JP2005277116A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置は、パッケージに組み立てる前には、ウェハ状態で裏面研削をして所望の厚さにしているため、研削によってゲッタリング層は除去され、裏面研削などやパッケージ組立で導入される金属汚染に対してゲッタリング能力が無くなり、裏面研削以降に導入される金属汚染による特性劣化を防止することはできない。本願の課題は、これらの問題点を解決し、裏面研削、ダイシングおよびパッケージ組立における金属汚染による特性劣化を防止できる半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【解決手段】裏面研削後にウェハ裏面に第１のゲッタリング層を形成し、チップの裏面及び側面に第２のゲッタリング層を形成することにより、裏面研削以降の組立フローにおける金属汚染に対する捕獲サイトとすることで、裏面研削およびパッケージ組立での金属汚染による特性劣化を防止できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に半導体基板の主表面に所望のデバイス、配線及び絶縁膜を形成した後の裏面研削およびパッケージ組立工程における金属汚染による特性劣化を防止できる半導体装置およびその製造方法に関する。

従来の半導体装置は、図１に示す工程フローに従って、シリコン基板１の表面に、所望の電子デバイス３、配線４および層間絶縁膜５などを形成した後、所望の厚さになるように基板裏面６を研削している。その後、チップ状にダイシングした後、ＴＳＯＰ組立工程ではＬＯＣテープ付きのリードフレームとチップをＬＯＣテープで接着し、その後、ワイヤーボンディングしてから樹脂封止している。

また、従来の半導体装置は、特開平１−６７９２２に記載のように、所望の電子デバイス、配線およびパッシベーション膜などを形成する前に、形成プロセスで導入される金属汚染に対するゲッタリング層を基板裏面に形成していた。

特開平０１−０６７９２２号公報 特開昭５８−０９７８３６号公報

従来の半導体装置では、以下のような問題点がある。図２に示すように裏面研削を行うと、研削された研削面は、図３に示すように、転位７や傷（クラック）８のような研削損傷が導入されると共に、研削損傷領域に金属汚染が導入される。さらに、次のダイシング工程では、チップ側面に研削損傷と類似したダイシング損傷が導入され、ここでもチップ側面に金属汚染が導入される。

このような状態で、リードフレームとチップとのＬＯＣテープ接着後のベーク（１５０℃，３０分＋２３０℃、９０分）や樹脂封止（１８０℃、数１０分）の熱負荷が加わる。したがって、研削時やダイシング時に汚染された金属は、組立工程の熱負荷の影響を受けて、研削面の付着金属が基板主表面に形成された電子デバイスまで到達してしまう。例えば、上記ＴＳＯＰ組立工程では、樹脂封止の場合、１８０℃で数１０分の熱負荷が加わるので、銅等の金属類が付着している場合、基板（シリコン）中の拡散長は、数１００μｍになるので、裏面研削後の厚さもまた数１００μｍであるので、容易に基板主表面に形成された電子デバイスまで到達してしまう。

以上のように、基板の主表面の電子デバイスまで汚染金属が到達すると、様々な問題が顕在化してくる。例えば、ソース・ドレイン接合の空乏層まで到達すると、準位を生成し接合リーク電流を発生させてしまう。また、ゲート絶縁膜まで到達すると、絶縁膜のリーク電流が増加する。このようなリーク電流の増加により、電子デバイスの特性が劣化してしまう。特に、最近では、１００μｍ程度まで薄くしてチップを積層するマルチチップパッケージも製品化されているので、より深刻な問題になりつつある。

また、従来の特開平１−６７９２２に記載の半導体装置における裏面ゲッタリング層は、電子デバイスなどの形成プロセスで導入される金属汚染に対してゲッタリング効果を有しているが、パッケージに組み立てる前には、ウェハ状態で裏面研削をして所望の厚さにしているため、研削によってゲッタリング層は除去されてしまう。したがって、裏面研削などやパッケージ組立で導入される金属汚染に対してゲッタリング能力が無くなってしまう。裏面ゲッタリング層は裏面研削により除去されるため、裏面研削以降に導入される金属汚染による特性劣化を防止することはできない。

