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公開番号2024083815
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-24
出願番号2022197856
出願日2022-12-12
発明の名称半導体装置の製造方法
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ,国立大学法人東海国立大学機構,浜松ホトニクス株式会社
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H01L 21/02 20060101AFI20240617BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】レーザ剥離技術を利用する半導体装置の製造方法において、半導体基板の変形を抑える技術を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、半導体基板1の第1主面1aに第1変形防止層30を形成し、半導体基板の第2主面1bに第2変形防止層40を形成する変形防止層形成工程であって、半導体基板の第1主面側にデバイス構造が形成されている、変形防止層形成工程と、半導体基板の第2主面に形成された第2変形防止層を透過して半導体基板内にレーザを照射するレーザ照射工程と、デバイス構造が形成されたデバイス層2をレーザが照射された面に沿って半導体基板の残りの層から剥離する剥離工程と、を備える。
【選択図】図1
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、
第１主面（１ａ）と第２主面（１ｂ）を有する半導体基板（１）の前記第１主面に第１変形防止層（３０）を形成し、前記半導体基板の前記第２主面に第２変形防止層（４０）を形成する変形防止層形成工程であって、前記半導体基板の前記第１主面側にデバイス構造が形成されている、変形防止層形成工程と、
前記半導体基板の前記第２主面に形成された前記第２変形防止層を透過して前記半導体基板内にレーザを照射するレーザ照射工程であって、前記半導体基板内の所定深さを延びる面（３）に前記レーザが照射される、レーザ照射工程と、
前記デバイス構造が形成されたデバイス層（２）を前記レーザが照射された面に沿って前記半導体基板の残りの層から剥離する剥離工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
前記第１変形防止層と前記第２変形防止層の少なくとも一方は、有機材料層を有する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１変形防止層と前記第２変形防止層の少なくとも一方は、サポート基板を有しており、
前記サポート基板は、前記半導体基板よりもヤング率が大きい、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体基板は、前記第２主面の周縁に曲面形状の端部曲面（１ｄ）を有しており、
前記変形防止層形成工程では、前記第２変形防止層が前記端部曲面を覆うように形成される、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記変形防止層形成工程では、前記第２変形防止層が前記半導体基板の側面（１ｃ）のうち前記半導体基板内の所定深さを延びる面が露出する部分を覆わないように形成される、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記レーザ照射工程よりも前に、前記半導体基板の前記第１主面の周縁を除去加工し、前記半導体基板の前記第１主面側の側面を前記半導体基板の前記第２主面側の側面よりも前記半導体基板の内側に位置させる、除去加工工程をさらに備えており、
前記レーザ照射工程では、前記半導体基板内の所定深さを延びる面が、前記半導体基板の前記第１主面側の側面において露出する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体基板が窒化物半導体である、請求項１～６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【０００２】
半導体基板の一方の主面側にデバイス構造を形成した後に、半導体基板内にレーザを照射して変質層を形成し、デバイス構造が形成されたデバイス層を変質層に沿って半導体基板の残りの層から剥離する技術が開発されている。このレーザ剥離技術を利用すると、デバイス層が剥離された後の半導体基板を再利用することができるので、半導体装置の製造コストを低下させることができる。特許文献１及び２には、レーザ剥離技術を利用する半導体装置の製造方法の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１０２５２０号公報
特開２０１７－１８３６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体基板内の変質層が形成される部位では、レーザ照射によって結晶構造が崩れ、半導体を構成する原子が気化することがある。例えば半導体基板が窒化物半導体で構成されている場合、変質層の部位で窒素ガスが発生することが知られている。半導体基板の内部で気体が発生すると、半導体基板が膨張し、半導体基板が変形してしまう。半導体基板の変形は、レーザ照射の集光位置のバラツキの原因となったり、半導体基板の破損の原因となってしまう。本明細書は、レーザ剥離技術を利用する半導体装置の製造方法において、半導体基板の変形を抑える技術を提供する。
【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、第１主面（１ａ）と第２主面（１ｂ）を有する半導体基板（１）の前記第１主面に第１変形防止層（３０）を形成し、前記半導体基板の前記第２主面に第２変形防止層（４０）を形成する変形防止層形成工程であって、前記半導体基板の前記第１主面側にデバイス構造が形成されている変形防止層形成工程と、前記半導体基板の前記第２主面に形成された前記第２変形防止層を透過して前記半導体基板内にレーザを照射するレーザ照射工程であって、前記半導体基板内の所定深さを延びる面（３）に前記レーザが照射される、レーザ照射工程と、前記デバイス構造が形成されたデバイス層（２）を前記レーザが照射された面に沿って前記半導体基板の残りの層から剥離する剥離工程と、を備えていてもよい。前記半導体基板の種類は、前記レーザの照射によって気化する原子を含む様々な種類の半導体基板であってもよい。前記デバイス構造の種類は、特に限定されるものではないが、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）またはダイオードを構成するための構造であってもよい。
【０００６】
上記製造方法では、前記レーザ照射工程よりも前に前記半導体基板の両面に変形防止層が形成される。このため、前記レーザ照射工程で前記半導体基板内に気体が発生したとしても、前記半導体基板の変形が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
半導体装置の製造方法のうちデバイス構造形成工程と変形防止層形成工程とレーザ照射工程と剥離工程とダイシング工程のフローを示す図である。
半導体装置の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。
半導体基板の上面側に形成されているデバイス構造の単位セルの断面図を模式的に示す図である。
半導体装置の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。
半導体装置の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。
半導体装置の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。
半導体装置の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。
半導体装置の製造過程における半導体基板の要部拡大断面図であって、半導体基板の下面側の周縁近傍の要部拡大断面図を模式的に示す図である。
半導体装置の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。
半導体装置の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１に示すように、本明細書が開示するレーザ剥離技術を利用した半導体装置の製造方法は、デバイス構造形成工程（ステップＳ１）と、変形防止層形成工程（Ｓ２）と、レーザ照射工程（ステップＳ３）と、剥離工程（ステップＳ４）と、ダイシング工程（ステップＳ５）と、を備えている。この製造方法は、図２に示す半導体基板１に対してこれら工程を実行することにより、複数の半導体装置（チップともいう）を製造することができる。
【０００９】
図２に示されるように、半導体基板１は、各々が平面で相互に平行に延びている上面１ａと下面１ｂを有している。これら上面１ａと下面１ｂは、主面とも称される。半導体基板１はさらに、上面１ａと下面１ｂに対して直交しており、上面１ａと下面１ｂを結ぶ側面１ｃを有している。半導体基板１は、特に限定されるものではないが、例えば窒化物半導体基板であってもよい。具体的には、半導体基板１は、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）を材料とする基板であってもよい。半導体基板１の所定深さを延びる面３は、後述するように、レーザが照射される面、すなわち、レーザの複数の集光点が集まる面（以下、「集光面」という）である。集光面３の深さは、半導体基板１の下面１ｂよりも上面１ａに近い深さである。本明細書では、半導体基板１のうちの集光面３よりも上側の部分、すなわち、半導体基板１から剥離される部分をデバイス層２という。
【００１０】
デバイス構造形成工程（図１のステップＳ１）では、半導体基板１のデバイス層２内にデバイス構造が形成される。図３に、デバイス構造形成工程が実施された後の、半導体基板１のデバイス層２内に形成されているデバイス構造１０の単位セルを示す。デバイス構造１０は、特に限定されるものではないが、例えば縦型のＭＯＳＦＥＴであってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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