JP2010080816A - 半導体素子および半導体素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板1表面上に形成された半導体素子構造と、前記半導体素子構造内に形成され、基板1を裏面側から研削することにより発生する前記基板1を反らせるストレスを補償する補償ストレス膜6とを備えている半導体素子とする。
【選択図】図1
Description
図4に示す半導体素子は、基板1上に、トランジスタ(図示略)、キャパシタ(図示略)、複数の配線(最上層の配線以外は図示略)などを含む半導体素子構造が形成されてなるものである。図4に示す半導体素子においては、図4(b)に示すように、半導体素子構造に含まれる最上層の配線2上に、酸化膜3とパッシベーション膜4と保護膜5とが下から順に積層されている。また、図4に示す半導体素子は、基板1の表面上に半導体素子構造を形成した後に、基板1の裏面側が研削されることによって、厚みを薄くされたものである。
特に、半導体素子を構成する基板1のストレスが大きい場合や、基板1を裏面側から研削することにより、基板1の反りを制御していた大きなストレスを有する膜を、基板1の一部とともに基板1の裏面から除去した場合には、基板1を裏面側から研削することにより発生する基板1を反らせるストレスが大きくなりやすく、基板1の研削後に反りが発生しやすい。
また、本発明は、基板表面上に半導体素子構造を形成した後に、基板を裏面側から研削して半導体素子の厚みを薄くしても、基板の反りが生じにくく、容易にダイシング処理を行うことができる厚みの薄い半導体素子を容易に製造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。
本発明の半導体素子は、基板表面上に形成された半導体素子構造と、前記半導体素子構造内に形成され、前記基板を裏面側から研削することにより発生する前記基板を反らせるストレスを補償する補償ストレス膜とを備えていることを特徴とする。
上記の半導体素子は、前記補償ストレス膜のストレスが、−200MPa〜−350MPaの範囲であるものとすることができる。
また、上記の半導体素子においては、前記補償ストレス膜が、酸化膜を含むものとすることができる。
また、上記の半導体素子の製造方法は、前記補償ストレス膜を、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成する方法とすることができる。
図1は、本発明の半導体素子の一例を示した図であり、図1(a)は、基板を裏面側から研削した後の半導体素子の全体の状態を示した斜視図であり、図1(b)は、図1(a)に示す半導体素子の一部のみを拡大して示した概略断面図である。
図1に示す半導体素子は、基板1の表面上に、トランジスタ(図示略)、キャパシタ(図示略)、複数の配線(最上層の配線以外は図示略)など半導体素子としての必要な部材を含む半導体素子構造が形成されているものである。また、図1に示す半導体素子を構成する半導体素子構造内には、図1(b)に示すように、補償ストレス膜6が形成されている。
また、酸化膜3の厚みは、80nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがより好ましい。
また、酸化膜3は、補償ストレス膜6と同様に、基板1を裏面側から研削することにより発生する基板1を反らせるストレス(例えば引張応力)を補償するストレス(例えば圧縮応力)を有するものとすることができる。この場合、酸化膜3を補償ストレス膜6とともに補償ストレス膜を構成する膜として機能させることができ、好ましい。本実施形態においては、酸化膜3のストレスをマイナス(−)にすることで、酸化膜3を補償ストレス膜として機能させることができ、酸化膜3のストレスを−100MPa程度とすることが好ましい。
配線2としては、特に限定されないが、Alを含むものであることが好ましい。
保護膜5としては、特に限定されないが、例えば、厚み4〜9μmのポリイミド膜などを用いることができる。
ここで、図1に示す半導体素子の製造工程では、基板1の表面上に半導体素子構造を形成し終えた段階では、図2(a)に示すように、基板1の表面側を上として凸形状に反っている。図1に示す半導体素子は、補償ストレス膜6が設けられていない場合には、基板1を裏面側から研削することにより基板1の表面側を上として凹形状に反るものであるため、基板1を裏面側から研削する前の段階では、補償ストレス膜6のストレス(例えば圧縮応力)によって逆向きの反りが生じるようにされている。
そして、基板1を研削した後の半導体素子では、基板1を裏面側から研削することにより発生した基板1を反らせるストレス(例えば引張応力)により、基板1の表面側が収縮して補償ストレス膜6のストレス(例えば圧縮応力)が相殺され、図1(a)および図2(b)に示すように、基板1の表面側を上として凹形状に容易にダイシング処理できる程度にわずかに反っている。
「実施例1」
本発明の実施例である図1に示す半導体素子を、以下に示す製造方法により得た。
まず、直径300mm、厚さ750μmのシリコン基板からなる基板1を用意し、基板1の表面上に、トランジスタ、キャパシタ、複数の配線など半導体素子としての必要な部材と補償ストレス膜6とを含む半導体素子構造を形成した。
続いて、表面上に半導体素子構造の形成された基板1を、基板1の厚さが50μmになるまで裏面側から研削して半導体素子の厚みを薄くした。
そして、基板1を研削した後に得られた実施例1の半導体素子の反り(図2(b)において符号h1で示される寸法)を調べた。その結果、実施例1の半導体素子の反りは、基板1の表面側を上として凹形状に1cm程度であった。また、実施例1の半導体素子は、容易にダイシング処理を行うことができた。
図4に示す従来の半導体素子を、以下に示す製造方法により得た。
すなわち、補償ストレス膜6を設けないこと以外は実施例1と同様にして比較例1の半導体素子を得た。
なお、比較例1では、基板1の表面上に半導体素子構造を形成し終えた段階の半導体素子に反りはなかった。
しかし、基板1を研削した後に得られた比較例1の半導体素子では、基板1の表面側を上として凹形状に4cm〜5cmの反り(図5(b)において符号h2で示される寸法)が生じていた。そして、比較例1の半導体素子では、反りが大きいためにダイシング処理を行うことができなかった。
2 最上層の配線
3 酸化膜
4 パッシベーション膜
5 保護膜
6 補償ストレス膜
Claims (8)
- 基板表面上に形成された半導体素子構造と、
前記半導体素子構造内に形成され、前記基板を裏面側から研削することにより発生する前記基板を反らせるストレスを補償する補償ストレス膜とを備えていることを特徴とする半導体素子。 - 前記補償ストレス膜のストレスが、−200MPa〜−350MPaの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
- 前記補償ストレス膜が、1.0μm〜2.0μmの厚みを有するものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体素子。
- 前記補償ストレス膜が、酸化膜を含むものであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の半導体素子。
- 前記半導体素子構造が、複数の配線を含むものであり、前記複数の配線のうち最上層の配線上に、パッシベーション膜と、前記パッシベーション膜上に設けられた保護膜とが配置され、
前記補償ストレス膜が、前記最上層の配線と前記パッシベーション膜との間、または前記パッシベーション膜と前記保護膜との間に配置されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の半導体素子。 - 基板表面上に半導体素子構造を形成する工程と、
前記基板を裏面側から研削する工程とを備え、
前記半導体素子構造を形成する工程が、前記基板を前記裏面側から研削することにより発生する前記基板を反らせるストレスを補償する補償ストレス膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 - ストレスが−200MPa〜−350MPaの範囲となるように前記補償ストレス膜を形成することを特徴とする請求項6に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記補償ストレス膜を、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の半導体素子の製造方法。
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