JPWO2012035880A1 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

半導体装置の製造方法は、複合ウエハを準備する工程と、複合ウエハに活性層（２３）を形成して第１中間ウエハを得る工程と、第１中間ウエハに表面電極（２４）を形成して第２中間ウエハを得る工程と、表面電極（２４）側に粘着テープ（７１）を貼り付けて第２中間ウエハを支持する工程と、第２中間ウエハを粘着テープ（７１）にて支持しつつ支持層（２１）を除去する工程と、支持層（２１）が除去されて露出したＳｉＣ基板（２２）の主面上に裏面電極を形成する工程と、裏面電極側に粘着テープを貼り付け表面電極（２３）側の粘着テープ（７１）を除去することにより、複数のＳｉＣ基板（２２）を粘着テープにて支持する工程と、裏面電極側の粘着テープによって支持された状態で、ＳｉＣ基板（２２）を切断して複数個の半導体装置を得る工程とを備えている。

Description

本発明は半導体装置の製造方法に関し、より特定的には、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造方法に関するものである。

近年、半導体装置の高耐圧化、低損失化、高温環境下での使用などを可能とするため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素（ＳｉＣ）の採用が進められつつある。炭化珪素は、従来から半導体装置を構成する材料として広く使用されている珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体である。そのため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素を採用することにより、半導体装置の高耐圧化、オン抵抗の低減などを達成することができる。また、炭化珪素を材料として採用した半導体装置は、珪素を材料として採用した半導体装置に比べて、高温環境下で使用された場合の特性の低下が小さいという利点も有している。

一方、半導体装置を効率よく製造するためには、大口径の基板を用いることが有効である。そのため、単結晶炭化珪素からなる直径３インチまたは４インチの炭化珪素基板やその製造方法に関して種々の検討がなされ、たとえば昇華法を用いた炭化珪素基板の製造方法が提案されている（たとえば、米国特許出願公開第２００６／００７３７０７号明細書（特許文献１）、米国特許出願公開第２００７／０２０９５７７号明細書（特許文献２）および米国特許出願公開第２００６／００７５９５８号明細書（特許文献３）参照）。

米国特許出願公開第２００６／００７３７０７号明細書 米国特許出願公開第２００７／０２０９５７７号明細書 米国特許出願公開第２００６／００７５９５８号明細書

しかし、半導体装置の製造を一層効率化させる観点から、炭化珪素基板に対してはさらなる大口径化（たとえば４インチ以上）が求められている。ここで、昇華法によって大口径の炭化珪素基板を作製するためには、温度が均一な領域を広くする必要がある。しかし、昇華法における炭化珪素の成長温度は２０００℃以上と高く温度制御が難しいため、温度が均一な領域を広くすることは容易ではない。そのため、比較的大口径化が容易である昇華法を用いた場合でも、結晶性に優れた大口径（たとえば４インチ以上）の炭化珪素基板を作製することは容易ではなく、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造効率の向上が難しいという問題があった。

そこで、本発明の目的は、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造効率を向上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供することである。

本発明に従った半導体装置の製造方法は、単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ基板が平面的に見て複数並べて配置された状態で、当該複数のＳｉＣ基板の一方の主面側が支持層により接続された複合ウエハ（ＳｉＣ基板が支持層の主面に沿って複数並べて配置された複合ウエハ）を準備する工程と、複合ウエハのＳｉＣ基板上に活性層を形成することにより第１中間ウエハを作製する工程と、第１中間ウエハの活性層上に表面電極を形成することにより第２中間ウエハを作製する工程と、第２中間ウエハの表面電極が形成された側の主面を粘着テープに貼り付けることにより前記複数のＳｉＣ基板を平面的に見て複数並べて配置された状態で粘着テープにて支持する工程と、第２中間ウエハの複数のＳｉＣ基板を平面的に見て複数並べて配置された状態で粘着テープにて支持しつつ、支持層を除去する工程とを備えている。本発明に従った半導体装置の製造方法は、さらに、支持層が除去されることにより露出したＳｉＣ基板の主面上に裏面電極を形成する工程と、裏面電極が形成された側に粘着テープを貼り付けるとともに、表面電極が形成された側の粘着テープを除去することにより、複数のＳｉＣ基板を平面的に見て複数並べて配置された状態で粘着テープにて支持する工程と、裏面電極が形成された側の粘着テープによって平面的に見て複数並べて支持された状態で、ＳｉＣ基板を厚み方向に切断することにより、複数個の半導体装置を得る工程とを備えている。

