JP2008042106A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電解メッキ法を用いて金属薄膜を形成する半導体装置の製造方法において、半導体基板にクラックが発生することを抑制する。
【解決手段】給電層２が形成された半導体基板１を支持基板３上に固定し、一端が半導体基板１上の給電層２と接触し、他端が支持基板３上に固定されるように導電性テープ５を貼付する。そして、導電性テープ５の半導体基板１と接触してない部分８にコンタクトピン７を接触させて電解メッキを行い、メッキ１０を形成する。これにより、コンタクトピン７の接触圧に起因する半導体基板１のクラック発生を抑制し、良好な金属薄膜を形成することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、厚さが１００μｍ以下の薄い半導体基板上に、電解メッキ法を用いて金属薄膜を形成する半導体装置の製造方法に関するものである。

半導体基板上に数μｍの厚さの金属膜を形成する工程では、スループット等の理由から、電解メッキ法が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

図１１〜図１５に、従来の電解メッキ法による金属薄膜の形成方法を示す。まず、図１１に示すように、厚さが１００μｍ以下の半導体基板１を準備する。次に、図１２に示すように、半導体基板１の裏面１ａ上に、電解メッキを行うための給電層２（厚さ０．５μｍ程度）をスパッタ等により形成する。

次に、図１３に示すように、給電層２を形成した半導体基板１を、コンタクトピン７により保持フレーム６に固定する。次に、図１４に示すように、半導体基板１を電解メッキ液９に浸漬し、コンタクトピン７を介して半導体基板１に電流を流す。すると、電解反応によりメッキ液９中の金属イオンが半導体基板１の裏面１ａ上に析出し、金属膜が形成される。

上記メッキ法により所望の膜厚の金属膜を形成した後、半導体基板１に流す電流を停止させる。そして、半導体基板１をメッキ液９から取り出して、保持フレーム６から取り外す。この結果、図１５に示すように、半導体基板１の裏面１ａ上に、金属薄膜１０が形成される。

特開平９−５３１９８号公報

上記従来の半導体装置の製造方法において、電解メッキを行う際は、図１４に示すように、半導体基板１はコンタクトピン７により保持フレーム６に固定されている。電解メッキに必要な電流を流すためには、コンタクトピン７と半導体基板１との間の接触抵抗をある程度小さくする必要がある。このためコンタクトピン７は、所定値以上の接触圧で半導体基板１に押し付けられている。

そのため、特に半導体基板の厚さが１００μｍ以下と薄い場合は、上記コンタクトピンの接触圧により半導体基板にクラックが発生するおそれがあった。つまり、図１５に示す１０ｂ（コンタクトピンが押し付けられていた箇所）にクラックが発生する可能性があった。そうすると、その後の工程の温度変動等によりクラックが拡大し、半導体基板が割れ、不良発生の原因となり得る。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、半導体基板上に電解メッキ法を用いて金属薄膜を形成する半導体装置の製造方法において、半導体基板にクラックが発生することを抑制し、良好な金属薄膜を形成することである。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、支持基板上に半導体基板を固定し、前記半導体基板にコンタクトピンを介して電流を流す電解メッキを用いて前記半導体基板上に金属膜を形成する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板上に給電層を形成する工程と、一端が前記給電層に接し、他端が前記支持基板に固定された導電層を形成する工程と、前記導電層の前記支持基板に固定された部分に前記コンタクトピンを接触させ、前記コンタクトピン、前記導電層、及び前記給電層を介して前記半導体基板に電流を供給して前記電解メッキを行い、前記半導体基板上に前記金属膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。本発明のその他の特徴については、以下において詳細に説明する。

本発明によれば、半導体基板上に電解メッキ法を用いて金属薄膜を形成する半導体装置の製造方法において、半導体基板にクラックが発生することを抑制し、良好な金属薄膜を形成することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において同一または相当する部分には同一符号を付して、その説明を簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
本実施の形態１に係る半導体装置の製造方法について、図１〜図５を参照しながら説明する。ここでは、直径約１２５ｍｍの支持基板上に直径１００ｍｍのＧａＡｓ基板（以下、単に「半導体基板」という）を固定し、半導体基板にコンタクトピンを介して電流を流す電解メッキ法を用いて、半導体基板上に金属薄膜を形成する方法について説明する。また、図１〜図５において、半導体基板のメッキを形成する面の斜視図を（ａ）に示し、各斜視図のＡ方向から見た半導体基板端部付近の側面図を（ｂ）に示す。

まず、上述した支持基板上に、半導体基板の主面側を貼付して固定する。次に、この半導体基板の裏面側を研削して、基板の厚さを１００μｍ以下とする。次に、半導体基板の裏面上に、給電層を形成する。この結果、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、支持基板３の上に半導体基板１が固定され、裏面１ａ上に給電層２が形成された構造が得られる。給電層２は、後に行う電解メッキで半導体基板１に電流を供給するためのものである。

