【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板を薄膜化する工程を有する半導体装置の製造方法に関し、特に、高周波パワーデバイスの製造方法における基板研磨工程を有する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平７−３７８４０号公報に示されているように、高出力デバイスは、大きな熱を発生させるため、素子を薄くして、放熱性をよくする工夫がされている。この素子の製造工程は、以下に示すような流れで作製されている。この従来技術の製造方法を図４に示す。
【０００３】
まず、半導体素子４０２を形成した基板４０１を支持基板４０４に、ワックス４０３等を用いて貼り付ける。この工程を図４（ａ）に示す。
【０００４】
次に、研磨によって、基板４０１を所望の厚さ（通常は、３０μｍ〜１００μｍ）にし、素子裏面に放熱用のメタル（ヒートシンク）４０５を、メッキ等の手法を用いて形成する。この工程を図４（ｂ）に示す。
【０００５】
更に、支持基板４０４より薄くなった基板を剥がし、基板の表面に付着したワックス４０３を、有機溶剤によって洗浄し、ダイシングシート４０６に貼り付ける。この工程を図４（ｃ）に示す。
【０００６】
【特許文献１】
特願平７−３７８４０号公報（段落００１４〜００１９、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、支持基板に貼り付け、基板を薄くするまでは、再現性や歩留りよく実施できていたが、支持基板より薄くなった基板を剥がし、有機洗浄を行う工程及び、ダイシングシートに貼り付ける工程は、薄くなった基板を、なんの支持も無い状態でハンドリングすることになり、ウェハを損傷することが多く、歩留りを低下させたり、熟練した技術者しか作業できないため、生産性の悪い工程であった。
【０００８】
特に、ＧａＡｓは、高周波の高出力デバイスとして用いられることが多いうえ、材料の熱抵抗が高く、薄くする必要が有るにも関わらず、非常にもろい材料で、無線用の高出力デバイスの生産歩留りを低下させる大きな原因であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、素子を形成した基板を、支持基板に接着し一体化させる工程と、前記素子を形成した基板を薄膜化し、素子分離を行う工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記支持基板と素子を形成した基板の貼り付けに、熱線あるいは、光によって発泡する化学物質を粘着面に含むシートを用ることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の製造方法は、前記素子分離を行う工程において、前記素子を形成した基板をダイシングシートへの転写の際、支持基板ごと薄膜化した基板をダイシングシートに一旦貼り付けて、支持基板の側から、部分的に、前記支持基板を通して、熱あるいは、光を照射することにより前記支持基板の剥離を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、実施例によって、詳細に説明する。
【００１２】
（実施例１）
図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の工程断面図を示す。
図１（ａ）において、素子１０２を形成した基板１０１を、熱発泡性粘着シート１０４を介して、支持基板１０３に貼り付ける。ここで、基板１０１は、ＧａＡｓウェハを用い、支持基板１０３として、アルミの金属板を用いた。支持基板としては、熱伝導性がよく、平坦なものであれば、例えば、シリコンウェハも利用できる。また、素子を形成した基板は、ＧａＡｓ基板が割れやすく、特に直径２インチ以上の大面積の基板にとって、ハンドリングによる割れを防ぐことが重要であり、本発明にとって効果の大きいものである。また、ＩｎＰ基板やＧａＮ基板、ＳｉＣ基板に適用しても本発明の効果がある。さらに、形成する素子としては、ＨＢＴやＨＥＭＴ、ＭＭＩＣなどの高周波デバイスに用いる素子が特に効果が大きいが、発光素子や受光素子などの素子でも構わない。
【００１３】
図１（ｂ）において、基板１０１を研磨あるいは、研削によって、３０μｍの厚さまで薄くし、レジストを用いたフォトリソグラフによって、メッキパターンを形成し、裏面の所望の部分に金属を析出させる。具体的には、基板１０１の裏面全面にメッキ用の給電メタルを析出し、その後、素子と素子の間のスクライブ領域に、メタルが析出させないようにフォトレジストを用いてマスクし、電解メッキによって金を、１０μｍの厚さに析出させた。
【００１４】
図１（ｃ）において、裏面メタルを析出させた面を、支持基板毎、ダイシングシート１０６に貼り付ける。この際、支持基板が存在するので、薄くなったＧａＡｓ基板でも、割れることはない。生産性と歩留りの向上に大きな効果がある。
【００１５】
