半導体素子の製造方法
【課題】高温下での処理に適した半導体素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】半導体ウエハ１０の第１面１１に半導体素子２０の第１構成部２１を作製する第１工程と、第１構成部２１の表面に、シリコーン樹脂層３０のみを介して、支持板４０を貼り付ける第２工程と、支持板４０を貼り付けた状態のまま、半導体ウエハ１０の第１面に対向する第２面１２を研削した後、研削面１３に半導体素子２０の第２構成部２２を作製する第３工程と、第１構成部２１および第２構成部２２が作製された半導体ウエハ１０から、シリコーン樹脂層３０を剥離して、シリコーン樹脂層３０および支持板４０を除去し、また、半導体ウエハ１０をチップ状に切断する第４工程とを備えることを特徴とする半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体ウエハ１０の第１面１１に半導体素子２０の第１構成部２１を作製する第１工程と、第１構成部２１の表面に、シリコーン樹脂層３０のみを介して、支持板４０を貼り付ける第２工程と、支持板４０を貼り付けた状態のまま、半導体ウエハ１０の第１面に対向する第２面１２を研削した後、研削面１３に半導体素子２０の第２構成部２２を作製する第３工程と、第１構成部２１および第２構成部２２が作製された半導体ウエハ１０から、シリコーン樹脂層３０を剥離して、シリコーン樹脂層３０および支持板４０を除去し、また、半導体ウエハ１０をチップ状に切断する第４工程とを備えることを特徴とする半導体素子の製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程において、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」ともいう）の表面に電子回路などを形成した後、ウエハの厚さを薄くするため、ウエハの裏面研削（所謂、バックグラインド）を行うことがある。その場合、ウエハの回路面の保護、ウエハの固定などを目的として、通常、ウエハの回路面に、両面密着シートを介して、支持板を貼り付ける（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
支持板をウエハの回路面に貼り付けると、ウエハの裏面研削後に、厚さの薄くなったウエハを補強することもでき、ウエハの研削面に裏面電極などを形成することもできる。その後、ウエハの回路面から両面密着シートを剥離することで、両面密着シートおよび支持板を除去し、また、ウエハを切断してチップを作製する。
【０００４】
ところで、近年では、ウエハを貫通して設ける貫通電極（例えば、シリコン貫通電極）を利用したチップ積層技術が開発されている。このチップ積層技術によれば、従来のワイヤの代わりに、貫通電極を用いて、複数のチップの電子回路を電気的に接続するので、チップの高集積化、動作の高速化を図ることができる。
【０００５】
このチップ積層技術を用いる場合、複数のチップの合計の厚さを薄くするため、ウエハの裏面研削を行うことが多い。そのため、支持板や両面密着シートを利用する機会が増えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の両面密着シートは、基材フィルムを構成する樹脂の耐熱性が低いので、高温下での処理を有する半導体素子の製造工程に適用することが難しい。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、高温下での処理に適した半導体素子の製造方法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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、
半導体ウエハの第１面に半導体素子の第１構成部を作製する第１工程と、
前記半導体ウエハの、前記第１構成部が作製された第１面に、シリコーン樹脂層のみを介して、支持板を貼り付ける第２工程と、
前記支持板を貼り付けた状態のまま、前記半導体ウエハの前記第１面に対向する第２面を研削した後、研削面に前記半導体素子の第２構成部を作製する第３工程と、
前記第１構成部および前記第２構成部が作製された前記半導体ウエハから、前記シリコーン樹脂層を剥離して、前記シリコーン樹脂層および前記支持板を除去し、また、前記半導体ウエハをチップ状に切断する第４工程とを備えることを特徴とする半導体素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高温下での処理に適した半導体素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法の説明図（１）である。
【図２】本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法の説明図（２）である。
【図３】本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法の説明図（３）である。
【図４】本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法の説明図（４）である。
【図５】本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法の説明図（５）である。
【図６】図１の変形例の説明図である。
【図７】図４の変形例の説明図である。
【図８】第２工程の詳細図（１）である。
【図９】第２工程の詳細図（２）である。
【図１０】第２工程の詳細図（３）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
なお、本発明は、後述の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、後述の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
【００１４】
図１〜図５は、本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法の説明図である。図１〜図５は、側面断面図である。
【００１５】
（第１工程）
第１工程では、図１に示すように、半導体ウエハ１０（以下、単に「ウエハ１０」ともいう）の第１面１１に半導体素子２０の第１構成部２１を作製する。
【００１６】
ウエハ１０は、特に限定されないが、シリコン（Ｓｉ）ウエハ、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハ、サファイアウエハ、または化合物半導体ウエハなどであって良い。化合物半導体ウエハには、窒化ガリウム（ＧａＮ）ウエハ、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）ウエハ、リン化インジウム（ＩｎＰ）ウエハなどが含まれる。
【００１７】
半導体素子２０は、特に限定されないが、例えばＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などであって良い。半導体素子２０は、ウエハ１０の第１面１１側から作製される第１構成部２１、ウエハ１０の第１面１１に対向する第２面１２側から作製される第２構成部２２などで構成される。
【００１８】
第１構成部２１は、一般的な構成であって良く、例えば、トランジスタ、配線、第１面電極などで構成される。第１構成部２１の作製方法は、半導体素子２０の作製に用いられる一般的な方法であって良く、フォトリソグラフィ法、エッチング法、イオン注入法、ＣＶＤ法などが用いられる。
【００１９】
図６は、図１の変形例の説明図である。図６に示す第１構成部２１Ａは、上記トランジスタなどの他、ウエハ１０の第１面１１から第２面１２に貫通して設けられる貫通電極２３を含んでいる。貫通電極２３は、例えば、ウエハ１０に貫通孔（Via）を形成し、貫通孔の内壁に絶縁膜を形成した後、絶縁膜上に導電体を形成して作製される。貫通孔の形成には、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などが用いられる。絶縁膜の形成には、プラズマＣＶＤ法などが用いられる。導電体の形成には、銅メッキなどの金属メッキ、ＣＶＤ法によるポリシリコンの成膜法などが用いられる。
【００２０】
（第２工程）
第２工程では、例えば第１構成部２１の保護、ウエハ１０の固定を目的として、図２に示すように、半導体ウエハ１０の、第１構成部２１が作製された側の面に、シリコーン樹脂層３０のみを介して、支持板４０を貼り付ける。即ち、第１構成部２１の表面に、シリコーン樹脂層３０のみを介して、支持板４０を貼り付ける。
【００２１】
シリコーン樹脂層３０は、後述の第４工程において、剥離操作が行われるまで、第１構成部２１が作製されたウエハ１０の位置ずれを防止すると共に、剥離操作によってウエハ１０から容易に分離し、ウエハ１０などが剥離操作によって破損するのを防止する。
【００２２】
シリコーン樹脂層３０は、一般的な粘着剤が有するような粘着力ではなく、固体分子間におけるファンデルワールス力に起因する力によって、第１構成部２１が作製されたウエハ１０に貼り付いていることが好ましい。容易に剥離することができるからである。以下、この容易に剥離できる性質を剥離性という。
