JP2013239600A - Semiconductor device manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
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この発明は、半導体装置の製造方法および半導体製造装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor manufacturing apparatus.
逆阻止型の半導体装置においては、順阻止能力と同等の逆阻止能力が必要となる。この逆阻止能力を確保するために、逆耐圧を維持するpn接合を半導体チップの裏面からおもて面まで延在させる必要がある。この裏面からおもて面に延在したpn接合を形成するための拡散層が分離層である。従来、逆阻止型IGBTの分離層を形成する方法として、塗布拡散によって分離層を形成する第1の方法がある。 In the reverse blocking semiconductor device, a reverse blocking capability equivalent to the forward blocking capability is required. In order to ensure this reverse blocking capability, it is necessary to extend the pn junction that maintains the reverse breakdown voltage from the back surface of the semiconductor chip to the front surface. A diffusion layer for forming a pn junction extending from the back surface to the front surface is a separation layer. Conventionally, as a method for forming a reverse blocking IGBT separation layer, there is a first method for forming a separation layer by coating diffusion.
図7−1〜図7−4は、従来の逆阻止型IGBTの製造途中の状態を示す断面図である。図7−1〜図7−4には、従来の逆阻止型IGBTの製造途中の状態が工程順に示されている。第1の方法では、まず、熱酸化処理を行い、n-型の半導体ウェハ1のおもて面に2.5μm程度の厚さの酸化膜2をドーパントマスクとして形成する(図7−1)。つぎに、この酸化膜2に対してパターニング・エッチング処理を行い、分離層を形成するための100μm程度の幅の開口部3を形成する(図7−2)。
FIGS. 7A to 7D are cross-sectional views illustrating a state during the manufacture of the conventional reverse blocking IGBT. FIGS. 7A to 7D show a state in the process of manufacturing a conventional reverse blocking IGBT in the order of steps. In the first method, first, thermal oxidation is performed to form an
つぎに、開口部3にボロンソース4を塗布し、拡散炉において高温で長時間の熱処理を行い、半導体ウェハ1の表面領域に数百μm程度の深さのp型拡散層を形成する(図7−3)。このp型拡散層が分離層5となる。その後、特に図示しないが、表面構造を形成した後、半導体ウェハ1の裏面を分離層5に達する程度まで研削して半導体ウェハ1を薄くし、この研削面6にpコレクタ領域とコレクタ電極で構成される裏面構造を形成する。そして、分離層5の中心部に位置するダイシングラインで半導体ウェハ1を切断してIGBTチップを得る(図7−4)。図7−4において、7はpコレクタ領域、8はpウェル領域、9はゲート絶縁膜、10はp耐圧領域、11はダイシング面、12はフィールド酸化膜である。エミッタ領域、ゲート電極、層間絶縁膜、エミッタ電極、フィールドプレートおよびコレクタ電極は図示省略されている。
Next, a boron source 4 is applied to the opening 3 and heat treatment is performed for a long time at a high temperature in a diffusion furnace to form a p-type diffusion layer having a depth of about several hundred μm in the surface region of the semiconductor wafer 1 (FIG. 7-3). This p-type diffusion layer becomes the separation layer 5. Thereafter, although not particularly illustrated, after the surface structure is formed, the back surface of the semiconductor wafer 1 is ground to the extent that it reaches the separation layer 5 to thin the semiconductor wafer 1, and the
逆阻止型IGBTの分離層を形成する別の方法として、トレンチの側壁に拡散層を形成して分離層を形成する第2の方法がある。第2の方法では、まず、半導体ウェハのおもて面に数μmの厚さの酸化膜でエッチングマスクを形成する。そして、ドライエッチング処理を行い、半導体ウェハに数百μm程度の深さのトレンチを形成する。つぎに、気相拡散処理を行い、トレンチの側壁に不純物を導入して、トレンチの側壁に分離層を形成する。つぎに、トレンチに補強材を充填し、pコレクタ領域およびコレクタ電極等の裏面構造を形成した後、ダイシングラインに沿ってダイシングして半導体ウェハからIGBTチップを得る。このようにして、逆阻止型IGBTが完成する。この第2の方法については、例えば下記特許文献1〜3に開示されている。 As another method of forming the isolation layer of the reverse blocking IGBT, there is a second method of forming the isolation layer by forming a diffusion layer on the sidewall of the trench. In the second method, first, an etching mask is formed on the front surface of the semiconductor wafer with an oxide film having a thickness of several μm. Then, dry etching is performed to form a trench having a depth of about several hundred μm in the semiconductor wafer. Next, a vapor phase diffusion process is performed to introduce impurities into the sidewalls of the trench, thereby forming an isolation layer on the sidewall of the trench. Next, the trench is filled with a reinforcing material to form a back structure such as a p collector region and a collector electrode, and then diced along a dicing line to obtain an IGBT chip from the semiconductor wafer. In this way, the reverse blocking IGBT is completed. The second method is disclosed in, for example, the following Patent Documents 1 to 3.
下記特許文献1では、活性領域を囲むようにデバイスのおもて面から裏面側pn接合に達するトレンチを形成し、このトレンチの側壁に分離層となる拡散層を形成することにより、裏面側pn接合をデバイスのおもて面まで延在させることが提案されている。下記特許文献2,3では、下記特許文献1と同様にデバイスのおもて面から裏面pn接合に達するトレンチの側壁に拡散層を形成することにより逆阻止能力を確保することが提案されている。
In the following Patent Document 1, a trench reaching the back side pn junction from the front surface of the device is formed so as to surround the active region, and a diffusion layer serving as a separation layer is formed on the side wall of the trench, thereby forming the back side pn It has been proposed to extend the junction to the front surface of the device. In the following
また、逆阻止型IGBTの分離層を形成する別の方法として、湿式異方性ウェットエッチングによってV字形状の溝を形成し、溝の側壁にp分離層を形成する第3の方法がある。この第3の方法については、例えば下記特許文献4〜6に開示されている。 As another method for forming the reverse blocking IGBT separation layer, there is a third method in which a V-shaped groove is formed by wet anisotropic wet etching and a p separation layer is formed on the sidewall of the groove. This third method is disclosed, for example, in Patent Documents 4 to 6 below.
下記特許文献4では、半導体チップを構成する表面構造を形成した薄い半導体ウェハの表面を両面粘着テープで支持基板に貼り付け、薄い半導体ウェハの裏面からダイシングラインとなるトレンチを湿式異方性エッチングで結晶面を出して形成し、結晶面が露出したトレンチの側面に逆耐圧を維持する分離層を裏面拡散層であるpコレクタ領域と同時にイオン注入と低温アニールまたはレーザーアニールで形成することが提案されている。 In the following Patent Document 4, the surface of a thin semiconductor wafer on which a surface structure constituting a semiconductor chip is formed is attached to a support substrate with a double-sided adhesive tape, and a trench that becomes a dicing line from the back surface of the thin semiconductor wafer is formed by wet anisotropic etching. It has been proposed to form a separation layer that protrudes from the crystal face and maintains the reverse breakdown voltage on the side surface of the trench where the crystal face is exposed by ion implantation and low-temperature annealing or laser annealing simultaneously with the p collector region that is the back diffusion layer. ing.