本発明の半導体装置の製造方法においては、単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ基板が平面的に見て複数並べて配置された状態で、複数のＳｉＣ基板の一方の主面側が支持層により接続された複合ウエハが準備される。上述のように、単結晶炭化珪素からなる基板は、高品質を維持しつつ大口径化することが困難である。これに対し、高品質化が容易な小口径の炭化珪素単結晶から採取したＳｉＣ基板を平面的に複数並べて配置したうえで、これらを大口径の支持層により接続することにより、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板として取り扱うことが可能な複合ウエハを得ることができる。そして、この大口径の複合ウエハを用いることにより、半導体装置を効率よく製造することができる。

ここで、上記支持層としては、たとえば上記ＳｉＣ基板に比べて結晶性などの品質が低い炭化珪素基板からなる層や、金属からなる層を採用することができる。そして、これらの支持層が最終的に得られる半導体装置に含まれないことが好ましい場合、製造プロセス中において上記支持層は除去される。しかし、何ら対策を講じることなく複数のＳｉＣ基板を接続する支持層が除去されると、複数のＳｉＣ基板が互いに分離し高効率な半導体装置の製造を妨げる。

これに対し、本発明の半導体装置の製造方法では、粘着テープにて第２中間ウエハの複数のＳｉＣ基板を平面的に見て複数並べて配置された状態で支持しつつ支持層が除去される。そして、その後ＳｉＣ基板を厚み方向に切断することにより、複数個の半導体装置を得る工程に至るまで、複数のＳｉＣ基板が平面的に見て複数並べて配置された状態で粘着テープによって支持される。これにより、複数のＳｉＣ基板が互いに分離することが回避されるため、半導体装置の製造の効率化を達成することができる。

以上のように、本発明の半導体装置の製造方法によれば、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造効率を向上させることができる。

なお、上記活性層とは、目的とする半導体装置の動作に直接寄与する層であって、たとえば複数の互いに異なる導電型を有する領域を含むエピタキシャル成長層である。

上記半導体装置の製造方法においては、上記裏面電極を形成する工程は、支持層が除去されることにより露出したＳｉＣ基板の主面上に金属層を形成する工程と、当該金属層を加熱する工程とを含んでいてもよい。これにより、ＳｉＣ基板とオーミックコンタクトを形成可能な裏面電極を容易に形成することができる。

上記半導体装置の製造方法においては、金属層を加熱する工程では、表面電極の温度が１８０℃以下に維持されてもよい。これにより、上記粘着テープに高い耐熱性が必要なくなるため、粘着テープの材質選択の幅が広がり、たとえば一般的な樹脂テープを上記粘着テープとして採用することが可能となる。

上記半導体装置の製造方法において好ましくは、金属層を加熱する工程では、上記金属層が局所的に加熱される。つまり、金属層を加熱する工程では、金属層に隣接する領域の温度上昇が抑制されつつ、金属層が加熱されることが好ましい。

本発明の半導体装置の製造方法では、裏面電極の形成前に表面電極が形成される。そして、表面電極には、比較的融点の低いＡｌ（アルミニウム）などの金属からなる配線が接続される場合がある。そのため、上記金属層は局所的に加熱され、上記配線等の損傷を抑制することが好ましい。

上記半導体装置の製造方法においては、上記金属層を加熱する工程では、金属層にレーザーが照射されることにより、金属層が局所的に加熱されてもよい。金属層の局所的な加熱は、照射範囲を限定することが容易なレーザー照射を採用することにより容易に達成することができる。

