JP2005243893A - Manufacturing method of mesa-type semiconductor device - Google Patents

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秀和 中村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having a high breakdown voltage and high reliability, by preventing cracks or chipping in a chip, in the element partitioning process of the mesa-type semiconductor device having glass coating. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the mesa-type semiconductor device comprises a coating process of grooves for separating between the elements by glass coating, and a process of partitioning respective elements by cutting the central part of the grooves by a dicing blade. The feeding speed of dicing in the dicing blade is kept so as to be a low speed in the initial stage of cutting, and the cutting is carried out by gradually increasing the dicing speed thereafter. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、メサ型半導体装置の製造方法に関し、特にガラス被膜の欠け、割れを抑制し、ダイシング時のプリカットを廃止できる製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a mesa type semiconductor device, and more particularly to a manufacturing method capable of suppressing chipping and cracking of a glass coating and eliminating pre-cutting during dicing.

メサ型半導体装置の分離方法について、高歩留化、高信頼性化するための種々の技術が従来から提案されている。   Various techniques for increasing the yield and reliability of the mesa type semiconductor device isolation method have been proposed.

例えば、メサ型半導体装置の高信頼性化に関する技術として、特許文献1に記載された技術が知られている。この従来技術は、メサ溝内壁をガラスで被膜した半導体装置の製造方法において、ガラス被膜を焼成した後、メサ溝中央部のガラスをダイシングによって削除した後、再度ガラス被膜を焼成し、クラックのないガラス被膜が得られるとされている。   For example, a technique described in Patent Document 1 is known as a technique relating to high reliability of a mesa semiconductor device. This prior art is a method for manufacturing a semiconductor device in which the inner wall of a mesa groove is coated with glass. After firing the glass film, the glass at the center of the mesa groove is removed by dicing, and then the glass film is fired again, and there is no crack. It is said that a glass coating is obtained.

さらに、メサ型の半導体装置の高信頼性化に関する他の従来技術として、特許文献2に記載された技術が知られている。この従来技術は、一定の幅内に隣接する2つのメサ溝を設け、2つのメサ溝の中間に凸状の部分を設け、この凸状の部分を半導体基板の表面よりも低くなるようにエッチングにより形成することにより、ダイシング時にガラス内部にクラックが入らないようにして、半導体装置の信頼性の向上と高耐圧化とを図るものである。   Further, as another conventional technique related to high reliability of a mesa type semiconductor device, a technique described in Patent Document 2 is known. In this prior art, two adjacent mesa grooves are provided within a certain width, a convex part is provided in the middle of the two mesa grooves, and the convex part is etched to be lower than the surface of the semiconductor substrate. Thus, the reliability of the semiconductor device is improved and the breakdown voltage is increased so that cracks do not enter the glass during dicing.

また、特許文献3、4に記載されている技術として、ダイシング時のクラック防止として、ダイシング前にダミーウェハにてソーイングブレードのプリカットを行う方法が知られている。
特開平5−335322号公報 特開平7−221049号公報 特開平5−326700号公報 特開平11−176772号公報
Moreover, as a technique described in Patent Documents 3 and 4, a method of pre-cutting a sawing blade with a dummy wafer before dicing is known as a crack prevention during dicing.
JP-A-5-335322 Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-2221049 JP-A-5-326700 Japanese Patent Laid-Open No. 11-176772

しかしながら、特許文献3や特許文献4に開示されたプリカット方法を実施しても、メサ溝中央部にガラス皮膜を有するメサ型半導体装置の分離を行う際に、ダイシング開始後の1〜500ライン程度のダイシング時には、クラックやチッピングが発生してしまうという欠点があった。   However, even if the pre-cut method disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4 is performed, about 1 to 500 lines after the start of dicing when separating a mesa semiconductor device having a glass film at the center of the mesa groove During the dicing, there was a drawback that cracks and chipping occurred.

本発明は、従来の製造方法のクラックやチッピングの問題を解決し、高信頼性化を実現することができ、かつプリカットを廃止してリードタイムを短縮でき低価格化を実現することができるメサ型半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the problems of cracks and chipping in the conventional manufacturing method, can achieve high reliability, can eliminate the pre-cut, shorten the lead time, and can realize a low price. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a type semiconductor device.

