JP2001267331A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2001267331A
JP2001267331A JP2000071414A JP2000071414A JP2001267331A JP 2001267331 A JP2001267331 A JP 2001267331A JP 2000071414 A JP2000071414 A JP 2000071414A JP 2000071414 A JP2000071414 A JP 2000071414A JP 2001267331 A JP2001267331 A JP 2001267331A
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film
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semiconductor
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Takeshi Uryu
健 瓜生
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板にバイアホールを、容易に、かつ
低コストで形成する。 【解決手段】 半導体基板主面に半導体素子の形成され
た半導体装置の製造方法において、前記半導体基板主面
に光透過性のフィルムを貼り付け、前記半導体基板の裏
面を研磨し、前記フィルムを除去する。上述した手段に
よれば、半導体基板主面を覆うフィルムとして、低コス
トのフィルムを用いるため、バイアホールを容易に、か
つ低コストで形成することができ、加えて、光透過性の
フィルムを用いているので、フィルムを貼り付けた状態
で半導体基板主面を観察することができる。このため、
バイアホールを形成する際の位置合わせ等が容易とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、半導体基板を貫通するバイアホール
の形成に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】GaAs等の化合物半導体は、シリコン
と比較して電子移動度が大きいことから、高速動作が可
能となる点、また、半絶縁性の基板が得られるので低消
費電力となる点等の利点があるために、高周波用の半導
体装置の基板として用いられている。移動体通信の端末
機器に用いられるGaAsパワーFET、車載ミリ波レ
ーダー機器に用いられるGaAsMMIC(Monolithic
Microwave IntegratedCircuit)等の高周波用の半導体
装置は、高利得、低歪、低電流動作等のより高い性能が
求められている。
【0003】こうした高周波動作では、ソース抵抗が大
きな問題となる。このため、ソース抵抗を低減させると
ともに寄生容量を減少させて、高性能化を図るために、
半導体基板裏面にソース電極を形成し、このソース電極
と半導体基板主面のソース領域とを、半導体基板を貫く
バイアホール(ビアホール)に形成したバイアホール配
線によって接続して、ソース抵抗を低減させる方法が用
いられている。こうしたバイアホールの形成では、ウェ
ハの裏面を研磨し半導体基板を薄くした後に、バイアホ
ールを形成することによって、バイアホール形成の工程
を短縮することができる。
【0004】この裏面研磨では、素子が形成されている
ウェハの半導体基板主面を石英ガラスの治具にワックス
で貼り付けた状態で裏面を研磨している。このワックス
は、ウェハの研磨後には加熱溶解させて治具とウェハと
を分離させるために、低温で溶解するものが用いられて
いる。このため、ワックスの溶解温度がその後の処理の
温度に制限を加えることになり、温度が上がるプロセス
では余裕度がなくなってしまう。
【0005】また、石英ガラスの治具は、貼り付けるウ
ェハよりも一回り大きくする必要があるため、ウェハを
治具に貼り付けた状態では、通常のウェハサイズに合わ
せて設計されている量産装置が使用できない場合があ
る。また、治具に用いられる石英ガラスが高価なため、
それを用いて製造する半導体装置の価格が上昇してしま
う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
するために、先に非貫通状態の孔を半導体基板主面から
形成しておき、裏面を前記孔が露出するまで研磨して貫
通状態のバイアホールを形成する方法が考えられ、電子
情報通信学会において1998年に発表されている。し
かし、この方法では非貫通状態の孔の深さ制御を高い精
度で行なう必要があり、均一性の問題がある。加えて、
プロセスが複雑になる等の問題もある。
【0007】本発明の課題は、半導体基板にバイアホー
ルを、容易に、かつ低コストで形成することが可能な技
