(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に素子が形成されて成る半導体素子基板を支持基板に両面接着シートで接着して、上記半導体素子基板と両面接着シートと支持基板とを一体化させ、
上記両面接着シートおよび支持基板と一体化された半導体素子基板に対して水を使用する薄層化処理を行う
薄層化工程を備え、
上記水を使用する薄層化処理は水を使用する水性研削であり、その際に用いる砥石の粒径は１μm以上且つ８μm以下であり、
上記水を使用する薄層化処理では、上記水性研削の後に研磨を行うようになっており、
上記研磨の際には、水性研磨剤を用いるようになっている
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に記載の半導体素子の製造方法において、
上記両面接着シートとして、一方の面に熱発泡接着層が形成された両面接着シートを使用し、
上記熱発泡接着層は、上記半導体素子基板における上記素子が形成されている面に直接接着されている
ことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体素子の製造方法において、
上記両面接着シートにおける上記熱発泡接着層の厚さは、２０μm以上且つ１００μm以下であることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体素子の製造方法において、
上記水性研削を行った結果得られる上記半導体素子基板の研削表面における表面凹凸最大高さは３μm以下であることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体素子の製造方法において、
上記半導体素子基板および両面接着シートと一体化された上記支持基板を、上記薄層化処理に際して、真空吸着によって台座に固定するようになっていることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体素子の製造方法において、
上記台座の吸着面における表面凹凸最大高さが１μm以内であることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の半導体素子の製造方法によって作成された半導体素子であって、
上記半導体素子の製造方法の薄層化工程によって得られた厚さ２０μm以上且つ７０μm以下の半導体素子基板を備えたことを特徴とする半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体素子の製造方法および半導体素子に関し、特に半導体素子基板の薄層化および薄層化された半導体素子基板を有する半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、化合物半導体の分野においては、素子の高密度化や集積化が進められており、特に移動体通信機器の小型化,軽量化に従って素子の微細化は進む一方である。一般に、半導体素子の面積が小さくなるに連れて、素子の熱抵抗が増大する。素子の高性能,高信頼性等を実現するためには、素子の熱抵抗を下げることが不可欠である。そのため、放熱効果の改善に様々な工夫が行われている。尚、素子の熱抵抗を下げるためには、半導体基板上に集積回路素子パターンを形成した後、上記半導体基板を薄層化して基板裏面への放熱を増加させる方法が最も有効的である。
【０００３】
図６に、従来より行われている半導体素子基板１の薄層化の概略を示す。半導体素子基板１の表面に保護レジスト２を塗布し、保護レジスト２側をエレクトロンワックス３で真空吸着用台座盤４に貼り付け固定する。そして、真空吸着用台座盤４を研磨装置台５に真空吸着して、半導体素子基板１の薄層化を行うのである。その場合における薄層化の方法としては、砥石を用いて削る研削と研磨材を用いて磨く研磨との２つの方法がある。研削の場合には、通常粒径サイズが４０μm以上の砥石が使用され、流水中で研削が行われる。また、研磨の場合には、粒径サイズが３μm〜９μmのダイヤモンド油性研磨材６と油性潤滑剤とが使用される。尚、７は、研磨定盤である。
【０００４】
