JP2005129652A

JP2005129652A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2005129652A
Application number: JP2003362233A
Authority: JP
Inventors: Haruo Nakazawa; 治雄中澤; Manabu Takei; 学武井
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-22
Also published as: JP4525048B2

Abstract

【課題】ウェハを薄膜化した後の工程で、ウェハ割れを防止し、ウェハや製造装置のコンタミネーションを防止し、ガラス基板が再利用できる半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】表面構造５を形成した厚いウェハ６の裏面をバックグラインドとウェットエッチングで厚さを減らした後で、ガラス基板２１にＵＶテープ２２と発泡テープ２３で構成される接着テープ２４を介して貼り付け、その後、裏面構造１５を形成することで、ウェハ割れを防止し、ウェハや製造装置のコンタミネーションを防止し、ガラス基板を再利用する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＩＣ（集積回路）やＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）、順耐圧より大幅に低い逆耐圧を有する非対称型の通常のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、および順耐圧と同等の逆耐圧を有する対称型の逆阻止型ＩＧＢＴなどの半導体装置の製造方法に係わり、特に、薄型半導体基板から成る半導体装置の製造方法に関する。

近年、コンピュータや通信機器の重要部分には、多数のトランジスタや抵抗等を電気回路を１チップ上に集積して形成したＩＣが多用されている。このようなＩＣの中で、パワー素子を含むものはパワーＩＣと呼ばれている。
ＩＧＢＴは、ＭＯＳＦＥＴの高速スイッチングと電圧駆動特性およびバイポーラトランジスタの低オン電圧特性をワンチップに構成したパワー素子である。ＩＧＢＴは、汎用インバータ、ＡＣサーボや無停電電源（ＵＰＳ）、スイッチング電源などの産業分野をはじめ、電子レンジ、炊飯器、ストロボなどの民生機器分野への応用が拡大してきている。
さらに次世代への開発も進んでおり、新しいチップ構造を用いた、より低オン電圧の素子が開発され、応用装置の低損失化や高効率化が図られてきている。
ＩＧＢＴの構造には、パンチスルー型（ＰＴ型）、ノンパンチスルー型（ＮＰＴ型）およびフィールドストップ型（ＦＳ型）等がある。現在量産されているＩＧＢＴは、一部のオーディオ・パワー・アンプ用のｐチャネル型を除いて、ほぼ全てがｎチャネル型の縦型二重拡散構造となっている。従って、ここではｎチャネル型ＩＧＢＴを例に挙げて説明する。

パンチスルー型ＩＧＢＴ（以下、ＰＴ−ＩＧＢＴと称す）は、ｐ⁺基板とこのｐ⁺基板上にエピタキシャル成長で形成されるｎ^-層（ｎ型活性層：ｎ^-ドリフト層８１とｐベース層８２が形成される）と、このｐ⁺基板とｎ^-層の間にやはりエピタキシャル成長で形成されるｎ⁺層（ｎバッファ層）を設けた高価なエピタキシャル基板を用い、活性層中の空乏層がｎバッファ層に到達する構造であり、ＩＧＢＴで主流の基本構造である。例えば、耐圧６００Ｖ系に対しては、活性層の厚さは７０μｍ程度で十分であるが、ｐ⁺基板まで含むとエピタキシャル基板の総厚さは２００μｍ〜３００μｍになる。
そこで、高価なエピタキシャル基板を用いずに、安価なＦＺ基板を用いて、チップの低コスト化を図った低ドーズ量の浅いｐ⁺コレクタ層を採用したノンパンチスルー型ＩＧＢＴ（以下、ＮＰＴ−ＩＧＢＴと称す。これは空乏層がｐ⁺コレクタ層に達しない構造）およびフィールドストップ型ＩＧＢＴ（以下、ＦＳ−ＩＧＢＴと称す。これはバッファ層を設けて空乏層の伸びをこのバッファ層でストップさせる構造）が開発されてきている。

図６は、低ドーズ量の浅いｐ⁺コレクタ層を有するＮＰＴ−ＩＧＢＴの要部断面図である。ここでは１／２セルの断面構造を示す。
低ドーズ量の浅いｐ⁺コレクタ層８９（低注入ｐ⁺コレクタ）を採用したＮＰＴ−ＩＧＢＴは、厚いエピタキシャル基板（ｐ⁺基板）を使わないので、基板総厚さはＰＴ−ＩＧＢＴよりも大幅に薄くなる。この構造では、ｐ⁺コレクタ層８９の不純物濃度や厚みを制御することで、正孔の注入率を制御できるので、ライフタイム制御を行わなくても高速スイッチングが可能である。しかし、ＰＴ−ＩＧＢＴと比べてｎ型活性層（ｎ^-ドリフト層８１）の厚みが厚くなるため、オン電圧はＰＴ−ＩＧＢＴと比べてやや高くなる。但し、前述のようにエピタキシャル基板を用いずに、安価なＦＺ基板（フローティングゾーン法で製作したシリコン基板）を用いているため、チップの低コスト化が可能である。

尚、図中の８３はｎ⁺エミッタ層、８４はゲート酸化膜、８５はゲート電極、８６は層間絶縁膜、８７はエミッタ電極、９０はコレクタ電極である。
図７は、低ドーズ量の浅いｐ⁺コレクタ層とｎバッファ層を有するＦＳ−ＩＧＢＴの断面構造である。ここでは１／２セルの断面構造を示す。
基本構造は、ＰＴ−ＩＧＢＴと同じであるが、エピタキシャル基板は用いずにＦＺ基板を用いて基板の総厚さを耐圧に応じて１００μｍ〜２００μｍとしている。ＰＴ−ＩＧＢＴと同じく活性層は６００Ｖ耐圧で７０μｍ程度にしてあり、活性層の全領域を空乏化させる。そのため、活性層下にはｎ⁺層（ｎバッファ層８８）を設ける。コレクタ側は、低ドーズ量の浅いｐ⁺拡散層（ｐ⁺コレクタ層８９）を低注入コレクタとして用いる。これにより、ＮＰＴ−ＩＧＢＴと同様にライフタイム制御は不要である。また、さらにオン電圧の低減を目的として、チップ表面に狭く深い溝（トレンチ）を形成し、そのトレンチの側面にＭＯＳＦＥＴを形成したトレンチＩＧＢＴのゲート構造をこのＦＳ−ＩＧＢＴと組み合わせたものもある。また、設計の最適化を図る等により最近は、総厚さの低減化が進んできている。

近年になって直流中間回路を介さずに直接交流−交流変換を行うマトリクスコンバータが脚光を浴びている。従来型インバータと違い直流中間回路（コンデンサ）が不要であり、電源高調波（電磁ノイズ）が削減されるというメリットがある。しかし入力が交流であるため、半導体スイッチには逆方向耐圧が要求される。従来型ＩＧＢＴは逆阻止能力がないために、従来型ＩＧＢＴを用いた場合は、逆阻止用のダイオードを従来型ＩＧＢＴに直列に接続する必要があった。
図８は、分離層を有する逆阻止ＩＧＢＴの要部断面図である。ここでは１／２セルの断面構造を示す。
基本構造は、図６のＮＰＴ−ＩＧＢＴのチップ周囲に逆耐圧を保持させるためのｐ⁺分離層９１（ｐ⁺コレクタ層の働きもする）をｐ⁺コレクタ層８９に接するように形成する。