術を提供することにある。本発明の前記ならびにその他
の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面に
よって明らかになるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0009】半導体基板主面に半導体素子の形成された
半導体装置の製造方法において、前記半導体基板主面に
光透過性のフィルムを貼り付け、前記半導体基板の裏面
を研磨し、前記フィルムを除去する。
【0010】上述した手段によれば、半導体基板主面を
覆うフィルムとして、低コストのフィルムを用いてバイ
アホールを形成するため、バイアホールを容易に、かつ
低コストで形成することができ、加えて、光透過性のフ
ィルムを用いているので、フィルムを貼り付けた状態で
半導体基板主面を観察することができる。このため、バ
イアホールを形成する際の位置合わせ等が容易となる。
【0011】以下、本発明の実施の形態を説明する。な
お、実施の形態を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施の形態によ
り製造される半導体装置を示す縦断面図である。図中、
1は半絶縁性GaAsを用いた半導体基板、2は半導体
基板1に形成されたエピタキシャル層であり、エピタキ
シャル層2は素子分離のためにメサ形状となっている。
エピタキシャル層2としては、半導体基板1上に不純物
を含有しないAlGaAsとGaAsとを交互に積層し
たバッファ層2a、n型の不純物を含有したAlGaA
sからなる電子供給層2b、低濃度のn型不純物を含有
したGaAsからなるカバー層2c、高濃度のn型不純
物を含有したキャップ層2dを順次積層してある。
【0013】3はカバー層2c上に形成されたゲート電
極であり、例えばPtが用いられ、ゲート電極直下のキ
ャップ層2d及びカバー層2cの一部を掘り下げて、所
望のチャネル厚を得るとともに寄生領域を厚く保ったリ
セス構造となっている。ドレイン電極4は、直列抵抗を
低減させるためのn+型キャップ層2d上に形成され、
AuGe/Niを積層した積層膜が用いられている。
【0014】ソース電極5aは半導体基板の裏面に例え
ばAuを用いて形成され、ソース電極5aと一体にバイ
アホールに形成された配線5bによって半導体基板主面
のソース領域と接続している。本実施の形態では、半導
体基板主面側での接続も可能とするために、裏面のソー
ス電極5aとは別にドレイン電極4と同様の構成のソー
ス電極6を半導体基板主面側にも設けてある。
【0015】半導体基板主面の全面は、例えばCVDに
よる酸化珪素膜或いはリンをドープしたPSG膜を用い
た絶縁膜7によって覆い、この絶縁膜7に設けた開口を
通して、ドレイン電極4或いは主面側ソース電極6と配
線層(図示せず)とを接続する。
【0016】続いて、図1に示す半導体装置の製造方法
について説明する。先ず、半絶縁性GaAs半導体基板
1の上にMBE(Molecular Beam Epitaxy)法によ
って、エピタキシャル層2を成長させる。エピタキシャ
ル層としては、例えば、半導体基板1上に不純物を含有
しないAlGaAsとGaAsとを交互に積層したバッ
ファ層2a、n型の不純物を含有したAlGaAsから
なる電子供給層2b、低濃度n型の不純物を含有したG
aAsからなるカバー層2c、高濃度のn型不純物を含
有したGaAsからなるキャップ層2dを夫々成長させ
る。
【0017】次に、素子分離のためにエピタキシャル層
2をバッファ層2aに達するまでメサ形状にエッチング
を行い、続いて、ゲート電極3の形成される領域のキャ
ップ層2d及びカバー層2cの一部をエッチング除去
し、露出したカバー層2c上にゲート電極3を形成し、
キャップ層2d上にソース電極6,ドレイン電極4を形
成し、全面にCVDによる酸化珪素膜或いはリンをドー
プしたPSG膜を堆積させ絶縁膜7を形成し、絶縁膜7
にソース電極6,ドレイン電極4を配線層(図示せず)
と接続するための開口を設ける。
【0018】このようなプロセスによって、図1に示す
素子の形成された状態のウェハを図2に示す。このウェ
ハ8の半導体基板主面側全面に光透過性のフィルム9、
より具体的には、例えば膜厚100μm〜120μm程
度のネガ型のドライフィルムレジストをUV照射或いは
コンタクトアライナによる全面露光を行ない重合させ
る。この状態を、図3に示す。
【0019】なお、半導体基板主面に形成された素子の
保護は全面に貼り付たフィルム9によって可能である
が、より保護を確実にしたい場合には、フィルム9に重
ねて図中破線にて示すように通常のBGテープ10を貼
り付てもよい。
【0020】次に、半導体基板の厚さが80μm〜10
0μm程度まで半導体基板裏面の研磨を行ない、ウエッ
トエッチング或いはポリッシングを5μm〜10μm程
