JP2021118208A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 支持体の外周面にカーボン層を形成せずに、支持体を再利用可能な半導体装置の製造方法を提案する。【解決手段】 半導体装置の製造方法であって、支持体の外周面が露出するように前記支持体の上面にカーボン層を形成する工程と、前記カーボン層の上面と前記外周面を覆う金属層を形成する工程と、前記外周面を覆う前記金属層が露出するように前記カーボン層を覆う前記金属層を接着剤によって半導体ウエハの下面に貼り付ける工程と、前記半導体ウエハの上面と前記外周面を覆う前記金属層の表面に電極層を形成する工程と、前記カーボン層に光を照射することによって前記カーボン層を劣化させる工程と、前記カーボン層を覆う前記金属層を前記半導体ウエハと共に前記支持体から剥離する工程と、前記外周面を覆う前記金属層をエッチングすることによって前記金属層と前記電極層を前記外周面から除去する工程を有する。【選択図】図１

Description

本明細書に開示の技術は、半導体装置の製造方法に関する。

特許文献１に、光透過性の支持体を光熱変換層と接合層を介して半導体ウエハに貼り付けた状態で、半導体ウエハを加工する技術が開示されている。この技術によれば、薄い半導体ウエハを支持体で支持しながら加工することができる。この技術では、半導体ウエハの加工後に、支持体側から光熱変換層に光を照射し、光熱変換層を劣化させる。そして、劣化した光熱変換層を界面として支持体から半導体ウエハを剥離する。

特開２００４−０６４０４０号公報

特許文献１の技術では、光熱変換層としてカーボン層が用いられる。支持体の外周面にカーボン層が形成されると、支持体をハンドリングするときに、支持体の外周面（すなわち、カーボン層）が機器と接触してカーボン層からパーティクルが発生する。他方、支持体の外周面にカーボン層を形成しないと、支持体の再利用が困難となる。すなわち、半導体ウエハに電極層を形成するときに、支持体の外周面にも電極層が形成される。支持体の外周面にカーボン層を形成しないと、電極層が支持体の外周面に直接接触する。半導体ウエハの電極層には金（Ａｕ）やチタン等の除去が困難な金属が使用される。したがって、支持体の外周面に電極層が直接接触すると、支持体の外周面から電極層を除去することが困難となり、支持体の再利用が困難となる。本明細書では、支持体の外周面にカーボン層を形成せずに、支持体を再利用可能な半導体装置の製造方法を提案する。

半導体装置の製造方法であって、光透過性を有する支持体の外周面が露出するように前記支持体の上面にカーボン層を形成する工程と、前記カーボン層の上面と前記外周面を覆う金属層を形成する工程と、前記外周面を覆う前記金属層が露出するように前記カーボン層を覆う前記金属層を接着剤によって半導体ウエハの下面に貼り付ける工程と、前記半導体ウエハの上面と前記外周面を覆う前記金属層の表面に電極層を形成する工程と、前記支持体の下面側から前記カーボン層に光を照射することによって前記カーボン層を劣化させる工程と、前記カーボン層を覆う前記金属層を前記半導体ウエハと共に前記支持体から剥離する工程と、前記外周面を覆う前記金属層をエッチングすることによって、前記金属層と前記電極層を前記外周面から除去する工程、を有する。

この製造方法では、支持体の外周面にカーボン層を形成しない。このため、支持体をハンドリングするときに外周面が機器と接触しても、外周面からパーティクルが発生することを防止できる。また、この製造方法では、支持体を半導体ウエハに貼り付ける前に、カーボン層の上面と支持体の外周面を覆うように金属層を形成する。このため、支持体に半導体ウエハを貼り付け、半導体ウエハの上面に電極層を形成するときに、支持体の外周面上では金属層の表面に電極層が形成される。すなわち、電極層が支持体に直接接触しない。その後、支持体から半導体ウエハを剥離すると、支持体の外周面に金属層と電極層が残存する。その後、金属層をエッチングすると、金属層上の電極層が支持体の外周面から除去される。このように、この製造方法によれば、支持体から電極層を容易に除去できる。したがって、支持体を再利用することができる。

実施形態の製造方法を示すフローチャート。 支持基板１２の断面図。 ＣＢ層１４の形成工程の説明図。 金属層１６の形成工程の説明図。 半導体ウエハ２０に支持基板１２を貼り付ける工程の説明図。 半導体ウエハ２０の研磨工程の説明図。 半導体ウエハ２０の洗浄工程の説明図。 電極層２２の形成工程の説明図。 ダイシングテープ８２を貼り付ける工程の説明図。 レーザ光８６を照射する工程の説明図。 半導体ウエハ２０から支持基板１２を剥離する工程の説明図。 接着剤１８と金属層１６を半導体ウエハ２０から剥離する工程の説明図。 電極層２２をリフトオフする工程の説明図。

