專利名稱：半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法，特別是涉及用于制造具有冷卻機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法。
背景技術(shù)：
一直以來，例如如專利文獻(xiàn)I所記載的那樣，作為用于制造具有冷卻機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法，已知有將半導(dǎo)體芯片等的功能元件搭載在基板上，將該基板由熱傳導(dǎo)樹脂密封，然后，在其上設(shè)置冷卻翅片的方法。在該專利文獻(xiàn)I所記載的制造方法中，冷卻翅片的溝槽深度對(duì)應(yīng)于功能元件的發(fā)熱量而調(diào)整。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-15675號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題在此，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，因?yàn)樾枰O(shè)置比功能元件大型的冷卻翅片等的間接冷卻機(jī)構(gòu)，因此，存在容易大型化并且冷卻效率變低的擔(dān)憂。在制造高輸出的半導(dǎo)體設(shè)備的情況下，該擔(dān)憂變得顯著。因此，本發(fā)明的課題是提供一種可以制造能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻效率的提高以及小型化的半導(dǎo)體設(shè)備的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法。解決課題的技術(shù)手段為了解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面所涉及的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法，是用于制造具有冷卻機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法，包含通過將激光聚光于由硅所形成的板狀 的加工對(duì)象物，從而在加工對(duì)象物的內(nèi)部以沿著改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線延伸的方式形成改質(zhì)區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域形成エ序；在改質(zhì)區(qū)域形成エ序之后，通過對(duì)加工對(duì)象物實(shí)施各向異性蝕刻處理，從而使蝕刻沿著改質(zhì)區(qū)域選擇性地進(jìn)展，將用于流通冷卻介質(zhì)的流路作為冷卻機(jī)構(gòu)形成于加工對(duì)象物的內(nèi)部的蝕刻處理工序；及在加工對(duì)象物的ー個(gè)主面?zhèn)刃纬晒δ茉墓δ茉纬丧ㄐ?。在該半?dǎo)體設(shè)備的制造方法中，能夠?qū)⒂糜诹魍ɡ鋮s介質(zhì)的流路一體地形成于加エ對(duì)象物的內(nèi)部，因此，可以獲得不另外設(shè)置冷卻機(jī)構(gòu)而可直接冷卻的半導(dǎo)體設(shè)備。即，可以制造能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻效率的提高及小型化的半導(dǎo)體設(shè)備。另外，本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面所涉及的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法，是用于制造具有冷卻機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法，包含通過將激光聚光于由硅所形成的板狀的加工對(duì)象物，從而在加工對(duì)象物的內(nèi)部以沿著改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線延伸的方式形成改質(zhì)區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域形成エ序；在改質(zhì)區(qū)域形成エ序之后，通過對(duì)加工對(duì)象物實(shí)施各向異性蝕刻處理，從而使蝕刻沿著改質(zhì)區(qū)域選擇性地進(jìn)展，將用于填充冷卻介質(zhì)的空間形成于加工對(duì)象物的內(nèi)部的蝕刻處理工序；將冷卻介質(zhì)填充在空間而將冷卻機(jī)構(gòu)形成于加工對(duì)象物的內(nèi)部的エ序；及在加工對(duì)象物的ー個(gè)主面?zhèn)刃纬晒δ茉墓δ茉纬丧ㄐ?。在該半?dǎo)體設(shè)備的制造方法中，可以將用于填充冷卻介質(zhì)的空間一體地形成于加エ對(duì)象物的內(nèi)部,將冷卻介質(zhì)填充在該空間并將冷卻機(jī)構(gòu)形成于加工對(duì)象物的內(nèi)部。因此，可以獲得不另外設(shè)置冷卻機(jī)構(gòu)而可直接冷卻的半導(dǎo)體設(shè)備。