JPWO2012014717A1 - 半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

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Abstract

冷却機構（６１）を有する半導体デバイス（１０）を製造するための製造方法であって、シリコンで形成された板状の加工対象物（１）にレーザ光（Ｌ）を集光させることにより、加工対象物（１）の内部に改質領域（７）を改質領域形成予定ライン（５）に沿って延在するよう形成する改質領域形成工程と、改質領域形成工程の後、加工対象物（１）に異方性エッチング処理を施すことにより、改質領域（７）に沿ってエッチングを選択的に進展させ、冷却媒体（６１）を流通させるための流路を冷却機構（６１）として加工対象物（１）の内部に形成するエッチング処理工程と、加工対象物（１）の一主面側に機能素子（１５）を形成する機能素子形成工程と、を含んで成る。

Description

本発明は、半導体デバイスの製造方法に関し、特に、冷却機構を有する半導体デバイスを製造するための製造方法に関する。
従来、例えば特許文献１に記載されているように、冷却機構を有する半導体デバイスを製造するための製造方法として、半導体チップ等の機能素子を基板上に搭載し、当該基板を熱伝導樹脂で封止し、そしてその上に冷却フィンを設けるものが知られている。この特許文献１に記載された製造方法では、冷却フィンの溝深さが、機能素子の発熱量に応じて調整されている。
特開２００１−１５６７５号公報
ここで、上記従来技術では、機能素子よりも大型の冷却フィン等の間接冷却手段を設ける必要があることから、大型化し易く、且つ冷却効率が低くなってしまう虞がある。かかる虞は、高出力の半導体デバイスを製造する場合、顕著となる。
そこで、本発明は、冷却効率の向上及び小型化が可能な半導体デバイスを製造することができる半導体デバイスの製造方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明の一側面に係る半導体デバイスの製造方法は、冷却機構を有する半導体デバイスを製造するための製造方法であって、シリコンで形成された板状の加工対象物にレーザ光を集光させることにより、加工対象物の内部に改質領域を改質領域形成予定ラインに沿って延在するよう形成する改質領域形成工程と、改質領域形成工程の後、加工対象物に異方性エッチング処理を施すことにより、改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させ、冷却媒体を流通させるための流路を冷却機構として加工対象物の内部に形成するエッチング処理工程と、加工対象物の一主面側に機能素子を形成する機能素子形成工程と、を含む。
この半導体デバイスの製造方法では、冷却媒体を流通させるための流路を加工対象物の内部に一体的に形成することができ、よって、冷却手段を別途設けることなく直接冷却が可能な半導体デバイスが得られることとなる。すなわち、冷却効率の向上及び小型化が可能な半導体デバイスを製造することができる。
また、本発明の一側面に係る半導体デバイスの製造方法は、冷却機構を有する半導体デバイスを製造するための製造方法であって、シリコンで形成された板状の加工対象物にレーザ光を集光させることにより、加工対象物の内部に改質領域を改質領域形成予定ラインに沿って延在するよう形成する改質領域形成工程と、改質領域形成工程の後、加工対象物に異方性エッチング処理を施すことにより、改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させ、冷却媒体を充填させるための空間を加工対象物の内部に形成するエッチング処理工程と、空間に冷却媒体を充填して冷却機構を加工対象物の内部に形成する工程と、加工対象物の一主面側に機能素子を形成する機能素子形成工程と、を含む。
この半導体デバイスの製造方法では、冷却媒体を充填させるための空間を加工対象物の内部に一体的に形成し、当該空間に冷却媒体を充填して冷却機構を加工対象物の内部に形成することができる。よって、冷却手段を別途設けることなく直接冷却が可能な半導体デバイスが得られることとなる。すなわち、冷却効率の向上及び小型化が可能な半導体デバイスを製造することができる。
