JP5034488B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウェハの薄膜化の工程を含む半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of thinning a semiconductor wafer.
従来より、半導体ウェハを薄膜化する方法が、例えば特許文献1で提案されている。具体的に、特許文献1では、半導体ウェハの表面側に半導体素子を形成した後、半導体ウェハの表面に両面テープの一方の面を貼り付け、両面テープの他方の面に粘着性を有し光吸収剤および熱分解性樹脂が含まれた光熱変換層を貼り付ける。さらに、この光熱変換層に光透過性支持体であるガラス板を貼り付けて積層体を用意する。 Conventionally, a method for thinning a semiconductor wafer has been proposed in Patent Document 1, for example. Specifically, in Patent Document 1, after a semiconductor element is formed on the surface side of a semiconductor wafer, one surface of a double-sided tape is pasted on the surface of the semiconductor wafer, and the other surface of the double-sided tape is adhesive and has light. A photothermal conversion layer containing an absorbent and a thermally decomposable resin is attached. Further, a laminated body is prepared by attaching a glass plate as a light transmissive support to the light-to-heat conversion layer.
続いて、半導体ウェハの裏面を所望の厚さに薄膜化する。そして、ガラス板にレーザ光を透過させ、レーザ光を光熱変換層に照射する。これにより、レーザ光のエネルギーを光吸収剤に吸収させて熱エネルギーに変換させる。この熱エネルギーは光熱変換層の温度を上昇させて熱分解性樹脂が熱分解を起こし、樹脂を発泡させて光熱変換層にボイドを発生させる。これにより、半導体ウェハとガラス板とを分離する。この後、半導体ウェハの表面から両面テープを剥離する。こうして、半導体ウェハを薄膜化することができる。
しかしながら、上記従来の技術では、半導体ウェハの表面から両面テープを剥がすに際し、レーザや接着剤の気泡などの影響でパターン面に接着剤が固着して接着剤が残ってしまい、半導体ウェハの表面のクリーン度が低下してしまう。このため、半導体ウェハの薄膜化工程後に半導体ウェハの表面側に半導体素子の電極のための金属層を形成すると、接着剤の残りが固着した部分では金属層が成長せず、均一の金属層を形成することができないという問題がある。 However, in the above conventional technique, when the double-sided tape is peeled off from the surface of the semiconductor wafer, the adhesive adheres to the pattern surface due to the influence of the laser or the bubble of the adhesive, and the adhesive remains, so that the surface of the semiconductor wafer is removed. The cleanliness is reduced. For this reason, when a metal layer for the electrode of the semiconductor element is formed on the surface side of the semiconductor wafer after the thinning process of the semiconductor wafer, the metal layer does not grow in the portion where the remaining adhesive is fixed, and a uniform metal layer is formed. There is a problem that it cannot be formed.
また、半導体ウェハを薄膜化したことによって半導体ウェハに反りが生じてしまう。これにより、この後の工程で半導体ウェハを均一に加熱できないことやパターニングの形成の際に半導体ウェハの反りによってフォーカスが合わないという問題、半導体ウェハを収納するケースや製造装置への搬送の際に半導体ウェハが割れてしまうという問題、半導体ウェハの表面に搬送アームが直接接触することによる接触痕によってウェハ表面を傷つけてしまうという問題がある。 Further, the semiconductor wafer is warped due to the thinning of the semiconductor wafer. As a result, the semiconductor wafer cannot be heated uniformly in the subsequent processes, the problem that the focus is not adjusted due to the warp of the semiconductor wafer during patterning, and the case where the semiconductor wafer is stored or transported to the manufacturing apparatus. There are problems that the semiconductor wafer breaks and that the wafer surface is damaged by contact marks caused by the transfer arm coming into direct contact with the surface of the semiconductor wafer.
本発明は、上記点に鑑み、半導体ウェハの裏面を薄膜化する際、薄膜化工程後の半導体ウェハの表面のクリーン度を確保することを第1の目的とし、半導体ウェハに反りが生じても半導体ウェハを均一に加工することを第2の目的とし、半導体ウェハの反りによる半導体ウェハの割れを防止することを第3の目的とする。 In view of the above points, the present invention has a first object of ensuring the cleanliness of the surface of the semiconductor wafer after the thinning process when the back surface of the semiconductor wafer is thinned, and even if the semiconductor wafer is warped. A second object is to uniformly process a semiconductor wafer, and a third object is to prevent the semiconductor wafer from cracking due to warpage of the semiconductor wafer.