度行なって、研磨による歪を除去する。この状態を、図
4に示す。
【0021】次に、半導体基板裏面にバイアホール形成
のためのレジストマスク11を形成する。このレジスト
マスク11では、現像時にフィルム9を溶解させないた
めに、アルカリ現像ができるノボラック樹脂系のポジ型
レジストを用いるのが望ましい。なお、BGテープ10
を貼り付けた場合には、レジストマスク11の形成前に
BGテープ10を剥離除去しておく。この状態を、図5
に示す。
【0022】次に、レジストマスク11を用いたドライ
エッチングによってバイアホールを形成する。このエッ
チングによってフィルム9もエッチングされる可能性が
ある場合には、図中破線にて示すように、石英等を用い
てフィルムの部分を収容する凹部を設けた治具12によ
ってフィルム9を覆い、フィルム9を保護すればよい。
この状態を、図6に示す。
【0023】次に、レジストマスク11を例えば平行平
板型アッシャを用いて除去する。この除去によって、フ
ィルム9が影響を受ける可能性がある場合には、前述し
た場合と同様に石英等を用いてフィルムの部分を収容す
る凹部を設けた治具12によって覆い、フィルム9を保
護すればよい。この状態を、図7に示す。
【0024】次に、バイアホールを形成した半導体基板
裏面の全面にスパッタ等により金属膜13を形成する。
この状態を、図8に示す。
【0025】次に、金属膜13を種電極としたメッキに
よって半導体基板裏面の全面に、例えばAuを用いて、
ソース電極5a及びバイアホール配線5bとなる金属膜
5を形成する。この状態を、図9に示す。
【0026】次に、フィルム9を例えばKOH水溶液等
の剥離液を用いて除去し、アッシャによって表面をクリ
ーニングする。この状態を、図10に示す。
【0027】本実施の形態では半導体基板主面を覆うフ
ィルムとして光透過性のフィルムを用いているので、フ
ィルムを貼り付けた状態で半導体基板主面を観察するこ
とができる。このため、バイアホールを形成する際の位
置合わせ等が容易となる。これに対して、裏面研磨に従
来用いられているBGフィルムでは、遮光性のためフィ
ルムを貼り付けた状態では半導体基板主面の観察ができ
なかった。前記観察のためにフィルムを剥離させた場合
には、ウェハの反りが生じる或いはウェハ強度が不足す
る等の問題があった。
【0028】本実施の形態にて用いたドライフィルムレ
ジストは、プリント配線板或いは液晶パネル等のレジス
トマスクに広く用いられており、低コストで信頼性が高
く、溶解除去することができるので、除去の際に半導体
基板に力の加わるのを回避することができる。
【0029】本発明の方法は、バイアホールを形成しな
い通常の裏面研磨にも適用が可能である。この場合に
は、研磨によって半導体基板が薄くなった場合には、従
来のBGテープを用いた場合では、剥離の際に貼り付け
てある半導体基板に力が加わるために、この力によっ
て、半導体基板が今後更に薄くされた場合には、半導体
基板を損傷することも考えられる。本発明の方法ではフ
ィルムを溶解除去できるので、半導体基板に力が加わら
ないため、半導体基板を破損することがない。
【0030】また、前述した製造方法は、図11に示す
MMICの半導体基板に適用することもできる。MMI
Cの場合には、GaAsの半導体基板1主面に形成した
p型HEMT(High Electron Mobility Transistor)
14のドレイン電極14aと、同じく半導体基板1主面
に形成したWSiNからなる抵抗15とを、半導体基板
主面上に絶縁膜16を介して形成したAu等の金属膜の
伝送線17aによって接続する。更に、抵抗15と接続
された他の伝送線17bの端部は、SiN等の誘電体膜
18を介して、Au等の別の金属膜19の端部と重ね合
わされてMIM(Metal Insulator Metal)容量を形成
する。
【0031】半導体基板1の裏面にはAu等のメッキに
よる電極20aが形成され、この電極20aと一体とな
ったバイアホール配線20bが、他の伝送線21を介し
てHEMT14のソース電極14bと接続されている。
【0032】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明
は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
勿論である。
【0033】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。 (1)本発明によれば、半導体基板に容易にバイアホー
ルを形成することができるという効果がある。 (2)本発明によれば、上記効果(1)により、FET
のソース抵抗を低減させるとともに寄生容量を減少させ
ることができるという効果がある。 (3)本発明によれば、上記効果(2)により、半導体
