(57)【要約】【課題】静電チャックにより半導体ウェハのおもて面を保持して裏面からのイオン注入を行う場合の半導体素子等の損傷を防止して半導体ウェハに形成した半導体素子の歩留りを向上させる手段を提供する。【解決手段】半導体素子の製造方法が、おもて面に半導体素子の表面電極および閉ループパターンを形成した半導体ウェハを準備する工程と、半導体ウェハのおもて面側に保護テープを貼付する工程と、保護テープが貼付された半導体ウェハの裏面を研削する工程と、裏面の研削を終えた半導体ウェハに貼付されている保護テープの閉ループパターンを覆う領域に保護テープを貫通する貫通穴を形成する工程と、この貫通穴が形成された保護テープの側を静電チャックにより保持して半導体ウェハの裏面にイオン注入を行う工程とを備える。【選択図】        図１
2007149974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
おもて面に半導体素子の表面電極および閉ループパターン（検査用素子のガードリング）を形成した半導体ウェハを準備する工程と、
前記半導体ウェハのおもて面側に、保護テープを貼付する工程と、
該保護テープが貼付された半導体ウェハの裏面を研削する工程と、
該裏面の研削を終えた半導体ウェハに貼付されている保護テープの、前記閉ループパターンを覆う領域に、該保護テープを貫通する貫通穴を形成する工程と、
該貫通穴が形成された保護テープの側を静電チャックにより保持して、前記半導体ウェハの裏面にイオン注入を行う工程とを備えることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
保護テープの貫通穴を、前記閉ループパターンの中心部に形成したことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＧＢＴ等のパワーデバイスの製造に用いられる半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造方法においては、半導体ウェハのおもて面に半導体素子の表面電極を形成し、そのおもて面に通常よりは厚いバックグラインド用保護テープを貼付し、半導体ウェハの裏面を研削して半導体ウェハを所望の厚さにした後に、バックグラインド用保護テープを剥がし、裏面からｎ型不純物やｐ型不純物をイオン注入してｎ層、ｐ層を形成し、半導体ウェハの裏面に裏面電極を形成した後に、半導体ウェハの裏面をダイシングテープに貼付し、半導体ウェハを個片に分割して半導体素子を製造している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなＩＧＢＴの製造においては、バックグラインド工程の後に半導体ウェハの裏面からｎ層やｐ層を形成するためのイオン注入が行われるが、このイオン注入工程は高真空等の減圧下で行われるため、真空吸引による半導体ウェハの保持は不可能であり、機械的な保持、例えば半導体ウェハの側面を爪等で保持する方法、または静電チャックにより半導体ウェハのおもて面側を静電チャックステージに静電吸引して保持する方法が採られる。
【０００４】
一方、近年の半導体素子の製造に用いられる半導体ウェハは、その厚さが非常に薄くなっているので、半導体ウェハの側面の機械的な保持は難しく、静電チャックによる保持が一般に行われている。
このような高真空中で行われる半導体素子の製造工程における静電チャックの例としては、高真空中でのプラズマエッチング工程において、真空チャンバ内に設置された搬送ロボットにより搬送された半導体ウェハを静電チャックステージ上に載置し、静電チャックステージの平板電極と半導体ウェハとの間に直流電圧を印可してクーロン力により半導体ウェハを静電チャックステージに静電吸引し、エッチング処理の終了後にイオン化した窒素ガスを流して真空チャンバの除電、および半導体ウェハに蓄積された静電荷の除去を行っているものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１４０１０１号公報（主に第１５頁段落００７６−段落００８１、第１２図）