給電層２は、例えばスパッタ等を用いて、半導体基板１の裏面１ａ上にチタン（Ｔｉ）及び金（Ａｕ）を順次積層して形成する。そして、これらの膜厚の合計が０．５μｍ程度となるようにする。

半導体基板１は支持基板３上の中央部付近に固定され、半導体基板１の端部と支持基板３の端部との間には、外縁部４が設けられている。上述したように半導体基板１の直径は１００ｍｍであり、支持基板３の直径は約１２５ｍｍであるため、外縁部４の幅は１２．５ｍｍ程度となる。

また、上述したように支持基板３上に半導体基板１を貼付した後、半導体基板１の裏面側を研削するため、支持基板３には所定の強度と寸法精度が必要である。また、支持基板３の材料としては絶縁性材料が望ましい。このため、支持基板３として、１ｍｍ程度の厚さのガラス基板を用いる。

次に、図２（ａ）に示すように、給電層２の端部付近から支持基板３の外縁部４上に跨るように、導電性テープ５を貼り付ける。このとき導電性テープ５の全体の長さは約１０ｍｍであり、給電層２と導電性テープ５のオーバーラップ長さは１〜２ｍｍ程度である。また、導電性テープ５を貼り付ける位置は、半導体基板１の裏面１ａ上の左右２箇所とし、導電性テープ５の支持基板３上の端部は、後に電解メッキを行う際に、コンタクトピンが接触する位置と一致させる。

このようにして、電解メッキを行う際にコンタクトピンが接触する導電層を形成する。そして、この導電層の一方の端部は給電層２に接触し、他方の端部は支持基板３上に固定されている。本実施の形態１では、上記導電層として、Ｎｉメッキクロスに導電性粘着剤を塗布した、厚さ０．１４ｍｍ、幅１２ｍｍの導電性テープを用いる。

次に、電解メッキを行う際に、半導体基板１をメッキ液に浸漬させるための保持フレームを準備する。そして図３（ａ）、（ｂ）に示すように、コンタクトピン７を、導電性テープ５の半導体基板１にかからない部分、つまり導電性テープ５の支持基板３に固定された部分８に接触させて、半導体基板１を保持フレーム６に固定する。

次に、図４（ａ）に示すように、半導体基板１をメッキ液９に浸漬させる。ここでメッキ液９は、亜硫酸Ａｕナトリウムを主成分とし、Ａｕを形成するためのメッキ液である。そして、コンタクトピン７、導電性テープ５、及び給電層２を介して、半導体基板１に電流を供給する。すると、電解反応によりメッキ液９からＡｕが析出し、半導体基板１上、及び導電性テープ５の上に金薄膜が成長する。このようにして、図４（ｂ）に示すように、半導体基板１上、及び導電性テープ５の上に、メッキ１０を形成することができる。

以上のようにして、コンタクトピン７、導電性テープ５、及び給電層２を介して半導体基板１に電流を供給して電解メッキを行い、半導体基板１の裏面１ａ上に金属薄膜を形成することができる。このときコンタクトピン７を、導電性テープ５の半導体基板１と接触していない部分に接触させるようにしたので、コンタクトピン７の接触圧が半導体基板１に加わることがない。従って、半導体基板１にクラックが発生することを防止できる。

所望の厚さのメッキが形成された後、コンタクトピン７に流れる電流を停止させて、半導体基板１、支持基板３及びフレーム６をメッキ液９から取り出す。そして、半導体基板１をフレーム６から外し、水洗乾燥させる。さらに導電性テープ５を剥離すると、図５（ａ）、（ｂ）に示す形状が得られる。

なお、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板１の端部では、導電性テープが貼付されていた箇所にはメッキ１０が形成されていないので、その部分には、給電層２ａが露出している。

本実施の形態１によれば、半導体基板に電解メッキ法を用いて金属薄膜を形成する半導体装置の製造方法において、半導体基板にクラックが発生することを抑制し、良好な金属薄膜を形成することができる。

実施の形態２．
本実施の形態２に係る半導体装置の製造方法について、図６〜図１０を参照しながら説明する。ここでは、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。また、図６〜図１０において、半導体基板のメッキを形成する面の斜視図を（ａ）に示し、各斜視図のＡ方向から見た半導体基板端部付近の側面図を（ｂ）に示す。

まず、実施の形態１と同様に、支持基板上に半導体基板を貼付した後、半導体基板の裏面側を研削して、半導体基板の厚さを１００μｍ以下とする。次に、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、電解メッキを行うための給電層２を、半導体基板１の裏面１ａ上に形成する。このとき支持基板３の外縁部４上にも、給電層２を形成する。ここでは、図６（ｂ）の支持基板３の外縁部４上に形成された給電層２が、実施の形態１で示した導電層（導電性テープ５）に相当するものである。

