JP2009212440A - 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外周端部にリブの形成されたウェハの剛性の低減および生産コストを抑えつつ、ウェハの割れや欠け、反りを低減すること。
【解決手段】ウェハ１よりもわずかに大きい底板２１と、底板２１の外周に沿って、底板２１に垂直でリブ１２よりも高さの高い側壁２２と、を有する鋳型２０の底板２１に、裏面側の外周端部に、中央部１１より厚いリブ１２の形成されたウェハ１を設置し、真空吸着機構２３によって吸着を行う。ついで、鋳型２０の中に、粒子状または液状の樹脂部材５を散布する。ついで、鋳型２０に蓋２４を落とし込むことで、樹脂部材５の表面を平坦化する。ついで、樹脂部材５を硬化させることで、中央部１１とリブ１２との間の段差を解消する。
【選択図】図４

Description

この発明は、電力変換装置などに使用されるパワー半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関し、特にデバイス厚が薄い薄型半導体デバイスを製造する際に用いる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関する。

従来、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）において、パンチスルー型とノンパンチスルー型とが使用されている。まず、従来のパンチスルー型ＩＧＢＴの製造方法について説明する。なお、本明細書において、ｎまたはｐを冠した半導体は、それぞれ電子、正孔が多数キャリアであることを意味する。また、ｎ⁺やｎ^-などのように、ｎやｐに付す「⁺」または「^-」は、それぞれそれらが付されていない半導体の不純物濃度よりも比較的高濃度または比較的低濃度であることを表す。

図９は、従来のパンチスルー型ＩＧＢＴの構造について示す断面図である。パンチスルー型ＩＧＢＴは、オン時の低オン電圧化を目的としている。パンチスルー型ＩＧＢＴでは、コレクタ側からキャリアを注入してＩＧＢＴ内に高濃度のキャリアを充満させることに加え、高い電圧を支えるｎ⁺バッファ層１０２が設けられることで、薄いｎ^-層１０３を実現し、低オン電圧化を実現している。また、速いターンオフ時間を実現するために、ＩＧＢＴ内に充満したキャリアをすみやかに消去する事を目的としたライフタイムコントロールが併せて用いられる。これにより、キャリア輸送効率を低下させ、低いスイッチング損失を得られる。しかしながら、通常のオン状態においても、そのキャリア輸送効率を低下させる効果のためにオン電圧が増えてしまうという課題がある。図９においては、ｐ⁺コレクタ層１０１となる高不純物濃度のｐ型シリコン基板上に高不純物濃度のｎ型エピタキシャル層を成長させて、ｎ⁺バッファ層１０２を形成する。ついで、ｎ⁺バッファ層１０２の上に、低不純物濃度のｎ型エピタキシャル層を成長させて、ｎ^-ドリフト層１０３を形成する。パンチスルー型ＩＧＢＴは、このようにエピタキシャル成長法によって作製されたウェハを用いて製造される。

図１０は、従来のノンパンチスルー型ＩＧＢＴの構造について示す断面図である。ノンパンチスルー型ＩＧＢＴは、コレクタ側からのキャリアの注入を抑制し、注入効率を下げて輸送効率を上げるという、パンチスルー型ＩＧＢＴとは逆の設計思想に基づいている。すなわち、ライフタイムのコントロールを行わず、コレクタ（ｐ⁺層）の不純物濃度コントロールで、キャリアの注入効率の制御を行うものである。ノンパンチスルー型ＩＧＢＴは、ｎ型ＦＺ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｚｏｎｅ）ウェハなどの低価格のウェハを用いて製造される。図１０に示すように、ｎ型ＦＺウェハの表面構造は、たとえば、ｎ^-ドリフト層１０３の表面層の一部に、ｐベース領域１０４が設けられている。また、ｐベース領域１０４の表面層の一部に、ｎ⁺エミッタ領域１０５が設けられている。そして、ｎ⁺エミッタ領域１０５を貫通し、ｎ^-ドリフト層１０３に達するトレンチ１１０が設けられている。トレンチ１１０の内部には、ゲート酸化膜１０６を介してゲート電極１０７が設けられている。また、ゲート酸化膜１０６およびゲート電極１０７の上には絶縁膜１２０が設けられており、絶縁膜１２０によってゲート電極１０７とエミッタ電極１０８とが離れている。また、エミッタ電極１０８は、ｐベース領域１０４と、ｎ⁺エミッタ領域１０５と、に接するように設けられている。