【００２３】
なお、シリコーン樹脂層３０は、後工程の種類などに応じて、第１構成部２１が作製されたウエハ１０に対する結合力を高める必要がある場合、粘着力によってウエハ１０に貼り付いていても良い。
【００２４】
シリコーン樹脂層３０は、支持板４０に対する結合力が、第１構成部２１が作製されたウエハ１０に対する結合力よりも相対的に高くなるように形成される。これによって、後述の第４工程において、剥離操作が行われる際に、シリコーン樹脂層３０と支持板４０との間での意図しない剥離を防止することができる。
【００２５】
シリコーン樹脂層３０は、耐熱性に優れており、ウエハ１０と支持板４０との間に挟まれた状態で、例えば大気中３００℃程度で１時間程度処理した場合に、剥離性がほとんど変化しない点で優れている。
【００２６】
シリコーン樹脂層３０は、単層構造であっても良いし、複数層構造であっても良い。複数層構造の場合、シリコーン樹脂層３０は、互いに異なる複数種類のシリコーン樹脂組成物の硬化物で構成されて良い。
【００２７】
シリコーン樹脂層３０は、シリコーン樹脂層３０中の成分が、第１構成部２１が作製されたウエハ１０に移行しにくい性質、すなわち低シリコーン移行性を有することが好ましい。
【００２８】
シリコーン樹脂層３０の厚さは、特に限定されないが、１〜１００μｍであることが好ましい。シリコーン樹脂層３０の厚さがこのような範囲であると、シリコーン樹脂層３０を第１構成部２１が作製されたウエハ１０に十分に密着することができ、また、密着の際に気泡やゴミなどの異物が存在しても、異物の厚さを十分に吸収することができる。一方、シリコーン樹脂層３０の厚さが厚すぎると、形成するのに時間および材料を要するため経済的ではない。より好ましい範囲は５〜２０μｍである。
【００２９】
シリコーン樹脂層３０は、第１構成部２１が作製されたウエハ１０との密着前において、１６〜２１ｍＪ／ｍ２の表面エネルギーを有していることが好ましい。表面エネルギーが上記範囲であると、密着時に混入した気泡を容易に除去することができる。また、表面エネルギーが上記範囲であると、第４工程において、第１構成部２１が作製されたウエハ１０からシリコーン樹脂層２０を容易に剥離することができる。
【００３０】
シリコーン樹脂層３０の表面サイズは、特に限定されないが、支持板４０の表面サイズと同じ程度であって良い。
【００３１】
支持板４０は、シリコーン樹脂層３０を介して、ウエハ１０を支持して補強し、後工程におけるウエハ１０の変形、傷付き、破損などを防止する。
【００３２】
支持板４０は、シリコーン樹脂層３０よりも耐熱性の高い材料で形成される。例えば、支持板４０は、ガラス板、セラミックス板、アクリル板、半導体板、金属板などであって良い。中でも、ガラス板が好ましい。ガラス板の材料は、特に限定されないが、例えばソーダライムガラス、無アルカリガラスなどであって良い。中でも、ウエハ１０との熱膨張差の小さい無アルカリガラスが好ましい。
【００３３】
支持板４０とウエハ１０との平均線膨張係数の差の絶対値は、ウエハ１０の第１面１１のサイズなどに応じて適宜設定されるが、例えば３５×１０−７／℃以下であることが好ましい。ここで、平均線膨張係数とは、５０〜３００℃の温度範囲における平均線膨張係数（ＪＩＳ Ｒ ３１０２）をいう。
【００３４】
支持板４０とウエハ１０との平均線膨張係数の差の絶対値を３５×１０−７／℃以下とすることで、後工程（例えば、第３工程）での熱処理による反りを十分に低減することができる。より好ましい範囲は２５×１０−７／℃以下であり、さらに好ましい範囲は１５×１０−７／℃以下である。なお、上記範囲内にある限り、支持板４０の平均線膨張係数は、ウエハ１０の平均線膨張係数よりも大きくても良いし、小さくても良い。
【００３５】
支持板４０の厚さは、支持板４０の材質などに応じて適宜設定されるが、例えば０．０１〜１．０ｍｍ未満であって良い。０．０１ｍｍ以上とすることで、ウエハ１０を十分に補強することができる。一方、１．０ｍｍ以上であると、大型化するので、好ましくない。
【００３６】
支持板４０のシリコーン樹脂層３０が形成される側の表面４１は、機械的研磨または化学的研磨の処理がなされた研磨面でもよく、または研磨処理がされていない未研磨面であってもよい。生産性およびコストの点からは、未研磨面であることが好ましい。
【００３７】
支持板４０の表面４１のサイズは、ウエハ１０の第１面１１に作製される第１構成部２１を保護する観点から、ウエハ１０の第１面のサイズと同じか、それ以上であることが好ましい。
なお、第２工程の詳細については後述する。
【００３８】
（第３工程）
第３工程では、図３および図４に示すように、支持板４０を貼り付けた状態のまま、半導体ウエハ１０を裏返し、半導体ウエハ１０の第２面１２を研削した後、研削面１３に半導体素子２０の第２構成部２２を作製する。研削面１３を清浄にするため、半導体素子２０の第２構成部２２を作製する前に、研削面１３を洗浄、乾燥することが好ましい。
【００３９】
第２構成部２２は、一般的な構成であって良く、例えば第２面電極などで構成されて良い。また、第２構成部２２は、第２面電極に加えて、トランジスタ、配線などで構成されても良い。第２構成部２２の作製方法は、第１構成部２１の作製方法と同様である。
【００４０】
図７は、図４の変形例の説明図である。図７に示す第２構成部２２Ａは、上記第２面電極の他、ウエハ１０の研削面１３から第１面１１に貫通して設けられる貫通電極２４を含んでいる。図７に示す貫通電極２４は、図６に示す貫通電極２３の代わりに形成されるものであって、図６に示す貫通電極２３と同様にして形成される。
【００４１】
図７に示すように、ウエハ１０の研削面１３から貫通電極２４を作製する場合、既に、ウエハ１０の厚さが薄くなっているので、貫通電極２４の作製が容易である。一方、図６に示すように、ウエハ１０の第１面１１から貫通電極２３を作製する場合、貫通電極２３を作製する際に、シリコーン樹脂層３０などを使用しないので、より高温での処理が可能である。
【００４２】
（第４工程）
第４工程では、図５に示すように、第１構成部２１および第２構成部２２が作製された半導体ウエハ１０から、シリコーン樹脂層３０を剥離して、シリコーン樹脂層３０および支持板４０を除去する。即ち、第１構成部２１の表面から、シリコーン樹脂層３０を剥離して、シリコーン樹脂層３０および支持板４０を除去する。
【００４３】
剥離方法は、剃刀、圧縮空気、または圧縮空気と液体との混合物などを、第１構成部２１とシリコーン樹脂層３０との境界に挿入して、初期剥離を行う方法であって良い。初期剥離を行うことで、その後の剥離を容易に行うことができる。剥離後は、シリコーン樹脂層３０に傷等の欠陥がなければ、シリコーン樹脂層３０および支持板４０からなる補強板をそのまま再利用することも可能である。再利用までの時間が長い場合、シリコーン樹脂層３０の表面に保護シートを貼り付けておくことが好ましい。
【００４４】
加えて、第４工程では、図５に示すように、第１構成部２１および第２構成部２２が作製された半導体ウエハ１０をチップ状に切断する。なお、半導体ウエハ１０をチップ状に切断する切断工程と、シリコーン樹脂層３０を剥離する剥離工程とは、その順序に制限はなく、いずれが先であっても良い。
【００４５】
剥離工程後に、切断工程を実施する場合、ウエハ１０の第２面１２に一般的なダイシングテープを貼り付けた状態でウエハ１０をチップ状に切断する。一方、剥離工程前に、切断工程を実施する場合、シリコーン樹脂層３０および支持板４０からなる補強板が、ダイシングテープの役割を果たすので、ダイシングテープを不要とすることができる。
【００４６】
このようにして、半導体素子を製造する。
【００４７】
ところで、本実施形態では、第２工程において、第１構成部２１が作製されたウエハ１０に支持板４０を貼り付ける際に、シリコーン樹脂層３０のみを使用しており、従来の樹脂製のテープ基材を使用していない。樹脂製のテープ基材の厚さにムラがあると、第２面研削時にウエハの厚さにムラが生じ、第２面研削されたウエハ１０の研削面１３の表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）が大きくなるからである。従って、本実施形態によれば、従来に比べて、第２面研削されたウエハ１０の研削面１３の表面粗さＲａを小さくすることができる。
【００４８】
また、シリコーン樹脂層３０は、上述の如く、耐熱性に優れており、ウエハ１０と支持板４０との間に挟まれた状態で、例えば大気中３００℃程度で１時間程度処理した場合に、剥離性がほとんど変化しない。そのため、第３工程で高温下での処理が行われる場合でも、第４工程で剥離操作が行われるまで、ウエハ１０の位置ずれを防止することができ、且つ、第４工程での剥離操作時にシリコーン樹脂層３０をウエハ１０から容易に剥離することができ、ウエハ１０などの破損を防止することができる。この効果は、第２構成部２２が貫通電極２４を含む場合に顕著である。この場合、第３工程において、ウエハ１０を貫通する貫通孔の内壁面に絶縁膜を３００〜４００℃の温度で形成するからである。
【００４９】
（第２工程の詳細）
例えば、第２工程では、図１０に示すように、シリコーン樹脂層３０を支持板４０に固定した後、半導体ウエハ１０の、第１構成部２１が作製された側の面にシリコーン樹脂層３０を貼り付ける。即ち、シリコーン樹脂層３０を支持板４０に固定した後、第１構成部２１の表面にシリコーン樹脂層３０を貼り付ける。
