JP2010118573A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイシング工程のスループットを向上させるとともに、ダイシングブレードの長寿命化にも寄与する、ＳｉＣ基板を用いた半導体装置の製造方法を得る。
【解決手段】ダイシング工程を行う前に、ＳｉＣウエハ（高濃度ｎ型基板１及び低濃度ｎ型エピタキシャル層２）の表面にショットキ電極５及び表面開口ダイシングライン領域７を形成し、ＳｉＣウエハの裏面にオーミック電極４及び裏面開口ダイシングライン領域８を形成する工程を実行する。これら表面開口ダイシングライン領域７及び裏面開口ダイシングライン領域８は共に所定のダイシングラインを含んでいる。その後、ブレードを用いたダイシング工程により、ＳｉＣウエハを所定のダイシングラインで分割して複数の半導体チップを得る。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、ＳｉＣ（炭化珪素）ショットキバリアダイオード（以下「ＳｉＣ−ＳＢＤ」と略記）のような、ＳｉＣを構成材料とする半導体装置の製造方法に関する。

省エネ、ＣＯ₂排出量低減の有力な候補の１つとして、その特長的な物性値から低損失、高耐圧、高耐熱性に優れるＳｉＣ半導体デバイスの実用化が期待されている。なぜなら、ＳｉＣ半導体デバイスは低損失、すなわち、低消費電力に優れるため、ＣＯ₂排出量低減効果が期待できるからである。

ＳｉＣ−ＳＢＤの作製においては、一般にＳｉ半導体ウエハプロセスに準じて熱酸化、成膜、加工エッチング、写真製版、イオン注入、アニール等のプロセスをウエハ（半導体基板）状態で行い、所望の断面、平面デバイス構造をパターニング形成してウエハ工程を完了する。

静特性評価はウエハ状態で実施可能な項目も多いので、それらの測定を済ませた後、個々のダイオードチップ（半導体チップ）に分割する。このように基本的にはＳｉプロセスと同様に処理出来る工程が多いのだが、Ｓｉと比較してＳｉＣ材料の特異性から注意を要するプロセスもあるので、この点を考慮する必要がある。

ダイシング工程に関してもＳｉと比較して極めて硬度の高いＳｉＣではブレード方式の場合、良好にダイシングするための仕様の決定が容易ではない。ブレードダイシング方式における代表的な不良モードにはチッピング、蛇行、目詰まり等がある。さらにダイシング工程のスループット向上やコスト低減、つまりドレスと呼ばれるブレード使用途中の目立て作業の頻度短縮やブレード長寿命化も要求されるが、これらの幾つかはブレード仕様決定の際、トレードオフとなる事象もあり全ての仕様を満足するのは容易でない。

したがって、ワークつまり被ダイシング物の仕様を工夫することにより、良好にダイシングするためのブレード仕様選択の幅を広めることが出来ればそれが望ましい。

なお、チップ分割技術に関する用語に「ダイシング」の他「スクライブ」もよく用いられるが、本明細書においては次の認識の下で主として「ダイシング」という用語を用いる。ウエハ上に形成されたチップを個々に分割する技術をダイシング（dicing）という。この方法には、レーザやダイヤモンド針によりチップに沿って切削溝をつくり機械的に分割するスクライビング（scribing）方式と、ブレードと呼ばれる薄いダイヤモンドホイールの高速回転により深く切り込み、切断時に個々のＬＳＩチップに分割することも可能なダイシングソー（dicing saw）方式とがある。ダイシングソーの性能向上とウエハサイズの大形化につれてウエハが厚くなったため、現在ではダイシングソー方式（ブレードを用いたダイシング）が広く採用されている。

ダイシングブレードは砥石とボンドとチップポケットの三要素から構成される。一般にシリコンＬＳＩチップをＳｉウエハからブレードダイシングにより分割して得る際、そのブレード仕様は、基板材料であるＳｉ以外の電極材料に用いられる金属部分もダイシングすることを想定し、目詰まりの影響を抑制出来るよう配慮がなされている。

しかし、Ｓｉウエハよりもはるかに硬質のＳｉＣウエハをダイシングするためのブレードの仕様を決定する際には、出来れば目詰まりの主要因となる金属材料をダイシング対象から排除したい。つまりダイシングライン上に金属材料が形成、配置されないようなワーク構造とすることが望まれる。

一般的にＳｉＣ−ＳＢＤチップをＳｉＣウエハに多数個形成する場合、表面にはダイシングラインと呼ばれる開口部が形成されており、ここはＳｉＣ表面が露出されている。これに対して裏面は通常パターニングされることなく全面にオーミック接合やメタライズが形成されているのが一般的である。

なお、以下で示す特許文献１〜特許文献３には、ＳｉＣ等の基板の裏面に溝を設けた構造が開示されている。

特開２００６−１５６６５８号公報 特開２００５−０１２２０６号公報 特開２００４−０６４０２８号公報

このように、ＳｉＣ基板に対するダイシング工程を含む従来の半導体装置の製造方法は、ダイシング時の蛇行や素子端のチッピングを回避すると共に、目詰まりを低減しダイシング途中のブレード表面の「ドレス」と呼ばれる目立て頻度を減らすことが十分でないという問題点があった。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、ダイシング工程のスループットを向上させるとともに、ダイシングブレードの長寿命化にも寄与する、ＳｉＣ基板を用いた半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。

