(57)【要約】【課題】  テープ保護した半導体基板を研削し、その後でテープを剥離させる半導体装置の製造方法において、テープ剥離後に基板上に残留する接着剤を簡単かつ短時間に除去できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  テープ剥離後、基板を接着剤の分解温度よりも高い温度で熱処理し、接着剤を分解・除去する。【選択図】          図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面を粘着テープで保護する工程と、前記半導体基板の裏面を研削する工程とを含む半導体装置の製造方法において、
前記粘着テープを剥離した後に、前記基板を、前記粘着テープの接着剤の熱分解温度よりも高い温度に加熱する加熱工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記加熱工程は、前記半導体基板中に形成されている半導体装置が劣化する温度以下の温度で実行されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記加熱工程は、２００°Ｃ以上，３５０°Ｃ以下の温度で実行されることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程は、２５０°Ｃ以上の温度で実行されることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記加熱工程は、不活性雰囲気中において実行されることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記加熱工程は、酸化雰囲気中において実行されることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項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】
本発明は一般に半導体装置に関し、特に半導体基板表面をテープ等の粘着性媒体により保護し、裏面を研削する工程を含む半導体装置の製造方法、およびかかる製造方法により製造された半導体装置に関する。
【０００２】
集積回路等の半導体装置を半導体基板上に形成する場合、半導体基板上に半導体装置を形成した後、半導体基板を個々の半導体装置にダイシングにより分割する前に、半導体基板自体の裏面を研磨することにより、基板の厚さを所定値に設定する工程が行われる。例えば、かかる研磨工程により、半導体基板の厚さを当初の厚さ、例えば６インチウェハの場合７２０μｍから、半導体装置の仕様で指定された５００μｍ以下の厚さまで減少させる。かかる研削工程では、研削による衝撃により半導体基板にクラックが入る等の損傷の問題を回避するため、半導体装置が形成されている基板表面を、粘着テープ等の粘着性媒体により保護する。一般に、かかる粘着テープでは、アクリル系樹脂よりなる糊が使われ、３０〜４０μｍの厚さの接着剤層が形成される。テープ自体はポリオレフィン系あるいはポリエチレン系、あるいは塩化ビニル系の材料よりなり、１００〜１５０μｍ程度の厚さを有するのが一般的である。
【背景技術】
【０００３】
かかる粘着テープは研削の後で剥離する必要があるが、その際、基板表面に残る接着剤ないし糊を除去するため、従来より界面活性剤を含む糊が使われている。かかる界面活性剤を含む糊を使った場合、粘着テープを剥がした後、基板を純水中、場合によってはさらに有機溶剤中で洗浄することにより、糊を除去する必要がある。
【０００４】
また、従来より、粘着テープを剥離する工程を容易にするために、紫外線硬化型の糊を使った粘着テープ、いわゆるＵＶテープが提案されている。かかる紫外線硬化型の糊を使った粘着テープでは、テープを剥離するのに先立って、半導体基板に紫外線を照射し、糊を硬化させる。硬化した糊は接着力が弱いため、半導体基板に過大な応力をかけることなるテープを剥がすことができ、半導体装置の製造スループットおよび歩留りが向上する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、かかる従来の界面活性剤を含む糊を使った粘着テープを使った場合、テープを剥離した後で半導体基板を少なくとも１５〜６０分間、純水中において洗浄することが必要であった。従来の糊はロット変動が大きく、特に半導体基板表面に非晶質のカーボンや窒化膜、あるいは非晶質のポリイミドが残っていると、これらと非常に良く密着してしまい、テープを剥離した後でも基板表面に残留してしまう。これは、糊が基板表面に残留するＣやその他の化合物と架橋反応を生じてしまうためである可能性がある。紫外線硬化型糊を使ったＵＶテープでも事情は同様で、テープを剥がした後で基板表面を長時間洗浄する工程が不可欠である。粘着テープが接着される基板表面は、ＰＳＧやポリイミド膜、あるいはＳｉＮ膜により保護されることが多いため、かかる粘着テープの糊が、テープ剥離後基板表面に残留する問題は非常に深刻である。