また、改質領域形成工程では、加工対象物において一主面の反対側の他主面に露出する他の改質領域を、改質領域の延在途中に連続するように加工対象物の厚さ方向に沿って形成し、エッチング処理工程では、他の改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させることにより、エッチング剤を他の改質領域から改質領域へと進入させてもよい。この場合、改質領域に沿ってエッチングを進展させて流路を形成する際、かかる改質領域のエッチングの進展を他の改質領域によって所望に制御することができる。
このとき、他の改質領域に沿ってエッチングを進展させることにより形成された孔を閉塞する工程をさらに含む場合がある。また、機能素子形成工程は、エッチング処理工程の後に実施される場合がある。
本発明によれば、冷却効率の向上及び小型化が可能な半導体デバイスを製造することが可能となる。
改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。 改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。 図２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。 レーザ加工後の加工対象物の平面図である。 図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。 図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。 第１実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。 (ａ)は第１実施形態に係る半導体デバイスの製造方法のフローを説明するための加工対象物を示す平面図、(ｂ)は図８（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂ線に沿った加工対象物の断面図である。 (ａ)は図８（ｂ）の続きを示す加工対象物の断面図、(ｂ)は図９（ａ）の続きを示す加工対象物の断面図、(ｃ)は図９（ｂ）の続きを示す加工対象物の断面図である。 (ａ)は図９（ｃ）の続きを示す加工対象物の平面図、(ｂ)は図１０（ａ）のＸｂ−Ｘｂ線に沿った加工対象物の断面図である。 (ａ)は図１０（ｂ）の続きを示す加工対象物の断面図、(ｂ)は図１１（ａ）の続きを示す加工対象物の断面図、(ｃ)は図１１（ｂ）の続きを示す加工対象物の断面図、(ｄ)は図１１（ｃ）の続きを示す加工対象物の断面図である。 (ａ)は図１１（ｄ）の続きを示す加工対象物の断面図、(ｂ)は図１２（ａ）の続きを示す加工対象物の断面図、(ｃ)は図１２（ｂ）の続きを示す加工対象物の断面図、(ｄ)は図１２（ｃ）の続きを示す加工対象物の断面図である。 (ａ)は図１２（ｄ）の続きを示す加工対象物の断面図、(ｂ)は図１３（ａ）の続きを示す加工対象物の断面図、(ｃ)は図１３（ｂ）の続きを示す加工対象物の断面図、(ｄ)は図１３（ｃ）の続きを示す加工対象物の断面図である。 (ａ)は第２実施形態に係る半導体デバイスの製造方法のフローを説明するための加工対象物を示す平面図、(ｂ)は図１４（ａ）のXIVｂ−XIVｂ線に沿った加工対象物の断面図である。 図１４（ｂ）の続きを示す加工対象物の拡大断面図である。 (ａ)は第３実施形態に係る半導体デバイスの製造方法のフローを説明するための加工対象物を示す平面図、(ｂ)は図１６（ａ）のXVIｂ−XVIｂ線に沿った加工対象物の断面図である。
以下、好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法では、加工対象物の内部にレーザ光を集光させて改質領域を形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図１〜図６を参照して以下に説明する。
図１に示すように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。
このレーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された板状の加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して改質領域形成予定ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、改質領域形成予定ライン５に沿った改質領域が加工対象物１に形成されることとなる。