即，可以制造能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻效率的提高及小型化的半導(dǎo)體設(shè)備。另外，在改質(zhì)區(qū)域形成エ序中，也可以將加工對(duì)象物中露出于ー個(gè)主面的相反側(cè)的另ー個(gè)主面的其它的改質(zhì)區(qū)域，以與改質(zhì)區(qū)域的延伸途中連續(xù)的方式沿著加工對(duì)象物的厚度方向形成，在蝕刻處理工序中，通過沿著其它的改質(zhì)區(qū)域使蝕刻選擇性地進(jìn)展，從而使蝕刻劑從其它的改質(zhì)區(qū)域進(jìn)入到改質(zhì)區(qū)域。在此情況下，在使蝕刻沿著改質(zhì)區(qū)域進(jìn)展而形成流路時(shí)，可以通過其它的改質(zhì)區(qū)域按期望地控制該改質(zhì)區(qū)域的蝕刻的進(jìn)展。此時(shí)，有時(shí)進(jìn)一歩包含將通過使蝕刻沿著其它的改質(zhì)區(qū)域進(jìn)展而形成的孔閉塞的エ序。另外，功能元件形成エ序有時(shí)在蝕刻處理工序之后實(shí)施。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可以制造能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻效率的提高及小型化的半導(dǎo)體設(shè)備。


圖1為改質(zhì)區(qū)域的形成所使用的激光加工裝置的概略構(gòu)成圖。圖2為成為改質(zhì)區(qū)域的形成的對(duì)象的加工對(duì)象物的平面圖。圖3為沿著圖2的加工對(duì)象物的II1-1II線的剖面圖。圖4為激光加工后的加工對(duì)象物的平面圖。圖5為沿著圖4的加工對(duì)象物的V-V線的剖面圖。圖6為沿著圖4的加工對(duì)象物的V1-VI線的剖面圖。圖7為表示第I實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法的流程圖。圖8 (a)是表示用于說明第I實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法的流程的加工對(duì)象物的平面圖，(b)是沿著圖8 Ca)的VIIIb-VIIIb線的加工對(duì)象物的剖面圖。圖9 Ca)是表示圖8 (b)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖，(b)是表示圖9 Ca)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖，(c)是表示圖9 (b)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖。圖10 (a)是表示圖9 (C)的接續(xù)的加工對(duì)象物的平面圖，(b)是沿著圖10 (a)的Xb-Xb線的加工對(duì)象物的剖面圖。圖11 (a)是表示圖10 (b)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖，(b)是表示圖11 (a)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖，(c)是表示圖11 (b)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖，(d)是表示圖11 (C)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖。圖12 Ca)是表示圖11 Cd)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖，(b)是表示圖12 (a)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖，(c)是表示圖12 (b)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖，(d)是表示圖12 (c)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖。圖13 Ca)是表示圖12 Cd)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖，(b)是表示圖13 (a)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖，(c)是表示圖13 (b)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖，(d)是表示圖13 (c)的接續(xù)的加工對(duì)象物的剖面圖。圖14 Ca)是表示用于說明第2實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法的流程的加工對(duì)象物的平面圖，(b)是沿著圖14 Ca)的XIVb-XIVb線的加工對(duì)象物的剖面圖。圖15為表示圖14 (b)的接續(xù)的加工對(duì)象物的擴(kuò)大剖面圖。