[发明专利]半导体器件制造方法和制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及由诸如场截止(FS)绝缘栅双极晶体管(IGBT)之类的薄半导体晶片形成的半导体器件的制造方法及其制造装置。

背景技术

在由诸如FS IGBT之类的薄硅晶片(在下文中简称为晶片)形成的半导体器件的制造步骤中，在晶片的上表面上形成半导体元件的表面结构之后，存在研磨晶片的后表面由此使膜的厚度减小(在下文中简称为“减小厚度”)的步骤。在晶片后表面研磨步骤中，在研磨保护带附着在晶片的上表面(表面结构的上表面)上之后，使用后表面研磨装置来将晶片的后表面研磨到所需厚度，该研磨保护带为保护晶片的上表面的表面保护带。该研磨步骤还称为背部研磨步骤。在完成研磨之后，使用剥离带来使研磨保护带从晶片的上表面剥离。

为了更容易地从晶片的上表面剥离研磨保护带，提出了一种降低研磨保护带的粘性本身的方法。这是因为有必要防止在从厚度减小的晶片剥离研磨保护带时晶片受到损坏。

同样，例如，在JP-A-2004-281430中，公开了晶片由切割带(粘合带)保持、并且设置支承切割带的下表面的构件以使切割带由于用于剥离的紫外线照射而不会松弛，支承构件由透射紫外光的材料(剥离或塑料)构成，紫外光透过支承构件，以及用紫外光来照射切割带等。

同样，在JP-A-6-224397中，描述了紫外线(UV)照射可固化带(紫外线可剥离带)用作表面保护带，并且有可能通过用紫外光来照射表面保护带并由此减弱其粘性来容易地剥离表面保护带。

作为另一种方法，例如，在JA-P-4-225684中，提出了一种半导体器件制造方法，由此用粘性降低的粘合剂涂敷的紫外(UV)光透射带在用紫外光照射时附着在晶片的一个表面上，并且在晶片中形成一薄部分。

同样，例如，在JP-A-63-30591中，作为其粘性被紫外光降低的带，除先前描述的紫外线照射可固化带之外，还描述了紫外线可固化泡沫带。

近年来，为了保护在晶片上形成的电极表面，除后表面研磨步骤之外，在湿法蚀刻中使用紫外线可剥离带、板处理步骤等已经盛行，并且已经开发了具有更高粘性的紫外线可剥离带。用该紫外线可剥离带，由于其粘性高，因此与用作已知研磨保护带的紫外线可剥离带的紫外线照射量相比，剥离所需的紫外线照射量为十倍或更多倍，并且具体而言，剥离需要1000到3000mJ/cm²的紫外线照射量。

图14到22是按照步骤的次序示出已知半导体制造方法的主要部分制造步骤的截面图。此处，图24所示的平面场截止(FS)IGBT用作半导体器件。图24是图22中部分A的放大图，它是FS IGBT的一个单元的主要部分配置图。在图24中，附图标记51是n型硅衬底、52是p阱层、53是n发射极层、54是栅绝缘膜、55是栅电极、56是发射电极、57是层间绝缘膜、58是n-FS层、59是p集电极层、60是集电电极、以及61是表面结构。

首先，在n型晶片1的表面层上形成电连接到外部的表面结构61(图14)，该表面结构61由除发射电极56之外的p阱层52、n发射极层53、栅绝缘膜54、栅电极55、发射电极56、层间绝缘膜57和未示出的覆盖一部分的表面保护膜(聚酰亚胺膜)构成。在此阶段的发射电极56为由铝-硅(AlSi)膜3形成的铝电极。

接着，表面结构61附着在研磨保护带2(背部研磨带)上，并且研磨晶片1的后表面1a以减小晶片1的厚度(图15)。晶片1的厚度针对600V击穿电压的产品为80μm的数量级，而针对1200V击穿电压的产品为140μm的数量级。

接着，剥离研磨保护带2，对经研磨的后表面1a进行磷离子注入和硼离子注入，并且进行热处理，从而形成n场截止(FS)层59和p集电极层59(图16)。FS层58还称为缓冲层。

接着，铝-硅(AlSi)膜4、钛(Ti)膜5、镍(Ni)膜6和金(Au)膜7通过在p集电极层59上溅射来沉积，从而形成作为后表面电极的集电电极60(图17)。在此阶段，晶片1的后表面侧通过集电电极60的应力以凹形弯曲。使用六英寸的晶片，其翘曲T最高达到十二毫米左右。图17的上侧是芯片部分的放大图，并且下侧是以晶片1的翘曲T可见的方式示出整个晶片1的示图。

接着，紫外线可剥离带8作为表面保护带附着在晶片后表面1a上形成的金膜7上(图18)。即使在紫外线可剥离带8已附着之后，也保持翘曲。作为紫外线可剥离带8，存在紫外线照射可固化带、紫外线可固化泡沫带等。