JP2005340484A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、トレンチ構造を有する半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor device having a trench structure.
pn接合ダイオードのpn接合間に、薄い真性半導体のi型半導体層(エピタキシャル層)をはさんだpinダイオードは、例えば携帯電話端末のアンテナスイッチとして用いられているが、デジタル方式の携帯電話端末では、小型化、低消費電力化、高周波化およびマルチバンド化が急速に進んでいるため、アンテナスイッチとして用いられるpinダイオードには、半導体装置外形の小型化、低動作電流化、送受信電力の低損失性、信号の漏れを少なくするための端子間容量の低減、高周波化によるインピーダンス変動の防止等が求められている。 A pin diode sandwiching a thin intrinsic semiconductor i-type semiconductor layer (epitaxial layer) between pn junctions of a pn junction diode is used as an antenna switch of a mobile phone terminal, for example. In a digital mobile phone terminal, Due to the rapid progress of miniaturization, low power consumption, high frequency, and multi-band, pin diodes used as antenna switches have a smaller semiconductor device profile, lower operating current, and lower transmission / reception power loss. In order to reduce signal leakage, reduction of inter-terminal capacitance, prevention of impedance fluctuation due to high frequency, etc. are demanded.
低電流動作及び送受信電力の損失低減のためには、pin接合のi型半導体層を薄くしてi型半導体層の抵抗値を低減させることが考えられる。しかしながら、i型半導体層の抵抗値とi型半導体層の接合容量とは反比例するので、i型半導体層を薄くするのに伴ってi型半導体層には空乏層が水平方向に広がり、i型半導体層の接合容量が増大してしまう。 In order to reduce the loss of the low-current operation and transmission / reception power, it is conceivable to reduce the resistance value of the i-type semiconductor layer by thinning the pin junction i-type semiconductor layer. However, since the resistance value of the i-type semiconductor layer and the junction capacitance of the i-type semiconductor layer are inversely proportional, a depletion layer spreads in the i-type semiconductor layer in the horizontal direction as the i-type semiconductor layer is made thinner. The junction capacity of the semiconductor layer increases.
また、前記端子間容量及びインピーダンスは、i型半導体層の接合容量の増減に大きな影響を受ける。つまり、端子間容量の低減およびインピーダンス変動の低減を実現するためには、i型半導体層の接合容量の低減が求められる。 Further, the inter-terminal capacitance and impedance are greatly influenced by increase / decrease in the junction capacitance of the i-type semiconductor layer. That is, in order to reduce the inter-terminal capacitance and the impedance variation, it is required to reduce the junction capacitance of the i-type semiconductor layer.
このため、i型半導体層の抵抗値の低減とi型半導体層の接合容量の低減とを両立させるために、半導体基板主面のpin接合の周辺に、トレンチと呼ばれる溝状の分離領域を形成し、このトレンチにより前記空乏層を遮断し、空乏層が水平方向に広がった際のi型半導体層とp型半導体層との接合面積及びi型半導体層とn型半導体層との接合面積を小さくすることで、i型半導体層の接合容量を低減させる技術が用いられている。 For this reason, in order to achieve both the reduction of the resistance value of the i-type semiconductor layer and the reduction of the junction capacitance of the i-type semiconductor layer, a groove-shaped isolation region called a trench is formed around the pin junction of the main surface of the semiconductor substrate. The depletion layer is blocked by the trench, and the junction area between the i-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer and the junction area between the i-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer when the depletion layer spreads in the horizontal direction are obtained. A technique for reducing the junction capacitance of the i-type semiconductor layer by reducing the size is used.
トレンチ構造のpinダイオードについては、例えば下記特許文献1,2に記載されている。
The pin diode having a trench structure is described in, for example,
電子装置では、小型化・薄型化が進められており、そこに用いられる電子部品にも小型化・薄型化が求められている。例えば、pinダイオードとしては、製品外形が通常1006と呼称される1mm×0.6mmの平面寸法のものが用いられているが、0805と呼称される0.8mm×0.5mmの平面寸法、或いは0603と呼称される0.6mm×0.3mmの平面寸法への更なる小型化が求められている。 Electronic devices are being made smaller and thinner, and electronic components used there are also required to be smaller and thinner. For example, a pin diode having a 1 mm × 0.6 mm planar dimension, which is generally called 1006, is used, but a 0.8 mm × 0.5 mm planar dimension called 0805, or There is a need for further miniaturization to a plane size of 0.6 mm × 0.3 mm called 0603.
