JP2014150125A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウエハの破損を抑制することができる半導体装置の製造方法を開示する。
【解決手段】保護テープ６０は、半導体ウエハ２の表面全体を覆う基材４５と、基材４５の半導体ウエハ２と対向する面に接着されている接着層４０とを備える。接着層４０は、基材４５の半導体ウエハ２と対向する面であって、半導体ウエハ２の複数の素子領域１０のそれぞれの表面電極２０に対向する位置に備えられている。接着層４０は、半導体ウエハ２の表面からの高さが絶縁層３０よりも高い。また、基材４５は絶縁層３０に接着されていない。そのため、基材４５と絶縁層３０の表面との間には空間７０が形成される。空間７０は、ダイシング溝５０と連通している。
【選択図】図３

Description

本明細書で開示する技術は、半導体装置の製造方法に関する。

特許文献１には、電極と絶縁層とが形成されている半導体ウエハの表面に保護テープを貼り付け、保護テープを貼り付けた状態のまま、半導体ウエハの裏面を加工する半導体装置の製造方法が開示されている。

特開２００５−３１７５７０号公報

半導体ウエハの表面に形成された電極と絶縁層の間には段差が形成される。そのため、特許文献１の技術では、半導体ウエハの表面に保護テープを貼り付けると、電極と絶縁層の間の段差において、半導体ウエハと保護テープとの間に隙間が形成される場合がある。この場合、半導体ウエハと保護テープの間の隙間には空気が密閉される。その後、半導体ウエハの裏面を加工する場合に、半導体ウエハを真空環境下に置くと、隙間に密封された空気が膨張し、半導体ウエハが破損する場合がある。

本明細書では、半導体ウエハの破損を抑制することができる半導体装置の製造方法を開示する。

本明細書で開示する半導体装置の製造方法は、表面構造形成工程と、ダイシングライン溝形成工程と、カバー工程と、裏面加工工程とを備える。表面構造形成工程では、半導体ウエハの複数の素子領域のそれぞれに、表面電極と、その表面電極の周縁部に半導体ウエハの表面からの高さが表面電極より高くなる絶縁層とを形成する。ダイシングライン溝形成工程では、半導体ウエハの表面に、平面視したときに絶縁層を挟んで表面電極の周囲を取り囲んでおり、半導体ウエハの表面からの高さが絶縁層よりも低く、半導体ウエハの外周縁まで伸びるダイシングライン溝を形成する。カバー工程では、ダイシングライン溝の形成後であって、複数の素子領域のそれぞれの表面電極上に、半導体ウエハの表面からの高さが絶縁層より高くなる接着層を接着し、かつ、接着層の表面側に半導体ウエハの表面を覆う基材を接着する。裏面加工工程では、表面が基材で覆われた半導体ウエハの裏面を加工する。

この方法では、カバー工程において、複数の素子領域のそれぞれの表面電極上に接着層を接着し、その接着層の表面側に半導体ウエハの表面を覆う基材を接着する。ここで、接着層の半導体ウエハの表面からの高さは、絶縁層の半導体ウエハの表面からの高さより高い。また、接着層は表面電極上に配置される一方で絶縁層上には配置されておらず、基材が絶縁層に接着されることはない。このため、仮に接着層と絶縁層の間に形成される段差において、基材と半導体ウエハの間に空気が巻き込まれたとしても、その空気が膨張すると、基材と絶縁層との間にダイシング溝まで連通する隙間が容易に形成される。したがって、基材と半導体ウエハの間に巻き込まれた空気がダイシングライン溝を介して外部に排出される。その結果、半導体ウエハの裏面を加工する際に半導体ウエハを真空環境下に置いたとしても、半導体ウエハが破損してしまうことを抑制することができる。

第１実施例の半導体ウエハを示す平面図。 図１のＩＩ部分拡大図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）カバー工程において、基材と絶縁層の表面との間に空間が形成されてもよい。この構成によると、基材と半導体ウエハの間に空気が密閉され難くなる。