下記特許文献5では、半導体チップを構成する表面構造、裏面構造を形成した薄い半導体ウェハを両面粘着テープで支持基板に貼り付け、薄い半導体ウェハにダイシングラインとなるトレンチを湿式異方性エッチングで結晶面を出して形成し、結晶面が露出したトレンチの側面に逆耐圧を維持する分離層を裏面拡散層であるpコレクタ領域と接して表面側に延在するようにイオン注入と低温アニールまたはレーザーアニールで形成することが提案されている。 In the following Patent Document 5, a thin semiconductor wafer on which a front surface structure and a back surface structure constituting a semiconductor chip are formed is attached to a support substrate with a double-sided adhesive tape, and a trench serving as a dicing line is crystallized by wet anisotropic etching on the thin semiconductor wafer. Ion implantation and low-temperature annealing or laser so that a separation layer that maintains a reverse breakdown voltage is formed on the side surface of the trench where the crystal plane is exposed and extends to the surface side in contact with the p collector region that is the back diffusion layer. It has been proposed to form by annealing.
下記特許文献6では、n半導体基板に逆台形状のダイシング刃で切削加工して第2側壁となる溝を形成する。この溝の底部をn半導体基板の第1主面(おもて面)に形成されるp拡散層と接するようにして、p拡散層が切断されないようにする。そして、第2側壁にpコレクタ層とp拡散層に接続するp分離層を形成することが提案されている。
In the following
また、半導体ウェハのダイシング装置として、板状物体をその厚さ方向に一定量切削するダイシング装置であって、前記板状物体を固定するステージと、このステージ上に固定される板状物体の表面の各点における高さ位置の変位状態を測定する表面変位認識手段と、この表面変位認識手段からの変位情報に基づいて前記板状物体の表面における上下動が制御されながら該板状物体の平面方向への切削を行う回転ブレード機構とを備えた装置が提案されている(例えば、下記特許文献7参照。)。 Further, as a semiconductor wafer dicing apparatus, a dicing apparatus for cutting a certain amount of a plate-like object in a thickness direction thereof, a stage for fixing the plate-like object, and a surface of the plate-like object fixed on the stage A surface displacement recognizing means for measuring the displacement state of the height position at each point of the surface, and a plane of the plate-like object while controlling vertical movement on the surface of the plate-like object based on displacement information from the surface displacement recognizing means. An apparatus including a rotating blade mechanism that performs cutting in a direction has been proposed (for example, see Patent Document 7 below).
半導体ウェハの別のダイシング方法として、表面に複数の半導体素子となる回路パターンが形成され、裏面に粘着シートが貼着されたウェハを、ブレードでダイシングして前記半導体素子の個片とするダイシング方法において、前記ブレードが、個片となる前記半導体素子の周囲部分をダイシングするときには、前記ブレードの刃先を前記粘着シートに到達する位置まで切削し、前記ブレードが、前記半導体素子の個片とならない前記ウェハの周縁部をダイシングするときは、前記ブレードの刃先が前記ウェハの裏面まで達しないように切削する方法が提案されている(例えば、下記特許文献8参照。)。
As another dicing method of a semiconductor wafer, a dicing method in which a wafer having a circuit pattern to be a plurality of semiconductor elements formed on the front surface and an adhesive sheet attached to the back surface is diced with a blade to obtain individual pieces of the semiconductor elements. In the above, when the blade dices the peripheral portion of the semiconductor element that becomes a piece, the blade edge of the blade is cut to a position that reaches the adhesive sheet, and the blade does not become a piece of the semiconductor element. When dicing the peripheral edge of a wafer, a method of cutting so that the blade edge of the blade does not reach the back surface of the wafer has been proposed (for example, see
しかしながら、上述した第1の方法では、数百μm程度の拡散深さの分離層5を形成するには、高温で長時間(例えば1300℃で200時間)の拡散処理が必要となる。このため、拡散炉を構成する石英ボードや石英管(石英チューブ)や石英ノズルなどの石英治具が劣化したり、ヒーターから汚染を受けたり、失透現象によって石英治具の強度が低下するという問題点がある。また、高温で長時間(例えば1300℃、200時間)の拡散処理に耐え得る良質で厚い酸化膜2をドライ(乾燥酸素雰囲気)酸化法で形成するには、膜厚を2.5μm程度にする必要があるため、例えば1150℃で約200時間の熱酸化を行う必要がある。ドライ酸化法に比べて膜質がやや劣るウェット酸化またはパイロジェニック酸化でも、約15時間の処理が必要である。このように長時間の熱酸化処理を行う必要があるため、スループットが低下するという問題点がある。
However, in the first method described above, in order to form the separation layer 5 having a diffusion depth of about several hundred μm, a diffusion process is required at a high temperature for a long time (for example, 1300 ° C. for 200 hours). For this reason, quartz jigs such as quartz boards, quartz tubes (quartz tubes) and quartz nozzles constituting the diffusion furnace are deteriorated, contaminated by the heater, and the strength of the quartz jig is reduced due to devitrification. There is a problem. In order to form a high-quality and
また、長時間の熱酸化処理中に大量の酸素が半導体ウェハ中に導入されるため、酸素析出物が生じたり、酸化誘起積層欠陥(OSF:Oxidation Induced Stacking Fault)やスリップ転位などの結晶欠陥が導入されたり、酸素ドナーが発生したりする。それらが原因で、pn接合でのリーク電流が増大したり、半導体ウェハ上に形成された絶縁膜の耐圧や信頼性が大幅に低下するという問題点がある。通常、酸化雰囲気下で行われる拡散処理においても、同様の問題が起こる。さらに、半導体チップの裏面エッジ部において、分離層5とpコレクタ領域7との活性領域側のなす角度が急峻であるため、電界集中による耐圧低下をもたらす虞がある。 In addition, since a large amount of oxygen is introduced into the semiconductor wafer during a long-time thermal oxidation treatment, oxygen precipitates are generated, crystal defects such as oxidation induced stacking faults (OSF) and slip dislocations occur. Introduced or oxygen donors are generated. For these reasons, there is a problem that the leakage current at the pn junction increases and the withstand voltage and reliability of the insulating film formed on the semiconductor wafer are significantly reduced. Usually, the same problem occurs in the diffusion treatment performed in an oxidizing atmosphere. Furthermore, since the angle formed by the active region side between the separation layer 5 and the p collector region 7 is steep at the back surface edge portion of the semiconductor chip, there is a possibility that the breakdown voltage is reduced due to electric field concentration.
また、上述した第2の方法では、高アスペクト比のトレンチをドライエッチングで形成する際に、トレンチ内にレジストや薬液の残渣などが発生することがあり、歩留まりが低下したり、信頼性が低下するという問題点がある。また、高アスペクト比のトレンチ内へ不純物を導入するにあたっては、実効ドーズ量の低下や注入均一性の低下などの理由によりイオン注入法が適当でないため、PH3(ホスフィン)やB2H6(ジボラン)などをガス化させたドーパント雰囲気に半導体ウェハを曝す気相拡散法が用いられる。しかし、気相拡散法は、ドーズ量の精密制御性の点でイオン注入法より劣る。また、気相拡散法では、導入できるドーパントのドーズ量が固溶限(solubility limit)により制限されることが多い。 In addition, in the second method described above, when a high aspect ratio trench is formed by dry etching, a residue of a resist or a chemical solution may be generated in the trench, resulting in a decrease in yield or reliability. There is a problem of doing. In addition, when introducing an impurity into a trench having a high aspect ratio, an ion implantation method is not appropriate due to a decrease in effective dose or a decrease in implantation uniformity. Therefore, PH 3 (phosphine) or B 2 H 6 ( A vapor phase diffusion method is used in which a semiconductor wafer is exposed to a dopant atmosphere in which diborane or the like is gasified. However, the vapor phase diffusion method is inferior to the ion implantation method in terms of precise controllability of the dose. Further, in the vapor phase diffusion method, the dose of the dopant that can be introduced is often limited by the solubility limit.
