半导体装置制造用夹具以及半导体装置的制造方法与流程

半导体装置制造用夹具以及半导体装置的制造方法
1.相关申请
2.本技术享受以日本专利申请2021－27290号(申请日：2021年2月24日)为基础申请的优先权。本技术通过参照该基础申请而包含基础申请的所有内容。
技术领域
3.本发明的实施方式涉及半导体装置制造用夹具以及半导体装置的制造方法。


背景技术：

4.在磨削半导体基板的背面时，为了抑制机械强度的降低，有不磨削背面的外周而是仅磨削内侧部分的方法。另外，有使用夹具在这种半导体基板的背面通过电镀法形成金属膜的方法。在这种半导体装置的制造方法中，期望抑制基板破裂或者碎屑等制造工序中的不良。


技术实现要素：

5.本发明的实施方式提供能够抑制制造工序中的不良的半导体装置制造用夹具以及半导体装置的制造方法。
6.根据本发明的实施方式，用于对基板进行电镀的半导体装置制造用夹具包含导电部件。所述基板包含：具有第一面的内侧部；以及环状的外缘部，包围所述内侧部，在与所述第一面垂直的方向上比所述第一面突出。所述导电部件不与所述外缘部接触，而是与所述内侧部的所述第一面的一部分接触而在所述内侧部流过电流。
附图说明
7.图1是例示实施方式的半导体装置制造用夹具的导电部件的示意性的立体图。
8.图2的(a)以及图2的(b)是例示实施方式的半导体装置制造用夹具的导电部件的示意性的俯视图以及示意性的剖面图。
9.图3的(a)以及图3的(b)是例示实施方式的半导体装置制造用夹具的罩部件的示意性的立体图以及示意性的剖面图。
10.图4的(a)以及图4的(b)是例示使用了实施方式的半导体装置制造用夹具的电镀的处理对象的基板的示意性的立体图以及示意性的剖面图。
11.图5的(a)以及图5的(b)是例示使用了实施方式的半导体装置制造用夹具的镀敷工序的示意性的俯视图以及示意性的剖面图。
12.图6是例示实施方式的半导体装置制造用夹具的一部分的示意性的剖面图。
13.图7的(a)～图7的(h)是例示实施方式的半导体装置的制造方法的工序顺序的示意性的剖面图。
14.图8是例示实施方式的半导体装置的制造方法的示意性的剖面图。
15.图9的(a)以及图9的(b)是例示实施方式的半导体装置的制造方法的示意性的剖
面图。
16.图10是例示参考例的半导体装置的制造方法的示意性的剖面图。
17.图11的(a)～图11的(g)是例示实施方式的半导体装置的另一制造方法的工序顺序的示意性的剖面图。
18.图12的(a)以及图12的(b)是例示实施方式的半导体装置的制造方法的示意性的剖面图。
具体实施方式
19.以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。
20.附图为示意性或者概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等并非必须与现实相同。即使在表示相同部分的情况下，也存在根据附图而相互的尺寸、比率不同地表示的情况。
21.在本技术说明书与各图中，对与关于已出现的图所述者相同的要素标注相同的附图标记而适当省略详细的说明。
22.图1是例示实施方式的半导体装置制造用夹具的导电部件的示意性的立体图。图2的(a)以及图2的(b)是例示实施方式的半导体装置制造用夹具的导电部件的示意性的俯视图以及示意性的剖面图。
23.半导体装置制造用夹具100是用于在半导体装置的制造中对半导体基板进行电镀并在基板上形成金属膜的夹具。半导体装置制造用夹具100包含图1等所示的导电部件10。如后述那样，半导体装置制造用夹具100在镀敷工序(参照图5的(b))中利用导电部件10与罩部件20夹持基板30，在基板30中流过电流。
24.图2的(a)是沿图1所示的箭头a1观察导电部件10的俯视图。图2的(b)是图2的(a)的a－a线截面。
25.导电部件10是环状的部件。更具体而言，导电部件10从图1所示的方向d10观察时包含环状的第一部分11。而且，导电部件10包含设于第一部分11之上的第二部分12以及第三部分13。第二部分12以及第三部分13是从第一部分11向方向d10突出的凸部。第二部分12沿第一部分11的内周设置。第三部分13沿第一部分11的外周设置。第二部分12的平面形状以及第三部分的平面形状为环状。第三部分13以包围第二部分12的外周的方式设置，在与方向d10垂直的方向d11上与第二部分12分离。