上記研削用の砥石は、上記研磨用の研磨材に比較して粒径サイズが大きい。したがって、上記研削の場合には、薄層化の速度は速いのであるが、半導体素子基板１の表面に深い傷等のダメージを与えるために薄い半導体素子基板１が割れ易いという欠点がある。そのために、１５０μm程度の厚みまでは研削のみでも薄層化が可能ではあるが、それ以下に薄くする場合は研磨によって行うのが通例である。上記研磨の場合には、上記研磨材の粒径サイズを砥石の粒径サイズよりも小さくすると共に、通常、滑らかでダメージが小さい油性研磨材が用いられる。
【０００５】
Ｓi基板に比較して割れ易いＧaＡs基板を薄く研磨する場合には、特に注意が必要である。例えば、半導体素子基板１としてＧaＡs基板を用いる場合には、厚さ約１５０μmまでは量産が可能な研削が行われている。しかしながら、上述したように、１００μm以下の超薄層化には研削を使うことができないのである。
【０００６】
上記ＧaＡs基板を１００μm以下に薄くする場合には、一般に研磨方法で行われる。しかしながら、水性研磨材を用いて研磨する場合には基板へのダメージも大きくなるので、通常は基板へのダメージの小さい油性研磨材が使われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体素子基板の薄層化方法には、以下のような問題がある。すなわち、生産効率のよい薄層化方法である研削方法は、半導体素子基板１へのダメージが大きく、半導体素子基板１としてＧaＡs基板を用いる場合には、ＧaＡs基板が薄くなると割れ易いという問題がある。そこで、１００μm以下に薄くする場合には研磨方法を適用するのであるが、研磨剤としてはＧaＡs半導体素子基板１へのダメージが大きい水性研磨材よりもダメージが小さい油性研磨材が使われる。
【０００８】
ところが、その場合であっても、寸法が３インチ以上のＧaＡs半導体素子基板１の場合は、ハンドリング,洗浄,搬送,実装等のプロセス中において割れ易く、薄層化が可能な厚さに限界(約８０μm)が生ずるという問題がある。
【０００９】
また、上記研削方法および研磨方法の両方共、半導体素子基板１を真空吸着用台座盤４にエレクトロンワックス３で貼り付けて固定し、薄層化後に半導体素子基板１を剥がし、ワックスや研磨剤を洗浄する必要がある。そのため、薄層化に時間やコストが掛るという問題がある。特に、油性研磨材の場合には、一般的に粘度の高いオイルの潤滑材が使われている。そのために、最終的に潤滑材のオイルが半導体素子基板１の研磨面の凹凸部に残り、残留オイルの有機洗浄による完全除去が困難になる。したがって、鏡面平坦化工程を行って物理的にオイルを除去する必要が生ずるのである。ところが、その場合の鏡面仕上げプロセスは量産の場合には非常に効率が悪いのである。
【００１０】
この場合、上記半導体素子基板１の研磨面(裏面)にオイルが残留すると、後工程において裏面にメッキする際におけるメタル層と半導体素子基板１との密着性に影響を与え、メタル層が半導体素子基板１から剥がれ易くなる。
【００１１】
そこで、この発明の目的は、割れ難く、半導体素子基板への汚染が少なく、薄い厚さまで薄層化でき、且つ、後の基板剥離や洗浄が容易な薄層化工程を備えた半導体素子の製造方法、および、この半導体素子の製造方法によって作成された高性能,高信頼性な半導体素子を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明の半導体素子の製造方法は、
半導体基板上に素子が形成されて成る半導体素子基板を支持基板に両面接着シートで接着して、上記半導体素子基板と両面接着シートと支持基板とを一体化させ、
上記両面接着シートおよび支持基板と一体化された半導体素子基板に対して水を使用する薄層化処理を行う
薄層化工程を備え、
上記水を使用する薄層化処理は水を使用する水性研削であり、その際に用いる砥石の粒径は１μm以上且つ８μm以下であり、
上記水を使用する薄層化処理では、上記水性研削の後に研磨を行うようになっており、
上記研磨の際には、水性研磨剤を用いるようになっている
ことを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、半導体素子基板が、両面接着シートによって支持基板に接着して一体化された状態で薄層化処理が行われる。その際に、上記両面接着シートが上記半導体素子基板に対して衝撃緩和層として機能するので、薄層化工程に高速研削が適用されても上記半導体素子基板は割れ難くなる。更に、上記薄層化工程においては水を使用する薄層化処理を行うので、油性潤滑剤や冷却剤等を使用する必要がない。したがって、洗浄は水洗等でよく、洗浄処理が簡単になる。