さらに、トレンチのアスペクト比が高いと、トレンチに絶縁膜を充填させる際に、トレンチ内にボイドと呼ばれる隙間ができることがあり、信頼性が低下するという問題点がある。また、トレンチ形成時に半導体ウェハの表面が長時間プラズマ雰囲気に曝されることによるデバイス特性の劣化を避けるため、ゲート構造を形成する前にトレンチを形成する必要がある。その場合には、トレンチ形成後の種々のプロセスにおいてトレンチ内にレジストや薬液の残渣が発生するのを避けるために、トレンチを半導体膜や絶縁膜などで埋める必要がある。そのため、製造コストが上昇するという問題点がある。 Furthermore, when the aspect ratio of the trench is high, a gap called a void may be formed in the trench when the trench is filled with an insulating film, resulting in a problem that reliability is lowered. Further, in order to avoid deterioration of device characteristics due to exposure of the surface of the semiconductor wafer to the plasma atmosphere for a long time when forming the trench, it is necessary to form the trench before forming the gate structure. In that case, it is necessary to fill the trench with a semiconductor film, an insulating film, or the like in order to avoid generation of a resist or chemical residue in the trench in various processes after the trench is formed. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost increases.
また、上述した第3の方法では、半導体ウェハのゲート構造が形成されるおもて面からV字形状の溝を形成する場合、ゲート構造には所定の面積が必要であることから、V字形状の開口幅の分だけデバイスピッチが広くなる。さらに、半導体チップの裏面エッジ部において、分離層とpコレクタ領域とが急峻な角度で接触するため、電界集中による耐圧低下をもたらす虞がある。これらの問題は、半導体ウェハの裏面からV字形状の溝を形成することにより回避することができる。また、半導体ウェハの裏面からV字形状の溝を形成することにより、第1の方法に比べて拡散処理時間を大幅に短縮することができる。 In the third method described above, when a V-shaped groove is formed from the front surface on which the gate structure of the semiconductor wafer is formed, the gate structure requires a predetermined area. The device pitch is increased by the opening width of the shape. Furthermore, since the separation layer and the p collector region are contacted at a steep angle at the back surface edge portion of the semiconductor chip, there is a possibility that the breakdown voltage is reduced due to electric field concentration. These problems can be avoided by forming a V-shaped groove from the back surface of the semiconductor wafer. In addition, by forming the V-shaped groove from the back surface of the semiconductor wafer, the diffusion processing time can be significantly shortened compared to the first method.
図4は、耐圧クラスと半導体チップの厚さとの関係の一例を示す説明図である。図4には、逆阻止型IGBTの製品時における耐圧クラス別の半導体チップの厚さの一例を示す。図4に示すように、耐圧クラスが高いほど半導体チップの厚さは厚くなるため、半導体チップのおもて面に形成されたp耐圧領域の深さを一定とした場合、p耐圧領域とpコレクタ領域とを連結するためのp+分離層は半導体チップの厚さが増すほど厚くなる。したがって、半導体ウェハの裏面から形成したV字形状の溝側壁にp+分離層を形成する方法では、特に半導体チップの厚さが増すほど処理時間短縮の効果が大きくあらわれる。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the breakdown voltage class and the thickness of the semiconductor chip. FIG. 4 shows an example of the thickness of the semiconductor chip for each withstand voltage class when the reverse blocking IGBT is manufactured. As shown in FIG. 4, the higher the breakdown voltage class, the thicker the semiconductor chip. Therefore, when the depth of the p breakdown voltage region formed on the front surface of the semiconductor chip is constant, the p breakdown voltage region and the p The p + isolation layer for connecting the collector region becomes thicker as the thickness of the semiconductor chip increases. Therefore, in the method of forming the p + isolation layer on the side wall of the V-shaped groove formed from the back surface of the semiconductor wafer, the effect of shortening the processing time is particularly significant as the thickness of the semiconductor chip is increased.
しかしながら、半導体ウェハ中央部のデバイスを形成する領域(以下、デバイス形成領域とする)からデバイス形成領域を囲む半導体ウェハ外周部のデバイスを形成しない領域を横切って半導体ウェハ端部にまで抜けるように溝を形成する場合や、溝の断面形状を底面のない完全なV字形状とする場合など、溝の形成位置や形状により半導体ウェハの強度が低下し割れやすい状態となる虞がある。したがって、半導体ウェハの強度を確保するには、半導体ウェハ中央部のデバイス形成領域にのみ台形形状の溝を形成することが望ましい。この状態を図5に示す。図5は、半導体ウェハの裏面に溝が形成された状態を示す説明図である。図5の右側断面図には台形形状の溝22を示し、図5の左側平面図には溝22の形成位置を示す。最外周の溝22に囲まれたハッチングされた部分が半導体ウェハ21aのデバイス形成領域である。
However, the groove extends from the region where the device is formed at the center of the semiconductor wafer (hereinafter referred to as the device formation region) to the end of the semiconductor wafer across the region where the device is not formed, which surrounds the device formation region. There is a possibility that the strength of the semiconductor wafer may be lowered and easily cracked depending on the position and shape of the groove, for example, when the groove is formed or when the cross-sectional shape of the groove is a complete V shape without a bottom surface. Therefore, in order to ensure the strength of the semiconductor wafer, it is desirable to form a trapezoidal groove only in the device formation region at the center of the semiconductor wafer. This state is shown in FIG. FIG. 5 is an explanatory view showing a state in which grooves are formed on the back surface of the semiconductor wafer. The
図6は、従来のダイシング時のブレードおよび半導体ウェハの位置関係を模式的に示す説明図である。図6(a)には図5に示す溝22が形成された半導体ウェハ21aのフルカットダイシング時の状態を示し、図6(b)には通常の平坦な半導体ウェハ21bのフルカットダイシング時の状態を示す。フルカットダイシングとは、半導体ウェハの裏面に貼り付けたダイシングテープ24にまで切り込むように半導体ウェハを切断することである。半導体ウェハ21a,21bはともに、裏面にダイシングテープ24が貼り付けられ、ダイシングテープ24を介してステージ26に載置されている。
FIG. 6 is an explanatory view schematically showing the positional relationship between a blade and a semiconductor wafer during conventional dicing. FIG. 6A shows the state of the
通常、図6(a)に示すように溝22が形成された半導体ウェハ21aには、溝22の側壁に沿ってダイシングテープ24を貼り付けることができないため、半導体ウェハ21aとダイシングテープ24との間に溝22による中空部25が生じる。溝22はダイシングラインと一致するため、通常の平坦な半導体ウェハ21bのフルカットダイシングと異なり、溝22が形成された半導体ウェハ21aのフルカットダイシングではブレード23が半導体ウェハ21aとダイシングテープ24との間に生じた中空部25を通過することとなる。
Normally, as shown in FIG. 6A, the dicing
そこで、溝22が形成された半導体ウェハ21aのダイシングについて本発明者が鋭意研究を重ねた結果、次の問題が新たに判明した。半導体ウェハ21aの裏面に溝22が形成されている場合であってもフルカットダイシングは可能であるが、ダイシング後に洗浄を行っているにもかかわらず、ダイシング時の屑が溝22付近に多量に付着していることが確認された。この理由は、ダイシング時に切削箇所に供給され切削屑を外部へ排出する水の循環が中空部25内で滞り、かつダイシング後の洗浄時においても洗浄水が中空部25内を十分に循環しないからであると推測される。また、溝22付近の付着物の成分として、シリコン(Si)成分および炭素(C)を主成分とする有機成分が検出された。このため、溝22付近の主な付着物は、半導体ウェハ自体の切削屑と、フルカットダイシング時にブレード23によって削り取られたダイシングテープ24の屑とであると推測される。
Thus, as a result of the inventors' diligent research on the dicing of the
そこで、ダイシングテープ24にまでブレード23を切り込ませないように、半導体ウェハ21aの中央部の溝22が形成された薄い部分のみを切断するハーフダイシング(不図示)を行ったところ、溝22付近の切削屑が低減されることが確認された。モジュール等の組立工程ではチップ裏面全体がはんだ付けされるため、はんだとの接合面であるチップ裏面に存在する裏面電極以外の異物は信頼性が悪化する原因となる虞がある。したがって、半導体チップ裏面を極力付着物のない綺麗な状態で保つことが好ましく、この点でハーフカットダイシングによる溝22付近の付着物低減は有効である。しかしながら、図5に示すように溝22は半導体ウェハ21a中央部のデバイス形成領域にのみ形成されるため、ハーフカットダイシングでは、溝22が形成されていない半導体ウェハ21aの外周部が完全に切断されない。このため、ダイシングテープ24から半導体チップを剥離する際にチップどうしが干渉することを回避するめに、ダイシングテープ24を引き伸ばしてチップどうしの間隔を広げるウェハエキスパンド処理を行うことができず、半導体チップの剥離作業が困難であるという問題点がある。
