JP2013134998A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To process a rear face while protecting an element formation face without limiting a temperature of a semiconductor substrate during a rear face processing step, in a semiconductor device manufacturing method having the rear face processing step.SOLUTION: The semiconductor device manufacturing method includes: a surface processing step of forming at least one part of a semiconductor element on one side of a semiconductor substrate; and a rear face processing step of processing a rear face opposed to one face after the surface processing step. The method also includes: an inorganic film formation step of forming an inorganic protective film across an entire face of one face after the surface processing step and before the rear face processing step; an organic film formation step for forming an organic protective film across an entire face of the inorganic protective film and then patterning the organic protective film after the inorganic film formation step and before the rear face processing step; and an inorganic film removing step of removing one part of the inorganic protective film with the organic protective film as a mask after the rear face processing step.

Description

本発明は、裏面処理工程を備える半導体装置の製造方法、およびその方法により製造される半導体装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a back surface treatment step, and a semiconductor device manufactured by the method.

半導体装置の製造方法として、第1主面(以下、素子形成面と示す)に半導体素子が形成された半導体基板を製造する表面処理工程と、半導体基板の素子形成面と反対側の第2主面(以下、裏面と示す)にバックグラインドやイオン注入等の処理を行う裏面処理工程と、を備えた半導体装置の製造方法がある。   As a method for manufacturing a semiconductor device, a surface treatment process for manufacturing a semiconductor substrate having a semiconductor element formed on a first main surface (hereinafter referred to as an element formation surface), and a second main surface on the opposite side of the element formation surface of the semiconductor substrate There is a method for manufacturing a semiconductor device including a back surface processing step for performing processing such as back grinding and ion implantation on a surface (hereinafter referred to as a back surface).

このような裏面処理工程においては、素子形成面がステージに触れた状態で半導体基板の裏面の処理が行われる。このため、素子形成面に形成された半導体素子に傷がつき、半導体装置の品質低下が懸念される。   In such a back surface processing step, the back surface of the semiconductor substrate is processed with the element formation surface in contact with the stage. For this reason, the semiconductor element formed on the element formation surface is damaged, and there is a concern that the quality of the semiconductor device may be degraded.

この問題を解決するために、特許文献1では、素子形成面に剥離可能な保護テープを貼り付けた後に、裏面処理工程を行う方法が提案されている。この方法によれば、裏面処理工程時に、素子形成面がステージと直接接触することを防止でき、素子形成面を傷つけることなく、裏面の処理を行うことができる。   In order to solve this problem, Patent Document 1 proposes a method of performing a back surface treatment step after applying a peelable protective tape to the element formation surface. According to this method, the element forming surface can be prevented from coming into direct contact with the stage during the back surface processing step, and the back surface can be processed without damaging the element forming surface.

特開2002−270676号公報JP 2002-270676 A

しかしながら、特許文献1の方法を用いる場合、裏面処理工程において、半導体基板の温度が、保護テープの耐熱温度以上となる工程を実施することができない。なお、特許文献1には、前記の耐熱温度以上となる工程において、半導体基板を冷却しつつ工程を実施することが提案されている。しかしながら、アッシングやスパッタといった工程においては、冷却しながらであっても、半導体基板の温度が、一般的に知られた保護テープの耐熱温度(約150℃)を超える温度まで到達することが考えられる。また、冷却のための設備を必要とするなどの問題を生じる。   However, when the method of Patent Document 1 is used, a process in which the temperature of the semiconductor substrate is equal to or higher than the heat-resistant temperature of the protective tape cannot be performed in the back surface treatment process. In Patent Document 1, it is proposed to perform the process while cooling the semiconductor substrate in the process at which the temperature exceeds the above-mentioned heat resistance temperature. However, in processes such as ashing and sputtering, it is considered that the temperature of the semiconductor substrate reaches a temperature exceeding the generally known heat resistance temperature of the protective tape (about 150 ° C.) even while cooling. . In addition, problems such as the need for cooling equipment arise.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、裏面処理工程を備える半導体装置の製造方法において、裏面処理工程時の半導体基板の温度を制限することなく、素子形成面を保護しつつ裏面処理を行うことを目的とする。また、その製造方法により製造される半導体装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in a method for manufacturing a semiconductor device including a back surface processing step, while protecting the element formation surface without limiting the temperature of the semiconductor substrate during the back surface processing step. The purpose is to perform backside processing. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufactured by the manufacturing method.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、
半導体基板の一面側に、半導体素子の少なくとも一部を形成する表面処理工程と、
表面処理工程の後に、一面と反対側の裏面の加工を行う裏面処理工程と、を備える半導体装置の製造方法であって、
表面処理工程の後、裏面処理工程の前に、一面の全面に亘って無機保護膜を形成する無機膜形成工程と、
無機膜形成工程の後、裏面処理工程の前に、無機保護膜の全面に亘って有機保護膜を形成した後、有機保護膜をパターニングする有機膜形成工程と、
裏面処理工程の後、有機保護膜をマスクとして無機保護膜の一部を除去する無機膜除去工程と、を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
A surface treatment step of forming at least a part of the semiconductor element on one surface side of the semiconductor substrate;
After the surface treatment step, a back surface treatment step for processing the back surface opposite to the one surface, and a method for manufacturing a semiconductor device,
After the surface treatment step, before the back surface treatment step, an inorganic film forming step for forming an inorganic protective film over the entire surface of one surface;
After the inorganic film forming step, before the back surface treatment step, after forming the organic protective film over the entire surface of the inorganic protective film, an organic film forming step of patterning the organic protective film;
And an inorganic film removing step of removing a part of the inorganic protective film using the organic protective film as a mask after the back surface treatment process.

この方法に従えば、裏面処理工程前において、無機膜形成工程により、半導体基板の一面側の全面に亘って無機保護膜が形成される。そして、有機膜形成工程により、無機保護膜上の一部に有機保護膜が形成される。このため、裏面処理工程時において、一面側が接触するように、半導体基板をステージ等に載せても、半導体基板の一面側に形成された半導体素子を一面側の全面に亘って傷つけることなく、裏面の加工を行うことができる。また、この方法は、保護テープを用いない方法であり、裏面処理工程時の半導体基板の温度が、保護テープの耐熱温度の制限を受けないようにできる。また、本発明に係る製造方法で製造された半導体装置は、半導体素子の一面側を保護する膜として、無機保護膜と有機保護膜とを有している。これにより、裏面処理工程や半導体素子の使用環境の負荷による保護膜の経時劣化を抑制することができる。一般に、無機材料は有機材料よりも硬度や融点が高い。すなわち、有機保護膜が裏面処理工程時に受けた傷の進行を、無機保護膜により抑制することができる。したがって、傷が、半導体素子のうち、無機保護膜に覆われた部分に到達することを抑制することができる。   According to this method, the inorganic protective film is formed over the entire surface on the one surface side of the semiconductor substrate by the inorganic film forming step before the back surface treatment step. And an organic protective film is formed in a part on an inorganic protective film by an organic film formation process. For this reason, even when the semiconductor substrate is placed on a stage or the like so that the one surface side comes into contact during the back surface treatment process, the semiconductor element formed on one surface side of the semiconductor substrate is not damaged over the entire surface of the one surface side. Can be processed. In addition, this method is a method that does not use a protective tape, and the temperature of the semiconductor substrate during the back surface treatment step can be prevented from being limited by the heat-resistant temperature of the protective tape. In addition, the semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to the present invention includes an inorganic protective film and an organic protective film as a film for protecting one surface side of the semiconductor element. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the protective film over time due to the load on the back surface treatment process and the use environment of the semiconductor element. In general, inorganic materials have higher hardness and melting point than organic materials. That is, the progress of scratches that the organic protective film has received during the back surface treatment process can be suppressed by the inorganic protective film. Therefore, it can suppress that a damage | wound reaches | attains the part covered with the inorganic protective film among semiconductor elements.

上記した発明は、とくに、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(以下、IGBTと示す)の製造方法に適用することができる。すなわち、請求項2に記載のように、
半導体素子として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを形成し、
表面処理工程として、
第1導電型の半導体基板の一面側表層に、第2導電型のベース層を形成し、
該ベース層の表層に第1導電型のエミッタ層を複数形成するとともに、
半導体基板の一面側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を複数形成する拡散層およびゲート形成工程と、
半導体基板の一面上に、ゲート電極を覆うように絶縁膜を形成するとともに、各ゲート電極に対応して絶縁膜に複数のコンタクトホールを形成する絶縁膜形成工程と、
各コンタクトホールを介して複数のゲート電極と電気的に接続されるようにゲートラインを形成するゲートライン形成工程と、
ベース層およびエミッタ層と電気的に接続され、且つ、絶縁膜におけるゲートライン形成部分を除く部分を被覆するように、エミッタ電極を形成するエミッタ電極形成工程と、を有し、
裏面処理工程として、
裏面から半導体基板を研削して薄肉化するバックグラインド工程と、
研削後の半導体基板における裏面側表層に第2導電型のコレクタ層を形成するとともに、半導体基板の裏面に、コレクタ層と電気的に接続されるコレクタ電極を形成するコレクタ電極形成工程と、を有し、
有機膜形成工程では、エミッタ電極のうち、外部に露出されるパッド領域を除く縁領域およびゲートライン全体とオーバーラップするように、有機保護膜をパターニングし、
無機膜除去工程では、有機保護膜をマスクとして無機保護膜の一部を除去し、エミッタ電極のパッド領域を外部に露出させるような製造方法とすることができる。
The above-described invention can be applied particularly to a method for manufacturing an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as IGBT). That is, as described in claim 2,
As a semiconductor element, an insulated gate bipolar transistor is formed,
As a surface treatment process,
Forming a second conductivity type base layer on a surface layer of one surface of the first conductivity type semiconductor substrate;
Forming a plurality of first conductivity type emitter layers on the surface of the base layer;
A diffusion layer and a gate forming step for forming a plurality of gate electrodes through a gate insulating film on one surface side of the semiconductor substrate;
Forming an insulating film on one surface of the semiconductor substrate so as to cover the gate electrode and forming a plurality of contact holes in the insulating film corresponding to each gate electrode;
Forming a gate line so as to be electrically connected to a plurality of gate electrodes through each contact hole; and
An emitter electrode forming step for forming an emitter electrode so as to be electrically connected to the base layer and the emitter layer and to cover a portion of the insulating film excluding the gate line forming portion;
As a backside treatment process,
A back-grinding process to thin the semiconductor substrate by grinding it from the backside;
A collector electrode forming step of forming a collector layer of the second conductivity type on the back surface side surface of the ground semiconductor substrate and forming a collector electrode electrically connected to the collector layer on the back surface of the semiconductor substrate; And
In the organic film forming step, the organic protective film is patterned so as to overlap with the entire edge line and the gate line except the pad area exposed to the outside of the emitter electrode,
In the inorganic film removing step, a part of the inorganic protective film can be removed using the organic protective film as a mask, and the pad region of the emitter electrode can be exposed to the outside.