【００１４】
さらに、粒径が１μm以上且つ８μm以下の砥石を用いて水性研削が行われるので、上記半導体素子基板の切削面の表面凹凸最大高さが３μm以下になる。したがって、研削のみであっても上記半導体素子基板へのダメージが少なくなり、上記半導体素子基板を３０μm以上且つ７０μm以下まで薄く研削しても割れることはない。
【００１５】
さらに、上記水を使用する薄層化処理において、研削と研磨との二段階薄層化が行われる。したがって、上記半導体素子基板の研磨面の表面凹凸最大高さが約０.２μm以下になり、上記半導体素子基板への最大ダメージ層が約５μm以内に収まる。その結果、厚さ２０μmまでの薄層化が可能になる。
【００１６】
さらに、上記研磨は、水性研磨材が用いられる。したがって、油性研磨材を用いた場合のオイル除去のための鏡面平坦化や洗浄等が不要になり、半導体素子製造全体のプロセス時間が大幅に短縮される。また、研磨面に上記オイルによる汚染がないために、後に研磨面にメッキ層が形成された場合に、このメッキ層が上記半導体素子基板から剥がれることはない。
【００１７】
また、１実施例では、上記第１の発明の半導体素子の製造方法において、
上記両面接着シートとして、一方の面に熱発泡接着層が形成された両面接着シートを使用し、
上記熱発泡接着層は、上記半導体素子基板における上記素子が形成されている面に直接接着されている。
【００１８】
この実施例によれば、上記薄層化工程においては、上記両面接着シートの特に熱発泡接着層が、上記半導体素子基板に対してクッション緩衝材として作用して衝撃緩和の役割を呈する。さらに、上記両面接着シートの一方の面に熱発泡接着層が形成されているので、加熱による熱発泡接着層の発泡によって上記半導体素子基板が支持基板から分離することになる。したがって、上記薄層化された半導体素子基板の剥離が容易になる。
【００１９】
また、１実施例では、上記第１の発明の半導体素子の製造方法において、
上記両面接着シートにおける上記熱発泡接着層の厚さは、２０μm以上且つ１００μm以下である。
【００２０】
上記熱発泡接着層の厚さが２０μmを下回る場合には、衝撃緩和層としての充分なクッション性が得られず、粘着力も弱くなる。一方、上記層の厚さが１００μmを上回る場合には、薄層化による厚さに面内分布が生じてしまう。この実施例によれば、上記熱発泡接着層の厚さは２０μm以上且つ１００μm以下である。したがって、衝撃緩和層として最適に機能するのである。
【００２１】
また、１実施例では、上記第１の発明の半導体素子の製造方法において、
上記水性研削を行った結果得られる上記半導体素子基板の研削表面における表面凹凸最大高さは３μm以下である。
【００２２】
この実施例によれば、上記半導体素子基板における切削面の表面凹凸最大高さが３μm以下である。研削のみでは半導体素子基板への最大ダメージ層が約２０μmであり、上記半導体素子基板を３０μm以上且つ７０μm以下まで薄く研削しても割れることはない。
【００２３】
また、１実施例では、上記第１の発明の半導体素子の製造方法において、
上記半導体素子基板および両面接着シートと一体化された上記支持基板を、上記薄層化処理に際して、真空吸着によって台座に固定するようになっている。
【００２４】
この実施例によれば、上記半導体素子基板および両面接着シートと一体化された上記支持基板が、台座に真空吸着によって固定される。したがって、上記半導体素子基板を台座にワックスで貼り付ける場合のように、貼り付けや薄層後のワックス洗浄の必要がなく量産効率が大幅に向上される。
【００２５】
また、１実施例では、上記第１の発明の半導体素子の製造方法において、
上記台座の吸着面における表面凹凸最大高さが１μm以内である。
【００２６】
上記支持基板が真空吸着される上記台座の吸着面における表面凹凸最大高さが１μmを越える場合には、吸着による上記支持基板の固定力が弱く、高速回転研削に耐えることができない。この実施例によれば、上記台座の表面凹凸最大高さが１μm以内である。したがって、高速回転研削に耐えるに十分な上記支持基板の固定力が得られ、上記半導体素子基板を３０μm以上且つ７０μm以下まで薄く研削することが可能になる。
