(57)【要約】【課題】生産性がよく、かつ、機械的強度と薄型化の両者を兼ね備えた半導体基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体基板の製造方法は、シリコンウエハ本体１０の裏面１０ｂにトレンチ３０を形成する工程と、形成したトレンチ３０内にのみ、シリコンウエハ本体１０に比べて高い弾性係数及び／または高い内部応力を有する補強材３４を配置する工程とを有している。この製造方法によれば、高い生産性で、機械的強度と薄型化の両者を兼ね備えた半導体基板を製造することができる。【選択図】図３
2007317950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を製造する方法であって、
基板本体の裏面にトレンチを形成する工程と、
形成したトレンチ内にのみ、基板本体に比べて高い弾性係数及び／または高い内部応力を有する補強材を配置する工程と、を有することを特徴とする半導体基板製造方法。
【請求項２】
トレンチは、基板本体の半導体素子を形成しない領域に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板製造方法。
【請求項３】
トレンチは、ドライエッチングによって形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体基板製造方法。
【請求項４】
半導体基板を製造する方法であって、
基板本体の裏面のうち半導体素子を形成しない領域にトレンチを形成する工程と、
形成したトレンチ内にのみ補強材を配置する工程と、
トレンチ内に補強材を配置した後に、基板本体の裏面のうち少なくとも半導体素子を形成する領域をウェットエッチングする工程と、を有し、
ウェットエッチング工程では、補強材を溶かし難いエッチング液を用いることを特徴とする半導体基板製造方法。
【請求項５】
裏面にトレンチが形成された基板本体と、
トレンチ内に配置された補強材と、を有し、
補強材は、基板本体に比べて高い弾性係数及び／または高い内部応力を有しており、基板本体の裏面のうちトレンチが形成されていない領域には補強材が配置されていないことを特徴とする半導体基板。
【請求項６】
基板本体と、
基板本体の裏面に立設され、基板本体と異なる材料によって形成された梁部とを有することを特徴とする半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子は、低損失化のため、薄型化することが求められている。半導体素子を薄型化するためには、半導体基板を薄型化する必要がある。しかし、半導体基板を薄型化すると機械的強度が低下し、ハンドリング時に割れ易いという問題がある。
この問題を解決する技術として、特許文献１の技術が提案されている。特許文献１の技術では、製造する半導体素子に比べて厚い半導体基板を用い、その半導体基板の一部（半導体素子を形成する部分）をエッチングや研磨によって薄化する。このようにして製造された半導体基板によれば、薄化部に半導体素子が形成されるため、薄型化された半導体素子を製造することができる。一方、半導体基板は厚い部分によって強度が確保されるので、割れ難いとされている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９９１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、エッチング（すなわち、ウェットエッチング又はドライエッチング）、あるいは、機械研磨によって半導体基板を薄くする。
ウェットエッチングによって薄化しようとする場合、ウェットエッチングは、通常、等方性エッチングであるので、薄くする部分と厚くする部分の境界（すなわち、薄くする部分の形状）を精度よく形成することが難しい。また、異方性エッチングであっても、エッチング方向が結晶方向によって決まるので、正確にエッチング方向を制御することが難しい。このため、ウェットエッチングによって薄化しようとする場合、薄くする部分の形状を精度よく形成することが難しい。薄くする部分の形状を精度よく形成できないと、１枚の半導体基板から多くの半導体素子を製造することができず、生産性が低下するという問題がある。
一方、ドライエッチングによって薄化しようとする場合、ウェットエッチングと異なり、薄くする部分の形状を精度よく形成することができるものの、エッチング速度が遅いという問題がある。特に、半導体基板から多くの半導体素子を製造しようとすると、半導体基板の多くの領域を薄くしなければならない。このため、エッチングに非常に時間がかかり、生産性が低下するという問題がある。
