特許 7400518 半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20231212BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 L

H01L21/28 301B

H01L21/28 301S

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020020924

(22)【出願日】2020-02-10

(65)【公開番号】P2021128961

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2022-06-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】戸川 勤博

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 行彦

【審査官】井上 和俊

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－１６６９２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｈ０１Ｌ ２１／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体装置の製造方法であって、
シリコンを含有する半導体ウェハの下面を覆う金属層を形成する工程と、
前記金属層の表面に光を照射することによって、前記半導体ウェハと前記金属層の界面にシリサイド層を形成する工程と、
前記半導体ウェハを上側からダイシングする工程、
を備え、
前記シリサイド層を形成する前記工程では、前記半導体ウェハの前記下面において、前記ダイシングによって切削されるダイシング領域内の温度が、前記ダイシング領域外の温度よりも高くなるように前記ダイシング領域内と前記ダイシング領域外とに前記光を照射することにより、前記ダイシング領域内と前記ダイシング領域外とに前記シリサイド層を形成し、前記ダイシング領域内の前記半導体ウェハの前記下面に臨む範囲に前記ダイシング領域外の半導体領域よりも強度が低い歪み層を形成する、
製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示の技術は、半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、半導体装置の製造方法が開示されている。この製造方法では、半導体ウェハの上面から、ダイシングによって切削されるダイシング領域内に不純物を注入する。これにより、ダイシング領域内には、半導体ウェハの内部に半導体ウェハの上面に露出するダメージ層（すなわち、他の半導体領域よりも硬度が低い領域）を形成する。その後、半導体ウェハの上面側からダイシング領域に沿ってダイシングすることによって、半導体ウェハを複数の半導体装置に分割する。この製造方法では、半導体ウェハの上面に露出するダメージ層に沿ってダイシングを行うため、ダイシングブレードが半導体ウェハ内に入り込み易く、チッピングが生じることを抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－３３１４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の製造方法では、半導体ウェハの上面におけるチッピングを抑制する効果はあるものの、半導体ウェハの下面において生じ得るチッピングについては考慮されていない。特許文献１の製造方法では、半導体ウェハをダイシングする過程で、半導体ウェハが切断される直前に半導体ウェハに対して大きな応力が加わり、半導体ウェハの下面においてチッピングが生じる場合がある。本明細書では、半導体ウェハの下面近傍にチッピングが生じることを抑制する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、シリコンを含有する半導体ウェハの下面を覆う金属層を形成する工程と、前記金属層の表面に光を照射することによって、前記半導体ウェハと前記金属層の界面にシリサイド層を形成する工程と、前記半導体ウェハを上側からダイシングする工程を備える。前記シリサイド層を形成する前記工程では、前記半導体ウェハの前記下面において、前記ダイシングによって切削されるダイシング領域内の温度が、前記ダイシング領域外の温度よりも高くなるように前記光を照射する。

【0006】

半導体装置の製造工程では、半導体ウェハと金属層の間のコンタクト抵抗を低減するために、半導体ウェハと金属層の界面にシリサイド層を形成する場合がある。シリサイド層は、例えば、半導体ウェハの表面に形成された金属層に光を照射して熱処理を行うことにより形成される。上記の製造方法では、シリサイド層を形成する工程で、半導体ウェハの下面において、ダイシング領域内の温度が、ダイシング領域外の温度よりも高くなるように光が照射される。すなわち、ダイシング領域内では、半導体ウェハの下面近傍が高温となり、半導体ウェハの下面近傍においてその内部に歪みが生じる。その後、半導体ウェハを上側からダイシングする。このように、この製造方法では、ダイシング領域内において半導体ウェハの下面側に歪みが形成されるので、半導体ウェハの上面側からダイシングを行う際に、半導体ウェハの下面近傍に応力が加わり難く、チッピングが生じ難い。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】半導体ウェハ１２を上面１２ａから平面視した図。