【特許文献２】特開平８−５５９０２号公報（主に第３頁段落００１５−段落００２３、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１の技術においては、半導体ウェハの裏面を研削した後に、バックグラインド用保護テープを剥がし、その後に裏面からイオン注入を行っているため、静電チャックステージに半導体ウェハのおもて面側を当接させて静電チャックにより保持した場合に、表面電極等に傷が生じて半導体ウェハに形成した半導体素子の歩留りが低下するという問題がある。
【０００６】
また、裏面からのイオン注入により半導体素子を形成する場合にはそのイオン注入工程の前にバックグラインド工程を行うことが必要であるので、バックグラインド工程における半導体ウェハの研削屑等の異物が半導体ウェハのおもて面に残留していた場合には、その異物が半導体ウェハのおもて面と静電チャックステージとの間に挟みつけられ、半導体ウェハのおもて面に応力集中によるクラックが生じて半導体ウェハに形成した半導体素子の歩留りが低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、静電チャックにより半導体ウェハのおもて面を保持して裏面からのイオン注入を行う場合の半導体素子等の損傷を防止して半導体ウェハに形成した半導体素子の歩留りを向上させる手段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】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、半導体素子の製造方法が、おもて面に半導体素子の表面電極および閉ループパターンを形成した半導体ウェハを準備する工程と、前記半導体ウェハのおもて面側に、保護テープを貼付する工程と、該保護テープが貼付された半導体ウェハの裏面を研削する工程と、該裏面の研削を終えた半導体ウェハに貼付されている保護テープの、前記閉ループパターンを覆う領域に、該保護テープを貫通する貫通穴を形成する工程と、該貫通穴が形成された保護テープの側を静電チャックにより保持して、前記半導体ウェハの裏面にイオン注入を行う工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
これにより、本発明は、イオン注入工程において貫通穴が形成された保護テープを介して半導体ウェハを静電チャックにより確実に保持することができ、半導体ウェハのおもて面の表面電極等の損傷を防止して半導体ウェハに形成した半導体素子の歩留りを向上させることができると共に、閉ループパターンにより形成される閉空間に閉じ込められた空気を減圧下で効率的に排出することができ、イオン注入工程における半導体ウェハの搬送時および姿勢変更時の半導体ウェハの脱落を防止することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、図面を参照して本発明による半導体素子の製造方法の実施例について説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は実施例の半導体素子の製造方法を示す説明図、図２は実施例の半導体ウェハの上面を示す説明図、図３は実施例のＴＥＧを示す説明図、図４は実施例の半導体ウェハの拡大した部分断面を示す説明図である。
図１において、１はシリコン（Ｓｉ）からなる半導体ウェハであり、そのおもて面１ａには複数の半導体素子（本実施例ではＩＧＢＴ）のアノード電極となる表面電極３が形成されている。
【００１２】
図２において、４はＴＥＧ（Ｔｅｓｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ）であり、半導体ウェハ１の製造工程、例えば酸化膜の形成工程やコンタクトの形成工程の成否を電気的に検査するためのテストパターンを形成した図２に網掛けで示す複数の検査用素子５から構成される。
６は閉ループパターンとしてのガードリングであり、図３に示すように検査時のノイズの影響を抑制するための複数の円形のパターンであって、各検査用素子５に形成されるガードリング６はそれぞれ異なったピッチで同心円状に配置される。
