(57)【要約】【課題】接着層を介して貼付された半導体ウエハと支持基板を、所要のプロセス処理後に、半導体ウエハと支持基板を相互に分離する際に、接着層の適正な接着領域からはみ出した接着層があっても、支障なく適正に剥離処理を行うことができる支持基板の剥離工程を含む半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】半導体ウエハ１を裏面から減厚し該裏面に所要の半導体素子機能領域を形成するプロセス処理を施した後、支持基板２側から紫外光ランプ１０を前記接着層３に照射して、前記半導体ウエハ１から前記支持基板２を剥離する第２工程、前記半導体ウエハ１に残った接着層３を剥離液への浸漬処理で剥離し除去する第３工程とを備える。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面に所要の半導体素子機能領域を作製するプロセス処理を経た半導体基板を、紫外線透過性の支持基板に、紫外光照射処理および剥離液への浸漬処理によりそれぞれ剥離可能な接着層を介して前記一方の主面を接合面として貼付する第１工程、前記半導体基板を他方の主面から減厚し、該減厚した面に所要の半導体素子機能領域を形成するプロセス処理を施した後、前記支持基板側から紫外光ランプを前記接着層全面に照射して、前記半導体基板から前記支持基板を剥離する第２工程、前記半導体基板に残った接着層を剥離液への浸漬処理で剥離し除去する第３工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程を、前記半導体基板を他方の主面から減厚し、該減厚した面に所要の半導体素子機能領域を形成するプロセス処理を施した後、該所要の半導体素子機能領域を形成した面にダイシングテープを貼付し、その後、前記支持基板側から紫外光ランプを前記接着層に照射して、前記半導体基板から前記支持基板を剥離する工程とすることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記紫外光ランプが、水銀ランプ、エキシマランプ、キセノンランプのいずれかであることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記支持基板の材質が石英ガラス、耐熱ガラス、耐化学薬品性ガラスから選ばれるいずれかのガラスであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記支持基板が前記半導体基板と略同径であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記接着層が、半導体基板と支持基板との接合面および前記支持基板の側面に跨って塗布されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一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し、特には、基板の厚さを薄くするために、半導体基板の表面に支持基板を貼付して裏面を研削した後、支持基板を剥離するプロセスを好適に含む製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータや通信機器の主要部分には設計された機能を奏するための電子回路が配設される。この電子回路内には、多数のトランジスタや抵抗などの単機能の電子デバイスが１チップの半導体基板上に集積された、集積回路（以降、ＩＣ）が複数搭載されることが多くなってきている。これらのＩＣのうち、単機能電子デバイスとしてパワー半導体装置を含むものをパワーＩＣと称している。そのようなパワー半導体装置の一つに絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以降、ＩＧＢＴ）が知られている。
【０００３】