上記目的を達成するため、本発明の第1の特徴では、半導体ウェハ(30)の表面側に半導体素子構造および上部層(16、17、18)が形成されたものを用意し、上部層上に表面レジスト(31)を形成する。続いて、表面レジストにテープ部材(40)を貼り付けて当該テープ部材に半導体ウェハを固定し、半導体ウェハの裏面を薄膜化する。この後、表面レジストからテープ部材を除去し、表面レジストの膜応力によって半導体ウェハの裏面が凸面となるように半導体ウェハを反らせ、反った半導体ウェハの裏面側に裏面構造を形成することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first feature of the present invention, a semiconductor wafer structure (30) having a semiconductor element structure and an upper layer (16, 17, 18) formed thereon is prepared. A surface resist (31) is formed on the substrate. Subsequently, a tape member (40) is attached to the surface resist, the semiconductor wafer is fixed to the tape member, and the back surface of the semiconductor wafer is thinned. Thereafter, the tape member is removed from the surface resist, the semiconductor wafer is warped so that the back surface of the semiconductor wafer becomes a convex surface by the film stress of the surface resist, and a back surface structure is formed on the back surface side of the warped semiconductor wafer. To do.
これにより、薄膜化の際の加工屑やテープ部材の粘着剤等を半導体ウェハの上部層に付着させないようにすることができ、半導体ウェハの表面側のクリーン度を確保することができる。また、各工程を実施するために半導体ウェハを搬送アームで持ち上げて移動させる際、半導体ウェハの表面レジストの面を搬送アームで持ち上げることができ、半導体ウェハの表面、すなわち上部層に搬送アームを直接接触させないようにすることができる。これにより、半導体ウェハの上部層に搬送アームの接触痕を付けないようにすることができる。 As a result, it is possible to prevent the processing waste and the adhesive of the tape member from being attached to the upper layer of the semiconductor wafer during thinning, and the cleanliness of the surface side of the semiconductor wafer can be ensured. Further, when the semiconductor wafer is lifted and moved by the transfer arm in order to carry out each step, the surface resist surface of the semiconductor wafer can be lifted by the transfer arm, and the transfer arm is directly attached to the surface of the semiconductor wafer, that is, the upper layer. It can be made not to contact. Thereby, it is possible to prevent the transfer arm from being contacted with the upper layer of the semiconductor wafer.
そして、表面レジストの膜応力によって半導体ウェハの反りをコントロールすることができ、半導体ウェハの割れを防止することができる。 And the curvature of a semiconductor wafer can be controlled by the film | membrane stress of a surface resist, and the crack of a semiconductor wafer can be prevented.
このような場合、裏面構造を形成する場合、複数の貫通孔(51)が設けられたステージ(50)の設置面に対して半導体ウェハの裏面が凸となるように設置面に表面レジストを対向させ、貫通孔からステージと半導体ウェハとの間の空気を吸引することで、反った半導体ウェハをステージの設置面に密着させて平らにすることができる。 In such a case, when forming the back surface structure, the surface resist is opposed to the installation surface so that the back surface of the semiconductor wafer is convex with respect to the installation surface of the stage (50) provided with the plurality of through holes (51). Then, by sucking air between the stage and the semiconductor wafer from the through hole, the warped semiconductor wafer can be brought into close contact with the installation surface of the stage and flattened.
これにより、半導体ウェハの裏面を平らにした状態で裏面を均一に加工することができる。また、半導体ウェハの表面側に表面レジストを設けているので、半導体ウェハの上部層がステージに直接接触することはなく傷つかないようにすることができる。 Thereby, a back surface can be processed uniformly in the state which flattened the back surface of the semiconductor wafer. Further, since the surface resist is provided on the surface side of the semiconductor wafer, the upper layer of the semiconductor wafer does not directly contact the stage and can be prevented from being damaged.
本発明の第2の特徴では、用意した半導体ウェハ(30)の上部層(16、17、18)上に表面レジスト(31)を形成し、当該表面レジストに接着剤(61)を介して板状の支持基板(60)を貼り付けて当該支持基板に半導体ウェハを固定する。そして、半導体ウェハの裏面を薄膜化する。この後、支持基板が貼り付けられた半導体ウェハの裏面側に裏面構造を形成することを特徴とする。 In the second feature of the present invention, a surface resist (31) is formed on an upper layer (16, 17, 18) of a prepared semiconductor wafer (30), and a plate is formed on the surface resist via an adhesive (61). A support substrate (60) having a shape is attached and a semiconductor wafer is fixed to the support substrate. Then, the back surface of the semiconductor wafer is thinned. Thereafter, a back surface structure is formed on the back surface side of the semiconductor wafer to which the support substrate is attached.
これにより、薄膜化された半導体ウェハに生じる反りを支持基板で平らにしておくことができ、半導体ウェハが薄膜化後の反りによって割れてしまうことを防止することができる。また、表面レジストを介して半導体ウェハを支持基板に固定しているため、半導体ウェハの表面を保護することができ、クリーン度を確保することができる。 Thereby, the warp generated in the thinned semiconductor wafer can be flattened by the support substrate, and the semiconductor wafer can be prevented from being broken by the warp after the thinning. In addition, since the semiconductor wafer is fixed to the support substrate via the surface resist, the surface of the semiconductor wafer can be protected and a cleanliness can be ensured.