これによれば、裏面処理工程において、無機保護膜および有機保護膜により、ゲート電極上の絶縁膜、ゲートライン、およびエミッタ電極が直接ステージ等に接触することがないようにできる。換言すれば、絶縁膜、ゲートライン、およびエミッタ電極を傷つけることなく、裏面処理工程を行うことができる。このため、絶縁膜に傷が付くことによる耐圧低下や、ゲートラインおよびエミッタ電極が断線することを抑制することができるとともに、抵抗率の変化を抑制することができる。また、無機膜除去工程により無機保護膜が除去され、一面側に露出したエミッタ電極のパッド領域は、外部回路と接続するためのはんだ等との接着面となる。本発明によれば、上記のエミッタ電極のパッド領域に裏面処理工程起因の傷を生じないようにできるため、エミッタ電極とはんだ等との接続強度を高くすることができ、接続信頼性を向上させることができる。また、本発明に係る製造方法により製造されるIGBTは、ゲートラインを覆うようにして無機保護膜を有し、無機保護膜上に有機保護膜を有することとなる。このため、有機保護膜が裏面処理工程時に受けた傷の進行を、無機保護膜により抑制することができる。したがって、傷がゲートラインに到達することを抑制することができる。縦型IGBTでは、エミッタ電極と外部回路との接続において、例えば、エミッタ電極の上にはんだを導入して外部回路の端子等を固定する。そして、端子等を固定する際に、はんだがゲートラインを覆う保護膜上に位置することがある。上記したように、有機保護膜が裏面処理工程時に受けた傷の進行を、無機保護膜により抑制することによって、保護膜上のはんだが保護膜内に浸入することを抑制でき、ゲートラインとエミッタ電極とのはんだを介したショートを抑制することができる。   According to this, in the back surface treatment step, the insulating film, the gate line, and the emitter electrode on the gate electrode can be prevented from directly contacting the stage or the like by the inorganic protective film and the organic protective film. In other words, the back surface treatment process can be performed without damaging the insulating film, the gate line, and the emitter electrode. For this reason, it is possible to suppress a decrease in breakdown voltage due to scratches on the insulating film and disconnection of the gate line and the emitter electrode, and it is possible to suppress a change in resistivity. Further, the inorganic protective film is removed by the inorganic film removing step, and the pad region of the emitter electrode exposed on the one surface side becomes an adhesive surface with solder or the like for connecting to an external circuit. According to the present invention, since the scratch caused by the back surface treatment process can be prevented from occurring in the pad region of the emitter electrode, the connection strength between the emitter electrode and the solder can be increased, and the connection reliability is improved. be able to. Moreover, IGBT manufactured with the manufacturing method which concerns on this invention has an inorganic protective film so that a gate line may be covered, and will have an organic protective film on an inorganic protective film. For this reason, the progress of the damage | wound which the organic protective film received at the time of a back surface process can be suppressed by an inorganic protective film. Therefore, it is possible to suppress the scratch from reaching the gate line. In the vertical IGBT, in connecting the emitter electrode and the external circuit, for example, solder is introduced onto the emitter electrode to fix the terminal of the external circuit and the like. And when fixing a terminal etc., a solder may be located on the protective film which covers a gate line. As described above, by suppressing the progress of the scratches that the organic protective film received during the back surface treatment process with the inorganic protective film, the solder on the protective film can be prevented from entering the protective film, and the gate line and the emitter A short circuit via solder with the electrode can be suppressed.

請求項3に記載のように、半導体ウェハはシリコンからなり、無機保護膜はシリコンナイトライド膜またはシリコン酸化膜であり、有機保護膜はポリイミド系樹脂からなることが好ましい。   Preferably, the semiconductor wafer is made of silicon, the inorganic protective film is a silicon nitride film or a silicon oxide film, and the organic protective film is made of a polyimide resin.

このような方法とすることにより、現行の半導体装置の製造プロセスで本発明を実現することができる。換言すれば、現行の製造ラインを流用して、本発明に係る半導体装置の製造方法を実現することができる。   By adopting such a method, the present invention can be realized in the current manufacturing process of a semiconductor device. In other words, the manufacturing method of the semiconductor device according to the present invention can be realized by diverting the current manufacturing line.

また、請求項4に記載の発明は、
請求項2または請求項3に記載の製造方法により製造される半導体装置であって、
半導体素子として、ゲート電極およびゲート絶縁膜が、半導体基板の一面側の表面からベース層を貫いて形成されたトレンチ型絶縁ゲートバイポーラトランジスタを有することを特徴としている。
The invention according to claim 4
A semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to claim 2 or 3,
As a semiconductor element, there is a trench type insulated gate bipolar transistor in which a gate electrode and a gate insulating film are formed through a base layer from a surface on one surface side of a semiconductor substrate.

本発明に係る半導体装置の作用効果は、請求項2または請求項3に記載の作用効果と同じであるため、その記載を省略する。   Since the operational effects of the semiconductor device according to the present invention are the same as the operational effects described in claim 2 or claim 3, the description thereof is omitted.

第1実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す上面図である。1 is a top view illustrating a schematic configuration of a semiconductor device according to a first embodiment. 図1に一点鎖線で示す領域IIの断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view of the area | region II shown with a dashed-dotted line in FIG. 拡散層およびゲート形成工程を示す断面図であり、(a)は図2におけるyz断面、(b)は図2におけるxz断面を示す。3A and 3B are cross-sectional views showing a diffusion layer and a gate forming step, where FIG. 2A shows a yz cross section in FIG. 2 and FIG. 2B shows an xz cross section in FIG. ゲートライン形成工程およびエミッタ電極形成工程を示す断面図であり、(a)は図2におけるyz断面、(b)は図2におけるxz断面を示す。3A and 3B are cross-sectional views showing a gate line forming step and an emitter electrode forming step, where FIG. 2A shows a yz cross section in FIG. 2 and FIG. 無機膜形成工程を示す断面図であり、(a)は図2におけるyz断面、(b)は図2におけるxz断面を示す。It is sectional drawing which shows an inorganic film formation process, (a) shows the yz cross section in FIG. 2, (b) shows the xz cross section in FIG. 有機膜形成工程を示す断面図であり、(a)は図2におけるyz断面、(b)は図2におけるxz断面を示す。It is sectional drawing which shows an organic film formation process, (a) shows the yz cross section in FIG. 2, (b) shows the xz cross section in FIG. 裏面処理工程を示す断面図であり、(a)は図2におけるyz断面、(b)は図2におけるxz断面を示す。It is sectional drawing which shows a back surface process, (a) shows yz cross section in FIG. 2, (b) shows xz cross section in FIG. 無機膜除去工程を示す断面図であり、(a)は図2におけるyz断面、(b)は図2におけるxz断面を示す。It is sectional drawing which shows an inorganic film removal process, (a) shows the yz cross section in FIG. 2, (b) shows the xz cross section in FIG. 第2実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 拡散層およびゲート形成工程を示す断面図であり、(a)は図9におけるyz断面、(b)は図9におけるxz断面を示す。It is sectional drawing which shows a diffusion layer and a gate formation process, (a) shows yz cross section in FIG. 9, (b) shows xz cross section in FIG. ゲートライン形成工程およびエミッタ電極形成工程を示す断面図であり、(a)は図9におけるyz断面、(b)は図2におけるxz断面を示す。It is sectional drawing which shows a gate line formation process and an emitter electrode formation process, (a) shows yz cross section in FIG. 9, (b) shows xz cross section in FIG. 無機膜形成工程を示す断面図であり、(a)は図9におけるyz断面、(b)は図9におけるxz断面を示す。It is sectional drawing which shows an inorganic film formation process, (a) shows the yz cross section in FIG. 9, (b) shows the xz cross section in FIG. 有機膜形成工程を示す断面図であり、(a)は図9におけるyz断面、(b)は図9におけるxz断面を示す。It is sectional drawing which shows an organic film formation process, (a) shows the yz cross section in FIG. 9, (b) shows the xz cross section in FIG. 裏面処理工程を示す断面図であり、(a)は図9におけるyz断面、(b)は図9におけるxz断面を示す。It is sectional drawing which shows a back surface process, (a) shows yz cross section in FIG. 9, (b) shows xz cross section in FIG. 無機膜除去工程を示す断面図であり、(a)は図9におけるyz断面、(b)は図9におけるxz断面を示す。It is sectional drawing which shows an inorganic film removal process, (a) shows the yz cross section in FIG. 9, (b) shows the xz cross section in FIG. 第3実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す上面図である。It is a top view which shows schematic structure of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment. 図16に一点鎖線で示す領域XVIIの断面斜視図である。FIG. 17 is a cross-sectional perspective view of a region XVII indicated by a dashed line in FIG. 16.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。また、各図相互において、互いに直交するx方向とy方向により規定されるxy平面と、xy平面に直交するz方向を定義する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts. Moreover, in each figure, the xy plane prescribed | regulated by the mutually orthogonal x direction and y direction, and z direction orthogonal to an xy plane are defined.