加工対象物１としては、半導体材料や圧電材料等が用いられ、図２に示すように、加工対象物１には、改質領域形成予定ライン５が設定されている。ここでの改質領域形成予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示すように、加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを改質領域形成予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４〜図６に示すように、改質領域７が改質領域形成予定ライン５に沿って加工対象物１の内部に形成され、この改質領域７が、後述のエッチング（食刻）による除去領域８となる。
なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、改質領域形成予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、３次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。また、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。
ちなみに、ここでは、レーザ光Ｌが、加工対象物１を透過すると共に加工対象物１の内部の集光点近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。一般的に、表面３から溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）場合、加工領域は表面３側から徐々に裏面側に進行する。
ところで、本実施形態に係る改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域７としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。さらに、改質領域７としては、加工対象物１の材料において密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある（これらをまとめて高密転移領域ともいう）。
また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、さらにそれら領域の内部や改質領域７と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は改質領域７の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１としては、シリコンを含む、又はシリコンからなるものが挙げられる。
ここで、本実施形態では、加工対象物１に改質領域７を形成した後、この加工対象物１にエッチング処理を施すことにより、改質領域７に沿って（すなわち、改質領域７、改質領域７に含まれる亀裂、又は改質領域７から延びる亀裂に沿って）エッチングを選択的に進展させ、加工対象物１における改質領域７に沿った部分を除去する。なお、この亀裂は、クラック、微小クラック、割れ等とも称される（以下、単に「亀裂」という）。
本実施形態のエッチング処理では、例えば、毛細管現象等を利用して、加工対象物１の改質領域７に含まれる又は該改質領域７から延びる亀裂にエッチング剤を浸潤させ、亀裂面に沿ってエッチングを進展させる。これにより、加工対象物１では、亀裂に沿って選択的且つ高いエッチングレートでエッチングを進展させ除去する。これと共に、改質領域７自体のエッチングレートが高いという特徴を利用して、改質領域７に沿って選択的にエッチングを進展させ除去する。
エッチング処理としては、例えばエッチング剤に加工対象物１を浸漬する場合（ディッピング方式：Dipping）と、加工対象物１を回転させつつエッチング剤を塗布する場合（スピンエッチング方式：SpinEtching）とがある。
エッチング剤としては、例えば、ＫＯＨ(水酸化カリウム)、ＴＭＡＨ(水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液)、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）、ＣｓＯＨ（水酸化セシウム）、ＮＨ４ＯＨ（水酸化アンモニウム）、ヒドラジン等が挙げられる。また、エッチング剤としては、液体状のものだけでなく、ゲル状（ゼリー状，半固形状）のものを用いることができる。ここでのエッチング剤は、常温〜１００℃前後の温度で用いられ、必要とされるエッチングレート等に応じて適宜の温度に設定される。例えば、シリコンで形成された加工対象物１をＫＯＨでエッチング処理する場合には、好ましいとして、約６０℃とされる。