【０００６】
この問題を解決するために、テープを剥離した後、基板表面にオゾンアッシングを短時間行い、残留する有機物膜を除去する方法も可能ではあるが、かかる工程を実行するためには多大な設備投資が必要で、その結果得られる半導体装置の費用は必然的に上昇してしまう。また、イソプロピルアルコールのような有機溶剤による処理をさらに行うことも可能ではあるが、このような追加工程は、必然的に半導体装置製造のスループットを低下させてしまう。
【０００７】
さらに、研削工程において従来のＵＶテープを基板保護テープとして使った場合、紫外線照射工程において、既に基板中に形成されている半導体装置に好ましくない影響が及ぼされる可能性がある。特に、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ等の、所謂フローティングゲートを有する半導体メモリでは、基板中にこれらの半導体素子を形成する時点で、フローティングゲート中に初期値データが書き込まれるが、このような紫外線照射をかかる半導体メモリを含む基板に対して行うと、書き込まれている初期値データが破壊あるいは書き換えられてしまう恐れがある。
【０００８】
例えば、波長が２５３．７ｎｍの紫外線を１５００ｍＷ／ｃｍ２ の照射量で照射すると、基板中に形成されたフローティングゲートに書き込まれたデータは破壊されてしまう。また、波長が３６５ｎｍの紫外線を使う場合、照射量が４００ｍＷ／ｃｍ２ では、フローティングゲート中のデータが破壊される。
【０００９】
かかる紫外線硬化の際におけるデータの破壊を回避するため、基板表面をポリイミド膜を覆うことが提案されている。しかし、かかる方法を実行するためには、先の場合と同様に莫大な設備投資が必要になり、半導体装置のコストが上昇してしまう。このような理由から、従来より低価格の半導体装置の製造に際しては、前記紫外線硬化型接着剤層を有するテープによる保護工程は行われていなかった。
【００１０】
そこで、本発明は上記の課題を解決した、新規で有用な半導体装置およびその製造方法を提供することを概括的課題とする。
【００１１】
本発明のより具体的な課題は、半導体基板の表面を粘着テープで保護し、半導体基板の裏面を研削する工程を含む半導体装置の製造方法において、前記粘着テープを剥離した後における前記半導体基板表面の洗浄工程を短縮できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記の課題を、
請求項１に記載したように、
半導体基板の表面を粘着テープで保護する工程と、前記半導体基板の裏面を研削する工程とを含む半導体装置の製造方法において、
前記粘着テープを剥離した後に、前記基板を、前記粘着テープの接着剤の熱分解温度よりも高い温度に加熱する加熱工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法により、または
請求項２に記載したように、
前記加熱工程は、前記半導体基板中に形成されている半導体装置が劣化する温度以下の温度で実行されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項３に記載したように、
前記加熱工程は、２００°Ｃ以上，３５０°Ｃ以下の温度で実行されることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項４に記載したように、
前記加熱工程は、２５０°Ｃ以上の温度で実行されることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項５に記載したように、
前記加熱工程は、不活性雰囲気中において実行されることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項６に記載したように、
前記加熱工程は、酸化雰囲気中において実行されることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法により、解決する。
【発明の効果】
【００１３】
以下、本発明の原理を説明する。
【００１４】
