JP6332556B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ウエハをダイシングする工程を有する半導体装置の製造方法に関する。

ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）又はダイオード等の縦型導通の半導体装置では、通電時の抵抗を下げ電気電圧特性を向上させるために、ウエハを薄く加工する。近年ではその厚みを５０μｍ程度まで薄くすることがある。ウエハを薄厚化する際には、ウエハの表面にテープなどの保護部材を貼り付け、ウエハの裏面側を機械研削する。その後、機械研削で生じた欠陥層をウェットエッチにより除去する。

例えば１３０μｍ以下に薄厚化されたウエハは反りが激しい上に割れ及び欠けが発生しやすい。この弊害を回避するために、ウエハの外周部を厚く残して、ウエハの内側（中央部）を機械研削で薄くすることがある。ウエハ外周部を厚く残すことで、ウエハの剛性を高め、反り、欠け、及び割れを防止している。

ウエハの裏面外周部を厚く残す場合、ウエハの外周部には環状凸部が存在する。環状凸部を有するウエハを個片化(ウエハダイシング)するためには、リングフレームで支持されたダイシングテープをウエハ裏面に貼り付けてウエハを固定する必要がある。特許文献１には、裏面外周に環状凸部を有するウエハに、精度よくダイシングテープを貼る方法が開示されている。

日本特開２０１３−２３２５８２号公報

ウエハの裏面中央部を機械研削した後に行うウェットエッチングにおいて、薬液がウエハの環状凸部を流れ、環状凸部に凹凸を生じさせる。環状凸部に凹凸があるウエハにダイシングテープを貼り付けると、環状凸部とダイシングテープの密着が不十分となり、環状凸部とダイシングテープの間から空気が入り込み、ダイシングテープがウエハから剥がれることがある。ダイシングテープの一部がウエハから剥がれていると、ダイシング工程にてウエハの欠け又は割れが生じて歩留まりが低下する問題があった。

本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、ダイシングテープがウエハから剥がれることを防止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。

本願の発明にかかる半導体装置の製造方法は、ウエハの裏面の中央部を研削しその後該ウエハの裏面にウェットエッチングを施すことで、外周部に環状凸部を有するウエハを形成する薄化工程と、該ウエハの裏面に裏面電極を形成する工程と、該環状凸部の上の該裏面電極に、めっき法により一様に金属膜を形成するめっき工程と、該金属膜にダイシングテープを貼り付ける貼付け工程と、該ダイシングテープが貼り付けられた該ウエハをダイシングするダイシング工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

この発明によれば、ウエハの環状凸部にめっき法で一様な金属膜を形成するので、ダイシングテープがウエハから剥がれることを防止できる。

実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 半導体素子領域が形成されたウエハの断面図である。 裏面中央部が研削されたウエハの断面図である。 裏面電極が形成されたウエハの断面図である。 Ｚｎが置換析出したウエハの断面図である。 Ｎｉ膜が形成されたウエハの断面図である。 Ａｕ膜が形成されたウエハの断面図である。 ダイシングテープを貼り付けたウエハの断面図である。

本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。まず、ウエハに半導体素子領域を形成する（ステップＳ１）。図２は、半導体素子領域１２が形成されたウエハ１０の断面図である。ウエハ１０の材料は特に限定されないが例えばＳｉである。ウエハ１０の表面側に半導体素子領域１２が形成されている。半導体素子領域１２は拡散層である。ステップＳ１では、半導体素子領域１２に加えて、ウエハ１０の表面側に、表面電極１４と表面電極１４の縁を覆う保護膜１６を形成する。表面電極１４の材料は例えばＡｌ合金である。保護膜１６の材料は例えばポリイミドである。

次いで、ステップＳ２に処理を進める、ステップＳ２では、ウエハの裏面の中央部を研削する。図３は、裏面中央部が研削されたウエハ１０の断面図である。図３ではウエハ１０の裏面が上向きになり、ウエハ１０の表面が下向きになっている。ウエハ１０の研削には周知の機械研削装置を用いる。ウエハ１０の裏面の中央部１０ａが研削されて薄くなるのに対し、ウエハ１０の外周部（環状凸部１０ｂ）は研削されないので中央部１０ａよりも厚い。

次いで、ステップＳ３に処理を進める。ステップＳ３では、前述の機械研削にて生じた欠陥層を除去するために、ウエハの裏面にウェットエッチングを施す。ウェットエッチング量は５〜２０μｍ程度とするのが好ましい。こうして、外周部に環状凸部１０ｂを有するウエハ１０が形成される。ステップＳ２、Ｓ３はウエハを薄くする薄化工程である。

次いで、ステップＳ４に処理を進める。ステップＳ４では、ウエハの裏面側に裏面拡散領域を形成する。図３には裏面拡散領域２０が示されている。

次いで、ステップＳ５に処理を進める。ステップＳ５では、ウエハ１０の裏面に裏面電極を形成する。図４は、裏面電極３０が形成されたウエハ１０の断面図である。裏面電極３０は、例えばスパッタ法でＡｌＳｉ又はＡｌＣｕなどのＡｌ合金層を成膜することで形成される。裏面電極３０の材料はＡｌ合金層以外の材料でもよい。裏面電極３０（Ａｌ合金層）の厚みは１μｍ以上とすることが好ましい。裏面電極３０は、ウエハ１０の中央部１０ａの上の部分３０ａと、研削により生じた壁面に形成された部分３０ｂと、環状凸部１０ｂの上の部分３０ｃを有している。つまり、裏面電極３０はウエハ１０の裏面全体に形成されている。

