半导体衬底的制造方法、半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术的目的是提供半导体衬底的制造方法等，所述制造方法在研磨中半导体晶圆不会脱落等，而且得到的半导体衬底没有开裂或缺口等。为了解决上述课题，半导体衬底的制造方法包含如下工序：聚酰亚胺层形成工序，在支撑材料上形成聚酰亚胺层；晶圆粘贴工序，介由前述聚酰亚胺层而使前述支撑材料和半导体晶圆的电路形成面贴合；晶圆研磨工序，对粘贴有前述支撑材料的前述半导体晶圆的电路非形成面进行研磨；支撑材料剥离工序，从前述聚酰亚胺层剥离前述支撑材料；以及聚酰亚胺层剥离工序，从前述半导体晶圆剥离前述聚酰亚胺层。前述聚酰亚胺层包含聚酰亚胺，所述聚酰亚胺包含二苯甲酮骨架、以及源于具有脂肪族链的二胺的结构，所述聚酰亚胺的胺当量为4000～20000。

Manufacturing method of semiconductor substrate, semiconductor device and manufacturing method

The purpose of the invention is to provide a manufacturing method and the like of the semiconductor substrate, the manufacturing method will not fall off the semiconductor wafer and the like during grinding, and the obtained semiconductor substrate has no crack or notch and the like. In order to solve the above problem, the manufacturing method of semiconductor substrate includes the following processes: polyimide layer forming process, forming polyimide layer on the support material; wafer sticking process, making the support material and the circuit forming surface of semiconductor wafer fit by the polyimide layer; wafer grinding process, making the electricity of the semiconductor wafer pasted with the support material The non forming surface is ground; the supporting material is peeled off from the polyimide layer in the stripping process; and the polyimide layer is peeled off from the semiconductor wafer in the stripping process. The polyimide layer comprises a polyimide, the polyimide comprises a benzophenone skeleton and a structure derived from a diamine having an aliphatic chain, and the amine equivalent of the polyimide is 4000-20000.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体衬底的制造方法、半导体器件及其制造方法
本专利技术涉及半导体衬底的制造方法、半导体器件及其制造方法。
技术介绍
近年来，要求电子设备小型化、薄型化、轻质化、高集成化，并且要求减薄半导体晶圆的厚度。作为减薄半导体晶圆的厚度的方法，对半导体晶圆的未形成电路的面(在本说明书中，也称为“电路非形成面”)进行研磨的方法是已知的。在该方法中，例如，如图1所示，准备在支撑材料1上形成有粘接层2的构件(图1A)。然后，介由粘接层2而使支撑材料1与半导体晶圆3的形成了电路的面(在本说明书中，也称为“电路形成面”)3a贴合(图1B)。然后，在用支撑材料1支撑半导体晶圆3的同时，对电路非形成面3b进行研磨(图1C)。然后，从完成了研磨的半导体晶圆(在本说明书中，也称为“半导体衬底”)3’上剥离支撑材料1(图1D)，进而将粘接层2从半导体衬底3’剥离(图1E)。作为高集成化的方法，通过贯穿电极将较薄的半导体层叠而成的硅通孔(ThroughSiliconVia,TSV)技术已经被实用化，并且在制造工序内对上述层叠的晶圆进行处理的必要性逐年提高。另一方面，作为将半导体器件小型化的方法，近年来，采用具有用密封材料密封的半导体芯片、形成于该芯片外部的再布线层、以及连接于该再布线层的外部连接用电极的扇出型晶圆级封装(以下，也称为“FOWLP”)或扇出型面板级封装(以下，也称为“FOPLP”)。作为该FOWLP或FOPLP的制作方法，正在研究各种方法，作为其中之一，在支撑材料上形成再布线层、并在该再布线层上进行半导体芯片安装的方法等是已知的(例如，专利文献1)。在该方法中，例如，如图2所示，准备在支撑材料11上形成有粘接层12的构件(图2A)。然后，介由该粘接层12而在支撑材料11上形成再布线层13(图2B)。其后，在再布线层13上安装半导体芯片14(图2C)，利用密封材料15对半导体芯片14的与再布线层13的连接部以外的区域进行密封(图2D)。