26.第二部分12的方向d10上的前端成为在镀敷工序中与处理对象的基板接触的接触部12c。接触部12c相对于第二部分12向方向d10突出，沿第二部分12的外周设置。接触部12c具有一定的高度与宽度，是在第二部分12的整周上连续的环状。在镀敷工序中，电流经由接触部12c从导电部件10流到处理对象的基板。如图2的(b)所示，也可以在第二部分12的前端使第二部分12的宽度变窄。
27.在该例子中，在第三部分13的方向d10上的端面设有槽13g。槽13g在第三部分13的整周上连续。如后述那样，槽13g为了使导电部件10与罩部件20卡合而设置。但是，在实施方式中，也可以不一定设置槽13g。
28.导电部件10(第一部分11、第二部分12以及第三部分13的各个)例如由金属形成。导电部件10包含例如铁、铬、镍、铜以及铝中的至少某一个。导电部件10例如也可以包含不
锈钢。第一部分11、第二部分12以及第三部分例如是一体地成形的金属部件。
29.图3的(a)以及图3的(b)是例示实施方式的半导体装置制造用夹具的罩部件的示意性的立体图以及示意性的剖面图。
30.图3的(b)是图3的(a)的b－b线截面。如图3的(a)以及图3的(b)所示，罩部件20包含环状部21与凸部22。
31.环状部21在从方向d20观察时为环状。凸部22是从环状部21向方向d20突出的凸部。凸部22为在环状部21的整周上连续的环状。凸部22与导电部件10的槽13g对应地设置。但是，在实施方式中，也可以不必设置凸部22。罩部件20的材料中例如使用树脂等绝缘体。
32.图4的(a)以及图4的(b)是例示使用了实施方式的半导体装置制造用夹具的电镀的处理对象的基板的示意性的立体图以及示意性的剖面图。
33.图4的(b)是图4的(a)的c－c线截面。作为镀敷工序的处理对象的基板30具有表面30a(图4的(b)中的下表面)和背面30b(图4的(b)中的上表面)。背面30b是与表面30a相反的一侧的面。
34.在表面30a侧形成有半导体元件的一部分。在图4的(b)的例子中，在表面30a上设有作为半导体元件的一部分的半导体图案35。设于基板30的半导体元件例如为纵型mosfet(metal oxide semiconductor field effect transistor)，半导体图案35是mosfet的源极电极或者栅极电极。半导体图案35也可以包含半导体元件的保护层。但是，在实施方式中，设于基板30的半导体元件不一定限于mosfet，也可以是igbt(insulated gate bipolar transistor)或者二极管等任意的半导体元件。
35.表面30a例如是平面。另一方面，背面30b是具有比表面30a大的凹凸的面。具体而言，基板30包含作为凹部的内侧部31(薄膜)与作为凸部的外缘部32(轮缘)。如图4的(b)所示，内侧部31具有与方向d30垂直的第一面31f。内侧部31在从方向d30观察时为圆形。外缘部32设于内侧部31的周围。
36.外缘部32是以包围内侧部31的外周的方式设置的环状。外缘部32在方向d30上比第一面31f突出。外缘部32的厚度t32(沿着方向d30的长度)比内侧部31的厚度t31厚。
37.换言之，背面30b具有作为外缘部32的表面的凸区域30p与作为内侧部31的表面的凹区域30q。另外，在背面30b的凸区域30p与凹区域30q之间设有斜面30s。斜面30s将凸区域30p与凹区域30q连接。例如凸区域30p以及凹区域30q与方向d30垂直，斜面30s相对于凸区域30p以及凹区域30q倾斜。如此，在内侧部31与外缘部32之间形成有台阶(高低差)。另外，斜面30s也可以是与凸区域30p大致垂直的侧面。
38.如图4的(b)所示，内侧部31包含半导体部34与设于半导体部34之上的导电层33。第一面31f是导电层33的表面。导电层33仅设于内侧部31，与外缘部32以及斜面30s分离。导电层33例如设于内侧部31的大致整体。导电层33也可以不设置在内侧部31的外侧的端部(与斜面30s的边界部分)。导电层33例如是镀敷工序中的晶种层。
39.半导体部34以及外缘部32例如包含硅、碳化硅、氮化镓、或者砷化镓作为半导体材料。例如通过向半导体材料离子注入n型杂质以及p型杂质，形成mosfet等半导体元件。作为n型杂质，能够使用砷、磷或者锑。作为p型杂质，能够使用硼。半导体元件的栅极电极例如包含掺杂了杂质的多晶硅等导电材料。半导体元件的源极电极例如包含铝、铜、银、钛、或者钨等金属。半导体元件的保护层例如包含聚酰亚胺等绝缘材料。导电层33例如包含钛、铝、镍、