上記半導体装置の製造方法においては、上記レーザーの波長は３５５ｎｍであってもよい。レーザーの波長が長すぎると、金属層に十分吸収されず適切な金属層の加熱が難しくなる、金属層にピンホール等の欠損部が存在した場合にレーザーが金属層にて吸収されないだけでなく炭化珪素からなるＳｉＣ基板や活性層でも吸収されないため、ＳｉＣ基板および活性層を通過したレーザーが表面電極や周囲の装置等に損傷を与える可能性がある、などの問題が生じる。一方、レーザーの波長が短すぎると、低コストな高出力のレーザーが得られにくい、などの問題が生じるおそれがある。また、波長３５５ｎｍのレーザーは、比較的容易に発振させることができる。波長３５５ｎｍのレーザーは、たとえばＹＡＧ（Ｙｉｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）レーザー装置により照射することができる。

上記半導体装置の製造方法においては、金属層を形成する工程よりも後であって金属層を加熱する工程よりも前に、ＳｉＣ基板が平面的に見て複数並べて配置された状態を維持しつつ、ＳｉＣ基板の、表面電極が形成された側の粘着テープを貼り替える工程をさらに備えていてもよい。また、上記半導体装置の製造方法においては、支持層を除去する工程よりも後であって、裏面電極を形成する工程よりも前に、ＳｉＣ基板が平面的に見て複数並べて配置された状態を維持しつつ、ＳｉＣ基板の、表面電極が形成された側の粘着テープを貼り替える工程をさらに備えていてもよい。

このように、粘着テープを適宜貼り替えることにより、その後のプロセスに適した粘着テープを用いることができる。特に、前工程において粘着テープに損傷等が生じたり粘着力が低下したりするような場合、あるいは後工程に特に適した粘着テープが存在する場合、粘着テープを貼り替えることが望ましい。

上記半導体装置の製造方法においては、粘着テープには、紫外線を照射することにより粘着力が低下する粘着テープが用いられてもよい。また、上記半導体装置の製造方法においては、粘着テープには、加熱されることにより粘着力が低下する粘着テープが用いられてもよい。

このように、必要に応じて容易に粘着力を低下させることが可能な粘着テープを採用することにより、本発明の半導体装置の製造方法をスムーズに実施することができる。

上記本発明の半導体装置の製造方法においては、上記複合ウエハを準備する工程では、ＳｉＣ基板の支持層とは反対側の主面の、｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上６５°以下となっている複合ウエハが準備されてもよい。

六方晶の単結晶炭化珪素は、＜０００１＞方向に成長させることにより、高品質な単結晶を効率よく作製することができる。そして、＜０００１＞方向に成長させた炭化珪素単結晶からは、｛０００１｝面を主面とする炭化珪素基板を効率よく採取することができる。一方、面方位｛０００１｝に対するオフ角が５０°以上６５°以下である主面を有する炭化珪素基板を用いることにより、高性能な半導体装置を製造できる場合がある。

具体的には、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の作製に用いられる炭化珪素基板は、面方位｛０００１｝に対するオフ角が８°程度である主面を有していることが一般的である。そして、当該主面上に活性層となるべきエピタキシャル成長層が形成されるとともに、当該エピタキシャル成長層上に酸化膜、電極などが形成され、ＭＯＳＦＥＴが得られる。このＭＯＳＦＥＴにおいては、エピタキシャル成長層と酸化膜との界面を含む領域にチャネル領域が形成される。しかし、このような構造を有するＭＯＳＦＥＴにおいては、基板の主面の｛０００１｝面に対するオフ角が８°程度であることに起因して、チャネル領域が形成されるエピタキシャル成長層と酸化膜との界面付近において多くの界面準位が形成され、キャリアの走行の妨げとなって、チャネル移動度が低下する。

これに対し、上記複合ウエハを準備する工程において、ＳｉＣ基板の支持層とは反対側の主面の、｛０００１｝面に対するオフ角を５０°以上６５°以下としておくことにより、上記界面準位の形成が低減され、オン抵抗が低減されたＭＯＳＦＥＴなどの半導体装置を作製することができる。

上記本発明の半導体装置の製造方法においては、上記複合ウエハを準備する工程では、ＳｉＣ基板の支持層とは反対側の主面のオフ方位と＜０１−１０＞方向とのなす角が５°以下となっている複合ウエハが準備されてもよい。

＜０１−１０＞方向は、ＳｉＣ基板における代表的なオフ方位である。そして、ＳｉＣ基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを５°以下とすることにより、ＳｉＣ基板上へのエピタキシャル成長層の形成などを容易にすることができる。