このＩＧＢＴは、ＭＯＳＦＥＴの高速スイッチング特性および電圧駆動特性と、バイポーラトランジスタの低オン電圧特性とを併有する半導体デバイスであり注目されている。その応用範囲は、汎用インバータ、ＡＣサーボ、無停電電源（ＵＰＳ）またはスイッチング電源などの産業分野から、電子レンジ、炊飯器またはストロボなどの民生機器分野へと拡大してきている。さらに適用分野の拡大のため、ＩＧＢＴは、市場からよりいっそうの低損失化を求められている。このＩＧＢＴの低損失化や高効率化を図る手段の一つとして、半導体基板の厚さを、設計耐圧が得られる範囲または製造プロセスの許容範囲内で、できる限り薄くする方法がある。
【０００４】
このような半導体基板の厚さをできるかぎり薄くすることに関する従来の方法を以下説明する。一般に半導体基板の厚さを薄くすると、半導体ウエハの機械的強度が低下し、製造プロセスでウエハ割れが多く発生するようになり、ハンドリング（取り扱い）が困難になる。この問題の解決のために、半導体ウエハを薄くした後の機械的強度を補強するために、薄くする前に、予め半導体ウエハを石英ガラス基板などの支持基板に接着し、接着していない側の半導体ウエハ面（裏面）を研削して半導体ウエハを薄化する方法が知られている。この方法について、具体的に説明する。
【０００５】
図８は、半導体ウエハを薄化する従来の方法を示し、同図（ａ）から同図（ｇ）は製造工程順に示した半導体ウエハの要部製造工程断面図である。支持基板としては石英ガラス基板５１を用いる。この石英ガラス基板５１の直径は半導体ウエハ５４直径よりも０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度大きい。
【０００６】
半導体ウエハ５４の表面側に接着剤５３を塗布する（同図（ａ））。その際、この半導体ウエハ５４の表面側にある、図示しない各種拡散層や、表面側電極、制御電極などの表面側機能層の凹凸を保護するために、厚めに接着剤５３を塗布する(１０μｍ〜３０μｍ程度)。石英ガラス基板５１を半導体ウエハ５４に接着剤５３を介して同軸に対向させて貼り付ける（同図（ｂ））。熱を加えた状態で圧着６１することで半導体ウエハ５４と石英ガラス基板５１とを固着する（同図（ｃ））。
【０００７】
つぎに、半導体ウエハ５４の裏面５６（同図（ｃ））をバックグラインド（研削された厚さ５７）して薄膜半導体ウエハ５８とした後、研削後の薄膜半導体ウエハ５８の裏面５９をフッ硝酸溶液でスピンエッチングして、研削による加工歪みを除去する。その後、薄膜半導体ウエハ５８の裏面５９に所要の拡散層（図示せず）と、その拡散層上に裏面側主電極（図示せず）を形成する（同図（ｄ））。
【０００８】
つぎに、薄膜半導体ウエハ５８の裏面５９をＵＶテープ６０（紫外線照射で剥離できる接着テープ）に貼りつける。その後、石英ガラス基板５１側から接着剤５３の表面にレーザ６２を照射して、石英ガラス基板５１と接着剤５３の接着力を弱める（同図（ｅ））。石英ガラス基板５１を外す。薄膜半導体ウエハ５８上に残留した接着剤５３を有機系の薬品にて除去する（同図（ｆ））。その後、薄膜半導体ウエハ５８を一点鎖線６４で示す箇所（スクライブライン）で切断する（同図（ｇ））（特許文献１）。
【０００９】
また、別の文献には、半導体ウエハの表面に半導体素子の表面側素子構造部を作製する。表面側素子構造部が形成された面に支持基板を接着する。半導体ウエハ裏面の研削を行い基板厚さを薄くする。半導体ウエハ裏面に機能領域を形成する。接着層に紫外線を照射して半導体ウエハから支持基板を剥離させる。このようにして半導体ウエハを薄くするプロセスを行って半導体ウエハ割れを防ぐことのできる方法についての記載がある（特許文献２）。半導体基板に半導体ウエハを接着するための接着剤の粘着強度を、剥離時に低下させるために紫外線照射する際に、紫外線の光源に紫外線ランプを用いることが開示されている文献もある（特許文献３）。また、半導体ウエハと支持基板とを接着する接着剤が半導体ウエハの外周部にはみ出す状況の記載がある（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１２９６５３号公報（図８）
【特許文献２】特開２００４−１４０１０１号公報（要約）
【特許文献３】特開２００５−１５０４５３号公報（要約）