本発明では、半導体基板をテープ保護した状態で研削した後、テープを剥離させ、さらに基板を、テープ接着剤の熱分解温度よりも高い温度で熱処理し、前記基板表面に残留する接着剤に起因する有機物を分解させる。この熱処理工程は、窒素等の不活性雰囲気中で行うのが好ましいが、酸化雰囲気中において実行可能な場合もある。いずれにしても、かかる熱処理を、短時間、典型的には１０秒程度行うことで、従来純水中で１５分以上必要であった洗浄工程を実質的に短縮することが可能である。熱処理工程は、半導体基板中に形成されている半導体装置が劣化しないような、３５０°Ｃ以下の温度で行うのが望ましい。特に、Ａｌを電極として使った半導体装置、あるいはポリイミド膜を絶縁膜あるいは保護膜として有する半導体装置の場合、熱処理温度が３５０°Ｃを超えると、電極あるいは絶縁膜の劣化が顕著に現れる。
【００１５】
請求項１記載の本発明の特徴によれば、半導体基板の表面を粘着テープで保護し、前記半導体基板の裏面を研削する工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記粘着テープを剥離した後に、前記基板を、前記粘着テープの接着剤の熱分解温度よりも高い温度に加熱することにより、粘着テープ剥離後の基板上に残留する接着剤に起因する有機物を、短時間で除去することができる。このため、剥離後の基板を長時間水洗したり、あるいは有機溶媒中で洗浄する工程を省略できる。
【００１６】
請求項２，３記載の本発明の特徴によれば、前記加熱工程を、前記半導体基板中に形成されている半導体装置が劣化する温度以下の温度で実行することにより、Ａｌ等の金属電極やポリイミド絶縁膜の劣化等に起因する半導体装置の特性の劣化あるいは歩留りの低下が回避され、半導体装置を安定かつ確実の製造することが可能になる。
【００１７】
請求項４記載の本発明の特徴によれば、前記加熱工程を、２５０°Ｃ以上の温度で実行することにより、基板上に残留する有機物を確実に除去することが可能になる。
【００１８】
請求項５記載の本発明の特徴によれば、前記加熱工程を不活性雰囲気中において実行することにより、半導体装置中のＡｌ等の金属電極の酸化を回避することができる。
【００１９】
請求項６記載の本発明の特徴によれば、前記加熱工程を酸化雰囲気中において実行することにより、基板上に残留する有機物を確実かつ効率的に除去することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１実施例による半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【００２１】
図１を参照するに、ステップＳ１において、図２に示すように、Ｓｉ等の半導体ウェハよりなる基板１１の表面上に、接着層１４を担持する保護テープ１５が接着される。ただし、基板１１は当初７２０μｍ程度の厚さを有し、図２に示すように、基板１１の表面には、Ａｌ等の低融点金属、Ｗ等の高融点金属あるいはその窒化物、さらにはポリシリコン等の半導体よりなる電極や配線パターン等のパターン１２が形成される。また、基板１１中にも、図示は省略するが、様々な拡散領域が形成される。さらに、前記パターン１２はＳｉＯ２ やＰＳＧ、ポリイミド、あるいはＳｉＮ等の絶縁膜で保護されている。典型的な半導体集積回路の製造の場合、基板１１上には各々６０〜１５０μｍ□の多数のチップ領域が、互いにスクライブラインにより隔てられて画成される。
【００２２】
保護テープ１５の接着層１４は、典型的にはアクリル系接着剤よりなり、２００°Ｃ前後の熱分解温度を有する。一方、テープ１５自体は、ポリオルフィン系、ポリエチレン系あるいは塩化ビニル系樹脂よりなり、１００〜１５０μｍの厚さを有する。接着層１４は、一般には３０〜４０μｍの厚さを有する。
【００２３】
次に、図１のステップＳ２において、図２のテープ１５が真空チャック１６上に保持され、基板１１の裏面が、図３に示すように、砥石１７により、所望の例えば５００μｍあるいはそれ以下まで研削される。この工程では、基板１１がテープ１５により保護されているため、高速で回転する砥石１７を当てても基板１１が破損することはない。
【００２４】
さらに、図１のステップＳ３において、前記テープ１５は前記真空チャック１６から外され、さらに図示しない強力な接着テープ（接着力が例えば２００ｇ／ｃｍ程度のもの）をテープ１５上に接着し、さらにそれを引くことにより、テープ１５およびその上の接着層１４が前記基板１１から剥離される。ただし、図４において、パターン１２および保護膜１３の図示は省略した。
【００２５】
従来の方法では、この段階で、基板１１の表面、例えば保護膜１３に、特に非晶質Ｃあるいは非晶質ＳｉＮ、あるいは非晶質ポリイミド等が露出あるいは残留している場合、接着層１４がこのような非晶質部と強く接着してしまい、その結果、図４に符号１４’で示すように、接着層１４の一部がテープ剥離後基板上に残留してしまう可能性があった。