この発明に係る請求項１記載の半導体装置の製造方法は、(a) ＳｉＣを構成材料とする半導体基板の第１主面上に第１の電極を形成するとともに、所定のダイシングラインを少なくとも含む領域に、前記半導体基板の第１主面が露出した第１主面開口ダイシングライン領域を形成するステップと、(b) 前記半導体基板の第２主面上に合金材料からなる第２の電極を形成し、前記第２の電極上に金属層を形成するとともに、前記所定のダイシングラインを少なくとも含む領域に、前記半導体基板の第２主面が露出した第２主面開口ダイシングライン領域を形成するステップと、(c) 前記ステップ(a) 及び(b) 後に行われ、ブレードを用いたダイシング工程により、前記半導体基板を前記所定のダイシングラインで分割して複数の半導体チップを得るステップとを備える。

この発明に係る請求項８記載の半導体装置の製造方法は、(a) 半導体基板の第１主面上に第１の電極を形成するとともに、所定のダイシングラインを少なくとも含む領域に、前記半導体基板の第１主面が露出した第１主面開口ダイシングライン領域を形成するステップと、(b) 前記半導体基板の第２主面上に合金材料からなる第２の電極を形成するとともに、前記所定のダイシングラインを少なくとも含む領域に、前記半導体基板の第２主面が露出した第２主面開口ダイシングライン領域を形成するステップと、(c) 前記ステップ(a) 及び(b) 後に行われ、ダイシング工程により、前記半導体基板を前記所定のダイシングラインで分割して複数の半導体チップを得るステップと、(d) 前記ステップ(c) 後に実行され、前記複数の半導体チップの少なくとも一つにおいて、前記第２の電極上に金属層を形成するステップとを備える。

請求項１記載の半導体装置の製造方法は、ステップ(a) 及び(b) により、半導体基板の第１及び第２主面に、各々が所定のダイシングラインを少なくとも含む第１主面開口ダイシングライン領域及び第２主面開口ダイシングライン領域を形成している。

したがって、ダイシング工程のスループットを向上させるとともに、ダイシング用のブレードの長寿命化にも寄与する、ＳｉＣ基板を用いた半導体装置の製造方法を得ることができる。

請求項８記載の半導体装置の製造方法は、ステップ(a) 及び(b) により、半導体基板の第１及び第２主面に、各々が所定のダイシングラインを少なくとも含む第１主面開口ダイシングライン領域及び第２主面開口ダイシングライン領域を形成している。

したがって、ダイシング工程のスループットを向上させるとともに、ダイシング用のブレードの長寿命化にも寄与する、ＳｉＣ基板を用いた半導体装置の製造方法を得ることができる。

＜実施の形態１＞
図１は、この発明の実施の形態１による炭化珪素半導体装置（炭化珪素ショットキダイオード、ＳｉＣ−ＳＢＤ）の製造方法の一部を示す断面図である。すなわち、図１は実施の形態１の製造方法におけるダイシング工程直前の構造を示している。図２は図１の裏面（下側の面）の平面構造を示す平面図である。なお、図２のＡ−Ａ断面が図１に相当する。後述の図６及び図７についても同様である。なお、図２において、メタライズ層６の図示を省略している。

以下、図１及び図２を参照して、実施の形態１の製造方法について説明する。まず、(0001)シリコン面４Ｈ−ＳｉＣからなる高濃度ｎ型基板１を準備する。オフ角は８°が一般的で大口径化とともに４°オフも供給されている。

高濃度ｎ型基板１の抵抗率は、０．０２Ω・ｃｍ程度である。次に高濃度ｎ型基板１の上に、不純物濃度が５×１０¹⁵／ｃｍ³程度の低濃度ｎ型エピタキシャル層２を１０μｍ程度の膜厚でエピタキシャル成長させる。その後に表面を犠牲酸化してもよい。表面に形成された熱酸化膜がプロセス保護膜として機能する。

高濃度ｎ型基板１の厚みは３００〜４００μｍ位が一般的であるが、昨今、ＳＢＤ素子の順方向微分抵抗Ｒｏｎの低減を目指して、薄板化も検討されており、２００〜１００μｍさらには１００μｍ以下に仕上げる技術も試されている。以降、高濃度ｎ型基板１及び低濃度ｎ型エピタキシャル層２の積層構造を単に「ＳｉＣウエハ」と呼ぶ場合がある。

ｋＶ超級の耐圧を安定して確保するために、ショットキ電極端部の電界集中緩和構造としてＡｌイオン注入によるＧＲ(Guard Ring（ガードリング）)、さらにその外側に連続して表面電界を低減する目的のＧＲより注入Ａｌイオン濃度が若干薄いＪＴＥ(Junction Termination Extension) からなるｐ型イオン注入終端領域３を０．８μｍ程度の深さで形成する。これには写真製版によりフォトレジストで注入パターンを形成しておけば良い。ｐ型イオン注入終端領域３を終端構造として完成させるためには、注入層を活性化する必要がある。例えばＲＴＡ(Rapid Thermal Anneal)タイプのアニール炉を用いて、常圧Ａｒ雰囲気で１６００℃、１０分程度の高温熱処理する。この場合、バンチングステップ発生を抑制する手法として、アニールする際グラファイトキャップを表面に被覆する手法を採用するのが有効である。グラファイトキャップ（G-cap）付きのサンプル構造であれば、少なくとも１５００〜１７００℃の温度範囲で１０分アニールすれば、ｐ型イオン注入終端領域３は５０％以上の活性化率が得られ終端構造として十分機能し、且つ１ｎｍ以上のバンチングステップが発生することもない。

