(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエファの第１の側に設けた絶縁層上に、半導体素子および導体トラックを有する層構造を形成し、
前記半導体ウエファの前記第１の側から前記絶縁層に接点窓を設け、
前記接点窓に、前記絶縁層に対し選択的に除去し得る材料を充填し、
その後、前記半導体ウエファを前記第１の側で、金属化層が設けられた支持ウエファに接着剤層により固着し、
その後、前記半導体ウエファの他の第２の側から前記絶縁層が露出するまで前記半導体ウエファを除去し、
前記露出した絶縁層をマスクとして、前記接点窓内の前記材料及び前記接着剤層をエッチングすることにより、前記金属化層まで達する開口を形成し、
前記開口内に導電性部材を設けることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
半導体ウエファの第１の側に設けた絶縁層上に、半導体素子および導体トラックを有する層構造を形成し、
前記絶縁層、前記半導体素子および導体トラックを有する層構造上に保護膜を形成し、
前記半導体ウエファの前記第１の側から前記保護膜に開口を形成すると共に、前記絶縁層に接点窓を形成し、
その後、前記半導体ウエファを前記第１の側で、金属化層が設けられた支持ウエファに接着剤層により固着すると共に、前記開口及び前記接点窓に前記接着剤層を充填し、
その後、前記半導体ウエファの他の第２の側から前記絶縁層が露出するまで前記半導体ウエファを除去し、
前記露出した絶縁層をマスクとして、前記接着剤層をエッチングすることにより、前記金属化層まで達する開口を形成し、
前記開口内に導電性部材を設けることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項３】
前記導電性部材を電気化学的に設けることを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置の製造方法。
【請求項４】
前記支持ウエファの、前記半導体ウエファの側と反対の側に、前記金属化層が設けられており、前記開口が前記支持ウエファ内にも延在しており、前記開口内に設けた前記導電性部材が前記金属化層と接触していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電子装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従って、集積回路として用い得るバイポーラトランジスタまたはMOSトランジスタのような多数の半導体素子を具える電子装置を形成することができる。支持ウエファの金属化層は例えばコイルまたは抵抗を具えるが、その代わりにこれを装置の作動中接地し得る導電性遮蔽層とすることもできる。また、これら装置は例えば液晶ディスプレイの一部分を構成する装置とすることができる。この場合には、半導体素子はディスプレイの画素を作動し得るスイッチング素子とし、支持ウエファの金属化層は液晶を局部的に整列し得る電極とする。
【０００３】
実際上、半導体ウエファは半導体素子の製造時に数回に亘り200℃以上の温度に加熱する。即ち、例えば、半導体領域の形成中ほぼ900℃まで、半導体材料層のエピタキシヤル成長中ほぼ1000℃まで、および絶縁材料層の堆積中、ほぼ400乃至700℃までそれぞれ加熱する。半導体素子を形成した後ウエファは実際上続く処理工程中ほぼ200℃以上の温度には加熱しない。その理由は、半導体素子を有するウエファをガラス支持体に例えばエポキシまたはアクリルの接着剤のような合成樹脂の接着剤によって固着するからである。ガラスは半導体ウエファの材料の膨張係数とは異なる膨張係数を有する。
【０００４】
EP−A−570224には前述した種類の方法が記載されており、これにより半導体ウエファを支持ウエファに接着した後、且つ絶縁層を半導体ウエファの他の第２側部から露出した後絶縁層に接点窓を設け、且つ支持ウエファ上の金属化層まで延在する開口を層構造および接着剤層に形成する。支持ウエファの金属化層は液晶を局部的に整列させるために用いる液晶ディスプレイの透明電極とする。
【０００５】
