JP2006294760A - Method of manufacturing semiconductor device and support used for it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、より詳細には多層配線構造を有する半導体チップが多数積層された積層型半導体集積回路装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a stacked semiconductor integrated circuit device in which a large number of semiconductor chips having a multilayer wiring structure are stacked.
近年、携帯電話機などの携帯情報機器に代表される電子機器には、小形化および軽量化が要求されている。この要求に対応し、電子機器に搭載される半導体装置の小形化および高密度化が図られている。半導体装置を小形化および高密度化するために、多層配線構造を有する複数の半導体チップが積層された積層型半導体集積回路装置が提案されている。 In recent years, electronic devices typified by portable information devices such as mobile phones have been required to be smaller and lighter. In response to this requirement, miniaturization and high density of semiconductor devices mounted on electronic devices are being attempted. In order to miniaturize and increase the density of a semiconductor device, a stacked semiconductor integrated circuit device in which a plurality of semiconductor chips having a multilayer wiring structure are stacked has been proposed.
図8は、従来技術による積層型半導体集積回路装置に備わる半導体チップを形成するための半導体装置形成部材100および半導体形成部材100を支持する支持体101の構成を簡略化して示す断面図である。半導体装置形成部材100は、半導体基板102の内部にたとえば電界効果型トランジスタ(Field Effect Transistor;略称FET)などを含む図示しない内部回路が形成され、デバイスとして任意の特性になるように構成されている。FETのゲート電極は、半導体基板102表面に形成されるゲート絶縁膜によって半導体基板102と電気的に絶縁される。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a simplified configuration of a semiconductor
また半導体基板102には、その厚み方向に貫通する複数の貫通孔103が形成され、その貫通孔103の壁面部には、側壁絶縁膜104が形成されている。前記貫通孔103には、導電材料が埋込まれ、貫通電極105が形成される。貫通電極105は、内部回路に電気的に接続され、積層型半導体集積回路装置において積層される他の半導体チップとの電気的な接続を得るために使用される。側壁絶縁膜104は、貫通電極105と半導体基板102との電気的絶縁性を保つために設けられる。
Further, a plurality of through
貫通電極105は、半導体基板102の内部回路が形成された面(以後、デバイス形成面と称する)106からドライエッチングなどによって未貫通孔を形成し、その壁面部に側壁絶縁膜104を形成して導電材料をめっきなどで埋込んだ後、デバイス形成面106の反対側の面(以後、裏面と称する)107を後退させて未貫通孔に埋込まれた導電材料を露出させることによって形成される。
The through
半導体基板102の裏面107を後退させる際には、図8に示すように、デバイス形成面106を、両面粘着テープ108を介して絶縁材料からなる支持体101に貼合わせ、この状態で裏面107を砥石などで研削し、未貫通孔に埋込まれた導電材料を半導体基板102の裏面107で露出させて面一とする。これによって、未貫通孔が半導体基板102を貫通する状態となり、貫通電極105が形成される。
When the
このようにして貫通電極105を形成して半導体装置形成部材100を作製した後、半導体基板102の裏面107をエッチングして、後述する図9に示すように貫通電極105を半導体基板102の裏面107から突出させ、半導体チップとして積層するための裏面突起電極109を形成する。次いで、半導体基板102の裏面107に図示しないパッシベーション膜を形成し、半導体チップを得る。
After the
裏面突起電極109を形成するための半導体基板102のエッチングには、プラズマエッチング装置が多用される。またパッシベーション膜の成膜には、プラズマ化学気相成長(略称CVD)装置が多用される。
A plasma etching apparatus is often used for etching the
図9は、従来技術で使用されるプラズマCVD装置110の構成を簡略化して示す断面図である。プラズマCVD装置110は、誘電体容器111の内方に、互いに平行に対向して配置される上部絶縁板112および下部ステージ113を有する。誘電体容器111の外方であって上部絶縁板112の下部ステージ113に対向する側と反対側には、スパイラルアンテナ114が設けられ、このスパイラルアンテナ114には、交流電源115が接続される。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a simplified configuration of a
成膜の際には、両面粘着テープ108を介して支持体101に保持される半導体装置形成部材100を、支持体101が下部ステージ113に接するように載置した後、図示しない真空処理室内を真空引きして誘電体容器111内に反応性ガスを導入する。交流電源115でスパイラルアンテナ114に交流電圧を印加することによって誘電体容器111内でプラズマ放電を起こしてプラズマ116を発生させ、それに伴って発生する反応性ラジカルおよびイオンを用いて、半導体基板102の裏面107で化学反応を起こす。これによって、半導体基板102の裏面107にパッシベーション膜となる絶縁膜などの薄膜が成膜される。
At the time of film formation, the semiconductor
プラズマエッチング装置も図9に示すプラズマCVD装置110と同様の構成を有する。プラズマエッチング装置では、誘電体容器111内に発生する反応性ラジカルおよびイオンを半導体基板107の裏面に照射させ、これによって半導体基板102の裏面107をエッチングする。
The plasma etching apparatus has the same configuration as the
図9示すようなプラズマCVD装置、プラズマエッチング装置などのプラズマを用いて処理する装置(以後、プラズマ処理装置と総称する)では、半導体基板102および貫通電極105がプラズマ116中のイオン、電子などの荷電粒子に晒されるので、帯電しやすい。半導体基板102はシリコンなどの半導体材料からなり、貫通電極105は銀などを含む導電材料で形成される。すなわち、半導体基板102と貫通電極105とは異種材料からなる。このため、半導体基板102と貫通電極105とは、同じ状況下で帯電されても帯電量が異なり、その結果、半導体基板102と貫通電極105との間には電位差が生じる。
In an apparatus for processing using plasma such as a plasma CVD apparatus or a plasma etching apparatus as shown in FIG. 9 (hereinafter collectively referred to as a plasma processing apparatus), the
図10は、図9に示すプラズマCVD装置110中における半導体装置形成部材100周辺の等価回路図である。図10において、点A’は貫通電極105の電位を表し、点B’は半導体基板102の電位を表し、点C’はプラズマ116の電位を表す。また、R1’は貫通電極105とプラズマ116との間の等価抵抗成分を表し、R2’は半導体基板102とプラズマ116との間の等価抵抗成分を表し、R3’は貫通電極105と半導体基板102との間に設けられる側壁絶縁膜104の抵抗成分を表す。
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram around the semiconductor
前述のように貫通電極105と半導体基板102とは形成する材料が異なるので、プラズマ116中の荷電粒子に晒された際に表面に帯電する電荷量には差がある。つまり、点A’で表される貫通電極105の電位と、点B’で表される半導体基板102の電位とは等しくならない。一方、R3’で表される側壁絶縁膜104の抵抗値は数MΩ程度と極めて大きく、A’−B’間にはほとんど電流が流れないので、貫通電極105と半導体基板102との間には電圧がかかった状態となる。この電圧は数十V程度と極めて大きいので、このように電圧が印加された状態でプラズマ処理を行なうと、貫通電極105と半導体基板102との間に設けられた側壁絶縁膜104が絶縁破壊されるという問題が生じる。また貫通電極105と半導体基板102との間に加わる電圧は、貫通電極105を介して図示しない内部回路に設けられるFETのゲート電極などにも伝達されるので、FETのゲート絶縁膜の絶縁破壊も生じる。特に、側壁絶縁膜104は0.1〜1.0μm程度の厚さである場合が多いが、図示しないゲート絶縁膜は、厚さが数10nm程度と側壁絶縁膜104より薄い場合が多いため、同じ大きさの電圧がかかると側壁絶縁膜104よりも絶縁破壊しやすい。
As described above, since the
このFETのゲート絶縁膜の絶縁破壊を防ぐためには、貫通電極105とFETとの間に保護ダイオードを入れることが必要であるけれども、保護ダイオードを入れた場合、保護ダイオードの寄生容量に起因して信号遅延が発生し、高速動作のデバイスでは不具合が生じる。また保護ダイオードを形成することによって、設計の自由度が狭まるという問題もある。
In order to prevent the breakdown of the gate insulating film of the FET, it is necessary to insert a protective diode between the
このため、保護ダイオードを用いずにプラズマ加工中の帯電によるゲート絶縁膜の絶縁破壊を防ぐための先行技術として、ゲート電極と半導体基板とを短絡する短絡配線を別途設けておき、プラズマ処理などの帯電が発生しやすい工程を行なった後に、その短絡配線を、半導体基板に堆積させた他の薄膜を写真食刻法などで加工するのと同時に切断することが提案されている(たとえば、特許文献1および2参照)。 For this reason, as a prior art for preventing dielectric breakdown of the gate insulating film due to charging during plasma processing without using a protective diode, a short-circuit wiring for short-circuiting the gate electrode and the semiconductor substrate is separately provided, and plasma processing, etc. It has been proposed to cut the short-circuit wiring at the same time as processing other thin films deposited on the semiconductor substrate by a photolithography method or the like after performing a process in which charging is likely to occur (for example, Patent Documents). 1 and 2).