逆阻止ＩＧＢＴには、従来の逆阻止用の直列ダイオードが不要であるためにオン損失を半減でき、マトリクスコンバータの変換効率向上に大きく寄与する。基板表面から１００μｍ以上の深い接合の形成技術と、１００μｍ以下の厚さの極薄ウェハー製造技術を組み合わせて、高性能の逆阻止ＩＧＢＴの製造が可能になった。
しかし、基板厚みが１００μｍ以下（７０μｍ前後）の薄型のＩＧＢＴを実現するために、５００μｍ程度の厚いウェハの裏面をバックグラインドする工程や裏面からのイオン注入し、裏面を熱処理する工程等が必要になるため、ウェハに反りが発生する等の製造プロセス上の課題が多い。図中の９２はｐ⁺分離層上に形成された金属膜、９３は保護膜の絶縁膜である。
図９は、第１の従来例による半導体装置の製造方法（従来例１）の工程を示す図であり、同図（ａ）から同図（ｅ）は工程順に示した要部製造工程断面図である。ここでは、半導体装置として図７のＦＳ−ＩＧＢＴを例に挙げた。
工程（１）ｎ型の厚いウェハ５１（ＦＺ−Ｎ基板）の表面側に、図７に示すように、ゲート酸化膜８４（ここでは、ＳｉＯ₂）と多結晶シリコン（ここでは、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）からなるゲート電極８５を堆積、加工、その表面に層間絶縁膜８６（ここでは、ＢＰＳＧ：ボロンリンガラス）を堆積し、加工し、絶縁ゲート構造を形成する。続いて、厚いウェハ５１に図７に示すｐ型ベース層８２（ｐ⁺）を形成した後に、このｐ型ベース層８２を形成し、その後、このｐ型ベース層８２内にｎ型エミッタ層８３を形成する。尚、ＦＺ−Ｎ基板とは、フローティング・ゾーン（ＦＺ）で製作したｎ型のウェハのことである。

つぎに、ｎ型エミッタ層８３に接するようにアルミ・シリコン膜からなるエミッタ電極８７を形成する。アルミ・シリコン膜は、安定した接合性、低抵抗配線を実現するために、その後、４００℃〜５００℃程度の低温で熱処理される。さらに、表面を覆うようにポリイミド膜５４からなる絶縁保護膜を形成する。拡散層５３は図７のｐ型ベース層８２とｎ型エミッタ層８３から構成され、表面電極５３は図７のゲート酸化膜８４、ゲート電極８５、層間絶縁膜８６およびエミッタ電極８７と図示しないゲートパッドなどから構成され、表面構造５５は、図７のｐ型ベース層８２、ｎ型エミッタ層８３、表面電極５３、保護膜であるポリイミド膜５４から構成される。
このようにしてＦＳ−ＩＧＢＴチップの表面構造５５が厚いウェハ５１に形成され、厚いウェハ５１には図７に示すセルが多数個形成されている。図中の符号５６はこの表面構造５５まで形成した厚いウェハ、５７は厚いウェハ５６の表面（ポリイミド膜の表面）、５８は厚いウェハの裏面である（同図（ａ））。

つぎに、裏面製造プロセスに移行する。
工程（２）裏面５８側より、厚いウェハ５６をバックグラインド（研削）し、その後、加工歪み層を除去するためのエッチングをして薄いウェハ６１を形成する。エッチングは量産性の良いフッ硝酸液によるウェットエッチングを用いる。図中の符号５９は薄いウェハの裏面である（同図（ｂ））。
工程（３）つぎに、ｎ型バッファ層（ｎ⁺層６２）および高濃度のｐ型コレクタ層（ｐ⁺層６３）を形成するために、裏面５９よりイオン注入を行う。本例では、ｎ⁺層６２はリン、ｐ⁺層６３はボロンを注入した。続いて、電気炉により熱処理（アニール）を行う。熱処理は表面電極５３が溶融しない、３５０℃〜５００℃の低温で行う（同図（ｃ））。工程（４）つぎに、高濃度のｐ型コレクタ層（ｐ⁺層６３）上に、アルミニウム層、チタン層、ニッケル層、金層などの金属膜の組合せで裏面電極６４（コレクタ電極）を蒸着で形成する（同図（ｄ））。
工程（５）つぎに、薄いウェハ６１をチップ状にダイシングする（同図（ｅ））。
工程（６）その後、図示しないが、表面電極６４（エミッタ電極、ゲート電極と接続するゲートパッド）と外部導出端子（リード端子）を接続するために、表面電極６４にアルミワイヤを超音波ワイヤーボンディング装置により固着し、もう一方の裏面電極６４（コレクタ電極）は、図示しないはんだ層を介して冷却ベースなどの固定部材に接続する。

この方法では、バックグラインド後のウェハの厚みが薄いために、割れが発生してしまう。特に、工程（４）の蒸着工程では、裏面５９に形成した裏面電極６４は薄いウェハ５６に対して縮む方向に働き、この引っ張り応力により薄いウェハは裏面電極６４側が凹状に大きく反る。
図１０は、バックグラインドとエッチングが終了した後の薄いウェハの厚みと、裏面電極蒸着後の薄いウェハの反り量を示す図である。図中の従来例１（黒丸）がのウェハの反り量を示す。また、従来例２、３は、後述する図１２、図１３の工程の場合をそれぞれ示す。
裏面電極蒸着後のウェハの反り量は、ウェハの厚さを薄くすればする程大きくなり、７０μｍでは１１ｍｍにも達する。

図１１は、バックグラインドとエッチングが終了した後のウェハの厚みとウェハの割れ率を示す図である。ここではウェハの厚みは、薄いウェハ１ａ（表面電極３とポリイミド膜４が付いていないウェハの厚み）の厚みを示す。図中の黒丸は図９の工程で、裏面電極蒸着後であり、白丸はバックグラインドとエッチングが終了した後である。尚、裏面電極蒸着後の割れ率にはバックグラインドとエッチングが終了した後の割れも含めた。
図１１から、ウェハの厚さを薄くする程、薄いウェハの割れ率が大きくなり、製造コストが増大する。７０μｍでは裏面電極蒸着後の割れ率は９０％以上となる。このように、薄いウェハ６１を図９に示す従来例１の工程で処理すると、ウェハの割れ率が大きく、製造コストが増大する。
これを解決するために、例えば、特許文献１に示されるように、ウェハを接着シートを介して支持基板であるガラス基板に固着し、その状態で裏面電極蒸着までの工程を進めることが有効になる。ここでは、接着シートは発泡テープとＵＶテープで構成され、ウェハ側に発泡テープ、ガラス基板側にＵＶテープを配置した場合について説明する。

図１２は、第２の従来例による半導体装置の製造方法（従来例２）の工程を示す図であり、同図（ａ）から同図（ｇ）は工程順に示した要部製造工程断面図である。工程（１）は従来例１の工程（１）と同じであり、従来例１の工程（２）、図９（ｂ）の工程以降の工程が異なる。
工程（２）表面構造５５を形成した厚いウェハ５６を反転し、接着シート７４を介してガラス基板７１と固着する。この接着シート７４は発泡テープ７３とＵＶテープ７２で構成され、厚いウェハ５６側は発泡テープ７３、ガラス基板７１側はＵＶテープ７２が配置される（同図（ｂ））。
工程（３）つぎに、バックグラインドやエッチングの工程により厚いウェハ５６の厚みを裏面５８側から減らし、総厚みを所望の厚さの薄いウェハ６１とする。例えば、６００Ｖ素子の場合は７０μｍ程度である（同図（ｃ））。
工程（４）つぎに、ｎ型バッファ層（ｎ⁺層６２）および高濃度のｐ型コレクタ層（ｐ⁺層６３）を形成するために、裏面５９よりイオン注入を行う。例えば、ｎ⁺層６２はリン、ｐ⁺層６３はボロンを注入する。続いて、レーザー照射により表面層のアニールを行い、イオン注入後の不純物を活性化させる。レーザーアニールは、ＹＡＧの第３高調波（ＹＡＧ３ω）パルスレーザー（波長＝３５５ｎｍ、半値幅＝１００ｎｓ〜５００ｎｓ、周波数＝５００Ｈｚ、一回の照射エリアを約１ｍｍ角として５０％〜９０％オーバーラップで照射）により行う。ＹＡＧ３ωを使用することにより、１０μｍ程度の深いｎ⁺層６２を形成することができる（例えば、特許文献２）。

