(57)【要約】【課題】半導体装置の信頼性を向上させる。【解決手段】素子を形成した半導体ウェハ１の第１主面Ｓ１と厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第２主面Ｓ２に電極としての導体膜を形成する工程であり、まず、半導体ウェハ１のうち少なくとも第２主面Ｓ２の全部が処理室４内に収まるように、半導体ウェハ１を収容する。その後、半導体ウェハ１に回転を施して、半導体ウェハの第２主面Ｓ２に薬液を供給することでエッチングを施す。続いて、第２主面Ｓ２に純水Ｗを供給することで薬液を洗浄する。そして、半導体ウェハ１の第２主面Ｓ２が処理室４の外側に露出するように処理室４を移動させた後、純水Ｗを乾燥する。その後、半導体ウェハ１の第２主面Ｓ２に導体膜を形成する。【選択図】図３
2008243849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有する半導体ウェハにおいて、前記第１主面に複数の素子を形成する工程と、
（ｂ）前記半導体ウェハのうち少なくとも前記第２主面の全部が処理室内に収まるように、前記半導体ウェハを前記処理室に収容する工程と、
（ｃ）前記半導体ウェハを回転させた状態で、前記半導体ウェハの第２主面に薬液を供給することで、前記半導体ウェハの第２主面をエッチングする工程と、
（ｄ）前記半導体ウェハを回転させた状態で、前記半導体ウェハの第２主面に純水を供給することで、前記薬液を洗浄する工程と、
（ｅ）前記半導体ウェハを回転させた状態で、前記半導体ウェハを乾燥させる工程と、
（ｆ）前記半導体ウェハの第２主面に導体膜を形成する工程と、
（ｇ）前記（ｃ）工程終了後から前記（ｅ）工程に至る前のいずれかの段階で、前記半導体ウェハの第２主面が、前記処理室の外側に露出するように、前記処理室を移動させる工程とを有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
（ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有する半導体ウェハにおいて、前記第１主面に複数の素子を形成する工程と、
（ｂ）前記半導体ウェハのうち少なくとも前記第２主面の全部が処理室内に収まるように、前記半導体ウェハを前記処理室に収容する工程と、
（ｃ）前記半導体ウェハを回転させた状態で、前記半導体ウェハの第２主面に薬液を供給することで、前記半導体ウェハの第２主面をエッチングする工程と、
（ｄ）前記半導体ウェハを回転させた状態で、前記半導体ウェハの第２主面に純水を供給することで、前記薬液を洗浄する工程と、
（ｅ）前記半導体ウェハを回転させた状態で、前記半導体ウェハを乾燥させる工程と、
（ｆ）前記半導体ウェハの第２主面に導体膜を形成する工程と、
（ｇ）前記（ｃ）工程終了後から前記（ｅ）工程に至る前のいずれかの段階で、前記半導体ウェハの第２主面が、前記処理室の外側に露出するように、前記半導体ウェハを移動させる工程とを有する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｇ）工程は、前記（ｄ）工程終了後に行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１，２または３記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウェハの第１主面に形成する素子は、電界効果型パワートランジスタ、ダイオード、またはその両方であることを特徴とする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、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体ウェハの裏面に電極としての導体膜を形成する前のエッチング工程に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、単結晶シリコンなどに代表される半導体材料に素子を作り込んでいくプロセスでは、その半導体材料を、半導体ウェハと称する平面略円形状の半導体の薄板の状態で扱い、その半導体ウェハを同等の領域に分け、各領域間で同じ構造の素子を形成し、後にそれらをチップ状に切断する。