また、機械研磨によって薄化しようとする場合、回転する研磨板を基板本体に接触させて研磨する。このため、薄くする部分の形状を精度よく加工しようとすると、ヘッド面積の小さい研磨板を用いなければならず、研磨加工に長時間を要し、生産性を低下させる。一方、研磨時間を短縮するために大きなヘッド面積の研磨板を用いると、薄くする部分の形状を精度よく形成することができず、生産性を上げることは難しい。
このように、従来の技術では、生産性がよく、かつ、機械的強度と薄型化の両者を兼ね備えた半導体基板を製造することはできなかった。
【０００５】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、生産性がよく、かつ、機械的強度と薄型化の両者を兼ね備えた半導体基板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】
本発明の第１の半導体基板製造方法は、基板本体の裏面にトレンチを形成する工程と、形成したトレンチ内にのみ、基板本体に比べて高い弾性係数及び／または高い内部応力を有する補強材を配置する工程とを有する。
このような半導体基板製造方法によれば、基板本体の裏面に形成されたトレンチ内に補強材が配置された半導体基板を製造することができる。トレンチ内の補強材は、基板本体に比べて高い弾性係数及び／または高い内部応力を有しており、機械的強度が高い。この補強材によって、基板本体が支えられるので、半導体基板の機械的強度も高くなる。従って、この半導体基板製造方法によれば、厚さが薄く、機械的強度が高い半導体基板を製造することができる。また、この半導体基板製造方法では、基板本体をエッチング等により大量に削り取る必要が無く、基板本体の裏面にトレンチを形成するだけでよいので、生産性を高くすることができる。
【０００７】
上述の半導体基板製造方法においては、トレンチは、基板本体の半導体素子を形成しない領域に形成されることが好ましい。
このようにトレンチを形成すると、補強材が半導体素子に含まれることがないので、半導体基板から製造される半導体素子の品質が安定する。
【０００８】
上述の半導体基板製造方法においては、トレンチは、ドライエッチングによって形成されることが好ましい。
このような方法によれば、精度良くトレンチを形成することができる。従って、補強材を精度良く配置することができ、１枚の半導体基板から多くの半導体素子を製造することが可能となる。
【０００９】
また、本発明は、生産性がよく、かつ、機械的強度と薄型化の両者を兼ね備えた第２の半導体基板製造方法を提供する。この半導体基板製造方法は、基板本体の裏面のうち半導体素子を形成しない領域にトレンチを形成する工程と、形成したトレンチ内にのみ、補強材を配置する工程と、トレンチ内に補強材を配置した後に、基板本体の裏面のうち少なくとも半導体素子を形成する領域をウェットエッチングする工程を有しており、ウェットエッチング工程では、補強材を溶かし難いエッチング液を用いることを特徴とする。
この半導体基板製造方法によれば、基板本体の裏面の半導体素子を形成する領域がウェットエッチングされるので、より薄い半導体素子を製造することができる。また、ウェットエッチングを用いるため、基板本体の広い領域を短時間でエッチングすることができる。したがって、生産性が低下することも抑制される。さらに、補強材を溶かし難いエッチング液を用いるため、補強材以外の部分（すなわち、半導体素子を形成する領域）のみをエッチングすることができる。これによって、ウェットエッチング工程後には、半導体基板の裏面から補強材が突出した状態となる。この補強材によって、基板本体が支えられるので、半導体基板の機械的強度を高くすることができる。
【００１０】
また、本発明は、上述の課題を解決することができる新たな半導体基板を提供する。
この半導体基板は、裏面にトレンチが形成された基板本体と、トレンチ内に配置された補強材と、を有している。そして、補強材は、基板本体に比べて高い弾性係数及び／または高い内部応力を有しており、基板本体の裏面のうちトレンチが形成されていない領域には補強材が配置されていない。
この半導体基板も、トレンチに沿って配置された補強材によって基板本体が支えられるので、基板本体の厚さが薄い場合にも機械的強度が高い。
【００１１】
さらに、本発明は、上述の課題を解決することができる他の形態の半導体基板を提供する。
この半導体基板は、基板本体と、基板本体の裏面に立設され、基板本体と異なる材料によって形成された梁部とを有することを特徴とする。