また、ＹＡＧ３ωのレーザーアニールによれば、ウェハの表面層に形成されるｐ⁺層６３、ｎ⁺層６２のみを活性化することができ、接着シート７４を加熱することがない。そのため、接着シート７５の耐熱温度に関係なく高い温度で熱処理をすることができる。また、ＹＡＧの第２高調波（ＹＡＧ２ω）パルスレーザー（波長＝５３２ｎｍ、半値幅＝１００ｎｓ〜５００ｎｓ、周波数＝１ｋＨｚ、一回の照射エリアを約１ｍｍ角として５０％〜９０％オーバーラップで照射）よりレーザーアニールを実施してもよい（例えば、特許文献３）（同図（ｄ））。
工程（５）つぎに、高濃度のｐ型コレクタ層（ｐ⁺層６３）上に、金属蒸着膜を成膜して裏面電極６４（コレクタ電極）を形成する。ここでは、アルミニウム層、チタン層、ニッケル層、金層の金属からなる積層金属膜で裏面電極６４を形成する。このときの蒸着は、低温スパッタ法によるのが良い。それは、接着シート７４の耐熱温度がおおよそ高剛性ＵＶテープの場合１００℃以下、耐熱性ＵＶテープの場合２００℃以下、加熱発泡の発泡テープの場合は１５０℃以下であるので、成膜時の温度が１００℃以下であることが望ましいからである（同図（ｅ））。
工程（６）つぎに、裏面電極６４を形成した薄いウェハ６１を１００℃程度に加熱することで発泡テープ７３から発泡剥離する。その後、ガラス基板７１側は紫外線７５の照射により発泡テープ７３が固着しているＵＶテープ７２をガラス基板７１から剥離する（同図（ｆ））。
工程（７）つぎに、薄いウェハ６１を反転し、薄いウェハ６１の裏面電極６４をダイシングテープ７６に貼り付け、裏面電極６４が形成された薄いウェハ６１をチップ状にダイシングをする（同図（ｇ））。
工程（８）その後の図示しないワイヤボンディングなどの処理を図９と同様に行う。

尚、ここでは、ＦＳ−ＩＧＢＴの工程を説明したが、上記の工程（４）のｎ⁺層６２を形成する工程を取り除くことにより、ｎ型バッファ層（ｎ⁺層６２）が形成されないＮＰＴ−ＩＧＢＴの工程となる。
ＮＰＴ−ＩＧＢＴの製作では、ｎ⁺層６２が形成されないので、レーザーは半値幅の短いＸｅＦパルスレーザー（波長＝３５１ｎｍ、半値幅＝１４ｎｓ）やＸｅＣｌパルスレーザー（波長＝３０８ｎｍ、半値幅＝４９ｎｓ）を用いてｐ⁺層６３を活性化する。
図１２の製造方法によれば、裏面電極形成時まではガラス基板７１に薄いウェハ６１が貼りついているため、図１０の従来例２に示すようにウェハの反りは発生せず、ウェハ割れは発生しない。
この図１２の製造方法には、つぎのような問題点がある。

発泡剥離によりガラス基板７１上の接着シート７４と薄いウェハ６１とを剥離する場合、裏面金属蒸着膜の引っ張り応力と発泡力を利用する。しかし、ガラス基板７１と厚いウェハ５１を接着シート７４を介して固着したときに、接着シート７４の側面が露出し、この露出した側面が、厚いウェハ５１を研削した後の加工層を除去するためのフッ硝酸液でのウェットエッチングで溶かされて、接着シート７４を構成する発泡テープ７３の発泡剤が劣化し剥離作用を低下させ剥離を困難にする。
また、接着シート７４を構成するＵＶテープ７２の側面もこのウェットエッチングで溶かされて、その残査がパーティクルとなり、また、ウェットエッチングでガスが発生して、薄いウェハ６１を汚染したり、後工程で用いる真空装置を汚染する。
また、厚いウェハ５６とガラス基板７１を接着シート７４を介して固着した場合、図１４に示すように、厚いウェハ６１やガラス基板７１は硬いもの同士であり、接着シート７４との密着性が必ずしも良好でなく、厚いウェハ６１と接着シート７４、ガラス基板７１と接着シート７４の間に気泡８１が発生する。この気泡８１によって研削後の薄いウェハが、気泡８１が蒸着工程などの熱が加わる工程で膨張し、割れが発生する。また、この気泡８１で薄いウェハの裏面が波打ち、薄いウェハの平坦度の確保が困難になる。この気泡８１は、中央部とエッジ付近では１００μｍ程度の大きさであり、個数は５箇所程度( 図では４個示した）ある。また、これより小さい気泡は全面に観察される。

つぎに、接着シート７４の代わりにＵＶ硬化型樹脂と剥離層を用いて、ウェハとガラス基板を固着する方法について説明する。剥離層はＵＶ硬化型樹脂層を剥離するために用いるもので加熱により剥離層が剥がれる。
図１３は、第３の従来例による半導体装置の別の製造方法（従来例３）の工程を示す図であり、同図（ａ）から同図（ｇ）は工程順示した要部製造工程断面図である。工程（１）従来例１、２と同じであり、従来例の工程（２）、図１２（ｂ）で接着シート７４の代わりにＵＶ硬化型樹脂層７３と剥離層７２を用いた点が異なる。
工程（２）表面構造５５を形成した厚いウェハ５６を反転し、厚いウェハ５６を反転し、ＵＶ硬化型樹脂層７８およびＵＶ硬化型樹脂層７８を剥離するために用いる剥離層７７を介してガラス基板７１と固着する。

これは先ずガラス基板７１上に剥離液を塗布し、常温で固化させて、ガラス基板７１に固着した剥離層７７を形成する。続いて、ＵＶ硬化型樹脂液を剥離層７７上に塗布する。その後、厚いウェハ５６の表面５７側をＵＶ硬化型樹脂層７８上に載置し、紫外線を照射してＵＶ硬化型樹脂液を硬化させてＵＶ硬化型樹脂層７８を形成し、ＵＶ硬化型樹脂層７８を介して剥離層７７と厚いウェハ５６を固着する。この塗布する剥離液やＵＶ硬化型樹脂液がガラス基板７１内に塗布されるようにガラス基板７１の直径を厚いウェハ５６の直径より４ｍｍ程大きくする（同図（ｂ））。
工程（３）つぎに、バックグラインドとエッチングの工程によりウェハの総厚みを所望の厚さ（例えば、７０μｍなど）の薄いウェハ６１とする（同図（ｃ））。
工程（４）つぎに、ｎ型バッファ層（ｎ⁺層６２）および高濃度のｐ型コレクタ層（ｐ⁺層６３）を形成するために、裏面５９よりイオン注入を行う。例えば、ｎ⁺層６２はリン、ｐ⁺層６３はボロンを注入する。続いて、レーザー照射によりアニールを行う。レーザーアニールは図１２と同様であり説明を省略する（同図（ｄ））。
工程（５）つぎに、高濃度のｐ型コレクタ層（ｐ⁺層６３）上に、裏面電極６４となる金属蒸着膜を成膜する。ここでは、アルミニウム層、チタン層、ニッケル層、金層の金属からなる裏面金属膜を形成する。このときの蒸着は、低温スパッタ法によるのが良い。それは、ＵＶ硬化型樹脂層７８（ＵＶレジン層）の耐熱温度が、おおよそ２００℃以下であるので、成膜時の温度が１００℃以下であることが望ましいからである（同図（ｅ））。
工程（６）つぎに、裏面電極６４を形成した薄いウェハ６１を剥離する。剥離層７７はガラス基板７１から赤外光７９を照射することでガラス基板７１に固着した状態でＵＶ硬化型樹脂層７８と一緒に加熱剥離する。薄いウェハ６１側に貼り付いた図示しない一部のＵＶ硬化型樹脂層７８は、強度の強い図示しない別の接着シートをＵＶ硬化型樹脂層７８上に貼り付けて、この別の接着シートをピールすることにより剥がすことができる（同図（ｆ））。
工程（７）つぎに、裏面電極６５が形成された薄いウェハ６１をチップ状にダイシングをする（同図（ｇ））。
工程（８）その後のワイヤーボンディングは前記と同様である。