【００１３】
本実施例のＴＥＧ７は、半導体ウェハ１の中央部に検査用素子５を４個直列に並べて形成されている。
本実施例の表面電極３およびガードリング６は、図４に示すように半導体ウェハ１上に形成された窒化チタン（ＴｉＮ）等の下地金属層７上にアルミニウム（Ａｌ）−シリコン合金からなる金属層８を積層して比較的厚く（例えば５．５μｍ程度）形成される。
【００１４】
図４において、１１は保護テープであり、一般的なバックグラインド用の片面接着テープであって、半導体ウェハ１のおもて面１ａにその接着層により貼付され、バックグラインド工程（後述する工程Ｐ３）における半導体ウェハ１のおもて面１ａの表面電極３等への研削屑の付着や損傷を防止する機能、およびイオン注入工程（後述する工程Ｐ７）における表面電極３等の損傷を防止する機能を有している。
【００１５】
なお、本実施例で用いる保護テープ１１の厚さは、一般的なバックグラインド用の保護テープと同様の厚さである。
このようなバックグラインド用の保護テープ１１を、イオン注入工程における表面電極３等の保護にそのまま用いる場合の課題を抽出するために、発明者らは減圧下における保護テープ１１の挙動について確認試験を実施した。
【００１６】
すなわち、バックグラインド工程の前に半導体ウェハ１のおもて面１ａ側に貼付された保護テープ１１は、図４に示すように厳密にはガードリング６および表面電極３上に貼付され、ＩＧＢＴのように比較的厚い表面電極３が形成されている半導体ウェハ１においては、貼付された保護テープ１１とおもて面１ａとの間のガードリング６や表面電極３で仕切られた空間１４に空気が存在する状態になる。
【００１７】
この空間１４の空気は、イオン注入工程のように減圧下において処理が行われる工程において、そのチャンバ内を減圧したときに、大部分は半導体ウェハ１の側面の保護テープ１１との隙間から排出されるが、おもて面１ａ上に形成された閉ループパターンである閉じられた円形状の検査用素子５のガードリング６に保護テープ１１を貼付するとその空間１４が閉空間になり、そこに閉じ込められた空気が減圧により膨張し、その部位の保護テープ１１が図５に示すように膨らみ、この保護テープ１１の膨らみが大きくなり過ぎると、静電チャック時の半導体ウェハ１と静電チャックステージ１７（図６参照）との距離が広がり、静電吸引による吸引力が低下してチャンバ内の半導体ウェハ１の搬送時およびイオン注入のときの半導体ウェハ１の姿勢の変更時（本実施例では水平に搬送された半導体ウェハ１を９０度起こして垂直に設置した後に裏面からのイオン注入が行われる。）において半導体ウェハ１が静電チャックステージ１７から脱落して破損する可能性があることが判った。
【００１８】
このような半導体ウェハの静電チャックステージ１７からの脱落は、更に詳細に調査すると、図４に示すガードリング６や表面電極３の間の間隔Ｗが２００μｍ以上であり、かつ閉空間を形成する場合に、高真空の環境下において保護テープ１１の膨らみが大きくなり過ぎ、搬送時等に静電チャックステージ１７から半導体ウェハ１が脱落する可能性がある。
【００１９】
このため、表面電極３間の間隔Ｗが２００μｍ以上の閉空間を形成する部位に、本実施例では検査用素子５のガードリング６が形成されている領域に保護テープ１１を貫通する１００〜２００μｍの直径を有する貫通穴１５を形成し、この貫通穴１５から閉じ込められた空気を排出して保護テープ１１の過度な膨らみを防止することとした。
このような貫通穴１５は、バックグラインド工程の前に形成すると、半導体ウェハ１のおもて面１ａへ研削屑が侵入してしまうので、バックグラインド工程の後の半導体ウェハ１の洗浄工程後に形成することが重要である。
【００２０】
このように、本実施例の半導体素子の製造方法においては、工程Ｐ２において貼付された保護テープ１１は、その保護テープ１１を貼付したままでその後のバックグラインド工程（工程Ｐ３）やイオン注入工程（工程Ｐ７）が行われ、イオン注入工程後の工程Ｐ８において剥離される。
以下に、図１にＰで示す工程に従って本実施例の半導体素子の製造方法について説明する。
【００２１】