【００２７】
また、第２の発明は、
上記第１の発明の半導体素子の製造方法によって作成された半導体素子であって、
上記半導体素子の製造方法の薄層化工程によって得られた厚さ３０μm以上且つ７０μm以下の半導体素子基板を備えたことを特徴としている。
【００２８】
上記構成によれば、半導体素子は、上記半導体素子の製造方法の薄層化工程によって形成された厚さ３０μm以上且つ７０μm以下の半導体素子基板を備えている。したがって、基板裏面への放熱を増加させることができ、高性能,高信頼性で且つ小型,軽量な半導体素子を実現することが可能になる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３０】
＜第１実施の形態＞
図１は、本実施の形態の半導体素子の製造方法における半導体素子基板薄層化の手順を示す図である。以下、図１に従って、特に半導体素子基板薄層化について詳細に説明する。先ず、図１(a)に示すように、直径が３インチで厚さが６００μmのＧaＡs基板上に多数の素子が形成されて成る半導体素子基板１１を、上記両面接着シートとしての熱発泡性接着シート１２を用いてＳiの支持基板１３上に固定する。尚、支持基板１３としては、直径が３インチで厚さが３８０μmのＳiを用いた。特に、本実施の形態のごとく、ＧaＡs半導体素子基板１１を薄くした後に、ＧaＡs半導体素子基板１１の裏面に部分メッキ等のプロセスを行うような場合には、支持基板１３として、上記部分メッキ等のパターンを上記素子パターンに合わせるために、ガラス支持基板を用いても差し支えない。
【００３１】
上記熱発泡性接着シート１２は、両面に接着剤のあるものを使用し、約１３０℃での加熱によって剥がれる熱発泡接着剤面側をＧaＡs半導体素子基板１１の素子が形成された面(表面)に貼り付け、その反対の普通接着剤面側を支持基板１３の表面に貼り付ける。熱発泡性接着シート１２としては、例えば日東電工製リバアルファを用いる。
【００３２】
図２に、上記熱発泡性接着シート１２の断面構造を示す。熱発泡性接着シート１２は、ベースフィルム２１と、ベースフィルム２１の一方の面に熱発泡接着剤が塗布されて成る熱発泡接着層２２と、ベースフィルム２１の他方の面に普通接着剤が塗布されて成る普通粘着層２３とから構成される。尚、熱発泡接着層２２の代りに、感光接着剤が塗布されて成る感光接着層を用いてもよい。その場合には、ＧaＡs半導体素子基板１１は上記感光接着層に光を当てることによって剥がれることになる。
【００３３】
上記熱発泡性接着シート１２の十分な厚さを有する熱発泡接着層２２は、接着された半導体素子基板１１に対してクッション緩衝材として作用して、衝撃緩和の役割を果たす。したがって、このような熱発泡性接着シート１２の使用によって、半導体素子基板１１が高速回転で研削されても割れ難くなり、より一層の薄層化が可能になるのである。尚、熱発泡接着層２２あるいは感光性接着層の厚さは、衝撃緩和層として機能するには２０μm〜１００μmの範囲が好ましい。すなわち、熱発泡接着層２２または感光性接着層の厚さが２０μmより下回る場合には、衝撃緩和層としての充分なクッション性が得られず、研削や研磨の薄層化工程において割れ易くなる。さらに、１０μm程度まで薄くなった場合には粘着力も弱くなり、半導体素子基板１１の保持自体も困難になる。逆に、層厚が１００μmを上回って厚くなると、充分なクッション性は得られるが、研削や研磨の薄層化によって厚さの面内分布が生じるため、層厚の均一性が悪くなる。したがって、熱発泡接着層２２あるいは感光性接着層の厚さは、２０μm〜１００μmの範囲が好ましいのである。
【００３４】
次に、図１(b)に示すように、上述のように一体化された半導体素子基板１１,熱発泡性接着シート１２および支持基板１３を、真空吸着用座盤１４に直接真空吸着させて固定する。尚、１５は、研削装置台１６の貫通孔を介して真空ポンプに接続されて、支持基板１３と真空吸着用座盤１４との間の空気を排出するための真空吸着用穴である。
【００３５】
