(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体装置の製造方法であって、ダストの発生を防止することができ、ステンシルマスクを半導体ウエハに容易に着脱することができる製造方法を提供する。【解決手段】半導体ウエハ１０とステンシルマスク２０の一方が凹部１４を備えており、半導体ウエハとステンシルマスクの他方が凹部に挿入可能な挿入部を備えており、半導体ウエハとステンシルマスクの少なくとも一方を熱膨張または熱収縮させると挿入部の外側側面が凹部の内側側面に当接するように形成されている。製造方法は、挿入部を凹部に挿入する挿入ステップと、挿入部の外側側面が凹部の内側側面に当接する温度関係に変化させて、ステンシルマスクを半導体ウエハに固定する固定ステップと、挿入部の外側側面が凹部の内側側面に当接する温度関係を維持しながら、ステンシルマスク越しに半導体ウエハに荷電粒子を注入する荷電粒子注入ステップを有する。【選択図】図３
2011108945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンシルマスク越しに半導体ウエハに荷電粒子を注入する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
半導体ウエハとステンシルマスクの一方が凹部を備えており、
半導体ウエハとステンシルマスクの他方が凹部に挿入可能な挿入部を備えており、
凹部と挿入部が、凹部に挿入部を挿入した状態で半導体ウエハとステンシルマスクの少なくとも一方を熱膨張または熱収縮させると挿入部の外側側面が凹部の内側側面に当接するように形成されており、
挿入部を凹部に挿入する挿入ステップと、
挿入ステップ後に、半導体ウエハの温度とステンシルマスクの温度の関係を、挿入部の外側側面が凹部の内側側面に当接する温度関係に変化させて、ステンシルマスクを半導体ウエハに固定する固定ステップと、
固定ステップ後に、挿入部の外側側面が凹部の内側側面に当接する温度関係を維持しながら、ステンシルマスク越しに半導体ウエハに荷電粒子を注入する荷電粒子注入ステップ、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体ウエハに凹部が形成されており、
ステンシルマスクに挿入部が形成されており、
固定ステップ及び荷電粒子注入ステップでは、ステンシルマスクを熱膨張させることによって、ステンシルマスクを半導体ウエハに固定する、
請求項１に記載の製造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンシルマスク越しに半導体ウエハに荷電粒子を注入する工程を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ステンシルマスク越しに半導体ウエハに荷電粒子を注入する技術が開示されている。ステンシルマスク越しに半導体ウエハに荷電粒子を注入することで、半導体ウエハ中に種々の構造を選択的に形成することができる。例えば、半導体ウエハに不純物イオンを注入することで、半導体ウエハ中にｎ型またはｐ型の半導体領域を形成することができる。また、半導体ウエハにヘリウムイオンや水素イオン等の軽元素イオンや電子を注入することで、半導体ウエハ中にキャリアライフタイムを短縮化した領域を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８７９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、ステンシルマスクは、接着部材（例えば、接着剤や接着テープ等）によって半導体ウエハに対して固定される。しかしながら、半導体装置の製造過程で接着部材からダストが生じる場合があり、そのダストが原因で種々の不具合が生じる場合があった。また、接着剤を用いると、ステンシルマスクの着脱が煩雑な作業となる。場合によっては、ステンシルマスクを取り外すときに、接着部材の接着力によって半導体ウエハに欠け等が生じることがあった。
【０００５】