【０００３】
ここで、電界効果型パワートランジスタやダイオードに代表される多くの半導体装置は、上記の半導体ウェハにおいて、素子を作り込んだ表面の反対側の裏面に電極としての導体膜を形成する。
【０００４】
例えば、特開平４−７４４１８号公報（特許文献１）には、半導体ウェハの裏面を研磨し、続いてエッチングを施し、その後、裏面電極としての導体膜を形成するプロセスなどが開示されている。
【特許文献１】特開平４−７４４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らが検討した裏面電極形成技術では、半導体ウェハの裏面を研磨した後のエッチング工程は、半導体ウェハに回転を施しながら同一の処理カップの中で行われる。これは、半導体ウェハに供給した薬液や純水が、半導体ウェハの回転によって外部に飛散するのを防ぐためである。
【０００６】
しかし、同一の処理カップ内でエッチング、洗浄および乾燥を行う上記の工程においては以下の課題があることを、本発明者らは見出した。
【０００７】
即ち、エッチング工程を終えた後の純水によるリンス工程において、半導体ウェハの回転により飛散して処理カップの壁面に付着した純水が、その後の乾燥工程中に半導体ウェハに再付着する問題である。
【０００８】
上記の現象を、図４を用いて具体的に説明する。図４には、純水Ｗによる半導体ウェハ１のリンス工程から、乾燥工程に至るまでの工程の説明図を示している。まず、図４（ａ）に示すように、薬液によるエッチングを終えた半導体ウェハ１をウェハ載置台２に載置し、回転を施しながら、上部のノズル３より純水Ｗを供給する。この純水Ｗは、半導体ウェハ１の回転により周囲に飛散し、その一部が処理カップ４の壁面に付着する。所望の時間、半導体ウェハ１に純水Ｗを供給した後、図４（ｂ）に示すように、純水Ｗの供給を止め、ノズル３を移動させ、半導体ウェハ１に回転を施した状態で乾燥（スピン乾燥）する。
【０００９】
このとき、図４（ｃ）に示すように、処理カップ４の壁面に付着した純水Ｗの一部は壁面から離脱し、スピン乾燥中に半導体ウェハ１に再付着する。図５は、半導体ウェハ１の裏面の平面図であり、再付着した純水Ｗの状態を示すものである。
【００１０】
このようにして処理カップ４の壁面から半導体ウェハ１に再付着した純水Ｗは、有機物や不純物を含んでおり、汚染（所謂コンタミネーション）の原因となる。そして、汚染が残ったままの半導体ウェハ１に電極としての導体膜を形成すると、電極はがれなどを生じ、歩留まりの低下、パッケージクラックの発生を原因とした、半導体装置の信頼性の低下を招く。
【００１１】
上記の課題を回避するために、現状では、電極としての導体膜形成前に再度エッチングを施す工程や、導体膜形成後の検査工程の導入を要している。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、半導体装置の信頼性を向上させる技術を提供することにある。
【００１３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１５】
即ち、素子を形成した半導体ウェハの第１主面と厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第２主面に電極としての導体膜を形成する工程であり、まず、半導体ウェハのうち少なくとも第２主面の全部が処理室内に収まるように、半導体ウェハを収容する。その後、半導体ウェハに回転を施して、半導体ウェハの第２主面に薬液を供給することでエッチングを施す。続いて、第２主面に純水を供給することで薬液を洗浄する。そして、半導体ウェハの第２主面が処理室の外側に露出するように処理室を移動させた後、純水を乾燥する。その後、半導体ウェハの第２主面に導体膜を形成する。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１７】
即ち、半導体装置の製造技術において、薬液の洗浄に用いた純水が半導体ウェハに再付着するのを防ぐことができるので、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