然后，剥离支撑材料11(图2E)，根据需要剥离粘接层12后，在再布线层13上形成外部连接用电极16(图2F)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-140971号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在此，作为用于上述半导体衬底的制造方法或半导体器件的制造方法的粘接层，从耐热性优异的观点考虑，经常使用聚酰亚胺。然而，聚酰亚胺在溶剂中的溶解性较低的情况居多，难以利用涂布法形成层。因此，通常进行以下操作：在支撑材料上涂布作为聚酰亚胺的前体的聚酰胺酸的清漆，并在支撑材料上对聚酰胺酸进行酰亚胺化(闭环聚合)。然而，聚酰胺酸在酰亚胺化时会发生脱水缩合。因此，存在在得到的粘接层(聚酰亚胺层)内容易产生气泡(孔隙)的课题。当粘接层包含这样的气泡时，难以使其表面变得平滑，而且粘接面积也变少，因此，容易使粘接层与其他构件的粘接性降低。另一方面，还存在如下课题：现有的聚酰亚胺的玻璃化转变温度(Tg)大多较高，在使支撑材料和半导体晶圆贴合时，例如需要将温度提高至250℃以上，等等。本专利技术是鉴于上述课题而完成的。即，本专利技术提供半导体衬底的制造方法，所述制造方法在研磨中半导体晶圆不会脱落等，而且得到的半导体衬底没有开裂或缺口等。另外，本专利技术还提供在再布线层中没有裂纹、而且没有断线等的半导体器件及其制造方法。用于解决课题的手段本专利技术的第一方面是以下的半导体衬底的制造方法。[1]半导体衬底的制造方法，其包含如下工序：聚酰亚胺层形成工序，在支撑材料上形成聚酰亚胺层；晶圆粘贴工序，介由前述聚酰亚胺层而使前述支撑材料和半导体晶圆的电路形成面贴合；晶圆研磨工序，对粘贴有前述支撑材料的前述半导体晶圆的电路非形成面进行研磨；支撑材料剥离工序，从前述聚酰亚胺层剥离前述支撑材料；以及聚酰亚胺层剥离工序，从前述半导体晶圆剥离前述聚酰亚胺层；前述聚酰亚胺层中使用的聚酰亚胺具有210℃以下的玻璃化转变温度，并且溶解于溶剂。[2]如[1]所述的半导体衬底的制造方法，其中，前述聚酰亚胺包含四羧酸二酐(α)和二胺(β)的缩聚单元，前述四羧酸二酐(α)包含具有下述式(1)所示的二苯甲酮骨架的芳香族四羧酸二酐(α1)，或前述二胺(β)包含具有下述式(2)所示的二苯甲酮骨架的芳香族二胺(β1)，[化学式1][化学式2]相对于前述四羧酸二酐(α)和前述二胺(β1)的总量而言的、前述芳香族四羧酸二酐(α1)和前述芳香族二胺(β1)的总量为5摩尔％～49摩尔％。[3]如[2]所述的半导体衬底的制造方法，其中，前述二胺(β)包含下述式(3)或(4)所示的脂肪族二胺(β5)，[化学式3](式(3)中，R1是具有包含C、N、O中的任何一个以上的原子的主链的脂肪族链，构成前述主链的原子数的合计为7～500，前述脂肪族链可以还具有包含C、N、H、O中的任何一个以上的原子的侧链，构成前述侧链的原子数的合计为10以下)[化学式4]H2N-R2-NH2(4)(式(4)中，R2是具有包含C、N、O中的任何一个以上的原子的主链的脂肪族链，构成前述主链的原子数的合计为5～500，前述脂肪族链可以还具有包含C、N、H、O中的任何一个以上的原子的侧链，构成前述侧链的原子数的合计为10以下)前述聚酰亚胺的胺当量为4000～20000。[4]如[3]所述的半导体衬底的制造方法，其中，相对于前述四羧酸二酐(α)和前述二胺(β1)的总量而言的、前述芳香族四羧酸二酐(α1)和前述芳香族二胺(β1)的总量为5摩尔％～30摩尔％，相对于前述四羧酸二酐(α)和前述二胺(β)的总量而言的、主链上不具有碳原子数3以上的脂肪族链的四羧酸二酐和二胺的总量为95摩尔％以上，前述四羧酸二酐(α)包含不具有联苯骨架而具有二苯基醚骨架的芳香族四羧酸二酐(α2)，或前述二胺(β)包含不具有联苯骨架而具有二苯基醚骨架的芳香族二胺(β2)，相对于前述四羧酸二酐(α)和前述二胺(β)的总量而言的、前述芳香族四羧酸二酐(α2)和前述芳香族二胺(β2)的总量为40摩尔％以上且95摩尔％以下，并且相对于前述四羧酸二酐(α)和前述二胺(β)的总量而言的、不具有联苯骨架而具有二苯基醚骨架、且具有3个以上芳香环的芳香族四羧酸二酐(α3)和不具有联苯骨架而具有二苯基醚骨架、且具有3个以上芳香环的芳香族二胺(β3)的总量为20摩尔％以上，前述四羧酸二酐(α)包含具有联苯骨架的芳香族四羧酸二酐(α4)，或前述二胺(β)包含具有联苯骨架的芳香族二胺(β4)，相对于前述四羧酸二酐(α)和前述二胺(β)的总量而言的、前述芳香族四羧酸二酐(α4)和前述芳香族二胺(β4)的总量为0摩尔％以上且低于45摩尔％，前述聚酰亚胺的粘均分子量η为0.6以上且1.60以下。[5]如[1]～[4]中任一项所述的半导体衬底的制造方法，其中，在前述晶圆研磨工序后且前述支撑材料剥离工序前，还具有在180℃以上的温度下对前述半导体晶圆的电路非形成面进行加工的晶圆加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.半导体衬底的制造方法，其包含如下工序：/n聚酰亚胺层形成工序，在支撑材料上形成聚酰亚胺层；/n晶圆粘贴工序，介由所述聚酰亚胺层而使所述支撑材料和半导体晶圆的电路形成面贴合；/n晶圆研磨工序，对粘贴有所述支撑材料的所述半导体晶圆的电路非形成面进行研磨；/n支撑材料剥离工序，从所述聚酰亚胺层剥离所述支撑材料；以及/n聚酰亚胺层剥离工序，从所述半导体晶圆剥离所述聚酰亚胺层；/n所述聚酰亚胺层中使用的聚酰亚胺具有210℃以下的玻璃化转变温度，并且溶解于溶剂。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170421 JP 2017-0846941.半导体衬底的制造方法，其包含如下工序：
聚酰亚胺层形成工序，在支撑材料上形成聚酰亚胺层；
晶圆粘贴工序，介由所述聚酰亚胺层而使所述支撑材料和半导体晶圆的电路形成面贴合；
晶圆研磨工序，对粘贴有所述支撑材料的所述半导体晶圆的电路非形成面进行研磨；
支撑材料剥离工序，从所述聚酰亚胺层剥离所述支撑材料；以及
聚酰亚胺层剥离工序，从所述半导体晶圆剥离所述聚酰亚胺层；
所述聚酰亚胺层中使用的聚酰亚胺具有210℃以下的玻璃化转变温度，并且溶解于溶剂。