実際上、接着前の処理工程は半導体素子の製造に好適な特定のクリーンルームで行うが、接着自体およびこれに続く処理工程は最終装着に好適な低いクリーンスペースで行うのが好適である。接着を行った後露出された絶縁層に既知の方法で接点窓を設ける。実際上、比較的少ない接点窓の比較的複雑なかかるパターンの製造には、比較的小さな寸法のフォトレジストパターンを得る処理が必要となる。これは、上述した双方のスペースに極めて高価なフォトリソグラッフィック装置を存在させる必要があることを意味する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は製品を２つの異なるスペースで製造し得るようにするとともに高価な製造装置はクリーンルームにのみ必要とし、最終装着に好適な他のルームには必要としないようにした上述した種類の電子装置の製造方法を提供せんとするにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明方法は、半導体ウエファの第１の側に設けた絶縁層上に、半導体素子および導体トラックを有する層構造を形成し、前記半導体ウエファの前記第１の側から前記絶縁層に接点窓を設け、前記接点窓に、前記絶縁層に対し選択的に除去し得る材料を充填し、その後、前記半導体ウエファを前記第１の側で、金属化層が設けられた支持ウエファに接着剤層により固着し、その後、前記半導体ウエファの他の第２の側から前記絶縁層が露出するまで前記半導体ウエファを除去し、前記露出した絶縁層をマスクとして、前記接点窓内の前記材料及び前記接着剤層をエッチングすることにより、前記金属化層まで達する開口を形成し、前記開口内に導電性部材を設けることを特徴とする。
【０００８】
これら接点窓は、半導体ウエファの第１の側部に半導体素子および導電性トラックを製造するクリーンルームに用いられるリソグラッフィック装置と同一の装置によって絶縁層に形成することができる。接点窓に設けられた材料は絶縁層を露出する処理中露出する。次いで、この材料を選択的に除去して半導体ウエファの第２の側部から接点窓をあける。この目的のために露出絶縁層にフォトレジストマスクを必要としない。
【０００９】
次いで接点窓に設けられた絶縁層をマスクとして用いて層構造および接着剤層に開口を形成する。従って、これら開口もクリーンルームの外側に配列すべき高価なリソグラッフィック装置がなくても製造することができる。
【００１０】
本発明製造方法の第１の好適な例では、層構造に属し、絶縁層の材料に対し選択的に除去し得る材料より成る層の１つをも接点窓に堆積するようにして、絶縁層に対し選択的に除去し得る材料を接点窓に充填する。接点窓に設けられた層構造は絶縁層の露出処理中露出し、次いで接点窓から選択的に除去することができる。これは、絶縁層の露出に用いられたエッチング材に耐えられない種類の接着剤を用いることができることを意味する。
【００１１】
本発明製造方法の第１の好適な例では、前記層構造には前記絶縁層の材料と同一の材料より成る層を設けない。その理由は絶縁層を前記層にあける開口のエッチング中にエッチング除去するからである。絶縁層を酸化珪素層とする場合には層構造に酸化珪素層を含めてはならない。この材料選択の制限は、前記半導体ウエファを前記支持ウエファに固着する前に半導体ウエファの第１の側から前記絶縁層に接点窓を設けると共に、前記層構造にも開口を設け、これら接点窓及び開口に前記絶縁層に対し選択的に除去し得る材料を充填し、前記半導体ウエファを支持ウエファに固着した後で且つ前記絶縁層を露出した後において、半導体ウエファの第２の側から接点窓をあけ、前記接点窓を有する絶縁層をマスクとして用いて開口を形成する本発明方法の第２の好適例においては解消することができる。
【００１２】
接点窓の開口中および層構造に開口を形成する間に絶縁層の材料に対し選択的に除去し得る材料を除去する。好適には、前記層構造の開口および前記接点窓には絶縁層半導体ウエファを前記支持ウエファに固着する接着剤を充填する。
【００１３】
実際上、通常のエポキシまたはアクリルの接着剤は半導体スライスの材料、実際には珪素を酸化珪素より成る絶縁層に対し選択的に除去し得るＫＯＨ溶液によっては浸食されない。この接着剤層自体は絶縁層および層構造の層に対し選択的に除去することができる。従って接着剤層の開口は層構造の開口と同時に形成することができる。接点窓を有する絶縁層はこの処理中マスクとして用いることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１乃至図10は本発明方法の第１の好適例によって多数の製造行程における装置の一部分を示す断面図である。電子装置の製造は、厚さがほぼ700μｍの半導体ウエファ１から開始し、この半導体ウエファ１の第１の側２に、絶縁層３上に配置された半導体材料層４を設ける。本例では、これを単結晶珪素の半導体ウエファ１とし、これに厚さがほぼ0.4μｍの絶縁層３としての酸化珪素層を酸素イオンの注入によって存在させる。この絶縁層３上に、単結晶珪素の半導体材料層４を約0.1μｍの厚さに設ける。しかし、これは本発明にとって重要なことではない。或は又、半導体材料層は多結晶またはアモルファス半導体材料の層とすることができ、これを珪素以外の半導体材料とすることができる。又、絶縁層３は酸化珪素以外の材料で造ることができる。
