(57)【要約】【課題】半導体ウエハの破損を良好に防止することができ、更に良好に半導体製造工程を施すことが可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ブレード２１を半導体ウエハ１１の一方の主面に対して垂直に当接させた上で、ブレード２１を回転させ、更に半導体ウエハ１１の周方向にブレード２１を移動させることにより、環状溝を形成する。この環状溝を形成する工程を複数回行うことにより、半導体ウエハ１１に、研削前の半導体ウエハ１１の厚みを備える補強部１１ａを形成する。補強部１１ａは、半導体ウエハ１１の搬送、拡散工程、金属膜形成工程等の半導体製造工程の際の補強部材として機能する。【選択図】図４
2007208145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレードを半導体ウエハの一方の主面に対して垂直に当接させ、該ブレードを回転させることにより、該半導体ウエハを研削する研削工程と、
前記ブレードを前記半導体ウエハに当接させる位置を調節し、研削位置を調節する研削位置調節工程と、を備え、
前記研削位置調節工程では、前記半導体ウエハの外周縁部が、前記半導体ウエハの中心領域と比較して厚く形成されるように、前記ブレードの位置を調節することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記研削位置調節工程では、前記ブレードを前記半導体ウエハの周方向に移動させ、更に前記ブレードを前記半導体ウエハの径方向に移動させ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】
前記研削位置調節工程では、前記半導体ウエハを載置するウエハテーブルを回転させ、更に前記ブレードを前記半導体ウエハの径方向に移動させ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４】
前記研削位置調節工程では、前記半導体ウエハを載置するウエハテーブルを回転させ、更に前記ウエハテーブルを前記半導体ウエハの径方向に移動させ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５】
前記研削位置調節工程では、円形の溝を形成するため、前記半導体ウエハと同心円である溝が複数連続して形成されるように前記ブレードの位置を調節することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１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】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パワートランジスタ等のパワー系半導体素子は、複数の半導体領域が形成される半導体基板と、半導体基板の両面に形成された電極とを備える。そして、半導体素子の放熱特性向上、換言すれば半導体素子の更なる大電力化に伴い、パワー系半導体素子においても半導体基板を薄く形成する試みが行われている。
【０００３】
従来、薄い半導体基板を備えるパワー系半導体素子は、次のような手順で製造されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
まず、半導体ウエハを用意し、半導体ウエハの一方の主面に不純物を拡散させ、複数の半導体領域を形成する。次に、粘着テープが貼り付けられた環状のウエハ補強部材を用意し、半導体ウエハの一方の主面にウエハ補強部材を貼り付ける。
【０００５】
続いて、ウエハ補強部材を取り付けた状態で、半導体ウエハの他方の主面に研削加工を施し、半導体ウエハを薄く加工する。研削加工は、半導体ウエハの他方の主面に研削砥石を当接し、研削砥石を高速回転させる。
【０００６】
次に、研削加工の施された半導体ウエハの他方の主面に、金属膜を蒸着させ、裏面電極を形成する。その後、半導体ウエハを分割し、薄い半導体基板を有する半導体素子（半導体チップ）を得る。
【０００７】
この製造方法によれば、薄型化された半導体ウエハは補強部材によって支持されるため、種々の工程や基板搬送中に半導体ウエハが破損することを防止することができる。