このようなｎ型ＦＺウェハの表面構造をウェハのおもて面側に形成した後に、ウェハの裏面を削り、ｎ^-ドリフト層１０３を所定の厚さにする。ついで、ｎ型ＦＺウェハの裏側から、たとえば、ボロンイオンを照射する。照射されたボロンイオンの一部を、たとえば、４００度以下の低温度アニールにより活性化する。これにより、ｐ⁺コレクタ層１０１を形成する。そして、コレクタ電極１０９を、ｐ⁺コレクタ層１０１に接するように形成する。

近年、ＩＧＢＴでは、高性能化および低コスト化が重要な課題となっている。このため、スイッチング損失の低減と高速スイッチング特性の改善が可能であり、尚且つ低コスト化が可能であるノンパンチスルー型ＩＧＢＴが主流となっている。そして、ＩＧＢＴの特性を更に向上させるために、フィールドストップ（ＦＳ）層を用いた薄型のＩＧＢＴ構造が用いられるようになっている。

図１１は、ＦＺウェハを用いたフィールドストップ（ＦＳ）型ＩＧＢＴの構造について示す断面図である。ＦＳ型ＩＧＢＴでは、ｎ⁺バッファ層１０２をフィールドストップ層１０２として用いている。図１０に示したノンパンチスルー型ＩＧＢＴと同様に、キャリアの低注入、高輸送効率という基本動作を用いながら、ノンパンチスルー構造よりもベース層を薄くすることで更なるオン電圧、ターンオフ損失特性が改善されたものとなっている。図１１に示すＦＳ型ＩＧＢＴでは、表面側にデバイス構造を形成した後に、ｎ型ＦＺウェハの裏面を削って薄化した後、裏面からボロンイオンを照射する。そして、ウェハのおもて面を冷却しながら裏面にレーザ光を照射してアニールする。これによって、ボロン原子を活性化させることで、ｐ⁺コレクタ層１０１を形成する。

ここで、図１１に示すようなＦＳ型ＩＧＢＴの特性を向上させるためには、耐圧に応じてｎ^-ドリフト層１０３を薄くすればよい。具体的には、たとえば、耐圧が１２００ＶのＩＧＢＴを作成する場合、ｎ^-ドリフト層１０３の厚さを１２０μｍから１３０μｍ程度にすることで、十分に所望の性能を得ることができる。また、耐圧が６００ＶのＩＧＢＴを形成する場合、ｎ^-ドリフト層１０３の厚さを６０μｍから７０μｍ程度にすればよい。

ｎ^-ドリフト層１０３であるウェハを薄くする方法は、例えば、研削、研磨、混酸エッチング、アルカリエッチングまたは有機酸エッチングなどの方法がある。このように、ウェハの厚さを薄くすると、ウェハの反りが増大し、剛性が著しく低下する。したがって、その後の製造工程や搬送工程においてウェハを取り扱う際に、例えばアームや治具などでウェハを保持する強度が保てないという問題がある。また、イオン注入やダイシングの際にひびや割れが生じやすくなり、ウェハの不良率が増加してしまうという問題がある。

そこで、ウェハを薄くする際、または、ウェハを薄くした後に、ウェハの裏面へイオン注入やアニール処理を行う際の、ウェハの反りや割れを防ぐために、紫外線（ＵＶ）硬化性の接着剤によって、薄くする前のウェハのおもて面側に支持基板を接着する技術が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。また、ダイシング時にウェハにひびや割れが生じるのを防ぐため、薄くする前のウェハのおもて面側にダイシングラインに沿ってトレンチを形成した後に、ウェハの裏面から研削を行って個々のチップを形成する技術が提案されている（例えば、下記特許文献２参照。）。

さらに、別の方法としては、ウェハの裏面にリブ構造を設けたリブ構造のウェハが提案されている。図１２は、リブ構造のウェハの構造について示す図である。図１２に示すように、リブ構造のウェハ１は、例えば、ウェハ１の裏面側の外周に沿った周辺部を、１ｍｍから５ｍｍ程度の幅で、１２０μｍから８００μｍ程度の厚さをリブ１２として残し、ウェハの中央部１１のみを薄くしている。リブ構造のウェハ１を用いることで、反りが大幅に緩和されて、搬送工程においてウェハを取り扱う際に、ウェハ１を保持する強度が大幅に向上し、ウェハ１の割れや欠けを軽減することができる。

リブ構造のウェハ１は、ウェハ１の裏面側において、リブ１２と中央部１１との間に段差が生じる。このため、リブ構造のウェハ１をダイシングする際に、ウェハ１の裏面の中央部（リブの形成されていない凹部）１１とほぼ同じサイズのステージを用いてダイシングを行う技術が提案されている（例えば、下記特許文献３参照。）。