【００５０】
この場合、シリコーン樹脂層３０は、例えば図８に示すように、支持板４０上にシリコーン樹脂組成物３２を塗布し、図９に示すように、硬化させることで固定形成されて良い。この場合、シリコーン樹脂組成物３２が支持板４０と相互作用するので、シリコーン樹脂層３０と支持板４０との結合力を高めることができる。
【００５１】
なお、シリコーン樹脂組成物３２が溶剤などの揮発性成分を含む場合、硬化前に加熱等で揮発性成分を除去することが好ましい。
【００５２】
シリコーン樹脂組成物３２の塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、スプレーコート法、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、バーコート法、スクリーン印刷法、グラビアコート法などがある。これらの塗布方法は、シリコーン樹脂組成物３２の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、シリコーン樹脂組成物３２が剥離紙用シリコーンを含む場合、ダイコート法、スピンコート法またはスクリーン印刷法が好ましい。
【００５３】
シリコーン樹脂組成物３２の塗布量は、シリコーン樹脂組成物３２の種類に応じて適宜設定される。例えば、シリコーン樹脂組成物３２が無溶剤型の剥離紙用シリコーンである場合、１ｇ／ｍ２〜１００ｇ／ｍ２であることが好ましく、５ｇ／ｍ２〜２０ｇ／ｍ２であることがより好ましい。
【００５４】
シリコーン樹脂組成物３２の硬化条件は、シリコーン樹脂組成物３２の種類などに応じて適宜選択される。例えば、シリコーン樹脂組成物３２が剥離紙用シリコーンを含む場合、加熱温度は、好ましくは５０〜２５０℃であり、より好ましくは１００〜２００℃であって、処理時間は、好ましくは５〜６０分であり、より好ましくは１０〜３０分である。
【００５５】
上記硬化条件で剥離紙用シリコーンを硬化することで、シリコーン樹脂層３０中に含まれる未反応のシリコーン成分の含有量を十分に低減することができる。これによって、低シリコーン移行性に優れたシリコーン樹脂層３０を支持板４０に形成することができる。また、これによって、後工程での熱処理時に、シリコーン樹脂層３０中に含まれる未反応のシリコーン成分が第１構成部２１と相互作用するのを抑えることもでき、シリコーン樹脂層３０と第１構成部２１との結合力が高くなりすぎるのを抑えることもできる。
【００５６】
一方、上記硬化条件に比べて、加熱時間が長すぎる、または、加熱温度が高すぎる場合、シリコーン樹脂の酸化分解が同時に起こり、低分子量のシリコーン成分が生成するため、シリコーン移行性が高くなってしまう。
【００５７】
シリコーン樹脂層３０を第１構成部２１の表面に貼り付ける方法としては、特に限定されないが、例えば、大気圧雰囲気下または減圧雰囲気下で圧着する方法がある。中でも、気泡の混入を抑制するため、減圧雰囲気下で圧着する方法が好ましい。圧着の方式としては、ロール式、プレス式などがある。
【００５８】
シリコーン樹脂層３０を第１構成部２１の表面に貼り付ける工程は、クリーン度の高い環境下で実施されることが望ましい。ゴミなどの異物の付着は、半導体素子２０の破損や歪みなどの原因となるからである。
【００５９】
なお、第２工程は、上記工程に限定されない。例えば、予めフィルム状に形成したシリコーン樹脂層３０が、支持板４０に対して高い密着性を有し、第１構成部２１に対して低い密着性を有する場合、予めフィルム状に形成したシリコーン樹脂層３０を、支持板４０と第１構成部２１との間に挟んで、大気圧雰囲気下または減圧雰囲気下で圧着しても良い。シリコーン樹脂層３０との積層前に、支持板４０の表面４１を処理して、シリコーン樹脂層３０に対する密着性を改善しても良い。
【００６０】
別の方法として、シリコーン樹脂組成物３２の硬化による接着性が、第１構成部２１に対して低く、支持板４０に対して高い場合、支持板４０と第１構成部２１との間でシリコーン樹脂組成物３２を硬化させてシリコーン樹脂層３０を形成しても良い。シリコーン樹脂組成物３２との積層前に、支持板４０の表面４１を処理して、シリコーン樹脂組成物３２の硬化時の接着性を改善しても良い。
【００６１】
（シリコーン樹脂組成物）
シリコーン樹脂組成物３２は、剥離紙用シリコーンを含むことが好ましい。剥離紙用シリコーンは、シリコーンの中でも、特に剥離性にすぐれる直鎖状のジメチルポリシロキサンを分子内に含むシリコーンを主剤とする。剥離紙用シリコーンは、上記主剤と、架橋剤とを含み、触媒、光重合開始剤などによって硬化される。剥離紙用シリコーンの硬化物は、優れた剥離性と適度な柔軟性を有するシリコーン樹脂層３０となる。
【００６２】
剥離紙用シリコーン中の非反応性シリコーンの含有量は、５質量％以下であることが好ましい。ここで、非反応性シリコーンとは、主剤や架橋剤と反応しないものである。５質量％以下とすることで、低シリコーン移行性に優れたシリコーン樹脂層３０を形成することができる。
【００６３】
なお、シリコーン樹脂層３０の剥離性を高めることを目的として、剥離紙用シリコーン中の非反応性シリコーンの含有量を５質量％超としても良い。この場合、非反応性シリコーンとして、直鎖ジメチルポリシロキサンで非常に高分子量のものか、フェニル基や高級アルキル基を導入し、硬化皮膜への相溶性を低くした比較的低分子量のものが用いられる。
【００６４】
剥離紙用シリコーンは、形態的に、溶剤型、エマルジョン型、無溶剤型があり、いずれの型も使用可能である。但し、生産性、安全性、環境特性の面で無溶剤型が好ましい。無溶剤型を使用した場合、シリコーン樹脂層３０中に気泡が残留しにくい。
【００６５】
剥離紙用シリコーンは、その硬化機構により、縮合反応型シリコーン、付加反応型シリコーン、紫外線硬化型シリコーン、電子線硬化型シリコーンに分類されるが、いずれの反応機構のシリコーンも使用可能である。これらの中でも、付加反応型シリコーンは、硬化反応がしやすく、硬化物の剥離性の程度が良好であり、硬化物の耐熱性に優れている。
【００６６】
付加反応型シリコーンは、両末端および／または側鎖中にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなる主剤Ａと、分子内にハイドロシリル基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサンからなる架橋剤Ｂとを含み、白金系触媒の存在下で加熱硬化され、架橋反応物となる。
【００６７】
この架橋反応物は、高度に３次元架橋が進行しているので非常に高い耐熱性を有する。また、表面張力が低く他の物質が付着しにくい表面特性を有する。こうした特性ゆえに、剥離性に優れたシリコーン樹脂層３０を得ることができる。
【００６８】
一方で、この架橋反応物は適度な弾力性を有しているため、面内方向へのずり力（剪断力：Shearing Force）に対しては大きな抗力を発現する。したがって、第１構成部２１が作製されたウエハ１０をずれることなく保持し続けることができる。
【００６９】
主剤Ａは、例えば、下記一般式（化１、化２）で表される化合物であって良い。
【００７０】
【化１】
一般式（化１）において、ｍ，ｎは０以上の整数を表す。ｍが０の場合、この化合物は、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンとなる。ｍが１以上の整数の場合、この化合物は、両末端および側鎖中にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンとなる。
【００７１】
【化２】
一般式（化２）において、ｍは２以上の整数、ｎは０以上の整数を表す。この化合物は、側鎖中にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンである。
【００７２】
架橋剤Ｂは、例えば、下記一般式（化３）で表される化合物であって良い。
【００７３】
【化３】
一般式（化３）中のａは０以上の整数、ｂは１以上の整数を表す。なお、メチルハイドロジェンポリシロキサンの末端のメチル基の一部は水素原子や水酸基であっても良い。
【００７４】
主剤Ａと架橋剤Ｂとの混合比率は、架橋材Ｂに含まれるハイドロシリル基と、主剤Ａに含まれるビニル基とのモル比（ハイドロシリル基／ビニル基）が１．３／１〜０．７／１となるように調整されることが好ましい。より好ましい範囲は、１．２／１〜０．８／１である。
【００７５】
モル比（ハイドロシリル基／ビニル基）が１．３／１を超える場合には、シリコーン樹脂層３０に含まれる未反応の架橋剤Ｂの含有量が多すぎる。そのため、後工程（例えば第３工程）での加熱処理によって、シリコーン樹脂層３０と、第１構成部２１が作製されたウエハ１０との結合力が上昇しやすく、剥離性が十分でない可能性がある。一方、モル比（ハイドロシリル基／ビニル基）が０．７／１未満である場合には、硬化物の架橋密度が低下するため、耐薬品性などに問題が生じる可能性がある。
【００７６】
主剤Ａと架橋剤Ｂとは、上述の如く、白金系触媒の存在下で加熱硬化され、架橋反応物となる。白金系触媒としては、公知のものを用いることができる。具体的には、塩化第一白金酸、塩化第二白金酸などの塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール化合物、アルデヒド化合物あるいは塩化白金酸と各種オレフィンとの鎖塩などがあげられる。白金系触媒は、主剤Ａと架橋剤Ｂとの合計１００質量部に対して、０．１〜２０質量部使用することが好ましく、１〜１０質量部使用することがより好ましい。