上記課題を解決するため、本発明のメサ型半導体装置の製造方法は、素子間を分離するための溝部をガラス膜により被覆する工程と、前記溝中央部をダイシングブレードで切削して各素子を分割する工程を備えたメサ型半導体装置の製造方法であって、前記ダイシングブレードでのダイシング送り速度を切削の初期段階では低速とし、以降徐々に速度を増加させて切削することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a method for manufacturing a mesa semiconductor device according to the present invention includes a step of covering a groove portion for separating elements with a glass film, and cutting each central portion of the groove with a dicing blade. A method of manufacturing a mesa semiconductor device including a step of dividing, wherein the dicing feed speed of the dicing blade is set to a low speed at an initial stage of cutting, and thereafter the cutting is performed by gradually increasing the speed.

前記素子の分割工程において、前記ブレードの回転数が10000r.p.m.〜50000r.p.m.の範囲で、かつ切削送り速度が0.1mm/秒〜80mm/秒の範囲で行われるのが好ましい。   In the element dividing step, the rotation speed of the blade is 10,000 r. p. m. ˜50000 r. p. m. And the cutting feed rate is preferably 0.1 mm / second to 80 mm / second.

以上説明したように本発明によれば、溝部にガラス被膜を有するメサ型半導体装置においてメサ溝中央部を素子分離する際、ダイシングブレードでのダイシング送り速度を低速から徐々に速度を上げて切削することで ガラス欠け、ガラスクラックの発生を抑止し、極めて高信頼性化が実現でき、更にブレードのプリカットを削減できリードタイムの短縮と製造コストの低減が可能となる。   As described above, according to the present invention, when a mesa-type semiconductor device having a glass coating in a groove portion is separated from the center portion of the mesa groove, cutting is performed by gradually increasing the dicing feed speed of the dicing blade from a low speed. As a result, the occurrence of glass chipping and glass cracking can be suppressed, and extremely high reliability can be realized. Further, the precut of the blade can be reduced, and the lead time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態におけるメサ型npnバイポーラトランジスタの断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a mesa npn bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.

バイポ−ラトランジスタは、コレクタ領域1、2、ベース領域3、エミッタ領域4から構成され、ベース領域3、エミッタ領域4の周辺にpn接合が露出するようメサ溝5を設け、その表面がガラス被膜6で覆われて、ベース電極7、エミッタ電極8、コレクタ電極9で構成されている。   The bipolar transistor includes a collector region 1, a base region 3, and an emitter region 4. A mesa groove 5 is provided around the base region 3 and the emitter region 4 so that a pn junction is exposed, and the surface thereof is a glass film. 6, a base electrode 7, an emitter electrode 8, and a collector electrode 9.

図2は図1に示されたメサ型バイポーラトランジスタの製造工程説明図であり、特にダイシング法による分割工程を説明する断面模式図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the mesa bipolar transistor shown in FIG. 1, and is a schematic sectional view for explaining a dividing process by a dicing method.

図2(a)に示すように、ガラス皮膜6でメサ溝5を覆い、パターニングした後、熱処理によりガラス皮膜6を緻密化する。   As shown in FIG. 2A, after the mesa groove 5 is covered with the glass film 6 and patterned, the glass film 6 is densified by heat treatment.

次に、図2(b)に示すように半導体ウエハのメサ部の中央をダイシング法により分離してメサ型半導体装置を得る。   Next, as shown in FIG. 2B, the center of the mesa portion of the semiconductor wafer is separated by a dicing method to obtain a mesa semiconductor device.

この工程において、プリカットを行っていないダイシングブレードを用いてダイシングブレードの送り速度を徐々に速度を増加させて、切削分離を行う。   In this step, cutting separation is performed by gradually increasing the feed speed of the dicing blade using a dicing blade that has not been pre-cut.

例えば最初に切断するダイシングラインから50ライン目までを0.5mm/秒、51〜100ライン目までを1.0mm/秒、101ラインから150ライン目までを1.5mm/秒、151〜200ライン目までを2.0mm/秒、201〜250ライン目までを2.5mm/秒、251〜300ライン目までを3.0mm/秒、301〜350ライン目までを3.5mm/秒、351〜400ライン目までを4.0mm/秒、401〜451ライン目までを4.5mm/秒、451mm目以降を5mm/秒という具合に、ダイシングブレードの送り速度を段階的に増加させて、ダイシングを行う。なお、この場合、ブレードの回転数は45000r.p.m.でダイシングを行った。   For example, the first dicing line to be cut from the 50th line is 0.5 mm / second, the 51st to 100th line is 1.0 mm / second, the 101st line to the 150th line is 1.5 mm / second, 151-200 line 2.0 mm / sec to the eyes, 2.5 mm / sec to the 201st to 250th lines, 3.0 mm / sec to the 251st to 300th lines, 3.5 mm / sec to the 301st to 350th lines, 351 Dicing is performed by increasing the feed speed of the dicing blade stepwise, such as 4.0 mm / second up to 400th line, 4.5 mm / second up to 401-451th line, and 5 mm / second from 451 mm onward. Do. In this case, the rotational speed of the blade is 45000 r. p. m. Dicing was performed.

