JP2005347644A

JP2005347644A - 半導体素子の製造方法

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Publication number: JP2005347644A
Application number: JP2004167771A
Authority: JP
Inventors: Haruo Nakazawa; 治雄中澤; Hiroshi Tamenori; 啓爲則
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2024-06-04
Also published as: JP4337637B2

Abstract

【課題】半導体ウエハーの主面全体に加熱発泡により剥離可能な接着テープを貼り付けた状態でウエット処理を行った際の糊の貼りつきを抑制し、ウエット処理後に、接着テープを加熱して発泡させることにより、接着テープから薄型の半導体ウエハーを容易に剥離させること。
【解決手段】ウエハー２１の主面全体に加熱発泡により剥離可能な接着テープ３１を貼り付ける。そして、ウエハー２１の中心を中心位置としてテープカッターの刃先を外側に向け、かつウエハー２１の周縁にテープカッターの刃１０１を接触させた状態で、ウエハー２１の周縁に対してテープカッターの刃１０１を相対的に移動させることにより、ウエハー２１の周縁に沿って接着テープ３１を切断する。ウエット処理を行った後、接着テープ３１を加熱して発泡させることにより、接着テープ３１からウエハー２１を剥離させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ウエハー裏面の処理が必要な半導体素子の製造方法に関し、特に絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴとする）等の電力用半導体素子の製造方法に関する。

従来より、コンピュータや通信機器の主要部分には、多数のトランジスタや抵抗等を、電気回路を構成するようにむすびつけて、１チップ上に集積した集積回路（ＩＣ）が多用されている。このようなＩＣの中で、電力用半導体素子を含むものは、パワーＩＣと呼ばれている。電力用半導体素子の一つに、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴとする）がある。

ＩＧＢＴは、高速スイッチング特性および電圧駆動特性を有するＭＯＳＦＥＴ（絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）と、低オン電圧特性を有するバイポーラトランジスタをワンチップに構成したパワー素子である。その応用範囲は、汎用インバータ、ＡＣサーボ、無停電電源（ＵＰＳ）またはスイッチング電源などの産業分野から、電子レンジ、炊飯器またはストロボなどの民生機器分野へと拡大してきている。また、新しいチップ構造を用いた、より低オン電圧のＩＧＢＴが開発されており、ＩＧＢＴを用いた応用装置の低損失化や高効率化が図られてきている。

ＩＧＢＴには、パンチスルー（以下、ＰＴとする）型、ノンパンチスルー（以下、ＮＰＴとする）型、フィールドストップ（以下、ＦＳとする）型の構造があり、ｎチャネル型の縦型二重拡散構造のものが主流である。従って、本明細書では、ｎチャネル型ＩＧＢＴを例にして説明するが、ｐチャネル型ＩＧＢＴでも同様である。

ＰＴ型ＩＧＢＴは、ｐ⁺半導体基板上にｎ⁺バッファ層とｎ^-活性層をエピタキシャル成長させたエピタキシャルウエハーを用いて形成される。そのため、例えば耐圧６００Ｖ系の素子では、活性層の厚さは７０μｍ程度であるが、ｐ⁺半導体基板を含む総厚さは２００〜３００μｍ程度になる。ＰＴ型ＩＧＢＴでは、ｎ^-活性層中の空乏層がｎ⁺バッファ層に到達する。

図１６は、低ドーズ量の浅いｐ⁺コレクタ層を有するＮＰＴ型ＩＧＢＴの１／２セル分の構成を示す断面図である。図１６に示すように、例えばＦＺウエハーよりなるｎ^-半導体基板を活性層１とし、その表面側に、ｐ⁺ベース領域２が選択的に形成されている。ベース領域２の表面層には、ｎ⁺エミッタ領域３が選択的に形成されている。また、基板表面上には、ゲート酸化膜４を介してゲート電極５が形成されている。

エミッタ電極６は、エミッタ領域３およびベース領域２に接触しているとともに、層間絶縁膜７によりゲート電極５から絶縁されている。基板裏面には、ｐ⁺コレクタ層８およびコレクタ電極９が形成されている。ＮＰＴ型の場合には、活性層１の厚さがＰＴ型よりも厚くなるが、素子全体としては、ＰＴ型の素子に比べて、大幅に薄くなる。また、エピタキシャル基板を用いずに、ＦＺ基板を用いているため、安価である。

図１７は、ＦＳ型ＩＧＢＴの１／２セル分の構成を示す断面図である。図１７に示すように、基板表面側の素子構造は、図１６に示すＮＰＴ型の素子と同じである。基板裏面側には、ｎ^-活性層１とｐ⁺コレクタ層８との間に、ｎ⁺バッファ層１０が設けられている。ＦＳ型の場合、活性層１の厚さは、ＰＴ型と同じ７０μｍ程度（耐圧６００Ｖ系）であり、素子全体の厚さは１００〜２００μｍ程度である。

最近では、総合損失をより低減するため、ウエハーを薄く削り、デバイス厚をできるだけ薄くする試みがなされている。例えば、耐圧６００Ｖ系の素子の場合、ＦＳ型ＩＧＢＴの厚さは７０μｍ程度が想定されている。耐圧クラスが低くなると、素子の厚さはさらに薄くなる。このような厚さのＦＳ型ＩＧＢＴまたはそれに類似したデバイスの製造方法として、以下に説明するように、ＦＺウエハーを研磨する方法が知られている。