ただし、裏面研削時には研削損傷が導入されるため、僅かながらゲッタリング能力があるが、研削損傷層によるゲッタリング能力では不十分であり、上記のような特性劣化を十分に防止することはできない。最近特に、マルチチップパッケージ等のチップ厚は１００μｍ程度までに、裏面研削後のチップが薄くなってきているため、裏面から表面側への金属汚染の影響は益々深刻な問題になってきている。

本願の課題は、これらの問題点を解決し、裏面研削、ダイシングおよびパッケージ組立における金属汚染による特性劣化を防止できる半導体装置およびその製造方法を提供することにある。

本願発明の半導体装置は、組立後のチップ裏面に不純物を導入させたゲッタリング層を具備したことを特徴とする。

本願発明の半導体装置は、前記チップ側面にも不純物を導入させたゲッタリング層をさらに具備したことを特徴とする。

本願発明の半導体装置の前記ゲッタリング層の深さは、損傷層の平均深さと実質的に同じであることを特徴とする。

本願発明の半導体装置の前記不純物は酸素、アルゴン、炭素、窒素、硼素、燐、砒素、アンチモン、またはこれらの化合物のいずれかを含んでいることを特徴とする。

本願発明の半導体装置のゲッタリング層の深さ部分の酸素濃度が１ｘ１０^１９／ｃｍ^３以上、１ｘ１０^２２／ｃｍ^３以下であることを特徴とする半導体装置。

本願発明の半導体装置のゲッタリング層内の最大金属濃度が１ｘ１０^１６／ｃｍ^３以下であることを特徴とする。

本願発明の半導体装置の製造方法において、ゲッタリング層は裏面研削されたウェハ裏面に不純物を含む雰囲気で、裏面温度が３００℃から９００℃の範囲で、０．０１秒以上、１０秒以下の熱処理を行なうことにより形成することを特徴とする。

本願発明の半導体装置の製造方法において、ゲッタリング層は、さらに、チップ裏面及びチップ側面が不純物を含む雰囲気で、裏面温度が３００℃から９００℃の範囲で、０．０１秒以上、１０秒以下の熱処理を行なうことにより形成することを特徴とする。

本願発明の半導体装置の製造方法において、前記熱処理は、チップ裏面に、レーザービームを照射することを特徴とする。

本願発明の半導体装置の製造方法において、前記熱処理は、高温部分にチップ裏面を押しつけることを特徴とする。

本願発明の半導体装置の製造法において、前記ゲッタリング層は、裏面研削されたウェハ裏面、またはチップ裏面及び側面に不純物を含む雰囲気で、裏面温度が１００℃から５００℃の範囲で、０．１秒以上、１００秒以下のプラズマ処理を行なうことにより形成することを特徴とする。

本願発明の半導体装置の製造方法において、前記不純物は、酸素、アルゴン、炭素、窒素、硼素、燐、砒素、アンチモン、またはこれらの化合物のいずれかを含んでいることを特徴とする。

本願発明の半導体装置の製造方法において、裏面研削は、研削装置の搬送系や研削刃や研削水などが金属汚染のない状態で行うことを特徴とする。

本願発明の半導体装置の製造方法において、裏面研削は、少なくとも研削工程の最終研削を、研削刃と研削ホイールの接着に銅を含まない接着剤を用いた状態で行なうことを特徴とする。

本願発明の半導体装置の製造方法において、裏面研削は、複数の研削工程でのそれぞれの研削前に研削面の銅を除去する洗浄を行った後、研削刃と研削ホイールの接着に銅を含まない接着剤を用いた状態で行なうことを特徴とする。

本願発明は、裏面研削損傷層、またはダイシング損傷層に対して不純物を含む雰囲気で熱処理することで、ゲッタリング層を形成し、汚染金属を捕獲させる。さらに汚染金属を少なくした材料の使用、汚染金属を洗浄することで汚染金属濃度を低くし、裏面研削およびパッケージ組立での金属汚染による特性劣化を防止できる半導体装置の製造方法および半導体装置が得られる。

