(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマエッチングによって支持基板の表面を削ることにより、研削により薄化されたデバイス基板内の反りを緩和する緩和層である凹凸部を前記支持基板の前記表面に設ける工程と、
接着剤を介して前記緩和層が設けられた前記支持基板の前記表面に前記デバイス基板を貼合する工程と、
前記支持基板によって支持された前記デバイス基板を、前記支持基板に貼合された面とは反対の面から研削して薄化する工程と、
前記薄化されたデバイス基板を前記支持基板から剥離する工程と、
前記剥離されたデバイス基板を個片化する工程と
を含み、
前記凹凸部は、前記支持基板の領域ごとに異なる応力を有するように形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記支持基板の前記表面に前記デバイス基板を貼合する工程において、
前記支持基板の前記緩和層が設けられた面に前記デバイス基板のデバイス領域が設けられた面が貼合され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】
前記デバイス基板は、表面に前記デバイス領域に形成された半導体デバイスを保護する積層膜である保護層を備えることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記保護層は引張応力を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記凹凸部を前記支持基板の前記表面に設ける工程は、前記凹凸部が前記支持基板の領域ごとに異なる応力を有するように前記支持基板の領域ごとに所望のパターンを有するレジストをマスクとして用いてプラズマエッチングをする工程を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項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】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスが形成された側のデバイス基板の表面に支持基板を貼り合わせ、支持基板を支持した状態でデバイス基板を裏面側から研削して薄化することにより、薄型の半導体装置を製造する方法がある。
【０００３】
ここで、デバイス基板は、半導体デバイスの構造に起因して内部に応力が生じる。デバイス基板は研削によって薄化されると、かかる応力によって研削工程後に支持基板とともに反ってしまい、後の製造工程や搬送工程が正常に行われなくなる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１４８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一つの実施形態は、デバイス基板と支持基板を貼り合わせ研削した後の反りを抑制することにより、研削後の工程を正常に行うことができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの実施形態によれば、半導体装置の製造方法が提供される。実施形態に係る半導体装置の製造方法は、設置工程と、貼合工程と、薄化工程との３つの工程を含む。設置工程は、研削により薄化されたデバイス基板内の反りを緩和する緩和層を支持基板に設ける。貼合工程は、緩和層が設けられた支持基板にデバイス基板を貼合する。薄化工程は、支持基板によって支持されたデバイス基板を研削して薄化する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態に係る半導体装置の製造方法で用いるデバイス基板の一例を示す説明図である。
【図２】図２は、実施形態に係る半導体装置の製造工程の断面視による説明図である。
【図３】図３は、実施形態に係る半導体装置の製造工程の断面視による説明図である。
【図４】図４は、実施形態に係る半導体装置の他の製造工程の断面視による説明図である。
【図５】図５は、実施形態に係る半導体装置の他の製造工程の断面視による説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る半導体装置の製造方法について詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
図１は、実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いるデバイス基板の一例を示す説明図である。以下の実施形態では、図１に示すように、表面側に半導体デバイス１１を備えたデバイス基板１０を用意し、かかるデバイス基板１０と図示しない支持基板とを貼り合わせ、支持基板によって支持されるデバイス基板１０を裏面側から薄化する工程について説明する。
【００１０】
なお、実施形態に用いられるデバイス基板１０は、例えば、略円盤形状を有するシリコンウェハなどであり、デバイス基板１０の周縁部は表裏両面が内側へ傾斜している。
【００１１】