【図2】実施例１の製造工程における半導体ウェハ１２の断面図。

【図3】実施例１の製造工程における半導体ウェハ１２の断面図。

【図4】実施例１の製造工程における半導体ウェハ１２の断面図。

【図5】実施例１の製造工程における半導体ウェハ１２の断面図。

【図6】実施例１の製造工程における半導体ウェハ１２の断面図。

【図7】実施例１の製造工程における半導体ウェハ１２の図６に直交する方向から見た断面図。

【図8】実施例２の製造工程における半導体ウェハ１２の断面図。

【図9】実施例２の製造工程における半導体ウェハ１２の断面図。

【図10】実施例２の製造工程における半導体ウェハ１２の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（実施例１）
図面を参照して、実施例１の製造方法について説明する。なお、以下では、実施例１の特徴である工程のみを説明する。したがって、実際の製造方法には、必要に応じて以下の説明に含まれない１又は複数の工程が含まれ得る。後述する実施例２においても同様である。

【0009】

まず、図１に示す半導体ウェハ１２を準備する。半導体ウェハ１２は、ＳｉＣ（炭化シリコン）によって構成されている。ただし、半導体ウェハ１２は、シリコンを含有する他の半導体材料によって構成されていてもよい。半導体ウェハ１２には、複数の半導体素子１０が一体的に形成されている。各半導体素子１０は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子である。各半導体素子１０は、半導体ウェハ１２に縦横に規則的に配列されている。図１に示す破線１６は、後にダイシングすべき領域（以下、ダイシング領域１６という。）を示している。

【0010】

次に、図２に示すように、半導体ウェハ１２の下面１２ｂを覆うように金属層２０を形成する。金属層２０は、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）、Ｍｏ（モリブデン）等により構成されている。

【0011】

次に、図３に示すように、下面１２ｂ側から半導体ウェハ１２に光を照射してシリサイド層２２を形成する。本実施例では、レーザアニールによってシリサイド層２２を形成する。すなわち、半導体ウェハ１２の下面１２ｂに形成された金属層２０の表面にレーザを照射する。これにより、金属層２０と半導体ウェハ１２の界面において、金属層２０と半導体ウェハ１２を反応させる。すると、当該界面においてシリサイド化反応が進行する。金属層２０全体をシリサイド化させ、シリサイド層２２を形成する。また、この工程は、半導体ウェハ１２の下面１２ｂにおいて、ダイシング領域１６内の温度がダイシング領域１６外の温度よりも高くなるように実施される。例えば、ダイシング領域１６内において金属層２０の表面に照射するレーザの照射エネルギーを、ダイシング領域１６外において金属層２０の表面に照射するレーザの照射エネルギーよりも高く設定する。また例えば、ダイシング領域１６内において金属層２０の表面に照射するレーザの回数（すなわち、レーザスポットが通過する回数）を、ダイシング領域１６外において金属層２０の表面に照射するレーザの回数よりも多くする。図３の矢印１００は、照射する光のエネルギーの大きさを示している。すなわち、この工程では、ダイシング領域１６内において金属層２０の表面に印加するエネルギーを、ダイシング領域１６外において金属層２０の表面に印加するエネルギーよりも高くする。このように、ダイシング領域１６内の半導体ウェハ１２の下面１２ｂの温度を局所的に高温にして、ダイシング領域１６内で、半導体ウェハ１２の下面１２ｂ近傍に、半導体ウェハ１２の下面１２ｂに臨む歪み層２４を形成する。歪み層２４は、他の半導体領域と比較して強度が低い。なお、ダイシング領域１６内の全域にわたって半導体ウェハ１２の下面１２ｂ近傍に歪み層２４を形成してもよいし、ダイシング領域１６内の一部において半導体ウェハ１２の下面１２ｂ近傍に歪み層２４を形成してもよい。また、歪み層２４の厚みは、レーザの照射エネルギーや金属層２０の厚みを調節することにより、適宜調整することができる。

【0012】

次に、図４に示すように、シリサイド層２２の表面に、ＴｉとＮｉとＡｕ（金）を積層した電極層２６を形成する。シリサイド層２２と電極層２６により、下面電極２８が構成される。

【0013】

次に、図５に示すように、半導体ウェハ１２の上面１２ａ側から、ダイシングブレード３０によってダイシング領域１６に沿って半導体ウェハ１２をダイシングする。ダイシング領域１６内には、半導体ウェハ１２の下面１２ｂ近傍に歪み層２４が形成されている。このため、この工程では、ダイシング領域１６に沿って半導体ウェハ１２をダイシングすると、半導体ウェハ１２の下面１２ｂ側では歪み層２４が切削される。以上の工程により、図６に示すように、半導体ウェハ１２が、複数の半導体装置２に分割される。

