる。また、ボンディングステージ１０３は複合ウェハ１を加熱するためのヒータを有してもよい。さらに、ボンディングステージ１０３は複合ウェハ１に紫外線を照射する光源１０３ａを有してもよい。

【0027】

ボンディングユニット１０４は、ボンディングヘッド１０４ａと、ボンディングツール１０４ｂと、Ｚ軸駆動機構１０４ｃと、撮像部１０４ｄと、を有する。ボンディングヘッド１０４ａは、ＸＹステージ１０５に取り付けられ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能とされる。ボンディングツール１０４ｂは、Ｚ軸駆動機構１０４ｃを介してボンディングヘッド１０４ａに取り付けられる。ボンディングツール１０４ｂは、エアバキューム機能及び／又はエアブロー機能を有する。この機能により、ボンディングツール１０４ｂは、半導体チップ３０を吸着又は離脱することができる。

【0028】

撮像部１０４ｄもボンディングヘッド１０４ａに取り付けられる。つまり、ＸＹステージ１０５によってボンディングヘッド１０４ａが移動すると、ボンディングヘッド１０４ａに取り付けられたボンディングツール１０４ｂ及び撮像部１０４ｄも同様に移動する。撮像部１０４ｄは、ボンディングツール１０４ｂからＹ軸方向に所定距離だけ離間する。撮像部１０４ｄは、中間ステージ１０２に載置された半導体チップ３０を撮像する。また、撮像部１０４ｄは、ボンディングステージ１０３に載置された半導体チップ３０を撮像する。なお、撮像部１０４ｄはボンディングヘッド１０４ａに固定されなくてもよい。撮像部１０４ｄは、ボンディングツール１０４ｂとは別個に移動可能であってもよい。

【0029】

＜複合ウェハ＞
次に、複合ウェハ１について詳細に説明する。複合ウェハ１は、２枚の半導体ウェハを含む複合半導体ウェハである。具体的には、複合ウェハ１は、ベースウェハ１０と、サポートウェハ２０と、を含む。なお、複合ウェハ１は、半導体ウェハとは別の材料により形成されたウェハを含んでもよい。例えば、複合ウェハ１は、ガラスウェハを含んでもよい。

【0030】

図２は、複合ウェハ１をベースウェハ１０側から見た斜視図である。ベースウェハ１０は、例えば、シリコン製の薄膜ウェハである。ベースウェハ１０は、後の工程で個片化されて、半導体チップ３０と共に半導体部品９０を構成する。ベースウェハ１０は、半導体チップ３０が接合される回路形成面１０ａと、サポートウェハ２０に接合されるベースウェハ接合面１０ｂ（図５参照）と、を含む。回路形成面１０ａには、二次元状に並置された複数の配置領域Ｐが設定されている。ひとつの配置領域Ｐには、１個又は複数個の半導体チップ３０が実装される。ベースウェハ１０の厚みは、例えば、１００μｍ程度である。そこで、ベースウェハ１０には、搬送時などの取り扱いを容易にするため、サポートウェハ２０が接合されている。

【0031】

図３は、複合ウェハ１をサポートウェハ２０側から見た斜視図である。サポートウェハ２０は、複合ウェハ１の剛性を規定する。つまり、サポートウェハ２０の剛性は、ベースウェハ１０の剛性よりも大きい。この剛性は、サポートウェハ２０の厚みによってもたらされている。つまり、サポートウェハ２０の厚みは、ベースウェハ１０の厚みよりも大きい。例えば、サポートウェハ２０の厚みは、５００μｍ程度である。サポートウェハ２０は、ベースウェハ１０と同じ材料により構成されていてもよい。この構成によれば、ベースウェハ１０の熱膨張係数とサポートウェハ２０の熱膨張係数とが同じである。従って、熱処理時におけるベースウェハ１０の熱変形量とサポートウェハ２０の熱変形量との差分が解消され、それぞれのウェハに熱応力に起因するダメージが生じることを抑制できる。本実施形態では、サポートウェハ２０は、シリコンにより構成されている。なお、サポートウェハ２０の材料は、ベースウェハ１０の材料と異なっていてもよい。例えば、サポートウェハ２０の材料として、ガラスを用いてもよい。また、サポートウェハ２０の形状は、厚みがベースウェハ１０と異なるほかは、ベースウェハ１０と同じである。つまり、サポートウェハ２０とベースウェハ１０とを重ねて平面視すると、これらの外形形状は、一致する。