図１８（図１８−１〜図１８−５）は、従来のＦＺウエハーを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図である。図１８に示すように、まず、活性層１となるｎ−ＦＺウエハーの表面側に、ベース領域、エミッタ領域、ＳｉＯ₂等からなるゲート酸化膜、ゲート電極、ＢＰＳＧ等からなる層間絶縁膜、Ａｌ−Ｓｉ膜等からなるエミッタ電極およびポリイミド膜等からなる絶縁保護膜を有する表面側素子構造部１１を形成する（図１８−１（ａ））。

ついで、ウエハーの裏面を、バックグラインドやエッチング等の手段により研削して、ウエハーを所望の厚さ、例えば７０μｍの厚さとする（図１８−２（ｂ））。なお、エッチングの場合、厳密には研削ではないが、本明細書では、ウエハーを薄くする手段については問わないので、エッチングを含めて研削とする。

ついで、ウエハーの裏面から、例えばｎ型不純物であるリン（Ｐ）と、ｐ型不純物であるボロン（Ｂ）のイオン注入を行い、電気炉で３５０〜５００℃の熱処理（アニール）を行い、バッファ層１０およびコレクタ層８を形成する（図１８−３（ｃ））。ついで、ウエハーの裏面、すなわちコレクタ層８の表面に、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）などの複数の金属を蒸着し、コレクタ電極９を形成する（図１８−４（ｄ））。

最後に、コレクタ電極９側にダイシングテープ１２を貼り付けてダイシングを行い、ウエハーを複数のチップ１３に切断する（図１８−５（ｅ））。そして、各チップ１３のコレクタ電極９を固定部材にはんだ付けするとともに、表面側素子構造部１１の電極にアルミワイヤ電極をワイヤボンディング装置により固着する。

しかし、上述した従来方法により、例えば７０μｍ厚程度の素子を作製しようとすると、ウエハー裏面のバックグラインドまたはエッチング後のウエハーが薄いため、ウエハーに割れが発生しやすい。また、ウエハー裏面にコレクタ電極となる金属膜を蒸着すると、その金属膜は、成膜側、すなわち基板裏面側からみて引っ張り応力を有するため、ウエハーに反りが生じ（図１１参照、同図の従来例１）、ウエハーが割れやすくなる（図１２参照、同図の従来例１）。

そこで、本出願人は、先に、加熱発泡により剥離可能な接着テープを介して、ウエハーと支持基板とを接合し、その状態でウエハーの裏面処理を行い、その後にウエハーを支持基板から剥離させる方法について出願している（特願２００３−１３８８０５号）。この方法によれば、ウエハーに支持基板が接合されていることによって、ウエハー裏面の研削後もウエハーの反りはほとんどない（図１２参照、同図の従来例２）。また、ウエハー裏面に金属膜を蒸着してコレクタ電極を形成した後に、ウエハーが割れるのを防ぐことができる（図１２参照、同図の従来例２）。

図１９は、従来のテープカッターを用いて接着テープを切断するときの様子を示す断面図であり、図２０は、その平面図である。図１９に示すように、接着テープ３１は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のテープ基材４２の両面に、加熱による発泡により剥離可能な発泡剤部４３と、ＵＶ光の照射で接着剤が硬化することにより剥離可能なＵＶテープ層４５がそれぞれ設けられた構成となっている。ウエハー２１は、発泡剤部４３に貼り付けられる。ＵＶテープ層４５には、セパレータ４６が貼り付けられている。

従来、テープカッターの刃１０１は、図１９に示すように、ウエハー２１の中心を中心位置としてその刃先を５°程度、内側に向けた状態となっている。このような刃先の向きで接着テープ３１を切断すると、接着テープ３１がウエハー２１よりも大きくなる。このようにする理由は、ウエハー裏面の研削後に接着テープ３１を例えば作業者が手で剥がす際に、剥がしやすいからである。

ところで、表面側素子構造部が形成されたウエハー表面を保護するためにウエハー表面に貼り付けられた保護フィルムを、ウエハー形状に合わせて正確に切断する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この提案によれば、保護フィルムの切り残しの発生を防ぐことができるので、ウエハー裏面の研磨時に保護フィルムの切り残し部分が原因でウエハー全体が破壊されるのを防ぐことができる。

特開２００４−２５４３８号公報

しかしながら、図１９に示すように、テープカッターの刃先を内側に向けた状態で接着テープ３１を切断すると、次のような不具合が生じることがある。通常、ウエハー２１の周縁は、その表面側および裏面側の両方において、約５０μｍの曲率半径（Ｒ）で面取りされた形状となっている。従って、テープカッターの刃１０１は、ウエハー裏面に近い箇所、すなわちウエハー２１の周縁の接着テープ３１から遠い箇所でウエハー２１の周縁に接触することになる。

この状態で、図２０に矢印で示すように、ウエハー２１の周縁に沿ってテープカッターの刃１０１を移動させると、接着テープ３１がウエハー２１よりも大きいため、テープカッターの刃１０１にひきずられて、ウエハー２１の周縁の、ウエハー表面側の曲面と、テープカッターの刃１０１との間にできる隙間内に発泡剤部４３が入り込むことがある。以下、本明細書では、このような現象を、発泡剤部４３の巻き上がりと呼び、この巻き上がりによって隙間内に入り込んだ発泡剤部４３の部分を巻き上げ部４３０と呼ぶことにする。