圖16 Ca)是表示用于說明第3實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法的流程的加工對(duì)象物的平面圖，(b)是沿著圖16 Ca)的XVIb-XVIb線的加工對(duì)象物的剖面圖。符號(hào)的說明I…加工對(duì)象物、3…表面(一個(gè)主面)、5…改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線、7、7a、7b、67a 67(^"改質(zhì)區(qū)域、10半導(dǎo)體設(shè)備、15功能元件、21背面(另ー個(gè)主面)、24…微流路(流路)、61…冷卻介質(zhì)、62 空間、64y…孔、L…激光。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對(duì)優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。還有，在以下的說明中，對(duì)于 相同或相當(dāng)要素附加相同符號(hào)，省略重復(fù)的說明。在本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法中，將激光聚光于加工對(duì)象物的內(nèi)部而形成改質(zhì)區(qū)域。在此，首先，參照?qǐng)D1 圖6，說明改質(zhì)區(qū)域的形成。如圖1所示，激光加工裝置100具備使激光L脈沖振蕩的激光光源101、以將激光L的光軸(光路)的方向改變90°的方式配置的分色鏡103、用于將激光L聚光的聚光用透鏡105。另外，激光加工裝置100具備用干支撐由聚光用透鏡105聚光的激光L所照射的加工對(duì)象物I的支撐臺(tái)107、用于使支撐臺(tái)107移動(dòng)的平臺(tái)111、為了調(diào)節(jié)激光L的輸出或脈沖寬度等而控制激光光源101的激光光源控制部102、及控制平臺(tái)111的移動(dòng)的平臺(tái)控制部115。在該激光加工裝置100中，從激光光源101射出的激光L，通過分色鏡103將其光軸的方向改變90°，通過聚光用透鏡105而被聚光于載置于支撐臺(tái)107上的板狀的加工對(duì)象物I的內(nèi)部。與此同時(shí)，使平臺(tái)111移動(dòng)，使加工對(duì)象物I相對(duì)于激光L沿著改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線5相對(duì)移動(dòng)。由此，沿著改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線5的改質(zhì)區(qū)域形成于加工對(duì)象物I。作為加工對(duì)象物1，使用半導(dǎo)體材料或壓電材料等，如圖2所示，在加工對(duì)象物1，設(shè)定改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線5。在此的改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線5是以直線狀延伸的假想線。在加工對(duì)象物I的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域的情況下，如圖3所示，在將聚光點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物I的內(nèi)部的狀態(tài)下，使激光L沿著改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線5 (即在圖2的箭頭A方向)相對(duì)地移動(dòng)。由此，如圖4 圖6所示，改質(zhì)區(qū)域7沿著改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線5而形成于加工對(duì)象物I的內(nèi)部，該改質(zhì)區(qū)域7由后面所述的蝕刻而成為除去區(qū)域8。還有，所謂聚光點(diǎn)P，是激光L聚光的場所。另外，改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線5，不限定于直線狀，可以為曲線狀，也可以為三維狀，也可以是坐標(biāo)指定了的線。另外，改質(zhì)區(qū)域7，有連續(xù)地形成的情況，也有間斷地形成的情況。另外，改質(zhì)區(qū)域7可以是列狀，也可以是點(diǎn)狀，主要是，改質(zhì)區(qū)域7至少形成于加工對(duì)象物I的內(nèi)部即可。另外，具有以改質(zhì)區(qū)域7為起點(diǎn)而形成龜裂的情況，龜裂及改質(zhì)區(qū)域7也可以露出于加工對(duì)象物I的外表面(表面、背面或外周面)。順便說明的話，在此，激光L透過加工對(duì)象物I并且在加工對(duì)象物I的內(nèi)部的聚光點(diǎn)附近被特別吸收，由此，在加工對(duì)象物I形成改質(zhì)區(qū)域7 (即內(nèi)部吸收型激光加工)。一般來說，在從表面3被熔融而除去而形成孔或溝槽等的除去部(表面吸收型激光加工)的情況下，加工區(qū)域從表面3側(cè)逐漸地朝背面?zhèn)刃斜拧５?