【特許文献４】特開２００５−１１４３０６号公報（図２、００１３段落）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記特許文献１に記載の方法は、半導体ウエハ５４と支持基板５１とを、一旦、接着剤５３を介して接合し裏面研削および所要のプロセス処理を半導体ウエハ５４の露出面に施した後、半導体ウエハ５４から支持基板５１を剥がすために、透明な支持基板５１側からＵＶレーザまたは赤外レーザ光を照射して接着剤５３の接合を弱める方式である。しかしながら、このレーザ方式の場合、光の照射領域の範囲が狭いので、レーザ光を走査して照射範囲をひろげて接着剤の塗膜全体に照射する必要がある。半導体ウエハと支持基板に挟まれた平坦な接着剤塗膜の領域へのレーザ光の走査により、照射した平坦な範囲の塗膜領域のみの接着剤の粘着性が低下して剥がし易くなるにすぎない。従って、図９に示すように、半導体ウエハ５４と支持基板５１とを圧着により貼り合わせる場合、接着剤５３が半導体ウエハ５４や支持基板５１の側面にはみ出した状態のはみ出し塗膜４０が形成されるが、このはみ出し塗膜４０は平坦な接着剤塗膜の延長上には無いので、はみ出た接着剤の面にはレーザ照射が適切に行われず、半導体ウエハから支持基板が剥がれ難いといった問題が生じることがある。
【００１２】
本発明は、前述のような問題点を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、接着層を介して貼付された半導体ウエハと支持基板を、所要のプロセス処理後に、半導体ウエハと支持基板を相互に分離する際に、接着層の適正な接着領域からはみ出した接着層があっても、支障なく適正に剥離処理を行うことができる支持基板の剥離工程を含む半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した発明の目的を達成するために、本発明では、一方の主面に所要の半導体素子機能領域を作製するプロセス処理を経た半導体基板を、紫外線透過性の支持基板に、紫外光照射処理および剥離液への浸漬処理によりそれぞれ剥離可能な接着層を介して前記一方の主面を接合面として貼付する第１工程、前記半導体基板を他方の主面から減厚し該他方の主面に所要の半導体素子機能領域を形成するプロセス処理を施した後、前記支持基板側から紫外光ランプを前記接着層に照射して、前記半導体基板から前記支持基板を剥離する第２工程、前記半導体基板に残った接着層を剥離液への浸漬処理で剥離し除去する第３工程とを備える半導体装置の製造方法とする。前記第２工程を、前記半導体基板を他方の主面から減厚し該減厚した面に所要の半導体素子機能領域を形成するプロセス処理を施した後、該所要の半導体素子機能領域を形成した面にダイシングテープを貼付し、その後、前記接着層に、前記支持基板側から紫外光ランプを照射して、前記半導体基板から前記支持基板を剥離する工程とすることも好ましい。前記紫外光ランプが、水銀ランプ、エキシマランプ、キセノンランプ、ＬＥＤランプのいずれかであることが好適である。前記紫外光ランプの波長は、４００ｎｍ以下の光、特に２５０ｎｍ以下が好ましい。前記支持基板の材質が石英ガラス、サファイアガラス、テンパックス（登録商標）ガラス、アルカリフリーガラスから選ばれるいずれかのガラスであることが好ましい。前記支持基板は前記半導体基板の直径よりも０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度大きい方が好ましい。また、前記接着層が、半導体基板と支持基板との接合面および前記支持基板の側面に跨って塗布されている場合にも本発明のメリットが得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、接着層を介して貼付された半導体基板と支持基板を、所要のプロセス処理後に、半導体基板と支持基板を相互に剥離する際に、接着層の適正な接着領域からはみ出した接着層があっても、支障なく適正に剥離処理を行うことができる支持基板の剥離工程を含む半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかる、支持基板を必要とする程度に薄く加工される半導体装置の製造方法を説明するための半導体基板のプロセス工程断面図（その１）である。