（特徴２）隣り合う表面電極同士は、絶縁層及び空間によって隔てられていてもよい。

（特徴３）カバー工程では、一方の面に複数の素子領域のそれぞれの表面電極と対応する複数の接着層を備えた保護テープを、その一方の面から半導体ウエハの表面に貼り付けてもよい。この構成によると、保護テープを半導体ウエハの表面に貼り付けるだけで半導体ウエハの表面を基材で覆うことができる。

（特徴４）カバー工程では、ダイシングライン溝が形成された半導体ウエハの複数の素子領域のそれぞれの表面電極上に接着層を接着し、その後、接着層の表面側に基材を接着してもよい。

（第１実施例）
本実施例の半導体装置は、図１に示す半導体ウエハ２から製造される。図１に示す半導体ウエハ２は、その表面に表面構造が形成されるとともに保護テープ６０（図３参照）が貼り付けられている。まず、図１を参照して、本実施例の半導体装置の構造及び半導体ウエハ２の構造について説明する。半導体ウエハ２は、主にＳｉからなる基板である。半導体ウエハ２は、平面視した場合に、複数の素子領域１０と、各素子領域１０の周囲を取り囲んでおり、半導体ウエハ２の外周縁まで伸びるダイシングライン溝５０とを備える。

図２に示すように、半導体ウエハ２を平面視した場合に、各素子領域１０は、互いに等間隔をあけて形成されている。素子領域１０は、複数の表面電極２０と、複数の信号パッド２２と、表面電極２０及び信号パッド２２の周囲に形成された絶縁層３０と、を備えている。なお、図２では、各表面電極２０上に、保護テープ６０（図３参照）の接着層４０が接着されている様子が図示されている。図２では、保護テープ６０の基材４５（図３参照）は図示を省略している。保護テープ６０については後で詳しく説明する。

半導体ウエハ２の素子領域１０の表面構造についてさらに説明する。図３に示すように、半導体ウエハ２を図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面で見た場合、半導体ウエハ２の素子領域１０には、セル領域１２及び終端領域１４が形成されている。ただし、図３に示す半導体ウエハ２は、裏面側が未加工である。裏面側を加工（薄板化、不純物注入、電極形成、等）することにより、セル領域１２には、例えばＩＧＢＴやダイオードを形成することができる。従って、図３では、半導体ウエハ２の裏面側の図示を省略している。

セル領域１２は、コンタクト領域１１０と、トップボディ領域１１２と、フローティング領域１１４と、ボトムボディ領域１１６と、ドリフト領域１１８とを有している。さらに、セル領域１２は、複数のトレンチ１０２と、各トレンチ１０２の内面を覆うゲート絶縁膜１０４と、ゲート絶縁膜１０４で覆われた状態でトレンチ１０２内に収容されているゲート電極１０６とを有している。

コンタクト領域１１０は、ｎ^＋型の領域であって、半導体ウエハ２の表面に露出する範囲に形成されている。トップボディ領域１１２は、ｐ型の領域であって、コンタクト領域１１０より深い位置まで設けられている。フローティング領域１１４は、ｎ型の領域であって、トップボディ領域１１２より深い位置に設けられている。ボトムボディ領域１１６は、ｐ型の領域であって、フローティング領域１１４より深い位置に設けられている。ボトムボディ領域１１６は、トレンチ１０２の下端部より浅い範囲に形成されている。ドリフト領域１１８は、ｎ型の領域であって、ボトムボディ領域１１６より深い位置に設けられている。

コンタクト領域１１０の表面、及び、トップボディ領域１１２の表面の一部は、表面電極２０とオーミック接続されている。

トレンチ１０２は、半導体ウエハ２の表面からコンタクト領域１１０、トップボディ領域１１２、フローティング領域１１４、及び、ボトムボディ領域１１６を貫通して形成されている。トレンチ１０２の深さ方向の下端部は、ボトムボディ領域１１６の下端部からドリフト領域１１８内に突き出している。上記の通り、トレンチ１０２内には、ゲート絶縁膜１０４で覆われた状態でゲート電極１０６が収容されている。ゲート電極１０６は、その上面が層間絶縁膜１２０で覆われ、表面電極２０から絶縁されている。ただし、図示しない他の位置で、ゲート電極１０６は信号パッド２２（図２参照）と接続されている。