特開２００４−１４０１０１号公報 特開２００４−６６３５号公報 特開２００３−３３２２７１号公報

しかしながら、上述の特許文献３の技術では、上述したように、ウェハに合わせたステージなどの特別な保持台や治具が必要となり、既存のダイシング装置を使用することができない。このため、新たな設備投資が必要となり、半導体デバイスの生産コストが上昇してしまうという問題がある。

また、ダイシング工程の前に、研削、ブレードダイシングまたはレーザーダイシング等によってウェハの裏面に形成されたリブを除去してから、再度ブレードダイシングまたはレーザーダイシング等によってダイシングを行う方法が考えられる。しかしながら、リブを除去した後のウェハは通常の薄いウェハと同じであるため、ウェハの反りが増大し、剛性が低下するため、ウェハの取り扱いが困難である。また、ダイシングの際に割れや欠けが生じ易くなり、歩留まりが低下するという問題がある。

また、ダイシング工程の際に、リブを残したままウェハの裏面にダイシングテープを貼付する場合、ウェハで作製するデバイスの種類（例えば耐圧の違い）やウェハの径によってリブの深さや径が異なるため、リブの形状に合わせて、リブと中央部との段差を解消する手段が必要となる。

また、ダイシング工程の際に、デバイスの表面構造が形成されたウェハのおもて面側に保護テープを貼付し、ウェハの裏面側からダイシングを行う方法が考えられる。しかしながら、ウェハのおもて面側に形成されたスクライブラインを、ウェハの裏面側から検出するための装置が必要となる。したがって、新たな設備投資が必要となり、生産コストが上昇してしまうという問題がある。

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、ウェハの剛性の低減および生産コストを抑えつつ、ウェハの割れや欠け、反りを低減することのできる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置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装置の製造方法は、半導体ウェハのおもて面側の中央部にデバイスの表面構造を形成する表面構造形成工程と、前記半導体ウェハの裏面側の中央部を外周端部よりも薄くする薄層化工程と、 前記半導体ウェハの裏面側の中央部に樹脂部材を散布して、前記半導体ウェハの中央部と前記外周端部との段差を解消し、表面を平坦化する樹脂散布工程と、前記樹脂部材を硬化させる樹脂硬化工程と、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装置の製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記薄層化工程と、前記樹脂散布工程との間に、前記半導体ウェハよりわずかに大きく平坦な底板と、前記底板の外周に沿って、前記底板から起立し、前記半導体ウェハの外周端部よりも高さの高い側壁と、を有する鋳型の前記底板に、前記半導体ウェハのおもて面側を下にして、隙間がないように設置するウェハ設置工程を含むことを特徴とする。

また、請求項３の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１または２に記載の発明において、前記樹脂散布工程で前記鋳型に散布する前記樹脂部材は、粒子状であることを特徴とする。

また、請求項４の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１または２に記載の発明において、前記樹脂散布工程で前記鋳型に散布する前記樹脂部材は、液状であることを特徴とする。

また、請求項５の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、前記樹脂部材は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂であることを特徴とする。

また、請求項６の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項請求項１、２または４に記載の発明において、前記樹脂部材は、光硬化性樹脂であることを特徴とする。

また、請求項７の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項２〜６のいずれか一つに記載の発明において、前記薄層化工程と、前記ウェハ設置工程との間、もしくは前記ウェハ設置工程と、前記樹脂散布工程との間に、前記半導体ウェハのデバイスの表面構造が形成された領域の裏面側に、感圧型の粘着テープを貼付する裏面側貼付工程を含むことを特徴とする。

また、請求項８の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の発明において、前記樹脂硬化工程において、前記半導体ウェハの裏面の外周端部の上における硬化後の前記樹脂部材の高さが、０ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする。

また、請求項９の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項２〜８のいずれか一つに記載の発明において、前記ウェハ設置工程において、前記半導体ウェハの中央部のおもて面側に保護用テープを貼付して、当該保護用テープが貼付された前記半導体ウェハのおもて面側を下にして、前記底板に設置することを特徴とする。

また、請求項１０の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項２〜９のいずれか一つに記載の発明において、前記ウェハ設置工程において、前記半導体ウェハのおもて面側を下にして設置した後に、前記鋳型の底板から前記半導体ウェハを真空吸着することを特徴とする。

また、請求項１１の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項２〜１０のいずれか一つに記載の発明において、前記樹脂散布工程において、前記鋳型に前記樹脂部材を散布した後に、前記鋳型の側壁で囲まれた開口部よりわずかに小さく、前記鋳型の底板と対向する面が平坦である平板を、前記鋳型に落とし込み、前記樹脂部材の表面を平坦化することを特徴とする。