，本?shí)施方式所涉及的改質(zhì)區(qū)域7，是密度、折射率、機(jī)械強(qiáng)度或其它的物理的特性成為與周圍不同的狀態(tài)的區(qū)域。作為改質(zhì)區(qū)域7，例如具有熔融處理區(qū)域、裂紋區(qū)域、絕緣破壞區(qū)域、折射率變化區(qū)域等，也有這些區(qū)域混合存在的區(qū)域。進(jìn)一歩，作為改質(zhì)區(qū)域7，存在在加工對(duì)象物I的材料中密度與非改質(zhì)區(qū)域的密度相比較變化了的區(qū)域、或形成有晶格缺陷的區(qū)域(這些也統(tǒng)稱為高密轉(zhuǎn)移區(qū)域)。另外，熔融處理區(qū)域或折射率變化區(qū)域、改質(zhì)區(qū)域7的密度與非改質(zhì)區(qū)域的密度相比較變化了的區(qū)域、形成有晶格缺陷的區(qū)域，進(jìn)ー步存在在這些區(qū)域的內(nèi)部或改質(zhì)區(qū)域7與非改質(zhì)區(qū)域的界面內(nèi)包龜裂(割裂、微裂紋)的情況。所內(nèi)包的龜裂存在遍及改質(zhì)區(qū)域7的整個(gè)面而形成的情況或僅形成于一部分或形成于多個(gè)部分的情況。作為加工對(duì)象物I，可以列舉包含硅或由硅構(gòu)成的對(duì)象物。在此，在本實(shí)施方式中，在加工對(duì)象物I形成了改質(zhì)區(qū)域7之后，通過對(duì)該加工對(duì)象物I實(shí)施蝕刻處理，從而沿著改質(zhì)區(qū)域7 (即沿著改質(zhì)區(qū)域7、包含于改質(zhì)區(qū)域7的龜裂、 或者從改質(zhì)區(qū)域7延伸的龜裂)使蝕刻選擇性地進(jìn)展，將加工對(duì)象物I中的沿著改質(zhì)區(qū)域7的部分除去。還有，該龜裂也稱為裂紋、微小裂紋、割裂等(以下，單單稱為“龜裂”)。在本實(shí)施方式的蝕刻處理中，例如，利用毛細(xì)管現(xiàn)象等，將蝕刻劑浸潤于包含于加エ對(duì)象物I的改質(zhì)區(qū)域7的龜裂或從該改質(zhì)區(qū)域7延伸的龜裂，使蝕刻沿著龜裂面進(jìn)展。由此，在加工對(duì)象物I中，沿著龜裂選擇性地并且高蝕刻速率地使蝕刻進(jìn)展而進(jìn)行除去。與此同時(shí)，利用改質(zhì)區(qū)域7本身的蝕刻速率較高的特征，使蝕刻選擇性地沿著改質(zhì)區(qū)域7進(jìn)展而進(jìn)行除去。作為蝕刻處理，例如有將加工對(duì)象物I浸潰于蝕刻劑的情況(浸潰方式Dipping)、及旋轉(zhuǎn)加工對(duì)象物I并涂布蝕刻劑的情況(旋轉(zhuǎn)蝕刻方式SpinEtching)。作為蝕刻劑，例如可以列舉KOH (氫氧化鉀)、TMAH (四甲基氫氧化銨水溶液)、EDP(こニ胺鄰苯ニ酚)、NaOH (氫氧化鈉)、CsOH (氫氧化銫)、NH4OH (氫氧化銨)、肼等。另外，作為蝕刻劑，不僅可以使用液體狀的蝕刻劑，也可以使用凝膠狀(果凍狀、半固體形狀)的蝕刻齊U。在此的蝕刻劑，在常溫 100°C前后的溫度下使用，對(duì)應(yīng)于所需要的蝕刻速率等而設(shè)定成適宜的溫度。例如，在將由硅形成的加工對(duì)象物I由KOH蝕刻處理的情況下，優(yōu)選為約60。。。另外，在本實(shí)施方式中，作為蝕刻處理，進(jìn)行作為特定方向的蝕刻速度快(或慢)的蝕刻的各向異性蝕刻處理。在該各向異性蝕刻處理的情況下，不僅是比較薄的加工對(duì)象物，也可以應(yīng)用于較厚的加工對(duì)象物(例如厚度800 iim IOOii m)。另外，在此情況下，即使在形成改質(zhì)區(qū)域7的面與面方位不同吋，也可以沿著該改質(zhì)區(qū)域7進(jìn)行蝕刻。即，在此的各向異性蝕刻處理中，除了順著結(jié)晶方位的面方位的蝕刻以外，也可以是不依賴于結(jié)晶方位的蝕刻。接著，詳細(xì)地說明第I實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法。圖7是表示本實(shí)施方式的流程圖，圖8 13是用于說明本實(shí)施方式的流程圖。本實(shí)施方式是制造例如CPU (中央處理器、Central Processing Unit)或高功率晶體管等的半導(dǎo)體設(shè)備(硅設(shè)備)的方法，在此，如圖13所示，制造在加工對(duì)象物I搭載功能元件15而成的CMOS (互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體、Complementary Metal OxideSemiconductor)傳感器。另外,特別是在本實(shí)施方式中，如圖10所示,通過在加工對(duì)象物I內(nèi)實(shí)施三維微細(xì)加工，從而將作為流通有冷卻介質(zhì)的微細(xì)孔的微流路(流路)24作為冷卻機(jī)構(gòu)而形成于加工對(duì)象物I內(nèi)。在此的微流路24，在加工對(duì)象物I內(nèi)部中的厚度方向中央位置，以在表面3視中以沿著ー個(gè)方向折返的方式蛇行并在該ー個(gè)方向的垂直方向上行進(jìn)的波狀延伸。加工對(duì)象物I是相對(duì)于照射的激光L的波長(例如1064nm)透明的硅基板。