上記本発明の半導体装置の製造方法においては、上記複合ウエハを準備する工程では、ＳｉＣ基板の支持層とは反対側の主面の、＜０１−１０＞方向における｛０−３３−８｝面に対するオフ角が−３°以上５°以下となっている複合ウエハが準備されてもよい。

これにより、炭化珪素基板を用いてＭＯＳＦＥＴを作製した場合におけるチャネル移動度を、より一層向上させることができる。ここで、面方位{０−３３−８}に対するオフ角を−３°以上＋５°以下としたのは、チャネル移動度と当該オフ角との関係を調査した結果、この範囲内で特に高いチャネル移動度が得られたことに基づいている。

また、「＜０１−１０＞方向における{０−３３−８}面に対するオフ角」とは、＜０１−１０＞方向および＜０００１＞方向を含む平面への上記主面の法線の正射影と、{０−３３−８}面の法線とのなす角度であり、その符号は、上記正射影が＜０１−１０＞方向に対して平行に近づく場合が正であり、上記正射影が＜０００１＞方向に対して平行に近づく場合が負である。

なお、上記主面の面方位は、実質的に{０−３３−８}であることがより好ましく、上記主面の面方位は{０−３３−８}であることがさらに好ましい。ここで、主面の面方位が実質的に{０−３３−８}であるとは、基板の加工精度などを考慮して実質的に面方位が{０−３３−８}とみなせるオフ角の範囲に基板の主面の面方位が含まれていることを意味し、この場合のオフ角の範囲はたとえば{０−３３−８}に対してオフ角が±２°の範囲である。これにより、上述したチャネル移動度をより一層向上させることができる。

さらに、｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上６５°以下であるＳｉＣ基板の支持層とは反対側の主面は、カーボン面側の面であることが好ましい。これにより、たとえば半導体装置としてＭＯＳＦＥＴ等を作製した場合におけるチャネル移動度を、より一層向上させることができる。ここで、六方晶の単結晶炭化珪素の（０００１）面はシリコン面、（０００−１）面はカーボン面と定義される。つまり、上記主面のオフ方位と＜０１−１０＞方向とのなす角が５°以下である構成を採用する場合、上記主面を（０−３３−８）面に近いものとすることにより、チャネル移動度をさらに向上させることができる。

上記本発明の半導体装置の製造方法においては、複合ウエハを準備する工程では、ＳｉＣ基板の支持層とは反対側の主面のオフ方位と＜−２１１０＞方向とのなす角が５°以下となっている複合ウエハが準備されてもよい。

＜−２１１０＞方向は、上記＜０１−１０＞方向と同様に、ＳｉＣ基板における代表的なオフ方位である。そして、ＳｉＣ基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを±５°とすることにより、ＳｉＣ基板上へのエピタキシャル成長層の形成などを容易にすることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の半導体装置の製造方法によれば、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造効率を向上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。

半導体装置の製造方法の概略を示すフローチャートである。 半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。 半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。 半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。 半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。 半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。 半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。 半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。 半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。また、本明細書中においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示す。また、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。

図１を参照して、本発明の一実施の形態である本実施の形態における半導体装置の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）として複合ウエハ準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図２を参照して、単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ基板２２が平面的に見て複数並べて配置された状態で、複数のＳｉＣ基板２２の一方の主面側が支持層２１により接続された複合ウエハ１０が準備される。ＳｉＣ基板２２としては、たとえば４Ｈ−ＳｉＣなどの六方晶炭化珪素からなる基板を採用することができる。また、支持層２１としては金属からなる基板を採用してもよいが、熱膨張係数等の物性の違いによる反りなどを抑制する観点から、炭化珪素からなる基板が採用されることが好ましい。支持層２１を構成する炭化珪素としては多結晶炭化珪素やアモルファス炭化珪素を採用してもよいが、４Ｈ−ＳｉＣなどの六方晶炭化珪素である単結晶炭化珪素を採用することがより好ましい。

