JP2008306047A - Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばIGBTのように、表面側にFET構造を備えているとともに裏面側に第2導電型半導体層を備えている半導体装置と、その製造方法に関する。特に、第1導電型半導体ウェーハの裏面側に第2導電型不純物を注入し、その半導体ウェーハの裏面に熱を加えることによって裏面側に注入した第2導電型不純物を活性化する加熱工程を備えている半導体装置の製造方法と、その製造方法で製造される半導体装置に関する。さらに詳しくは、半導体ウェーハの裏面に加える温度を局所的に制御できる加熱方法を用い、第2導電型不純物の活性化率を局所的に調整することによって、特性の安定した半導体装置を製造する方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a FET structure on the front surface side and a second conductivity type semiconductor layer on the back surface side, such as an IGBT, and a manufacturing method thereof. In particular, a heating step of activating the second conductivity type impurity implanted into the back surface side by injecting the second conductivity type impurity into the back surface side of the first conductivity type semiconductor wafer and applying heat to the back surface of the semiconductor wafer is provided. The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufactured by the manufacturing method. More specifically, a method of manufacturing a semiconductor device having stable characteristics by locally adjusting the activation rate of the second conductivity type impurity using a heating method capable of locally controlling the temperature applied to the back surface of the semiconductor wafer. About.
通常は、1枚のウェーハから前記形式の半導体装置を複数個製造する。すなわち、1枚のウェーハ内に複数個の半導体装置を製造し、隣接する半導体装置同士の境界線に沿ってダイシングすることによって複数個の半導体装置を製造する。本明細書では、1個の半導体装置に対応するFET構造を単位FET構造とする。1枚のウェーハ内に複数個の単位FET構造を製造し、隣接する単位FET構造同士の境界線に沿ってダイシングすることによって1枚のウェーハから複数個の半導体装置を製造することができる。
また、1個の半導体装置の中に複数個のセルブロックを形成する場合も多い。すなわち1個の半導体装置を構成する単位FET構造を複数個に分割して製造する場合も多い。本明細書では、単位FET構造を複数個に分割したFET構造の各々を分割FET構造という。1個の単位FET構造は、複数個の分割FET構造で構成されている。
1個の単位FET構造が複数個の分割FET構造で構成されている半導体装置の複数個を1枚のウェーハから製造する場合には、1枚のウェーハの中に、複数個の分割FET構造で構成される単位FET構造の複数個を製造し、隣接する単位FET構造同士の境界線に沿ってダイシングする。
Usually, a plurality of semiconductor devices of the above type are manufactured from a single wafer. That is, a plurality of semiconductor devices are manufactured in one wafer, and a plurality of semiconductor devices are manufactured by dicing along a boundary line between adjacent semiconductor devices. In this specification, an FET structure corresponding to one semiconductor device is defined as a unit FET structure. A plurality of unit FET structures are manufactured in one wafer, and a plurality of semiconductor devices can be manufactured from one wafer by dicing along a boundary line between adjacent unit FET structures.
In many cases, a plurality of cell blocks are formed in one semiconductor device. That is, in many cases, the unit FET structure constituting one semiconductor device is divided into a plurality of parts. In the present specification, each of the FET structures obtained by dividing the unit FET structure into a plurality is referred to as a divided FET structure. One unit FET structure is composed of a plurality of divided FET structures.
When a plurality of semiconductor devices in which one unit FET structure is composed of a plurality of divided FET structures are manufactured from one wafer, a plurality of divided FET structures are formed in one wafer. A plurality of unit FET structures to be configured are manufactured, and dicing is performed along a boundary line between adjacent unit FET structures.
特許文献1と2に、単位FET構造を複数個の分割FET構造で構成する技術が提案されている。
特許文献1の技術では、分割FET構造ごとにゲートパッドを用意する。そして、分割FET構造ごとに特性を測定する。正常特性が判定された分割FET構造のゲートパッドはゲート電圧源に接続する。異常特性が判定された分割FET構造のゲートパッドはグランド電圧に接続する。これによって、特性が正常な分割FET構造のみを使用する半導体装置を製造することができる。
特許文献2の技術では、ゲート電圧源と各々の分割FET構造を接続する配線を他の分割FET構造から独立させ、各々の配線に過大電流が流れると溶断するヒューズ機能を組み込んでおく。ゲート絶縁膜が異常であって絶縁が破れている分割FET構造には過大なゲート電流が流れるためにヒューズが溶断する。この結果、正常な分割FET構造のみがゲート電圧源に接続されている半導体装置を製造することができる。
In the technique of Patent Document 1, a gate pad is prepared for each divided FET structure. Then, the characteristics are measured for each divided FET structure. The gate pad of the divided FET structure whose normal characteristics are determined is connected to the gate voltage source. The gate pad of the split FET structure for which the abnormal characteristic is determined is connected to the ground voltage. As a result, it is possible to manufacture a semiconductor device that uses only a split FET structure with normal characteristics.
In the technique of
図9に例示するように、複数個の半導体装置72,74,76を並列に接続して使用する場合がある。この場合、複数個の半導体装置72,74,76のオン電圧ないしはゲート閾値電圧が不揃いであると、特定の半導体装置に電流が集中して流れ、特定の半導体装置が過熱するという問題が生じる。例えば、複数個の半導体装置72,74,76のうち、半導体装置76のオン電圧またはゲート閾値電圧が他の半導体装置72,74のそれよりも低いとすると、半導体装置76に過大な電流66が流れ、半導体装置76が過大に発熱する現象が起こる。半導体装置のゲート閾値電圧は負の温度依存性を持っており、半導体装置76の温度が上昇すると半導体装置76のゲート閾値電圧が一層に低下する。この結果、電流はさらに半導体装置76に集中し、最終的には半導体装置76が過熱して破壊される。こうした現象の発生を避けるためにも、半導体装置72,74,76には、オン電圧やゲート閾値電圧といった特性が揃っていることが必要とされる。特性が揃っている複数個の半導体装置を量産する技術が必要とされている。
As illustrated in FIG. 9, a plurality of
現状の量産技術では、製造工程の管理を厳しくし、1枚のウェーハ内で特性が変化することを防止し、かつ、ウェーハごとに特性が変化することを防止する。そして、製造後に特性を測定し、特性の揃っている半導体装置のみをスクリニーングする。現在の量産技術では、特性の不揃いな半導体装置が一定の確率で製造されてしまい、その分だけ歩留まりが悪いという問題が残っている。 In the current mass production technology, the manufacturing process is strictly controlled to prevent the characteristics from changing in one wafer, and the characteristics from changing from wafer to wafer. Then, the characteristics are measured after manufacturing, and only the semiconductor device having the uniform characteristics is screened. With the current mass production technology, semiconductor devices with uneven characteristics are manufactured with a certain probability, and the problem remains that the yield is reduced by that amount.