また、請求項１２の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項２〜１１のいずれか一つに記載の発明において、前記樹脂硬化工程の後に、前記半導体ウェハを前記鋳型から取り外す取り外し工程と、前記樹脂部材が硬化された前記半導体ウェハの裏面側をダイシング用の定盤に設置する裏面設置工程と、前記半導体ウェハの中央部をおもて面側から切断してチップ状にするチップ化工程と、を含むことを特徴とする。

また、請求項１３の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１２に記載の発明において、前記裏面設置工程において、前記半導体ウェハの裏面と、前記定盤とを、ダイシングテープを用いて貼付することを特徴とする。

また、請求項１４の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１２または１３に記載の発明において、前記裏面設置工程において、前記定盤に設けられた真空吸着機構によって、前記半導体ウェハの裏面側を真空吸着することを特徴とする。

また、請求項１５の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１２〜１４のいずれか一つに記載の発明において、前記チップ化工程の後に、チップ状に切断された前記半導体ウェハを、前記粘着テープの粘着面または前記樹脂部材から剥離する工程を含むことを特徴とする。

また、請求項１６の発明にかかる半導体装置の製造装置は、前記裏面側の中央部が外周端部よりも薄く加工された半導体ウェハよりわずかに大きく、前記半導体ウェハと対向する面が平坦な底板と、前記底板の外周に沿って、当該底板から起立し、前記半導体ウェハの外周端部よりも高さが高い側壁と、前記側壁で囲まれた開口部よりもわずかに小さく、前記底板と対向する面が平坦な平板と、を備えることを特徴とする。

また、請求項１７の発明にかかる半導体装置の製造装置は、請求項１６に記載の発明において、前記底板に、前記半導体ウェハのおもて面側を真空吸着するための機構が設けられていることを特徴とする。

また、請求項１８の発明にかかる半導体装置の製造装置は、請求項１６または１７に記載の発明において、前記底板と前記平板の対向する面を平行に保持する機構を備えることを特徴とする。

また、請求項１９の発明にかかる半導体装置の製造装置は、請求項１６〜１８のいずれか一つに記載の発明において、前記半導体ウェハの裏面側に熱硬化性樹脂を散布する場合、前記底板、前記側壁および前記平板が、当該熱硬化性樹脂の硬化温度よりも耐熱温度の高い材質であることを特徴とする。

また、請求項２０の発明にかかる半導体装置の製造装置は、請求項１６〜１８のいずれか一つに記載の発明において、前記半導体ウェハの裏面側に熱可塑性樹脂を散布する場合、前記底板、前記側壁および前記平板が、当該熱可塑性樹脂を塑性可能にする温度よりも耐熱温度の高い材質であることを特徴とする。

また、請求項２１の発明にかかる半導体装置の製造装置は、請求項１６〜１８のいずれか一つに記載の発明において、前記半導体ウェハの裏面側に光硬化性樹脂を散布する場合、少なくとも前記側壁および前記平板が、光線を透過する材質であることを特徴とする。

上述の請求項１〜１１の発明によれば、裏面の外周端部が中央部より厚い半導体ウェハにおいて、中央部の薄い部分に樹脂部材を散布し、硬化させることで、外周端部と中央部との段差を解消することができる。これにより、半導体ウェハを薄くした後の諸工程において、半導体ウェハの剛性を維持し、既存の装置で各処理をおこなうことができる。

上述した請求項１２〜１５の発明によれば、半導体ウェハの外周端部と中央部との段差が解消されているため、既存のダイシング装置を用いて、裏面の外周端部が中央部より厚い半導体ウェハを不具合なくダイシングすることができる。

上述した請求項１６〜２１の発明によれば、裏面の外周端部が中央部より厚い半導体ウェハの、外周端部と中央部との段差を簡単な方法で解消することができる。

本発明にかかる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置によれば、ウェハの剛性の低減および生産コストを抑えつつ、ウェハの割れや欠け、反りを低減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装置の製造方法および半導体装置の製造装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明およびすべての添付図面において、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。

（実施の形態）
図１〜図７は、実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の製造プロセスについて示す図である。まず、図１に示すように、ウェハ１のおもて面側にデバイスの表面構造２を形成する。ついで、ウェハ１の裏面側を一様に研削して、例えば１２０μｍから８００μｍ程度の厚さにする。ついで、例えば、座繰り研削と、弗酸、酢酸または硝酸系の混酸によるエッチングとを、順次行って、ウェハ１の中央部１１の厚さを、例えば１００μｍの厚さまで薄くする。このとき、ウェハ１の外周部の数ｍｍ（例えば３ｍｍ）は元のウェハ１の厚さのままにしておく。この外周端部がリブ１２である。このようにすることで、ウェハ１の中央部１１とリブ１２との間に段差が形成される。