なお、上記工程において、生産性とクラックやチッピングの発生の抑制を両立させるという点から見ると、ブレードの回転数は10000r.p.m.〜50000r.p.m.の範囲で、かつ切削送り速度が0.1mm/秒〜80mm/秒の範囲で行われるのが好ましい。   In the above process, from the viewpoint of achieving both productivity and suppression of occurrence of cracks and chipping, the rotational speed of the blade is 10,000 rpm. p. m. ˜50000 r. p. m. And the cutting feed rate is preferably 0.1 mm / second to 80 mm / second.

上記のように本実施の形態によれば、プリカットを行わなくても、ブレードの送り速度を最初は低下させてダイシングを行うことで、ウエハとブレードとの間に過剰な摩擦力を生じさせることがないため、クラックやチッピングを大幅に低減できる。また、ダイシングを行うにつれてブレード表面の凹凸も低減され、ウエハとの摩擦も低減されていくが、それに従い、送り速度を段階的に増加させることによりスループットの大幅な低下も防止することができる。   As described above, according to the present embodiment, an excessive frictional force is generated between the wafer and the blade by performing dicing by initially reducing the blade feed speed without performing pre-cutting. Therefore, cracks and chipping can be greatly reduced. Further, as the dicing is performed, the unevenness of the blade surface is reduced and the friction with the wafer is also reduced. In accordance with this, the feed rate is increased stepwise, thereby preventing a significant decrease in throughput.

図3はダイシングライン数とチッピング量との関係を示した図であり、(a)は従来のダイシング方法で処理した場合、(b)は本発明の方法で処理した場合、(c)はダイシングラインとチッピング量との関係を示した図である。   3A and 3B are diagrams showing the relationship between the number of dicing lines and the amount of chipping. FIG. 3A shows a case where processing is performed by a conventional dicing method, FIG. 3B shows a case where processing is performed by the method of the present invention, and FIG. It is the figure which showed the relationship between a line and the chipping amount.

なお、従来のダイシング方法の条件は、ブレードの送り速度は5mm/秒で回転数は45000rpmで行った。   The conditions of the conventional dicing method were as follows: the blade feed speed was 5 mm / second and the rotational speed was 45000 rpm.

図3(a)からわかるように、従来の方法では、ダイシング開始後から300ライン目まではチッピングが大きくなっている。これはウエハとブレードとの過剰な摩擦によるものと推測される。   As can be seen from FIG. 3A, in the conventional method, chipping increases from the start of dicing to the 300th line. This is presumably due to excessive friction between the wafer and the blade.

一方、本発明のダイシング方法によれば、図3(b)に示すように、ダイシング開始からチッピング量は小さく安定していることが確認できた。   On the other hand, according to the dicing method of the present invention, as shown in FIG. 3B, it was confirmed that the chipping amount was small and stable from the start of dicing.

図4および図5にダイシング時に発生するチッピングの実際の写真を示す。図4は従来方法でダイシングした時の50、200、400ライン目の外観写真でクラックやチッピングが観察できる。一方、図5は上記の本発明を用いてダイシングを行った時の外観写真であり、クラックやチッピングが極端に減っているのが観察できる。   4 and 5 show actual photographs of chipping that occurs during dicing. FIG. 4 is a photograph of the appearance of the 50th, 200th, and 400th lines when dicing is performed by the conventional method, and cracks and chipping can be observed. On the other hand, FIG. 5 is an appearance photograph when dicing is performed using the above-described present invention, and it can be observed that cracks and chipping are extremely reduced.

つまり、本実施の形態のようにダイシングブレードでのダイシング送り速度を低速から徐々に速度を増加させて切削することでガラス欠け、ガラスクラックの発生が大幅に抑止できることが確認できた。   In other words, it was confirmed that the occurrence of glass chipping and glass cracks can be significantly suppressed by cutting the dicing feed speed of the dicing blade gradually from a low speed as in this embodiment.