本発明の実施の形態では、半導体ウェハに所望の複数の素子を形成することで半導体装置を製造する工程のうち、特に半導体ウェハの裏面にエッチングを施し、裏面電極を形成する工程を例示する。
【００２０】
本実施の形態では、例えば単結晶シリコンを母材とする半導体ウェハ１に、複数の素子を形成することとする。この半導体ウェハ１は、厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する主面（第１主面）Ｓ１および裏面（第２主面）Ｓ２を有する。また、形成する素子は、デバイスを形成した面と反対側の面に電極（裏面電極）を有する構造の素子として、例えば電界効果型パワートランジスタ、ダイオードまたはその両方などとする。
【００２１】
図１には、半導体ウェハ１の主面Ｓ１に素子を形成する工程から、裏面Ｓ２に電極膜を形成する工程までのフローを示している。
【００２２】
はじめに、通常の方法により半導体ウェハ１の主面Ｓ１に電界効果パワートランジスタまたはダイオードなどからなる複数の素子を形成する（工程１１）。その後、半導体ウェハ１の厚さを薄くする必要がある場合は、バックグラインダと称される表面研磨装置を用いて、半導体ウェハ１の裏面Ｓ２を機械的に研磨する（工程１２）。
【００２３】
ここで、バックグラインダによる研磨工程１２を終えた後の半導体ウェハ１の裏面Ｓ２の表層は、多数のパーティクルやコンタミネーションを含んでいる。そこで、電極膜を形成することになる半導体ウェハ１の裏面Ｓ２を清浄化するために、薬液によるエッチングを施す（工程１３）。
【００２４】
最後に、半導体ウェハ１の裏面Ｓ２に、例えばスパッタリング法などにより、裏面電極としての導体膜を形成する。
【００２５】
上記は、半導体ウェハ１への通常の裏面電極形成工程であるが、本実施の形態では、裏面にエッチングを施す工程１３に特徴を有し、ここではその工程に関して詳細に説明する。
【００２６】
まず、本実施の形態で用いた処理装置を図２により説明する。
【００２７】
処理装置Ａは、１枚の半導体ウェハ１毎に、エッチング、純水洗浄および乾燥処理を順に一貫して行う枚葉式のエッチング処理装置である。
【００２８】
処理装置Ａの中央には、半導体ウェハ１を載置するウェハ載置台２が設置されている。ウェハ載置台２のウェハ載置面には、半導体ウェハ１がその裏面Ｓ２を上に向けた状態で載置されている。ウェハ載置台２は、半導体ウェハ１の主面Ｓ１および裏面Ｓ２に対して交差（直交）する方向に沿って移動可能なように設置されているとともに、半導体ウェハ１の主面Ｓ１および裏面Ｓ２に水平な面内に沿って回転可能な状態で設置されている。ウェハ載置台２の回転速度（回転数）や回転時間等は、処理条件に応じて制御可能になっている。
【００２９】
また、ウェハ載置台２のウェハ載置面には、半導体ウェハ１に対して回転処理を施している最中に、半導体ウェハ１がウェハ載置台２から外れてしまわないように、半導体ウェハ１を固定する複数のピンが設けられている。このようなピン方式に代えて、半導体ウェハ１を真空吸着することで固定する真空チャック方式を採用しても良い。
【００３０】
このようなウェハ載置台２の上方には、ノズル３が設置されている。ノズル３は、ウェハ載置台２に載置された半導体ウェハ１に対して、エッチング液および純水を供給するための機構部である。ここでは、ノズル３は、例えば混酸を供給する混酸ノズル３ａ，純水を供給する純水ノズル３ｂ，および希フッ酸を供給する希フッ酸ノズル３ｃの３つのノズルを有している。このようなノズル３は、半導体ウェハ１の主面Ｓ１および裏面Ｓ２に沿う方向および半導体ウェハ１の主面Ｓ１または裏面Ｓ２に対して交差（直交）する方向に移動可能な状態で設置されている。
【００３１】
上記ウェハ載置台２の外周には、それを取り囲むように処理カップ（処理室）４が設置されている。処理カップ４は、エッチング処理や洗浄処理中に薬液や純水が、処理装置Ａの外部に飛散するのを防止するための機構部である。半導体ウェハ１の回転時に半導体ウェハ１の裏面Ｓ２から飛散した薬液や純水は処理カップ４の壁面に受け止められ、処理カップ４の壁面を通じて処理液排出管５に流れ、外部に排出される。排出した薬液や純水を濾過して再利用することもできる。このような処理カップ４は、半導体ウェハ１の主面Ｓ１および裏面Ｓ２に対して交差（直交）する方向に移動可能な状態で設置されている。
