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JP2008235723A - Wafer body structure and manufacturing method thereof - Google Patents

Wafer body structure and manufacturing method thereof Download PDF

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JP2008235723A JP2007075678A JP2007075678A JP2008235723A JP 2008235723 A JP2008235723 A JP 2008235723A JP 2007075678 A JP2007075678 A JP 2007075678A JP 2007075678 A JP2007075678 A JP 2007075678A JP 2008235723 A JP2008235723 A JP 2008235723A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wafer body structure in which post-processing such as packaging can be performed upon a part of a semiconductor substrate with an integrated circuit formed therein, using a manufacturing facility designed for semiconductor substrates whose size is smaller than that of the semiconductor substrate, and a manufacturing method thereof. <P>SOLUTION: A wafer body structure includes a carrier wafer 10, a wafer chip 21 that is bonded on one side of the carrier wafer 10 and smaller than the carrier wafer, and a filling layer 30 filling the space around the wafer chip 21 on the carrier wafer 10. The wafer chip 21 is a part of a semiconductor substrate larger than the carrier wafer 10 and is positioned inside an edge of the carrier wafer 10 as a whole. A planar shape of the filling layer 30 is approximately identical to an outer form of the carrier wafer 10 and the thickness of the filling layer 30 is approximately equal to that of the wafer chip 21. The carrier wafer 10 and the filling layer 30 have a coefficient of thermal expansion equal to that of the wafer chip 21. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ウェハー構造体及びその製造方法に関し、さらに言えば、ウェハー状のキャリア基板上に例えば当該キャリア基板より大きい半導体基板の一部を接合して形成されていて、全体としては当該キャリア基板と略同一の大きさを有するウェハー状半導体基板と同等の取り扱いが可能なウェハー構造体と、その製造方法に関する。   The present invention relates to a wafer structure and a method for manufacturing the same, and more specifically, formed on a wafer-like carrier substrate by bonding a part of a semiconductor substrate larger than the carrier substrate, for example, as a whole. The present invention relates to a wafer structure that can be handled in the same manner as a wafer-like semiconductor substrate having substantially the same size, and a manufacturing method thereof.

集積回路装置は近年、いっそうの微細化・高機能化が進んでいるが、それに伴って製造設備費が急激に上昇している。そこで、製造コストを低減するために、単一の半導体ウェハー(以下、単にウェハーとも言う)からより多くの集積回路装置(集積回路チップ)が得られるように、プロセスの微細化と共にウェハーの大規模化が進んでいる。これは、集積回路装置を製造するためには何百もの工程を経る必要があるために、ウェハーの直径が大きいほど一度に処理できる集積回路装置の数が増え、製造コスト面で有利であるからである。最近では、直径が12インチ(約30cm)のウェハーが多用されるようになっている。   In recent years, integrated circuit devices have been further miniaturized and highly functionalized, but the cost of manufacturing equipment has been increasing rapidly. Therefore, in order to reduce the manufacturing cost, in order to obtain more integrated circuit devices (integrated circuit chips) from a single semiconductor wafer (hereinafter also simply referred to as a wafer), the scale of the wafer is increased along with the miniaturization of the process. Is progressing. This is because, since it is necessary to go through hundreds of steps to manufacture an integrated circuit device, the larger the wafer diameter, the more integrated circuit devices that can be processed at a time, which is advantageous in terms of manufacturing cost. It is. Recently, a wafer having a diameter of 12 inches (about 30 cm) has been widely used.

本発明の関連技術としては、埋込型ウェハーレベル・チップサイズパッケージ(EWLP, Embedded Wafer-Level Chip-Size Package)技術がある。EWLPは、平らなベースプレート上の所定位置に複数のWLP(LSIチップ)をそれぞれダイボンディングした後、埋め込まれるWLPの厚さが揃っていることを利用してWLPの上面ぎりぎりまで樹脂を埋め込んだものであり、ビルドアップ工法による配線形成が可能である。樹脂による埋込(封止)が完了すると、前記樹脂に絶縁層と貫通孔を形成してから銅メッキすることにより、WLP(LSIチップ)のアルミニウム電極に電気的接続された回路層を形成する。そして、前記樹脂の表面にハンダボール等の外部接続端子を形成してから、ダイシングを行ってWLP毎に分離する。その結果、前記樹脂中にWLPが埋め込まれ、その表面に外部接続端子が形成されたチップサイズパッケージが得られる(非特許文献1参照)。
電子材料2005年7月号別冊「実装技術ガイドブック2005」工業調査会発行、pp183〜187)
As a related technology of the present invention, there is an embedded wafer level chip size package (EWLP) technology. In EWLP, a plurality of WLPs (LSI chips) are die-bonded at predetermined positions on a flat base plate, and then the resin is embedded to the very top of the WLP by utilizing the thickness of the embedded WLP. Therefore, the wiring can be formed by the build-up method. When embedding (sealing) with resin is completed, an insulating layer and a through hole are formed in the resin and then copper plating is performed to form a circuit layer electrically connected to the aluminum electrode of the WLP (LSI chip). . Then, external connection terminals such as solder balls are formed on the surface of the resin, and then dicing is performed to separate each WLP. As a result, a chip size package is obtained in which WLP is embedded in the resin and external connection terminals are formed on the surface thereof (see Non-Patent Document 1).
(Electronic Materials July 2005 issue "Mounting Technology Guidebook 2005" published by Industrial Research Council, pp 183 to 187)

ところで、例えば、直径12インチのウェハーの内部に形成された集積回路の各々に対して、当該ウェハーのままでパッケージング等の後処理を行う場合、例えばウェーハレベル・チップサイズ・パッケージを形成する工程を実施する場合には、その後処理の実行だけを考えれば、当該ウェハーの形態のままで行う必要は必ずしもない。当該ウェハーを例えば1/4に切断し、得られたウェハー片(1/4切断片)を用いて後処理を行ってもよい。そのようにすれば、例えば、直径8インチ(約20cm)のウェハー用に設計された既存の前世代の製造設備でその後処理を行うことが可能となるから、既存製造設備の有効活用になるだけでなく、集積回路装置の製造コストの低減にもつながり、便宜である。   By the way, for example, when post-processing such as packaging is performed on each of the integrated circuits formed in a wafer having a diameter of 12 inches while maintaining the wafer, for example, a process of forming a wafer level chip size package In the case of carrying out the above, it is not always necessary to carry out the wafer as it is in consideration of only the execution of the subsequent processing. For example, the wafer may be cut into ¼, and post-treatment may be performed using the obtained wafer piece (¼ cut piece). By doing so, for example, it becomes possible to perform subsequent processing in an existing previous generation manufacturing facility designed for a wafer having a diameter of 8 inches (about 20 cm), so that only the existing manufacturing facility can be effectively used. In addition, the manufacturing cost of the integrated circuit device is reduced, which is convenient.

しかし、集積回路装置の製造設備は、略円形のウェハーの形態で各プロセスを実施するように設計されているため、1/4ウェハー片をそのままの形態で製造設備に通すことはできない。また、ウェハーの切断を従来の一般的なダイシングソーを用いたダイシング法で行うことはは、ウェハー内の集積回路領域(チップ領域)間にダイシングソーの削り代が生じること等の理由から好ましくない。   However, since the integrated circuit device manufacturing facility is designed to perform each process in the form of a substantially circular wafer, a quarter wafer piece cannot be passed through the manufacturing facility as it is. In addition, it is not preferable that the wafer is cut by a dicing method using a conventional general dicing saw because a cutting margin of the dicing saw is generated between integrated circuit regions (chip regions) in the wafer. .

そこで、本発明の目的は、集積回路が内部に形成された半導体基板(例えば直径12インチの半導体ウェハー)の一部に対して、当該半導体基板より小さいサイズの半導体基板(例えば直径8インチの半導体ウェハー)用に設計された製造設備を用いてパッケージング等の後処理を行うことを可能とするウェハー構造体を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor substrate (for example, a semiconductor having a diameter of 8 inches) smaller than the semiconductor substrate with respect to a part of a semiconductor substrate (for example, a semiconductor wafer having a diameter of 12 inches) having an integrated circuit formed therein. It is an object of the present invention to provide a wafer structure capable of performing post-processing such as packaging using a manufacturing facility designed for (wafer).

本発明の他の目的は、上述したウェハー構造体を簡単な方法で且つ低コストで製造できるウェハー構造体の製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a wafer structure, which can manufacture the above-described wafer structure at a low cost with a simple method.

ここに明記しない本発明の他の目的は、以下の説明及び添付図面から明らかになるであろう。   Other objects of the present invention which are not specified here will become apparent from the following description and the accompanying drawings.

(1) 本発明の第1の観点では、ウェハー構造体が提供される。このウェハー構造体は、
ウェハー状のキャリア基板と、
前記キャリア基板の一つの平面に接合された、前記キャリア基板より小さい平面形状を有する第1半導体基板と、
前記キャリア基板上において前記第1半導体基板の周囲に存在する空間を埋め込む充填材層とを備え、
前記第1半導体基板は、前記キャリア基板より大きい平面形状を有する第2半導体基板の一部であり、
前記第1半導体基板は、その全体が前記キャリア基板の周縁より内側に配置されており、
前記充填材層の平面形状は前記キャリア基板の外形と略同一に形成されていると共に、前記充填材層の厚さは前記第1半導体基板の厚さと略同一とされていて、前記第1半導体基板の表面は前記充填材層から露出しており、
前記キャリア基板および前記充填材層は、前記第1半導体基板と同等の熱膨張係数を有していることを特徴とするものである。
(1) In a first aspect of the present invention, a wafer structure is provided. This wafer structure is
A wafer-like carrier substrate;
A first semiconductor substrate having a planar shape smaller than the carrier substrate, bonded to one plane of the carrier substrate;
A filler layer that embeds a space around the first semiconductor substrate on the carrier substrate;
The first semiconductor substrate is a part of a second semiconductor substrate having a larger planar shape than the carrier substrate;
The first semiconductor substrate is entirely disposed inside the periphery of the carrier substrate,
The planar shape of the filler layer is substantially the same as the outer shape of the carrier substrate, and the thickness of the filler layer is substantially the same as the thickness of the first semiconductor substrate. The surface of the substrate is exposed from the filler layer,
The carrier substrate and the filler layer have a thermal expansion coefficient equivalent to that of the first semiconductor substrate.

(2) 本発明の第1の観点によるウェハー構造体では、上述したように、ウェハー状のキャリア基板の一つの平面に、当該キャリア基板より大きい平面形状を有する第2半導体基板の一部であって前記キャリア基板より平面形状が小さい第1半導体基板が接合されている。前記第1半導体基板は、その全体が前記キャリア基板の周縁より内側に配置されている、つまり、前記第1半導体基板の全体が前記キャリア基板上にあり、前記キャリア基板から突出する部分は存在しない。   (2) In the wafer structure according to the first aspect of the present invention, as described above, one plane of the wafer-like carrier substrate is a part of the second semiconductor substrate having a larger planar shape than the carrier substrate. A first semiconductor substrate having a planar shape smaller than that of the carrier substrate is bonded. The first semiconductor substrate is entirely disposed inside the periphery of the carrier substrate, that is, the entire first semiconductor substrate is on the carrier substrate and there is no portion protruding from the carrier substrate. .

また、前記キャリア基板上にある前記第1半導体基板の周囲の空間は、前記充填材層によって埋め込まれている。そして、前記充填材層の平面形状は、前記キャリア基板の外形と略同一に形成されていると共に、前記充填材層の厚さは、前記第1半導体基板の厚さと略同一とされていて、前記第1半導体基板の表面は前記充填材層から露出している。   In addition, a space around the first semiconductor substrate on the carrier substrate is filled with the filler layer. The planar shape of the filler layer is formed substantially the same as the outer shape of the carrier substrate, and the thickness of the filler layer is substantially the same as the thickness of the first semiconductor substrate, The surface of the first semiconductor substrate is exposed from the filler layer.

したがって、本発明の第1の観点によるウェハー構造体の外形は、前記キャリア基板と略同一の平面形状を有する一枚の半導体ウェハーと同等であり、搬送、把持等の機械的操作においては、一枚のウェハーと同等の取り扱いが可能である。   Therefore, the outer shape of the wafer structure according to the first aspect of the present invention is equivalent to a single semiconductor wafer having substantially the same planar shape as the carrier substrate. The same handling as a single wafer is possible.

しかも、前記キャリア基板および前記充填材層は、前記第1半導体基板と同等の熱膨張係数を有しているので、前記キャリア基板と前記充填材層と前記第1半導体基板とが、熱膨張係数の相違に起因してそれらの接合面で剥離するといった現象が生じない。したがって、前記充填材層から露出している前記第1半導体基板の表面から当該第1半導体基板に対して、パッケージング等の所望の処理を行うことが可能である。   Moreover, since the carrier substrate and the filler layer have the same thermal expansion coefficient as that of the first semiconductor substrate, the carrier substrate, the filler layer, and the first semiconductor substrate have a thermal expansion coefficient. Due to the difference, the phenomenon of peeling at the joint surfaces does not occur. Therefore, it is possible to perform a desired process such as packaging on the first semiconductor substrate from the surface of the first semiconductor substrate exposed from the filler layer.