在此的加工對(duì)象物I設(shè)為P型硅基板，具有成為(100)面的表面(ー個(gè)主面)3及背面21 (另ー個(gè)主面)。在該加工對(duì)象物1，改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線通過三維的坐標(biāo)指定而被可編程序地設(shè)定。改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線，以對(duì)應(yīng)于形成的微流路24而延伸的方式設(shè)定。即，改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線，被設(shè)定成在表面3視中以沿著ー個(gè)方向折返的方式蛇行并在該ー個(gè)方向的·垂直方向行進(jìn)的波狀。功能元件15例如是由結(jié)晶成長形成的半導(dǎo)體動(dòng)作層、光電ニ極管等的受光元件、激光二極管等的發(fā)光元件、或者作為電路形成的電路元件等。在本實(shí)施方式中將加工對(duì)象物I加工的情況下，首先，通過使激光L聚光于加工對(duì)象物1，從而在加工對(duì)象物I的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域7(圖7的SI)。具體而言，將加工對(duì)象物I的表面3側(cè)作為上方而載置保持于載置臺(tái)。然后，將激光L的聚光點(diǎn)(以下單單稱為“聚光點(diǎn)”)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物I的內(nèi)部中的厚度方向中央部，使該聚光點(diǎn)沿著改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線移動(dòng)，并從表面3側(cè)照射激光し由此，如圖8所示，沿著所形成的微流路24(參照?qǐng)D10)將連續(xù)的改質(zhì)區(qū)域7a (即在表面3視中以折返的方式蛇行的波狀的改質(zhì)區(qū)域7)僅形成于加工對(duì)象物I的內(nèi)部。與此同時(shí)，將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線的一端，將該聚光點(diǎn)在厚度方向上移動(dòng)直到背面21為止，從表面3側(cè)照射激光し另外，將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線的另一端，將該聚光點(diǎn)在厚度方向上移動(dòng)直到背面21為止，從表面3側(cè)照射激光L。由此，作為構(gòu)成微流路24的流出入部24x (參照?qǐng)D9)的方式，使露出于背面21并且分別與改質(zhì)區(qū)域7a的一端及另一端連續(xù)的改質(zhì)區(qū)域7b、7b，分別沿著厚度方向形成。還有，在此，因?yàn)閷⒚}沖激光作為激光L進(jìn)行點(diǎn)照射，所以所形成的改質(zhì)區(qū)域7由改質(zhì)點(diǎn)所構(gòu)成。另外，在改質(zhì)區(qū)域7，從該改質(zhì)區(qū)域7發(fā)生的龜裂被內(nèi)包而形成(對(duì)于以下的改質(zhì)區(qū)域7也相同)。接著，對(duì)加工對(duì)象物1，將例如85°C的KOH作為蝕刻劑使用而實(shí)施各向異性蝕刻處理(圖7的S2)。由此，如圖9 Ca)所示，在加工對(duì)象物I中蝕刻劑從背面21朝著改質(zhì)區(qū)域7b進(jìn)入而浸潤，蝕刻沿著改質(zhì)區(qū)域7b進(jìn)展而除去加工對(duì)象物I，其結(jié)果，形成流出入部24x。然后，如圖9 (b)、(c)所示，蝕刻劑從改質(zhì)區(qū)域7b朝著改質(zhì)區(qū)域7a進(jìn)入而浸潤，使蝕刻沿著改質(zhì)區(qū)域7a進(jìn)展而除去加工對(duì)象物1，其結(jié)果，如圖10所示，完成微流路24的形成。接著，在加工對(duì)象物I的表面3側(cè)形成功能元件15(圖7的S3)。具體而言，首先，如圖11 (a)、(b)所示，將加工對(duì)象物I洗凈干燥之后，實(shí)施熱氧化處理在表面3上使ニ氧化硅膜31 (SiO2)成長，在該ニ氧化硅膜31上涂布作為感光性樹脂膜的光致抗蝕劑32。接著，如圖11 (c)所示，通過光刻法處理對(duì)光致抗蝕劑32圖案化之后，將該光致抗蝕劑32作為掩膜而通過蝕刻將ニ氧化硅膜31除去，使加工對(duì)象物I的表面3的規(guī)定部分露出。接著，如圖11 (d)所示，將光致抗蝕劑32除去并洗凈之后，將ニ氧化硅膜31作為掩膜而將磷離子33注入到表面3，將具有規(guī)定分布的N型區(qū)域34形成于加工對(duì)象物I的表面3側(cè)。接著，如圖12 (a)所示，將ニ氧化硅膜31溶解除去并洗凈，在表面3上將襯墊膜35 (Si02)、硅氮化膜36 (Si3N4)及光致抗蝕劑37按照該順序形成。然后，通過光刻法處理將光致抗蝕劑37圖案化之后，將該光致抗蝕劑37作為掩膜而通過蝕刻將襯墊膜35及硅氮化膜36除去，使加工對(duì)象物I的表面3的規(guī)定部分露出。