このような場合も、半導体ウェハの反りを支持基板で平らに矯正しているので、半導体ウェハの裏面を均一に加工することができる。 Even in such a case, since the warp of the semiconductor wafer is flattened by the support substrate, the back surface of the semiconductor wafer can be processed uniformly.
また、裏面構造を形成する場合、半導体ウェハの裏面に裏面レジスト(32)を形成する工程が含まれており、当該裏面レジストを形成する工程では、上部層の最上層の面を基準とした表面レジストの厚さをaとし、裏面レジストの厚さをbとしたとき、a>bの条件を満たすように裏面レジストを形成することが好ましい。 Further, when the back surface structure is formed, a step of forming a back surface resist (32) on the back surface of the semiconductor wafer is included. In the step of forming the back surface resist, the surface is based on the surface of the uppermost layer of the upper layer. When the resist thickness is a and the back resist thickness is b, it is preferable to form the back resist so as to satisfy the condition of a> b.
そして、裏面レジストを除去する工程では、裏面レジストの除去と共に表面レジストを同時に除去することで表面レジストを裏面レジストの厚さだけ除去することが好ましい。これにより、半導体ウェハの表面側にa−bの厚さの表面レジストを残すことができ、この厚さの表面レジストによって裏面レジスト除去前の半導体ウェハの反り方向、反り量を維持することができる。 In the step of removing the backside resist, it is preferable to remove the surface resist by the thickness of the backside resist by removing the backside resist simultaneously with the removal of the backside resist. As a result, a surface resist having a thickness of ab can be left on the surface side of the semiconductor wafer, and the warp direction and the amount of warpage of the semiconductor wafer before the backside resist removal can be maintained by the surface resist of this thickness. .
すなわち、裏面レジストのみを除去して表面レジストをまったく除去しなかった場合、表面レジストの膜応力のみで半導体ウェハの反りをコントロールしなければならず、反り量が裏面レジストを除去する前よりも大きくなって半導体ウェハが割れてしまうおそれがあるが、裏面レジストの除去と共に表面レジストの表層部も除去することで、表面レジストの膜応力を緩和することができ、半導体ウェハの割れを防止することができる。 That is, if only the back resist is removed and the front resist is not removed at all, the warpage of the semiconductor wafer must be controlled only by the film stress of the front resist, and the warpage amount is larger than before removing the back resist. There is a risk that the semiconductor wafer will be cracked, but by removing the surface resist portion along with the removal of the back surface resist, the film stress of the surface resist can be relaxed, and the semiconductor wafer can be prevented from cracking. it can.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本発明で示される半導体装置は、FWD内蔵型FS−IGBT等の半導体素子が備えられてなる半導体装置である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The semiconductor device shown in the present invention is a semiconductor device provided with a semiconductor element such as an FWD built-in FS-IGBT.