【0032】

サポートウェハ２０は、サポートウェハ接合面２０ａ（図５参照）と、サポートウェハ裏面２０ｂと、を有する。サポートウェハ接合面２０ａには、ベースウェハ１０が接合されている。サポートウェハ２０は、ベースウェハ１０と異なり、半導体部品９０を構成しない。つまり、サポートウェハ２０は、半導体部品９０を製造する工程のある時点（工程Ｓ１０：図９（ｂ）等参照）で取り除かれる。そこで、サポートウェハ２０とベースウェハ１０との接合には、接合強度を制御可能な接合部材が用いられる。例えば、紫外線を照射することによって、接合強度を弱めることが可能な樹脂材料が用いられる。このような光処理を行うため、サポートウェハ２０は、所定の波長を有する光を透過する。

【0033】

サポートウェハ２０は、その内部に熱障壁部２１を有する。熱障壁部２１は、格子状に設けられた複数の障壁２２を含む。障壁２２は、サポートウェハ２０の直径方向における熱移動を阻害する。複数の障壁２２が形成する格子は、上述した配置領域Ｐに対応する。つまり、ひとつの格子は、ひとつの配置領域Ｐに対応する。換言すると、複合ウェハ１を平面視して、熱障壁部２１は、半導体チップ３０を囲むように形成されている。

【0034】

図４は、サポートウェハ裏面２０ｂの周辺部分を拡大して示す平面図である。図４に示すように、それぞれの障壁２２の端部は、サポートウェハ２０の外周縁２０ｅにまで達しない。従って、サポートウェハ２０の外周には、障壁２２が形成されていない壁なし領域２５が形成される。つまり、サポートウェハ２０は、複数の障壁２２が形成された壁あり領域２６と、障壁２２が形成されていない壁なし領域２５と、を含む。壁なし領域２５は、壁あり領域２６を囲むように、輪状に形成されている。このような壁なし領域２５によれば、サポートウェハ２０の剛性に障壁２２の形成が及ぼす影響の度合いを小さくすることができる。換言すると、サポートウェハ２０の剛性の低下を抑制することができる。

【0035】

障壁２２は、互いに隣接する半導体チップ３０の隙間に対応する領域に形成されている。つまり、障壁２２の上には、半導体チップ３０は配置されない。障壁２２の幅は、半導体チップ３０同士の間隔よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。また、障壁２２の幅は、半導体チップ３０同士の間隔と略同じであってもよい。

【0036】

障壁２２は、最も外側に配置される配置領域Ｐを完全に囲んでいない部分を含む。例えば、配置領域Ｐ１は、障壁２２に四辺を囲まれている。換言すると、配置領域Ｐ１を囲む障壁２２は、互いに繋がっている。一方、配置領域Ｐ２も、その周囲に障壁２２が形成されている。しかし、配置領域Ｐ２は、一部の辺の近傍に障壁２２が形成されている。つまり、本実施形態で言う「配置領域を囲むように」とは、配置領域Ｐ１のように四辺のすべての近傍に障壁２２が形成されている場合だけでなく、配置領域Ｐ２などのように四辺のうち一部の辺の近傍に障壁２２が形成されている場合も含む。配置領域Ｐ２を囲む障壁２２は、互いに繋がっていない非接続部分２７を含む。このような非接続部分２７は、障壁２２の突出部２８によって形成される。

【0037】

突出部２８によれば、一方の配置領域Ｐ２から他方の配置領域Ｐ２への熱経路を長くすることができる。従って、一方の半導体チップ３０へ加えた熱が他方の半導体チップ３０へ伝わることを抑制することができる。