上記真空吸着の際における真空吸着の強さは、後に半導体素子基板１１を研削する際に、高速回転する研削砥石との摩擦力に耐えられるように充分に強くする必要がある。一般の真空吸着の場合には、真空吸着用座盤表面における表面凹凸最大高さは５μm程度であり、吸着力が不十分である。そのために、高速研削には耐えられない。ところが、本実施の形態においては、真空吸着用座盤１４として、上記表面凹凸最大高さが１μm以内である平坦なセラミックやガラスの台座を用いている。したがって、支持基板１３との間の密着性が一般の真空吸着用座盤を用いた場合よりもよくなるのである。さらに、図３に示すように、真空吸着用座盤１４には、例えば直径５mm以上の真空吸着用穴１５が５個以上設けられており、さらに吸着力が上るようになっている。その結果、支持基板１３の真空吸着用座盤１４への固定の強さを研削や研磨に耐えられるまで上げることができ、ワックス等の汚染を避けて、安定し且つ精度の高い薄層化を行うことができるのである。
【００３６】
次に、図１(b)に示すように、研削によって、半導体素子基板１１の裏面を厚さ７０μmまで薄層化する。この場合、冷却水１８を流しながら５５０rpmで回転する研削砥石１７によって研削する。半導体素子基板１１の回転数は３００rpmである。ここで、研削砥石１７の粒径が粗い場合には、研削時間は短縮できるのであるが基板へのダメージが大きく、研削後の半導体素子基板１１裏面が粗くなる。
【００３７】
図４に、研削されたＧaＡs半導体素子基板１１の表面凹凸最大高さと研削砥石１７の粒径との関係を示す。図４によれば、約４０μm粒径以下の研削砥石１７を使用することによって、表面凹凸最大高さが約４μm以下の半導体素子基板１１を得ることができる。更に、半導体素子基板１１の表面凹凸最大高さを３μm以内に抑える場合には、粒径が１μm以上で且つ８μm以下の研削砥石１７を使用すればよい。本実施の形態においては、厚さ６００μmのＧaＡs半導体素子基板１１を、粒径２μmの研削砥石１７を用いて、３０μmの厚さにまで研削した。半導体素子基板１１の表面凹凸最大高さを約１μmに収めることができ、研削面全体に光沢が現れる。尚、その場合、研削に要した時間は約１０分である。
【００３８】
そうした後、図１(c)に示すように、上記薄層化された半導体素子基板１１,熱発泡性接着シート１２および支持基板１３を一体化した状態で、真空吸着用座盤１４から取り外す。そして、上記一体化されたものを水洗した後、半導体素子基板１１の研削面に生じた酸化膜を、リン酸系エッチャントで約１μmの厚さでエッチングすることによって除去する。
【００３９】
次に、図１(d)に示すように、Ａuを蒸着及びメッキするバックメタルメッキを行って、半導体素子基板１１の研削面にバックメタルメッキ層１９を形成する。その際におけるＡuの厚さは、例えば、蒸着で０.２μmであり、メッキで５μmである。尚、上記バックメタルメッキは、Ａuの蒸着およびＡuのメッキに限られる物ではなく、Ａuの蒸着およびＣuのメッキ(５μm)を行った後に、Ｃuの酸化を防ぐために更にＡuを０.０２μmの厚さで蒸着してもよい。
【００４０】
その後、１３０℃に加熱すると、上記熱発泡性接着シート１２の熱発泡接着層２２が発泡し、薄層化されてメッキされた半導体素子基板１１が、一体化された熱発泡性接着シート１２および支持基板１３から分離される。次に、こうして分離された半導体素子基板１１のメッキ面を洗浄し、図１(e)に示すように、半導体素子基板１１のメッキ面にダイシングシート２０を貼り付けて、ダイシングあるいは劈開して個々の半導体素子に分離させる。
【００４１】
このように、粒径２μmの研削砥石１７を使用して半導体素子基板１１薄層化することによって、半導体素子基板１１を３０μmの厚さまで研削しても研削面へのダメージが少なく、割れることもないことが確認された。
【００４２】
以上のごとく、本実施の形態においては、半導体素子基板１１を真空吸着用座盤１４に真空吸着固定する際に、Ｓiの支持基板１３上に、熱発泡接着層２２と普通粘着層２３とを有する熱発泡性接着シート１２で、熱発泡接着層２２側を半導体素子基板１１の表面側にして貼り付けて固定し、半導体素子基板１１と熱発泡性接着シート１２と支持基板１３とで一体化している。
【００４３】