図１は、実施形態の半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。実施形態の製造方法では、図２に示す支持基板１２を用いて半導体装置を製造する。支持基板１２は、透過性を有する材料（例えば、ガラス、石英、窒化ガリウム、炭化ケイ素等）によって構成されている。支持基板１２は、上面１２ａ、下面１２ｂ、外周面１２ｃを有している。上面１２ａ及び下面１２ｂは平坦である。外周面１２ｃは、上面１２ａと下面１２ｂを接続する曲面である。なお、外周面１２ｃが、上面１２ａ及び下面１２ｂに対して傾斜する複数の平面によって構成されていてもよい。

ステップＳ２では、図３に示すように、支持基板１２の上面１２ａにカーボンブラック層１４（以下、ＣＢ層１４という）を形成する。ＣＢ層１４は、カーボンブラック（カーボンの粒子）を堆積させた層である。ここでは、マスク等を用いて外周面１２ｃにＣＢ層１４が堆積することを防止する。したがって、上面１２ａにＣＢ層１４が形成される一方で、外周面１２ｃは露出した状態に維持される。

ステップＳ４では、図４に示すように、支持基板１２上に金属層１６を形成する。金属層１６は、例えば、ニッケルやアルミニウム等のようなエッチングにより容易に除去可能な金属により構成されている。ここでは、ＣＢ層１４の上面と支持基板１２の外周面１２ｃを覆うように金属層１６が形成される。金属層１６は、スパッタリング、蒸着、メッキ等、均一な厚さで成膜可能な技術によって形成される。なお、金属層１６の厚みは、後でエッチングにより容易に除去可能な厚み（例えば、５０ｎｍ程度）であることが好ましい。

ステップＳ６では、図５に示すように、支持基板１２を半導体ウエハ２０に貼り付ける。すなわち、まず、支持基板１２を覆う金属層１６の上面に、接着剤１８を塗布する。ここでは、ＣＢ層１４を覆う部分の金属層１６の上面に接着剤１８を塗布し、外周面１２ｃを覆う部分の金属層１６の表面には接着剤１８を塗布しない。次に、半導体ウエハ２０の下面を接着剤１８に接触させる。なお、半導体ウエハ２０の直径は、支持基板１２の直径よりも小さい。したがって、支持基板１２の外周面１２ｃの上部には、半導体ウエハ２０は配置されない。すなわち、半導体ウエハ２０は、支持基板１２の上面１２ａの上部に配置され、外周面１２ｃの上部には配置されない。このため、外周面１２ｃでは外周面１２ｃを覆う金属層１６が露出した状態に維持される。支持基板１２を半導体ウエハ２０に貼り付けたら、ＵＶ照射等によって接着剤１８を硬化させる。なお、半導体ウエハ２０は、炭化シリコン、シリコン、窒化ガリウム等の半導体材料によって構成されている。また、図示していないが、半導体ウエハ２０の下面には、電極パターンが形成されている。また、半導体ウエハ２０の下面近傍の半導体領域には、ｎ型やｐ型の半導体領域が形成されている。

ステップＳ８では、図６に示すように、研磨機８０（砥石）によって半導体ウエハ２０の上面を研磨することによって、半導体ウエハ２０を薄板化する。

ステップＳ１０では、図７に示すように、半導体ウエハ２０の上面（研磨された面）に希フッ酸８１を塗布することで、半導体ウエハ２０の上面を洗浄する。このとき、金属層１６によって希フッ酸８１が支持基板１２の外周面１２ｃに付着することが防止される。このため、外周面１２ｃが希フッ酸８１によるダメージから保護される。

ステップＳ１２では、図８に示すように、半導体ウエハ２０の上面に電極層２２を形成する。電極層２２には、金（Ａｕ）層とチタン層の少なくとも一方が含まれる。電極層２２は、金（Ａｕ）またはチタンの単体の層であってもよいし、金（Ａｕ）、チタン、ニッケル、アルミニウム等の複数の層を積層した多層構造を有していてもよい。電極層２２は、スパッタリング、蒸着、メッキ等、均一な厚さで成膜可能な技術によって形成される。また、電極層２２は、支持基板１２の外周面１２ｃを覆う金属層１６の表面にも形成される。

ステップＳ１４では、図９に示すように、電極層２２の上面にダイシングテープ８２を貼り付ける。なお、ダイシングテープ８２は、ダイシングリング８４によって支持されている。