铜、银以及钨中的至少某一个。
40.图5的(a)以及图5的(b)是例示使用了实施方式的半导体装置制造用夹具的镀敷工序的示意性的俯视图以及示意性的剖面图。
41.图5的(a)是沿箭头a2观察图5的(b)所示的半导体装置制造用夹具100以及基板30的俯视图。图5的(b)与图5的(a)所示的d－d线截面对应。
42.如图5的(a)以及图5的(b)所示，在镀敷工序中，基板30由导电部件10与罩部件20夹持。
43.图6是例示实施方式的半导体装置制造用夹具的一部分的示意性的剖面图。
44.图6表示图5的(a)所示的e－e线截面。
45.如图6所示，在镀敷工序中，通过将罩部件20的凸部22插入导电部件10的槽13g，将导电部件10与罩部件20卡合。利用凸部22与槽13g规定了导电部件10与罩部件20的相对位置。另外，基板30的内侧部31由接触部12c与罩部件20(环状部21)支承。如图6那样，在槽13g与凸部22卡合而夹持基板30时，基板30的外缘部32为配置于第二部分12与第三部分13之间的状态。
46.更具体而言，导电层33包含与接触部12c相接的外周部33a和由外周部33a包围的中央部33b。外周部33a包含导电层33的端部，为包围中央部33b的环状。换言之，接触部12c为与导电层33的外周部33a接触的环状。在镀敷工序中，接触部12c与导电层33的外周部33a的表面(即第一面31f的一部分)接触，在导电层33中流过电流。
47.在镀敷工序中，仅导电部件10中的接触部12c与基板30接触。导电部件10不接触外缘部32(斜面30s以及凸区域30p)。
48.在基板30的表面30a上粘附保护带43。罩部件20与保护带43相接，隔着保护带43支承基板30的表面30a侧。罩部件20(环状部21)与接触部12c在方向d30上重叠而夹持基板30的内侧部31。
49.第二部分12的宽度w12(与方向d30垂直的方向d31上的长度)例如为1.0mm以上且3.0mm以下。第二部分12与第三部分13之间的方向d31上的长度w14比外缘部32的宽度w32(沿着方向d31的长度)长。长度w14例如是2.5mm以上且4.5mm以下。第二部分12的高度h12(从第一部分11突出的长度)比外缘部32的厚度与内侧部31的厚度之差h32长。高度h12例如是0.7mm以上且1.0mm以下。第二部分12的高度与第三部分13的高度之差h14和内侧部31的厚度与保护带43的厚度之和大致相同。
50.导电部件10的内径10d(参照图2的(a))比基板30的外径30d(参照图4的(a))小。导电部件10的第三部分13的内径13d(参照图2的(a))比基板30的外径30d大。导电部件10的第二部分的外径12d(参照图2的(a))比外缘部32的内径32d(参照图4的(a))小。第二部分12的外径12d比内侧部31的外径31d(参照图4的(a))小。罩部件20的外径20d比基板30的外径30d大。罩部件20的内径21d(参照图3的(b))比外缘部32的内径32d小。
51.导电部件10与罩部件20在夹持基板30的状态下例如由树脂制的夹子44夹住而固定。
52.由导电部件10与罩部件20夹持的基板30如图5的(b)所示，与阳极电极42一同浸渍于镀敷液41之中。阳极电极42与基板30的背面30b配置为隔着镀敷液41而对置。而且，若对导电部件10与阳极电极42之间施加电压，则经由接触部12c在内侧部31的导电层33中流过
电流。由此，如图6所示，在导电层33的中央部33b上形成金属膜50。在镀敷工序中，金属膜50形成于内侧部31的第一面31f。在镀敷工序中，导电层33例如作为阴极电极发挥功能。金属膜50例如包含银、铜、镍以及锡中的至少某一个。
53.图7的(a)～图7的(h)是例示实施方式的半导体装置的制造方法的工序顺序的示意性的剖面图。
54.如图7的(a)所示，在形成有半导体图案35的基板30的表面30a粘附背面磨削用带61。
55.如图7的(b)所示，将基板30的背面侧的中央部分(基板30的除了外周部的部分)磨削而减薄，在背面侧进行湿式蚀刻(薄化工序)。由此，形成外缘部32。通过背面侧的湿式蚀刻，去除在磨削中产生的粉碎层。