現状では、搭載する半導体チップが0.24mm×0.24mm程度の平面寸法となっているため0603サイズの製品外形とすることは難しく、更なる小型化に対応するためには、半導体チップのサイズを縮小する必要がある。しかしながら、単に半導体チップのサイズを縮小したのでは、接合面積が縮小されることとなり、pinダイオードの特性が変化してしまう。 At present, since the semiconductor chip to be mounted has a planar dimension of about 0.24 mm × 0.24 mm, it is difficult to make a 0603 size product outer shape. In order to cope with further miniaturization, the size of the semiconductor chip Need to be reduced. However, simply reducing the size of the semiconductor chip reduces the junction area and changes the characteristics of the pin diode.
本発明の課題は、半導体チップを小型化することが可能な技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of downsizing a semiconductor chip.
本発明の他の課題は、半導体チップの信頼性を向上することが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
Another object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of a semiconductor chip.
The above and other problems and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
接合面が、半導体基板主面を部分的に除去した凹部によって分離されている半導体装置において、前記凹部を、前記半導体基板の外縁から全周にわたって等距離に形成する。
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
In the semiconductor device in which the bonding surfaces are separated by the concave portion obtained by partially removing the main surface of the semiconductor substrate, the concave portion is formed at an equal distance from the outer edge of the semiconductor substrate over the entire circumference.
更に詳しく説明すると、主面と、前記主面に対向する裏面と、前記主面の一部に環状に形成される凹部と、前記主面上に形成され、かつ、凹部の内側に形成される接合部を含む半導体基板とを有し、前記半導体基板は、厚さと交差する平面が四角形状で形成され、更に前記凹部は、前記半導体基板の各辺とそれぞれ平行に対向し、かつ、半導体基板の各辺との距離がそれぞれ等距離に形成されている複数の辺を有している。 More specifically, a main surface, a back surface opposite to the main surface, a recess formed in a ring shape in a part of the main surface, and formed on the main surface and formed inside the recess. A semiconductor substrate including a junction, the semiconductor substrate is formed in a quadrangular shape with a plane intersecting the thickness, and the recesses face each side of the semiconductor substrate in parallel, and the semiconductor substrate The plurality of sides are formed at equal distances from each side.
また、その製造方法では、前記所定の凹部が形成される領域の中央部分を開口させた、第1のマスクを形成する工程と、半導体基板主面に、前記第1のマスクを用いた異方性のエッチングにより、中間溝を形成する工程と、前記所定の溝が形成される領域を開口させた、第2のマスクを形成する工程と、半導体基板主面に、前記第2のマスクを用いた等方性のエッチングにより半導体基板主面及び前記中間溝をエッチングして、半導体基板主面から連続する表層部と、表層部から連続する中間部と、中間部から連続する深層部とからなり、前記表層部、前記中間部及び前記深層部の側壁が、夫々下部に比べて上部の幅が広い順テーパー形状となる所定の凹部を形成する工程とを有する。 Further, in the manufacturing method, a step of forming a first mask in which a central portion of the region where the predetermined recess is formed is formed, and an anisotropic method using the first mask on the main surface of the semiconductor substrate. A step of forming an intermediate groove by etching, a step of forming a second mask in which a region where the predetermined groove is formed is opened, and the second mask is used for a main surface of the semiconductor substrate. The main surface of the semiconductor substrate and the intermediate groove are etched by isotropic etching to form a surface layer portion continuous from the semiconductor substrate main surface, an intermediate portion continuous from the surface layer portion, and a deep layer portion continuous from the intermediate portion. Forming sidewalls of the surface layer portion, the intermediate portion, and the deep layer portion with a predetermined recess having a forward tapered shape having a wider upper portion than the lower portion.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(1)本発明によれば、半導体基板主面の接合部を分離する凹部を、半導体基板の四角形状の主面の各辺とそれぞれ平行に対向し、かつ、前記各辺との距離がそれぞれ等距離となる複数の辺を有するように形成することにより、外周部の角に無駄な部分が生じなくなるので、チップサイズを縮小することができるという効果がある。
(2)本発明によれば、凹部の形状を、下部から上部に向かって拡がった順テーパー形状に形成することができるという効果がある。
(3)本発明によれば、上記効果(2)により、テーパーの角部に形成される保護膜等がオーバーハング形状となるのを抑制できるので、テーパーの角部に形成される保護膜等の剥離を抑制し、側壁の保護膜等を充分な膜厚で形成することが可能となるという効果がある。
(4)本発明によれば、上記効果(3)により、保護膜の膜厚を確保してテーパーの角部及び側壁からの半導体基板の汚染を抑制し、信頼性を向上することができるという効果がある。
(5)本発明によれば、上記効果(3)により、保護膜の膜厚を確保して半導体装置の耐圧劣化を抑制し、信頼性を向上することができるという効果がある。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in this application will be briefly described as follows.