したがって、上記熱発泡接着層２２の厚さを２０μm〜１００μmとすることによって、半導体素子基板１１を研削する場合の衝撃緩和層として機能させることができ、高速回転による研削でも半導体素子基板１１を割れ難くすることができる。その結果、半導体素子基板１１がダメージを受け易いＧaＡs半導体素子基板であっても、３０μm〜７０μm程度までの薄層化が可能になるのである。その際に、粒径が１μm〜８μmの切削砥石１７を用いることによって、半導体素子基板１１の切削面の表面凹凸最大高さを３μm以下にできる。
【００４４】
一般の研削においては、研削砥石の粒径サイズが１００μm以上のものが使用されている。したがって、その場合に研削された半導体素子基板の表面凹凸最大高さは１０μm以上となり、半導体素子基板へのダメージが大きくなる。半導体素子基板へのダメージは、一般に研削砥石の粒径サイズ,研削速度および加わる圧力等に依存し、ダメージ層の厚さは研削面の凹凸最大高さの１０倍〜２０倍程度となる。したがって、半導体素子基板内部のダメージ層を減らすためには、上記研削面の凹凸最大高さを小さくすることが一番効果的なのである。すなわち、上記第１実施の形態のごとく、研削砥石の粒径サイズを１μm〜８μmの微細なものに制限し、研削速度や加わる圧力等を最適化することによって、半導体素子基板１１と研削砥石１７との衝突を和らげて表面凹凸最大高さを３μm以下にできる。その結果、半導体素子基板１１へのダメージが少なく、３０μm〜７０μm程度まで薄く研削しても割れることはないのである。
【００４５】
また、上記熱発泡接着層２２は、１３０℃に加熱すると発泡するので、半導体素子基板１１を、一体化された熱発泡性接着シート１２および支持基板１３から容易に分離することができる。したがって、半導体素子基板をワックスで真空吸着用座盤１４に固定する場合のようなワックス等の汚染を避けることができるのである。
【００４６】
さらに、本実施の形態においては、上記真空吸着用座盤１４として、表面凹凸最大高さが１μm以内である平坦なセラミックやガラス台座を用い、直径５mm以上の真空吸着用穴１５を５個以上設けている。したがって、支持基板１３との間の密着性を一般の真空吸着用座盤を用いた場合よりも高くして、固定の強さを高速研削に耐えられるまでに上げることができる。その結果、油性研磨剤を用いた研磨方法を適用する必要がなくなり、残留オイルを除去するための鏡面仕上げプロセスを無くして量産化を図ることができるのである。
【００４７】
従来は、長時間の研磨による表面の汚染から素子を保護するために、素子表面に保護レジストが必要であった。これに対して、本実施の形態においては、研磨を行わず研削のみで薄層化している。したがって、薄層化時間を短縮することができ、素子を保護するための保護レジスト塗布工程や除去工程が不要になる。
【００４８】
また、本実施の形態においては、熱発泡性接着シート１２による接着と真空吸着とによって半導体素子基板１１を固定して、水性研削を行っている。したがって、従来のごとくワックスやオイルを用いる必要がなく、ダイシング工程中における水の高速噴射だけで素子表面の洗浄が可能になり、洗浄および半導体素子基板１１の分離が容易になる。その結果、半導体素子基板１１の分離時における割れも防止することができる。
【００４９】
以上の結果、本実施の形態によれば、製造歩留まりおよび生産効率を大幅に向上することができるのである。また、上記ダイシング工程によって分割された各半導体素子は、その半導体素子基板が３０μm〜７０μmの厚さまで薄層化されている。したがって、基板裏面への放熱を増加させることができ、高性能,高信頼性で且つ小型,軽量な半導体素子を実現することができるのである。
【００５０】
尚、本実施の形態においては、直径が３インチの半導体素子基板１１について述べたが、直径が４インチ以上のＧaＡs半導体素子基板にも適応することができるのである。
【００５１】
＜第２実施の形態＞
本実施の形態においては、研削後に研磨を行って、半導体素子基板の研磨面の表面凹凸最大高さを１μm以下にする例について、図１を用いて説明する。
【００５２】
半導体素子基板に対する研削工程については、上記第１実施の形態の場合と同様である。以下、簡単に述べると、図１(a)および図１(b)に示すようにして、粒径が８μmの切削砥石７を用いて、厚さが６００μmの半導体素子基板１１を７０μmの厚さまで薄くする。その際の所要時間は約１０分であり、この時点での表面凹凸最大高さは約３μmである。
【００５３】