この方法にすると、図１０の従来例３に示すように、反りが生じなくなり、またウェハ割れも発生しない。また、薄いウェハ６１の表面側に形成された凹凸面にＵＶ硬化型樹脂層７３が入り込み、厚いウェハ５６を薄膜化したときに生じる表面側の凹凸が裏面側に映し出されるパターン転写が起こらなくなる。
しかし、この方法を用いた場合には、ガラス基板７１がウェハよりも大きいことにより、バックグラインドによるウェハの研削塵がガラス基板７１の周囲上に残留する。そして、ウェハのエッチングあるいは洗浄をおこなってもその研削塵をガラス基板７１から取り除くことが難しい。また、ＵＶ硬化型樹脂層７８はウエットエッチングによりエッチングされないが、ガラス基板７１は図１５に示すようにエッチングされてしまう。そして剥離層７７はエッチングで変質し、変質した物質が薄いウェハ６１上に付着して、コンタミネーションを引き起こす。

また、ガラス基板７１の外周部がエッチングされて形状が変化する。その状態をつぎに示す。
図１５は、エッチング工程でガラス基板がエッチングされる状態を示した図であり、同図（ａ）はバックグラインド後の状態、同図（ｂ）はウェットエッチング後の状態、同図（ｃ）は同図（ｂ）のＡ部拡大図である。
ウェットエッチング後では同図（ｃ）のＢ部ように、ガラス基板７１の周囲がエッチングされ、形状が大きく変形して、ガラス基板７１を再利用することができない。ここではウェットエッチングとして、ガラス基板を回転させ、その中心にエッチング液を滴下してエッチングする、所謂、回転エッチング法を採用した場合を示し、この回転エッチングではガラス基板７１の上部周囲がエッチング液に曝されるため、ガラス基板７１上部の周囲がエッチングされる。
特願２００２−３０２１３７号特開２００３−５９８５６号公報特願２００３−１７９７２５号公報

前記したように、ウェハをガラス基板に貼り付けないで全工程を行う方法では、裏面のバックグラインド後のウェハの厚みが薄いために、ウェハ割れが発生してしまう。特に、蒸着工程では、裏面の金属膜による引っ張り応力で、ウェハの厚さが薄くなる程、ウェハ割れ率が大きくなり製造コストが増大する。
さらに、アニール工程が、表面構造５５に影響を及ぼさないように、３５０℃〜５００℃程度の低温で行なわれるために、ｐ⁺層６３（本実施例ではボロンをドーズ量１×１０¹⁵ｃｍ^-2／５０ｋｅＶで注入）の活性化率が２％程度しかなく、ＮＰＴ−ＩＧＢＴやＦＳ−ＩＧＢＴ、逆阻止型ＩＧＢＴにおいても正孔の注入が充分におこなわれない。そのため、良好なデバイス特性を実現することが困難である。
また、ＦＳ−ＩＧＢＴにおいてはフィールドストップ層（ｎ⁺層６２）の欠陥などの影響があり十分な正孔の注入が行われない。

接着テープ７４を用いてバックグラインド前の厚いウェハ５６をガラス基板７１に貼り付ける方法は、アニール工程をレーザーで行い、十分高い温度で表面層がアニールされるために、ｐ層の活性化率は８０％程度と大きく正孔の注入は十分行われる。また、ＦＳ−ＩＧＢＴにおいてはフィールドストップ層の欠陥はアニールで修復され、十分な正孔の注入が行われる。
しかし、この方法では、接着シート７４の側面が露出し、厚いウェハ５６をバックグラインドした後の加工層を除去するためのフッ硝酸液でのウェットエッチングで溶かされて、接着シート７４を構成する発泡テープ７３の発泡剤が劣化し剥離作用を低下させ剥離を困難にする。
また、接着シート７４を構成するＵＶテープ７２の側面もこのウェットエッチングで溶かされて、その残査がパーティクルとなり、また、ウェットエッチングでガスが発生して、ウェハを汚染したり、後工程で用いる真空装置などの製造装置を汚染する。

また、厚いウェハ５６やガラス基板７１と接着シート７４との密着性が必ずしも良好でなく、厚いウェハ５６と接着シート７４、ガラス基板７１と接着シート７４の間に気泡８１が発生する。この気泡８１により研削後の薄いウェハ６１が割れたり、また薄いウェハ６１の裏面が波打ち、ウェハ裏面の平坦度の確保が困難になる。
また、ＵＶ硬化型樹脂層７８と剥離層７７を用いる方法では、接着シート７４の場合と同様に、アニール工程をレーザーで行うためにｐ⁺層６３の活性化率は８０％程度大きく正孔の注入は十分行われる。また、ＦＳ−ＩＧＢＴにおいてはフィールドストップ層（ｎ⁺層６２）の欠陥はアニールで修復され、十分な正孔の注入が行われる。
しかし、この方法では、ガラス基板７１の大きさを厚いウェハ６１の大きさよりも大きくする必要があり、バックグラインドによるウェハの研削塵がガラス基板７１の周囲上に残留する。そして、ウェハのエッチングあるいは洗浄をおこなってもその研削塵をガラス基板７１から取り除くことが難しい。また、ウェットエッチング後では同図（ｃ）のＢ部ように、ガラス基板７１の周囲がエッチングされ、形状が大きく変形して、ガラス基板７１を再利用することができない。

また、ＵＶ硬化型樹脂層７８はウエットエッチングによりエッチングされないが、ガラス基板７１はエッチングされてしまうため、ガラス基板７１の再利用が困難になる。さらに剥離層７７がエッチングで変質し、変質した物質が薄いウェハ６１上に付着して、薄いウェハ６１を汚染し、また製造装置も汚染する。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、ウェハを薄膜化した後の工程で、ウェハ割れを防止し、ウェハや製造装置の汚染を防止し、ガラス基板が再利用できる低コストの半導体装置の製造方法を提供することにある。

前記の目的を達成するために、裏面に加工工程を有する薄い半導体基板から形成される半導体装置の製造方法において、表面側に表面構造（表面電極を含む）が形成された厚い半導体基板の裏面側から薄くして薄い半導体基板を形成する工程と、該薄い半導体基板の表面と支持基板とを固着層を介して貼り合わせる工程と、前記薄い半導体基板の裏面にイオン注入と熱処理を行う工程と、前記薄い半導体基板の裏面電極を形成する工程とを含む製造方法とする。
また、裏面に加工工程を有する薄型半導体基板から形成される半導体装置の製造方法において、表面側に表面構造（表面電極を含む）が形成された厚い半導体基板の裏面側から薄くして薄い半導体基板を形成する工程と、該薄い半導体基板の裏面にイオン注入と熱処理を行う工程と、前記薄い半導体基板の表面と支持基板とを固着層を介して貼り合わせる工程と、前記薄い半導体基板に裏面電極を形成する工程とを含む製造方法とする。

また、裏面に加工工程を有する薄い半導体基板から形成される半導体装置の製造方法において、表面側に表面電極を除く表面構造が形成された厚い半導体基板の裏面側から薄くして薄い半導体基板を形成する工程と、該薄い半導体基板の裏面にイオン注入と熱処理を行う工程と、前記薄い半導体基板の表面と支持基板とを第１固着層を介して貼り合わせる工程と、前記薄い半導体基板に裏面電極を形成する工程と、前記第１固着層を前記薄い半導体基板と支持基板から剥離する工程と、前記薄い半導体基板の裏面と支持基板とを第２固着層を介して貼り合わせる工程と、前記薄い半導体基板に表面電極を形成する工程とを含む製造方法とする。
また、前記厚い半導体基板の裏面から薄くして薄い半導体基板を形成する工程は表面を研削する工程と、エッチングする工程であるとよい。

また、前記固着層、前記第１、第２固着層は異なる条件で剥離する複数種類の固着層からなる多層固着層として形成されとよい。
また、前記多層固着層は、ＵＶ硬化型樹脂層と、加熱によって剥離する剥離層によって形成されるとよい。
また、前記多層固着層は、加熱によって発泡剥離する発泡層と紫外線照射によって剥離するＵＶ層によって形成されるとよい。
また、前記発泡層とＵＶ層とをシート状に積層して接着シートを形成し、該接着シートを前記薄い半導体基板と前記支持基板の間に挟み、前記薄い半導体基板上を円筒体（ローラー）で押さえ、該円筒体を前記薄い半導体基板の一端から他端へ回転移動させて、前記接着テープを前記薄い半導体基板と前記支持基板を密着させることで互いを貼り合わせるとよい。このとき真空中で行うとパーティクルなどの影響を除去できて貼り付けが一層効果的にできる。