(1) According to the present invention, the recess for separating the joint portion of the semiconductor substrate main surface faces each side of the rectangular main surface of the semiconductor substrate in parallel with each other, and the distance from each side is By forming so as to have a plurality of sides that are equidistant, a useless portion is not generated at the corner of the outer peripheral portion, so that there is an effect that the chip size can be reduced.
(2) According to the present invention, there is an effect that the shape of the concave portion can be formed into a forward tapered shape that expands from the lower portion toward the upper portion.
(3) According to the present invention, the protective film formed at the corner of the taper can be prevented from being overhanged by the above effect (2), so the protective film formed at the corner of the taper, etc. There is an effect that it is possible to form a protective film on the side wall with a sufficient film thickness.
(4) According to the present invention, due to the effect (3), it is possible to secure the film thickness of the protective film, suppress contamination of the semiconductor substrate from the corners and side walls of the taper, and improve the reliability. effective.
(5) According to the present invention, due to the effect (3), there is an effect that the film thickness of the protective film can be secured, the breakdown voltage degradation of the semiconductor device can be suppressed, and the reliability can be improved.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。なお、本実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted.
図1は、本発明の一実施の形態の半導体装置であるpinダイオードを示す平面図であり、図2は図1中のa‐a線に沿った縦断面図であり、図3は図2中のa部を拡大して示す部分縦断面図である。 FIG. 1 is a plan view showing a pin diode which is a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line aa in FIG. 1, and FIG. It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view which expands and shows the inside a part.
本実施の形態においてpinダイオード1に使用する半導体基板は、図1に示すように、厚さ方向と交差する平面形状が方形状となっている。このpinダイオード1は、図2に示すように、n型半導体層となるn+型単結晶シリコン等の半導体基体2に真性半導体層のi型半導体層(エピタキシャル層)3をエピタキシャル成長により形成した半導体基板の主面にp型半導体層4を形成して、n+型半導体基体2とi型半導体層3とp型半導体層4とを順に積層したpin接合の接合面を半導体基板主面に沿って構成している。
As shown in FIG. 1, the semiconductor substrate used for the
半導体基板主面は、保護絶縁膜5によって被覆されており、保護絶縁膜5を開口したp型半導体層4の接続領域に例えばアルミニュウムを主成分としたアノード電極6を接続し、半導体基板主面と反対側の半導体基板裏面のn型半導体基体2に、例えば金(Au)を主成分としたカソード電極7を形成した構成となっている。
The main surface of the semiconductor substrate is covered with a protective
このpin接合の空乏層を遮断するために、半導体基板主面を部分的に除去した溝状の凹部であるトレンチ8を半導体基板主面に形成している。半導体基板主面は前記トレンチ8により接合部9(アノード電極6)と外周部10(保護絶縁膜5)とに分離されており、このトレンチ8は、側壁からのpin接合の汚染を抑制するために、保護絶縁膜5によって被覆されている。
