(57)【要約】【課題】  半導体ウェハの一面側にメッキにより形成されたメッキ膜を形成するとともに、半導体ウェハをその他面側から薄肉化するようにした半導体装置の製造方法において、ウェハの反りを実用レベルまで低減する。【解決手段】  半導体ウェハ１００の表面１００ａ側にメッキ膜１３を形成した後、半導体ウェハ１００をその他面１００ｂ側から薄肉化して所望の厚さにするようにした製造方法において、半導体ウェハ１００を薄肉化する工程では、半導体ウェハ１００の他面１００ｂ側を研削して、半導体ウェハ１００の反りが１．３ｍｍ以下となるように半導体ウェハ１００を所望の厚さよりも厚い状態にとどめた後、研削された半導体ウェハ１００の他面１００ｂ側をウェットエッチングにより除去し、半導体ウェハ１００を所望の厚さとする。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハ（１００）の一面（１００ａ）側にメッキにより形成されたメッキ膜（１３）を形成した後、前記半導体ウェハ（１００）を前記一面（１００ａ）とは反対側の他面（１００ｂ）側から薄肉化して所望の厚さにするようにした半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウェハ（１００）を薄肉化する工程では、前記半導体ウェハ（１００）の前記他面（１００ｂ）側を研削して、前記半導体ウェハ（１００）の反りが１．３ｍｍ以下となるように前記半導体ウェハ（１００）を前記所望の厚さよりも厚い状態にとどめた後
前記研削された前記半導体ウェハ（１００）の前記他面（１００ｂ）側をウェットエッチングにより除去し、前記半導体ウェハ（１００）を前記所望の厚さとすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記メッキ膜としてＮｉメッキ膜（１３ａ）を形成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。
【請求項３】
前記Ｎｉメッキ膜（１３ａ）の膜厚は２μｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記所望の厚さは２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
研削後かつ前記ウェットエッチング前における前記半導体ウェハ（１００）の厚さは３００μｍ以下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。
【請求項６】
前記研削された前記半導体ウェハ（１００）の前記他面（１００ｂ）側を前記ウェットエッチングにより除去する量は、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記メッキ膜（１３）は、はんだ付けによって金属製のヒートシンク（２０）が接合されるものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハの一面側にメッキにより形成されたメッキ膜を形成するとともに、半導体ウェハをその他面側から薄肉化するようにした半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の半導体装置として、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等のパワー素子等、半導体基板の素子形成面である表面側およびその反対側の裏面側に電極を形成してなるものがある。
【０００３】
そして、そのようなＩＧＢＴ等の半導体装置をヒートシンク等で挟み込み、半導体基板における表裏両面の電極を介してヒートシンクと半導体装置とをはんだ接続するようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１１０８９３号公報
【特許文献２】特開２００３−１１００６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体基板の表裏両面に電極を有する半導体装置の場合、一般に、半導体基板の表面側の電極上にメッキによりメッキ膜を形成し、はんだ接続性やボンディングワイヤ接続性を確保するようにしている。
【０００５】
当該半導体装置の一般的な製造方法を、図６の概略断面図を用いて説明する。この半導体装置は、シリコン等からなる半導体ウェハにおいて周知の半導体プロセス技術を用いて製造され、ダイシングカット等により最終的にチップ単位毎に分断されることで形成される。ここでは、半導体ウェハ１００として例えば直径６インチ、厚さ６００μｍのものを用いることとする。
【０００６】
熱拡散やイオン注入等により半導体ウェハ１００の表面１００ａに素子（図示せず）を形成するとともに（素子形成工程）、アルミニウム（以下、Ａｌという）からなるＡｌ電極１１を形成する（Ａｌ電極形成工程、図６（ａ）参照）。
