JP6164026B2

JP6164026B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP6164026B2
Application number: JP2013210690A
Authority: JP
Inventors: 正和渡部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2033-10-08
Also published as: JP2015076460A

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に従来の半導体装置の製造方法が開示されている。特許文献１に開示の製造方法では、半導体基板の表面に保護テープを貼着して半導体基板に剛性を付与し、その後、半導体基板の裏面を砥石で研削することにより半導体基板を薄板化している。

特開２００７−２８８０３１号公報

しかしながら、特許文献１に開示の製造方法では、半導体基板の薄板化のために保護テープを用いるので、保護テープの剛性に依存して半導体基板に必要とされる厚みが決まり、半導体基板を薄板化することに限界があった。そのため、半導体基板を薄板化する方法について更なる改良が望まれていた。

そこで本明細書は、簡単な工程により半導体基板を薄板化することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本明細書に開示の半導体装置の製造方法は、半導体基板の一方面側から酸素イオンを注入する注入工程と、酸素イオンが注入された半導体基板の一方面側に素子を形成する素子形成工程と、半導体基板を他方面側からエッチングするエッチング工程と、を備えている。また、素子形成工程は、半導体基板を熱処理する熱処理工程を含み、熱処理により酸素イオンが注入された部分に酸化膜が形成され、エッチング工程は、半導体基板の他方面側から酸化膜までエッチングする。

このような構成によれば、酸素イオンが注入された半導体基板を素子形成工程に含まれる熱処理工程で熱処理することにより、半導体基板の内部（すなわち、酸素イオンが注入された部位）に酸化膜を形成することができる。したがって、素子形成工程を利用して酸化膜を簡単に形成することができる。また、薄板化のために半導体基板の裏面側をエッチングするときに、半導体基板の内部に形成された酸化膜を利用してエッチングの進行を止めることができる。以上より、簡単な工程により半導体基板を薄板化することができる。

実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である（１）。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である（２）。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である（３）。半導体基板の裏面図である。

以下、実施形態について添付図面を参照して説明する。実施形態に係る半導体装置の製造方法は、図１〜図３に示すように、半導体基板１の一方面側から酸素イオンを注入する注入工程と、酸素イオンが注入された半導体基板１の一方面側に素子２を形成する素子形成工程と、半導体基板１を他方面側からエッチングするエッチング工程とを備えている。この製造方法について、以下により詳細に説明してゆく。

実施形態に係る半導体装置の製造方法では、ます図１に示すように、半導体基板１を準備し、半導体基板１の表面側（一方面側）から所定の深さに酸素イオンを注入する（注入工程）。半導体基板１は、例えばシリコン（Ｓｉ）から形成され、表面１１および裏面１２を有している。半導体基板１の厚さは、特に限定されないが、例えば汎用的な８インチＳｉ基板を用いる場合は６００μｍ〜８００μｍにすることができる。また、酸素イオンを注入する深さは、特に限定されず、イオン注入時の加速エネルギー、Ｓｉの面方位、注入イオンの電荷、注入角度などを調整することにより適宜調整できる。例えば、飛程：１２０〜３００ＫｅＶ、面方位：（１００）、加速エネルギー：２００ｋｅＶ、注入ドーズ量：１．８×１０^１８ａｔｍｓ／ｃｍ^２でシリコンの半導体基板１に酸素イオンを注入して熱処理すると、表面１１から２μｍの深さに厚さ０．４μｍの酸化膜が形成される。また、酸素イオンを注入した後、半導体基板１に対してシリコンをエピタキシャル成長させることにより、半導体基板１の厚みを増してもよい。半導体基板１に酸素イオンを注入することにより、半導体基板１の内部に酸素イオンの層が形成される。また、半導体基板１の表面１１には表面マスク５１が形成されており、表面マスク５１により酸素イオンを注入する範囲を画定している。表面マスク５１は公知のリソグラフィ工程により形成できる。

次に、図２に示すように、酸素イオンが注入された半導体基板１の表面側に複数の素子２を形成する（素子形成工程）。この素子形成工程は、半導体基板１を熱処理する熱処理工程を含んでいる。

素子形成工程は、半導体基板１の表面側に素子２を形成することができればよく、その具体的な手順は特に限定されず、例えば薄膜形成工程、リソグラフィ工程、表面エッチング工程、不純物導入工程等を含んでいる。薄膜形成工程は、半導体基板１の表面１１に導電性薄膜や絶縁性薄膜などの機能膜を形成する工程である。リソグラフィ工程は、回路パターンのマスクを形成する工程である。表面エッチング工程は、半導体基板１の表面側をエッチングする工程である。不純物導入工程は、ホウ素（Ｂ）あるいはリン（Ｐ）などの不純物を導入する工程である。素子形成工程では、素子２を形成するために種々の工程を組み合わせることができる。