同種の問題が、単位FET構造を複数個の分割FET構造で構成する場合にも生じる。この場合には、1個の半導体装置の中に、図9に例示した並列回路が構成される。すなわち、1個の半導体装置の中で、3個の分割FET構造72,74,76が並列に接続されている。この場合も、複数個の分割FET構造72,74,76のオン電圧ないしはゲート閾値電圧が不揃いであると、特定の分割FET構造に電流が集中して流れ、特定の分割FET構造が過熱するという問題が生じる。例えば、複数個の分割FET構造72,74,76のうち、分割FET構造76のオン電圧が他の分割FET構造72,74のオン電圧よりも低いとすると、分割FET構造76に過大な電流66が流れて分割FET構造76が過大に発熱する現象が起こる。ゲート閾値電圧は負の温度依存性を持ち、分割FET構造76の温度が上昇すると分割FET構造76のゲート閾値電圧が一層に低下する。この結果、電流はさらに分割FET構造76に集中し、最終的には分割FET構造76が過熱して破壊される。分割FET構造72,74,76には、オン電圧やゲート閾値電圧といった特性が揃っていることが必要とされる。特性が揃っている複数個の分割FET構造を量産する技術が必要とされている。
The same kind of problem also occurs when the unit FET structure is composed of a plurality of divided FET structures. In this case, the parallel circuit illustrated in FIG. 9 is configured in one semiconductor device. That is, in one semiconductor device, three divided
前記した特許文献1,2の技術によると、特性の揃った分割FET構造のみを用いた半導体装置を実現することができる。しかしながら、この技術によっても、特性の不揃いな分割FET構造が一定の比率で製造されることが避けられず、その分の分割FET構造が無駄になってしまうという問題を残している。
According to the techniques of
本発明は、上述の問題点を解決するために創作された。本発明の一つの目的は、1枚の半導体ウェーハから特性が揃った複数個の半導体装置を歩留まりよく量産するための製造方法を提供することである。他の一つの目的は、複数個の分割FET構造を備えている半導体装置を製造する際に、分割FET構造の特性が揃っている半導体装置を歩留まりよく量産するための製造方法を提供することである。本発明は、前記の両目的を同時に実現することもできる。 The present invention was created to solve the above-described problems. One object of the present invention is to provide a manufacturing method for mass-producing a plurality of semiconductor devices with uniform characteristics from a single semiconductor wafer with a high yield. Another object is to provide a manufacturing method for mass-producing a semiconductor device having the characteristics of the split FET structure with a high yield when manufacturing a semiconductor device having a plurality of split FET structures. is there. The present invention can also realize both the above-mentioned objects at the same time.
本出願の1つの発明は、1枚の第1導電型半導体ウェーハから、表面側にFET構造(Field Effect Transistor(電界効果型トランジスタ)を構成する半導体構造をいう)を備えているとともに裏面側に第2導電型半導体層を備えている半導体装置の複数個を製造する方法に関する。
本発明の製造方法は、下記の工程を備えている。
(1)半導体ウェーハの表面側に、1個の半導体装置を構成する単位FET構造の複数個を製造する表面側製造工程、
(2)半導体ウェーハの裏面側に、第2導電型不純物を注入する注入工程、
(3)単位FET構造ごとに、オン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種を測定する測定工程、
(4)半導体ウェーハの裏面に熱を加えることによって、注入工程で注入した第2導電型不純物を活性化する加熱工程。
本発明では、(4)の加熱工程において、(3)の測定工程で得られた測定結果が高い単位FET構造に対応する範囲では加熱温度を上昇させ、(3)の測定工程で得られた測定結果が低い単位FET構造に対応する範囲では加熱温度を下降させる。
また、上記の工程のうち、(1)の表面側製造工程と(3)の測定工程と(4)の加熱工程については記載順に実行する必要があるのに対し、(2)注入工程は(4)の加熱工程以前に実施されていればよい。すなわち、(3)の測定工程前に不純物を注入してもよいし、(3)の測定工程後に不純物を注入してもよい。不純物注入工程前に測定する場合には、表面側に形成されているFET構造で構成されるユニポーラトランジスタの特性を測定することになり、オン抵抗またはゲート閾値電圧を測定することができる。不純物を注入することによってバイポーラトランジスタが構成されてから測定する場合には、オン電圧またはゲート閾値電圧を測定することができる。
また、不純物の注入工程では、結果として半導体ウェーハの裏面側に不純物が注入されればよく、その注入方向は限定されない。注入深さを制御することによって半導体ウェーハの表面から半導体ウェーハの裏面近傍に不純物を注入することができる。
One invention of this application is provided with an FET structure (referring to a semiconductor structure constituting a field effect transistor) on the front surface side from one first conductive semiconductor wafer and on the back surface side. The present invention relates to a method of manufacturing a plurality of semiconductor devices including a second conductivity type semiconductor layer.
The manufacturing method of the present invention includes the following steps.
(1) A surface side manufacturing process for manufacturing a plurality of unit FET structures constituting one semiconductor device on the surface side of a semiconductor wafer;
(2) an implantation step of implanting a second conductivity type impurity on the back surface side of the semiconductor wafer;
(3) A measurement process for measuring at least one of on-voltage, on-resistance, and gate threshold voltage for each unit FET structure,
(4) A heating step of activating the second conductivity type impurities implanted in the implantation step by applying heat to the back surface of the semiconductor wafer.
In the present invention, in the heating step (4), the heating temperature was raised in the range corresponding to the unit FET structure where the measurement result obtained in the measurement step (3) was high, and the heating step was obtained in the measurement step (3). The heating temperature is lowered in the range corresponding to the unit FET structure having a low measurement result.
Moreover, among the above steps, the surface side manufacturing step (1), the measurement step (3), and the heating step (4) need to be performed in the order of description, whereas (2) the injection step ( What is necessary is just to be implemented before the heating process of 4). That is, impurities may be implanted before the measurement step (3), or impurities may be implanted after the measurement step (3). When measurement is performed before the impurity implantation step, the characteristics of the unipolar transistor formed of the FET structure formed on the surface side are measured, and the on-resistance or the gate threshold voltage can be measured. When measurement is performed after the bipolar transistor is formed by implanting impurities, the on-voltage or the gate threshold voltage can be measured.
