JP4572529B2

JP4572529B2 - 半導体素子の製造方法

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Publication number: JP4572529B2
Application number: JP2003369565A
Authority: JP
Inventors: 慎一甲斐
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2023-10-29
Also published as: JP2005136098A

Description

この発明は、半導体素子の製造方法に関し、特にウエハ表面に支持基板を貼り付けた状態でウエハ裏面を研削およびエッチングしてデバイス厚の薄い半導体素子を製造する方法に関する。

従来より、コンピュータや通信機器の主要部分には、多数のトランジスタや抵抗等を、電気回路を構成するようにむすびつけて１チップ上に集積した集積回路（ＩＣ）が多用されている。このようなＩＣの中で、電力用半導体素子を含むものは、パワーＩＣと呼ばれている。電力用半導体素子の一つに、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴとする）がある。

ＩＧＢＴは、電圧駆動型であり、オン電圧が低く、かつ高速スイッチング特性を有する素子である。その応用範囲は、インバータなどの産業用分野から電子レンジなどの民生機器分野へと拡がっている。また、新しいチップ構造を用いた、より低オン電圧のＩＧＢＴが開発されており、ＩＧＢＴを用いた応用装置の低損失化や高効率化が図られてきている。

ＩＧＢＴには、パンチスルー（以下、ＰＴとする）型、ノンパンチスルー（以下、ＮＰＴとする）型、フィールドストップ（以下、ＦＳとする）型の構造があり、ｎチャネル型の縦型二重拡散構造のものが主流である。したがって、本明細書では、ｎチャネル型ＩＧＢＴを例にして説明するが、ｐチャネル型ＩＧＢＴでも同様である。

ＰＴ型ＩＧＢＴは、ｐ⁺半導体基板上にｎ⁺バッファ層とｎ^-活性層をエピタキシャル成長させたエピタキシャルウエハを用いて形成される。そのため、たとえば耐圧６００Ｖ系の素子では、活性層の厚さは７０μｍ程度であるが、基板を含む総厚さは２００〜３００μｍ程度になる。ＰＴ型ＩＧＢＴでは、ｎ^-活性層中の空乏層がｎ⁺バッファ層に到達する。

図１１は、低ドーズ量の浅いｐ⁺コレクタ層を有するＮＰＴ型ＩＧＢＴの１／２セル分の構成を示す断面図である。一般に、ＮＰＴ型ＩＧＢＴの作製には、ＦＺウエハが用いられる。ＦＺウエハとは、フローティングゾーン法により作製された半導体のインゴットから切り出されたウエハのことである。図１１に示すように、たとえばＦＺウエハよりなるｎ^-半導体基板を活性層１とし、その表面側に、ｐ⁺ベース領域２が選択的に形成されている。ベース領域２の表面層には、ｎ⁺エミッタ領域３が選択的に形成されている。また、基板表面上には、ゲート酸化膜４を介してゲート電極５が形成されている。

エミッタ電極６は、エミッタ領域３およびベース領域２に接触しているとともに、層間絶縁膜７によりゲート電極５から絶縁されている。基板裏面には、ｐ⁺コレクタ層８およびコレクタ電極９が形成されている。ＮＰＴ型の場合には、活性層１の厚さがＰＴ型よりも厚くなるが、素子全体としては、ＰＴ型の素子に比べて、大幅に薄くなる。そして、正孔の注入率を制御することができるので、ライフタイム制御をおこなわなくても、高速スイッチングが可能である。また、エピタキシャルウエハを用いずに、ＦＺウエハを用いているため、安価である。

図１２は、ＦＳ型ＩＧＢＴの１／２セル分の構成を示す断面図である。ＦＳ型ＩＧＢＴの作製には、ＦＺウエハが用いられることがある。図１２に示すように、基板表面側の素子構造は、図１１に示すＮＰＴ型の素子と同じである。基板裏面側には、ｎ^-活性層１とｐ⁺コレクタ層８との間に、ｎ⁺バッファ層１０が設けられている。ＦＳ型の場合、活性層１の厚さは、ＰＴ型と同じ７０μｍ程度（耐圧６００Ｖ系）であり、素子全体の厚さは１００〜２００μｍ程度である。そして、ノンパンチスルー型と同様に、ライフタイム制御が不要である。