【００１５】
半導体素子および導体トラックを有する層構造は通常のようにして第１の側２に設ける。例えば半導体素子はバイポーラトランジスタおよびMOSトランジスタとすることができる。本例では、説明の便宜上、MOSトランジスタの形態の単一素子を設ける場合を示す。この目的のために、図２に示すように、半導体材料層４に通常のようにｐ−型ドーピングを施し、次いで個別の絶縁された島５に細分割する。本例では、これを島５間の絶縁層３から半導体材料層４を除去することによって行う。これら島５の各々にMOSトランジスタを形成する。この目的のために、半導体材料層４にその通常の熱酸化によりゲート誘電体層６を設ける。次いで多結晶珪素層７を堆積する。
【００１６】
次に、図３に示すように、多結晶珪素層７にゲート電極８を形成する。次いでゲート電極８をマスクとして作用させて、ｎ−型ドーパントのイオン注入によりソース９およびドレイン10を形成する。最後に斯くして形成されたトランジスタに、絶縁性の酸化珪素層11を被覆する。
【００１７】
次いで、通常のフォトレジストマスク12を設け（図６）、これにより酸化珪素層11に接点窓13をエッチングにより形成する（図７）。その後半導体ウエファ１の第１の側２に導体トラック14を通常のように形成する。
【００１８】
最後に、斯くして形成された装置全体に通常のように、窒化珪素層からなる保護膜15およびオキシ窒化珪素層からなる保護膜16を設ける。前記保護膜15は通常のプラズマエンハンスＣＶＤ（化学蒸着）処理によって堆積するとともに前記保護膜16は低温で実施される通常のＣＶＤ処理によって堆積する。
【００１９】
その後、図９に示すように、半導体ウエファ１をその第１側部２で接着剤層17により支持ウエファ18に固着する。本例では、半導体ウエファ１をアクリレート接着剤層17によって厚さがほぼ1.5ｍｍのガラスの支持ウエファ18に固着する。この半導体ウエファ１は支持ウエファ18に固着後ほぼ200℃以上の温度に加熱する必要はなく、これが半導体ウエファ１および支持ウエファ18間の固着並びに支持ウエファ18自体に対して何等厳しい要求を課する必要のない理由である。半導体ウエファ１は例えばエポキシ接着剤、または本例ではアクリレート接着剤のような合成樹脂の接着剤によって固着する。支持ウエファ18は本例ではガラスで造る。この支持ウエファ18の膨張係数は半導体ウエファの材料の膨張係数とは相違させることができる。この膨張係数の差は続く処理工程中僅かなものとなり、従ってこの接着剤層によって吸収することができる。
【００２０】
半導体ウエファ１を支持ウエファ18に固着した後半導体ウエファの第２の側19から絶縁層３が露出されるまで材料を除去する（図10）。この目的のため、絶縁層３に数μｍに近づくまで、第２の側19にまず最初通常の化学−機械研磨処理を施し、その後、この絶縁層３をエッチング槽中でＫＯＨにより露出する。このエッチング処理は絶縁層３に到達すると自動的に停止するため、この層はエッチングストッパと称する。
【００２１】
支持ウエファ18には金属化層20を設ける。この金属化層20は例えばコイルまたは抵抗を具えることができるが、これを導電性遮蔽層とすることもでき、これを装置の作動中接地することができる。
【００２２】
絶縁層３には接点窓21を設け、前記保護膜15、16には開口22を設け、接着剤層17の前記接点窓21の箇所には開口23を設ける。これら開口22、23は支持ウエファ18の金属化層20まで延在する。接点窓21およびこれに形成された開口22、23には導電性部材24を設け、これにより支持ウエファ18上の金属化層20と接触させることができる。
【００２３】
接点窓21は、半導体ウエファ１を支持ウエファ18に固着した後に半導体ウエファ１の第１の側２から絶縁層３に設ける。この場合、図４に示すようにMOSトランジスタを形成した絶縁層３上にフォトレジストマスク25を設け、その後絶縁層３に接点窓21を形成する。次いで、これら窓に、絶縁層３に対し選択的に除去し得る材料を充填する。接点窓21は、半導体ウエファ１が支持ウエファ18に固着され、且つ絶縁層３が露出されたのちに半導体ウエファ１の第２の側19から開口する（図10）。接点窓21に充填した材料は絶縁層３が露出された処理と同一処理中に露出し、選択的に、即ち、マスクを用いることなく、除去することができる。