また、前記発泡層とＵＶ層とをシート状に積層して接着シートを形成し、該接着シートを前記薄い半導体基板と前記支持基板の間に挟み、薄い半導体基板上全域を加圧することにより互いを貼り合わせるとよい。このとき真空中で行うとパーティクルなどの影響を除去できて貼り付けが一層効果的にできる。
前記したように、厚い半導体基板をバックグラインド、エッチングで薄い半導体基板にしてから、固着層を介して薄い半導体基板を支持基板に貼り付けると、薄いウェハは柔軟性がよく、固着層と薄い半導体基板および支持基板との間に殆ど気泡が発生しない。そのため、後工程の熱を加える工程で気泡が膨張して薄い半導体基板が割れたり、表面の凹凸ができることがなくウェハ表面の平坦度は良好に保たれ、ウェハ割れ率の低下とデバイス特性（主にオン電圧特性）の向上を図ることができる。また、支持基板がエッチングされないので、再利用ができる。

また、固着層が接着シートの場合は、真空中で円筒体を薄い半導体基板上を転がして移動させることで、気泡がウェハの外周部に押し出され、残留する気泡の大きさを小さくし数を低減できるため、さらに、ウェハ割れ率の低下とデバイス特性の向上を図ることができる。
また、固着層が接着シートの場合は、真空中で薄い半導体基板と圧接することで、気泡が薄い半導体基板の外周部に押し出さされ、残留する気泡の大きさを小さくし数を低減できるため、半導体基板の割れ率の低下とデバイス特性（オン電圧）の向上を図ることができる。
また、固着層がＵＶ硬化型樹脂層と剥離層の場合は、接着テープより厚みが薄くなり、半導体基板の表側のパターンが裏面に転写する現象を軽減できる。

また、剥離層がエッチング液に触れないため、変質することがなく、半導体基板や製造装置を汚染することはない。
また、薄い半導体基板を支持基板に貼り付ける前にイオン注入と熱処理（アニール）を行うとアニール温度を高温にできて、裏面にイオン注入された不純物の活性化率を高めることができてデバイス特性を向上できる。
また、裏面電極と表面電極を形成するときに薄い半導体基板を支持基板に貼り付けると薄い半導体基板の反りを大幅に低減できて、薄い半導体基板の割れ率を低下させることができる。

この発明によれば、バックグラインドとエッチングを終了した後の薄い半導体基板（薄いウェハ）を支持基板（ガラス基板）に貼り合せることにより、気泡の発生を抑制し、薄い半導体基板の割れの防止と裏面の平坦度の確保を図ることができる。
また、イオン注入後のアニール温度を高くすることで不純物の活性化率の向上を図り、良好なデバイス特性（低オン電圧）を得ることができる。
また、支持基板（ガラス基板）がエッチングされないために、再利用できる。

この発明の実施のための最良の形態は、表面構造が形成された厚いウェハを研削（バックグラインド）とエッチング（ウェットエッチング）で薄くし、この薄いウェハを支持基板（ガラス基板）に接着層（接着テープやＵＶ硬化型樹脂層と剥離層など）を介して貼り付けて、裏面処理（ｐ⁺層、ｎ⁺層、裏面電極の形成など）を行うことである。

図１は、この発明の第１実施例の半導体装置の製造方法の工程を示す図であり、同図（ａ）から同図（ｇ）は工程順に示す要部製造工程断面図である。ここでは半導体装置としてＦＳ−ＩＧＢＴを例に挙げて説明する。
工程（１）、（２）は、従来例１の工程（１）、（２）、図９（ａ）、（ｂ）の工程と同じであり、工程（３）以降が異なる。また、従来例２の工程（２）、図１２（ｂ）の工程では厚いウェハをガラス基板に接着シートを介して固着したが、本実施例（図１）ではバックグラインドとウェットエッチングした後の薄いウェハをガラス基板に接着シートを介して固着した点が図１２と異なる。
工程（１）厚いウェハ１の表面側に表面構造５を形成する。この表面構造は図１１の表面構造５５と同じである。図１１と同様に、この表面構造５は拡散層２と表面電極３およびポリイミド膜４から構成される。表面構造５をさらに詳細に説明する。図７のゲート酸化膜８４（ここでは、ＳｉＯ₂）と多結晶シリコン（ここでは、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）からなるゲート電極８５を堆積、加工、その表面に層間絶縁膜８６（ここでは、ＢＰＳＧ）を堆積し、加工し、絶縁ゲート構造を形成する。続いて、厚いウェハ１にｐ型ベース層８２（ｐ⁺）を形成した後に、このｐ型ベース層８２内にｎ型エミッタ層８３（ｎ⁺）を形成する。このｐ型ベース層８２（ｐ⁺）とｎ型エミッタ層８３（ｎ⁺）が拡散層２である。

つぎに、ｎ型エミッタ層８３に接するようにアルミ・シリコン膜からなる表面電極４（エミッタ電極）を形成する。アルミ・シリコン膜は、安定した接合性、低抵抗配線を実現するために、その後、４００℃〜５００℃程度の低温で熱処理される。さらに、表面を覆うようにポリイミド膜４からなる絶縁保護膜を形成する。このようにして完成したＦＳ−ＩＧＢＴチップのセル部が前記した図７である。この厚いウェハ１にはこれらのセルが多数個形成されている。この段階で表面側のプロセスが完了する。厚いウェハ１にはセル部は図示されていない。符号６は表面構造５形成済みの厚いウェハであり、符号７はその表面、符号８はその裏面である（同図（ａ））。尚、上記ポリイミド膜４の形成工程はつぎに説明する裏面研削の後でもよい。この場合、工程（１）の表面構造は表面電極４を含むがポリイミド膜４は含まない。ただし、工程（２）以降ではポリイミド膜４も含む。

つぎに、裏面製造プロセスに移行する。
工程（２）裏面８側より、厚いウェハ１をバックグラインド（研削）し、その後、加工歪み層を除去するために、裏面を量産性のよいフッ硝酸液でウェットエッチングをして薄いウェハ１ａを形成する。符号９はウェットエッチング後の裏面であり、符号１１は表面構造形成済みの薄いウェハである（同図（ｂ））。
工程（３）つぎに、薄いウェハ１１の裏面９を上にし、表面７を下にしてガラス基板２１と接着シート２４を介して固着する。接着シート２４は紫外線で剥離するＵＶテープ２２と加熱により発泡剥離する発泡テープ２３の少なくとも２層から構成され、薄いウェハ１１側には発泡テープ２３、ガラス基板２１側にはＵＶテープ２２が固着される。発泡テープ２３とＵＶテープ２２は常温で表面７とガラス基板２１にそれぞれ固着する。また、これらのテープ２２、２３の構成を逆にしてガラス基板２１側に発泡テープ２３を固着し、薄いウェハ１１側にＵＶテープ２２を固着しても構わない。このときは、薄いウェハ１１とＵＶテープ２２が固着している発泡テープ２３をガラス基板２１から剥離した後に、薄いウェハ１１に固着しているＵＶテープ２３に紫外線を照射して、ＵＶテープ２３と発泡テープ２２を薄いウェハ１１から剥離しても良い（同図（ｃ））。
工程（４）つぎに、ｎ型バッファ層（ｎ⁺層１２）および高濃度のｐ型コレクタ層（ｐ⁺層１３）を形成するために、裏面９よりイオン注入を行う。例えば、ｎ⁺層１２はリン、ｐ⁺層１３はボロンを注入する。続いて、レーザー照射により裏面９の表面層をアニールする。レーザーアニールの特徴はレーザーを照射した面の表面層のみを１０００℃程度の高温アニールし、レーザー照射していない面の温度を常温に保つことが出来る点である。ここでは、レーザーはＹＡＧの第３高調波（ＹＡＧ３ω）パルスレーザー（波長＝３５５ｎｍ、半値幅＝１００ｎｓ〜５００ｎｓ、周波数＝５００Ｈｚ、一回の照射エリアを約１ｍｍ角として５０％〜９０％オーバーラップで照射）を用い、１０μｍ程度の深いｎ⁺層１２を形成する。