また、ゲート絶縁膜の絶縁破壊を防止するための技術ではないけれども、半導体装置の静電破壊を防止するための技術が提案されている(たとえば、特許文献3参照)。特許文献3には、半導体基板の裏面を研削する工程において半導体基板のデバイス形成面を保護するために使用される保護用フィルムシートの粘着剤を導電性にすることによって、デバイス形成面に保護用フィルムシートを貼付けまたは剥離する際の静電気による半導体装置の静電破壊を防止できることが開示される。
Further, although not a technique for preventing dielectric breakdown of the gate insulating film, a technique for preventing electrostatic breakdown of a semiconductor device has been proposed (see, for example, Patent Document 3). In
特許文献1および2に開示の技術では、他の薄膜の加工と同じタイミングで短絡配線を切断するので、それ以降の工程ではゲート電極と半導体基板との短絡を維持することができず、ゲート絶縁膜の絶縁破壊を防ぐことはできない。このため、他の薄膜の加工後に帯電の恐れがある工程を行なう場合には、他の薄膜の加工時に短絡配線を切断せずに、帯電の恐れがある工程の後に別途短絡配線を切断するための工程を追加する必要があり、製造工程が増加するという問題がある。また短絡配線の切断には、反応性イオンエッチング(略称RIE)などのプラズマを用いるドライエッチングを使用するので、製造工程が煩雑になるとともに、短絡配線の切断に伴ってゲート絶縁膜の絶縁破壊が生じる恐れもある。
In the techniques disclosed in
また、特許文献1および2に開示の技術では、ゲート電極を形成するためのゲート電極層のうち半導体基板と短絡させる部分のゲート電極層を残すことによって短絡配線を形成するので、一旦短絡配線を切断すると、その後の設計変更などで再度短絡の必要が生じても新たな短絡配線を設けることは困難である。また新たな短絡配線を設けることができたとしても、その短絡配線を切断する工程をさらに追加する必要があり、製造工程の増加を招く。また、設計変更の際には、短絡配線の配置まで考慮する必要があり、容易に設計変更を行なうことができない。
Further, in the techniques disclosed in
また、特許文献1および2に開示の技術では、前述の図9に示す貫通電極105および内部回路が形成されてなる半導体装置形成部材100に対してプラズマ処理を施す際に生じる、側壁絶縁膜104およびゲート絶縁膜の絶縁破壊を防止することはできない。前述の図8に示す半導体装置形成部材100では、ゲート電極は絶縁膜で覆われた状態にあるので、特許文献1および2に開示の技術のようにゲート電極と一体的に短絡配線を形成することはできない。このため、図9に示すプラズマCVD装置110内では、貫通電極105と半導体基板102との間に過大な電位差が生じ、側壁絶縁膜104および内部回路のゲート絶縁膜の絶縁破壊が生じる。
Further, in the technologies disclosed in
一方、特許文献3に開示の技術は、半導体装置の静電破壊を防止するためのものであり、プラズマ処理工程における側壁絶縁膜104およびゲート絶縁膜の絶縁破壊については問題としていない。特許文献3には、導電性の粘着剤が接する半導体基板のデバイス形成面がどのような状態にあるかについては記載されておらず、ゲート電極と半導体基板との短絡が可能な状態であるか否かは不明である。
On the other hand, the technique disclosed in
また、特許文献3に開示の保護フィルムシートはフィルム状であり、貼付けられる半導体基板の変形に追随して変形するので、このような保護フィルムシートを半導体基板に貼付けて裏面の研削を行なうと、半導体基板に反りが発生するという問題がある。半導体基板に反りが発生した半導体装置形成部材は加工が困難であり、このような半導体装置形成部材を用いて半導体装置を製造すると不具合が生じる。たとえば、前述の図9に示すプラズマCVD装置110を用いてパッシベーション膜を形成する場合、半導体基板102のデバイス形成面106を下部ステージ113に対して平行に載置することができないので、半導体基板102の裏面107全体に均一な厚みのパッシベーション膜を形成することができず、面内均一性が低下する。また、プラズマエッチングの際にも、半導体基板102の裏面107を均一にエッチングすることができず、裏面突起電極109の突出する部分の高さがばらつき、他の半導体チップへの積層が困難になる。また、半導体基板102に反りが発生すると、その後の搬送が困難になるという問題も生じる。また反りが発生した半導体基板102は、わずかな衝撃でも簡単に割れるので、搬送する過程で半導体基板102が割れて製造歩留が低下する恐れもある。
Moreover, since the protective film sheet disclosed in
本発明の目的は、半導体基板と半導体基板に設けられる電極との短絡および絶縁を容易に行なうことができ、プラズマ処理工程における絶縁膜の絶縁破壊を防ぐことができるとともに、半導体基板の反りを防止することのできる半導体装置の製造方法および該方法に用いられる支持体を提供することである。 An object of the present invention is to easily perform a short circuit and insulation between a semiconductor substrate and an electrode provided on the semiconductor substrate, to prevent dielectric breakdown of the insulating film in the plasma processing step, and to prevent warping of the semiconductor substrate. It is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can be used and a support used in the method.
本発明は、厚み方向一方側の表面部の少なくとも一部分が露出する半導体基板と、半導体基板の前記表面部側で露出する基板側電極と、半導体基板と基板側電極との間に設けられ半導体基板と基板側電極とを電気的に絶縁する絶縁体とを含む半導体装置形成部材を用いて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、
剛性を有しかつ導電性を有する支持体に対して、半導体装置形成部材の半導体基板および基板側電極が露出する部分を、それぞれ短絡用導電体を介して電気的に接続することによって、短絡用導電体および支持体を介して半導体基板と基板側電極とを短絡させる短絡工程と、
半導体装置形成部材に対して、プラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、
短絡用導電体を除去することによって、半導体装置形成部材と支持体と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装置の製造方法である。
The present invention provides a semiconductor substrate provided between a semiconductor substrate and a substrate side electrode, a semiconductor substrate in which at least a part of a surface portion on one side in the thickness direction is exposed, a substrate side electrode exposed on the surface portion side of the semiconductor substrate, A semiconductor device manufacturing method for manufacturing a semiconductor device using a semiconductor device forming member including an insulator that electrically insulates the substrate side electrode from the substrate,
For a short circuit by electrically connecting a portion of the semiconductor device forming member where the semiconductor substrate and the substrate side electrode are exposed to each other through a short circuit conductor to a rigid and conductive support. A short-circuiting step of short-circuiting the semiconductor substrate and the substrate-side electrode via the conductor and the support;
A plasma processing step of performing plasma processing on the semiconductor device forming member;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a peeling step of peeling the semiconductor device forming member and the support by removing the short-circuiting conductor.
また本発明は、プラズマ処理工程では、
半導体装置形成部材を支持するとともにプラズマに電圧を印加するための載置電極に支持体を電気的に接続させた状態で、プラズマを発生させてプラズマ処理を行なうことを特徴とする。
The present invention also provides a plasma processing step.
Plasma treatment is performed by generating plasma in a state where a support is electrically connected to a mounting electrode for supporting a semiconductor device forming member and applying a voltage to the plasma.
また本発明は、支持体が、紫外線を透過可能であり、
短絡用導電体が、紫外線の照射によって接着力が低下する紫外線剥離型接着剤を含み、
剥離工程では、
支持体を介して短絡用導電体に紫外線を照射することによって、半導体装置形成部材と支持体とを剥離させることを特徴とする。
In the present invention, the support is capable of transmitting ultraviolet rays,
The short-circuiting conductor includes an ultraviolet peelable adhesive whose adhesive strength is reduced by ultraviolet irradiation,
In the peeling process,
The semiconductor device forming member and the support are peeled off by irradiating the short-circuiting conductor with ultraviolet rays through the support.
また本発明は、短絡用導電体が、導電性接着剤または導電性接着シートであることを特徴とする。 Further, the invention is characterized in that the short-circuiting conductor is a conductive adhesive or a conductive adhesive sheet.