以下、本発明の半導体装置及びその製造方法について、図を参照して詳述する。

次に、本発明の実施の形態について、図４乃至図１１に示した半導体装置のＴＳＯＰ組立を例として詳細に説明する。本発明の組立フローにおいてはウェハ裏面へのレーザービーム照射と、チップ部裏面への高温部押しつけの工程が追加されている。

まず、図４に示した組立フローのように、通常の方法により作製した半導体装置が形成されているシリコンウェハの表面側を保護シートで保護した状態でウェハ裏面を研削する。この研削では、最初に荒削りとして＃３００程度の荒さで７５０μｍから３００μｍ程度まで研削し、次いで、仕上げとして＃２０００程度の荒さで２８０μｍまで研削する。その後、研削時に研削面に付着したゴミなどを除去するために、表面側の保護シートを外したのち、水洗する。

ここで、ゲッタリング層を形成するために図５に示したように、ウェハ裏面１１が酸素を含む雰囲気に曝された状態で、レーザービーム１２を照射する。レーザービームは、線状ビームであり、そのビーム径は０．２ｍｍで、パワーは９Ｗから１８Ｗの範囲である。このビームを１ｍｍ／ｓの走査速度で照射する。この時、裏面の最高温度は、図６に示したように、パワーで制御でき、３００℃、１０秒程度から９００℃、０．０１秒程度が好ましい。ここで酸素を含む雰囲気とは酸素のみの雰囲気でもよく、空気中でもよく、酸素を基板に供給できるために１％以上の酸素を含有した雰囲気であればよい。

本実施例では、最高温度が８００℃になるようにした。実効的な熱処理時間は、０．１秒である。この熱処理によって、転位や傷（クラック）に十分な酸素が供給されるため、ゲッタリング能力が大きくなる。図８に示すように、熱処理しない従来例の酸素濃度は、裏面近傍では２x１０^２１／ｃｍ^３であり、研削損傷層の平均深さでは２x１０^１８／ｃｍ^３と直線的に減少している。

本発明の酸素濃度は、裏面近傍では２x１０^２１／ｃｍ^３であるが、高濃度領域１０^２０〜１０^２１／ｃｍ^３部分は、従来と相似した分布で少しだけ酸素拡散が進んでいる。しかし次の濃度領域１０^１９〜１０^２０／ｃｍ^３部分では、本発明の熱処理により、非常に緩やかな濃度勾配を有した不純物拡散領域が存在する。その深さ以降は急激に濃度が低下し、シリコン基板に本来含まれている酸素濃度となる。

本発明の濃度分布は、従来の濃度分布に、さらに導入された不純物分布が加算されたものであり、非常に緩やかな濃度勾配を有した不純物拡散領域は、本発明の不純物導入の熱処理により不純物が導入された領域でありゲッタリング不純物導入領域と呼ぶ。本実施例においては、ゲッタリング不純物導入領域の濃度は従来例の１０倍程度の２ｘ１０^１９〜／ｃｍ^３以上であった。この濃度は処理温度が高いほど、また処理時間が長いほど高濃度となる。裏面からこのゲッタリング不純物導入領域の２ｘ１０^１９／ｃｍ^３以上の濃度を有する領域が主たるゲッタリング層として作用する。

裏面研削の損傷層においては、不純物は転位、欠陥、傷に沿って容易に拡散され、固溶度以上の濃度２ｘ１０^１９／ｃｍ^３を有することになる。しかし研削損傷層を超え、正常なシリコン基板領域になると固溶度以上の濃度の拡散は不可能であり、急激に濃度低下し、シリコン基板に本来含まれている酸素濃度となる。このことから、ゲッタリング層の深さと、裏面研削時の研削損傷層の平均深さとは実質的に同じであるといえる。また、ゲッタリング層では、最大固溶度（例えば、酸素は２ｘ１０^１８／ｃｍ^３）以上の酸素濃度を有し、これらの酸素は酸化膜、不完全な酸化膜（Ｓｉ−Ｏ）、あるいは、酸素析出等の形態で存在して、汚染金属に対するゲッタリング核となる。