図１（ｄ）において、熱源の発生器１０７から熱線１０８を、支持基板１０３に照射する。熱源として、赤外線を発生させるランプや、ドライヤーのように部分的に熱風を発生させるものを用いてもよい。熱発泡性粘着シート１０４の中に、気泡１０９が発生し、支持基板１０３と基板１０１の間に、スペースを出現させ、支持基板１０３が、基板１０１から浮いた状態になる。通常、ダイシングシートは、熱がかかると、収縮やよれを生じ、この後に行う、ダイシング工程において、シートが平坦でなくなるために、ダイシング不良を生じることがある。本発明では、ダイシングシートは、支持基板１０３、熱発泡性粘着シート１０４、基板１０１を通じて熱せられるが、熱線の部分照射のため、ダイシングシートを劣化させない効果がある。さらに、ダイシングシートに、ポリオレフィン系の耐熱シートを用いることで、シートの表面によれが生じる可能性が低くなり、ダイシング時の歩留り低下を招くことがない。
【００１６】
また、支持基板側から熱線を照射することにより、基板を直接加熱するのではないので、半導体素子に熱の影響を抑制することができる半導体装置の製造を行うことができる。
【００１７】
図１（ｅ）は、基板１０１だけが、ダイシングシート１０６上に残されている状態である。本発明の工程では、薄くなった基板を、ハンドリングする必要がないため、基板を損傷して、歩留りを劣化させることがない。また、支持基板につけたままで、ダイシングシートに貼り付けるため、初心者でも作業が可能で、生産性が高い。
【００１８】
本実施例の説明では、基板１０２と支持基板１０３の接着に、熱発泡性粘着シート１０４を用いたが、例えば、支持基板として透明ガラス基板を用い、ジアゾ基を高分子鎖に有する光発泡性シートを用いてもよい。光によって粘着力が劣化する光硬化シートは、従来、透明支持基板とともに良く使われているが、粘着力が弱まるだけで、支持基板を基板から剥がすために力を加える必要があり、その際に、基板を破損してしまうことが多い。発泡性シートの場合、発泡によって、基板と、支持基板の間にスペースを形成し、剥離をスムーズにするため、力を加える必要がなく、基板を破損することがなく、生産性が高い。また、光発泡性シートを用いることにより半導体素子に熱による影響を受けることなく、薄膜化を行うことができる。
【００１９】
より好ましくは、支持基板として紫外光に対し透明な石英支持基板を用い、紫外線によりその化学結合の一部が分離することにより気体が発生する、発泡性シートを用いてもよい。このタイプの発泡性シートは、光によって粘着力が劣化するとともに気体が発生し、基板と支持基板を気体により実質上分離させる。単なる発泡でなく気体が発生することによりほぼ完全に基板と支持基板が接点なく分離されているので、より簡便に分離できる。
【００２０】
図２に、工程毎の累計歩留りを示す。黒丸●２０１で示されるラインは、本発明の適用によって、ウェハの厚みを３０μｍにした場合の結果であり、白丸○２０２で示されるラインは、従来法によってウェハの厚みを３０μｍにした場合である。四角□２０３で示されるラインは、従来法によるが、ウェハ厚みは１５０μｍの場合である。
【００２１】
○２０２で示される基板を３０μｍ厚みにした従来法の場合、支持基板の剥離工程で、薄くなったウェハをハンドリングする必要があるため、歩留りの大きな低下を招いた。しかしながら、従来法であっても、基板厚みが１５０μｍであれば、大きな歩留りの低下をもたらさない。本発明の歩留り向上への効果は、基板厚みが薄いほど高く、厚い場合、あまり効果を示さない。
【００２２】
また、支持基板剥離工程から、ダイシング工程時の歩留り変化は、○２０２で示される、基板を３０μｍ厚みにした従来法で顕著である。これは、支持基板が無い状態で、ダイシングシートに貼り付けできても、強く抑えられないため、表面の平坦性に問題が生じ、均一なダイシング（チップ分離）ができないためである。
【００２３】
図３に、本発明の基板厚みと、支持基板は剥離工程での歩留りの関係を示す。黒丸●３０１で示されるものは、本発明の適用による基板厚みと歩留りの関係で、白丸○３０２で示されるものは、従来法による基板厚みと歩留りの関係である。基板厚みが１２０μｍ以上の場合、本発明の適用による歩留り向上への効果は小さいものの認められ、９０μｍ〜３０μｍでは、歩留りの向上に大きな効果があることが判る。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の適用により、薄くなった基板を破損すること無く、ダイシングシートに転写することが可能になり、生産性と工程歩留りの向上に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法を示す工程断面図である。
【図２】工程累計歩留りと工程の関係を示す図面である
【図３】支持基板剥離工程での基板厚みと歩留りの関係を示す図面である。
【図４】従来の製造方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
１０１ 基板
１０２ 素子
１０３ 支持基板
１０４ 熱発泡性粘着シート
１０５ 裏面メタル
１０６ ダイシングシート
１０７ 熱源の発生器
１０８ 熱線
１０９ 気泡
４０１ 基板
４０２ 素子
４０３ ワックス
４０４ 支持基板
４０５ 裏面メタル
４０６ ダイシングシート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a step of thinning a semiconductor substrate, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device having a substrate polishing step in a method of manufacturing a high-frequency power device.