また本発明は、短絡用導電体が、異方性導電ペーストまたは異方性導電シートであることを特徴とする。 In the invention, the short-circuiting conductor is an anisotropic conductive paste or an anisotropic conductive sheet.
また本発明は、厚み方向一方側の表面部の少なくとも一部分が露出する半導体基板と、半導体基板の前記表面部側で露出する基板側電極と、半導体基板と基板側電極との間に設けられ半導体基板と基板側電極とを電気的に絶縁する絶縁体とを含む半導体装置形成部材に対してプラズマ処理を施すための支持体であって、
剛性および導電性を有し、
半導体装置形成部材の半導体基板および基板側電極が露出する部分を、それぞれ短絡用導電体を介して電気的に接続することによって、半導体装置形成部材を支持することを特徴とする支持体である。
The present invention also provides a semiconductor substrate in which at least a part of the surface portion on one side in the thickness direction is exposed, a substrate side electrode exposed on the surface portion side of the semiconductor substrate, and a semiconductor provided between the semiconductor substrate and the substrate side electrode. A support for performing plasma treatment on a semiconductor device forming member including an insulator that electrically insulates a substrate and a substrate-side electrode,
Have rigidity and conductivity,
A support for supporting a semiconductor device forming member by electrically connecting portions of the semiconductor device forming member where the semiconductor substrate and the substrate side electrode are exposed via a short-circuiting conductor.
本発明によれば、短絡工程において、剛性を有しかつ導電性を有する支持体に対して、半導体装置形成部材の半導体基板および基板側電極が露出する部分を、それぞれ短絡用導電体を介して電気的に接続することによって、短絡用導電体および支持体を介して半導体基板と基板側電極とを短絡させ、プラズマ処理工程において、半導体装置形成部材に対してプラズマ処理を施す。プラズマ処理中、半導体基板と基板側電極とは短絡されているので同電位となる。これによって、半導体基板と基板側電極との間に電圧がかかることを防ぐことができるので、半導体基板と基板側電極との間に設けられる絶縁体の絶縁破壊を防止することができる。また支持体は剛性を有するので、半導体基板の反りを防止することができる。これによって、半導体装置形成部材の被処理面全体にわたって均一にプラズマ処理を施すことができるので、処理後の半導体装置形成部材の面内均一性を向上させることができる。また半導体装置形成部材の搬送を容易に行なうことができるとともに、搬送中の半導体基板の破損による製造歩留の低下を抑えることができる。 According to the present invention, in the short-circuiting step, the portions where the semiconductor substrate and the substrate-side electrode of the semiconductor device forming member are exposed to the rigid and conductive support are respectively exposed via the short-circuiting conductor. By electrically connecting, the semiconductor substrate and the substrate-side electrode are short-circuited via the short-circuiting conductor and the support, and the plasma processing is performed on the semiconductor device forming member in the plasma processing step. During the plasma processing, the semiconductor substrate and the substrate-side electrode are short-circuited and thus have the same potential. As a result, it is possible to prevent a voltage from being applied between the semiconductor substrate and the substrate-side electrode, so that it is possible to prevent dielectric breakdown of an insulator provided between the semiconductor substrate and the substrate-side electrode. Moreover, since the support body has rigidity, the semiconductor substrate can be prevented from warping. Thereby, since the plasma treatment can be performed uniformly over the entire surface to be processed of the semiconductor device forming member, the in-plane uniformity of the semiconductor device forming member after processing can be improved. In addition, the semiconductor device forming member can be easily transported, and a decrease in manufacturing yield due to breakage of the semiconductor substrate being transported can be suppressed.
またプラズマ処理工程後の剥離工程では、短絡用導電体を除去することによって、半導体装置形成部材と支持体とを剥離させる。これによって、半導体基板と基板側電極とを元の絶縁状態に容易に戻すことができる。また半導体装置形成部材と支持体とは再度短絡用導電体を介して電気的に接続することが可能であるので、設計変更などによって半導体基板と基板側電極とを再度短絡させる必要が生じても、容易に短絡を行なうことができる。したがって、設計変更などへの対応を効率的に行なうことができる。 In the peeling step after the plasma treatment step, the semiconductor device forming member and the support are peeled off by removing the short-circuiting conductor. As a result, the semiconductor substrate and the substrate-side electrode can be easily returned to the original insulating state. In addition, since the semiconductor device forming member and the support can be electrically connected again via the short-circuit conductor, the semiconductor substrate and the substrate-side electrode need to be short-circuited again due to a design change or the like. Short circuit can be easily performed. Therefore, it is possible to efficiently deal with design changes and the like.
また本発明によれば、プラズマ処理工程では、半導体装置形成部材を支持するとともにプラズマに電圧を印加するための載置電極に支持体を電気的に接続させた状態で、プラズマを発生させてプラズマ処理を行なう。半導体基板および基板側電極は支持体に電気的に接続されるので、プラズマ処理中、載置電極と半導体基板および基板側電極とは支持体を介して電気的に接続される。これによって、半導体基板と基板側電極とを同電位にするとともに、半導体基板および基板側電極と載置電極とを同電位にすることができる。したがって、半導体基板と基板側電極との間の絶縁体の絶縁破壊を防ぐとともに、載置電極の電位の変化を抑え、載置電極によってプラズマ中のイオン、電子などの荷電粒子に付与されるエネルギを一定にすることができるので、安定したプラズマ処理を行なうことができる。 According to the invention, in the plasma processing step, the plasma is generated by generating the plasma in a state where the support is electrically connected to the mounting electrode for supporting the semiconductor device forming member and applying a voltage to the plasma. Perform processing. Since the semiconductor substrate and the substrate side electrode are electrically connected to the support, the mounting electrode and the semiconductor substrate and the substrate side electrode are electrically connected through the support during the plasma processing. Thus, the semiconductor substrate and the substrate side electrode can be set to the same potential, and the semiconductor substrate, the substrate side electrode and the mounting electrode can be set to the same potential. Accordingly, the dielectric breakdown of the insulator between the semiconductor substrate and the substrate-side electrode is prevented, the change in potential of the mounting electrode is suppressed, and the energy imparted to charged particles such as ions and electrons in the plasma by the mounting electrode. Can be made constant, so that stable plasma treatment can be performed.
また本発明によれば、支持体は紫外線を透過可能であり、短絡用導電体は紫外線の照射によって接着力が低下する紫外線剥離型接着剤を含む。これによって、剥離工程では、支持体を介して短絡用導電体に紫外線を照射することによって、半導体装置形成部材と支持体とを剥離させることができる。したがって、半導体装置形成部材と支持体との剥離を容易に行なうことができる。 Further, according to the present invention, the support can transmit ultraviolet rays, and the short-circuiting conductor includes an ultraviolet peelable adhesive whose adhesive strength is reduced by irradiation with ultraviolet rays. Thereby, in a peeling process, a semiconductor device formation member and a support body can be made to peel by irradiating a short circuit conductor with an ultraviolet-ray through a support body. Therefore, the semiconductor device forming member and the support can be easily separated.
また本発明によれば、短絡用導電体は、導電性接着剤または導電性接着シートである。これによって、短絡工程では、真空ポンプなどを使用する真空系の成膜装置を用いることなく、半導体装置形成部材と支持体との間に短絡用導電体を介在させることができる。したがって、短絡工程に要する時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、短絡用導電体として導電性接着シートを用いる場合、剥離工程では、導電性接着シートを半導体装置形成部材から剥離するだけで半導体装置形成部材と支持体とを剥離させることができるので、作業効率を向上させることができる。 According to the invention, the short-circuiting conductor is a conductive adhesive or a conductive adhesive sheet. Thus, in the short-circuiting step, the short-circuiting conductor can be interposed between the semiconductor device forming member and the support without using a vacuum film forming apparatus that uses a vacuum pump or the like. Therefore, the time required for the short-circuit process can be shortened and the throughput can be improved. Also, when a conductive adhesive sheet is used as the short-circuiting conductor, in the peeling step, the semiconductor device forming member and the support can be peeled simply by peeling the conductive adhesive sheet from the semiconductor device forming member. Efficiency can be improved.