従って、従来例に比較して、ゲッタリング不純物導入領域が追加されたことにより、酸素濃度は格段に高濃度であり、損傷層は結晶欠陥、転位、積層欠陥を発生させ、汚染金属を固着させる捕獲サイトが充分に形成されるゲッタリング層となる。ここで、研削損傷層は、欠陥や傷（クラック）が発生している領域を意味し、研削損傷層の平均深さとは、少なくともいずれかの欠陥や傷（クラック）が連続しており、それぞれの欠陥や傷（クラック）の大きさに相当する距離以内で欠陥や傷（クラック）が近接している領域の深さである。

なお、研削損傷内の濃度分布は、裏面近傍で最大濃度となり、裏面より深くなると（電子デバイス側の表面側に近づくと）徐々に濃度が低くなっている。通常、濃度分布は、二次イオン質量分析法で測定できる。しかしこの方法では、裏面から１０ｎｍ程度までの深さでは、界面の影響を受けて、異常な分析結果となってしまう。したがって、上記研削損傷層の裏面近傍の濃度は、裏面における界面の影響を受けない裏面から１０ｎｍ以上の深さで分析される濃度として示している。また研削損傷層においてはシリコン結晶中の酸素最大固溶度である２ｘ１０¹⁸／ｃｍ³以上の濃度を示す。

図９に熱処理後の裏面の状態イメージ図を示す。研削損傷層に対して酸素を含む雰囲気で熱処理すると、損傷層の傷８界面が酸化９されたり、損傷層の転位７に酸素を析出１０させたり、積層欠陥などの結晶欠陥を発生させることが可能となる。これらは汚染金属を固着させ、汚染金属の捕獲サイトとして作用する。研削損傷層においては、損傷層の欠陥や傷（クラック）に沿って酸素が滲入することから、損傷層の深さと酸素の高濃度に分布している領域の深さは実質的に同じである。従って研削損傷層の平均深さとゲッタリング層の深さは同一である。

なお、この時、裏面からの温度分布は、図７に示すようになり、基板表面の温度は１５０℃程度である。したがって、基板表面では低温の熱処理しか加わらないので、電子デバイスの特性変化は全く生じない。ただし、３００℃以上で数１０秒の熱負荷が加わると、欠陥を終端している水素が離脱するので注意が必要である。この水素離脱が進むと、接合リーク電流が増加したり、トランジスタのしきい値電圧が変動したりするため、特性が変動してしまう。したがって、基板表面の温度は３００℃程度以下に保つ様に、レーザービームの照射条件を選ぶ必要がある。

次に、チップ状にするために、ダイシング用の保護シートを裏面に接着した状態でダイシングを行なう。この時接着温度１５０℃とする。ダイシングにより分割されたチップの側面は機械的に損傷されており、チップ側面にチップ裏面の研削損傷と類似したダイシング損傷が導入されることになる。

ダイシング終了後、第２回目のゲッタリング層を形成する。図８に示すように、酸素を含む雰囲気に曝された状態で、高温熱処理として、３００℃、１０秒程度から、９００℃、０．０１秒程度の処理を行う。本実施例においては、６００℃に金属１３が加熱されて石英コート１４された部分に、チップ１５裏面を０．５秒押し付けた。これによって、裏面のゲッタリング能力がさらに増加すると共に、チップ側面のダイシング面の損傷層にも酸素が供給され、熱処理されることで、ゲッタリング層が形成される。ダイシング後のゲッタリング層を形成することによりチップは、その表面をパッシペーション膜で保護され、裏面及び側面はゲッタリング層を備えることになり、その後の組立工程で導入される金属汚染に対してゲッタリング能力を持ち、特性劣化を防止できる。

この時、裏面損傷層の酸素濃度は、裏面近傍は２x１０^２１／ｃｍ^３であり、平均深さの酸素濃度は、十分な酸素供給が無い時の濃度２ｘ１０¹⁸／ｃｍ³の２０倍程度の４x１０¹⁹／ｃｍ³となった。また、チップ側面の酸素分布は、界面近傍では２x１０^２１／ｃｍ^３であり、研削損傷層の平均深さでは、２x１０^１９／ｃｍ^３である。