また、本実施形態では、エッチング処理として、特定方向のエッチング速度が速い（若しくは遅い）エッチングである異方性エッチング処理を行っている。この異方性エッチング処理の場合には、比較的薄い加工対象物だけでなく厚いもの（例えば、厚さ８００μｍ〜１００μｍ）にも適用できる。また、この場合、改質領域７を形成する面が面方位と異なるときにも、この改質領域７に沿ってエッチングを進行させることができる。つまり、ここでの異方性エッチング処理では、結晶方位に倣った面方位のエッチングに加えて、結晶方位に依存しないエッチングも可能である。
次に、第１実施形態に係る半導体デバイスの製造方法ついて詳細に説明する。図７は、本実施形態を示すフローチャートであり、図８〜１３は、本実施形態を説明するためのフロー図である。
本実施形態は、例えばＣＰＵ（Central ProcessingUnit）やハイパワートランジスタ等の半導体デバイス（シリコンデバイス）を製造するものであり、ここでは、図１３に示すように、加工対象物１に機能素子１５が搭載されて成るＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサを製造する。また、特に本実施形態では、図１０に示すように、加工対象物１内に３次元微細加工を施すことにより、冷却媒体が流通される微細孔であるマイクロ流路（流路）２４を冷却機構として加工対象物１内に形成する。ここでのマイクロ流路２４は、加工対象物１内部における厚さ方向中央位置に、表面３視で一の方向に沿って折り返されるよう蛇行して当該一の方向の直交方向に進行する波状に延在している。
加工対象物１は、照射するレーザ光Ｌの波長（例えば１０６４ｎｍ）に対して透明なシリコン基板である。ここでの加工対象物１は、Ｐ型シリコン基板とされ、（１００）面となる表面（一主面）３及び裏面２１（他主面）を有している。この加工対象物１には、改質領域形成予定ラインが３次元的な座標指定によりプログラマブルに設定されている。
改質領域形成予定ラインは、形成するマイクロ流路２４に対応して延在するよう設定されている。つまり、改質領域形成予定ラインは、表面３視において一の方向に沿って折り返されるよう蛇行して当該一の方向の直交方向に進行する波状に設定されている。機能素子１５は、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、或いは回路として形成された回路素子等である。
本実施形態において加工対象物１を加工する場合、まず、加工対象物１にレーザ光Ｌを集光させることにより、加工対象物１の内部に改質領域７を形成する（図７のＳ１）。具体的には、加工対象物１の表面３側を上方にして載置台に載置して保持する。そして、加工対象物１の内部における厚さ方向中央部にレーザ光Ｌの集光点（以下、単に「集光点」という）を合わせ、当該集光点を改質領域形成予定ラインに沿って移動しつつ、レーザ光Ｌを表面３側から照射する。これにより、図８に示すように、形成するマイクロ流路２４（図１０参照）に沿って連続的な改質領域７ａ（すなわち、表面３視において折り返されるよう蛇行する波状な改質領域７）を、加工対象物１の内部のみに形成する。
これに併せ、集光点を改質領域形成予定ラインの一端に併せ、当該集光点を厚さ方向に裏面２１まで移動しつつ、レーザ光Ｌを表面３側から照射する。また、集光点を改質領域形成予定ラインの他端に併せ、当該集光点を厚さ方向に裏面２１まで移動しつつ、レーザ光Ｌを表面３側から照射する。これにより、マイクロ流路２４の流出入部２４ｘ（図９参照）を構成するものとして、裏面２１に露出し且つ改質領域７ａの一端及び他端のそれぞれに連続する改質領域７ｂ，７ｂを、厚さ方向に沿ってそれぞれ形成する。
なお、ここでは、パルスレーザ光をレーザ光Ｌとしてスポット照射することから、形成される改質領域７は改質スポットで構成されている。また、改質領域７には、該改質領域７から発生した亀裂が内包されて形成されている（以下の改質領域７について同じ）。
次に、加工対象物１に対し、例えば８５℃のＫＯＨをエッチング剤として用いて異方性エッチング処理を施す（図７のＳ２）。これにより、図９（ａ）に示すように、加工対象物１において裏面２１から改質領域７ｂへとエッチング剤が進入されて浸潤され、改質領域７ｂに沿ってエッチングが進展されて加工対象物１が除去され、その結果、流出入部２４ｘが形成される。そして、図９（ｂ），（ｃ）に示すように、改質領域７ｂから改質領域７ａへとエッチング剤が進入されて浸潤され、改質領域７ａに沿ってエッチングが進展されて加工対象物１が除去され、その結果、図１０に示すように、マイクロ流路２４の形成が完了される。