また本発明によれば、短絡用導電体は、異方性導電ペーストまたは異方性導電シートである。これによって、半導体基板と支持体との電気的接続および基板側電極と支持体との電気的接続をより確実に行なうことができるので、半導体基板と基板側電極とを確実に短絡させることができる。したがって、プラズマ処理工程における半導体基板と基板側電極との間の絶縁体の絶縁破壊をより確実に防止することができる。 According to the invention, the short-circuit conductor is an anisotropic conductive paste or an anisotropic conductive sheet. As a result, the electrical connection between the semiconductor substrate and the support and the electrical connection between the substrate-side electrode and the support can be more reliably performed, so that the semiconductor substrate and the substrate-side electrode can be reliably short-circuited. . Therefore, it is possible to more reliably prevent the dielectric breakdown of the insulator between the semiconductor substrate and the substrate side electrode in the plasma processing step.
また本発明によれば、半導体装置形成部材に対してプラズマ処理を施す際に使用される支持体は、剛性および導電性を有し、半導体装置形成部材の半導体基板および基板側電極が露出する部分が、それぞれ短絡用導電体を介して電気的に接続された状態で使用される。これによって、プラズマ処理中、半導体基板と基板側電極とが短絡され、同電位になるので、半導体基板と基板側電極との間に電圧がかかることを防ぎ、半導体基板と基板側電極との間に設けられる絶縁体の絶縁破壊を防止することができる。また支持体は剛性を有するので、半導体基板の反りを防止することができる。また支持体は、短絡用導電体を除去することによって、半導体装置形成部材から剥離させることができるので、半導体基板と基板側電極とを元の絶縁状態に容易に戻すことができる。 According to the invention, the support used when the plasma processing is performed on the semiconductor device forming member has rigidity and conductivity, and the semiconductor substrate and the substrate side electrode of the semiconductor device forming member are exposed. Are used in a state of being electrically connected via a short-circuiting conductor. As a result, the semiconductor substrate and the substrate-side electrode are short-circuited during plasma processing and become the same potential, preventing a voltage from being applied between the semiconductor substrate and the substrate-side electrode, and between the semiconductor substrate and the substrate-side electrode. It is possible to prevent dielectric breakdown of the insulator provided on the substrate. Moreover, since the support body has rigidity, the semiconductor substrate can be prevented from warping. Further, since the support can be peeled off from the semiconductor device forming member by removing the short-circuiting conductor, the semiconductor substrate and the substrate-side electrode can be easily returned to the original insulating state.
図1は、本発明の実施の一態様である半導体装置の製造方法に用いられる半導体装置形成部材1および半導体装置形成部材1が支持される支持体2の構成を簡略化して示す断面図である。本実施態様では、半導体装置形成部材1を用いて、たとえば積層型半導体集積回路装置で半導体チップとして使用される半導体装置を形成する。半導体装置形成部材1は、支持体2に支持されて後述するプラズマ処理工程に供される。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor
半導体装置形成部材1は、半導体基板11と、基板側電極である貫通電極12と、絶縁体である側壁絶縁膜13とを含む。半導体基板11の厚み方向一方側の表面部には、図示しない電界効果型トランジスタ(略称FET)などの能動素子を含む内部回路が設けられる。半導体基板11の厚み方向一方側の表面部に内部回路を設けることによって、半導体装置形成部材1にデバイスとしての所望の機能を与えることができる。
The semiconductor
半導体基板11には、内部回路が形成された表面部(以後、デバイス形成面と称する)16から厚み方向に延びる複数の貫通電極挿入孔14が形成される。貫通電極挿入孔14は、たとえば略円柱形状であって、半導体基板11を厚み方向に貫通する貫通孔である。半導体基板11のデバイス形成面16は、少なくとも一部分が露出される。本実施の形態では、半導体基板11のデバイス形成面16には、内部回路を保護するために図示しない保護膜が形成されており、その保護膜の一部分、具体的には貫通電極挿入孔14を形成する貫通電極挿入孔部15近傍が開口されて、半導体基板11が露出する露出部11aが形成されている。
The
貫通電極12は、たとえば銅などの導電材料からなり、貫通電極挿入孔14に充填される。貫通電極12は、貫通電極挿入孔14に充填された状態で半導体基板11の両表面部から露出するように形成される。貫通電極挿入孔14を形成する貫通電極挿入孔部15の壁面部には、側壁絶縁膜13が形成される。側壁絶縁膜13は、たとえば二酸化ケイ素(SiO2)などの絶縁材料によって形成される。側壁絶縁膜13は、半導体基板11と貫通電極12とを電気的に絶縁することができる。
The through
半導体基板11としては、p型半導体基板、たとえばp型単結晶シリコン(Si)基板が用いられる。半導体基板11を構成する材料としては、シリコンに限定されず、種々の半導体材料を用いることができる。また半導体基板11の導電性は、p型に限定されず、n型であってもよい。
As the
支持体2は、剛性を有し、かつ導電性を有するように形成される。本実施の形態では、支持体2は、支持体本体21と支持体側導電体22とを含む。支持体側導電体22は、支持体本体21の半導体装置形成部材1を臨む表面部に設けられる。支持体2は、支持体側導電体22が設けられる平坦な一表面部で半導体装置形成部材1を支持することができる。
The
支持体本体21は、剛性を有し、かつ絶縁性を有する材料によって形成される。本実施形態では、支持体本体21は、紫外線を透過することのできる材料で形成される。支持体本体21は、たとえば石英、パイレックス(登録商標)などの耐熱ガラス、フッ化カルシウムなどによって実現される。
The
支持体側導電体22は、支持体本体21の表面に、たとえばスパッタなどで導電性を有する材料を成膜することによって形成される。本実施の形態では、支持体側導電体22は、紫外線を透過可能な導電材料で形成される。支持体側導電体22は、たとえばインジウム−錫酸化物(Indium Tin Oxides;略称ITO)、錫酸化物、あるいはそれらに微量の亜鉛を添加したIZOなどによって実現される。支持体本体21および支持体側導電体22を、紫外線を透過することのできる材料で形成することによって、紫外線を透過可能な支持体2を実現することができる。
The support-
半導体装置形成部材1と支持体2との間には、短絡用導電体3が介在する。短絡用導電体3は、導電性を有する材料によって形成される。半導体基板11のデバイス形成面16の露出部11aは、短絡用導電体3を介して支持体2の支持体側導電体22に電気的に接続される。また貫通電極12の露出する部分は、短絡用導電体3を介して支持体2の支持体側導電体22に電気的に接続される。これによって、短絡用導電体3および支持体2の支持体側導電体22を介して、半導体基板11と貫通電極12とが短絡される。
A short-
短絡用導電体3は、たとえば導電性接着シートであり、接着層と導電性フィラーとを含んで構成される。接着層は、接着性を有する樹脂たとえばエポキシ系熱硬化型樹脂などによって形成され、厚み方向両表面部に接着性を有する。この接着層に導電性フィラーが分散されて、導電性を有する導電性接着シートが形成される。導電性フィラーとしては、金、銀、ニッケルなどの金属粒子、またはスチレン樹脂、アクリル樹脂などの樹脂粒子、酸化チタンなどの無機粒子を金などの金属でめっきしたものなどが用いられる。導電性フィラーの粒径はたとえば数μmである。
The short-
本実施態様では、導電性接着シートの中でも、異方性導電シートを用いることが好ましい。異方性導電シートは、厚み方向に対して導電性を有し、それ以外の方向に対して絶縁性を有する導電性接着シートである。異方性導電シートは、厚み方向に垂直な表面部が、半導体装置形成部材1および支持体2の厚み方向一表面部、すなわち半導体基板11のデバイス形成面16および支持体側導電体22の露出する表面部に臨むように配設される。これによって、異方性導電シートからなる短絡用導電体3は厚み方向に導通する。したがって、半導体基板11と支持体2の支持体側導電体22との導通、および貫通電極12と支持体2の支持体側導電体22との導通を確実なものとすることができるので、半導体基板11と貫通電極12とを確実に短絡させることができる。
In this embodiment, it is preferable to use an anisotropic conductive sheet among the conductive adhesive sheets. An anisotropic conductive sheet is a conductive adhesive sheet having conductivity in the thickness direction and having insulation in other directions. In the anisotropic conductive sheet, the surface portion perpendicular to the thickness direction exposes one surface portion in the thickness direction of the semiconductor
異方性導電シートは、たとえば、前述のようにして形成される接着層に、加圧によって変形可能な導電性フィラーを充填することによって形成される。このような異方性導電シートを半導体装置形成部材1および支持体2に貼付け、圧力または熱および圧力を加えることによって、導電性フィラーが変形し、半導体装置形成部材1と支持体2との間に挟み込まれ、厚み方向に対して導電性を有し、それ以外の方向に対して絶縁性を有する短絡用導電体3が実現される。
The anisotropic conductive sheet is formed, for example, by filling an adhesive layer formed as described above with a conductive filler that can be deformed by pressure. By sticking such an anisotropic conductive sheet to the semiconductor
本実施の形態では、異方性導電シートなどの導電性接着シートは、紫外線(Ultra
Violet;略称UV)を照射することによって剥離することのできるUV剥離型粘着テープとして構成される。この場合、接着層は、紫外線の照射によって接着力が低下するUV剥離型接着剤を含んで構成される。UV剥離型接着剤としては、たとえばUV硬化型オリゴマーを含有するアクリルコポリマーなどが用いられる。
In the present embodiment, the conductive adhesive sheet such as an anisotropic conductive sheet is made of ultraviolet rays (Ultra
Violet (abbreviation UV) It is comprised as a UV peeling type adhesive tape which can be peeled off by irradiating. In this case, the adhesive layer is configured to include a UV peelable adhesive whose adhesive strength is reduced by irradiation with ultraviolet rays. As the UV peelable adhesive, for example, an acrylic copolymer containing a UV curable oligomer is used.
