(57)【要約】【課題】本発明は、薄いウェハでも破損させることなく、高温でもウェハの良否判定が可能な半導体装置の製造方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法は、（ａ）ウェハ１３の第１主面と第２主面上に電極を有する半導体素子をウェハ１３に形成する工程と、（ｂ）工程（ａ）の後に、ウェハ１３の第２主面と金属製の支持部材１５の第１主面を接合部材１４により接合する工程と、（ｃ）工程（ｂ）の後に、ウェハ１３の第１主面上の電極と支持部材１５の第２主面上に電圧を印加してウェハテストを行う工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ウェハの第１主面と第２主面上に電極を有する半導体素子を前記ウェハに形成する工程と、
（ｂ）工程（ａ）の後に、前記ウェハの第２主面と金属製の支持部材の第１主面を接合部材により接合する工程と、
（ｃ）工程（ｂ）の後に、前記ウェハの第１主面上の前記電極と前記支持部材の第２主面上に電圧を印加してウェハテストを行う工程と
を備える半導体装置の製造方法。
【請求項２】
工程（ｂ）は、前記支持部材の第１主面において前記ウェハ外周の素子未形成領域と対向する位置に設けられた溝中に注入された前記接合部材により、前記ウェハの第２主面と前記支持部材の第１主面を接合する工程である、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
工程（ｂ）は、前記支持部材の第１主面の全面に塗布された導電性の前記接合部材により、前記ウェハの第２主面と前記支持部材の第１主面を接合する工程である、請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
工程（ｂ）は、第１主面から第２主面まで貫通した少なくとも一の孔を有する前記支持部材の第１主面を前記ウェハの第２主面と接合する工程であり、
（ｄ）工程（ｂ），（ｃ）の間に、前記支持部材の第２主面が載置面と当接するように前記支持部材と前記ウェハとの接合物を導電体のステージの載置面上に載置し、真空吸着により前記ステージと前記接合物を密着させる工程をさらに備える
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
工程（ｂ）は、円形の前記ウェハの直径以上の直径を有する前記支持部材の第１主面を前記ウェハの第２主面と接合する工程である、
請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
工程（ｂ）は、溶剤により溶解可能な前記接合部材により、前記ウェハの第２主面と前記支持部材の第１主面を接合する工程であり、
（ｅ）工程（ｃ）の後に、前記溶剤により前記接合部材を溶解して前記ウェハと前記支持部材を分離する工程をさらに備える、
請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
工程（ｂ）は、熱軟化性の前記接合部材により、前記ウェハの第２主面と前記支持部材の第１主面を接合する工程であり、
（ｆ）工程（ｃ）の後に、前記接合部材を過熱により軟化して前記ウェハと前記支持部材を分離する工程をさらに備える、
請求項１〜５のいずれか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】
この発明は、半導体装置、特にＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの縦型パワー半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用モータや自動車用モータなどのインバータ回路、大容量サーバの電源装置、及び無停電電源装置などにおいて、主として数百キロワットから数メガワットまでの比較的大きな電力を取り扱うための電力用半導体装置（パワー半導体装置）が用いられることがある。パワー半導体装置として、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)およびＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体スイッチがある。従来は平面ゲート型のＩＧＢＴが広く用いられていたが、近年は高集積化のためにトレンチゲートを用いた縦型のＩＧＢＴが使われるようになってきている。
【０００３】