In order to block the depletion layer of the pin junction, a
これにより、本実施の形態のpinダイオード1は、接合部のi型半導体層3において特に水平方向(半導体基板の厚さ方向と交差する方向)に広がる空乏層を遮断することができるので、上記で説明したようにi型半導体層3とn+型半導体基体2との接合面積及びi型半導体層3とp型半導体層4との接合面積を小さくすることによって、i型半導体層3の接合容量を小さくすることが可能となる。
Thereby, the
なお、本実施の形態のトレンチ8では、図3に示すように、溝の断面形状が、半導体基板主面から連続する表層部(第1部)8aと、表層部8aから連続する中間部(第2部)8bと、中間部8bから連続する深層部(第3部)8cとからなり、表層部8a、中間部8b及び深層部8cの側壁は、上部(半導体基板主面側)が下部に比べて幅の広い順テーパー形状に夫々形成されている。このため、トレンチ8の側壁および底面に、膜厚が均一になるように保護絶縁膜5を安定して堆積させることができる。
In
本実施の形態の半導体装置では、このトレンチ8を図1に示すように、矩形形状の半導体チップの外形に合わせて、矩形環状(枠状)に形成してある。更に説明すると、トレンチ8は、半導体基板の四角形状の主面の各辺とそれぞれ平行に対向し、かつ、半導体基板の各辺との距離が、それぞれ等距離に形成されている複数の辺を有している。なお、前記矩形環状の前記複数の辺以外、つまり半導体基板の角部付近では、保護絶縁膜5の被覆性を考慮して曲線形状に面取りしてある。
In the semiconductor device of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
pinダイオード1に用いる半導体基板は、例えば、ダイシングにより個片化されるため、厚さ方向と交差する平面形状は四角形状が多い。この四角形状の半導体基板にトレンチ8を形成する場合、トレンチ8の加工が容易であり断面形状が均一に形成されることから、図4に平面図を図5に縦断面図を示すように、トレンチ8を円形環状に形成している。即ち、トレンチ8が、前記半導体基板の中心から全周にわたって等距離に形成されている。従って、円形の接合部9が直径Dの場合には、その面積はπD2/4となる。しかし、接合部9を円形状に形成する場合、半導体基板主面の面積は円形の接合部9の直径で決まる。更には、図4に示すように、半導体基板の角部には無駄な領域が、図1の半導体基板における角部の領域よりも大きく残ってしまい、半導体基板の小型化が困難である。一方、図1に示すように、矩形の接合部9が辺長Lの場合には、その面積はL2となり、接合部9を矩形とすることによって外周部の角に無駄な部分が生じなくなるので、チップサイズを縮小することができる。
Since the semiconductor substrate used for the
従って、接合部9を円形とした従来のpinダイオード1と同等の接合面積の接合部9を矩形にした半導体チップに形成するのであれば、D/L=√(π/4)となり、直径Dに対して辺長Lは0.886Dに縮小することができる。即ち、接合部9を円形とした従来のpinダイオード1が0.24mm×0.24mmのサイズとなっている場合に、同等の接合面積の接合部9を、矩形にした半導体チップに形成する場合には、0.21mm×0.21mmのチップサイズに縮小することができる。
Therefore, if the
また、図1及び図2に示すpinダイオード1では、凹部を溝状のトレンチ8として半導体基板主面の外周部10を残してある。この外周部10を残すことによって、実装時に半導体チップの取り扱いが容易になる。また、ウェハを個片化するダイシングの際に切断部分の厚さが薄すぎるとダイシングで割れやすくなるため、外周部10によって適度な厚さを確保して切断している。しかし、これらの問題を解決できる場合には、図6及び図7に示すように、この外周部10をなくして凹部をメサ構造とすることにより、更に半導体チップのサイズを縮小することが可能になる。
Further, in the
このpinダイオード1は、図8に実装状態の縦断面図を示すように、pinダイオード1のカソード電極7側が一方のリード11に接着導通され、またアノード電極6と他方のリード12とが金等のボンディングワイヤ13により接続導通されており、pinダイオード1、ボンディングワイヤ13及びリード11,12の上面がレジン等の封止体14によって樹脂封止され、封止体14の底面にリード11,12の下面が露出している。実装基板等に実装する際には、このリード11,12の下面を実装基板の配線に接続する。前述したように、半導体チップのサイズを0.21mm×0.21mmに縮小することにより、例えば、通常0603と呼称される0.6mm×0.3mmの平面寸法の製品外形とすることが可能になる。
In the
続いて、この半導体装置の製造方法について、図9乃至図18を用いて工程毎に説明する。
先ず、n+型半導体基体2にi型半導体層3となる真性半導体のエピタキシャル層を成長させ、エピタキシャル層の表面に、例えばドーピング材料となるPBF(ポリボロンフィルム)を塗布し、約900℃程度の雰囲気中にて熱拡散させて、エピタキシャル層にB(ホウ素)を注入し、窒素雰囲気中にて、約1000℃程度の熱処理を加えてアニールを行ない、p型半導体層4を形成する。このp型半導体層4、i型半導体層3及びn+型半導体基体2によってpin接合が構成されている。このpin接合を形成した半導体基板主面の全面に、高温低圧CVDにより酸化シリコン膜15を堆積させ、酸化シリコン膜15上にホトレジスト16´を全面に形成する。この状態の縦断面図を図9に示す。
Subsequently, a method for manufacturing the semiconductor device will be described for each process with reference to FIGS.