【０００７】
その上に、ポリイミド等からなる保護膜１２を形成するとともに、この保護膜１２に開口部１２ａを形成する（保護膜加工工程、図６（ｂ）参照）。そして、この開口部１２ａから臨むＡｌ電極１１の表面上に、金属電極１３をメッキにより形成する（表面電極形成工程、図６（ｃ）参照）。
【０００８】
ここで、通常、金属電極１３は無電解Ｎｉ／Ａｕメッキにより形成することにより、下側からＮｉメッキ膜１３ａ、金メッキ膜１３ｂが積層されたメッキ膜として構成される。
【０００９】
この後、半導体ウェハ１００の裏面１００ｂを研削して薄肉化する（ウェハ研削工程、図６（ｄ）参照）。このとき、例えば半導体ウェハ１００の厚さが２００μｍになるように研削する。
【００１０】
そして、研削された半導体ウェハ１００の裏面１００ｂ側をさらにウェットエッチングにより除去する（ウェットエッチング工程）。これは、半導体ウェハ１００の裏面１００ｂの表層に研削時に形成される破砕層を除去するためである。この破砕層は、研削された半導体ウェハ１００の裏面１００ｂの最表面から約１０μｍくらいの深さまで形成されており、例えばアモルファス構造等、半導体ウェハ１００の結晶構造がくずれている層である。したがって研削後に半導体ウェハ１００の裏面１００ｂ側をウェットエッチングにより深さ１０μｍ程度エッチングすることにより、当該破砕層を除去する。
【００１１】
その後、半導体基板の表裏両面に電極を有する半導体装置の場合、裏面電極として例えばＮｉ膜をスパッタ等にて形成する。例えば、エッチングされた半導体ウェハ１００の裏面１００ｂに、スパッタによりＡｌ膜５を成膜し、さらに、Ｔｉ膜４ａ、Ｎｉ膜４ｂ、Ａｕ膜４ｃを順次成膜する。こうして、Ａｌ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕの４層からなる裏面電極４ができあがる（図６（ｅ）参照）。
【００１２】
しかる後、ダイシングカットを行い、半導体ウェハ１００をチップ単位毎に分断することにより、半導体装置ができあがる。
【００１３】
ところで、メッキ膜である金属電極１３は、はんだ等が接合されるため、そのＮｉメッキ膜１３ａの膜厚を、例えば５μｍ程度と大きくすることが望ましい。はんだ接合は、はんだを構成する金属（例えばＳｎ）とＮｉメッキ膜１３ａとの相互拡散によりＮｉとはんだ構成金属との合金層が形成されることであるが、Ｎｉメッキ膜１３ａが薄いとはんだ接合の強度が不十分となってしまうからである。
【００１４】
しかしながら、Ｎｉメッキ膜１３ａの膜厚が大きいと、その全応力は大きいものとなる。例えばＮｉメッキ膜１３ａの膜応力が引っ張り応力である場合、表面１００ａ側に金属電極１３を形成して裏面１００ｂ側を研削して薄肉化すると、半導体ウェハ１００は、図７に示すように、金属電極１３側すなわち表面１００ａ側が凹となり裏面１００ｂ側が凸となるように大きく反ってしまう。
【００１５】
なお、半導体ウェハ１００の反りの大きさ（反り量）は、図７に示すように、半導体ウェハ１００の中央部から端部との間における反りｔで表される。
【００１６】
また、Ｎｉメッキ膜１３ａの膜応力のみならず、半導体ウェハ１００の反りｔには、裏面１００ｂに形成された破砕層も関係すると考えられる。上述したように、破砕層は、研削後の裏面１００ｂの最表面から約１０μｍくらいの深さまで存在する例えばアモルファス構造等の結晶構造がくずれた層である。そのため、この破砕層から何らかの応力がさらに裏面１００ｂに発生することにより、半導体ウェハ１００の反りｔが大きくなるものと考えられる。
【００１７】
例えば、半導体ウェハ１００として直径６インチ、厚さ６００μｍのものとし、金属電極１３におけるＮｉメッキ膜１３ａの膜厚を４μｍとした場合、研削前は、半導体ウェハ１００の厚さが６００μｍと厚いため、反りｔの大きさは例えば１５５μｍ程度であってほとんど問題ない。しかし、研削により半導体ウェハ１００を厚さ２００μｍと薄肉化した後には、半導体ウェハ１００の反りｔは１．６ｍｍ程度と大きくなってしまう。
【００１８】
このような大きな反りｔは、後工程での処理、検査に不具合を生じる。さらに、半導体ウェハ１００をダイシングカットしてチップとした後においても、上記反りｔの影響が及ぶため、半導体装置を実装する時等においても不具合が発生する。
【００１９】
ここで、半導体チップ実装時の不具合とは、次のようなことである。例えば、大きな反りを持つ半導体ウェハを、仮に最終的に製造できたとしても、ダイシング後チップとした場合には、反ったチップとなってしまう。そして、このようなチップを例えばリードフレーム等にはんだ付けした場合、チップ中心部に比べチップ端部での接合強度が弱くなり、結果としてチップ全体の接合強度も弱くなってしまう。