【００２４】
半導体ウエファ１の第１の側２にMOSトランジスタおよび導体トラック14を製造するためにクリーンルームで用いられる装置と同様のリソグラフィック装置を用いて絶縁層３に接点窓21を設けることができ、このためにフォトレジストマスク25を用いる。
【００２５】
本例では、図８に示すように、前記保護膜15、16に属する層のうちのひとつ、本例では、窒化珪素層からなる保護膜15を接点窓21内に堆積することにより、接点窓21に絶縁層３に対して選択的に除去し得る材料を充填する。接点窓21に充填された前記保護膜15は、絶縁層３を露出する処理と同一の処理で露出し、次いで通常のように接点窓21から選択的に除去する。絶縁層をＫＯＨ溶液中で露出する際に、接着剤層17は接点窓に設けられた前記保護膜15により保護する。これは、かかるＫＯＨ溶液に耐性のない種類の接着剤層をも用い得ることを意味する。
【００２６】
次いで、前記保護膜15、16の開口22および接着剤層17の開口23を接点窓21を設け、マスクとして作用する絶縁層３でエッチング除去する。これがため、開口22、23はクリーンルームの外側で用いられる高価なフォトリソグラフィック装置を用いる必要なく形成することができる。
【００２７】
上述した実施例において、開口22は前記保護膜15、16を具える層構造に設けた。これらの材料は絶縁層３の酸化珪素に対して選択的に除去することができる。前記層構造15、16は絶縁層３の材料と同一の材料の層を具える必要はない。その理由はこの場合絶縁層３も層構造の開口22のエッチング中にエッチング除去されるからである。従って上述した例では層構造15、16は酸化珪素を具える必要はない。これは層構造に用いるべき材料の選択制限を受けることを意味する。
【００２８】
かかる材料の選択上の制限は図11乃至図13に示す本発明方法の第２の好適例において緩和することができる。本例では、接点窓21を絶縁層３に設けるだけでなく、半導体ウエファ１を支持ウエファ18に固着する前に半導体ウエファ１の第１の側２から保護膜15、28に開口22を設ける。
【００２９】
MOSトランジスタを形成した後（図３）、フォトレジストマスク27を設け、これにより接点窓13を絶縁性の酸化珪素層11にエッチングによって形成する。次いで、上述したように、半導体ウエファ１の第１の側２に通常のように導体トラック14を形成するとともに斯くして形成された全体を通常のように保護膜15により、本例では層構造（酸化珪素層）28とともに保護膜を設ける。本例では層構造28は絶縁層３の材料と同一材料とするが、これは続く処理工程において何等問題はないこと明らかである。
【００３０】
他のフォトレジストマスク29を設けた後（図12）、保護膜15、28に開口22をエッチングにより設けるとともに絶縁層３に接点窓21を設ける。
本例では、再び、接点窓21に絶縁層３の材料に対し選択的に除去し得る材料を充填する。本例では接点窓21だけでなく、保護膜15、28の開口22にも接点窓21に充填されたものと同一の材料を充填する（図13）。次いで半導体ウエファ１が支持ウエファ18に固着された後および絶縁層３を露出した後に半導体ウエファ１の第２の側19から接点窓21をあけ、その後、保護膜15、28に開口22をエッチングにより設ける。斯様にして図10に示すような装置を得る。
【００３１】
接点窓21の開口中および保護膜15、28への開口22のエッチング中、絶縁層３の材料に対し選択的に除去し得る材料を除去する。好適には、本例では図13に示すように、接点窓21および保護膜15、28の開口22に接着剤層17を充填し、これにより半導体ウエファ１を支持ウエファ18に固着する。
【００３２】
実際上、通常のエポキシまたはアクリルの接着剤はＫＯＨ溶液には殆ど浸食されないため、この溶液によって半導体ウエファ１から酸化珪素の絶縁層３に対し選択的に珪素を除去することができる。この接着剤層17自体は絶縁層、本例では酸化珪素層および保護層15、28の他の層に対し例えば酸素プラズマ中で選択的に除去することができる。この際、接着剤層17の開口23は保護層15、28の開口22と同時に形成することができる。接点窓21を有する絶縁層３はこの処理中マスクとして作用する。
【００３３】
最後に、接点窓21および形成された開口22、23には好適には電気化学的に導電性部材24を設け、これにより支持ウエファ18の金属化層20を接触させ得るようにする。斯様にして接点窓21および開口22、23に材料を選択的に成長させるようにする。従って、再び、導電性部材を設けるために高価なフォトリソグラフィック装置を必要とすることはない。