First, an intrinsic semiconductor epitaxial layer to be the i-
次に、このホトレジスト16´を露光現像させて、所定のトレンチ8形成領域の中央部分に環状の開口を設けたレジストマスク(第1のマスク)16にパターニングし、このレジストマスク16を用いたドライエッチングによって酸化シリコン膜15を除去してp型半導体層4を露出させる。この状態の縦断面図を図10に示す。
Next, the
次に、レジストマスク16及び酸化シリコン膜15をマスクとして用いた異方性のドライエッチングによりi型半導体層3に達する中間溝17を形成する。この状態の縦断面図を図11に示す。
Next, an
次に、オゾンを用いたアッシングを行なった後に洗浄処理してレジストマスク16を除去し、ホトレジスト18´を全面に形成する。この状態の縦断面図を図12に示す。続いて、このホトレジスト18´を露光現像させて、所定のトレンチ8形成領域に環状の開口を設けたレジストマスク(第2のマスク)18にパターニングし、このレジストマスク18を用いたウェットエッチングによって酸化シリコン膜15を除去してp型半導体層4及び中間溝17を露出させる。ウェットエッチングに用いるレジストマスク(第2マスク)18の開口領域は、ドライエッチングに用いるレジストマスク(第1マスク)16よりも開口領域が大きい。この状態の縦断面図を図13に示す。
Next, after performing ashing using ozone, the resist
次に、レジストマスク18及び酸化シリコン膜15をマスクとして、等方性ガスを用いたドライエッチングにより、p型半導体層4、i型半導体層3及びn+型半導体基体2の一部を、中間溝17の底面から中間溝17よりも深くエッチングする。この状態の縦断面図を図14に示す。
Next, by using the resist
この等方性エッチングでは、レジストマスク18から露出する半導体基板主面、中間溝17の側面及び底面から、夫々エッチングが進行するため、トレンチ8の断面形状が、半導体基板主面から連続する表層部8aと、表層部8aから連続する中間部8bと、中間部8bから連続する深層部8cとからなり、表層部8a、中間部8b及び深層部8cの側壁は、上部が下部に比べて幅の広い順テーパー形状に夫々形成される。
In this isotropic etching, the etching progresses from the main surface of the semiconductor substrate exposed from the resist
トレンチ8では、ドライエッチング時のエッチングガスの流量およびエッチング時間を調節して、溝の断面形状が、半導体基板主面と表層部8aとが90°以上の角度で交わり、表層部8aと中間部8bとが90°以上の角度で交わり、中間部8bと深層部8cとが90°以上の角度で交わり、深層部8cの底部と側壁とのなす角度が90°以上となり、下部が上部に比べて細い順テーパー形状とする。即ち、本実施の形態のトレンチ8では、溝の表面に形成される角部が全て鈍角となっている。
In the
次に、オゾンを用いたアッシングを行なってレジストマスク18を除去し、ウェットエッチングによって酸化シリコン膜15を除去すると、図15に示す状態となる。続いて、トレンチ8内部を含む半導体基板主面の全面に、保護絶縁膜5となる例えば熱酸化による酸化シリコン膜にCVDによるPSG(Phospho Silicate Glass)膜、プラズマ窒化シリコン膜等を積層した積層膜を形成し、この積層膜上に、アノード電極6の接続領域を開口させたレジストマスクをホトリソグラフィにより形成し、このレジストマスクを用いたドライエッチングによって、積層膜を選択的に除去して保護絶縁膜5のパターニングを行ない、前記接続領域となる半導体基板主面のp型半導体層4を露出させる。この状態を図16に示す。
Next, ashing using ozone is performed to remove the resist
次に、開口用のレジストマスクを除去した後に、半導体基板主面の全面にスパッタ等によりシリコンを含有させたアルミニュウムを用いた金属膜を堆積させ、アノード電極6の形成領域を覆うレジストマスクをホトリソグラフィにより形成し、このレジストマスクを用いたドライエッチングによって、前記金属膜を選択的に除去してパターニングを行ない、アノード電極6を形成する。この状態を図17に示す。