接着テープ３１の切断後、セパレータ４６を剥がし、ＵＶテープ層４５に支持基板を貼り付けた状態で、薄ウエハー化するために、例えばリン硝酸系の薬液を用いたウエットエッチングを行うと、ウエハー２１の周縁から薬液が侵入することがある。この場合には、発泡剤部４３の、薬液が侵入した部分の発泡機能が失われてしまう。

図２３は、薄ウエハーを剥離した後に、テープ基材４２上の発泡剤部４３の様子を模式的に示す図である。発泡剤部４３の端部を除く領域では、発泡剤４４が正常に発泡している。それに対して、発泡剤部４３の周縁には、薬液の侵入により発泡機能が失われた結果、おおよそ１００〜２００μｍ幅で発泡剤４４が発泡していない領域が存在する。図２３において、符号４３１は発泡正常領域であり、符号４３２は発泡不良領域である。

発泡剤部４３の周縁の発泡不良領域４３２では、図２１、および図２１をＡ方向から見た図２２に示すように、接着テープ３１の糊が伸び、その伸びた糊の部分４３３が７０μｍ程度の厚さの薄型ウエハー４１に貼りついてしまう。特に、上述した発泡剤部４３の巻き上がりによって生じた巻き上げ部４３０の糊の部分４３４は、薄型ウエハー４１の周縁の厚さ方向の端面に貼りついてしまう。そのため、加熱により発泡剤部４３を発泡させたときに、薄型ウエハー４１の周縁を除く発泡正常領域４３１ではウエハー４１が接着テープ３１から容易に剥離するが、薄型ウエハー４１の周縁部分を、接着テープ３１から剥離させるのは容易ではない。

このような状態で、薄型ウエハー４１を無理に剥離させようとすると、図２４に示すように、薄型ウエハー４１に欠けや割れなどの欠損部４１１が生じてしまう。そして、図２５に示すように、発泡剤部４３にはウエハーの破片４１２が残ってしまう。上記特許文献１では、このような問題点やその解決策等については、一切、言及されていない。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、半導体ウエハーの主面全体に加熱発泡により剥離可能な接着テープを貼り付けた状態でウエット処理を行った際の糊の貼りつきを抑制し、ウエット処理後に、接着テープを加熱して発泡させることにより、接着テープから薄型の半導体ウエハーを容易に剥離させることができる半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる半導体素子の製造方法は、半導体ウエハーの主面全体に加熱発泡により剥離可能な接着テープを貼り付ける貼り付け工程と、前記半導体ウエハーの中心を中心位置としてテープカッターの刃先を外側に向け、かつ前記半導体ウエハーの周縁に前記テープカッターの刃を接触させた状態で、前記半導体ウエハーの周縁に対して前記テープカッターの刃を相対的に移動させることにより、前記半導体ウエハーの周縁に沿って前記接着テープを切断する切断工程と、前記接着テープが貼り付けられた状態で前記半導体ウエハーのウエット処理を行うウエット工程と、前記接着テープを加熱して発泡させることにより、前記接着テープから前記半導体ウエハーを剥離させる剥離工程と、を含むことを特徴とする。

この請求項１の発明によれば、ウエハーの中心を中心位置としてテープカッターの刃先を外側に向けた状態で、ウエハーの周縁に沿って接着テープを切断すると、接着テープがウエハーよりも小さくなるので、発泡剤部の周縁部分の発泡機能が失われても、その発泡機能のない領域は小さくなる。それによって、接着テープの糊が伸びてウエハーに貼りつく箇所を大幅に減らすことができる。また、接着テープを切断する際に、発泡剤部の巻き上がりがあまり起こらないので、発泡剤部の巻き上げ部の糊の部分が、ウエハーの周縁の厚さ方向の端面に貼りつくのを防ぐことができる。従って、ウエット処理後に、接着テープを加熱して発泡させることにより、接着テープから半導体ウエハーを容易に剥離させることができる。

請求項２の発明にかかる半導体素子の製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記切断工程では、前記半導体ウエハーの周縁の前記接着テープに近い箇所に、前記テープカッターの刃を接触させた状態で、接着テープを切断することを特徴とする。

この請求項２の発明によれば、ウエハーの周縁の、ウエハー表面側の曲面と、テープカッターの刃との間にできる隙間が小さくなるので、接着テープを切断する際に、発泡剤部の巻き上がりが起こるのを、より一層、防ぐことができる。従って、発泡剤部の巻き上げ部の糊の部分が、ウエハーの周縁の厚さ方向の端面に貼りつくのを防ぐことができる。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項３の発明にかかる半導体素子の製造方法は、半導体ウエハーの周縁付近の部分に、該周縁付近の部分が外側へいくに連れて薄くなるようにウエハー表面に対して傾斜した傾斜部を形成する加工工程と、前記半導体ウエハーの主面全体に加熱発泡により剥離可能な接着テープを貼り付ける貼り付け工程と、前記半導体ウエハーの周縁にテープカッターの刃を接触させた状態で、前記半導体ウエハーの周縁に対して前記テープカッターの刃を相対的に移動させることにより、前記半導体ウエハーの周縁に沿って前記接着テープを切断する切断工程と、前記接着テープが貼り付けられた状態で前記半導体ウエハーのウエット処理を行うウエット工程と、前記接着テープを加熱して発泡させることにより、前記接着テープから前記半導体ウエハーを剥離させる剥離工程と、を含むことを特徴とする。