図８に示すように、これらの研削損傷層の平均深さにおける濃度は、裏面の裏面ゲッタリング層においては第１ゲッタリング層の濃度に第２ゲッタリング層の濃度が重畳され、２倍の４x１０¹⁹／ｃｍ³となり、側面の側面ゲッタリング層においては第２ゲッタリング層のみの濃度で、２x１０¹⁹／ｃｍ³となった。ここで裏面近傍においては前述した測定誤差の問題によりほぼ同じ濃度値であった。このように研削損傷層の平均深さにおける濃度は熱処理の温度を高く、また処理時間を長くすることにより、高濃度のゲッタリング層を形成できることがわかる。また側面におけるダイシング損傷層においても、研削損傷層と同様に濃度分布形状を示し、ゲッタリング層の深さと、ダイシング時のダイシング損傷層の平均深さとは実質的に同じであるといえる。

また、ダイシング後においては、チップ裏面、側面ともにゲッタリング層が形成されるため、第１のゲッタリング層を形成するレーザービームを照射することは省略することも可能であり、逆に第１のゲッタリング層のみとすることもできる。第１ゲッタリング層、第２ゲッタリング層はそれぞれ独立した工程として、第１ゲッタリング層のみ、第２ゲッタリング層のみ、または第１及び第２ゲッタリング層の２つとも設けることもできる。

そして、ＬＯＣテープ付きのリードフレームにチップを接着する。その後、１５０℃で３０分と２３０℃で９０分のベークをしたのち、１５０℃でワイヤーをボンディングして、１８０℃に高温保持された金属製のキャビティ中チップを入れ、樹脂を流し込む。ここで用いる樹脂は、熱硬化性樹脂であるので、１８０℃で十分硬化させることで半導体装置の組立工程は完了する。

本発明のゲッタリング層を具備した半導体装置として、例えばＤＲＡＭのリフレッシュ特性劣化率を図１１に示す。この図には、従来としてゲッタリング層のない従来の結果と、本発明(ａ)として第１ゲッタリング層としてレーザー照射した場合の結果と、本発明(ｂ)として第２ゲッタリング層として高温部へのチップ裏面押しつけの結果と、本発明(ｃ)として第１及び第２ゲッタリング層としてレーザー照射しかつ高温部にチップ押しつけを行なった場合の結果とを示している。従来、３％程度の劣化率であったものが、本発明により０．５％以下にできた。最も効果があるのは、レーザー照射しかつ高温部にチップ押しつけを行なった場合であり０．２％まで低減できた。次に効果があるのは、高温部へのチップ裏面押しつけた場合で０．３％、レーザー照射した場合で０．５％である。このようにゲッタリング層を形成し金属汚染に対する捕獲サイトとすることで、裏面研削およびパッケージ組立での金属汚染による特性劣化を防止できる。

本実施例においては、ゲッタリング層を形成する不純物として酸素を例として説明したが、不純物としては酸素、アルゴン、炭素、窒素、硼素、燐、砒素、アンチモン等、あるいはそれらの化合物を含むいずれでもよく、熱処理を加えることで研削損傷層の結晶に転移や積層欠陥を発生させる不純物であればよい。しかし、ゲッタリング層を形成するための装置の手軽さから、酸素、アルゴン、炭素、窒素が好ましい。

本実施例においては、裏面研削後にウェハ裏面に第１のゲッタリング層を形成し、チップの裏面及び側面に第２のゲッタリング層を形成することにより、裏面研削以降の組立フローにおける金属汚染に対する捕獲サイトとすることができる。その結果、裏面研削やパッケージ組立で金属汚染があっても、組立工程の熱負荷において、上記汚染金属の捕獲サイトがあるため基板主表面に形成された電子デバイスまで到達することを防止できる。このようなことから、裏面研削およびパッケージ組立での金属汚染による特性劣化を防止できる。