(第1実施形態)
最初に、図1および図2を参照して、本実施形態に係る半導体装置の概略構成について説明する。
(First embodiment)
First, a schematic configuration of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

本実施形態に係る半導体装置10は、半導体基板11に構成された半導体素子として、トレンチゲート構造の縦型絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)を有している。このIGBTは、xy平面に沿う平面形状が略矩形状をなす半導体基板11(チップ)において、中央の素子形成領域11cに形成されている。素子形成領域11cを取り囲む外周領域11eには、図示しないガードリングなどの耐圧構造が構成されている。   The semiconductor device 10 according to the present embodiment includes a vertical insulated gate bipolar transistor (IGBT) having a trench gate structure as a semiconductor element formed on the semiconductor substrate 11. The IGBT is formed in the central element formation region 11c in the semiconductor substrate 11 (chip) whose planar shape along the xy plane is substantially rectangular. A breakdown voltage structure such as a guard ring (not shown) is formed in the outer peripheral region 11e surrounding the element forming region 11c.

本実施形態では、半導体基板11として、不純物濃度が1×1014cm−3程度とされたn導電型(n)の単結晶バルクシリコン基板を用いている。素子形成領域11cにおいて、半導体基板11の一面11a側表層には、不純物濃度が2×1017cm−3程度とされたp導電型(p)のベース層12が形成されている。このベース層12には、該ベース層12を貫通し、y方向に延びるトレンチ20が選択的に形成されている。そして、トレンチ20の壁面に形成されたゲート絶縁膜21を介してトレンチ20内に導電材料(例えば、不純物濃度が1×1020cm−3程度のポリシリコン)が充填され、トレンチ構造のゲート電極22が複数形成されている。各ゲート電極22は、y方向に延び、且つ、x方向に沿って所定ピッチで繰り返し形成されている。このように、ストライプ状に設けられたゲート電極22により、ベース層12は、x方向に沿って並設され、互いに電気的に分離された複数の領域に区画されている。 In the present embodiment, an n conductivity type (n ) single crystal bulk silicon substrate having an impurity concentration of about 1 × 10 14 cm −3 is used as the semiconductor substrate 11. In the element formation region 11c, a p-conductivity type (p) base layer 12 having an impurity concentration of about 2 × 10 17 cm −3 is formed on the surface layer on the one surface 11a side of the semiconductor substrate 11. The base layer 12 is selectively formed with a trench 20 that penetrates the base layer 12 and extends in the y direction. Then, a conductive material (for example, polysilicon having an impurity concentration of about 1 × 10 20 cm −3 ) is filled in the trench 20 through the gate insulating film 21 formed on the wall surface of the trench 20, and the gate electrode having the trench structure A plurality of 22 are formed. Each gate electrode 22 extends in the y direction and is repeatedly formed at a predetermined pitch along the x direction. As described above, the base layer 12 is arranged in parallel along the x direction by the gate electrodes 22 provided in stripes, and is partitioned into a plurality of regions that are electrically separated from each other.

ベース層12の一面11a側表層には、半導体基板11よりも不純物濃度の高い領域として、ゲート絶縁膜21の側面部位に隣接するn導電型(n)のエミッタ層13が選択的に形成されている。なお、エミッタ層13は、不純物濃度が1×1020cm−3程度である。 An n conductivity type (n + ) emitter layer 13 adjacent to the side surface portion of the gate insulating film 21 is selectively formed as a region having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate 11 on the surface layer on the one surface 11 a side of the base layer 12. ing. The emitter layer 13 has an impurity concentration of about 1 × 10 20 cm −3 .

素子形成領域11cにおいて、半導体基板11の一面11a上には、後述するゲートライン23とベース層12およびエミッタ層13とを電気的に分離するための絶縁膜24が選択的に形成されている。この絶縁膜24は、ゲート絶縁膜21およびゲート電極22を覆うように、トレンチ20に沿って(すなわちy方向に沿って)形成されたストライプ状の部分(ストライプ部24a)と、x方向に沿って形成され、ストライプ部24aを連結する連結部とを有する。   In the element formation region 11 c, an insulating film 24 for electrically separating a gate line 23, which will be described later, the base layer 12 and the emitter layer 13, is selectively formed on the one surface 11 a of the semiconductor substrate 11. The insulating film 24 includes a striped portion (stripe portion 24a) formed along the trench 20 (that is, along the y direction) so as to cover the gate insulating film 21 and the gate electrode 22, and along the x direction. And a connecting portion that connects the stripe portions 24a.

ゲートライン23は、素子形成領域11cにおいて、絶縁膜24のうち、連結部上に形成されている。そして、外周領域11eに形成されたゲートライン23を介して、y方向における一方の外周領域11eに形成されたゲートパッド25と電気的に接続されている。これらゲートライン23およびゲートパッド25は一体的に形成されている。また、ゲートライン23は、素子形成領域11cにおいて、絶縁膜24のストライプ部24aと連結部の交差するポイントで、コンタクトホール26を介してゲート電極22と電気的に接続されている。   The gate line 23 is formed on the connecting portion of the insulating film 24 in the element formation region 11c. And it is electrically connected to the gate pad 25 formed in one outer peripheral region 11e in the y direction through the gate line 23 formed in the outer peripheral region 11e. The gate line 23 and the gate pad 25 are integrally formed. Further, the gate line 23 is electrically connected to the gate electrode 22 through the contact hole 26 at a point where the stripe portion 24a of the insulating film 24 and the connecting portion intersect in the element formation region 11c.

エミッタ電極30は、素子形成領域11cの殆どの領域に形成されている。具体的には、半導体基板11の一面11aに露出されたベース層12およびエミッタ層13の部分に接して設けられるとともに、ゲートライン23と接触しないように、絶縁膜24上の一部にも一体的に設けられている。   The emitter electrode 30 is formed in almost all the element formation region 11c. Specifically, it is provided in contact with the portion of the base layer 12 and the emitter layer 13 exposed on the one surface 11 a of the semiconductor substrate 11 and is also integrated with a part on the insulating film 24 so as not to contact the gate line 23. Provided.

そして、エミッタ電極30のうち、外部に露出されるパッド領域30aを除く縁領域30bと、ゲートライン23とを覆うように、保護膜40が形成されている。換言すれば、半導体基板11の一面11a側において、エミッタ電極30のパッド領域30aとゲートパッド25のみが、保護膜40から露出されている。この保護膜40は、無機保護膜41と有機保護膜42とからなり、半導体基板11の一面11a上に無機保護膜41が形成され、無機保護膜41上に有機保護膜42が形成されている。本実施形態において、無機保護膜41は、例えば、シリコンナイトライド(SiN)膜であり、有機保護膜42は、例えば、ポリイミド系樹脂とすることができる。   A protective film 40 is formed so as to cover the gate line 23 and the edge region 30b excluding the pad region 30a exposed to the outside in the emitter electrode 30. In other words, only the pad region 30 a and the gate pad 25 of the emitter electrode 30 are exposed from the protective film 40 on the one surface 11 a side of the semiconductor substrate 11. The protective film 40 includes an inorganic protective film 41 and an organic protective film 42, the inorganic protective film 41 is formed on one surface 11 a of the semiconductor substrate 11, and the organic protective film 42 is formed on the inorganic protective film 41. . In the present embodiment, the inorganic protective film 41 is, for example, a silicon nitride (SiN) film, and the organic protective film 42 can be, for example, a polyimide resin.

一方、半導体基板11における一面11aと反対の裏面11b側の表層には、p導電型(p)のコレクタ層14が形成されている。そして、裏面11b全面にコレクタ電極31が形成され、このコレクタ電極31はコレクタ層14と電気的に接続されている。なお、コレクタ層14は、不純物濃度が7×1017cm−3程度である。 On the other hand, a p conductivity type (p + ) collector layer 14 is formed on the surface layer of the semiconductor substrate 11 on the back surface 11b side opposite to the one surface 11a. A collector electrode 31 is formed on the entire back surface 11 b, and the collector electrode 31 is electrically connected to the collector layer 14. The collector layer 14 has an impurity concentration of about 7 × 10 17 cm −3 .

次に、図2〜図8を参照して本実施形態に係る半導体装置10の製造方法について説明する。なお、図3〜図8において、(a)は図2におけるyz断面を、(b)はxz断面を示している。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 8, (a) shows the yz section in FIG. 2, and (b) shows the xz section.