この請求項３の発明によれば、ウエハーの周縁付近の部分が傾斜していることによって、切断された接着テープとウエハーの傾斜部との間に隙間ができるので、発泡剤部の周縁部分の発泡機能が失われ、接着テープの糊が伸びても、その糊がウエハーに貼りつくのを防ぐことができる。また、発泡剤部の巻き上げ部の糊の部分が、ウエハーの周縁の厚さ方向の端面に貼りつくのを防ぐことができる。従って、ウエット処理後に、接着テープを加熱して発泡させることにより、接着テープから半導体ウエハーを容易に剥離させることができる。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項４の発明にかかる半導体素子の製造方法は、半導体ウエハーの周縁付近の部分に、該周縁付近の部分が外側へいくに連れて薄くなるようにウエハー表面に対して傾斜した傾斜部を形成する加工工程と、前記半導体ウエハーの主面全体に加熱発泡により剥離可能な接着テープを貼り付ける貼り付け工程と、前記半導体ウエハーの中心を中心位置としてテープカッターの刃先を外側に向け、かつ前記半導体ウエハーの周縁に前記テープカッターの刃を接触させた状態で、前記半導体ウエハーの周縁に対して前記テープカッターの刃を相対的に移動させることにより、前記半導体ウエハーの周縁に沿って前記接着テープを切断する切断工程と、前記接着テープが貼り付けられた状態で前記半導体ウエハーのウエット処理を行うウエット工程と、前記接着テープを加熱して発泡させることにより、前記接着テープから前記半導体ウエハーを剥離させる剥離工程と、を含むことを特徴とする。

この請求項４の発明によれば、ウエハーの周縁付近の部分が傾斜していることによって、切断された接着テープとウエハーの傾斜部との間に隙間ができる。この隙間があることによって、発泡剤部の周縁部分の発泡機能が失われ、接着テープの糊が伸びても、その糊がウエハーに貼りつくのを防ぐことができるとともに、発泡剤部の巻き上げ部の糊の部分が、ウエハーの周縁の厚さ方向の端面に貼りつくのを防ぐことができる。また、ウエハーの中心を中心位置としてテープカッターの刃先を外側に向けた状態で、ウエハーの周縁に沿って接着テープを切断することにより、接着テープがウエハーよりも小さくなるので、発泡剤部の周縁部分の発泡機能のない領域が小さくなり、接着テープの糊が伸びてウエハーに貼りつく箇所を大幅に減らすことができる。また、接着テープを切断する際に、発泡剤部の巻き上がりがあまり起こらないので、発泡剤部の巻き上げ部の糊の部分が、ウエハーの周縁の厚さ方向の端面に貼りつくのを防ぐことができる。従って、ウエット処理後に、接着テープを加熱して発泡させることにより、接着テープから半導体ウエハーを容易に剥離させることができる。

請求項５の発明にかかる半導体素子の製造方法は、請求項４に記載の発明において、前記切断工程では、前記半導体ウエハーの周縁の前記接着テープに近い箇所に、前記テープカッターの刃を接触させた状態で、接着テープを切断することを特徴とする。

この請求項５の発明によれば、ウエハーの周縁の、ウエハー表面側の曲面と、テープカッターの刃との間にできる隙間が小さくなるので、接着テープを切断する際に、発泡剤部の巻き上がりが起こるのを、より一層、防ぐことができる。従って、発泡剤部の巻き上げ部の糊の部分が、ウエハーの周縁の厚さ方向の端面に貼りつくのを防ぐことができる。

本発明にかかる半導体素子の製造方法によれば、接着テープの発泡機能を失った部分の糊がウエハーに貼りつくのを防ぐことができるので、ウエット処理後に、接着テープを加熱して発泡させることにより、接着テープから半導体ウエハーを容易に剥離させることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体素子の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図３（図３−１〜図３−３）および図４（図４−１〜図４−４）は、本発明の実施の形態１にかかる製造方法の製造プロセスを示す図である。まず、ｎ−ＦＺウエハー２１の表面側に、ＳｉＯ₂等のゲート酸化膜とポリシリコンからなるゲート電極を堆積し、これらを加工する。そして、その表面にＢＰＳＧ等の層間絶縁膜を堆積し、これを加工することによって、絶縁ゲート構造を作製する。つづいて、ｐ⁺ベース層を形成し、その中にｎ⁺エミッタ層を形成する。

そして、Ａｌ−Ｓｉ膜からなる表面電極、すなわちエミッタ電極を形成し、４００〜５００℃程度で熱処理を行って、Ａｌ−Ｓｉ膜を安定した接合性を有する低抵抗配線とする。その上全面に、ポリイミド膜等の絶縁保護膜を積層し、図１８（図１８−１〜図１８−５）に示す構成と同様の表面側素子構造部２２ができあがる（図３−１（ａ））。本明細書では、ウエハーの、表面側素子構造部が形成される側の面をウエハー表面とし、その反対側の面をウエハー裏面とする。なお、図３および図４においては、表面側素子構造部２２の詳細な構成の図示を省略する。

