JP6385921B2 - パワーデバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、上記の方法では、最近の更なるチップの薄厚化に対して、上記バックグラインディングやバックメタル(BG・BM)工程において、熱がかかり、UBMのNi皮膜が結晶化し、ウェハが反るため、その後の工程に支障をきたす場合があるという問題がある。そのため、ウェハの厚さを十分に薄く出来なかったり、Niめっきの膜厚をできるだけ薄くすることで対応している。
このような問題に対し、以下のように、バックグラインディング・バックメタル工程をめっき処理工程より前に行う方法が検討されている。
(1)ウェハのバックグラインディング・バックメタル工程
(2)ウェハ表面にアンダーバンプメタル(UBM)を形成するためのめっき処理工程
(3)ダイシング工程
(4)チップ分離工程
しかしながら、上述の製造方法は、バックグラインディング工程をめっき処理工程より前に行うため、めっきのウェハ裏面への付着及びウェハの損傷という問題が生じる。このため、特許文献2〜4にそれぞれ開示されているように、めっき用治具を使用することでめっきのウェハ裏面への付着防止が図られている。
しかしながら、特殊なめっき用治具を使用すると、特に薄ウェハの場合、治具の取り付けや取り外し時にウェハの反りが発生しやすくなる。また、特殊なめっき用治具はウェハのハンドリング性を悪化させ、さらに、大きなスペースが必要であるため一度に多くのウェハをめっき処理することが困難であるという問題がある。
この方法によると、めっき工程におけるテープの膨張・収縮により、ウェハ/テープ界面に気泡が発生することがあり、歩留まりを低下させる場合がある。
ウェハの裏面をリングフレーム内にマウントしてめっき処理を行っているので、めっき処理する際のウェハの反りは抑制される。しかし、リングフレーム内にマウントすると、その分大きくなるため、めっきラインの槽の大きさも大きくする必要があり、既存の設備では対応できない場合がある。また、めっき工程におけるテープの膨張・収縮により、ウェハ/テープ界面に気泡が発生することがあり、歩留まりを低下させる場合がある。
[1]以下の(1)〜(7)の工程を順に有することを特徴とするパワーデバイスの製造方法。
(1)少なくともウェハ表面に電極を形成する工程
(2)ウェハをバックグラインディング(BG)する工程
(3)ウェハ裏面に電極(バックメタル(BM))を形成する工程
(4)ウェハ裏面にガラス基板を貼り付ける工程
(5)前記ウェハ表面の電極上に無電解めっきによりUBMを形成する工程
(6)前記ウェハ裏面のガラス基板を剥離する工程
(7)ウェハ裏面にダイシングテープを貼り、ダイシングを行い、ダイシングテープからピックアップすることによりチップ化する工程
[2]前記(5)の工程における無電解めっきによるUBM形成が、無電解めっきによるNi/Au皮膜形成、Ni/Pd皮膜形成、またはNi/Pd/Au皮膜形成であることを特徴とする前記[1]に記載のパワーデバイスの製造方法。
[3]前記(7)の工程において、ウェハ裏面にダイシングテープを貼る前に、ウェハ表面に保護テープまたはガラス基板を貼り、ダイシングテープをウェハ裏面に貼り付けた後、該保護テープまたはガラス基板を剥離することを特徴とする前記[1]又は[2]に記載のパワーデバイスの製造方法。
パワーデバイスの製造工程において、バックグラインディングの後に、ウェハ裏面にバックメタルを形成する工程やUBMを形成する工程を行う場合、これらの工程でウェハが反り易い。また、UBMを形成した後に、バックグラインディングやバックメタル(BG・BM)工程を行う場合は、これらの工程で熱がかかり、UBMのNi皮膜が結晶化し、ウェハが反る。このUBMを形成した後にバックグラインディングやバックメタル(BG・BM)工程を行った際の反りは、前記バックグラインディングの後にバックメタルを形成する工程やUBMを形成する工程の反りに比べて大きく、製造プロセス上問題となる。UBMを形成した後に表面にガラス基板を貼り付けてバックメタルを形成しても、反りが大きく、ウェハがガラス基板から剥がれたり、割れ等の問題が発生する。