次に、本発明の実施例２について、図１２乃至図１４に示した半導体装置のＦＢＧＡ組立を例として詳細に説明する。

まず、図１２に示した組立フローのように、通常の方法により作製した半導体装置が形成されているシリコンウェハの表面側を保護シートで保護した状態で裏面を研削する。この研削では、最初に荒削りとして＃３００程度の荒さで７５０μｍから２００μｍ程度まで研削し、次いで、仕上げとして＃２０００程度の荒さで１８０μｍまで研削する。ここで、通常の裏面研削装置を用いて研削した場合に加えて、本発明である研削装置の搬送系や研削刃や研削水などが銅汚染のない状態にして裏面研削を行った場合（ｄ）と、研削工程の最終研削を研削刃と研削ホイールの接着に銅を含まない接着剤を用いた状態で行なった場合（ｅ）と、複数の研削工程でのそれぞれの研削前に研削面の銅を除去する洗浄を行った後に研削刃と研削ホイールの接着に銅を含まない接着剤を用いた状態で行なった場合（ｆ）を比較した。

通常、研削工程では銅汚染について配慮がなされていないので、本実施例では、搬送系や研削刃や研削水などが銅汚染のない状態にして研削を行った。また、上記接着材には接着力を強めるため１０数％の銅が含まれたものが使用されており、仕上げ研削後には、研削損傷層に１ｘ１０^１２／ｃｍ^２程度の銅が含まれている。図１３に示すように銅濃度は、従来においては研削損傷層の表面近傍が高く１ｘ１０^１７／ｃｍ^３程度になっている。一方、銅を含まない接着剤（銅濃度１％以下）を用いた場合には、研削損傷層に１ｘ１０^１１／ｃｍ^２未満の銅が含まれ、その表面近傍の濃度は１ｘ１０^１６／ｃｍ^３以下であり、研削毎に多少銅濃度がばらつく。さらに、上記のような研削損傷層への銅導入は、研削時の損傷形成と同時に行われるので、上記接着剤に銅が含まれていなくても搬送系などから銅汚染される可能性があるため、研削前に銅汚染を洗浄すれば銅を含まない接着剤利用の効果が高まる。ここで、銅汚染の洗浄は、純水洗浄のみで行ったが、希硝酸での洗浄後に純水洗浄してもよい。なお、研削損傷層には、高濃度（１ｘ１０^１８／ｃｍ^３以上）の酸素が含まれている。

次に、ダイシングによりチップ状にした後、ＦＢＧＡ基板に接着テープを介してチップを１８０℃で貼り付ける。その後、１８０℃でワイヤーボンディングして、１８０℃で樹脂封止する。その後、１８０℃で７時間程度のベークを行う。ここで、１８０℃での熱負荷が多く加わるが、研削損傷層の酸素によって欠陥や傷（クラック）が酸化され、金属汚染に対してゲッタリング効果を持つようになると共に、ゲッタリングされなかった汚染金属は基板表面側に拡散する。特に、銅の拡散が速いので、表面には銅が最初に到達する。本発明のように、研削損傷層に含まれる銅を１ｘ１０^１６／ｃｍ^３以下にしておけば、殆どの銅は酸化された欠陥や傷（クラック）にゲッタリングされるので、基板表面側に達することは殆ど無い。そして、最後の半田ボールを２５０℃のリフローにより取り付ける。

本発明の損傷層の銅濃度を低減した半導体装置として、ＤＲＡＭのリフレッシュ特性劣化率を図１４に示す。従来の研削装置を用いた場合３％程度の劣化率であったものが、本発明の研削装置の搬送系や研削刃や研削水などが銅汚染のない状態にして裏面研削を行った場合（ｄ）は、１％まで低減できた。さらに、本発明の研削工程の最終研削を研削刃と研削ホイールの接着に銅を含まない接着剤を用いた状態で行なった場合（ｅ）は０．５％まで低減でき、そして本発明の複数の研削工程でのそれぞれの研削前に研削面の銅を除去する洗浄（水洗、または、希硝酸洗浄と水洗）を行った後に研削刃と研削ホイールの接着に銅を含まない接着剤を用いた状態で行なった場合（ｆ）においては０．３％程度まで劣化率を低減できた。なお、前述の実施例１と組み合わせることにより、さらに劣化率を低減できることは自明である。