【００２０】
なお、上述のように半導体ウェハ１００の裏面１００ｂ側を１０μｍ程度ウェットエッチングして破砕層を除去しても、研削後における半導体ウェハ１００の反りｔが例えば１．６ｍｍと大きいため、ウェットエッチングを行って破砕層を除去しても、半導体ウェハ１００の反りｔは依然として１．３ｍｍ超と大きいままであった。
【００２１】
本発明者らの検討では、ウェハの搬送や製造装置への取り付け等を考慮すると、実用的には半導体ウェハ１００の反りｔは１．３ｍｍ以下に抑えることが必要である。しかしながら、従来の製造方法では、半導体ウェハ１００の反りｔを１．３ｍｍ以下に抑えることは困難であった。
【００２２】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、半導体ウェハの一面側にメッキにより形成されたメッキ膜を形成するとともに、半導体ウェハをその他面側から薄肉化するようにした半導体装置の製造方法において、ウェハの反りを実用レベルまで低減できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体ウェハ（１００）の一面（１００ａ）側にメッキにより形成されたメッキ膜（１３）を形成した後、半導体ウェハ（１００）を一面（１００ａ）とは反対側の他面（１００ｂ）側から薄肉化して所望の厚さにするようにした半導体装置の製造方法において、半導体ウェハ（１００）を薄肉化する工程では、半導体ウェハ（１００）の他面（１００ｂ）側を研削して、半導体ウェハ（１００）の反りが１．３ｍｍ以下となるように半導体ウェハ（１００）を所望の厚さよりも厚い状態にとどめた後、研削された半導体ウェハ（１００）の他面（１００ｂ）側をウェットエッチングにより除去し、半導体ウェハ（１００）を所望の厚さとすることを特徴としている。
【００２４】
本発明は、実験的に見出されたものであり、このように、半導体ウェハ（１００）を薄肉化するために半導体ウェハ（１００）の他面（１００ｂ）側を研削するにあたって、半導体ウェハ（１００）の反りが１．３ｍｍ以下となるように半導体ウェハ（１００）を所望の厚さよりも厚い状態にとどめることによって、その後、半導体ウェハ（１００）の他面（１００ｂ）側をウェットエッチングにより除去し半導体ウェハ（１００）を所望の厚さとした場合に、半導体ウェハ（１００）の反りを１．３ｍｍ以下にすることができる。
【００２５】
よって、本発明によれば、半導体ウェハ（１００）の一面（１００ａ）側にメッキにより形成されたメッキ膜（１３）を形成するとともに、半導体ウェハ（１００）をその他面（１００ｂ）側から薄肉化するようにした半導体装置の製造方法において、ウェハの反りを実用レベルまで低減することができる。
【００２６】
ここで、請求項２に記載の発明のように、メッキ膜としてＮｉメッキ膜（１３ａ）を形成することができる。
【００２７】
また、請求項３に記載の発明のように、そのＮｉメッキ膜（１３ａ）の膜厚は２μｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
このＮｉメッキ膜（１３ａ）の膜厚を２μｍ未満とした場合、Ｎｉメッキ膜（１３ａ）にはんだ接合を行ったときに、はんだによるＮｉの消失が起こり、当該はんだ接合の強度が不十分になりやすい。はんだにより消失するＮｉメッキ膜（１３ａ）の厚さは１μｍ程度であるが、製造上の加工誤差等を考慮すれば、Ｎｉメッキ膜（１３ａ）の厚さは２μｍ以上あることが好ましい。
【００２９】
また、半導体ウェハ（１００）から製造された半導体チップ（１０）を何らかの相手材とメッキ膜（１３）を介して接合する場合、当該半導体チップ（１０）と相手材との熱膨張係数の差は小さいほうがよい。これは、当該熱膨張係数差が大きいと、熱応力により接合部の剥離や半導体チップ（１０）の破壊等が発生しやすくなるためである。
【００３０】
そこで、半導体チップ（１０）すなわち半導体ウェハ（１００）は薄い方がよい。本発明者らが冷熱サイクル試験等を行って検討したところ、薄肉化された半導体ウェハ（１００）の厚さとして２００μｍ以下であれば、熱応力による接合部の剥離や半導体チップ（１０）の破壊等が防止できることがわかった。
【００３１】
このことから、請求項４に記載の発明のように、所望の厚さは２００μｍ以下であることが好ましい。つまり、半導体ウェハ（１００）の薄肉化により半導体ウェハ（１００）の厚さを２００μｍ以下とすることが好ましい。
【００３２】
それによれば、請求項７に記載の発明のように、メッキ膜（１３）を介して金属製のヒートシンク（２０）がはんだ付けによって接合されるものであるような場合、熱応力による接合部の剥離や半導体チップ（１０）の破壊等を防止することができる。
【００３３】