[0002]
[Prior art]
For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-37840, a high-power device generates a large amount of heat. The manufacturing process of this element is manufactured according to the following flow. FIG. 4 shows this prior art manufacturing method.
[0003]
First, the substrate 401 on which the semiconductor element 402 is formed is attached to the support substrate 404 using wax 403 or the like. This step is shown in FIG.
[0004]
Next, the substrate 401 is polished to a desired thickness (usually 30 μm to 100 μm), and a metal (heat sink) 405 for heat radiation is formed on the back surface of the element by plating or the like. This step is shown in FIG.
[0005]
Further, the substrate thinner than the support substrate 404 is peeled off, and the wax 403 attached to the surface of the substrate is washed with an organic solvent and attached to the dicing sheet 406. This step is shown in FIG.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 7-37840 (paragraphs 0014 to 0019, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional method, it was possible to carry out the process with good reproducibility and yield until it was attached to the support substrate and thinned the substrate.However, the substrate thinner than the support substrate was peeled off, and a step of performing organic cleaning and attaching to the dicing sheet In the attaching process, the thinned substrate is handled without any support, which often damages the wafer, lowering the yield, or lowering the productivity because only a skilled technician can work. It was a process.
[0008]
In particular, GaAs is often used as a high-frequency high-power device, and is a very fragile material despite the fact that the material has a high thermal resistance and needs to be thin, and the production yield of wireless high-power devices is high. Was a major cause of lowering.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of bonding a substrate on which an element is formed to a supporting substrate and integrating the same, and thinning the substrate on which the element is formed to perform element isolation. The method is characterized in that a sheet containing an adhesive surface containing a chemical substance foamed by heat rays or light is used for attaching the support substrate and the substrate on which the elements are formed.
[0010]
Further, in the manufacturing method of the present invention, in the step of performing the element separation, when the substrate on which the elements are formed is transferred to a dicing sheet, the thinned substrate together with the supporting substrate is once adhered to the dicing sheet to form a supporting substrate. , The support substrate is separated by irradiating heat or light partially through the support substrate.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the embodiment will be described in detail.
[0012]
(Example 1)
1 (a) to 1 (e) are cross-sectional views illustrating a process according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1A, a substrate 101 on which an element 102 is formed is attached to a support substrate 103 via a heat-foamable adhesive sheet 104. Here, a GaAs wafer was used as the substrate 101, and an aluminum metal plate was used as the support substrate 103. As the support substrate, for example, a silicon wafer can be used as long as it has good thermal conductivity and is flat. The substrate on which the element is formed is easily broken by a GaAs substrate. In particular, it is important for a substrate having a large area of 2 inches or more in diameter to prevent cracking due to handling, which is highly effective for the present invention. Further, the effects of the present invention can be obtained even when applied to an InP substrate, a GaN substrate, or a SiC substrate. Further, as an element to be formed, an element used for a high-frequency device such as HBT, HEMT, or MMIC has a particularly large effect, but an element such as a light-emitting element or a light-receiving element may be used.
[0013]
In FIG. 1B, the substrate 101 is polished or ground to a thickness of 30 μm, a plating pattern is formed by photolithography using a resist, and a metal is deposited on a desired portion on the back surface. Specifically, a power supply metal for plating is deposited on the entire back surface of the substrate 101, and thereafter, a mask is formed on a scribe region between the elements using a photoresist so as not to deposit the metal, and gold is formed by electrolytic plating. Was deposited to a thickness of 10 μm.
[0014]
In FIG. 1C, the surface where the back metal is deposited is attached to the dicing sheet 106 for each support substrate. At this time, since the supporting substrate exists, even the thinned GaAs substrate does not break. It has a great effect on improving productivity and yield.