Therefore, half dicing (not shown) for cutting only a thin portion where the
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、高い信頼性を有する半導体装置を製造することができる半導体装置の製造方法および半導体製造装置を提供することを目的とする。また、この発明は、デバイスピッチやチップサイズの小さい半導体装置を製造することができる半導体装置の製造方法および半導体製造装置を提供することを目的とする。さらに、この発明は、高い耐圧を有する半導体装置を製造することができる半導体装置の製造方法および半導体製造装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor manufacturing apparatus capable of manufacturing a highly reliable semiconductor device in order to eliminate the above-described problems caused by the prior art. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor manufacturing apparatus capable of manufacturing a semiconductor device having a small device pitch and chip size. Furthermore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor manufacturing apparatus capable of manufacturing a semiconductor device having a high breakdown voltage.
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、デバイス形成領域に溝が形成された半導体ウェハを切断してチップ化する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウェハの前記溝が形成された面にテープを貼り付ける貼り付け工程と、前記テープを介して前記半導体ウェハをステージに載置する載置工程と、前記デバイス形成領域以外の領域において、ブレードの刃先が前記テープに達した状態で前記ブレードによって前記半導体ウェハを切断する第1切断工程と、前記デバイス形成領域において、前記ブレードの刃先が前記テープから離れた状態で前記ブレードによって前記溝に沿って前記半導体ウェハを切断する第2切断工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, a semiconductor device manufacturing method according to the present invention includes a semiconductor device manufacturing method in which a semiconductor wafer having grooves formed in a device forming region is cut into chips. A step of attaching a tape to the surface of the semiconductor wafer on which the groove is formed, a step of placing the semiconductor wafer on a stage via the tape, and a region other than the device formation region A first cutting step of cutting the semiconductor wafer with the blade in a state where the blade edge of the blade has reached the tape in the region; and in the device formation region, the blade edge of the blade is separated from the tape by the blade. And a second cutting step of cutting the semiconductor wafer along the groove.
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第1切断工程後、前記第2切断工程時の前記ブレードの位置まで前記ブレードを上昇させて前記第2切断工程を行うことを特徴とする。 In the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, in the above-described invention, after the first cutting step, the blade is raised to the position of the blade at the time of the second cutting step, and the second cutting step is performed. It is characterized by that.
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第1切断工程後、前記第2切断工程時の前記ブレードの位置に達するまで、前記溝の側壁の傾斜に沿って前記ブレードを上昇させることを特徴とする。 Further, in the above-described invention, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the step of following the inclination of the side wall of the groove until reaching the position of the blade at the time of the second cutting step after the first cutting step. The blade is raised.
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第1切断工程において、前記半導体ウェハの溝がなく厚い外周部を完全に切断し、前記第2切断工程において、前記半導体ウェハの中央部の前記溝が形成された薄い部分を完全に切断することを特徴とする。 According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, in the above-described invention, in the first cutting step, a thick outer peripheral portion without a groove of the semiconductor wafer is completely cut, and in the second cutting step, the semiconductor A thin portion where the groove is formed at the center of the wafer is completely cut.
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記貼り付け工程において、前記半導体ウェハと前記テープとの間に前記溝による中空部が生じるように前記テープを貼り付けることを特徴とする。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, in the attaching step, the tape is attached so that a hollow portion is formed by the groove between the semiconductor wafer and the tape. Features.
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記貼り付け工程前に、第1導電型の前記半導体ウェハの裏面に、前記半導体ウェハのおもて面側のpn接合に達する前記溝を形成する溝形成工程と、前記半導体ウェハの裏面に第2導電型のコレクタ領域を形成するとともに、前記溝の側壁に前記コレクタ領域から前記pn接合にまで至る第2導電型分離層を形成する層形成工程と、前記第2導電型分離層を覆うコレクタ電極を形成する電極形成工程と、をさらに行うことを特徴とする。 According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, before the attaching step, the back surface of the first conductivity type semiconductor wafer is connected to the pn junction on the front surface side of the semiconductor wafer. A groove forming step for forming the groove reaching, a second conductivity type collector region on the back surface of the semiconductor wafer, and a second conductivity type separation layer extending from the collector region to the pn junction on the side wall of the groove And a step of forming a collector electrode for covering the second conductivity type separation layer.
また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体製造装置は、デバイス形成領域に溝が形成された半導体ウェハを切断してチップ化する半導体製造装置であって、前記溝が形成された面に貼り付けられたテープを介して前記半導体ウェハを保持するステージと、前記ステージに保持された前記半導体ウェハを前記溝に沿って切断するブレードと、前記半導体ウェハの前記デバイス形成領域以外の領域を切断するときに、前記ブレードの刃先が前記テープに達するように前記ブレードの上下方向の位置を制御し、前記デバイス形成領域を前記溝に沿って切断するときに、前記ブレードの刃先が前記テープから離れるように前記ブレードの上下方向の位置を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is a semiconductor manufacturing apparatus that cuts a semiconductor wafer having grooves formed in a device formation region into chips. A stage for holding the semiconductor wafer via a tape attached to the surface on which the groove is formed, a blade for cutting the semiconductor wafer held on the stage along the groove, and the semiconductor wafer When cutting an area other than the device forming area of the blade, when controlling the vertical position of the blade so that the blade edge of the blade reaches the tape, and cutting the device forming area along the groove And control means for controlling the position of the blade in the vertical direction so that the blade edge of the blade is separated from the tape.
また、この発明にかかる半導体製造装置は、上述した発明において、前記制御手段は、前記半導体ウェハの溝がなく厚い外周部から前記半導体ウェハの中央部の前記溝が形成された薄い部分へ前記ブレードを移動し、前記ブレードによって前記半導体ウェハの外周部が完全に切断された後に前記ブレードを上昇させることを特徴とする。 Further, in the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, in the above-described invention, the control means moves the blade from the thick outer peripheral portion without the groove of the semiconductor wafer to the thin portion where the groove is formed at the central portion of the semiconductor wafer. And the blade is raised after the outer peripheral portion of the semiconductor wafer is completely cut by the blade.