【００７７】
主剤Ａと架橋剤Ｂとの組み合わせとしては、特に限定されないが、例えば、ＫＮＳ−３２０Ａ，ＫＳ−８４７（いずれも信越化学工業株式会社製）、ＴＰＲ６７００（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）、ビニルシリコーン「８５００」（荒川化学工業株式会社製）とメチルハイドロジェンポリシロキサン「１２０３１」（荒川化学工業株式会社製）との組み合わせ、ビニルシリコーン「１１３６４」（荒川化学工業株式会社製）とメチルハイドロジェンポリシロキサン「１２０３１」との組み合わせ、ビニルシリコーン「１１３６５」とメチルハイドロジェンポリシロキサン「１２０３１」との組み合わせ等が挙げられる。なお、ＫＮＳ−３２０Ａ、ＫＳ−８４７およびＴＰＲ６７００は、すでに主剤Ａおよび架橋剤Ｂを含んだシリコーンである。
【実施例】
【００７８】
以下に、実施例などにより本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００７９】
（実施例）
実施例では、支持板として、直径３５０ｍｍ、板厚０．６ｍｍ、線膨張係数３８×１０−７／℃の無アルカリガラス板（旭硝子株式会社製、ＡＮ１００）の表面を純水洗浄、ＵＶ洗浄によって清浄化したものを準備した。
【００８０】
次いで、シリコーン樹脂組成物として、剥離紙用シリコーンを用意した。剥離紙用シリコーンとしては、両末端にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサン（主剤、荒川化学工業株式会社製、「８５００」）と、分子内にハイドロシリル基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（架橋剤、荒川化学工業株式会社製、「１２０３１」）と、白金系触媒（荒川化学工業株式会社製、「ＣＡＴ１２０７０」）とを混ぜた、無溶剤型の付加反応型シリコーンを用意した。
【００８１】
ここで、主剤と架橋剤との混合比は、架橋剤に含まれるハイドロシリル基と、主剤に含まれるビニル基とのモル比（ハイドロシリル基／ビニル基）が０．９／１となるように設定した。また、白金系触媒は、主剤と架橋剤との合計１００質量部に対して２質量部添加した。
【００８２】
次いで、用意したシリコーン樹脂組成物を、準備した支持板上に直径３４５ｍｍの大きさでダイコート装置にて塗布し（塗布量２０ｇ／ｍ２）、２１０℃にて３０分間大気中で加熱硬化して厚さ２０μｍのシリコーン樹脂層を固定形成した。
【００８３】
次いで、シリコーン樹脂層の表面に、直径３４０ｍｍ、厚さ３５０μｍのシリコンウエハを減圧雰囲気下で圧着して、シリコンウエハ、シリコーン樹脂層、および支持板からなる積層体を得た。続いて、支持板をステージに吸着固定して、シリコンウエハを固定し、カップ型のダイヤモンドホイールで研削した。
【００８４】
次いで、研削後の積層体から、５０ｍｍ角のサンプルを切り出して評価サンプルとした。各評価サンプルにおいて、シリコンウエハと支持板とは、シリコーン樹脂層を介して良好に密着していた。
【００８５】
１つの評価サンプルにおいて、シリコンウエハを平坦に保持した状態で、シリコンウエハとシリコーン樹脂層との間に剃刀を刺入して初期剥離を行った。続いて、初期剥離を行った位置から、シリコーン樹脂層および支持板からなる補強板を順次撓み変形させて剥離することで、補強板をシリコンウエハから除去した。その際、補強板を構成するシリコーン樹脂層および支持板は良好に密着していた。なお、研削後のシリコンウエハの平均厚さは、５０μｍであった。
【００８６】
残りの評価サンプルを窒素雰囲気炉内に設置し、以下の条件Ａ〜Ｃで熱処理した。
条件Ａ：１５０℃、１０分
条件Ｂ：２２０℃、１０分
条件Ｃ：３５０℃、１０分
その後、各評価サンプルにおいて、上記と同様にして、シリコーン樹脂層および支持板からなる補強板をシリコンウエハから除去した。その際、補強板を構成するシリコーン樹脂層および支持板は良好に密着していた。続いて、シリコーン樹脂層における発泡や膨れの有無を確認したところ、いずれの条件Ａ〜Ｃでも発泡や膨れは確認されなかった。また、シリコンウエハの第１面に傷などは認められなかった。
【００８７】
（比較例）
比較例では、支持板上に剥離紙用シリコーンを塗布して硬化させることでシリコーン樹脂層を固定形成する代わりに、硬質基板上に両面密着シートを貼り付けた以外は、実施例と同様にして、積層体を作製した。
【００８８】
両面密着シートとしては、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムの両面に、実施例のシリコーン樹脂組成物を塗布し硬化させて得られたものを使用した。両面密着シートにおける各シリコーン樹脂層の厚さは、２０μｍとした。
【００８９】
こうして得られた、シリコンウエハ、両面密着シートおよび支持板からなる積層体から、実施例と同様にして、評価サンプルを作製し、両面密着シートの耐熱性を評価した。
【００９０】
比較例では、条件Ａの場合、両面密着シートと支持板との間の一部に隙間が見られ、両面密着シートを構成するＰＥＴフィルムの一部が膨れていた。また、条件Ｂの場合、両面密着シートと支持板とが剥離し、両面密着シートを構成するＰＥＴフィルムが膨れていた。さらに、条件Ｃの場合、両面密着シートと支持板とが剥離し、両面密着シートを構成するＰＥＴフィルムは熱分解して、収縮していた。
【００９１】
なお、本実施例および比較例において使用されるウエハの第１面および第２面にはトランジスタや配線、電極などが作製されていないが、これらはウエハに比べて極めて小さいので、これらの存在の有無は上記評価結果にほとんど影響を及ぼさないと考えられる。
【符号の説明】
【００９２】
１０ 半導体ウエハ
１１ 第１面
１２ 第２面
１３ 研削面
２０ 半導体素子
２１ 第１構成部
２２ 第２構成部
２３ 貫通電極
２４ 貫通電極
３０ シリコーン樹脂層
３２ シリコーン樹脂組成物
４０ 支持板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程において、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」ともいう）の表面に電子回路などを形成した後、ウエハの厚さを薄くするため、ウエハの裏面研削（所謂、バックグラインド）を行うことがある。その場合、ウエハの回路面の保護、ウエハの固定などを目的として、通常、ウエハの回路面に、両面密着シートを介して、支持板を貼り付ける（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
支持板をウエハの回路面に貼り付けると、ウエハの裏面研削後に、厚さの薄くなったウエハを補強することもでき、ウエハの研削面に裏面電極などを形成することもできる。その後、ウエハの回路面から両面密着シートを剥離することで、両面密着シートおよび支持板を除去し、また、ウエハを切断してチップを作製する。
【０００４】
ところで、近年では、ウエハを貫通して設ける貫通電極（例えば、シリコン貫通電極）を利用したチップ積層技術が開発されている。このチップ積層技術によれば、従来のワイヤの代わりに、貫通電極を用いて、複数のチップの電子回路を電気的に接続するので、チップの高集積化、動作の高速化を図ることができる。
【０００５】
このチップ積層技術を用いる場合、複数のチップの合計の厚さを薄くするため、ウエハの裏面研削を行うことが多い。そのため、支持板や両面密着シートを利用する機会が増えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の両面密着シートは、基材フィルムを構成する樹脂の耐熱性が低いので、高温下での処理を有する半導体素子の製造工程に適用することが難しい。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、高温下での処理に適した半導体素子の製造方法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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、
半導体ウエハの第１面に半導体素子の第１構成部を作製する第１工程と、
前記半導体ウエハの、前記第１構成部が作製された第１面に、シリコーン樹脂層のみを介して、支持板を貼り付ける第２工程と、
前記支持板を貼り付けた状態のまま、前記半導体ウエハの前記第１面に対向する第２面を研削した後、研削面に前記半導体素子の第２構成部を作製する第３工程と、
前記第１構成部および前記第２構成部が作製された前記半導体ウエハから、前記シリコーン樹脂層を剥離して、前記シリコーン樹脂層および前記支持板を除去し、また、前記半導体ウエハをチップ状に切断する第４工程とを備えることを特徴とする半導体素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高温下での処理に適した半導体素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法の説明図（１）である。