Ｐ１、半導体ウェハ１のおもて面１ａに複数の半導体素子の所定の部位に電気的に接続する表面電極３、および複数の検査用素子５のガードリング６等を形成した半導体ウェハ１を準備する。
Ｐ２、大気圧雰囲気中で半導体ウェハ１のおもて面１ａ側に押圧ローラ等を用いて保護テープ１１を貼付し、貼付した保護テープ１１を半導体ウェハ１の大きさに切断して半導体ウェハ１の全面に保護テープ１１を貼付する。
【００２２】
Ｐ３（バックグラインド工程）、おもて面１ａ側に保護テープ１１が貼付された半導体ウェハ１を、半導体ウェハ１を遊嵌する有底の嵌合穴を形成した図示しない研削冶具に保護テープ１１の側から挿入して取付け、半導体ウェハ１の裏面１ｂを自転しながら公転するグラインダ上に載置し、保護テープ１１を嵌合穴の底面で押圧しながらグラインダにより半導体ウェハ１の裏面１ｂを研削して所定の厚さ（本実施例では１８０μｍ）の半導体ウェハ１を形成する。
【００２３】
このとき、保護テープ１１は、研削冶具の嵌合穴の底面による押圧から表面電極３等を保護してその損傷を防止すると共に、半導体ウェハ１のおもて面１ａに研削屑等の異物が付着することを防止する。
Ｐ４、半導体ウェハ１の裏面１ｂをウェットエッチングによりエッチングして研削による半導体ウェハ１の裏面１ｂのダメージ層を除去する。本実施例では半導体ウェハ１の裏面１ｂを３０μｍ除去して１５０μｍの厚さの半導体ウェハ１に形成する。
【００２４】
Ｐ５（洗浄工程）、半導体ウェハ１のおもて面１ａ側の保護テープ１１上に残留する異物を洗浄により除去する。
次いで、半導体ウェハ１の裏面１ｂを洗浄し、おもて面１ａ側の洗浄により裏面１ｂに回り込んだ異物を除去する。
Ｐ６、裏面１ｂの研削を終えた半導体ウェハ１の検査用素子５のガードリング６の領域を覆う保護テープ１１に、ＹＡＧレーザ等を照射して半導体ウェハ１に形成されている検査用素子５毎の最も外側のガードリング６の内側の領域に貫通穴１５を形成する。
【００２５】
この場合に、最も内側のガードリング６により形成される閉空間、つまり検査用素子５のガードリング６の中心部６ａに貫通穴１５は形成することが望ましい。
Ｐ７（イオン注入工程）、高真空（例えば１０−６Ｔｏｒｒ程度）のチャンバ内で、貫通穴１５が形成された保護テープ１１の側を、水平にされた静電チャックステージ１７上に載置して静電チャックにより半導体ウェハ１を保持し、これをイオン注入装置へ搬送し、図６に示すように静電チャックステージ１７を９０度起こして半導体ウェハ１を垂直に設置し、その裏面１ｂから所定のイオンを注入する。
【００２６】
Ｐ８、剥離用テープを保護テープ１１上に貼付し、その剥離用テープにより保護テープ１１を半導体ウェハ１のおもて面１ａから剥離する。
その後に、イオン注入層の活性化のためのアニールを行い、半導体ウェハ１の裏面１ｂにアノード電極となる裏面電極を形成し、検査用素子５による工程の成否の検査を行い、検査用素子５による検査後に、個々の半導体素子の電気的な特性を検査する。
【００２７】
そして、ダイシングブレード等により半導体ウェハ１を個片に分割して本実施例の半導体素子を製造する。この場合に個片に分割された検査用素子５は製品から除外される。
上記のイオン注入工程における保護テープ１１の貫通穴１５による静電チャックの確実性を評価するために、実際に製造ラインにおいて９００枚以上の半導体ウェハ１のイオン注入工程における搬送時、およびイオン注入のときの姿勢変更時における半導体ウェハ１の脱落件数を調査したところ、そのような不具合は皆無であり、保護テープ１１に貫通穴１５を形成することによって減圧下における保護テープ１１を介した静電チャックが確実に行われることが明らかになった。
【００２８】
このようにして製造された半導体素子は、イオン注入工程において、保護テープ１１を介して静電チャックステージ１７に吸引されるので、半導体ウェハ１のおもて面１ａの表面電極３等に損傷が生ずることはない。
また、バックグラインド工程の前に半導体ウェハ１のおもて面１ａに保護テープを貼付し、イオン注入工程の直前に、閉空間となるガードリング６を覆う保護テープ１１に貫通穴を形成するので、高真空下で保護テープ１１に過度の膨らみが生じて静電吸引による吸引力が低下することはなく、またバックグラインド工程において半導体ウェハ１のおもて面１ａの表面電極３等に損傷が生ずることもなく、異物が付着することもない。
