JPH10177974A - ヘテロエピタキシャルウェハ上のデバイスチップ製造方法 - Google Patents

ヘテロエピタキシャルウェハ上のデバイスチップ製造方法

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JPH10177974A
JPH10177974A JP33783196A JP33783196A JPH10177974A JP H10177974 A JPH10177974 A JP H10177974A JP 33783196 A JP33783196 A JP 33783196A JP 33783196 A JP33783196 A JP 33783196A JP H10177974 A JPH10177974 A JP H10177974A
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wafer
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gaas
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Akihiro Moriya
明弘 森谷
Takashi Aigou
崇 藍郷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 GaAs/Siウェハに限らず、ヘテロエピ
タキシャルウェハ上に発熱の大きい半導体デバイスを製
造しウェハ裏面を研削し放熱性の優れたチップに分割し
ようとするとき生じる、ウェハの反り、しわの発生を防
止せんとするものである。 【解決手段】 ヘテロエピタキシャルウェハ上に碁盤の
目状に多数のデバイス3を製造しデバイスチップに分割
する方法において、ウェハ表面から碁盤の目状チップ間
にエピ層2厚さ以上、最終デバイス厚さ以下の切れ目6
を入れたのち、裏面を最終デバイス厚さまで研削し、チ
ップに分割する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイス製造
技術に係り、なかでも、ヘテロエピタキシャルウェハ上
に製造され、高速動作が要求される高出力高周波パワー
デバイス等の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスは、きわめて微細な構造
を有するため、それを製作する半導体結晶は完全なもの
が要求される。完全な結晶をバルクの形では得ることが
出来ない場合、バルクから得られた不完全な結晶の上に
CVD法等でエピタキシャル(以下エピと略記)成長さ
せ、より完全な結晶を積み、エピ層上に半導体デバイス
を製造している。エピ成長の基板として、エピ層と同じ
材質の基板を用いる場合と、エピ層と同じ材質の基板が
得にくい場合、別の材質の基板を用いることがある。エ
ピタキシャル結晶を別の材質の基板に成長させたウェハ
はヘテロエピタキシャルウェハと呼ばれる。半導体製造
に用いられるヘテロエピタキシャルウェハとして、Ga
As/Si(Si基板上にGaAsをエピ成長させたも
の、以下同様)、GaN/SiC、ZnSe/GaAs
等がある。
【0003】ウェハ上にデバイスを製造した後、デバイ
スの放熱を向上させるため、裏面を研削し、薄くする工
程が、発熱の多いパワーデバイス等の製造ではとられて
いる。
【0004】例えば図3(a)に示すようにGaAs基
板1上にGaAs2をエピタキシャル成長させたGaA
s/GaAsウェハに、高周波パワーデバイス3を製造
しようとする場合、図3(b)および図4に示すよう
に、GaAs/GaAsウェハ上に碁盤の目状に多数の
半導体デバイスを製造した後、図3(c)に示すよう
に、デバイスを製造した表面をレジスト7で保護して、
ワックス8によりガラス板4に貼付して、図3(d)に
示すように、裏面をラッピングマシンで研削し、基板の
厚さを100μ程度にした後、図3(e)に示すよう
に、ガラス板4を剥がし、図3(f)に示すように、裏
面に金を蒸着、金メッキ層5を形成した後、図3(g)
に示すように、ダイシングマシンで碁盤の目の部分を切
断しチップに分割している。
【0005】GaAs/Siウェハは、大口径のものが
得られること、また基板のSiが、GaAs/GaAs
のGaAsに比して熱伝導率が高いため、高周波高出力
トランジスタの基板として、注目を集めている。基板と
してSiを用いた場合でも、裏面研削を行い、Si層を
薄くした方が放熱特性が向上する。
【0006】しかしながら、Si層を薄くしていくと、
基板とエピ層の熱膨張差による残留応力によりウェハが
反り、あるいはしわが発生するという問題点があった。
すなわち、図5に示すように、ヘテロエピウェハにデバ
イス3製造後(図5(a))、デバイスを製造した表面
をレジスト7で保護して、ワックス8によりガラス板4
に貼付して(図5(b))、裏面をラッピングマシンで
研削し、基板の厚さを100μ程度にした後(図5