【００３２】
次に、上記のような処理装置を用いて上記エッチング処理を行う方法の一例を説明する。
【００３３】
はじめに、処理を施さない半導体ウェハ１の主面Ｓ１がウェハ載置台２に対向するように、半導体ウェハ１を載置する。このとき、半導体ウェハ１のうち、少なくとも裏面Ｓ２の全部が処理カップ４内に収まるように、半導体ウェハ１を処理カップ４に収容する。これにより、その後の処理で半導体ウェハ１の裏面Ｓ２に供給された薬液や純水が、半導体ウェハ１の回転により外部に飛散しないようにすることができる。半導体ウェハ１全体が処理カップ４内に収まっていても良い。
【００３４】
上記の状態とした後に、半導体ウェハ１の裏面Ｓ２にエッチングを施す（図１の工程１３）。
【００３５】
はじめに、研磨工程（図１の工程１２）により汚染された半導体ウェハ１の裏面Ｓ２を混酸によりエッチングする（図１の工程１３１）。本実施の形態では、混酸として例えばフッ酸、硝酸、燐酸および硫酸の混合液とし、混酸ノズル３ａより半導体ウェハ１の裏面Ｓ２に上記の混酸を供給する。このとき、半導体ウェハ１の回転数は、例えば毎分１６００回転程度とし、約１０秒間処理を施す。
【００３６】
次に、混酸の供給を止め、半導体ウェハ１の回転数を、例えば毎分１０００回転程度とし、純水ノズル３ｂから純水を約３０秒間供給することで、半導体ウェハ１の裏面Ｓ２に付着した混酸を洗浄（リンス）する（図１の工程１３２）。
【００３７】
上記までの工程で、半導体ウェハ１の清浄な裏面Ｓ２が得られるが、混酸による処理を施した半導体ウェハ１の裏面Ｓ２は、自然酸化膜で終端している。電極としての導体膜を形成する前に、この自然酸化膜を除去しておく必要がある。
【００３８】
そこで、前工程の純水によるリンスを終えた後、純水の供給を止め、半導体ウェハ１の回転数を、例えば毎分１０００回転程度に維持した状態で、希フッ酸ノズル３ｃから希フッ酸を約２５秒間供給することで、半導体ウェハ１の裏面Ｓ２の自然酸化膜を除去する（図１の工程１３３）。その後、前述の方法と同様にして、純水によるリンスを施す（図１の工程１３４）。
【００３９】
そして、純水によるリンスを施した後、純水ノズル３ｂからの純水の供給を止めて、半導体ウェハ１の回転数を例えば毎分２５００回転まで上昇させ、半導体ウェハ１の裏面Ｓ２を乾燥（スピン乾燥）させる（図１の工程１３５）。
【００４０】
ここで、前記純水によるリンス工程（図１の工程１３４）を施した後の処理カップ４の動作に関して、図３を用いて説明する。図３には、純水Ｗによるリンス工程からスピン乾燥工程までの説明図を示している。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、半導体ウェハ１の裏面Ｓ２に純水ノズル３ｂによって供給された純水Ｗは、半導体ウェハ１の回転により飛散し、その一部が処理カップ４の壁面に付着する。本発明者らが検討した手法では、この処理カップ４の壁面に付着した純水Ｗが、半導体ウェハ１のスピン乾燥工程中に裏面Ｓ２に再付着することで、後に電極として形成する導体膜の特性を劣化させ、信頼性の低下を生じさせていた。
【００４２】
そこで、外部に飛散させたくない薬液を最後に用いた工程（本実施の形態では、自然酸化膜を除去するフッ酸処理工程（図１の工程１３３））終了後から、半導体ウェハをスピン乾燥させる工程（図１の工程１３５）に至る前のいずれかの段階で、後に電極としての導体膜を形成する半導体ウェハ１の裏面Ｓ２が、処理カップの外側に露出するように、処理カップ４を移動させる。
【００４３】
例えば、本実施の形態では、図３（ｂ）に示すように、純水Ｗによるリンス（図１の工程１３４）を終えた後に、処理カップ４を下方に移動させ、半導体ウェハ１の裏面Ｓ２を、処理カップ４の外部に露出させている。この状態で、純水ノズル３ｂからの純水の供給を止め、半導体ウェハ１の回転数を上げ、スピン乾燥（図１の工程１３５）を施す。
【００４４】
これにより、図３（ｃ）に示すように、処理カップ４の壁面に付着した純水Ｗが壁面から離脱しても、半導体ウェハ１の裏面Ｓ２に再付着する可能性は大幅に低下する。
【００４５】