ステップＳ１６では、図１０に示すように、支持基板１２の下面１２ｂに向かってレーザ光８６（例えば、赤外線等）を照射する。支持基板１２が光透過性を有するので、レーザ光８６は支持基板１２を透過してＣＢ層１４に照射される。ここでは、レーザ光８６の照射範囲を移動させることで、ＣＢ層１４全体にレーザ光８６を照射する。ＣＢ層１４にレーザ光８６が照射されると、レーザ光８６によって供給される熱エネルギーによってＣＢ層１４が劣化する。すなわち、ＣＢ層１４の強度が低下する。また、レーザ光８６が半導体ウエハ２０まで到達すると、半導体ウエハ２０の下面に形成された電極パターン（図示省略）が劣化したり、半導体ウエハ２０の内部のｎ型またはｐ型の半導体層の分布が変化して、半導体ウエハ（より詳細には、半導体ウエハに設けられた半導体素子）の特性が変化する。しかしながら、本実施形態では、ＣＢ層１４と半導体ウエハ２０の間に金属層１６が設けられており、金属層１６によってレーザ光８６遮断される。このため、半導体ウエハ２０がレーザ光８６に暴露されることが防止される。これによって、半導体ウエハ２０の特性の変化が防止される。

ステップＳ１８では、図１１に示すように、支持基板１２を半導体ウエハ２０から剥離する。ステップＳ１６においてＣＢ層１４が劣化しているので、ＣＢ層１４を界面として支持基板１２を半導体ウエハ２０から容易に剥離することができる。剥離後の半導体ウエハ２０の下面には、金属層１６と接着剤１８が残存する。また、剥離後の支持基板１２の外周面１２ｃには、金属層１６と電極層２２が残存する。剥離後の支持基板１２の上面１２ａには、ＣＢ層１４の残渣が残存する場合があるが、その場合、上面１２ａを拭き取ることでＣＢ層１４の残渣を容易に除去することができる。

ステップＳ２０では、図１２に示すように、半導体ウエハ２０から金属層１６と接着剤１８を剥離する。すなわち、まず、金属層１６の下面全体に、剥離テープ９０を貼り付ける。次に、剥離テープ９０の端部を引っ張る。すると、剥離テープ９０と共に金属層１６と接着剤１８が半導体ウエハ２０の下面から剥離する。金属層１６と接着剤１８の全体を剥離した後に、半導体ウエハ２０をダイシングにより複数のチップに分割することで、薄型の半導体装置が完成する。

ステップＳ２２では、図１３に示すように、半導体ウエハ２０から分離された支持基板１２を薬液９２（希硝酸等）に浸すことで、外周面１２ｃを覆う金属層１６をウェットエッチングする。これによって、金属層１６を外周面１２ｃから除去する。金属層１６が除去されると、金属層１６の表面を覆っていた電極層２２が外周面１２ｃから分離されて除去される。すなわち、電極層２２がリフトオフされる。リフトオフによれば、エッチング耐性が高い電極層２２を容易に除去することができる。このように金属層１６と電極層２２が除去されると、支持基板１２の表面全体が露出し、支持基板１２の再利用が可能となる。すなわち、ステップＳ２２の処理を実施した後の支持基板１２を、再度ステップＳ２で使用することができる。

なお、電極層２２（例えば、金（Ａｕ）、チタン等）自体をウェットエッチングすることも可能であるが、その場合には、支持基板１２を複数の強力な薬液に浸す必要があり、支持基板１２にダメージが生じる。これに対し、上述したステップＳ２２によれば、支持基板１２にほとんどダメージを与えることなく、支持基板１２から電極層２２を除去することができる。したがって、支持基板１２を再利用することができる。

また、上述した実施形態の製造方法では、支持基板１２の外周面１２ｃにＣＢ層１４が形成されない。このため、支持基板１２をハンドリングしているときに外周面１２ｃが機器等に接触しても、外周面１２ｃからパーティクルが発生し難い。すなわち、ＣＢ層１４がパーティクルの発生源となり難い。このため、パーティクルの付着による半導体装置の不良の発生を抑制することができる。

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。

１２ ：支持基板
１２ａ ：上面
１２ｂ ：下面
１２ｃ ：外周面
１４ ：ＣＢ層
１６ ：金属層
１８ ：接着剤
２０ ：半導体ウエハ
２２ ：電極層

Claims (1)

1. 半導体装置の製造方法であって、
   光透過性を有する支持体の外周面が露出するように前記支持体の上面にカーボン層を形成する工程と、
   前記カーボン層の上面と前記外周面を覆う金属層を形成する工程と、
   前記外周面を覆う前記金属層が露出するように前記カーボン層を覆う前記金属層を接着剤によって半導体ウエハの下面に貼り付ける工程と、
   前記半導体ウエハの上面と前記外周面を覆う前記金属層の表面に電極層を形成する工程と、
   前記支持体の下面側から前記カーボン層に光を照射することによって前記カーボン層を劣化させる工程と、
   前記カーボン層を覆う前記金属層を前記半導体ウエハと共に前記支持体から剥離する工程と、
   前記外周面を覆う前記金属層をエッチングすることによって、前記金属層と前記電極層を前記外周面から除去する工程、
   を有する製造方法。

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