この半導体基板は、基板本体の裏面に立設された梁部によって基板本体が支えられるので、基板本体の厚さが薄い場合にも機械的強度が高い。また、この半導体基板は、上述した第２の半導体基板製造方法によって好適に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
下記に詳細に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
まず、第１実施例の半導体基板製造方法の特徴を列記する。
（形態１）半導体基板製造方法は、シリコンウエハ本体の裏面にトレンチを形成する工程と、形成したトレンチ内にのみ補強材を配置（充填）する工程とを有する。
（形態２）補強材として、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘＣｙ，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４等の、シリコンウエハ本体との密着性が高く、ウェットエッチング時にシリコンウエハ本体との選択比が高い物質を用いる。
（形態３）トレンチは、シリコンウエハ本体の半導体素子を形成しない領域に形成する。
（形態４）トレンチは、シリコンウエハの裏面をＲＩＥ法（反応性イオンエッチング法）によるドライエッチングを行うことによって形成する。
（形態５）補強材は、スピンコート法、スキャンコート法、印刷法等の方法によってトレンチ内に充填（塗布）する。
（形態６）トレンチ内に補強材を充填した後に、シリコンウエハ本体の裏面のうち少なくとも半導体素子を形成する領域をウェットエッチングする。
（形態７）ウェットエッチングには、ＫＯＨやＴＭＡＨのアルカリ水溶液等の補強材を溶かし難いエッチング液を用いる。
（形態８）ウェットエッチングでは、シリコンウエハ本体の裏面のうち半導体素子を形成する領域を、トレンチの深さよりも浅い位置までエッチングする。
【００１３】
次に、第２実施例の半導体基板製造方法の特徴を列記する。
（形態９）補強材として、高濃度Ｂドープポリシリコン、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＣＶＤダイヤ等のシリコンウエハ本体に比べて高いヤング率及び／または高い内部応力を有する材料を用いる。
（形態１０）補強材は、トレンチの深さよりも浅い位置まで充填（塗布）し、充填した補強材の上に、さらに充填材を充填する。
（形態１１）充填材として、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘＣｙ，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４等の、シリコンウエハ本体との密着性が高い物質を用いる。
【実施例】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施例について、図面を参照しながら説明する。図１及び図２は、本発明の第１実施例の半導体基板４０を示している。図示するように、半導体基板４０は、略円形の基板であり、シリコンウエハ本体１０と、格子状の補強材３４によって構成されている。
【００１５】
シリコンウエハ本体１０は、シリコンの単結晶からなるウエハである。シリコンウエハ本体１０の上面１０ａは平面状に形成されている。上面１０ａには、複数の回路部２０が所定の間隔でマトリクス状に形成されている。シリコンウエハ本体１０の下面１０ｂは、各回路部２０の下面側の領域Ｅが凹状に形成されている。シリコンウエハ本体１０の厚さは、例えば、凹状部Ｅでは約１５０μｍとすることができ、凹状部Ｅ以外（領域Ｄ）の部分では約７００μｍとすることができる。これによって、シリコンウエハ本体１０の各回路部２０に対応する部分が、凹状部Ｅの厚さ（例えば、約１５０μｍ）の半導体素子３８となっている。各半導体素子３８の周囲の領域Ａは、ダイシング領域である。後に領域Ａがダイシングにより削り取られることによって、半導体基板４０から半導体素子３８が切り出される。凹状部Ｅには、領域Ａのセンターラインに沿って、トレンチ３０が格子状に形成されている。トレンチ３０の幅は、例えば、約１００μｍとすることができる。トレンチ３０には、補強材３４が配置されている。
【００１６】
補強材３４の材質はＳｉＯ２である。補強材３４は、トレンチ３０に対応するように、格子状に形成されている。従って、補強材３４の幅は、トレンチ３０と略同じ（例えば、約１００μｍ）である。補強材３４の基端部はトレンチ３０内でシリコンウエハ本体１０と結合している。