終端領域１４は、セル領域１２を取り囲むように形成されている。終端領域１４は、分離領域１２２と、複数のトレンチ１０２と、絶縁膜１０５と、導電体領域１０７とを有している。

分離領域１２２は、ｐ型の領域であって、半導体ウエハ２の表面に露出する範囲に形成されている。分離領域１２２の下端部は、トレンチ１０２の下端部より深い位置に形成されている。終端領域１４内のトレンチ１０２は、分離領域１２２内に形成されている。分離領域１２２の上面、及び、導電体領域１０７の上面は、終端絶縁膜１２４で覆われ、表面電極２０から絶縁されている。

図３に示すように、表面電極２０は、半導体ウエハ２の表面側に形成されている。表面電極２０は、コンタクト領域１１０の表面、及び、トップボディ領域１１２のうち半導体ウエハ２の表面に露出した部分とオーミック接続されている。また、表面電極２０は、層間絶縁膜１２０、終端絶縁膜１２４によって、各ゲート電極１０６及び導電体領域１０７と絶縁されている。表面電極２０の外周端部は、終端絶縁膜１２４の上面に重ねて形成されている。

絶縁層３０は、表面電極２０の外周縁部、及び、終端絶縁膜１２４の表面側に形成されている。絶縁層３０の一部は、表面電極２０の外周縁部に重ねて形成されている。本実施例では、絶縁層３０は、ポリイミドで形成されている。他の例では、絶縁層３０は、電気絶縁性を有する他の樹脂材料で形成されていてもよい。図３に示すように、絶縁層３０の半導体ウエハ２の表面からの高さは、表面電極２０の高さよりも高い。

ダイシングライン溝５０の半導体ウエハ２の表面からの高さは、絶縁層３０の高さより低い。また、図２に示すように、半導体ウエハ２を平面視すると、ダイシングライン溝５０は、各素子領域１０を取り囲んでおり、半導体ウエハ２の外周縁まで伸びている。

本実施例では、半導体ウエハ２の表面には、保護テープ６０が貼り付けられる。保護テープ６０は、半導体ウエハ２の表面全体を覆う基材４５と、基材４５の半導体ウエハ２と対向する面（図３の下側の面）に接着されている接着層４０とを備える。基材４５は、例えば、電気絶縁性を有する樹脂製のフィルムである。接着層４０は、電気絶縁性及び粘着性を有している樹脂製の接着剤により形成されている。接着層４０は、基材４５の半導体ウエハ２と対向する面であって、半導体ウエハ２の複数の素子領域１０のそれぞれの表面電極２０に対向する位置に備えられている。従って、図２に示すように、接着層４０は、保護テープ６０を半導体ウエハ２０の表面に貼り付けた際に、複数の素子領域１０のそれぞれの表面電極２０上に接着される。

図３に示すように、接着層４０は、半導体ウエハ２の表面からの高さが絶縁層３０よりも高い。また、絶縁層３０に対向する位置には接着層４０が配置されておらず、基材４５は絶縁層３０に接着されていない。そのため、図３に示す例では、基材４５と絶縁層３０の表面との間には空間７０が形成されている。空間７０は、ダイシング溝５０と連通している。半導体ウエハ２中の隣り合う素子領域１０の表面電極２０同士は、絶縁層３０及び空間７０によって隔てられていると言える。

