JP2016127094A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウエハを薄板化する方法であって、熱処理時に半導体ウエハにストレスが加わり難い技術を提供する。
【解決手段】 半導体装置の製造方法が提供される。この製造方法は、第１の半導体ウエハの表面に半導体素子構造を形成する工程と、前記第１の半導体ウエハと同じ材料により構成されている第２の半導体ウエハの表面に半導体素子構造を形成する工程と、前記第１の半導体ウエハの前記表面と前記第２の半導体ウエハの前記表面を貼り合わせる工程と、前記第１の半導体ウエハと前記第２の半導体ウエハを研磨して薄板化する工程と、前記第１の半導体ウエハと前記第２の半導体ウエハを加熱する工程を有する。
【選択図】図２

Description

本明細書が開示する技術は、半導体装置の製造方法に関する。

特許文献１には、半導体ウエハをガラス等により構成された支持プレートに貼り付け、その後に半導体ウエハの表面を研磨することによって半導体ウエハを薄板化する技術が開示されている。

特開２０１３−１９７４２５号公報

半導体ウエハを薄板化した後に、半導体ウエハと支持プレートからなる積層ウエハを熱処理する場合がある。特許文献１の技術では、半導体ウエハと支持プレートの熱膨張係数が異なるため、熱処理時に半導体ウエハにストレスが加わって半導体ウエハが割れる場合がある。例えば、熱膨張係数の差によって熱処理時に積層ウエハに反りが生じ、半導体ウエハが割れる場合がある。したがって、本明細書では、半導体ウエハを薄板化する方法であって、熱処理時に半導体ウエハにストレスが加わり難い技術を提供する。

本明細書では、半導体装置の製造方法を提供する。この製造方法は、第１の半導体ウエハの表面に半導体素子構造を形成する工程と、前記第１の半導体ウエハと同じ材料により構成されている第２の半導体ウエハの表面に半導体素子構造を形成する工程と、前記第１の半導体ウエハの前記表面と前記第２の半導体ウエハの前記表面を貼り合わせる工程と、前記第１の半導体ウエハの裏面と前記第２の半導体ウエハの裏面を研磨する工程と、前記第１の半導体ウエハと前記第２の半導体ウエハを加熱する工程を有する。

この技術では、同じ材料により構成された第１の半導体ウエハと第２の半導体ウエハを貼り合わせる。これによって、第１の半導体ウエハと第２の半導体ウエハが互いに補強される。貼り合わせた状態で第１の半導体ウエハと第２の半導体ウエハが研磨され、これらの半導体ウエハが薄板化される。その後、第１の半導体ウエハと第２の半導体ウエハが熱処理される。第１の半導体ウエハと第２の半導体ウエハは、同じ材料によって構成されているので、略同じ熱膨張係数を有する。したがって、熱処理時に第１の半導体ウエハと第２の半導体ウエハが略同じ量だけ膨張する。このため、第１の半導体ウエハ及び第２の半導体ウエハにストレスが加わることが抑制される。したがって、この方法によれば、第１の半導体ウエハと第２の半導体ウエハの割れを抑制することができる。また、この方法によれば、半導体ウエハを支持するための支持プレートを別途用意する必要がないため、効率的に半導体装置を製造することができる。

半導体ウエハ１０、２０の縦断面図。 互いに貼り合わされた状態の半導体ウエハ１０、２０の縦断面図。 研磨工程後の半導体ウエハ１０、２０の縦断面図。 熱処理工程後の半導体ウエハ１０、２０の縦断面図。

本実施形態の製造方法では、約４インチの直径を有し、約３５０μｍの厚みを有する４Ｈ−ＳｉＣ基板を用いて半導体装置を製造する。この製造方法では、ＳｉＣ基板のおもて面から裏面の間に電流を流す縦型の半導体装置を製造する。

まず、ＳｉＣ基板の表面に対して、イオン注入、電極形成、絶縁膜形成等を行うことによって、ＳｉＣ基板に半導体素子構造を形成する。ここでは、図１に示すように、少なくとも２つのＳｉＣ基板１２、２２のおもて面に、半導体素子構造を形成する。以下では、ＳｉＣ基板１２とその表面に形成された電極、絶縁膜等をまとめて、半導体ウエハ１０と呼ぶ。また、ＳｉＣ基板２２とその表面に形成された電極、絶縁膜等をまとめて、半導体ウエハ２０と呼ぶ。