[0015]
In FIG. 1D, the support substrate 103 is irradiated with a heat ray 108 from a heat source generator 107. As a heat source, a lamp that generates infrared rays or a heater that partially generates hot air such as a dryer may be used. Bubbles 109 are generated in the heat-foamable pressure-sensitive adhesive sheet 104, and a space appears between the support substrate 103 and the substrate 101, so that the support substrate 103 floats from the substrate 101. Generally, when heat is applied, the dicing sheet shrinks or warps, and in the subsequent dicing step, the sheet becomes non-flat, which may cause a dicing defect. In the present invention, the dicing sheet is heated through the support substrate 103, the heat-expandable pressure-sensitive adhesive sheet 104, and the substrate 101. However, the partial irradiation of heat rays has an effect of not deteriorating the dicing sheet. Furthermore, by using a polyolefin-based heat-resistant sheet as the dicing sheet, the possibility of the sheet surface being skewed is reduced, and the yield during dicing is not reduced.
[0016]
In addition, since the substrate is not directly heated by irradiating heat rays from the supporting substrate side, a semiconductor device capable of suppressing the influence of heat on a semiconductor element can be manufactured.
[0017]
FIG. 1E shows a state in which only the substrate 101 is left on the dicing sheet 106. In the process of the present invention, it is not necessary to handle the thinned substrate, so that the substrate is not damaged and the yield is not deteriorated. In addition, since it is attached to the dicing sheet while being attached to the supporting substrate, even a beginner can work, and the productivity is high.
[0018]
In the description of the present embodiment, the heat-foamable pressure-sensitive adhesive sheet 104 is used for bonding the substrate 102 and the support substrate 103. However, for example, a transparent glass substrate is used as the support substrate, and a photo-foamable sheet having a diazo group in the polymer chain is used. A sheet may be used. Light-cured sheets, whose adhesive strength is degraded by light, are often used together with transparent support substrates.However, only weakening the adhesive force requires applying force to peel the support substrate from the substrate. In many cases, the substrate is damaged. In the case of the foamable sheet, a space is formed between the substrate and the supporting substrate by foaming, and the peeling is smooth, so that no force is required to be applied, the substrate is not damaged, and the productivity is high. Further, by using the light foaming sheet, the semiconductor element can be thinned without being affected by heat.
[0019]
More preferably, a foamable sheet may be used in which a quartz support substrate transparent to ultraviolet light is used as the support substrate, and a gas is generated when a part of the chemical bond is separated by ultraviolet rays. In this type of foamable sheet, the adhesive force is deteriorated by light and gas is generated, and the substrate and the supporting substrate are substantially separated by the gas. Since the substrate and the supporting substrate are almost completely separated from each other without contact by generating gas instead of merely foaming, separation can be performed more easily.
[0020]
FIG. 2 shows the cumulative yield for each process. The line indicated by black circles 201 is the result when the thickness of the wafer is 30 μm by applying the present invention, and the line indicated by white circle 202 is the case when the thickness of the wafer is 30 μm by the conventional method. . The line indicated by the square □ 203 is based on the conventional method, but the case where the wafer thickness is 150 μm.
[0021]
In the case of the conventional method in which the substrate indicated by ２０２202 has a thickness of 30 μm, it is necessary to handle the thinned wafer in the support substrate peeling step, so that the yield is greatly reduced. However, even in the conventional method, if the substrate thickness is 150 μm, the yield does not decrease significantly. The effect of the present invention on improving the yield is higher as the thickness of the substrate is thinner.
[0022]
Further, a change in the yield from the support substrate peeling step to the dicing step is remarkable in the conventional method in which the substrate has a thickness of 30 μm, which is indicated by ○ 202. This is because even if a dicing sheet can be attached without a supporting substrate, the dicing sheet cannot be strongly suppressed, causing a problem in surface flatness, and uniform dicing (chip separation) cannot be performed.
[0023]
FIG. 3 shows the relationship between the substrate thickness of the present invention and the yield of the supporting substrate in the peeling step. The black circle 301 indicates the relationship between the substrate thickness and the yield according to the present invention, and the white circle 302 indicates the relationship between the substrate thickness and the yield according to the conventional method. When the thickness of the substrate is 120 μm or more, the effect of improving the yield by applying the present invention is small, but it can be seen that the effect of improving the yield is great when the thickness is 90 μm to 30 μm.
[0024]
【The invention's effect】
By applying the present invention, a thinned substrate can be transferred to a dicing sheet without being damaged, which is effective in improving productivity and process yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process sectional view illustrating a manufacturing method of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a process total yield and a process; FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a substrate thickness and a yield in a support substrate peeling process;
FIG. 4 is a process sectional view showing a conventional manufacturing method.
[Explanation of symbols]
101 Substrate 102 Device 103 Supporting substrate 104 Thermally foamable adhesive sheet 105 Back metal 106 Dicing sheet 107 Heat source generator 108 Hot wire 109 Bubble 401 Substrate 402 Device 403 Wax 404 Support substrate 405 Back metal 406 Dicing sheet