また、ＹＡＧ３ωのレーザーアニールによれば、ウェハの表面層に形成されるｐ⁺層、ｎ⁺層のみを活性化することができ、接着シートを加熱することがない。そのため、接着シート２４の耐熱温度に関係なく高い温度で熱処理をすることができる。また、ＹＡＧの第２高調波（ＹＡＧ２ω）パルスレーザー（波長＝５３２ｎｍ、半値幅＝１００ｎｓ〜５００ｎｓ、周波数＝１ｋＨｚ、一回の照射エリアを約１ｍｍ角として５０％〜９０％オーバーラップで照射）よりレーザーアニールを実施してもよい（同図（ｄ））。
工程（５）つぎに、高濃度のｐ型コレクタ層（ｐ⁺層１３）上に、裏面電極１４として金属蒸着膜を成膜する。ここでは、金属蒸着膜はアルミニウム層、チタン層、ニッケル層、金層の金属からなるである。この蒸着は低温スパッタ法によるのが良い。それは、接着シート２４の耐熱温度がおおよそ高剛性ＵＶテープの場合１００℃以下、耐熱性ＵＶテープの場合２００℃以下、加熱発砲の発泡テープの場合は１５０℃以下であるので、成膜時の温度が１００℃以下であることが望ましいからである。符号１５はｎ⁺層１２、ｐ⁺層１３および裏面電極１４から成る裏面構造である（同図（ｅ））。
工程（６）つぎに、裏面電極１４を形成した薄いウェハ１１を加熱により発砲テープ２３から発泡剥離する。その後、ガラス基板２１側は紫外線２５を照射して発砲テープ２３が固着しているＵＶテープ２２をガラス基板２１から剥離する。図ではガラス基板２１からＵＶテープ２２と発泡テープ２３を剥離する前の状態が描かれている（同図（ｆ））。
工程（７）つぎに、裏面構造１５を形成した薄いウェハ１１を反転し、薄いウェハ１１の裏面電極１４をダイシングテープ２６に貼り付け、裏面電極１４が形成された薄いウェハ１１をチップ状にダイシングをする（同図（ｇ））。
工程（８）その後のワイヤボンディングなどの処理は従来方法と同様である。

尚、ここでは、ＦＳ−ＩＧＢＴの工程を説明したが、上記工程（４）のｎ⁺層１２を形成する工程を取り除くことにより（バッファ層を形成しないことにより）ＮＰＴ−ＩＧＢＴの工程となる。
ＮＰＴ−ＩＧＢＴの製作では、ｎ⁺層１２が形成されないので、レーザーは半値幅の短いＸｅＦパルスレーザー（波長＝３５１ｎｍ、半値幅＝１４ｎｓ）やＸｅＣｌパルスレーザー（波長＝３０８ｎｍ、半値幅＝４９ｎｓ）を用いてｐ⁺層を活性化する。
この製造方法によれば、接着シート２４を使用した固着工程の前にウェットエッチング工程を行うため、接着シート２４がウェットエッチングされることがなく、そのため、前記の図１２にみられるような接着シート２４を構成する発泡テープ２３の発泡剤が機能を失なったり、ＵＶテープ２２がウェットエッチングで溶融してパーテクルやガスが発生することがなく、薄いウェハ１１や製造装置が汚染されない。

また、工程（３）、図１（ｃ）で、薄いウェハ１１をガラス基板２１に接着シート２４を介して貼り合わせる場合には、薄いウェハ１１には弾力性があり、しなりを持つため接着シート２４と薄いウェハ１１は加圧することでよく密着し、図１４に示したような気泡８１の発生は抑えられる。その結果、１００μｍ程度の大きさの気泡は発生しなくなり、それ以下の気泡も数が大幅に減少した。その結果、ウェハの割れが少なくなり、製造コストを低減できる。
また、加圧を止めた場合に、接着シート２４は上下方向に膨らむため、薄いウェハ１１とガラス基板２１に挟まれた接着シート２４は密着する方向に作用する。そのため、前記の気泡の減少と相まって、薄いウェハ１１の裏面の平坦度を良好な状態に確保することができる。

例えば、シリコン厚さが７０μｍの場合の薄いウェハ１１と６３０μｍの厚さのガラス基板２１を接着シート２４で貼り合わせたときの薄いウェハ１１の裏面９の平坦度は±３μｍ〜±５μｍとなり、シリコン厚さが５００μｍの場合の従来の厚いウェハ５６を貼りつけたときと比べて裏面５９の平坦度は半分程度に向上した。その結果、裏面９側に形成するｐ⁺コレクタ層であるｐ⁺層１３やｎ⁺バッファ層であるｎ⁺層１２の接合を平坦に精度よく形成でき、また、裏面電極１４を平坦に形成できて、デバイス特性を向上できる。
また、ガラス基板２１はフッ硝酸液に曝されないために、形状変化がなく再利用できるので製造コストを低減できる。
ここで接着シート２４の貼り付ける具体的な方法について説明する。

図２は、接着シートを貼り付ける方法を示す図である。この工程は第１実施例の工程（３）、図１（ｃ）の工程であり、気泡を発生させない貼り付け方法である。
１０Ｐａ程度の真空中で、接着シート２４を貼った（薄いウェハ１１側に発泡テープ２３、ガラス基板２１側にＵＶテープ２２が配置される）ガラス基板２１上に１０ｍｍ程度の高さからシリコン厚さが７０μｍの場合の薄いウェハ１１を落として、載置する。薄いウェハ１１が固着する領域内のガラス基板２１上に数箇所サポート板４１が配置されている（同図（ａ））。
つぎに、ローラ４２を進めながらそのサポート板４１をはずしていく（同図（ｂ）、（ｃ））。ローラ４２が回転しながら押し当てられて薄いウェハ１１上を通過すると、ローラ４２による力が加わるために図１４で示す気泡８１は薄いウェハ１１の外側に逃げていく。薄いウェハ１１はしなりを持つために接着シート２４とよく密着する。また、圧力が開放されるときに、接着シート２４と薄いウェハ１１は更に密着しようとするために、しなった薄いウェハ１１はよく接合する。これにより薄いウェハの裏面９の平坦度を±３μｍとすることができる。ローラ４２による力を発泡テープ２３に加えても、加熱することで薄いウェハ１１は発泡テープ（例えば、日東電工製３１９５ＭＳでは、１２０℃〜１３０℃の温度を加えること）から容易に発泡剥離することができる。ガラス基板２１とＵＶテープ２２（例えば、日東電工製ＵＢ−３０８３Ｄ、ＵＢ−５１３３Ｄ、ＵＢ−２１５３Ｄ）は、紫外線を照射（５００ｍＪ位のＵＶ照射）することで容易に剥離することができる。

図３は、接着シートを貼り付ける別の方法を示す図である。この工程は工程（３）、図１（ｃ）の工程であり、気泡を発生させない貼り付け方法である。
１０Ｐａ程度の真空中で上下に薄いウェハ１１とガラス基板２１を接着シート２４を介して加圧する（１００〜２００Ｎ／ｃｍ² ）ことにより薄いウェハ１１より外側に気泡は瞬間的に抜けるように作用する。薄いウェハ１１は表面７を下にしてウェハ支持台４３に吸着固定されており、ガラス基板２１はガラス基板支持台に載置されている。薄いウェハ１１は柔軟性を持つために接着シート２４とよく接合し密着性があがる。また、これも、加圧力が取り除かれるときに接着シート２４は薄いウェハ１１およびガラス基板２１と密着するようになる。これにより薄いウェハ１１の裏面９の平坦度を±３μｍとすることができる。真空中で発泡テープ２３に上下方向に力を加える方法によっても、加熱することで薄いウェハ１１は発泡テープ（例えば、日東電工製３１９５ＭＳでは、１２０℃〜１３０℃の温度を加えること）から容易に発泡剥離することができる。ガラス基板２１とＵＶテープ２２（例えば、日東電工製ＵＢ−３０８３Ｄ、ＵＢ−５１３３Ｄ、ＵＢ−２１５３Ｄ）も紫外線を照射（５００ｍＪ位のＵＶ照射）することで容易に剥離することができる。