次に、加工対象物１の表面３側に機能素子１５を形成する（図７のＳ３）。具体的には、まず、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、加工対象物１を洗浄し乾燥した後、熱酸化処理を施して表面３上に二酸化シリコン膜３１（ＳｉＯ２）を成長させ、この二酸化シリコン膜３１上に感光性樹脂膜であるフォトレジスト３２を塗布する。続いて、図１１（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ処理によりフォトレジスト３２をパターニングした後、このフォトレジスト３２をマスクとして二酸化シリコン膜３１をエッチングにより除去し、加工対象物１の表面３の所定部分を露出させる。
続いて、図１１（ｄ）に示すように、フォトレジスト３２を除去し洗浄した後、二酸化シリコン膜３１をマスクとしてリンイオン３３を表面３に注入し、所定分布を有するＮ型領域３４を加工対象物１の表面３側に形成する。続いて、図１２（ａ）に示すように、二酸化シリコン膜３１を溶解除去して洗浄し、表面３にパッド膜３５（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜３６（Ｓｉ３Ｎ４）及びフォトレジスト３７をこの順に形成する。そして、フォトリソグラフィ処理によりフォトレジスト３７をパターニングした後、このフォトレジスト３７をマスクとしてパッド膜３５及びシリコン窒化膜３６をエッチングにより除去し、加工対象物１の表面３の所定部分を露出させる。
続いて、図１２（ｂ）に示すように、フォトレジスト３７を剥離し洗浄した後、シリコン窒化膜３６をマスクとして、加工対象物１の表面３側にフィールド膜３８（ＳｉＯ２）を部分的に形成する。そして、図１２（ｃ）に示すように、パッド膜３５及びシリコン窒化膜３６を除去し洗浄した後、熱酸化法によってゲート膜３９（ＳｉＯ２）を成長させる。続いて、図１２（ｄ）に示すように、多結晶シリコン膜４０を表面３上に堆積させ、フォトリソグラフィ処理により多結晶シリコン膜４０をパターニングし、ゲート電極４１を形成した後、このゲート電極４１をマスクとしてゲート膜３９をエッチングにより除去する。
続いて、図１３（ａ）に示すように、Ｐチャネルトランジスタ側（図示左側）をレジスト膜４２で覆い、Ｎチャネルトランジスタ側（図示右側）にヒ素４３を注入し、加工対象物１の表面３にソース領域４４及びドレイン領域４５を形成する。一方、図１３（ｂ）に示すように、Ｎチャネルトランジスタ側をレジスト膜４６で覆い、Ｐチャネルトランジスタ側にボロン４７を注入し、加工対象物１の表面３にソース領域４８及びドレイン領域４９を形成する。
そして、図１３（ｃ）に示すように、層間絶縁膜５０（ＳｉＯ２）を表面３上に堆積させると共に、フォトリソグラフィ処理により層間絶縁膜５０をパターニングし、電極引出口５１を形成する。最後に、図１３（ｄ）に示すように、アルミ膜を表面３上に堆積させると共に、フォトリソグラフィ処理によりアルミ膜をパターニングし、導通部５３を形成する。これにより、Ｐチャネルトランジスタ５４及びＮチャネルトランジスタ５５を表面３側に機能素子１５として備えたＣＭＯＳセンサが、半導体デバイス１０として形成されることとなる。その後、半導体デバイス１０は、例えば、回路基板上に半田ボールを介して電気的に接続される。
以上、本実施形態では、シリコン基板である加工対象物１の内部に表面３及び裏面２１に露出しない連続的な改質領域７を形成し、この改質領域７を異方性エッチングで除去することによって、半導体デバイス１０の内部にて冷却媒体を流すことができるマイクロ流路２４を形成している。よって、マイクロ流路２４を加工対象物１の内部に一体的に形成でき、冷却手段を別途設けることなく直接冷却が可能な半導体デバイスが得られることとなる。すなわち、本実施形態によれば、冷却効率の向上及び小型化が可能な半導体デバイス１０を製造することができる。
なお、エッチング剤に添加物を添加することで特定の結晶方位のエッチングレートが変化する場合があることから、所望のエッチングレートで異方性エッチング処理を行うべく、加工対象物１の結晶方位に応じた添加物をエッチング剤に添加してもよい。
次に、第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においては、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