【0038】

さらに、非接続部分２７は、隣に半導体チップ３０が存在しない辺側に形成される。このような非接続部分２７によれば、サポートウェハ２０の外周縁２０ｅに近い領域に剛性の低下を招く溝２３の形成が回避される。従って、サポートウェハ２０の剛性の低下を抑制することができる。

【0039】

図５に示すように、障壁２２は、溝２３とモールド材２４とによって構成される。溝２３は、サポートウェハ裏面２０ｂに設けられた開口２３ａと、サポートウェハ接合面２０ａ側に形成された底面２３ｂと、を含む。つまり、溝２３は、サポートウェハ接合面２０ａまで達しない。溝２３の深さは、サポートウェハ裏面２０ｂから底面２３ｂまでの距離で規定される。本実施形態では、溝２３の深さは、サポートウェハ２０の厚みの半分程度よりも深い。なお、溝２３の深さは、サポートウェハ２０の厚みの半分程度であってよいし、浅くてもよい。

【0040】

溝２３には、樹脂といったモールド材２４が充填されている。モールド材２４は、溝２３の形成に伴って低下するサポートウェハ２０の剛性を補う。さらに、モールド材２４は、サポートウェハ２０の直径方向における熱抵抗部を構成する。従って、モールド材２４の熱伝導率は、サポートウェハ２０の熱伝導率よりも著しく低い。また、モールド材２４の熱膨張係数は、サポートウェハ２０の熱膨張係数に近いものが好ましい。このようなモールド材２４を用いることにより、モールド材２４とサポートウェハ２０との熱変形量の差に起因して生じる熱応力を抑制することができる。

【0041】

＜半導体部品の製造方法＞
次に、図６～図１０を参照しながら、複合ウェハ１を用いた半導体部品９０の製造方法について説明する。

【0042】

＜複合ウェハを準備する工程＞
複合ウェハ１を準備する（工程Ｓ１～Ｓ４）。まず、ウェハ２０Ｓを準備する（工程Ｓ１：図６（ａ））。そして、ダイシングカッター３０１などを用いて、サポートウェハ裏面２０ｂに切り込み（溝２３）を形成する（工程Ｓ２：図６（ｂ））。次に、溝２３にモールド材２４を流し込む（工程Ｓ３：図６（ｃ））。以上の工程Ｓ１～Ｓ３によって、熱障壁部２１を含むサポートウェハ２０を得る。次に、サポートウェハ接合面２０ａにウェハ接合部材４２を塗布する。そして、ベースウェハ１０をサポートウェハ２０に接合する（工程Ｓ４：図７（ａ））。以上の工程Ｓ１～Ｓ４によって、複合ウェハ１を得る。

【0043】

＜半導体チップを実装する工程＞
次に、半導体チップを実装する（工程Ｓ５～Ｓ８）。まず、複合ウェハ１をボンディングステージ１０３に配置する（工程Ｓ５：図７（ｂ））。続いて、ベースウェハ１０の回路形成面１０ａにフィルム状のチップ接合部材４１を配置する（工程Ｓ６：図７（ｃ））。このチップ接合部材４１は、例えば、ＮＣＦ（Non Conductive Film）と呼ばれる非導電性のフィルム材料である。このチップ接合部材４１は、半導体チップ３０とベースウェハ１０との間に挟まれた後に、熱によって硬化する。

【0044】

チップ接合部材４１は、軟化開始温度と、硬化開始温度と、を有する。硬化開始温度は、軟化開始温度よりも高い。チップ接合部材４１の温度が軟化開始温度より低いとき、チップ接合部材４１は、流動性を発揮することなく、例えばフィルム状の形状を保つ。チップ接合部材４１の温度が軟化開始温度より高く硬化開始温度より低いとき、チップ接合部材４１は、流動性を発揮する。この状態では、チップ接合部材４１は、外力に対して容易に変形する。従って、半導体チップ３０とベースウェハ１０との間隙を隙間なく埋めることが可能である。チップ接合部材４１の温度が硬化開始温度より高いとき、チップ接合部材４１は、次第に硬化する。