次に、工程（Ｓ２０）として活性層形成工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図２および図３を参照して、複合ウエハ１０のＳｉＣ基板２２上に活性層２３が形成されることにより第１中間ウエハ１１が作製される。具体的には、たとえばＳｉＣ基板２２上に炭化珪素からなるエピタキシャル成長層が形成される。その後、エピタキシャル成長層中に、たとえばイオン注入により不純物が導入された領域が形成される。そして、活性化アニールが実施されることにより、エピタキシャル成長層中に導電型の異なる複数の領域が形成される。これにより、半導体装置の所定の動作に寄与する活性層２３が得られる。

次に、工程（Ｓ３０）として表面電極形成工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、図３および図４を参照して、第１中間ウエハ１１の活性層２３上に表面電極２４が形成されることにより第２中間ウエハ１２が作製される。具体的には、たとえば活性層２３上にゲート絶縁膜を挟んで配置され、ポリシリコンからなるゲート電極や、活性層２３に接触して配置され、ニッケルからなるソース電極などが形成される。

次に、工程（Ｓ４０）として表面側テープ貼り付け工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、第２中間ウエハ１２の表面電極２４が形成された側の主面が粘着テープに貼り付けられことにより複数のＳｉＣ基板２２が平面的に見て複数並べて配置された状態で粘着テープにて支持される。具体的には、図５を参照して、まず環状の金属からなるリングフレーム７２が準備される。次に、リングフレーム７２を貫通する孔を閉じるように、粘着テープ７１がリングフレーム７２に取り付けられ、保持される。このように粘着テープ７１がリングフレーム７２に保持されることにより、粘着テープ７１は平坦性が確保される。そして、粘着テープ７１の粘着面に、表面電極２４が形成された側の主面が接触するように第２中間ウエハ１２が粘着テープ７１に貼り付けられる。その結果、第２中間ウエハ１２は粘着テープ７１に貼り付けられた状態で、リングフレーム７２の内周面に取り囲まれる位置に保持される。なお、粘着テープ７１としては種々の構成を有するものを採用することができるが、たとえば基材にポリエステル、粘着剤にアクリル粘着剤、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリオレフィン、セパレータにＰＥＴを用いたものを採用することができる。また、粘着テープ７１の厚みは１５０μｍ以下とすることが好ましい。

次に、工程（Ｓ５０）として支持層除去工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、第２中間ウエハ１２の複数のＳｉＣ基板２２が、平面的に見て複数並べて配置された状態で粘着テープ７１にて支持されつつ、支持層２１が除去される。具体的には、図６を参照して、粘着テープ７１において第２中間ウエハ１２を保持する側とは反対側の主面が押圧部材７３により、リングフレーム７２の軸方向に押される。これにより、粘着テープ７１は弾性変形し、当該粘着テープ７１により保持される第２中間ウエハ１２の、少なくとも支持層２１がリングフレーム７２の内周面に取り囲まれる位置から離脱する。そして、研削盤（図示しない）などの研削装置の研削面に支持層２１が押し付けられることにより、支持層２１が研削される。これにより、図７に示すように支持層２１が除去される。このとき、ＳｉＣ基板２２の一部も研削により除去されてもよい。また、支持層２１が除去された後におけるＳｉＣ基板および活性層２３の厚みの合計値は１５０μｍ以下とすることができる。これにより、作製される半導体装置のオン抵抗を低減することができる。

次に、工程（Ｓ６０）としてテープ貼り替え工程が実施される。この工程では、工程（Ｓ５０）が完了し、押圧部材７３による粘着テープ７１の押圧を終了させた後、粘着テープ７１を貼り替える。この工程（Ｓ６０）は本発明の半導体装置の製造方法において必須の工程ではないが、工程（Ｓ５０）において弾性変形するなどして損傷する可能性のある粘着テープ７１を交換しておくことにより、粘着テープ７１の損傷に起因する不具合を未然に回避することができる。

次に、図１を参照して、裏面電極形成工程が実施される。この工程では、工程（Ｓ５０）において支持層が除去されることにより露出したＳｉＣ基板２２の主面上に裏面電極が形成される。この裏面電極形成工程は、工程（Ｓ７０）として実施される金属層形成工程、工程（Ｓ８０）として実施されるテープ貼り替え工程、および工程（Ｓ９０）として実施されるアニール工程を含んでいる。工程（Ｓ７０）では、図８を参照して、ＳｉＣ基板２２の活性層２３が形成された側とは反対側の主面上に、ニッケルなどの金属からなる金属層が形成される。この金属層の形成は、たとえばスパッタリングにより実施することができる。このとき、必要に応じて冷却機構（図示しない）による粘着テープ７１、リングフレーム７２およびウエハの冷却を実施してもよい。