【特許文献１】特開２００２−１００５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した製造方法では、補強部材を半導体ウエハに固定させるため粘着テープ等の接着剤を用いている。しかし、接着剤の耐熱温度は２００℃程度であるため、半導体ウエハの他方の主面に金属膜を形成する際、接着剤等の成分が揮発し、金属膜の形成に悪影響を及ぼすことがある。
【０００９】
また、薄型化した半導体ウエハの他方の主面に不純物拡散を行う場合、不純物の拡散温度は例えば８００℃〜１０００℃と高温であるため、補強部材を取り付けた状態でこのような拡散工程を行うことができないという問題がある。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、半導体ウエハの破損を良好に防止することができ、更に良好に不純物拡散工程等の半導体製造工程を施すことが可能な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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る半導体装置の製造方法は、
ブレードを半導体ウエハの一方の主面に対して垂直に当接させ、該ブレードを回転させることにより、該半導体ウエハを研削する研削工程と、
前記ブレードを前記半導体ウエハに当接させる位置を調節し、研削位置を調節する研削位置調節工程と、を備え、
前記研削位置調節工程では、前記半導体ウエハの外周縁部が、前記半導体ウエハの中心領域と比較して厚く形成されるように、前記ブレードの位置を調節することを特徴とする。
【００１２】
前記研削位置調節工程では、前記ブレードを前記半導体ウエハの周方向に移動させ、更に前記ブレードを前記半導体ウエハの径方向に移動させてもよい。
【００１３】
前記研削位置調節工程では、前記半導体ウエハを載置するウエハテーブルを回転させ、更に前記ブレードを前記半導体ウエハの径方向に移動させてもよい。
【００１４】
前記研削位置調節工程では、前記半導体ウエハを載置するウエハテーブルを回転させ、更に前記ウエハテーブルを前記半導体ウエハの径方向に移動させてもよい。
【００１５】
前記研削位置調節工程では、円形の溝を形成するため、前記半導体ウエハと同心円である溝が複数連続して形成されるように前記ブレードの位置を調節してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ブレードを回転させながら半導体ウエハの周方向に移動させ、更に径方向に内側に移動させ半導体ウエハを研削することによって、接着剤等を用いずに半導体ウエハの外周縁部に補強部を良好に形成することができるため、半導体ウエハの破損を良好に防止することができ、更に良好に半導体製造工程を施すことが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の各実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図を用いて説明する。
【００１８】
まず、半導体装置を複数得ることが可能な面積を備え、例えばシリコン単結晶からなる半導体ウエハ１１を用意する。半導体ウエハ１１は、図１（ａ）に示すようにオリフラ（oriental flat）を備え、半導体ウエハ１１の平面形状はほぼ円形である。また、例えば半導体ウエハ１１の厚みは８００μｍであり、直径は２００ｍｍ（８インチ）である。
【００１９】
半導体ウエハ１１の一方の主面（図１（ｂ）に示す上面）に熱拡散法、イオン注入法等によりＰ型不純物又はＮ型不純物を拡散させ、所定の半導体領域を形成する。また、半導体ウエハ１１の一方の主面上にスパッタリング、真空蒸着等を用いて金属膜１２を形成する。例えば、パワートランジスタを例に挙げると、半導体ウエハ１１の一方の主面にエミッタ領域、ベース領域等を形成し、ウエハ１１の一方の主面上に形成された金属膜１２は、例えばエミッタ電極、ベース電極を構成する。
【００２０】
これらの工程から、図１（ｂ）に示すように一方の主面側に複数の半導体領域、電極膜１２が形成された半導体ウエハ１１を得る。なお、図１では半導体領域の図示は省略している。
【００２１】
次に、半導体ウエハ１１の他方の主面に研削加工を施すため、例えば図２に示すダイサ４０を用意する。図２に示すダイサ４０は、半導体ウエハ１１を保持するウエハテーブル３０と、ウエハテーブル３０に対して所定の間隔を有して配置された研削機構２０とを有する。