実施例２としては、研削損傷層に特別の熱処理を加えることなく、組立工程における汚染金属を使用しない、及び洗浄により汚染金属を除去することで半導体装置の特性劣化を防止している。本発明では、研削刃と研削ホイールの接着に使用されている銅を汚染金属の代表として説明したが、その他の金属も、例えば半導体装置の製造装置によく使用されている鉄、ニッケル、クロム等も当然ながら半導体装置の特性劣化を引き起こすことから、その他の金属濃度を１ｘ１０^１６／ｃｍ^３以下とすることが必要なことは勿論である。

次に、本発明の実施３について、詳細に説明する。本実施例は実施例１のゲッタリング層の形成をプラズマ処理により実施するものである。

図１５の工程フローにおいて、実施例１と同様に裏面研削されたウェハの裏面に対して、不純物を含むプラズマ雰囲気で、裏面研削後に第１のプラズマ処理による第１ゲッタリング層の形成と、ダイシング後に第２のプラズマ処理による第２ゲッタリング層とを形成する。このプラズマ処理は、例えば、プラズマ装置を用いて、プラズマパワーを２ＫＷ、基板温度１５０℃、ガスは不純物としての酸素を含む希釈ガス、圧力を１Ｔｏｒｒ、処理時間を６０秒として形成した。裏面研削、ダイシング、ＬＯＣテープとチップの接着、ワイヤーボンディング、樹脂封止の工程は実施例１と同様であるので説明を省略する。

プラズマ処理の場合、上記したように例えば１５０℃の低温でもゲッタリング層を形成できる。この温度は組立工程の温度（ＬＯＣテープとチップと接着後のベーク温度２３０℃）に比べても低温であり、半導体装置の表面を保護するパッシベーション膜の水素離脱を考える必要のない温度であるため、プラズマ処理時間を長くでき、高濃度の不純物を導入できる利点がある。さらにダイシング用の保護シートの耐熱温度以下であるため保護シートを使って処理できるために工程における搬送、取り扱いが自由にできる利点がある。

図１６に本実施例で第２のプラズマ処理により第２ゲッタリング層のみを形成したとき（ｇ）の半導体装置としてのＤＲＡＭのリフレッシュ特性劣化率を示す。ゲッタリング層を形成しない従来例における劣化率は３％程度であり、本実施例では０．３％まで低減できた。また、このときの酸素濃度は実施例１の高温部へのチップ押しつけの場合と同様で、裏面表面近傍は２ｘ１０^２１／ｃｍ^３であり、研削損傷層の平均深さにおいては２ｘ１０^１９／ｃｍ^３であった（図８）。第１のプラズマ処理による第１ゲッタリング層の形成と、第２のプラズマ処理による第２ゲッタリング層の形成とはそれぞれ独立されるものであり、第１ゲッタリング層のみ、あるいは第２ゲッタリング層のみ、あるいは第１及び第２ゲッタリング層の２つとも設けることもできる。

プラズマ処理の条件としては、不純物としては酸素、アルゴン、炭素、ホウ素、燐、砒素、アンチモン、またはこれらの化合物のいずれかを含むものであり、基板温度１００℃〜５００℃、プラズマパワー１〜５ＫＷ、圧力１〜１０Ｔｏｒｒ、処理時間０．１〜２００秒が好ましい。さらに基板温度としては水素離脱の影響が少ない１００℃〜３００℃がより好ましい。

本実施例においても、裏面研削後にウェハ裏面に第１のゲッタリング層を形成し、チップの裏面及び側面に第２のゲッタリング層を形成することにより、裏面研削以降の組立フローにおける金属汚染に対する捕獲サイトとすることができる。その結果、裏面研削やパッケージ組立で金属汚染があっても、組立工程の熱負荷において、上記汚染金属の捕獲サイトがあるため基板主表面に形成された電子デバイスまで到達することを防止できる。このようなことから、裏面研削およびパッケージ組立での金属汚染による特性劣化を防止できる。