よって、本発明の第1の観点によるウェハー構造体は、集積回路が内部に形成された半導体基板(例えば直径12インチの半導体ウェハー)の一部に対して、当該半導体基板より小さいサイズの半導体基板(例えば直径8インチの半導体ウェハー)用に設計された製造設備を用いて、パッケージング等の後処理を行うことが可能である。   Therefore, the wafer structure according to the first aspect of the present invention is a semiconductor substrate having a size smaller than that of a part of a semiconductor substrate (for example, a semiconductor wafer having a diameter of 12 inches) having an integrated circuit formed therein. Post-processing such as packaging can be performed using a manufacturing facility designed for a semiconductor wafer (for example, a semiconductor wafer having a diameter of 8 inches).

(3) 本発明の第1の観点によるウェハー構造体の好ましい例では、前記第1半導体基板が、内部に集積回路が形成された前記第2半導体基板の切断片とされる。   (3) In a preferred example of the wafer structure according to the first aspect of the present invention, the first semiconductor substrate is a cut piece of the second semiconductor substrate in which an integrated circuit is formed.

本発明の第1の観点によるウェハー構造体の他の好ましい例では、前記キャリア基板として前記第1半導体基板と同じ単結晶または多結晶の半導体基板が使用される。   In another preferred example of the wafer structure according to the first aspect of the present invention, the same single-crystal or polycrystalline semiconductor substrate as the first semiconductor substrate is used as the carrier substrate.

この例では、好ましくは、前記充填材層として前記第1半導体基板と同じ半導体の層が使用され、あるいは、前記第1半導体基板と同等の熱膨張係数を有するガラスの層が使用される。   In this example, the same semiconductor layer as the first semiconductor substrate is preferably used as the filler layer, or a glass layer having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the first semiconductor substrate is used.

本発明の第1の観点によるウェハー構造体の他の好ましい例では、前記第1半導体基板が単結晶シリコンから形成され、前記キャリア基板が単結晶シリコンまたは多結晶シリコンから形成される。   In another preferred example of the wafer structure according to the first aspect of the present invention, the first semiconductor substrate is made of single crystal silicon, and the carrier substrate is made of single crystal silicon or polycrystalline silicon.

この例では、好ましくは、前記充填材層としてシリコン層が使用され、あるいは、シリコンと同等の熱膨張係数を有するガラスの層が使用される。   In this example, a silicon layer is preferably used as the filler layer, or a glass layer having a thermal expansion coefficient equivalent to that of silicon is used.

本発明の第1の観点によるウェハー構造体のさらに他の好ましい例では、前記第1半導体基板が化合物半導体から形成され、前記キャリア基板が前記第1半導体基板と同じ単結晶または多結晶の化合物半導体基板から形成される。   In still another preferred example of the wafer structure according to the first aspect of the present invention, the first semiconductor substrate is formed of a compound semiconductor, and the carrier substrate is the same monocrystalline or polycrystalline compound semiconductor as the first semiconductor substrate. It is formed from a substrate.

この例では、好ましくは、前記充填材層として前記第1半導体基板と同じ化合物半導体の層が使用され、あるいは、前記第1半導体基板と同等の熱膨張係数を有するガラスの層が使用される。   In this example, preferably, a layer of the same compound semiconductor as the first semiconductor substrate is used as the filler layer, or a glass layer having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the first semiconductor substrate is used.

本発明の第1の観点によるウェハー構造体のさらに他の好ましい例では、前記キャリア基板が、前記第1半導体基板と同等の加工性を有する。この例では、前記第1半導体基板に対する処理を、前記キャリア基板を介して前記キャリア基板の裏側から行うことができる利点がある。なお、この例における「加工性」とは、前記第1半導体基板に対して所望の加工(例えばエッチング、薄膜形成など)を行う際に、前記第1半導体基板に対して設定する加工条件で前記キャリア基板に対しても同等の加工が行われることを意味する。   In still another preferred example of the wafer structure according to the first aspect of the present invention, the carrier substrate has a workability equivalent to that of the first semiconductor substrate. In this example, there is an advantage that the process for the first semiconductor substrate can be performed from the back side of the carrier substrate through the carrier substrate. The “workability” in this example refers to the processing conditions set for the first semiconductor substrate when desired processing (for example, etching, thin film formation, etc.) is performed on the first semiconductor substrate. This means that the same processing is performed on the carrier substrate.

この例では、前記第1半導体基板の内部の集積回路が前記キャリア基板とは反対側に配置されるのが好ましい。そうすれば、前記キャリア基板を貫通して、前記第1半導体基板の裏面側から前記集積回路に達する電極等を形成することができるからである。   In this example, it is preferable that the integrated circuit inside the first semiconductor substrate is disposed on the side opposite to the carrier substrate. By doing so, it is possible to form an electrode or the like that penetrates the carrier substrate and reaches the integrated circuit from the back surface side of the first semiconductor substrate.

(4) 本発明の第2の観点では、ウェハー構造体の製造方法が提供される。このウェハー構造体の製造方法は、
ウェハー状のキャリア基板の一つの平面に、前記キャリア基板より小さい平面形状を有する第1半導体基板をその全体が前記キャリア基板の周縁より内側に配置されるように接合する工程と、
前記キャリア基板上において前記第1半導体基板の周囲に存在する空間に充填材を埋め込むことによって、平面形状が前記キャリア基板の外形と略同一であると共に、厚さが前記第1半導体基板の厚さと略同一である充填材層を形成する工程とを備え、
前記充填材層は、前記第1半導体基板の表面が前記充填材層から露出するように形成されており、
前記キャリア基板および前記充填材層は、前記第1半導体基板と同等の熱膨張係数を有していることを特徴とするものである。
(4) In the 2nd viewpoint of this invention, the manufacturing method of a wafer structure is provided. The manufacturing method of this wafer structure is as follows:
Bonding a first semiconductor substrate having a planar shape smaller than the carrier substrate to one plane of a wafer-like carrier substrate so that the entire semiconductor substrate is disposed inside the periphery of the carrier substrate;
By embedding a filler in a space around the first semiconductor substrate on the carrier substrate, the planar shape is substantially the same as the outer shape of the carrier substrate, and the thickness is equal to the thickness of the first semiconductor substrate. Forming a filler layer that is substantially identical,
The filler layer is formed such that a surface of the first semiconductor substrate is exposed from the filler layer;
The carrier substrate and the filler layer have a thermal expansion coefficient equivalent to that of the first semiconductor substrate.

(5) 本発明の第2の観点によるウェハー構造体の製造方法では、上述したような工程を経てウェハー構造体を製造するものであるから、本発明の第1の観点によるウェハー構造体を製造できることが明らかである。   (5) In the method for manufacturing a wafer structure according to the second aspect of the present invention, the wafer structure is manufactured through the steps as described above. Therefore, the wafer structure according to the first aspect of the present invention is manufactured. Obviously you can.

また、前記キャリア基板上に前記第1半導体基板を接合する工程は、例えば公知の陽極接合法によって、接着剤や粘着剤を使用せずに容易に実施することができる。前記キャリア基板上において前記第1半導体基板の周囲に存在する空間に充填材を埋め込むことによって前記充填材層を形成する工程は、例えば適当な成形型を用いて公知の半導体微粉末を充填・固化することによって、容易に実施することができる。前記第1半導体基板の表面を前記充填材層から露出させるためには、必要に応じて、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて前記充填材層を研磨すればよい。   In addition, the step of bonding the first semiconductor substrate onto the carrier substrate can be easily performed by using a known anodic bonding method without using an adhesive or a pressure-sensitive adhesive. The step of forming the filler layer by embedding a filler in a space existing around the first semiconductor substrate on the carrier substrate is performed by, for example, filling and solidifying a known semiconductor fine powder using an appropriate mold. This can be easily implemented. In order to expose the surface of the first semiconductor substrate from the filler layer, the filler layer may be polished using, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method.

よって、本発明の第2の観点によるウェハー構造体の製造方法によれば、上記ウェハー構造体を簡単な方法で且つ低コストで製造することができる。   Therefore, according to the method for manufacturing a wafer structure according to the second aspect of the present invention, the wafer structure can be manufactured by a simple method and at low cost.

(6) 本発明の第2の観点によるウェハー構造体の製造方法の好ましい例では、前記第1半導体基板が、内部に集積回路が形成された前記第2半導体基板の切断片とされる。   (6) In a preferred example of the method for manufacturing a wafer structure according to the second aspect of the present invention, the first semiconductor substrate is a cut piece of the second semiconductor substrate in which an integrated circuit is formed.

本発明の第2の観点によるウェハー構造体の製造方法の他の好ましい例では、前記キャリア基板上に前記第1半導体基板を接合する工程が、陽極接合法を使用して行われる。接着剤や粘着剤を使用せずに、前記キャリア基板上に前記第1半導体基板を強固に接合できるからである。   In another preferred example of the method for manufacturing a wafer structure according to the second aspect of the present invention, the step of bonding the first semiconductor substrate onto the carrier substrate is performed using an anodic bonding method. This is because the first semiconductor substrate can be firmly bonded onto the carrier substrate without using an adhesive or an adhesive.

本発明の第2の観点によるウェハー構造体の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記充填材層を形成する工程が、一面に前記第1半導体基板が固着せしめられた前記キャリア基板を成形型の内部に配置する工程と、成形型の内部において前記キャリア基板上の前記第1半導体基板の周囲に形成された成形空間に、前記充填材の粉末を充填して固化させる工程とを含む。前記充填材層の形成が容易に且つ短時間で行えるからである。   In still another preferred example of the method for manufacturing a wafer structure according to the second aspect of the present invention, the step of forming the filler layer includes forming the carrier substrate having the first semiconductor substrate fixed on one surface thereof as a mold. And a step of filling and solidifying the filler powder in a molding space formed around the first semiconductor substrate on the carrier substrate inside the mold. This is because the filler layer can be formed easily and in a short time.

この例では、必要に応じて、前記第1半導体基板の表面を前記充填材層から露出させるために、前記第1半導体基板の表面を覆う前記充填材層を研磨あるいはエッチングする工程が実施される。研磨する場合は、この工程を公知のCMP法で行うのが好ましい。エッチングする場合は、この工程を公知のドライエッチング法で行うのが好ましい。   In this example, if necessary, a step of polishing or etching the filler layer covering the surface of the first semiconductor substrate is performed in order to expose the surface of the first semiconductor substrate from the filler layer. . In the case of polishing, this step is preferably performed by a known CMP method. In the case of etching, this step is preferably performed by a known dry etching method.

また、この例では、前記充填材の粉末としては、前記第1半導体基板と熱膨張率係数が同等のものであれば、半導体粉末、ガラス粉末等、任意のものが使用できる。しかし、前記第1半導体基板と同じ半導体の粉末を使用するのが好ましい。   In this example, any powder such as semiconductor powder or glass powder may be used as the filler powder as long as the coefficient of thermal expansion is the same as that of the first semiconductor substrate. However, it is preferable to use the same semiconductor powder as the first semiconductor substrate.

しかし、前記充填材層を形成する工程は、コスト面で難点がなければ、前記充填材の薄膜を堆積させることによって実施してもよいし、SOG(Spin-On-Glass)材を充填して加熱硬化させることによって実施してもよい。   However, the step of forming the filler layer may be performed by depositing a thin film of the filler, if there is no cost problem, or by filling a SOG (Spin-On-Glass) material. You may implement by heat-hardening.

本発明の第2の観点によるウェハー構造体の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記第1半導体基板として単結晶シリコン基板が使用され、前記キャリア基板として単結晶または多結晶のシリコン基板が使用される。   In still another preferred example of the method for manufacturing a wafer structure according to the second aspect of the present invention, a single crystal silicon substrate is used as the first semiconductor substrate, and a single crystal or polycrystalline silicon substrate is used as the carrier substrate. Is done.

この例では、好ましくは、前記充填材層としてシリコン層が使用され、あるいは、シリコンと同等の熱膨張係数を有するガラスの層が使用される。   In this example, a silicon layer is preferably used as the filler layer, or a glass layer having a thermal expansion coefficient equivalent to that of silicon is used.

本発明の第2の観点によるウェハー構造体の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記第1半導体基板として化合物半導体基板が使用され、前記キャリア基板として前記第1半導体基板と同じ単結晶または多結晶の化合物半導体基板が使用される。   In still another preferred example of the method for manufacturing a wafer structure according to the second aspect of the present invention, a compound semiconductor substrate is used as the first semiconductor substrate, and the same single crystal or multiple as the first semiconductor substrate is used as the carrier substrate. A crystalline compound semiconductor substrate is used.

この例では、好ましくは、前記充填材層として前記第1半導体基板と同じ化合物半導体の層が使用され、あるいは、前記第1半導体基板と同等の熱膨張係数を有するガラスの層が使用される。   In this example, preferably, a layer of the same compound semiconductor as the first semiconductor substrate is used as the filler layer, or a glass layer having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the first semiconductor substrate is used.

