(57)【要約】    本発明は、半導体もしくは半導体デバイスの基板の薄層化に対し、基板割れなくハンドリングし高歩留まりで裏面半導体／金属間コンタクト改善の熱処理を実施し、歩留まりよく半導体装置を製造できる半導体装置の製造方法を提供する。本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面側から途中までダイシングし手切り込み部を形成し、基板表面側を支持基台に固定する。次に、基板裏面側を研磨して半導体基板を薄層化た後、基板裏面に金属電極、熱受容層となるカーボン膜を順次形成する。次に、カーボン膜にパワー密度１ｋＷ／ｃｍ２〜１ＭＷ／ｃｍ２の光を０．０１ｍｓ〜１０ｍｓの短時間照射し、カーボン膜から熱を伝達して半導体と金属電極との界面を合金化する。その後、半導体基板を切り込み部から分離して個片化する。
2007060837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面側から途中までダイシングを行って切り込み部を形成し、前記半導体基板の表面側を基板支持基台に固定する工程と、
前記半導体基板の裏面側を研磨して半導体基板を薄層化する工程と、
前記半導体基板の裏面に金属層を堆積し、該金属層上に熱受容層となるダイヤモンドライクカーボン膜或いは無定形炭素皮膜（以下カーボン膜と称する）を形成する工程と、
前記カーボン膜の表面にパワー密度１ｋＷ／ｃｍ２ 〜１ＭＷ／ｃｍ２ の光を０．０１ｍｓ〜１０ｍｓの短時間照射し、前記金属層と該金属層に接する半導体を所定温度に熱処理する工程と、
前記半導体基板を前記切り込み部から分離して個片化する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体基板の表面側を前記基板支持基台に固定した後、前記半導体基板の裏面側から研磨及びエッチングを行って半導体基板を薄層化する工程と、
前記半導体基板の裏面に金属層を堆積し、該金属層上に熱受容層となるダイヤモンドライクカーボン膜或いは無定形炭素皮膜（以下カーボン膜と称する）を形成する工程と、
前記カーボン膜の表面にパワー密度１ｋＷ／ｃｍ２ 〜１ＭＷ／ｃｍ２ の光を０．０１ｍｓ〜１０ｍｓの短時間照射し、前記金属層と該金属層に接する半導体を所定温度に熱処理する工程と、
前記半導体基板をダイシングして個片化する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記金属層は１層ないし多層とすることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属層は１層ないし多層とすることを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記光の照射は、光源としてフラッシュランプを用いたパルス照射であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記光の照射は、光源としてフラッシュランプを用いたパルス照射であることを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記光の照射は、光源としてパルス発振レーザ光を用いたパルス照射であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記光の照射は、光源としてパルス発振レーザ光を用いたパルス照射であることを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記光の照射は、光源として連続発振レーザ光を用いたビーム掃引による光照射であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記光の照射は、光源として連続発振レーザ光を用いたビーム掃引による光照射であることを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記カーボン膜は、１μｍ以下の粒径のカーボン微粒子の堆積膜であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