【００１７】
次に、半導体基板４０の製造方法について、図３に示すフローチャートに従って説明する。この半導体基板製造方法では、図４に示す厚み（例えば、約７００μｍ）が均一な略円形のシリコンウエハ本体１０のから半導体基板４０を製造する。
【００１８】
ステップＳ２では、フォトリソグラフィー、エッチング、拡散・イオン注入、膜成長等の技術を用いて、シリコンウエハ本体１０の上面１０ａに複数の回路部２０を形成する。回路部２０は、図５、図６に示すように、所定の間隔で並んだマトリクス状に形成する。なお、図５、図６において、シリコンウエハ本体１０の領域Ｃは回路部２０に対応する領域であり、後に半導体素子３８となる領域である。また、シリコンウエハ本体１０の領域Ａは、各領域Ｃの周囲に設けられた領域である。上述したように、領域Ａは、半導体素子３８を切り出す際に削り取られ、半導体素子とならない領域である。回路部２０はマトリクス状に形成されているので、領域Ａは格子状の領域となっている。また、センターラインＢは、領域Ａのセンターラインである。また、領域Ａの最外周部の外側の領域Ｄは、半導体素子３８が切り出された後に廃棄される領域である。なお、回路部２０の製造方法については、従来公知の技術であるので詳細な説明は省略する。
【００１９】
シリコンウエハ本体１０に各回路部２０を形成したら、シリコンウエハ本体１０の下面１０ｂにレジスト２２を形成する（ステップＳ４）。すなわち、まず、スピンコート法によってシリコンウエハ本体１０の下面１０ｂにフォトレジスト液を塗布する。これによって、図７に示すように、下面１０ｂの全面にレジスト２２を形成する。下面１０ｂの全面にレジスト２２を形成したら、マスク露光によって、センターラインＢ近傍のレジスト２２に紫外線を照射する。これによって、センターラインＢ近傍のレジスト２２の化学組成が変化する。その後、レジスト２２全体に現像液を散布し、センターラインＢ近傍のレジスト２２を除去する。これによって、図８に示すように、センターラインＢに沿って格子状に形成された開口部２４が得られる。開口部２４は、幅がトレンチ３０の幅（例えば、１００μｍ前後）と同一となるように形成する。
【００２０】
レジスト２２及び開口部２４を形成したら、シリコンウエハ本体１０の下面１０ｂにトレンチ３０を形成する（ステップＳ６）。トレンチ３０の形成は、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）によって、シリコンウエハ本体１０を下面１０ｂ側からドライエッチングすることによって行う。下面１０ｂ側からドライエッチングを行うと、ラジカル及びイオンが開口部２４内のシリコンウエハ本体１０の下面１０ｂに衝突する。これによって、シリコンウエハ本体１０は下面１０ｂ側からエッチングされる。また、ラジカル及びイオンは、レジスト２２にも衝突するが、レジスト２２はラジカル及びイオンに対してほとんど反応しないので、ほとんどエッチングされない。従って、開口部２４内のシリコンウエハ本体１０だけがエッチングされる。これによって、シリコンウエハ本体１０の下面１０ｂに、所定の深さ（例えば、５５０μｍ強）のトレンチ３０を形成する（図９参照）。ＲＩＥ法によるドライエッチングでは、エッチング面に対して略垂直方向にエッチングが進行する。従って、下面１０ｂには略垂直な壁面を有するトレンチ３０が形成される。また、開口部２４はセンターラインＢに沿って格子状に形成されているので、トレンチ３０もセンターラインＢに沿って格子状に形成される。また、トレンチ３０は下面１０ｂに対して略垂直な壁面を有するため、トレンチ３０の幅はレジスト２２の開口部２４の幅と同一となる（例えば、約１００μｍ）。
【００２１】
下面１０ｂにトレンチ３０を形成したら、酸素プラズマ処理によって、図１０に示すようにレジスト２２を除去する（ステップＳ８）。
【００２２】
レジスト２２を除去したら、図１１に示すように、トレンチ３０内にＳｉＯ２の補強材３４を配置する（ステップＳ１０）。すなわち、ディスペンサによりシルセスキオキサンをトレンチ３０内に充填し、その後、シリコンウエハ本体１０ごと熱処理する。これによって、トレンチ３０内いっぱいに補強材３４が配置される。トレンチ３０は格子状に形成されているので、補強材３４も格子状に配置される。また、補強材３４の幅はトレンチ３０と略同じ幅（例えば、約１００μｍ）となり、補強材３４の高さはトレンチ３０と略同じ高さ（例えば、５５０μｍ強）となる。また、トレンチ３０の壁面はシリコンウエハ本体１０に対して略垂直であるので、補強材３４の壁面も略垂直となる。