Next, after removing the resist mask for opening, a metal film using aluminum containing silicon is deposited on the entire main surface of the semiconductor substrate by sputtering or the like, and a resist mask covering the formation region of the
次に、電極形成のレジストマスクを除去した後に、半導体基板主面とは反対側の裏面を研磨処理してウェハの厚さを薄くして、この裏面の半導体基体2に蒸着等により、例えばAu(金)/Sb(アンチモン)/Auを積層した金属膜を堆積させ、その金属膜をウェットエッチングしてカソード電極7を形成する。なお、カソード電極にはAg(銀)を用いてもよい。この状態を図18に示す。
Next, after removing the resist mask for electrode formation, the back surface opposite to the main surface of the semiconductor substrate is polished to reduce the thickness of the wafer, and by evaporation or the like on the
この後、ダイシングによってウェハを切断分離して各半導体チップを個片化するが、図18中の破線aの位置でダイシングを行なうと図1及び図2に示すトレンチ構造となり、破線bの位置でダイシングを行なうと図6及び図7に示すメサ構造となる。 Thereafter, the wafer is cut and separated by dicing to divide each semiconductor chip into individual pieces. However, if dicing is performed at the position of the broken line a in FIG. 18, the trench structure shown in FIGS. When dicing is performed, the mesa structure shown in FIGS. 6 and 7 is obtained.
この凹部を形成するためのエッチングでは、異方性のエッチングを行なった場合には、図19に斜視図を示すように(凹部の内部形状を示すために、メサ構造の例を図示する)、凹部の内部壁面の形状が、垂直となり直角の鋭い角部が形成され、側壁を覆う保護膜のカバレージが低下して充分な膜厚が得られないために、側壁から半導体基板が汚染して、ダイオードの耐圧が低下する或いは静電破壊強度が低下し特性不良が生じやすくなるという問題がある。 In the etching for forming the concave portion, when anisotropic etching is performed, as shown in a perspective view in FIG. 19 (in order to show the internal shape of the concave portion, an example of a mesa structure is illustrated), Since the shape of the inner wall surface of the recess is vertical and a sharp corner is formed at right angles, the coverage of the protective film covering the side wall is lowered and a sufficient film thickness cannot be obtained, so the semiconductor substrate is contaminated from the side wall, There is a problem in that the breakdown voltage of the diode is reduced or the electrostatic breakdown strength is reduced, leading to a characteristic failure.