【0045】

続いて、半導体チップ３０を接合する（工程Ｓ７、Ｓ８）。ボンディング装置１００は、ボンディングツール１０４ｂによって中間ステージ１０２から半導体チップ３０を取り上げる。そして、ボンディング装置１００は、所定の配置領域Ｐへ半導体チップ３０を載置する（工程Ｓ７：図８（ａ））。ボンディング装置１００は、ボンディングツール１０４ｂから半導体チップ３０を離すことなく、次の処理（工程Ｓ８）を連続して行う。

【0046】

図８（ｂ）に示すように、ボンディング装置１００は、ボンディングツール１０４ｂの温度を高める。ボンディングツール１０４ｂの温度上昇に伴って、チップ接合部材４１の温度が軟化開始点より高くなると、チップ接合部材４１は流動性を発揮する。そして、ボンディング装置１００は、ボンディングツール１０４ｂを複合ウェハ１側に押し付ける。その結果、流動性を発揮しているチップ接合部材４１は、半導体チップ３０とベースウェハ１０との間隙を隙間なく埋める。例えば、ボンディングツール１０４ｂが半導体チップ３０に与える荷重は、軟化したチップ接合部材４１を押しのけてバンプ３３が電極端子１１に接触し、かつ、バンプ３３が大きく変形しない程度に設定される。

【0047】

さらにボンディングツール１０４ｂの温度が上昇し、チップ接合部材４１の温度が硬化開始温度より高くなると、流動性を発揮しているチップ接合部材４１は、硬化を開始する。さらにボンディングツール１０４ｂの温度が上昇し、バンプ３３の温度が溶融温度より高くなると、バンプ３３が溶融し、電極端子１１に密着する。その結果、バンプ３３は、電極端子１１に電気的に接合される。その後、ボンディングツール１０４ｂを半導体チップ３０から離間させる。

【0048】

ここで、ボンディングヘッド１０４ａから提供された熱は、複合ウェハ１の内部を伝わり、周囲に拡散しようとする。この場合に、複合ウェハ１の直径方向については、熱障壁部２１によって熱の拡散が抑制される。つまり、熱は、半導体チップ３０の接合が行われている配置領域Ｐに隣接する配置領域Ｐへは移動しにくい。その結果、隣接する配置領域Ｐのチップ接合部材４１の温度上昇が抑制されるので、意図しないチップ接合部材４１の熱硬化の発生が抑制される。この抑制効果は、特に、ボンディングツール１０４ｂの温度がチップ接合部材４１の硬化開始温度よりも高い場合、あるいは、ボンディングツール１０４ｂの温度がバンプ３３の溶融温度よりも高い場合に有効である。なお、熱障壁部２１の作用については、後に詳細に説明する。

【0049】

そして、配置領域Ｐについて、順次半導体チップ３０を接合する。その結果、ベースウェハ１０に対して機械的及び電気的に複数の半導体チップ３０が接合される（図８（ｃ）参照）。

【0050】

続いて、半導体部品９０ごとに切り分ける（工程Ｓ９～Ｓ１１）。まず、埋め込み領域３０２を形成する（工程Ｓ９：図９（ａ））。この工程Ｓ９では、ベースウェハ１０の回路形成面１０ａ及び半導体チップ３０を覆うように、埋め込み領域３０２を形成する。埋め込み領域３０２は、例えば、樹脂材料により構成してよい。続いて、サポートウェハ２０からベースウェハ１０を取り外す。この工程Ｓ１０では、サポートウェハ２０のサポートウェハ裏面２０ｂから紫外線Ｌを照射する（工程Ｓ１０：図９（ｂ））。その結果、ウェハ接合部材４２の接合強度が低下するので、サポートウェハ２０からベースウェハ１０を取り外すことができる（図１０（ａ）参照）。続いて、ダイシングカッター３０１などを用いて、半導体部品９０を切り分ける（工程Ｓ１１：図１０（ｂ））。その結果、個片化された複数の半導体部品９０が得られる（図１０（ｃ）参照）。

