JP2012195503A - 薄型半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回路素子が形成された半導体基板1を、所定の厚さになるまで、前記回路素子が形成された面とは反対側の面から研削する工程(I)、半導体基板表面から所定深さの水平面に沿って、分離する界面となる分離層3を形成する工程(II)、並びに、工程(I)及び工程(II)の後に、前記半導体基板1を分離層3で劈開することによって、工程(I)の研削により半導体基板1の研削面に生じた破砕層1bを含む部分を除去する工程(III)を有する薄型半導体装置の製造方法。
【選択図】図1
Description
しかしながら、プラズマエッチング法によると、装置内の部品部分からアウトガスが放出される場合があり、また、ケミカルエッチング法によると、用いる表面保護フィルム等の粘着剤が溶出する場合があり、いずれの方法においても、半導体装置の製造に悪影響を与え、生産性を低下させる等の問題があった。
(1)半導体基板上に回路素子が形成された薄型半導体装置の製造方法であって、
回路素子が形成された半導体基板を、所定の厚さになるまで、前記回路素子が形成された面とは反対側の面から研削する工程(I)、
半導体基板表面から所定深さの水平面に沿って、分離する界面となる分離層を形成する工程(II)、並びに
工程(I)及び工程(II)の後に、前記半導体基板を分離層で劈開することによって、工程(I)の研削により半導体基板の研削面に生じた破砕層を含む部分を除去する工程(III)
を有する薄型半導体装置の製造方法。
(3)前記分離層が、イオン注入法によって形成されることを特徴とする(1)に記載の薄型半導体装置の製造方法。
(4)工程(I)が、回路素子が形成された面上に表面保護フィルムが貼付された半導体基板を、所定の厚さになるまで、前記回路素子が形成された面とは反対側の面から研削する工程であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の薄型半導体装置の製造方法。
(6)前記工程(I)〜(III)を、工程(II)−工程(I)−工程(III)の順に行うことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の薄型半導体装置の製造方法。
(7)前記工程(III)の後に、半導体装置をチップ状に個片化する工程(IV)を有する(1)〜(6)のいずれかに記載の薄型半導体装置の製造方法。
(8)前記工程(IV)において、半導体装置が粘着シートに固定された状態でチップ状に個片化されることを特徴とする(7)に記載の薄型半導体装置の製造方法。
一般的に、薄型半導体装置は、半導体基板と該半導体基板上に形成された回路素子とを有する。半導体基板の厚みは、通常、0.5μm〜200μmの範囲である。
本発明は、このような薄型半導体装置を製造する方法に関する。
工程(I):回路素子が形成された半導体基板を、所定の厚さになるまで、前記回路素子が形成された面とは反対側の面から研削する工程
工程(II):半導体基板表面から所定深さの水平面に沿って、分離する界面となる分離層を形成する工程
工程(III):工程(I)及び工程(II)の後に、前記半導体基板を分離層で劈開することによって、工程(I)の研削により半導体基板の研削面に生じた破砕層を含む部分を除去する工程
工程(I)は、回路素子が形成された半導体基板を、所定の厚さになるまで、前記回路素子が形成された面とは反対側の面から研削する工程である。
用いる半導体基板は特に限定されない。例えば、単結晶シリコン基板、単結晶SiC基板、単結晶GaAs基板等が挙げられ、単結晶シリコン基板が好ましい。単結晶シリコン基板としては、未処理のシリコン基板であっても酸化処理が施されたシリコン基板であってもよい。また、SOI(Silicon on Insulator)構造を有する基板であってもよい。
このような破砕層があると、半導体装置の抗折強度が極端に低下し、チップ状に個片化する際に、基板エッジに形成される欠けであるチッピングが生じる。このチッピングを起点としてチップクラックや割れが発生し、薄型半導体装置が破壊されるおそれがある。
また、半導体装置上の素子が動作すると、その発熱によって、半導体素子と、半導体素子を搭載するパッケージ等との間の熱膨張率の差により外的応力が発生するため、抗折強度の低い半導体素子は破損し易く、該半導体素子を搭載した半導体製品の寿命は著しく低下する。
本発明においては、このような破砕層を除去することにより、抗折強度に優れる薄型半導体装置を製造する。
表面保護フィルムの基材は、必要な曲げ強度を達成するため、剛性を有する基材が好ましい。剛性を有する基材としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、全芳香族ポリエステル、ポリエーテルケトン、及びポリイミド等が挙げられる。これらの中でも、入手容易性等から、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが好ましい。
また、本発明においては、表面保護フィルムとして市販品をそのまま用いることもできる。
工程(II)は、半導体基板表面から所定深さの水平面に沿って、分離する界面となる分離層を形成する工程である。
イオン注入法としては、(i)Paul K.Chu、Chung Chan、Nathan W.Cheung、名称“Recent Applications of Plasma Immersion Ion Implantation”、SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL、165〜172頁、1996年6月、(ii)P.K.Chu、S.Qin、C.Chan、N.W.Cheung、L.A.Larson、名称“Plasma Immersion Ion Implantation”、(iii)MATERIAL SCIENCE AND ENGINEERING REPORTS、A Review Journal、207〜280頁、R17巻、No.6−7(1996年11月30日)等に記載されたプラズマイオン注入(“PIII”)法;イオンシャワーを使用する方法;水素イオンビーム(原子力eye、Vol.46(9)(2000)p61−65)を使用する方法;プラズマイオン注入法(特開2006−70238号公報等);等が挙げられる。