なおG-capなしの場合、２０ｎｍ程度のバンチングステップが発生し、その凹凸形状がリーク電流を増大させる。さらに２０ｎｍ程度のバンチングステップが発生したＳｉＣ表面は(0001)シリコン面以外の面方位も出現しているために、熱酸化すると(000-1)カーボン面が(0001)シリコン面のおよそ１０倍以上も厚いＳｉＯ₂熱酸化膜が形成されるので明らかなように、ウエハ面内のＳｉＯ₂熱酸化膜の厚みばらつきが激増する。これはフッ酸エッチングによる酸化膜除去後も局所的に酸化膜残不良が発生する原因となり、リーク電流を増大させる。なお、活性化アニール前にはＳｉＯ₂熱酸化膜はいったん除去する。

このようにして活性化アニールされたＳｉＣ表面には活性化アニール後最表面には変質層が発生するので、ＲＩＥエッチングや犠牲酸化により除去するのが望ましい。先述の薄板化はこのタイミングで裏面研磨により実現することも可能である。

この後、裏面には例えばＮｉシリサイドのオーミック電極４を、表面にはＴｉメタルによるショットキ電極５を形成する。裏面にオーミック電極４を形成するプロセス温度が表面のショットキ接合に損傷を与える温度１０００℃位になる場合は、裏面のオーミック電極４を表面のショットキ電極５よりも先に形成しなければならない。

裏面に形成するオーミック電極４としてのＮｉシリサイド形成工程でも、後述する裏面メタライズと同様にダイシングする箇所をパターニング開口させる。ＮｉシリサイドはＮｉメタルほど靭性が高くないものの、ダイシング時ブレードの目詰まり原因になるので、低濃度ｎ型エピタキシャル層２の表面同様、ダイシング領域についてＳｉＣを露出させることは、ブレードの目詰まり低減に有効である。

Ｎｉシリサイドからなる裏面オーミック電極４を裏面開口ダイシングライン領域８を設けて選択的に形成するには、例えばフォトレジストを利用したリフトオフプロセスが簡便である。裏面開口ダイシングライン領域８として開口させたい領域がフォトレジストで覆われるよう写真製版によりパターニングする。表面との相対位置精度に関しては既に終えた工程、マーク工程、あるいはＧＲやＪＴＥの注入工程時のアライメントマークを裏面から十分認識出来る。

可視光領域で半透明のｎ型高濃度ｎ型基板１の表面側、つまり１０μｍ程度成長したエピタキシャル層２の表面に、写真製版工程での位置合わせの基準となるマークを形成する。その形成方法は例えば、ＲＩＥドライエッチングによりフォトレジストをマスクとしてＳｉＣエピタキシャル層２の表面を０．３〜０．４μｍ程度掘り込み凹部を形成する。このマークがＧＲやＪＴＥの注入パターン、ショットキ電極５、Ａｌメタライズ、メタライズ上を開口したポリイミド等の表面の写真製版工程のみならず、半透明であることを利用し表面のアライメントマークを裏面から読み取るのである。

図３は高濃度ｎ型基板１の裏面及び表面からの光学顕微鏡像を模式的に示す説明図である。同図(a) がＳｉＣウエハ（高濃度ｎ型基板１）の裏面からの顕微鏡像を示し、同図(b) がＳｉＣウエハ（低濃度ｎ型エピタキシャル層２）の表面からの顕微鏡像を示している。

図３の(a) に示すように、実際に半透明のＳｉＣ基板である高濃度ｎ型基板１の表面に凹部、すなわちマーク１５を形成した場合、凹部形成面でない裏面からでも十分、マーク１５を認識できる。図３の(a) ，(b) 間の比較から明らかなように、凹部（マーク１５）形成面でない裏面からの方がより鮮明にマーク１５を認識できている。なお、最悪数ミクロンのずれが生じても後工程で数ミクロンのチッピングを気にしないダイシングで吸収されるレベルである。

次に、パターニングしたフォトレジストを含む高濃度ｎ型基板１の裏面上全体に、Ｎｉをスパッタや電子ビーム蒸着により成膜する。アセトン等の有機溶剤に浸漬してフォトレジスト上のＮｉ膜を根こそぎ除去した後、アニールすれば、高濃度ｎ型基板１の裏面にＮｉシリサイドからなるオーミック電極４と、裏面開口ダイシングライン領域８とが同時に完成する。

このように、半透明のＳｉＣ基板である高濃度ｎ型基板１の表面におけるマーク１５（アライメントマーク）によるパターンを参照して、オーミック電極４を精度良く形成することができる。なお、マーク１５が存在しない場合でも、ショットキ電極５が形成されている場合は、高濃度ｎ型基板１の表面におけるショットキ電極５によるパターンを参照してオーミック電極４を精度良く形成することもできる。逆に、オーミック電極４形成後にショットキ電極５を形成する場合は、高濃度ｎ型基板１の裏面におけるオーミック電極４によるパターンを参照してショットキ電極５を精度良く形成することも可能である。

なお、上述した方法に変えて、オーミック電極４（及び裏面開口ダイシングライン領域８）の形成方法として、アニール前のＮｉ膜のパターニングをウエットエッチングにより実施した後、シリサイド処理を行い最終的にオーミック電極４を形成する方法を用いることも可能である。しかし、この場合、Ｎｉ膜のウェットエッチング処理に関するエッチャントとマスク材料の組み合わせに注意が必要である。