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の断面図である。この図に示される半導体装置の表面構造は、シリコン基板であるN−型ドリフト層10の表層部にチャネルP型ベース層11が形成され、チャネルP型ベース層11の表層部にN+型ソース層12が形成された形態となっている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The surface structure of the semiconductor device shown in this figure is that a channel P-
さらに、N+型ソース層12とチャネルP型ベース層11とを貫通してN−型ドリフト層10に達するようにトレンチ13が形成され、このトレンチ13の内壁表面にSiO2で構成されたゲート絶縁膜14とPolySiで構成されたゲート層15とが順に形成され、これらトレンチ13、ゲート絶縁膜14、ゲート層15からなるトレンチゲート構造が構成されている。
Further, a
また、N+型ソース層12の一部とトレンチゲート構造とが絶縁層16にて覆われている。トレンチゲート構造が形成されたN−型ドリフト層10の表面において、複数のトレンチゲート構造上にまたがるように、チャネルP型ベース層11とN+型ソース層12とに接するように表面電極17が形成され、多数のIGBTを共通に接続している。この表面電極17はIGBTのソース電極としての機能を果たす。
A part of the N +
表面電極17の端部には保護膜18が形成されている。この保護膜18は表面電極17のうちはんだ付け部となる部分が開口するようにパターニングされており、当該はんだ付け部以外を覆っている。このような保護膜18として、例えばポリイミドが採用される。
A
なお、上記の絶縁層16、表面電極17、保護膜18は、シリコン基板であるN−型ドリフト層10の上部に設けられたものであり、本発明の上部層に相当する。
The insulating
半導体装置の裏面構造は、シリコン基板であるN−型ドリフト層10の裏面にN+型層19、P+型層20が形成された形態となっている。これらN+型層19およびP+型層20が、IGBTがFS(Field stop)型として機能するコレクタ層となる。これらN+型層19およびP+型層20により、シリコン基板であるN−型ドリフト層10の厚さを小さくすることができ、IGBTのオン電圧、耐圧等の良好な特性を得ることができる。
The back surface structure of the semiconductor device has a form in which an N +
さらに、P+型層20にはN+型層19に達するN+型領域21が設けられている。当該N+型領域21は、P+型層20と共にFWD(フリーホイールダイオード)として機能する。P+型層20の表面には裏面電極22がスパッタリングにより形成されている。この裏面電極22は、IGBTのコレクタ電極としての機能を果たす。以上が、本実施形態に係る半導体装置の全体構成である。
Further, the P +
次に、図1に示される半導体装置の製造方法について、図2〜図4を参照して説明する。図2および図4は、図1に示される半導体装置の製造方法を示した図である。図2および図4には、半導体ウェハ30の断面として図1に示される半導体素子構造を示してある。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 4 are views showing a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 2 and 4 show the semiconductor element structure shown in FIG. 1 as a cross section of the
まず、図2(a)に示す工程では、厚さが例えば400μm以上であり、FZウェハとしてのN−型の半導体ウェハ30を用意し、当該半導体ウェハ30の表面側に図1に示されるトレンチゲート構造を形成する。そして、半導体ウェハ30の表面に絶縁膜を形成してパターニングする。これにより、絶縁層16を形成してコンタクトホールを設け、Alによる表面電極17を形成する。その後、半導体ウェハ30表面にポリイミドによる保護膜18をパターニング形成する。
First, in the process shown in FIG. 2A, an N−
図2(b)に示す工程では、半導体ウェハ30上に表面レジスト31を塗布する。この表面レジスト31は、この後の工程において、パーティクルや製造装置と半導体ウェハ30との接触によって半導体ウェハ30の表面に傷が付かないようにするためのものである。本工程では、表面レジスト31としてポジレジストが採用され、最薄部の厚さが3.5μmとなっている。
In the step shown in FIG. 2B, a surface resist 31 is applied on the
ここで、半導体ウェハ30の表面からもっとも離れた保護膜18の表面を基準とした表面レジスト31の厚さをaとする。したがって、表面レジスト31の厚さaは3.5μmとなっている。このようにして表面レジスト31を半導体ウェハ30に塗布すると、表面レジスト31の応力によって半導体ウェハ30に反りが生じる。すなわち、表面レジスト31の厚さaによって、半導体ウェハ30の反りをコントロールすることができる。
Here, the thickness of the surface resist 31 based on the surface of the
本工程では、表面レジスト31によって半導体ウェハ30の裏面が凸になるように、表面レジスト31を設ける。すなわち、半導体ウェハ30の裏面が凸形状になっている。これに従って、半導体ウェハ30の表面は凹面になる。
In this step, the surface resist 31 is provided so that the back surface of the
このように、表面レジスト31によって半導体ウェハ30の反りを一定にコントロールすることができれば、搬送ケースから半導体ウェハ30を取り出すに際し、搬送ケースに設置された反った半導体ウェハ30を考慮して搬送アームの高さをあらかじめ設定しておくことができる。これにより、半導体ウェハ30を収納する搬送ケースや製造装置への搬送の際に半導体ウェハ30が割れてしまうという問題を回避することができる。