本発明の第2の観点によるウェハー構造体の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記第1半導体基板が、ステルス・ダイシング技術を用いて前記第1半導体基板より大きい平面形状を有する第2半導体基板を切断することによって形成される。この例では、ほとんどカーフロス(削り代)を生じずに、また切断箇所にチッピングやクラックを発生させずに、前記第2半導体基板の切断が可能である、という利点がある。   In still another preferred example of the method for manufacturing a wafer structure according to the second aspect of the present invention, the first semiconductor substrate has a planar shape larger than that of the first semiconductor substrate using a stealth dicing technique. It is formed by cutting the substrate. In this example, there is an advantage that the second semiconductor substrate can be cut with almost no kerfloss (cutting allowance) and without generating chipping or cracks at the cut portion.

(7) 本発明の第1の観点によるウェハー構造体および本発明の第2の観点によるウェハー構造体の製造方法では、前記第1半導体基板としては、任意の半導体基板を使用できることは言うまでもない。しかし、集積回路用として一般的に使用されている単結晶シリコンの基板やGaAs等の化合物半導体の基板が好適である。   (7) In the wafer structure according to the first aspect of the present invention and the method for producing a wafer structure according to the second aspect of the present invention, it goes without saying that any semiconductor substrate can be used as the first semiconductor substrate. However, a single crystal silicon substrate or a compound semiconductor substrate such as GaAs, which is generally used for integrated circuits, is preferable.

前記キャリア基板としては、前記第1半導体基板と熱膨張率係数が同等であり、且つ前記第1半導体基板と組み合わせた状態で使用しても前記第1半導体基板中の集積回路の動作に支障が生じないものであれば、任意のものが使用できるが、単結晶または多結晶のシリコン基板、単結晶または多結晶の化合物半導体基板が好ましい。前記キャリア基板の表面に絶縁膜が形成されていてもよい。   The carrier substrate has the same coefficient of thermal expansion as that of the first semiconductor substrate, and even if used in combination with the first semiconductor substrate, the operation of the integrated circuit in the first semiconductor substrate is hindered. Any material can be used as long as it does not occur, but a single crystal or polycrystalline silicon substrate and a single crystal or polycrystalline compound semiconductor substrate are preferable. An insulating film may be formed on the surface of the carrier substrate.

前記充填材としては、前記第1半導体基板と熱膨張率係数が同等のものであれば、任意のものが使用できる。前記第1半導体基板と同一の半導体粉末(例えばシリコン粉末等)が好適に使用できるが、前記第1半導体基板と熱膨張率係数が同等のガラス粉末(例えばボロシリケート(B・SiO系)ガラス)などでもよい。 Any filler can be used as long as it has the same coefficient of thermal expansion as that of the first semiconductor substrate. The same semiconductor powder as the first semiconductor substrate (for example, silicon powder) can be preferably used, but glass powder having the same coefficient of thermal expansion as the first semiconductor substrate (for example, borosilicate (B 2 O 3 .SiO 4)). System) glass) or the like.

前記キャリア基板と前記充填材は前記第1半導体基板と熱膨張率係数が同等であることが必要であるが、ここに「同等」とは、同一である場合だけではなく、ほぼ同一であるか近似していて、前記第1半導体基板に対してパッケージング等の所望の処理を行う際に、前記第1半導体基板と前記キャリア基板と前記第1半導体基板とが、熱膨張係数の相違に起因してそれらの接合面で剥離するといった現象が生じないことを意味する。   The carrier substrate and the filler are required to have the same coefficient of thermal expansion as that of the first semiconductor substrate. Here, “equivalent” is not only the same, but is almost the same. When the desired processing such as packaging is performed on the first semiconductor substrate, the first semiconductor substrate, the carrier substrate, and the first semiconductor substrate are caused by a difference in thermal expansion coefficient. This means that the phenomenon of peeling at the joint surface does not occur.

内部に集積回路が形成されているものであれば、前記第1半導体基板の厚さには制限はないが、例えば、0.1μm〜750μmの範囲が好適である。   As long as an integrated circuit is formed therein, the thickness of the first semiconductor substrate is not limited, but for example, a range of 0.1 μm to 750 μm is preferable.

前記キャリア基板の厚さは、前記第1半導体基板と接合して当該ウェハー構造体とした状態で所望の製造設備に流すことができる厚さであればよいが、例えば500μm〜1000μmの範囲が好適である。   The thickness of the carrier substrate may be any thickness as long as it can be flowed to a desired manufacturing facility in a state where the wafer substrate is bonded to the first semiconductor substrate. For example, a range of 500 μm to 1000 μm is preferable. It is.

(8) 上記非特許文献1に開示された技術は、ベースプレート上に複数のWLP(LSIチップ)をダイボンディングした後、これらWLPの上面ぎりぎりまで樹脂を埋め込んだものであるから、本発明とは明らかに異なっている。   (8) The technique disclosed in Non-Patent Document 1 is a technique in which a plurality of WLPs (LSI chips) are die-bonded on a base plate and a resin is embedded to the very upper surface of these WLPs. Clearly different.

本発明の第1の観点によるウェハー構造体では、集積回路が内部に形成された半導体基板(例えば直径12インチの半導体ウェハー)の一部に対して、当該半導体基板より小さいサイズの半導体基板(例えば直径8インチの半導体ウェハー)用に設計された製造設備を用いてパッケージング等の後処理を行うことが可能である、という効果が得られる。   In the wafer structure according to the first aspect of the present invention, a part of a semiconductor substrate (for example, a semiconductor wafer having a diameter of 12 inches) in which an integrated circuit is formed has a smaller semiconductor substrate (for example, a semiconductor substrate having a smaller size). It is possible to perform post-processing such as packaging using a manufacturing facility designed for a semiconductor wafer having a diameter of 8 inches.

本発明の第2の観点によるウェハー構造体の製造方法では、本発明の第1の観点によるウェハー構造体ウェハー構造体を簡単な方法で且つ低コストで製造することができる、という効果が得られる。   In the method for manufacturing a wafer structure according to the second aspect of the present invention, there is an effect that the wafer structure according to the first aspect of the present invention can be manufactured by a simple method and at low cost. .

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態の構成)
図1は本発明の第1実施形態に係るウェハー構造体1を示しており、図1(a)はウェハー構造体1の平面図、図1(b)はその正面図、図1(c)は図1(a)のA−A線に沿った断面図である。図2は、ウェハー構造体1に使用される加工用半導体ウェハー20の一例を示す平面図である。
(Configuration of the first embodiment)
FIG. 1 shows a wafer structure 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view of the wafer structure 1, FIG. 1 (b) is a front view thereof, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 2 is a plan view showing an example of a processing semiconductor wafer 20 used for the wafer structure 1.

このウェハー構造体1は、図1に示すように、直径8インチのキャリアウェハー10と、キャリアウェハー(キャリア基板)10の表面に一方の主面(裏面)21eが接合されたウェハー片(第1半導体基板)21と、ウェハー片21の周囲の略円環状の空間に充填された充填材層30とを備えている。キャリアウェハー10および充填材層30は、ウェハー片21と同等の熱膨張係数を有する材料から形成されている。キャリアウェハー10とウェハー片21は、公知の陽極接合法によって直接接合されており、それらの接合面の間には接着剤や粘着剤は存在していない。   As shown in FIG. 1, this wafer structure 1 includes a carrier wafer 10 having a diameter of 8 inches, and a wafer piece (first surface) 21e having one main surface (back surface) 21e bonded to the surface of the carrier wafer (carrier substrate) 10. Semiconductor substrate) 21 and a filler layer 30 filled in a substantially annular space around the wafer piece 21. The carrier wafer 10 and the filler layer 30 are formed of a material having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the wafer piece 21. The carrier wafer 10 and the wafer piece 21 are directly bonded by a known anodic bonding method, and no adhesive or pressure-sensitive adhesive is present between the bonded surfaces.

ウェハー片21は、図2に示すように、直径12インチの加工用半導体ウェハー(第2半導体基板)20をほぼ均等に四つに切断して得られた一つの切断片であり、直径8インチのキャリアウェハー10よりも小さい平面形状を持つ。したがって、ウェハー片21の全体がキャリアウェハー10の上にあり、キャリアウェハー10の周縁からはみ出ていない。ウェハー片21の裏面21eの全体がキャリアウェハー10の表面に接触している。ウェハー片21の他方の主面(表面)21aは、充填材層30から露出している。ここで、ウェハー片21の「表面」とは、ウェハー片21の集積回路領域Cが形成されている側の平面をいう。   As shown in FIG. 2, the wafer piece 21 is one piece obtained by cutting a processing semiconductor wafer (second semiconductor substrate) 20 having a diameter of 12 inches almost equally into four pieces, and has a diameter of 8 inches. It has a smaller planar shape than the carrier wafer 10. Therefore, the entire wafer piece 21 is on the carrier wafer 10 and does not protrude from the periphery of the carrier wafer 10. The entire back surface 21 e of the wafer piece 21 is in contact with the surface of the carrier wafer 10. The other main surface (front surface) 21 a of the wafer piece 21 is exposed from the filler layer 30. Here, the “surface” of the wafer piece 21 refers to a plane on the side of the wafer piece 21 where the integrated circuit region C is formed.

充填材層30の表面30aは、ウェハー片21の表面21aと同一の平面内にある。換言すれば、充填材層30の表面30aは、ウェハー片21の表面21aと面一となっている。ウェハー片21の表面21aは、充填材層30の表面30aから露出している。したがって、ウェハー片21に対して直接、上方(表面側)から加工をすることが可能である。また、キャリアウェハー10を介して、ウェハー片21に対して下方(裏面側)からも加工することが可能である。   The surface 30 a of the filler layer 30 is in the same plane as the surface 21 a of the wafer piece 21. In other words, the surface 30 a of the filler layer 30 is flush with the surface 21 a of the wafer piece 21. The surface 21 a of the wafer piece 21 is exposed from the surface 30 a of the filler layer 30. Therefore, it is possible to process the wafer piece 21 directly from above (surface side). Further, it is possible to process the wafer piece 21 from below (back side) via the carrier wafer 10.

ウェハー片21の内部には、その表面側に複数の集積回路領域Cが形成されている(図9を参照)。これらの集積回路領域Cは、ウェハー片21の内部に規則的に配置されている。各々の集積回路領域Cの内部には、一組の集積回路(図示せず)が内蔵されている。   Inside the wafer piece 21, a plurality of integrated circuit regions C are formed on the surface side thereof (see FIG. 9). These integrated circuit regions C are regularly arranged inside the wafer piece 21. A set of integrated circuits (not shown) is built in each integrated circuit region C.

充填材層30は、キャリアウェハー10上のウェハー片21の周囲の略円環状の空間に所定の充填材を充填して層状に形成したものである。充填材層30の平面形状(輪郭)は、キャリアウェハー10のそれと同一である。また、充填材層30の厚さは、ウェハー片21の厚さと同一である。したがって、充填材層30とウェハー片21は、キャリアウェハー10上において、キャリアウェハー10と同じ平面形状を持つ一つの層を形成している。ウェハー片21は、キャリアウェハー10上で充填材層30の内側に埋め込まれている、ということも可能である。   The filler layer 30 is a layer formed by filling a substantially annular space around the wafer piece 21 on the carrier wafer 10 with a predetermined filler. The planar shape (contour) of the filler layer 30 is the same as that of the carrier wafer 10. The thickness of the filler layer 30 is the same as the thickness of the wafer piece 21. Therefore, the filler layer 30 and the wafer piece 21 form a single layer on the carrier wafer 10 having the same planar shape as the carrier wafer 10. It is also possible that the wafer piece 21 is embedded inside the filler layer 30 on the carrier wafer 10.

このように、ウェハー構造体1は、キャリアウェハー10と、その上に形成された充填材層30およびウェハー片21からなる層との二層構造となっているが、全体として一枚の直径8インチのウェハーとみなすことが可能である。したがって、直径8インチのウェハー向けの設備に導入して、そのままの状態で搬送、把持等の機械的操作を行うことができ、また、ウェハー片21の集積回路領域Cの各々に対してパッケージング等の必要な加工(処理)をすることができる。   As described above, the wafer structure 1 has a two-layer structure including the carrier wafer 10 and the layer formed of the filler layer 30 and the wafer piece 21 formed on the carrier wafer 10. It can be considered an inch wafer. Therefore, it can be introduced into equipment for wafers having a diameter of 8 inches, and mechanical operations such as conveyance and gripping can be performed as they are, and packaging is performed for each integrated circuit region C of the wafer piece 21. It is possible to perform necessary processing (processing).

ウェハー片21のキャリアウェハー10に対する固着は、公知のプラズマ陽極接合によって行われている。したがって、図1(b)および(c)に示すように、ウェハー片21とキャリアウェハー10との間には接着剤や粘着剤が存在せず、ウェハー片21の裏面21eとキャリアウェハー10の表面とが直接、相互に接触している。   The wafer piece 21 is fixed to the carrier wafer 10 by known plasma anodic bonding. Accordingly, as shown in FIGS. 1B and 1C, there is no adhesive or adhesive between the wafer piece 21 and the carrier wafer 10, and the back surface 21 e of the wafer piece 21 and the surface of the carrier wafer 10. Are in direct contact with each other.