【００２６】
そこで、本発明では、図１のステップＳ４において、基板１１を前記接着層１４の熱分解温度以上の温度に設定した電気炉（図示せず）中に通し、前記残留接着剤１４’を分解あるいは蒸発させる。炉の温度は、前記接着層１４の熱分解温度以上だが、半導体装置を構成するＡｌ電極や配線、あるいはポリイミド層の劣化が生じないように、３５０°Ｃ以下に設定するのが好ましい。また、Ａｌ等の電極の酸化が生じないように、炉中の雰囲気は窒素あるいはアルゴン等、不活性雰囲気とするのが好ましい。かかる熱処理は、典型的な場合１分以内で十分であり、従来のように１５分〜６０分間も純水中において洗浄を行う必要はなくなる。
【００２７】
一方、Ａｕ等を電極に使った場合には、酸化雰囲気中において残留接着剤１４’を酸化・除去することも可能である。この場合も、オゾンアッシング装置のような莫大な設備投資の必要な装置を使う必要がなく、半導体装置の製造費用を低下させることが可能になる。
【００２８】
図６は、本発明の第２実施例による半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。以下の説明では、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００２９】
特に本実施例は、半導体基板１１上にフラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ等、フローティングゲートを有する不揮発性半導体メモリを形成されている場合に、あるいは紫外線照射により、形成されている半導体装置の特性が変化するような場合に有用である。
【００３０】
図６を参照するに、図１のステップＳ１に対応するステップＳ１１において、半導体基板１１上に図２に示すのと同様なテープ１５が、接着層１４を介して接着される。ただし、先にも説明したように、基板１１上には、図７に示すフラッシュメモリあるいはＥＥＰＲＯＭが形成されており、また、接着層１４は紫外線硬化型接着剤よりなる。かかる紫外線硬化型接着剤としては、例えば２エチルヘキシルアクリレート等のアクリル系接着剤が使用可能である。また、アルファメタル社４４２等のエポキシ系接着剤も使用可能である。
【００３１】
図７を参照するに、フラッシュメモリは、基板１１上にトンネル絶縁膜１１Ａを介して形成されたフローティングゲート電極１２Ａと、前記フローティングゲート電極１２Ａ上に絶縁膜１２Ｂを介して形成されたコントロール電極１２Ｃとを有し、また基板１１中、前記フローティングゲート電極１２Ａ直下のチャネル領域両端には、ソース領域１１ａおよびドレイン領域１１ｂが形成されている。かかるフラッシュメモリでは、ソース領域１１ａとドレイン領域１１ｂとの間に電圧を印加し、さらに制御電極１２Ｃに正電圧を印加することにより、ソース領域１１ａとドレイン領域１１ｂとの間のチャネル領域で加速された電子が、ホットエレクトロンとしてフローティングゲート電極１２Ａに注入される。このようにして注入された電子はフローティングゲート電極１２Ａ中において安定に保持され、ソースードレイン間のしきい値電圧を変化させる。図２の状態の基板１１では、基板１１上の全てのフラッシュメモリのフローティングゲート電極に対して、すでに所定の初期値データが書きこんである。
【００３２】
次に、図６のステップＳ１２において、基板１１が図３に示したのと同様に砥石１７により研削され、基板１１の厚さが所定の厚さ、例えば５３０μｍに設定される。
【００３３】
次に、図６のステップＳ１３において、図８に示すように、接着層１４に、テープ１５を通して、すなわち基板１１と反対の側から、波長が３６５ｎｍの紫外線を２０ｍＪ／ｃｍ２ 以上、例えば５０ｍＪ／ｃｍ２ の照射量で照射し、接着層１４を部分的に硬化させる。この程度の紫外線照射では、基板１１上のフローティングゲート（図８において接着層１４の下側に位置する）中の電子の大部分は励起されず、従ってフローティングゲート中に記録された初期データの破壊は生じない。
【００３４】
一方、このような接着層１４の部分的な硬化の結果、接着剤層１４の紫外線帯域の透過特性は、図９に示すように変化する。
【００３５】
図９を参照するに、接着層１４の透過率は、特に波長が２００〜３５０ｎｍの帯域において、紫外線照射と共に減少し、特に照射量を２０ｍＪ／ｃｍ２ 以上にするとほとんどゼロになることがわかる。換言すると、このような部分的な硬化をもたらすような接着層１４への紫外線照射、典型的には５０ｍＪ／ｃｍ２ 以下の照射量の照射により、接着層１４中に効果的な紫外線カットフィルタが形成される。