なお、図１においては、リブ１２を外周端部にのみ形成しているが、例えばウェハ１の中央部１１の、おもて面側にデバイスの表面構造２が形成されていない領域の裏面側に、リブ１２を形成してもよい。この場合、外周端部のリブ１２の厚さと、中央部１１のリブ１２の厚さが異なっていてもよい。ついで、ウェハ１の裏面側に拡散層と電極とを形成する。ついで、図２に示すように、ウェハ１の裏面側の中央部１１のうち、少なくとも後にチップとなる領域に感圧型の粘着テープ３を気泡が入らないように貼り付ける。

ついで、図３に示すように、ウェハ１よりもわずかに大きい底板２１と、底板２１の外周に沿って、底板２１に垂直でリブ１２よりも高さの高い側壁２２と、を有する鋳型２０を用意する。ここで、側壁２２は、底板２１に垂直でなくてもよい。例えば、樹脂部材を硬化させた後に、取り出しやすい形状であればよい。具体的には、底板２１から、側壁２２で囲まれた開口部に向かって開いている構成でもよい。このような、鋳型２０と、後述する蓋によって、半導体装置の製造装置が構成されている。鋳型２０と、蓋とは、例えば、１軸となるように調整され、固定されており、軸に沿って蓋が上下可能な機構となっている。また、蓋の角度は、ねじ止めによって任意に固定することが可能でもよい。

そして、ウェハ１のおもて面側を下に向けて、ウェハ１のおもて面側を、鋳型２０の底板２１に隙間がないように設置する。ここで、ウェハ１と鋳型２０との間に隙間があると、後の樹脂散布工程において、ウェハ１のおもて面側に樹脂部材が回り込む。さらに、樹脂部材を硬化させることでウェハ１と鋳型２０とが樹脂部材によって接着されてしまう。このため、ウェハ１を鋳型２０から取り出す際に、ウェハ１に割れや欠けが生じるという問題がある。

このような問題を解消するための第１の方法としては、例えば、鋳型２０の底板２１に真空吸着機構２３を設けて、ウェハ１のおもて面側と鋳型２０の底板２１とを、例えば６０ｋＰａの吸引圧で、真空吸着する方法がある。この場合、鋳型２０の底板２１の真空吸着面の構造は、真空吸着によってウェハが損傷を受けない構造であればよい。具体的には、ポーラス構造でもよいし、真空吸着用の孔が一定の間隔で設けられた構造でもよい。

また、第２の方法としては、ウェハ１のおもて面側に、例えばポリエステル製の保護テープ４を貼付する方法がある。さらに、第１の方法と第２の方法を組み合わせてもよい。この場合、ウェハ１のおもて面側に保護テープ４を貼り付けた後に、鋳型２０の真空吸着機構２３によって保護テープ４を介してウェハ１のおもて面側を吸着する。

ついで、ウェハ１の設置された鋳型２０に、例えば粒子状または液状の樹脂部材５を、ウェハ１の中央部１１の凹部を完全に埋めるように散布する。このとき、樹脂部材５の厚さは、後に樹脂部材５が硬化された際に、リブ１２からの高さが０ｍｍ以上５ｍｍ以下となるようにする。その理由は、後述する。ここで、樹脂部材５が粒子状の場合、例えば熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が好ましい。また、樹脂部材５が液状の場合、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂または光硬化性樹脂が好ましい。

ここで、熱硬化性樹脂は、高温によって硬化するプラスチックであり、鎖のように細長いポリマから枝状に出ている側鎖（そくさ）が、別のポリマの側鎖と高温中で架橋反応する。その結果、ポリマ同士が３次元的に結合し合って動かなくなる。この架橋反応は不可逆反応であるため、一度硬化した熱硬化性樹脂を再び加熱してもそれほど軟化しない。主な熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリイミド（熱可塑性と熱硬化性の両方のタイプがある）などがある。

また、熱可塑性樹脂は、加熱によって原料全体が軟らかくなり、流動性を持つようになるプラスチックである。与えられる熱エネルギーによって鎖状ポリマ分子の各部位が自由運動を始め、流動性を持つようになることで軟化が起こる。軟化した熱可塑性樹脂を成形した後に冷却すると、ポリマ各部の自由運動が収まって流動性を失い、固化する。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリスチレンなどがある。

また、光硬化性樹脂としては、ラジカル重合反応のアクリル系ＵＶ樹脂とカチオン重合反応のエポキシ系樹脂に分別されるものがある。光硬化性樹脂は、光の照射によって短時間で硬化させることが可能な樹脂である。