短絡用導電体3は、異方性導電シートなどの導電性接着シートに限定されず、導電性接着剤によって形成されてもよい。導電性接着剤は、接着性を有する樹脂と導電性フィラーとを含む。接着性を有する樹脂および導電性フィラーとしては、導電性接着シートと同様のものを用いることができる。導電性接着剤は、液状、ペースト状および固形状のいずれの形態で用いられてもよい。固形状の導電性接着剤を用いる場合、半導体装置形成部材1または支持体2に塗布した後、熱および圧力を加えることによって均一な厚さにすることができる。なお、前述の導電性接着シートは、導電性接着剤をシート状に成形することによって作製することもできる。
The short-
導電性接着剤を用いる場合においても、異方性導電ペーストを用いることが好ましい。異方性導電ペーストは、導電性フィラーとして、加圧によって変形可能な粒子を含む。異方性導電ペーストを介して半導体装置形成部材1と支持体2とを貼付け、圧力または熱および圧力を加えることによって、異方性導電シートを用いる場合と同様に、厚み方向に対して導電性を有し、それ以外の方向に対して絶縁性を有する短絡用導電体3が実現される。これによって、半導体基板11と貫通電極12との短絡をより確実なものとすることができる。異方性導電ペーストは、たとえばスピンコートなどによって半導体装置形成部材1または支持体2に塗布することができる。なお本実施形態で用いられる異方性導電ペーストなどの導電性接着剤は、前述の紫外線剥離型接着剤を含み、紫外線の照射によって接着力が低下する。
Even when the conductive adhesive is used, it is preferable to use an anisotropic conductive paste. The anisotropic conductive paste includes particles that can be deformed by pressure as a conductive filler. By sticking the semiconductor
図2は、本実施態様の半導体装置の製造方法によって半導体装置を製造する手順を示すフローチャートである。本発明の半導体装置の製造方法は、少なくとも、短絡工程と、プラズマ処理工程と、剥離工程とを含む。本実施態様では、さらに半導体装置形成部材作製工程と導電部材露出工程とが含まれる。すなわち、本実施態様による半導体装置の製造方法には、半導体装置形成部材作製工程と、短絡工程と、導電部材露出工程と、プラズマ処理工程と、剥離工程とが含まれる。ステップs0で手順が開始され、ステップs1に進む。 FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for manufacturing a semiconductor device by the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment. The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes at least a short-circuiting process, a plasma processing process, and a peeling process. In this embodiment, a semiconductor device forming member manufacturing step and a conductive member exposing step are further included. That is, the semiconductor device manufacturing method according to this embodiment includes a semiconductor device forming member manufacturing step, a short-circuiting step, a conductive member exposing step, a plasma processing step, and a peeling step. The procedure starts at step s0 and proceeds to step s1.
図3は、半導体装置形成部材作製工程終了後の状態を簡略化して示す部分断面図である。図3では、形成すべき半導体装置形成部材1aの一部を拡大して示す。半導体装置形成部材作製工程であるステップs1では、図1に示す半導体装置形成部材1となる半導体装置形成部材1aが作製される。形成すべき半導体装置形成部材1aは、半導体基板11と、貫通電極12となる導電部材12aと、側壁絶縁膜13とを含む。ステップs1の半導体装置形成部材作製工程は、デバイス形成ステップと、未貫通孔形成ステップと、側壁絶縁膜形成ステップと、導電部材充填ステップとを含む。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a simplified state after completion of the semiconductor device forming member manufacturing process. In FIG. 3, a part of the semiconductor
デバイス形成ステップでは、図示しないFETなどの能動素子を含む内部回路が形成される。内部回路は、以下のようにして形成される。半導体基板11のデバイス形成面16となる表面部に、FETのソース領域およびドレイン領域となる図示しない拡散領域を形成する。次いで、半導体基板11の拡散領域が形成された表面部に、図示しないゲート絶縁膜およびゲート電極を順次形成する。これによってFETが形成される。FETのゲート電極は、ゲート絶縁膜によって半導体基板11と電気的に絶縁される。
In the device formation step, an internal circuit including an active element such as an FET (not shown) is formed. The internal circuit is formed as follows. Diffusion regions (not shown) that serve as FET source and drain regions are formed on the surface of the
次いで、ゲート電極を覆うように二酸化ケイ素(SiO2)などからなる絶縁膜を形成する。形成された絶縁膜のうち、FETのソース領域およびドレイン領域の部分に形成された絶縁膜と、半導体基板11の露出部11aを形成するべく予め定められる部分に形成された絶縁膜とを除去して開口部を形成し、開口部を通して半導体基板11を露出させる。次いで、FETのソース電極およびドレイン電極の部分の開口部に導電材料を充填し、ソース領域およびドレイン領域と貫通電極12とを電気的に接続するための導電性プラグを形成する。これによって、半導体基板11のデバイス形成面16に内部回路が形成される。このようにして内部回路を形成して、未貫通孔形成ステップに進む。
Next, an insulating film made of silicon dioxide (SiO 2 ) or the like is formed so as to cover the gate electrode. Of the formed insulating film, the insulating film formed in the source and drain regions of the FET and the insulating film formed in a predetermined portion for forming the exposed
未貫通孔形成ステップでは、半導体基板11のデバイス形成面16に、貫通電極挿入孔14となる複数の未貫通孔14aが形成される。複数の未貫通孔14aは、半導体基板11をデバイス形成面16側から、たとえばドライエッチングによってエッチングすることによって形成される。これによって、半導体基板11に、厚み方向に深みを有する有底孔である未貫通孔14aが形成される。このようにして未貫通孔14aを形成して、側壁絶縁膜形成ステップに進む。
In the non-through hole forming step, a plurality of
側壁絶縁膜形成ステップでは、未貫通孔14aの壁面部に、たとえば熱化学気相成長法などによって、二酸化ケイ素(SiO2)などからなる側壁絶縁膜13を形成する。このようにして側壁絶縁膜13を形成して、導電部材充填ステップに進む。
In the side wall insulating film forming step, the side
導電部材充填ステップでは、未貫通孔14aにたとえばめっきなどによって導電材料を充填し、導電部材12aを形成する。導電材料としては、たとえば銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ポリシリコン(p−Si)などが用いられる。導電部材12aの長手方向側面部には、その後の工程での熱による拡散などを防止するために図示しないバリアメタル膜を形成してもよい。バリアメタル膜を形成する場合、未貫通孔14aの壁面部にめっきなどによってバリアメタル膜を形成した後、導電材料を充填し、導電部材12aを形成する。バリアメタル膜としては、たとえば導電材料として銅を用いる場合には、窒化チタン(TiN)膜などが形成される。このようにして未貫通孔14aに導電部材12aを充填した後、導電部材12aと内部回路の導電プラグとを電気的に接続する図示しない接続配線を形成する。これによって半導体装置形成部材1aが形成される。このようにして半導体装置形成部材1aを作製して、ステップs1からステップs2に進む。
In the conductive member filling step, the
短絡工程であるステップs2では、半導体装置形成部材1aと支持体2とを短絡用導電体3を介して貼合わせ、半導体基板11と貫通電極12となる導電部材12aとを短絡させる。半導体装置形成部材1aと支持体2との貼合わせは、たとえば以下のようにして行なうことができる。
In step s2 which is a short-circuiting process, the semiconductor
たとえば短絡用導電体3として導電性接着シートを用いる場合、まず、半導体装置形成部材1aのデバイス形成面16側に導電性接着シート3を貼付ける。次いで、導電性接着シート3の半導体装置形成部材1aに貼付けられた側と反対側の面を、支持体2の支持体側導電体22が形成された面に貼付ける。これによって、支持体本体21の表面に形成された支持体側導電体22に、導電性接着シートからなる短絡用導電体3を介して、半導体基板11の露出部11aおよび導電部材12aがそれぞれ電気的に接続され、半導体基板11と導電部材12aとが短絡される。導電性接着シートと半導体装置形成部材1aまたは支持体2との貼合わせは、導電性接着シートと半導体装置形成部材1aまたは支持体2との間に気泡が混入することを防ぐために、真空容器内で、高温および加圧雰囲気下で行なわれることが望ましい。なお導電性接着シートは、支持体2に先に貼付けられ後に半導体装置形成部材1aに貼付けられてもよい。