また、この発明にかかる半導体製造装置は、上述した発明において、前記制御手段は、前記半導体ウェハの外周部が完全に切断された後、前記溝の側壁の傾斜に沿って前記ブレードを上昇させることを特徴とする。 In the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, in the above-described invention, the control means raises the blade along the inclination of the side wall of the groove after the outer peripheral portion of the semiconductor wafer is completely cut. It is characterized by.
また、この発明にかかる半導体製造装置は、上述した発明において、前記半導体ウェハと前記テープとの間に前記溝による中空部が生じるように前記テープが貼り付けられていることを特徴とする。 The semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the tape is attached so that a hollow portion is formed by the groove between the semiconductor wafer and the tape.
上述した発明によれば、半導体ウェハの溝が形成されていない外周部ではフルカットダイシングを行い、半導体ウェハの溝が形成された中央部ではハーフカットダイシングを行うことにより、デバイス形成領域である半導体ウェハの中央部のダイシング時にブレードによってダイシングテープが削り取られることがない。このため、ダイシング後に半導体ウェハの溝付近に残るシリコンの研削屑やダイシングテープの屑を低減することができる。 According to the above-described invention, full cut dicing is performed in the outer peripheral portion where the groove of the semiconductor wafer is not formed, and half cut dicing is performed in the central portion where the groove of the semiconductor wafer is formed, so that the semiconductor which is a device formation region The dicing tape is not scraped off by the blade during dicing at the center of the wafer. For this reason, it is possible to reduce silicon grinding scraps and dicing tape scraps remaining in the vicinity of the grooves of the semiconductor wafer after dicing.
上述した発明によれば、半導体ウェハの裏面からおもて面のpn接合に達するようにV字形状の溝を形成し、その溝の側壁に第2導電型分離層を形成することにより、第2導電型分離層を形成するための長時間の拡散処理を行ったり、高アスペクト比のトレンチを形成する必要がない。また、実施の形態によれば、半導体ウェハの裏面からV字形状の溝を形成し、その溝の側壁に第2導電型分離層を形成することにより、ドーパントの横方向の拡散を低減することができるため、デバイスピッチやチップサイズを小さくすることができる。また、実施の形態によれば、半導体ウェハの裏面からV字形状の溝を形成することにより、半導体チップの裏面エッジ部において第2導電型分離層とコレクタ領域との活性領域側のなす角度が急峻にならないため、電界集中による耐圧低下を回避することができる。 According to the above-described invention, the V-shaped groove is formed so as to reach the pn junction of the front surface from the back surface of the semiconductor wafer, and the second conductivity type separation layer is formed on the side wall of the groove. There is no need to perform a long-time diffusion treatment to form a two-conductivity type separation layer or to form a high aspect ratio trench. In addition, according to the embodiment, the lateral diffusion of the dopant is reduced by forming the V-shaped groove from the back surface of the semiconductor wafer and forming the second conductivity type separation layer on the side wall of the groove. Therefore, the device pitch and chip size can be reduced. Further, according to the embodiment, by forming the V-shaped groove from the back surface of the semiconductor wafer, the angle formed by the active region side between the second conductivity type separation layer and the collector region at the back surface edge portion of the semiconductor chip is increased. Since it does not become steep, it is possible to avoid a decrease in breakdown voltage due to electric field concentration.
本発明にかかる半導体装置の製造方法および半導体製造装置によれば、高い信頼性を有する半導体装置を低コストで製造することができるという効果を奏する。また、本発明にかかる半導体装置の製造方法および半導体製造装置によれば、デバイスピッチやチップサイズを小さくすることができるという効果を奏する。さらに、本発明にかかる半導体装置の製造方法および半導体製造装置によれば、高い耐圧を有する半導体装置を製造することができるという効果を奏する。 According to the semiconductor device manufacturing method and the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, it is possible to manufacture a highly reliable semiconductor device at low cost. Further, according to the semiconductor device manufacturing method and the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, the device pitch and the chip size can be reduced. Furthermore, according to the semiconductor device manufacturing method and the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, it is possible to manufacture a semiconductor device having a high breakdown voltage.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置の製造方法および半導体製造装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、nまたはpを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、nやpに付す+および−は、それぞれそれが付されていない層や領域よりも高不純物濃度および低不純物濃度であることを意味する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Exemplary embodiments of a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the accompanying drawings, it means that electrons or holes are majority carriers in layers and regions with n or p, respectively. Further, + and − attached to n and p mean that the impurity concentration is higher and lower than that of the layer or region where it is not attached. Note that, in the following description of the embodiments and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components, and duplicate descriptions are omitted.