56.如图7的(c)所示，将背面磨削用带61剥离。之后，在因背面侧的薄化工序而变薄的中央部分(基板30的背面侧的除了外周部的大致整个面)，例如通过溅射形成导电层33(电极形成工序)。由此，形成基板30的内侧部31。在该电极形成工序中，也可以不在图6所示的凸区域30p、斜面30s形成导电层33。
57.如图7的(d)所示，在基板30的导电层33上形成金属膜50(镀敷工序)。在镀敷工序中使用关于图5的(a)、图5的(b)以及图6说明过的方法。
58.如图7的(e)所示，在表面30a侧粘附切割带62(带粘附工序)。
59.如图7的(f)所示，使用切割刀片，将基板30的包含外缘部32的外周部去除(切断工序)。
60.如图7的(g)所示，在背面30b侧，在金属膜50上粘附带63，剥离切割带62(带转印工序)。
61.如图7的(h)所示，将基板30切割而单片化(切割工序)。由此，形成半导体装置200。
62.图8是例示实施方式的半导体装置的制造方法的示意性的剖面图。
63.图8表示关于图7的(c)说明过的电极形成工序。在电极形成工序中能够使用例如边缘夹钳类型的溅射装置。溅射装置的夹钳65与外缘部32相接，将外缘部32以及斜面30s覆盖。在该状态下，对基板30的背面30b侧进行溅射。由此，仅在内侧部31形成导电层33。
64.图9的(a)以及图9的(b)是例示实施方式的半导体装置的制造方法的示意性的剖面图。
65.图9的(a)以及图9的(b)表示关于图7的(f)说明过的切断工序。图9的(b)放大示出图9的(a)所示的切断位置p1附近。在切断工序中，利用切割刀片71将载置在卡盘台70上的基板30在切断位置p1沿厚度方向切断。
66.在与方向d30垂直的平面内，切断位置p1是在镀敷工序中导电部件10的接触部12c所接触的内侧部31的一部分(即外周部33a)的位置。沿方向d30观察时，切断位置p1为圆状。
67.对实施方式的效果进行说明。
68.图10是例示参考例的半导体装置的制造方法的示意性的剖面图。
69.图10示出对具有薄膜31r和包围薄膜31r的轮缘32r的基板30r进行电镀的镀敷工序。在参考例中，成为晶种层的导电层33r形成于薄膜31r以及轮缘32r之上。另外，夹具的导电性的接触部12r与轮缘32r上的导电层33r接触。在镀敷工序中，从夹具的接触部12r向设于轮缘32r以及薄膜31r的导电层33r流过电流。在该情况下，由镀敷形成的金属膜50r不仅
形成在薄膜31r上，还形成于轮缘32r以及轮缘端部34r(轮缘32r与薄膜31r的边界)。在参考例中，金属膜50r的应力集中于轮缘端部34r，存在基板容易破裂的隐患。
70.与此相对，在实施方式中，如关于图6说明那样，导电部件10的接触部12c与内侧部31的第一面31f的一部分接触而在内侧部流过电流。由此，能够抑制在外缘部32以及外缘部32的端部(外缘部32与内侧部31的边界)流过电流。因而，能够抑制在外缘部32以及外缘部32的端部形成金属膜50。由于能够抑制外缘部32的端部的由金属膜50带来的应力集中，因此能够抑制基板破裂。
71.在镀敷工序中，导电部件10不与外缘部32接触。由此，抑制在外缘部32以及外缘部32的端部流过电流而在外缘部32以及外缘部32的端部形成金属膜50的情况。
72.导电层33仅设于内侧部31。另外，接触部12c是与导电层33的外周部33a接触的环状。由此，例如金属膜50仅形成于导电层33的中央部33b上(导电层33的除了外周部33a的部分)，能够抑制在外周部33a及其外侧形成金属膜50。即，能够抑制在外缘部32以及外缘部32的端部形成金属膜50。
73.另外，在镀敷工序中，罩部件20在方向d30上与接触部12c重叠地夹持基板30。通过用夹子44夹持并固定这样的罩部件20与导电部件10，能够稳定地支承基板30，使接触部12c与第一面31f紧贴，稳定地形成金属膜50。
74.另外，如关于图9的(a)以及图9的(b)说明那样，切断工序中的切断位置p1是在镀敷工序中接触部12c所接触的内侧部31的部分。因此，由于在切断位置p1未形成有例如金属膜50，因此容易切断。例如能够抑制因切断金属膜而在切割刀片71产生堵塞，抑制碎屑的产生。