【図２】本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法の説明図（２）である。
【図３】本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法の説明図（３）である。
【図４】本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法の説明図（４）である。
【図５】本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法の説明図（５）である。
【図６】図１の変形例の説明図である。
【図７】図４の変形例の説明図である。
【図８】第２工程の詳細図（１）である。
【図９】第２工程の詳細図（２）である。
【図１０】第２工程の詳細図（３）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
なお、本発明は、後述の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、後述の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
【００１４】
図１〜図５は、本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法の説明図である。図１〜図５は、側面断面図である。
【００１５】
（第１工程）
第１工程では、図１に示すように、半導体ウエハ１０（以下、単に「ウエハ１０」ともいう）の第１面１１に半導体素子２０の第１構成部２１を作製する。
【００１６】
ウエハ１０は、特に限定されないが、シリコン（Ｓｉ）ウエハ、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハ、サファイアウエハ、または化合物半導体ウエハなどであって良い。化合物半導体ウエハには、窒化ガリウム（ＧａＮ）ウエハ、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）ウエハ、リン化インジウム（ＩｎＰ）ウエハなどが含まれる。
【００１７】
半導体素子２０は、特に限定されないが、例えばＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などであって良い。半導体素子２０は、ウエハ１０の第１面１１側から作製される第１構成部２１、ウエハ１０の第１面１１に対向する第２面１２側から作製される第２構成部２２などで構成される。
【００１８】
第１構成部２１は、一般的な構成であって良く、例えば、トランジスタ、配線、第１面電極などで構成される。第１構成部２１の作製方法は、半導体素子２０の作製に用いられる一般的な方法であって良く、フォトリソグラフィ法、エッチング法、イオン注入法、ＣＶＤ法などが用いられる。
【００１９】
図６は、図１の変形例の説明図である。図６に示す第１構成部２１Ａは、上記トランジスタなどの他、ウエハ１０の第１面１１から第２面１２に貫通して設けられる貫通電極２３を含んでいる。貫通電極２３は、例えば、ウエハ１０に貫通孔（Via）を形成し、貫通孔の内壁に絶縁膜を形成した後、絶縁膜上に導電体を形成して作製される。貫通孔の形成には、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などが用いられる。絶縁膜の形成には、プラズマＣＶＤ法などが用いられる。導電体の形成には、銅メッキなどの金属メッキ、ＣＶＤ法によるポリシリコンの成膜法などが用いられる。
【００２０】
（第２工程）
第２工程では、例えば第１構成部２１の保護、ウエハ１０の固定を目的として、図２に示すように、半導体ウエハ１０の、第１構成部２１が作製された側の面に、シリコーン樹脂層３０のみを介して、支持板４０を貼り付ける。即ち、第１構成部２１の表面に、シリコーン樹脂層３０のみを介して、支持板４０を貼り付ける。
【００２１】
シリコーン樹脂層３０は、後述の第４工程において、剥離操作が行われるまで、第１構成部２１が作製されたウエハ１０の位置ずれを防止すると共に、剥離操作によってウエハ１０から容易に分離し、ウエハ１０などが剥離操作によって破損するのを防止する。
【００２２】
シリコーン樹脂層３０は、一般的な粘着剤が有するような粘着力ではなく、固体分子間におけるファンデルワールス力に起因する力によって、第１構成部２１が作製されたウエハ１０に貼り付いていることが好ましい。容易に剥離することができるからである。以下、この容易に剥離できる性質を剥離性という。
【００２３】
なお、シリコーン樹脂層３０は、後工程の種類などに応じて、第１構成部２１が作製されたウエハ１０に対する結合力を高める必要がある場合、粘着力によってウエハ１０に貼り付いていても良い。
【００２４】
シリコーン樹脂層３０は、支持板４０に対する結合力が、第１構成部２１が作製されたウエハ１０に対する結合力よりも相対的に高くなるように形成される。これによって、後述の第４工程において、剥離操作が行われる際に、シリコーン樹脂層３０と支持板４０との間での意図しない剥離を防止することができる。
【００２５】
シリコーン樹脂層３０は、耐熱性に優れており、ウエハ１０と支持板４０との間に挟まれた状態で、例えば大気中３００℃程度で１時間程度処理した場合に、剥離性がほとんど変化しない点で優れている。
【００２６】
シリコーン樹脂層３０は、単層構造であっても良いし、複数層構造であっても良い。複数層構造の場合、シリコーン樹脂層３０は、互いに異なる複数種類のシリコーン樹脂組成物の硬化物で構成されて良い。
【００２７】
シリコーン樹脂層３０は、シリコーン樹脂層３０中の成分が、第１構成部２１が作製されたウエハ１０に移行しにくい性質、すなわち低シリコーン移行性を有することが好ましい。
【００２８】
シリコーン樹脂層３０の厚さは、特に限定されないが、１〜１００μｍであることが好ましい。シリコーン樹脂層３０の厚さがこのような範囲であると、シリコーン樹脂層３０を第１構成部２１が作製されたウエハ１０に十分に密着することができ、また、密着の際に気泡やゴミなどの異物が存在しても、異物の厚さを十分に吸収することができる。一方、シリコーン樹脂層３０の厚さが厚すぎると、形成するのに時間および材料を要するため経済的ではない。より好ましい範囲は５〜２０μｍである。
【００２９】
シリコーン樹脂層３０は、第１構成部２１が作製されたウエハ１０との密着前において、１６〜２１ｍＪ／ｍ２の表面エネルギーを有していることが好ましい。表面エネルギーが上記範囲であると、密着時に混入した気泡を容易に除去することができる。また、表面エネルギーが上記範囲であると、第４工程において、第１構成部２１が作製されたウエハ１０からシリコーン樹脂層２０を容易に剥離することができる。
【００３０】
シリコーン樹脂層３０の表面サイズは、特に限定されないが、支持板４０の表面サイズと同じ程度であって良い。
【００３１】
支持板４０は、シリコーン樹脂層３０を介して、ウエハ１０を支持して補強し、後工程におけるウエハ１０の変形、傷付き、破損などを防止する。
【００３２】
支持板４０は、シリコーン樹脂層３０よりも耐熱性の高い材料で形成される。例えば、支持板４０は、ガラス板、セラミックス板、アクリル板、半導体板、金属板などであって良い。中でも、ガラス板が好ましい。ガラス板の材料は、特に限定されないが、例えばソーダライムガラス、無アルカリガラスなどであって良い。中でも、ウエハ１０との熱膨張差の小さい無アルカリガラスが好ましい。
【００３３】
支持板４０とウエハ１０との平均線膨張係数の差の絶対値は、ウエハ１０の第１面１１のサイズなどに応じて適宜設定されるが、例えば３５×１０−７／℃以下であることが好ましい。ここで、平均線膨張係数とは、５０〜３００℃の温度範囲における平均線膨張係数（ＪＩＳ Ｒ ３１０２）をいう。
【００３４】
支持板４０とウエハ１０との平均線膨張係数の差の絶対値を３５×１０−７／℃以下とすることで、後工程（例えば、第３工程）での熱処理による反りを十分に低減することができる。より好ましい範囲は２５×１０−７／℃以下であり、さらに好ましい範囲は１５×１０−７／℃以下である。なお、上記範囲内にある限り、支持板４０の平均線膨張係数は、ウエハ１０の平均線膨張係数よりも大きくても良いし、小さくても良い。
【００３５】
支持板４０の厚さは、支持板４０の材質などに応じて適宜設定されるが、例えば０．０１〜１．０ｍｍ未満であって良い。０．０１ｍｍ以上とすることで、ウエハ１０を十分に補強することができる。一方、１．０ｍｍ以上であると、大型化するので、好ましくない。
【００３６】
支持板４０のシリコーン樹脂層３０が形成される側の表面４１は、機械的研磨または化学的研磨の処理がなされた研磨面でもよく、または研磨処理がされていない未研磨面であってもよい。生産性およびコストの点からは、未研磨面であることが好ましい。
【００３７】
支持板４０の表面４１のサイズは、ウエハ１０の第１面１１に作製される第１構成部２１を保護する観点から、ウエハ１０の第１面のサイズと同じか、それ以上であることが好ましい。
なお、第２工程の詳細については後述する。
【００３８】
（第３工程）
第３工程では、図３および図４に示すように、支持板４０を貼り付けた状態のまま、半導体ウエハ１０を裏返し、半導体ウエハ１０の第２面１２を研削した後、研削面１３に半導体素子２０の第２構成部２２を作製する。研削面１３を清浄にするため、半導体素子２０の第２構成部２２を作製する前に、研削面１３を洗浄、乾燥することが好ましい。