次いで、ステップＳ６に処理を進める。ステップＳ６では、まず、ウエハをアルカリ性の脱脂液に浸漬させ裏面電極３０（Ａｌ合金層）の表面上の油脂と有機物を除去する。次いで、ウエハを塩酸に浸漬させ、裏面電極３０（Ａｌ合金層）の表面に形成されている酸化物を除去する。その後、ウエハにジンケート処理を施す。ジンケート処理とは、Ａｌ合金を材料とする裏面電極３０の表面にＺｎを置換析出させる処理である。ジンケート処理の内容について以下に詳しく説明する。

ウエハ１０を（アルカリ性の）ジンケート処理液に浸漬させ裏面電極３０（Ａｌ合金層）の表面にＺｎを置換析出させる。その後、析出したＺｎを例えば硝酸で除去する。その後再びウエハ１０をジンケート処理液に浸漬させ裏面電極３０（Ａｌ合金層）の表面にＺｎを置換析出させる。このように、２回ジンケート処理を施す。上記の処理を施すことで裏面電極３０（Ａｌ合金層）が平坦化され、その平坦化された裏面電極３０に均一にＺｎが析出する。なお、前述のとおり、裏面電極３０の形成時の厚みを１μｍ以上としておくことで、ステップＳ６の処理によって裏面電極３０の全てが消失することを回避できる。

図５は、ジンケート処理によりＺｎが置換析出したウエハの断面図である。Ｚｎ膜３２は裏面電極３０に接している。Ｚｎ膜３２は、ウエハ１０の中央部１０ａの上の部分３２ａ、研削によって生じた壁面に形成された部分３２ｂ、及び環状凸部１０ｂの上の部分３２ｃを備えている。

次いで、ステップＳ７に処理を進める。ステップＳ７では、ウエハを酸性の無電解Ｎｉめっき液に浸漬する。そうすると、前述の２回のジンケート処理により平坦化された裏面電極３０にＮｉ膜が均一に析出する。具体的には、まずＺｎがＮｉに置換され、裏面電極３０（Ａｌ合金層）の表面にＮｉ膜が析出し、その後、無電解Ｎｉめっき液中に含まれている還元剤によりＮｉが還元析出されていく。このように、Ｚｎを起点としてＮｉ膜を形成していく。

図６は、Ｎｉ膜４０が形成されたウエハ１０の断面図である。Ｎｉ膜４０は、ウエハ１０の中央部１０ａの上方の部分４０ａ、研削により生じた壁面に形成された部分４０ｂ、環状凸部１０ｂの上方に形成された部分４０ｃを備えている。Ｎｉ膜４０の析出は球状（放射状）に進むため、部分４０ａ、４０ｂ、４０ｃの表面はなだらかな形状になる。Ｎｉ膜４０の形成と同時に、ウエハ１０の表面側にＮｉ膜４２が形成される。

Ｎｉ膜４０の厚みは、前述のウェットエッチングで除去されたウエハの厚み(凹凸の程度)によるが、ウエハ１０への膜応力を考慮し、２〜１０μmとすることが好ましい。めっき法では数μm級の厚膜を容易に形成できる。

次いで、ステップＳ８に処理を進める。ステップＳ８では、ウエハを無電解Ａｕめっき液に浸漬させる。これによりＮｉ膜の上にＡｕ膜を形成する。図７は、Ａｕ膜５０が形成されたウエハ１０の断面図である。Ａｕ膜５０はＮｉ膜４０の上に形成される。Ａｕ膜５０は、ウエハ１０の中央部１０ａの上の部分５０ａと、研削により生じた壁面に形成された部分５０ｂと、環状凸部１０ｂの上の部分５０ｃを備えている。Ａｕ膜５０の厚さは２０〜１００ｎｍとすることが好ましい。Ａｕ膜５０の形成と同時にウエハの表面側にＡｕ膜５２が形成される。Ａｕ膜５２はＮｉ膜４２の上に形成される。Ａｕ膜５０、５２は、主として、Ｎｉ膜４０、４２の酸化を防止するために形成される。Ａｕ膜５０、５２の層厚は特に限定されないが、例えば２０〜１００ｎｍである。

このように、ジンケート処理の後に、Ｎｉ膜４０とＡｕ膜５０をめっき法で形成することで、ウエハ１０の裏面に一様にＮｉ膜４０とＡｕ膜５０を形成することができる。なお、ステップＳ６−Ｓ８の工程をめっき工程という。