キャリアウェハー10上でのウェハー片21の配置は、図1(a)に示すように、ウェハー片21の角部21cを挟んで直交する二つの直線部21bのいずれか一方が、キャリアウェハー10のオリエンテーションフラット11に平行になるように設定されている。これは、キャリアウェハー10のオリエンテーションフラット11を手掛かりにしてウェハー片21の結晶方位を容易に判別できるようにするためである。   As shown in FIG. 1A, the arrangement of the wafer piece 21 on the carrier wafer 10 is such that one of the two straight portions 21b perpendicular to each other with the corner portion 21c of the wafer piece 21 sandwiched between the carrier wafer 10 and It is set to be parallel to the orientation flat 11. This is because the crystal orientation of the wafer piece 21 can be easily discriminated by using the orientation flat 11 of the carrier wafer 10 as a clue.

ウェハー片21は、図2に示すように、直径12インチの加工用半導体ウェハー20をそのオリエンテーションフラット25に直交する切断線26と、オリエンテーションフラット25に平行な(換言すれば、切断線26に直交する)切断線26とに沿って切断して得られたものであり、その平面形状は中心角が90゜の扇形である。切断線26および27に沿った切断により、加工用半導体ウェハー20は四つに分断され、1/4ウェハー片21、22、23、24となる。したがって、ウェハー片21の二つの切断辺すなわち直線部21bは、相互に直交しており、また、直線部21bの交点にある角部21cは直角である。この点は、ウェハー片21と鏡像の関係にあるウェハー片22についても同様である。なお、他の二つのウェハー片23と24は、中心角が90゜の扇形に近似した平面形状を有しているが、オリエンテーションフラット25に対応する部分が欠けている点で、ウェハー片21および22とは異なっている。   As shown in FIG. 2, the wafer piece 21 is formed by cutting a processing semiconductor wafer 20 having a diameter of 12 inches into a cutting line 26 orthogonal to the orientation flat 25 and parallel to the orientation flat 25 (in other words, orthogonal to the cutting line 26. The plane shape is a fan shape with a central angle of 90 °. By cutting along the cutting lines 26 and 27, the semiconductor wafer 20 for processing is divided into four, resulting in quarter wafer pieces 21, 22, 23, and 24. Accordingly, the two cut sides of the wafer piece 21, that is, the straight line portion 21b are orthogonal to each other, and the corner portion 21c at the intersection of the straight line portion 21b is a right angle. This also applies to the wafer piece 22 that has a mirror image relationship with the wafer piece 21. The other two wafer pieces 23 and 24 have a planar shape that approximates a sector shape with a central angle of 90 °, but the portions corresponding to the orientation flats 25 are missing, so that the wafer pieces 21 and 22 is different.

これらウェハー片21、22、23、24は、いずれも、直径12インチの加工用半導体ウェハー20を1/4に均等に分断して得たものであるから、一辺が6インチ(約15cm)以下であり、直径8インチ(約20cm)の半導体ウェハーよりも小さい平面形状を持つ。したがって、ウェハー片21をキャリアウェハー10上に接合すると、ウェハー片21の全体がキャリアウェハー10の上に位置し、ウェハー片21はキャリアウェハー10の外周縁から外側に突出しない。   These wafer pieces 21, 22, 23, and 24 are all obtained by equally dividing the processing semiconductor wafer 20 having a diameter of 12 inches into quarters, so that each side is 6 inches (about 15 cm) or less. It has a smaller planar shape than a semiconductor wafer having a diameter of 8 inches (about 20 cm). Therefore, when the wafer piece 21 is bonded onto the carrier wafer 10, the entire wafer piece 21 is positioned on the carrier wafer 10, and the wafer piece 21 does not protrude outward from the outer peripheral edge of the carrier wafer 10.

ここでは、加工用半導体ウェハー20として、単結晶シリコンのウェハ−が使用されている。したがって、キャリアウェハー10上に接合されたウェハー片21は単結晶シリコン製である。また、キャリアウェハー10としては、多結晶シリコン製のもの、すなわち多結晶シリコンウェハーが使用されている。充填材層30は、多結晶シリコンの微粉末を充填して層状に硬化させたものである。したがって、キャリアウェハー10と充填材層30はいずれも多結晶シリコン製であり、単結晶シリコン製のウェハー片21と材料が同じシリコンである。したがって、これら三者の熱膨張係数は同一であり、またエッチング、薄膜堆積等に関するそれらの加工性もほぼ同一である。   Here, a single crystal silicon wafer is used as the processing semiconductor wafer 20. Accordingly, the wafer piece 21 bonded onto the carrier wafer 10 is made of single crystal silicon. The carrier wafer 10 is made of polycrystalline silicon, that is, a polycrystalline silicon wafer. The filler layer 30 is obtained by filling a fine powder of polycrystalline silicon and curing it into a layer. Accordingly, the carrier wafer 10 and the filler layer 30 are both made of polycrystalline silicon, and the same material as the wafer piece 21 made of single crystal silicon. Therefore, these three have the same thermal expansion coefficient, and their workability with respect to etching, thin film deposition, and the like is almost the same.

なお、充填材層30は、シリコン粉末ではなく、シリコンと同等の熱膨張係数を持つガラス粉末(例えばボロシリケートガラス粉末)、あるいはシリコン粉末と低熱膨張ポリイミド系樹脂(熱膨張係数が3.0〜4.5×10−7cm/cm/℃)との混合物などでもよい。 The filler layer 30 is not silicon powder, but glass powder having a thermal expansion coefficient equivalent to silicon (for example, borosilicate glass powder), or silicon powder and low thermal expansion polyimide resin (thermal expansion coefficient is 3.0 to 4.5 × 10 −7 cm / cm / ° C.) or the like.

加工用半導体ウェハー20とキャリアウェハー10の厚さには制限はないが、加工用半導体ウェハー20の厚さは例えば100μm、キャリアウェハー10の厚さは例えば200μmとされる。または、加工用半導体ウェハー20の厚さを例えば50μm、キャリアウェハー10の厚さを例えば600〜720μmとしてもよいし、加工用半導体ウェハー20の厚さを例えば10μm、キャリアウェハー10の厚さを例えば450μmとしてもよい。   The thickness of the processing semiconductor wafer 20 and the carrier wafer 10 is not limited, but the thickness of the processing semiconductor wafer 20 is, for example, 100 μm, and the thickness of the carrier wafer 10 is, for example, 200 μm. Alternatively, the thickness of the processing semiconductor wafer 20 may be 50 μm, the thickness of the carrier wafer 10 may be 600 to 720 μm, for example, the thickness of the processing semiconductor wafer 20 may be 10 μm, and the thickness of the carrier wafer 10 may be, for example, It is good also as 450 micrometers.

以上詳述したように、本発明の第1実施形態に係るウェハー構造体1では、ウェハー状のキャリア基板すなわちキャリアウェハー10の表面(一つの平面)に、キャリアウェハー10より大きい平面形状を有する加工用半導体ウェハー20(第2半導体基板)の切断片であってキャリアウェハー10より平面形状が小さいウェハー片21(第1半導体基板)が接合されている。ウェハー片21は、その全体がキャリアウェハー10の周縁より内側に配置されている、つまり、ウェハー片21の全体がキャリアウェハー10上にあり、キャリアウェハー10から突出する部分は存在しない。   As described above in detail, in the wafer structure 1 according to the first embodiment of the present invention, the wafer-like carrier substrate, that is, the surface (one plane) of the carrier wafer 10 has a planar shape larger than that of the carrier wafer 10. A wafer piece 21 (first semiconductor substrate), which is a cut piece of the semiconductor wafer 20 for use (second semiconductor substrate) and has a planar shape smaller than that of the carrier wafer 10, is joined. The whole wafer piece 21 is arranged inside the periphery of the carrier wafer 10, that is, the whole wafer piece 21 is on the carrier wafer 10, and there is no portion protruding from the carrier wafer 10.

また、キャリアウェハー10上にあるウェハー片21の周囲の空間は、充填材層30によって埋め込まれている。そして、充填材層30の平面形状は、キャリアウェハー10の外形と略同一に形成されていると共に、充填材層30の厚さは、ウェハー片21の厚さと略同一とされていて、ウェハー片21の表面21aは充填材層30から露出している。   Further, the space around the wafer piece 21 on the carrier wafer 10 is filled with the filler layer 30. The planar shape of the filler layer 30 is formed substantially the same as the outer shape of the carrier wafer 10, and the thickness of the filler layer 30 is substantially the same as the thickness of the wafer piece 21. The surface 21 a of 21 is exposed from the filler layer 30.

したがって、ウェハー構造体1の外形は、キャリアウェハー10と略同一の平面形状を有する一枚の半導体ウェハーと同等であり、搬送、把持等の機械的操作においては、一枚のウェハーと同等の取り扱いが可能である。   Therefore, the outer shape of the wafer structure 1 is equivalent to a single semiconductor wafer having a plane shape substantially the same as that of the carrier wafer 10, and handling equivalent to that of a single wafer in mechanical operations such as conveyance and gripping. Is possible.

しかも、キャリアウェハー10および充填材層30は、ウェハー片21と同じシリコン製であるから、これらは同等の熱膨張係数を有しているだけでなく、同等の加工性も有している。このため、キャリアウェハー10と充填材層30とウェハー片21とが、熱膨張係数の相違に起因してそれらの接合面で剥離するといった現象が生じないし、充填材層30から露出しているウェハー片21の表面側からだけではなく、キャリアウェハー10を介してウェハー片21の裏面側からも、ウェハー片21に対してパッケージング等の所望の処理を支障なく行うことができる。   Moreover, since the carrier wafer 10 and the filler layer 30 are made of the same silicon as the wafer piece 21, they have not only the same thermal expansion coefficient but also the same workability. For this reason, the phenomenon that the carrier wafer 10, the filler layer 30, and the wafer piece 21 are separated from each other due to the difference in thermal expansion coefficient does not occur, and the wafer exposed from the filler layer 30. The desired processing such as packaging can be performed on the wafer piece 21 without hindrance not only from the front side of the piece 21 but also from the back side of the wafer piece 21 via the carrier wafer 10.

よって、ウェハー構造体1は、集積回路が内部に形成された半導体基板(例えば直径12インチの半導体ウェハー)の一部に対して、当該半導体基板より小さいサイズの半導体基板(例えば直径8インチの半導体ウェハー)用に設計された製造設備を用いて、パッケージング等の後処理を支障なく行うことが可能である。   Therefore, the wafer structure 1 has a semiconductor substrate (for example, a semiconductor having a diameter of 8 inches) smaller than the semiconductor substrate with respect to a part of a semiconductor substrate (for example, a semiconductor wafer having a diameter of 12 inches) having an integrated circuit formed therein. It is possible to perform post-processing such as packaging without any trouble using a manufacturing facility designed for a wafer.

なお、ウェハー構造体1を用いて、多数の集積回路領域Cが内部に形成された直径12インチのシリコンウェハー20の切断片であるウェハー片21に対して、ウェハー片21より小さい直径8インチのシリコンウェハー用に設計された製造設備を用いて、各集積回路領域C用のチップサイズパッケージを形成する場合の一例を、図9に示す。   The wafer structure 1 is used to cut a wafer piece 21, which is a cut piece of a 12-inch diameter silicon wafer 20 having a large number of integrated circuit regions C formed therein, and has a diameter of 8 inches smaller than the wafer piece 21. FIG. 9 shows an example of forming a chip size package for each integrated circuit region C using a manufacturing facility designed for a silicon wafer.

図9は、ウェハー片21の内部の集積回路領域Cの各々に対して、ウェハー片21の裏面21eの側から埋込電極70を形成した状況を示している。   FIG. 9 shows a situation in which the embedded electrode 70 is formed from the back surface 21 e side of the wafer piece 21 for each of the integrated circuit regions C inside the wafer piece 21.

まず最初に、フォトリソグラフィ法によりマスクを形成した後、そのマスクを用いたドライエッチング法により、上述したようにして製造されたウェハー構造体1の裏面側からキャリアウェハー10を選択的に除去して、キャリアウェハー10に貫通孔71を形成する。次に、同じマスクを用いたドライエッチング法により、ウェハー構造体1の裏面側からウェハー片21を選択的に除去して、ウェハー片21に貫通孔72を形成する。貫通孔72は、貫通孔71と連通していると共に、集積回路領域Cの導電領域あるいは配線膜(図示せず)に達している。   First, after forming a mask by photolithography, the carrier wafer 10 is selectively removed from the back side of the wafer structure 1 manufactured as described above by dry etching using the mask. A through hole 71 is formed in the carrier wafer 10. Next, the wafer piece 21 is selectively removed from the back surface side of the wafer structure 1 by a dry etching method using the same mask, and a through hole 72 is formed in the wafer piece 21. The through hole 72 communicates with the through hole 71 and reaches a conductive region or a wiring film (not shown) in the integrated circuit region C.