【図２】本発明にかかる、支持基板を必要とする程度に薄く加工される半導体装置の製造方法を説明するための半導体基板のプロセス工程断面図（その２）である。
【図３】本発明にかかる、支持基板を必要とする程度に薄く加工される半導体装置の製造方法を説明するための半導体基板のプロセス工程断面図（その３）である。
【図４】本発明にかかる、支持基板を必要とする程度に薄く加工される半導体装置の製造方法を説明するための半導体基板のプロセス工程断面図（その４）である。
【図５】本発明にかかる、支持基板を必要とする程度に薄く加工される半導体装置の製造方法を説明するための半導体基板のプロセス工程断面図（その５）である。
【図６】本発明にかかる、支持基板を必要とする程度に薄く加工される半導体装置の製造方法を説明するための半導体基板のプロセス工程断面図（その６）である。
【図７】本発明にかかる、支持基板を必要とする程度に薄く加工される半導体装置の製造方法を説明するための半導体基板のプロセス工程断面図（その７）である。
【図８】従来の、支持基板を必要とする程度に薄く加工される半導体装置の製造方法を説明するための半導体基板のプロセス工程断面図である。
【図９】図８に示す従来の半導体装置の製造方法における問題点を説明するための半導体基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の半導体装置の製造方法にかかる実施例について、図面を参照して詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、ｎまたはｐを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、ｎやｐに付す＋および−は、それぞれ相対的に不純物濃度が高いまたは低いことを意味する。なお、以下の実施例の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、実施例で説明される添付図面は、見易くまたは理解し易くするために正確なスケール、寸法比で描かれていない。本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例の記載に限定されるものではない。
＜実施例１＞
本発明の半導体装置の製造方法について、半導体ウエハ（以降、半導体ウエハを半導体基板とすることもある）厚１００μｍ以下の半導体デバイスの製造方法を以下説明する。ウエハプロセスへの投入当初から１００μｍ厚の薄い半導体基板面に、ただちに層や膜を堆積または付着させる加工を行うと、熱膨張係数の違いに起因して、半導体基板に生じる反りが大きくなり易い。半導体基板に反りが大きいと、その程度によっては半導体基板の割れや半導体基板の吸着装置の異常（エラー等）を起こすおそれがある。
【００１７】
このため、仕上がりの半導体基板厚１００μｍ以下の厚さの薄い半導体デバイスを製造するウエハプロセスであっても、プロセスへ投入する当初の半導体基板の厚さは、例えば６００μｍ以上の厚い半導体基板を用いる。そして、半導体基板の厚さを１００μｍに減厚するプロセスをできるだけ後の工程で行うようにすることが好ましい。プロセスの当初は、厚い半導体基板の状態で、一方の主面（おもて面とする）側に所要の半導体機能領域を形成するプロセスを一通り施す。この半導体基板の他方の主面（裏面とする）側に必要な半導体機能領域を形成するために、半導体基板の裏面側を研削して所定の厚さに減厚する。その際、半導体基板を薄くした後のウエハ強度を補強するために、予めおもて面側に所要の前記プロセスを終えた前述の半導体基板を石英ガラス基板などの熱膨張係数が小さい支持基板におもて面側を接合面として貼付する。
【００１８】