【００２３】
トレンチ３０内に補強材３４を形成したら、シリコンウエハ本体１０の表面にポリイミド系材料のエッチング保護テープ３６を貼付する（ステップＳ１２）。エッチング保護テープ３６は、図１２に示すように、シリコンウエハ本体１０の下面１０ｂのうち領域Ｄと最外周部の補強材３４の端面に隙間無く貼付する。また、シリコンウエハ本体１０の上面１０ａと、側面１０ｃにも隙間なく貼付する。
【００２４】
エッチング保護テープ３６を貼付したら、シリコンウエハ本体１０を、エッチング保護テープ３６及び補強材３４と共にエッチング液に浸漬し、シリコンウエハ本体１０をエッチングする（ステップＳ１４）。エッチング液は、ＫＯＨまたはＴＭＡＨ等のアルカリ水溶液を用いる。これらのエッチング液は、シリコンウエハ本体１０（すなわち、シリコン）は良く溶かすが、補強材３４（すなわち、ＳｉＯ２）を溶かし難い。
シリコンウエハ本体１０をエッチング液に浸漬させると、エッチング保護テープ３６が貼付されていない領域のシリコンウエハ本体１０の下面１０ｂと補強材３４がエッチング液と接触する。シリコンウエハ本体１０はエッチング液に良く溶けるので、下面１０ｂ側からエッチングされる。一方、補強材３４はエッチング液に溶け難いので、ほとんどエッチングされない。通常のウェットエッチングではエッチングが等方的に進行するが、ステップＳ１４では、上述したとおり、補強材３４がエッチングされないためシリコンウエハ本体１０の面方向に対してエッチングが進行しない。従って、シリコンウエハ本体１０のエッチングは、厚さ方向に進行する。シリコンウエハ本体１０を所定時間、エッチング液に浸漬させることによって、シリコンウエハ本体１０を下面１０ｂ側からトレンチ３０よりやや浅い深さ（例えば、約５５０μｍ）だけエッチングする。これによって、図１３に示すように、領域Ｃのシリコンウエハ本体１０の厚さが薄くなり、所定の厚さ（例えば、約１５０μｍ）となる。これによって、領域Ｃのシリコンウエハ本体１０が、所定の厚さ（例えば、１５０μｍ）の半導体素子３８となる。また、補強材３４の高さはトレンチ３０と略同一の深さ（例えば、５５０μｍ強）であるので、ウェットエッチング後には、補強材３４は、基端部でのみシリコンウエハ本体１０と結合し、シリコンウエハ本体１０の下面１０ｂから突出した状態となる。
【００２５】
シリコンウエハ本体１０をウェットエッチングしたら、エッチング保護テープ３６をシリコンウエハ本体１０から剥がす（ステップＳ１６）。これによって、図１、２に示す半導体基板４０が完成する。
【００２６】
このような半導体基板製造方法によって製造された半導体基板４０では、シリコンウエハ本体１０の裏面に梁状に補強材３４が立設されている。補強材３４はシリコンウエハ本体１０（すなわち、シリコン）との密着性が良い。従って、補強材３４によってシリコンウエハ本体１０が支えられ、半導体基板４０の機械的強度が高くなっている。これによって、シリコンウエハ本体１０の領域Ｅを非常に薄くしても半導体基板４０が割れ難くなり、製造時のハンドリングが容易となる。
また、この半導体基板製造方法では、ドライエッチングによってトレンチ３０を形成するが、トレンチ３０を形成する面積は、下面１０ｂのうちのごくわずかであるので、エッチングに長時間を要しない。また、ドライエッチングであるので、トレンチ３０を精密に形成することができる。また、この半導体基板製造方法では、シリコンウエハ本体１０の下面１０ｂをウェットエッチングするが、補強材３４が形成されていることによって、エッチングはシリコンウエハ本体１０の厚さ方向に進行する。従って、シリコンウエハ本体１０の下面１０ｂを精密にエッチングすることができる。また、ウェットエッチングであるので、エッチング面積が大きくても、エッチングに長時間を要しない。すなわち、この半導体基板製造方法は、高い生産性で、精密に半導体基板４０を製造することができる。
また、上述したように、この半導体基板製造方法では、ドライエッチングによってトレンチ３０を形成する。ドライエッチングは精密な加工が可能であるので、非常に幅の細いトレンチ３０を形成することができる。すなわち、非常に幅の細い補強材３４を形成することができる。
また、この半導体基板製造方法では、トレンチ３０及び補強材３４が、シリコンウエハ本体１０の半導体素子３８を形成しない領域Ａに配置される。このようにトレンチ３０及び補強材３４が配置されるので、補強材３４が半導体素子３８に含まれることがなく、半導体素子３８の品質が安定する。また、上述したように、トレンチ３０及び補強材３４の幅が非常に細く、領域Ａの幅も非常に細くすることが可能であるので、半導体基板４０に多数の半導体素子３８を形成することができる。