先ず、拡散層およびゲート形成工程を実施する。図3(a),(b)に示すように、半導体基板11の一面11a側の表層にホウ素等の不純物をドープして、p型のベース層12を形成する。そして、半導体基板11の一面11a側の表面からベース層12を貫通し、y方向に延びる様態でトレンチ20を形成する。そして、トレンチ20の内壁に、例えば酸化シリコン(SiO)からなるゲート絶縁膜21を形成した後、トレンチ20内部に例えばドープトポリシリコンを充填してゲート電極22を形成する。そして、x方向においてトレンチ20の側面部位に隣接し、ベース層12の表層にy方向に延びるように、リン等の不純物をドープしてn型のエミッタ層13を複数形成する。なお、トレンチ20とエミッタ層13の形成順は上記に限られるものではない。すなわち、エミッタ層13を一面11aに露出しつつベース層12に囲まれるように形成した後に、エミッタ層13およびベース層12を貫通するようにトレンチ20を形成し、その後、ゲート絶縁膜21、ゲート電極22を形成するようにしてもよい。 First, a diffusion layer and gate formation process is performed. As shown in FIGS. 3A and 3B, a p-type base layer 12 is formed by doping an impurity such as boron in the surface layer on the one surface 11 a side of the semiconductor substrate 11. Then, the trench 20 is formed so as to penetrate the base layer 12 from the surface on the one surface 11a side of the semiconductor substrate 11 and extend in the y direction. Then, after forming a gate insulating film 21 made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ) on the inner wall of the trench 20, the gate electrode 22 is formed by filling the trench 20 with, for example, doped polysilicon. Then, a plurality of n + -type emitter layers 13 are formed by doping impurities such as phosphorus adjacent to the side surface portion of the trench 20 in the x direction and extending in the y direction on the surface layer of the base layer 12. The order of forming the trench 20 and the emitter layer 13 is not limited to the above. That is, the emitter layer 13 is formed so as to be exposed to the one surface 11a and surrounded by the base layer 12, and then the trench 20 is formed so as to penetrate the emitter layer 13 and the base layer 12, and then the gate insulating film 21, the gate The electrode 22 may be formed.

次いで、絶縁膜形成工程を実施する。図3(a),(b)に示すように、ゲート電極22および後述するゲートライン23の形成位置に対応する一面11aを覆うように絶縁膜24を形成する。これにより、絶縁膜24のストライプ部24aと連結部が形成される。そして、絶縁膜24のうち、ストライプ部24aと連結部が交差するポイントにコンタクトホール26を形成する。   Next, an insulating film forming step is performed. As shown in FIGS. 3A and 3B, an insulating film 24 is formed so as to cover one surface 11a corresponding to the formation position of the gate electrode 22 and a gate line 23 described later. Thereby, the stripe part 24a and the connection part of the insulating film 24 are formed. Then, a contact hole 26 is formed in the insulating film 24 at a point where the stripe portion 24a and the connecting portion intersect.

次いで、ゲートライン形成工程およびエミッタ電極形成工程を実施する。図4(a),(b)に示すように、ゲートライン23を、絶縁膜24における連結部および外周領域11eの上に形成する。このときゲートライン23は、コンタクトホール26を介してゲート電極22と接続される。このゲートライン形成工程において、ゲートパッド25もゲートライン23と一体的に形成する。また、エミッタ電極30を、一面11aに露出したベース層12およびエミッタ層13と接しつつ、ゲートライン23と接触しないように、絶縁膜24の一部(連結部)を覆って形成する。なお、本実施形態におけるエミッタ電極30およびゲートライン23は、それらの構成材料としてアルミニウムを用いることができ、スパッタリング法により形成することができる。   Next, a gate line formation step and an emitter electrode formation step are performed. As shown in FIGS. 4A and 4B, the gate line 23 is formed on the connecting portion in the insulating film 24 and the outer peripheral region 11e. At this time, the gate line 23 is connected to the gate electrode 22 through the contact hole 26. In this gate line formation step, the gate pad 25 is also formed integrally with the gate line 23. Further, the emitter electrode 30 is formed so as to cover a part (connecting portion) of the insulating film 24 so as to be in contact with the base layer 12 and the emitter layer 13 exposed on the one surface 11a but not to be in contact with the gate line 23. In addition, the emitter electrode 30 and the gate line 23 in this embodiment can use aluminum as those constituent materials, and can be formed by sputtering method.

以上の工程が、本実施形態における表面処理工程に相当する。   The above process corresponds to the surface treatment process in the present embodiment.

次いで、無機膜形成工程を実施する。図5(a),(b)に示すように、エミッタ電極30、ゲートライン23および絶縁膜24の全面を覆うように、すなわち、半導体基板11の一面11a全面を覆うように、無機保護膜41を形成する。本実施形態では、例えば、シリコンナイトライド(SiN)を、プラズマCVD法を用いて堆積させることにより形成する。   Next, an inorganic film forming step is performed. As shown in FIGS. 5A and 5B, the inorganic protective film 41 covers the entire surface of the emitter electrode 30, the gate line 23, and the insulating film 24, that is, covers the entire surface of the one surface 11 a of the semiconductor substrate 11. Form. In the present embodiment, for example, silicon nitride (SiN) is formed by deposition using a plasma CVD method.

次いで、有機膜形成工程を実施する。図6(a),(b)に示すように、無機膜形成工程により形成した無機保護膜41上の全面に亘って、有機保護膜42を、スピンコータを用いて塗布する。そして、有機保護膜42がゲートライン23の全面およびエミッタ電極30の縁領域30bとオーバーラップするようにパターニングする。本実施形態では、有機保護膜42の構成材料として、例えば、ポリイミド系樹脂を用いることができる。   Next, an organic film forming step is performed. As shown in FIGS. 6A and 6B, an organic protective film 42 is applied using a spin coater over the entire surface of the inorganic protective film 41 formed by the inorganic film forming step. Then, the organic protective film 42 is patterned so as to overlap the entire surface of the gate line 23 and the edge region 30 b of the emitter electrode 30. In the present embodiment, as a constituent material of the organic protective film 42, for example, a polyimide resin can be used.

次いで、裏面処理工程を実施する。図7(a),(b)に示すように、裏面処理工程においては、半導体基板11の一面11a側をステージ100に載せて一面11aと反対の裏面11b側の加工を行う。すなわち、有機保護膜42をステージ100に接触させつつ、裏面11bの加工を行う。本実施形態では、裏面処理工程として、半導体基板11を裏面11b側から研削して薄肉化するバックグラインド工程と、裏面11bの表層にコレクタ層14を形成した後に、裏面11bに接触するコレクタ電極31を形成するコレクタ形成工程と、を有する例を示す。バックグラインド工程では、有機保護膜42をステージ100に接触させつつ、図示しない砥石を用いて裏面11b側から圧力を加えながら研削を行い、半導体基板11を薄肉化する。また、コレクタ形成工程では、裏面11bにホウ素等の不純物のドープを行い、裏面11bの全面にコレクタ層14を形成する。そして、スパッタリング法によりアルミニウムからなるコレクタ電極31を裏面11bの表面に形成する。なお、半導体基板11に構成された半導体素子として、IGBTとともに別の素子を形成することがある。例えば、フリーホイールダイオードがIGBTとともに一体的に形成されたRC−IGBTを製造することがある。この場合、コレクタ形成工程において、裏面11bにホウ素等の不純物のドープを行い、裏面11bの全面にコレクタ層14を形成する。そして、図示しないレジストマスクを形成し、リン等の不純物のドープを行い図示しないカソード層を選択的に形成する。その後、アッシングによりレジストマスクを除去し、スパッタリング法によりアルミニウムからなるコレクタ電極31を形成する。   Next, a back surface treatment process is performed. As shown in FIGS. 7A and 7B, in the back surface processing step, the one surface 11a side of the semiconductor substrate 11 is placed on the stage 100 and the back surface 11b side opposite to the one surface 11a is processed. That is, the back surface 11 b is processed while the organic protective film 42 is in contact with the stage 100. In the present embodiment, as the back surface processing step, a back grinding step in which the semiconductor substrate 11 is ground and thinned from the back surface 11b side, and a collector electrode 31 that contacts the back surface 11b after forming the collector layer 14 on the surface layer of the back surface 11b. An example having a collector forming step of forming In the back grinding process, while the organic protective film 42 is in contact with the stage 100, grinding is performed using a grindstone (not shown) while applying pressure from the back surface 11b side, so that the semiconductor substrate 11 is thinned. In the collector forming step, the back surface 11b is doped with an impurity such as boron, and the collector layer 14 is formed on the entire back surface 11b. And the collector electrode 31 which consists of aluminum is formed in the surface of the back surface 11b by sputtering method. Note that another element may be formed together with the IGBT as the semiconductor element configured on the semiconductor substrate 11. For example, an RC-IGBT in which a free wheel diode is integrally formed with an IGBT may be manufactured. In this case, in the collector forming step, the back surface 11b is doped with impurities such as boron, and the collector layer 14 is formed on the entire back surface 11b. Then, a resist mask (not shown) is formed, and a cathode layer (not shown) is selectively formed by doping impurities such as phosphorus. Thereafter, the resist mask is removed by ashing, and a collector electrode 31 made of aluminum is formed by sputtering.

次いで、無機膜除去工程を実施する。図8(a),(b)に示すように、半導体基板11の一面11a側に形成した無機保護膜41を、有機保護膜42をマスクとして異方性ドライエッチングし、エミッタ電極30のパッド領域30aを露出させる。   Next, an inorganic film removing step is performed. As shown in FIGS. 8A and 8B, the inorganic protective film 41 formed on the one surface 11a side of the semiconductor substrate 11 is anisotropically dry-etched using the organic protective film 42 as a mask, and a pad region of the emitter electrode 30 is obtained. 30a is exposed.

以上の工程により、本実施形態に係る半導体装置10を製造することができる。   The semiconductor device 10 according to this embodiment can be manufactured through the above steps.