最近では、総合損失をより低減するため、ウエハを薄く削り、デバイス厚をできるだけ薄くする試みがなされている。たとえば、耐圧６００Ｖ系の素子の場合、ＦＳ−ＩＧＢＴの厚さは７０μｍ程度が想定されている。耐圧クラスが低くなると、素子の厚さはさらに薄くなる。このような厚さのＦＳ型ＩＧＢＴまたはそれに類似したデバイスの製造方法として、以下に説明するように、ＦＺウエハを研磨する方法と、エピタキシャルウエハを研磨する方法が知られている。

図１３（図１３−１〜図１３−５）は、従来のＦＺウエハを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図である。まず、活性層１となるｎ^-ＦＺウエハの表面側に、ベース領域、エミッタ領域、ゲート酸化膜、ゲート電極、層間絶縁膜、エミッタ電極およびパッシベーション膜よりなる表面側素子構造部１１を形成する（図１３−１）。ゲート酸化膜は、たとえばＳｉＯ₂でできている。ゲート電極は、たとえばポリシリコンでできている。層間絶縁膜は、たとえばＢＰＳＧでできている。エミッタ電極は、たとえばＡｌ−Ｓｉ膜でできている。Ａｌ−Ｓｉ膜は、安定した接合性を有する低抵抗配線を実現するために、４００〜５００℃程度の低温で熱処理される。パッシベーション膜は、たとえばポリイミド膜でできている。

ついで、ウエハの裏面を、バックグラインド、ポリシュあるいはエッチング等の加工方法を単独または組合せて研削し、ウエハを所望の厚さ、たとえば７０μｍの厚さとする（図１３−２）。なお、エッチングの場合、厳密には研削ではないが、本明細書では、ウエハを薄くする手段については問わないので、エッチングを含めて研削とする。

ついで、ウエハの裏面から、たとえばｎ型不純物であるリン（Ｐ）と、ｐ型不純物であるボロン（Ｂ）をイオン注入し、電気炉で３５０〜５００℃の熱処理（アニール）をおこない、バッファ層１０およびコレクタ層８を形成する（図１３−３）。ついで、ウエハの裏面、すなわちコレクタ層８の表面に、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）などの複数の金属を蒸着し、コレクタ電極９を形成する（図１３−４）。

最後に、コレクタ電極９側にダイシングテープ１２を貼り付けてダイシングをおこない、ウエハを複数のチップ１３に切断する（図１３−５）。各チップ１３は、そのコレクタ電極９が装置の固定部材に半田付けされ、かつエミッタ電極等の表面電極にアルミワイヤ電極が固着されることにより、種々の装置に実装される。

図１４（図１４−１〜図１４−５）は、従来のエピタキシャルウエハを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図である。まず、バッファ層１０となるｎ⁺半導体基板上に、活性層１となるエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウエハを用意する。そして、そのエピタキシャルウエハのエピタキシャル層側の表面に、ベース領域、エミッタ領域、ゲート酸化膜、ゲート電極、層間絶縁膜、エミッタ電極およびパッシベーション膜よりなる表面側素子構造部１１を形成する（図１４−１）。

ゲート酸化膜は、たとえばＳｉＯ₂でできている。ゲート電極は、たとえばポリシリコンでできている。層間絶縁膜は、たとえばＢＰＳＧでできている。エミッタ電極は、たとえばＡｌ−Ｓｉ膜でできている。Ａｌ−Ｓｉ膜は、安定した接合性を有する低抵抗配線を実現するために、４００〜５００℃程度の低温で熱処理される。パッシベーション膜は、たとえばポリイミド膜でできている。表面側素子構造部１１を形成時の拡散工程においてｎ層が拡散していく。ついで、バックグラインド等により、ウエハをたとえば７０μｍの厚さにし、ｎ⁺半導体基板がたとえば１０μｍの厚さで残るようにする（図１４−２）。

ついで、ウエハの裏面から、たとえばｐ型不純物であるボロンをイオン注入し、電気炉で３５０〜５００℃のアニールをおこない、コレクタ層８を形成する（図１４−３）。ついで、コレクタ層８の表面に、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）などの複数の金属層よりなるコレクタ電極９を形成する（図１４−４）。最後に、コレクタ電極９側にダイシングテープ１２を貼り付けてダイシングをおこない、ウエハを複数のチップ１３に切断する（図１４−５）。各チップ１３は、そのコレクタ電極９が装置の固定部材に半田付けされ、かつエミッタ電極等の表面電極にアルミワイヤ電極が固着されることにより、種々の装置に実装される。

ところで、近年、ウエハの露光エッチング加工に際し、ベース膜の上にウエハを置き、そのウエハの上を乾式のフォトレジスト膜で覆い、さらにその上を保護膜で覆うようにして、ウエハにフォトレジスト膜を形成する技術が実用されている。そして、この乾式のフォトレジスト膜の周縁がウエハの周縁より０．２〜０．３ｍｍ程度はみ出すように、ベース膜とフォトレジスト膜と保護膜をウエハの外縁に沿って切断するレーザ切断機が提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。