【0051】

＜作用効果＞
半導体部品の製造方法は、半導体チップ３０が接合される複数の配置領域Ｐを含むベースウェハ１０と、ベースウェハ１０に着脱可能に接合されるサポートウェハ２０と、を備えた複合ウェハ１を用いる。サポートウェハ２０の厚みは、ベースウェハ１０の厚みよりも大きい。サポートウェハ２０は、平面視して配置領域Ｐを囲むように形成された熱障壁部２１を含む。そして、半導体部品９０の製造方法は、複合ウェハ１を準備する工程（工程Ｓ１～Ｓ４）と、熱硬化性のチップ接合部材４１を用いて配置領域Ｐに半導体チップ３０を実装する工程（工程Ｓ５～Ｓ８）と、を有する。

【0052】

この製造方法では、ベースウェハ１０がサポートウェハ２０に接合されている。サポートウェハ２０は、ベースウェハ１０の配置領域Ｐを囲むように形成された熱障壁部２１を含んでいる。そうすると、ある配置領域Ｐにおいて熱硬化性のチップ接合部材４１に熱を加えることにより、半導体チップ３０を実装するときに、熱障壁部２１は、ある配置領域Ｐに隣接する別の配置領域Ｐに及ぼす当該熱の影響を抑制する。

【0053】

熱障壁部２１の作用についてさらに詳細に説明する。図１１（ａ）は、比較例の複合ウェハ１Ｅの一部を拡大して示す斜視図である。比較例の複合ウェハ１Ｅは、熱障壁部２１を有しない。ある領域Ｒ１がボンディングツール１０４ｂから熱を受ける入熱面であるとする。この場合には、熱は、ベースウェハ１０及びサポートウェハ２０Ｅの内部を拡散しようとする。例えば、ある領域Ｒ１から隣接する領域Ｒ２に向かう方向に注目する。熱Ｈの移動は、単位面積あたりに流れる熱量（ｑ：熱流束）を定義すると、式（１）により示される。
ｑ＝Ｑ／Ａ…（１）
ｑ：熱流束
Ｑ：熱量
Ａ：面積

【0054】

また、熱移動に関するフーリエの法則は、式（２）により示される。
ｑ＝－λ×ｄＴ／ｄｘ…（２）
λ：熱伝導率
ｄＴ／ｄｘ：熱勾配

【0055】

式（１）、（２）によれば、式（３）が得られる。
Ｑ＝－λ×ｄＴ／ｄｘ×Ａ…（３）
つまり、移動する熱量（Ｑ）は、面積及び温度勾配に比例する。

【0056】

そうすると、ある領域Ｒ１から隣接する領域Ｒ２に熱Ｈが移動するとき、熱移動に寄与する面積を制限すれば、移動する熱量（Ｑ）も制限される。図１１（ａ）に示す構造において、例えば、ある領域Ｒ１から隣接する領域Ｒ２との間に位置する面Ｎ１を規定する。この面Ｎ１は、ベースウェハ１０とサポートウェハ２０とを含む。そして、ベースウェハ１０及びサポートウェハ２０が同じ材料（シリコン）であるとすると、面Ｎ１の全体が熱移動に寄与するものとして規定できる。このような構成では、ある領域Ｒ１から隣接する領域Ｒ２に移動する熱量（Ｑ）が大きくなる。そうすると、隣接する領域Ｒ２の一部において、意図しないチップ接合部材４１の熱硬化が生じる可能性がある。部分的に熱硬化が生じたチップ接合部材４１に対して、本来の接合処理を行うと、意図した接合状態が形成されない場合もあり得る。例えば、半導体チップ３０に傾きが生じ、バンプ３３と電極端子１１との接触不良が生じることもあり得る。