As described above, if the warpage of the
図2(c)に示す工程では、半導体ウェハ30を薄膜化する。具体的には、表面レジスト31が形成された半導体ウェハ30の表面側にグラインドテープ40を貼り付け、バックグラインドを行う。本工程では、半導体ウェハ30を200μm以下まで薄膜化する。この際、半導体ウェハ30のSi屑がグラインドテープ40に付着するが、グラインドテープ40を剥がすことで半導体ウェハ30の表面側のSi屑はグラインドテープ40と共に除去される。なお、グラインドテープ40は、本発明のテープ部材に相当する。
In the step shown in FIG. 2C, the
その後、流水洗で半導体ウェハ30上の表面レジスト31を洗浄し、表面レジスト31上の接着剤の残りを除去する。続いて、枚葉式ウェットエッチで半導体ウェハ30の裏面をエッチングしてミラー面に仕上げる。このとき、半導体ウェハ30の表面側に表面レジスト31が塗布されているため、半導体ウェハ30の表面レジスト31が製造装置の搬送アームやステージに接触しても半導体ウェハ30の表面を傷つけることはない。
Thereafter, the surface resist 31 on the
図2(d)に示す工程では、半導体ウェハ30の裏面にイオン注入を行い、FS層を形成する。本工程を行うため、上記図2(c)に示す工程を終えた半導体ウェハ30を搬送アームに乗せてイオン注入を行う装置に移動させる。
In the step shown in FIG. 2D, ion implantation is performed on the back surface of the
図3は、半導体ウェハ30を配置させるステージを模式的に示した図である。この図に示されるように、ステージ50の表面に半導体ウェハ30を配置させる。この際、半導体ウェハ30の表面がステージ50の表面に対向するように半導体ウェハ30を配置させる。これにより、図3に示されるように、ステージ50の表面と半導体ウェハ30の表面との間に空間が形成される。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a stage on which the
また、ステージ50に複数の貫通孔51が設けられ、ステージ50の裏面から各貫通孔51に接続された配管52が真空ポンプ53に接続された状態になっている。そして、真空ポンプ53を駆動することで、ステージ50と半導体ウェハ30との間の空気を吸い込み、半導体ウェハ30の表面をステージ50の表面に密着させ、半導体ウェハ30の反りをなくす。これにより、半導体ウェハ30を均一に加熱できる。なお、半導体ウェハ30の反りをなくして各工程を行うために、図3に示されるステージ50を以下の工程でも用いる。
The
そして、ステージ50に半導体ウェハ30を密着させた状態でイオン注入を行う。本工程では、半導体ウェハ30の裏面に対し、N+型層19の形成のためにリンを500keV以上の高加速で1×1012cm−2以上のドーズ量でイオン注入した後、P+型層20の形成のためボロンを1×1013cm−2以上のドーズ量でイオン注入する。
Then, ion implantation is performed with the
本工程では、半導体ウェハ30の表面を搬送アームで持って移動させるが、半導体ウェハ30の表面には表面レジスト31が形成されているため、半導体ウェハ30の表面レジスト31が搬送アームや移動先のステージに接触しても半導体ウェハ30の表面自体が傷つかないようにすることができる。
In this process, the surface of the
また、表面レジスト31の代わりにテープのようなシート状のものを半導体ウェハ30の表面に貼り付けた場合、半導体ウェハ30の表面の凹凸により半導体ウェハ30とテープの間に隙間が生じ、真空状態におけるイオン注入処理室内においてはこの隙間にある空気が膨張してステージ50での吸着エラーが発生してしまう。しかしながら、本実施形態のような半導体ウェハ30表面の最大段差が10μmであるような場合に表面レジスト31を設けた場合、半導体ウェハ30の表面の凹凸が表面レジスト31で十分に埋められるため、吸着エラーが出ないことを確認できた。
In addition, when a sheet-like material such as a tape is attached to the surface of the
次に、図4(a)に示す工程では、ダイオード領域を形成する。このために、まず、半導体ウェハ30の裏面に裏面レジスト32を形成する。この裏面レジスト32の成分は、表面レジスト31を除去する際に同じレートでエッチングされるものが良く、表面レジスト31と同じ成分のものが好ましい。
Next, in the step shown in FIG. 4A, a diode region is formed. For this purpose, first, a back surface resist 32 is formed on the back surface of the
また、表面レジスト31よりも薄い裏面レジスト32を形成する。すなわち、裏面レジスト32の厚さをbとすると、表面レジスト31の厚さa(最薄部の厚さ)>裏面レジスト32の厚さbとなるように裏面レジスト32を形成する。 Further, a back resist 32 thinner than the front resist 31 is formed. That is, when the thickness of the back resist 32 is b, the back resist 32 is formed such that the thickness a of the front resist 31 (thickness of the thinnest portion)> the thickness b of the back resist 32.
