JPS5936923A

JPS5936923A - ウエハ補強法

Info

Publication number: JPS5936923A
Application number: JP57147432A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Ehata; 敏樹江畑
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1982-08-24
Filing date: 1982-08-24
Publication date: 1984-02-29
Also published as: JPH0358169B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は半導体ウェハの補強法に関する。

（ア）半導体ウェハの厚みＳｉ　％　ＧａＡｓその能の半導体単結晶クエハｐ厚み
は、ウェハの大口径化に伴い増加してゆく。ウェハの自
重によって、クエかが撓まないように、クエかには成る
程度の厚みが必要である。撓まないだめの最小厚みは、
ウェハの口径が太きくなるに従い増加する。

現在、１０００個以上のトランジスタが高密度に集積化
されたＬＳＩ　（大規模％積回路）等が多数製造されて
いる。

半導体レーザ等のように、電流の比較的多く流れる光半
導体素子も多く使われる。

ＬＳＩ−や半導体レーザ等の半導体素子は、微細化する
に従って、素子を流れる電流密度が大きくなる。発熱が
増えるので、効率よく放熱することが重要になる。チッ
プの厚みは薄い方が、放熱の効率がよい。

また、適用する周波数帯が増大するに従って、基板の厚
みを薄くするという要請が強くなる。

以上のように半導体ウェハは、薄い方が望ましいが、最
初から薄くする事はできない。先述の自重による撓みの
問題があるからである。

（イ）ウェハの薄片化工程半導体素子の基板は薄くしなければならないので、半導
体素子製作工程中に、ウェハの薄片化工程例えば、薬液
による裏面のエツチングが行ワれる。

従来の薄片化王倶について説明する。

第１図（ａ）〜（ｃｌは、ＧａＡｓ電界効果トランジス
り（ＦＥｒ）の製造工程を示す断面図である。

（ａ）に於て、基板１はＧａ６Ｎｓ単結晶である。クエ
・・の−＋ｔで、多くのデツプ（こなるべきものが左右
に連続１７ているが、簡単のため、１チップ分だけを図
示しだ。以下（ｄ）までウェハのままである。

（ａ）で、基板１に、動作層２が１ビ成されて！ねる。

（ｂ　）に於て、動作層２の上に、ソース電極３、ドレ
イン電極４及びゲート電極５が設けられる。

ＦＥＴがこのよう（・て作製された後、ウェハの表面全
体に表面保護膜６を形成する。これを（ｃ）に示す。

表面（Ｖ護膜６は有機樹脂膜例えばフォトレジストを用
いると良い。

次にウェハの裏面をエツチングして、厚みを２００μｍ
以下１てする。（ｄ）に於て破線はエツチングにより除
去された部分を示す。

このようにして、薄片化工程（ｄ）を経てから、ウェハ
をスクライプして、個々のチップに分割し、素子として
組立てる。

第１図に示すものは、まずＦＥＴを作成し、これ全保護
°するフォトレジスト等の被膜で覆って、裏面をエツチ
ングする。エツチング後、表面のフォトレジストを除去
するのが容易である、という利点がある。

しかし、エツチング液が保護膜６と基板１の界面にしみ
込み易く、歩留りを大きく低下させる原因となっている
。

エツチング液の界面への浸入を防ぐために、付着力の強
い無機化合物を保護膜とすることが考えられる。たとえ
ば、窒化硅素膜で、ＦＥＴ表面を保護すれば良い。しか
し、こうすると、裏面をエツチングした後、保護膜を除
去するために、弗素を含んだ薬液や反応性の強いガスを
使用しなければならない。これらの薬液、ガスによって
、基板表面のＦＥＴを劣化させる危険性がある。必ずし
も最良の方法とはいえない。

（り）薄片化工程を最初に行う方法半導体素子製造工程の最初に薄片化工程を行うこともで
きる。こうすれば、保護膜を必要とせず、エツチング液
により、表面の素子が劣化するという１洪れがない。

゛１′、導体結晶クエハを、捷ず厚さ２００μｍ以下に
して、ＦＥＴを表面に作製する。

薄片化１−た−１：寸では、クエ・・の機械的強度が著
しく低い。製造工程中に受ける衝撃により、ウェハが簡
ｒ１（に割Ｊ″Ｌる、という難点がある。

とｈを防ぐために、薄くされた基板フェノ・１を第２図
に示すように、樹脂７で、ガラスなどの補強用Ｊ：（（
反８へ貼付ける補強法が考えられる。

しかし、これも、工程中の各種の処理、特に熱によって
接着不良が生じやすい。必ずしも、安定性ある手段とは
言い璧い。

い寸ひとつ難点があった。基板クエ・・１の土にＦＥＴ
等を作製した後、クエ・・１全割らないように、補強用
基板８や・ら剥離しなければならない。これは、技術的
に高度の工夫を要するものであった。