これらの電力用半導体装置では、オン特性などに代表される通電性能を改善するために、半導体基板を薄く加工することが行われている。近年では、コスト面や特性面を改善するため、ＦＺ（Floating Zone）法により作製されたウェハ材料を素に、極薄ウェハプロセスにより６０μｍ程度まで薄型化されたデバイスが製造されている。
【０００４】
一般に、ウェハの薄型加工には、バックグラインドやポリッシュによる研磨、および機械研磨で発生した加工歪みを除去するためのウエットエッチングやドライエッチングが適用され、その後、裏面側にイオン注入や熱処理による拡散層形成やスパッタ法等により電極形成がなされる。その際、従来は薄型化されたウェハの補強部材として、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を主にした保護テープ等を用いられてきたが、近年では、保護テープによる補強ではウェハの反りやたわみが大きくなってしまうため、ガラス材料を用いた支持板に貼り付けた後、機械研磨以降の工程を処理する方法が提案されている。
【０００５】
しかし、このように処理されたパワー半導体装置が形成されたウェハについて、素子の出来映えを試験（ウェハテスト）するには、当該パワー半導体装置の表側と裏側の面に電気的にプローブを接触させる必要がある。
【０００６】
このような問題に対して、特許文献１には、支持治具を用いてウェハの外周部のみをウェハの厚み方向に挟持し、パワー半導体装置の表裏面に電気的にプローブを接触可能にする方法が提案されている。
【０００７】
また、特許文献２には、導電性接着シート及び導電性樹脂基板をパワー半導体装置の裏面に接合し、導電性樹脂基板を介して、パワー半導体装置の表裏面に電気的にプローブを接触可能にする方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２２５７１号公報
【特許文献２】特開２００４−７１８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の方法では、表裏面にプローブが接触することは可能であるが、薄いウェハをプローブで挟み込むために、挟み込む押さえ圧力が不十分な場合には電気抵抗が上昇し、押さえ圧力が高過ぎる場合にはウェハが破損してしまうという問題があった。また、特許文献２に記載の方法では、導電性接着シートや樹脂基板の電気抵抗が大きいために素子の良否判定が困難であるという問題や、樹脂基板を用いるために１００℃を超える高温状態での素子の良否判定が困難であるという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、薄いウェハでも破損させることなく、高温でも良否判定が可能な半導体装置の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の半導体装置の製造方法は、（ａ）ウェハの第１主面と第２主面上に電極を有する半導体素子を前記ウェハに形成する工程と、（ｂ）工程（ａ）の後に、ウェハの第２主面と金属製の支持部材の第１主面を接合部材により接合する工程と、（ｃ）工程（ｂ）の後に、前記ウェハの第１主面上の前記電極と前記支持部材の第２主面上に電圧を印加してウェハテストを行う工程とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法は、（ｂ）工程（ａ）の後に、ウェハの第２主面と金属製の支持部材の第１主面を接合部材により接合する工程と、（ｃ）工程（ｂ）の後に、前記ウェハの第１主面上の前記電極と前記支持部材の第２主面上に電圧を印加してウェハテストを行う工程とを備えるので、薄いウェハでも破損させることなく、高温でもウェハの良否判定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図９】実施の形態２の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１０】実施の形態３の導電性支持部材の上面図及び断面図である。
【図１１】実施の形態３の導電性支持部材とウェハの接合を示す断面図である。
【図１２】導電性支持部材とウェハの反り量との関係を示す図である。
【図１３】導電性支持部材の寸法とウェハの破損発生率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