(1)少なくともウェハ表面に電極を形成する工程
(2)ウェハをバックグラインディング(BG)する工程
(3)ウェハ裏面に電極(バックメタル(BM))を形成する工程
(4)ウェハ裏面にガラス基板を貼り付ける工程
(5)前記ウェハ表面の電極上に無電解めっきによりUBMを形成する工程
(6)前記ウェハ裏面のガラス基板を剥離する工程
(7)ウェハ裏面にダイシングテープを貼り、ダイシングを行い、ダイシングテープからピックアップすることによりチップ化する工程
前記(7)の工程において、ウェハ裏面にダイシングテープを貼る前に、ウェハ表面に保護テープまたはガラス基板を貼り、ダイシングテープをウェハ裏面に貼り付けた後、該保護テープまたはガラス基板を剥離することが好ましい。
ウェハは、限定的ではないが、約50〜300mm径の円盤状に形成されており、シリコン、又は、GaAs等の化合物半導体を用いて形成されている。
ウェハは、表面に電極が形成されていればよく、その他にウェハの内部構造が形成されていても良い。
前記電極としては、Al電極、Cu電極が好ましく、Al電極、Cu電極としては、パワーデバイスに用いられている公知のAl電極、Cu電極が挙げられる。
ウェハの内部構造を形成する工程及びウェハ表面に電極を形成する工程は、パワーデバイスの製造に必要な公知のウェハ加工工程であり、例えば、フォトリソグラフィー、エッチング、イオン注入、スパッタリング、CVD等の公知の方法によって行うことができる。また、この工程に用いる装置としても、公知の任意の装置を用いることができる。
一般には、バックグラインディング工程に入る前に、ウェハ表面保護テープ(バックグラインディングテープ)またはガラス基板をウェハ表面に貼り付ける。このウェハ表面保護テープまたはガラス基板は、バックグラインディング工程において、素子が形成されるウェハ表面を保護し、研削水や研削屑等の浸入によるウェハ表面の汚染を防ぐ。本発明においても、バックグラインディング工程に入る前に、ウェハ表面保護テープ(バックグラインディングテープ)またはガラス基板をウェハ表面に貼り付けることが好ましい。ウェハ表面保護テープまたはガラス基板は一般的に市販しているものを用いることができる。
尚、バックグラインディング工程に入る前に貼り付けたウェハ表面保護テープまたはガラス基板は、この後のガラス基板をウェハ裏面に貼り付けた後、UBMの形成の前に剥離することが好ましい。
(2)のバックグラインディング後に(3)のバックメタルの形成工程を行なう。バックメタル形成工程は裏面電極形成工程とも呼ばれ、研削後の半導体ウェハの裏面に、裏面電極を形成する工程である。裏面電極は、様々な金属が用いられ、本発明において一般的に使用されている裏面電極の金属を使用すればよい。例えば、バックグラインディングした基板の裏面に、ニッケルシリサイド層及び/又はチタン層を形成し、その上に金属層を形成する。金属層は、ニッケル層、白金層、銀層、金層等が好ましい。ニッケルシリサイド層の厚さは200nm以下、チタン層の厚さは5nm以上500nm以下、金属層の厚さは50nm以上1000nm以下であることが好ましい。前記バックメタル形成のための装置は公知の任意の装置を用いることができる。
本発明のパワーデバイスの製造方法においては、UBM形成の前にバックメタル(裏面電極)を形成する。従って、UBMのNi皮膜が存在しないの
で、バックメタル形成時に熱がかかっても、Ni皮膜が結晶化することによるウェハの反りは生じない。
バックメタル形成後に、ウェハ裏面にガラス基板を貼り付ける。これは、次の工程の無電解めっきの際にウェハ裏面にめっきが形成されることを防止すること、薄いウェハのハンドリングを良くし、ウェハの割れを防止すること、無電解めっきによる反りを防止することを目的としている。
また、ガラス基板ではなく保護テープを貼り付けた場合は、めっき工程におけるテープの膨張・収縮により、ウェハ/テープ界面に気泡が発生することがあり、歩留まりを低下させる場合があったが、ガラス基板をウェハ裏面に貼り付けることにより、膨張・収縮がなく、気泡が発生することがないので、生産性が向上する。