ついで、図４に示すように、鋳型の底板２１と向かい合う面（平坦面）が平坦で、鋳型の側壁２２で囲まれた開口部よりもわずかに小さい鋳型の蓋２４を用意する。蓋２４を、鋳型の底板２１と平行となるように、鋳型２０に落とし込み、加圧することで、樹脂部材５の表面を平坦化する。ここで、鋳型の底板２１と、鋳型の蓋２４の平坦面とを平行にする方法としては、例えば、鋳型２０にウェハ１を設置する前に、鋳型の底板２１に鋳型の蓋２４の平坦面を接触させることで、鋳型の底板２１と鋳型の蓋２４とを平行な状態にする。そして、鋳型の蓋２４の角度をねじ止めなどにより固定し、鋳型の底板２１と垂直な方向にのみ可動な状態にする。なお、鋳型の底板２１と、鋳型の蓋２４とを平行にすることができる方法であれば、他の方法でもよい。

ついで、樹脂部材５を硬化させる。樹脂部材５として熱硬化性樹脂を用いた場合、硬化温度の熱を加えることで樹脂部材５を硬化させる。この場合、あらかじめ、耐熱温度が樹脂の硬化温度よりも高い材質で鋳型２０を形成しておく。なお、樹脂部材５に熱を加える方法は問わない。

また、樹脂部材５として熱可塑性樹脂を用いた場合、融点温度まで加熱した樹脂部材５を鋳型２０に散布した後に、冷却することで硬化させる。この場合、あらかじめ、耐熱温度が樹脂部材５の融点温度よりも高い材質で鋳型２０を形成しておく。

また、樹脂部材５として光硬化性樹脂を用いた場合、光線を照射することで樹脂を硬化させる。この場合、あらかじめ、例えば石英ガラスなどの光透過性のある材質で、少なくとも鋳型の側壁２２および蓋２４を形成しておく。このようにすることで、鋳型２０に蓋２４をした状態で樹脂部材５を硬化させることができる。なお、光源は問わないが、選択する光硬化性樹脂が光反応を起こす波長とし、樹脂部材５の全体を硬化させるように照射する。例えば紫外線硬化型エポキシ樹脂に対しては、波長が２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の紫外線を光源として選択する。

このとき、樹脂部材５の厚さは、リブ１２からの高さＨが０ｍｍ以上５ｍｍ以下となるようにする。好ましくは、薄くする前のウェハ１の厚さ程度にする。その理由は、樹脂部材５の厚さは、リブ１２からの高さＨが０ｍｍであっても、ウェハ１の中央部１１に樹脂部材５が硬化された後に、リブ１２と中央部１１とに段差が無ければよいからである。また、リブ１２からの高さＨが５ｍｍより大きくとなると、ウェハ１の搬送において必要となる空間が大きくなり、ウェハカセットに収納可能な枚数が減るので、生産効率が低下するからである。また、樹脂部材５の量が増えるためコストが高くなるからである。

ついで、図５に示すように、裏面側に樹脂部材５が硬化されたウェハ１を取り出す。ウェハ１のおもて面側に保護テープ４が貼付されている場合は、この保護テープ４を取り外す。

ついで、図６に示すように、ダイシングブレード３１によってウェハ１をダイシングし、個々のチップ１３に切り離す。ここで、ダイシングを行う場合、ウェハ１の裏面側に硬化された樹脂部材５の表面を、ダイシングテープを用いて既存のダイシングステージに貼り付ける。なお、ダイシングテープを貼り付けなくてもよいが、その場合、例えば樹脂部材５の硬化されたウェハ１の裏面側を真空吸着定盤によって固定する。そして、ダイシングブレード３１によってウェハ１を個々のチップ１３に切り離す際に、ウェハ１の中央部１１が完全に切断され、かつウェハ１の裏面側に硬化された樹脂部材５を完全に切断しないように、ダイシングブレード３１の高さを調節する。

ついで、図７に示すように、ウェハ１の裏面側に粘着テープ３が貼付されている場合、粘着テープ３の粘着面から、個々のチップ１３を剥離する。また、ウェハ１の裏面側に粘着テープ３が貼付されていない場合、樹脂部材５から個々のチップ１３を剥離する。これにより、ウェハ１のダイシングが完了する。

以上、説明したように、実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によれば、外周端部にリブが形成されたウェハの中央部とリブの段差を、樹脂部材を散布し硬化させることで解消することができる。これにより、既存のダイシング装置を用いてダイシングを行うことができるため、生産コストを抑えることができる。