特開２００１−３４５２５２号公報

上述した従来の製造方法によりたとえば７０μｍ厚程度の素子を作製しようとすると、バックグラインド後のウエハが薄過ぎるため、ウエハ裏面側からイオン注入をおこなう際に、ウエハが割れやすいという問題点がある。また、ウエハ裏面にコレクタ電極となる金属膜を蒸着すると、その金属膜が、基板側からみて圧縮応力の大きな膜となるため、ウエハに割れが生じやすいという問題点がある。

また、電気炉によるアニール時にウエハに発生する応力によって、ウエハが割れやすくなるという問題点がある。また、ウエハ割れが生じなくても、圧縮応力によってウエハが大きく反るため、ダイシングが困難になるという問題点がある。また、ダイシング後のチップの形が歪むため、設計通りの特性が得られないおそれがある。

そこで、本出願人は、半導体素子の表面側素子構造部が形成されたウエハの表面に、ＵＶ照射や加熱により剥離可能な両面接着タイプの接着シートを介して支持基板を接合し、この状態でバックグラインドとウエハ裏面に対する処理をおこなった後、ＵＶの照射や加熱により接着シートを剥離させて支持基板からウエハを離脱させる方法を先に提案している（特願２００２−３０２１３７号）。この方法によれば、ウエハ裏面に対する処理をおこなっている間のウエハの反りや、ウエハに作用する応力を抑制することができるので、ウエハ裏面に対する処理をおこなっている間にウエハが割れるのを防ぐことができる。

しかしながら、上述した支持基板を接合する方法では、つぎのような問題が生じることがある。通常、バックグラインド後に、ウエハ裏面の、研削により生じた応力を有する層を取り除くため、高速回転させたウエハの裏面にフッ化水素、硝酸等の強酸を含む混合液を滴下してウエハ裏面のエッチングをおこなう。その際、ウエハ裏面に滴下した混合液が、ウエハ、接着シートおよび支持基板よりなる積層体の側面に垂れることがある。

その場合、強酸に対する耐性の低い接着シートを用いていると、接着シートのウエハエッジ部分が変質し、ＵＶを照射したり加熱してもウエハエッジ部分の接着力が弱くならなくなってしまう。そうなると、ＵＶ照射や加熱によりウエハの中央部分が支持基板から剥離しても、ウエハエッジ部分が支持基板に接着されたままであるため、応力が生じてウエハが割れてしまう。また、無理にウエハを引き剥がそうとすると、ウエハが極めて薄く、機械的強度が低いため、ウエハが割れてしまう。

また、バックグラインド後に、ウエハ裏面に真空蒸着法などにより金属電極を形成する場合、その電極を構成する金属膜が、ウエハ、接着シートおよび支持基板よりなる積層体の側面にも蒸着されることがある。その場合には、ウエハの側面と接着シートの側面と支持基板の側面が、蒸着された金属膜によって連結された状態となるため、支持基板からウエハを離脱させようとしても、ウエハエッジ部分が剥がれなくなってしまう。したがって、接着シートが変質する場合と同様に、支持基板からウエハを離脱させる際にウエハが割れてしまう。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ウエハ裏面をバックグラインドしてデバイス厚の薄いＩＧＢＴ等の半導体素子を製造するにあたって、ウエハ表面に支持基板を接合した状態でウエハ裏面の加工をおこなった後、ウエハが割れるのを防ぎながら、支持基板からウエハを容易に離脱させることができる半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる半導体素子の製造方法は、加熱発泡により剥離可能な両面接着タイプの接着シート、またはＵＶ光の照射で接着剤が硬化することにより剥離可能な両面接着タイプの接着シートを介して、半導体ウエハの表面に支持基板を接合する工程と、前記支持基板を接合した状態のまま前記半導体ウエハの裏面側を加工して該半導体ウエハを薄くする工程と、前記半導体ウエハの裏面側を均等にエッチングする工程と、薄くなって、裏面側がエッチングされた前記半導体ウエハの外周に沿ってレーザ光線を照射することにより、前記ウエハ中央部分と前記ウエハ周縁部分とを切り離す工程と、加熱またはＵＶ光の照射により、前記ウエハ中央部分を前記支持基板から離脱させる工程と、を含むことを特徴とする。