次に、本実施形態に係る半導体装置10およびその製造方法の作用効果について説明する。   Next, functions and effects of the semiconductor device 10 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係る半導体装置10の製造方法では、裏面処理工程において、無機保護膜41および有機保護膜42の形成された一面11a側がステージ100に接触するように、半導体基板11を配置する。   In the manufacturing method of the semiconductor device 10 according to the present embodiment, the semiconductor substrate 11 is disposed so that the one surface 11a side on which the inorganic protective film 41 and the organic protective film 42 are formed is in contact with the stage 100 in the back surface treatment process.

裏面処理工程のうち、バックグラインド工程においては、裏面11bを砥石により研削する際、有機保護膜42の存在により、有機保護膜42が形成されていない部分が傷付くことを抑制することができる。換言すれば、無機保護膜41のみが形成された部分が傷付くことを抑制することができる。しかしながら、研削時の圧力によっては、半導体基板11がステージ100側に湾曲するように変形し、無機保護膜41がステージ100に接触することがある。この場合でも、半導体基板11が無機保護膜41を有することにより、半導体素子のうち、半導体基板11の一面11a側に形成された部分、すなわち、エミッタ電極30、ゲートライン23および絶縁膜24がステージ100との接触により傷付くことを防止することができる。   Among the back surface processing steps, in the back grinding step, when the back surface 11b is ground with a grindstone, the presence of the organic protective film 42 can prevent the portion where the organic protective film 42 is not formed from being damaged. In other words, it can suppress that the part in which only the inorganic protective film 41 was formed was damaged. However, depending on the pressure during grinding, the semiconductor substrate 11 may be deformed so as to bend toward the stage 100, and the inorganic protective film 41 may come into contact with the stage 100. Even in this case, since the semiconductor substrate 11 has the inorganic protective film 41, a portion of the semiconductor element formed on the one surface 11a side of the semiconductor substrate 11, that is, the emitter electrode 30, the gate line 23, and the insulating film 24 is staged. It is possible to prevent damage due to contact with 100.

また、裏面処理工程のうち、コレクタ形成工程においては、コレクタ層14(あるいはカソード層)を形成するために、レジストマスクを形成し、不純物のドープを行う。その後、レジストマスクを除去するため、アッシングを行う。本実施形態におけるアッシングは、プラズマアッシングであり、酸素ガスを非電離放射線により酸素プラズマとし、レジストマスクが、プラズマ中に生成される酸素ラジカルと結合して二酸化炭素と水に変化する。このため、レジストマスクは蒸発、剥離される。このアッシングを行う際には、半導体基板11の温度が上昇する。特許文献1に示されるように、一面11aを保護するための部材として、保護テープを用いる例においては、半導体基板11の温度が、保護テープの耐熱温度以上になることが考えられるため、アッシングを行うことができない。あるいは冷却のための設備が必要となる。これに対し、本実施形態に示すように、一面11aを保護するための部材として、無機保護膜41および有機保護膜42を用いる例では、保護テープを用いる必要がない。したがって、保護テープの耐熱温度の制限を受けることなく、アッシングを行うことができる。   In the collector forming step of the back surface treatment step, a resist mask is formed and impurities are doped to form the collector layer 14 (or the cathode layer). Thereafter, ashing is performed to remove the resist mask. Ashing in the present embodiment is plasma ashing, in which oxygen gas is converted into oxygen plasma by non-ionizing radiation, and the resist mask is combined with oxygen radicals generated in the plasma to change into carbon dioxide and water. For this reason, the resist mask is evaporated and peeled off. When this ashing is performed, the temperature of the semiconductor substrate 11 rises. As shown in Patent Document 1, in an example in which a protective tape is used as a member for protecting the surface 11a, the temperature of the semiconductor substrate 11 is considered to be equal to or higher than the heat resistance temperature of the protective tape. I can't do it. Or the equipment for cooling is needed. On the other hand, as shown in this embodiment, in the example using the inorganic protective film 41 and the organic protective film 42 as a member for protecting the one surface 11a, it is not necessary to use a protective tape. Therefore, ashing can be performed without being restricted by the heat-resistant temperature of the protective tape.

また、裏面処理工程のうち、コレクタ形成工程においては、コレクタ電極31を形成するために、スパッタリング法により、アルミニウムを半導体基板11の裏面11bに堆積させる。このスパッタリング法によっても、半導体基板11の温度が上昇する。このため、アッシングと同様に、保護テープを用いることが困難となる虞がある。これに対し、本実施形態に示すように、一面11aを保護するための部材として、無機保護膜41および有機保護膜42を用いる例では、保護テープを用いる必要がない。したがって、保護テープの耐熱温度の制限を受けることなく、スパッタリング法によりコレクタ電極31を形成することができる。   Also, in the collector forming step of the back surface processing step, aluminum is deposited on the back surface 11 b of the semiconductor substrate 11 by sputtering to form the collector electrode 31. Also by this sputtering method, the temperature of the semiconductor substrate 11 rises. For this reason, as with ashing, it may be difficult to use a protective tape. On the other hand, as shown in this embodiment, in the example using the inorganic protective film 41 and the organic protective film 42 as a member for protecting the one surface 11a, it is not necessary to use a protective tape. Therefore, the collector electrode 31 can be formed by the sputtering method without being restricted by the heat resistance temperature of the protective tape.

また、本実施形態に示す製造方法により製造された半導体装置10は、半導体装置10の一面11a側の保護膜40として、無機保護膜41と有機保護膜42とを有することとなる。このため、有機保護膜42が裏面処理工程時にステージ100から受けた傷の進行を、無機保護膜41により抑制することができる。したがって、傷がゲートライン23に到達することを抑制することができる。また、縦型IGBTでは、エミッタ電極30と図示しない外部回路との接続において、例えば、エミッタ電極30におけるパッド領域30a上にはんだを導入して外部回路の端子等を固定する。そして、ボンディングの際に、はんだがゲートライン23を覆う保護膜40上に位置することがある。上記したように、有機保護膜42が裏面処理工程時に受けた傷の進行を、無機保護膜41により抑制することによって、保護膜40上のはんだが保護膜40内に浸入することを抑制でき、ゲートライン23とエミッタ電極30とのはんだを介したショートを抑制することができる。   Further, the semiconductor device 10 manufactured by the manufacturing method shown in the present embodiment includes the inorganic protective film 41 and the organic protective film 42 as the protective film 40 on the one surface 11a side of the semiconductor device 10. For this reason, the inorganic protective film 41 can suppress the progress of scratches received by the organic protective film 42 from the stage 100 during the back surface treatment process. Therefore, it is possible to suppress the scratch from reaching the gate line 23. In the vertical IGBT, when connecting the emitter electrode 30 and an external circuit (not shown), for example, solder is introduced onto the pad region 30a of the emitter electrode 30 to fix the terminal of the external circuit. In bonding, the solder may be located on the protective film 40 that covers the gate line 23. As described above, it is possible to suppress the solder on the protective film 40 from entering the protective film 40 by suppressing the progress of scratches received by the organic protective film 42 during the back surface treatment process by the inorganic protective film 41. A short circuit through the solder between the gate line 23 and the emitter electrode 30 can be suppressed.

(第2実施形態)
第1実施形態では、半導体素子として縦型IGBTを製造する例を示した。しかしながら、半導体素子は、縦型IGBTに限定されるものではない。本実施形態では、例えば、縦型MOSFET、具体的には二重拡散MOS(以下、DMOSと示す)を例に示す。本実施形態における半導体装置10は、一般的なプレーナ型のDMOSの構成を有しており、詳細な説明を省略する。以下に、本実施形態における半導体装置10の構成と製造方法を簡単に説明する。
(Second Embodiment)
In 1st Embodiment, the example which manufactures vertical IGBT as a semiconductor element was shown. However, the semiconductor element is not limited to the vertical IGBT. In the present embodiment, for example, a vertical MOSFET, specifically, a double diffusion MOS (hereinafter referred to as DMOS) is shown as an example. The semiconductor device 10 in this embodiment has a general planar type DMOS configuration, and detailed description thereof is omitted. Below, the structure and manufacturing method of the semiconductor device 10 in this embodiment are demonstrated easily.

最初に、図9を参照して、本実施形態に係る半導体装置10の構成を説明する。   First, the configuration of the semiconductor device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態において、半導体装置10は、シリコンにリン等を不純物としてドープしたn型の半導体基板11の一面11a側の表層に、ホウ素等を不純物としてドープすることにより形成されるp型のベース層12を有している。本実施形態では、ベース層12はy方向に延びて形成され、x方向に沿って所定ピッチで繰り返し形成されている。また、ベース層12に囲まれつつ一面11a側の表層に露出して形成されたn型のソース領域15を有している。ソース領域15は、ベース層12に沿って(y方向に延びて)形成されている。 In the present embodiment, the semiconductor device 10 includes a p-type base formed by doping boron or the like as an impurity into the surface layer on the one surface 11a side of the n -type semiconductor substrate 11 doped with phosphorus or the like as impurities in silicon. It has a layer 12. In this embodiment, the base layer 12 is formed to extend in the y direction, and is repeatedly formed at a predetermined pitch along the x direction. In addition, it has an n + -type source region 15 formed so as to be exposed to the surface layer on the one surface 11 a side while being surrounded by the base layer 12. The source region 15 is formed along the base layer 12 (extending in the y direction).