次いで、ステップＳ９に処理を進める。ステップＳ９では、金属膜であるＡｕ膜５０にダイシングテープを貼り付ける。この工程を貼付け工程と称する。図８は、ダイシングテープ６０を貼り付けたウエハ１０の断面図である。ダイシングテープ６０はリングフレーム７０によって支持されている。ダイシングテープ６０はＡｕ膜５０の全体に貼り付けられている。ダイシングテープ６０は、ウエハの中央部１０ａの上の部分６０ａと、研削によって生じた壁面に設けられた部分６０ｂと、環状凸部１０ｂの上の部分６０ｃを備えている。環状凸部１０ｂの上にある裏面電極３０、Ｎｉ膜４０、及びＡｕ膜５０がなだらかな面を形成しているので、Ａｕ膜５０とダイシングテープ６０を密着させることができる。

次いで、ステップＳ１０に処理を進める。ステップＳ１０は、ダイシングテープ６０が貼り付けられたウエハ１０をダイシングするダイシング工程である。ダイシング工程を実行することにより複数の個片化されたチップを得ることができる。

本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、ウエハ１０の裏面に、めっき法により一様に金属膜（Ｎｉ膜４０とＡｕ膜５０）を形成するので、ウエハ１０の裏面側が平坦になり、ダイシングテープ６０がウエハ１０から剥がれることを防止できる。また、ウェットエッチングにより平坦性が低下した環状凸部１０ｂには平坦性の低い裏面電極３０が形成されるが、２回ジンケート処理を施すことで、裏面電極３０の平坦性を高めることができる。そのため、裏面電極３０の上に形成されるＮｉ膜４０とＡｕ膜５０の平坦性も高くなり、Ａｕ膜５０に貼り付けられたダイシングテープはＡｕ膜５０に密着する。したがって、ダイシングテープ６０がウエハ１０から剥がれることを確実に防止できる。

本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は様々な変形が可能である。例えば、裏面電極３０の上に、Ｎｉ膜とＡｕ膜を形成したが、裏面電極３０の上に別の材料をめっき法で形成してもよい。裏面電極３０の上にめっき法により一様な金属膜を形成することで、環状凸部の上に平坦でなだらかな金属膜を設けることができる。

めっき膜を形成させたくない領域がある場合には、予めＰＥＴフィルム等で保護してめっき処理を実施しても良い。例えばウエハの表面側にＰＥＴフィルム等を貼り付けた後にＮｉ膜４０を形成する。

実施形態の製造方法では、Ａｌ合金を材料とする裏面電極３０に対してジンケート処理を施した後にＮｉ膜４０を形成した。しかし、裏面電極の材料としてＡｌ合金以外の材料を選択し、ジンケート処理以外の方法で裏面電極の平坦性を高めてもよい。また、裏面電極に対しめっき法で一様に金属膜を形成することである程度の平坦性を得ることができるので、ジンケート処理などの裏面電極３０の平坦性を高める工程を省略してもよい。

ダイシングテープがウエハから剥がれることを防止するためには、ダイシングテープ６０とウエハ１０の環状凸部１０ｂとを密着させることが重要である。そのため、環状凸部だけにめっき法で金属膜を形成してもよい。環状凸部にめっき処理を施すことで平坦性の高い一様な金属膜を形成すれば、ダイシングテープ６０を環状凸部１０ｂに密着させることができる。

１０ ウエハ、 １０ａ 中央部、 １０ｂ 環状凸部、 １２ 半導体素子領域、 １４ 表面電極、 １６ 保護膜、 ２０ 裏面拡散領域、 ３０ 裏面電極、 ３２ Ｚｎ膜、 ４０ Ｎｉ膜、 ５０ Ａｕ膜、 ６０ ダイシングテープ

Claims (7)

1. ウエハの裏面の中央部を研削しその後前記ウエハの裏面にウェットエッチングを施すことで、外周部に環状凸部を有するウエハを形成する薄化工程と、
   前記ウエハの裏面に裏面電極を形成する工程と、
   前記環状凸部の上の前記裏面電極に、めっき法により一様に金属膜を形成するめっき工程と、
   前記金属膜にダイシングテープを貼り付ける貼付け工程と、
   前記ダイシングテープが貼り付けられた前記ウエハをダイシングするダイシング工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記裏面電極はＡｌ合金層であり、
   前記めっき工程では、前記ウエハをジンケート処理液に浸漬させ前記Ａｌ合金層の表面にＺｎを置換析出させ、析出したＺｎを除去し、その後再び前記ウエハをジンケート処理液に浸漬させ前記Ａｌ合金層の表面にＺｎを置換析出させ、その後前記ウエハを無電解Ｎｉめっき液に浸漬することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記ウエハを前記無電解Ｎｉめっき液に浸漬することで形成されるＮｉ膜の厚さは２〜１０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記めっき工程では、前記ウエハを前記無電解Ｎｉめっき液に浸漬した後に、前記ウエハを無電解Ａｕめっき液に浸漬させることを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記ウエハを前記無電解Ａｕめっき液に浸漬することで形成されるＡｕ膜の厚さは２０〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記Ａｌ合金層の厚みは１μｍ以上であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記めっき工程では、前記ウエハを前記ジンケート処理液に浸漬する前に、前記ウエハをアルカリ性の脱脂液に浸漬させ、さらに塩酸に浸漬させることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

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