【００３６】
そこで、かかる接着層１４を紫外線カットフィルタとして、さらに多量の紫外線照射を行うことにより、基板１１上のフローティングゲート中の電子を実質的に励起することなく、接着層１４を硬化させることが可能になる。
【００３７】
すなわち、図６のステップＳ１４において、図１０に示すように接着層１４に波長が３６５ｎｍの紫外線を、典型的には約１００ｍＪ／ｃｍ２ あるいはそれ以下の照射量で照射することにより、接着層１４の硬化が完全に進行する。この工程では、接着層１４自体が紫外線カットフィルタを形成しているため、また紫外線は接着層１４を通った後でパターン１２を含む基板１１に到達しているため、基板１１上に形成されたフローティングゲート中に既に書き込まれた初期値データが破壊されることはない。
【００３８】
接着層１４の硬化がこのように終了すると、さらに図１のステップＳ３に対応する図６のステップＳ１５において、テープ１５が、接着層１４と共に基板１１から剥離される。本実施例では、接着層１４がすでに硬化しているため、ステップＳ１５の剥離工程は、比較的小さい力、例えば２００ｇ／ｃｍの粘着力を有するテープを使って実行することが可能で、その結果ウェハ１１が破損する危険が実質的に回避される。
【００３９】
さらに、ステップＳ１５の後、先に説明した図１の加熱処理工程を行うことも可能である。
【００４０】
また、接着層１４に先に説明した紫外線カットフィルタを形成する方法は、紫外線照射による部分的な硬化に限定されるものではなく、例えば接着層１４を加熱して部分的に硬化させることによっても可能である。
【００４１】
図１１は、アクリル系接着剤を６０〜１００°Ｃの温度で１〜５秒加熱した場合の、本発明の第３実施例による接着層１４が示す紫外線帯域透過特性を示す。
【００４２】
図１１を参照するに、このようにして部分的に硬化した接着層１４は、波長が３３０ｎｍ以下の帯域の紫外線を殆ど完全に遮断することがわかる。従って、本発明の第３実施例では、図６のステップＳ１３を、図８に示すように接着層１４に紫外線を少量照射するかわりに、図８の構造を先の６０〜１００°Ｃの温度で短時間、すなわち１〜５秒間加熱することにより実行する。
【００４３】
さらに、本発明は、接着層１４としてアクリル系接着剤以外にエポキシ系接着剤も使用可能である。
【００４４】
エポキシ系接着剤を接着層１４として使い、図８のような紫外線照射工程を行って接着剤層を部分的に硬化させる場合には、波長が２５３．７ｎｍの遠紫外線を、１０００ｍＷ／ｃｍ２ の照射量で照射し、さらに図１０に対応する工程で、同じ波長の紫外線を１５０００ｍＷ／ｃｍ２ の照射量で照射するのがよい。
【００４５】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施例による半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【図２】図１の工程Ｓ１における半導体装置の状態を示す図である。
【図３】図１の工程Ｓ２における半導体装置の状態を示す図である。
【図４】図１の工程Ｓ３における半導体装置の状態を示す図である。
【図５】図１の工程Ｓ４における半導体装置の状態を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例による半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【図７】公知のフラッシュメモリの構成を示す図である。
【図８】図６の工程Ｓ１３における半導体装置の状態を示す図である。
【図９】図６の工程Ｓ１３で形成される紫外線フィルタの特性を示す図である。
【図１０】図６の工程Ｓ１４における半導体装置の状態を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施例による紫外線フィルタの特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１  基板
１１Ａ  トンネル絶縁膜
１１ａ，１１ｂ  拡散領域
１２  パターン構造
１２Ａ  フローティングゲート電極
１２Ｂ  絶縁膜
１２Ｃ  コントロール電極
１３  絶縁層
１４  接着剤層
１４’接着剤残さ
１５  テープ
１６  強力テープ
１７  砥石
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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