また、請求項２の発明にかかる半導体素子の製造方法は、加熱発泡により剥離可能な両面接着タイプの接着シート、またはＵＶ光の照射で接着剤が硬化することにより剥離可能な両面接着タイプの接着シートを介して、半導体ウエハの表面に支持基板を接合する工程と、前記支持基板を接合した状態のまま前記半導体ウエハの裏面側を加工して該半導体ウエハを薄くする工程と、前記半導体ウエハの裏面側を均等にエッチングする工程と、薄くなって、裏面側がエッチングされた前記半導体ウエハの裏面に金属膜を成膜する工程と、前記半導体ウエハの裏面に前記金属膜を成膜した後に、前記半導体ウエハの外周に沿ってレーザ光線を照射し、その照射領域の前記金属膜および半導体を除去することにより、前記ウエハ中央部分と前記ウエハ周縁部分とを切り離す工程と、加熱またはＵＶ光の照射により、ウエハ周縁部分から切り離されたウエハ中央部分を前記支持基板から離脱させる工程と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、ウエハ中央部分を支持基板から離脱させる際に、半導体ウエハの中央部分が周縁部分から切り離されているので、ウエハと支持基板とを接合している接着シートのウエハエッジ部分が変質してそのウエハエッジ部分の接着力が弱くならなくても、ウエハ中央部分を支持基板から離脱させることができる。また、この発明によれば、ウエハ中央部分を支持基板から離脱させる際に、半導体ウエハの中央部分が周縁部分から切り離されているので、ウエハと支持基板とがそれらの側面を覆う金属膜により連結されていても、ウエハ中央部分を支持基板から離脱させることができる。

本発明にかかる半導体素子の製造方法によれば、ウエハが割れるのを防ぎながら、支持基板からウエハを容易に離脱させることができる。したがって、デバイス厚の薄いＩＧＢＴ等の半導体素子を容易に製造することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体素子の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。実施の形態においては、本発明方法によりＩＧＢＴを製造する場合を例にして説明する。

図９（図９−１〜図９−３）および図１０（図１０−１〜図１０−４）は、本発明の実施の形態にかかる半導体素子の製造方法のプロセス全体の概略を示す図である。まず、これらの図を参照しながら、ウエハの表面に支持基板を接合させた状態でウエハの裏面を加工することにより、デバイス厚の薄い半導体素子を作製する方法について説明する。特に限定しないが、ここではｎドープのエピタキシャルウエハを用いることとする。

まず、ｎ⁺半導体基板４１の上に、エピタキシャル層４２を成長させたエピタキシャルウエハの表面側、すなわちエピタキシャル層４２の表面に、ＳｉＯ₂等のゲート酸化膜とポリシリコン等からなるゲート電極を堆積し、これらを加工する。そして、その表面にＢＰＳＧ等の層間絶縁膜を堆積し、これを加工することによって、絶縁ゲート構造を作製する。つづいて、Ｐ⁺ベース層を形成し、その中にｎ⁺エミッタ層を形成する。

そして、Ａｌ−Ｓｉ膜等からなる表面電極、すなわちエミッタ電極を形成し、４００〜５００℃程度で熱処理をおこなって、Ａｌ−Ｓｉ膜を安定した接合性を有する低抵抗配線とする。その上全面に、ポリイミド等のパッシベーション膜を積層し、図１２に示す構成と同様の表面側素子構造部２２ができあがる（図９−１）。この表面側素子構造部２２を作製する際の拡散工程において、エピタキシャル層４２にｎ型不純物が拡散し、エピタキシャル層４２が活性層となる。

本明細書では、エピタキシャルウエハの、表面側素子構造部２２が形成される側の面をウエハ表面とし、その反対側の面をウエハ裏面とする。なお、図９および図１０においては、表面側素子構造部２２の詳細な構成の図示を省略する。

ついで、ウエハを裏返し、表面側素子構造部２２の表面に、接着シート３１を介して、支持基板３２を接合する（図９−２）。ここでは、支持基板３２として、たとえばＵＶ光を透過する石英ガラスウエハを用いる。支持基板３２の厚さは、たとえば６２５μｍである。

また、接着シート３１として、たとえばＵＶ光の照射で接着剤が硬化することにより剥離可能な高剛性ＵＶテープ型シートや耐熱性ＵＶテープ型シート、あるいは加熱発泡により剥離可能な加熱発泡テープ型シートで、接着時に気泡が入らないものを用いる。接着シート３１の厚さは、たとえば１００μｍ程度であるのが適当である。また、接着シート３１は、耐熱温度が高く、アウトガスが少なく、剥離しやすいものがよい。