そして、半導体基板11の一面11a側の表面において、隣り合うベース層12の間の領域を覆いつつ、ベース層12およびソース領域15の少なくとも一部が一面11aに露出するようにゲート絶縁膜21がy方向に延びて形成される。また、ゲート絶縁膜21上にゲート電極22がy方向に延びて形成され、ゲート電極22を覆うように、後述するゲートライン23とベース層12およびソース領域15とを電気的に分離するための絶縁膜24が形成されている。この絶縁膜24は、第1実施形態と同様に、ゲート電極22に沿って形成されたストライプ状の部分(ストライプ部24a)と、x方向に沿って形成され、ストライプ部24aを連結する連結部とを有する。   Then, on the surface on the one surface 11a side of the semiconductor substrate 11, the gate insulating film 21 covers the region between the adjacent base layers 12, and at least a part of the base layer 12 and the source region 15 is exposed to the one surface 11a. It is formed extending in the y direction. Further, a gate electrode 22 is formed on the gate insulating film 21 so as to extend in the y direction, and electrically separates a gate line 23 (to be described later) from the base layer 12 and the source region 15 so as to cover the gate electrode 22. An insulating film 24 is formed. As in the first embodiment, the insulating film 24 is formed in a stripe-shaped portion (stripe portion 24a) formed along the gate electrode 22 and a connecting portion that is formed along the x direction and connects the stripe portion 24a. And have.

そして、絶縁膜24のうち、ストライプ部24aと連結部とが交差するポイントに形成されたコンタクトホール26を介してゲート電極22と電気的に接続されたゲートライン23が絶縁膜24の連結部上に(すなわち、x方向に沿って)形成されている。ゲートライン23は、第1実施形態と同様に、半導体基板11の外周領域11eに形成されたゲートライン23を介してゲートパッド25と電気的に接続されている。   In the insulating film 24, the gate line 23 electrically connected to the gate electrode 22 through the contact hole 26 formed at the point where the stripe portion 24 a and the connecting portion intersect is on the connecting portion of the insulating film 24. (Ie, along the x direction). The gate line 23 is electrically connected to the gate pad 25 through the gate line 23 formed in the outer peripheral region 11e of the semiconductor substrate 11 as in the first embodiment.

また、ソース電極32が、第1実施形態におけるエミッタ電極30に相当する位置に形成されている。具体的には、半導体基板11の一面11aに露出されたベース層12およびソース領域15の部分に接して設けられるとともに、ゲートライン23に接触しないように、絶縁膜24上の一部にも一体的に設けられている。   Further, the source electrode 32 is formed at a position corresponding to the emitter electrode 30 in the first embodiment. Specifically, it is provided in contact with the portion of the base layer 12 and the source region 15 exposed on the one surface 11 a of the semiconductor substrate 11 and is also integrated with a part on the insulating film 24 so as not to contact the gate line 23. Provided.

そして、ソース電極32のうち、外部に露出されるパッド領域32aを除く縁領域32bと、ゲートライン23とを覆うように、保護膜40が形成されている。換言すれば、半導体基板11の一面11a側において、ソース電極32のパッド領域32aとゲートパッド25のみが保護膜40から露出されている。この保護膜40は、無機保護膜41と有機保護膜42とからなり、半導体基板11の一面11a上に無機保護膜41が形成され、無機保護膜41上に有機保護膜42が形成されている。本実施形態において、無機保護膜41は、例えば、シリコンナイトライド(SiN)膜であり、有機保護膜42は、例えば、ポリイミド系樹脂とすることができる。   Then, the protective film 40 is formed so as to cover the gate line 23 and the edge region 32b excluding the pad region 32a exposed to the outside in the source electrode 32. In other words, only the pad region 32 a and the gate pad 25 of the source electrode 32 are exposed from the protective film 40 on the one surface 11 a side of the semiconductor substrate 11. The protective film 40 includes an inorganic protective film 41 and an organic protective film 42, the inorganic protective film 41 is formed on one surface 11 a of the semiconductor substrate 11, and the organic protective film 42 is formed on the inorganic protective film 41. . In the present embodiment, the inorganic protective film 41 is, for example, a silicon nitride (SiN) film, and the organic protective film 42 can be, for example, a polyimide resin.

一方、半導体基板11の裏面11b側の表層には、半導体基板11よりも不純物濃度の高いn型のドレイン層16が形成され、ドレイン層16に接触するようにドレイン電極33が形成されている。本実施形態におけるゲート絶縁膜21および絶縁膜24の構成材料としては、例えば、酸化シリコン(SiO)を用いることができる。また、ゲート電極22としては、例えば、ポリシリコンを用いることができる。また、ゲートライン23、ソース電極32およびドレイン電極33としては、例えば、アルミニウムを用いることができる。 On the other hand, an n + -type drain layer 16 having an impurity concentration higher than that of the semiconductor substrate 11 is formed on the surface layer on the back surface 11 b side of the semiconductor substrate 11, and a drain electrode 33 is formed so as to be in contact with the drain layer 16. . As a constituent material of the gate insulating film 21 and the insulating film 24 in the present embodiment, for example, silicon oxide (SiO 2 ) can be used. As the gate electrode 22, for example, polysilicon can be used. Moreover, as the gate line 23, the source electrode 32, and the drain electrode 33, for example, aluminum can be used.

次に、図9〜図15を参照して本実施形態に係る半導体装置10の製造方法について説明する。なお、図10〜図15において、(a)は図9におけるyz断面を、(b)はxz断面を示している。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 15, (a) shows the yz section in FIG. 9, and (b) shows the xz section.

先ず、拡散層およびゲート形成工程を実施する。図10(a),(b)に示すように、半導体基板11の一面11a側の表層にホウ素等の不純物をドープしてp型のベース層12をy方向に延びる様態で複数形成する。そして、ベース層12の内部であって、一面11aの表面に露出するように、n型のソース領域15をy方向に沿って形成する。そして、一面11aの表面のうち、隣り合うベース層12の間の領域を覆いつつ、ベース層12およびソース領域15の少なくとも一部が一面11aに露出するように、ゲート絶縁膜21を形成する。そして、ゲート絶縁膜21上にゲート電極22を形成する。 First, a diffusion layer and gate formation process is performed. As shown in FIGS. 10A and 10B, the surface layer on the one surface 11a side of the semiconductor substrate 11 is doped with an impurity such as boron to form a plurality of p-type base layers 12 extending in the y direction. Then, an n + -type source region 15 is formed along the y direction so as to be exposed inside the base layer 12 and on the surface 11a. Then, the gate insulating film 21 is formed so as to cover at least part of the base layer 12 and the source region 15 while covering the region between the adjacent base layers 12 in the surface of the surface 11a. Then, the gate electrode 22 is formed on the gate insulating film 21.

次いで、絶縁膜形成工程を実施する。図10(a),(b)に示すように、ゲート電極22および後述するゲートライン23の形成位置に対応する一面11aを覆うように絶縁膜24を形成する。これにより、絶縁膜24のストライプ部24aと連結部が形成される。そして、絶縁膜24のうち、ストライプ部24aと連結部とが交差するポイントにコンタクトホール26を形成する。   Next, an insulating film forming step is performed. As shown in FIGS. 10A and 10B, an insulating film 24 is formed so as to cover the one surface 11a corresponding to the formation position of the gate electrode 22 and a gate line 23 described later. Thereby, the stripe part 24a and the connection part of the insulating film 24 are formed. Then, a contact hole 26 is formed at a point in the insulating film 24 where the stripe portion 24a and the connecting portion intersect.

次いで、ゲートライン形成工程およびソース電極形成工程を実施する。図11(a),(b)に示すように、本工程は、それぞれ、第1実施形態におけるゲートライン形成工程およびエミッタ電極形成工程と同じ工程である。すなわち、第1実施形態におけるエミッタ層13をソース領域15に置き換え、エミッタ電極30をソース電極32に置き換えることにより、本実施形態におけるゲートライン形成工程およびソース電極形成工程とすることができる。   Next, a gate line formation step and a source electrode formation step are performed. As shown in FIGS. 11A and 11B, this step is the same as the gate line forming step and the emitter electrode forming step in the first embodiment, respectively. That is, by replacing the emitter layer 13 in the first embodiment with the source region 15 and replacing the emitter electrode 30 with the source electrode 32, the gate line forming process and the source electrode forming process in the present embodiment can be performed.

以上の工程が、本実施形態における表面処理工程に相当する。   The above process corresponds to the surface treatment process in the present embodiment.

次いで、無機膜形成工程を実施する。図12(a),(b)に示すように、本工程は、第1実施形態における無機膜形成工程と同じ工程である。すなわち、表面処理工程により半導体基板11の一面11a側の全面を覆うように、無機保護膜41を形成する。本実施形態では、例えば、シリコンナイトライド(SiN)を、プラズマCVD法を用いて堆積させることにより形成する。   Next, an inorganic film forming step is performed. As shown in FIGS. 12A and 12B, this step is the same step as the inorganic film forming step in the first embodiment. That is, the inorganic protective film 41 is formed so as to cover the entire surface on the one surface 11a side of the semiconductor substrate 11 by the surface treatment process. In the present embodiment, for example, silicon nitride (SiN) is formed by deposition using a plasma CVD method.

次いで、有機膜形成工程を実施する。図13(a),(b)に示すように、本工程は、第1実施形態における有機膜形成工程と同じ工程である。すなわち、有機保護膜42がゲートライン23の全面および、ソース電極32の縁領域32bとオーバーラップするようにパターニングして形成する。本実施形態では、有機保護膜42の構成材料として、例えば、ポリイミド系樹脂を用いることができる。   Next, an organic film forming step is performed. As shown in FIGS. 13A and 13B, this process is the same as the organic film forming process in the first embodiment. That is, the organic protective film 42 is formed by patterning so as to overlap the entire surface of the gate line 23 and the edge region 32 b of the source electrode 32. In the present embodiment, as a constituent material of the organic protective film 42, for example, a polyimide resin can be used.