いずれの方法も、所望の材料をイオン化し、外部電界により加速させて、半導体基板に注入することで目的の深さに所望の量を導入することができる点で好適である。
注入エネルギーは、通常、1keV〜1MeV、好ましくは10〜200keVである。
工程(I)の後に工程(II)を行う場合は、回路素子にダメージを与えないように、回路素子が形成された面とは反対側の面からイオン注入を行うのが好ましい。
工程(III)は、工程(I)及び工程(II)の後に、前記半導体基板を分離層で劈開することによって、工程(I)の研削により半導体基板の研削面に生じた破砕層を含む部分を除去する工程である。
分離層で劈開することにより、半導体基板を、回路素子が形成されている側と、半導体基板の破砕層を含む側とに分離し、破砕層を含む部分を半導体装置から除去して、薄型半導体装置を得ることができる。
より具体的には、噴射ノズルを用いて、圧縮流体を半導体基板側面の分離層が形成された箇所に吹きつける方法等のごとく、機械的操作により劈開する方法;半導体基板に熱を加えることにより劈開する方法;半導体基板の下面側から振動を加えることにより劈開する方法;等が挙げられる。
本発明においては、前記工程(III)の後に、半導体装置をチップ状に個片化(ダイシング)する工程(IV)を有するのが好ましい。
チップ状に個片化する方法は特に限定されず、例えば、通常のブレードを用いて個片化する方法、レーザーや電離放射線により個片化する方法等が挙げられる。
本発明においては、ダイシング用粘着シートとして市販品を用いてもよい。
得られる薄型半導体装置が優れた抗折強度を有することは、例えば、精密万能試験機を用いて測定することができる。
先ず、図1(a)に示すように、半導体基板として厚さ725μmの8インチの単結晶シリコン基板1の表面に回路素子を形成し(図示を省略)、該回路素子を形成した面に、基材と粘着剤層からなる表面保護フィルム2(リンテック社製、Adwill E−8180HR)を、ラミネーター(リンテック社製、RAD3510F/12)を用いて貼付した。その後、図1(b)に示すように、基板の裏面(回路素子が形成されていない面)をグラインド装置(ディスコ社製、DGP8760)を用いて研削し、研削によって生じた破砕層(1b)を含む厚さ55μmのシリコン基板1aを得た。
先ず、図3(a)、(b)に示すように、半導体基板として厚さ725μmの8インチの単結晶シリコン基板1’に、イオン注入装置(ロック技研社製)を用いて、該基板の表面(回路素子形成予定面)から水素イオンをドーズ量1×1016〜1×1017atoms/cm2で、基板表面から50μmの深さ(イオン注入深さL)の水平面に沿って注入し、分離層3’を形成した。
半導体基板として厚さ725μmの8インチの単結晶シリコン基板の表面(回路素子形成予定面)に表面保護テープ(リンテック社製、Adwill E−8180HR)をラミネーター(リンテック社製、RAD3510F/12)を用いて貼付した。
次いで、基板の裏面(回路素子を形成していない面)をグラインド装置(ディスコ社製、DGP8760)を用いて研削し、厚さ50μmのシリコン基板を得た。
1a、1a’・・・裏面研削後の半導体基板
2、2’・・・表面保護フィルム
1b、1b’・・・破砕層
3、3’・・・分離層
1c・・・破砕層を含む層が分離層から分離された半導体基板
4・・・ダイシング用粘着シート
5・・・リングフレーム
Claims (8)
- 半導体基板上に回路素子が形成された薄型半導体装置の製造方法であって、
回路素子が形成された半導体基板を、所定の厚さになるまで、前記回路素子が形成された面とは反対側の面から研削する工程(I)、
半導体基板表面から所定深さの水平面に沿って、分離する界面となる分離層を形成する工程(II)、並びに、
工程(I)及び工程(II)の後に、前記半導体基板を分離層で劈開することによって、工程(I)の研削により半導体基板の研削面に生じた破砕層を含む部分を除去する工程(III)
を有する薄型半導体装置の製造方法。 - 前記分離層が、半導体基板材料と異なる少なくとも一種の材料によって構成されることを特徴とする請求項1に記載の薄型半導体装置の製造方法。
- 前記分離層が、イオン注入法によって形成されることを特徴とする請求項1に記載の薄型半導体装置の製造方法。
- 工程(I)が、回路素子が形成された面上に表面保護フィルムが貼付された半導体基板を、所定の厚さになるまで、前記回路素子が形成された面とは反対側の面から研削する工程であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の薄型半導体装置の製造方法。
- 前記工程(I)〜(III)を、工程(I)−工程(II)−工程(III)の順に行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の薄型半導体装置の製造方法。
- 前記工程(I)〜(III)を、工程(II)−工程(I)−工程(III)の順に行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の薄型半導体装置の製造方法。
- 前記工程(III)の後に、半導体装置をチップ状に個片化する工程(IV)を有する請求項1〜6のいずれかに記載の薄型半導体装置の製造方法。
- 前記工程(IV)において、半導体装置が粘着シートに固定された状態でチップ状に個片化されることを特徴とする請求項7に記載の薄型半導体装置の製造方法。
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