また、請求項５に記載の発明のように、薄肉化により半導体ウェハ（１００）の厚さを２００μｍ以下とする場合、研削後且つウェットエッチング前における半導体ウェハ（１００）の厚さは３００μｍ以下とすることが望ましい。
【００３４】
つまり、所望の厚さが２００μｍ以下であっても、半導体ウェハ（１００）の反りが１．３ｍｍ以下となるように所望の厚さよりも厚い状態にとどめるよう研削を行うのであるが、厚いとしても半導体ウェハ（１００）の厚さは３００μｍ以下とするのである。
【００３５】
所望の厚さよりあまりに厚いと、それはウェットエッチングの時間が長くなることを意味する。ウェットエッチングの長時間化は、生産性の低下や、半導体ウェハ（１００）の側面のエッチング量が大きくなってウェハサイズが小さくなる等の問題が発生するためである。
【００３６】
例えば、請求項６に記載の発明のように、研削された半導体ウェハ（１００）の他面（１００ｂ）側をウェットエッチングにより除去する量は、１００μｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置１０を用いた実装構造を示す概略断面図である。また、図２は、本実施形態の要部拡大図であって、（ａ）は図１中の半導体装置１０におけるエミッタ電極２の近傍部の拡大断面図、（ｂ）は図１中の半導体装置１０におけるコレクタ電極４の一部を拡大して示す概略断面図である。
【００３９】
本実施形態の半導体装置１０は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）が形成された半導体チップ１０である。そして、この半導体チップ１０の実装形態としては、半導体チップ１０をその両面にはんだ付けされたヒートシンク２０、３０、４０によって挟み込み、さらに樹脂５０にてモールドした構成としている。以下、この実装形態を両面はんだ付けモールド構造という。
【００４０】
半導体チップ１０は、シリコン等の半導体基板１を本体として構成されている。この半導体基板１の厚みは例えば７０μｍ〜４００μｍ程度のものにすることができ、好ましくは２００μｍ以下である。
【００４１】
以下、半導体チップ１０すなわち半導体基板１の外表面のうち、図１中の上面側に相当する素子形成面側の面を基板表面１ａといい、基板表面１ａとは反対側の面を基板裏面１ｂという。なお、図示しないが、半導体基板１の基板表面１ａ側には、熱拡散やイオン注入等により不純物拡散層が形成されることにより、トランジスタ等の素子が形成されている。
【００４２】
半導体チップ１０の基板表面１ａにはエミッタ電極２およびゲート電極３が形成されており、基板裏面１ｂには裏面電極としてのコレクタ電極４が形成されている。ここで、エミッタ電極２には、はんだ６０を介して第１のヒートシンク２０が接合されており、さらに、第１のヒートシンク２０の外側には、はんだ６０を介して第２のヒートシンク３０が接合されている。
【００４３】
また、ゲート電極３にはボンディングワイヤ７０が接続されており、このボンディングワイヤ７０を介して、ゲート電極３と半導体チップ１０の周辺に設けられた外部接続用のリード８０とが結線され電気的に接続されている。
【００４４】
また、コレクタ電極４は、はんだ６０を介して第３のヒートシンク４０と接合されている。ここで、はんだ６０としては、鉛フリーはんだが用いられるが、鉛フリーはんだとしては、例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだやＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系はんだ等を採用することができる。
【００４５】
また、ヒートシンク２０、３０、４０は銅（Ｃｕ）等の熱伝導性に優れた材料からなるものである。ボンディングワイヤ７０は、一般的なＡｌや金（Ａｕ）等からなるワイヤをワイヤボンディング法により形成したものである。
【００４６】
ここで、エミッタ電極２およびゲート電極３の詳細な構成は図２（ａ）に示される。図２（ａ）はエミッタ電極２を表しているが、ゲート電極３も、接続相手がはんだ６０とボンディングワイヤ７０との違いはあるもののエミッタ電極２と同様の構成である。
【００４７】
図２（ａ）に示すように、半導体基板１の基板表面１ａ上に、ＡｌからなるＡｌ電極１１が形成されている。Ａｌ電極１１は蒸着やスパッタ等の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）により形成されたＡｌの膜であり、例えば膜厚は５μｍ程度とすることができる。
【００４８】
このＡｌ電極１１の上には、例えばポリイミド系樹脂等の電気絶縁性材料からなる保護膜１２がスピンコート法等により成膜されており、当該保護膜１２には、Ａｌ電極１１の表面を開口させる開口部１２ａが形成されている。この開口部１２ａは、例えばフォトリソグラフィ技術を用いたエッチングを行うことにより形成できる。