記カーボン膜は、１μｍ以下の粒径のカーボン微粒子の堆積膜であることを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記堆積膜は、水またはシリコーンオイル系非極性溶媒に分散させた前記カーボン微粒子をスピンコートにより塗布して形成することを特徴とする請求の範囲第１１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記堆積膜は、水またはシリコーンオイル系非極性溶媒に分散させた前記カーボン微粒子をスピンコートにより塗布して形成することを特徴とする請求の範囲第１２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、半導体装置の製造方法に関する。より詳しくは、半導体に金属コンタクトを形成するための熱処理を行うプロセスを含む半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バイポーラトランジスタ、絶縁ゲート形電界効果トランジスタ（ＭＯＳ型トランジスタ）をはじめとする各種半導体素子、半導体集積回路等の半導体デバイスの製造において、半導体／金属間コンタクトを形成するためには、金属層を半導体表面に堆積して後に、これを所定の温度に保持して不活性ガスなどの雰囲気のアニ―ル炉に一定時間保持することによる熱処理により、半導体と金属の間の電気特性を改善し良好なオーミック特性を得るようにするのが普通であった（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
例えばシリコン（Ｓｉ）に対して金（Ａｕ）をコンタクト層とする場合は、Ｓｉ／Ａｕの共晶温度３７３℃より高い温度に不活性ガス中で加熱し良好なコンタクトを取るのが
普通である。シリコンに対しまずアルミニウム（Ａｌ）を堆積してのち多層の金属を堆積する場合もあるが、これもシリコン上に金属を多層堆積させた後に、４５０℃程度で熱処理を行い、Ｓｉ／Ａｌ間の接触を改善するのが通例である。【０００４】
【特許文献１】特開平６−１２０１６５号公報
【発明の開示】
【０００５】
しかしながら、最近，基板を極端に薄くする要求が顕著になってきて、新たな対策が必要とされるようになった。薄い基板は半導体パッケージの薄型化の要求から発しているが、ＭＯＳデバイスなど裏面からオーミック電極を取り出さないで済むものは、あらかじめ厚い基板の状態で表面から基板の深さ方向に途中までダイシングを行い、切込みを入れた表側を研磨用の基板支持基台に貼り付けて研磨とエッチングで基板を１００μｍ或いはそれ以下に薄くすることにより、薄層化された基板はこののち基板支持基台から剥がせば個片化された薄層ダイを得ることができる。
【０００６】
一方、パワーデバイスなどのように裏面からオーミック電極を取り出すものは、基板裏面側を研磨して薄くしてから後、洗浄、乾燥後スパッタ装置などに挿入して裏面側に金属層を堆積し、そこから取り出してアニール炉に挿入して熱処理をしなければならない。その間、薄層化された基板のハンドリングは極めて難しく、基板の割れ等の損傷が発生しやすく、歩留まりを低下し大きな課題となっている。
本発明はこの課題を解決しようとするものである。
【０００７】
上記の目的を達するために、第１の本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面側から途中までダイシングを行って切り込み部を形成し、前記半導体基板の表面側を基板支持基台に固定する工程と、前記半導体基板の裏面側を研磨して半導体基板を薄層化する工程と、前記半導体基板の裏面に金属層を堆積し、該金属層上に熱受容層となるダイヤモンドライクカーボン膜或いは無定形炭素皮膜（以下カーボン膜と称する）を形成する工程と、前記カーボン膜の表面にパワー密度１ｋＷ／ｃｍ２〜１ＭＷ／ｃｍ２ の光を０．