接著，如圖12 (b)所示，將光致抗蝕劑37剝離并洗浄之后，將硅氮化膜36作為掩膜，在加工對(duì)象物I的表面3側(cè)將磁場膜38 (SiO2)部分地形成。然后，如圖12 (c)所示，將襯墊膜35及硅氮化膜36除去并洗凈之后，通過熱氧化法使柵極膜39 (SiO2)成長。接著，如圖12 (d)所示，使多結(jié)晶硅膜40堆積在表面3上，通過光刻法處理將多結(jié)晶硅膜40圖案化，并形成柵極電極41之后，將該柵極電極41作為掩膜而通過蝕刻將柵極膜39除去。接著，如圖13 (a)所示，將P溝道晶體管側(cè)(圖示左側(cè))由抗蝕劑膜42覆蓋，在N溝道晶體管側(cè)(圖示右側(cè))注入神43，在加工對(duì)象物I的表面3形成源極區(qū)域44及漏極區(qū)域45。另ー方面，如圖13 (b)所示，將N溝道晶體管側(cè)由抗蝕劑膜46覆蓋，在P溝道晶體管側(cè)注入硼47，在加工對(duì)象物I的表面3形成源極區(qū)域48及漏極區(qū)域49。然后，如圖13 (C)所示，將層間絕緣膜50 (SiO2)堆積在表面3上，并且通過光刻法處理將層間絕緣膜50圖案化，形成電極引出ロ 51。最后，如圖13 (d)所示，將鋁膜堆積在表面3上，并且通過光刻法處理將鋁膜圖案化，形成導(dǎo)通部53。由此，將P溝道晶體管54及N溝道晶體管55在表面3側(cè)作為功能元件15而具備的CMOS傳感器，作為半導(dǎo)體設(shè)備10而被形成。其后，半導(dǎo)體設(shè)備10例如在電路基板上經(jīng)由焊料球而被電連接。以上，在本實(shí)施方式中，在作為硅基板的加工對(duì)象物I的內(nèi)部形成不露出于表面3及背面21的連續(xù)的改質(zhì)區(qū)域7，將該改質(zhì)區(qū)域7通過各向異性蝕刻除去，從而在半導(dǎo)體設(shè)備10的內(nèi)部形成能夠流過冷卻介質(zhì)的微流路24。因此，可以將微流路24 —體地形成于加工對(duì)象物I的內(nèi)部，可以獲得不另外設(shè)置冷卻機(jī)構(gòu)而可直接冷卻的半導(dǎo)體設(shè)備。即，根據(jù)本實(shí)施方式，可以制造可實(shí)現(xiàn)冷卻效率的提高及小型化的半導(dǎo)體設(shè)備10。
還有，因?yàn)榇嬖谕ㄟ^在蝕刻劑添加添加物而使特定的結(jié)晶方位的蝕刻速率變化的情況，所以也可以在蝕刻劑中添加應(yīng)以所期望的蝕刻速率進(jìn)行各向異性蝕刻處理的對(duì)應(yīng)于加工對(duì)象物I的結(jié)晶方位的添加物。接著，說明第2實(shí)施方式。還有，在本實(shí)施方式的說明中，主要說明與上述第I實(shí)施方式不同的點(diǎn)。圖14是表示用于說明本實(shí)施方式的加工對(duì)象物的圖，圖15是用于說明本實(shí)施方式的各向異性蝕刻處理的加工對(duì)象物的擴(kuò)大剖面圖。本實(shí)施方式與上述第I實(shí)施方式不同的點(diǎn)在于，取代在表面3視中呈波狀延伸的微流路24 (參照?qǐng)D10)，而將在表面3視中呈矩形螺旋狀地延伸的微流路作為冷卻機(jī)構(gòu)而形成于加工對(duì)象物I內(nèi)。具體而言，首先，通過使激光L聚光于加工對(duì)象物I的內(nèi)部，從而如圖14所示，將在表面3視中從加工對(duì)象物I的中心呈矩形螺旋狀地延伸的改質(zhì)區(qū)域67a僅形成于加エ對(duì)象物I的內(nèi)部。與此同時(shí)，作為構(gòu)成微流路的流出入部的方式，將露出于背面21并且與改質(zhì)區(qū)域67a的一端連續(xù)的改質(zhì)區(qū)域67b、及露出于背面21并且與改質(zhì)區(qū)域67a的另一端連續(xù)的改質(zhì)區(qū)域67b，分別沿著厚度方向形成。除此之外，在本實(shí)施方式中，通過使激光L聚光于加工對(duì)象物I的內(nèi)部，從而在后段的各向異性蝕刻處理中使蝕刻劑朝著改質(zhì)區(qū)域67a引導(dǎo)，在加工對(duì)象物I形成多個(gè)改質(zhì)區(qū)域67c。改質(zhì)區(qū)域67c以露出于背面21并且與改質(zhì)區(qū)域67a的延伸途中連續(xù)的方式，沿著加工對(duì)象物I的厚度方向延伸。換言之，改質(zhì)區(qū)域67c在加工對(duì)象物I的內(nèi)部從在沿著表面3的方向上連續(xù)地形成的改質(zhì)區(qū)域67a的途中(一端與另一端之間)的規(guī)定位置，沿著厚度方向連續(xù)地延伸直至背面21。接著，對(duì)加工對(duì)象物1，實(shí)施各向異性蝕刻處理。由此，在加工對(duì)象物I中蝕刻劑從背面21朝改質(zhì)區(qū)域67b進(jìn)入并浸潤，使蝕刻沿著改質(zhì)區(qū)域67b進(jìn)展。然后，蝕刻劑從該改質(zhì)區(qū)域67b朝改質(zhì)區(qū)域67a進(jìn)入并浸潤，使蝕刻沿著改質(zhì)區(qū)域67a進(jìn)展。與此同時(shí)，在本實(shí)施方式中，如圖14、15所示，蝕刻劑從背面21朝改質(zhì)區(qū)域67c進(jìn)入并浸潤，使蝕刻沿著改質(zhì)區(qū)域67c進(jìn)展，然后，蝕刻劑也從該改質(zhì)區(qū)域67c朝改質(zhì)區(qū)域67a進(jìn)入并浸潤，使蝕刻沿著改質(zhì)區(qū)域67a進(jìn)展。