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を説明する断面図である。図2は、図1の線A−A’におけるダイシング時の半導体ウェハ断面の位置関係を模式的に示す説明図である。まず、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を適用してダイシングする半導体ウェハ31について説明する。図1,2に示すように、半導体ウェハ31には、中央部31aのデバイスを形成する領域(デバイス形成領域)に、一方の主面から他方の主面に達しないように溝32が設けられている。この溝32により、半導体ウェハ31の中央部31aは部分的に薄くなっている。デバイス形成領域とは、溝32のうち、最外周の溝32で囲まれた太枠で示す部分であり、歩留まりよく半導体装置を形成するために有効な領域である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the positional relationship of the cross section of the semiconductor wafer during dicing along the line AA ′ in FIG. First, a
溝32は、半導体ウェハ31端部に達しないように設けられている。すなわち、デバイス形成領域を囲む半導体ウェハ31の外周部31bには溝32は設けられていない。このため、半導体ウェハ31の外周部31bは、半導体ウェハ31の中央部31aの溝32が設けられた部分よりも厚い状態となっている。また、溝32は、例えばダイシングラインに沿って格子状に設けられている。図1には、X方向の溝32を切断する線(矢印41)における断面構造を示す。
The
溝32によって複数に分割されたデバイス形成領域内の各領域は、ダイシング後に半導体チップとなる領域である。図示省略するが、半導体チップとなる領域をX方向に平行な線で切断した断面構造は、Y方向の溝32の最深部に対して、各半導体チップとなる領域がそれぞれ凸状に突出した構成となっている。半導体チップとなる領域をY方向に平行な線で切断した場合の断面構造も同様である。また、溝32は、例えば略矩形状やV字形状、図2に示すような台形形状であってもよい。図2には、X方向の矢印41に直交し、凸状の半導体チップとなる領域を横切る線A−A’における断面構造を示す。半導体チップとなる領域に形成されるデバイス構造については後述する。
Each region in the device formation region divided into a plurality by the
溝32の側壁は、半導体ウェハ31の主面に略垂直であってもよいし、半導体ウェハ31の主面に対して傾斜を有していてもよい。溝32の側壁を半導体ウェハ31の主面に対して略垂直とする場合、溝32は例えば異方性ウェットエッチングによって形成される。溝32の側壁を半導体ウェハ31の主面に対して傾斜を有する状態とする場合、例えば等方性ウェットエッチングによって、開口幅が底面側(おもて面側)よりも開口部側(裏面側)で広い溝32が形成される。図1,2には、溝32の側壁が、半導体ウェハ31の主面に対して傾斜を有する状態を示す。
The side wall of the
つぎに、本発明の実施の形態にかかる半導体製造装置について説明する。本発明の実施の形態にかかる半導体製造装置は、半導体ウェハ31を保持するステージ36、半導体ウェハ31をダイシングするブレード33、ブレード33(またはステージ36)の位置を制御する制御部(不図示)、制御部が参照する情報を記憶する記憶部(不図示)で構成される。ステージ36には、ダイシングテープ34を介して半導体ウェハ31が載置される。半導体ウェハ31の溝32が形成された面には、半導体ウェハ31とダイシングテープ34との間に溝32による中空部35が生じるようにダイシングテープ34が貼り付けられる。
Next, a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. A semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
ブレード33(またはステージ36)は、半導体ウェハ31の主面に平行で互いに直行する2方向(X方向およびY方向)、および半導体ウェハ31の主面に直交する方向(Z方向)に移動可能に支持されている。半導体ウェハ31のダイシング時、制御部によってブレード33(またはステージ36)の横方向(XY方向)および上下方向(Z方向)の位置が制御され、半導体ウェハ31はダイシングラインに沿って1本ずつ切断される(図1中、粗い矢印41はX方向に平行な1本のダイシングラインに沿って半導体ウェハ31が切断される方向を示す)。
The blade 33 (or stage 36) is movable in two directions (X direction and Y direction) parallel to the main surface of the
ダイシングライン上における半導体ウェハ31の端部から溝32の端部までのX方向の距離(Y方向に平行なダイシングラインに沿って半導体ウェハ31が切断される場合はY方向の距離)は、ダイシングラインごとに異なる。このような溝32に関する情報は、例えば記憶部に記憶されている。溝32に関する情報とは、例えば半導体ウェハ31の中心を基準とする溝32の両端部のXY座標や、ダイシングライン上における半導体ウェハ31の端部から溝32の端部までのX方向(Y方向)の距離、溝32の側壁の傾斜角度などである。
The distance in the X direction from the end of the
溝32に関する情報は、例えば記憶部に予め記憶される。制御部は、記憶部に記憶された溝32に関する情報に基づいて、ブレード33のXY方向および上下方向の位置を制御する。具体的には、制御部は、X方向に平行に伸び、かつY方向にストライブ状に並ぶ複数のダイシングライン(またはY方向に平行に伸び、かつX方向にストライブ状に並ぶ複数のダイシングライン)が1本切断されるごとに、切断済みのダイシングラインに平行な他のダイシングラインを切断させるためにブレード33をY方向(またはX方向)に移動させる。
Information about the
また、制御部は、ブレード33によってデバイス形成領域以外の領域、すなわち半導体ウェハ31の外周部31bでは、ブレード33の刃先がダイシングテープ34に達するようにブレード33のZ方向の位置を制御する。制御部は、ブレード33によってデバイス形成領域、すなわち半導体ウェハ31の中央部31aでは、図2に示すようにブレード33の刃先がダイシングテープ34に達しないようにブレード33のZ方向の位置を制御する。すなわち、制御部は、ブレード33のZ方向の位置を半導体ウェハ31の厚さに応じて制御する。図1には、矢印41で示すように半導体ウェハ31を切断するときのブレード33の刃先の最下端の軌跡を細かい点線の矢印42で示す。
Further, the control unit controls the position of the
制御部によるブレード33のZ方向の位置の制御方法についてより具体的に説明する。まず、制御部は、ブレード33によって半導体ウェハ31の一方の外周部31b(矢印42の始点側)が切断される前に、ブレード33の刃先の最下端がダイシングテープ34に達するようにブレード33のZ方向の位置を決定する。そして、制御部は、半導体ウェハ31の一方の外周部31bが切断されている間、ブレード33のZ方向の位置を維持する。すなわち、半導体ウェハ31の外周部31bの切断は、フルカットダイシングとなる。
A method for controlling the position of the
つぎに、制御部は、半導体ウェハ31の一方の外周部31bが完全に切断された後、ブレード33を略垂直に上昇させる。このとき、制御部は、半導体ウェハ31の中央部31aの溝32により薄い部分が完全に切断され、かつブレード33の刃先の最下端がダイシングテープ34に達しないようにブレード33のZ方向の位置を決定する。そして、制御部は、半導体ウェハ31の中央部31aを切断するブレード33の刃先の進行方向側が半導体ウェハ31の他方の外周部31b(矢印42の終点側)に達するまで、ブレード33のZ方向の位置を維持する。すなわち、半導体ウェハ31の中央部31aの切断は、ハーフカットダイシングとなる。
Next, the control unit raises the
その後、制御部は、ブレード33の刃先の進行方向側が半導体ウェハ31の他方の外周部31bに達した時点で、ブレード33の刃先の最下端がダイシングテープ34に達するようにブレード33を略垂直に下降させる。そして、制御部は、半導体ウェハ31の他方の外周部31bが完全に切断されるまで、ブレード33のZ方向の位置を維持する。これにより、1本のダイシングラインで半導体ウェハ31の切断が終了する。このような制御部によるブレード33の制御は、ダイシングラインごとに行われる。
Thereafter, the control unit makes the
ブレード33は、円盤状であり、所定の直径を有する。このため、半導体ウェハ31の外周部31bが完全に切断された段階で、ブレード33の刃先は最も外側のデバイス形成領域にまで達しており、最も外側のデバイス形成領域の一部はフルカットダイシングで切断される。しかし、切断後の半導体チップのチッピング状態は、フルカットダイシング時およびハーフカットダイシング時ともに製品として使用可能な状態であることが本発明の発明者によって確認されている。したがって、好適なブレード33の高さよりも数十μm程度低い位置にブレード33が位置した状態でデバイス形成領域の一部がフルカットダイシングされたとしても、半導体チップのチッピング状態に大きな影響は及ばないと推測される。
The
制御部は、ブレード33によって半導体ウェハ31の一方(他方)の外周部31bのダイシングテープ34に接している部分が完全に切断された後、段階的にまたは連続的にブレード33を上昇(下降)させてもよい。段階的にブレード33のZ方向の位置を変えた場合、ブレード33の刃先の下端部の軌跡は段差状となる。連続的にブレード33のZ方向の位置を変えた場合、ブレード33の刃先の下端部の軌跡は半導体ウェハ31の主面に対して傾斜した状態となる。このように段階的にまたは連続的にブレード33を上昇(下降)させることにより、半導体ウェハ31を切断しながらブレード33のZ方向の位置を変えることができる。
The controller raises (lowers) the