０１ｍｓ〜１０ｍｓの短時間照射し、前記金属層と該金属層に接する半導体を所定温度に熱処理する工程と、前記半導体基板を前記切り込み部から分離して個片化する工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、第２の本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記半導体基板の表面側を前記基板支持基台に固定した後、前記半導体基板の裏面側から研磨及びエッチングを行って半導体基板を薄層化する工程と、前記半導体基板の裏面に金属層を堆積し、該金属層上に熱受容層となるダイヤモンドライクカーボン膜或いは無定形炭素皮膜（以下カーボン膜と称する）を形成する工程と、前記カーボン膜の表面にパワー密度１ｋＷ／ｃｍ２〜１ＭＷ／ｃｍ２ の光を０．０１ｍｓ〜１０ｍｓの短時間照射し、前記金属層と該金属層に接する半導体を所定温度に熱処理する工程と、前記半導体基板をダイシングして個片化する工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上記第１および第２の本発明において、金属層が１層ないし多層とすることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記第１および第２の本発明において、前記光の照射が、光源としてフラッシュランプを用いたパルス照射であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記第１および第２の本発明において、前記光の照射が、光源としてパルス発振レーザ光を用いたパルス照射であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記第１および第２の本発明において、前記光の照射が、光源として連続発振レーザ光を用いたビーム掃引による光照射であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記第１および第２の本発明において、前記カーボン膜が、１μｍ以下の粒径のカーボン微粒子の堆積膜であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記第１および第２の本発明において、上記堆積膜が、水またはシリコーンオイル系非極性溶媒に分散させた前記カーボン微粒子をスピンコートにより塗布して形成することを特徴とする。
【００１５】
なお、本発明におけるカーボン膜は、成膜時に混入される不純物としての水素等の微量不純物を有するものであってもかまわない。
【００１６】
上述したように、本発明によれば、薄くなった状態の基板をそのまま取り扱って金属形成およびコンタクト特性改善の熱処理を行なう従来法と異なり、基板支持基台に半導体基板を貼り付けた状態で、研磨工程による半導体基板の薄層化、薄層化により薄くなった半導体基板への金属膜形成、さらにはコンタクト特性改善のための熱処理までの工程を行なうので、基板の割れが生じることなくこの一連の工程を行なうことができる。また、その後の半導体基板の個片化が容易に行える。
【００１７】
また、本発明では半導体基板裏面の金属層の堆積後、その上に薄い（例えば０．２μｍ程度）のカーボン膜を形成するが、このカーボン膜は優れた光照射に対する熱吸収材料である。カーボン膜の成膜方法や成膜条件に依存するが、光吸収特性としては、波長４００ｎｍ〜１０００ｎｍの帯域で、光吸収率４０％のものを容易に形成できる。この構造の上から強力なフラッシュランプ光あるいはレーザ光を照射する場合、従来法では金属電極が最表面に露出しており、この金属による光反射率が一般的に非常に高いために、入射した光エネルギーの大半が反射光として損失してしまい、半導体／金属界面のコンタクト改善に寄与しない。これに対し、本発明では、極めて効率よく入射した光エネルギーをカーボン膜にて吸収し、熱エネルギーに変換し、このエネルギーをもって、半導体・金属間のコンタクト特性を改善することができるので、この熱工程における省エネルギー化を容易に達成することができるのである。
【００１８】
また従来法の炉による熱処理では、通常３０分以上の時間を要するが、本発明による処理では、極めて短い時間の光照射で基板全面にわたる処理を完了することができるので、工程時間削減の効果も大きい。
【００１９】