また、補強材３４であるＳｉＯ２は、シリコンウエハ本体１０との密着性が良いので、より好適にシリコンウエハ本体１０が補強されている。
【００２７】
次に、本発明の第２実施例に係る半導体基板について説明する。図１５に示すように、第２実施例の半導体基板１４０は、シリコンウエハ本体１１０と、補強材１３４と、充填材１４２によって構成されている。第２実施例の半導体基板１４０は、第１実施例の半導体基板４０と異なり、下面１１０ｂが平面状に形成されている。
シリコンウエハ本体１１０は、シリコンの単結晶からなるウエハである。シリコンウエハ本体１１０の上面１１０ａは、平面状に形成されている。その上面１１０ａには、第１実施例のシリコンウエハ本体１０と同様に、複数の回路部２０が形成されている。シリコンウエハ本体１１０の下面１１０ｂは、平面状に形成されている。シリコンウエハ本体１１０の厚さは、例えば、約１５０μｍとすることができる。すなわち、各回路部２０に対応するシリコンウエハ本体１１０が、所定の厚さ（例えば、約１５０μｍ）の半導体素子３８となっている。各半導体素子３８の周囲の領域Ａは、ダイシング領域である。シリコンウエハ本体１１０の下面１１０ｂには、領域Ａのセンターラインに沿って、トレンチ１３０が形成されている。トレンチ１３０の底面及び壁面には、ＳｉＯ２のバリア膜１４４が形成されている。トレンチ１３０内の底面側には、補強材１３４が配置されている。トレンチ１３０内の補強材１３４の上には、充填材１４２が配置されている。
補強材１３４の材質は高濃度Ｂドープポリシリコンである。高濃度Ｂドープポリシリコンは、シリコンウエハ本体１１０やＳｉＯ２に比べて高い内部応力を有しており、機械的強度が高い。補強材１３４は、トレンチ１３０の底部側に配置されている。
充填材１４２の材質はＳｉＯ２である。充填材１４２は、トレンチ１３０内の補強材１３４の上に形成されている。充填材１４２の端面は、シリコンウエハ本体１１０の下面１１０ｂと略同一高さとなるように形成されている。
【００２８】
次に、半導体基板１４０の製造方法について、図１４に示すフローチャートに従って説明する。本実施例の半導体基板製造方法では、図１６に示す厚さ（例えば、約１５０μｍ）が均一の略円形のシリコンウエハ本体１１０から、半導体基板１４０を製造する。なお、図１６のシリコンウエハ本体１１０において、領域Ｃは後に半導体素子３８となる領域であり、領域Ａは半導体素子３８を切り出す際に、削り取られるダイシング領域である。
【００２９】
ステップＳ２４〜Ｓ２８では、第１実施例の製造方法のステップＳ４〜Ｓ８と同様の方法によって、シリコンウエハ本体１１０の下面１１０ｂに、領域Ａのセンターラインに沿ってトレンチ１３０を形成する。図１７には、トレンチ１３０が形成されたシリコンウエハ本体１１０が示されている。
【００３０】
シリコンウエハ本体１１０にトレンチ１３０を形成したら、シリコンウエハ本体１１０を熱酸化処理する。これによって、図１８に示すように、シリコンウエハ本体１１０の表面が酸化され、ＳｉＯ２のバリア膜１４４が形成される（ステップＳ３０）。
【００３１】
シリコンウエハ本体１１０の表面にバリア膜１４４を形成したら、図１９に示すように、ＣＶＤにより高濃度Ｂドープポリシリコン層１４６を下面１１０ｂ及びトレンチ１３０の底面に成長させる。このとき、シリコンウエハ本体１１０の表面には、バリア膜１４４が形成されているので、高濃度Ｂドープポリシリコンの成分はシリコンウエハ本体１１０中には拡散しない。高濃度Ｂドープポリシリコン層１４６を所定の厚さまで成長させたら、成長させた高濃度Ｂドープポリシリコン層１４６をケミカルドライエッチングする。ケミカルドライエッチングは等方性エッチングであるので、下面１１０ｂ上の高濃度Ｂドープポリシリコン層１４６は、トレンチ１３０内の高濃度Ｂドープポリシリコン層１４６に比べて高速でエッチングされる。ケミカルドライエッチングのエッチング時間は、下面１１０ｂ上の高濃度Ｂドープポリシリコン層１４６が除去され、かつ、トレンチ１３０内には所定の厚さの高濃度Ｂドープポリシリコン層１４６が残るように調節される。これによって、図２０に示すように、トレンチ１３０内に高濃度Ｂドープポリシリコンの補強材１３４が配置される（ステップＳ３４）。
【００３２】