2.根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，其中，所述聚酰亚胺包含四羧酸二酐(α)和二胺(β)的缩聚单元，
所述四羧酸二酐(α)包含具有下述式(1)所示的二苯甲酮骨架的芳香族四羧酸二酐(α1)，或所述二胺(β)包含具有下述式(2)所示的二苯甲酮骨架的芳香族二胺(β1)，
[化学式1]



[化学式2]



相对于所述四羧酸二酐(α)和所述二胺(β1)的总量而言的、所述芳香族四羧酸二酐(α1)和所述芳香族二胺(β1)的总量为5摩尔％～49摩尔％。


3.根据权利要求2所述的半导体衬底的制造方法，其中，所述二胺(β)包含下述式(3)或(4)所示的脂肪族二胺(β5)，
[化学式3]



式(3)中，R1是具有包含C、N、O中的任何一个以上的原子的主链的脂肪族链，构成所述主链的原子数的合计为7～500，
所述脂肪族链可以还具有包含C、N、H、O中的任何一个以上的原子的侧链，构成所述侧链的原子数的合计为10以下，
[化学式4]
H2N-R2-NH2(4)
式(4)中，R2是具有包含C、N、O中的任何一个以上的原子的主链的脂肪族链，构成所述主链的原子数的合计为5～500，
所述脂肪族链可以还具有包含C、N、H、O中的任何一个以上的原子的侧链，构成所述侧链的原子数的合计为10以下，
所述聚酰亚胺的胺当量为4000～20000。