ついで、ウエハー２１を裏返し、表面側素子構造部２２の表面（図３−２（ｂ）では、下側の面）に、接着テープ３１を貼り付ける。図５に詳細に示すように、接着テープ３１は、ＰＥＴ製のテープ基材４２の両面に、加熱によって発泡することにより剥離可能な発泡テープ型シート（例えば、日東電工株式会社の製品名Ｎｏ．３１９５ＭＳ）よりなる発泡剤部４３と、ＵＶ光の照射で接着剤が硬化することにより剥離可能な耐熱性のあるＵＶテープ型シート（例えば、日東電工株式会社の製品名ＵＢ−３０８３Ｄ、ＵＢ−５１３３Ｄ、ＵＢ−２１５３Ｄ）よりなるＵＶテープ層４５が、それぞれ設けられた構成となっている。

接着テープ３１は、発泡剤部４３によりウエハー２１に貼り付けられる。ウエハー表面に接着テープ３１を貼り付ける際には、まず、ウエハー表面に、それよりも大きいシート状の接着テープ３１を貼り付ける。そして、テープカッターを用いて、ウエハー２１の周縁に沿って、接着テープ３１を切断する。

図１は、実施の形態１において接着テープを切断するときの様子を示す断面図であり、図２は、その平面図である。図１に示すように、接着テープ３１を切断する際には、テープカッターの刃１０１は、ウエハー２１の中心を中心位置としてその刃先が外側に向いた状態となる。なお、図１においては、表面側素子構造部２２の図示を省略する（図７、図８、図１３、図１４および図１５においても同じ）。

また、例えば５００μｍの厚さのウエハー２１の周縁は、その表面側および裏面側の両方において、例えば約５０μｍの曲率半径（Ｒ）で面取りされた形状となっている。テープカッターの刃１０１は、その表面側の面取り部分に接触する。つまり、テープカッターの刃１０１は、ウエハー２１の周縁において接着テープ３１に近い箇所に接触する。

この状態で、図２に矢印で示すように、ウエハー２１の周縁に沿ってテープカッターの刃１０１を移動させて接着テープ３１を切断すると、図１に示すように、接着テープ３１はウエハー２１よりも小さくなる。また、ウエハー２１の周縁の、ウエハー表面側の面取り部分と、テープカッターの刃１０１との間にできる隙間が小さくなる。従って、接着テープ３１を切断する際に、発泡剤部４３の巻き上がりがあまり起こらない。

このようにして接着テープ３１を切断した後、図６に詳細に示すように、セパレータ４６を剥がし、ＵＶテープ層４５に支持基板３２を貼り付けて、接着テープ３１を介して、ウエハー２１に支持基板３２を接合する（図３−２（ｂ））。支持基板３２として、例えばＵＶ光を透過するウエハー（セラミクス、石英またはガラスなど）を用いる。

ついで、支持基板３２を接合した状態で、ウエハー裏面（図３−３（ｃ）では、上側の面）をバックグラインドやウエットエッチング等により研削し、表面側素子構造部２２を含むウエハー全体の厚さを所望の厚さ、例えば７０μｍとする（図３−３（ｃ））。ウエハー裏面をバックグラインドにより研削した場合には、バックグラインド後に、その研削面に対してウエット処理であるスピンエッチャーやディップ方式のエッチングを行い、研削面に生じた破砕層を除去する。

ついで、ウエハー２１の裏面に、例えばｎ型不純物であるリンおよびｐ型不純物であるボロンをイオン注入する。その後、ウエハー裏面にレーザーを照射してアニールを行い、バッファ層となるｎ⁺層２３およびコレクタ層となるｐ⁺層２４を形成する（図４−１（ａ））。特に限定しないが、ここでは、レーザーとして、例えばＹＡＧの第３高調波（ＹＡＧ３ω）パルスレーザー（波長：３５５ｎｍ、半値幅：１００〜５００ｎｓ、周波数：５００Ｈｚ）を用いる。そして、例えば一回の照射エリアを約１ｍｍ角とし、５０％〜９０％オーバーラップさせて照射する。

ＹＡＧの第３高調波を用いる理由は、深いｎ⁺層２３を形成することができるからである。また、このレーザーアニールによって、ウエハー裏面のｐ⁺層２４およびｎ⁺層２３のみを活性化させることができ、接着テープ３１の耐熱温度に関係なく熱処理を行うことができる。

ついで、ウエハー裏面の全面に、例えばアルミニウム、チタン、ニッケルおよび金などの複数の金属膜を成膜し、コレクタ電極となる裏面電極２５を形成する（図４−２（ｂ））。ここでは、低温スパッタ法により金属膜の蒸着を行うのが適当である。その理由は、接着テープ３１の耐熱温度がおおよそ、高剛性ＵＶテープ型シートでは１００℃以下であり、耐熱性ＵＶテープ型シートでは２００℃以下であり、加熱発泡テープ型シートでは１５０℃以下であるため、成膜時の温度は１００℃以下であるのが望ましいからである。

なお、金属膜を成膜するにあたっては、低温スパッタ法以外にも、真空蒸着法や化学気相成長（ＣＶＤ）法やメッキ法などを用いることができる。また、厳密には、ウエハー裏面の外周縁の一部に、ウエハー２１を保持する部材の跡が未蒸着部分として残ることがある。

そして、例えばウエハー２１または支持基板３２を吸引しながら加熱し、接着テープ３１の発泡剤部４３に含まれる発泡剤４４を発泡させることにより、表面側素子構造部２２の絶縁保護膜との界面で接着テープ３１を剥離させる。その際、ウエット処理時の例えばリン硝酸系の薬液がウエハー２１の周縁から侵入していると、発泡剤部４３の、薬液が侵入した部分の発泡機能が失われてしまっている。