【００３９】
第２構成部２２は、一般的な構成であって良く、例えば第２面電極などで構成されて良い。また、第２構成部２２は、第２面電極に加えて、トランジスタ、配線などで構成されても良い。第２構成部２２の作製方法は、第１構成部２１の作製方法と同様である。
【００４０】
図７は、図４の変形例の説明図である。図７に示す第２構成部２２Ａは、上記第２面電極の他、ウエハ１０の研削面１３から第１面１１に貫通して設けられる貫通電極２４を含んでいる。図７に示す貫通電極２４は、図６に示す貫通電極２３の代わりに形成されるものであって、図６に示す貫通電極２３と同様にして形成される。
【００４１】
図７に示すように、ウエハ１０の研削面１３から貫通電極２４を作製する場合、既に、ウエハ１０の厚さが薄くなっているので、貫通電極２４の作製が容易である。一方、図６に示すように、ウエハ１０の第１面１１から貫通電極２３を作製する場合、貫通電極２３を作製する際に、シリコーン樹脂層３０などを使用しないので、より高温での処理が可能である。
【００４２】
（第４工程）
第４工程では、図５に示すように、第１構成部２１および第２構成部２２が作製された半導体ウエハ１０から、シリコーン樹脂層３０を剥離して、シリコーン樹脂層３０および支持板４０を除去する。即ち、第１構成部２１の表面から、シリコーン樹脂層３０を剥離して、シリコーン樹脂層３０および支持板４０を除去する。
【００４３】
剥離方法は、剃刀、圧縮空気、または圧縮空気と液体との混合物などを、第１構成部２１とシリコーン樹脂層３０との境界に挿入して、初期剥離を行う方法であって良い。初期剥離を行うことで、その後の剥離を容易に行うことができる。剥離後は、シリコーン樹脂層３０に傷等の欠陥がなければ、シリコーン樹脂層３０および支持板４０からなる補強板をそのまま再利用することも可能である。再利用までの時間が長い場合、シリコーン樹脂層３０の表面に保護シートを貼り付けておくことが好ましい。
【００４４】
加えて、第４工程では、図５に示すように、第１構成部２１および第２構成部２２が作製された半導体ウエハ１０をチップ状に切断する。なお、半導体ウエハ１０をチップ状に切断する切断工程と、シリコーン樹脂層３０を剥離する剥離工程とは、その順序に制限はなく、いずれが先であっても良い。
【００４５】
剥離工程後に、切断工程を実施する場合、ウエハ１０の第２面１２に一般的なダイシングテープを貼り付けた状態でウエハ１０をチップ状に切断する。一方、剥離工程前に、切断工程を実施する場合、シリコーン樹脂層３０および支持板４０からなる補強板が、ダイシングテープの役割を果たすので、ダイシングテープを不要とすることができる。
【００４６】
このようにして、半導体素子を製造する。
【００４７】
ところで、本実施形態では、第２工程において、第１構成部２１が作製されたウエハ１０に支持板４０を貼り付ける際に、シリコーン樹脂層３０のみを使用しており、従来の樹脂製のテープ基材を使用していない。樹脂製のテープ基材の厚さにムラがあると、第２面研削時にウエハの厚さにムラが生じ、第２面研削されたウエハ１０の研削面１３の表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）が大きくなるからである。従って、本実施形態によれば、従来に比べて、第２面研削されたウエハ１０の研削面１３の表面粗さＲａを小さくすることができる。
【００４８】
また、シリコーン樹脂層３０は、上述の如く、耐熱性に優れており、ウエハ１０と支持板４０との間に挟まれた状態で、例えば大気中３００℃程度で１時間程度処理した場合に、剥離性がほとんど変化しない。そのため、第３工程で高温下での処理が行われる場合でも、第４工程で剥離操作が行われるまで、ウエハ１０の位置ずれを防止することができ、且つ、第４工程での剥離操作時にシリコーン樹脂層３０をウエハ１０から容易に剥離することができ、ウエハ１０などの破損を防止することができる。この効果は、第２構成部２２が貫通電極２４を含む場合に顕著である。この場合、第３工程において、ウエハ１０を貫通する貫通孔の内壁面に絶縁膜を３００〜４００℃の温度で形成するからである。
【００４９】
（第２工程の詳細）
例えば、第２工程では、図１０に示すように、シリコーン樹脂層３０を支持板４０に固定した後、半導体ウエハ１０の、第１構成部２１が作製された側の面にシリコーン樹脂層３０を貼り付ける。即ち、シリコーン樹脂層３０を支持板４０に固定した後、第１構成部２１の表面にシリコーン樹脂層３０を貼り付ける。
【００５０】
この場合、シリコーン樹脂層３０は、例えば図８に示すように、支持板４０上にシリコーン樹脂組成物３２を塗布し、図９に示すように、硬化させることで固定形成されて良い。この場合、シリコーン樹脂組成物３２が支持板４０と相互作用するので、シリコーン樹脂層３０と支持板４０との結合力を高めることができる。
【００５１】
なお、シリコーン樹脂組成物３２が溶剤などの揮発性成分を含む場合、硬化前に加熱等で揮発性成分を除去することが好ましい。
【００５２】
シリコーン樹脂組成物３２の塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、スプレーコート法、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、バーコート法、スクリーン印刷法、グラビアコート法などがある。これらの塗布方法は、シリコーン樹脂組成物３２の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、シリコーン樹脂組成物３２が剥離紙用シリコーンを含む場合、ダイコート法、スピンコート法またはスクリーン印刷法が好ましい。
【００５３】
シリコーン樹脂組成物３２の塗布量は、シリコーン樹脂組成物３２の種類に応じて適宜設定される。例えば、シリコーン樹脂組成物３２が無溶剤型の剥離紙用シリコーンである場合、１ｇ／ｍ２〜１００ｇ／ｍ２であることが好ましく、５ｇ／ｍ２〜２０ｇ／ｍ２であることがより好ましい。
【００５４】
シリコーン樹脂組成物３２の硬化条件は、シリコーン樹脂組成物３２の種類などに応じて適宜選択される。例えば、シリコーン樹脂組成物３２が剥離紙用シリコーンを含む場合、加熱温度は、好ましくは５０〜２５０℃であり、より好ましくは１００〜２００℃であって、処理時間は、好ましくは５〜６０分であり、より好ましくは１０〜３０分である。
【００５５】
上記硬化条件で剥離紙用シリコーンを硬化することで、シリコーン樹脂層３０中に含まれる未反応のシリコーン成分の含有量を十分に低減することができる。これによって、低シリコーン移行性に優れたシリコーン樹脂層３０を支持板４０に形成することができる。また、これによって、後工程での熱処理時に、シリコーン樹脂層３０中に含まれる未反応のシリコーン成分が第１構成部２１と相互作用するのを抑えることもでき、シリコーン樹脂層３０と第１構成部２１との結合力が高くなりすぎるのを抑えることもできる。
【００５６】
一方、上記硬化条件に比べて、加熱時間が長すぎる、または、加熱温度が高すぎる場合、シリコーン樹脂の酸化分解が同時に起こり、低分子量のシリコーン成分が生成するため、シリコーン移行性が高くなってしまう。
【００５７】
シリコーン樹脂層３０を第１構成部２１の表面に貼り付ける方法としては、特に限定されないが、例えば、大気圧雰囲気下または減圧雰囲気下で圧着する方法がある。中でも、気泡の混入を抑制するため、減圧雰囲気下で圧着する方法が好ましい。圧着の方式としては、ロール式、プレス式などがある。
【００５８】
シリコーン樹脂層３０を第１構成部２１の表面に貼り付ける工程は、クリーン度の高い環境下で実施されることが望ましい。ゴミなどの異物の付着は、半導体素子２０の破損や歪みなどの原因となるからである。
【００５９】
なお、第２工程は、上記工程に限定されない。例えば、予めフィルム状に形成したシリコーン樹脂層３０が、支持板４０に対して高い密着性を有し、第１構成部２１に対して低い密着性を有する場合、予めフィルム状に形成したシリコーン樹脂層３０を、支持板４０と第１構成部２１との間に挟んで、大気圧雰囲気下または減圧雰囲気下で圧着しても良い。シリコーン樹脂層３０との積層前に、支持板４０の表面４１を処理して、シリコーン樹脂層３０に対する密着性を改善しても良い。
【００６０】
別の方法として、シリコーン樹脂組成物３２の硬化による接着性が、第１構成部２１に対して低く、支持板４０に対して高い場合、支持板４０と第１構成部２１との間でシリコーン樹脂組成物３２を硬化させてシリコーン樹脂層３０を形成しても良い。シリコーン樹脂組成物３２との積層前に、支持板４０の表面４１を処理して、シリコーン樹脂組成物３２の硬化時の接着性を改善しても良い。
【００６１】
（シリコーン樹脂組成物）
シリコーン樹脂組成物３２は、剥離紙用シリコーンを含むことが好ましい。剥離紙用シリコーンは、シリコーンの中でも、特に剥離性にすぐれる直鎖状のジメチルポリシロキサンを分子内に含むシリコーンを主剤とする。剥離紙用シリコーンは、上記主剤と、架橋剤とを含み、触媒、光重合開始剤などによって硬化される。剥離紙用シリコーンの硬化物は、優れた剥離性と適度な柔軟性を有するシリコーン樹脂層３０となる。
【００６２】