ついで、支持基板３２を接合した状態で、ウエハ裏面をバックグラインドやエッチング等により研削し、表面側素子構造部２２を含むウエハ全体の厚さが所望の厚さ、たとえば７０μｍで、かつｎ⁺半導体基板４１がたとえば１０μｍの厚さで残るようにする（図９−３）。ついで、ウエハの裏面から、たとえばｐ型不純物であるボロン等を、ドーズ量がたとえば１×１０¹³〜１×１０¹⁵ｃｍ^-2で、加速電圧がたとえば２０ｋ〜１００ｋｅＶでイオン注入する。

その後、ウエハ裏面にレーザを照射してアニールをおこない、コレクタ層となるｐ⁺層２４を形成する（図１０−１）。特に限定しないが、ここでは、レーザとして、ＸｅＣｌパルスレーザ（波長：３０８ｎｍ、半値幅：４９ｎｓ、周波数：１００Ｈｚ）を用いる。そして、たとえば一回の照射エリアを約１ｍｍ角とし、５０％〜９０％オーバーラップさせて照射する。このレーザアニールによって、ウエハ裏面のｐ⁺層２４のみを活性化させることができ、接着シート３１の耐熱温度に関係なく熱処理をおこなうことができる。なお、ＸｅＣｌに代えて、ＹＡＧ２ω、ＹＡＧ３ω、ＸｅＦやＫｒＦを用いてもよい。

ついで、ウエハ裏面に、たとえばアルミニウム、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２５を形成する（図１０−２）。ここで、低温スパッタ法により金属膜の蒸着をおこなうのが適当である。その理由は、接着シート３１の耐熱温度がおおよそ、高剛性ＵＶテープ型シートでは１００℃以下であり、耐熱性ＵＶテープ型シートでは２００℃以下であり、加熱発泡テープ型シートでは１５０℃以下であるため、成膜時の温度は１００℃以下であるのが望ましいからである。

ついで、ウエハ裏面に一般的なダイシングテープ２６を貼り付ける。そして、支持基板３２側からＵＶ光を照射し、表面側素子構造部２２のパッシベーション膜との界面で接着シート３１を剥離させ、接着シート３１および支持基板３２を取り除く（図１０−３）。その際、表面側素子構造部２２に接着シート３１の接着剤の残渣が残らないように注意する。なお、接着シート３１が加熱発泡テープ型シートの場合には、ＵＶ光の照射の代わりに、加熱発泡により接着シート３１を剥離させる。

その後、ウエハを複数のチップ２７に切断する（図１０−４）。図示省略するが、各チップ２７は、裏面電極２５を介して配線基板等の固定部材に半田付けされる。そして、各チップ２７のウエハ表面側の電極には、アルミワイヤ電極が超音波ワイヤボンディング装置により固着される。

上述したウエハに支持基板を接合させる方法によれば、ウエハ裏面に対する処理をおこなっている間のウエハの反りや、ウエハに作用する応力を抑制することができる。また、応力の発生源となる電気炉アニールに代えて、レーザアニールを採用したことにより、ウエハに作用する応力を抑制することができる。したがって、ウエハ裏面に対する処理をおこなっている間にウエハが割れるのを防ぐことができる。また、ウエハの反りが小さくなるので、容易にダイシングをおこなうことができるとともに、設計通りのデバイス特性が得られる。また、レーザアニールをおこなうことによって、ｐ⁺層２４の高濃度化が図れるので、オン電圧の低減を図ることができる。

なお、接着シート３１として加熱発泡テープ型シートを用いた場合には、支持基板３２は、ＵＶ光を透過させる必要がないので、金属やセラミックや硬質プラスチックなど、ＵＶ光が透過しない材質でできていてもよい。また、接着シート３１は、その両面の粘着剤がＵＶ硬化型であってもよいし、両面の粘着剤が加熱発泡型であってもよいし、支持基板３２側の面および素子側の面がそれぞれＵＶ硬化型および加熱発泡型であってもよいし、その逆でもよい。また、同様の製造プロセスにより、ＮＰＴ型のＩＧＢＴを作製することができる。また、ＦＺウエハを用いた場合も、同様の製造プロセスにより、ＩＧＢＴを作製することができる。