ウェハとガラス基板の貼り付けは、市販されている装置により貼り付ければよい。
次いで、ガラス基板が裏面に貼り付けられたウェハに対して、ウェハ表面にアンダーバンプメタル(UBM)を形成するための無電解めっき処理を行う。無電解めっき処理の方法自体は公知であり、当業者に知られた任意の方法で実施可能であるが以下に好適な実施形態について説明する。
無電解めっき液は、pH調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等一般的に用いられているものを用いることができるが、半導体用途でナトリウム、カリウム等のアルカリ金属を避けたい場合には、水酸化テトラメチルアンモニウムを用いるのが好ましい。
本発明においては、裏面にガラス基板を貼り付けた後、UBMを形成しているので、めっき時のウェハの破損とウェハ裏面へのめっき付着を防止することができる。また、めっきによるウェハの反りについても防止することができる。
前記(5)の工程の後に、前記(4)の工程で貼り付けたガラス基板を剥離する。
剥離の方法は、市販の剥離装置を使用して剥離を行なえばよい。UVまたは加熱により硬化やガスが発生する粘着剤を使用すると、UVまたは加熱により、ウェハとの密着強度が低下し、剥離しやすくなるので好ましい。
この工程自体は公知であり、当業者に知られた任意の方法を採用すればよいが以下に例示する。
まず、マウンタを用いて、リングフレームと共にウェハ裏面にダイシングテープを貼りつける。
ダイシングテープを貼り付ける前にウェハ表面に保護テープまたはガラス基板を貼り、表面を保護してもよい。ウェハ表面に保護テープまたはガラス基板を貼り付けた場合、ダイシングテープをウェハ裏面に貼り付けた後、表面の保護テープまたはガラス基板を剥離する。前記保護テープまたはガラス基板は、前記(2)の工程または(4)の工程で使用したものと同じものを用いることができる。またその貼り付け方法も前記(2)の工程または(4)の工程と同じ方法を用いることができる。保護テープにおいても、前記工程(4)でガラス基板を貼り付ける際に用いる粘着剤と同じものが付着した保護テープを用い、市販されている装置により貼り付けることができる。剥離方法は、市販の剥離装置を用いて行なえばよい。その後、ウェハを、ダイシング装置のダイシングテーブル上に表面を上に向けて載置して、吸着部の真空吸着により固定する。
次に、ダイシングソーにより、リングフレーム内のウェハを、表面側から縦、横に切断し、個別のチップを得る。切断後の個別のチップは、ダイシングテープにより固定されているため、整列した状態を保っている。
ウェハを薄厚化することができるので、エネルギー損失が少なく、放熱性に優れたパワーデバイスの提供が可能となる。
以下の工程(1)〜(7)の順にウェハプロセスを行いチップ化した。
<工程(1)>
既存の装置を使い、1cm角のAlSi電極がウェハ表面に形成され、電極面積がウェハ表面の80%の8インチシリコン試験ウェハを作製した。
<工程(2)>
市販のバックグラインディングテープでウェハ表面を保護して、バックグラインディングを行い、ウェハ厚を100μmとした。
<工程(3)>
既存の装置を使用し、チタン層100nm、ニッケル層200nm、金層100nmのバックメタルを形成した。
<工程(4)>
既存の装置を使用し、UV硬化型の粘着剤がついた両面テープにより石英ガラス(1mm厚)をウェハ裏面に貼り付け、工程(2)のバックグラインディングテープを剥離した。
<工程(5)>
既存の方法により、無電解めっき皮膜ニッケル3μm、金0.05μmをウェハ表面のパッド上に形成した。
<工程(6)>
既存の装置を使用し、ウェハ裏面の石英ガラスを剥離した。
<工程(7)>
既存の装置を使用し、UV硬化型の粘着剤がついた両面テープにより石英ガラス(1mm厚)をウェハ表面に貼り付けた。その後、裏面にダイシングテープを貼り、ウェハ表面に貼り付けた石英ガラスを剥離した後、ダイシングを行い、ダイシングテープからピックアップを行ったところ、問題なくピックアップでき、薄厚化してもパワーデバイスの製造が可能であることを確認した。