次に、工程（Ｓ８０）では、工程（Ｓ７０）が完了した後の粘着テープ７１を貼り替える。この工程（Ｓ８０）は本発明の半導体装置の製造方法において必須の工程ではないが、工程（Ｓ７０）までのプロセスにおいて損傷している可能性のある粘着テープ７１を交換しておくことにより、あるいは後述の工程（Ｓ９０）に適した他の粘着テープ７１に交換しておくことにより、粘着テープ７１の損傷等に起因する不具合を未然に回避することができる。

次に、工程（Ｓ９０）では、工程（Ｓ７０）において形成された金属層が加熱される。具体的には、図８を参照して、たとえば工程（Ｓ７０）においてニッケルからなる金属層が形成された場合、工程（Ｓ９０）における加熱により少なくともＳｉＣ基板２２に接する金属層の領域がシリサイド化し、ＳｉＣ基板２２とオーミックコンタクトを形成する裏面電極２５が得られる。

次に、工程（Ｓ１００）として反転工程が実施される。この工程（Ｓ１００）では、図８および図９を参照して、裏面電極２５が形成された側に粘着テープが貼り付けられるとともに、表面電極２４が形成された側の粘着テープが除去されることにより、複数のＳｉＣ基板２２が平面的に見て複数並べて配置された状態で粘着テープ７１にて支持される。これにより、図９に示すように、ウエハが工程（Ｓ９０）の状態に対して反転した状態で、粘着テープ７１により保持される。その結果、ウエハの表面側が観察可能な状態となり、次の工程（Ｓ１１０）の実施が容易となる。

次に、工程（Ｓ１１０）としてダイシング工程が実施される。この工程（Ｓ１１０）では、図９を参照して、裏面電極２５が形成された側の粘着テープ７１によって平面的に見て複数並べて支持された状態で、ＳｉＣ基板２２が厚み方向に切断されることにより（ダイシング）、複数個の半導体装置１が得られる。なお、この切断は、レーザーダイシング、スクライブにより実施してもよい。

ここで、本実施の形態における半導体装置１の製造方法では、単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ基板２２が平面的に見て複数並べて配置された状態で、複数のＳｉＣ基板２２の一方の主面側が支持層２１により接続された複合ウエハ１０が準備される（図２参照）。このように、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板として取り扱うことが可能な複合ウエハ１０を用いることにより、半導体装置１を効率よく製造することができる。

また、本実施の形態における半導体装置１の製造方法では、粘着テープ７１を用いて第２中間ウエハ１２が支持された状態で支持層２１が除去される。そして、その後工程（Ｓ１１０）においてＳｉＣ基板２２が切断されて複数個の半導体装置１が得られるまで、粘着テープ７１により複数のＳｉＣ基板２２が平面的に見て複数並べて配置された状態で支持され続ける。その結果、複数のＳｉＣ基板２２が互いに分離することが回避されるため、半導体装置１の製造を効率化することができる。

また、支持層２１が除去されて薄くなり、強度が低下したウエハ（ＳｉＣ基板２２）は、上記製造方法においては粘着テープ７１により補強された状態で保持されるため、プロセス中におけるウエハの破損の発生が抑制される。さらに、支持層２１が除去されて薄くなったウエハは、リングフレーム７２に保持された粘着テープ７１に貼り付けられた状態で、上記各工程を実施するための装置間を搬送される。そのため、ウエハの装置間の搬送をスムーズに実施することができる。

このように、本実施の形態における半導体装置の製造方法は、プロセスが簡便で、製造効率に優れるため、量産に適した半導体装置の製造方法となっている。

ここで、上記工程（Ｓ６０）および（Ｓ８０）における粘着テープ７１の貼り替えは、以下のように実施することができる。まず、平面的に見て複数並べて配置された状態で、複数のＳｉＣ基板２２を吸着部材により保持する。その後、粘着テープを剥がした上で、新たな粘着テープを貼り付け、その後吸着部材による吸着を解除する。