For example, when a conductive adhesive sheet is used as the short-
また、短絡用導電体3として導電性接着剤を用いる場合には、半導体装置形成部材1aおよび支持体2のいずれか一方に導電性接着剤を塗布した後、他方を貼り合わせればよい。このように導電性接着シートまたは導電性接着剤を用いると、真空ポンプなどを使用する真空系の成膜装置を用いることなく、半導体装置形成部材1aと支持体2との間に短絡用導電体3を介在させることができる。したがって、短絡工程に要する時間を短縮し、スループットを向上させることができる。このようにして半導体基板11と導電部材12aとを短絡させて、ステップs2からステップs3に進む。
When a conductive adhesive is used as the short-
導電部材露出工程であるステップs3では、半導体基板11のデバイス形成面16の反対側の面である裏面17をたとえば砥石などで研削して厚み方向に後退させ、ステップs1の導電部材充填ステップで充填された導電部材12aおよび側壁絶縁膜13を半導体基板11の裏面17から露出させる。これによって、未貫通孔14aが半導体基板11を貫通し、貫通電極挿入孔14が形成されるとともに、導電部材12aが半導体基板11を貫通し、貫通電極12が形成される。半導体基板11の裏面17を厚み方向に後退させる方法は、研削に限定されるものではなく、研磨であってもよく、厚み方向に後退可能なものであれば限定されない。
In step s3, which is the conductive member exposing step, the
このようにして半導体基板11の裏面17を厚み方向に後退させた後、裏面17を、化学的なエッチング性を有するスラリー、たとえばアルミナが混入されたアルカリ性スラリーなどで研磨する。これによって、研削などで裏面17に生じる研磨傷などを除去し、裏面17を鏡面化することができる。このようにして前述の図1に示す半導体装置形成部材1が形成される。半導体装置形成部材1は、支持体2に支持された状態で次のプラズマ処理工程に供される。
After the
半導体装置形成部材1aの半導体基板11は、裏面17を厚み方向に後退させることによって、たとえば厚さ300μm程度以下に薄型化される。薄型化によって半導体基板11には反りが発生しやすくなるけれども、半導体装置形成部材1は、剛性を有する材料で形成される支持体2に支持されるので、半導体基板11への反りの発生が抑制される。これによって、半導体装置形成部材1の搬送が容易になるとともに、搬送中の半導体基板11の破損による製造歩留の低下を抑えることができる。なお支持体2が剛性を有しない場合、たとえば、半導体基板11として直径8インチ(約203.2mm)の略円形状のウェハを用い、厚さ300μm程度以下に薄型化すると、ウェハ反り量が大きくなり、次の工程への搬送および後述するプラズマ処理装置などの装置への設置が困難になる。
The
また半導体基板11の裏面17を研削する際、半導体装置形成部材1aは、支持体2を介して研削装置などの研削ステージに載置されて研削される。支持体2は剛性を有するけれども、支持体2と半導体装置形成部材1aとの間には導電性接着シートまたは導電性接着剤からなる短絡用導電体3が介在するので、短絡用導電体3によって半導体装置形成部材1aのデバイス形成面16を保護することができる。すなわち、短絡用導電体3は、半導体装置形成部材1aのデバイス形成面16を保護する保護層としても機能する。半導体装置形成部材1aのデバイス形成面16の保護を確実なものとするためには、短絡用導電体3の厚さは、50〜500μmであることが好ましい。
Further, when grinding the
このようにして貫通電極12を形成して、ステップs3からステップs4に進む。プラズマ処理工程であるステップs4では、半導体装置形成部材1に対して、プラズマ処理を施す。ここで、プラズマ処理とは、プラズマエッチング、プラズマ化学気相成長(
Chemical Vapor Deposition;略称CVD)、アッシング、プラズマクリーニングなどの、プラズマを用いて半導体装置形成部材を加工する処理のことである。これらのプラズマ処理のうち、1つまたは複数のプラズマ処理が半導体装置形成部材1に施される。本実施態様では、プラズマエッチングおよびプラズマCVDが施される。すなわち、プラズマ処理工程は、プラズマエッチングステップと、プラズマCVDステップとを含む。
Thus, the through
Chemical Vapor Deposition (abbreviated as CVD), ashing, plasma cleaning, and the like are processes for processing a semiconductor device forming member using plasma. Among these plasma treatments, one or more plasma treatments are performed on the semiconductor
プラズマエッチングステップでは、ステップs3で形成された半導体装置形成部材1を、プラズマを用いたドライエッチングによってエッチングし、半導体基板11の裏面17を厚み方向にさらに後退させる。これによって、半導体基板11の裏面17で露出する貫通電極12が裏面17から突出され、後述する図4に示す裏面突起電極18が形成される。このとき、貫通電極12を囲繞する側壁絶縁膜13も半導体基板11の裏面17から突出される。半導体基板11の裏面17のエッチング量を調整することによって、貫通電極12を半導体基板11の裏面17から所望の高さだけ突出させることができる。半導体装置形成部材1のプラズマエッチングは、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;略称RIE)装置などを用いて行なわれる。
In the plasma etching step, the semiconductor
プラズマCVDステップでは、プラズマエッチングされた半導体基板11の裏面17全体に、プラズマCVDによって、シリコン窒化膜などの絶縁性を有する材料からなるパッシベーション膜を形成する。さらに必要に応じて、パッシベーション膜の表面に配線を形成する。プラズマCVDは、誘導結合プラズマ(Inductive Coupled Plasma;略称ICP)型プラズマCVD装置、容量結合形プラズマCVD装置などを用いて行なわれる。
In the plasma CVD step, a passivation film made of an insulating material such as a silicon nitride film is formed on the
これらのプラズマ処理工程における半導体装置形成部材1の状態を、プラズマCVDステップを例にとって説明する。図4は、プラズマCVDステップで使用されるICP型CVD装置30の構成を簡略化して示す断面図である。ICP型プラズマCVD装置(以後、単にプラズマCVD装置とも称する)30は、基本的に、誘電体容器31と、上部絶縁板32と、載置電極33と、プラズマ励起用コイル34と、交流電源35とを含んで構成される。
The state of the semiconductor
誘電体容器31には、図示しない真空ポンプおよびガス供給装置が接続される。誘電体容器31は、内方の空間が真空引きされても大気圧に耐え得るように形成される。誘電体容器31は、たとえば石英、セラミックスなどの誘電体で形成される。誘電体容器31は、真空ポンプによって内方の空間が真空引きされて、真空状態で使用される。ここで、真空状態とは、1×10−5Pa以上1×102Pa以下の圧力に減圧された状態である。誘電体容器31の内方の空間には、ガス供給装置によって反応性ガスが供給される。反応性ガスとしては、シランガス、窒素ガスなどが用いられる。
The
上部絶縁板32は、誘電体容器31の内方であって、誘電体容器31とプラズマ励起用コイル34との間に設けられる。上部絶縁板32によって、誘電体容器31の内方の空間とプラズマ励起用コイル34とを電気的に絶縁することができる。上部絶縁板32は、略平板形状の絶縁体である。本実施形態において上部絶縁板32は、略円板状に形成される。
The upper insulating
プラズマ励起用コイル34としては、本実施の形態では、平面渦巻型アンテナであるスパイラルアンテナが用いられる。プラズマ励起用コイル34は、たとえば銅などの導電性材料で形成される。プラズマ励起用コイル34には、図示しないインピーダンス整合器を介して交流電源35が電気的に接続される。交流電源35は、プラズマ励起用コイル34の両端部に接続される。交流電源35は、交流電力、たとえば13.56MHzの高周波の交流電力をプラズマ励起用コイル34に供給することができる。交流電源35によってプラズマ励起用コイル34に交流電力を供給することによって、誘電体容器31の内方の空間にプラズマ36を発生させることができる。プラズマ励起用コイル34は、スパイラルアンテナに限定されるものではなく、誘電体容器31の内方の空間にプラズマ36を発生させることのできるものであればよい。
In this embodiment, a spiral antenna that is a planar spiral antenna is used as the
載置電極33は、誘電体容器31の内方に、上部絶縁板32に対向するように設けられる。載置電極33と上部絶縁板32とは、誘電体容器31の内方の空間において互いに平行に配設される。載置電極33は、略平板形状の導電体である。本実施形態において載置電極33は、略円板形状に形成される。載置電極33は、その平坦な一表面部に、支持体2を介して半導体装置形成部材1を載置できるように形成される。
The mounting
載置電極33は、インピーダンス整合器37および交流電源38を介して電気的に接地される。交流電源38は、インピーダンス整合器37を介して載置電極33に交流電力、たとえば13.56MHzなどの高周波の交流電力を供給することができる。このように載置電極33に交流電力を供給することによって、誘電体容器31の内方の空間に発生するプラズマ36に電圧を印加することができる。これによって、プラズマ36中のイオン、電子などの荷電粒子を半導体装置形成部材1側に均一に引込むことができる。
The mounting
なお、容量結合形のプラズマCVD装置の場合には、対向して設けられる一対の電極によってプラズマが励起される。この場合、一対の電極のうち、一方が載置電極33として使用される。
In the case of a capacitively coupled plasma CVD apparatus, plasma is excited by a pair of electrodes provided opposite to each other. In this case, one of the pair of electrodes is used as the