本発明は、半導体装置の製造方法であって、ダストの発生を防止することができ、ステンシルマスクを半導体ウエハに容易に着脱することができる製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ステンシルマスク越しに半導体ウエハに荷電粒子を注入する工程を有する半導体装置の製造方法を提供する。この製造方法に用いる半導体ウエハとステンシルマスクの一方は凹部を備えており、半導体ウエハとステンシルマスクの他方は凹部に挿入可能な挿入部を備えている。凹部と挿入部は、凹部に挿入部を挿入した状態で半導体ウエハとステンシルマスクの少なくとも一方を熱膨張または熱収縮させると、挿入部の外側側面が凹部の内側側面に当接するように形成されている。この製造方法は、挿入部を凹部に挿入する挿入ステップと、挿入ステップ後に半導体ウエハの温度とステンシルマスクの温度の関係を、挿入部の外側側面が凹部の内側側面に当接する温度関係に変化させて、ステンシルマスクを半導体ウエハに固定する固定ステップと、固定ステップ後に挿入部の外側側面が凹部の内側側面に当接する温度関係を維持しながら、ステンシルマスク越しに半導体ウエハに荷電粒子を注入する荷電粒子注入ステップを有する。
【０００７】
なお、「凹部に挿入部を挿入した状態で半導体ウエハとステンシルマスクの少なくとも一方を熱膨張または熱収縮させると、挿入部の外側側面が凹部の内側側面に当接する」とは、少なくとも以下の場合が含まれる。半導体ウエハに凹部が形成されており、ステンシルマスクに挿入部が形成されている場合は、ステンシルマスクを熱膨張させるか、半導体ウエハを熱収縮させることで、挿入部の外側側面が凹部の内側側面に当接する。半導体ウエハに挿入部が形成されており、ステンシルマスクに凹部が形成されている場合は、ステンシルマスクを熱収縮させるか、半導体ウエハを熱膨張させることで、挿入部の外側側面が凹部の内側側面に当接する。
【０００８】
上述した製造方法では、シリコンウエハとステンシルマスクの熱変形を利用してステンシルマスクをシリコンウエハに固定する。接着部材を使用しないので、ダストの問題は生じない。また、シリコンウエハとステンシルマスクの温度を制御することで、容易にステンシルマスクをシリコンウエハに対して着脱することができる。
【０００９】
上述した製造方法は、半導体ウエハに凹部が形成されており、ステンシルマスクに挿入部が形成されている構成とすることができる。この場合、固定ステップ及び荷電粒子注入ステップでは、ステンシルマスクを熱膨張させることによって、ステンシルマスクを半導体ウエハに固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の製造方法で用いる半導体ウエハ１０とステンシルマスク２０の断面図。
【図２】実施形態の製造方法を示すフローチャート。
【図３】実施形態に係る製造方法のヘリウムイオン照射工程の説明図。
【図４】変形例の製造方法で用いる半導体ウエハ１０とステンシルマスク２０の断面図。
【図５】変形例の製造方法で用いる半導体ウエハ１０とステンシルマスク２０の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、実施形態に係る製造方法に使用する半導体ウエハ１０とステンシルマスク２０を示している。半導体ウエハ１０の表面１２には、凹部１４が形成されている。凹部１４は、半導体ウエハ１０の表面１２を平面視したときに、内周面１６が円形となるように形成されている。ステンシルマスク２０の表面２２には、凸部２４が形成されている。凸部２４は、ステンシルマスク２０の表面２２を平面視したときに、外周面２６が円形となるように形成されている。常温（２５℃）において、外周面２６の直径は内周面１６の直径よりもわずかに小さい。ステンシルマスク２０の中央部には、複数の貫通孔２８が形成されている。
【００１２】
図２は、実施形態に係る製造方法を示すフローチャートである。半導体ウエハ１０に必要な構造を形成した後に、図２に示す処理が実行される。
【００１３】
ステップＳ２では、図１に示すように半導体ウエハ１０上にステンシルマスク２０を配置する。このとき、ステンシルマスク２０を予め冷却しておく。これにより、ステンシルマスク２０が熱収縮するので、凸部２４の外周面２６の直径がより小さくなる。外周面２６の直径が内周面１６の直径よりも十分に小さくなるので、凸部２４を凹部１４内へ容易に挿入することができる。ステップＳ２では、後のステップＳ６で必要な箇所にヘリウムイオンが注入されるように位置を調節して、ステンシルマスク２０を半導体ウエハ１０上に配置する。
【００１４】
ステップＳ４では、ステンシルマスク２０を、半導体ウエハ１０よりも高い温度に加熱する。すると、ステンシルマスク２０が熱膨張し、外周面２６が内周面１６に当接する。これによって、ステンシルマスク２０が半導体ウエハ１０に固定される。ステンシルマスク２０を半導体ウエハ１０よりも高い温度に維持している間は、ステンシルマスク２０が半導体ウエハ１０に固定された状態が維持される。
【００１５】