次いで、裏面処理工程を実施する。図14(a),(b)に示すように、本工程は、第1実施形態における裏面処理工程と同じ工程である。すなわち、第1実施形態におけるp型のコレクタ層14をn型のドレイン層16に置き換え、コレクタ電極31をドレイン電極33に置き換えることにより、本実施形態における裏面処理工程とすることができる。 Next, a back surface treatment process is performed. As shown in FIGS. 14A and 14B, this step is the same step as the back surface treatment step in the first embodiment. That is, by replacing the p + -type collector layer 14 in the first embodiment with the n + -type drain layer 16 and replacing the collector electrode 31 with the drain electrode 33, the back surface processing step in this embodiment can be performed.

次いで、無機膜除去工程を実施する。図15(a),(b)に示すように、本工程は、第1実施形態における無機膜除去工程と同じ工程である。すなわち、半導体基板11の一面11a側に形成された無機保護膜41を、有機保護膜42をマスクとしてドライエッチングし、ソース電極32のパッド領域32aを露出させる。   Next, an inorganic film removing step is performed. As shown in FIGS. 15A and 15B, this step is the same step as the inorganic film removing step in the first embodiment. That is, the inorganic protective film 41 formed on the one surface 11a side of the semiconductor substrate 11 is dry-etched using the organic protective film 42 as a mask to expose the pad region 32a of the source electrode 32.

以上の工程により、本実施形態に係る半導体装置10を製造することができる。   The semiconductor device 10 according to this embodiment can be manufactured through the above steps.

次に、本実施形態に係る半導体装置10およびその製造方法の作用効果について説明する。   Next, functions and effects of the semiconductor device 10 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係る半導体装置10の製造方法でも、第1実施形態と同様に、裏面処理工程において、無機保護膜41および有機保護膜42が形成された一面11a側がステージ100に接触するように、半導体基板11を配置する。このため、本実施形態においても第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、半導体基板11の一面11a側に形成された半導体素子の構成要素に傷を付けることなく、裏面処理工程を実施することができる。加えて、保護テープの耐熱温度の制限を受けることなく、裏面処理工程を実施することができる。   Also in the manufacturing method of the semiconductor device 10 according to the present embodiment, as in the first embodiment, in the back surface treatment process, the one surface 11a side on which the inorganic protective film 41 and the organic protective film 42 are formed is in contact with the stage 100. A semiconductor substrate 11 is disposed. For this reason, also in this embodiment, there can exist an effect similar to 1st Embodiment. That is, the back surface treatment process can be performed without scratching the components of the semiconductor element formed on the one surface 11 a side of the semiconductor substrate 11. In addition, the back surface treatment step can be performed without being restricted by the heat resistance temperature of the protective tape.

また、本実施形態に示す製造方法により製造された半導体装置10は、第1実施形態と同様に、半導体装置10の一面11a側の保護膜40として、無機保護膜41と有機保護膜42とを有することとなる。このため、本実施形態においても第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、有機保護膜42が裏面処理工程時にステージ100から受けた傷の進行を、無機保護膜41により抑制することができる。したがって、傷がゲートライン23に到達することを抑制することができる。   Moreover, the semiconductor device 10 manufactured by the manufacturing method shown in the present embodiment includes an inorganic protective film 41 and an organic protective film 42 as the protective film 40 on the one surface 11a side of the semiconductor device 10 as in the first embodiment. Will have. For this reason, also in this embodiment, there can exist an effect similar to 1st Embodiment. That is, the inorganic protective film 41 can suppress the progress of scratches received by the organic protective film 42 from the stage 100 during the back surface treatment process. Therefore, it is possible to suppress the scratch from reaching the gate line 23.

(第3実施形態)
第1実施形態では、半導体素子としてのIGBTとその製造方法を例に示した。本実施形態では、半導体素子として、IGBTと温度センサとを含む構成を例に示す。
(Third embodiment)
In the first embodiment, an IGBT as a semiconductor element and a manufacturing method thereof are shown as examples. In this embodiment, a configuration including an IGBT and a temperature sensor is shown as an example of the semiconductor element.

本実施形態における半導体装置10は、図16および図17に示すように、第1実施形態における半導体素子としてのIGBTに加えて、温度センサ200が付加されている。この温度センサ200は、感温ダイオードであり、半導体基板11と絶縁膜24を介して電気的に分離されて形成された、図示しないpnダイオードと、このpnダイオードのn型領域に電気的に接続されたn型側配線210と、pnダイオードのp型領域に電気的に接続されたp型側配線220と、を有している。pnダイオードは、素子形成領域11cの略中央に配置され、n型側配線210およびp型側配線220は、絶縁膜24上において、pnダイオードから半導体基板11の外周領域11eに延びて形成され、それぞれ、保護膜40から露出されたn型側パッド230およびp型側パッド240に接続されている。なお、この温度センサ200は、n型側パッド230およびp型側パッド240の間で順方向に電流を流し、電流−電圧特性から得られるpnダイオードの抵抗値をもとに、半導体装置10の温度を検出する。また、この温度センサ200は、図17に示すように、無機保護膜41に覆われている。すなわち、n型側配線210およびp型側配線220は全域に亘って無機保護膜41に覆われ、無機保護膜41上に形成された有機保護膜42とオーバーラップしている。なお、n型側配線210およびp型側配線220は、エミッタ電極30やゲートライン23と同一の材料、例えばアルミニウムをスパッタリング法により堆積させることにより形成することができる。   As shown in FIGS. 16 and 17, the semiconductor device 10 in the present embodiment is provided with a temperature sensor 200 in addition to the IGBT as the semiconductor element in the first embodiment. The temperature sensor 200 is a temperature-sensitive diode, and is electrically connected to a pn diode (not shown) formed by being electrically separated through the semiconductor substrate 11 and the insulating film 24, and an n-type region of the pn diode. The n-type side wiring 210 and the p-type side wiring 220 electrically connected to the p-type region of the pn diode. The pn diode is disposed substantially at the center of the element formation region 11c, and the n-type side wiring 210 and the p-type side wiring 220 are formed on the insulating film 24 so as to extend from the pn diode to the outer peripheral region 11e of the semiconductor substrate 11, Each is connected to the n-type side pad 230 and the p-type side pad 240 exposed from the protective film 40. The temperature sensor 200 causes a current to flow in the forward direction between the n-type side pad 230 and the p-type side pad 240, and based on the resistance value of the pn diode obtained from the current-voltage characteristics, Detect temperature. Further, the temperature sensor 200 is covered with an inorganic protective film 41 as shown in FIG. That is, the n-type side wiring 210 and the p-type side wiring 220 are covered with the inorganic protective film 41 over the entire area and overlap the organic protective film 42 formed on the inorganic protective film 41. The n-type side wiring 210 and the p-type side wiring 220 can be formed by depositing the same material as the emitter electrode 30 and the gate line 23, for example, aluminum by a sputtering method.

本実施形態に係る半導体装置10は、以下のように製造することができる。すなわち、第1実施形態におけるエミッタ電極形成工程およびゲートライン形成工程において、n型側配線210およびp型側配線220の形成をする工程を同時に実施することができる。そして、無機膜形成工程において、n型側配線210およびp型側配線220を含めた半導体基板11の一面11a側の全面を無機保護膜41で覆う。次いで、有機膜形成工程において、有機保護膜42を、ゲートライン23の全域とエミッタ電極30の縁領域30bとにオーバーラップするように形成するとともに、n型側配線210およびp型側配線220にもオーバーラップするように形成する。そして、裏面処理工程を実施した後に、無機膜除去工程を実施することにより、本実施形態に係る半導体装置10を製造することができる。   The semiconductor device 10 according to the present embodiment can be manufactured as follows. That is, in the emitter electrode forming step and the gate line forming step in the first embodiment, the step of forming the n-type side wiring 210 and the p-type side wiring 220 can be performed simultaneously. Then, in the inorganic film forming step, the entire surface of the semiconductor substrate 11 including the n-type side wiring 210 and the p-type side wiring 220 is covered with the inorganic protective film 41. Next, in the organic film formation step, the organic protective film 42 is formed so as to overlap the entire area of the gate line 23 and the edge region 30 b of the emitter electrode 30, and the n-type side wiring 210 and the p-type side wiring 220 are formed. Are also formed to overlap. And after implementing a back surface treatment process, the semiconductor device 10 which concerns on this embodiment can be manufactured by implementing an inorganic film removal process.

本実施形態に係る半導体装置10およびその製造方法を採用することにより、第1実施形態において記載した作用効果の他に、温度センサ200のn型側配線210およびp型側配線220に、裏面処理工程による傷が付かないようにすることができる。したがって、n型側配線210およびp型側配線220の配線抵抗の変化を抑制することができ、精度よく温度を検出することができる。また、本実施形態における半導体装置10では、n型側配線210およびp型側配線220の全域を覆うように無機保護膜41と有機保護膜42が形成されることとなる。このため、有機保護膜42が裏面処理工程時にステージ100から受けた傷の進行を、無機保護膜41により抑制することができる。したがって、傷がn型側配線210およびp型側配線220に到達することを抑制することができる。なお、第1実施形態と同様に、エミッタ電極30のパッド領域30aと外部回路と接続の際に、はんだが保護膜40上に位置することがある。上記したように、有機保護膜42が裏面処理工程時に受けた傷の進行を、無機保護膜41により抑制することによって、保護膜40上のはんだが保護膜40内に浸入することを抑制でき、n型側配線210およびp型側配線220とエミッタ電極30とのはんだを介したショートを抑制することができる。   By adopting the semiconductor device 10 and its manufacturing method according to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the n-type side wiring 210 and the p-type side wiring 220 of the temperature sensor 200 are subjected to back surface processing. It is possible to prevent the process from being damaged. Therefore, changes in the wiring resistance of the n-type side wiring 210 and the p-type side wiring 220 can be suppressed, and the temperature can be detected with high accuracy. In the semiconductor device 10 according to the present embodiment, the inorganic protective film 41 and the organic protective film 42 are formed so as to cover the entire area of the n-type side wiring 210 and the p-type side wiring 220. For this reason, the inorganic protective film 41 can suppress the progress of scratches received by the organic protective film 42 from the stage 100 during the back surface treatment process. Therefore, it is possible to suppress the damage from reaching the n-type side wiring 210 and the p-type side wiring 220. As in the first embodiment, solder may be located on the protective film 40 when the pad region 30a of the emitter electrode 30 is connected to an external circuit. As described above, it is possible to suppress the solder on the protective film 40 from entering the protective film 40 by suppressing the progress of scratches received by the organic protective film 42 during the back surface treatment process by the inorganic protective film 41. Short-circuiting between the n-type side wiring 210 and the p-type side wiring 220 and the emitter electrode 30 via solder can be suppressed.