次に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、貫通孔71と72の内壁面に二酸化シリコン(SiO)等の絶縁膜73を形成し、当該内壁面の全体を覆う。このとき、貫通孔72の先端にある対応する集積回路領域Cの導電領域あるいは配線膜の露出面にも絶縁膜73が形成されるので、ドライエッチング法により除去する。 Next, an insulating film 73 such as silicon dioxide (SiO 2 ) is formed on the inner wall surfaces of the through holes 71 and 72 by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method to cover the entire inner wall surface. At this time, since the insulating film 73 is also formed on the conductive area of the corresponding integrated circuit area C or the exposed surface of the wiring film at the tip of the through hole 72, it is removed by the dry etching method.

次に、例えばCVD法により、キャリアウェハー10の裏面からタングステン(W)を堆積させてから、CMP法によりキャリアウェハー10の裏面のW膜を選択的に除去し、もって貫通孔71と72の内部にW膜を残して導電体74とする。導電体74は、対応する集積回路領域Cの導電領域あるいは配線膜の露出面に接触している。Wに代えて多結晶シリコン等を用いてもよい。   Next, after depositing tungsten (W) from the back surface of the carrier wafer 10 by, for example, the CVD method, the W film on the back surface of the carrier wafer 10 is selectively removed by the CMP method, so that the inside of the through holes 71 and 72 is obtained. The conductor 74 is formed by leaving the W film. The conductor 74 is in contact with the conductive region of the corresponding integrated circuit region C or the exposed surface of the wiring film. Polycrystalline silicon or the like may be used instead of W.

以上のようにして、キャリアウェハー10とウェハー片21を貫通して対応する集積回路領域Cに電気的に接続された埋込電極70が形成される。その後、埋込電極70に電気的に接続された外部電極を公知の方法によって形成すれば、パッケージング処理は完了である。最後に、ウェハー片21のダイシングライン28と29に沿ってキャリアウェハー10とウェハー片21を一緒にダイシングすれば、集積回路領域C毎にチップ状の集積回路装置が複数個、同時に得られる。これらの集積回路装置は、パッケージが当該チップとほぼ同じサイズであるから、CSP(Chip-Size Package)を有していることになる。   As described above, the embedded electrode 70 penetrating the carrier wafer 10 and the wafer piece 21 and electrically connected to the corresponding integrated circuit region C is formed. Thereafter, if the external electrode electrically connected to the buried electrode 70 is formed by a known method, the packaging process is completed. Finally, if the carrier wafer 10 and the wafer piece 21 are diced together along the dicing lines 28 and 29 of the wafer piece 21, a plurality of chip-like integrated circuit devices for each integrated circuit region C are obtained simultaneously. These integrated circuit devices have a CSP (Chip-Size Package) because the package is almost the same size as the chip.

なお、埋込電極70の形成後の工程は、周知であるから詳細には説明しないが、例えば、(1)キャリアウェハー10の裏面に絶縁膜を形成する、(2)(1)の絶縁膜に透孔を形成する、(3)(2)の透孔内に導電体を埋め込む、(4)(3)の導電体の端部に外部電極としてのハンダボールを形成する、という工程を順に実施すればよい。   The process after the formation of the embedded electrode 70 is well known and will not be described in detail. For example, (1) an insulating film is formed on the back surface of the carrier wafer 10, and (2) the insulating film of (1) (3) (2) The conductor is embedded in the through hole, and (4) (3) the solder ball as the external electrode is formed at the end of the conductor in order. Just do it.

(第1実施形態の製法)
次に、図2〜図6を参照しながら、上述した構成を持つウェハー構造体1の製造方法について説明する。
(Production method of the first embodiment)
Next, a method for manufacturing the wafer structure 1 having the above-described configuration will be described with reference to FIGS.

まず、図2に示すように、直径12インチの単結晶シリコン製の加工用半導体ウェハー20を用意する。この半導体ウェハー20は、内部に多数の集積回路領域Cが形成されたものであり、未だパッケージングが施されていないものである。それら集積回路領域Cの各々に対して、以下に述べるようにして所定のパッケージングを行ってから、ダイシングによって集積回路領域C毎に分割して個片化すると、チップ状の集積回路装置が得られる。   First, as shown in FIG. 2, a processing semiconductor wafer 20 made of single crystal silicon having a diameter of 12 inches is prepared. The semiconductor wafer 20 has a large number of integrated circuit regions C formed therein and has not yet been packaged. Each of the integrated circuit regions C is subjected to predetermined packaging as described below, and then divided into individual pieces for each integrated circuit region C by dicing to obtain a chip-like integrated circuit device. It is done.

加工用半導体ウェハー20の集積回路領域Cの配置の一例を図7に示す。図7に示すように、加工用半導体ウェハー20の表面側の領域に多数の集積回路領域Cが形成されており、それら集積回路領域Cの各々の中に集積回路が形成されている。集積回路領域Cは、図7の上下方向および左右方向(加工用半導体ウェハー20の表面に平行な方向)に規則的に配置されており、隣接する集積回路領域Cの間にはそれぞれダイシングライン28が形成されている。ダイシングの際には、ダイシングライン28に沿ってダイシングソーが移動せしめられるので、隣接するチップ領域Cの間には、カッターによって切断・除去される部分(削り代)の幅を考慮して間隙(ストリート)Tが形成されている。したがって、各集積回路領域Cは、その間隙(ストリート)Tだけ離れて配置されていることになる。   An example of the arrangement of the integrated circuit region C of the processing semiconductor wafer 20 is shown in FIG. As shown in FIG. 7, a large number of integrated circuit regions C are formed in a region on the surface side of the processing semiconductor wafer 20, and an integrated circuit is formed in each of the integrated circuit regions C. The integrated circuit regions C are regularly arranged in the up and down direction and the left and right direction in FIG. 7 (direction parallel to the surface of the processing semiconductor wafer 20), and between the adjacent integrated circuit regions C, dicing lines 28 are respectively provided. Is formed. At the time of dicing, the dicing saw is moved along the dicing line 28. Therefore, the gap between adjacent chip regions C is considered in consideration of the width of a portion (cutting allowance) cut and removed by the cutter. Street) T is formed. Therefore, the integrated circuit regions C are arranged apart from each other by the gap (street) T.

次に、図2に示すように、相互に直交する切断線26と27に沿って加工用半導体ウェハー20を均等に切断し、1/4ウェハー片21、22、23および24を得る。この切断には、「ステルス・ダイシング(stealth dicing)」技術を使用し、ダイシングソーは使用しない。「ステルス・ダイシング」という技術は、シリコンウェハーの内部にそれを透過する波長のレーザ光を集光して当該シリコンウェハーの集光箇所とその近傍に局所的な変質部を形成し、当該シリコンウェハーをその内部から分断する技術である。分断は、テープエキスパンド等の外部応力を加えることにより、当該シリコンウェハーの表面に亀裂を成長させて行う。ステルス・ダイシングを使用した場合、レーザ光の走査線に沿って当該シリコンウェハーの内部に変質部が形成されるだけで、当該シリコンウェハーは分断されず、ウェハー状態を保つからである。   Next, as shown in FIG. 2, the semiconductor wafer 20 for processing is evenly cut along cutting lines 26 and 27 orthogonal to each other to obtain ¼ wafer pieces 21, 22, 23 and 24. This cutting uses a “stealth dicing” technique and does not use a dicing saw. A technique called “stealth dicing” is a technique in which a laser beam having a wavelength that passes through a silicon wafer is condensed to form a locally altered portion at and near the condensing portion of the silicon wafer. Is a technology that separates from the inside. The division is performed by growing a crack on the surface of the silicon wafer by applying an external stress such as a tape expand. This is because when stealth dicing is used, an altered portion is simply formed inside the silicon wafer along the scanning line of the laser beam, and the silicon wafer is not divided and maintains the wafer state.

「ステルス・ダイシング」の原理は次のようなものである。まず、半導体ウェハーに対して透過性を持つ波長のレーザ光を、対物レンズ光学系で当該半導体ウェハーの内部に焦点を結ぶように集光する。集光性が非常に高く、回折限界レベルまで集光可能で、高繰り返し短パルス発振可能なレーザビームは、集光点付近で時間的・空間的に圧縮されて局所的に非常に高いピークパワー密度状態を形成する。また、半導体ウェハーに対して透過特性を示していたレーザビームは、その集光過程においてあるピークパワー密度を超えると、非線形吸収効果により半導体ウェハーは局所的に非常に高い吸収特性を示す。そこで、光学系およびレーザ特性の最適化により、当該半導体ウェハー内部の焦点付近のみで非線形吸収効果が発生するようにすれば、半導体ウェハーの内部のみに局所的・選択的にレーザ加工を行うことができる。また、それと同時に、ダイシングパターンに応じてレーザビームと半導体ウェハーの相対位置を変えれば、半導体ウェハーの表面や裏面の損傷なしにダイシング加工を実現することができる。ステルス・ダイシングは、このようにして、半導体ウェハーをその内部から割断するものである(浜松ホトニクス株式会社の技術資料「ステルスダイシング技術とその応用」2005年3月発行を参照)。   The principle of “stealth dicing” is as follows. First, laser light having a wavelength that is transparent to a semiconductor wafer is condensed by an objective lens optical system so as to be focused on the inside of the semiconductor wafer. A laser beam that has very high light condensing performance, can be focused to the diffraction limit level, and is capable of high-repetition and short-pulse oscillation. A density state is formed. Further, when the laser beam that has shown transmission characteristics with respect to the semiconductor wafer exceeds a certain peak power density in the focusing process, the semiconductor wafer locally exhibits very high absorption characteristics due to the nonlinear absorption effect. Therefore, if the nonlinear absorption effect is generated only near the focal point inside the semiconductor wafer by optimizing the optical system and laser characteristics, laser processing can be performed locally and selectively only inside the semiconductor wafer. it can. At the same time, if the relative position of the laser beam and the semiconductor wafer is changed according to the dicing pattern, dicing can be realized without damaging the front and back surfaces of the semiconductor wafer. In this way, stealth dicing cleaves a semiconductor wafer from the inside (see Hamamatsu Photonics' technical document “Stealth Dicing Technology and its Applications” published in March 2005).

ステルス・ダイシングによれば、ほとんどカーフロスを生じずに分断が可能である。したがって、図7に示すように、加工用半導体ウェハー20の切断線26と27を、チップ領域Cの間の間隙(ストリート)Tの中央に配置すると、加工用半導体ウェハー20は削り代なしに切断線26と27に沿ってほぼそのまま分断され、四つのウェハー片21、22、23、24となる。このため、切断箇所にチッピングやクラックが発生せず、切断線26と27に沿った四つのウェハー片21、22、23、24の各々の二つの辺は直線状に保たれると共に、切断線26と27の交点の近傍にあるウェハー片21、22、23、24の各々の角部も直角に保たれる。したがって、上述したように、例えばウェハー片21の各々の二つの辺(直線部21b)のいずれかを利用して、キャリアウェハー10のオリエンテーションフラット25に整合するようにウェハー片21の位置決めをすれば、オリエンテーションフラット25を利用してウェハー片21の結晶方位を判別することができる。この点は他のウェハー片22、23、24についても同様である。   According to stealth dicing, it can be divided with little kerf loss. Therefore, as shown in FIG. 7, when the cutting lines 26 and 27 of the processing semiconductor wafer 20 are arranged at the center of the gap (street) T between the chip regions C, the processing semiconductor wafer 20 is cut without cutting allowance. It is divided almost as it is along the lines 26 and 27, and becomes four wafer pieces 21, 22, 23, and 24. For this reason, chipping and cracks do not occur at the cutting location, and the two sides of each of the four wafer pieces 21, 22, 23, and 24 along the cutting lines 26 and 27 are kept linear, and the cutting line The corners of each of the wafer pieces 21, 22, 23, 24 in the vicinity of the intersection of 26 and 27 are also kept at a right angle. Therefore, as described above, if the wafer piece 21 is positioned so as to be aligned with the orientation flat 25 of the carrier wafer 10 by using, for example, one of the two sides (straight line portion 21b) of the wafer piece 21. The crystal orientation of the wafer piece 21 can be determined using the orientation flat 25. This also applies to the other wafer pieces 22, 23, 24.

こうして得られた四つのウェハー片21、22、23および24のうち、ウェハー片21を選択し、図3に示すように、キャリアウェハー10の表面に載置および位置決めを行ってから、公知の「プラズマ陽極接合」法により接合する。接着剤や粘着材は使用しない。この時、キャリアウェハー10に対するウェハー片21の向き(姿勢)は、ウェハー片21の二つの切断辺21aのいずれか一方が、キャリアウェハー10のオリエンテーションフラット11に平行になるように設定する。この時の状態は図3に示すようになる。   Of the four wafer pieces 21, 22, 23 and 24 thus obtained, the wafer piece 21 is selected, and after placing and positioning on the surface of the carrier wafer 10 as shown in FIG. Bonding is performed by the “plasma anodic bonding” method. Do not use adhesives or adhesives. At this time, the orientation (posture) of the wafer piece 21 with respect to the carrier wafer 10 is set so that one of the two cut sides 21 a of the wafer piece 21 is parallel to the orientation flat 11 of the carrier wafer 10. The state at this time is as shown in FIG.

