JP2016207908A - Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device, and silicon carbide semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置に関し、特に、六方晶系の炭化珪素単結晶から作られた基板を有する炭化珪素半導体装置の製造方法、および、六方晶系の炭化珪素単結晶から作られた基板を有する炭化珪素半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device and a silicon carbide semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device having a substrate made of a hexagonal silicon carbide single crystal, and a hexagonal carbonization. The present invention relates to a silicon carbide semiconductor device having a substrate made of a silicon single crystal.
耐熱性、耐電圧性、および省電力性に優れたパワーデバイスとして、炭化珪素半導体装置が注目されている。その製造に用いられる炭化珪素(SiC)基板としては、六方晶系のc面に対して傾いた主面が設けられたもの、言い換えるとオフ角を有するもの、が特に広く用いられている。半導体装置の製造においては、一般に、基板上に複数の半導体素子が形成された後、基板を切断することにより、複数のチップが切り出される。SiCはダイヤモンドおよび窒化ホウ素の硬度に次ぐ高い硬度を有するため、SiC基板の切断工程はSi基板などと比較して負担が大きい。回転薄刃砥石を用いた工具による切断加工(以下、ブレードダイシングと称する)によって厚さ方向に基板を完全に切断する場合、工具が消耗しやすく、通常、その頻繁な交換が必要となる。 A silicon carbide semiconductor device has attracted attention as a power device excellent in heat resistance, voltage resistance, and power saving. As a silicon carbide (SiC) substrate used for the manufacture, a substrate having a principal surface inclined with respect to a hexagonal c-plane, in other words, a substrate having an off angle, is widely used. In the manufacture of a semiconductor device, generally, after a plurality of semiconductor elements are formed on a substrate, a plurality of chips are cut out by cutting the substrate. Since SiC has the second highest hardness after diamond and boron nitride, the cutting process of the SiC substrate is more burdensome than the Si substrate or the like. When the substrate is completely cut in the thickness direction by cutting with a tool using a rotating thin-blade grindstone (hereinafter referred to as blade dicing), the tool tends to be consumed, and its frequent replacement is usually required.
特開2012−146874号公報(特許文献1)によれば、ブレードダイシングに代わり、レーザ加工が提案されている。このレーザ加工は、c面とオフ角θを成す主面を有する六方晶系SiC基板を備える板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って精度良く切断することが意図されたものである。具体的には、集光点をSiC基板の内部に合わせて、切断予定ラインに沿ってレーザ光が加工対象物に照射される。これにより、切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域がSiC基板の内部に形成される。改質領域を起点として切断予定ラインに沿って加工対象物が切断される。なお改質領域は、物理的特性が周囲とは異なる状態とされた領域である。 According to Japanese Patent Laying-Open No. 2012-146874 (Patent Document 1), laser machining is proposed instead of blade dicing. This laser processing is intended to accurately cut a plate-like workpiece including a hexagonal SiC substrate having a c-plane and a main surface having an off angle θ along a planned cutting line. Specifically, the processing object is irradiated with the laser beam along the planned cutting line with the focusing point set inside the SiC substrate. Thereby, a modified region serving as a starting point of cutting is formed inside the SiC substrate along the planned cutting line. The workpiece is cut along the scheduled cutting line starting from the modified region. The modified region is a region where the physical characteristics are different from the surroundings.
上記公報における実施の形態の記載によれば、a面はSiC基板の厚さ方向に対して角度θ傾斜しており、m面はSiC基板の厚さ方向に対して傾斜していない。切断予定ラインとしては、表面およびa面に平行な方向に延在するラインと、表面およびm面に平行な方向に延在するラインとが設定される。切断予定ラインの形成において、表面から集光点の位置までの距離を各回で変えることにより、SiC基板の厚さ方向に並ぶように1本の切断予定ラインに対して複数列の改質領域が形成される。 According to the description of the embodiment in the above publication, the a-plane is inclined at an angle θ with respect to the thickness direction of the SiC substrate, and the m-plane is not inclined with respect to the thickness direction of the SiC substrate. As the line to be cut, a line extending in a direction parallel to the surface and the a-plane and a line extending in a direction parallel to the surface and the m-plane are set. In forming the planned cutting line, by changing the distance from the surface to the position of the condensing point each time, a plurality of rows of modified regions are formed for one cutting planned line so as to be aligned in the thickness direction of the SiC substrate. It is formed.
上記公報に記載の技術によると、表面およびa面に平行な方向に延在するラインに沿った割断と、表面およびm面に平行な方向に延在するラインに沿った割断との間で、必要な荷重が大きく相違し、前者のラインに沿った割断が生じにくい。 According to the technique described in the above publication, between cleaving along a line extending in a direction parallel to the surface and the a-plane and cleaving along a line extending in a direction parallel to the surface and the m-plane, The necessary load is greatly different, and the former line is less likely to break along the former line.