以上のようにして作製された本実施の形態のメサ型半導体装置は、ベース−コレクタ逆方向(VCES)耐圧として1500〜2000V以上を安定して得ることができ、コレクタ遮断電流(ICESリーク電流)もベース−コレクタ逆方向印加(VCES)電圧が1630Vで15uA以下となり、極めて阻止特性が優れていた。ガラス欠けやクラックに起因する漏れ電流の発生が抑制されたためと考えられる。   The mesa semiconductor device of the present embodiment manufactured as described above can stably obtain 1500 to 2000 V or more as the base-collector reverse direction (VCES) breakdown voltage, and the collector cutoff current (ICES leakage current). Also, the base-collector reverse application (VCES) voltage was 15uA or less at 1630V, and the blocking characteristics were extremely excellent. This is considered to be because the generation of leakage current due to glass chipping and cracks was suppressed.

また、本実施の形態では、ガラス皮膜を有したメサ型npnバイポーラトランジスタについて説明したが、それ以外の半導体装置に適用しても、クラック及びチッピングの抑制に対して同様の効果が得られるものである。   In this embodiment, a mesa npn bipolar transistor having a glass film has been described. However, even when applied to other semiconductor devices, the same effect can be obtained with respect to suppression of cracks and chipping. is there.

本発明に係るメサ型半導体装置の製造方法は、高耐圧のパワー用半導体装置の製造方法として有用である。   The method for manufacturing a mesa semiconductor device according to the present invention is useful as a method for manufacturing a power semiconductor device having a high breakdown voltage.

本発明の実施の形態におけるメサ型半導体装置の断面図Sectional drawing of mesa type semiconductor device in an embodiment of the invention 本発明の実施の形態におけるメサ型半導体装置の素子分割工程説明図Explanatory drawing of element dividing process of mesa type semiconductor device in the embodiment of the present invention ダイシングライン数とチッピング量との関係を示した図であり、(a)は従来のダイシング方法で処理した場合の図、(b)は本発明の方法で処理した場合の図、(c)はダイシングラインとチッピング量との関係を示した図It is the figure which showed the relationship between the number of dicing lines and chipping amount, (a) is a figure at the time of processing by the conventional dicing method, (b) is a figure at the time of processing by the method of this invention, (c) is Diagram showing the relationship between dicing line and chipping amount 従来方法でダイシングした時に発生するチッピングの実際の光学顕微鏡写真Actual optical micrograph of chipping that occurs when dicing by the conventional method 本発明の方法を用いてダイシングした時に発生するチッピングの実際の光学顕微鏡写真Actual optical micrograph of chipping that occurs when dicing using the method of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1 N型半導体領域
2 N+型半導体領域
3 P型半導体領域
4 P+型半導体領域
5 メサ溝
6 ガラス被膜
7 ベース電極
8 エミッタ電極
9 コレクタ電極
1 N type semiconductor region 2 N + type semiconductor region 3 P type semiconductor region 4 P + type semiconductor region 5 Mesa groove 6 Glass coating 7 Base electrode 8 Emitter electrode 9 Collector electrode

Claims (2)

素子間を分離するための溝部をガラス膜により被覆する工程と、
前記溝中央部をダイシングブレードで切削して各素子を分割する工程を備えたメサ型半導体装置の製造方法であって、
前記ダイシングブレードでのダイシング送り速度を切削の初期段階では低速とし、以降徐々に速度を増加させて切削することを特徴とするメサ型半導体装置の製造方法。
A step of coating a groove for separating elements with a glass film;
A mesa type semiconductor device manufacturing method comprising a step of dividing each element by cutting the groove central portion with a dicing blade,
A method of manufacturing a mesa semiconductor device, wherein the dicing feed speed of the dicing blade is set to a low speed at an initial stage of cutting, and thereafter the speed is gradually increased to perform cutting.
前記素子の分割工程において、前記ブレードの回転数が10000r.p.m.〜50000r.p.m.の範囲で、かつ切削送り速度が0.1mm/秒〜80mm/秒の範囲で行われることを特徴とする請求項1記載のメサ型半導体装置の製造方法。 In the element dividing step, the rotation speed of the blade is 10,000 r. p. m. ˜50000 r. p. m. The method for manufacturing a mesa semiconductor device according to claim 1, wherein the cutting feed rate is in a range of 0.1 mm / second to 80 mm / second.
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