そのため、本実施例の半導体ウエハ２及び保護テープ６０によると、仮に、接着層４０と絶縁層３０の間に形成される段差において、基材４５と半導体ウエハ２の間に空気が存在していたとしても、基材４５と絶縁層３０とが接着されていないため、その空気が膨張した場合に、基材４５と絶縁層３０との間の隙間（空間７０）を通ってダイシング溝５０まで流れることができる。したがって、基材４５と半導体ウエハ２の間の空気がダイシングライン溝５０を介して外部に排出される。その結果、後述するように、半導体ウエハ２の裏面を加工する際に半導体ウエハ２を真空環境下に置いたとしても、半導体ウエハ２が破損してしまうことを抑制することができる。

なお、半導体ウエハ２の裏面を加工した後は、半導体ウエハ２をダイシングライン溝５０に沿ってダイシングすることにより、複数の半導体装置が形成される。本実施例の構成によると、裏面加工する際に半導体ウエハ２の破損が抑制されるため、半導体装置の製造歩留まりを向上することができる。

次いで、上述の半導体ウエハ２及び保護テープ６０を用いて複数の半導体装置を製造する方法について説明する。以下では、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域とを有するＲＣ−ＩＧＢＴを製造する場合の例について説明する。

まず、複数の素子領域１０のそれぞれに、セル領域１２及び終端領域１４（図３参照）を作りこんだ半導体ウエハ２を用意する。

次に、公知の方法によって、各セル領域１２の表面に層間絶縁膜１２０を形成する。さらに、終端領域１４の表面に終端絶縁膜１２４を形成する。終端絶縁膜１２４は、半導体ウエハ２の表面のうち、隣り合う２個の素子領域１０の間の部分にも形成される（図３参照）。次に、公知の方法によって、各素子領域１０の表面に表面電極２０（図３参照）を形成する。

次に、半導体ウエハ２の表面全面にポジ型の感光性ポリイミドを塗布する。その後、半導体ウエハ２の表面にマスクを配置して露光を行う。露光の際に用いられるマスクは、表面電極２０が形成されている部分、信号パッド２２が形成されている部分、及び、ダイシングライン溝５０を形成する部分に開口が形成されている。ここで、ダイシングライン溝５０を形成する部分とは、素子領域１０の周囲の部分であって、半導体ウエハ２の外周縁まで伸びる部分である。

次いで、現像液を用いて、露光された箇所のポリイミドを除去する。これにより、各表面電極２０及び信号パッド２２の表面に塗布されたポリイミドが除去され、各表面電極２０及び信号パッド２２の表面が露出する（図２参照）。また、各素子領域１０の周囲の部分のポリイミドも除去され、ダイシングライン溝５０が形成される。この結果、残ったポリイミドが絶縁層３０を形成する。

次いで、図３に示すように、半導体ウエハ２の表面に、保護テープ６０を貼り付ける。上記の通り、保護テープ６０は、基材４５の半導体ウエハ２と対向する面であって、複数の素子領域１０のそれぞれの表面電極２０に対向する位置に接着層４０を備えている。そのため、保護テープ６０を貼り付ける際には、複数の素子領域１０のそれぞれの表面電極２０上に接着層４０が接着するように位置合わせをして貼り付ける。保護テープ６０を貼り付けると、複数の素子領域１０のそれぞれの表面電極２０上に接着層４０が接着するとともに、基材４５によって半導体ウエハ２の表面全体が覆われる。図３に示すように、接着層４０は、半導体ウエハ２の表面からの高さが絶縁層３０よりも高い。また、基材４５は絶縁層３０に接着されていない。そのため、図３に示すように、基材４５と絶縁層３０の表面との間に空間７０が形成されている。空間７０は、ダイシング溝５０と連通している。また、半導体ウエハ２中の隣り合う素子領域１０の表面電極２０同士は、絶縁層３０及び空間７０によって隔てられる。

次いで、半導体ウエハ２の裏面を研削して薄板化する。次いで、薄板化した半導体ウエハ２のセル領域１２の裏面の一部にｐ型の不純物を注入し、コレクタ領域を形成する。コレクタ領域が形成された範囲はＩＧＢＴ領域になる。一方、薄板化した半導体ウエハ２のセル領域１２の裏面の他の一部にはｎ型の不純物を注入する。ｎ型の不純物が注入された部分と、ドリフト領域１１８とによって、カソード領域が形成される。カソード領域が形成された範囲はダイオード領域になる。この結果、素子領域１０内にＲＣ−ＩＧＢＴが形成される。