素子２は、特に限定されるものではないが、例えばダイオードやトランジスタを構成することができる。ダイオードは例えばＰＮダイオードやショットキーバリアダイオードである。また、トランジスタは例えばＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴである。また、半導体基板１の表面側にダイオード及びトランジスタの両者を形成してもよい。

熱処理工程は、半導体基板１を加熱することができれば特に限定されるものではない。例えば、例えば熱酸化、熱拡散、化学気相成長、またはアニール等の処理が熱処理工程に相当する。より詳細には、上記の薄膜形成工程において半導体基板１の表面１１を熱酸化させる工程を熱処理工程とすることができる。あるいは、上記の不純物導入工程において半導体基板１をアニール処理する工程を熱処理工程とすることができる。すなわち、半導体基板１に素子を形成する素子形成工程のどこかの段階で半導体基板１を加熱することができればよい。酸素イオンが注入された半導体基板１が熱処理されることにより、酸素イオンが注入されていた部分が酸化し、半導体基板１の内部に酸化膜３が形成される。熱処理工程における温度は、酸化膜３を形成する観点から、１１００℃〜１３５０℃が好ましい。熱処理工程における温度を１１００℃以上にすることにより、良質な酸化膜３を形成することができると共に、１３５０℃以下にすることにより、半導体基板１の軟化を防ぐことができる。例えば、ＩＧＢＴを製造するときの熱拡散工程が熱処理工程に相当している場合、熱処理工程における温度は、１１００℃〜１２００℃である。また、化学気相成長（エピタキシャル成長）工程が熱処理工程に相当している場合、熱処理工程における温度は、１２００℃〜１３５０℃である。

次に、図３に示すように、半導体基板１を裏面側（他方面側）からエッチングする（エッチング工程）。エッチングの方法としては、例えば半導体基板１を載置した電極に高周波電力を印加し、発生したバイアス電圧により、プラズマから生成されたイオンを加速して半導体基板１に衝突させる反応性イオンエッチングを用いることができる。半導体基板１をエッチングすると、酸化膜３がエッチングストッパ層となり、酸化膜３まで半導体基板１が除去される。このように半導体基板１の裏面側を除去することにより半導体基板１を薄板化する。また、エッチングするときに、半導体基板１の裏面１２に裏面マスク５２を形成してもよい。裏面マスク５２は、半導体基板１の裏面１２の周縁部に形成され、表面側の素子２が形成された部分に対向する部分が開口している。そうすると、図４に示すように、素子２に対向する部分がエッチングされ、裏面マスク５２が形成された部分（図４の斜線部）がエッチングされずに残る。

続いて、半導体基板１の裏面側を加工する（裏面加工工程）。裏面加工工程の構成は特に限定されるものではなく、例えば薄膜形成工程、不純物導入工程等を行うことができる。薄膜形成工程は、表面側と同様に導電性薄膜や絶縁性薄膜などの機能膜を形成する工程である。また、不純物導入工程も表面側と同様に、ホウ素（Ｂ）あるいはリン（Ｐ）などの不純物を導入する工程である。また、裏面加工工程においてエッチングにより酸化膜３を除去する。裏面加工工程により、裏面側の半導体層や電極を形成することができる。

その後、半導体基板１をダイシングしてダイボンディングやワイヤボンディング等の処理を行うことにより半導体装置を製造することができる。

上述の説明から明らかなように、酸素イオンが注入された半導体基板１を熱処理することにより半導体基板１の内部に酸化膜３が形成される。したがって、酸素イオンを注入した後、素子形成工程における熱処理工程を利用して酸化膜３を形成することができる。また、半導体基板１の薄板化のために裏面側をエッチングしたときに、熱処理工程で形成された酸化膜３によりエッチングの進行を止めることができる。以上より、簡単な工程により半導体基板１を薄板化することができる。

また、素子２が形成された部分に対向する部分が開口するように裏面マスク５２を形成すると、素子２に対向する部分のみが除去され、裏面マスク５２が形成された部分がエッチングされずに残る。これにより、裏面マスク５２が形成された部分では半導体基板１の厚みを維持することができるので、剛性を維持することができる。その結果、半導体基板１の周縁部の剛性を維持することができ、半導体基板１の強度を保つことができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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様々に変形、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、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合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し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１；半導体基板
２；素子
３；酸化膜
１１；表面
１２；裏面
５１；表面マスク
５２；裏面マスク

Claims

半導体基板の一方面側から酸素イオンを注入する注入工程と、
酸素イオンが注入された半導体基板の一方面側に素子を形成する素子形成工程と、
半導体基板を他方面側からエッチングするエッチング工程と、を備え、
素子形成工程は、半導体基板を熱処理する熱処理工程を含み、その熱処理により酸素イオンが注入された部分に酸化膜が形成され、
エッチング工程では、半導体基板の他方面側から前記酸化膜までエッチングする、半導体装置の製造方法。