【0057】

一方、図１１（ｂ）は、実施形態の複合ウェハ１の一部を拡大して示す斜視図である。図１１（ｂ）に示す構造において、ある領域Ｒ１から隣接する領域Ｒ２との間に位置する面Ｎ２を規定する。この面Ｎ２は、ベースウェハ１０及びサポートウェハ２０に加えて、障壁２２を含む。上述したように、ベースウェハ１０及びサポートウェハ２０が同じ材料（シリコン）であるとすると、面Ｎ２の一部領域Ｎ２ａが熱移動に寄与するものとして規定できる。一方、障壁２２は、ベースウェハ１０及びサポートウェハ２０よりも熱抵抗が大きいので、実質的に熱移動に寄与しないとみなすことができる。そうすると、実施形態の複合ウェハ１における熱移動に寄与する面積は、障壁２２によって比較例の複合ウェハ１よりも小さくなる。従って、面積の減少に伴って、移動する熱量（Ｑ）も、減少する。

【0058】

その結果、ある領域Ｒ１における加熱に起因して、隣接する領域Ｒ２の温度が上昇する度合いを抑制することができる。そして、意図しないチップ接合部材４１の熱硬化の発生が抑制されるので、それぞれの半導体チップ３０を所望の態様で実装することが可能になる。従って、動作不良を起こす可能性がある半導体部品９０の数を低減することができる。その結果、歩留まりの低下を抑制できる。

【0059】

つまり、熱障壁部２１によって、熱が提供される配置領域Ｐから熱が移動し難くなる。そして、熱は、障壁２２に囲まれた領域に留まりやすくなる。その結果、半導体チップ３０及びチップ接合部材４１を好適に加熱することができる。具体的には、半導体チップ３０及びチップ接合部材４１に生じ得る温度差を小さくすることができる。この効果は、後述する第３実施形態で製造される複数の半導体チップ３０を積層させる場合に、特に有効である。

【0060】

サポートウェハ２０は、ベースウェハ１０が着脱可能に接合されるサポートウェハ接合面２０ａと、サポートウェハ接合面２０ａに対して逆側のサポートウェハ裏面２０ｂと、を有する。熱障壁部２１は、サポートウェハ裏面２０ｂからサポートウェハ接合面２０ａに向けて延びている。この構成によれば、サポートウェハ接合面２０ａの平面度を維持することができる。

【0061】

熱障壁部２１は、サポートウェハ裏面２０ｂに開口２３ａを有する溝２３と、溝２３に充填されたモールド材２４と、によって構成されている。この構成によれば、熱障壁部２１が奏する熱遮蔽効果を高めると共にサポートウェハ２０の剛性の低下を抑制することができる。

【0062】

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る半導体部品の製造方法は、半導体チップ３０を実装する工程の詳細が第１実施形態に係る半導体部品の製造方法と相違する。以下、相違する工程について詳細に説明し、第１実施形態と同様の工程については、適宜説明を省略する。

【0063】

まず、複合ウェハ１を準備する（工程Ｓ１～Ｓ４）。この工程Ｓ１～Ｓ４は、第１実施形態と同様である。

【0064】

次に、半導体チップ３０を実装する（工程Ｓ２１～Ｓ２３）。第１実施形態では、チップ接合部材４１をベースウェハ１０に設けた後に、半導体チップ３０をベースウェハ１０に配置した。第２実施形態では、まず、チップ接合部材４１を半導体チップ３０に設ける。そして、チップ接合部材４１を備えた半導体チップ３０をベースウェハ１０に載置する。

【0065】

より詳細には、まず、チップ接合面３１ｂにチップ接合部材４１を設ける（工程Ｓ２１：図１２（ａ））。この工程Ｓ２１によって、チップ接合部材４１を備えた半導体チップ３０が得られる。次に、チップ接合部材４１を備えた半導体チップ３０をベースウェハ１０に順次配置する（工程Ｓ２２：図１２（ｂ））。このとき、半導体チップ３０は、ベースウェハ１０に仮接合される。仮接合とは、チップ接合部材４１の温度を軟化開始温度より高く硬化開始温度よりも低い温度にまで加熱する処理をいう。工程Ｓ２２は、予定された半導体チップ３０の配置がすべて完了するまで繰り返し実行される。