（実施例）
上述した実施の形態にしたがい、耐圧が６００Ｖとなるパンチスルー型のＩＧＢＴを作製した。使用したウェハの直径は６インチである。また、ウェハの中央部の厚さを１００μｍとし、リブの幅を３ｍｍ、厚さを２００μｍとした。そして、ウェハに樹脂を散布し硬化させる条件および鋳型の構成を変えてそれぞれ５枚ずつサンプルを作製した。また、それぞれのウェハに対して、ウェハのおもて面側へ回り込んだ樹脂の有無、鋳型からウェハを破損させずに取り外せたか否か（鋳型からウェハ取り外し可否）、および、ダイシングの際にチップに破損があったか否か（ダイシング時基板破損有無）を調べた結果を図８に示す。

熱硬化性樹脂としては、熱硬化性エポキシを用いた。この場合、１２０℃の温度で３分間（１２０℃×３分）の熱処理を行うことで硬化させた。また、熱可塑性樹脂としては、低密度ポリエチレンを用いた。この場合、１１０℃の温度で３分間（１１０℃×３分）の熱処理をおこなった後に、冷却することで硬化させた。なお、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂を用いる場合、鋳型の側壁および蓋の材質（側壁・蓋材）を、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とした。

また、光硬化性樹脂としては、紫外線硬化性エポキシを用いた。この場合、波長が３６５ｎｍの紫外線を、８０Ｗ／ｃｍのエネルギーで照射することで硬化させた。照射時間は、樹脂の量にあわせて、３０秒間（８０Ｗ／ｃｍ×３０秒）、６０秒間（８０Ｗ／ｃｍ×６０秒）または１２０秒間（８０Ｗ／ｃｍ×１２０秒）とした。なお、光硬化性樹脂を用いる場合、鋳型の側壁および蓋の材質を、石英ガラスとした。

また、ウェハの裏面のリブの上に形成された硬化後の樹脂部材の高さ（樹脂高さ）を、０ｍｍから５ｍｍまで変化させた。さらに、鋳型の底面の吸着機構としては、セラミックポーラス材を用いて、底面全面を吸着面としたもの（セラミックポーラス）、または、アルマイト材を用いて、ピンホール型の孔を設けたもの（アルマイト吸着孔）を用いた。いずれの場合も、６０ｋＰａの吸引圧で真空吸着を行った。

図８に示すように、いずれの樹脂部材を用いても、真空吸着をおこなった場合、ウェハのおもて面側への樹脂の回り込みがないため、鋳型からウェハを破損させずに取り外すことが可能であることがわかった。また、ダイシングの際に個々のチップに破損がないため、歩留まりの低下を抑えることができる。

また、真空吸着を行わず（真空吸着無し）、ウェハのおもて面側に保護テープを貼付した場合、ウェハのおもて面側への樹脂の回り込みはあるが、鋳型からウェハを破損させずに取り外すことが可能な程度であることがわかった。また、ダイシングの際に個々のチップに破損がないため、歩留まりの低下を抑えることができる。

また、真空吸着を行わず、ウェハのおもて面側に保護テープを貼付しない場合、ウェハのおもて面側への樹脂の回り込みがあり、鋳型からウェハを破損させずに取り外すことができなかった。

実施例によれば、ウェハのおもて面側を鋳型に設置する際に、真空吸着を行うことで、またはウェハのおもて面側に保護テープを貼付することで、歩留まりの低下を抑え、生産コストを抑えることができることがわかった。

以上のように、本発明にかかる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置は、デバイス厚の薄い半導体装置を製造するのに有用であり、特に、電力変換装置などに使用されるパワー半導体装置を製造するのに適している。

実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の製造プロセスについて示す図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の製造プロセスについて示す図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の製造プロセスについて示す図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の製造プロセスについて示す図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の製造プロセスについて示す図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の製造プロセスについて示す図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の製造プロセスについて示す図である。 実施例について、ウェハのおもて面側へ回り込んだ樹脂の有無、鋳型からウェハを破損させずに取り外せたか否か（鋳型からウェハ取り外し可否）、および、ダイシングの際にチップに破損があったか否か（ダイシング時基板破損有無）を調べた結果を示す図である。 従来のパンチスルー型ＩＧＢＴの構造について示す断面図である。 従来のノンパンチスルー型ＩＧＢＴの構造について示す断面図である。 ＦＳ（フィールドストップ）型ＩＧＢＴの構造について示す断面図である。 リブ構造のウェハの構造について示す図である。

符号の説明

１ ウェハ
２ デバイスの表面構造
３ 粘着テープ
４ 保護テープ
５ 樹脂部材
１１ 中央部
１２ リブ
２０ 鋳型
２１ 底板
２２ 側壁
２４ 蓋

Claims (21)