従って、本発明の製造方法を用いることにより、裏面に金属コンタクトを持つ薄い半導体基板を用いる半導体素子の製造工程における歩留まりの向上を達成することができる。また製造工程の大幅な短縮が実現できる。これにより１００μｍ以下の基板のパワーデバイスなどの分野にとって大きな前進となる。これにより、パワーＭＯＳトランジスタなど半導体素子のオン抵抗を下げることができ、素子動作時の省電力化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の半導体／金属コンタクト形成法が適用される半導体素子の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の形態を示す工程図（その１）であり、プロセスを経た基板の表面側をハーフダイシングした基板の断面図である。
【図３】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の形態を示す工程図（その２）であり、ハーフダイシングした基板を、表面側を接着面として研磨用の支持基台に貼り付けた状態の断面図である。
【図４】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の形態を示す工程図（その３）であり、研磨用の支持基台に基板を貼り付けた状態で、研磨工程を行ない、基板を薄層化した状態の断面図である。
【図５】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の形態を示す工程図（その４）であり、研磨用の支持基台に基板を貼り付けた状態で、薄層化した基板に裏面電極を形成した状態の断面図である。
【図６】本発明に係る裏面電極として多層構造をもつ例を示した断面図である。
【図７】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の形態を示す工程図（その５）であり、裏面電極形成後に、光吸収層としてのカーボン膜を形成したときの状態を示す断面図である。
【図８】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の形態を示す工程図（その６）であり、裏面電極上にカーボン膜を形成した後に、光照射を行なった状態の断面図である。
【図９】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の形態を示す工程図（その７）であり、光照射後に、カーボン膜を酸素プラズマによって除去した状態の断面図である。
【図１０】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の形態を示す工程図（その８）であり、半導体基板を各ダイ毎に個片化した状態の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。しかしながら、本発明は、これに限定されないものである。
図１は、標準的なプレーナー型のｐｎｐトランジスタ構造をもつ半導体素子の概略断面図を表している。以下このｐｎｐトランジスタ構造をもつ半導体素子に対する本発明の熱処理法を含む製造方法の実施の形態例について述べることにする。【００２２】
先ず、図１に示すように、基板１にｐｎｐトランジスタ構造をもつ半導体素子を形成する。基板１としては、半導体基板、ここではシリコン基板を用いている。基板サイズとしては特に限定はなく、例えば直径２００ｍｍ，厚さ５００μｍ程度の一般的なシリコン基板でかまわない。半導体素子（デバイス構造）は、ｐ＋半導体基板１を用い、この半導体基板１上にｐ− エピタキシャル層２を形成し、マスクを介してイオン注入によりｎ＋層３、ｐ＋＋層４を形成して、ｐｎｐトランジスタとして形成される。ｐ＋ 半導体基板１及びｐ−エピタキシャル層２がコレクタとなり、ｎ+ 層３がベースとなり、ｐ+ + 層４がエミッタとなる。ｎ＋層３上及びｐ＋＋層４上には、それぞれオーミックコンタクトを得るため、金属電極であるベース電極５Ｂ、エミッタ電極５Ｅを形成する。各ｎ＋層４及びｐ＋＋ 層４の金属電極とのコンタクト部分は、ドーパントを高濃度にドーピングしている。金属電極材料としては、例えばＡｌやＡｕ等を用いることができる。またベース電極５Ｂ、エミッタ電極５Ｅの成膜方法としては、例えばスパッタ法や真空蒸着法などを用いることができる。上記のように、基板裏面側はコレクタ部に相当するが、コレクタ電極となる金属電極の形成はまだ行なっていない。【００２３】