この後、裏面レジスト32をパターニングし、FWDを構成するN+型領域21を形成する部分を開口する。この場合、半導体ウェハ30はステージ50上で平らにされているので、パターニングの形成の際に半導体ウェハ30の反りによってフォーカスが合わないという問題を解決することができる。
Thereafter, the back resist 32 is patterned to open a portion where the N +
当該パターニング処理の工程は、裏面レジスト32の塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベークといった処理になるが、表面レジスト31の厚さa>裏面レジスト32の厚さbの条件を満たす場合、プリベーク処理後の半導体ウェハ30の反りは、各レジスト31、32の応力のバランス関係で設置面に対して裏面レジスト32を上にしたときに凸状態になる。
The patterning process includes application of the back resist 32, pre-baking, exposure, development, and post-baking. If the condition of the thickness of the front resist 31> the thickness b of the back resist 32 is satisfied, the pre-baking process is performed. The subsequent warpage of the
例えば表面レジスト31の厚さaが3.5μm、裏面レジスト32の厚さbが2.0μmである場合、半導体ウェハ30の反り量は半導体ウェハ30の裏面が約1mm凸となる。ポストベーク後も半導体ウェハ30の反り方向、反り量は同じである。
For example, when the thickness a of the front surface resist 31 is 3.5 μm and the thickness b of the back surface resist 32 is 2.0 μm, the amount of warpage of the
本発明者らは、半導体ウェハ30の搬送およびステージ吸着のための最適な反り方向と反り量について、実験から次のような結果を得た。まず、半導体ウェハ30の反り方向はステージ50の面に対して半導体ウェハ30の裏面が凸状態となり、反り量は2mm以下であることが好ましい。半導体ウェハ30の反り方向についてはステージ吸着のときに半導体ウェハ30の外周から空気が逃げず、吸着しやすい傾向である。また、半導体ウェハ30の反り量の上限については、搬送エラーを起こさない限界値である。このような観点から、上述した反り方向と反り量は最適である。
The present inventors obtained the following results from experiments on the optimal warping direction and warping amount for transporting the
このように、本工程において、半導体ウェハ30の裏面に裏面レジスト32を形成した場合であっても、半導体ウェハ30の裏面が凸面となり、半導体ウェハ30の表面レジスト31に搬送アームが接触するなど、半導体ウェハ30の表面が傷つくことはなく、次の裏面イオン注入処理におけるステージ吸着エラーも起きない。
Thus, in this step, even when the back resist 32 is formed on the back surface of the
そして、P+型層20を十分に打ち返す条件としてドーズ量5×1013cm−2以上でリンをイオン注入し、FWD領域のカソードとして機能するN+型領域21を形成する。
Then, phosphorus is ion-implanted with a dose amount of 5 × 10 13 cm −2 or more as a condition for sufficiently repelling the P +
図4(b)に示す工程では、裏面レジスト32を除去する。本工程では、例えばバレル式のアッシャーで半導体ウェハ30の両面一挙に各レジスト31、32を剥離する。この場合、上述のように、半導体ウェハ30の表裏面それぞれに形成した各レジスト31、32は、表面レジスト31の厚さa>裏面レジスト32の厚さbとなっているため、裏面レジスト32が完全に除去されたとしても、半導体ウェハ30の表面側にa−bの厚さの表面レジスト31が残る。
In the step shown in FIG. 4B, the back surface resist 32 is removed. In this step, for example, the resists 31 and 32 are stripped at a time on both surfaces of the
このように、裏面レジスト32のみを除去し、表面レジスト31をそのまま残す方法を取らない理由は、レジストの膜応力の大きさを維持するためである。例えば、裏面レジスト32を除去する前の表面レジスト31の厚さaが3.5μm、裏面レジスト32の厚さbが2.0μmであって、半導体ウェハ30の裏面が約1mm凸になっている場合において、裏面レジスト32のみを除去して3.5μmの厚さの表面レジスト31をそのまま残した場合、半導体ウェハ30の裏面が約2.5mm凸になってしまい、その後の搬送系でエラーが起きる。
The reason why only the back surface resist 32 is removed and the front surface resist 31 is left as it is is to maintain the magnitude of the resist film stress. For example, the thickness a of the front surface resist 31 before removing the back surface resist 32 is 3.5 μm, the thickness b of the back surface resist 32 is 2.0 μm, and the back surface of the
一方、本工程のように、半導体ウェハ30の両面を一挙にレジスト剥離して1.0μmの厚さの表面レジスト31を残した場合、半導体ウェハ30の裏面は1mm程度凸に反り、各レジスト31、32の除去前の半導体ウェハ30の反り方向、反り量を維持することができる。
On the other hand, as in this step, when both resist surfaces of the
図4(c)に示す工程では、半導体ウェハ30の裏面の不純物を活性化させる。本工程においても、上記と同様にステージ吸着エラーは起きず、また半導体ウェハ30の表面に表面レジスト31が残っているため、搬送アームやステージ50に半導体ウェハ30の表面レジスト31が接触しても、半導体ウェハ30の表面自体を傷つけることはない。
In the step shown in FIG. 4C, impurities on the back surface of the
続いて、スパッタやめっきの方法により裏面電極22を形成し、表面レジスト31を除去する。この表面レジスト31の除去における裏面接触については、裏面電極22が完全に形成された状態になっており、裏面電極22における層間の異物、接触痕は発生しないため問題にならない。
Subsequently, the