以上，在本實(shí)施方式中，實(shí)現(xiàn)了制造能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻效率的提高及小型化的半導(dǎo)體設(shè)備10的上述作用效果。另外，在本實(shí)施方式中，如上所述，以露出于背面21并且與改質(zhì)區(qū)域67a的延伸途中連續(xù)的方式將改質(zhì)區(qū)域67c形成于加工對(duì)象物I，使蝕刻沿著該改質(zhì)區(qū)域67c選擇性地進(jìn)展，從而使蝕刻劑從該改質(zhì)區(qū)域67c朝改質(zhì)區(qū)域67a進(jìn)入。由此,在沿著改質(zhì)區(qū)域67a蝕刻而形成微流路時(shí)，可以通過改質(zhì)區(qū)域67c按所期望地控制該改質(zhì)區(qū)域67a的蝕刻的進(jìn)展(蝕刻速率)。還有，存在在加工對(duì)象物I中改質(zhì)區(qū)域67a的矩形螺旋的角部在表面3視中以進(jìn)行倒角的方式具有(111)面的情況。在此情況下，在后段的各向異性蝕刻處理中，因?yàn)樵?br> (111)面蝕刻停止(etch stop)，所以微流路的矩形螺旋的角部被倒角而成為平滑，可以提高微流路中的冷卻介質(zhì)的流通性。順便說明，在本實(shí)施方式中，存在將通過使蝕刻沿著改質(zhì)區(qū)域67c進(jìn)展而形成的孔64y (參照?qǐng)D14、15)在各向異性蝕刻處理后進(jìn)行埋設(shè)的情況。在此情況下，在所制造的半導(dǎo)體設(shè)備10中，可以抑制由孔64y所引起的產(chǎn)品上等的不良影響(以下，相同)。接著，說明第3實(shí)施方式。還有，在本實(shí)施方式的說明中，主要說明與上述第2實(shí)施方式不同的點(diǎn)。圖16是表示用于說明本實(shí)施方式的加工對(duì)象物的圖。在本實(shí)施方式中，在加工對(duì)象物I形成了改質(zhì)區(qū)域7之后(參照?qǐng)D14)，對(duì)加工對(duì)象物I進(jìn)行各向異性蝕刻處理，使蝕刻沿著該改質(zhì)區(qū)域7進(jìn)展。由此，如圖16所示，在加工對(duì)象物I內(nèi)，形成在表面3視中呈矩形螺旋狀地延伸的空間62。還有，在空間62，與上述實(shí)施方式同樣地，形成有流出入部62a、62b。接著，通過例如無電解電鍍，將冷卻介質(zhì)61填充于空間62。由此，在加工對(duì)象物I的內(nèi)部形成冷卻機(jī)構(gòu)61。然后，與上述實(shí)施方式同樣地，在加工對(duì)象物I的表面3側(cè)形成功能元件15。作為冷卻介質(zhì)61，使用熱傳導(dǎo)性高的材料。例如，作為冷卻介質(zhì)61，存在使用Cu、Al等的情況、或使用其它的金屬材料的情況。冷卻機(jī)構(gòu)61通過從外部將冷卻介質(zhì)61冷卻而冷卻半導(dǎo)體設(shè)備。以上，在本實(shí)施方式中，實(shí)現(xiàn)了制造能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻效率的提高及小型化的半導(dǎo)體設(shè)備的上述作用效果。還有，在本實(shí)施方式中，也可以在形成空間62之后且填充冷卻介質(zhì)61之前,形成功能元件15。以上，說明了優(yōu)選的實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不變更各權(quán)利要求所記載的主g的范圍內(nèi)可以進(jìn)行變形，或者也可以應(yīng)用于其它方式。例如，形成改質(zhì)區(qū)域7時(shí)的激光入射面，不限定于加工對(duì)象物I的表面3，也可以是加工對(duì)象物I的背面21。另外，在上述第2實(shí)施方式中，在加工對(duì)象物I形成多個(gè)用于將蝕刻劑朝改質(zhì)區(qū)域67a引導(dǎo)的改質(zhì)區(qū)域67c，但是，也可以將與該改質(zhì)區(qū)域67c同樣的改質(zhì)區(qū)域在上述第I實(shí)施方式中適當(dāng)形成。在此情況下，可以將蝕刻劑朝改質(zhì)區(qū)域7a適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)，可以按所期望地控制沿著改質(zhì)區(qū)域7a的蝕刻的進(jìn)展。另外，在上述實(shí)施方式中，在形成改質(zhì)區(qū)域7并實(shí)施各向異性蝕刻處理之后形成功能元件15，但是，可以形成功能元件15并在形成改質(zhì)區(qū)域7之后實(shí)施各向異性蝕刻處理，也可以在形成改質(zhì)區(qū)域7井形成功能元件15之后實(shí)施各向異性蝕刻處理。在這些情況下，在功能元件15的形成后由保護(hù)膜等保護(hù)該功能元件15。還有，形成的流路的形狀也可以是各種的形狀的流路，主要的，如果形成于加工對(duì)象物I的內(nèi)部即可。