図１〜図８は、本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示すものである。半導体装置の製造工程の断面図である図１〜図８では、各層において図面上方に位置する面を第１主面、図面下方に位置する面を第２主面と呼ぶ。
【００１５】
図１において、ウェハ１３の第１主面に、例えば電力制御用素子として、トランジスタゲートやアルミ材料等を用いて第１主電極が形成される。その後、ガラス等で構成された支持板１１を、粘着剤１２を介してウェハ１３の第１主面に接合する。そして、ウェハ１３の第２主面に対して、研削やエッチングによってウェハ薄化加工を施す。さらに、第２主面からイオン注入及び活性化処理によって拡散層を形成し、さらにメタル膜の成膜及び熱処理などによって第２主電極を形成する。
【００１６】
この状態で、ウェハ１３の第１主面に支持板１１が接合されていなければ、メタル膜の膜応力やウェハ１３の自重によって、ウェハ１３には数十ｍｍ以上の反りが生じるが、支持板１１によりウェハ１３の反りが防止される。
【００１７】
次に、図２に示すように、ウェハ１３の第２主面と導電性支持部材１５の第１主面とを接合部材１４を介して接合する。接合部材１４をウェハ１３の外周部の素子未形成領域と接触させるために、導電性支持部材１５の外周部の第１主面上で、ウェハ１３外周の素子未形成領域と対向する位置に溝を設け、当該溝中に接合部材１４を注入する。これにより、接合部材１４の位置が精度良く定まると共に、接合部材１４が導電性支持部材１５の部材外周部へ回り込むことを抑制できる。導電性支持部材１５の第１主面は接合部材１４によってウェハ１３の第２主面と機械的に接続される上、接合部材１４が注入された溝以外の領域でウェハ１３の第２主面と当接することによって、電気的にも接続されている。なお、導電性支持部材１５は、ウェハ１３の反りを矯正し、かつ導電性を有することが求められ、例えばステンレス鋼やアルミニウムなどを用いることが出来る。
【００１８】
その後、図３に示すように、例えば溶剤等を用いて粘着剤１２を溶解し、支持板１１の第２主面とウェハ１３の第１主面を分離する。
【００１９】
さらに、図４に示すように、素子良否判定（ウェハテスト）を実施するにあたり、ウェハテスト装置のステージ１７上にウェハ１３と導電性支持部材１５の接合体を保持する。ステージ１７は例えば吸着ステージであり、真空吸着により導電性支持部材１５の第２主面をステージ１７の積載面に固定する。その後、プローブ１６をウェハ１３の第１主面の第１主電極上に電気的に接触させ、プローブ１６とステージ１７間に所定の電圧・電流を印加することにより、ウェハ１３に形成された各半導体素子に対して良否判定を実施する。
【００２０】
このように、本発明の半導体装置の製造方法によれば、ウェハ１３を導電性支持部材１５と接合し、ウェハ１３の第１主面と導電性支持部材１５の第２主面に電圧を印加するので、薄いウェハ１３であっても破損することなく良否判定を実施することが出来る。また、金属製の導電性支持部材１５を用いるので、高温でも良否判定を行う事が出来る。
【００２１】
良否判定の後、図５に示すように、ウェハ１３の第１主面に保護テープ１８を貼り合わせ、図６に示すように、接合部材１４を除去してウェハ１３と導電性支持部材１５に分割する。例えば有機溶剤を用いて接合部材１４を溶解させ、あるいは導電性支持部材１５をステージ等で過熱することにより接合部材１４を軟化させた後に、両者を厚み方向と垂直な水平方向にずらすことによって、ウェハ１３と導電性支持部材１５に分割することが出来る。なお、接合部材１４を有機溶剤で溶解する場合は、接合部材１４には炭素を含む材料を選択する。
【００２２】
次に、図７に示すように、ウェハ１３をダイシングフレーム１９上にマウントし、図８に示すように、ウェハ１３の第１主面上に貼付していた保護テープ１８を、公知の剥離方法等を用いて剥離する。その後、ウェハ１３のダイシングを行い、リード成形などの他の後工程を経て半導体装置が形成される。なお、保護テープ１８はウェハ１３の第１主面に形成されている素子回路の損傷を抑制するために設けたもので、保護テープ１８の使用を省略することも可能である。
【００２３】