実施例1において、工程(2)におけるバックグラインディングを行ったウェハ厚を150μmとした以外は実施例1と同様にした。
工程(7)で問題なくピックアップでき、薄厚化してもパワーデバイスの製造が可能であることを確認した。
実施例1において、工程(2)におけるバックグラインディングを行ったウェハ厚を50μmとした以外は実施例1と同様にした。
工程(7)で問題なくピックアップでき、薄厚化してもパワーデバイスの製造が可能であることを確認した。
実施例1において、工程(3)におけるバックメタルのニッケル層を400nmとした以外は実施例1と同様にした。
工程(7)で問題なくピックアップでき、薄厚化してもパワーデバイスの製造が可能であることを確認した。
実施例1において、工程(5)における無電解めっき皮膜をニッケル3μm、パラジウム0.05μm、金0.03μmとした以外は実施例1と同様にした。
工程(7)で問題なくピックアップでき、薄厚化してもパワーデバイスの製造が可能であることを確認した。
実施例1において、工程(5)における無電解めっき皮膜をニッケル3μm、パラジウム0.2μmとした以外は実施例1と同様にした。
工程(7)で問題なくピックアップでき、薄厚化してもパワーデバイスの製造が可能であることを確認した。
実施例1において、工程(4)における石英ガラスをパイレックス(登録商標)ガラス(珪ホウ酸ガラス1mm厚)とした以外は実施例1と同様にした。
工程(7)で問題なくピックアップでき、薄厚化してもパワーデバイスの製造が可能であることを確認した。
実施例1において、工程(7)における石英ガラスのウェハ表面への貼り付けを行わず、裏面にダイシングテープを貼り、ダイシングを行った以外は実施例1と同様にした。
工程(7)で問題なくピックアップでき、薄厚化してもパワーデバイスの製造が可能であることを確認した。
実施例1の工程順序を変更して、以下の順序で製造したところ、工程(3)でウェハの反りが大きくなり製造不可となった。
工程順:(1)→(5)→(2)→(3)→(7)
比較例1において、工程(2)のバックグラインディングテープの代わりにガラス基板(石英1mm厚)を貼り付けた以外は比較例1と同様の工程を行ったところ、工程(3)でウェハの反りにより、ウェハがガラス基板から剥がれ製造不可となった。
実施例1において、工程(4)の石英ガラスを市販のUV硬化型の粘着剤がついた保護テープに変更した以外は実施例1と同じ工程で行った。その結果、保護テープとウェハ裏面のバックメタル層との間に気泡が発生し、ウェハ裏面のバックメタル層に粘着剤残渣が付着した。
工程(7)でピックアップできたが歩留りが低下した。
Claims (3)
- 以下の(1)〜(7)の工程を順に有することを特徴とするパワーデバイスの製造方法。
(1)少なくともウェハ表面に電極を形成する工程
(2)ウェハをバックグラインディング(BG)する工程
(3)ウェハ裏面に電極(バックメタル(BM))を形成する工程
(4)ウェハ裏面にガラス基板を貼り付ける工程
(5)前記ウェハ表面の電極上に無電解めっきによりUBMを形成する工程
(6)前記ウェハ裏面のガラス基板を剥離する工程
(7)ウェハ裏面にダイシングテープを貼り、ダイシングを行い、ダイシングテープからピックアップすることによりチップ化する工程 - 前記(5)の工程における無電解めっきによるUBM形成が、無電解めっきによるNi/Au皮膜形成、Ni/Pd皮膜形成、またはNi/Pd/Au皮膜形成であることを特徴とする請求項1に記載のパワーデバイスの製造方法。
- 前記(7)の工程において、ウェハ裏面にダイシングテープを貼る前に、ウェハ表面に保護テープまたはガラス基板を貼り、ダイシングテープをウェハ裏面に貼り付けた後、該保護テープまたはガラス基板を剥離することを特徴とする請求項1又は2に記載のパワーデバイスの製造方法。
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