Further, in the impurity implantation process, as a result, the impurity may be implanted into the back side of the semiconductor wafer, and the implantation direction is not limited. By controlling the implantation depth, impurities can be implanted from the front surface of the semiconductor wafer to the vicinity of the back surface of the semiconductor wafer.
上記方法では、不純物を活性化するための加熱工程を実施する前に、オン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種を、単位FET構造ごとに測定する。そのため加熱工程で加える加熱温度を測定結果に基づいて決定することができ、単位FET構造の特性の不揃いを補償することができる。例えば、ゲート閾値電圧の測定結果が高い単位FET構造では、電流が流れにくい。そこで、その単位FET構造に対応する範囲では、加熱温度を上昇させることによって不純物の活性化率を高める。FET構造のゲート閾値電圧が高くて電流が流れにくいという特性を、不純物の活性化率を高めることによって電流を流れやすくする現象で補償することができる。逆に、ゲート閾値電圧の測定結果が低い単位FET構造では、その単位FET構造に対応する範囲の加熱温度を下降させることによって不純物の活性化率を下げる。FET構造のゲート閾値電圧が低くて電流が流れやすいという特性を不純物の活性化率を低めることによって電流が流れにくくする現象で補償することができる。
本発明の方法によると、1枚の半導体ウェーハから特性が揃った複数個の半導体装置を歩留まりよく量産することが可能となる。
In the above method, at least one of the on-voltage, the on-resistance, and the gate threshold voltage is measured for each unit FET structure before performing the heating step for activating the impurities. Therefore, the heating temperature applied in the heating process can be determined based on the measurement result, and the unevenness of the characteristics of the unit FET structure can be compensated. For example, in a unit FET structure with a high gate threshold voltage measurement result, current does not flow easily. Therefore, in the range corresponding to the unit FET structure, the activation rate of impurities is increased by raising the heating temperature. The characteristic that the gate threshold voltage of the FET structure is high and the current does not easily flow can be compensated by the phenomenon that the current easily flows by increasing the activation rate of the impurity. Conversely, in a unit FET structure with a low gate threshold voltage measurement result, the activation rate of impurities is lowered by lowering the heating temperature in a range corresponding to the unit FET structure. The characteristic that the gate threshold voltage of the FET structure is low and the current easily flows can be compensated by the phenomenon that the current does not easily flow by decreasing the impurity activation rate.
According to the method of the present invention, it is possible to mass-produce a plurality of semiconductor devices having uniform characteristics from a single semiconductor wafer with a high yield.
1個の半導体装置を構成する単位FET構造が、複数個の分割FET構造に分割されている半導体装置を製造する場合にも、本発明が有用である。
本出願の他の発明は、第1導電型半導体ウェーハから、表面側にFET構造(正確にいうと複数個の分割FET構造に分割されているFET構造)を備えているとともに裏面側に第2導電型半導体層を備えている半導体装置を製造する方法に関する。
本発明の製造方法は、下記の工程を備えている。
(1)半導体ウェーハの表面側に、半導体装置を構成するFET構造を複数個の分割FET構造に分割して製造する表面側製造工程、
(2)半導体ウェーハの裏面側に、第2導電型不純物を注入する注入工程、
(3)分割FET構造ごとに、オン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種を測定する測定工程、
(4)半導体ウェーハの裏面に熱を加えることによって注入工程で注入した第2導電型不純物を活性化する加熱工程。
本発明では、(4)の加熱工程において、(3)の測定工程で得られた測定結果が高い分割FET構造に対応する範囲では加熱温度を上昇させ、(3)の測定工程で得られた測定結果が低い分割FET構造に対応する範囲では加熱温度を下降させる。
本発明でも、(1)の表面側製造工程と(3)の測定工程と(4)の加熱工程については記載順に実行する必要があるのに対し、(2)注入工程は(4)の加熱工程以前に実施されていればよい。すなわち、(3)の測定工程前に不純物を注入してもよいし、(3)の測定工程後に不純物を注入してもよい。不純物注入工程前に測定する場合には、表面側に形成されているFET構造で構成されるユニポーラトランジスタの特性を測定することになり、オン抵抗またはゲート閾値電圧を測定することができる。不純物を注入することによってバイポーラトランジスタが構成されてから測定する場合には、オン電圧またはゲート閾値電圧を測定することができる。第1発明と同様に、不純物の注入工程では、半導体ウェーハの表面から注入してもよいし、半導体ウェーハの裏面から注入してもよい。
The present invention is also useful in the case of manufacturing a semiconductor device in which a unit FET structure constituting one semiconductor device is divided into a plurality of divided FET structures.
Another invention of the present application includes an FET structure on the front surface side from the first conductivity type semiconductor wafer (more precisely, an FET structure divided into a plurality of divided FET structures) and a second back surface side. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a conductive semiconductor layer.
The manufacturing method of the present invention includes the following steps.
(1) On the surface side of a semiconductor wafer, a surface side manufacturing process for manufacturing an FET structure that constitutes a semiconductor device by dividing it into a plurality of divided FET structures;
(2) an implantation step of implanting a second conductivity type impurity on the back surface side of the semiconductor wafer;
(3) A measurement process for measuring at least one of an on-voltage, an on-resistance, and a gate threshold voltage for each divided FET structure;
(4) A heating step for activating the second conductivity type impurities implanted in the implantation step by applying heat to the back surface of the semiconductor wafer.
In the present invention, in the heating step (4), the heating temperature was increased in the range corresponding to the high split FET structure in which the measurement result obtained in the measurement step (3) was high, and the heating step was obtained in the measurement step (3). The heating temperature is lowered in the range corresponding to the divided FET structure having a low measurement result.
In the present invention, the surface side manufacturing process (1), the measurement process (3), and the heating process (4) need to be performed in the order of description, whereas the (2) injection process is the heating process (4). It may be performed before the process. That is, impurities may be implanted before the measurement step (3), or impurities may be implanted after the measurement step (3). When measurement is performed before the impurity implantation step, the characteristics of the unipolar transistor formed of the FET structure formed on the surface side are measured, and the on-resistance or the gate threshold voltage can be measured. When measurement is performed after the bipolar transistor is formed by implanting impurities, the on-voltage or the gate threshold voltage can be measured. Similar to the first invention, in the impurity implantation step, the impurity may be implanted from the surface of the semiconductor wafer or from the back surface of the semiconductor wafer.