ここで、デバイス基板１０は、半導体デバイス１１の構造に起因して内部に応力が生じる。デバイス基板は研削によって薄化されると、かかる応力によって研削工程後に支持基板とともに反ってしまうことがある。
【００１２】
具体的には、デバイス基板１０は、半導体デバイス１１が備える半導体層や配線層や保護層などが有する応力によってデバイス基板１０の内部に応力が生じ、かかる応力によってデバイス基板１０が研削工程後に支持基板とともに反ってしまう。
【００１３】
より具体的には、薄化後のデバイス基板１０は、半導体デバイス１１が、例えば、引張応力を有する保護層を備えている場合、保護層が面方向内側へ収縮しようとする応力によって支持基板とともに下に凸の弓なり状に反る。
【００１４】
逆に、薄化後のデバイス基板１０は、半導体デバイス１１が、例えば、圧縮応力を有する保護層を備えている場合、保護層が面方向外側へ伸長しようとする応力によって支持基板とともに上に凸の弓なり状に反る。
【００１５】
そこで、実施形態に係る半導体装置の製造方法は、デバイス基板１０を支持する支持基板に、研削により薄化されたデバイス基板１０内の反りを緩和する緩和層を設けるようにした。以下、かかる半導体装置の製造方法について図２および図３を参照して説明する。
【００１６】
なお、以下では、デバイス基板１０が半導体デバイス１１の表面に、応力を有する保護層を備える場合を例にあげて説明するが、薄化後のデバイス基板１０の内部に生じる応力は、保護層が有する応力に限定するものではない。
【００１７】
図２および図３は、実施形態に係る半導体装置の製造工程の断面視による説明図である。図２および図３に示すデバイス基板１０は、図１に示すデバイス基板１０のＡ−Ａ’線による断面部分である。実施形態に係る半導体装置の製造方法では、まず、デバイス基板１０と支持基板２０とを用意する。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、デバイス基板１０は、表面のデバイス領域に形成された半導体デバイス１１の表面を保護する保護層１２を備える。かかる保護層１２は、例えば、ポリイミド膜、エポキシ膜、フェノール系樹脂膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいは、これらの膜のうちいずれかを積層して形成された積層膜である。
【００１９】
上記した保護層１２は、膜の物性により引張応力または圧縮応力を有する。例えば、ポリイミド膜は、主に引張応力を有する膜であり、かかる膜が半導体デバイス１１表面に形成されている場合、デバイス基板１０に面内方向内側へ収縮しようとする。したがって、デバイス基板１０は、デバイス基板１０の裏面を研削して薄化した場合、デバイス基板１０が収縮しようとする応力によって下に凸の弓なり状に反ることになる。
【００２０】
また、上記した積層膜は、積層する各膜の応力の総和によって引張応力または圧縮応力を有する。例えば、積層膜における応力の総和が圧縮応力である場合、半導体デバイス１１表面に形成された積層膜は、デバイス基板１０に面内方向外側へ伸長しようとする。したがって、デバイス基板１０は、デバイス基板１０を裏面から研削して薄化した場合、デバイス基板１０が伸長しようとする応力によって上に凸の弓なり状に反ることになる。
【００２１】
一方、図２（ｂ）に示すように、支持基板２０には、例えば、ガラスやシリコンなどを用い、径および厚さがデバイス基板１０と略同一の円盤状の基板である。なお、支持基板２０の材料や径、厚さなどの形状は、これに限定されるものではない。
【００２２】
また、支持基板２０は、表面に研削により薄化されたデバイス基板１０の反りを緩和する緩和層である酸化膜２１を備える。かかる酸化膜２１は、プラズマＣＶＤ(Chemical  Vapor  Deposition)法によって支持基板２０の表面に形成される。
【００２３】
本実施形態では、酸化膜２１の膜厚は、表面側に保護層１２を備えたデバイス基板１０を裏面から所望の厚さまで研削して薄化し、かかる薄化したデバイス基板１０を貼合して支持した場合に生じる支持基板２０の反り量に応じて設定される。
【００２４】
上記したデバイス基板１０および支持基板２０を用意した後、図２（ｃ）に示すように、支持基板２０の表面に形成された酸化膜２１の表面に接着剤３０をスピン塗布法などによって形成する。接着剤３０としては、例えば、ウレタン系樹脂やエポキシ樹脂といった有機系接着剤などが用いられる。
【００２５】
続いて、図３（ａ）に示すように、表裏を反転させたデバイス基板１０の表面を接着剤３０を介して支持基板２０に貼り合わせる。そして、図３（ｂ）に示すように、グラインダ４によってデバイス基板１０を裏面から研削してデバイス基板１０を所定の厚さまで薄化する。
【００２６】
図３（ｃ）に示すように、薄化後のデバイス基板１０は、半導体デバイス１１表面に形成された保護層１２が引張応力を有する保護層１２である場合、白抜き矢印で示す面内方向内側へ収縮しようとする応力によって下に凸の弓なり状に反ろうとする。
【００２７】