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性根據(jù)本發(fā)明，可以制造能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻效率的提高及小型化的半導(dǎo)體設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法，其特征在于， 是用于制造具有冷卻機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法， 包含 通過將激光聚光于由硅所形成的板狀的加工對(duì)象物，從而在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部以沿著改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線延伸的方式形成改質(zhì)區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域形成工序； 在所述改質(zhì)區(qū)域形成工序之后，通過對(duì)所述加工對(duì)象物實(shí)施各向異性蝕刻處理，從而使蝕刻沿著所述改質(zhì)區(qū)域選擇性地進(jìn)展，將用于流通冷卻介質(zhì)的流路作為所述冷卻機(jī)構(gòu)形成于所述加工對(duì)象物的內(nèi)部的蝕刻處理工序；及 在所述加工對(duì)象物的一個(gè)主面?zhèn)刃纬晒δ茉墓δ茉纬晒ば颉?br> 2.—種半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法，其特征在于， 是用于制造具有冷卻機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法， 包含 通過將激光聚光于由硅所形成的板狀的加工對(duì)象物，從而在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部以沿著改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線延伸的方式形成改質(zhì)區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域形成工序； 在所述改質(zhì)區(qū)域形成工序之后，通過對(duì)所述加工對(duì)象物實(shí)施各向異性蝕刻處理，從而使蝕刻沿著所述改質(zhì)區(qū)域選擇性地進(jìn)展，將用于填充冷卻介質(zhì)的空間形成于所述加工對(duì)象物的內(nèi)部的蝕刻處理工序； 將冷卻介質(zhì)填充于所述空間而將所述冷卻機(jī)構(gòu)形成于所述加工對(duì)象物的內(nèi)部的工序；及 在所述加工對(duì)象物的一個(gè)主面?zhèn)刃纬晒δ茉墓δ茉纬晒ば颉?br> 3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法，其特征在于， 在所述改質(zhì)區(qū)域形成工序中，將所述加工對(duì)象物中露出于所述一個(gè)主面的相反側(cè)的另一個(gè)主面的其它的改質(zhì)區(qū)域，以與所述改質(zhì)區(qū)域的延伸途中連續(xù)的方式沿著所述加工對(duì)象物的厚度方向形成， 在所述蝕刻處理工序中，通過使蝕刻沿著所述其它的改質(zhì)區(qū)域選擇性地進(jìn)展，從而使蝕刻劑從所述其它的改質(zhì)區(qū)域進(jìn)入到所述改質(zhì)區(qū)域。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法，其特征在于， 進(jìn)一步包含將通過使蝕刻沿著所述其它的改質(zhì)區(qū)域進(jìn)展而形成的孔閉塞的工序。
5.如權(quán)利要求1 4中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法，其特征在于， 所述功能元件形成工序在所述蝕刻處理工序之后實(shí)施。
全文摘要
一種用于制造具有冷卻機(jī)構(gòu)(61)的半導(dǎo)體設(shè)備(10)的制造方法，包含通過將激光(L)聚光于由硅所形成的板狀的加工對(duì)象物(1)，從而在加工對(duì)象物(1)的內(nèi)部以沿著改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定線(5)延伸的方式形成改質(zhì)區(qū)域(7)的改質(zhì)區(qū)域形成工序；在改質(zhì)區(qū)域形成工序之后，通過對(duì)加工對(duì)象物(1)實(shí)施各向異性蝕刻處理，從而使蝕刻沿著改質(zhì)區(qū)域(7)選擇性地進(jìn)展，將用于流通冷卻介質(zhì)(61)的流路作為冷卻機(jī)構(gòu)(61)形成于加工對(duì)象物(1)的內(nèi)部的蝕刻處理工序；及在加工對(duì)象物(1)的一個(gè)主面?zhèn)刃纬晒δ茉墓δ茉纬晒ば颉?br> 文檔編號(hào)B23K26/38GK103025477SQ20118003687
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者下井英樹, 荒木佳祐 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社