4.根据权利要求3所述的半导体衬底的制造方法，其中，相对于所述四羧酸二酐(α)和所述二胺(β)的总量而言的、所述芳香族四羧酸二酐(α1)和所述芳香族二胺(β1)的总量为5摩尔％～30摩尔％，
相对于所述四羧酸二酐(α)和所述二胺(β)的总量而言的、主链上不具有碳原子数3以上的脂肪族链的四羧酸二酐和二胺的总量为95摩尔％以上，
所述四羧酸二酐(α)包含不具有联苯骨架而具有二苯基醚骨架的芳香族四羧酸二酐(α2)，或所述二胺(β)包含不具有联苯骨架而具有二苯基醚骨架的芳香族二胺(β2)，
相对于所述四羧酸二酐(α)和所述二胺(β)的总量而言的、所述芳香族四羧酸二酐(α2)和所述芳香族二胺(β2)的总量为40摩尔％以上且95摩尔％以下，并且相对于所述四羧酸二酐(α)和所述二胺(β)的总量而言的、不具有联苯骨架而具有二苯基醚骨架、且具有3个以上芳香环的芳香族四羧酸二酐(α3)和不具有联苯骨架而具有二苯基醚骨架、且具有3个以上芳香环的芳香族二胺(β3)的总量为20摩尔％以上，
所述四羧酸二酐(α)包含具有联苯骨架的芳香族四羧酸二酐(α4)，或所述二胺(β)包含具有联苯骨架的芳香族二胺(β4)，
相对于所述四羧酸二酐(α)和所述二胺(β)的总量而言的、所述芳香族四羧酸二酐(α4)和所述芳香族二胺(β4)的总量为0摩尔％以上且低于45摩尔％，
所述聚酰亚胺的粘均分子量η为0.6以上且1.60以下。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体衬底的制造方法，其中，在所述晶圆研磨工序后且所述支撑材料剥离工序前，还具有在180℃以上的温度下对所述半导体晶圆的电路非形成面进行加工的晶圆加工工序。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体衬底的制造方法，其中，在所述聚酰亚胺层形成工序后且所述晶圆粘贴工序前，还具有在所述聚酰亚胺层上形成凹凸吸收层的凹凸吸收层形成工序，
所述晶圆粘贴工序是介由所述聚酰亚胺层和所述凹凸吸收层而使所述支撑材料与所述半导体晶圆的电路形成面贴合的工序，
所述聚酰亚胺层剥离工序是从所述半导体晶圆剥离所述凹凸吸收层和所述聚酰亚胺层的工序。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体衬底的制造方法，其中，所述支撑材料剥离工序是对所述支撑材料与所述聚酰亚胺层的界面照射激光的工序。


8.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体衬底的制造方法，其中，所述支撑材料剥离工序是利用溶剂使所述聚酰亚胺层的至少一部分溶解的工序。


9.根据权利要求1～8中任一项所述的半导体衬底的制造方法，其中，所述聚酰亚胺层形成工序是涂布包含溶剂和前述聚酰亚胺的清漆，并使所述清漆干燥的工序。


10.根据权利要求1～8中任一项所述的半导体衬底的制造方法，其中，所述聚酰亚胺层形成工序是将包含所述聚酰亚胺的聚酰亚胺片粘贴至所述支撑材料的工序。


11.半导体器件的制造方法，其包含如下工序：
聚酰亚胺层形成工序，在支撑材料上形成聚酰亚胺层；
再布线层形成工序，介由所述聚酰亚胺层而在所述支撑材料上形成再布线层；
半导体芯片接合工序，在所述再布线层上配置半导体芯片，并使所述再布线层与所述半导体芯片以电导通的方式接合；
密封工序，利用密封材料将与所述再布线层接合的所述半导体芯片进行密封；以及
支撑材料剥离工序，将所述支撑材料从所述聚酰亚胺层剥离；
所述聚酰亚胺层中使用的聚酰亚胺具有210℃以下的玻璃化转变温度，并且溶解于溶剂。


12.根据权利要求11所述的半导体器件的制造方法，其中，所述聚酰亚胺包含四羧酸二酐(α)和二胺(β)的缩聚单元，
所述四羧酸二酐(α)包含具有下述式(1)所示的二苯甲酮骨架的芳香族四羧酸二酐(α1)，或所述二胺(β)包含具有下述式(2)所示的二苯甲酮骨架的芳香族二胺(β1)，
[化学式5]



[化学式6]



相对于所述四羧酸二酐(α)和所述二胺(β)的总量而言的、所述芳香族四羧酸二酐(α1)和所述芳香族二胺(β1)的总量为5摩尔％～49摩尔％，
所述二胺(β)包含下述式(3)或(4)所示的脂肪族二胺(β5)，
[化学式7]



式(3)中，R1是具有包含C、N、O中的任何一个以上的原子的主链的脂肪族链，构成所述主链的原子数的合计为7～500，
所述脂肪族链可以还具有包含C、N、H、O中的任何一个以上的原...

【专利技术属性】
技术研发人员：镰田润，春田佳一郎，畦崎崇，今川清水，藤井谦一，茅场靖刚，高村一夫，
申请(专利权)人：三井化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP