JP2014116419A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device manufacturing method capable of improving productivity by achieving reduction in processing time.SOLUTION: A semiconductor device manufacturing method comprises: emitting laser beams L by a laser beam irradiation device 30 from one surface 10a side of a semiconductor substrate 10 by setting a light focusing point P at inside the semiconductor substrate 10 to form a modified region K; subsequently removing a region from the one surface 10a side to the modified region K and the modified region K by etching to form a trench 20 such that a width of an opening 20a of the trench 20 formed on the one surface 10a side becomes narrower than a width of an internal region formed by removing the modified region K.

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

従来、所望の電気特性を得るために半導体基板にトレンチを形成し、半導体装置を製造することが行われている。例えば、半導体基板にトレンチを形成する手法としては、特許文献１に示すものがある。   Conventionally, in order to obtain desired electrical characteristics, a semiconductor device is manufactured by forming a trench in a semiconductor substrate. For example, Patent Document 1 discloses a technique for forming a trench in a semiconductor substrate.

特許文献１には、半導体基板の主表面に対して垂直方向に、第１トレンチ（５ａ）と、この第１トレンチ（５ａ）と連通し、対向する側壁の間隔が第１トレンチ（５ａ）の対向する側壁の間隔より長くされている第２トレンチ（５ｂ）とからなるトレンチ（５）を、異方性エッチングと等方性エッチングで形成する方法が記載されている。そして、この特許文献１では、このようなトレンチ構造にすることで、トレンチゲート型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の半導体装置において、オン電圧の低減化を図っている。   In Patent Document 1, a first trench (5a) communicates with the first trench (5a) in a direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate, and the interval between the opposing side walls is the first trench (5a). A method is described in which a trench (5) comprising a second trench (5b) that is longer than the distance between the opposing side walls is formed by anisotropic etching and isotropic etching. In Patent Document 1, such a trench structure is used to reduce the on-voltage in a semiconductor device such as a trench gate type insulated gate bipolar transistor (IGBT).

特開２０１２−８００７４号公報JP 2012-80074 A

ところで、このように、半導体基板の一方面側からエッチングでトレンチを形成する方法では、エッチングレートに限界があるために、加工に要する時間が比較的長くなってしまうといった問題があった。特に、上記特許文献１のような特殊な形状のトレンチ構造を形成する場合には、複数のエッチング工程が必要となり、加工時間の短縮化が求められていた。   By the way, in the method of forming a trench by etching from one surface side of the semiconductor substrate as described above, there is a problem that the time required for processing becomes relatively long due to the limit of the etching rate. In particular, when forming a trench structure having a special shape as in Patent Document 1, a plurality of etching steps are required, and a reduction in processing time has been demanded.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、加工時間の短縮化を図ることで生産性を向上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving productivity by shortening the processing time.

本発明は、半導体基板の一方面側から、前記半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光照射装置によりレーザ光を照射し、前記半導体基板の内部に改質領域を形成する改質領域形成工程と、前記改質領域を形成した後、前記一方面側から前記改質領域までの部位及び前記改質領域をエッチングにより除去してトレンチを形成するエッチング工程と、を含み、前記エッチング工程では、前記一方面側に形成される前記トレンチの開口部の幅が、前記改質領域を除去して形成される内部部位の幅よりも狭くなるように前記トレンチを形成することを特徴とする。   The present invention provides a modified region that forms a modified region in the semiconductor substrate by irradiating a laser beam with a laser beam irradiation device with a converging point inside the semiconductor substrate from one side of the semiconductor substrate. Forming the modified region, and then etching the portion from the one surface side to the modified region and the modified region by etching to form a trench, and the etching step Then, the trench is formed so that the width of the opening of the trench formed on the one surface side is narrower than the width of the internal part formed by removing the modified region. .

請求項１の発明では、まず、半導体基板の一方面側から、半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光照射装置によりレーザ光を照射し、半導体基板の内部に改質領域を形成する。そして、改質領域を形成した後、一方面側から改質領域までの部位及び改質領域をエッチングにより除去し、一方面側に形成されるトレンチの開口部の幅が、改質領域を除去して形成される内部部位の幅よりも狭くなるようにトレンチを形成するようにしている。   According to the first aspect of the present invention, first, from one surface side of the semiconductor substrate, the condensing point is aligned with the inside of the semiconductor substrate and the laser beam is irradiated by the laser beam irradiation device to form the modified region inside the semiconductor substrate. . Then, after forming the modified region, the portion from the one surface side to the modified region and the modified region are removed by etching, and the width of the opening of the trench formed on the one surface side removes the modified region. Thus, the trench is formed so as to be narrower than the width of the inner part formed in this manner.

一般的に、レーザ光を半導体基板に照射すると、レーザ光の集光点やその近傍では、光学的損傷という現象が発生し、結晶の結合（例えば、シリコンでは共有結合）が切れて、非晶質構造または多結晶構造に変化した領域（本発明では、この領域を「改質領域」という）が形成される。本発明では、この改質領域をエッチング前に予め形成してからエッチングを行うことで、改質領域の部分を効率的に除去することができるため、加工時間の短縮化を図ることができ、生産性を向上させることが可能となる。また、レーザ光の照射条件を制御することで、所望の大きさの改質領域を形成することができるため、トレンチの開口部の幅が内部部位の幅よりも狭くなる構成を、比較的容易に形成することができる。   In general, when a semiconductor substrate is irradiated with laser light, a phenomenon called optical damage occurs at or near the condensing point of the laser light, and crystal bonds (for example, covalent bonds in silicon) break, resulting in an amorphous state. A region (in the present invention, this region is referred to as a “modified region”) that has changed to a crystalline structure or a polycrystalline structure is formed. In the present invention, by performing the etching after forming the modified region in advance before etching, the portion of the modified region can be efficiently removed, so that the processing time can be shortened. Productivity can be improved. In addition, since a modified region having a desired size can be formed by controlling the laser light irradiation conditions, a configuration in which the width of the opening of the trench is narrower than the width of the internal portion is relatively easy. Can be formed.

図１は、半導体基板にレーザ光の照射を行うレーザ光照射装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a laser light irradiation apparatus that irradiates a semiconductor substrate with laser light. 図２は、レーザ光の照射条件を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the laser light irradiation conditions. 図３は、レーザ光を複数に分岐させる様子を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining how the laser light is branched into a plurality of parts. 図４は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法における改質領域形成工程を説明する図である。FIG. 4 is a view for explaining a modified region forming step in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. 図５は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるエッチング工程を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an etching process in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 図６は、トレンチの大きさの一例を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the size of the trench. 図７は、第１実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法におけるエッチング工程を説明する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an etching process in the method for manufacturing a semiconductor device according to the modification of the first embodiment.

［第１実施形態］
以下、この発明に係る半導体装置の製造方法について、図を参照して説明する。
本発明では、半導体基板１０の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光照射装置３０によりレーザ光Ｌを半導体基板１０の一方面１０ａ側から照射し、半導体基板１０の内部に改質領域Ｋを形成する。そして、この改質領域Ｋをエッチングにより除去してトレンチ２０を形成するようにしている。 [First Embodiment]
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
In the present invention, the condensing point P is set inside the semiconductor substrate 10, and the laser beam L is irradiated from the one surface 10 a side of the semiconductor substrate 10 by the laser beam irradiation device 30, and the modified region K is formed inside the semiconductor substrate 10. Form. Then, the modified region K is removed by etching to form the trench 20.

まず、レーザ光Ｌを照射するレーザ光照射装置３０について、図１を参照して説明する。
図１に示すように、レーザ光照射装置３０は、レーザ光源３２と、ビームエキスパンダ３４と、ビームスプリッタ３６と、ガルバノスキャナ３８と、集光レンズ４０と、パワーメータ４２とを備えて構成されている。 First, the laser beam irradiation apparatus 30 that irradiates the laser beam L will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the laser beam irradiation device 30 includes a laser light source 32, a beam expander 34, a beam splitter 36, a galvano scanner 38, a condenser lens 40, and a power meter 42. ing.

レーザ光源３２としては、例えば、半導体基板１０がシリコンの場合には、発振波長が１０６４ｎｍ、発振周波数が８０ｋＨｚのＹＡＧレーザを用いることができる。また、シリコンのほか、窒化シリコンやシリコンカーバイドなどから構成された半導体基板１０を用いることもできる。   As the laser light source 32, for example, when the semiconductor substrate 10 is silicon, a YAG laser having an oscillation wavelength of 1064 nm and an oscillation frequency of 80 kHz can be used. In addition to silicon, a semiconductor substrate 10 made of silicon nitride, silicon carbide, or the like can also be used.

なお、図２に、各半導体基板１０において改質領域Ｋを形成するための最適なレーザの照射条件を示す。発振波長は、シリコンでは上述したように、近赤外領域となる１０００〜１１００ｎｍの範囲が好ましく、シリコンカーバイドでは紫外領域となる２４０〜２８０ｎｍの範囲が好ましく、ガリウムナイトライドでは紫外領域から可視光領域となる３００〜４００ｎｍの範囲が好ましい。パルス幅は、シリコンでは１０〜１０００ｐｓの範囲が好ましく、シリコンカーバイドでは０．１〜１０ｐｓの範囲が好ましく、ガリウムナイトライドでは１０〜１００ｐｓの範囲が好ましい。レーザ光Ｌのエネルギー密度は、それぞれ１ＧＷ／ｃｍ２前後が好ましく、より好ましくは、０．９〜１．１ＧＷ／ｃｍ２の範囲である。また、レーザ光Ｌの集光点Ｐは、それぞれ一方面１０ａから深さ２μｍ程度に設定するとよい。また、レーザ光のスポット径は、それぞれ、数μｍ程度とするとよく、好ましくは１μｍ前後である。 FIG. 2 shows optimum laser irradiation conditions for forming the modified region K in each semiconductor substrate 10. As described above, the oscillation wavelength of silicon is preferably in the range of 1000 to 1100 nm, which is the near infrared region, silicon carbide is preferably in the range of 240 to 280 nm which is the ultraviolet region, and gallium nitride is in the ultraviolet region to the visible light region. A range of 300 to 400 nm is preferable. The pulse width is preferably 10 to 1000 ps for silicon, 0.1 to 10 ps for silicon carbide, and 10 to 100 ps for gallium nitride. Energy density of the laser beam L is preferably 1 GW / cm 2 before and after each, more preferably in the range of 0.9~1.1GW / cm 2. Further, the condensing point P of the laser beam L may be set to a depth of about 2 μm from the one surface 10a. The spot diameter of the laser beam is preferably about several μm, preferably about 1 μm.

ビームエキスパンダ３４は、レーザ光源３２からのレーザ光Ｌの径を拡大すると共に、レーザ光Ｌを平行光とするためのものである。また、ビームスプリッタ３６は、計測用に一部のビームを分岐させ、パワーメータ４２側へ入射させるとともに、残りのビームをガルバノスキャナ３８を介して集光レンズ４０側へ入射させるようにしている。   The beam expander 34 is for expanding the diameter of the laser light L from the laser light source 32 and making the laser light L parallel light. Further, the beam splitter 36 splits a part of the beams for measurement and makes them enter the power meter 42 side, and makes the remaining beams enter the condenser lens 40 side via the galvano scanner 38.

ガルバノスキャナ３８は、１対のガルバノミラー３９（図１では、説明の都合上、１つのガルバノミラー３９のみ示している）を備えており、これらガルバノミラー３９によりレーザ光Ｌの照射位置を加工エリア内で任意の位置に移動させることができるようになっている。   The galvano scanner 38 includes a pair of galvanometer mirrors 39 (only one galvanometer mirror 39 is shown in FIG. 1 for convenience of explanation), and the irradiation position of the laser beam L is determined by the galvanometer mirror 39 in the processing area. It can be moved to any position.

集光レンズ４０は、レーザ光源３２から発せられ、ガルバノミラー３９で反射したレーザ光Ｌを入射して集光するものである。本発明では、半導体基板１０の内部の所定位置に集光点Ｐを設定し、改質領域Ｋを形成するようにしている。そして、本実施形態では、レーザ光照射装置３０により照射されるレーザ光Ｌは、上述のように、パルスレーザ光であり、改質領域Ｋをレーザ光Ｌの１パルスの照射によって形成するようにしている。図２に示した条件で半導体基板１０にレーザ光Ｌを１パルス照射することで、改質領域Ｋを形成することができる。また、レンズ開口数は、例えば０．５に設定するとよい。   The condensing lens 40 is configured to make the laser light L emitted from the laser light source 32 and reflected by the galvano mirror 39 incident and condensed. In the present invention, the condensing point P is set at a predetermined position inside the semiconductor substrate 10 to form the modified region K. In this embodiment, the laser light L irradiated by the laser light irradiation device 30 is a pulsed laser light as described above, and the modified region K is formed by irradiation of one pulse of the laser light L. ing. The modified region K can be formed by irradiating the semiconductor substrate 10 with one pulse of the laser light L under the conditions shown in FIG. The lens numerical aperture may be set to 0.5, for example.

なお、レーザ光Ｌを複数に分岐し、半導体基板１０に照射するようにしてもよい。例えば、図３（Ａ）に示すように、階段型の格子４４ａを備えた回折格子４４や、図３（Ｂ）に示すように、凹凸型の格子４４ｂを備えた回折格子４５などを、レーザ光Ｌを集光する前後（図３では、集光レンズ４０の手前）に配置してレーザ光Ｌに強度分布を生じさせ、複数のレーザ光Ｌに分岐することができる。このように、分岐した複数のレーザ光を半導体基板１０に照射することで、同時に複数の改質領域Ｋを形成することができるため、より生産性を向上させることができる。また、このような回折格子４４、４５を用いる場合には、集光レンズ４０は、球面のシリンドリカルレンズ、非球面のシリンドリカルレンズ、fθレンズ、非球面レンズなどを用いるとよい。なお、回折格子４４、４５を用いる構成のほか、ガルバノスキャナ３８によっても、複数のレーザ光Ｌに分岐することができる。   Note that the laser beam L may be branched into a plurality of pieces and irradiated onto the semiconductor substrate 10. For example, as shown in FIG. 3A, a diffraction grating 44 having a staircase-type grating 44a, a diffraction grating 45 having a concavo-convex grating 44b as shown in FIG. The laser light L can be arranged before and after the light L is collected (before the condenser lens 40 in FIG. 3) to generate an intensity distribution, and can be branched into a plurality of laser lights L. In this way, by irradiating the semiconductor substrate 10 with a plurality of branched laser beams, a plurality of modified regions K can be formed at the same time, so that productivity can be further improved. When such diffraction gratings 44 and 45 are used, the condensing lens 40 may be a spherical cylindrical lens, an aspherical cylindrical lens, an fθ lens, an aspherical lens, or the like. In addition to the configuration using the diffraction gratings 44 and 45, the galvano scanner 38 can also be branched into a plurality of laser beams L.

次に、半導体基板１０にトレンチ２０を形成する工程について、図４〜６を参照しながら説明する。本実施形態では、半導体基板の内部に改質領域Ｋを形成する改質領域形成工程と、この改質領域Ｋをエッチングにより除去するエッチング工程とを主に説明する。なお、本実施形態では、シリコンを主体として構成された半導体基板１０を用いた場合を例に挙げて説明する。   Next, the process of forming the trench 20 in the semiconductor substrate 10 will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a modified region forming process for forming the modified region K in the semiconductor substrate and an etching process for removing the modified region K by etching will be mainly described. In the present embodiment, a case where the semiconductor substrate 10 mainly composed of silicon is used will be described as an example.

（改質領域形成工程）
まず、改質領域形成工程について説明する。
改質領域形成工程では、まず、図４（Ａ）に示すように、半導体基板１０の一方面１０ａからの深さｄが３μｍの位置に、レーザ光照射装置３０によりレーザ光Ｌを１パルス照射し、改質領域Ｋを形成する（図４（Ｂ））。なお、図４（Ａ）に示す例では、レーザ光Ｌの照射位置を順にずらして、複数の改質領域Ｋを所定方向に並ぶように順次形成するようにしているが、上述したように、レーザ光Ｌを分岐させて、同時に複数の改質領域Ｋを形成することもできる。これら各改質領域Ｋの間隔は、例えば、1μｍで形成するとよい。そして、本実施形態では、これら複数の改質領域Ｋが並ぶ方向を「幅方向」とする。 (Modified region forming process)
First, the modified region forming process will be described.
In the modified region forming step, first, as shown in FIG. 4A, the laser beam irradiation device 30 irradiates one pulse of laser light L at a position where the depth d from the one surface 10a of the semiconductor substrate 10 is 3 μm. Then, the modified region K is formed (FIG. 4B). In the example shown in FIG. 4A, the irradiation position of the laser beam L is sequentially shifted, and the plurality of modified regions K are sequentially formed so as to be aligned in a predetermined direction. A plurality of modified regions K can be formed at the same time by splitting the laser beam L. The interval between these modified regions K is preferably 1 μm, for example. In this embodiment, the direction in which the plurality of modified regions K are arranged is referred to as a “width direction”.

また、改質領域Ｋの形状は、少なくとも内部部位の底部の内壁面が湾曲面となるように形成されている。また、半導体基板１０の厚さ方向及び幅方向に直交する平行な切断面で切断したときの外周部の形状が、略円形状となっている。具体的に、この切断面において、集光点Ｐを中心として、楕円形状となるように形成されている。例えば、この楕円形状に形成される改質領域Ｋのサイズは、この切断面において、例えば、高さ（半導体基板１０の厚さ方向の幅）が３μｍ程度、幅（半導体基板１０の幅方向の幅）が２μｍ程度で形成するとよい。また、この改質領域Ｋは、幅方向と直交する方向に奥行き（厚み）を持つ形状（すなわち、幅方向と直交する方向に列状に延びる形状）とするとよい。   Further, the shape of the modified region K is formed so that at least the inner wall surface of the bottom of the internal portion is a curved surface. Moreover, the shape of the outer peripheral part when cut | disconnected by the parallel cut surface orthogonal to the thickness direction and the width direction of the semiconductor substrate 10 is substantially circular shape. Specifically, the cut surface is formed to have an elliptical shape with the condensing point P as the center. For example, the size of the modified region K formed in the elliptical shape has a height (width in the thickness direction of the semiconductor substrate 10) of about 3 μm and a width (width in the width direction of the semiconductor substrate 10) on the cut surface. The width is preferably about 2 μm. The modified region K may have a shape having a depth (thickness) in a direction orthogonal to the width direction (that is, a shape extending in a row in a direction orthogonal to the width direction).

次に、このように改質領域Ｋを形成した半導体基板１０の一方面１０ａ側を覆うように、ＳｉＯ２膜をＣＶＤ（化学気相成長）法などにより形成し（図４（Ｃ））、各改質領域Ｋが形成された領域の上部が開口するように、ＳｉＯ２膜をパターニングする（図４（Ｄ））。この工程で形成されるＳｉＯ２膜の開口部１２ａの幅は、後述のエッチング工程にて改質領域Ｋを除去して形成される内部部位の幅よりも狭くなるように形成する。 Next, an SiO 2 film is formed by a CVD (chemical vapor deposition) method or the like so as to cover the one surface 10a side of the semiconductor substrate 10 in which the modified region K is thus formed (FIG. 4C). The SiO 2 film is patterned so that the upper part of the region where each modified region K is formed is opened (FIG. 4D). The width of the opening 12a of the SiO 2 film formed in this step is formed to be narrower than the width of the internal portion formed by removing the modified region K in the etching step described later.

（エッチング工程）
次に、エッチング工程について説明する。
上述のようにレーザ光Ｌを照射して形成した改質領域Ｋは、光学的損傷により、一旦溶融した後に凝固して、多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンに変化しており、結晶の結合が弱くなっているため、比較的短時間で当該エッチング工程を行うことができる。なお、本エッチング工程では、ドライエッチングを用いてもよく、ウェットエッチングを用いてもよい。まず、ドライエッチングで行う場合について説明する。 (Etching process)
Next, the etching process will be described.
As described above, the modified region K formed by irradiating the laser beam L is once melted and then solidified due to optical damage, and then changed into polycrystalline silicon or amorphous silicon, and the bonding of crystals becomes weak. Therefore, the etching process can be performed in a relatively short time. In this etching step, dry etching or wet etching may be used. First, a case where dry etching is performed will be described.

図５（Ａ）に示すように、一方面側１０ａから改質領域Ｋまでの部位を、エッチングにより除去する。このドライエッチングは、例えば、Ａｒ、ＣＦ４、ＳＦ６、ＨＢｒ、Ｏ２、ＣＨＦ３などのガスを、１〜１００Ｐａの圧力で、電力４００Ｗ程度、周波数１３．５６ＭＨｚのプラズマで励起して行うことができる。 As shown in FIG. 5A, the portion from the one surface side 10a to the modified region K is removed by etching. This dry etching is performed, for example, by exciting a gas such as Ar, CF 4 , SF 6 , HBr, O 2 , or CHF 3 with plasma having a pressure of 1 to 100 Pa, a power of about 400 W, and a frequency of 13.56 MHz. Can do.

そして、一方面側１０ａから改質領域Ｋまでの部位を除去した後、連続的にエッチングを行い、改質領域Ｋを除去し（図５（Ｂ））、さらに、ＳｉＯ２膜を除去して、トレンチ２０を形成する（図５（Ｃ））。なお、このトレンチ２０は、開口部２０ａの幅が、改質領域Ｋを除去して形成される内部部位の幅よりも狭くなるように形成される。例えば、図６に示すように、半導体基板１０の一方面１０ａと直交する断面において、各トレンチ２０の中心間距離（各集光点Ｐの焦点位置間の距離）ａは５μｍ程度、各トレンチ２０の距離ｂは１μｍ程度、一方面１０ａと平行する方向（面内方向）において最大となる径の大きさｃ（楕円の短径）は４μｍ程度、トレンチ２０の開口部２０ａから底部までの距離ｄは５μｍ程度で形成することができる。 Then, after removing the portion from the one surface side 10a to the modified region K, etching is continuously performed to remove the modified region K (FIG. 5B), and further, the SiO 2 film is removed. Then, the trench 20 is formed (FIG. 5C). The trench 20 is formed so that the width of the opening 20a is narrower than the width of the internal portion formed by removing the modified region K. For example, as shown in FIG. 6, in the cross section orthogonal to the one surface 10 a of the semiconductor substrate 10, the distance between the centers of the trenches 20 (the distance between the focal positions of the condensing points P) is about 5 μm. The distance b of the trench 20 is about 1 μm, the maximum diameter c (the ellipse minor axis) in the direction parallel to the one surface 10a (in-plane direction) is about 4 μm, and the distance d from the opening 20a to the bottom of the trench 20 Can be formed with a thickness of about 5 μm.

次に、ウェットエッチングで行う場合を説明する。
まず、一方面側１０ａから改質領域Ｋまでの部位を、例えば、ＫＯＨを３２％に希釈し、８０℃に加熱したアルカリ溶液などを用いた異方性ウェットエッチングを1分間行い、除去する。そして、改質領域Ｋを、例えば、ＨＦにＨＮＯ３やＣＨ３ＣＯＯＨを添加した酸溶液を用いた等方性エッチングを数秒行い除去し、トレンチ２０を形成することができる。なお、ドライエッチングとウェットエッチングを組み合わせてエッチングを行うようにしてもよい。 Next, a case where wet etching is performed will be described.
First, the portion from the one surface side 10a to the modified region K is removed by performing, for example, anisotropic wet etching using an alkaline solution or the like diluted with KOH to 32% and heated to 80 ° C. for 1 minute. Then, the modified region K can be removed by performing isotropic etching using, for example, an acid solution in which HNO 3 or CH 3 COOH is added to HF for several seconds to form the trench 20. Etching may be performed by combining dry etching and wet etching.

そして、このようにエッチング工程でトレンチ２０を形成した後、電極などを形成し、半導体装置１を製造することができる。   And after forming the trench 20 by an etching process in this way, an electrode etc. can be formed and the semiconductor device 1 can be manufactured.

以上説明したように、本第１実施形態に係る半導体装置１の製造方法によれば、まず、半導体基板１０の一方面１０ａ側から、半導体基板１０の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光照射装置３０によりレーザ光Ｌを照射し、半導体基板１０の内部に改質領域Ｋを形成する。そして、改質領域Ｋを形成した後、一方面１０ａ側から改質領域Ｋまでの部位及び改質領域Ｋをエッチングにより除去し、一方面１０ａ側に形成されるトレンチ２０の開口部２０ａの幅が、改質領域Ｋを除去して形成される内部部位の幅よりも狭くなるようにトレンチ２０を形成するようにしている。
このように、改質領域Ｋをエッチング前に予め形成してからエッチングを行うことで、改質領域Ｋの部分を効率的に除去することができるため、加工時間の短縮化を図ることができ、生産性を向上させることが可能となる。また、レーザ光Ｌの照射条件を制御することで、所望の大きさの改質領域Ｋを形成することができるため、トレンチの開口部２０ａの幅が内部部位の幅よりも狭くなる構成を、比較的容易に形成することができる。 As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor device 1 according to the first embodiment, first, the laser beam is focused on the condensing point P from the one surface 10 a side of the semiconductor substrate 10 to the inside of the semiconductor substrate 10. A laser beam L is irradiated by the irradiation device 30 to form a modified region K in the semiconductor substrate 10. Then, after forming the modified region K, the portion from the one surface 10a side to the modified region K and the modified region K are removed by etching, and the width of the opening 20a of the trench 20 formed on the one surface 10a side. However, the trench 20 is formed so as to be narrower than the width of the internal portion formed by removing the modified region K.
Thus, by performing the etching after forming the modified region K in advance before etching, the portion of the modified region K can be efficiently removed, so that the processing time can be shortened. It becomes possible to improve productivity. In addition, since the modified region K having a desired size can be formed by controlling the irradiation condition of the laser light L, a configuration in which the width of the opening 20a of the trench is narrower than the width of the internal portion, It can be formed relatively easily.

また、改質領域形成工程では、内部部位の内壁面が湾曲面となるように改質領域Ｋを形成するようにしている。このように構成することで、電界が集中しやすい角張った部分が少なくなるため、より耐圧を高めることができる。   In the modified region forming step, the modified region K is formed so that the inner wall surface of the internal part becomes a curved surface. With this configuration, the angular portion where the electric field tends to concentrate is reduced, so that the breakdown voltage can be further increased.

また、レーザ光照射装置３０により照射されるレーザ光Ｌは、パルスレーザ光であり、改質領域形成工程では、改質領域Ｋをレーザ光Ｌの１パルスの照射によって形成するようにしている。このように、改質領域Ｋを１パルスの照射で形成することで、より加工時間を短縮することができる。   The laser beam L emitted from the laser beam irradiation device 30 is a pulsed laser beam, and the modified region K is formed by irradiation with one pulse of the laser beam L in the modified region forming step. Thus, the processing time can be further shortened by forming the modified region K by irradiation with one pulse.

また、エッチング工程は、ドライエッチングを用いて行われるようにしている。このように、ドライエッチングを用いる場合には、比較的短時間で精度良くエッチング工程を行うことができる。   The etching process is performed using dry etching. Thus, when dry etching is used, the etching process can be performed with high accuracy in a relatively short time.

また、エッチング工程は、ウェットエッチングを用いて行われるようにしてもよい。このように、ウェットエッチングを用いる場合には、製造コストを抑えることができる。   Further, the etching process may be performed using wet etching. Thus, when wet etching is used, manufacturing costs can be reduced.

次に、本発明の第１実施形態における変形例に係る半導体装置１の製造方法について、図７を参照して説明する。本第１実施形態における変形例では、エッチング工程を、レーザ光を用いて行う点が、上記第１実施形態にて述べた製造方法と主に異なる。したがって、第１実施形態の半導体装置１と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1 according to the modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The modification in the first embodiment is mainly different from the manufacturing method described in the first embodiment in that the etching process is performed using laser light. Therefore, substantially the same components as those of the semiconductor device 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本変形例では、例えば、第１実施形態と同様の条件で、レーザ光Ｌを照射して改質領域Ｋを形成した後、レーザ光Ｌ’を用いてエッチングを行い、トレンチ２０を形成する。このエッチング工程で用いられるレーザ光Ｌ’としては、改質領域形成工程にて用いられるレーザ光Ｌとは異なる波長であって、このレーザ光Ｌよりも半導体基板１０での透過度合いが低いレーザ光Ｌ’、具体的には、半導体基板１０に対して非透過となるものが用いられる。より具体的には、例えば、半導体基板１０がシリコンの場合、改質領域形成工程では、上述したように１０００〜１１００ｎｍの波長（近赤外光）のレーザ光Ｌを用い、エッチング工程では、５００〜５５０ｎｍの波長（緑色光）のレーザ光Ｌ’を用いる。   In the present modification, for example, the modified region K is formed by irradiating the laser beam L under the same conditions as in the first embodiment, and then etching is performed using the laser beam L ′ to form the trench 20. The laser light L ′ used in this etching process has a wavelength different from that of the laser light L used in the modified region forming process and has a lower degree of transmission through the semiconductor substrate 10 than the laser light L. L ′, specifically, a material that is not transparent to the semiconductor substrate 10 is used. More specifically, for example, when the semiconductor substrate 10 is silicon, the modified region forming process uses the laser light L having a wavelength (near infrared light) of 1000 to 1100 nm as described above, and the etching process uses 500 laser. Laser light L ′ having a wavelength of ˜550 nm (green light) is used.

このレーザ光Ｌ’の光源としては、例えば、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、半導体レーザを用いることができる。また、レーザ光Ｌ’の照射条件は、例えば、出力を１Ｗ、発振波長を５１５ｎｍ、発振周波数を１ｋＨｚ、パルス幅を１〜１０ｐｓ、レンズ開口数を０．５とするとよい。そして、このエッチング工程では、まず、集光点Ｐを半導体基板１０の表面に合わせてレーザ光Ｌ’を照射し（図７（Ａ））、１００ｎｍ程度除去して、一方面側１０ａから改質領域Ｋまでの部位を開口させる（図７（Ｂ））。次に、集光点Ｐを深さ１００ｎｍ程度に設定して、レーザ光Ｌ’をさらに照射して、改質領域Ｋを除去し（図７（Ｃ））、トレンチ２０を形成することができる。例えば、複数種類の波長のレーザ光を照射可能な設備が既に導入されている場合などに、このように、エッチング工程もレーザ光Ｌ’を用いて行うようにすれば、より低コストに半導体装置１を製造することができる。 As a light source for the laser light L ′, for example, a YAG laser, a CO 2 laser, or a semiconductor laser can be used. Further, the irradiation conditions of the laser light L ′ are preferably set such that the output is 1 W, the oscillation wavelength is 515 nm, the oscillation frequency is 1 kHz, the pulse width is 1 to 10 ps, and the lens numerical aperture is 0.5. In this etching step, first, the laser beam L ′ is irradiated with the condensing point P set on the surface of the semiconductor substrate 10 (FIG. 7A), removed by about 100 nm, and modified from the one surface side 10a. The part up to the region K is opened (FIG. 7B). Next, the condensing point P is set to a depth of about 100 nm, the laser beam L ′ is further irradiated to remove the modified region K (FIG. 7C), and the trench 20 can be formed. . For example, when equipment capable of irradiating laser beams of a plurality of wavelengths has already been introduced, the semiconductor device can be manufactured at a lower cost if the etching process is also performed using the laser beam L ′. 1 can be manufactured.

１…半導体装置
１０…半導体基板
１０ａ…一方面
２０…トレンチ
２０ａ…トレンチの開口部
３０…レーザ光照射装置
Ｋ…改質領域
Ｌ…レーザ光
Ｐ…集光点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor device 10 ... Semiconductor substrate 10a ... One side 20 ... Trench 20a ... Opening 30 of trench ... Laser beam irradiation apparatus K ... Modified region L ... Laser beam P ... Condensing point

Claims (6)

半導体基板（１０）の一方面（１０ａ）側から、前記半導体基板（１０）の内部に集光点（Ｐ）を合わせてレーザ光照射装置（３０）によりレーザ光（Ｌ）を照射し、前記半導体基板（１０）の内部に改質領域（Ｋ）を形成する改質領域形成工程と、
前記改質領域（Ｋ）を形成した後、前記一方面（１０ａ）側から前記改質領域（Ｋ）までの部位及び前記改質領域（Ｋ）をエッチングにより除去してトレンチ（２０）を形成するエッチング工程と、を含み、
前記エッチング工程では、前記一方面（１０ａ）側に形成される前記トレンチ（２０）の開口部（２０ａ）の幅が、前記改質領域（Ｋ）を除去して形成される内部部位の幅よりも狭くなるように前記トレンチ（２０）を形成することを特徴とする半導体装置（１）の製造方法。 From one side (10a) side of the semiconductor substrate (10), the laser beam irradiation device (30) irradiates the laser beam (L) with the focusing point (P) inside the semiconductor substrate (10), and A modified region forming step of forming a modified region (K) inside the semiconductor substrate (10);
After forming the modified region (K), a portion from the one surface (10a) side to the modified region (K) and the modified region (K) are removed by etching to form a trench (20). And an etching process to
In the etching step, the width of the opening (20a) of the trench (20) formed on the one surface (10a) side is larger than the width of the internal part formed by removing the modified region (K). The method for manufacturing a semiconductor device (1) is characterized in that the trench (20) is formed to be narrow. 前記改質領域形成工程では、前記内部部位の内壁面が湾曲面となるように前記改質領域（Ｋ）を形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置（１）の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device (1) according to claim 1, wherein, in the modified region forming step, the modified region (K) is formed so that an inner wall surface of the internal part is a curved surface. . 前記レーザ光照射装置（３０）により照射されるレーザ光（Ｌ）は、パルスレーザ光であり、
前記改質領域形成工程では、前記改質領域（Ｋ）を前記レーザ光（Ｌ）の１パルスの照射によって形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置（１）の製造方法。 The laser beam (L) irradiated by the laser beam irradiation device (30) is a pulsed laser beam,
The semiconductor device (1) according to claim 1 or 2, wherein in the modified region forming step, the modified region (K) is formed by irradiation with one pulse of the laser beam (L). Manufacturing method. 前記エッチング工程は、ドライエッチングを用いて行われることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置（１）の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the etching step is performed using dry etching. 前記エッチング工程は、ウェットエッチングを用いて行われることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置（１）の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the etching step is performed using wet etching. 前記エッチング工程は、前記改質領域形成工程にて用いられるレーザ光（Ｌ）とは異なる波長であって前記半導体基板（１０）に対して非透過となるレーザ光（Ｌ’）を用いて行われることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置（１）の製造方法。   The etching step is performed using a laser beam (L ′) that has a wavelength different from that of the laser beam (L) used in the modified region forming step and is not transmitted to the semiconductor substrate (10). The method for manufacturing a semiconductor device (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor device (1) is manufactured.
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