ステップＳ６では、ステンシルマスク２０が固定されている半導体ウエハ１０をヘリウムイオン照射装置内にセットする。そして、図３に示すように、ヘリウムイオン照射装置によって半導体ウエハ１０の表面１２に向けてヘリウムイオンを照射する。貫通孔２８が形成されている範囲では、照射されたヘリウムイオンが貫通孔２８を通過して半導体ウエハ１０に注入される。これによって、半導体ウエハ１０中に結晶欠陥が形成され、ヘリウムイオンが注入された範囲の半導体ウエハ１０のキャリアライフタイムが短縮化する。貫通孔２８が形成されていない範囲では、ヘリウムイオンは、ステンシルマスク２０に打ち込まれ、ステンシルマスク２０中で停止する。したがって、ステンシルマスク２０の下部の半導体ウエハ１０にはヘリウムイオンが注入されない。したがって、貫通孔２８の下部の半導体ウエハ１０中にのみキャリアライフタイムが短縮化された領域が形成される。なお、ヘリウムイオンがステンシルマスク２０及び半導体ウエハ１０に打ち込まれると、ヘリウムイオンが打ち込まれた領域が温度上昇する。上述したように、半導体ウエハ１０には部分的にヘリウムイオンが打ち込まれるが、ステンシルマスク２０には略全面にヘリウムイオンが打ち込まれる。したがって、ヘリウムイオンの照射中においては、ステンシルマスク２０は半導体ウエハ１０よりも高温に維持される。このため、ヘリウムイオンの照射中においては、ステンシルマスク２０が半導体ウエハ１０に固定された状態が維持される。
【００１６】
ステップＳ８では、ステンシルマスク２０が固定されている半導体ウエハ１０をヘリウムイオン照射装置から取り出す。そして、ステンシルマスク２０を冷却して、ステンシルマスク２０を半導体ウエハ１０から取り外す。ステンシルマスク２０を冷却すると、外周面２６の直径が内周面１６の直径よりも小さくなるので、容易にステンシルマスク２０を半導体ウエハ１０から取り外すことができる。ステンシルマスク２０を取り外したら、半導体ウエハ１０に必要な処理を施した後に半導体ウエハ１０をダイシングすることで、半導体装置が製造される。
【００１７】
以上に説明したように、この製造方法では、接着部材を使用することなくステンシルマスク２０を半導体ウエハ１０に固定することができるので、ダストを生じさせることなく容易にステンシルマスク２０を半導体ウエハ１０に対して着脱することができる。
【００１８】
なお、上述した実施形態では、ステップＳ２においてステンシルマスク２０を冷却したが、常温において凸部２４を凹部１４内に容易に挿入できる場合には冷却する必要はない。
【００１９】
また、上述した実施形態では、常温において、外周面２６の直径が内周面１６の直径よりわずかに小さい関係にあった。しかしながら、常温において外周面２６の直径が内周面１６の直径より大きくてもよい。このような場合でも、ステップＳ２でステンシルマスク２０を冷却して熱収縮させることで外周面２６の直径を内周面１６の直径より小さくすれば、凸部２４を凹部１４内に挿入することができる。また、この場合には、挿入後にステンシルマスク２０を常温に戻せば、ステンシルマスク２０を半導体ウエハ１０に固定することができる。したがって、ステップＳ４におけるステンシルマスク２０の加熱を行わなくてもよい。
【００２０】
また、上述した実施形態では、半導体ウエハ１０に凹部が形成されており、ステンシルマスク２０に凸部が形成されていた。しかしながら、図４に示すように、ステンシルマスク２０に凹部３０が形成されており、半導体ウエハ１０に凸部１８が形成されていてもよい。この場合、凸部１８を凹部２８に挿入した状態で半導体ウエハ１０を熱膨張させるかステンシルマスク２０を熱収縮させることで、ステンシルマスク２０を半導体ウエハ１０に固定することができる。この場合には、ステンシルマスク２０を冷却しながらヘリウムイオンを照射することで、ステンシルマスク２０の温度上昇を防止し、ステンシルマスク２０が固定された状態を維持する必要がある。
【００２１】
また、上述した実施形態では、凹部に挿入される挿入部として凸部が形成されていたが、必ずしも凸部が形成されている必要はない。例えば、図５に示すように、半導体ウエハ１０の凹部内にステンシルマスク２０自体が挿入されてもよい。
【００２２】
また、上述した実施形態では、ヘリウムイオンを照射して低ライフタイム領域を形成する形態について説明したが、不純物イオンを照射して半導体ウエハにｎ型またはｐ型の半導体領域を形成してもよい。
【００２３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２４】
１０：半導体ウエハ
１４：凹部
１６：内周面
２０：ステンシルマスク
２４：凸部
２６：外周面
２８：貫通孔
【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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