上記方法では、不純物を活性化するための加熱工程を実施する前に、オン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種を、分割FET構造ごとに測定する。そのため加熱工程で加える加熱温度を測定結果に基づいて決定することができ、分割FET構造の特性の不揃いを補償することができる。例えば、ゲート閾値電圧の測定結果が高い分割FET構造では、電流が流れにくい。そこで、その分割FET構造に対応する範囲では、加熱温度を上昇させることによって不純物の活性化率を高める。FET構造のゲート閾値電圧が高くて電流が流れにくいという特性を、不純物の活性化率を高めることによって電流を流れやすくする現象で補償することができる。逆に、ゲート閾値電圧の測定結果が低い分割FET構造では、その分割FET構造に対応する範囲の加熱温度を下降させることによって不純物の活性化率を下げる。FET構造のゲート閾値電圧が低くて電流が流れやすいという特性を不純物の活性化率を低めることによって電流が流れにくくする現象で補償することができる。
本発明の方法によると、分割FET構造の特性が揃った半導体装置を歩留まりよく量産することが可能となる。
1個の単位FET構造が複数個の分割FET構造で構成されている半導体装置の複数個を1枚のウェーハから製造する場合がある。この場合、1枚の半導体ウェーハの単位で、測定結果が高い分割FET構造に対応する範囲では加熱温度を上昇させ、測定結果が低い分割FET構造に対応する範囲では加熱温度を下降させることによって、分割FET構造の特性が揃っており、しかも半導体装置ごとの特性が揃っている複数個の半導体装置を歩留まりよく製造することができる。しかしながら1枚の半導体ウェーハの単位で加熱温度を調整することが不可欠ではなく、1個の半導体装置の単位で、測定結果が高い分割FET構造に対応する範囲では加熱温度を上昇させ、測定結果が低い分割FET構造に対応する範囲では加熱温度を下降させることによって、分割FET構造の特性が揃っている半導体装置を歩留まりよく製造することができる。
In the above method, at least one of the on-voltage, the on-resistance, and the gate threshold voltage is measured for each divided FET structure before performing the heating step for activating the impurities. Therefore, the heating temperature applied in the heating process can be determined based on the measurement result, and the unevenness of the characteristics of the divided FET structure can be compensated. For example, in a split FET structure with a high gate threshold voltage measurement result, current does not flow easily. Therefore, in the range corresponding to the divided FET structure, the activation rate of impurities is increased by raising the heating temperature. The characteristic that the gate threshold voltage of the FET structure is high and the current does not easily flow can be compensated by the phenomenon that the current easily flows by increasing the activation rate of the impurity. Conversely, in a split FET structure with a low gate threshold voltage measurement result, the impurity activation rate is lowered by lowering the heating temperature in a range corresponding to the split FET structure. The characteristic that the gate threshold voltage of the FET structure is low and the current easily flows can be compensated by the phenomenon that the current does not easily flow by decreasing the impurity activation rate.
According to the method of the present invention, it is possible to mass-produce semiconductor devices having the characteristics of the divided FET structure with a high yield.
In some cases, a plurality of semiconductor devices in which one unit FET structure is composed of a plurality of divided FET structures are manufactured from one wafer. In this case, by increasing the heating temperature in the range corresponding to the divided FET structure where the measurement result is high in a unit of one semiconductor wafer, and lowering the heating temperature in the range corresponding to the divided FET structure where the measurement result is low, A plurality of semiconductor devices having the characteristics of the divided FET structure and the characteristics of each semiconductor device can be manufactured with high yield. However, it is not indispensable to adjust the heating temperature in units of one semiconductor wafer. In one semiconductor device unit, the heating temperature is increased in the range corresponding to the divided FET structure in which the measurement results are high. By reducing the heating temperature in a range corresponding to a low split FET structure, a semiconductor device having the same split FET structure characteristics can be manufactured with high yield.
分割FET構造ごとに、オン電圧またはオン抵抗を測定できるようにするために、表面側電極と裏面側電極の少なくとも一方を、分割FET構造に対応して分割しておくことが好ましい。すると、その分割電極を利用することによって、分割FET構造ごとにオン電圧またはオン抵抗を測定することが可能となる。 In order to be able to measure the on-voltage or on-resistance for each divided FET structure, it is preferable to divide at least one of the front-side electrode and the back-side electrode corresponding to the divided FET structure. Then, by using the divided electrode, it becomes possible to measure the on-voltage or on-resistance for each divided FET structure.
分割FET構造ごとに、ゲート閾値電圧を測定できるようにするために、分割FET構造に対応して複数個に分割されている分割ゲートパッドを形成しておくことが好ましい。すると、その分割ゲートパッドを利用することによって、分割FET構造ごとにゲート閾値電圧を測定することが可能となる。 In order to be able to measure the gate threshold voltage for each divided FET structure, it is preferable to form a divided gate pad divided into a plurality of parts corresponding to the divided FET structure. Then, by using the divided gate pad, the gate threshold voltage can be measured for each divided FET structure.
複数個の分割ゲートパッドに分割する場合、半導体装置を実際に使用する場合には、複数個の分割ゲートパッドに同一のゲート電圧が印加することが多い。そこで、一本のワイヤに同時に複数個の分割ゲートパッドを接続できるように、複数個の分割ゲートパッドを密集して配置しておくことが好ましい。半導体装置の実装作業が容易化される。 When dividing into a plurality of divided gate pads, when the semiconductor device is actually used, the same gate voltage is often applied to the plurality of divided gate pads. Therefore, it is preferable to arrange a plurality of divided gate pads densely so that a plurality of divided gate pads can be simultaneously connected to one wire. The mounting operation of the semiconductor device is facilitated.
本発明で製造された半導体装置は、半導体装置自体も新規な特徴を持っている。発明で実現された半導体装置は、表面側にFET構造を備えているとともに裏面側に第2導電型半導体層を備えている半導体装置であり、そのFET構造が複数個の分割FET構造に分割されている。
発明で実現された半導体装置は、オン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種が高い分割FET構造に対応する範囲では第2導電型半導体層の不純物活性率が高く、オン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種が低い分割FET構造に対応する範囲では第2導電型半導体層の不純物活性率が低いことを特徴する。
The semiconductor device manufactured by the present invention also has a novel feature. The semiconductor device realized by the invention is a semiconductor device having a FET structure on the front surface side and a second conductivity type semiconductor layer on the back surface side, and the FET structure is divided into a plurality of divided FET structures. ing.
In the semiconductor device realized by the invention, the impurity conductivity of the second conductivity type semiconductor layer is high in the range corresponding to the divided FET structure in which at least one of the on-voltage, the on-resistance, and the gate threshold voltage is high. The impurity conductivity of the second conductivity type semiconductor layer is low in a range corresponding to a divided FET structure in which at least one of on-resistance and gate threshold voltage is low.