次に、図２に示すように、このように表面側のプロセスを経た半導体基板、すなわちシリコン基板１に対し、各半導体素子を区画するための切り込み部６を形成する。すなわち、シリコン基板１の表面側をハーフダイシングし、５０μｍ以下の深さで切り込み部６を入れる。この切り込み部６は、最終個片化工程で、各ダイ（いわゆる半導体チップ）毎の分割を容易にするためのものである。【００２４】
次に、図３に示すように、上記基板表面側の工程完了後、シリコン基板１の表面側を研磨用の基板支持基台（以下、支持基台という）７に固定し、基板裏面側の研磨工程に入る。シリコン基板１の固定方法としては、通常のワックス８を用いる方法、ダイシングテープに使われている粘着剤や、その他の接着剤を用いる方法、或いは真空吸引により支持基台にチャッキングする方法などいずれを用いてもよい。ただし、ワックスや粘着剤など化学物質による固定の場合は、その後の熱処理温度に耐える高耐熱性（高融点）のものや、高温時に脱ガスがあまり発生しないものを選ぶことが望ましい。また、その後の化学処理（特に最終研磨工程におけるアルカリ処理）に耐える材料を選んでおくことも重要である。【００２５】
研磨工程としては一般的な手法でよい。研磨工程は研削、ポリッシングの順に行い、次第に面精度を上げてゆく。例えば、厚さ５００μｍのシリコン基板を用いる場合は、基板厚さが約１５０μｍ程度になるまで３５０μｍ程度研削し、さらにポリッシングにて約１００μｍ〜５０μｍ研磨し薄層化することができる。この場合、ポリッシング仕上がりで、基板厚さは５０μｍ〜１００μｍ程度となる。最後に、化学研磨としてエッチング液により２μｍ〜５０μｍ程度のエッチングを行い、仕上げの研磨とする。勿論、各研磨工程での研磨厚さは適宜決めてよい。この工程を経ると、図４に示すように、基板１の厚さは約５０μｍ程度に薄層化できる。【００２６】
次に、図５に示すように、薄層化した基板裏面（研磨面）全面に対し、金属電極９を形成する。この金属電極９は、図１のｐｎｐトランジスタにおけるコレクタ電極に相当する。金属電極９は、例えば、厚さ０．５μｍ程度のＡｕ電極でもよい。また、金属電極９としては、例えば、図６に示すように、アルミニウム（Ａｌ）膜９１、ニッケル（Ｎｉ）膜９２、銅（Ｃｕ）膜９３、金（Ａｕ）膜９４を積層した多層構造の金属層を用いることができる。例えば，シリコン基板１の裏面に対し、２μｍ厚Ａｌ／０．３μｍ厚Ｎｉ／２μｍ厚Ｃｕ／０．１μｍ厚Ａｕ（最上面がＡｕ）といった多層構造の電極形成を行なってもよい。ただし、多層金属膜の各膜厚はこの限りではない。【００２７】
次に、図７に示すように、基板裏面の金属電極９上に、光吸収層としてのカーボン膜１０を成膜する。このカーボン膜１０は熱受容層となる。カーボン膜１０は、ダイヤモンドライクカーボン或いは無定形炭素被膜を用いる。カーボン膜１０の厚さとしては、５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度のものが適当である。カーボン膜１０の成膜方法としては、スパッタ法、ＣＶＤ法、イオン化蒸着法などが使える。例えば、スパッタ法の場合、グラファイト型のカーボンターゲットを直流または交流でアルゴン（Ａｒ）などのガスを放電させて、対向基板に成膜させる。またＣＶＤ法の場合は、例えばＣ２Ｈ２ ガスを放電させ、基板バイアスにより放電分解したイオン種を基板側に引き込んで、さらに磁場印加により、プラズマを高密度に留める工夫などをして、カーボン膜を堆積させる。ただし、成膜法は必ずしもこれに限定されるものではない。  【００２８】
例えば、カーボン膜１０は、粒径１μｍ以下のグラファイト微粒子を水またはシリコーンオイル系の非極性溶媒（例えばジメチルシリコーンオイル系の非極性溶媒）に分散安定化させた黒色インクをスピンコートなどの湿式塗布をはじめとする各種手法を用いて、微粒子堆積膜として形成してもよい。微粒子堆積膜は上記手法により簡単に成膜できる。製造のし易さからはこのような無定形カーボン膜が好ましい。【００２９】