【００４９】
そして、開口部１２ａから臨むＡｌ電極１１の表面上には、金属電極１３が形成されている。金属電極１３は外部接続用の電極であって、エミッタ電極２においてははんだ付け用であり、ゲート電極３においてはワイヤボンディング用である。
【００５０】
本実施形態では、金属電極１３は、Ａｌ電極１１の表面側からＮｉメッキ層１３ａ、Ａｕメッキ層１３ｂが順次無電解メッキにより形成され積層されてなる膜すなわち無電解Ｎｉ／Ａｕメッキ膜としている。例えば、Ｎｉメッキ層１３ａの厚さは４μｍ程度、Ａｕメッキ層１３ｂの厚さは０．１μｍ程度にすることができる。このように、本実施形態では、エミッタ電極２およびゲート電極３は、Ａｌ電極１１と無電解Ｎｉ／Ａｕメッキ膜である金属電極１３との積層膜として構成されている。
【００５１】
また、図１において、半導体基板１の基板裏面１ｂに形成され且つ第３のヒートシンク４０とはんだ付けされているコレクタ電極４は、裏面電極として構成されるものであって、基板裏面１ｂの略全面にスパッタや蒸着等の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）により形成されている。
【００５２】
コレクタ電極４としてははんだ接合用としてＮｉ膜からなることが望ましく、Ｎｉ膜のみからなるものでも、Ｎｉ膜と他の膜との積層膜からなるものでもよい。本例のコレクタ電極４は、図２（ｂ）に示されるように、基板裏面１ｂ側からＡｌ膜５、Ｔｉ（チタン）膜４ａ、Ｎｉ膜４ｂ、Ａｕ膜４ｃが順次スパッタにより積層形成されたＡｌ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ膜としている。例えば、Ａｌ膜５は２００ｎｍ程度、Ｔｉ（チタン）膜４ａは２００ｎｍ程度、Ｎｉ膜４ｂは６００ｎｍ程度、Ａｕ膜４ｃは１００ｎｍ程度の膜厚とすることができる。
【００５３】
図３は、半導体チップ１０における基板表面１ａ側からみたときのエミッタ電極２およびゲート電極３を構成するＡｌ電極１１の平面パターンの一例を示す平面図であり、Ａｌ電極１１の表面には便宜上ハッチングが施してある。図３に示すように、基板表面１ａ側の電極２、３は、パターニングされた形状であるが、基板裏面１ｂ側のコレクタ電極４は、基板裏面１ｂのほぼ全域に形成されている。
【００５４】
また、図１において、樹脂５０は第２のヒートシンク３０と第３のヒートシンク４０との間に充填され、当該ヒートシンク３０、４０間に位置する構成部品を封止している。ここで、リード８０については、ボンディングワイヤ７０との接続部が樹脂５０にて封止されている。樹脂５０としてはエポキシ系樹脂等、通常のモールド材料を採用することができる。
【００５５】
以上のごとく、図１に示す実装構造が構成される。この実装構造では、半導体チップ１０からの発熱をはんだ６０を介して熱伝導性に優れた各ヒートシンク２０、３０、４０に伝え、半導体チップ１０の表裏両面１ａ、１ｂから放熱を行うことができるようになっている。また、各ヒートシンク２０、３０、４０は半導体チップ１０と外部との電気的な経路となっている。
【００５６】
つまり、第１および第２のヒートシンク２０、３０を介して半導体チップ１０のエミッタ電極２と外部との導通が図られ、第３のヒートシンク４０を介して半導体チップ１０のコレクタ電極４と外部との導通が図られるようになっている。
【００５７】
次に、半導体チップ１０の製造方法および製造された半導体チップ１０の実装方法について、図４および図５も参照して説明する。図４は、半導体ウェハ１００の概略平面図であり、ダイシングライン（スクライブライン）によって多数のチップ単位Ｕが区画されている。図５は、半導体チップ１０の製造工程を示す図であり、半導体ウェハ１００の工程順における概略断面図を示している。なお、同図において、ウェハや各膜の厚さは実際のものに比べてデフォルメしてある。
【００５８】
まず、図４に示すように、半導体ウェハ１００を用意する。図示しないが、この半導体ウェハ１００の表面１００ａ側には、素子形成工程を経ることによってチップ単位毎にトランジスタ構造等の素子が形成されている。
【００５９】
例えば半導体ウェハ１００として直径６インチ、厚さ６００μｍのものを用い、後述する薄肉化によって最終的には半導体ウェハ１００の厚さは１９０μｍとする。つまり、薄肉化における所望の厚さは１９０μｍである。
【００６０】
図５（ａ）に示すように、Ａｌ電極形成工程では、半導体ウェハ１００の表面１００ａにスパッタやフォトリソグラフ技術等を用いてＡｌ電極１１を形成する。
【００６１】
次に、図５（ｂ）に示すように、保護膜加工工程では、Ａｌ電極１１の上にポリイミド等の保護膜１２をスピンコート法等により形成し、フォトエッチング等により保護膜１２に開口部１２ａを形成する。