また、例えば溝32の側壁が半導体ウェハ31の主面に対して傾斜している場合に、溝32に沿って段階的にまたは連続的にブレード33を上昇(下降)させることにより、溝32側壁の傾斜に沿って段階的にまたは連続的にブレード33のZ方向の位置を変えることができる。したがって、半導体ウェハ31の中央部31aの溝32により最も薄くなっている部分にブレード33が達する前に、ダイシングテープ34を削り取ることなくブレード33を上昇(下降)させることができ、かつ半導体ウェハ31の外周部31bのうち、中央部31aに向かって徐々に厚さが薄くなる溝32側壁の傾斜部分31cを完全に切断することができる。
For example, when the side wall of the
また、ブレード33のZ方向位置の制御に代えて、ステージ36のZ方向位置を制御してもよい。この場合、制御部は、ブレード33に対する制御と同様にブレード33と半導体ウェハ31との位置が保たれるように、ステージ36のZ方向の位置を制御する。
Further, instead of controlling the position of the
つぎに、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を適用して製造することができる半導体装置の一例について説明する。図3は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を適用して製造することができる半導体装置の一例である。図3において、図1と同様の構成は同じ符号で示す。図3に示すように、n-ドリフト領域となる半導体ウェハ31のおもて面には、オン時に電流が流れる活性領域において、エミッタ領域、ゲート電極などのMOS(金属−酸化膜−半導体からなる絶縁ゲート)構造(不図示)、エミッタ電極(不図示)、pウェル領域51およびゲート絶縁膜52が設けられている。
Next, an example of a semiconductor device that can be manufactured by applying the manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is an example of a semiconductor device that can be manufactured by applying the semiconductor device manufacturing method according to the embodiment of the present invention. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 3, on the front surface of the
また、半導体ウェハ31のおもて面には、活性領域を囲むように、耐圧を保持するためのp+耐圧領域53、フィールド酸化膜54およびフィールドプレート(不図示)が設けられている。半導体ウェハ31の裏面には、溝32が設けられている。半導体ウェハ31の裏面全体には、p+コレクタ領域55が設けられている。溝32の側壁には、p+耐圧領域53とp+コレクタ領域55とを連結するp+分離層56が設けられている。コレクタ電極(不図示)は、p+コレクタ領域55およびp+分離層56を覆う。半導体ウェハ31は、ダイシング領域に形成された溝32に沿ってダイシングされ、逆阻止型IGBTチップとなる。
A p +
つぎに、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について、制御部によってブレード33を制御する場合を例に説明する。まず、図3に示すように、周知の方法により、n-ドリフト領域となるn型の半導体ウェハ31のおもて面にpウェル領域51、ゲート絶縁膜52、p+耐圧領域53およびフィールド酸化膜54を含むおもて面構造を形成する。p+耐圧領域53は、後のダイシング工程において切断される領域(ダイシング領域)を含むように形成される。
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described by taking as an example the case where the
また、周知の方法により、半導体ウェハ31の裏面に、n-ドリフト領域を貫通しp+耐圧領域53に達する溝32を形成する。そして、周知の方法により、半導体ウェハ31の裏面にp+コレクタ領域55を含む裏面構造、および溝32の側壁にp+分離層56を形成する。p+コレクタ領域55およびp+分離層56は同時に形成されてもよい。ここまでの段階で、ウェハプロセスが終了する。したがって、図示省略するが、エミッタ領域、ゲート電極、層間絶縁膜、エミッタ電極、フィールドプレートおよびコレクタ電極なども形成されている。
Further, a
つぎに、図1に示すように、半導体ウェハ31の溝32が形成された裏面に、溝32による中空部35が生じるようにダイシングテープ34を貼り付ける。図1では、線41による断面、すなわち溝32の断面を示しているので、中空部35がX方向に連続している。図2に示すように、半導体チップとなる領域(前記の凸状部)は、ダイシングテープに貼り付けられている。ダイシングテープ34は、UV光の照射による硬化によって剥離可能なUV硬化タイプのものであってもよいし、そうでなくてもよい。ダイシングテープ34は、半導体ウェハ31の径よりも大きい内径を有するフレーム(不図示)に固定されている。つぎに、半導体ウェハ31のダイシングテープ34側を下(ステージ36側)にしてステージ36に載置する。
Next, as shown in FIG. 1, a dicing
つぎに、制御部は、記憶部に記憶されたブレード33の位置情報を読み出し、この位置情報に基づいてブレード33のXY方向の位置およびZ方向の位置を制御する。これにより、半導体ウェハ31の外周部31bは、ブレード33の刃先がダイシングテープ34に達するようにフルカットダイシングされる。一方、半導体ウェハ31の中央部31aは、ブレード33の刃先がダイシングテープ34に達しないようにハーフカットダイシングされる。
Next, the control unit reads the position information of the
具体的には、制御部によってブレード33が制御される場合、ブレード33は次のように移動され半導体ウェハ31を切断する。まず、ブレード33の進行方向側の刃先が半導体ウェハ31の一方の端部側となるように、かつ、ブレード33の刃先が所定のダイシングラインと平行になるようにブレード33のXY方向の位置が決定される。つぎに、ブレード33の刃先の最下端がダイシングテープ34に達するようにブレード33のZ方向の位置が決定される。このとき、ブレード33によって切り込まれるダイシングテープ34の深さは、半導体ウェハ31の直径や厚さに応じて種々変更可能である。
Specifically, when the
つぎに、ブレード33を所定のダイシングラインに沿って移動させることにより、半導体ウェハ31の一方の端部から半導体ウェハ31の一方の外周部31bが完全に切断(フルカットダイシング)される。つぎに、半導体ウェハ31の中央部31aの溝32が形成された薄い部分のみを完全に切断することができる位置までブレード33を上昇させる。すなわち、ブレード33の刃先の最下端がダイシングテープ34から離れるように、かつ溝32による中空部35内に露出するように、ブレード33のZ方向の位置を決定する。このとき、ブレード33を略垂直に上昇させてもよいし、半導体ウェハ31をダイシングしながら段階的にまたは連続的に上昇させてもよい。
Next, by moving the
つぎに、ブレード33を所定のダイシングラインに沿って移動させることにより、半導体ウェハ31の中央部31aが完全に切断(ハーフカットダイシング)される。つぎに、ブレード33の進行方向側の刃先が半導体ウェハ31の他方の外周部31bに達した時点で、ブレード33の刃先の最下端がダイシングテープ34に達する位置までブレード33を下降させる。このとき、ブレード33を略垂直に下降させてもよいし、半導体ウェハ31をダイシングしながら段階的にまたは連続的に下降させてもよい。
Next, by moving the
つぎに、ブレード33を所定のダイシングラインに沿って移動させることにより、半導体ウェハ31の他方の外周部31bが半導体ウェハ31の他方の端部まで完全に切断(フルカットダイシング)される。これにより、所定の1本のダイシングラインに沿って半導体ウェハ31が切断される。このようなブレード33の制御をX方向に平行なダイシングラインに沿って1本ずつ繰り返し行った後、さらに、Y方向に平行なダイシングラインに沿って1本ずつ繰り返し行うことにより、半導体ウェハ31のデバイス形成領域が個々のチップに切断される。これによって、例えば図3に示すような逆阻止型IGBT等の半導体チップが得られる。
Next, by moving the
以上説明したように、実施の形態によれば、半導体ウェハの溝が形成されていない外周部ではフルカットダイシングを行い、半導体ウェハの溝が形成された中央部ではハーフカットダイシングを行うことにより、デバイス形成領域である半導体ウェハの中央部のダイシング時にブレードによってダイシングテープが削り取られることがない。このため、ダイシング後に半導体ウェハの溝付近に残るシリコンの研削屑やダイシングテープの屑を低減することができる。したがって、高い信頼性を有する半導体装置を製造することができる。 As described above, according to the embodiment, full cut dicing is performed at the outer peripheral portion where the groove of the semiconductor wafer is not formed, and half cut dicing is performed at the central portion where the groove of the semiconductor wafer is formed, The dicing tape is not scraped off by the blade during dicing of the central portion of the semiconductor wafer, which is a device formation region. For this reason, it is possible to reduce silicon grinding scraps and dicing tape scraps remaining in the vicinity of the grooves of the semiconductor wafer after dicing. Therefore, a highly reliable semiconductor device can be manufactured.