このように、最初に薄片化工程を行うものも、補強を必
要とし、このため複雑な工程が加えられ、素子製作の歩
留りを低下させることが多かった。

（１）本発明のりｆか補強法本発明１７Ｆ、、従来法に固有のこれらの問題点を解決
し、簡易な手法で、歩留りの高い結晶基板の補強法を与
える。

本発明は、半導体結晶ウェハをまず薄片化１２、ｒｆ６
に或は側面に、又は裏面と側面に、゛有機樹脂膜数に１
これに無機化合物膜を何升した複合膜全補強膜として被
ｔＵさせるものである。補強＋１！Ｊ全つけたまま素子
を作製し、素子が完成すると、補強膜を除去する。

（オ）第１の実施例以下、実施例によって説明する。

第３図（ａ）〜（ｄ）は半導体素子製造工程を示す断面
図である。

ウェハは直径２インチのＧａ　Ａｓ結晶基板で、初期の
厚みは４００μｍであった。

ＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２の混合水溶液を使って、ウェハの
両面を同時にエツチングし、１８０μｒｎの厚さに薄片
化（〜た。

エツチングすることにより、薄片化と同時に、結晶ウェ
ハ表面（で残存する加工歪層や残留応力を除去する、と
いう効果もある。第３図（ａ）は、イ片化した後のウニ
・・１′を示している。

薄片化された結晶ウニ・・１′の裏面に、ポリイミド樹
脂を、回転塗布と焼成とを５回繰返すことにより、厚さ
２０μｍの補強膜９ｆ：形成した。

耐熱性、耐衝撃性に優１１だ補強膜である。第３図（ｂ
）は補強膜９を裏面に形成１７た状態を示す。

続いて、フォトリングラフィとイオン注入及びリフトオ
フの工程を４工程経ることにより、ＦＥＴを製作した。

第３図（ｃ）はこの状態を示す。

次に、薄片化結晶゛１′のＦＥＴの製作された表面に窒
化硅素膜よりなる保護膜６を形成する。

さらに、０２プラズマにより裏面のポリイミド樹脂の補
強膜９全除去する。第３図ｃｄ）はこの状態を示す。

とれで、ＦＥＴ　＊ウェハ上に作製できたので、チップ
毎に細分化１２、組立工程に移る。

（力）効果この実施例では、計５回のフオ）　ＩＪングラフイ工作
を行った。妻面Ｑて補強膜を作っておくことにより、ウ
ェハの破損率は、補強膜のないときに比べて、′１５　
に低減した。

ウェハは、フォトリングラフィ工程で、マスクとウェハ
を密７着させたときに割れることが多い。

特にウェハ端部の欠けや鵠が原因となって、襞間するケ
ースが殆どである。

こ九に対して、本発明のウェハ補強法では、ウェハ裏面
及び側面を樹脂膜で被覆することにより、ウェハ端部の
欠けや傷の発生を防ぐ効果があり、こ瓦が襞間を防ぎ、
破損率を改護しているものと考えられる。

第２図に示しだガラスの補強基板８に貼付けるいる。

ガラスの補強基板は厚すぎて剛性が高く容易に変形しな
いから、ウェハの変形に対しガラス基板は追随できず、
補強幼果が少いと考えられる。

本発明の補強膜はウェハに応じて変形することができる
ので、ウェハに加わる外力を緩衝する作用がある。緩衝
作用があるので、補強効果が向上する。

（キ）＠２の実施例補強膜として有機樹脂膜の他に無機化合物の被膜を用い
る事もできる。これによって耐薬品性を向上させること
ができる。

第４図（ａ）は、木発Ｆ３Ａを実施するための第２の例
を示すウェハの断面図で、＠ｌの実施例の第３図（ト）
に対応する。

ウェハ裏面をエツチングして薄片化する点は同じである
。

薄片化ウェハ１′の裏面（（第１層として、ポリイミド
樹脂膜１０を、前例と同じ手法で２０μｍの厚さに形成
した。さらに、第２層として、プラズマＣＶＤ法により
窒化硅素膜１１を１μｍの厚さに形成１、である。ポリ
イミド樹脂膜１ｏと窒化硅素膜１１の複合体で補強１漢
９を構成する。