ＳｉＣウエハの裏面へのオーミック電極４の形成、ＳｉＣウエハの表面へのショットキ電極５の形成後、さらに、表面のショットキ電極５上にワイヤボンディング用に例えばＡｌメタライズし、メタライズ上を開口したポリイミドを形成する。この時、もちろんダイシングライン上はポリイミドも開口させ、表面開口ダイシングライン領域７を設けている。金属にも増して樹脂材料であるポリイミドはブレードの目詰まり要因となるからである。なお、ＳｉＣウエハ（高濃度ｎ型基板１＋低濃度ｎ型エピタキシャル層２）の表面に表面開口ダイシングライン領域７を設けることは従来から一般的であったため、その製造方法の詳細は省略する。

オーミック電極４上にはダイボンド用に例えばＮｉ,Ａｕをメタライズしてメタライズ層６を形成することにより、ウエハ工程完了となる。メタライズ層６の形成においてもオーミック電極４と同様、裏面開口ダイシングライン領域８が設けられる（維持される）ように行われる。

この際、メタライズ層６を、ショットキ電極５と同様にリフトオフプロセスを用いる等の処理が考えられる。ただし、裏面に形成されるオーミック電極４に比べてＮｉ,Ａｕの厚みは合わせて1μｍ程度と厚いので、アセトン等の有機溶剤に浸漬しただけでリフトオフが良好に進行しない場合は、超音波を付加するのが有効である。一般にリフトオフを容易に進行させるには、パターン形成したいメタル膜の厚みをレジスト厚の２／３以下にするのが望ましいが、実際には超音波の付加により、メタル膜よりレジスト厚の方が厚いような構造でも数時間以上の浸漬により何とかパターン形成出来る実績も得られている。

このようにして、ウエハプロセスが完了すると図１で示すワーク（ＳｉＣウエハ、オーミック電極４、ショットキ電極５及びメタライズ層６）が得られる。本明細書では、ＳｉＣウエハ（高濃度ｎ型基板１、低濃度ｎ型エピタキシャル層２）に種々の構成物（オーミック電極４、ショットキ電極５及びメタライズ層６等）が形成された構造を総称して「ワーク」と呼ぶ場合がある。

まず、複数のチップに分割する前のウエハ状態で個々のチップの電気特性、特に静特性をオートステージ、オートプローブ等を駆使して効率的に評価した後、ブレードを用いたダイシング工程を実行することになる。

このように、実施の形態１の製造方法では、ダイシング工程直前において、ＳｉＣウエハの表面には複数のショットキ電極５が表面開口ダイシングライン領域７によって格子状に分離形成されており、ＳｉＣウエハの裏面には複数のオーミック電極４及びメタライズ層６が裏面開口ダイシングライン領域８によって島状（格子状）に分離形成されている。なお、図１において、表面開口ダイシングライン領域７及び裏面開口ダイシングライン領域８におけるダイシングライン仮想中心線を切断線９として示している。すなわち、ＳｉＣウエハの表面上から切断線９を切断するようにダイシング工程が実施される。

図２に示すように、裏面開口ダイシングライン領域８はダイシング工程に設定されるダイシングライン（切断線９）を含む領域に設定されている。同様に、表面開口ダイシングライン領域７も裏面開口ダイシングライン領域８に対応してダイシング工程に設定されるダイシングラインを含む領域に設定されている。

ダイシング工程は前述したとおり、スクライビング方式とダイシングソー方式とがあるが、ダイシング面つまりチップ断面の形状がより平坦に良好に仕上げるためにブレードを用いたダイシングソー方式を採用する。シリコンＬＳＩチップをシリコンウエハから分割する場合には、へき開面が正確に出るように分割する方法もあるが、４Ｈ−ＳｉＣウエハではへき開面は正三角形に出易く、さらにオフ角を有するので結晶方位面に沿ったへき開を利用する方法は適切でない。

ダイシングブレードは砥石とボンドとチップポケットの三要素から構成される。ダイシングを良好に実施するにはダイサーのブレード回転数、送り速度等の設定条件も重要である。ビッカース硬度２２のＳｉＣ材料がワークの場合、その最適化は決して容易ではないが、本発明ではＳｉＣウエハの表面に表面開口ダイシングライン領域７を設けるとともに、裏面にも裏面開口ダイシングライン領域８を設けている。

したがって、ＳｉＣウエハの表面及び裏面において、その構成材料であるＳｉＣを露出させ、ダイシング工程時において、基板材料であるＳｉＣ以外の材質が所定のダイシングライン上に可能な限り存在しないような構造にしている。このため、目詰まり対策からの仕様制限が大幅に緩和される結果、良好にダイシングするためのブレード仕様、およびそれを用いる時のダイシング条件設定が有利となる効果を奏する。

図４はショットキ電極５の形成面であるＳｉＣウエハの表面を上にしたＳｉＣ−ＳＢＤ半導体装置の構造を模式的に示す斜視図である。図５はオーミック電極４の形成面である裏面を上にしたＳｉＣ−ＳＢＤ半導体装置の構造を模式的に示す斜視図である。なお、図５においては、メタライズ層６の図示を省略している。

図４及び図５で示す構造において、蛇行、チッピング程度の少ない良好なブレード仕様、ダイサー設定条件が決まれば、ワーク、つまりプロセス完了したＳｉＣウエハの裏面をダイシングシート（図示せず）に気泡が発生しないよう貼付け、図示しないダイサーの定盤に真空吸着させる。