【００３４】
図14は、層構造14，15，28に開口22を設け、そのうちの一部分によってMOSトランジスタのソース９に接続された導電性トラック14を構成するようにして上述したように製造した装置を示す。斯様にして、導電性部材24によって前記ソース９を開口22および23の支持ウエファの金属化層20に接続する。これがためかかる接続に高価な装置を必要とすることはない。導電性トラック14を形成する層は図１乃至図10に説明した窒化珪素層に関する例の場合と同様に接点窓に充填する。
【００３５】
最後に、図15は、支持ウエファ30の半導体ウエファ１の側とは反対の側に設けられた金属化層31を有する支持ウエファ30に接着剤層17により半導体ウエファ１を固着して上述したように製造した装置を示す。支持ウエファには開口32をも設けて導電性部材24を金属化層31に接触させるようにする。この開口32は支持ウエファに形成する際に接点窓21を有する絶縁層３をマスクとして用いることができる。従って支持ウエファ30は絶縁層３の酸化珪素に対し選択的にエッチング可能な材料とする必要がある。例えば、支持ウエファ30は酸化アルミニウムとすることができる。支持ウエファ30に半導体ウエファ１を固着する前に開口32を形成する場合には、支持ウエファをガラスで造ることができる。この場合の条件は、半導体ウエファ１を支持ウエファ30に固着する場合に接点窓21および開口32を相互整列することである。支持ウエファ30に開口32を形成するために何等高価な装置を必要としない。上述した処理によれば、集積回路として用い得るバイポーラトランジスタまたはMOSトランジスタのような多数の半導体素子を具える装置だけでなく、例えば液晶ディスプレイの一部分を形成する装置をも形成することができる。この場合には形成された装置は液晶を収容する一方のプレートとすることができる。従ってこの液晶は例えば支持ウエファの半導体ウエファとは反対側に位置するようになる。また、半導体素子はディスプレイの画素を作動し得るスイッチング素子とし、支持ウエファの金属化層は液晶を局部的に整列し得る電極とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の第１の好適な例によって製造された多数の種々の製造工程における電子装置の一部分を示す断面図である。
【図２】本発明方法の第１の好適な例によって製造された多数の種々の製造工程における電子装置の一部分を示す断面図である。
【図３】本発明方法の第１の好適な例によって製造された多数の種々の製造工程における電子装置の一部分を示す断面図である。
【図４】本発明方法の第１の好適な例によって製造された多数の種々の製造工程における電子装置の一部分を示す断面図である。
【図５】本発明方法の第１の好適な例によって製造された多数の種々の製造工程における電子装置の一部分を示す断面図である。
【図６】本発明方法の第１の好適な例によって製造された多数の種々の製造工程における電子装置の一部分を示す断面図である。
【図７】本発明方法の第１の好適な例によって製造された多数の種々の製造工程における電子装置の一部分を示す断面図である。
【図８】本発明方法の第１の好適な例によって製造された多数の種々の製造工程における電子装置の一部分を示す断面図である。
【図９】本発明方法の第１の好適な例によって製造された多数の種々の製造工程における電子装置の一部分を示す断面図である。
【図１０】本発明方法の第１の好適な例によって製造された多数の種々の製造工程における電子装置の一部分を示す断面図である。
【図１１】本発明方法の第２の好適な例によって製造された数製造工程における電子装置の一部分を示す断面図である。
【図１２】本発明方法の第２の好適な例によって製造された数製造工程における電子装置の一部分を示す断面図である。
【図１３】本発明方法の第２の好適な例によって製造された数製造工程における電子装置の一部分を示す断面図である。
【図１４】本発明方法の好適な例によって製造された１製造工程における２つの特定の電子装置の一部分を示す断面図である。
【図１５】本発明方法の好適な例によって製造された１製造工程における２つの特定の電子装置の一部分を示す断面図である。
【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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