つぎに、上述した製造方法に本発明を適用した場合の製造プロセスについて、図１〜図８を参照しながら説明する。図３は、図９−２に相当する工程において、ウエハの表面に接着シートを介して支持基板を接合した状態の一例を示す断面図である。図３に示すように、接着シート５０は、たとえば、剛性を有する基材５２の一方の面に、加熱発泡により接着力が低下して剥離が可能な加熱発泡テープ５１が貼り付けられ、基材５２のもう一方の面に、ＵＶ光の照射で接着剤が硬化して接着力が低下することにより剥離が可能なＵＶテープ５３が貼り付けられた構成となっている。特に限定しないが、ウエハ６０を加熱発泡テープ５１に接着し、支持基板７０をＵＶテープ５３に接着する。

この状態で、図４に示すように、ウエハ６０の厚さが所望の厚さに近くなるまで、回転する支軸８０に取り付けられた砥石８１でウエハ裏面を研削する。ついで、図５に示すように、ウエハ裏面が均等にエッチングされるように、スピンエッチングをおこなう。すなわち、高速回転させたウエハ６０の裏面にエッチング液ノズル８２からフッ化水素、硝酸等の強酸を含むエッチング液８３を滴下してウエハ裏面をエッチングする。これによって、ウエハ裏面の、研削により生じた応力を有する層が取り除かれる。この研削およびエッチング工程は、図９−３に示す工程に相当する。

スピンエッチングの際に、ウエハ裏面に滴下したエッチング液８３の一部は、ウエハ６０、接着シート５０および支持基板７０よりなる積層体の側面に垂れる場合がある。この積層体の側面には、接着シート５０の加熱発泡テープ５１やＵＶテープ５３の縁が露出しているので、これらのテープ５１，５３の縁部分が変質してしまうことがある。たとえば、エッチング液８３との接触により加熱発泡テープ５１の縁部分が変質して、加熱しても接着力が低下しない性質になることがある。ＵＶテープ５３の場合も同様であり、エッチング液８３との接触によりＵＶテープ５３の縁部分が変質して、ＵＶ光を照射しても接着力が低下しない性質になることがある。

このように接着シート５０の縁部分が変質して剥離不良部分になってしまうと、後にウエハ６０を支持基板７０から離脱させる際に、ウエハ６０の周縁部分が支持基板７０に接合されたままの状態となり、ウエハ６０を支持基板７０から容易には離脱させることができなくなってしまう。そこで、図１および図２に示すように、ウエハ６０を支持基板７０から離脱させる前に、図示しないレーザ切断機を用いて、ウエハ６０の外周から数ｍｍ程度内側のところにレーザ光８４を照射する。そして、ウエハ６０に対してレーザ光８４をウエハ６０の周縁に沿って一周させて、ウエハ６０の中央部分６１をくり貫くように切断する。なお、図１は、図２のＡ−Ａにおける断面図である。

接着シート５０が変質してできる剥離不良部分５４は、ウエハ６０の外周から数ｍｍ程度内側のところまでにしかできない。したがって、ウエハ６０の外周から数ｍｍ程度内側のところを切断することによって、ウエハ６０の中央部分６１が、ウエハ６０の、接着シート５０の剥離不良部分５４によって支持基板７０に接合されている周縁部分６２から分離される。ウエハ６０において有効なチップが形成されている領域は、ウエハ６０の外周から数ｍｍ程度内側のところよりもさらに内側である。したがって、ウエハ６０の外周から数ｍｍ程度内側のところを切断してウエハ中央部分６１とウエハ周縁部分６２とを分離しても、ウエハ中央部分６１に形成されている有効なチップを損傷することはない。

ウエハ中央部分６１をウエハ周縁部分６２から分離した後、図６に示すように、ウエハ６０、接着シート５０および支持基板７０よりなる積層体をホットプレート８５の上に置いて加熱する。ウエハ中央部分６１は、変質していない接着シート５０を介して支持基板７０に接合されている。したがって、ウエハ中央部分６１では、加熱発泡テープ５１の接着力が低下する。それによって、ウエハ中央部分６１の加熱発泡テープ５１が剥離し、ウエハ中央部分６１が支持基板７０から離脱する。

ウエハ中央部分６１を支持基板７０から離脱させる工程は、図１０−３に示す工程に相当する。ただし、ここではウエハ６０が加熱発泡テープ５１に接着されているので、ＵＶ照射をおこなわずに、加熱している。ウエハ６０がＵＶテープに接着されている場合には、加熱する代わりに、ＵＶ照射をおこなえばよい。また、ここでの説明では、裏面電極となる金属膜を被着させない状態で支持基板７０からウエハ中央部分６１を離脱させている。