カーボン膜１０の膜質としては、その後の光照射で、短時間に高いパワー密度の光が照射されるので、これに対する耐性の強い膜である事が望ましい。高い光照射パワーに耐えない膜は、短時間の光照射の間にアブレーションなどの膜破壊現象が生じてしまい、光から熱に変換されたエネルギーが下地の基板層に効率よく伝達されなくなってしまうからである。同様の理由で、下地の金属材料と該カーボン膜との密着性も重要である。【００３０】
従って、カーボン膜１０としては、耐熱性と強度的耐久性を併せ持つ、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜のような比較的硬度的にも優れている膜が望ましい。
ただし、ＤＬＣの場合、一般には水素が含有されているケースが多く、この場合は、光吸収率が低下しやすい。従って、本発明においては、波長４００ｎｍ〜１０００ｎｍの帯域において、光吸収率８０％以上となるようにカーボン膜の成膜条件および膜厚を選択することがより望ましい。【００３１】
次に、図８に示すように、上記カーボン膜１０の成膜の後、光照射１１を行なう。この光照射１１により、カーボン膜１０が光吸収により加熱され、カーボン膜１０の熱が金属電極９を通して半導体／金属電極界面に伝達されて該界面付近が加熱され、半導体／金属の合金化がなされる。いわゆる金属電極９が半導体基板１に対して、オーミックコンタクされる。【００３２】
この光照射は、照射パワー密度が１ｋＷ／ｃｍ２ 〜１ＭＷ／ｃｍ２ の光を０．０１ｍｓ〜１０ｍｓの短時間照射とすることができる。照射パワー密度が１ｋＷ／ｃｍ２未満では、短時間照射であるので、半導体１と金属電極９との界面での温度が上がらず、目的の合金化が得られ難い。１ＭＷ／ｃｍ２を超えるパワー密度の場合、０．０１ｍｓ〜１０ｍｓの時間範囲で照射をすると、処理温度が高すぎて、例えば基板支持用のワックスが蒸発するとか、保持がずれるとか、拡散層の再拡散が生じるとか、不具合が生じる。従って、これより短時間での照射を行なわなければならないが、その場合は、金属電極９の表面層のみが高温に加熱されるのみで、半導体１と金属電極９との界面での温度がやはり上がらないために、目的の合金化が得られ難い。また、上記のパワー密度範囲で照射時間が０．０１ｍｓ未満では目的の温度が得られず合金化が得られ難い。１０ｍｓを超えると、処理温度が高くなり過ぎて上記の不具合を生じる。【００３３】
照射光源としては、具体的一例として、例えば１ｍｓの照射時間で光照射箇所の熱処理を終わらせるためには、キセノンフラッシュランプを用いることができる。裏面電極である金属電極９として、膜厚１．８μｍのＡｕ単層電極を形成し、光吸収率７０％の光吸収層のカーボン膜１０を膜厚０．２μｍ形成したときは、照射面において２４．７ｋＷ／ｃｍ２のパワー密度の光を１．５ｍｓ照射することにより、コンタクト層においてＡｕとシリコンの共晶化が生じオーミックコンタクトを取ることができた。一方、カーボン膜なしでフラッシュランプによるアニールを実施する場合は、どんなに高パワーの光源を用いてもほとんど反射損失してしまい、アニール効果を得ることはできない。【００３４】
なお、１．５ｍｓよりも長時間のアニールを行なうと、レーザ照射中に、Ａｕ膜中へ高濃度のシリコン原子が深く拡散し、溶融しているＡｕ表面層と接しているカーボン膜と拡散したシリコン原子との反応が進むことがある。この反応によりＡｕーＳｉーＣ系の化合物が形成される。この化合物は若干電極の導電性を劣化させるが、このＡｕーＳｉーＣ系化合物による導電性の劣化が好ましくない場合は、溶融したＡｕとカーボンを接しないように、Ａｕとカーボンの間にバリア層を設けておけばよい。バリア層としては、特に限定はなく、Ａｕ溶融温度でバリア層が溶融しなければよい。バリア層としては、例えば、ＣＶＤ法やスパッタ法で成膜されるＳｉＯ2 膜やＳｉＮｘ膜でもよい。またバリア層としては、スピンオングラスなどの塗布型の絶縁膜でもよい。カーボン膜をエッチングした後に、これらのバリア層もエッチングすれば問題ない。【００３５】