本発明の半導体装置は、分割FET構造の特性が揃っており、例えば図9の利用の仕方をした場合に、特定の分割FET構造に電流が集中する程度を低減することができる。 The semiconductor device of the present invention has the characteristics of the divided FET structure. For example, when the method shown in FIG. 9 is used, the degree of current concentration in a specific divided FET structure can be reduced.
本発明の方法によれば、単位FET構造又は分割FET構造ごとの特性の不揃いを、製造工程内で補償することができる。これにより単位FET構造又は分割FET構造の特性の揃った半導体装置を歩留まりよく製造することができる。 According to the method of the present invention, unevenness of characteristics for each unit FET structure or divided FET structure can be compensated for in the manufacturing process. As a result, a semiconductor device having a unit FET structure or a divided FET structure with uniform characteristics can be manufactured with high yield.
以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に整理する。
(特徴1)本発明の半導体装置は、表面にエミッタ電極が形成されており、裏面にコレクタ電極が形成されている縦型のIGBTである。
(特徴2)加熱工程では、半導体ウェーハの裏面をレーザビームで走査する。レーザビームの照射位置に連動してレーザビームの強度と走査速度の少なくとも一方を調整する。
The main features of the embodiments described below are first organized.
(Feature 1) The semiconductor device of the present invention is a vertical IGBT in which an emitter electrode is formed on the front surface and a collector electrode is formed on the back surface.
(Feature 2) In the heating step, the back surface of the semiconductor wafer is scanned with a laser beam. At least one of the intensity of the laser beam and the scanning speed is adjusted in conjunction with the irradiation position of the laser beam.
(第1実施例)
第1実施例では、1枚の半導体ウェーハから特性の揃った複数個の半導体装置を製造する。
図4において、参照番号26はn型不純物を含む半導体ウェーハを示しており、1枚のウェーハ26から34個の半導体装置80を製造する。本実施例では、特性が揃っている34個の半導体装置80を製造することができる。
図1は、1つの半導体装置80の縦断面構造を模式的に示している。第1実施例で製造する半導体装置80はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。図1に示すように、半導体装置80は、n型不純物を含む半導体ウェーハ26から製造されており、表面側にFET構造20を備えており、裏面側にp型不純物が注入されたコレクタ層14を備えている。
(First embodiment)
In the first embodiment, a plurality of semiconductor devices having uniform characteristics are manufactured from a single semiconductor wafer.
In FIG. 4,
FIG. 1 schematically shows a longitudinal sectional structure of one
半導体ウェーハ26の表面側には、p型不純物を含むボディ層8が形成されている。ボディ層8の表面に臨む位置に、n型不純物を高濃度に含んでいるエミッタ領域6(図1の場合は6個に分割されている)が形成されている。各々のエミッタ領域6は、ボディ層8によって、ドリフト層12(半導体ウェーハ26が加工されないで残っている領域がドリフト層として機能する)から隔てられている。各々のエミッタ領域6の表面から、エミッタ領域6とボディ層8を貫通し、ドリフト層12に達するトレンチ10aが形成されている。各々のトレンチ10aの壁面はゲート絶縁膜10で被覆されており、各々のトレンチ10aの内側にゲート電極4が充填されている。ゲート電極4の上面はゲート絶縁膜10で被覆されている。なおゲート絶縁膜10は、実際よりも厚く図示されている。エミッタ領域6とボディ層8とドリフト層12とゲート絶縁膜10とゲート電極4によってFET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)を実現する構造20が形成されている。すなわちゲート電極4に印加する電圧によって、エミッタ領域6とドリフト層12の間が導通する状態と導通しない状態との間で変化するFET構造20が形成されている。
ドリフト層12の裏面側には、p型不純物を注入して活性化したコレクタ層14が形成されている。コレクタ層14の下面に裏面側電極16が積層されている。裏面側電極16はコレクタ層14に電気的に導通しており、コレクタ電極として作動する。
On the surface side of the
On the back side of the
図1に示すように、FET構造20は、3個の分割FET構造20a,20b,20cに分割されている。図1と図2に示すように、分割FET構造20aのゲート電極4はゲート配線18aによってゲートパッド22に接続されている。分割FET構造20bのゲート電極4はゲート配線18bによってゲートパッド22に接続されている。分割FET構造20cのゲート電極4はゲート配線18cによってゲートパッド22に接続されている。本実施例は、3個の分割FET構造20a,20b,20cの特性を揃えることを目的としておらず、図4に示す34個の半導体装置80の特性を揃えることを目的としている。ゲートパッド22に、3個の分割FET構造20a,20b,20cが共通に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
本実施例では、半導体ウェーハ26の表面側に、34個のFET構造20を形成する。各々のゲート電極4には、図示しない断面において、表面側電極2に覆われないで表面に露出している部分を形成しておく。ついで、表面側電極2とゲートパッド20を形成する。そして、ゲート配線18a,18b,18cを形成する。ゲート配線18a,18b,18cは、表面に露出している部分においてゲート配線4に接触し、ゲートパッド22に接触する。次に、半導体ウェーハ26の裏面からp型不純物を注入する。
In the present embodiment, 34
本実施例では、p型不純物を注入した後であり、それを活性化するために熱を加えるのに先立って、製造途中の半導体装置80のゲート閾値電圧を、34個の半導体装置80のそれぞれについて測定する。
測定工程では、各々の半導体装置80の表面側電極2の表面とコレクタ層14の裏面(まだ裏面側電極16は形成されていない)に測定プローブを接触させて、図3の回路を完成させる。すなわち、表面側電極2の表面に接触させる測定プローブは接地しておく。コレクタ層14の表面に接触させる測定プローブは電流計32を介して直流電源34の正電極に接続しておく。
この状態で、電圧を変えることができる電源30に接続されている測定プローブを、ゲート閾値電圧を測定したい半導体装置80のゲートパッド22に接触させる。最初は、可変電源30の電圧を下げておく。その後、コレクタ層14と表面側電極2の間を流れる電流を電流計32で測定しながら、可変電圧30の電圧を徐々に上昇させる。電流計32で検出される電流が一定値Ioに達した時の可変電圧30の電圧値を測定する。その電圧値が、その半導体装置80のゲート閾値電圧となる。
ゲートパッド22に接触させる測定プローブを、34個の半導体装置80を一巡するように移動させ、そのたびごとに上記の測定を実施することによって、34個の半導体装置80のそれぞれについてゲート閾値電圧を測定することができる。
なお測定工程では、34個の半導体装置80の表面側電極2が連続していてもよいし、34個の半導体装置80のコレクタ層14が連続していてもよい。測定工程で導通するのは、ゲートパッド22に電圧を印加した半導体装置80だけであることから、表面側電極2ないしコレクタ層14が連続していても、個々の半導体装置80のート閾値電圧を測定することができる。
In this embodiment, after the implantation of the p-type impurity and prior to the application of heat to activate it, the gate threshold voltage of the
In the measurement process, the measurement probe is brought into contact with the front surface of the front
In this state, the measurement probe connected to the
The measurement probe to be brought into contact with the
In the measurement process, the surface-