【００２９】
更に、複数のガードリング６を覆う保護テープ１１に貫通穴１５を形成するので、閉空間を形成する部位に閉じ込められた空気を効率的に排出することができる。
この場合に、ガードリング６の中心部６ａに貫通穴１５を形成すれば、更に効率的に空気を排出することが可能になる。
更に、バックグラインド工程の前に貼付した保護テープ１１をそのままにし、貫通穴１５を形成してイオン注入工程で用いるようにしたので、イオン注入工程の前に新たな保護テープ１１を貼付することが不要になり、製造時間の短縮化を図ることがきると共に保護テープ１１の無駄を排除することができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施例では、検査用素子のガードリングを形成した半導体ウェハのおもて面側に保護テープを貼付して半導体ウェハの裏面を研削し、裏面の研削を終えた半導体ウェハに貼付されている保護テープのガードリングを覆う領域に貫通穴を形成し、この貫通穴が形成された保護テープの側を静電チャックにより保持して、半導体ウェハの裏面にイオン注入を行うようにしたことによって、イオン注入工程において貫通穴が形成された保護テープを介して半導体ウェハを静電チャックにより確実に保持することができ、半導体ウェハのおもて面の表面電極等の損傷を防止して半導体ウェハに形成した半導体素子の歩留りを向上させることができると共に、ガードリングにより形成される閉空間に閉じ込められた空気を減圧下で効率的に排出することができ、イオン注入工程における半導体ウェハの搬送時および姿勢変更時の半導体ウェハの脱落を防止することができる。
【００３１】
また、保護テープの貫通穴を、ガードリングの中心部に形成したことによって、閉空間に閉じ込められた空気を減圧下で更に効率的に排出することができる。
なお、上記実施例においては、ＴＥＧの検査用素子は半導体ウェハの４個直列に配置するとして説明したが、ＴＥＧを構成する検査用素子の数は前記に限らず、３個または５個以上であってもよく、その配置は並列であっても十字状であってもよい。
【００３２】
また、ＴＥＧは半導体ウェハの中央部に設けるとして説明したが、ＴＥＧを構成する検査用素子を分散して配置するようにしてもよい。
更に、上記実施例においては、閉ループパターンは検査用素子のガードリングであるとして説明したが、閉ループパターンは前記に限らず、半導体ウェハのおもて面に形成された他の閉じられたパターン、または僅かな隙間を有するが実質的に閉じられたパターンであっても同様である。要は保護テープが貼付されたときに閉空間、または実質的に閉空間を形成するパターンであればどのようなパターンであっても、本発明を適用すれば同様の効果を得ることができる。
【００３３】
更に、上記実施例においては、保護テープに設ける貫通穴はＹＡＧレーザにより形成するとして説明したが、針先等を用いて手動により保護テープに貫通穴を形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例の半導体素子の製造方法を示す説明図
【図２】実施例の半導体ウェハの上面を示す説明図
【図３】実施例のＴＥＧを示す説明図
【図４】実施例の半導体ウェハの拡大した部分断面を示す説明図
【図５】保護テープの膨らみ方を示す説明図
【図６】工程Ｐ７のイオン注入方向を示す説明図
【符号の説明】
【００３５】
１    半導体ウェハ
１ａ  おもて面
１ｂ  裏面
３    表面電極
４    ＴＥＧ
５    検査用素子
６    ガードリング
６ａ  中心部
７    下地金属層
８    電極層
１１  保護テープ
１４  空間
１５  貫通穴
１７  静電チャックステージ
【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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