【0014】

図７に示すように半導体ウェハ１２を切断するときには、ダイシングブレード３０の近傍の部分Ａで半導体ウェハ１２の厚みが薄くなる。一般的には、厚みが薄い部分Ａにおいて、振動やブレによってチッピングやクラックが生じ易い。しかしながら、本実施例の製造方法では、半導体ウェハ１２をダイシングする前に、半導体ウェハ１２の下面１２ｂ近傍に歪み層２４を形成する。この歪み層２４は、他の半導体領域よりも強度が低くなっている。このため、ダイシングブレード３０が歪み層２４に進入し易く、ダイシングブレード３０近傍の部分Ａに応力が加わり難い。したがって、半導体ウェハ１２の下面１２ｂ側の部分Ａでチッピングやクラックが生じ難い。すなわち、この製造方法によれば、半導体ウェハ１２の下面１２ｂ近傍でチッピングやクラックが生じることを抑制することができる。したがって、この製造方法では、高い信頼性を確保することができる。なお、歪み層２４は、ダイシング領域１６内に形成されるため、ダイシングにより除去される。したがって、個片化された半導体装置２には、歪み層２４が残存しない。

【0015】

（実施例２）
次に、実施例２の製造方法について説明する。実施例２の製造方法では、実施例１の図２に示す工程の後、図８以降に示す工程を実施する。

【0016】

図８に示すように、ダイシング領域１６内の金属層２０の表面を切削する。これにより、金属層２０の表面に溝３２を形成する。すなわち、この工程では、溝３２を形成することにより、ダイシング領域１６内の金属層２０の厚みを、ダイシング領域１６外の金属層２０の厚みよりも薄くする。

【0017】

次に、図９に示すように、半導体ウェハ１２の下面１２ｂ側から光を照射してシリサイド層２２を形成する。本実施例では、実施例１と異なり、ランプアニールによってシリサイド層２２を形成する。すなわち、矢印１０２に示すように、半導体ウェハ１２の下面１２ｂに形成された金属層２０の表面の略全域に対して一様なエネルギーを有する光を一度に照射する。これにより、金属層２０全体をシリサイド化させ、シリサイド層２２を形成する。本実施例では、上述したように、ダイシング領域１６内の金属層２０に溝３２が形成されているため、ダイシング領域１６内の金属層２０の厚みが、ダイシング領域１６外の金属層２０の厚みよりも薄い。このため、ダイシング領域１６内では、半導体ウェハ１２の下面１２ｂに印加される実効的なエネルギーが、ダイシング領域１６外よりも高くなる。このため、半導体ウェハ１２の下面１２ｂにおいて、ダイシング領域１６内の温度がダイシング領域１６外の温度よりも高くなる。その結果、実施例１と同様に、ダイシング領域１６内では、半導体ウェハ１２の下面１２ｂ近傍に、半導体ウェハ１２の下面１２ｂに臨む歪み層２４が形成される。歪み層２４の厚みは、ランプのエネルギーや溝３２の深さを調節することにより、適宜調整することができる。

【0018】

その後、図１０に示すように、実施例１と同様の電極層２６を積層して下面電極２８を形成する。本実施例では、ダイシング領域１６内の金属層２０に溝３２が形成されているので、ダイシング領域１６内では、電極層２６の表面に窪み３４が形成される。次いで、実施例１と同様に、半導体ウェハ１２の上面１２ａ側から、ダイシングブレードによってダイシング領域１６に沿って半導体ウェハ１２をダイシングする。以上の工程により、半導体ウェハ１２が複数の半導体装置に分割される。

【0019】

実施例２においても、実施例１と同様に、半導体ウェハ１２の下面１２ｂ近傍に歪み層２４を形成する。このため、実施例１と同様に、半導体ウェハ１２の下面１２ｂ近傍に応力が加わり難い。したがって、半導体ウェハ１２の下面１２ｂ近傍でチッピングやクラックが生じることを抑制することができる。また、歪み層２４、溝３２及び窪み３４は、ダイシング領域１６内に形成されるため、ダイシングにより除去される。したがって、個片化された半導体装置２には、歪み層２４、溝３２及び窪み３４が残存しない。

【0020】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0021】

２：半導体装置
１０：半導体素子
１２：半導体ウェハ
１２ａ：上面
１２ｂ：下面
１６：ダイシング領域
２０：金属層
２２：シリサイド層
２４：歪み層
２６：電極層
２８：下面電極
３０：ダイシングブレード
３２：溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】