図１４は本実施形態を説明するための加工対象物を示す図であり、図１５は本実施形態の異方性エッチング処理を説明するための加工対象物の拡大断面図である。本実施形態が上記第１実施形態と異なる点は、表面３視にて波状に延びるマイクロ流路２４（図１０参照）に代えて、表面３視にて矩形螺旋状に延びるマイクロ流路を冷却機構として加工対象物１内に形成する点である。
具体的には、まず、加工対象物１の内部にレーザ光Ｌを集光させることにより、図１４に示すように、表面３視において加工対象物１の中心から矩形螺旋状に延在する改質領域６７ａを、加工対象物１の内部にのみ形成する。これと共に、マイクロ流路の流出入部を構成するものとして、裏面２１に露出し且つ改質領域６７ａの一端に連続する改質領域６７ｂと、裏面２１に露出し且つ改質領域６７ａの他端に連続する改質領域６７ｂとを、厚さ方向に沿ってそれぞれ形成する。
これに加え、本実施形態では、加工対象物１の内部にレーザ光Ｌを集光させることにより、後段の異方性エッチング処理においてエッチング剤を改質領域６７ａへと導くものとして、加工対象物１に改質領域６７ｃを複数形成する。改質領域６７ｃは、裏面２１に露出し且つ改質領域６７ａの延在途中に連続するように、加工対象物１の厚さ方向に沿って延在している。換言すると、改質領域６７ｃは、加工対象物１の内部において表面３に沿った方向に連続的に形成される改質領域６７ａの途中（一端と他端との間）の所定位置から、厚さ方向に沿って裏面２１に至るまで連続的に延在している。
次に、加工対象物１に対し、異方性エッチング処理を施す。これにより、加工対象物１において裏面２１から改質領域６７ｂへとエッチング剤が進入されて浸潤され、改質領域６７ｂに沿ってエッチングが進展される。そして、この改質領域６７ｂから改質領域６７ａへとエッチング剤が進入されて浸潤され、改質領域６７ａに沿ってエッチングが進展される。これと共に、本実施形態では、図１４，１５に示すように、裏面２１から改質領域６７ｃへとエッチング剤が進入されて浸潤され、改質領域６７ｃに沿ってエッチングが進展され、そして、この改質領域６７ｃからも改質領域６７ａへとエッチング剤が進入されて浸潤され、改質領域６７ａに沿ってエッチングが進展される。
以上、本実施形態においても、冷却効率の向上及び小型化が可能な半導体デバイス１０を製造するという上記作用効果を奏する。
また、本実施形態では、上述したように、裏面２１に露出し且つ改質領域６７ａの延在途中に連続するように改質領域６７ｃを加工対象物１に形成しており、この改質領域６７ｃに沿ってエッチングを選択的に進展させることにより、当該改質領域６７ｃから改質領域６７ａへとエッチング剤を進入させている。これにより、改質領域６７ａに沿ってエッチングしてマイクロ流路を形成する際、かかる改質領域６７ａのエッチングの進展（エッチングレート）を改質領域６７ｃによって所望に制御することができる。
なお、加工対象物１において改質領域６７ａの矩形螺旋の角部は、表面３視で面取りされるように（１１１）面を有する場合がある。この場合、後段の異方性エッチング処理では、（１１１）面でエッチストップ（etch stop）することから、マイクロ流路の矩形螺旋の角部が面取りされて滑らかになり、マイクロ流路における冷却媒体の流通性を向上させることができる。
ちなみに、本実施形態では、改質領域６７ｃに沿ってエッチングが進展されることで形成される孔６４ｙ（図１４，１５参照）を、異方性エッチング処理後に埋設する場合がある。この場合、製造された半導体デバイス１０において、孔６４ｙに起因した製品上等の悪影響を抑制することが可能となる（以下、同様）。
次に、第３実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においては、上記第２実施形態と異なる点について主に説明する。
図１６は本実施形態を説明するための加工対象物を示す図である。本実施形態では、加工対象物１に改質領域７を形成した後（図１４参照）、加工対象物１に対して異方性エッチング処理を施し、この改質領域７に沿ってエッチングを進展させる。これにより、図１６に示すように、加工対象物１内に、表面３視にて矩形螺旋状に延びる空間６２を形成する。なお、空間６２には、上記実施形態と同様に、流出入部６２ａ，６２ｂが形成されている。続いて、例えば無電解メッキにより、空間６２に冷却媒体６１を充填する。これにより、加工対象物１の内部に冷却機構６１を形成する。そして、上記実施形態と同様に、加工対象物１の表面３側に機能素子１５を形成する。
冷却媒体６１としては、熱伝導性の高い材料が用いられる。例えば冷却媒体６１としては、Ｃｕ、Ａｌ等が用いられる場合や、その他の金属材料が用いられる場合がある。冷却機構６１は、外部から冷却媒体６１を冷却させることにより、半導体デバイスを冷却する。