ダイシングシートはＳｉＣウエハのフルカットを想定しているのでブレードの侵入深さをダイシングシートの厚み途中までとするために必要である。ブレードはＳｉＣウエハの表面で３０，０００ｒｐｍ程度の高速回転で準備され、送り速度１〜１０ｍｍ／ｓｅｃ程度で実際に切断を始める。ＳｉＣウエハ厚みは４００〜１００μｍ程度、ダイシングシートは１００μｍ程度を想定しており、ダイシングシートを１０〜５０μｍ程度まで切断するようダイサーにおけるブレードの鉛直位置、つまり侵入深さを設定する。

ＳｉＣウエハを複数のチップに分割するダイシング工程実行後は、ダイシングシートから分割された個々のチップを剥がしとり、チップトレイに保管する等、適切な後処置をする。ダイシングシートにはＵＶ光照射により粘着力を大きく劣化させ、チップの取り剥がしを容易にする「ＵＶシート」と呼ばれるタイプが便利である。ダイシングチップの保管方法に関しては、ＵＶ光照射前または後、チップがダイシングシートに貼り付けられたままの状態で保管するのもウエハ内の個々のチップ識別、特性マッピングとの対応の確実性の点から利点が多い。ところが、裏面に形成されるオーミック電極４、あるいはダイボンド用のメタライズ層６の密着性に関して、数百時間以上で密着性が劣化し、ダイシングシートに貼り付いたまま長期保管したチップにおいて、シートからとり剥がした際、裏面電極剥離という問題を生じる例もある。

図６は実施の形態１のＳｉＣ−ＳＢＤの製造方法の他の態様（その１）を示す平面図である。すなわち、図６は図１の裏面の平面構造を示す平面図であり、図６のＢ−Ｂ断面が図１に相当する。

図６に示すように、裏面電極であるオーミック電極４ｃ及びメタライズ層６の平面パターンの四隅に曲率半径Ｒをつけて丸め部１４を設けている。

このように、他の態様（その１）では、オーミック電極４ｃは平面視矩形状を呈しており、４隅に丸め部１４を有している。かつ、メタライズ層６はオーミック電極４ｃ内に位置し、平面視矩形状を呈しており、４隅に丸め部１８を有している。

したがって、ダイシング工程実行後に分割された複数のチップを上述したダイシングシートからとり剥がす際、メタライズ層６及びオーミック電極４ｃは剥離しにくいという効果を奏する。すなわち、メタライズ層６ｃ及びオーミック電極４ｃは剥離防止に有効な平面形状を呈している。なお、丸め部１４及び丸め部１８の曲率半径Ｒは５０μｍ程度以上あるのが望ましい。

上述したように、実施の形態１の製造方法は、ダイシング工程を行う前に、ＳｉＣウエハの表面にショットキ電極５及び表面開口ダイシングライン領域７を形成し、ＳｉＣウエハの裏面に合金材料からなるオーミック電極４及びメタライズ層６並びに裏面開口ダイシングライン領域８を形成する工程を実行している。これら表面開口ダイシングライン領域７及び裏面開口ダイシングライン領域８は共に所定のダイシングラインを含んでいる。

その後、ブレードを用いたダイシング工程により、ＳｉＣウエハを所定のダイシングラインで分割して複数の半導体チップＣＰを得ている。

このように、実施の形態１の製造方法では、省エネ材料であるＳｉＣを用いたＳｉＣウエハの表面及び裏面に、各々が所定のダイシングラインを少なくとも含む表面開口ダイシングライン領域７及び裏面開口ダイシングライン領域８を形成している。

その結果、図１の構造を得た後に行うダイシング工程を、オーミック電極４、ショットキ電極５及びメタライズ層６の影響を受けることなく、ブレードを用いて表面から裏面にかけてＳｉＣウエハに対して行うことができるため、ダイシング工程のスループットを向上させるとともに、ダイシング用のブレードの長寿命化にも寄与する効果を奏する。

また、ＳｉＣウエハは耐熱性に優れ、低損失であり発熱作用は十分小さいため、別途、冷却装置が不要になる分、装置全体の小型化を図ることができる。

図７は実施の形態１の製造方法の他の態様（その２）を示す平面図である。同図に示すように、ＴＥＧ（Test Element Group）領域１２を表面開口ダイシングライン領域７外の領域（ショットキ電極５形成予定領域の一部）に形成している。ＴＥＧとは成膜や加工のプロセスモニタ、部分抵抗値などの電気特性測定端子等から形成される。あるいは写真製版工程において露光時マスクとＳｉＣウエハとの位置合わせに用いるアライメントマークも含んでもよい。ＴＥＧ領域１２は金属材料形成時の膜厚モニタパッド等のＳｉＣ以外の材料からなる場合も多い。

このように、ダイシング工程前に、ＳｉＣウエハの表面の表面開口ダイシングライン領域７以外の領域にＴＥＧ領域１２を設ける工程を有するのが実施の形態１の製造方法の他の態様（その２）である。

上述したように、他の態様（その２）は、ＴＥＧ領域１２を表面開口ダイシングライン領域７外の領域に形成している。すなわち、表面開口ダイシングライン領域７上に一般的に配置していたＴＥＧ領域１２を、表面開口ダイシングライン領域７外の領域に設けている。

したがって、表面開口ダイシングライン領域７にＴＥＧ領域１２が存在しない分、ブレードに基板材料であるＳｉＣ以外に接触させない、つまりダイシングライン上からＳｉＣ以外の材質を排除することができるため、目詰まり低減を図ることができる効果を奏する。

なお、図７で示した他の態様（その２）では、表面開口ダイシングライン領域７にＴＥＧ領域１２を全く形成しない構造を示したが、表面開口ダイシングライン領域７におけるＴＥＧ領域１２の形成面積を少なくする態様も考えられる。