この後、ウェハ表面にＦＥＴを製作する。

ＦＥＴ　ｔ７）　Ｊ二に窒化硅素膜１３と、さら（でフ
ォトレジスト膜１４（・てよって保護膜６を形成する。

第４図（ｂ）はこの状態全示ナクエハの断面図の１チツ
プ分を示す。

次に、ＣＦ４プラズマエツチングで、裏面の窒化硅素膜
１１を除去する。

さらに、０□プラズマで表面の７オトレジスト１模１４
と裏面のポリイミドｍ脂膜１０を除去する。

この後、ウェハを１チツプごとに分ｉ＃ｉ　Ｌ、素子組
立Ｅ作に入る。

（り）適用・値開本発明は、薄片化されたウェハの裏面に、有機樹脂膜或
は無機化合物膜、もしくは両者の複合膜を形成し、ウェ
ハを補強し、襞間を防ぐものであ゛る。

補強膜材料としては、ポリイミド樹脂、窒化硅素膜を例
として挙げた。ポリイミド樹脂はアルカリに弱いが、窒
化硅素膜乞附加すると、耐アルカリ性を向上させること
ができる。これにより、工程上の制約を著しく軽減でき
た。

補強膜としては、前２者の他に、厚膜を形成できる有機
樹脂膜、又は耐薬品性に優れた無機化合物膜などを用い
るこ（！：ができる。

ウェハは、ＧａＡｓに限らず、ｓｌ、Ｇｅ、　Ｇａｐｌ
ｌｎＰその能の■−ｖ族化合物半導体屯結晶、或’Ｉｄ
　ＣｄＳｅ、ＣｄＳその他のＨ−Ｖｌ族化合物半導体単
結晶であっても良い。

ウェハに製作すべき素子もＦＥＴに限らず、パ、イポー
ラトランジスタ、ダイオ−１゛などよりなる素Ｔでちっ
てもよい。

補強１１々はウェハの裏面だけでなく、円周に沿ったＩ
ＲＩＪ而１で面けてもＪ：　Ｌ八。裏面とｆｌｌＵ而の
両方に耐着させるこ七もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の１２ａ八５−ＦＥＴの製造工程を示す断
面図である。ウェハのままの状態であるが、簡単の：た
（＋’）　１　’／グーブ分だけ企図示した。左右に同
じ断面が繰返１７で表われる。（ａ）はフェノ・に動作
層を、設けた状態、（ｂ）は動作層の上にソース、ドレ
イン、グー　ト電］へを設けた状態、（ｃ）は電極を被
覆する表面呆護層全形成した状態、（ｄ）は、ウェハ裏
面をエツチング除去した状態を示す。第２図は、ＩＪ片化したウェハを補強用基板に貼付けて
補強する従来の方法を示す基板、ウェハの断面図。第３図は本発明の実施例に係るウェハ補強法の各法１１
！、を示すウェハの断面図。（ａ）は薄片化した結晶ウ
ェハの断面図。フェノ・のまま処理する且程であるが簡
ｄｉのため、１チップ分だけの断面を示した。同一形状
が左１ＴＶｃ繰返し現われる。（ｂ）は薄片化ウェハの
裏面に補強膜６・形成した状態を示す断面図。（ｃ）は
ウェハ表面にＦＥＴを作製した状態の断面図。（ｄ）は
表面（（保護膜を形成し、裏面の補強膜を除去した状態
を示す断面図。第４図は他の実施例にがかるウェハ補強法の状態を示す
ウェハの断面図。フェノ・の捷ま処理される工程である
が、簡単のため、１チップ分だけの断面を示した。１・・・・・・・・・・・・・・・基板クエハト・・・
・・・・・・・・・薄片化ウェハ２・・・・・・・・・
・・・・・動　作　層３・・・・・・・・・・・・・・
・ソース電極４・・・・・・・・・・・・・・・　ドレ
イン電極５・・・・・・・・・・・・・・ゲート電極６
・・・・・・・・・・・・・・表面保護膜７・・・・・
・・・・・・・・・接　着　剤８・・・・・・・・・・
・・・補強用基板９・・・・・・・・・・・・・補　強
　膜１０・・・・・・・・・・・・・　ポリイミド樹脂
膜１１・・・・・・・・・・・・・窒化硅素膜１３・・
・・・・・・・・・・・・・窒化硅素膜１４パ・・・・
・・・・−・・・・　フォトレジスト膜発　　明　　者
　　　　　　江　　畑　　敏　　樹特許出願人　　住友
電気り業味式会社第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

半導体結晶ウェハの裏面をエツチングして薄片化し、薄
片化δれたウェハの、裏面又は側面或は裏面と側面に、
有機樹脂膜あるいは無機化合物膜、又は有機樹脂膜と無
機化合物膜の複合した補強膜を形成したことを特徴とす
るウェハ補強法。