(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

上記した各実施形態では、無機保護膜41の構成材料としてシリコンナイトライド(SiN)を用いる例を示したが、上記例に限定されるものではない。例えば、酸化シリコン(SiO)を用いることもできる。 In each of the above-described embodiments, an example in which silicon nitride (SiN) is used as a constituent material of the inorganic protective film 41 has been described, but the present invention is not limited to the above example. For example, silicon oxide (SiO 2 ) can be used.

また、上記した各実施形態では、有機保護膜42の構成材料としてポリイミド系樹脂を用いる例を示したが、上記例に限定されるものではない。例えば、ポリベンゾオキサゾールやシリコン樹脂を用いることもできる。   In each of the above-described embodiments, an example in which a polyimide resin is used as a constituent material of the organic protective film 42 has been described. However, the present invention is not limited to the above example. For example, polybenzoxazole or silicon resin can be used.

また、第1実施形態では、半導体素子がトレンチ構造を有する縦型のIGBTである例を示した。しかしながら、本発明は、トレンチ構造のIGBTに限定されるものではなく、プレーナ型のIGBTに適用してもよいし、IGBTとフリーホイールダイオードが一体的に形成されたRC−IGBTに適用してもよい。また、第2実施形態では、半導体素子がプレーナ型のDMOSである例を示した。しかしながら、本発明は、プレーナ型に限定されるものではなく、トレンチ構造のDMOSに適用してもよい。   In the first embodiment, an example in which the semiconductor element is a vertical IGBT having a trench structure has been described. However, the present invention is not limited to an IGBT having a trench structure, and may be applied to a planar IGBT or an RC-IGBT in which an IGBT and a free wheel diode are integrally formed. Good. In the second embodiment, an example in which the semiconductor element is a planar type DMOS has been described. However, the present invention is not limited to the planar type, and may be applied to a DMOS having a trench structure.

さらに言えば、上記した実施形態では、特に半導体素子がIGBTあるいはDMOSである例に示したが、これらの例に限定されるものではない。半導体基板11の一面11aとその裏面11bの加工を行うことが必要な半導体素子を含む半導体装置であれば、本発明を適用することができる。   Furthermore, in the above-described embodiments, the semiconductor elements are IGBTs or DMOSs, but the present invention is not limited to these examples. The present invention can be applied to any semiconductor device including a semiconductor element that needs to process the one surface 11a and the back surface 11b of the semiconductor substrate 11.

また、上記した実施形態では、第1導電型をn型とし、第2導電型をp型とした例を示したが、第1導電型をp型とし、第2導電型をn型としてもよい。   In the embodiment described above, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. However, the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type. Good.

11・・・半導体基板,12・・・ベース層,13・・・エミッタ層,14・・・コレクタ層
20・・・トレンチ,21・・・ゲート絶縁膜,22・・・ゲート電極
23・・・ゲートライン,24・・・絶縁膜
30・・・エミッタ電極,31・・・コレクタ電極
41・・・無機保護膜,42・・・有機保護膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Semiconductor substrate, 12 ... Base layer, 13 ... Emitter layer, 14 ... Collector layer 20 ... Trench, 21 ... Gate insulating film, 22 ... Gate electrode 23 ...・ Gate line 24... Insulating film 30... Emitter electrode 31. Collector electrode 41. Inorganic protective film 42.

Claims (4)

半導体基板の一面側に、半導体素子の少なくとも一部を形成する表面処理工程と、
前記表面処理工程の後に、前記一面と反対の裏面側の加工を行う裏面処理工程と、を備える半導体装置の製造方法であって、
前記表面処理工程の後、前記裏面処理工程の前に、前記一面の全面に亘って無機保護膜を形成する無機膜形成工程と、
前記無機膜形成工程の後、前記裏面処理工程の前に、前記無機保護膜の全面に亘って有機保護膜を形成した後、前記有機保護膜をパターニングする有機膜形成工程と、
前記裏面処理工程の後、前記有機保護膜をマスクとして前記無機保護膜の一部を除去する無機膜除去工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A surface treatment step of forming at least a part of the semiconductor element on one surface side of the semiconductor substrate;
After the surface treatment step, a back surface treatment step of processing the back surface side opposite to the one surface, and a manufacturing method of a semiconductor device comprising:
After the surface treatment step and before the back surface treatment step, an inorganic film forming step for forming an inorganic protective film over the entire surface of the one surface;
After the inorganic film forming step, before the back surface treatment step, after forming the organic protective film over the entire surface of the inorganic protective film, an organic film forming step of patterning the organic protective film;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: an inorganic film removing step of removing a part of the inorganic protective film using the organic protective film as a mask after the back surface treatment step.
前記半導体素子として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを形成し、
前記表面処理工程として、
第1導電型の前記半導体基板の一面側表層に、第2導電型のベース層を形成し、該ベース層の表層に第1導電型のエミッタ層を複数形成するとともに、前記半導体基板の一面側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を複数形成する拡散層およびゲート形成工程と、
前記半導体基板の一面上に、前記ゲート電極を覆うように絶縁膜を形成するとともに、各ゲート電極に対応して前記絶縁膜に複数のコンタクトホールを形成する絶縁膜形成工程と、
各コンタクトホールを介して複数の前記ゲート電極と電気的に接続されるようにゲートラインを形成するゲートライン形成工程と、
前記ベース層および前記エミッタ層と電気的に接続され、且つ、前記絶縁膜におけるゲートライン形成部分を除く部分を被覆するように、エミッタ電極を形成するエミッタ電極形成工程と、を有し、
前記裏面処理工程として、
前記裏面から前記半導体基板を研削して薄肉化するバックグラインド工程と、
研削後の前記半導体基板における裏面側表層に第2導電型のコレクタ層を形成するとともに、前記半導体基板の裏面に、前記コレクタ層と電気的に接続されるコレクタ電極を形成するコレクタ電極形成工程と、を有し、
前記有機膜形成工程では、前記エミッタ電極のうち、外部に露出されるパッド領域を除く縁領域および前記ゲートライン全体とオーバーラップするように、前記有機保護膜をパターニングし、
前記無機膜除去工程では、前記有機保護膜をマスクとして前記無機保護膜の一部を除去し、前記エミッタ電極のパッド領域を外部に露出させることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
As the semiconductor element, an insulated gate bipolar transistor is formed,
As the surface treatment step,
A second conductivity type base layer is formed on a surface layer of the first conductivity type semiconductor substrate, a plurality of first conductivity type emitter layers are formed on the surface layer of the base layer, and one surface side of the semiconductor substrate is formed. And a diffusion layer and a gate forming step for forming a plurality of gate electrodes through the gate insulating film,
Forming an insulating film on one surface of the semiconductor substrate so as to cover the gate electrode, and forming a plurality of contact holes in the insulating film corresponding to each gate electrode;
Forming a gate line so as to be electrically connected to the plurality of gate electrodes through each contact hole; and
An emitter electrode forming step of forming an emitter electrode so as to cover the portion excluding the gate line forming portion in the insulating film, which is electrically connected to the base layer and the emitter layer;
As the back surface treatment step,
A back grinding process for grinding and thinning the semiconductor substrate from the back surface;
A collector electrode forming step of forming a collector layer of a second conductivity type on the back surface side layer of the semiconductor substrate after grinding, and forming a collector electrode electrically connected to the collector layer on the back surface of the semiconductor substrate; Have
In the organic film forming step, the organic protective film is patterned so as to overlap with the entire edge line and the entire gate line except the pad area exposed to the outside of the emitter electrode,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein in the inorganic film removing step, a part of the inorganic protective film is removed using the organic protective film as a mask to expose a pad region of the emitter electrode to the outside. Production method.
前記半導体基板はシリコンからなり、前記無機保護膜はシリコンナイトライド膜またはシリコン酸化膜であり、前記有機保護膜はポリイミド系樹脂からなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法。   3. The semiconductor according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is made of silicon, the inorganic protective film is a silicon nitride film or a silicon oxide film, and the organic protective film is made of a polyimide-based resin. Device manufacturing method. 請求項2または請求項3に記載の製造方法により製造される半導体装置であって、
前記半導体素子として、前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜が、前記半導体基板の一面側の表面からベース層を貫いて形成されたトレンチ型絶縁ゲートバイポーラトランジスタを有す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 2 or 3,
A semiconductor device comprising a trench type insulated gate bipolar transistor in which the gate electrode and the gate insulating film are formed through the base layer from the surface on one surface side of the semiconductor substrate as the semiconductor element.
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