前記の測定工程では、コレクタ層14に注入したp型不純物が活性化しておらず、製造途中の半導体装置80はMOSとして作動する。測定工程では、MOSとして作動する半導体装置80のゲート閾値電圧を測定する。
In the measurement process, the p-type impurity implanted into the
本実施例では、半導体装置80ごとに測定されたゲート閾値電圧から、コレクタ層14に注入した不純物を活性化するために裏面に加える温度を、半導体装置80ごとに決定する。
ゲート閾値電圧が高い半導体装置80は、コレクタ・エミッタ電流が流れにくい特性を備えている。この場合、コレクタ層14に注入した不純物の活性化率を高めると、伝導度変調現象が活発化し、コレクタ・エミッタ電流が流れやすくなる。その一方において、ゲート閾値電圧が低い半導体装置80は、コレクタ・エミッタ電流が流れやすい特性を備えている。この場合、コレクタ層14に注入した不純物の活性化率を低める、伝導度変調現象が不活発化し、コレクタ・エミッタ電流が流れにくくなる。表面側のFET構造の通電性が設計値よりも小さいものであれば、裏面側で生じる伝導度変調現象が活発化することによって、半導体装置80全体の通電特性を設計値に近づけることができる。表面側のFET構造の通電性が設計値よりも大きいものであれば、裏面側で生じる伝導度変調現象を不活発化することによって、半導体装置80全体の通電特性を設計値に近づけることができる。以上の結果、1枚の半導体ウェーハ26に製造する34個の半導体装置80の特性を揃えることができる。
In this embodiment, the temperature applied to the back surface for activating the impurities implanted into the
The
本実施例では、裏面にレーザビームを照射することによって、コレクタ層14に注入した不純物を加熱して活性化する。図5は、半導体ウェーハ26の裏面にレーザビームを照射するプロセスを示しており、49がレーザビームの大きさを示している。レーザビーム49の大きさは半導体ウェーハ26よりも小さく、1個1個の半導体装置80とほぼ同じサイズである。レーザビームを走査線24に沿って走査することによって、半導体ウェーハ26の裏面の全体を加熱処理することができる。この際に、レーザビームを照射している位置に応じてレーザビームの強度および/または走査速度を変えることができる。レーザビーム強度を上げればそのレーザビームで照射されている範囲の加熱温度が昇温する。走査速度を低速化すればそのレーザビームで照射されている範囲の加熱温度が昇温する。
表面側のFET構造の通電性が設計値どおりの半導体装置80の裏面を照射する際には、標準的設計値レーザビーム強度と標準的走査速度を採用する。設計値よりも低いゲート閾値電圧が測定された半導体装置80の裏面を照射する際には、標準的設計値よりも低強度のレーザビームかまたは標準的走査速度よりも高速の走査速度を採用する。図9では、図示40の位置で製造されている半導体装置80のゲート閾値電圧が低いために、低強度または高速度のレーザスキャン44を採用することを示している。設計値よりも高いゲート閾値電圧が測定された半導体装置80の裏面を照射する際には、標準的設計値よりも高強度のレーザビームかまたは標準的走査速度よりも低速の走査速度を採用する。図9では、図示50の位置で製造されている半導体装置80のゲート閾値電圧が高いために、高強度または低速度のレーザスキャン54を採用することを示している。
本実施例では、半導体ウェーハ26の裏面にレーザビームを照射してコレクタ層14に注入した不純物を活性化した後に、裏面側電極16を形成する。その後に、3個の分割FET構造20a,20b,20cで構成される単位FET構造20の間を通過しているラインに沿ってダイシングする。これによって1枚の半導体ウェーハ26から34個の半導体装置80を製造することができる。
In this embodiment, the back surface is irradiated with a laser beam to heat and activate the impurities implanted into the
When irradiating the back surface of the
In this embodiment, the back
(第2実施例)
第2実施例では、表面側の分割FET構造とその裏面側のコレクタ層で構成されるIGBTの特性が、複数個に分割された分割FET構造について揃っている半導体装置を製造する。すなわち、一個の半導体装置中の場所によって特性が変化することのない半導体装置90を製造する。
本実施例でも、図4に示したように、1枚の半導体ウェーハ26から34個の半導体装置を製造する。また図1に示すように、1個の半導体装置が、3個に分割された分割FET構造20a,20b,20cを備えている。第1実施例と共通する事象については重複説明を省略する。
本実施例の半導体装置90は、図6に示すように、3個に分割された分割ゲートパッド20a,20b,20cを備えている。分割ゲートパッド22aは、ゲート配線18aによって、分割FET構造20aに接続されている。分割ゲートパッド22bは、ゲート配線18bによって、分割FET構造20bに接続されている。分割ゲートパッド22cは、ゲート配線18cによって、分割FET構造20cに接続されている。
(Second embodiment)
In the second embodiment, a semiconductor device is manufactured in which the characteristics of the IGBT composed of the split FET structure on the front surface side and the collector layer on the back surface side are the same for the split FET structure divided into a plurality of parts. That is, the
Also in this embodiment, as shown in FIG. 4, 34 semiconductor devices are manufactured from one
As shown in FIG. 6, the
1個の半導体装置90を構成するFET構造20が、複数個のFET構造に分割されており、それに対応してゲートパッド22が複数個の分割ゲートパッドに分割されている場合、第1実施例と同様にして、分割FET構造ごとにゲート閾値電圧を測定することができる。
ゲートパッドに接触させる測定プローブを分割ゲートパッド22aに接触させることによって図3の回路を実現して閾値電圧を測定すれば、分割FET構造20aの閾値電圧を測定することができる。同様に、測定プローブを分割ゲートパッド22bに接触させることによって分割FET構造20bの閾値電圧を測定することができる。測定プローブを分割ゲートパッド22cに接触させることによって分割FET構造20cの閾値電圧を測定することができる。
When the
The threshold voltage of the divided
本実施例でも、分割FET構造ごとの閾値電圧を測定した後に、半導体ウェーハ26の裏面にレーザを照射してコレクタ層14に注入した不純物を活性化する。
図7は、半導体ウェーハ26の裏面にレーザを照射する際の照射条件の変更を例示している。図7の場合、図示40の位置で製造されている半導体装置90の分割FET構造40aのゲート閾値電圧が低いために、分割FET構造40aに対向する位置の裏面には、低強度または高速度のレーザスキャンを採用することを示している。また図示50の位置で製造されている半導体装置90の分割FET構造50bのゲート閾値電圧が高いために、分割FET構造50bに対向する位置の裏面には、高強度または低速度のレーザスキャンを採用することを示している。
本実施例によると、1個の半導体装置90内で分割されている分割領域のそれぞれにおいて、表面側の特性のばらつきを裏面側で補償することができ、半導体装置90内の位置によって特性が変化することのない半導体装置90を製造することができる。
また、同時に、1枚の半導体ウェーハ26から特性の揃った34個の半導体装置90を製造することができる。
本実施例では、1枚の半導体ウェーハから複数個の半導体装置を製造することが、1個の半導体装置のみを製造する場合にも有用である。1個の半導体装置のみを製造する場合でも、分割領域ごとの特性のばらつきが少なく、半導体装置内の位置によって特性が変化することのない半導体装置を製造することが必要とされる場合には、本実施例の技術が有効である。
Also in this embodiment, after measuring the threshold voltage for each divided FET structure, the back surface of the
FIG. 7 exemplifies a change in the irradiation conditions when irradiating the back surface of the
According to the present embodiment, in each of the divided regions divided in one
At the same time, 34
In the present embodiment, manufacturing a plurality of semiconductor devices from one semiconductor wafer is also useful when only one semiconductor device is manufactured. Even when only one semiconductor device is manufactured, when it is necessary to manufacture a semiconductor device in which there is little variation in characteristics for each divided region and the characteristics do not change depending on the position in the semiconductor device, The technique of this embodiment is effective.