セル領域１２の裏面にｐ型の不純物又はｎ型の不純物を注入する工程は、真空環境下で行われる。この際、仮に、接着層４０と絶縁層３０の間に形成される段差において、基材４５と半導体ウエハ２の間に空気が存在していたとしても、基材４５と絶縁層３０の間には空間７０が形成されている。このため、その空気が膨張しても、その空気は空間７０及びダイシング溝５０を介して外部に排出される。その結果、半導体ウエハ２を真空環境下に置いたとしても、半導体ウエハ２が破損してしまうことを抑制することができる。

その後、半導体ウエハ２の裏面をアッシングし、不純物を注入する際に半導体ウエハ２の裏面に塗布されたマスク用のレジストを除去する。このアッシング工程も真空環境下で行われるが、上記と同様に、半導体ウエハ２が破損してしまうことを抑制することができる。

その後、公知の方法により、半導体ウエハ２の裏面に裏面電極を形成する。その後、公知の方法により、半導体ウエハ２の表面から保護テープ６０を取り外す。

次いで、半導体ウエハ２の裏面に公知のダイシングテープを貼り付ける。その後、ダイシングライン溝５０に沿って半導体ウエハ２をダイシングする。これにより、半導体ウエハ２に形成された複数の半導体装置（ＲＣ−ＩＧＢＴ）が分割され、複数の半導体装置（ＲＣ−ＩＧＢＴ）が製造される。

以上、半導体ウエハ２及び保護テープ６０を用いて複数の半導体装置を製造する方法について説明した。上記の通り、本実施例の方法では、半導体ウエハ２の表面に保護テープ６０を貼り付けると、基材４５と絶縁層３０とは接着されない。そのため、基材４５と半導体ウエハ２の間に空気が巻き込まれていたとしても、半導体ウエハ２の裏面を加工（不純物注入、アッシング等）する際に、その空気は基材４５と絶縁層３０との間の隙間及びダイシングライン溝５０を介して外部に排出される。その結果、半導体ウエハ２が破損してしまうことを抑制することができる。その結果、半導体装置の製造歩留まりを向上することもできる。

本実施例と請求項の記載の対応関係を説明しておく。表面電極２０及び信号パッド２２が、「表面電極」の一例である。素子領域１０の表面に表面電極２０を形成し、その後、ポジ型の感光性ポリイミドを用いて、ダイシングライン溝５０及び絶縁層３０を同時に形成する工程が、「表面構造形成工程」の一例である。また、上記ダイシングライン溝５０及び絶縁層３０を同時に形成する工程は、「ダイシングライン溝形成工程」の一例でもある。半導体ウエハ２の表面に保護テープ６０を貼り付ける工程が、「カバー工程」の一例である。

（第２実施例）
続いて、第２実施例の半導体装置の製造方法について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例では、半導体ウエハ２の表面を基材４５で覆う工程が、第１実施例とは異なる。第１実施例では、半導体ウエハ２の表面に保護テープ６０を貼り付けることによって、半導体ウエハ２の表面を基材４５で覆っている。これに対し、本実施例では、ダイシングライン溝５０及び絶縁層３０を形成した後、まず、半導体ウエハ２の複数の素子領域１０のそれぞれの表面電極２０上に接着層４０を接着する。接着層４０は、第１実施例と同様のものである。接着層４０を表面電極２０上に接着した後で、接着層４０の表面側に基材４５を接着させる。これにより、半導体ウエハ２の表面が基材４５で覆われる。

本実施例の方法に従って半導体ウエハ２の表面を基材４５で覆う場合も、第１実施例と同様の作用効果を発揮することができる。本実施例では、複数の素子領域１０のそれぞれの表面電極２０上に接着層４０を接着させる工程、及び、その後に接着層４０の表面側に基材４５を接着させる工程が、「カバー工程」の一例である。