剥離紙用シリコーン中の非反応性シリコーンの含有量は、５質量％以下であることが好ましい。ここで、非反応性シリコーンとは、主剤や架橋剤と反応しないものである。５質量％以下とすることで、低シリコーン移行性に優れたシリコーン樹脂層３０を形成することができる。
【００６３】
なお、シリコーン樹脂層３０の剥離性を高めることを目的として、剥離紙用シリコーン中の非反応性シリコーンの含有量を５質量％超としても良い。この場合、非反応性シリコーンとして、直鎖ジメチルポリシロキサンで非常に高分子量のものか、フェニル基や高級アルキル基を導入し、硬化皮膜への相溶性を低くした比較的低分子量のものが用いられる。
【００６４】
剥離紙用シリコーンは、形態的に、溶剤型、エマルジョン型、無溶剤型があり、いずれの型も使用可能である。但し、生産性、安全性、環境特性の面で無溶剤型が好ましい。無溶剤型を使用した場合、シリコーン樹脂層３０中に気泡が残留しにくい。
【００６５】
剥離紙用シリコーンは、その硬化機構により、縮合反応型シリコーン、付加反応型シリコーン、紫外線硬化型シリコーン、電子線硬化型シリコーンに分類されるが、いずれの反応機構のシリコーンも使用可能である。これらの中でも、付加反応型シリコーンは、硬化反応がしやすく、硬化物の剥離性の程度が良好であり、硬化物の耐熱性に優れている。
【００６６】
付加反応型シリコーンは、両末端および／または側鎖中にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなる主剤Ａと、分子内にハイドロシリル基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサンからなる架橋剤Ｂとを含み、白金系触媒の存在下で加熱硬化され、架橋反応物となる。
【００６７】
この架橋反応物は、高度に３次元架橋が進行しているので非常に高い耐熱性を有する。また、表面張力が低く他の物質が付着しにくい表面特性を有する。こうした特性ゆえに、剥離性に優れたシリコーン樹脂層３０を得ることができる。
【００６８】
一方で、この架橋反応物は適度な弾力性を有しているため、面内方向へのずり力（剪断力：Shearing Force）に対しては大きな抗力を発現する。したがって、第１構成部２１が作製されたウエハ１０をずれることなく保持し続けることができる。
【００６９】
主剤Ａは、例えば、下記一般式（化１、化２）で表される化合物であって良い。
【００７０】
【化１】
一般式（化１）において、ｍ，ｎは０以上の整数を表す。ｍが０の場合、この化合物は、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンとなる。ｍが１以上の整数の場合、この化合物は、両末端および側鎖中にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンとなる。
【００７１】
【化２】
一般式（化２）において、ｍは２以上の整数、ｎは０以上の整数を表す。この化合物は、側鎖中にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンである。
【００７２】
架橋剤Ｂは、例えば、下記一般式（化３）で表される化合物であって良い。
【００７３】
【化３】
一般式（化３）中のａは０以上の整数、ｂは１以上の整数を表す。なお、メチルハイドロジェンポリシロキサンの末端のメチル基の一部は水素原子や水酸基であっても良い。
【００７４】
主剤Ａと架橋剤Ｂとの混合比率は、架橋材Ｂに含まれるハイドロシリル基と、主剤Ａに含まれるビニル基とのモル比（ハイドロシリル基／ビニル基）が１．３／１〜０．７／１となるように調整されることが好ましい。より好ましい範囲は、１．２／１〜０．８／１である。
【００７５】
モル比（ハイドロシリル基／ビニル基）が１．３／１を超える場合には、シリコーン樹脂層３０に含まれる未反応の架橋剤Ｂの含有量が多すぎる。そのため、後工程（例えば第３工程）での加熱処理によって、シリコーン樹脂層３０と、第１構成部２１が作製されたウエハ１０との結合力が上昇しやすく、剥離性が十分でない可能性がある。一方、モル比（ハイドロシリル基／ビニル基）が０．７／１未満である場合には、硬化物の架橋密度が低下するため、耐薬品性などに問題が生じる可能性がある。
【００７６】
主剤Ａと架橋剤Ｂとは、上述の如く、白金系触媒の存在下で加熱硬化され、架橋反応物となる。白金系触媒としては、公知のものを用いることができる。具体的には、塩化第一白金酸、塩化第二白金酸などの塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール化合物、アルデヒド化合物あるいは塩化白金酸と各種オレフィンとの鎖塩などがあげられる。白金系触媒は、主剤Ａと架橋剤Ｂとの合計１００質量部に対して、０．１〜２０質量部使用することが好ましく、１〜１０質量部使用することがより好ましい。
【００７７】
主剤Ａと架橋剤Ｂとの組み合わせとしては、特に限定されないが、例えば、ＫＮＳ−３２０Ａ，ＫＳ−８４７（いずれも信越化学工業株式会社製）、ＴＰＲ６７００（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）、ビニルシリコーン「８５００」（荒川化学工業株式会社製）とメチルハイドロジェンポリシロキサン「１２０３１」（荒川化学工業株式会社製）との組み合わせ、ビニルシリコーン「１１３６４」（荒川化学工業株式会社製）とメチルハイドロジェンポリシロキサン「１２０３１」との組み合わせ、ビニルシリコーン「１１３６５」とメチルハイドロジェンポリシロキサン「１２０３１」との組み合わせ等が挙げられる。なお、ＫＮＳ−３２０Ａ、ＫＳ−８４７およびＴＰＲ６７００は、すでに主剤Ａおよび架橋剤Ｂを含んだシリコーンである。
【実施例】
【００７８】
以下に、実施例などにより本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００７９】
（実施例）
実施例では、支持板として、直径３５０ｍｍ、板厚０．６ｍｍ、線膨張係数３８×１０−７／℃の無アルカリガラス板（旭硝子株式会社製、ＡＮ１００）の表面を純水洗浄、ＵＶ洗浄によって清浄化したものを準備した。
【００８０】
次いで、シリコーン樹脂組成物として、剥離紙用シリコーンを用意した。剥離紙用シリコーンとしては、両末端にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサン（主剤、荒川化学工業株式会社製、「８５００」）と、分子内にハイドロシリル基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（架橋剤、荒川化学工業株式会社製、「１２０３１」）と、白金系触媒（荒川化学工業株式会社製、「ＣＡＴ１２０７０」）とを混ぜた、無溶剤型の付加反応型シリコーンを用意した。
【００８１】
ここで、主剤と架橋剤との混合比は、架橋剤に含まれるハイドロシリル基と、主剤に含まれるビニル基とのモル比（ハイドロシリル基／ビニル基）が０．９／１となるように設定した。また、白金系触媒は、主剤と架橋剤との合計１００質量部に対して２質量部添加した。
【００８２】
次いで、用意したシリコーン樹脂組成物を、準備した支持板上に直径３４５ｍｍの大きさでダイコート装置にて塗布し（塗布量２０ｇ／ｍ２）、２１０℃にて３０分間大気中で加熱硬化して厚さ２０μｍのシリコーン樹脂層を固定形成した。
【００８３】
次いで、シリコーン樹脂層の表面に、直径３４０ｍｍ、厚さ３５０μｍのシリコンウエハを減圧雰囲気下で圧着して、シリコンウエハ、シリコーン樹脂層、および支持板からなる積層体を得た。続いて、支持板をステージに吸着固定して、シリコンウエハを固定し、カップ型のダイヤモンドホイールで研削した。
【００８４】
次いで、研削後の積層体から、５０ｍｍ角のサンプルを切り出して評価サンプルとした。各評価サンプルにおいて、シリコンウエハと支持板とは、シリコーン樹脂層を介して良好に密着していた。
【００８５】
１つの評価サンプルにおいて、シリコンウエハを平坦に保持した状態で、シリコンウエハとシリコーン樹脂層との間に剃刀を刺入して初期剥離を行った。続いて、初期剥離を行った位置から、シリコーン樹脂層および支持板からなる補強板を順次撓み変形させて剥離することで、補強板をシリコンウエハから除去した。その際、補強板を構成するシリコーン樹脂層および支持板は良好に密着していた。なお、研削後のシリコンウエハの平均厚さは、５０μｍであった。
【００８６】
残りの評価サンプルを窒素雰囲気炉内に設置し、以下の条件Ａ〜Ｃで熱処理した。
条件Ａ：１５０℃、１０分
条件Ｂ：２２０℃、１０分
条件Ｃ：３５０℃、１０分
その後、各評価サンプルにおいて、上記と同様にして、シリコーン樹脂層および支持板からなる補強板をシリコンウエハから除去した。その際、補強板を構成するシリコーン樹脂層および支持板は良好に密着していた。続いて、シリコーン樹脂層における発泡や膨れの有無を確認したところ、いずれの条件Ａ〜Ｃでも発泡や膨れは確認されなかった。また、シリコンウエハの第１面に傷などは認められなかった。
【００８７】
（比較例）
比較例では、支持板上に剥離紙用シリコーンを塗布して硬化させることでシリコーン樹脂層を固定形成する代わりに、硬質基板上に両面密着シートを貼り付けた以外は、実施例と同様にして、積層体を作製した。
【００８８】