【００６２】
次に、図５（ｃ）に示すように、表面電極形成工程を行い、開口部１２ａから臨むＡｌ電極１１の表面に、無電解メッキによりＮｉメッキ膜１３ａおよびＡｕメッキ膜１３ｂを形成し、半導体ウェハ１００の表面１００ａ側に金属電極１３としての無電解Ｎｉ／Ａｕメッキ膜を形成する。本実施形態では、金属電極１３におけるＮｉメッキ膜１３ａの厚さを例えば４μｍ、Ａｕメッキ膜１３ｂの厚さを０．１μｍとしている。以上により、Ａｌ電極１１および金属電極１３より構成されるエミッタ電極２、ゲート電極３が、表面１００ａ側に配置される。
【００６３】
次に、本実施形態では、図５（ｄ）に示すように、ウェハ研削工程を行い、半導体ウェハ１００における表面１００ａとは反対側の裏面１００ｂを研削して薄肉化する。この研削は一般的な研削装置を用いて行うことができる。
【００６４】
この研削においては、半導体ウェハ１００の反りｔ（図７参照）が１．３ｍｍ以下となるように所望の厚さよりも半導体ウェハ１００を厚い状態にとどめる。ここでは、例えば、半導体ウェハ１００の厚さを、所望の厚さである１９０μｍよりも６０μｍ厚い２５０μｍになるように研削することで、上記１．３ｍｍ以下の反りｔの状態を実現する。
【００６５】
なお、このような研削によって半導体ウェハ１００を小さい反りｔにとどめた状態を製造工程において実現することは、あらかじめテストピース等によって実験を行い、ウェハの厚さと反りｔとの関係を求めておくこと等により、容易に可能である。
【００６６】
例えば、研削後における半導体ウェハ１００の厚さが、上記所望の厚さに対して１０μｍを超えるようにすれば、半導体ウェハ１００を小さい反りｔにとどめた状態を実現することができる。上記例では、所望の厚さに対して６０μｍ厚い状態としている。
【００６７】
なお、エッチング時間が長くなると生産性低下等を招くので、研削後における半導体ウェハ１００の厚さと上記所望の厚さとの差は１００μｍ以下となるようにすることが好ましい。
【００６８】
次に、図５（ｅ）に示すように、ウェットエッチング工程を行い、研削された半導体ウェハ１００の裏面１００ｂ側をさらにウェットエッチングにより除去（薄肉化）し、半導体ウェハ１００を所望の厚さとする。このウェットエッチングは、例えば、シリコンをエッチングするのに適したエッチング液、具体的にはフッ酸、硝酸、硫酸等およびこれらの混酸等からなるエッチング液を用いて行うことができる。
【００６９】
ここでは、例えば、６０μｍの厚さ分、ウェットエッチングによって除去し、半導体ウェハ１００を所望の厚さである１９０μｍとする。それにより、半導体ウェハ１００の裏面１００ｂの表層に形成されている破砕層および当該破砕層よりも深層部までを除去することができる。
【００７０】
つまり、本実施形態では、破砕層を含む半導体ウェハ１００の裏面１００ｂ側を、従来よりも多くエッチング除去することになる。こうして、ウェハ研削およびウェットエッチングという薄肉化工程により、半導体ウェハ１００は所望の厚さとなる。
【００７１】
次に、上記図６（ｅ）と同様にして、裏面電極形成工程を行い、半導体ウェハ１００の裏面１００ｂに、スパッタ、蒸着等によりＡｌ膜５を成膜し、さらに、Ｔｉ膜４ａ、Ｎｉ膜４ｂ、Ａｕ膜４ｃを順次成膜する。こうして、上記図２（ｂ）に示したような裏面電極としてのコレクタ電極４が成膜される。
【００７２】
しかる後、ダイシングカットを行い、半導体ウェハ１００をチップ単位毎に分断することにより、半導体装置としての半導体チップ１０ができあがる。できあがった半導体チップ１０の厚さは、最終的な半導体ウェハ１００の厚さであり、本例ではほぼ１９０μｍである。
【００７３】
この半導体チップ１０の実装方法は次の通りである。半導体チップ１０における各電極２、４の表面にはんだ６０を配設する。そして、半導体チップ１０に対してはんだ６０を介して第１および第３のヒートシンク２０、４０を接合する。その後、ワイヤボンディングにより半導体チップ１０のゲート電極３とリード８０とをボンディングワイヤ７０により電気的に接続する。そして、第１のヒートシンク２０の外側に第２のヒートシンク３０をはんだ６０を介して接合し、樹脂５０によるモールドを行う。以上により、図１に示す実装構造が完成する。
【００７４】
以上のように本実施形態では、半導体ウェハ１００の一面である表面１００ａ側にメッキにより形成されたメッキ膜１３を形成した後、半導体ウェハ１００を表面１００ａとは反対側の他面である裏面１００ｂ側から薄肉化して所望の厚さにするようにした半導体装置の製造方法において、半導体ウェハ１００を薄肉化する工程では、半導体ウェハ１００の裏面１００ｂ側を研削するも、半導体ウェハ１００の反りｔ（上記図７参照）が１．３ｍｍ以下となるように半導体ウェハ１００を所望の厚さよりも厚い状態にとどめた後、研削された半導体ウェハ１００の裏面１００ｂ側をさらにウェットエッチングにより除去し、半導体ウェハ１００を所望の厚さとすることを主たる特徴としている。