その後、接合していない側の半導体基板面（裏面）を研削して半導体基板を薄化することにより、薄化処理工程の際に、ウエハ割れが生じ難い方法が採られる。支持基板としては、前述の石英ガラス（シリカガラス）の他に、紫外線透過性、耐熱性や耐化学薬品性の良好な安定したガラスやガラスセラミックスガラス、セラミックスであれば、使用することができる。例えば、耐熱性の高いテンパックス（登録商標）ガラスなどのホウケイ酸ガラス、サファイアガラス（アルミナ系ガラス）、また、強度、耐熱性の良好なガラスセラミックスなども使用することができる。
【００１９】
以下、薄型の半導体基板（例えば仕上がり厚さ１００μｍ）を用いたＩＧＢＴなどのパワーデバイスを製造する場合について説明する。ＩＧＢＴの場合、半導体基板の表面側とはエミッタ電極、ゲート電極、ＭＯＳゲート構造などのデバイス表面構造（半導体機能領域）が形成される面であり、裏面側とは、コレクタ層およびコレクタ電極が形成される面とする。
【００２０】
厚さ６５０μｍのＦＺ−ｎ型半導体基板のおもて面側に、よく知られた公知のプロセスによりエミッタ電極、ゲート電極、ＭＯＳゲート構造などの半導体機能領域（図示せず）の形成工程を一通り終了させる。この半導体基板１の裏面側の形成工程にはいる前に、前述の半導体機能領域を有する半導体基板１の表面側に、紫外線（ＵＶ光）に透明な支持基板２を、接着層３を介してズレの無いように圧着する（図１）。支持基板２は、厚さが０．１ｍｍ〜１ｍｍ 程度であればよく、半導体基板１と略同径の石英ガラス基板であればよい。
【００２１】
この支持基板２を接着層３を介して圧着することについて、詳細に説明する。支持基板２としては、前述と同様の石英ガラスの他にテンパックス（登録商標）ガラスやサファイアガラスのように照射紫外線波長を効率よく透過するガラス、また、前述のように紫外線透過性、耐熱性や耐化学薬品性の良好な安定したガラスセラミックスガラス、セラミックスを用いることもできる。接着層３はスピンコーターを用いて、スピンナー（図示せず）上に半導体基板１を、前述の半導体機能領域側を上にして吸着させた後、スピンナーを回転させながら接着剤溶液を滴下し接着層塗膜を形成する。
【００２２】
このような接着層３の形成に用いる接着剤としては、シンナーやアミン系のような有機系の剥離液への浸漬により溶解する性質を有し、かつＵＶ光を照射することにより接着力を低下させて剥離可能な性質を有するものが望ましい。
【００２３】
さらに、接着層３を剥離する過程では、表面側に半導体機能領域が形成された半導体基板１が剥離液に接触することになるので、特に表面側の半導体機能領域の、特に最表面のパッシベーション膜であるポリイミド膜が溶解または膨潤しない性質の剥離液とする必要がある。
【００２４】
その後、電気炉などで所要のポストベーク処理（２００〜３００℃程度、１時間）により接着塗膜中の溶剤を飛ばし、接着層３とする。前述の接着層塗膜の形成の際、半導体基板１の半導体機能領域の最表面の凹凸を吸収して平坦面にする必要があるので、接着層塗膜の厚さを５〜４０μｍ程度となるように接着剤溶液の粘度とスピンナー回転数を適宜予め求めておくことが望ましい。圧着については、支持基板２を上にして半導体基板１と支持基板２との中心軸を一致させるような位置合わせを行い、真空中で加熱（２００〜３００℃程度）しながら接着層３を挟んで圧着する。この圧着により接着層３の厚さがさらに薄くなるが、半導体機能領域の最表面の凹凸の段差を無くして平坦にする程度の接着層厚さは維持する。図１１に示すように、圧着により圧着面から半導体基板の側面にはみ出た接着層塗膜は支持基板や半導体基板の側面に付着する。このような側面にはみ出た接着層塗膜が発生するため、従来、はみ出した接着層塗膜には紫外波長光レーザが確実に照射されず、後工程での支持基板と半導体基板との剥離が確実に行えないという問題となっていたのである。
【００２５】
本発明ではこの問題を紫外線波長のレーザ光ではなく、紫外線波長を効率的に含むＵＶランプを用いることにより、解消するものである。すなわち、ＵＶランプは、位相が揃い単一波長というコヒーレント性を有するレーザと異なり、照射方向が光源から放射状に広がるので、前述のように半導体基板の側面にはみ出た接着層塗膜部分にも充分照射され、そのはみ出た塗膜部分の接着力も低下させ剥離させることができるからである。
【００２６】