一方、支持基板２０は、この例では、薄化後のデバイス基板１０の反りを緩和するために支持基板２０の表面に圧縮応力を有する酸化膜２１を備える。そのため、支持基板２０は、図３（ｃ）に黒色矢印で示す面内方向外側へ伸長しようとする応力によって上に凸の弓なり状に反ろうとする。
【００２８】
ここで、デバイス基板１０と支持基板２０とは、接着剤３０を介して面同士が均一に貼り合わされている。したがって、貼合されたデバイス基板１０および支持基板２０は、デバイス基板１０の収縮しようとする応力と支持基板２０の伸長しようとする応力とが相殺され、薄化後のデバイス基板１０の反りが低減される。
【００２９】
すなわち、本実施形態では、支持基板２０の表面に設けられた酸化膜２１が支持基板２０内に応力を生じさせ、デバイス基板１０に生じる反りを緩和している。これにより、薄化したデバイス基板１０を貼合して支持する支持基板２０の反りが抑制される。
【００３０】
そして、デバイス基板１０を薄化した後、支持基板２０からデバイス基板１０を剥離して、かかるデバイス基板１０を個片化する工程など後工程の処理が実施される。
【００３１】
上述したように、実施形態に係る半導体装置の製造方法は、設置工程と、貼合工程と、薄化工程との３つの工程を含む。設置工程は、研削により薄化されたデバイス基板１０内の反りを緩和する酸化膜２１を支持基板２０に設ける。貼合工程は、酸化膜２１が設けられた支持基板２０にデバイス基板１０を貼合する。薄化工程は、支持基板２０によって支持されたデバイス基板１０を研削して薄化する。
【００３２】
これにより、実施形態に係る半導体装置の製造方法は、研削工程におけるデバイス基板１０および支持基板２０の反り増加を抑制することができる。したがって、本実施形態では、研削工程後のデバイス基板１０および支持基板２０の反りを抑制することにより、例えば、搬送アームによる薄化したデバイス基板１０を剥離する前の支持基板２０の搬送や平坦なチャックへのかかる支持基板２０の載置などを正常に行うことができる。
【００３３】
また、本実施形態では、研削により薄化されたデバイス基板１０内の反りを緩和する緩和層を支持基板２０に設けるため、デバイス基板１０側で薄化後のデバイス基板１０に反りが生じないように半導体デバイス１１の構造を変更する必要がない。つまり、本実施形態では、支持基板２０の表面に形成される酸化膜２１の膜厚を調整することで薄化後のデバイス基板１０の反りを抑制することができる。
【００３４】
また、かかる形態は、支持基板２０の表面を覆うようにして酸化膜２１が形成されるため、かかる酸化膜２１は応力方向が同じであるが、酸化膜２１が有する応力の応力方向を酸化膜２１が形成される領域によって異ならせるようにしてもよい。
【００３５】
具体的には、支持基板２０の表面に酸化膜２１を形成した後、所望のパターンを有するレジストをマスクに用いてエッチングすることで、酸化膜２１に所望のパターンを形成する。これにより、酸化膜２１を領域毎に応力を異ならせることができる。
【００３６】
したがって、所望のパターンを有する酸化膜２１を支持基板２０の表面に設けることで、支持基板２０の反りを細かく調整することができる。
【００３７】
また、酸化膜２１は、支持基板２０の表面から容易に剥離することができるため、デバイス基板１０を剥離した支持基板２０をリサイクルして使用することができる。
【００３８】
また、支持基板２０の表面は、酸化膜２１で覆われることになるため、支持基板２０からデバイス基板１０を剥離する際の支持基板２０表面への物理的損傷を防止することができる。
【００３９】
また、酸化膜２１は、支持基板２０に対して密着性が高い酸化膜２１を用いることで、酸化膜２１が有する応力によって支持基板２０内に応力を容易に生じさせることができる。
【００４０】
また、酸化膜２１は、接着剤３０との接着性が高い酸化膜２１を用いることで、デバイス基板１０と支持基板２０とを容易に貼り合わせることができる。
【００４１】
また、かかる形態は、酸化膜２１が支持基板２０の表面に設けられているが、酸化膜２１の設置場所は支持基板２０の表面に限られない。他の形態としては、図４（ａ）に示すように、支持基板２０の裏面に薄化後のデバイス基板１０内の応力を緩和する酸化膜２１ａを設けてもよい。
【００４２】
このような形態であっても、上記したように、研削工程におけるデバイス基板１０および支持基板２０の反り増加を抑制することができる。
【００４３】
また、かかる形態は、酸化膜２１ａが支持基板２０の裏面に設けられることで、デバイス基板１０を支持基板２０の表面に貼り合わせる際に酸化膜２１ａが押圧によって損傷することを防止することができる。
【００４４】
また、図４（ｂ）に示すように、支持基板２０の表裏両面に酸化膜２１，２１ｂを設けてもよい。かかる形態では、支持基板２０のデバイス基板１０が貼合される表側表面に裏側表面よりも膜厚が厚い酸化膜２１が設けられる。
【００４５】
かかる形態の支持基板２０の表面における酸化膜２１，２１ｂの設置工程では、支持基板２０の表側表面に所望の厚さの酸化膜２１を形成した後、支持基板２０の裏側表面に表側表面よりも膜厚が薄い酸化膜２１ｂが形成される。したがって、支持基板２０内の応力の調整を、支持基板２０の裏側表面に酸化膜２１ｂを形成することで調整することができる。
【００４６】