従って、半導体ウェハ１の裏面Ｓ２への汚染が抑制され、その後形成する電極としての導体膜にも、電極はがれが生じ難くなる。これは、作製した素子の歩留まりの向上、パッケージクラック発生の抑制などに寄与する。その結果、作製した半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００４６】
また、処理に用いた純水Ｗの半導体ウェハ１への再付着が無く、上記の課題を回避できることから、電極としての導体膜形成前の再エッチング工程や、導体膜形成後の検査工程を減らすことができ、スループットの向上をもたらす。結果として、半導体装置の製造コストを低減できる。
【００４７】
また、上記の半導体ウェハ１のスピン乾燥工程中、純水ノズル３ｂを含むノズル３を半導体ウェハ１の直上から離れるように移動させているが、これは、次の工程に移る際にメカニカルハンドを用いて半導体ウェハ１をウェハ載置台２から移動させる必要があり、メカニカルハンドの進路を空けるためである。
【００４８】
本実施の形態では、純水Ｗによる半導体ウェハ１の裏面Ｓ２のリンスが終了した直後に、処理カップ４を下方に移動させることで半導体ウェハ１の裏面Ｓ２を露出させ、純水Ｗの再付着を防止する方法を例示した。この観点からは、前述の通り、外部への飛散を防止したい薬液の処理工程後、スピン乾燥工程に至る前であれば、どの段階でも処理カップ４の外部に半導体ウェハ１の裏面Ｓ２を露出させることで、純水Ｗの再付着を防止するという、同様の効果が得られる。
【００４９】
また、本実施の形態では、半導体ウェハ１の裏面Ｓ２を外部に露出させる方法として、処理カップ４を下方に移動させた。ここでは、半導体ウェハ１の裏面Ｓ２を、純水Ｗが付着している処理カップ４の外部に露出させることに効果があるのであり、この観点からは、条件によっては、半導体ウェハ１を処理カップ４から離れる方向に移動させることで、処理カップ４の外側に露出させても良い。
【００５０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５１】
例えば、上記実施の形態では、半導体ウェハ１において複数の素子を形成する面を主面Ｓ１とし、裏面電極を形成する面を裏面Ｓ２とし、その裏面電極を形成する裏面Ｓ２の薬液によるエッチング工程を例示した。これに関し、半導体ウェハ１に薬液処理を施し、その洗浄水をスピン乾燥する工程を含むもので、処理カップ４からの純水Ｗの再付着を防止したい面であれば、上記実施の形態と同様の手法を適用して有効であり、この観点からは、主面Ｓ１と裏面Ｓ２との区別は無い。
【００５２】
また、上記実施の形態では、半導体ウェハ１に形成する素子を、例えば、電界効果型パワートランジスタやダイオードとしたが、その他、裏面電極の形成を要する構造の素子であれば、同様の手法を適用して有効である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、例えばパーソナルコンピュータやモバイル機器等において、情報処理を行うために必要な半導体産業に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程を示すフローである。
【図２】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程を示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中における要部断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明者らが検討した半導体装置の製造工程中における要部断面図である。
【図５】本発明者らが検討した半導体装置の製造工程中における半導体ウェハの平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  半導体ウェハ
２  ウェハ載置台
３  ノズル
３ａ  混酸ノズル
３ｂ  純水ノズル
３ｃ  希フッ酸ノズル
４  処理カップ（処理室）
５  処理液排出管
Ａ  処理装置
Ｓ１  主面（第１主面）
Ｓ２  裏面（第２主面）
Ｗ  純水
【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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