両面密着シートとしては、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムの両面に、実施例のシリコーン樹脂組成物を塗布し硬化させて得られたものを使用した。両面密着シートにおける各シリコーン樹脂層の厚さは、２０μｍとした。
【００８９】
こうして得られた、シリコンウエハ、両面密着シートおよび支持板からなる積層体から、実施例と同様にして、評価サンプルを作製し、両面密着シートの耐熱性を評価した。
【００９０】
比較例では、条件Ａの場合、両面密着シートと支持板との間の一部に隙間が見られ、両面密着シートを構成するＰＥＴフィルムの一部が膨れていた。また、条件Ｂの場合、両面密着シートと支持板とが剥離し、両面密着シートを構成するＰＥＴフィルムが膨れていた。さらに、条件Ｃの場合、両面密着シートと支持板とが剥離し、両面密着シートを構成するＰＥＴフィルムは熱分解して、収縮していた。
【００９１】
なお、本実施例および比較例において使用されるウエハの第１面および第２面にはトランジスタや配線、電極などが作製されていないが、これらはウエハに比べて極めて小さいので、これらの存在の有無は上記評価結果にほとんど影響を及ぼさないと考えられる。
【符号の説明】
【００９２】
１０ 半導体ウエハ
１１ 第１面
１２ 第２面
１３ 研削面
２０ 半導体素子
２１ 第１構成部
２２ 第２構成部
２３ 貫通電極
２４ 貫通電極
３０ シリコーン樹脂層
３２ シリコーン樹脂組成物
４０ 支持板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの第１面に半導体素子の第１構成部を作製する第１工程と、
前記半導体ウエハの、前記第１構成部が作製された第１面に、シリコーン樹脂層のみを介して、支持板を貼り付ける第２工程と、
前記支持板を貼り付けた状態のまま、前記半導体ウエハの前記第１面に対向する第２面を研削した後、研削面に前記半導体素子の第２構成部を作製する第３工程と、
前記第１構成部および前記第２構成部が作製された前記半導体ウエハから、前記シリコーン樹脂層を剥離して、前記シリコーン樹脂層および前記支持板を除去し、また、前記半導体ウエハをチップ状に切断する第４工程とを備えることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２構成部は、前記半導体ウエハの前記研削面から前記第１面に貫通する貫通電極を含む請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記シリコーン樹脂層は、剥離紙用シリコーンの硬化物で形成される請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記剥離紙用シリコーンの硬化物は、両末端および／または側鎖中にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンと、分子内にハイドロシリル基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサンとの架橋反応物である請求項３に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記メチルハイドロジェンポリシロキサンが有する前記ハイドロシリル基と、前記直鎖状ポリオルガノシロキサンが有するビニル基とのモル比（ハイドロシリル基／ビニル基）が１．３／１〜０．７／１である請求項４に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記支持板と前記半導体ウエハとの平均線膨張係数の差の絶対値が３５×１０−７／℃以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記第２工程において、前記半導体ウエハの、前記第１構成部が作製された前記第１面に、減圧雰囲気下で、前記シリコーン樹脂層を介して前記支持板を圧着する請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記第２工程において、前記シリコーン樹脂層を前記支持板に固定した後、前記半導体ウエハの、前記第１構成部が作製された前記第１面に前記シリコーン樹脂層を貼り付ける請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記シリコーン樹脂層は、前記支持板上に剥離紙用シリコーンを塗布し、硬化させることで固定形成される請求項８に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記剥離紙用シリコーン中の非反応性シリコーンの含有量が５質量％以下である請求項９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記剥離紙用シリコーンの塗布を、ダイコート法、スピンコート法またはスクリーン印刷法を用いて実施する請求項９または１０に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記剥離紙用シリコーンの硬化を、５０〜２５０℃の温度で実施する請求項９〜１１のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１】
半導体ウエハの第１面に半導体素子の第１構成部を作製する第１工程と、
前記半導体ウエハの、前記第１構成部が作製された第１面に、シリコーン樹脂層のみを介して、支持板を貼り付ける第２工程と、
前記支持板を貼り付けた状態のまま、前記半導体ウエハの前記第１面に対向する第２面を研削した後、研削面に前記半導体素子の第２構成部を作製する第３工程と、
前記第１構成部および前記第２構成部が作製された前記半導体ウエハから、前記シリコーン樹脂層を剥離して、前記シリコーン樹脂層および前記支持板を除去し、また、前記半導体ウエハをチップ状に切断する第４工程とを備えることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２構成部は、前記半導体ウエハの前記研削面から前記第１面に貫通する貫通電極を含む請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記シリコーン樹脂層は、剥離紙用シリコーンの硬化物で形成される請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記剥離紙用シリコーンの硬化物は、両末端および／または側鎖中にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンと、分子内にハイドロシリル基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサンとの架橋反応物である請求項３に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記メチルハイドロジェンポリシロキサンが有する前記ハイドロシリル基と、前記直鎖状ポリオルガノシロキサンが有するビニル基とのモル比（ハイドロシリル基／ビニル基）が１．３／１〜０．７／１である請求項４に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記支持板と前記半導体ウエハとの平均線膨張係数の差の絶対値が３５×１０−７／℃以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記第２工程において、前記半導体ウエハの、前記第１構成部が作製された前記第１面に、減圧雰囲気下で、前記シリコーン樹脂層を介して前記支持板を圧着する請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記第２工程において、前記シリコーン樹脂層を前記支持板に固定した後、前記半導体ウエハの、前記第１構成部が作製された前記第１面に前記シリコーン樹脂層を貼り付ける請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記シリコーン樹脂層は、前記支持板上に剥離紙用シリコーンを塗布し、硬化させることで固定形成される請求項８に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記剥離紙用シリコーン中の非反応性シリコーンの含有量が５質量％以下である請求項９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記剥離紙用シリコーンの塗布を、ダイコート法、スピンコート法またはスクリーン印刷法を用いて実施する請求項９または１０に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記剥離紙用シリコーンの硬化を、５０〜２５０℃の温度で実施する請求項９〜１１のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−６４７１０（Ｐ２０１２−６４７１０Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０６９００（Ｐ２０１０−２０６９００）
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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