光照射条件はこれのみに限定されるわけではない。同じ基板構造の被照射体に対し、照射パワー密度７０ｋＷ／ｃｍ２の光源を用いて、約０．１８ｍｓのパルス照射を行なっても同等のアニール効果が得られた。また、光パルス時間に関しては、上記に限定されることはなく、パワー密度を上げることができれば、さらに短時間処理が可能である。例えば、２２０ｋＷ／ｃｍ２のパワー密度であれば、０．０１ｍｓの短時間処理が可能である。【００３６】
光照射パワーに関しても、上記の具体例の値に限られるわけではなく、基板の厚みや、電極構造、さらにはフラッシュランプの仕様によっても考慮されるものである。例えば、裏面電極として、図５、図６で示すような（０．２μｍ）Ａｕ／（２μｍ）Ｃｕ／（０．３μｍ）Ｎｉ／（２μｍ）Ａｕ／（５０μｍ）Ｓｉ構造に対し、０．２μｍ厚のカーボン膜を光吸収層として設けたときは、このカーボン膜表面にパルス幅１ｍｓで表面照射パワー密度約２０ｋＷ／ｃｍ２のフラッシュランプによるアニールを行なうことによって、シリコン／Ａｕ合金化アニールを達成することができた。【００３７】
その他に、例えば適当な光学系を、光源であるフラッシュランプと被照射体である基板との間に介し、より狭いエリアのみに高いパワー密度のランプ光を照射し、照射エリアをずらしつつ複数パルスの光を基板に照射することにより、基板全面にわたる熱処理を完了させることもできる。【００３８】
また、基板接着用ワックス８として熱伝導率の低い材料を選択するなどして、シリコン基板１と支持基台７の間をよく熱的に絶縁させることができれば、１パルスでは４５０℃にまで昇温できないようなパワー密度の低い光パルスを照射しても、同一箇所に複数回の光パルスが照射できるようにして、熱処理を完了させることもできる。ただし、基板全面に対し１パルスの照射で熱処理を完了できるように光照射機構の仕様を選択することがより望ましいと言える。【００３９】
光照射時の雰囲気制御に関しては、照射パルス時間が１０ｍｓ以下で短いので、大気中での実施が可能である。雰囲気の圧力も特に限定はない。ただし、窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で厳密に雰囲気制御できれば、金属表面酸化抑制の効果もあり、より望ましいと言える。【００４０】
次に、図９に示すように、上記光照射完了後、酸素プラズマ１２にてカーボン膜１０をアッシングすることにより、最表面に金属電極９を露出させることができる。基板温度は常温下で行なうことができるが、５０℃〜１００℃程度に加熱すれば、高速に除去できる。カーボン膜１０がカーボン微粒子堆積膜の場合は、ウェット洗浄により、光照射後のカーボン膜除去を行なうことができる。【００４１】
次に、図１０に示すように、支持基台７からシリコン基板１を剥がし、ダイ（いわゆる半導体チップ）１３毎に個片化する。個片化処理では、基板の途中まで切り込み部６が形成されているので、この切り込み部６から簡単に分離でき、個片化が容易になる。個片化するには、例えば図１０では先ず、ワックス８を除去して前工程が終了したシリコン基板１を取り外し、このシリコン基板１を粘着性を有するダイシングテープ１４に貼り付ける。そして、ダイシングテープ１４を両側から引張ることにより、シリコン基板１にストレスがかかり、シリコン基板１は切り込み部６から割れて各ダイ１３毎に個片化する。しかも、個片化された状態では、各ダイ１３が所定の間隔を置いて配列される。このようにして、目的の半導体素子の製造が完了する。【００４２】
その後、ダイシングテープ１４の裏面から紫外線を照射して粘着性をなくして、各ダイ１３のマウント工程に移る。【００４３】
他の個片化処理は超音波を用いる方法もある。支持基台７に保持されたシリコン基板１を、例えば水あるいは有機溶媒を有する洗浄槽内に浸漬させ、所要の加熱と共に、超音波振動を与えてワックスを除去する超音波洗浄を行う。この超音波洗浄時に、その超音波振動により、シリコン基板１が切り込み部６から割れて個片化する。その後のマウント工程では、乾燥した各チップを１個ずつマウント治具を介して所要の位置にマウントする。【００４４】