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、以下の変形例を採用してもよい。

（変形例１）上記の各実施例では、ポジ型の感光性ポリイミドを用いて、ダイシングライン溝５０及び絶縁層３０を形成している。これに限られず、非感光性ポリイミドを用いて、ダイシングライン溝５０及び絶縁層３０を形成してもよい。この場合、非感光性ポリイミドを半導体ウエハ２の表面全面に塗布した後、塗布された非感光性ポリイミドの表面にマスクとなるレジストを塗布し、表面電極２０が形成されている部分、信号パッド２２が形成されている部分、及び、ダイシングライン溝５０を形成する部分のレジストを露光する。その後、現像液で、露光された部分のレジストと、露光された部分のレジストによって覆われた部分のポリイミドを除去する。その結果、上記と同様に、ダイシングライン溝５０及び絶縁層３０を形成することができる。

（変形例２）上記の各実施例では、ダイシングライン溝５０と絶縁層３０とを同時に形成しているが、ダイシングライン溝５０と絶縁層３０は、それぞれ別個の工程で形成してもよい。

（変形例３）上記の各実施例では、半導体ウエハ２の表面を基材４５で覆った際に、基材４５と絶縁層３０の間に空間７０が形成される（図３参照）。これに限られず、半導体ウエハ２の表面を基材４５で覆った際に、基材４５と絶縁層３０の間に空間７０が形成されなくてもよい。ただし、この場合も、絶縁層３０に対向する位置には接着層４０が配置されず、基材４５は絶縁層３０に接着されない。本変形例の場合も、基材４５と絶縁層３０とが接着されていないため、基材４５と半導体ウエハ２の間に巻き込まれた空気が膨張すると、基材４５と絶縁層３０との間にダイシングライン溝５０まで連通する隙間が容易に形成される。その結果、上記の各実施例と同様の作用効果を発揮することができる。

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：半導体ウエハ
１０：セル領域
１２：半導体領域
１４：終端領域
２０：表面電極
２２：信号パッド
３０：絶縁層
４０：接着層
５０：ダイシングライン溝
６０：保護テープ
７０：空間
１０２：トレンチ
１０４：ゲート絶縁膜
１０５：絶縁膜
１０６：ゲート電極
１０７：導電体領域
１１０：コンタクト領域
１１２：トップボディ領域
１１４：フローティング領域
１１６：ボトムボディ領域
１１８：ドリフト領域
１２０：層間絶縁膜
１２２：分離領域
１２４：終端絶縁膜

Claims (5)

1. 半導体ウエハの複数の素子領域のそれぞれに、表面電極と、その表面電極の周縁部に半導体ウエハの表面からの高さが表面電極より高くなる絶縁層とを形成する表面構造形成工程と、
   半導体ウエハの表面に、平面視したときに絶縁層を挟んで表面電極の周囲を取り囲んでおり、半導体ウエハの表面からの高さが絶縁層よりも低く、半導体ウエハの外周縁まで伸びるダイシングライン溝を形成するダイシングライン溝形成工程と、
   ダイシングライン溝の形成後に、複数の素子領域のそれぞれの表面電極上に、半導体ウエハの表面からの高さが絶縁層より高くなる接着層を接着し、かつ、接着層の表面側に半導体ウエハの表面を覆う基材を接着するカバー工程と、
   表面が基材で覆われた半導体ウエハの裏面を加工する裏面加工工程と、
   を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. カバー工程において、基材と絶縁層の表面との間に空間が形成され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。
3. 隣り合う表面電極同士は、絶縁層及び空間によって隔てられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. カバー工程では、一方の面に複数の素子領域のそれぞれの表面電極と対応する複数の接着層を備えた保護テープを、その一方の面から半導体ウエハの表面に貼り付けることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
5. カバー工程では、ダイシングライン溝が形成された半導体ウエハの複数の素子領域のそれぞれの表面電極上に接着層を接着し、その後、接着層の表面側に基材を接着することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

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