図6に例示した半導体装置90は、ゲートパッド22a,22b,22cに印加するゲート電圧を独立に制御する使用方法も可能であるが、ゲートパッド22a,22b,22cに印加するゲート電圧を共通に制御する使用方法も可能である。この場合には、一本のワイヤ90を一箇所で溶接またははんだ付けすると、その溶接箇所またははんだ付け箇所92が全部のゲートパッド22a,22b,22cに亘って伸び、一箇所で溶接またははんだ付けによって全部のゲートパッド22a,22b,22cが一度にワイヤ94に接続されることが好ましい。ゲートパッド22a,22b,22cを密集して配置しておくと、一箇所で溶接またははんだ付けすることによって全部のゲートパッド22a,22b,22cが一度にワイヤ94に接続される。
第2実施例では、その製造方法に起因して半導体装置自体に新規な特徴を持つ半導体装置90が得られる。第2実施例で製造される半導体装置は、表面側にFET構造を備えているとともに裏面側に第2導電型半導体層を備えており、そのFET構造が複数個の分割FET構造に分割されている構造をしている。そして、オン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種が高い分割FET構造に対応する範囲では第2導電型半導体層の不純物活性率が高くなるように製造され、またオン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種が低い分割FET構造に対応する範囲では第2導電型半導体層の不純物活性率が低くなるように製造される。その結果、製造された半導体装置は、オン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種が高い分割FET構造に対応する範囲では第2導電型半導体層の不純物活性率が高く、またオン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種が低い分割FET構造に対応する範囲では第2導電型半導体層の不純物活性率が低い特徴を持つ。通常、半導体装置の中にオン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種が低い、又は高い分割FET構造を持つ半導体装置は存在するが、その分割FET構造の特性に合わせて対応する第2導電型半導体層の不純物活性率が異なる半導体装置は存在せず、第2実施例で製造される半導体装置90はこの新規な特徴を持つ。
The
In the second embodiment, a
(第3実施例)
第1実施例と第2実施例では、表面側に形成されているFET構造の場所によるばらつきをゲート閾値電圧で測定した。それに対して、オン抵抗またはオン電圧のばらつきを測定することによって表面側に形成されているFET構造の場所によるばらつきを認識することができる。
図8の(A)は、エミッタ電極として機能する表面側電極を、半導体装置内の位置によって複数個に区分した場合を示す。この実施例では、表面側FET構造20は共通のゲートパッド22に接続されており、分割FET構造20a,20b,20cごとに独立に動作することはなく、一斉に動作する。
表面側電極2に接触させる測定プローブを分割表面側電極2aに接触させて図3の回路を完成すると、分割FET構造20aのオン抵抗またはオン電圧を測定することができる。ゲートパッド22に電圧を印加して計測することから分割FET構造20b,20cでも導通しているが、分割表面側電極2aで計測される特性は分割FET構造20aの特性である。表面側電極を複数個に分割すれば、分割FET構造ごとの特性を計測することができる。
(Third embodiment)
In the first example and the second example, the variation in the location of the FET structure formed on the surface side was measured by the gate threshold voltage. On the other hand, variation due to the location of the FET structure formed on the surface side can be recognized by measuring variation in on-resistance or on-voltage.
FIG. 8A shows a case where the surface-side electrode functioning as the emitter electrode is divided into a plurality according to the position in the semiconductor device. In this embodiment, the surface-
When the measurement probe to be brought into contact with the surface-
(第4実施例)
図8の(B)に示すように、裏面側電極を複数個に分割してもよい。この場合も、分割FET構造ごとの特性を計測することができる。この実施例の場合、裏面側電極を複数個に分割して形成した後に、各分割FET構造の特性を計測することになる。裏面側電極越しにレーザビームを照射しても、コレクタ層14に注入した不純物を活性化することができる。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 8B, the back side electrode may be divided into a plurality of pieces. Also in this case, the characteristics for each divided FET structure can be measured. In the case of this embodiment, after the back side electrode is divided into a plurality of parts, the characteristics of each divided FET structure are measured. Even if the laser beam is irradiated through the back side electrode, the impurity implanted into the
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。例えば図1及び2に示す半導体装置の模式図はその構成を制限するものではない。コレクタ層の形成に局所加熱による不純物活性化を行う工程を経て形成される半導体装置であれば良く、プレーナ型IGBT等についても適用が可能である。 The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. For example, the schematic diagram of the semiconductor device shown in FIGS. 1 and 2 does not limit the configuration. Any semiconductor device may be used as long as it is formed through a process of performing impurity activation by local heating for forming the collector layer, and can also be applied to a planar IGBT or the like.