装置の性能を向上させることができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である半導体装置を示す
縦断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法を工程毎に示す縦断面図である。
【図3】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法を工程毎に示す縦断面図である。
【図4】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法を工程毎に示す縦断面図である。
【図5】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法を工程毎に示す縦断面図である。
【図6】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法を工程毎に示す縦断面図である。
【図7】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法を工程毎に示す縦断面図である。
【図8】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法を工程毎に示す縦断面図である。
【図9】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法を工程毎に示す縦断面図である。
【図10】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造方法を工程毎に示す縦断面図である。
【図11】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造方法によるMMICを示す縦断面図である。
【符号の説明】
1…半導体基板、2…エピタキシャル層、2a…バッフ
ァ層、2b…電子供給層、2c…カバー層、2d…キャ
ップ層、3…ゲート電極、4…ドレイン電極、5a…ソ
ース電極、5b…バイアホール配線、6…ソース電極、
7…絶縁膜、8…ウェハ、9…フィルム、10…BGテ
ープ、11…レジストマスク、12…治具、13…金属
膜、14…HEMT、14a…ドレイン電極、14b…
ソース電極、15…抵抗、16…絶縁膜、17a,17
b,21…伝送線、18…誘電体膜、19…金属膜、2
0a…電極、20b…バイアホール配線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/095 H01L 29/80 H 29/778 Fターム(参考) 4M104 AA05 CC01 DD07 DD15 DD37 DD52 FF02 GG12 GG13 5F033 GG02 HH13 MM05 MM30 PP15 PP27 QQ07 QQ37 QQ46 XX10 XX24 5F102 FA03 GA16 GA17 GB02 GC01 GD01 GJ05 GK04 GM05 GM06 GN05 GQ01 GR04 GT03 GV07 HC00 HC01 HC15 HC29 HC30

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板主面に半導体素子の形成され
    た半導体装置の製造方法において、 前記半導体基板主面に光透過性のフィルムを貼り付ける
    工程と、 前記半導体基板の裏面を研磨する工程と、 前記フィルムを除去する工程とを有することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記半導体基板裏面側からバイアホール
    を形成し、前記半導体素子としてFETを形成し、その
    FETのソース電極を前記半導体基板の裏面に形成し、
    前記バイアホールによって前記ソース電極を半導体基板
    主面のソース領域に接続することを特徴とする請求項1
    に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記フィルムが感光性樹脂からなること
    を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記フィルムがドライフィルムレジスト
    であることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の
    製造方法。
  5. 【請求項5】 前記ドライフィルムレジストがネガ型で
    あることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製
    造方法。
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