「陽極接合」とは、一般に、ガラスとシリコンや金属等を重ねあわせ、熱と電圧を加えることにより密着接合する方法として知られているものである。その原理は、加熱すると同時に、ガラス側を陰極、シリコン側を陽極として電圧を印加することによって、ガラス中の陽イオンを陰極側に強制的に拡散させ、ガラスとシリコンの間に静電引力を発生させて密着を促すとともに、ガラスとシリコンを化学反応させて接合する、というものである。陽極接合は、シリコンとシリコン、シリコンと金属、シリコンとセラミックス等の接合にも用いられ、また、シリコン以外の半導体の接合や、ガラスとガラスの接合にも適用される。   “Anodic bonding” is generally known as a method of bonding by bonding glass and silicon, metal, etc., and applying heat and voltage. The principle is that at the same time as heating, a voltage is applied with the glass side as the cathode and the silicon side as the anode, so that the positive ions in the glass are forcibly diffused to the cathode side, and electrostatic attraction is generated between the glass and silicon. It is generated to promote adhesion, and glass and silicon are chemically reacted to join. Anodic bonding is also used for bonding silicon and silicon, silicon and metal, silicon and ceramics, and is also applied to bonding of semiconductors other than silicon and bonding of glass and glass.

また、陽極接合時に、陽極接合装置のチャンバーの中で、例えば酸素(O)プラズマを発生させ、アッシングを行う(Oプラズマアッシング)。これにより、両者の接合面が活性化されるため、接合強度が向上する。このような処理は「プラズマ陽極接合」と呼ばれている。 Further, during anodic bonding, for example, oxygen (O 2 ) plasma is generated in the chamber of the anodic bonding apparatus to perform ashing (O 2 plasma ashing). Thereby, since the joint surface of both is activated, joint strength improves. Such a process is called “plasma anodic bonding”.

陽極接合時の電圧の印加は、例えば、ウェハー片21が陽極に、キャリアウェハー10が陰極になるように行う。その際の条件は、例えば、温度=160℃、印加電圧=100V、印加圧力=1000N、電圧及び圧力の印加時間=5〜60分である。   The application of the voltage at the time of anodic bonding is performed, for example, so that the wafer piece 21 serves as an anode and the carrier wafer 10 serves as a cathode. The conditions at that time are, for example, temperature = 160 ° C., applied voltage = 100 V, applied pressure = 1000 N, and application time of voltage and pressure = 5 to 60 minutes.

接着剤や粘着材は使用せずにウェハー片21をキャリアウェハー10の表面に接合する方法は、陽極接合法に限定されない。接着剤や粘着材は使用せずにウェハー片21をキャリアウェハー10の表面に接合できるものであれば、陽極接合法以外の方法も使用可能である。   A method of bonding the wafer piece 21 to the surface of the carrier wafer 10 without using an adhesive or an adhesive is not limited to the anodic bonding method. Any method other than the anodic bonding method can be used as long as the wafer piece 21 can be bonded to the surface of the carrier wafer 10 without using an adhesive or an adhesive.

次に、表面にウェハー片21を接合したキャリアウェハー10を、図4に示す成形型40の中に収容する。この成形型40は、キャリアウェハー10が嵌合可能な内部空間を有しており、その内部空間はキャリアウェハー10のオリエンテーションフラット11を反映した平面形状になっている。このため、この内部空間にウェハー片21を上に向けてキャリアウェハー10を収容すると、キャリアウェハー10の裏面が成形型40の底部に接触して保持されると共に、キャリアウェハー10の外周縁が成形型40の内側面に密接し、キャリアウェハー10の上方に成形空間41が形成される。   Next, the carrier wafer 10 having the wafer piece 21 bonded to the surface is accommodated in the forming die 40 shown in FIG. The mold 40 has an internal space into which the carrier wafer 10 can be fitted, and the internal space has a planar shape reflecting the orientation flat 11 of the carrier wafer 10. Therefore, when the carrier wafer 10 is accommodated in this internal space with the wafer piece 21 facing upward, the back surface of the carrier wafer 10 is held in contact with the bottom of the mold 40 and the outer peripheral edge of the carrier wafer 10 is molded. A molding space 41 is formed above the carrier wafer 10 in close contact with the inner surface of the mold 40.

そこで、成形空間41内に所定の充填材粉末31を充填する。成形空間41は、図1に示した充填材層30が得られるような平面形状を有しているが、成形型40の上端42はウェハー片21の表面21aより高い位置にあるので、成形空間41内に充填材粉末31を充填すると、充填材粉末31はウェハー片21の表面21aの全体を覆う。したがって、キャリアウェハー10だけでなくウェハー片21も充填材粉末31内に埋没し、成形型40の外部からは見えなくなる。   Therefore, a predetermined filler powder 31 is filled in the molding space 41. The molding space 41 has a planar shape such that the filler layer 30 shown in FIG. 1 can be obtained, but the upper end 42 of the molding die 40 is located higher than the surface 21a of the wafer piece 21, so that the molding space When the filler powder 31 is filled in 41, the filler powder 31 covers the entire surface 21 a of the wafer piece 21. Therefore, not only the carrier wafer 10 but also the wafer piece 21 is buried in the filler powder 31 and cannot be seen from the outside of the mold 40.

成形型40を所定温度に加熱して充填材粉末31を焼結して硬化させると、充填材粉末31はキャリアウェハー10およびウェハー片21と一体化する。そこで、キャリアウェハー10とウェハー片21と硬化した充填材粉末31の結合体を成形型40から取り出すと、この結合体は図5に示すような状態になる。   When the molding die 40 is heated to a predetermined temperature and the filler powder 31 is sintered and cured, the filler powder 31 is integrated with the carrier wafer 10 and the wafer piece 21. Therefore, when the combined body of the carrier wafer 10, the wafer piece 21, and the cured filler powder 31 is taken out of the mold 40, the combined body is in a state as shown in FIG.

次に、キャリアウェハー10の裏面に適当な粘着剤または接着剤を用いて支持基板50を付着させてから、CMP法により、研磨具60を用いて硬化した充填材粉末31の表面31aをウェハー片21の表面21aが露出するまで研磨する。その結果、キャリアウェハー10上においてウェハー片21の周囲の空間を充填した充填材層30が得られる。この時の状態は図6に示すようになり、充填材層30の表面30aとウェハー片21の表面21aとは同一平面内に位置する。充填材層30の平面形状は、成形空間41の平面形状すなわちキャリアウェハー10の平面形状と同一となる。   Next, after attaching the support substrate 50 to the back surface of the carrier wafer 10 using an appropriate adhesive or adhesive, the surface 31a of the filler powder 31 cured by using the polishing tool 60 by the CMP method is used as a wafer piece. Polishing is performed until the surface 21a of 21 is exposed. As a result, the filler layer 30 filling the space around the wafer piece 21 on the carrier wafer 10 is obtained. The state at this time is as shown in FIG. 6, and the surface 30a of the filler layer 30 and the surface 21a of the wafer piece 21 are located in the same plane. The planar shape of the filler layer 30 is the same as the planar shape of the molding space 41, that is, the planar shape of the carrier wafer 10.

成形空間41内に充填材粉末31を充填・硬化した時に、充填材粉末31の厚さを精密に制御することによってウェハー片21の表面21aを充填材粉末31から露出させた状態にすることができるのであれば、当然のことであるが、研磨具60で充填材粉末31の表面31aを研磨する工程は不要である。   When the filler powder 31 is filled and cured in the molding space 41, the surface 21a of the wafer piece 21 is exposed from the filler powder 31 by precisely controlling the thickness of the filler powder 31. If possible, it is natural that the step of polishing the surface 31a of the filler powder 31 with the polishing tool 60 is unnecessary.

以上のような工程を経ることにより、図1に示した本発明の第1実施形態に係るウェハー構造体1が製造される。   Through the steps as described above, the wafer structure 1 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is manufactured.

図4の工程で成形型40の成形空間41内に充填される充填材粉末31としては、ウェハー片21とキャリア基板10がいずれもシリコン製であるから、それに合わせてシリコンの粉末が使用される。シリコンの粉末としては、ナノメーター(nm)オーダーのシリコン微粉末を使用するのが好ましい。例えば、平均粒径が10nm〜500nmの範囲のシリコンの微粉末が使用するのが好ましい。nmオーダーのシリコン微粉末は、そのままでは凝集して固まってしまう傾向があるが、シリコン微粉末の周囲を適当な被覆剤で覆うことにより、凝集を抑制することができる。このようにして周囲を被覆したシリコン微粉末を適当な溶剤に分散させると、シリコン微粉末を含有する流動体(ナノシリコン流動体)が得られる。このナノシリコン流動体が成形空間41内に充填される。   As the filler powder 31 filled in the molding space 41 of the mold 40 in the process of FIG. 4, since the wafer piece 21 and the carrier substrate 10 are both made of silicon, silicon powder is used accordingly. . As the silicon powder, it is preferable to use silicon fine powder of nanometer (nm) order. For example, it is preferable to use fine silicon powder having an average particle size in the range of 10 nm to 500 nm. Although nano-order silicon fine powder tends to agglomerate and harden as it is, aggregation can be suppressed by covering the periphery of the silicon fine powder with an appropriate coating agent. When the fine silicon powder coated on the periphery in this manner is dispersed in an appropriate solvent, a fluid containing the fine silicon powder (nanosilicon fluid) is obtained. This nanosilicon fluid fills the molding space 41.

ナノシリコン流動体を成形空間41内に充填した後、成形型40を例えば200℃に加熱すると、被覆剤と溶剤が蒸発してシリコン微粉末が相互に接触し、充填材粉末31はほぼ一様に硬化してシリコン膜となる。その後、キャリアウェハー10とウェハー片21と硬化したシリコン微粉末の結合体を成形型40から取り出せばよい。   When the forming die 40 is heated to, for example, 200 ° C. after filling the nanosilicon fluid into the forming space 41, the coating agent and the solvent evaporate and the silicon fine powder comes into contact with each other, and the filler powder 31 is substantially uniform. Cured into a silicon film. Thereafter, the combined body of the carrier wafer 10, the wafer piece 21 and the hardened silicon fine powder may be taken out from the mold 40.

充填材粉末31としては、nmオーダーより大きいシリコン粉末を使用してもよい。この場合は、上述したような凝集の恐れがないので、粉末状態のままで、図4に示すように、成形型40の上端42と同一のレベルまでシリコン粉末それ自体を充填すればよい。その後、シリコン粉末を加熱して硬化させれば、ほぼ一様に硬化して多結晶または非晶質のシリコン膜となる。その後の工程は上述したものと同じである。   As the filler powder 31, a silicon powder larger than the nm order may be used. In this case, since there is no fear of aggregation as described above, the silicon powder itself may be filled up to the same level as the upper end 42 of the mold 40 as shown in FIG. Thereafter, if the silicon powder is heated and cured, it is cured almost uniformly and becomes a polycrystalline or amorphous silicon film. The subsequent steps are the same as described above.

シリコン微粉末としては、公知のものを使用すればよい。例えば、済南銀豊硅製品有限責任公司(中国企業、http://japan.alibaba.com/manufacture/5075386参照)がシリコン粉末を提供している。本発明とは用途は異なるが、特開2006−070089には蛍光発光するナノシリコンパウダーとその製造方法が開示されている。   As the silicon fine powder, a known one may be used. For example, Jinan Ginfeng Product Co., Ltd. (a Chinese company, see http://japan.alibaba.com/manufacture/5075386) provides silicon powder. Although the use is different from that of the present invention, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-070089 discloses nanosilicon powder that emits fluorescence and a method for producing the same.

以上詳述したように、本発明の第1実施形態に係るウェハー構造体1の製造方法では、加工用半導体ウェハー20をしてウェハー片21を得る工程は、公知のステルス・ダイシング技術を使用して容易に実現することができる。キャリアウェハー10上にウェハー片21を接合する工程は、公知の陽極接合法によって、接着剤や粘着剤を使用せずに容易に実施することができる。また、キャリアウェハー10上においてウェハー片21の周囲に存在する空間に充填材粉末31を埋め込むことによって充填材層30を形成する工程は、適当な成形型40を用いて公知の半導体粉末を充填・硬化することによって、容易に実施することができる。ウェハー片21の表面21aを充填材層30から露出させるためには、CMP法を用いて充填材粉末31の表面31aを研磨すればよい。よって、この製造方法によれば、本発明の第1実施形態に係るウェハー構造体1を簡単な方法で且つ低コストで製造することができる。   As described above in detail, in the method for manufacturing the wafer structure 1 according to the first embodiment of the present invention, the process of obtaining the wafer piece 21 by using the processing semiconductor wafer 20 uses a known stealth dicing technique. Can be realized easily. The step of bonding the wafer piece 21 onto the carrier wafer 10 can be easily performed by a known anodic bonding method without using an adhesive or a pressure-sensitive adhesive. In addition, the step of forming the filler layer 30 by embedding the filler powder 31 in the space around the wafer piece 21 on the carrier wafer 10 is performed by filling a known semiconductor powder with an appropriate mold 40. It can be easily carried out by curing. In order to expose the surface 21a of the wafer piece 21 from the filler layer 30, the surface 31a of the filler powder 31 may be polished using a CMP method. Therefore, according to this manufacturing method, the wafer structure 1 according to the first embodiment of the present invention can be manufactured by a simple method and at low cost.