尚、初めの段階で、ガラス基板２１や薄いウェハ１１に接着シート２４を貼るとき、真空中で貼り合わせ作業を行うと塵やゴミの影響を防止できるのでよい。

図４は、この発明の第２実施例の半導体装置の製造方法による工程を示す図であり、同図（ａ）から同図（ｇ）は工程順に示す要部製造工程断面図である。第１実施例（図１）との違いは、工程（３）で接着テープ２４の代わりにＵＶ硬化型樹脂層２８と剥離層２７を用いた点が異なる。従って、工程（３）以降の工程を説明する。
工程（３）薄いウェハ１１を裏面９側が上になるようにして、ＵＶ硬化型樹脂層２８および剥離層２７を介してガラス基板２１と固着する。
これは先ずガラス基板２１上に剥離液を塗布し、常温で固化させて、ガラス基板２１に固着した剥離層２７を形成する。続いて、ＵＶ硬化型樹脂液を剥離層２７上に塗布する。その後、薄いウェハ１１の表面７側をＵＶ硬化型樹脂液上に載置し、紫外線を照射してＵＶ硬化型樹脂を硬化させてＵＶ硬化型樹脂層２８を形成し、この硬化によって、ＵＶ硬化型樹脂層２８を介して剥離層２７と薄いウェハ１１の表面７を固着する。この塗布する剥離液やＵＶ硬化型樹脂液がガラス基板２１内に塗布されるようにガラス基板２１の直径を薄いウェハ１１の直径より４ｍｍ程大きくする（同図（ｃ））。
工程（４）つぎに、ｎ型バッファ層（ｎ⁺層１２）および高濃度のｐ型コレクタ層（ｐ⁺層１３）を形成するために、裏面９よりイオン注入を行う。例えば、ｎ⁺層１２はリン、ｐ⁺層１３はボロンを注入する。続いて、図１と同様にレーザー照射により裏面９の表面層をアニールする（同図（ｄ））。
工程（５）つぎに、高濃度のｐ型コレクタ層（ｐ⁺層１３）上に、裏面電極１４となる金属蒸着膜を成膜する。ここでは、アルミニウム層、チタン層、ニッケル層、金層の金属からなる裏面金属膜を形成する。このときの蒸着は、低温スパッタ法によるのが良い。それは、ＵＶ硬化型樹脂層２８（ＵＶレジン層）の耐熱温度が、おおよそ２００℃以下であるので、成膜時の温度が１００℃以下であることが望ましいからである（同図（ｅ））。
工程（６）つぎに、裏面電極６４を形成した薄いウェハ１１を剥離する。剥離層２７はガラス基板２１から赤外光２９を照射することでガラス基板２１に固着した状態でＵＶ硬化型樹脂層２８と一緒に加熱剥離する。薄いウェハ１１側に貼り付いた図示しない一部のＵＶ硬化型樹脂層２８は、強度の強い図示しない別の接着シートをＵＶ硬化型樹脂層２８上に貼り付けて、この別の接着シートをピールすることにより剥がすことができる（同図（ｆ））。
工程（７）つぎに、裏面構造１５を形成した薄いウェハ１１を反転し、薄いウェハ１１の裏面電極１４をダイシングテープ２６に貼り付け、裏面電極１４が形成された薄いウェハ１１をチップ状にダイシングをする（同図（ｇ））。
工程（８）その後のワイヤボンディングなどの処理は従来方法と同様である。

この第２実施例においても、ＵＶ硬化型樹脂層２８と剥離層２７で薄いウェハ１１とガラス基板２１を固着する固着工程が、ウェットエッチング工程より後になるため、ＵＶ硬化型樹脂層２８と剥離層２７がウェットエッチングされることがなく、そのため、前記したような剥離層２７の変質がなく、剥離がスムーズに行われる。また変質した物質で薄いウェハ１１が汚染されることもない。また、ガラス基板２１はウェットエッチングのフッ硝酸液に曝されないために、コンタミネーションや形状変化がなく再利用できるので製造コストを低減できる。
さらに、接着シート２４と比べて、ＵＶ硬化型樹脂層２８と剥離層２７を合わせた厚みが薄くできるために、接着シート２４の場合に発生したバックグラインドによる表面側パターンの裏面側へのパターン転写は起こりにくくなる。

また、このＵＶ硬化型樹脂層２８と剥離層２７を用いることで、薄いウェハの裏面９の平坦度は±２μｍ程度にできる。

図５は、この発明の第３実施例の半導体装置の製造方法による工程を示す図であり、同図（ａ）から同図（ｈ）は工程順に示す要部製造工程断面図である。第１実施例（図１）との違いは、厚いウエハ１には表面電極３とポリイミド膜４が形成されておらず、薄いウェハ１ａにして、ガラス基板２１に貼り付けた後で、表面電極３とポリイミド膜４を形成し、その後、薄いウェハ１１（裏面構造付きの薄いウェハ）をガラス基板２１から外し、裏返しにして表面７とガラス基板２１を接着テープ２４ａ（ＵＶテープ２２ａと発泡テープ２３ａで構成される）を介してガラス基板２１に固着し、裏面９に裏面電極１４を形成した点である。
工程（１）厚いウェハ１の表面側に図７のゲート酸化膜８４（ここでは、ＳｉＯ₂）と多結晶シリコン（ここでは、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）からなるゲート電極８５を堆積、加工、その表面に層間絶縁膜８６（ここでは、ＢＰＳＧ）を堆積し、加工し、絶縁ゲート構造を形成する。続いて、厚いウェハ１にｐ型ベース層８２（ｐ⁺）を形成した後に、このｐ型ベース層８２内にｎ型エミッタ層８３（ｎ⁺）を形成する（同図（ａ））。

つぎに、裏面製造プロセスに移行する。
工程（２）裏面８側より、厚いウェハ１をバックグラインド（研削）し、その後、加工歪み層を除去するためのウェットエッチングをして薄いウェハ１ａを形成する。エッチングはフッ硝酸液によるウェットエッチングを用いる（同図（ｂ））。
工程（３）つぎに、ｎ⁺バッファ層（ｎ⁺層１２））および高濃度ｐ型コレクタ層（ｐ⁺層１３）を形成するために、裏面９よりイオン注入を行う。例えば、ｎ⁺層１２はリン、ｐ⁺層１３はボロンを注入した。続いて、高温の熱処理（アニール）を電気炉などで行う。熱処理温度は、８００℃〜１０００℃の低温である（同図（ｃ））。
ここで、再度、表面製造プロセスに移行する。
工程（４）つぎに、薄いウェハ１ａの表面７ａを上にし、裏面９を下にしてガラス基板２１と接着シート２４を介して固着する（同図（ｄ））。
工程（５）つぎに、ｎ型エミッタ層に接するようにアルミ・シリコン膜からなる表面電極３（エミッタ電極）を形成する。アルミ・シリコン膜は、安定した接合性、低抵抗配線を実現するために、その後、４００℃〜５００℃程度の低温で熱処理する。さらに、表面を覆うようにポリイミド膜４からなる絶縁保護膜を形成する（同図（ｅ））。