補強材１３４を配置したら、図２１に示すように、トレンチ１３０内の補強材１３４の上に充填材１４２を形成する（ステップＳ３６）。充填材１４２は、ディスペンサによりシルセスキオキサンをトレンチ１３０内に充填した後、熱処理することによって配置する。充填材１４２を配置したら、シリコンウエハ本体１１０の下面１１０ｂを研磨等することによって、充填材１４２の端面をシリコンウエハ本体１１０の下面１１０ｂと略同じ高さにする。
【００３３】
充填材１４２を形成したら、図２２に示すように、エッチングによってバリア膜１４４を除去する（ステップＳ３８）。
【００３４】
バリア膜１４４を除去したら、フォトリソグラフィー、エッチング、拡散・イオン注入、膜成長等の技術を用いて、シリコンウエハ本体１１０の上面１１０ａに複数の回路部２０を形成する（ステップＳ４０）。回路部２０は、図１５に示すように、領域Ｃに形成する。これによって、領域Ｃのシリコンウエハ本体１１０が半導体素子３８となる。
【００３５】
このような半導体基板製造方法によって製造された半導体基板１４０では、シリコンウエハ本体１１０の裏面に形成されたトレンチ１３０内に補強材１３４が配置されている。補強材１３４は高い内部応力を有しており、シリコン及びＳｉＯ２に比べて機械的強度が高い。また、補強材１３４の上には、ＳｉＯ２の充填材１４２が形成されている。充填材１４２は、シリコンウエハ本体１１０（すなわち、シリコン）との密着性が良いので、充填材１４２によって補強材１３４がトレンチ１３０内に好適に固定される。このように、トレンチ１３０内に形成された補強材１３４及び充填材１４２によって、シリコンウエハ本体１１０が支えられる。これによって、半導体基板１４０の機械的強度が高くなり、製造時のハンドリングが容易となる。
【００３６】
以上に説明したように、第２実施例の製造方法によれば、厚さの薄い半導体素子３８を多数、製造することができる半導体基板１４０を製造することができる。
また、このように製造された半導体基板１４０は、上面１１０ａ及び下面１１０ｂが平面状に形成されている。従って、半導体基板１４０の搬送等に特殊な装置を用いる必要が無く、一般的な半導体基板製造装置によって製造することができる。これによって、高い生産性で半導体基板１４０を製造することが可能とされている。
また、この製造方法によれば、シリコンウエハ本体１１０を薄化する必要がない。従って、半導体基板１４０の製造に要する時間が短くなるとともに、材料の利用効率が高くなり、製造コストを低減することができる。
また、第２実施例の製造方法によれば、ステップＳ３０でトレンチ１３０内のシリコンウエハ本体１１０の表面にバリア膜１４４が形成される。従って、ステップＳ３４でトレンチ１３０内に補強材１３４を配置する際に、補強材１３４の成分の一部が、シリコンウエハ本体１１０中に拡散し、シリコンウエハ本体１１０の特性が変化することが防止される。
【００３７】
なお、図２３は、第１実施例の半導体基板４０と第２実施例の半導体基板１４０の機械的強度をシミュレーションした結果を示している。より詳細に説明すると、半導体基板の両端を支持した状態で半導体基板に所定の加速度を加えた場合のシミュレーション結果を示している。図２３中、横軸は半導体基板を支持している軸方向に関する半導体基板の位置を示しており、縦軸は半導体基板のその位置での変位量（軸方向に対して垂直方向の変位量）を示している。
図中の符号４０ａは半導体基板４０のシミュレーション結果であり、半導体素子３８の厚さ（すなわち、シリコンウエハ本体１０の領域Ｅの厚さ）は１６０μｍ、半導体基板４０の厚さ（すなわち、シリコンウエハ本体１０の上面１０ａから補強材３４の下端面までの厚さ）は７７５μｍ、補強材３４の幅は１２０μｍに設定した。また、符号１４０ａは半導体基板１４０のシミュレーション結果であり、半導体基板１４０の厚さは１６０μｍ、補強材１３４及び充填材１４２の高さ（すなわち、トレンチ１３０の深さ）は８０μｍ、補強材１３４の幅は１２０μｍに設定した。また、半導体基板４０、１４０との比較のため、補強材が配置されておらずトレンチも形成されていないシリコンウエハ（例えば、図１６に示すようなシリコンウエハ）のシミュレーション結果を示している（符号２４０ａ）。このシリコンウエハのシミュレーションでは、シリコンウエハの厚さは１６０μｍに設定した。
図２３に示すように、比較例のシリコンウエハでは、加速度を加えるとシリコンウエハが大きく反って、シリコンウエハの中央部は１７．０ｍｍも変位した。これに対し、半導体基板１４０では、中央部の変位は１１．７ｍｍとなり、補強材１３４及び充填材１４２によって半導体基板１４０の機械的強度が向上されていることがわかる。また、半導体基板４０では、反りがほとんど発生せず、中央部の変位は０．４４ｍｍとなった。このことから、補強材３４によって補強されることによって、半導体基板４０の機械的強度が大きく向上されていることがわかった。