【００２２】
ウエハテーブル３０は、円盤状の平面形状を有しており、半導体ウエハ１１を真空吸着して保持できるように構成されている。また、ウエハテーブル３０は、図示しない回転駆動機構に連結されており、その中心軸（θ軸）を中心として円周方向に回転可能となっている。
【００２３】
研削機構２０は、主軸スピンドル２２に連結されたブレード（研削刃）２１と、主軸スピンドル２２を回転させる主軸モータ２３と、主軸スピンドル２２及び主軸モータ２３が固定されたモータブラケット２４と、モータブラケット２４を中心軸（θ軸）を中心として回転させる回転機構（図示せず）と、モータブラケット２４をＺ軸方向（ウエハテーブル３０の主面から離間させるＺ１軸方向と、ウエハテーブル３０の主面に近接させるＺ２方向と）に移動させるＺ軸移動キャリッジ２５と、Ｚ軸移動キャリッジ２５をＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構２６と、このＺ軸移動機構２６が固定され且つ図示しないレール上をＹ軸方向（ウエハテーブル３０の主面に平行するＹ１方向と、Ｙ２方向と）に移動させるＹ軸移動キャリッジ２７と、を有している。Ｙ軸移動キャリッジ２７は、図示しないＹ軸移動機構によってＹ１方向及びＹ２方向に移動する。
【００２４】
続いて、半導体ウエハ１１を、その中心が中心軸（θ軸）上に位置するようにウエハテーブル３０上に固定し、Ｚ軸移動キャリッジ２５を降下、すなわちウエハテーブル３０に近接させるＺ２方向に移動して、ブレード２１を、ウエハテーブル３０上に固定した半導体ウエハ１１の上面に対して垂直に当接させる。ブレード２１は主軸モータ２３によって主軸スピンドル２２を回転させることにより、主軸スピンドル２２の中心軸の周りを高速回転する。これにより、例えばブレード２１の下面を半導体ウエハ１１の表面から厚みの例えば３／４程度（本実施の形態では半導体ウエハ１１の厚みが８００μｍであるので、６００μｍ程度）まで降下させ研削すれば、半導体ウエハ１１の主面に深さ６００μｍの溝を形成することができる。つまり、研削されて残る半導体ウエハ１１は厚さ２００μｍとなる。
【００２５】
本実施の形態では、ブレード２１によって半導体ウエハ１１を研削する際に、モータブラケット２４を中心軸（θ軸）を中心として回転させる。これにより、図３（ａ）に示すように、ブレード２１は矢印Ｒ方向に点線に沿うようにして、半導体ウエハ１１の外周縁に沿って半導体ウエハ１１と同心円状に移動し、半導体ウエハ１１の主面に環状の溝（第１環状溝）が形成される。
【００２６】
また、本実施の形態では、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように半導体ウエハ１１の外周側からウエハの中心側へと研削を進めるため、最初に形成される溝より外側領域が、補強部１１ａとして残存する。従って、補強部１１ａをどの程度の幅に形成するかに応じて、最初にブレード２１を半導体ウエハ１１上に当接させる位置を決定する。補強部１１ａは、後述するように半導体ウエハ１１を搬送する際、拡散工程、金属膜形成工程等の際の補強部材として機能する。
【００２７】
次に、Ｚ軸方向にはブレード２１を移動させず、Ｙ軸移動キャリッジ２７をブレード２１の厚み分、又は厚み分よりも若干小さな距離だけ半導体ウエハ１１の中心側、図２で示すＹ１方向に移動させる。これにより、ブレード２１は第１の環状溝の内側の半導体ウエハ１１の主面領域に当接し、この領域を環状に研削する。この結果、図３（ｃ）に示すように第１の環状溝５０ａに連続する第２の環状溝５０ｂが形成される。
【００２８】
このような研削工程を繰り返すことにより、半導体ウエハ１１の主面には第２の環状溝に連続する第３の環状溝、第３の環状溝に連続する第４の環状溝、というように順次環状溝が形成され、図４（ａ）及び（ｂ）に示すような幅広の環状溝が形成される。
【００２９】
最終的にブレード２１を半導体ウエハ１１の中心まで移動させることにより、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように半導体ウエハ１１の中央側は、周辺領域より薄くなり、円形の溝が形成される。このようにして半導体ウエハ１１に補強部１１ａと素子形成領域１１ｂとが形成される。
【００３０】