以上本願発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

従来例の組立工程フロー図である。 裏面研削のイメージ図である。 研削面のイメージ図である。 実施例１の組立工程フロー図である。 実施例１におけるレーザービーム照射図である。 実施例１における裏面最高温度のレーザーパワー依存性を示す図である。 実施例１における基板温度の深さ方向依存性を示す図である。 実施例１における酸素濃度分布を示す図である。 実施例１における熱処理後の研削面イメージ図である。 実施例１における裏面加熱方法を示す図である。 実施例１における特性劣化率を示す図である。 実施例２の組立工程フローを示す図である。 実施例２における銅濃度分布を示す図である。 実施例２における特性劣化率を示す図である。 実施例３の組立工程フローを示す図である。 実施例３における特性劣化率を示す図である。

符号の説明

１ 半導体基板
２ 半導体基板の主表面
３ 電子デバイス
４ 配線
５ 層間絶縁膜
６ 半導体基板の裏面
７ 転位
８ 傷（クラック）
９ 酸化膜
１０ 酸素析出
１１ 半導体基板の裏面
１２ レーザービーム
１３ 加熱金属
１４ 石英
１５ チップ

Claims (15)

1. 組立後のチップ裏面に不純物を導入させたゲッタリング層を具備したことを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１記載の半導体装置において、前記チップ側面にも不純物を導入させたゲッタリング層をさらに具備したことを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１または２記載の半導体装置において、前記ゲッタリング層の深さは、損傷層の平均深さと実質的に同じであることを特徴とする半導体装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記不純物は酸素、アルゴン、炭素、窒素、硼素、燐、砒素、アンチモン、またはこれらの化合物のいずれかを含んでいることを特徴とする半導体装置。
5. 請求項４記載の半導体装置において、前記ゲッタリング層の深さ部分の酸素濃度が１ｘ１０^１９／ｃｍ^３以上、１ｘ１０^２２／ｃｍ^３以下であることを特徴とする半導体装置。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記ゲッタリング層内の最大金属濃度が１ｘ１０^１６／ｃｍ^３以下であることを特徴とする半導体装置。
7. 請求項１に記載の半導体装置のゲッタリング層は、裏面研削されたウェハ裏面に不純物を含む雰囲気で、裏面温度が３００℃から９００℃の範囲で、０．０１秒以上、１０秒以下の熱処理を行なうことにより形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項７記載のゲッタリング層は、さらに、チップ裏面及びチップ側面が不純物を含む雰囲気で、裏面温度が３００℃から９００℃の範囲で、０．０１秒以上、１０秒以下の熱処理を行なうことにより形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項７に記載の熱処理は、チップ裏面にレーザービームを照射することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 請求項８に記載の熱処理は、高温部分にチップ裏面を押しつけることを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 請求項１に記載の半導体装置のゲッタリング層は、裏面研削されたウェハ裏面、またはチップ裏面及び側面に不純物を含む雰囲気で、裏面温度が１００℃から５００℃の範囲で、０．１秒以上、１００秒以下のプラズマ処理を行なうことにより形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. 請求項７乃至１１記載の不純物は、酸素、アルゴン、炭素、窒素、硼素、燐、砒素、アンチモン、またはこれらの化合物のいずれかを含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. 請求項６に記載の半導体装置の裏面研削は、研削装置の搬送系や研削刃や研削水などが金属汚染のない状態で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. 請求項６に記載の半導体装置の裏面研削は、少なくとも研削工程の最終研削を、研削刃と研削ホイールの接着に銅を含まない接着剤を用いた状態で行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
15. 請求項６に記載の半導体装置の裏面研削は、複数の研削工程でのそれぞれの研削前に研削面の銅を除去する洗浄を行った後、研削刃と研削ホイールの接着に銅を含まない接着剤を用いた状態で行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
    
    

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