この後、表面電極17上にはんだ接合用の図示しないメタル電極をスパッタやめっきの方法により形成する。あらかじめ形成されている表面電極17上には搬送アームやステージ50が直接接触していないため、表面電極17上にメタル電極を形成するにあたっての層間の異物、搬送痕による信頼性を低下させないようにすることができる。そして、半導体ウェハ30をダイシングカットすることで個々の半導体チップに分割することで、図1に示される半導体装置が完成する。
Thereafter, a metal electrode (not shown) for soldering is formed on the
以上説明したように、本実施形態では、半導体素子構造が形成された半導体ウェハ30の表面に表面レジスト31を形成し、半導体ウェハ30の裏面が凸となるように半導体ウェハ30を反らせることを特徴とする。これにより、半導体ウェハ30の表面レジスト31の面を搬送アームで支えて移動させることができ、半導体ウェハ30の表面を傷つけないようにすることができる。
As described above, in this embodiment, the surface resist 31 is formed on the surface of the
また、半導体ウェハ30の表面がステージ50に接するように半導体ウェハ30が設置される場合も同様に半導体ウェハ30の表面を保護することができ、半導体ウェハ30の表面のクリーン度を確保することができる。この際、ステージ50の面に対して半導体ウェハ30の裏面が凸になっているので、ステージ50の面と半導体ウェハ30の表面との間の空気を吸引しやすくし、半導体ウェハ30の反りを平らにすることができる。
Further, when the
そして、表面レジスト31を除去した後に半導体ウェハ30の表面側にメタル電極を形成することで、傷やごみが残っていない表面電極17上にメタル電極を均一に形成することができる。
Then, by removing the surface resist 31 and forming a metal electrode on the surface side of the
また、半導体ウェハ30に裏面構造を形成するに際し、裏面レジスト32の厚さbを表面レジスト31の厚さaよりも小さくすることが特徴となっている。これにより、裏面構造形成後に各レジスト31、32を同時に除去することで、半導体ウェハ30の表面に表面レジスト31を残すことができ、後の工程においても半導体ウェハ30の表面に搬送アームによる搬送痕を付けないようにすることができる。
In addition, when the back surface structure is formed on the
さらに、裏面レジスト32を除去した後の半導体ウェハ30の反りを裏面が凸となる状態に維持することができる。これにより、表面レジスト31を地面側にして搬送アームにて半導体ウェハ30を保持して移動させることができる。この場合においても、搬送アームは表面レジスト31と接するだけであるので、半導体ウェハ30の表面を傷つけないようにすることができる。
Furthermore, the warp of the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、半導体ウェハ30の反りを支持基板で矯正しつつ半導体装置を製造することが特徴となっている。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, only different parts from the first embodiment will be described. The present embodiment is characterized in that the semiconductor device is manufactured while correcting the warp of the
図5は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置を製造する製造工程を示した図である。本実施形態では、まず、図2(a)、図2(b)に示す工程を行って半導体ウェハ30上に表面レジスト31を形成する。
FIG. 5 is a diagram illustrating manufacturing steps for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, first, the surface resist 31 is formed on the
続いて、図5に示す工程では、半導体ウェハ30の表面側に支持基板60を設置する。具体的には、支持基板60の一面側に接着剤61が塗布されたものを用意し、この接着剤61の面に半導体ウェハ30の表面レジスト31を貼り付ける。これにより、表面レジスト31の膜応力によって生じる半導体ウェハ30の反りを支持基板60によって平らにすることができる。このような支持基板60として、例えばガラス板が採用される。
Subsequently, in the process illustrated in FIG. 5, the
このように、支持基板60によって半導体ウェハ30が強固に固定されるため、半導体ウェハ30の裏面を薄膜化するに際し、上記第1実施形態の場合よりもさらに薄くすることができる。本実施形態では、半導体ウェハ30を例えば20μmの厚さまで薄膜化することができる。
Thus, since the
この後、図4(b)に示される工程まで行った後、支持基板60を半導体ウェハ30から除去する。この際、半導体ウェハ30の表面には表面レジスト31が形成されているため、半導体ウェハ30の表面構造が傷つくことはない。そして、図4(c)に示される工程を行って、図示しないメタル電極を形成し、半導体ウェハ30をダイシングカットすることで図1に示される半導体装置が完成する。
Thereafter, after the process shown in FIG. 4B is performed, the
このように、支持基板60で半導体ウェハ30の反りを矯正する場合であっても、あらかじめ半導体ウェハ30の表面側に表面レジスト31を形成しておくことで、半導体ウェハ30の表面を保護することができる。
As described above, even when the warp of the
(他の実施形態)
上記各実施形態では、半導体ウェハ30に各レジスト31、32としてポリレジストを形成しているが、樹脂等の他の保護膜を採用しても構わない。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, a resist is formed as the resists 31 and 32 on the
図1に示される半導体素子の構造は一例を示すものであって、この構造に限定されるものではなく、半導体基板の表裏面に構造を有するものについて上記各実施形態で示された製造方法を採用することができる。 The structure of the semiconductor element shown in FIG. 1 is an example, and is not limited to this structure. The manufacturing method described in each of the above embodiments is applied to the structure having structures on the front and back surfaces of the semiconductor substrate. Can be adopted.