以上、本実施形態においても、冷却効率の向上及び小型化が可能な半導体デバイスを製造するという上記作用効果を奏する。なお、本実施形態では、空間６２を形成後であって冷却媒体６１を充填前に、機能素子１５を形成してもよい。
以上、好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
例えば、改質領域７を形成する際のレーザ光入射面は、加工対象物１の表面３に限定されるものではなく、加工対象物１の裏面２１であってもよい。また、上記第２実施形態では、エッチング剤を改質領域６７ａへと導くための改質領域６７ｃを加工対象物１に複数形成したが、この改質領域６７ｃと同様な改質領域を上記第１実施形態において適宜形成してもよい。この場合、エッチング剤を改質領域７ａへと好適に導くことができ、改質領域７ａに沿ったエッチングの進展を所望に制御することが可能となる。
また、上記実施形態では、改質領域７を形成し、異方性エッチング処理を施した後に機能素子１５を形成しているが、機能素子１５を形成し、改質領域７を形成した後に異方性エッチング処理を施してもよいし、改質領域７を形成し、機能素子１５を形成した後に異方性エッチング処理を施してもよい。これらの場合、機能素子１５の形成後に該機能素子１５が保護膜等で保護される。なお、形成する流路の形状は、種々の形状の流路であってもよく、要は、加工対象物１の内部に形成されていればよい。
本発明によれば、冷却効率の向上及び小型化が可能な半導体デバイスを製造することが可能となる。
１…加工対象物、３…表面（一主面）、５…改質領域形成予定ライン、７，７ａ，７ｂ，６７ａ〜６７ｃ…改質領域、１０…半導体デバイス、１５…機能素子、２１…裏面（他主面）、２４…マイクロ流路（流路）、６１…冷却媒体、６２…空間、６４ｙ…孔、Ｌ…レーザ光。

Claims (5)

  1. 冷却機構を有する半導体デバイスを製造するための製造方法であって、
    シリコンで形成された板状の加工対象物にレーザ光を集光させることにより、前記加工対象物の内部に改質領域を改質領域形成予定ラインに沿って延在するよう形成する改質領域形成工程と、
    前記改質領域形成工程の後、前記加工対象物に異方性エッチング処理を施すことにより、前記改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させ、冷却媒体を流通させるための流路を前記冷却機構として前記加工対象物の内部に形成するエッチング処理工程と、
    前記加工対象物の一主面側に機能素子を形成する機能素子形成工程と、を含む半導体デバイスの製造方法。
  2. 冷却機構を有する半導体デバイスを製造するための製造方法であって、
    シリコンで形成された板状の加工対象物にレーザ光を集光させることにより、前記加工対象物の内部に改質領域を改質領域形成予定ラインに沿って延在するよう形成する改質領域形成工程と、
    前記改質領域形成工程の後、前記加工対象物に異方性エッチング処理を施すことにより、前記改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させ、冷却媒体を充填させるための空間を前記加工対象物の内部に形成するエッチング処理工程と、
    前記空間に冷却媒体を充填して前記冷却機構を前記加工対象物の内部に形成する工程と、
    前記加工対象物の一主面側に機能素子を形成する機能素子形成工程と、を含む半導体デバイスの製造方法。
  3. 前記改質領域形成工程では、前記加工対象物において前記一主面の反対側の他主面に露出する他の改質領域を、前記改質領域の延在途中に連続するように前記加工対象物の厚さ方向に沿って形成し、
    前記エッチング処理工程では、前記他の改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させることにより、エッチング剤を前記他の改質領域から前記改質領域へと進入させる請求項１又は２記載の半導体デバイスの製造方法。
  4. 前記他の改質領域に沿ってエッチングを進展させることにより形成された孔を閉塞する工程をさらに含む請求項３記載の半導体デバイスの製造方法。
  5. 前記機能素子形成工程は、前記エッチング処理工程の後に実施される請求項１〜４の何れか一項記載の半導体デバイスの製造方法。
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