【００７５】
このように、半導体ウェハ１００を薄肉化するために半導体ウェハ１００の裏面１００ｂ側を研削するにあたって、その研削量を少なくして半導体ウェハ１００の反りが１．３ｍｍ以下となる厚さ、すなわち所望の厚さよりも厚い状態にとどめ、その後のウェットエッチングにより所望の厚さとするようにしている。したがって薄肉化により半導体ウェハ１００を所望の厚さとしても半導体ウェハ１００の反りｔは１．３ｍｍ以下にすることができる。このことは、本発明者らによる実験によって確認されている。
【００７６】
上記実施形態では、半導体ウェハ１００として直径６インチ、厚さ６００μｍのものを用いており、この半導体ウェハ１００に対して厚さ４μｍのＮｉメッキ膜１３ａを形成し、半導体ウェハ１００の厚さを所望の厚さ１９０μｍまで薄肉化しているが、従来研削により２００μｍまで薄肉化していたところ、研削による薄肉化は２５０μｍまでとし、さらに従来破砕層を除去するためだけに１０μｍ程度実施していただけのウェットエッチングを薄肉化にも寄与させるように、ウェットエッチングによって６０μｍの薄肉化をするようにしている。
【００７７】
本実施形態での製造例では、素子形成工程、Ａｌ電極形成工程、保護膜加工工程までは、半導体ウェハ１００の反りｔはほぼ０であった。また、表面電極形成工程で厚さ４μｍのＮｉメッキ膜１３ａを形成したときの反りｔは約１５５μｍであり、問題ない大きさであった。ウェハ研削工程によって半導体ウェハ１００の裏面１００ｂを研削して、半導体ウェハ１００を厚さ２５０μｍまで薄肉化したときの反りｔは、裏面１００ｂを凸として約９００μｍであり、反りｔは１．３ｍｍよりも小さかった。さらに、ウェットエッチング工程によって、半導体ウェハ１００の裏面１００ｂ側をウェットエッチングにより厚さ６０μｍ除去し、半導体ウェハ１００を１９０μｍとしたとき、半導体ウェハ１００の反りｔは、裏面１００ｂを凸として約９２０μｍであり、反りｔは１．３ｍｍよりも小さいままであった。
【００７８】
このように、本実施形態においては、半導体ウェハ１００の反りｔの度合いは、製造工程中において１．３ｍｍ以下であり、実用レベルで問題ない大きさを維持することができた。なお、上記製造例は、本実施形態の一具体例であり、本実施形態はこの製造例に限定されるものではない。要は、半導体ウェハ１００を薄肉化するために半導体ウェハ１００の裏面１００ｂ側を研削するにあたって、半導体ウェハ１００の反りｔが１．３ｍｍ以下となるように半導体ウェハ１００を所望の厚さよりも厚い状態にとどめ、その後ウェットエッチングにより半導体ウェハ１００を所望の厚さにまで薄肉化すればよい。
【００７９】
つまり、本実施形態は、研削後とウェットエッチング後とでは、実質的に半導体ウェハ１００の反りｔの大きさは同程度であることに着目した結果、研削後の半導体ウェハ１００の反りｔを小さく抑えておくことで、最終的な半導体ウェハ１００の反りｔを実用レベルとしているのである。
【００８０】
このように、本実施形態によれば、半導体ウェハ１００の一面１００ａ側にメッキ膜１３ａを形成するとともに、半導体ウェハ１００をその他面１００ｂ側から薄肉化するようにした半導体装置１０の製造方法において、半導体ウェハ１００の反りｔを実用レベルまで低減することができる。
【００８１】
ここで、本実施形態ではメッキ膜としてＮｉメッキ膜１３ａを形成しているが、それ以外のメッキ膜でもよい。なお、Ｎｉメッキ膜１３ａの場合、その膜厚は２μｍ以上あることが好ましい。これは、Ｎｉメッキ膜１３ａの膜厚を２μｍ未満とした場合、上記図１および図２に示す実装構造のように、Ｎｉメッキ膜１３ａにはんだ接合を行ったときに、はんだ６０によるＮｉの消失が起こり、当該はんだ接合の強度が不十分になりやすいためである。はんだ６０により消失するＮｉメッキ膜１３ａの厚さは１μｍ程度であるが、製造上の加工誤差等を考慮すれば、Ｎｉメッキ膜１３ａの厚さは２μｍ以上あることが好ましい。
【００８２】
また、半導体ウェハ１００から製造された半導体チップ１０と何らかの相手材とをメッキ膜１３を介して接合する場合、当該半導体チップ１０と相手材との熱膨張係数の差は小さいほうがよい。上記図１および図２に示す例では、相手材はＣｕ等からなるヒートシンク２０である。これは、半導体チップ１０と相手材との熱膨張係数差が大きいと、熱応力により、両者の接合部の剥離や半導体チップ１０の破壊等が発生しやすくなるためである。ここで、半導体チップ１０すなわち半導体ウェハ１００は薄い方がよい。
【００８３】