以上の熱処理プロセスを用いると、条件の最適化により本発明の裏面側からのフラッシュランプアニールだけで表面側の電極と半導体表面のコンタクトのオーミック特性が得られる。即ち、例えば図１においてはベース電極５Ｂおよびエミッタ電極５Ｅのコンタクトのオーミック特性を改善することも可能である。本発明のプロセスにおける基板研磨による薄層化工程により、基板厚さ方向に温度差の少ないアニールが実現できるからである。また、基板の厚さを研磨工程により薄層化することは、カーボン膜による電極表面における光反射損失の抑制効果に加え、反射光源の投入パワーを省力化する要因にもなる。【００４５】
本発明における好ましい実施形態については、上記のもの以外にも変形例が考えられる。例えば、上記の実施形態例においては、基板の裏面を研磨し基板薄層化する前に、ハーフダイシングを行なう方法を示したが、他の実施形態としては、ハーフダイシングを行わず、薄層化、裏面電極形成、裏面電極／半導体コンタクト改善アニールを行なった後に裏面よりダイシングを行なうこともできる。
更に、他の実施形態としては、ハーフダイシングを行わず、薄層化、裏面電極形成、裏面電極／半導体コンタクト改善アニールを行った後に、支持基台7からシリコン基板１を取り外し、表面からダイシングを行うことも可能である。【００４６】
また、これまで述べた光照射においては、フラッシュランプによるアニールについて説明したが、必ずしもこれに限定する必要はなく、例えば、レーザ光による短時間光照射処理を行なうこともできる。短時間照射の実現には、パルス発振のレーザを用いる方法や、ビーム径を絞り込んだ連続発振（ＣＷ）のレーザ光を用いて、このビーム光を試料面に対し掃引することによって達成する方法がある。【００４７】
以下、その一例を示す。５０μｍ厚まで薄層化した直径２００ｍｍのシリコン基板の裏面電極として１．８μｍのＡｕ電極を形成し、この上に、波長８０８ｎｍにおいて、８０％の光吸収率をもつカーボン膜を成膜した。光源としては、波長８０８ｎｍのＣＷ半導体レーザを用いる。集光光学系により、照射面（カーボン膜表面）においてパワー２０Ｗのレーザ光を直径１８０μｍの円形ビームになるように絞った。このとき、レーザスポットの強度分布はほぼガウシアン型をしており、ビーム中央のパワー密度は約７０ｋＷ／ｃｍ2 であった。このレーザ光を速度１ｍ／ｓにて掃引した。これにより、試料面の１箇所にレーザ光が照射時間０．１８ｍｓの間照射されていることになる。このときＡｕ／カーボン界面のピーク温度は１０００℃以上に達し、シリコンとＡｕの合金化が実現できた。これによって、良好なオーミックコンタクトを取ることができた。１００Ｗレーザを用いれば、１秒あたりの光照射処理面積は約９ｃｍ2 とすることができる。即ち、直径２００ｍｍの基板全面の処理に要する時間を１分以内とすることができ、高いスループットを実現できる。【００４８】
このようにして、近年パッケージングの軽量小型化の要請から、基板の薄層化が重要な技術となりつつあるが、本発明によれば、基板搬送などのハンドリング時の基板割れなどによる歩留まり低下を心配する必要がない。また、本発明によれば、極めて高速にコンタクト改善熱処理を達成することが可能で、しかも、光吸収率の高いカーボン膜を介して光照射を行なうために、高効率で光エネルギーを熱エネルギーに変換し、熱アニール工程を省エネルギー化することができるようになる。また、個片化までの一連の処理を安定してかつ精度よく行え、信頼性の高い半導体装置を歩留りよく製造することができる。
【引用符号の説明】
【００４９】
１・・基板、２・・エピタキシャル層、３・・ｎ+ 層、４・・ｐ++層、５Ｂ・・ベース電極、５Ｅ・・エミッタ電極、６・・切込み部、７・・研磨用の支持基台、８・・ワックス、９・・裏面電極、１０・・カーボン膜、１１・・光照射、１２・・酸素プラズマ、１３・・ダイ（半導体チップ）、１４・・ダイシングテープ
【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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【国際調査報告】
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