また、裏面オーミック（オーミック電極４）、および裏面メタライズ（メタライズ層６）形成工程においてＳｉＣウェハの基板厚みが２００μｍ程度以下である場合、本発明ではいずれも島状に裏面電極を形成するので、ＳｉＣ基板に対してオーミック電極４（メタライズ層６）が有する膜ストレスが低減され、ＳｉＣ基板の反り、歪み（内部応力）が緩和される。

図４、図５で示す構造ではＳｉＣウエハの表面及び裏面共に開口部（表面開口ダイシングライン領域７，裏面開口ダイシングライン領域８）は全てダイシングラインとしており、１チップには島状の裏面電極（オーミック電極４）が１つだけ形成されることを想定している。

図８は実施の形態１の製造方法の他の態様（その３）を示す平面図である。図８に示すように、１チップに複数個の島状の裏面電極（部分オーミック電極４ｐ，部分メタライズ層６ｐ（図示省略））が形成されるように、さらに細かく裏面に開口部を設けてもよい。図８の例では、右上において、１チップに４個の部分オーミック電極４ｐ（部分メタライズ層６ｐ（図示省略））を島状に形成している。

このように、実施の形態１の製造方法の他の態様（その３）は、１チップに複数の部分オーミック電極４ｐを島状に形成することにより、ＳｉＣウエハに対するオーミック電極４（メタライズ層６）による膜ストレスについてのさらなる緩和効果を発揮することができる。

この際、局所的に著しく大面積に裏面電極が開口することのないよう、裏面電極の形成領域／未形成領域の比の値がおよそ１以上であれば十分である。すなわち、裏面電極である複数の部分オーミック電極４ｐ（部分メタライズ層６ｐ）の形成領域がチップ全体の半分以上であれば良い。

上述したように、実施の形態１においては、ＳｉＣウエハの表面及び裏面において表面開口ダイシングライン領域７及び裏面開口ダイシングライン領域８を設けることにより、半透明のＳｉＣ露出部が発生する。このため、ＳｉＣウエハの表面におけるメタライズプロセスのパターニング終了判断を目視で容易に可能となる等、多種多様な効果が期待される。

＜実施の形態２＞
実施の形態１ではＳｉＣウエハの表面にブレードが配置されるようにＳｉＣウエハの裏面にダイシングシートに貼付け、ダイサーの定盤に真空吸着させる方法としたが、ダイシング条件によってはチッピング程度に関して、表面と裏面で顕著な差異が生じる場合がある。

実施の形態２のＳｉＣ−ＳＢＤの製造方法では、裏面にも従来の表面と同様にダイシングライン開口部（裏面開口ダイシングライン領域８）が設けられているため、チップパターンが裏面からも容易に認識できる。このため、ＳｉＣウエハの表面つまりショットキ接合面（ショットキ電極５の形成面）にダイシングシートに貼付け、ウエハ裏面からダイシング処理を精度良く行うことができる。

すなわち、図５に示す構造のように、オーミック電極４の形成面である裏面を上にして、ショットキ電極５の形成面である表面を下にして、ダイシングシートをショットキ電極５に貼り付け、オーミック電極４の形成面である裏面からブレードを用いたダイシング工程を実行しても良い。

このように、実施の形態２の製造方法では、図５の構造を得た後に行うダイシング工程を、オーミック電極４、ショットキ電極５及びメタライズ層６の影響を受けることなく、ブレードを用いて裏面から表面にかけてＳｉＣウエハに対するダイシングを行うことができる。

このため、ダイシング工程のスループットを向上させるとともに、ダイシング用のブレードの長寿命化にも寄与する効果を奏する。

上述のように、ブレードを用いたダイシング工程を実施の形態１のようにＳｉＣウエハの表面から裏面にかけて行うことができるとともに、実施の形態２のようにＳｉＣウエハの裏面から表面にかけて行うこともできる。その結果、ダイシング工程内容の選択肢が拡がることにより、良好なダイシング条件下でダイシング工程が行える可能性を高めることができる。

＜実施の形態３＞
上述した実施の形態１及び実施の形態２の製造方法は、いずれも裏面オーミック（オーミック電極４）、裏面メタライズ（メタライズ層６）ともＳｉＣウエハの状態で処理し、いったんウエハ工程を終え、ウエハ状態で測定可能な電気特性を評価した後、チップ分割するためのダイシング工程を行う手順であった。

これに対して、スパッタ、電子ビーム蒸着などの成膜方法による裏面メタライズ工程の前にダイシングしてしまうプロセス手順を採用したのが実施の形態３の製造方法である。

当然、裏面メタライズ工程前にダイシングを行うので、ダイシングブレードに裏面メタライズ材料が接触することは皆無となるため、ブレードダイシング時の目詰まりをさらなる低減化を図ることにより、ブレード長寿命化を実現できる。ダイシング後に裏面メタライズする際の具体的な手順はおよそ次のとおりである。

図９〜図１１は実施の形態３であるＳｉＣ−ＳＢＤ半導体装置の製造方法の一部を示す説明図である。図９〜図１１それぞれにおいて、(a) は裏面から視た平面図を示し、(b) は当該平面図の断面構造を示している。

図９に示すように、実施の形態１及び実施の形態２と同様、ダイシング工程直前において、ＳｉＣウエハ（高濃度ｎ型基板１，低濃度ｎ型エピタキシャル層２）の表面にはショットキ電極５が形成されており、裏面にはオーミック電極４ｃが形成されている。この際、実施の形態１と同様にして、ショットキ電極５はダイシングライン（切断線９）を含む領域に表面開口ダイシングライン領域７が設けられるように形成され、オーミック電極４ｃも同様にダイシングライン（切断線９）を含む領域に裏面開口ダイシングライン領域８が設けられるように形成される。