図７に示すように、発泡剤部４３の周縁には、例えばおおよそ１００μｍ幅で発泡剤４４（図２３を参照。）が発泡しない発泡不良領域４３２が存在する。上述したように、接着テープ３１がウエハー２１よりも小さくなっていることにより、発泡不良領域４３２の幅は、従来よりも狭い。そのため、図７、および図７をＡ方向から見た図８に示すように、発泡不良領域４３２では、接着テープ３１の糊が伸びる現象が起こるが、その伸びた糊の部分が薄型ウエハー４１に貼りつく割合は、従来よりも小さい。

また、上述したように、接着テープ３１の切断時に発泡剤部４３の巻き上がりがあまり起こらないので、発泡剤部４３の巻き上げ部の糊の部分４３４が薄型ウエハー４１に貼りつくことはあっても、薄型ウエハー４１の周縁の厚さ方向の端面に貼りつくことはない。そのため、加熱により発泡剤部４３を発泡させることによって、薄型ウエハー４１が、割れることなく、接着テープ３１から容易に剥離する。なお、図７および図８においては、支持基板３２の図示を省略する（図１４および図１５においても同じ）。

特に、本実施の形態のように、ウエハー裏面に金属膜が蒸着されている場合には、この金属膜の引っ張り応力も作用するので、発泡剤４４の発泡力と金属膜の引っ張り応力との相乗効果によって、極めて容易に薄型ウエハー４１を、割ることなく、接着テープ３１から剥離させることができる。図９および図１０は、それぞれ剥離後の薄型ウエハー４１および接着テープ３１の発泡剤部４３を模式的に示す図であり、ウエハー４１に割れなどがないことを表している。

図４に戻り、以上のようにして、接着テープ３１および支持基板３２を取り除いた後（図４−３（ｃ））、ウエハー２１（薄型ウエハー４１）を複数のチップ２７に切断する（図４−４（ｄ））。また、接着テープ３１にＵＶ光を照射して、支持基板３２から接着テープ３１を剥離させる。ついで、ウエハー裏面に一般的なダイシングテープ２６を貼り付ける。

その後、図示省略するが、各チップ２７は、裏面電極２５を介して配線基板等の固定部材にはんだ付けされる。そして、各チップ２７のウエハー表面側の電極には、アルミワイヤ電極が超音波ワイヤボンディング装置により固着される。また、ウエハー２１（薄型ウエハー４１）を剥離した後、支持基板３２から接着テープ３１を剥がす。このように、支持基板３２から接着テープ３１を剥がすことができるので、支持基板３２を再利用することができる。

上述した方法はＦＳ型ＩＧＢＴを製造するためのプロセスであるが、ＮＰＴ型のＩＧＢＴを作製する場合には、ｎ⁺層２３を形成するためのｎ型不純物（リン）のイオン注入工程を省略すればよい。その場合、ウエハー裏面のレーザーアニールに用いるレーザーは、半値幅の短いＸｅＦパルスレーザー（波長：３５１ｎｍ、半値幅：例えば１４ｎｓ）や、ＸｅＣｌパルスレーザー（波長：３０８ｎｍ、半値幅：例えば４９ｎｓ）や、全固体ＹＡＧ２ωレーザー（波長：５３２ｎｍ、半値幅：例えば１００ｎｓ）でもよい。これらのレーザーを用いることによって、ｐ⁺層２４のみを活性化させることができる。

図１１は、上述した実施の形態１の製造方法に従って作製した直径６インチのウエハー（実施例１とする）について、裏面電極を形成した後のウエハーの反り量とバックグラインド後のウエハーの厚さとの関係を調べた結果を示す図である。ここで、反り量とは、ウエハーの中央と周縁との高さの差である。図１１より、実施例１では、バックグラインド後のウエハーの厚さを７０μｍまで薄くしても、裏面電極形成後のウエハーの反り量は、裏面電極形成後に割れが生じるときの反り量の限界値である５．５μｍ（直径６インチのウエハーの場合）よりもはるかに小さく、ほぼゼロであることがわかった。

比較のため、図１８に示す従来方法に従って作製した直径６インチのウエハー（従来例１とする）と、特願２００３−１３８８０５号の方法に従って作製した直径６インチのウエハー（従来例２とする）について、同様のことを調べた結果も併せて図１１に示す。従来例１は、支持基板のないものである。従来例２の反り量は、実施例１とほぼ同じであった。それに対して、従来例１では、支持基板がないため、バックグラインド後のウエハーの厚さを９０μｍ以下にすると、裏面電極形成後のウエハーの反り量は、割れの限界値である５．５μｍ（直径６インチのウエハーの場合）を超えてしまった。

具体的には、バックグラインド後のウエハーの厚さを７０μｍにしたときの裏面電極形成後のウエハーの反り量は、実施例１では０．２ｍｍであり、従来例２では０．２ｍｍであり、従来例１では１１ｍｍであった。なお、実施例１および従来例２は、支持基板を接着した状態での測定値である（図１２も同じ）。また、実施例１の、支持基板を剥離した後のウエハーの反り量は、１１ｍｍであった。

図１２は、実施例１について、裏面電極を形成した後のウエハーの割れ率とバックグラインド後のウエハーの厚さとの関係を調べた結果を示す図である。比較のため、従来例１および従来例２について、同様のことを調べた結果も併せて図１２に示す。図１２に示すように、実施例１および従来例２のいずれも、バックグラインド後のウエハーの厚さを７０μｍまで薄くしても、割れ率はほぼゼロと極めて小さい。それに対して、従来例１では、バックグラインド後のウエハーの厚さを７０μｍとしたときの割れ率は９５％と極めて高い。