ウエハ６０の裏面に電極となる金属膜を被着させた後に、支持基板７０からウエハ中央部分６１を離脱させる場合は、つぎのようになる。図７は、図１０−２に相当する工程において、裏面電極となる金属膜６３を蒸着した状態の一例を示す断面図である。図７に示すように、金属膜６３は、ウエハ６０の裏面だけでなく、ウエハ６０、接着シート５０および支持基板７０よりなる積層体の側面にも蒸着される。したがって、この積層体の側面に被着した金属膜６３によって、ウエハ６０、接着シート５０および支持基板７０が連結された状態となる。つまり、ウエハ６０の縁部分と接着シート５０の縁部分と支持基板７０の縁部分とがくっついた状態となる。

この場合も、後にウエハ６０を支持基板７０から離脱させる際に、ウエハ６０の周縁部分が支持基板７０に接合されたままの状態となり、ウエハ６０を支持基板７０から容易には離脱させることができなくなってしまう。そこで、図８に示すように、ウエハ６０を支持基板７０から離脱させる前に、図示しないレーザ切断機によりウエハ６０の外周のすぐ内側のところ（ただし、有効なチップが形成されている領域の外側）にレーザ光８４を照射し、ウエハ６０に対してレーザ光８４をウエハ６０の周縁に沿って一周させて、ウエハ６０の中央部分６１をくり貫くように切断する。

このようにして、ウエハ６０の中央部分６１が、ウエハ６０の、金属膜６３により接着シート５０および支持基板７０に接合されている周縁部分６２から分離される。その後、ホットプレート等により加熱することによって、ウエハ中央部分６１が支持基板７０から離脱する。ウエハ６０がＵＶテープ５３に接着されている場合には、加熱する代わりに、ＵＶ照射をおこなう。

一例として、加熱発泡テープ５１として、たとえば日東電工株式会社のＮｏ．３１９５を用いることができる。また、ＵＶテープ５３として、たとえば日東電工株式会社のＵＢ−３０８３Ｄなどを用いることができる。また、レーザ切断機のレーザ源として、切断する対象がＳｉである場合には、たとえば波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザを用いることができる。また、Ｓｉおよび電極となる金属膜を切断する場合には、波長５３２ｎｍのＹＡＧ２倍高調波レーザを用いることができる。

これらの波長のレーザでは、ガラスや石英などの極めて透過性のよい材料を切断することができない。したがって、支持基板７０として、ガラスや石英などの極めて透過性のよい材料でできた基板を用いることにすれば、レーザによるウエハ切断時にレーザ照射によるダメージを受けないので、支持基板７０を繰り返し再利用することができる。上述した製造プロセスでは、支持基板７０はＵＶテープ５３に接着されているので、ＵＶ光を照射することにより支持基板７０からＵＶテープ５３を剥離させることができる。

また、支持基板７０は、ウエハ６０と同じ形をしており、ウエハ６０と同じ大きさであるか、またはウエハ６０よりも少し大きくてもよい。支持基板７０の厚さは、特に限定しないが、たとえば５００〜１０００μｍ程度である。そして、支持基板７０は、ウエハ６０を支持するのに十分な剛性を有する。また、支持基板７０の表面（ウエハ６０との接合面）の状態は、研削後のウエハ６０の裏面、すなわち研削面の平坦性に大きく影響するため、支持基板７０の表面の面内厚さのバラツキは５μｍ以下であるのが好ましい。以上のことを考慮すると、支持基板７０として、石英、ガラスまたはＳｉなどの材料が適当である。

以上説明したように、実施の形態によれば、ウエハ６０を支持基板７０から離脱させる際に、ウエハ中央部分６１がウエハ周縁部分６２から切り離されているので、ウエハ６０と支持基板７０とを接合している接着シート５０のウエハエッジ部分が変質してそのウエハエッジ部分の接着力が弱くならなくても、ウエハ中央部分６１を支持基板７０から容易に離脱させることができる。また、ウエハ６０と支持基板７０とがそれらの側面を覆う金属膜６３により連結されていても、ウエハ中央部分６１を支持基板７０から容易に離脱させることができる。したがって、ウエハ６０が割れるのを防ぎながら、支持基板７０からウエハ中央部分６１を離脱させ、デバイス厚の薄いＩＧＢＴ等の半導体素子を容易に製造することができる。

また、実施の形態によれば、レーザ切断機を用いてウエハ６０を切断するので、通常、ウエハの切断に使用される砥石刃のダイサーでは切断することのできないウエハの外形に合せた曲線的な切断を容易におこなうことができる。さらに、１００μｍ以下の厚さのウエハを砥石刃のダイサーで切断する場合に比べて、切断面の欠け（チッピング）という現象がなく、また機械的な力が加わらないのでクラック等が極めて発生しにくいという効果もある。