16…絶縁層、17…表面電極、18…保護膜、30…半導体ウェハ、31…表面レジスト、32…裏面レジスト、40…グラインドテープ、50…ステージ、51…貫通孔、60…支持基板、61…接着剤。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記表面レジストにテープ部材(40)を貼り付けて当該テープ部材に前記半導体ウェハを固定し、前記半導体ウェハの裏面を薄膜化する工程と、
前記半導体ウェハの裏面を薄膜化した後、前記表面レジストから前記テープ部材を除去し、前記表面レジストの膜応力によって前記半導体ウェハの裏面が凸面となるように前記半導体ウェハを反らせる工程と、
前記反った半導体ウェハの裏面側に裏面構造を形成する工程とを含み、
前記裏面構造を形成する工程では、複数の貫通孔(51)が設けられたステージ(50)の設置面に対して前記半導体ウェハの裏面が凸となるように前記設置面に前記表面レジストを対向させ、前記貫通孔から前記ステージと前記半導体ウェハとの間の空気を吸引することで、前記反った半導体ウェハを前記ステージの設置面に密着させて平らにする工程が含まれている半導体装置の製造方法であって、
前記裏面構造を形成する工程では、前記半導体ウェハの裏面に裏面レジスト(32)を形成する工程が含まれており、
前記裏面レジストを形成する工程では、前記上部層の最上層の面を基準とした前記表面レジストの厚さをaとし、前記裏面レジストの厚さをbとしたとき、a>bの条件を満たすように前記裏面レジストを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Preparing a semiconductor element structure and an upper layer (16, 17, 18) formed on the surface side of a semiconductor wafer (30), and forming a surface resist (31) on the upper layer;
Attaching the tape member (40) to the surface resist and fixing the semiconductor wafer to the tape member, and thinning the back surface of the semiconductor wafer;
After thinning the back surface of the semiconductor wafer, removing the tape member from the surface resist, and warping the semiconductor wafer so that the back surface of the semiconductor wafer becomes a convex surface by the film stress of the surface resist;
Look including a step of forming a back surface structure on the back side of the warped semiconductor wafer,
In the step of forming the back surface structure, the surface resist is opposed to the installation surface so that the back surface of the semiconductor wafer is convex with respect to the installation surface of the stage (50) provided with a plurality of through holes (51). And a step of drawing the air between the stage and the semiconductor wafer from the through hole so that the warped semiconductor wafer is brought into close contact with the installation surface of the stage and flattened. A manufacturing method comprising:
The step of forming the back surface structure includes a step of forming a back surface resist (32) on the back surface of the semiconductor wafer,
In the step of forming the backside resist, the condition of a> b is satisfied, where a is the thickness of the surface resist based on the uppermost surface of the upper layer, and b is the thickness of the backside resist. The method for manufacturing a semiconductor device is characterized in that the back resist is formed as described above .
前記表面レジストに接着剤(61)を介して板状の支持基板(60)を貼り付けて当該支持基板に前記半導体ウェハを固定し、前記半導体ウェハの裏面を薄膜化する工程と、
前記支持基板が貼り付けられた前記半導体ウェハの裏面側に裏面構造を形成する工程とを含んでいる半導体装置の製造方法であって、
前記裏面構造を形成する工程では、前記半導体ウェハの裏面に裏面レジスト(32)を形成する工程が含まれており、
前記裏面レジストを形成する工程では、前記上部層の最上層の面を基準とした前記表面レジストの厚さをaとし、前記裏面レジストの厚さをbとしたとき、a>bの条件を満たすように前記裏面レジストを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Preparing a semiconductor element structure and an upper layer (16, 17, 18) formed on the surface side of a semiconductor wafer (30), and forming a surface resist (31) on the upper layer;
Attaching a plate-like support substrate (60) to the surface resist via an adhesive (61), fixing the semiconductor wafer to the support substrate, and thinning the back surface of the semiconductor wafer;
Forming a back surface structure on a back surface side of the semiconductor wafer to which the support substrate is attached, and a manufacturing method of a semiconductor device,
The step of forming the back surface structure includes a step of forming a back surface resist (32) on the back surface of the semiconductor wafer,
In the step of forming the backside resist, the condition of a> b is satisfied, where a is the thickness of the surface resist based on the uppermost surface of the upper layer, and b is the thickness of the backside resist. The method for manufacturing a semiconductor device is characterized in that the back resist is formed as described above .
前記裏面レジストを除去する工程では、前記裏面レジストの除去と共に前記表面レジストを同時に除去することで前記表面レジストを前記裏面レジストの厚さだけ除去することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the back surface structure includes a step of removing the back surface resist,
3. The method according to claim 1, wherein, in the step of removing the back resist, the front resist is removed by the thickness of the back resist by simultaneously removing the front resist together with the removal of the back resist. A method for manufacturing a semiconductor device.
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