75.例如在设于基板30的半导体元件是纵型mosfet的情况下，金属膜50具有作为漏极电极的作用。例如在半导体装置是漏极电极共用的mosfet的情况下，经由漏极电极(金属膜50)在两个mosfet间流过电流。在这种情况下，期望的是加厚金属膜50。由此，能够减小漏极电极的电阻而减小半导体元件的导通电阻。另一方面，若加厚金属膜50，则有时金属膜50施加于基板30的应力变大。在这种情况下，根据实施方式，也能够抑制在外缘部32以及外缘部32的端部形成金属膜50，因此能够抑制基板破裂。
76.另外，若切割刀片切断的金属膜变厚，则容易产生切割刀片的堵塞，有容易产生碎屑的隐患。与此相对，根据实施方式，即使加厚金属膜50，也由于在切断工序中的切断位置p1未形成有例如金属膜50，因此能够抑制碎屑。
77.例如在设于基板30的半导体元件是纵型mosfet的情况下，通过减薄内侧部31，能够减小导通电阻。另一方面，若减薄内侧部31，则有基板的强度降低的隐患。与此相对，根据实施方式，如上述那样，能够抑制切断工序中的碎屑，因此容易减薄内侧部31。
78.如以上说明那样，根据实施方式，能够抑制基板破裂或者碎屑等制造工序中的不良。
79.图11的(a)～图11的(g)是例示实施方式的半导体装置的另一制造方法的工序顺序的示意性的剖面图。
80.图11的(a)～图11的(d)以及图11的(g)分别与关于图7的(a)～图7的(d)以及图7的(h)的说明相同。
81.在该例子中，如图11的(e)所示，在背面30b以及金属膜50上粘附切割带64(带粘附
工序)。之后，如图11的(f)所示，将基板30的包含外缘部32的外周部去除(切断工序)。
82.图12的(a)以及图12的(b)是例示实施方式的半导体装置的制造方法的示意性的剖面图。
83.图12的(a)以及图12的(b)表示关于图11的(f)说明过的切断工序。图12的(b)放大示出图12的(a)所示的切断位置p2附近。另外，在图12的(a)中，省略了导电层33的图示。在切断工序中，利用切割刀片75将载置在卡盘台73上的基板30在切断位置p2沿厚度方向切断。
84.如图12的(b)所示，在卡盘台73的载置基板30的载置部74设有与内侧部31与外缘部32的高低差相应的台阶。载置部74具有位于外缘部32的下方的区域74a和位于内侧部31的下方的区域74b。区域74b比区域74a朝向内侧部31突出。
85.在与方向d30垂直的平面内，切断位置p2是在镀敷工序中导电部件10的接触部12c所接触的内侧部31的一部分(即外周部33a)的位置。沿方向d30观察时，切断位置p2是圆状。
86.如此，也可以在基板30的背面30b侧粘附切割带，从表面30a侧切断基板30。在该情况下，不需要关于图7的(g)说明的那种带转印工序。
87.另一方面，如关于图9的(b)说明那样，在基板30的表面30a侧粘附切割带，从背面30b切断基板30的情况下，能够抑制内侧部31与外缘部32的高低差的影响。例如图9的(b)所示的卡盘台70的载置基板30的载置面72为大致平坦。例如即使因制造偏差而使得内侧部31与外缘部32的高低差变化，也容易切断基板30。
88.根据实施方式，能够提供可抑制制造工序中的不良的半导体装置制造用夹具以及半导体装置的制造方法。
89.在本技术说明书中，“垂直”不仅包括严格的垂直，例如也包含制造工序中的偏差等，只要是实质上垂直即可。
90.以上，参照具体例说明了本发明的实施方式。但是，本发明并不限定于这些具体例。例如关于半导体装置制造用夹具所含的各要素的具体构成，只要本领域技术人员能够通过从公知的范围适当选择而同样实施本发明并获得相同的效果，就包含在本发明的范围内。
91.关于在技术上可能的范围内将各具体例中的某两个以上的要素组合者，只要包含本发明的主旨，就包含在本发明的范围内。
92.除此之外，作为本发明的实施方式，本领域技术人员可基于上述的半导体装置制造用夹具以及半导体装置的制造方法适当设计变更而实施的所有半导体装置制造用夹具以及半导体装置的制造方法也是只要包含本发明的主旨，就属于本发明的范围。
93.除此之外，在本发明的思想范畴内，如果是本领域技术人员可想到的各种变更例以及修正例，则可知这些变更例以及修正例也属于本发明的范围。
94.虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式、其变形包含在发明的范围、主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等效的范围中。