【００３８】
なお、上述した第１実施例及び第２実施例では、トレンチをＲＩＥ法によるドライエッチングにより形成したが、他の方法によってエッチングを行っても良い。例えば、シリコンウエハ本体の異方性を利用したウェットエッチング等によっても好適にトレンチを形成することができる。
また、上述した第２実施例では、補強材を高濃度Ｂドープポリシリコンによって形成したが、他の材料を補強材として用いることができる。例えば、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＣＶＤダイヤ等のシリコンウエハ本体に比べて高いヤング率及び／または高い内部応力を有する材料等を補強材に用いることができる。
また、上述した第２実施例では、熱酸化処理によってトレンチ内にＳｉＯ２のバリア膜を形成し、その後トレンチ内に補強材を配置したが、ＣＶＤ等の方法によってバリア膜を形成しても良い。また、バリア膜は、ＳｉＯ２に限られず、Ｓｉ３Ｎ４等のバリア性の高いさまざまな物質によって形成することができる。また、成分がシリコンウエハ本体中に拡散しない物質で補強材を形成する場合には、バリア膜を形成しなくてもよい。
また、上述した第１実施例及び第２実施例の製造方法においては、スピンコート法によりフォトレジスト液を塗布した後に、紫外線を照射し、現像液を塗布することによって所定の形状のレジストをシリコンウエハ本体上に形成したが、レジストを形成する位置や目的に応じてさまざまな方法を用いることができる。例えば、インクジェット印刷、スクリーン印刷、スキャンコート法等によってレジストを形成しても良い。
また、上述した第１実施例及び第２実施例の製造方法においては、ディスペンサにより水溶液をトレンチ内に塗布し、その後熱処理することによってトレンチ内にＳｉＯ２の補強材、充填材を配置したが、補強材または充填材を配置する位置や目的に応じてさまざまな方法を用いることができる。例えば、インクジェット印刷、スクリーン印刷、スキャンコート法等によって水溶液を塗布した後に熱処理することによって、補強材または充填材を形成しても良い。
【００３９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】半導体基板４０の下面側から見た平面図。
【図２】図１の半導体基板４０のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】半導体基板４０の製造工程を示すフローチャート。
【図４】シリコンウエハ本体１０の断面図。
【図５】シリコンウエハ本体１０の下面１０ｂ側から見た平面図。
【図６】図５のシリコンウエハ本体１０のＶＩ−ＶＩ線断面図。
【図７】シリコンウエハ本体１０の断面図。
【図８】シリコンウエハ本体１０の断面図。
【図９】シリコンウエハ本体１０の断面図。
【図１０】シリコンウエハ本体１０の断面図。
【図１１】シリコンウエハ本体１０の断面図。
【図１２】シリコンウエハ本体１０の断面図。
【図１３】シリコンウエハ本体１０の断面図。
【図１４】半導体基板１４０の製造工程を示すフローチャート。
【図１５】半導体基板１４０の断面図。
【図１６】シリコンウエハ本体１１０の断面図。
【図１７】シリコンウエハ本体１１０の断面図。
【図１８】シリコンウエハ本体１１０の断面図。
【図１９】シリコンウエハ本体１１０の断面図。
【図２０】シリコンウエハ本体１１０の断面図。
【図２１】シリコンウエハ本体１１０の断面図。
【図２２】シリコンウエハ本体１１０の断面図。
【図２３】半導体基板の機械的強度のシミュレーション結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４１】
１０：シリコンウエハ本体
１０ａ：上面
１０ｂ：下面
１０ｃ：側面
２０：回路部
２２：レジスト
２４：開口部
３０：トレンチ
３４：補強材
３６：エッチング保護テープ
３８：半導体素子
４０：半導体基板
１１０：シリコンウエハ本体
１１０ａ：上面
１１０ｂ：下面
１３０：トレンチ
１３４：補強材
１４０：半導体基板
１４２：充填材
１４４：バリア膜
１４６：高濃度Ｂドープポリシリコン層
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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