なお、上述した実施形態では、デバイス基板１０と支持基板２０との貼り合わせに接着剤３０を用いているが、デバイス基板１０と支持基板２０とを直接貼り合わせてもよい。このような場合、支持基板２０の表面に設けられる酸化膜２１は、接着性を有する酸化膜２１としてもよく、かかる酸化膜２１によってデバイス基板１０と支持基板２０とが貼着される。
【００４７】
次に、実施形態に係る半導体装置の他の製造方法について説明する。かかる実施形態では、支持基板の表層もしくは表面に研削により薄化されたデバイス基板内の反りを緩和する緩和層が設けられる。
【００４８】
なお、かかる半導体装置の製造方法は、上記した図２および図３に示す工程のうち図２（ｂ）に示す工程が異なる他は、同じ内容の工程を経て半導体装置が製造される。以下の実施形態では、異なる工程について図５を参照して説明する。図５は、実施形態に係る半導体装置の他の製造工程の断面視による説明図である。
【００４９】
図５（ａ）に示すように、支持基板２０は、デバイス基板１０が貼合される表側表層に研削により薄化されたデバイス基板１０内の反りを緩和する緩和層である不純物層２２を備える。かかる不純物層２２は、例えば、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）などの不純物をドーピングすることで形成される。ドーピング方法としては、例えば、イオン注入法などが用いられる。
【００５０】
支持基板２０は、表側表層に不純物がドーピングされることで表側表層における不純物濃度が高くなって面内方向外側へ伸長しようとする応力が生じ、上に凸の弓なり状に反ろうとする。かかる支持基板２０は、例えば、半導体デバイス１１表面に引張応力を有する保護層１２が形成されているデバイス基板１０を支持する場合に用いられる。
【００５１】
なお、かかる支持基板２０の表裏を反転させて支持基板２０の裏側表層にデバイス基板１０を貼り合わせてもよい。かかる支持基板２０は、下に凸の弓なり状に反ろうとしているため、例えば、半導体デバイス１１表面に圧縮応力を有する保護層１２が形成されているデバイス基板１０を支持する場合に用いられる。
【００５２】
したがって、かかる形態では、支持基板２０の表側表層に設けられた不純物層２２が支持基板２０内に応力を生じさせ、応力が生じた支持基板２０がデバイス基板１０に生じる反りを緩和している。
【００５３】
また、かかる実施形態では、支持基板２０に対する不純物のドーピング量は、表面に保護層１２を有するデバイス基板１０の裏面を所定の厚さまで研削して薄化し、かかる薄化したデバイス基板１０を貼合して支持した場合に生じる支持基板２０の反り量に応じて設定される。
【００５４】
上述した半導体装置の製造方法であっても、研削工程におけるデバイス基板１０および支持基板２０の反り増加を抑制することができる。
【００５５】
また、他の形態としては、図５（ｂ）に示すように、支持基板２０は、デバイス基板１０が貼合される表側表面にデバイス基板１０内の反りを緩和する緩和層である凹凸部２３を備える。かかる凹凸部２３は、例えば、プラズマエッチングなどによって支持基板２０表面が削られることで形成される。
【００５６】
支持基板２０は、表面が削られて凹凸になることで面内方向外側へ伸長しようとする応力が生じ、上に凸の弓なり状に反ろうとする。かかる支持基板２０は、例えば、半導体デバイス１１表面に引張応力を有する保護層１２が形成されているデバイス基板１０を支持する場合に用いられる。
【００５７】
なお、かかる支持基板２０の表裏を反転させて支持基板２０の裏側表面にデバイス基板１０を貼り合わせてもよい。かかる支持基板１０は、下に凸の弓なり状に反ろうとしているため、例えば、半導体デバイス１１表面に圧縮応力を有する保護層１２が形成されているデバイス基板１０を支持する場合に用いられる。
【００５８】
したがって、かかる形態では、支持基板２０の表側表面に形成された凹凸部２３が支持基板２０内に応力を生じさせ、応力が生じた支持基板２０がデバイス基板１０に生じる反りを緩和している。
【００５９】
また、かかる実施形態では、支持基板２０表面の粗化量は、表面に保護層１２を有するデバイス基板１０の裏面を所定の厚さまで研削して薄化し、かかる薄化したデバイス基板１０を貼合して支持した場合に生じる支持基板２０の反り量に応じて設定される。
【００６０】
上述した半導体装置の製造方法であっても、研削工程におけるデバイス基板１０および支持基板２０の反り増加を抑制することができる。
【００６１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１０  デバイス基板、  １１  半導体デバイス、  １２  保護層、  ２０  支持基板、  ２１  酸化膜、  ２２  不純物層、  ２３  凹凸部、  ３０  接着剤、  ４  グラインダ
【図１】
0006437404.tif 000002
【図２】
0006437404.tif 000003
【図３】
0006437404.tif 000004
【図４】
0006437404.tif 000005
【図５】
0006437404.tif 000006