図１２は、導電性支持部材１５の材料として、金属の一例であるＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）を用いたものと、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）樹脂を用いた場合について、５０μｍ厚のシリコンウェハ１３の反り量を示したものである。具体的には、所望の厚みに加工した各導電性支持部材１５を、２５℃でシリコンウェハ１３に貼り合わせた後、良否判定を想定して１００℃のホットプレートに静置した。ＰＥＴ樹脂の導電性支持部材１５では４ｍｍ以上の反りが発生した一方、ＳＵＳ製の導電性支持部材１５ではほとんど反りが発生していない。よって、金属であるＳＵＳ製の導電性支持部材１５を用いれば、高温状態でも部材厚みを調整してウェハ１３の反りを抑制できることが分かる。
【００２４】
次に、導電性支持部材１５の寸法について説明する。図１３は、良否判定によるウェハハンドリングにおいて、導電性支持部材１５の寸法とウェハ１３の外周部の破損（割れ、欠け）発生率との関係を示す図である。ここでいうウェハハンドリングとは、ウェハ１３と導電性支持部材１５を接合した後、キャリアカセットに収納し、良否判定装置での試験を行った後、再びキャリアカセットに収納するまでの一連の動作のことである。図１３によれば、導電性支持部材１５の直径がウェハ１３の直径より小さくなると、カセットへの出し入れ等の動作でウェハ外周部が破損しやすいことが分かる。これは、ウェハ１３の外周部が水平方向に露出するためである。よって、ウェハ１３の直径以上の直径を有する導電性支持部材１５を用いることが、ウェハ１３端部の破損を防ぐ観点から望ましい。
【００２５】
＜効果＞
本発明の半導体装置の製造方法は、（ａ）ウェハ１３の第１主面と第２主面上に電極を有する半導体素子をウェハ１３に形成する工程と、（ｂ）工程（ａ）の後に、ウェハ１３の第２主面と金属製の支持部材１５の第１主面を接合部材１４により接合する工程と、（ｃ）工程（ｂ）の後に、ウェハ１３の第１主面上の前記電極と支持部材１５の第２主面上に電圧を印加してウェハテストを行う工程とを備えるので、ウェハ１３が薄くても破損させることなくウェハテストを行う事が出来る。また、金属製の支持部材１５を用いることにより、高温でもウェハテストを行う事が出来る。
【００２６】
また、本発明の半導体装置の製造方法において、工程（ｂ）は、支持部材１５の第１主面においてウェハ１３外周の素子未形成領域と対向する位置に設けられた溝中に注入された接合部材１４により、ウェハ１３の第２主面と支持部材１５の第１主面を接合する工程であるので、接合部材１４の位置が精度良く定まると共に、接合部材１４が導電性支持部材１５の部材外周部へ回り込むことを抑制する。
【００２７】
また、本発明の半導体装置の製造方法において、工程（ｂ）は、円形のウェハ１３の直径以上の直径を有する導電性支持部材１５の第１主面をウェハ１３の第２主面と接合する工程であるので、ウェハハンドリングにおいてウェハ１３端部の破損を防ぐことが出来る。
【００２８】
また、本発明の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）では、溶剤により溶解可能な接合部材１４により、ウェハ１３の第２主面と支持部材１５の第１主面を接合し、工程（ｃ）の後に、前記溶剤により接合部材１４を溶解してウェハ１３と支持部材１５を分離する工程（ｅ）をさらに備えるので、ウェハ１３にダイシングなどの後工程処理を施すことが可能になる。
【００２９】
あるいは、本発明の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）では、熱軟化性の接合部材１４により、ウェハ１３の第２主面と支持部材１５の第１主面を接合し、工程（ｃ）の後に、前記接合部材を過熱により軟化して前記ウェハと前記支持部材を分離する工程（ｆ）をさらに備えるので、ウェハ１３にダイシングなどの後工程処理を施すことが可能になる。
【００３０】
（実施の形態２）
図９は、本実施の形態の半導体装置の製造方法における、導電性支持部材１５とウェハ１３が接合した状態を示したものであり、実施の形態１において図２で示した工程に対応する図である。図９中、図１〜図８と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。
【００３１】