以上説明した実施例によれば、前述のように、半導体基板１の側面に圧着による接着層塗膜のはみ出しがあっても、後工程での支持基板２と半導体基板１との剥離が確実に行えないという問題が解消されるので、側面に接着層塗膜のはみ出しがある状態であっても、支障なく次工程に進めることができる。
【００２７】
すなわち、半導体基板１に支持基板２を接着層３を介して貼り付けたものをバックグラインド装置（図示せず）に設置して半導体基板１の裏面を研削して所定の厚さ（１００μｍ）に減厚する（図２）。研削面を、エッチングを含む処理液で清浄化する。清浄化した半導体基板１の裏面に、リンをドーズ量１×１０11〜１×１０13ｃｍ-2、加速エネルギー５ＭｅＶで、イオン注入する（図示せず）。続いて、同じ裏面からボロンをドーズ量１×１０13〜１×１０15ｃｍ-2、加速エネルギー５０ＫｅＶでイオン注入する。その後、半導体基板１裏面にレーザを照射してアニールによるイオン注入層の活性化をおこない、バッファ層となるｎ+層およびコレクタ層となるｐ+層を形成する（図示せず）。
【００２８】
次に、半導体基板１の裏面に、例えばアルミニウム、チタン、ニッケルおよび金などの複数の金属を蒸着し、コレクタ電極となる裏面電極４を形成する（図３）。半導体基板１の裏面に耐熱性、耐薬品性のあるダイシングテープ５を貼り付け、搬送性を確保するためにダイシングテープ５にリング状のダイシングフレーム６を取り付ける（図４）。支持基板２側からＵＶランプ１０によって紫外波長光を接着層に照射し、半導体基板１の表面側と支持基板２との間に介在する接着層３の接着力を弱めて支持基板２を剥離させる（図５）。その際、接着層３に照射される紫外波長光は、半導体基板１との間よりも、光源により近い支持基板２と接着層との間の接着力をより低下させるので、支持基板２を剥離させると、接着層３は半導体基板１の表面に残り易い。この接着層３を溶解させるために、常温〜８０℃にした剥離液に半導体基板１を浸漬するか半導体基板１の上部から剥離液を吹き付ける。浸漬時間は、接着層の量や剥離液の温度によっても変わってくるが、１〜３０分程度である（図６）。
【００２９】
ダイシングテープ５の材質として、耐化学薬品性のあるポリオレフィン製（ＰＯ）のものやポリエチレンテレフタレート製（ＰＥＴ）のものが望ましい。ＵＶランプ１０としては、水銀ランプやエキシマランプ、キセノンランプ等が好ましい。また、ＵＶランプ１０の照度として５Ｊ／ｃｍ2以上のものであれば短時間で処理が完了する。半導体基板１の表面に残った接着層３を除去する剥離液としては、シンナーやアミン系などの有機溶液が好ましい。
【００３０】
そして、半導体基板１の表面から接着層の残渣を除去した半導体基板１をダイシング装置に取り付け、ダイシング装置のダイシングブレードソー７の高速回転により、ダイス状にカッティングを行ってチップ化を実施すれば（図７）、半導体デバイス（ＩＧＢＴ）チップの完成である。
【００３１】
従来のＵＶレーザの接着層への照射による支持基板の離脱方式では、半導体基板と支持基板から接着層がはみ出ている場合、レーザの焦点距離等の影響により、はみ出し塗膜４０に確実に照射できず、半導体基板５４から支持基板５１の離脱が正常に行えない場合があった（図９）。これらの問題を解決するため、光の焦点距離に関係なく基板全面に比較的均一な照度で照射可能な水銀ランプやエキシマランプ、キセノンランプ等のＵＶランプの照射方式を用いることによって、半導体基板や支持基板の側壁にはみ出し塗膜４０が付着した状態でも、ＵＶ光源が接着層全体に照射されるため、半導体基板から支持基板の離脱が簡単に行われるようになる。
【符号の説明】
【００３２】
１    半導体基板
２    支持基板
３    接着層
４    金属膜
５    ダイシングテープ
６    ダイシングフレーム
７    ダイシングブレードソー
１０  ＵＶランプ
４０  はみ出し塗膜
【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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