素子形成領域１１ｂは図５（ａ）及び（ｂ）に示すように円形状の平面形状を有し、その厚みＴｂは２００μｍである。また、素子形成領域１１ｂの直径は約１９ｃｍである。また、半導体ウエハ１１の外周縁には、研削が施される前の半導体ウエハ１１の厚みを備える補強部１１ａが残存する。補強部１１ａは、図５（ａ）に示すように環状に形成される。補強部１１ａの厚みＴａは、例えば８００μｍの厚みを備え、補強部１１ａの幅は約５ｍｍに形成される。補強部１１ａは、半導体ウエハ１１の搬送、素子形成領域１１ｂへの不純物拡散工程、電極形成工程を施す際、半導体ウエハ１１に加わる種々の衝撃によって、素子形成領域１１ｂが破損しないよう機能する。
【００３１】
次に、半導体ウエハ１１の他方の主面に半導体拡散領域を形成するため、半導体ウエハ１１を拡散処理を行う装置に搬送する。続いて、補強部１１ａによって半導体ウエハ１１の素子形成領域１１ｂが補強された状態で半導体ウエハ１１に不純物拡散処理を施す。これにより、半導体ウエハの他方の主面に半導体領域（例えばコレクタ領域）を形成する。このように補強部１１ａによって補強された状態で不純物拡散等を行うため、素子形成領域１１ｂに破損が生ずることを防止できる。
【００３２】
続いて、電極を形成するための装置に搬送し、スパッタリング、真空蒸着等を施すことによって、半導体ウエハ１１の他方の主面に金属電極（例えば、コレクタ電極）を形成する。電極を形成する際も、半導体ウエハ１１は補強部１１ａが形成された状態で、処理が施されるため、素子形成領域１１ｂに破損が生ずることを防止することができる。
【００３３】
以上により、一方の主面と他方の主面との双方に半導体領域と電極とが形成された肉薄（２００μｍ）の半導体ウエハ１１が得られる。
【００３４】
次に、この半導体ウエハ１１を分割して多数の半導体チップを得るために半導体ウエハ１１を周知のダイシング装置に搬送する。
【００３５】
半導体ウエハ１１をダイシングする際は、半導体ウエハ１１の一方の主面にテープ部材を貼着し、ブレード２１を半導体ウエハ１１の他方の主面に網目状に操作する。これにより、半導体ウエハ１１は、平面形状が方形であり、一方の主面と他方の主面に半導体領域と電極とが形成された多数の半導体チップに分割される。
以上の工程から半導体装置が製造される。
【００３６】
上述したように本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、素子形成領域１１ｂが補強部１１ａによって支持されるため、搬送、不純物拡散工程、電極形成工程等で、半導体ウエハ１１に破損が生じることを良好に防止することができる。
【００３７】
また、補強部１１ａが半導体ウエハ１１と一体に形成されていることによって、補強部１１ａは素子形成領域１１ｂと同じ耐熱性を有し、種々の半導体プロセス（不純物拡散工程、金属膜形成工程等）の処理温度を上回る耐熱性を備える。従って、補強部１１ａによって半導体ウエハ１１が補強された状態で半導体ウエハ１１に種々の半導体プロセスを施すことができる。また、補強部１１ａは半導体ウエハ１１と一体に形成されるため、補強部材を半導体ウエハ１１に取り付けるために接着剤等を必要としない。このため、高温の熱処理を施しても、接着剤の成分等が揮発して金属膜形成等に悪影響を及ぼすことがない。
【００３８】
また、半導体ウエハ１１をブレード２１を用いて研削することによって、補強部１１ａと素子形成領域１１ｂとを形成するため、例えばエッチングを用いる場合と比較して、素子形成領域１１ｂの厚みを均一に形成することができる。例えば、エッチング等を用いて素子形成領域、補強部等を形成する場合、素子形成領域の厚みを面方向に均一に形成することが難しい。更に、選択的に特定の領域をエッチングするためには半導体ウエハ上にマスクを形成する必要があるが、素子形成領域を形成した後このマスクを除去する際に、半導体ウエハが破損するおそれがあるという問題がある。
【００３９】
また、本実施の形態では、半導体ウエハ１１の主面に垂直にブレード２１を当接させ、半導体ウエハ１１の外周縁に沿って環状に複数回移動させることによって素子形成領域１１ｂを形成するため、所望の幅を有する補強部１１ａを良好に形成することができ、半導体ウエハ１１の強度が安定して得られる。これに対して、例えば図６に示すように半導体ウエハの他方の主面（研削を施す面）に、研削砥石を当接させ、研削砥石を図６に示す矢印Ｍ１方向に高速回転させ、更に半導体ウエハの周縁に沿うよう矢印Ｍ２のように周方向に回転させる方法も考えられる。しかし、この方法では補強部は、矢印Ｍ２方向に回転する際に形成されるため、補強部の幅を安定して形成することができない。補強部の幅を安定して形成することができないと、半導体ウエハ１１の強度が低下するおそれがある。