実施の形態２では、導電性の接合部材２４を用いる。実施の形態１の図１と同様のフローで、ウェハ１３の第１主面および第２主面に対してプロセス処理を施した後、図９に示すように、導電性接合部材２４を導電性支持部材１３の第１主面の全面に塗布して、ウェハ１３の第２主面と導電性支持部材１５の第１主面とを接合する。導電性の接合部材２４が接合面の全面に亘ってウェハ１３と導電性支持部材２５を仲介するので、ウェハ１３と導電性支持部材１５との電気的接続を確実なものとすることが出来る。なお、図９では導電性支持部材１５の第１主面上に溝を形成して、当該溝中にも導電性接合部材２４を注入しているが、この場合に当該溝は無くても良い。
【００３２】
これ以外の工程は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００３３】
＜効果＞
本実施の形態の半導体装置の製造方法では、支持部材１５の第１主面の全面に塗布された導電性の接合部材２４により、ウェハ１３の第２主面と支持部材１５の第１主面を接合するので、ウェハ１３と導電性支持部材１５との電気的接続がより確実なものとなる。
【００３４】
（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３の導電性支持部材３１を示す図であり、図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ´断面図である。
【００３５】
実施の形態１の図１と同様のフローでウェハ１３の第１主面および第２主面に対してプロセス処理を施した後、図１０に示す導電性支持部材３１の第１主面とウェハ１３の第２主面を接合する。
【００３６】
導電性支持部材３１には複数の吸着孔３２が全面に形成されており、図１０（ｂ）に示すように、吸着孔３２は導電性支持部材３１の第１主面から第２主面までを貫通している。なお、吸着孔３２の数や形成箇所は任意である。
【００３７】
図１１は導電性支持部材３１がウェハの第２主面に接合された状態を示す図であり、図１１（ａ）は実施の形態１の製造フローに導電性支持部材３１を適用した場合の図である。導電性支持部材１５の外周部の第２主面上で、ウェハ１３外周の素子未形成領域と対向する位置に吸着孔３２と重ならないように溝を設け、当該溝中に接合部材１４を注入している。
【００３８】
その後、導電性支持部材３１とウェハ１３との接合物を良否判定装置の導電体からなるステージの載置面に載置して真空吸着し、ウェハ１３の第１主面とステージに電圧・電流を印加してウェハテストを行う。ステージが真空吸着を行う際、導電性支持部材３１の吸着孔３２を通じて、ウェハ３３の第２主面が導電性支持部材３１の第１主面に吸着する力が発生する。そのため、ウェハ３３の第２主面と導電性支持部材３１の第１主面の電気的な接触をより確実なものとなる。
【００３９】
なお、図１１（ｂ）に示すように、実施の形態２の製造フローに導電性支持部材３１を適用しても良い。接合面の全面に導電性接合部材２４が塗布されて、ウェハ１３の第２主面と導電性支持部材３１の第１主面が接合される。この場合は、図１１（ａ）で述べた効果に加えて、ウェハテストを実施した後に、ウェハ吸着孔３２から溶剤を用いて導電性接合部材２４を溶解することができるため、ウェハ３３と導電性支持部材３１の分離を効率よく行う事ができる。なお、図１１（ｂ）では導電性支持部材３１の第１主面上に溝を形成して、当該溝中にも導電性接合部材２４を注入しているが、この場合に当該溝は無くても良い。
【００４０】
＜効果＞
本実施の形態の半導体装置の製造方法では、第１主面から第２主面まで貫通した少なくとも一の吸着孔３２を有する導電性支持部材３１の第１主面をウェハ１３の第２主面と接合し、前記接合の後、ウェハテストの前に、導電性支持部材１５の第２主面が載置面と当接するように導電性支持部材１５とウェハ１３との接合物を導電体のステージ１７の載置面上に載置し、真空吸着によりステージ１７と当該接合物を密着させる工程（ｄ）を備えるので、導電性支持部材３１の吸着孔３２を通じて、ウェハ３３の第２主面が導電性支持部材３１の第１主面に吸着する力が発生し、ウェハ３３の第２主面と導電性支持部材３１の第１主面の電気的な接触をより確実なものとなる。
【符号の説明】
【００４１】
１１，２１  支持板、１２，２２  粘着剤、１３  ウェハ、１４  接合部材、１５，３１  導電性支持部材、１６  プローブ、１７  ステージ、１８  保護テープ、１９  ダイシングフレーム、２４  導電性接合部材、３２  吸着孔。
【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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