上述した給電層２の形成方法について説明する。まず、図６（ａ）、（ｂ）に示した半導体基板１の裏面１ａ上、及び支持基板３の外縁部４上に給電層を形成する。ここで、図６（ｂ）に示すように、半導体基板１の下端部は面取りされているため、半導体基板１の下端部は、支持基板３の上面に対してオーバーハング形状となっている。この部分で給電層が途切れないようにするためには、被覆性の良い形成方法が必要である。

そこで本実施の形態２では、カバレッジ性の良い無電解メッキを用いて、Ｎｉ−Ｐ合金膜及びＡｕ膜を順次積層し、これらの膜厚の合計が０．４μｍ程度となるように、半導体基板１の裏面１ａ上、及び支持基板３の外縁部４上に給電層を形成する。

さらに、支持基板３上に形成された給電層のうち、電解メッキのコンタクトピンが接触する部分８に給電層が残るようにして、それ以外の部分を除去する。例えば、支持基板３上に形成された給電層のうち、コンタクトピンが接触する部分８以外の箇所を、キサゲ等の切削工具により研削し、除去する。これにより、図６（ａ）、（ｂ）に示す構造が得られる。

このようにして、本実施の形態２では、実施の形態１で示した給電層を形成する工程と、導電層を形成する工程とを、同時に行うことができる。そして、この給電層及び導電層を形成する工程を、無電解メッキにより行うようにした。

次に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、コンタクトピン７を、支持基板３上に形成された給電層２の半導体基板１にかからない部分８、すなわち給電層２の半導体基板１と接触していない部分に接触させる。

次に、図８（ａ）に示すように、半導体基板１をメッキ液９に浸漬させる。そして、実施の形態１と同様にして、半導体基板１上にメッキ１０を形成する。この結果、図８（ｂ）に示すように、メッキ１０が形成される。また、支持基板３の外縁部４の給電層２の上には、メッキ１０ａが形成される。

このとき給電層２の半導体基板１と接触していない部分８に、コンタクトピン７を接触させて、電解メッキを行うことができる。従って、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

さらに本実施の形態２では、半導体基板１の端部上に、実施の形態１で示した導電性テープ５が貼付されていない。従ってメッキ１０は、実施の形態１で示した図５と異なり、半導体基板１の端部に至るまで均一に形成される。これにより、メッキ１０を後の工程でエッチングマスクとして使用する場合には、メッキ１０の膜厚が局所的に薄いことによる基板の欠け発生を防止できる。

次に、所望の厚さのメッキが形成された後、半導体基板１をメッキ液９から取り出し、フレーム６から外し、水洗乾燥させる。この工程は、実施の形態１と同様にして行う。この結果、図９（ａ）、（ｂ）に示す形状が得られる。

さらに、支持基板３の外縁部４に形成された給電層２及びメッキ１０ａをキサゲ等の切削工具により研削し、除去する。その結果、図１０（ａ）、（ｂ）に示す形状が得られる。

本実施の形態２によれば、実施の形態１で得られる効果に加えて、メッキ１０をエッチングマスクとして使用する場合に、メッキ１０の膜厚が局所的に薄いことによる基板の欠け発生を防止できる。

なお、以上説明した実施の形態１、２では、導電層を固定するコンタクトピンが２箇所である例を示したが、コンタクトピンの箇所は１箇所のみであっても良いし、３箇所以上であっても良い。

実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 従来の半導体装置の製造方法を示す図である。 従来の半導体装置の製造方法を示す図である。 従来の半導体装置の製造方法を示す図である。 従来の半導体装置の製造方法を示す図である。 従来の半導体装置の製造方法を示す図である。

符号の説明

１ 半導体基板、２ 給電層、３ 支持基板、５ 導電性テープ、６ 保持フレーム、７ コンタクトピン、９ メッキ液、１０ メッキ。

Claims (4)

1. 支持基板上に半導体基板を固定し、前記半導体基板にコンタクトピンを介して電流を流す電解メッキを用いて前記半導体基板上に金属膜を形成する半導体装置の製造方法であって、
   前記半導体基板上に給電層を形成する工程と、
   一端が前記給電層に接し、他端が前記支持基板に固定された導電層を形成する工程と、
   前記導電層の前記支持基板に固定された部分に前記コンタクトピンを接触させ、前記コンタクトピン、前記導電層、及び前記給電層を介して前記半導体基板に電流を供給して前記電解メッキを行い、前記半導体基板上に前記金属膜を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記導電層として、導電性テープを用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記給電層を形成する工程と前記導電層を形成する工程とを、同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記給電層及び前記導電層を形成する工程を、無電解メッキにより行うことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

Images