（実施の形態２）
図１３は、実施の形態２において接着テープを切断するときの様子を示す断面図である。この切断時の平面図は、図２と同じである。図１３に示すように、実施の形態２は、実施の形態１において、ウエハー２１の周縁付近の部分に傾斜部２１１が設けられており、この傾斜部２１１を有するウエハー２１を用いて半導体素子を製造するものである。その他の製造プロセスは、図３−１〜図３−３および図４−１〜図４−４を参照しながら説明した実施の形態１と同じである。従って、実施の形態１と重複する説明については省略し、異なる構成についてのみ説明する。

傾斜部２１１は、ウエハー２１の外側へいくに連れて薄くなるように、ウエハー表面に対して傾斜している。すなわち、傾斜部２１１の表面と、ウエハー表面を延長した仮想の面との間に隙間ができ、かつその隙間がウエハー２１の外側へいくに連れて広くなっている。特に限定しないが、傾斜部２１１は、例えば５００μｍの厚さのウエハー２１において、その周縁の例えば３００μｍの幅の部分で、例えば１００μｍ程度の高低差が生じるように緩やかに傾斜している。実施の形態２では、ウエハー２１の表面に表面側素子構造部２２を形成する前に、例えばウエハー２１の周縁付近の部分を研磨することなどによって、傾斜部２１１を形成しておく。

このようなウエハー２１に、ウエハー表面よりも大きい接着テープ３１を貼り付け、接着テープ３１を切断するためにウエハー２１の上方からテープカッターの刃１０１を突き刺すと、接着テープ３１とテープカッターの刃１０１との間の摩擦力によって、接着テープ３１がある程度、下方へ撓む。しかし、接着テープ３１にある程度の剛性があることと、ウエハー２１の周縁部分に傾斜部２１１があることによって、接着テープ３１の発泡剤部４３と傾斜部２１１との間に隙間５１ができる。この隙間５１が生じることによって、ウエハー２１の周縁に沿ってテープカッターの刃１０１を移動させて接着テープ３１を切断しても、発泡剤部４３の巻き上がりは、ほとんど起こらない。

図１４、および図１４をＡ方向から見た図１５に示すように、ウエット処理時の薬液の侵入により、薄型ウエハー４１の周縁部分では、発泡機能が失われてしまう。この発泡不良領域４３２の幅は、例えば１００μｍ程度である。そして、この発泡不良領域４３２では、接着テープ３１の糊が伸びる現象が起こる。

しかし、発泡剤部４３と傾斜部２１１との間に前記隙間５１があるため、発泡剤部４３の伸びた糊の部分が薄型ウエハー４１に貼りつくことはない。また、発泡剤部４３の巻き上げ部の糊の部分４３４が薄型ウエハー４１に貼りつくこともない。そのため、加熱により発泡剤部４３を発泡させることによって、例えば７０μｍ程度の厚さの薄型ウエハー４１を、割ることなく、接着テープ３１から容易に剥離させることができる。

なお、上述した実施の形態２では、テープカッターの刃１０１を、ウエハー２１の中心を中心位置としてその刃先が外側に向いた状態となるようにして、接着テープ３１に突き刺す場合について説明したが、これに限らず、テープカッターの刃１０１をウエハー表面に対して垂直にして突き刺してもよいし、テープカッターの刃１０１を、ウエハー２１の中心を中心位置としてその刃先が内側に向いた状態となるようにして突き刺してもよい。それらの場合には、それぞれ、傾斜部２１１の傾斜の程度を、発泡不良領域４３２の伸びた糊や巻き上げ部４３０の糊の部分４３４が薄型ウエハー４１に貼りつかないようにすればよい。

以上において、本発明は、ＦＳ型ＩＧＢＴの製造に限らず、ＮＰＴ型ＩＧＢＴや逆阻止型のＩＧＢＴやＭＯＳ（金属−酸化物−半導体）構造を有する半導体素子やＩＣ等の製造にも適用可能であるし、さらには発泡剤部４３を有する接着テープ３１を介して貼り合わせた物体同士を発泡によって剥離させる場合に有効である。また、本発明は、ＦＺウエハーに限らず、エピタキシャルウエハーを用いる場合にも適用できる。

以上のように、本発明にかかる半導体素子の製造方法は、電力用半導体素子を含むパワーＩＣの製造に有用であり、特に、汎用インバータ、ＡＣサーボ、無停電電源（ＵＰＳ）またはスイッチング電源などの産業分野や、電子レンジ、炊飯器またはストロボなどの民生機器分野に用いられるパワーＩＣに適している。