さらに、工程（Ｓ６０）、（Ｓ８０）、（Ｓ１００）などにおける粘着テープ７１の貼り付けや除去は、自動化されてもよい。

また、上記工程（Ｓ９０）においては、表面電極２４の温度が１８０℃以下に維持されてもよい。これにより、上記粘着テープに高い耐熱性が必要なくなるため、粘着テープの材質選択の幅が広がり、たとえば一般的な樹脂テープを上記粘着テープとして採用することが可能となる。

また、上記工程（Ｓ９０）においては、金属層が局所的に加熱されることが好ましい。これにより、工程（Ｓ３０）において形成された配線や粘着テープ７１などに損傷が発生することを抑制することができる。そして、この局所的な加熱は、金属層に対するレーザー照射により達成されてもよい。これにより、局所的な加熱を容易に達成することができる。

さらに、上記レーザーの波長は３５５ｎｍであることが好ましい。これにより、金属層にピンホール等の欠損部が存在した場合でも、表面電極２４や周囲の装置等に損傷を与えることを抑制しつつ、金属層を適切に加熱することができる。

また、上記レーザーとしては、パルス幅１０ｎｓｅｃ以上５０ｎｓｅｃ以下のパルスレーザーを採用することができる。また、上記レーザーのエネルギー密度は、０．５Ｊ／ｃｍ^２以上２Ｊ／ｃｍ^２以下とすることができる。エネルギー密度が０．５Ｊ／ｃｍ^２未満の場合、エネルギーが不足して加熱が不十分となり、十分なオーミックコンタクトが得られないおそれがある。一方、エネルギー密度が２Ｊ／ｃｍ^２を超える場合、表面アブレーションが生じて電極が飛散する、抵抗が上昇する、などの問題が生じるおそれがある。

さらに、本実施の形態の粘着テープには、紫外線を照射することにより粘着力が低下する粘着テープ（ＵＶテープ）や、加熱されることにより粘着力が低下する粘着テープが用いられてもよい。このように、必要に応じて容易に粘着力を低下させることが可能な粘着テープを採用することにより、上記製造プロセスをスムーズに実施することができる。

また、工程（Ｓ１０）では、ＳｉＣ基板２２の支持層２１とは反対側の主面の、｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上６５°以下となっている複合ウエハ１０が準備されてもよい。これにより、たとえば工程（Ｓ２０）において形成される活性層２３上にゲート酸化膜が形成され、これらの界面付近にチャネル領域が形成された場合、上記界面付近における界面準位の形成が抑制されるため、オン抵抗が低減された半導体装置１を製造することができる。

さらに、工程（Ｓ１０）では、ＳｉＣ基板２２の支持層２１とは反対側の主面のオフ方位と＜０１−１０＞方向とのなす角が５°以下となっている複合ウエハ１０が準備されてもよい。これにより、ＳｉＣ基板２２上へのエピタキシャル成長層の形成などが容易となる。さらに、ＳｉＣ基板２２の支持層２１とは反対側の主面の、＜０１−１０＞方向における｛０−３３−８｝面に対するオフ角は−３°以上５°以下であってもよい。これにより、上記界面準位の形成を一層抑制し、よりオン抵抗が低減された半導体装置１を製造することができる。さらに、ＳｉＣ基板２２の支持層２１とは反対側の主面をカーボン面側の面とすることにより、よりオン抵抗が低減された半導体装置１を製造することができる。

一方、工程（Ｓ１０）では、ＳｉＣ基板２２の支持層２１とは反対側の主面のオフ方位と＜−２１１０＞方向とのなす角が５°以下となっている複合ウエハが準備されてもよい。この場合も、ＳｉＣ基板２２上へのエピタキシャル成長層の形成などが容易となる。

なお、本発明の半導体装置の製造方法により製造可能な半導体装置は、表面電極および裏面電極を有する半導体装置であれば特に限定されるものではなく、たとえばＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＪＦＥＴ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ダイオードなどを本発明の製造方法により製造することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の半導体装置の製造方法は、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造方法に、特に有利に適用され得る。