こうして、研削工程が終了すると、次に研磨工程に移行する。研磨工程においては、上記研削工程で用いた真空吸着用座盤１４をそのまま用い、研削に比較してダメージの少ない水性研磨材を用いて例えば厚さ３０μmまで研磨する。その場合の研磨材は、粒径が８μmのＳiＣの粉末であり、水に混合して使用する。研磨所要時間は５分である。その後、さらに、粒径が０.０１μmのＡl2Ｏ3の粉末研磨材を水に混合したものを用いて１０分間研磨するのである。
【００５４】
このような研削と研磨とによる二段階薄層化方法を行うことによって、半導体素子基板１１における研磨面の表面凹凸最大高さを約０.２μm以下に抑えることができ、粒径の大きい研削砥石１７によって研削された表面の損傷をさらに低減することができる。したがって、厚さ２０μmまでの薄層化が可能になるのである。
【００５５】
こうして、上記研磨工程が終了すると、上記薄層化された半導体素子基板１１,熱発泡性接着シート１２および支持基板１３を一体化した状態で、真空吸着用座盤１４から取り外す。そして、上記第１実施の形態の場合と同様に、半導体素子基板１１の薄層化面を水で洗浄し、半導体素子基板１１の表面の酸化膜をリン酸系エッチャントで約１μmの厚さでエッチングすることによって除去する。以後、Ａuによるバックメタルメッキ、１３０℃に加熱しての半導体素子基板１１の剥離、ダイシングを順次行うのである。
【００５６】
一般に、上記研磨工程において、上記ダイヤモンド油性研磨材を使用する場合には、油性潤滑剤を併用するために研磨面の凹凸の部分に微量のオイルやワックス等の不純物が溜まる。そうすると、化学的に完全除去が困難であるため、後のバックメタルメッキ工程において形成されたバックメタルメッキ層の密着性が悪くなる。
【００５７】
ところが、本実施の形態における研磨工程では、ＳiＣ水性研磨材を用いている。このＳiＣ研磨材は、研磨の過程において、粒径が８μm程度の粒に割れて小さくなるという特性がある。したがって、研磨レートが徐々に小さくはなるが、粒径が例えば２μmまで変化するため、半導体素子基板１１の研磨面凹凸を小さくすることに多いに寄与するのである。
【００５８】
また、本実施の形態における研磨工程では、上記半導体素子基板１１,熱発泡性接着シート１２および支持基板１３を一体化した状態で真空吸着用座盤１４に真空吸着して固定する方法を採用している。そのために、従来のごとくワックスで固定する必要がなく、ワックス洗浄工程が必要がなくなる。したがって、ワックスの残留によるＧaＡs半導体素子基板とＡuメッキ層との間の密着性が悪くなることもなくなるのである。
【００５９】
図５に、上記従来の技術で述べた半導体素子基板をワックスで固定する通常薄層化プロセスによる研削あるいは研磨を経てダイシングに至るプロセス時間と、上記第２実施の形態の薄層化プロセスによる研削から研磨を経てダイシングに至るプロセス時間とを比較したものを示す。図５によれば、約３０時間を用していた通常薄層化プロセスの時間を、上記第２実施の形態の薄層化プロセスによれば約３時間の１/１０にまでに短縮することができ、生産効率を大幅に改善することができるのである。
【００６０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１に係る発明の半導体素子の製造方法は、半導体素子基板を支持基板に両面接着シートで接着して一体化し、上記支持基板と一体化された半導体素子基板に対して水を使用する薄層化処理を行う薄層化工程を備えたので、上記両面接着シートを上記半導体素子基板に対して衝撃緩和層として機能させることができる。したがって、上記薄層化工程に高速研削が適用されたとしても上記半導体素子基板を割れ難くできる。
【００６１】
さらに、上記薄層化工程においては水を使用する薄層化処理を行うので、油性潤滑剤や冷却剤等を使用する必要がない。したがって、洗浄処理を水洗のみで簡単にできる。
【００６２】
さらに、上記薄層化処理を水性研削とし、その際に用いる砥石の粒径を１μm以上且つ８μm以下としたので、上記半導体素子基板の切削面の表面凹凸最大高さを３μm以下にできる。したがって、研削のみでも上記半導体素子基板へのダメージを少なくでき、上記半導体素子基板を３０μm以上且つ７０μm以下の厚みまで薄く研削する場合の割れを防止できる。
【００６３】