(c))、ガラス板4を剥がすと、図5(d)に示すよ
うに、ウェハに反りやしわが生じるのである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、GaAs/
Siウェハに限らず、ヘテロエピタキシャルウェハ上に
発熱の大きい半導体デバイスを製造しウェハ裏面を研削
し放熱性の優れたチップに分割しようとするとき生じ
る、ウェハの反り、しわの発生を防止せんとするもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、ヘテロエピタキシャルウェハ上に碁盤の目状に多
数のデバイスを製造しデバイスチップに分割する方法に
おいて、ウェハ表面から碁盤の目状チップ間にエピ層厚
さ以上、最終デバイス厚さ以下の切れ目を入れたのち、
裏面を最終デバイス厚さまで研削し、チップに分割する
ことを特徴とするヘテロエピタキシャルウェハ上のデバ
イスチップ製造方法、にある。特にヘテロエピタキシャ
ルウェハ基板としてSiが好適であり、また、ヘテロエ
ピタキシャルウェハとしてGaAs/Si、GaN/S
iC、ZnSe/GaAsが好適である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明が対象とするウェハは、ヘ
テロエピタキシャルウェハにおいてデバイスの放熱特性
を高めるため裏面を研削するウェハである。これらのウ
ェハとしてGaAs/Si、GaN/SiC、ZnSe
/GaAs等がある。これらのウェハ上には、フォトリ
ソグラフィー工程で碁盤の目状に多数のデバイスがパタ
ーニングされ、裏面研削した後ダイシングにより分離さ
れデバイスチップとなる。本発明では、パターニングの
後、ウェハ表面から碁盤の目状チップ間にエピ層厚さ以
上、最終デバイス厚さ以下の切れ目を入れたのち、裏面
を最終デバイス厚さまで研削し、チップに分割すること
を特徴とする。切れ目を入れる方法としては、ダイシン
グ、エッチング等がある。切れ目は、エピ層厚さ以上で
ある必要がある。エピ層を細かく分断することにより、
エピ層と基板の熱膨張率差により存在していた応力が大
いに緩和され、基板を研削したときの反り、しわの問題
が解決する。
【0010】切れ目をエピ層厚さを越えて基板のどの深
さまで入れるかは、後工程の作業性により選択される。
すなわち、研削深さ以上に切れ目を入れると、研削工程
では、研削用ガラス基板に添付されているため一体性を
保っているが、ガラス基板から剥すとチップに分離する
ため、その後の処理、例えば裏面に放熱のための金を蒸
着、メッキする等のウェハとしての一体の処理を行うべ
き工程が存在するときは好ましくない。好ましくは、裏
面研削後でも、ウェハとしての一体性を保ち、かつ最終
的にはへきかい等により容易にチップに分割出来るのが
望ましい。しかし、エピ層のみに切れ目を入れただけ
で、基板は切れ目が入っていない、あるいは僅かしか入
っていないようにしても、チップへの分割に従来どう
り、ダイシングマシンを用いて行うことも出来る。
【0011】切れ目の幅は、細いほど望ましいが、切れ
目を入れる手段により制約を受けるが、従来法であるダ
イシングによるもの程度なら歩留低下の問題は生じな
い。
【0012】エッチングは、ドライ、ウエットどちらで
も良いが、作業効率の点からウェットが好ましい。その
ときは、保護皮膜でウェハ全体を覆い、碁盤の目状のエ
ッチング対象部分をパターニングで除去し、エッチング
液に浸漬する。エッチング液は、エピ層ばかりでなく基
板まで切れ目を入れようとするときは、エピ層のエッチ
ングが少なく基板をエッチングする液に途中から替える
ねばならない。GaAs/Siウェハの場合、GaAs
のエッチングには、硫酸過水混合液等が用いることがで
き、さらに、GaAsのエッチングが少なく、Si基板
をエッチングする液としてKOH等があるのでエッチン
グ液をこの順序で使用すればよい。エッチング液は、ヘ
テロエピタキシャルウェハのエピ層、基板の構成材料の
種類により適宜選択される。また切れ目の深さは、エッ
チング時間等で調節する。
【0013】ダイシングは、深さ調節が可能で精度のあ
るダイシングマシンで行うのが望ましい。例えば、深さ
10μmから900μmまで10μm間隔の精度で研削
出来るダイシングマシンが市販されている。さらに精度
あるダイシングマシンがあるならば、その使用が望まし
い。
【0014】碁盤の目状に切れ目を入れたウェハは、通
常のウェハ裏面研削工程と同じ工程で処理される。すな
わち、デバイスを作り込んだ表面はフォトレジスト等の
保護膜を塗布したのち、ワックスで、ガラス基板に貼付
され、ラッピングマシンで所望の厚さまで裏面が研削さ
れる。さらに必要に応じて、裏面に金を蒸着、金メッキ
層を形成した後、ガラス基板から剥され、チップに分割
される。分割は、切れ目が適当な深さに入っていればへ
きかい等で行えるが、必要に応じてダイシングマシン等
を使用する。チップに分割されたデバイスは、通常の方