ここで、再度、裏面製造プロセスに移行する。
工程（６）つぎに、薄いウェハ１１（表面構造付き薄いウェハ）をガラス基板２１から外し、薄いウェハ１１の裏面９を上にし、表面７を下にしてガラス基板２１と接着シート２４ａ（発泡テープ２３ａとＵＶテープ２２ａで構成される）を介して固着する。つぎに、高濃度のｐ型コレクタ層（ｐ⁺層１３）上に、アルミニウム層、チタン層、ニッケル層、金層などの金属膜の組合せで裏面電極１４を蒸着で形成する（同図（ｆ））。
工程（７）つぎに、薄いウェハ１１を発泡剥離により発泡テープ２３ａから剥離する。その後、ガラス基板側２１は紫外線２５ａの照射により発泡テープ２３ａが固着しているＵＶテープ２２ａをガラス基板２１から剥離する（同図（ｇ））。
工程（８）つぎに、裏面構造１５を形成した薄いウェハ１１を反転し、薄いウェハ１１の裏面電極１４をダイシングテープ２６に貼り付けて裏面電極１４が形成された薄いウェハ１１をチップ状にダイシングをする（同図（ｈ））。
工程（９）その後のワイヤボンディングなどの処理は従来方法と同様である。

この製造方法では、イオン注入した後のアニールをレーザーを用いないで、電気炉を用いて９００℃〜１１００℃の高温で行うため、ｎ⁺層１２、ｐ⁺層１３の活性化率を８０〜９０％とすることができる。ＦＳ−ＩＧＢＴにおいてもフィールドストップ層も欠陥が回復され９０％以上の高活性化率を得ることができる。また、レーザーアニールと比べて、熱処理時間を長くできるため、ｐ型コレクタ層（ｐ⁺層１３）の厚さをレーザーアニールより倍程度厚くできるて、オン電圧を小さくできる。また、レーザーアニールが枚葉式であるのに比べ、バッチ処理できるのでリードタイムが短縮できて製造コストを低減できる。さらに、高価なレーザー装置は不要となり安価な電気炉で高温アニールができる。
この方法では、アルミ・シリコン膜からなる表面電極３およびポリイミド膜４を形成する工程は、これらのイオン注入と熱処理の工程の後に行われる。ガラス基板２１の貼り合わせ工程が２回入るが、表面電極３とポリイミド膜４および裏面電極１４の形成後のウェハの反り量は４ｍｍ程度であり、シリコン厚みが７０μｍの場合の薄いウェハ１１とガラス基板２１を容易に貼り合わせすることができる。また、柔軟性のある薄いウェハ１１をガラス基板２１に固着させるために、密着性がよく、気泡の少ない固着ができる。また、剥離の方法は前記したのと同じである。この接着テープ２４、２４ａを用いた場合では薄いウェハ１１の裏面９の平坦度は±３μｍから±５μｍ程度であり、接着テープ２４、２４ａの代わりに図４のようにＵＶ硬化型樹脂層２８と剥離層２７を用いた場合は、薄いウェハ１１の裏面９の平坦度は±２μｍ程度にできる。

尚、上記各実施例では、裏面蒸着後の薄いウェハの反り量を抑えることができるため、研削工程後の割れは殆ど発生しない。
このように、良好な平坦度を確保し、正孔の活性化を高くすることで、オン電圧の低い良好なデバイス特性を有する薄いウェハを用いた半導体装置を製造することができる。

この発明の第１実施例の半導体装置の製造方法による工程を示す図であり、（ａ）から（ｇ）は工程順に示す要部製造工程断面図接着シートを貼り付ける方法を示す図接着シートを貼り付ける別の方法を示す図この発明の第２実施例の半導体装置の製造方法による工程を示す図であり、（ａ）から（ｇ）は工程順に示す要部製造工程断面図この発明の第３実施例の半導体装置の製造方法による工程を示す図であり、（ａ）から（ｈ）は工程順に示す要部製造工程断面図低ドーズ量の浅いｐ⁺コレクタ層を有するＮＰＴ−ＩＧＢＴの要部断面図低ドーズ量の浅いｐ⁺コレクタ層とｎバッファ層を有するＦＳ−ＩＧＢＴの断面構造図分離層を有する逆阻止ＩＧＢＴの要部断面図第１の従来例の半導体装置の製造方法による工程を示す図であり、（ａ）から（ｅ）は工程順に示した要部製造工程断面図バックグラインドとエッチングが終了した後の薄いウェハの厚みと、裏面電極蒸着後の薄いウェハの反り量を示す図バックグラインドとエッチングが終了した後の薄いウェハの厚みと薄いウェハの割れ率を示す図第２の従来例の半導体装置の製造方法による工程を示す図であり、（ａ）から（ｇ）は工程順に示した要部製造工程断面図第３の従来例の半導体装置の製造方法による工程を示す図であり、（ａ）から（ｇ）は工程順示した要部製造工程断面図気泡の発生を説明する図ガラス基板がエッチングで形状が変化することを説明する図

符号の説明

１厚いウェハ（シリコン）
１ａ薄いウェハ（シリコン）
２拡散層
３表面電極
４ポリイミド膜
５表面構造
６厚いウェハ（表面構造付き）
７表面（ポリイミド膜形成後）
７ａ表面（表面電極形成前）
８裏面（厚いウェハ）
９裏面（薄いウェハ）
１１薄いウェハ（表面構造付き）
１２ｎ⁺層
１３ｐ⁺層
１４裏面電極
２１ガラス基板
２２、２２ａＵＶテープ
２３、２３ａ発泡テープ
２４、２４ａ接着シート
２５、２５ａ紫外線
２６ダイシングテープ
２７剥離層
２８ＵＶ硬化型樹脂層
２９赤外線
４１サポート板
４２ローラ
４３ウェハ支持台
４４ガラス基板支持台

Claims

裏面に加工工程を有する薄い半導体基板から形成される半導体装置の製造方法において、表面側に表面構造が形成された厚い半導体基板の裏面側から薄くして薄い半導体基板を形成する工程と、該薄い半導体基板の表面と支持基板とを固着層を介して貼り合わせる工程と、前記薄い半導体基板の裏面にイオン注入と熱処理を行う工程と、前記薄い半導体基板の裏面電極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
裏面に加工工程を有する薄型半導体基板から形成される半導体装置の製造方法において、表面側に表面構造が形成された厚い半導体基板の裏面側から薄くして薄い半導体基板を形成する工程と、該薄い半導体基板の裏面にイオン注入と熱処理を行う工程と、前記薄い半導体基板の表面と支持基板とを固着層を介して貼り合わせる工程と、前記薄い半導体基板に裏面電極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
裏面に加工工程を有する薄い半導体基板から形成される半導体装置の製造方法において、表面側に表面電極を除く表面構造が形成された厚い半導体基板の裏面側から薄くして薄い半導体基板を形成する工程と、該薄い半導体基板の裏面にイオン注入と熱処理を行う工程と、前記薄い半導体基板の表面と支持基板とを第１固着層を介して貼り合わせる工程と、前記薄い半導体基板に裏面電極を形成する工程と、前記第１固着層を前記薄い半導体基板と支持基板から剥離する工程と、前記薄い半導体基板の裏面と支持基板とを第２固着層を介して貼り合わせる工程と、前記薄い半導体基板に表面電極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記厚い半導体基板の裏面から薄くして薄い半導体基板を形成する工程は表面を研削する工程と、エッチングする工程であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
前記固着層，前記第１、第２固着層は異なる条件で剥離する複数種類の固着層からなる多層固着層として形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
前記多層固着層は、ＵＶ硬化型樹脂層と、加熱によって剥離する剥離層によって形成されることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
前記多層固着層は、加熱によって発泡剥離する発泡層と紫外線照射によって剥離するＵＶ層によって形成されることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
前記発泡層とＵＶ層とをシート状に積層して接着シートを形成し、該接着シートを前記薄い半導体基板と前記支持基板の間に挟み、前記薄い半導体基板上を円筒体で押さえ、該円筒体を前記薄い半導体基板の一端から他端へ回転移動させて、前記接着テープを前記薄い半導体基板と前記支持基板を密着させることで互いを貼り合わせることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
前記発泡層とＵＶ層とをシート状に積層して接着シートを形成し、該接着シートを前記薄い半導体基板と前記支持基板の間に挟み、薄い半導体基板上全域を加圧することにより互いを貼り合わせることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。