さらに、上記薄層化処理において、上記水性研削の後に研磨を行うので、研削と研磨との二段階薄層化によって上記半導体素子基板の研磨面の表面凹凸最大高さを約０.２μm以下でき、上記半導体素子基板へのダメージを更に少なくして厚さ２０μmまでの薄層化を可能にする。
【００６４】
さらに、上記研磨の際には水性研磨剤を用いるので、油性研磨材を用いた場合のオイル除去のための鏡面平坦化や洗浄等が不要になる。したがって、半導体素子製造全体のプロセス時間が従来の約１/１０にまでに大幅短縮でき、短時間且つ高い歩留まりで厚さ１００μm以下に薄層化する量産プロセス構築が容易になる。さらに、研磨面に上記オイルによる汚染がないために、後に研磨面にメッキ層を形成する場合に、このメッキ層が上記半導体素子基板から剥がれることを防止できる。
【００６５】
また、１実施例の半導体素子の製造方法は、上記両面接着シートとして、一方の面に熱発泡接着層が形成された両面接着シートを使用すると共に、上記熱発泡接着層を、上記半導体素子基板における上記素子が形成されている面に直接接着するので、上記薄層化工程においては、上記熱発泡接着層を、上記半導体素子基板に対してクッション緩衝材として作用させることができる。さらに、上記熱発泡接着層は、加熱によって上記半導体素子基板を剥がすことができる。したがって、上記半導体素子基板の剥離を容易にできる。
【００６６】
また、１実施例の半導体素子の製造方法は、上記両面接着シートにおける上記熱発泡接着層の厚さを２０μm以上且つ１００μm以下にしたので、上記衝撃緩和層として最適に機能させることができる。
【００６７】
また、１実施例の半導体素子の製造方法は、上記水性研削を行った結果得られる上記半導体素子基板の研削表面における表面凹凸最大高さを３μm以下にしたので、研削のみでも半導体素子基板へのダメージを少なくできる。したがって、上記半導体素子基板を３０μm以上且つ７０μm以下の厚みまで薄く研削する場合の割れを防止できる。
【００６８】
また、１実施例の半導体素子の製造方法は、上記半導体素子基板および両面接着シートと一体化された上記支持基板を、上記薄層化処理に際して真空吸着によって台座に固定するので、上記半導体素子基板を台座にワックスで貼り付ける必要がない。したがって、上記半導体素子基板を台座にワックスで貼り付ける場合のように、貼り付けやワックス洗浄の必要がなく量産効率を大幅に向上できる。
【００６９】
また、１実施例の半導体素子の製造方法は、上記台座の吸着面における表面凹凸最大高さを１μm以内にしたので、高速回転研削に耐えるに十分な上記支持基板の固定力を得ることができ、上記半導体素子基板を３０μm以上且つ７０μm以下まで薄く研削することができる。
【００７０】
また、第２の発明の半導体素子は、上記第１の発明の半導体素子の製造方法における薄層化工程で得られた厚さ３０μm以上且つ７０μm以下の半導体素子基板を備えているので、基板裏面への放熱を増加させることができる。したがって、高性能,高信頼性で且つ小型,軽量な半導体素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の半導体素子の製造方法における半導体素子基板薄層化の手順を示す図である。
【図２】  図１における熱発泡性接着シートの断面構造を示す図である。
【図３】  図１における真空吸着用座盤の平面図およびＡ‐Ａ'矢視断面図である。
【図４】  研削されたＧaＡs半導体素子基板の表面凹凸最大高さと研削砥石の粒径との関係を示す図である。
【図５】  通常薄層化プロセスと第２実施の形態の薄層化プロセスとのプロセス時間の比較図である。
【図６】  従来の半導体素子基板の薄層化の説明図である。
【符号の説明】
１１…半導体素子基板、
１２…熱発泡性接着シート、
１３…支持基板、
１４…真空吸着用座盤、
１５…真空吸着用穴、
１６…研削装置台、
１７…研削砥石、
１８…冷却水、
１９…バックメタルメッキ層、
２０…ダイシングシート、
２１…ベースフィルム、
２２…熱発泡接着層、
２３…普通粘着層。
【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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