プラズマCVD装置30を用いて前述のパッシベーション膜を形成する場合、まず、載置電極33に、支持体2を介して半導体装置形成部材1を載置する。次いで、誘電体容器31の内方の空間を真空引きして真空状態にした後、誘電体容器31の内方に反応性ガスを供給して貯留する。このときの反応性ガスの圧力は、たとえば0.01Pa以上100Pa以下である。
When the above-described passivation film is formed using the
次に、交流電源35によってプラズマ励起用コイル34に交流電力、たとえば13.56MHz、10W以上5000W以下の高周波交流電力を供給し、プラズマ励起用コイル34に磁界を発生させる。これによって、誘電体容器31内方の上部絶縁板32近傍に、上部絶縁板32の円周方向の渦電流が発生し、放電が開始される。この放電によって、誘電体容器31内に導入された反応性ガスにエネルギが与えられ、反応性ガス中の気体分子同士の衝突が起こり、反応性ガスが、気体分子のみの状態から、気体分子、電子、ラジカルおよびイオンが混合されたプラズマ状態に達して、プラズマ36が生成される。
Next, AC power, for example, high frequency AC power of 13.56 MHz, 10 W or more and 5000 W or less is supplied from the
生成されたプラズマ36中の活性種、すなわち電子、ラジカル、イオンなどの荷電粒子は、載置電極33から印加される電圧によって半導体装置形成部材1側に引込まれ、半導体基板11の裏面17と反応し、この反応生成物が半導体基板11の裏面17に堆積する。これによって、半導体基板11の裏面17に所望の厚さの薄膜を形成することができる。
Active species in the generated
このようにプラズマCVD装置30を用いて成膜を行なう際、半導体装置形成部材1は、短絡用導電体3を介して導電性を有する支持体2に支持されているので、半導体装置形成部材1の半導体基板11と貫通電極12とは短絡している。したがって、半導体基板11と貫通電極12とは、プラズマ36に含まれるイオン、電子などの荷電粒子に晒されて帯電されても同電位となる。
Thus, when film-forming using the
図5は、図4に示すプラズマCVD装置30中における半導体装置形成部材1周辺の等価回路図である。図5において、点Aは貫通電極12の電位を表し、点Bは半導体基板11の電位を表し、点Cはプラズマ36の電位を表す。また、R1は貫通電極12とプラズマ36との間の等価抵抗成分を表し、R2は半導体基板11とプラズマ36との間の等価抵抗成分を表し、R3は貫通電極12と半導体基板11との間に設けられる側壁絶縁膜13の抵抗成分を表す。なお実際には、プラズマ36と貫通電極12との間、プラズマ36と半導体基板11との間、および貫通電極12と半導体基板11との間には、抵抗成分のほかに、容量成分および誘導成分が存在するけれども、図5では、説明の便宜上、抵抗成分のみが存在するものとして表す。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram around the semiconductor
本実施形態では、半導体基板11と貫通電極12とは、短絡用導電体3および支持体2を介して短絡されている。つまり、A−B間は導通している。半導体基板11と貫通電極12とは異なる材料で形成されるので、プラズマ36中の荷電粒子に晒された際に表面に帯電する電荷量には差があるけれども、A−B間は導通しているので、点Aで表される貫通電極12の電位と点Bで表される半導体基板11の電位とは等しくなる。これによって、貫通電極12と半導体基板11との間に電位差が生じることを防ぐことができるので、側壁絶縁膜13の絶縁破壊を防止することができる。特に、短絡用導電体3として異方性導電シートまたは異方性導電ペーストを用いる場合、貫通電極12と半導体基板11との短絡をより確実に行なうことができるので、側壁絶縁膜13の絶縁破壊を一層抑制することができる。
In the present embodiment, the
また、貫通電極12は、半導体基板11の内部回路に設けられるFETなどの能動素子のゲート電極に電気的に接続されている。このため、貫通電極12と半導体基板11とを短絡することによって、半導体基板11とゲート電極とを同電位にすることができるので、半導体基板11とゲート電極との間に設けられるゲート絶縁膜の絶縁破壊を防止することもできる。したがって、貫通電極12とFETなどの能動素子との間に保護ダイオードなどを形成する必要がなくなるので、設計の自由度が向上するとともに、保護ダイオードの寄生容量による信号の遅延を防ぐことができる。
The through
このように、半導体基板11と貫通電極12とを短絡させた状態でプラズマCVDを行なうことによって、側壁絶縁膜13およびゲート絶縁膜などの絶縁破壊を防止することができる。この効果は、プラズマCVDに限定されず、プラズマエッチングなどの他のプラズマ処理においても同様に発揮される。
As described above, by performing plasma CVD in a state where the
また、本実施の形態では、半導体装置形成部材1は剛性を有する支持体2に支持されており、前述の導電部材露出工程後においても半導体基板11には反りが発生していないので、プラズマ処理工程では、半導体装置形成部材1の被処理面全体にわたって均一にプラズマ処理を施すことができる。たとえば、プラズマCVD装置30を用いてパッシベーション膜を形成する場合、半導体装置形成部材1の被処理面である半導体基板11の裏面17全体にわたって均一な厚さのパッシベーション膜を形成することができるので、半導体基板11の面内均一性を向上させることができる。
In the present embodiment, the semiconductor
このようにして半導体装置形成部材1にプラズマ処理を施して、ステップs4からステップs5に進む。剥離工程であるステップs5では、短絡用導電体3を除去することによって、半導体装置形成部材1と支持体2とを剥離させる。これによって、半導体基板11と貫通電極12とは、側壁絶縁膜13によって電気的に絶縁された状態に戻るので、回路動作は支障なく行なうことができる。このように、本実施の形態では、プラズマエッチングなどの手法を用いることなく、短絡用導電体3を除去するだけで、半導体基板11と貫通電極12とを元の絶縁状態に容易に戻すことができる。このようにして半導体基板11と貫通電極12とを絶縁状態に戻し、必要に応じて半導体装置形成部材1を個片化して半導体装置を得て、ステップs5からステップs6に進み、半導体装置の製造が終了する。
In this manner, the plasma processing is performed on the semiconductor
剥離された半導体装置形成部材1と支持体2とは、再度短絡用導電体3を介して電気的に接続することが可能である。つまり、本実施態様では、設計変更などによって半導体基板11と貫通電極12とを再度短絡させる必要が生じても、半導体基板11と貫通電極12とを容易に短絡させることができる。したがって、設計変更などへの対応を効率的に行なうことができる。
The peeled semiconductor
本実施の形態では、短絡用導電体3としてUV剥離型接着剤を含む導電性接着シートまたは導電性接着剤が用いられるので、短絡用導電体3は、支持体2を介して紫外線を照射することによって容易に剥離または除去することができる。
In the present embodiment, since a conductive adhesive sheet or conductive adhesive containing a UV peelable adhesive is used as the short-
UV剥離型接着剤を含まない導電性接着剤を用いる場合には、短絡用導電体3は、たとえばハロゲン化炭化水素とプロピレングリコールの混合物などの樹脂溶解性溶剤によって導電性接着剤を溶解させることによって除去することができる。導電性接着剤が半導体装置形成部材1に残存した場合には、研磨などによって残存する導電性接着剤を除去することができる。
In the case of using a conductive adhesive that does not include a UV peelable adhesive, the short-
短絡用導電体3として導電性接着シートを用いる場合には、UV剥離型粘着テープとして構成されていなくても、半導体装置形成部材1から容易に剥離することができる。つまり、半導体装置形成部材1から剥離するだけで半導体装置形成部材1と支持体2とを剥離させることができる。したがって、溶解および研磨などの手法を用いる必要がないので、導電性接着シートを用いることによって作業効率を向上させることができる。ただし、本実施の形態のように、UV剥離型粘着テープを用いる方が、剥離を容易に行なうことができ、半導体装置形成部材1への接着剤の残留を防ぐことができるので好ましい。
When a conductive adhesive sheet is used as the short-
図6は、本発明の実施の他の態様である半導体装置の製造方法に用いられる支持体4の構成を簡略化して示す断面図である。本実施態様では、半導体装置形成部材1は、短絡用導電体3を介して支持体4に支持されてプラズマ処理工程に供される。支持体4は、前述の実施形態で用いられる支持体2に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a simplified configuration of the
支持体4において注目すべきは、支持体本体21の全面に支持体側導電体41が設けられていることである。支持体側導電体41は、蒸着装置などの横方向へも回込みやすい成膜装置を用いて、ITOなどのUV透過可能な導電膜を支持体本体21の表面全体に成膜することによって形成することができる。
What should be noted in the
支持体4は、前述の支持体2と同様に、短絡用導電体3を介して半導体装置形成部材1の半導体基板11の露出部11aおよび貫通電極12の露出する部分に電気的に接続される。これによって、半導体基板11と貫通電極12とは、支持体4および短絡用導電体3を介して短絡される。
The
さらに支持体4は、支持体本体21の半導体装置形成部材1を支持する側の表面部21aと反対側の表面部21bに、半導体装置形成部材1を支持する側の表面部21aから連なって形成される支持体側導電体41を有するので、前述の図4に示すプラズマCVD装置30において、載置電極33に載置された際に、載置電極33と電気的に接続される。この状態で、プラズマCVDなどのプラズマ処理が行なわれる。
Further, the