このため、従来のエッチングでは、図9に示す状態から図20に示すように、トレンチ形成領域を開口させたレジストマスク18を形成し、図21に示すように、等方性のドライエッチングを行ない、図22に示すようにレジストマスク18及び酸化シリコン膜15を除去してトレンチ8を形成していた。この等方性のエッチングを行なうことにより、角部の角度を緩やかにして、保護絶縁膜5のカバレッジの低下を抑制していた。
Therefore, in the conventional etching, a resist
しかし、トレンチ8を矩形環状に形成した場合に、通常の等方性エッチングでは、矩形の隅部と各辺の中央部とでエッチングの進行速度に差が生じ矩形の隅部でエッチングの進行が速くなるため、図23に示すように隅部がトレンチの底部の幅が上部の幅より大きい逆テーパー形状となる所謂オーバーハング形状となり、保護絶縁膜5のカバレッジ不良が生じ、加えて、オーバーハング形状となると張り出した形になるp型半導体層4の強度が低下して、この部分に割れが生じやすくなる。
However, when the
このため、本実施の形態では、前述した方法によって、図24に斜視図を示すように、トレンチ8の表層部8a、中間部8b及び深層部8cの側壁が、上部が下部に比べて幅の広い順テーパー形状にすることにより、トレンチ8の側壁および底面に、保護絶縁膜5を安定して堆積させることができる。
For this reason, in this embodiment, as shown in the perspective view in FIG. 24, the side walls of the
従って、トレンチ8の内部に形成する保護絶縁膜5を充分な膜厚に形成することが可能となるため、保護絶縁膜5の膜厚不足を抑制することができるので、トレンチ8側壁からのpin接合の汚染を抑制することが可能となる、併せてpinダイオードの耐圧劣化を抑制することが可能となる。
Accordingly, since the protective
以上、本発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。 Although the present invention has been specifically described based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the scope of the invention. It is.
1…pinダイオード、2…半導体基体、3…i型半導体層、4…p型半導体層、5…保護絶縁膜、6…アノード電極、7…カソード電極、8…トレンチ、8a…表層部、8b…中間部、8c…深層部、9…接合部、10…外周部、11,12…リード、13…ボンディングワイヤ、14…封止体、15…酸化シリコン膜、16,18…レジストマスク、17…中間溝
DESCRIPTION OF
Claims (8)
更に前記凹部は、前記半導体基板の前記四角形状の主面の各辺とそれぞれ平行に対向し、かつ、前記各辺との距離がそれぞれ等距離に形成されている複数の辺を有していることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor including a main surface, a back surface opposite to the main surface, a recess formed in a ring shape in a part of the main surface, and a joint formed on the main surface and formed inside the recess A main surface of the semiconductor substrate is formed in a square shape,
Further, the recess has a plurality of sides that face each side of the rectangular main surface of the semiconductor substrate in parallel and are formed at equal distances from the sides. A semiconductor device.
前記半導体基板の各辺とそれぞれ平行に対向し、かつ、半導体基板の各辺との距離がそれぞれ等距離となる複数の辺を有する凹部を形成する工程と、
前記所定の凹部が形成される領域を開口させた、第1のマスクを形成する工程と、
前記半導体基板の主面に、前記第1のマスクを用いた異方性のエッチングにより、中間溝を形成する工程と、
前記所定の溝が形成される領域を開口させた、第2のマスクを形成する工程と、
前記半導体基板主面に、前記第2のマスクを用いた等方性のエッチングにより前記半導体基板の主面及び前記中間溝をエッチングして、半導体基板主面から連続する第1部と、前記第1部から連続する第2部と、前記第2部から連続する第3部とからなり、前記第1部、前記第2部及び前記第3部の側壁が、夫々前記半導体基板の主面に近づくにつれ幅が広い順テーパー形状となる所定の凹部を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step of preparing a semiconductor substrate including a main surface and a back surface facing the main surface, wherein a plane intersecting the thickness is formed in a quadrangular shape;
Forming a recess having a plurality of sides facing each side of the semiconductor substrate in parallel and having an equal distance from each side of the semiconductor substrate;
Forming a first mask having an opening in a region where the predetermined recess is formed;
Forming an intermediate groove on the main surface of the semiconductor substrate by anisotropic etching using the first mask;
Forming a second mask having an opening in a region where the predetermined groove is formed;
Etching the main surface of the semiconductor substrate and the intermediate groove by isotropic etching using the second mask on the main surface of the semiconductor substrate; and a first portion continuous from the main surface of the semiconductor substrate; It consists of a second part that continues from one part and a third part that continues from the second part, and the side walls of the first part, the second part, and the third part are respectively on the main surface of the semiconductor substrate. And a step of forming a predetermined recess having a forward taper shape that becomes wider as it approaches the semiconductor device.
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