(第2実施形態の構成)
図8は、本発明の第2実施形態に係るウェハー構造体1Aを示しており、図8(a)はウェハー構造体1Aの平面図、図8(b)はその正面図、図8(c)は図8(a)のA−A線に沿った断面図である。
(Configuration of Second Embodiment)
FIG. 8 shows a wafer structure 1A according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 (a) is a plan view of the wafer structure 1A, FIG. 8 (b) is a front view thereof, and FIG. ) Is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

第2実施形態のウェハー構造体1Aは、キャリアウェハー10aが、第1実施形態のウェハー構造体1に使用されているキャリアウェハー10と同一の半導体部10’と、その半導体部10’の一方の主面に形成された絶縁膜12とから形成されている点を除き、第1実施形態のウェハー構造体1と同じ構成である。よって、図8において同一の要素には第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。   In the wafer structure 1A according to the second embodiment, the carrier wafer 10a includes the same semiconductor part 10 ′ as the carrier wafer 10 used in the wafer structure 1 according to the first embodiment, and one of the semiconductor parts 10 ′. The structure is the same as that of the wafer structure 1 of the first embodiment except that the insulating film 12 is formed on the main surface. Therefore, the same elements in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

絶縁膜12としては、半導体部10’がシリコン製であるから、その酸化物であるSiOが好ましいが、他の絶縁膜(例えばSiやSiN−SiO)も使用可能である。これは、絶縁膜12が存在しても熱膨張係数および加工性が半導体部10’とほぼ同等に保たれるからである。 As the insulating film 12, since the semiconductor portion 10 ′ is made of silicon, SiO 2 which is an oxide thereof is preferable, but other insulating films (for example, Si 3 N 4 or SiN—SiO) can also be used. This is because even when the insulating film 12 is present, the thermal expansion coefficient and workability are maintained substantially equal to those of the semiconductor portion 10 ′.

このように、キャリアウェハーは全体がシリコン等の半導体製であることは必要ではなく、一部に絶縁膜を含んでいてもよい。   Thus, it is not necessary for the carrier wafer to be entirely made of a semiconductor such as silicon, and a part thereof may include an insulating film.

第2実施形態のウェハー構造体1Aにおいても、第1実施形態のウェハー構造体1と同じ効果が得られることは言うまでもない。また、第2実施形態のウェハー構造体1Aの製造方法は、第1実施形態のウェハー構造体1のそれと同じであるから、その説明は省略する。   It goes without saying that the same effects as those of the wafer structure 1 of the first embodiment can be obtained also in the wafer structure 1A of the second embodiment. Moreover, since the manufacturing method of the wafer structure 1A of the second embodiment is the same as that of the wafer structure 1 of the first embodiment, the description thereof is omitted.

(第3実施形態の構成)
図10は、本発明の第3実施形態に係るウェハー構造体1Bを示す、図9と同様の図である。
(Configuration of Third Embodiment)
FIG. 10 is a view similar to FIG. 9, showing a wafer structure 1B according to the third embodiment of the present invention.

第3実施形態のウェハー構造体1Bは、第1実施形態のウェハー構造体1において、ウェハー片21の向きを上下逆にしてキャリアウェハー10に接合したものであり、それ以外の構成は第1実施形態のウェハー構造体1と同じである。よって、図8において同一の要素に第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。   The wafer structure 1B according to the third embodiment is the same as the wafer structure 1 according to the first embodiment, except that the wafer piece 21 is bonded to the carrier wafer 10 with the direction of the wafer piece 21 turned upside down. It is the same as the wafer structure 1 of the form. Therefore, in FIG. 8, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

ウェハー構造体1Bを用いて、ウェハー片21に対して、それより小さい直径8インチのシリコンウェハー用に設計された製造設備を用いて各集積回路領域C用のチップサイズパッケージを形成する場合、次のような工程が実施される。   In the case where a chip size package for each integrated circuit region C is formed on the wafer piece 21 using the wafer structure 1B using a manufacturing facility designed for a silicon wafer having a smaller diameter of 8 inches, the following is performed. The following steps are performed.

まず最初に、フォトリソグラフィ法によりマスクを形成した後、そのマスクを用いたドライエッチング法により、上述したようにして製造されたウェハー構造体1の裏面側からキャリアウェハー10を選択的に除去して、キャリアウェハー10に貫通孔71aを形成する。   First, after forming a mask by photolithography, the carrier wafer 10 is selectively removed from the back side of the wafer structure 1 manufactured as described above by dry etching using the mask. A through hole 71 a is formed in the carrier wafer 10.

次に、例えばCVD法により、貫通孔71aの内壁面にSiO等の絶縁膜73aを形成し、当該内壁面の全体を覆う。 Next, an insulating film 73a such as SiO 2 is formed on the inner wall surface of the through hole 71a by, for example, a CVD method to cover the entire inner wall surface.

次に、例えばCVD法により、キャリアウェハー10の裏面からWを堆積させてから、CMP法によりキャリアウェハー10の裏面のW膜を選択的に除去し、もって貫通孔71aの内部にW膜を残して導電体73aとする。導電体73aは、対応する集積回路領域Cの表面側の導電領域あるいは配線膜の露出面に接触している。   Next, after depositing W from the back surface of the carrier wafer 10 by, for example, the CVD method, the W film on the back surface of the carrier wafer 10 is selectively removed by the CMP method, so that the W film is left inside the through hole 71a. Thus, the conductor 73a is obtained. The conductor 73a is in contact with the conductive region on the surface side of the corresponding integrated circuit region C or the exposed surface of the wiring film.

以上のようにして、キャリアウェハー10とウェハー片21を貫通して対応する集積回路領域Cに電気的に接続された埋込電極70aが形成される。その後、埋込電極70aに電気的に接続された外部電極を公知の方法によって形成すれば、パッケージング処理は完了である。最後に、ウェハー片21のダイシングライン28と29に沿ってキャリアウェハー10とウェハー片21を一緒にダイシングすれば、集積回路領域C毎にチップ状の集積回路装置が得られる。   As described above, the embedded electrode 70a that penetrates the carrier wafer 10 and the wafer piece 21 and is electrically connected to the corresponding integrated circuit region C is formed. Thereafter, if the external electrode electrically connected to the embedded electrode 70a is formed by a known method, the packaging process is completed. Finally, if the carrier wafer 10 and the wafer piece 21 are diced together along the dicing lines 28 and 29 of the wafer piece 21, a chip-like integrated circuit device is obtained for each integrated circuit region C.

(他の実施形態)
上述した第1〜第3の実施形態は本発明を具体化した例を示すものである。したがって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。
(Other embodiments)
The first to third embodiments described above show examples embodying the present invention. Therefore, the present invention is not limited to these embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、第1半導体基板(ウェハー片)としてキャリア基板(キャリアウェハー)の1/4切断片を使用しているが、本発明はこれに限定されない。第1半導体基板(ウェハー片)は、キャリア基板より大きい平面形状を有する第2半導体基板の一部であればよく、第2半導体基板の1/2切断片であってもよい。また、ウェハー状の第2半導体基板をそのオリエンテーションフラットに平行な2本以上の切断線で切断した切断片の一つでもよいし、そのオリエンテーションフラットに直交する2本以上の切断線で切断した切断片の一つでもよいし、そのオリエンテーションフラットに平行な切断線27と同オリエンテーションフラットに直交する切断線26と他の1本以上の切断線で切断した切断片の一つでもよい。このように切断の態様は必要に応じて任意に選択できる。   For example, in the embodiment described above, a ¼ cut piece of a carrier substrate (carrier wafer) is used as the first semiconductor substrate (wafer piece), but the present invention is not limited to this. The first semiconductor substrate (wafer piece) may be a part of the second semiconductor substrate having a larger planar shape than the carrier substrate, and may be a ½ cut piece of the second semiconductor substrate. Further, it may be one of cut pieces obtained by cutting the wafer-like second semiconductor substrate with two or more cutting lines parallel to the orientation flat, or cutting with two or more cutting lines orthogonal to the orientation flat. One piece may be sufficient, and the cutting line 27 parallel to the orientation flat, the cutting line 26 orthogonal to the orientation flat, and one of the cutting pieces cut | disconnected by one or more other cutting lines may be sufficient. As described above, the cutting mode can be arbitrarily selected as necessary.

また、上述した実施形態では、直径12インチ(約30cm)の第2半導体基板を切断して直径8インチの(約20cm)のウェハー用に設計された既存の製造設備でその後処理を行うようにしているが、本発明はこれに限定されない。第1半導体基板(ウェハー片)は、キャリア基板(キャリアウェハー)より大きい平面形状を有する第2半導体基板の一部であれば、必要に応じて任意に変更できる。例えば、直径8インチの第2半導体基板を切断して直径6インチ(約15cm)のウェハー用に設計された既存の製造設備でその後処理を行うようにしてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the second semiconductor substrate having a diameter of 12 inches (about 30 cm) is cut and subjected to subsequent processing in an existing manufacturing facility designed for a wafer having a diameter of 8 inches (about 20 cm). However, the present invention is not limited to this. The first semiconductor substrate (wafer piece) can be arbitrarily changed as necessary as long as it is a part of the second semiconductor substrate having a larger planar shape than the carrier substrate (carrier wafer). For example, a second semiconductor substrate having a diameter of 8 inches may be cut and subjected to subsequent processing in an existing manufacturing facility designed for a wafer having a diameter of 6 inches (about 15 cm).

また、上述した実施形態では、加工用半導体ウェハーとして単結晶シリコンのウェハ−を使用しているが、GaAs等の化合物半導体のウェハーを使用してもよい。この場合は、キャリア基板(キャリアウェハー)上に接合される第1半導体基板(ウェハー片)はそれと同じ化合物半導体製となる。また、キャリア基板(キャリアウェハー)は、第1半導体基板(ウェハー片)と同じ化合物半導体製のウェハー(単結晶または多結晶)を使用し、充填材層も同じ化合物半導体の粉末を充填して層状に硬化させたものを使用するのが好ましい。なお、充填材層は、当該化合物半導体と同等の熱膨張係数を持つガラス粉末により形成したものでもよい。   In the above-described embodiment, a single crystal silicon wafer is used as the processing semiconductor wafer, but a compound semiconductor wafer such as GaAs may be used. In this case, the first semiconductor substrate (wafer piece) bonded on the carrier substrate (carrier wafer) is made of the same compound semiconductor. The carrier substrate (carrier wafer) is the same compound semiconductor wafer (single crystal or polycrystalline) as the first semiconductor substrate (wafer piece), and the filler layer is filled with the same compound semiconductor powder to form a layer. It is preferable to use a hardened material. The filler layer may be formed of glass powder having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the compound semiconductor.

ウェハー構造体に対してパッケージングを施す工程やそれらの工程を実施する方法も任意に変更できる。   The process of packaging the wafer structure and the method of performing those processes can be arbitrarily changed.