1. 半導体ウェハのおもて面側の中央部にデバイスの表面構造を形成する表面構造形成工程と、
   前記半導体ウェハの裏面側の中央部を外周端部よりも薄くする薄層化工程と、
   前記半導体ウェハの裏面側の中央部に樹脂部材を散布して、前記半導体ウェハの中央部と前記外周端部との段差を解消し、表面を平坦化する樹脂散布工程と、
   前記樹脂部材を硬化させる樹脂硬化工程と、
   を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記薄層化工程と、前記樹脂散布工程との間に、
   前記半導体ウェハよりわずかに大きく平坦な底板と、前記底板の外周に沿って、前記底板から起立し、前記半導体ウェハの外周端部よりも高さの高い側壁と、を有する鋳型の前記底板に、前記半導体ウェハのおもて面側を下にして、隙間がないように設置するウェハ設置工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記樹脂散布工程で前記鋳型に散布する前記樹脂部材は、粒子状であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記樹脂散布工程で前記鋳型に散布する前記樹脂部材は、液状であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記樹脂部材は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記樹脂部材は、光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１、２または４に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記薄層化工程と、前記ウェハ設置工程との間、もしくは前記ウェハ設置工程と、前記樹脂散布工程との間に、
   前記半導体ウェハのデバイスの表面構造が形成された領域の裏面側に、感圧型の粘着テープを貼付する裏面側貼付工程を含むことを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記樹脂硬化工程において、前記半導体ウェハの裏面の外周端部の上における硬化後の前記樹脂部材の高さが、０ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記ウェハ設置工程において、前記半導体ウェハの中央部のおもて面側に保護用テープを貼付して、当該保護用テープが貼付された前記半導体ウェハのおもて面側を下にして、前記底板に設置することを特徴とする請求項２〜８のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記ウェハ設置工程において、前記半導体ウェハのおもて面側を下にして設置した後に、前記鋳型の底板から前記半導体ウェハを真空吸着することを特徴とする請求項２〜９のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記樹脂散布工程において、前記鋳型に前記樹脂部材を散布した後に、前記鋳型の側壁で囲まれた開口部よりわずかに小さく、前記鋳型の底板と対向する面が平坦である平板を、前記鋳型に落とし込み、前記樹脂部材の表面を平坦化することを特徴とする請求項２〜１０のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記樹脂硬化工程の後に、前記半導体ウェハを前記鋳型から取り外す取り外し工程と、
    前記樹脂部材が硬化された前記半導体ウェハの裏面側をダイシング用の定盤に設置する裏面設置工程と、
    前記半導体ウェハの中央部をおもて面側から切断してチップ状にするチップ化工程と、
    を含むことを特徴とする請求項２〜１１のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記裏面設置工程において、前記半導体ウェハの裏面と、前記定盤とを、ダイシングテープを用いて貼付することを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
14. 前記裏面設置工程において、前記定盤に設けられた真空吸着機構によって、前記半導体ウェハの裏面側を真空吸着することを特徴とする請求項１２または１３に記載の半導体装置の製造方法。
15. 前記チップ化工程の後に、チップ状に切断された前記半導体ウェハを、前記粘着テープの粘着面または前記樹脂部材から剥離する工程を含むことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
16. 前記裏面側の中央部が外周端部よりも薄く加工された半導体ウェハよりわずかに大きく、前記半導体ウェハと対向する面が平坦な底板と、
    前記底板の外周に沿って、当該底板から起立し、前記半導体ウェハの外周端部よりも高さが高い側壁と、
    前記側壁で囲まれた開口部よりもわずかに小さく、前記底板と対向する面が平坦な平板と、
    を備えることを特徴とする半導体装置の製造装置。
17. 前記底板に、前記半導体ウェハのおもて面側を真空吸着するための機構が設けられていることを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造装置。
18. 前記底板と前記平板の対向する面を平行に保持する機構を備えることを特徴とする請求項１６または１７に記載の半導体装置の製造装置。
19. 前記半導体ウェハの裏面側に熱硬化性樹脂を散布する場合、前記底板、前記側壁および前記平板が、当該熱硬化性樹脂の硬化温度よりも耐熱温度の高い材質であることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一つに記載の半導体装置の製造装置。
20. 前記半導体ウェハの裏面側に熱可塑性樹脂を散布する場合、前記底板、前記側壁および前記平板が、当該熱可塑性樹脂を塑性可能にする温度よりも耐熱温度の高い材質であることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一つに記載の半導体装置の製造装置。
21. 前記半導体ウェハの裏面側に光硬化性樹脂を散布する場合、少なくとも前記側壁および前記平板が、光線を透過する材質であることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一つに記載の半導体装置の製造装置。

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