図7は、図6に示す支持体4をプラズマCVD装置30で使用する様子を簡略化して示す断面図である。支持体4は、支持体本体21の半導体装置形成部材1を支持する側の表面部21aと反対側の表面部21bが載置電極33に対向するように、載置電極33に載置されて使用される。これによって、支持体4の支持体側導電体41が載置電極33と短絡する。支持体側導電体41は、短絡用導電体3を介して半導体基板11および貫通電極12に電気的に接続されているので、半導体基板11および貫通電極12と載置電極33とは、支持体側導電体41を介して短絡される。よって、半導体基板11および貫通電極12と載置電極33とが同電位となる。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the
これによって、半導体基板11および貫通電極12の電位が、載置電極33の電位よりも大きくまたは小さくなることを防ぐことができるので、載置電極33によってプラズマ36中のイオン、電子などの荷電粒子に付与されるエネルギが変化することを防ぐことができる。よって、安定したプラズマ処理が可能である。
As a result, it is possible to prevent the potential of the
つまり、本実施態様のように、半導体基板11および貫通電極12を、支持体4を介して載置電極33に電気的に接続させた状態でプラズマ処理を行なうことによって、半導体基板11と貫通電極12とを同電位にするとともに、半導体基板11および貫通電極12と載置電極33とを同電位にすることができる。したがって、半導体基板11と貫通電極12との間の側壁絶縁膜13の絶縁破壊を防ぐとともに、載置電極33の電位の変化を抑え、安定したプラズマ処理を行なうことができる。
That is, as in this embodiment, the
半導体基板11および貫通電極12を載置電極33に電気的に接続させた状態でプラズマ処理を行なうことのできる支持体としては、支持体全体が導電性を有するものを用いることもできる。ただし、本実施形態のように、絶縁性材料からなる支持体本体21の表面全体に支持体側導電体41を成膜して支持体4とする方が、コストを増加させることなく、導電性に優れる支持体を実現することができるので好ましい。
As a support body that can perform plasma treatment in a state where the
なお、前述の図1に示す支持体2を用いても、半導体基板11および貫通電極12と載置電極33との電気的な接続を行なうことができる。この場合、支持体2の半導体装置形成部材1を臨む表面部を、半導体装置形成部材1の支持体2を臨む表面部、すなわち半導体基板11のデバイス形成面16よりも大きく形成し、支持体2の支持体側導電体22の端部または周縁部を、導電性のクランプで載置電極33に固定する。ただし、本実施の形態のように、支持体4を支持体側導電体41の一表面部全体で載置電極33に電気的に接続する方が、半導体基板11および貫通電極12と載置電極33との導通をより良好なものとすることができるので好ましい。
Even when the
1 半導体装置形成部材
2,4 支持体
3 短絡用導電体
11 半導体基板
12 貫通電極
13 側壁絶縁膜
14 貫通電極挿入孔
21 支持体本体
22,41 支持体側導電体
30 ICP型CVD装置
31 誘電体容器
32 上部絶縁板
33 載置電極
34 プラズマ励起用コイル
35,38 交流電源
36 プラズマ
37 インピーダンス整合器
DESCRIPTION OF
Claims (6)
剛性を有しかつ導電性を有する支持体に対して、半導体装置形成部材の半導体基板および基板側電極が露出する部分を、それぞれ短絡用導電体を介して電気的に接続することによって、短絡用導電体および支持体を介して半導体基板と基板側電極とを短絡させる短絡工程と、
半導体装置形成部材に対して、プラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、
短絡用導電体を除去することによって、半導体装置形成部材と支持体と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装置の製造方法。 A semiconductor substrate in which at least a part of the surface portion on one side in the thickness direction is exposed, a substrate side electrode exposed on the surface portion side of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate and the substrate side electrode provided between the semiconductor substrate and the substrate side electrode A semiconductor device manufacturing method for manufacturing a semiconductor device using a semiconductor device forming member including an insulator that electrically insulates the semiconductor device,
For a short circuit by electrically connecting a portion of the semiconductor device forming member where the semiconductor substrate and the substrate side electrode are exposed to each other through a short circuit conductor to a rigid and conductive support. A short-circuiting step of short-circuiting the semiconductor substrate and the substrate-side electrode via the conductor and the support;
A plasma processing step of performing plasma processing on the semiconductor device forming member;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a peeling step of peeling the semiconductor device forming member and the support by removing the short-circuiting conductor.
半導体装置形成部材を支持するとともにプラズマに電圧を印加するための載置電極に支持体を電気的に接続させた状態で、プラズマを発生させてプラズマ処理を行なうことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 In the plasma treatment process,
2. The plasma treatment is performed by generating plasma in a state where the support is electrically connected to a mounting electrode for supporting a semiconductor device forming member and applying a voltage to the plasma. Semiconductor device manufacturing method.
短絡用導電体が、紫外線の照射によって接着力が低下する紫外線剥離型接着剤を含み、
剥離工程では、
支持体を介して短絡用導電体に紫外線を照射することによって、半導体装置形成部材と支持体とを剥離させることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。 The support is transparent to UV light,
The short-circuiting conductor includes an ultraviolet peelable adhesive whose adhesive strength is reduced by ultraviolet irradiation,
In the peeling process,
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device forming member and the support are peeled off by irradiating the short-circuiting conductor with ultraviolet rays through the support.
剛性および導電性を有し、
半導体装置形成部材の半導体基板および基板側電極が露出する部分を、それぞれ短絡用導電体を介して電気的に接続することによって、半導体装置形成部材を支持することを特徴とする支持体。 A semiconductor substrate in which at least a part of the surface portion on one side in the thickness direction is exposed, a substrate side electrode exposed on the surface portion side of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate and the substrate side electrode provided between the semiconductor substrate and the substrate side electrode A support for performing a plasma treatment on a semiconductor device forming member including an insulator that electrically insulates,
Have rigidity and conductivity,
A support body for supporting a semiconductor device forming member by electrically connecting portions of the semiconductor device forming member where the semiconductor substrate and the substrate side electrode are exposed via a short-circuiting conductor.
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