本発明の実施の形態１にかかる製造方法により接着テープを切断するときの様子を示す要部断面図である。本発明の実施の形態１にかかる製造方法により接着テープを切断するときの様子を示す平面図である。本発明の実施の形態１にかかる製造方法の製造プロセスの一部を示す図（ａ）である。本発明の実施の形態１にかかる製造方法の製造プロセスの一部を示す図（ｂ）である。本発明の実施の形態１にかかる製造方法の製造プロセスの一部を示す図（ｃ）である。図３−１〜図３−３に示す製造プロセスの続きを示す図（ａ）である。図３−１〜図３−３に示す製造プロセスの続きを示す図（ｂ）である。図３−１〜図３−３に示す製造プロセスの続きを示す図（ｃ）である。図３−１〜図３−３に示す製造プロセスの続きを示す図（ｄ）である。本発明の実施の形態１において接着テープを貼り付けた状態を詳細に示す図である。本発明の実施の形態１において支持基板を貼り付けるときの様子を詳細に示す図である。本発明の実施の形態１にかかる製造方法により切断された接着テープからウエハーを剥離させるときの様子を示す要部断面図である。本発明の実施の形態１にかかる製造方法により切断された接着テープからウエハーを剥離させるときの様子を示す要部正面図である。本発明の実施の形態１にかかる製造方法により剥離されたウエハーの様子を示す図である。本発明の実施の形態１にかかる製造方法により剥離された接着テープの様子を示す図である。実施例１、従来例１および従来例２について、裏面電極を形成した後のウエハーの反り量とバックグラインド後のウエハーの厚さとの関係を調べた結果を示す図である。実施例１、従来例１および従来例２について、裏面電極を形成した後のウエハーの割れ率とバックグラインド後のウエハーの厚さとの関係を調べた結果を示す図である。本発明の実施の形態２にかかる製造方法により接着テープを切断するときの様子を示す要部断面図である。本発明の実施の形態２にかかる製造方法により切断された接着テープからウエハーを剥離させるときの様子を示す要部断面図である。本発明の実施の形態２にかかる製造方法により切断された接着テープからウエハーを剥離させるときの様子を示す要部正面図である。ＮＰＴ型ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。ＦＳ型ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。従来のＦＺウエハーを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（ａ）である。従来のＦＺウエハーを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（ｂ）である。従来のＦＺウエハーを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（ｃ）である。従来のＦＺウエハーを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（ｄ）である。従来のＦＺウエハーを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（ｅ）である。従来のテープカッターにより接着テープを切断するときの様子を示す要部断面図である。従来のテープカッターにより接着テープを切断するときの様子を示す平面図である。従来のテープカッターにより切断された接着テープからウエハーを剥離させるときの様子を示す要部断面図である。従来のテープカッターにより切断された接着テープからウエハーを剥離させるときの様子を示す要部正面図である。接着テープの発泡剤部の発泡状態を説明するための模式図である。従来のテープカッターにより切断された接着テープから剥離されたウエハーの様子を示す図である。従来のテープカッターにより切断された接着テープのウエハー剥離後の様子を示す図である。

符号の説明

２１，４１ウエハー
３１接着テープ
１０１テープカッターの刃
２１１傾斜部

Claims

半導体ウエハーの主面全体に加熱発泡により剥離可能な接着テープを貼り付ける貼り付け工程と、
前記半導体ウエハーの中心を中心位置としてテープカッターの刃先を外側に向け、かつ前記半導体ウエハーの周縁に前記テープカッターの刃を接触させた状態で、前記半導体ウエハーの周縁に対して前記テープカッターの刃を相対的に移動させることにより、前記半導体ウエハーの周縁に沿って前記接着テープを切断する切断工程と、
前記接着テープが貼り付けられた状態で前記半導体ウエハーのウエット処理を行うウエット工程と、
前記接着テープを加熱して発泡させることにより、前記接着テープから前記半導体ウエハーを剥離させる剥離工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
前記切断工程では、前記半導体ウエハーの周縁の前記接着テープに近い箇所に、前記テープカッターの刃を接触させた状態で、接着テープを切断することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
半導体ウエハーの周縁付近の部分に、該周縁付近の部分が外側へいくに連れて薄くなるようにウエハー表面に対して傾斜した傾斜部を形成する加工工程と、
前記半導体ウエハーの主面全体に加熱発泡により剥離可能な接着テープを貼り付ける貼り付け工程と、
前記半導体ウエハーの周縁にテープカッターの刃を接触させた状態で、前記半導体ウエハーの周縁に対して前記テープカッターの刃を相対的に移動させることにより、前記半導体ウエハーの周縁に沿って前記接着テープを切断する切断工程と、
前記接着テープが貼り付けられた状態で前記半導体ウエハーのウエット処理を行うウエット工程と、
前記接着テープを加熱して発泡させることにより、前記接着テープから前記半導体ウエハーを剥離させる剥離工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
半導体ウエハーの周縁付近の部分に、該周縁付近の部分が外側へいくに連れて薄くなるようにウエハー表面に対して傾斜した傾斜部を形成する加工工程と、
前記半導体ウエハーの主面全体に加熱発泡により剥離可能な接着テープを貼り付ける貼り付け工程と、
前記半導体ウエハーの中心を中心位置としてテープカッターの刃先を外側に向け、かつ前記半導体ウエハーの周縁に前記テープカッターの刃を接触させた状態で、前記半導体ウエハーの周縁に対して前記テープカッターの刃を相対的に移動させることにより、前記半導体ウエハーの周縁に沿って前記接着テープを切断する切断工程と、
前記接着テープが貼り付けられた状態で前記半導体ウエハーのウエット処理を行うウエット工程と、
前記接着テープを加熱して発泡させることにより、前記接着テープから前記半導体ウエハーを剥離させる剥離工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
前記切断工程では、前記半導体ウエハーの周縁の前記接着テープに近い箇所に、前記テープカッターの刃を接触させた状態で、接着テープを切断することを特徴とする請求項４に記載の半導体素子の製造方法。