なお、上記貼り合わせ工程において、半導体ウエハ１０と半導体ウエハ２０の相対位置が横方向にずれる場合がある。このようにずれが生じると、半導体ウエハ１０、２０の外周縁でチッピングが生じやすくなる。したがって、チッピングを防止するために、半導体ウエハ１０、２０の外周縁において、研磨技術等を用いてベベル面を加工してもよい。

次に、図２に示すように、半導体ウエハ１０のおもて面１０ａと半導体ウエハ２０のおもて面２０ａを接着剤３０によって互いに貼り合わせる。これによって、積層ウエハ５０を得る。

次に、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂと半導体ウエハ２０の裏面２０ｂを研磨する。これによって、図３に示すように、半導体ウエハ１０と半導体ウエハ２０を薄板化する。ここでは、半導体ウエハ１０の厚みが１００μｍ程度となり、半導体ウエハ２０の厚みが１００μｍ程度となるまで研磨を行う。なお、半導体ウエハ１０の研磨と半導体ウエハ２０の研磨は、同時に行ってもよいし、別に行ってもよい。半導体ウエハ１０と半導体ウエハ２０が互いに接着されることで補強し合っているので、半導体ウエハ１０、２０を薄板化した後でも、積層ウエハ５０は十分な強度を有している。

次に、図４に示すように、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂと半導体ウエハ２０の裏面２０ｂに金属製の電極膜４０を形成する。次に、積層ウエハ５０を１００℃以上の温度に加熱する。これによって、電極膜４０（すなわち、金属）とＳｉＣ基板１２、２２（すなわち、ＳｉＣ）とを反応させる。その結果、電極膜４０がシリサイド化する。

積層ウエハ５０を熱処理する際には、ＳｉＣ基板１２とＳｉＣ基板２２が膨張する。ＳｉＣ基板１２とＳｉＣ基板２２が同じ材料により構成されているので、これらは略同じ熱膨張係数を有する。したがって、ＳｉＣ基板１２とＳｉＣ基板２２は略同じ量だけ膨張する。ＳｉＣ基板１２とＳｉＣ基板２２の熱膨張量にほとんど差がないので、ＳｉＣ基板１２及びＳｉＣ基板２２中に生じる応力や変形は小さい。これによって、ＳｉＣ基板１２、２２が割れることが防止される。

シリサイドの電極膜４０が形成されたら、接着剤３０を除去して、半導体ウエハ１０と半導体ウエハ２０を互いから分離させる。その後、半導体ウエハ１０、２０をダイシングすることで、半導体装置が得られる。

このように、この製造方法では、ＳｉＣ基板１２、２２の割れを防止することができる。これによって、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。また、この製造方法では、ＳｉＣ基板１２、２２の厚みを薄くすることができる。これによって、半導体装置で生じる損失を低減することができる。また、この製造方法では、素子構造が形成された半導体ウエハを補強するために別の半導体ウエハ（素子構造が形成された半導体ウエハ）を使用する。半導体ウエハを補強するための専用の支持プレートを用意する必要がない。このため、半導体装置の製造コストを下げることができる。

なお、上述した実施形態では、半導体ウエハ１０、２０の貼り合わせに接着剤を用いたが、テープ等のような他の方法によって半導体ウエハ１０、２０を貼り合わせてもよい。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

１０：半導体ウエハ
１０ａ：おもて面
１０ｂ：裏面
１２：ＳｉＣ基板
２０：半導体ウエハ
２０ａ：おもて面
２０ｂ：裏面
２２：ＳｉＣ基板
３０：接着剤
４０：電極膜
５０：積層ウエハ

Claims (1)

1. 第１の半導体ウエハの表面に、半導体素子構造を形成する工程と、
   前記第１の半導体ウエハと同じ材料により構成されている第２の半導体ウエハの表面に、半導体素子構造を形成する工程と、
   前記第１の半導体ウエハの前記表面と前記第２の半導体ウエハの前記表面を貼り合わせる工程と、
   前記第１の半導体ウエハと前記第２の半導体ウエハを研磨して薄板化する工程と、
   前記第１の半導体ウエハと前記第２の半導体ウエハを加熱する工程、
   を有する半導体装置の製造方法。

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