なお、図９(a) のＣ−Ｃ断面が(b) の構造となる。なお、表面に通常形成される、メタライズ、ポリイミドの図示は省略している。また、図９(b) において、表面開口ダイシングライン領域７及び裏面開口ダイシングライン領域８におけるダイシングライン仮想中心線を切断線９として示している。

この状態でダイボンド用の裏面メタライズ層は形成されていないものの、電気的静特性評価は可能である。Ｎｉシリサイドに代表される裏面のオーミック電極４ｃと測定系の導電性ステージの直接接触により電気的接触に関しては問題ないからである。

図９で示すウエハ状態で静特性評価を終えると、ダイシング工程を実行する。一般に丸型ウエハからチップをダイシングにより切り出す時には、ブレードと向かい合わない方の面、つまり通常はウエハ裏面にダイシングシートを貼り付ける。

しかし、実施の形態３では、図１０に示すように、オーミック電極４ｃ上にメタライズ層を形成する必要があるため、ＳｉＣウエハの表面上に気泡、微小塵などが入らないよう全面に渡って密着させてダイシングシート１０を貼付ける。なお、同図ではダイシングシート１０がＳｉＣウエハ上に浮いて示されているが、実際にはショットキ電極５上（ショットキ電極５状にメタライズ層が形成されている場合はメタライズ層上）に粘着剤を介して貼り付けられている。この点については後に示す図１１についても同様である。

この際、望ましくは、ステンレス、アルミ製などのダイシングリング１１と呼ばれる板状の輪をウエハより一回り大きい直径を有するダイシングシートに接着する。なお、図１０(a) のＤ−Ｄ断面が(b) の構造となる。

この状態で少なくともダイシングシート１０が裂けないようにセミフルカットでＳｉＣウエハを裏面からブレードを用いてダイシングして複数のチップＣＰを得る。なお、ここで述べる「セミフルカット」とはＳｉＣウエハを完全に切断し、ダイシングシート１０を切断することなく残存させることを意味する。

これにより、ＳｉＣウエハを完全に切断したとしても、図１０に示すように、個々のチップＣＰはダイシングシート１０に貼り付いた状態で同一平面に保持される。

この状態まで工程を進めてから、図１１に示すように、最終裏面メタライズ工程として、例えばＮｉ,Ａｕをスパッタ、電子ビーム蒸着などで成膜して、オーミック電極４ｃ上を含む各チップＣＰの裏面にメタライズ層１６を形成する。なお、図１１(a) のＥ−Ｅ断面が(b) の構造となる。

メタライズ層１６の成膜は通常装置真空チャンバ内で行うので、ダイシングリング１１ごとチャンバに挿入セット出来ない場合は、真空チャンバ内に多数にダイシング分割されたチップが貼り付いたシートごと真空吸着出来るようなワークセット部があるのが望ましい。これは成膜方法にもよるが、形成されるメタライズ層１６の膜厚、膜質均一性を高める目的である。ＳｉＣウエハの断面を完全に切断せず厚みの一部を残すハーフカットであれば、チップＣＰはまだ分断されておらずウエハ状態を保持しているので、先述のダイシングリング１１や真空吸着は不要である。ただし、ハーフカットを行った場合、ＳｉＣウエハの一部を切断せず残存させているため、最終的に当該一部をブレイク（切断）する必要があり、この際、「バリ」と呼ばれる不安定なエッジ形状が発生する懸念材料を有している。

なお、ダイシング工程後のメタライズ層１６の成膜処理時に多少、チップＣＰの側壁へのメタル付着が予想される。ＳｉＣウエハをハーフカットする場合はメタル成膜後にブレイクを実施するので、付着メタルによる電気的短絡は発生しないが、ＳｉＣウエハをフルカットする場合は、注意が必要である。

少なくともスパッタ法によるメタライズ層１６の成膜であればＣＶＤ（=Chemical Vapor Deposition）のように顕著に側壁に付着することはないので問題ない。なお、図１１において、チップＣＰの側壁へのメタル付着は無視出来る程度を想定し、図示していない。

上述したように、実施の形態３の製造方法は、ダイシング工程を行う前に、ＳｉＣウエハの表面にショットキ電極５及び表面開口ダイシングライン領域７を形成し、ＳｉＣウエハの裏面に合金材料からなるオーミック電極４及び裏面開口ダイシングライン領域８を形成する工程を実行している。これら表面開口ダイシングライン領域７及び裏面開口ダイシングライン領域８は共に所定のダイシングラインを含んでいる。

その後、ブレードを用いたダイシング工程により、ＳｉＣウエハを所定のダイシングラインで分割して複数の半導体チップＣＰを得ている。このダイシング工程の後、ＳｉＣウエハの裏面において、各チップＣＰのオーミック電極４上にメタライズ層６を形成している。

このように実施の形態３のＳｉＣ−ＳＢＤの製造方法は、ブレードを用いたダイシング工程に先がけ、ＳｉＣウエハの表面及び裏面に、各々が所定のダイシングラインを少なくとも含む表面開口ダイシングライン領域７及び裏面開口ダイシングライン領域８を形成している。

その結果、ブレードを用いたダイシング工程を、ショットキ電極５及びオーミック電極４ｃの影響を受けることなく、ＳｉＣウエハに対して行うことができるため、ダイシング工程のスループットを向上させるとともに、ダイシング用のブレードの長寿命化にも寄与する効果を奏する。