【００４０】
本発明は上述した実施の形態に限られず、様々な変形及び応用が可能である。
例えば、上述した実施の形態ではブレード２１をＺ軸方向には移動させず、Ｙ１方向に連続して移動させる構成を例に挙げて説明した。しかし、これに限られずブレード２１をＹ１方向に移動する際に、Ｚ軸移動キャリッジ２５によってブレード２１をＺ１方向に移動し、ブレード２１を半導体ウエハ１１の主面から一度離間させてから、再びＺ軸移動キャリッジ２５によってブレード２１をＺ２方向に移動して、ブレード２１を半導体ウエハの主面に当接させて研削を行っても良い。
【００４１】
また、上述した実施の形態では、半導体ウエハ１１の外周縁側から中心に向かって研削する場合を例に挙げたが、これに限られず、中心から外周縁側に向かうように研削することも可能である。
【００４２】
また、上述した実施の形態では、モータブラケット２４を中心軸（θ軸）を中心に回転させブレード２１を半導体ウエハ１１の周方向に移動させ、研削を施し環状溝を形成し、更にＹ軸移動キャリッジ２７によって半導体ウエハ１１の径方向にブレード２１を移動させる構成を例に挙げたが、これに限られない。例えば、ブレード２１をθ軸を中心として移動させず、ウエハテーブル３０を回転させ、さらにＹ軸移動キャリッジ２４によってブレード２１を径方向に移動させる構成、ウエハテーブル３０を回転させ、さらにウエハテーブル３０を径方向に移動させる構成等を採ることも可能である。
【００４３】
また、上述した実施の形態では半導体ウエハ１１の一方の主面に半導体領域、電極膜を形成した後、補強部１１ａを形成したが、補強部１１ａを形成した後に、一方の主面に半導体領域、電極膜を形成してもよい。また、補強部１１ａを形成した後、半導体ウエハ１１の他方の主面に半導体領域を形成し、更に半導体ウエハ１１の一方の主面に半導体領域を形成しても良い。なお、半導体ウエハ１１の一方の主面、他方の主面のいずれか、もしくは双方に半導体領域、電極を形成するかは任意に設定することができ、更に補強部１１ａをいずれの段階で形成するかは任意に設定することが可能である。
【００４４】
本発明では、半導体基板の一方の主面及び他方の主面に電極を形成したパワー半導体素子の製造方法に特に適するが、半導体基板の一方の主面のみに電極を形成する薄厚半導体素子の製造方法に適用することもできる。
【００４５】
また、上述した実施の形態では半導体ウエハの厚みの３／４を研削する場合を例に挙げたが、いかなる深さだけ研削するかは任意に設定することができる。また、半導体ウエハ１１が、シリコン単結晶からなる場合を例に挙げたが、これに限られない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法で用いられる半導体ウエハを示す斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法で用いられる研削装置を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す斜視図であり、（ｂ）は断面図である。（ｃ）は本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図６】他の研削方法を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１  半導体ウエハ
１１ａ  補強部
１１ｂ  素子形成領域
２０  研削機構
２１  ブレード
２２  主軸スピンドル
２３  主軸モータ
２４  モータブラケット
２５  Ｚ軸移動キャリッジ
２６  Ｚ軸移動機構
２７  Ｙ軸移動キャリッジ
３０  ウエハテーブル
４０  ダイサ
【図１】
2007208145.tif 000003
【図２】
2007208145.tif 000004
【図３】
2007208145.tif 000005
【図４】
2007208145.tif 000006
【図５】
2007208145.tif 000007
【図６】
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