本発明者らは、上記図１に示す両面はんだ付けモールド構造について、冷熱サイクル試験を行って検討した。その結果、半導体チップ１０の厚さすなわち薄肉化された半導体ウェハ１００の厚さが２５０μｍの場合では、接合部の剥離や半導体チップ１０の破壊等が発生した。しかし、半導体チップ１０の厚さすなわち薄肉化され所望の厚さとなった半導体ウェハ１００の厚さが１９０μｍの場合では、接合部の剥離や半導体チップ１０の破壊等が発生しなかった。
【００８４】
このことから、半導体ウェハ１００の薄肉化後の厚さは２００μｍ以下とすることが好ましく、より望ましくは、１９０μｍ以下とすることが好ましい。
【００８５】
また、薄肉化により半導体ウェハ１００の厚さを２００μｍ以下とする場合、研削後且つウェットエッチング前における半導体ウェハ１００の厚さは３００μｍ以下であることが望ましい。上記製造例では、研削後の半導体ウェハ１００の厚さは２５０μｍであったが、３００μｍ程度までならば、ウェットエッチング量が大きく増大することもなく、ウェットエッチング量はせいぜい１００μｍ以下とすることができる。
【００８６】
半導体ウェハ１００の薄肉化において、ウェットエッチングと研削とでは同じ厚さを除去するのに、ウェットエッチングの方がより時間を必要とする。ウェットエッチングの時間が長くなると、生産性の低下や、半導体ウェハ１００の側面のエッチング量が大きくなってウェハサイズが小さくなる等の問題が発生する。
【００８７】
ウェットエッチングとしてスピンエッチングを用いれば、エッチング液にさらされる領域は実質的に半導体ウェハ１００の裏面１００ｂのみとして、半導体ウェハ１００の表面１００ａ側にはエッチング液が回りこまないようにすることができるが、実際には、半導体ウェハ１００の側面（端面）へのエッチング液の回り込みは抑えることができない。そのため、ウェットエッチングの量が増えれば半導体ウェハ１００の側面もエッチングされ、その結果、ウェハサイズが小さくなるという問題が生じる。
【００８８】
また、このようなウェハの側面エッチングが生じる場合、半導体ウェハ１００の外周端部にまで金属膜がパターン形成されている製品では、当該外周端部の半導体部分が除去されることでその上のＡｌ等の金属膜がひげ状にウェハ端部に残り、後工程において装置内にゴミとなって発生する原因となってしまう。
【００８９】
このような事情を考慮すると、半導体ウェハ１００の裏面１００ｂを研削後にウェットエッチングにより除去する量は、１００μｍ以下であることが好ましい。
【００９０】
また、上述したように、ウェハ研削工程において、半導体ウェハ１００の反りｔが１．３ｍｍ以下となるようにするには、半導体ウェハ１００を所望の厚さよりも例えば１０μｍを超えて大きく且つ１００μｍ以下の範囲にて厚い状態にとどめればよい。このことは、逆に言うならば、ウェットエッチング工程において、半導体ウェハ１００を所望の厚さとするには、エッチング除去量は例えば１０μｍよりも大きく且つ１００μｍ以下の範囲にすればよいことを意味している。
【００９１】
また、薄肉化後の半導体ウェハ１００の厚さを２００μｍ以下とすることが好ましいとしているが、もちろん、薄肉化による半導体ウェハ１００の所望の厚さを２００μｍよりも大きいものとしてもよい。
【００９２】
なお、半導体装置の実装形態は、上記したヒートシンク２０〜４０を用いた両面はんだ付けモールド構造に限定されるものではなく、例えば、リードフレームやプリント基板等を用いた実装を行うようにしてもよい。
【００９３】
また、本発明においては、半導体ウェハ１００を薄肉化する工程にて、ウェハ研削工程およびウェットエッチング工程に改良を加えたことを要部とするものであり、その他の工程や各構成要素については、適宜設計変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置としての半導体チップを用いた実装構造を示す概略断面図である。
【図２】ａ）は図１中の半導体チップにおけるエミッタ電極の近傍部の拡大断面図であり、（ｂ）は図１中の半導体チップにおけるコレクタ電極の一部を拡大して示す概略断面図である。
【図３】半導体チップの基板表面におけるＡｌ電極の平面パターンの一例を示す平面図である。
【図４】半導体チップの製造に用いる半導体ウェハの概略平面図である。
【図５】半導体チップの製造方法を示す工程順概略断面図である。
【図６】従来の一般的な半導体装置の製造方法を示す工程順概略断面図である。
【図７】半導体ウェハの反りの様子を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１３ａ…Ｎｉメッキ膜、２０…ヒートシンク、１００…半導体ウェハ、１００ａ…半導体ウェハの表面、１００ｂ…半導体ウェハの裏面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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