【0066】

続いて、半導体チップ３０を順次接合する（工程Ｓ２３：図１３）。この工程Ｓ２３では、ボンディングツール１０４ｂの温度を硬化開始温度よりも高くすると共に溶融温度よりも高く設定する。例えば、半導体チップ３０の接合を行うとき、接合中の半導体チップ３０に隣接する別の半導体チップ３０が存在する。つまり、半導体チップ３０の接合を行うとき、隣の配置領域Ｐには、未硬化のチップ接合部材４１が存在する。しかし、複合ウェハ１は、熱障壁部２１を備えているので、隣の配置領域Ｐに存在するチップ接合部材４１に及ぼす熱の影響が抑制される。つまり、半導体チップ３０の接合を行っているとき、隣の半導体チップ３０においてチップ接合部材４１の意図しない熱硬化の発生が抑制される。

【0067】

そして、全ての半導体チップ３０の接合作業が完了すると、半導体部品９０を切り出す工程を行う（工程Ｓ９～Ｓ１１）。これらの工程Ｓ９～Ｓ１１は、第１実施形態と同様である。

【0068】

第２実施形態の半導体部品９０の製造方法によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。つまり、複合ウェハ１は、チップ接合部材４１の熱硬化処理を行うとき、処理対象に隣接する配置領域Ｐに別のチップ接合部材４１が存在する場合に、有効に適用することができる。

【0069】

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る半導体部品の製造方法は、製造される半導体部品９０の構成が第１実施形態の方法によって製造される半導体部品９０の構成と相違する。従って、第３実施形態において半導体チップ３０を実装する工程の一部は、第１実施形態の半導体チップ３０を実装する工程と相違する。以下、相違する工程について詳細に説明し、第１実施形態と同様の工程については、適宜説明を省略する。

【0070】

まず、複合ウェハ１を準備する（工程Ｓ１～Ｓ４）。この工程Ｓ１～Ｓ４は、第１実施形態と同様である。

【0071】

次に、半導体チップ３０を実装する（工程Ｓ３１、Ｓ３２）。第３実施形態の方法によって製造される半導体部品９０は、複数の半導体チップ３０が積層されたチップ積層体である。つまり、第３実施形態では、いわゆるコレクティブボンディング方式を採用する。

【0072】

まず、ある配置領域Ｐに複数の半導体チップ３０を積層する（工程Ｓ３１：図１４（ａ）参照）。図１４（ａ）に示すように、まず、配置領域Ｐに第１の半導体チップ３０を仮接合する。次に、第１の半導体チップ３０の上に第２の半導体チップ３０を仮接合する。そして、図１４（ｂ）に示すように、第２の半導体チップ３０の上に第３の半導体チップ３０を仮接合する。その結果、図１５（ａ）に示すように、複数の半導体チップ３０が仮接合された仮積層チップ５０が得られる。この工程Ｓ３１を配置領域Ｐごとに実施する。

【0073】

次に、本接合を行う（工程Ｓ３２：図１５（ｂ））。この工程Ｓ３２では、ボンディングツール１０４ｂの温度を硬化開始温度よりも高くすると共に溶融温度よりも高く設定する。

【0074】

そして、全ての半導体チップ３０の接合作業が完了すると、半導体部品９０を切り出す工程を行う（工程Ｓ９～Ｓ１１）。これらの工程Ｓ９～Ｓ１１は、第１実施形態と同様である。

【0075】

以上、半導体部品の製造方法について説明したが、半導体部品の製造方法は、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施してよい。例えば、熱障壁部２１は、溝２３のみによって構成される空隙であってもよい。

【符号の説明】

【0076】

１…複合ウェハ、１０…ベースウェハ、１０ｂ…ベースウェハ接合面、２０…サポートウェハ、２０ａ…サポートウェハ接合面、２０ｂ…サポートウェハ裏面、２１…熱障壁部、２３…溝、２３ａ…開口、２４…モールド材、３０…半導体チップ、３１ｂ…チップ接合面、４１…チップ接合部材、９０…半導体部品。

【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】

【図14】

【図15】