2・・・・・表面側電極
2a、2b、2c・・・分割表面側電極
4・・・・・ゲート電極
6・・・・・エミッタ領域
8・・・・・ボディ層
10・・・・ゲート絶縁体
10a・・・トレンチ
12・・・・ドリフト層
14・・・・コレクタ層
16・・・・裏面側電極
16a、16b、16c・・・分割裏面側電極
18a、18b、18c・・・ゲート配線
20・・・・単位FET構造
20a、20b、20c・・・分割FET構造
22・・・・ゲートパッド
22a、22b、22c・・・分割ゲートパッド
24・・・・走査線
26・・・・ウェーハ
30・・・・電源
32・・・・電流計
34・・・・直流電源
40・・・・単位FET構造
40a・・・分割FET構造
44・・・・レーザスキャン
49・・・・レーザビーム
50・・・・単位FET構造
50b・・・分割FET構造
54・・・・レーザスキャン
62・・・・電流
64・・・・電流
66・・・・電流
72・・・・半導体装置
74・・・・半導体装置
76・・・・半導体装置
80・・・・半導体装置
90・・・・半導体装置
92・・・・溶接箇所またははんだ付け箇所
94・・・・ワイヤ
2...
Claims (6)
前記半導体ウェーハの表面側に、1個の半導体装置を構成する単位FET構造の複数個を製造する表面側製造工程と、
前記半導体ウェーハの裏面側に、第2導電型不純物を注入する注入工程と、
単位FET構造ごとに、オン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種を測定する測定工程と、
前記半導体ウェーハの裏面に熱を加えることによって前記注入工程で注入した第2導電型不純物を活性化する加熱工程を備えており、
前記加熱工程では、前記測定工程での測定結果が高い単位FET構造に対応する範囲では加熱温度を上昇させ、前記測定工程での測定結果が低い単位FET構造に対応する範囲では加熱温度を下降させ、
前記表面側製造工程と前記測定工程と前記加熱工程はその順に実施し、
前記注入工程を前記加熱工程に先立って実施することを特徴とする複数個の半導体装置を製造する方法。 A method of manufacturing a plurality of semiconductor devices having a FET structure on the front surface side and a second conductivity type semiconductor layer on the back surface side from a single first conductivity type semiconductor wafer,
A surface side manufacturing process for manufacturing a plurality of unit FET structures constituting one semiconductor device on the surface side of the semiconductor wafer;
An implantation step of implanting a second conductivity type impurity on the back side of the semiconductor wafer;
A measurement process for measuring at least one of an on-voltage, an on-resistance, and a gate threshold voltage for each unit FET structure;
A heating step of activating the second conductivity type impurities implanted in the implantation step by applying heat to the back surface of the semiconductor wafer;
In the heating step, the heating temperature is increased in the range corresponding to the unit FET structure where the measurement result in the measurement step is high, and the heating temperature is decreased in the range corresponding to the unit FET structure where the measurement result in the measurement step is low. ,
The surface side manufacturing process, the measurement process, and the heating process are performed in that order,
A method of manufacturing a plurality of semiconductor devices, wherein the implantation step is performed prior to the heating step.
前記半導体ウェーハの表面側に、半導体装置を構成するFET構造を複数個の分割FET構造に分割して製造する表面側製造工程と、
前記半導体ウェーハの裏面側に、第2導電型不純物を注入する注入工程と、
分割FET構造ごとに、オン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種を測定する測定工程と、
前記半導体ウェーハの裏面に熱を加えることによって前記注入工程で注入した第2導電型不純物を活性化する加熱工程を備えており、
前記加熱工程では、前記測定工程での測定結果が高い分割FET構造に対応する範囲では加熱温度を上昇させ、前記測定工程での測定結果が低い分割FET構造に対応する範囲では加熱温度を下降させ、
前記表面側製造工程と前記測定工程と前記加熱工程はその順に実施し、
前記注入工程を前記加熱工程に先立って実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device having a FET structure on the front surface side and a second conductivity type semiconductor layer on the back surface side from a first conductivity type semiconductor wafer,
On the surface side of the semiconductor wafer, a surface side manufacturing process for dividing and manufacturing the FET structure constituting the semiconductor device into a plurality of divided FET structures,
An implantation step of implanting a second conductivity type impurity on the back side of the semiconductor wafer;
A measurement step of measuring at least one of an on-voltage, an on-resistance, and a gate threshold voltage for each divided FET structure;
A heating step of activating the second conductivity type impurities implanted in the implantation step by applying heat to the back surface of the semiconductor wafer;
In the heating step, the heating temperature is increased in the range corresponding to the divided FET structure where the measurement result in the measurement step is high, and the heating temperature is decreased in the range corresponding to the divided FET structure where the measurement result in the measurement step is low. ,
The surface side manufacturing process, the measurement process, and the heating process are performed in that order,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the implantation step is performed prior to the heating step.
前記の測定工程では、前記の分割電極を利用して分割FET構造ごとにオン電圧またはオン抵抗を測定することを特徴とする請求項2の製造方法。 At least one of the front surface side electrode and the back surface side electrode is a plurality of divided electrodes divided corresponding to the divided FET structure,
3. The manufacturing method according to claim 2, wherein in the measurement step, an on-voltage or an on-resistance is measured for each divided FET structure using the divided electrode.
前記の測定工程では、前記の分割ゲートパッドを利用して分割FET構造ごとにゲート閾値電圧を測定することを特徴とする請求項2の製造方法。 In the surface side manufacturing process, a divided gate pad that is divided into a plurality of parts corresponding to the divided FET structure is formed,
3. The manufacturing method according to claim 2, wherein in the measurement step, a gate threshold voltage is measured for each divided FET structure using the divided gate pad.
前記複数個の分割ゲートパッドが一本のワイヤに同時に接続できるように密集して配置されていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to claim 4,
A semiconductor device, wherein the plurality of divided gate pads are arranged densely so that they can be simultaneously connected to one wire.
前記FET構造が複数個の分割FET構造に分割されており、
オン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種が高い分割FET構造に対応する範囲では第2導電型半導体層の不純物活性率が高く、オン電圧とオン抵抗とゲート閾値電圧のうちの少なくとも1種が低い分割FET構造に対応する範囲では第2導電型半導体層の不純物活性率が低いことを特徴する半導体装置。 A semiconductor device having a FET structure on the front side and a second conductivity type semiconductor layer on the back side,
The FET structure is divided into a plurality of divided FET structures;
In the range corresponding to the split FET structure in which at least one of the on-voltage, on-resistance, and gate threshold voltage is high, the impurity conductivity of the second conductivity type semiconductor layer is high. A semiconductor device characterized in that the impurity conductivity of the second conductivity type semiconductor layer is low in a range in which at least one type corresponds to a low divided FET structure.
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