以上において、本発明は、半導体素子の表面構成は問わないので、半導体素子の表面側素子構造部はプレーナ型でもトレンチ型でもよい。また、本発明は、バックグラインド後のウエハの厚さが７０μｍであるＩＧＢＴに限らず、ウエハ裏面をバックグラインドしてウエハ厚さを１００μｍ以下にする工程を有するたとえば電力用の半導体素子の製造方法に適用できる。

以上のように、本発明にかかる半導体素子の製造方法は、デバイス厚の薄い半導体素子を製造するのに有用であり、特に、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や、電子レンジ、炊飯器またはストロボなどの民生機器分野に用いられるＩＧＢＴ等の電力用半導体素子の製造に適している。

本発明の実施の形態にかかる製造方法を説明するための断面図である。本発明の実施の形態にかかる製造方法を説明するための平面図である。本発明の実施の形態にかかる製造方法を説明するための断面図である。本発明の実施の形態にかかる製造方法を説明するための断面図である。本発明の実施の形態にかかる製造方法を説明するための断面図である。本発明の実施の形態にかかる製造方法を説明するための断面図である。本発明の実施の形態にかかる製造方法を説明するための断面図である。本発明の実施の形態にかかる製造方法を説明するための断面図である。本発明の実施の形態にかかる製造方法のプロセス全体の概略を示す図（その１）である。本発明の実施の形態にかかる製造方法のプロセス全体の概略を示す図（その２）である。本発明の実施の形態にかかる製造方法のプロセス全体の概略を示す図（その３）である。本発明の実施の形態にかかる製造方法のプロセス全体の概略を示す図（その４）である。本発明の実施の形態にかかる製造方法のプロセス全体の概略を示す図（その５）である。本発明の実施の形態にかかる製造方法のプロセス全体の概略を示す図（その６）である。本発明の実施の形態にかかる製造方法のプロセス全体の概略を示す図（その７）である。ＮＰＴ型ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。ＦＳ型ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。従来のＦＺウエハを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（その１）である。従来のＦＺウエハを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（その２）である。従来のＦＺウエハを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（その３）である。従来のＦＺウエハを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（その４）である。従来のＦＺウエハを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（その５）である。従来のエピタキシャルウエハを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（その１）である。従来のエピタキシャルウエハを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（その２）である。従来のエピタキシャルウエハを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（その３）である。従来のエピタキシャルウエハを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（その４）である。従来のエピタキシャルウエハを用いたＦＳ型ＩＧＢＴの製造プロセスを示す図（その５）である。

符号の説明

３１，５０接着シート
３２，７０支持基板
６０ウエハ
６１ウエハ中央部分
６２ウエハ周縁部分
６３金属膜
８４レーザ光

Claims

加熱発泡により剥離可能な両面接着タイプの接着シート、またはＵＶ光の照射で接着剤が硬化することにより剥離可能な両面接着タイプの接着シートを介して、半導体ウエハの表面に支持基板を接合する工程と、
前記支持基板を接合した状態のまま前記半導体ウエハの裏面側を加工して該半導体ウエハを薄くする工程と、
前記半導体ウエハの裏面側を均等にエッチングする工程と、
薄くなって、裏面側がエッチングされた前記半導体ウエハの外周に沿ってレーザ光線を照射することにより、前記ウエハ中央部分と前記ウエハ周縁部分とを切り離す工程と、
加熱またはＵＶ光の照射により、前記ウエハ中央部分を前記支持基板から離脱させる工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
加熱発泡により剥離可能な両面接着タイプの接着シート、またはＵＶ光の照射で接着剤が硬化することにより剥離可能な両面接着タイプの接着シートを介して、半導体ウエハの表面に支持基板を接合する工程と、
前記支持基板を接合した状態のまま前記半導体ウエハの裏面側を加工して該半導体ウエハを薄くする工程と、
前記半導体ウエハの裏面側を均等にエッチングする工程と、
薄くなって、裏面側がエッチングされた前記半導体ウエハの裏面に金属膜を成膜する工程と、
前記半導体ウエハの裏面に前記金属膜を成膜した後に、前記半導体ウエハの外周に沿ってレーザ光線を照射し、その照射領域の前記金属膜および半導体を除去することにより、前記ウエハ中央部分と前記ウエハ周縁部分とを切り離す工程と、
加熱またはＵＶ光の照射により、ウエハ周縁部分から切り離されたウエハ中央部分を前記支持基板から離脱させる工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。