加えて、ダイシング工程後に、複数のチップＣＰそれぞれにおいて、オーミック電極４ｃ上にメタライズ層１６を形成するため、メタライズ層１６の形成によるダイシング工程への影響を確実に回避することができる効果を奏する。

＜その他＞
上述した実施の形態１〜実施の形態３では、適用するデバイスとしてＳｉＣ−ＳＢＤを示したが、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ等、ウエハ工程で通常、裏面電極を全面に形成し、ダイシング工程により複数のチップに分割する製造方法を実施するデバイスであれば、基板材料の種類も含め、本願発明の半導体装置の製造方法は他にも実施可能であることは勿論である。

この発明の実施の形態１によるＳｉＣ−ＳＢＤの製造方法を示す断面図である。 この発明の実施の形態１によるＳｉＣ−ＳＢＤの製造方法を示す断面図である。 高濃度ｎ型基板１の裏面及び表面からの光学顕微鏡像を模式的に示す説明図である。 表面を上にしたＳｉＣ−ＳＢＤの構造を模式的に示す斜視図である。 裏面を上にしたＳｉＣ−ＳＢＤの構造を模式的に示す斜視図である。 実施の形態１のＳｉＣ−ＳＢＤの製造方法の他の態様（その１）を示す平面図である。 実施の形態１のＳｉＣ−ＳＢＤの製造方法の他の態様（その２）を示す平面図である。 実施の形態１のＳｉＣ−ＳＢＤの製造方法の他の態様（その３）を示す平面図である。 実施の形態３であるＳｉＣ−ＳＢＤの製造方法の一部を示す説明図である。 実施の形態３であるＳｉＣ−ＳＢＤの製造方法の一部を示す説明図である。 実施の形態３であるＳｉＣ−ＳＢＤの製造方法の一部を示す説明図である。

符号の説明

１ 高濃度ｎ型基板、２ 低濃度ｎ型エピタキシャル層、３ ｐ型イオン注入終端領域、４，４ｃ オーミック電極、４ｐ 部分オーミック電極、５ ショットキ電極、６ メタライズ層、６ｐ 部分メタライズ層、７ 表面開口ダイシングライン領域、８ 裏面開口ダイシングライン領域、９ 切断線、１０ ダイシングシート、１１ ダイシングリング。

Claims (9)

1. (a) ＳｉＣを構成材料とする半導体基板の第１主面上に第１の電極を形成するとともに、所定のダイシングラインを少なくとも含む領域に、前記半導体基板の第１主面が露出した第１主面開口ダイシングライン領域を形成するステップと、
   (b) 前記半導体基板の第２主面上に合金材料からなる第２の電極を形成し、前記第２の電極上に金属層を形成するとともに、前記所定のダイシングラインを少なくとも含む領域に、前記半導体基板の第２主面が露出した第２主面開口ダイシングライン領域を形成するステップと、
   (c) 前記ステップ(a) 及び(b) 後に行われ、ブレードを用いたダイシング工程により、前記半導体基板を前記所定のダイシングラインで分割して複数の半導体チップを得るステップとを備える、
   半導体装置の製造方法。
2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
   (d) 前記ステップ(c) より前に実行され、前記半導体基板の第１主面上において前記第１主面開口ダイシングライン領域以外の領域にＴＥＧ領域を形成するステップをさらに備える、
   半導体装置の製造方法。
3. 請求項１あるいは請求項２記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記ステップ(c) は、前記半導体基板の第１主面から第２主面にかけて前記ダイシング工程を実施する、
   半導体装置の製造方法。
4. 請求項１あるいは請求項２記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記ステップ(c) は、前記半導体基板の第２主面から第１主面にかけて前記ダイシング工程を実施する、
   半導体装置の製造方法。
5. 請求項１ないし請求項４のうち、いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記ステップ(b)は、前記半導体基板の第１主面におけるパターンを参照して、少なくとも前記第２の電極を形成するステップを含む、
   半導体装置の製造方法。
6. 請求項１ないし請求項５のうち、いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記第２の電極及び前記金属層は平面視矩形状を呈し、その角部に丸め部を有する、
   半導体装置の製造方法。
7. 請求項１ないし請求項６のうち、いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記ステップ(c) 後に得られる複数の半導体チップのうち、少なくとも一つは複数の第２電極を有する、
   半導体装置の製造方法。
8. (a) 半導体基板の第１主面上に第１の電極を形成するとともに、所定のダイシングラインを少なくとも含む領域に、前記半導体基板の第１主面が露出した第１主面開口ダイシングライン領域を形成するステップと、
   (b) 前記半導体基板の第２主面上に合金材料からなる第２の電極を形成するとともに、前記所定のダイシングラインを少なくとも含む領域に、前記半導体基板の第２主面が露出した第２主面開口ダイシングライン領域を形成するステップと、
   (c) 前記ステップ(a) 及び(b) 後に行われ、ダイシング工程により、前記半導体基板を前記所定のダイシングラインで分割して複数の半導体チップを得るステップと、
   (d) 前記ステップ(c) 後に実行され、前記複数の半導体チップの少なくとも一つにおいて、前記第２の電極上に金属層を形成するステップと、
   を備える半導体装置の製造方法。
9. 請求項８記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記半導体基板は構成材料をＳｉＣとする半導体基板を含み、
   前記第２の電極を構成材料を合金とする第２の電極を含み、
   前記ダイシング工程はフレードを用いたダイシング工程を含む、
   半導体装置の製造方法。

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