法で、金−スズ半田付で放熱性の優れたステム等にマウ
ントされ、ボンディング、パッケージングされデバイス
チップとして完成される。
【0015】
【実施例】本発明の詳細を好適実施例に基づき図面に従
い説明する。図1は本実施例の製造方法を工程順に示し
た断面図である。
【0016】まず、図1(a)に示すように、525μ
m厚4インチSi基板1上にMOCVD法にてGaAs
2を3.5μmエピ成長させたウェハにリソグラフィー
工程によりパワーFET3を700μm×700μmの
碁盤の目状にパターニングした。次に、ダイシングソー
にて、パターニングされた碁盤の目状の境界に表面から
70μm深さの切れ目6を入れた。このとき発生した切
り粉等は充分に洗浄した。この状態の平面図を図2に示
す。
【0017】次に、図1(b)に示すように、表面に保
護用のフォトレジスト7を塗布し、エレクトロンワック
ス8で研削定盤であるガラス基板4に張り付け、ラッピ
ングマシンにかけ裏面を425μm研削し、Siの厚さ
を100μmとした(ただし図1(b)はラッピング前
の状態を示し、ラッピング後Si基板1は図中点線で示
される位置まで研削される)。
【0018】次に、ラッピングにより付着した、研磨粉
等を洗浄で除去し、図1(c)に示すように、裏面に金
を真空蒸着によりメッキした。
【0019】その後、図1(d)に示すように、ガラス
基板4から剥し、有機洗浄によりワックス8、フォトレ
ジスト7を除去したのち、へきかいによりチップに分離
した。
【0020】この後、各チップは、放熱性の優れたステ
ム等に金−スズ半田付によりマウントした後、ボンディ
ング、パッケージングを行いパワーFETを完成させ
た。
【0021】ここで、Si基板は、安価で大口径のもの
が得られるため、ヘテロエピタキシャルウェハ用基板と
して、好適である。Si基板上のエピ層として、In
P、SiC、GaP、GaN等があるが、これらのウェ
ハにも本発明の方法が適用できる。
【0022】さらに、近年青色発光素子材料としてGa
N/SiCおよびZnSe/GaAs等が注目を集めて
いるが、これらにおいても、本発明の方法が同様に適用
できる。
【0023】
【発明の効果】本発明の方法を用いることにより、ヘテ
ロエピタキシャルウェハ上に放熱性に優れたパワーデバ
イスチップを残留応力による反り、しわの問題を生じる
ことなく製造できる。特に大口径ウェハにおいて、その
効果は著しい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例であるGaAs/Siウェ
ハを用いたデバイスチップを製造する過程を工程順に模
式的に示した図である。
【図2】 上記図1に示された図1(a)の状態のとき
の平面図である。
【図3】 従来のGaAs/GaAsウェハを用いたデ
バイスチップ製造工程を工程順に模式的に示した図であ
る。
【図4】 上記図3に示された図3(b)の状態のとき
の平面図である。
【図5】 GaAs/Siウェハを用いて従来法のデバ
イスチップ製造工程をとったときの問題点発生を模式的
に示した図である。
【符号の説明】
1 基板ウェハ 2 エピ層 3 デバイス部 4 ガラス基板 5 金メッキ層 6 切れ目 7 フォトレジスト 8 ワックス

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘテロエピタキシャルウェハ上に碁盤の
    目状に多数のデバイスを製造しデバイスチップに分割す
    る方法において、ウェハ表面から碁盤の目状チップ間に
    エピ層厚さ以上、最終デバイス厚さ以下の切れ目を入れ
    たのち、裏面を最終デバイス厚さまで研削し、チップに
    分割することを特徴とするヘテロエピタキシャルウェハ
    上のデバイスチップ製造方法。
  2. 【請求項2】 ヘテロエピタキシャルウェハの基板がS
    iであることを特徴とする請求項1記載のヘテロエピタ
    キシャルウェハ上のデバイスチップ製造方法。
  3. 【請求項3】 ヘテロエピタキシャルウェハがGaAs
    /Siであることを特徴とする請求項1または2記載の
    ヘテロエピタキシャルウェハ上のデバイスチップ製造方
    法。
  4. 【請求項4】 ヘテロエピタキシャルウェハがGaN/
    SiCであることを特徴とする請求項1記載のヘテロエ
    ピタキシャルウェハ上のデバイスチップ製造方法。
  5. 【請求項5】 ヘテロエピタキシャルウェハがZnSe
    /GaAsであることを特徴とする請求項1記載のヘテ
    ロエピタキシャルウェハ上のデバイスチップ製造方法。
JP33783196A 1996-12-18 1996-12-18 ヘテロエピタキシャルウェハ上のデバイスチップ製造方法 Withdrawn JPH10177974A (ja)

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