また、実施の形態によれば、半導体ウェハの裏面からp+耐圧領域に達するようにV字形状(または台形形状)の溝を形成し、その溝の側壁にp+分離層を形成することにより、p+分離層を形成するための長時間の拡散処理を行ったり、高アスペクト比のトレンチを形成する必要がない。したがって、高い信頼性を有する半導体装置を低コストで製造することができる。また、半導体ウェハの溝が形成された面に溝による中空部が生じるようにダイシングテープを貼り付けているため、中央部が部分的に薄い半導体ウェハであっても、ダイシングテープを貼り付けるための特殊な方法を必要としない。 According to the embodiment, a V-shaped (or trapezoidal) groove is formed so as to reach the p + breakdown voltage region from the back surface of the semiconductor wafer, and a p + isolation layer is formed on the side wall of the groove. It is not necessary to perform a long-time diffusion process for forming the p + isolation layer or to form a trench with a high aspect ratio. Therefore, a highly reliable semiconductor device can be manufactured at low cost. In addition, since the dicing tape is pasted so that a hollow portion by the groove is formed on the surface of the semiconductor wafer where the groove is formed, the dicing tape for pasting the dicing tape even if the central portion is a partially thin semiconductor wafer. No special method is required.
また、実施の形態によれば、半導体ウェハの裏面からV字形状の溝を形成することにより、デバイスピッチを狭くすることができる。さらに、溝の側壁にp+分離層を形成する際に、ドーパントの横方向の拡散を低減することができるため、デバイスピッチやチップサイズを小さくすることができる。また、実施の形態によれば、半導体ウェハの裏面からV字形状の溝を形成することにより、半導体チップの裏面エッジ部においてp+分離層とp+コレクタ領域との活性領域側のなす角度が急峻にならないため、電界集中による耐圧低下を回避することができる。したがって、高い耐圧を有する半導体装置を製造することができる。 According to the embodiment, the device pitch can be narrowed by forming the V-shaped groove from the back surface of the semiconductor wafer. Further, when the p + isolation layer is formed on the side wall of the trench, the lateral diffusion of the dopant can be reduced, so that the device pitch and the chip size can be reduced. Further, according to the embodiment, by forming a V-shaped groove from the back surface of the semiconductor wafer, the angle formed by the active region side of the p + isolation layer and the p + collector region at the back surface edge portion of the semiconductor chip is increased. Since it is not steep, it is possible to avoid a breakdown voltage drop due to electric field concentration. Therefore, a semiconductor device having a high breakdown voltage can be manufactured.
以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、種々変更可能である。例えば、実施の形態中に記載した溝の断面形状は一例であり、本発明はその形状に限定されるものではない。また、実施の形態では第1導電型をp型としたが、本発明は第1導電型をn型としても同様に成り立つ。また、本発明は、逆阻止型IGBTに限らず、その他の逆阻止型デバイスや双方向型デバイス、または分離層形成を伴うMOSFETやバイポーラトランジスタもしくはMOSサイリスタなどの半導体デバイスにも適用でき、それらに適用した場合にも有効である。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the cross-sectional shape of the groove described in the embodiment is an example, and the present invention is not limited to that shape. In the embodiment, the first conductivity type is p-type. However, the present invention is similarly established even if the first conductivity type is n-type. The present invention is not limited to reverse blocking IGBTs, but can be applied to other reverse blocking devices, bidirectional devices, or semiconductor devices such as MOSFETs, bipolar transistors, or MOS thyristors with separation layer formation. It is also effective when applied.
なお、本実施の形態で説明した制御部によるブレード(またはステージ)の制御は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、MO、DVDなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。 Note that the control of the blade (or stage) by the control unit described in the present embodiment can be realized by executing a program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation. This program is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk, a CD-ROM, an MO, and a DVD, and is executed by being read from the recording medium by the computer. The program may be a transmission medium that can be distributed via a network such as the Internet.
以上のように、本発明にかかる半導体装置の製造方法および半導体製造装置は、電力変換装置などに使用されるパワー半導体装置に有用であり、特に、双方向型デバイスまたは逆阻止型デバイスに適している。 As described above, the method for manufacturing a semiconductor device and the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention are useful for a power semiconductor device used for a power conversion device and the like, and are particularly suitable for a bidirectional device or a reverse blocking device. Yes.
31 半導体ウェハ
31a 半導体ウェハの中央部
31b 半導体ウェハの外周部
31c 溝側壁の傾斜部分
32 溝
33 ブレード
34 ダイシングテープ
35 中空部
31
Claims (10)
前記半導体ウェハの前記溝が形成された面にテープを貼り付ける貼り付け工程と、
前記テープを介して前記半導体ウェハをステージに載置する載置工程と、
前記デバイス形成領域以外の領域内において、ブレードの刃先が前記テープに達した状態で前記ブレードによって前記半導体ウェハを切断する第1切断工程と、
前記デバイス形成領域において、前記ブレードの刃先が前記テープから離れた状態で前記ブレードによって前記溝に沿って前記半導体ウェハを切断する第2切断工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device by cutting a semiconductor wafer having grooves formed in a device formation region into chips,
An attaching step of attaching a tape to the surface of the semiconductor wafer on which the groove is formed;
A placing step of placing the semiconductor wafer on a stage via the tape;
In a region other than the device formation region, a first cutting step of cutting the semiconductor wafer with the blade in a state where the blade edge reaches the tape;
A second cutting step of cutting the semiconductor wafer along the groove by the blade in a state where the blade edge of the blade is separated from the tape in the device forming region;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第2切断工程において、前記半導体ウェハの中央部の前記溝が形成された薄い部分を完全に切断することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。 In the first cutting step, a thick outer peripheral portion without a groove of the semiconductor wafer is completely cut,
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein, in the second cutting step, the thin portion where the groove is formed in the central portion of the semiconductor wafer is completely cut. .
第1導電型の前記半導体ウェハの裏面に、前記半導体ウェハのおもて面側のpn接合に達する前記溝を形成する溝形成工程と、
前記半導体ウェハの裏面に第2導電型のコレクタ領域を形成するとともに、前記溝の側壁に前記コレクタ領域から前記pn接合にまで至る第2導電型分離層を形成する層形成工程と、
前記第2導電型分離層を覆うコレクタ電極を形成する電極形成工程と、
をさらに行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。 Before the pasting step,
A groove forming step of forming the groove reaching the pn junction on the front surface side of the semiconductor wafer on the back surface of the semiconductor wafer of the first conductivity type;
Forming a second conductivity type collector region on the back surface of the semiconductor wafer, and forming a second conductivity type separation layer extending from the collector region to the pn junction on the sidewall of the groove;
An electrode forming step of forming a collector electrode covering the second conductive type separation layer;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising:
前記溝が形成された面に貼り付けられたテープを介して前記半導体ウェハを保持するステージと、
前記ステージに保持された前記半導体ウェハを前記溝に沿って切断するブレードと、
前記半導体ウェハの前記デバイス形成領域以外の領域を切断するときに、前記ブレードの刃先が前記テープに達するように前記ブレードの上下方向の位置を制御し、前記デバイス形成領域を前記溝に沿って切断するときに、前記ブレードの刃先が前記テープから離れるように前記ブレードの上下方向の位置を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする半導体製造装置。 A semiconductor manufacturing apparatus for cutting a semiconductor wafer having grooves formed in a device formation region into chips,
A stage for holding the semiconductor wafer via a tape attached to the surface on which the groove is formed;
A blade for cutting the semiconductor wafer held on the stage along the groove;
When cutting an area other than the device formation area of the semiconductor wafer, the vertical position of the blade is controlled so that the blade edge of the blade reaches the tape, and the device formation area is cut along the groove. Control means for controlling the vertical position of the blade so that the blade edge of the blade is separated from the tape,
A semiconductor manufacturing apparatus comprising:
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