１ 半導体装置、１０ 複合ウエハ、１１ 第１中間ウエハ、１２ 第２中間ウエハ、２１ 支持層、２２ ＳｉＣ基板、２３ 活性層、２４ 表面電極、２５ 裏面電極、７１ 粘着テープ、７２ リングフレーム、７３ 押圧部材。

Claims (10)

1. 単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ基板（２２）が平面的に見て複数並べて配置された状態で、前記複数のＳｉＣ基板（２２）の一方の主面側が支持層（２１）により接続された複合ウエハ（１０）を準備する工程と、
   前記複合ウエハ（１０）の前記ＳｉＣ基板（２２）上に活性層（２３）を形成することにより第１中間ウエハ（１１）を作製する工程と、
   前記第１中間ウエハ（１１）の前記活性層（２３）上に表面電極（２４）を形成することにより第２中間ウエハ（１２）を作製する工程と、
   前記第２中間ウエハ（１２）の前記表面電極（２４）が形成された側の主面を粘着テープ（７１）に貼り付けることにより前記複数のＳｉＣ基板（２２）を平面的に見て複数並べて配置された状態で粘着テープ（７１）にて支持する工程と、
   前記第２中間ウエハ（１２）の前記複数のＳｉＣ基板（２２）を平面的に見て複数並べて配置された状態で粘着テープ（７１）にて支持しつつ、前記支持層（２１）を除去する工程と、
   前記支持層（７１）が除去されることにより露出した前記ＳｉＣ基板（２２）の主面上に裏面電極（２５）を形成する工程と、
   前記裏面電極（２５）が形成された側に粘着テープ（７１）を貼り付けるとともに、前記表面電極（２４）が形成された側の粘着テープ（７１）を除去することにより、前記複数のＳｉＣ基板（２２）を平面的に見て複数並べて配置された状態で粘着テープ（７１）にて支持する工程と、
   前記裏面電極（２５）が形成された側の粘着テープ（７１）によって平面的に見て複数並べて支持された状態で、前記ＳｉＣ基板（２２）を厚み方向に切断することにより、複数個の半導体装置（１）を得る工程とを備えた、半導体装置（１）の製造方法。
2. 前記裏面電極（２５）を形成する工程は、
   前記支持層（２１）が除去されることにより露出した前記ＳｉＣ基板（２２）の主面上に金属層を形成する工程と、
   前記金属層を加熱する工程とを含んでいる、請求項１に記載の半導体装置（１）の製造方法。
3. 前記金属層を加熱する工程では、前記表面電極（２４）の温度が１８０℃以下に維持される、請求項２に記載の半導体装置（１）の製造方法。
4. 前記金属層を加熱する工程では、前記金属層が局所的に加熱される、請求項２に記載の半導体装置（１）の製造方法。
5. 前記金属層を加熱する工程では、前記金属層にレーザーが照射されることにより、前記金属層が局所的に加熱される、請求項４に記載の半導体装置（１）の製造方法。
6. 前記レーザーの波長は３５５ｎｍである、請求項５に記載の半導体装置（１）の製造方法。
7. 前記金属層を形成する工程よりも後であって前記金属層を加熱する工程よりも前に、前記ＳｉＣ基板（２２）が平面的に見て複数並べて配置された状態を維持しつつ、前記ＳｉＣ基板（２２）の、前記表面電極（２４）が形成された側の粘着テープ（７１）を貼り替える工程をさらに備えた、請求項２に記載の半導体装置（１）の製造方法。
8. 前記支持層を除去する工程よりも後であって、前記裏面電極を形成する工程よりも前に、前記ＳｉＣ基板（２２）が平面的に見て複数並べて配置された状態を維持しつつ、前記ＳｉＣ基板（２２）の、前記表面電極（２４）が形成された側の粘着テープ（７１）を貼り替える工程をさらに備えた、請求項１に記載の半導体装置（１）の製造方法。
9. 前記粘着テープ（７１）には、紫外線を照射することにより粘着力が低下する粘着テープ（７１）が用いられる、請求項１に記載の半導体装置（１）の製造方法。
10. 前記粘着テープ（７１）には、加熱されることにより粘着力が低下する粘着テープ（７１）が用いられる、請求項１に記載の半導体装置（１）の製造方法。

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