(a)は本発明の第1実施形態に係るウェハー構造体の平面図、(b)はその正面図、(c)は(a)のA−A線に沿った断面図である。(A) is a top view of the wafer structure concerning a 1st embodiment of the present invention, (b) is the front view, and (c) is a sectional view which met an AA line of (a). 図1のウェハー構造体に使用される加工用半導体ウェハーの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the semiconductor wafer for a process used for the wafer structure of FIG. (a)は本発明の第1実施形態に係るウェハー構造体の製造方法を工程毎に示す平面図、(b)は(a)のB−B線に沿った断面図である。(A) is a top view which shows the manufacturing method of the wafer structure which concerns on 1st Embodiment of this invention for every process, (b) is sectional drawing along the BB line of (a). (a)は本発明の第1実施形態に係るウェハー構造体の製造方法を工程毎に示す平面図、(b)は(a)のC−C線に沿った断面図で、図3の続きである。(A) is a top view which shows the manufacturing method of the wafer structure which concerns on 1st Embodiment of this invention for every process, (b) is sectional drawing along CC line of (a), and is a continuation of FIG. It is. (a)は本発明の第1実施形態に係るウェハー構造体の製造方法を工程毎に示す平面図、(b)は(a)のD−D線に沿った断面図で、図4の続きである。(A) is a top view which shows the manufacturing method of the wafer structure which concerns on 1st Embodiment of this invention for every process, (b) is sectional drawing along the DD line of (a), and is a continuation of FIG. It is. (a)は本発明の第1実施形態に係るウェハー構造体の製造方法を工程毎に示す平面図、(b)は(a)のE−E線に沿った断面図で、図5の続きである。(A) is a top view which shows the manufacturing method of the wafer structure which concerns on 1st Embodiment of this invention for every process, (b) is sectional drawing along the EE line of (a), and is a continuation of FIG. It is. 本発明の第1実施形態に係るウェハー構造体にそのウェハー片として使用された加工用半導体ウェハーにおいて、集積回路領域の配置の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of arrangement | positioning of an integrated circuit area | region in the semiconductor wafer for a process used as the wafer piece for the wafer structure which concerns on 1st Embodiment of this invention. (a)は本発明の第2実施形態に係るウェハー構造体の平面図、(b)はその正面図、(c)は(a)のA−A線に沿った断面図である。(A) is a top view of the wafer structure concerning a 2nd embodiment of the present invention, (b) is the front view, and (c) is a sectional view which met an AA line of (a). 本発明の第1実施形態に係るウェハー構造体を用いて、多数の集積回路領域が内部に形成されたウェハー片に対して、それより小さいシリコンウェハー用に設計された製造設備を用いて各集積回路領域用のチップサイズパッケージを形成する場合の一例を示す、図1(a)のA−A線に沿った部分拡大断面図である。Using the wafer structure according to the first embodiment of the present invention, a wafer piece having a large number of integrated circuit regions formed therein is used for each integration using a manufacturing facility designed for a smaller silicon wafer. FIG. 2 is a partial enlarged cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A, illustrating an example of forming a chip size package for a circuit region. 本発明の第3実施形態に係るウェハー構造体を示す、図9と同様の部分拡大断面図である。FIG. 10 is a partially enlarged cross-sectional view similar to FIG. 9 showing a wafer structure according to a third embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A、1B ウェハー構造体
10、10a キャリアウェハー
10’ キャリアウェハーの半導体部
11 キャリアウェハーのオリエンテーションフラット
12 絶縁膜
20 加工用半導体ウェハー
21、21、23、24 ウェハー片
21a ウェハー片の表面
21b ウェハー片の直線部
21c ウェハー片の角部
21d ウェハー片の湾曲部
21e ウェハー片の裏面
25 ウェハー片のオリエンテーションフラット
26、27 切断線
28、29 ダイシングライン
30 充填材層
30a 充填材層の表面
31 充填材粉末
31a 充填材材粉末の表面
40 成形型
41 成形空間
42 成形型の上端
50 支持基板
60 研磨具
70、70a 埋込電極
71、71a 貫通孔
72 貫通孔
73、73a 絶縁膜
74、74a 導電体
C 集積回路領域
T チップ領域間の間隙(ストリート)
1, 1A, 1B Wafer structure 10, 10a Carrier wafer 10 'Semiconductor portion of carrier wafer 11 Orientation flat of carrier wafer 12 Insulating film 20 Semiconductor wafer for processing 21, 21, 23, 24 Wafer piece 21a Wafer piece surface 21b Wafer Straight portion of piece 21c Corner portion of wafer piece 21d Curved portion of wafer piece 21e Back side of wafer piece 25 Orientation flat of wafer piece 26, 27 Cutting line 28, 29 Dicing line 30 Filler layer 30a Filler layer surface 31 Filler Powder 31a Filler material powder surface 40 Mold 41 Mold space 42 Mold upper end 50 Support substrate 60 Polishing tool 70, 70a Embedded electrode 71, 71a Through hole 72 Through hole 73, 73a Insulating film 74, 74a Conductor C Integrated circuit area T Gap between chip areas (street)

Claims (25)

ウェハー状のキャリア基板と、
前記キャリア基板の一つの主平面に接合された、前記キャリア基板より小さい平面形状を有する第1半導体基板と、
前記キャリア基板上において前記第1半導体基板の周囲に存在する空間を埋め込む充填材層とを備え、
前記第1半導体基板は、前記キャリア基板より大きい平面形状を有する第2半導体基板の一部であり、
前記第1半導体基板は、その全体が前記キャリア基板の周縁より内側に配置されており、
前記充填材層の平面形状は前記キャリア基板の外形と略同一に形成されていると共に、前記充填材層の厚さは前記第1半導体基板の厚さと略同一とされていて、前記第1半導体基板の表面は前記充填材層から露出しており、
前記キャリア基板および前記充填材層は、前記第1半導体基板と同等の熱膨張係数を有していることを特徴とするウェハー構造体。
A wafer-like carrier substrate;
A first semiconductor substrate bonded to one main plane of the carrier substrate and having a planar shape smaller than the carrier substrate;
A filler layer that embeds a space around the first semiconductor substrate on the carrier substrate;
The first semiconductor substrate is a part of a second semiconductor substrate having a larger planar shape than the carrier substrate;
The first semiconductor substrate is entirely disposed inside the periphery of the carrier substrate,
The planar shape of the filler layer is substantially the same as the outer shape of the carrier substrate, and the thickness of the filler layer is substantially the same as the thickness of the first semiconductor substrate. The surface of the substrate is exposed from the filler layer,
The carrier substrate and the filler layer have a thermal expansion coefficient equivalent to that of the first semiconductor substrate.
前記第1半導体基板が、内部に集積回路が形成された前記第2半導体基板の切断片である請求項1に記載のウェハー構造体。   The wafer structure according to claim 1, wherein the first semiconductor substrate is a cut piece of the second semiconductor substrate in which an integrated circuit is formed. 前記キャリア基板が、前記第1半導体基板と同じ単結晶または多結晶の半導体基板である請求項1または2に記載のウェハー構造体。   The wafer structure according to claim 1, wherein the carrier substrate is the same single crystal or polycrystalline semiconductor substrate as the first semiconductor substrate. 前記充填材層として前記第1半導体基板と同じ半導体の層が使用されている請求項2または3に記載のウェハー構造体。   The wafer structure according to claim 2, wherein the same semiconductor layer as the first semiconductor substrate is used as the filler layer. 前記充填材層として前記第1半導体基板と同等の熱膨張係数を有するガラスの層が使用されている請求項2または3に記載のウェハー構造体。   The wafer structure according to claim 2 or 3, wherein a glass layer having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the first semiconductor substrate is used as the filler layer. 前記第1半導体基板が単結晶シリコンから形成され、前記キャリア基板が単結晶シリコンまたは多結晶シリコンから形成されている請求項1に記載のウェハー構造体。   The wafer structure according to claim 1, wherein the first semiconductor substrate is made of single crystal silicon, and the carrier substrate is made of single crystal silicon or polycrystalline silicon. 前記充填材層としてシリコン層が使用されている請求項6に記載のウェハー構造体。   The wafer structure according to claim 6, wherein a silicon layer is used as the filler layer. 前記充填材層としてシリコンと同等の熱膨張係数を有するガラスの層が使用されている請求項6に記載のウェハー構造体。   The wafer structure according to claim 6, wherein a glass layer having a thermal expansion coefficient equivalent to that of silicon is used as the filler layer. 前記第1半導体基板が化合物半導体から形成され、前記キャリア基板が前記第1半導体基板と同じ単結晶または多結晶の化合物半導体基板から形成されている請求項1に記載のウェハー構造体。   2. The wafer structure according to claim 1, wherein the first semiconductor substrate is formed of a compound semiconductor, and the carrier substrate is formed of the same single crystal or polycrystalline compound semiconductor substrate as the first semiconductor substrate. 前記充填材層として前記第1半導体基板と同じ化合物半導体の層が使用されている請求項9に記載のウェハー構造体。   The wafer structure according to claim 9, wherein a layer of the same compound semiconductor as the first semiconductor substrate is used as the filler layer. 前記充填材層として前記第1半導体基板と同等の熱膨張係数を有するガラスの層が使用されている請求項9に記載のウェハー構造体。   The wafer structure according to claim 9, wherein a glass layer having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the first semiconductor substrate is used as the filler layer. 前記キャリア基板が、前記第1半導体基板と同等の加工性を有している請求項1、2、4または5に記載のウェハー構造体。   The wafer structure according to claim 1, wherein the carrier substrate has a workability equivalent to that of the first semiconductor substrate. ウェハー状のキャリア基板の一つの主平面に、前記キャリア基板より小さい平面形状を有する第1半導体基板をその全体が前記キャリア基板の周縁より内側に配置されるように接合する工程と、
前記キャリア基板上において前記第1半導体基板の周囲に存在する空間に充填材を埋め込むことによって、平面形状が前記キャリア基板の外形と略同一であると共に、厚さが前記第1半導体基板の厚さと略同一である充填材層を形成する工程とを備え、
前記充填材層は、前記第1半導体基板の表面が前記充填材層から露出するように形成されており、
前記キャリア基板および前記充填材層は、前記第1半導体基板と同等の熱膨張係数を有していることを特徴とするウェハー構造体の製造方法。
Bonding a first semiconductor substrate having a planar shape smaller than the carrier substrate to one main plane of the wafer-like carrier substrate so that the entirety of the first semiconductor substrate is disposed inside the periphery of the carrier substrate;
By embedding a filler in a space around the first semiconductor substrate on the carrier substrate, the planar shape is substantially the same as the outer shape of the carrier substrate, and the thickness is equal to the thickness of the first semiconductor substrate. Forming a filler layer that is substantially identical,
The filler layer is formed such that a surface of the first semiconductor substrate is exposed from the filler layer;
The method of manufacturing a wafer structure, wherein the carrier substrate and the filler layer have a thermal expansion coefficient equivalent to that of the first semiconductor substrate.
前記第1半導体基板として、内部に集積回路が形成された前記第2半導体基板の切断片が使用される請求項13に記載のウェハー構造体の製造方法。   The method of manufacturing a wafer structure according to claim 13, wherein a cut piece of the second semiconductor substrate having an integrated circuit formed therein is used as the first semiconductor substrate. 前記キャリア基板上に前記第1半導体基板を接合する工程が、陽極接合法を使用して行われる請求項13または14に記載のウェハー構造体の製造方法。   The method for manufacturing a wafer structure according to claim 13 or 14, wherein the step of bonding the first semiconductor substrate onto the carrier substrate is performed using an anodic bonding method. 前記充填材層を形成する工程が、
一面に前記第1半導体基板が固着せしめられた前記キャリア基板を成形型の内部に配置する工程と、
成形型の内部において前記キャリア基板上の前記第1半導体基板の周囲に形成された成形空間に、前記充填材の粉末を充填して固化させる工程と
を含んでいる請求項13〜15のいずれか1項に記載のウェハー構造体の製造方法。
Forming the filler layer comprises:
Disposing the carrier substrate having the first semiconductor substrate fixed to one surface inside a mold; and
The method further comprises a step of filling and solidifying the filler powder in a molding space formed around the first semiconductor substrate on the carrier substrate inside the molding die. 2. A method for producing a wafer structure according to item 1.
前記第1半導体基板の表面を前記充填材層から露出させるために、前記第1半導体基板の表面を覆う前記充填材層を研磨あるいはエッチングする工程をさらに有している請求項16に記載のウェハー構造体の製造方法。   The wafer according to claim 16, further comprising a step of polishing or etching the filler layer covering the surface of the first semiconductor substrate to expose the surface of the first semiconductor substrate from the filler layer. Manufacturing method of structure. 前記充填材の粉末として、前記第1半導体基板と同じ半導体の粉末が使用される請求項16または17に記載のウェハー構造体の製造方法。   18. The method of manufacturing a wafer structure according to claim 16, wherein the same powder as the first semiconductor substrate is used as the filler powder. 前記第1半導体基板として単結晶シリコン基板が使用され、前記キャリア基板として単結晶または多結晶のシリコン基板が使用される請求項13〜18のいずれか1項に記載のウェハー構造体の製造方法。   19. The method of manufacturing a wafer structure according to claim 13, wherein a single crystal silicon substrate is used as the first semiconductor substrate, and a single crystal or polycrystalline silicon substrate is used as the carrier substrate. 前記充填材層としてシリコン層が使用される請求項19に記載のウェハー構造体の製造方法。   The method for manufacturing a wafer structure according to claim 19, wherein a silicon layer is used as the filler layer. 前記充填材層としてシリコンと同等の熱膨張係数を有するガラスの層が使用される請求項19に記載のウェハー構造体の製造方法。   The method for manufacturing a wafer structure according to claim 19, wherein a glass layer having a thermal expansion coefficient equivalent to that of silicon is used as the filler layer. 前記第1半導体基板として化合物半導体基板が使用され、前記キャリア基板として前記第1半導体基板と同じ単結晶または多結晶の化合物半導体基板が使用される請求項13〜18のいずれか1項に記載のウェハー構造体の製造方法。   19. The compound semiconductor substrate according to claim 13, wherein a compound semiconductor substrate is used as the first semiconductor substrate, and a single-crystal or polycrystalline compound semiconductor substrate that is the same as the first semiconductor substrate is used as the carrier substrate. Manufacturing method of wafer structure. 前記充填材層として前記第1半導体基板と同じ化合物半導体の層が使用される請求項22に記載のウェハー構造体の製造方法。   23. The method of manufacturing a wafer structure according to claim 22, wherein a layer of the same compound semiconductor as the first semiconductor substrate is used as the filler layer. 前記充填材層として前記第1半導体基板と同等の熱膨張係数を有するガラスの層が使用される請求項22に記載のウェハー構造体の製造方法。   23. The method for manufacturing a wafer structure according to claim 22, wherein a glass layer having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the first semiconductor substrate is used as the filler layer. 前記第1半導体基板が、ステルス・ダイシング技術を用いて前記第1半導体基板より大きい平面形状を有する第2半導体基板を切断することによって形成される請求項13〜22のいずれか1項に記載のウェハー構造体の製造方法。
The said 1st semiconductor substrate is formed by cut | disconnecting the 2nd semiconductor substrate which has a planar shape larger than the said 1st semiconductor substrate using a stealth dicing technique. Manufacturing method of wafer structure.
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