また、分離後に得られるチップの表面のエッジは、材料を割断したことにより形成されるものであるため、直線性が悪くエッジの欠けも大きい。また分離端面は、レーザ光により形成された改質領域の存在に起因して、大きな凹凸を有する。このため、ブレードダイシングの技術と比べて、切り出されたチップの抗折強度が低くなる。抗折強度は、曲げの力に対する半導体素子チップの耐性を示す指標となる。曲げの力は、例えば、半導体素子チップの使用時に生じる熱応力などに起因する。 Moreover, since the edge of the surface of the chip | tip obtained after isolation | separation is formed by cleaving material, linearity is bad and the chip | tip of an edge is also large. Further, the separation end face has large unevenness due to the presence of the modified region formed by the laser beam. For this reason, compared with the technique of blade dicing, the bending strength of the cut-out chip | tip becomes low. The bending strength is an index indicating the resistance of the semiconductor element chip to the bending force. The bending force is caused by, for example, thermal stress generated when the semiconductor element chip is used.
また、1本の切断予定ラインに対応して複数列の改質領域が形成されるので、切断予定ラインに沿ったレーザ光の走査を繰り返す必要がある。このため、ブレードダイシングに比べて速い加工速度を有するというレーザ加工の利点が、少なくともある程度損なわれている。 In addition, since a plurality of rows of modified regions are formed corresponding to one scheduled cutting line, it is necessary to repeat scanning of the laser light along the scheduled cutting line. For this reason, the advantage of laser processing, which has a higher processing speed than blade dicing, is at least somewhat impaired.
本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、異なる方向の割断に必要な荷重の相違を抑制することができる炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device and a silicon carbide semiconductor device capable of suppressing a difference in loads necessary for cleaving in different directions. Is to provide.
本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法は、次の工程を有する。六方晶系の炭化珪素単結晶から作られ、六方晶系のc面に対して傾いた主面が設けられた基板が準備される。主面およびc面に対して垂直な第1の仮想面に沿って基板が割断される。第1の仮想面およびc面に対して垂直な第2の仮想面に沿って基板が割断される。 The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the present invention includes the following steps. A substrate made of a hexagonal silicon carbide single crystal and provided with a principal surface inclined with respect to the hexagonal c-plane is prepared. The substrate is cleaved along the first imaginary plane perpendicular to the main surface and the c-plane. The substrate is cleaved along the first virtual plane and the second virtual plane perpendicular to the c-plane.
本発明の炭化珪素半導体装置は、基板と、半導体素子構造とを有する。基板は、六方晶系の炭化珪素単結晶から作られており、六方晶系のc面に対して傾いた主面と、主面およびc面に対して垂直な第1の側面と、第1の側面およびc面に対して垂直な第2の側面とを有する。半導体素子構造は主面上に設けられている。 The silicon carbide semiconductor device of the present invention has a substrate and a semiconductor element structure. The substrate is made of a hexagonal silicon carbide single crystal, and has a principal surface inclined with respect to the hexagonal c-plane, a first surface perpendicular to the principal surface and the c-plane, and a first surface And a second side surface perpendicular to the c-plane. The semiconductor element structure is provided on the main surface.
本発明によれば、c面に対してオフ角を有する基板からの、炭化珪素半導体装置としてのチップの切り出しを、第1の仮想面に沿った第1の側面を形成する割断と、第2の仮想面に沿った第2の側面を形成する割断とにより行うことができる。第1および第2の仮想面が共にc面に垂直であることから、各割断に必要な荷重の相違を抑制することができる。 According to the present invention, cutting a chip as a silicon carbide semiconductor device from a substrate having an off-angle with respect to the c-plane, cutting to form a first side surface along the first virtual plane, And cleaving to form the second side surface along the virtual surface. Since the first and second imaginary planes are both perpendicular to the c-plane, the difference in load necessary for each cleaving can be suppressed.
本明細書において、六方晶系の炭化珪素単結晶に関して、「c面」、「m面」および「a面」という結晶学上の用語が用いられる。c面は、指数を用いて包括的に表せば{0001}面である。{0001}面は、より具体的には、シリコン面である(0001)面、または、カーボン面である(000−1)面である。m面は、指数を用いて包括的に表せば{1−100}面である。a面は、指数を用いて包括的に表せば{11−20}面である。なお、本明細書において指数の整数値の前に付されるマイナス符号は、結晶学において指数の整数値の上に付されるバーに対応している。 In this specification, the crystallographic terms “c-plane”, “m-plane” and “a-plane” are used for hexagonal silicon carbide single crystals. The c-plane is a {0001} plane in a comprehensive manner using an index. More specifically, the {0001} plane is a (0001) plane that is a silicon plane or a (000-1) plane that is a carbon plane. The m-plane is a {1-100} plane in a comprehensive manner using an index. The a-plane is a {11-20} plane in a comprehensive manner using an index. In the present specification, the minus sign added before the integer value of the exponent corresponds to the bar added on the integer value of the exponent in crystallography.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
<実施の形態1>
(炭化珪素半導体装置)
図1を参照して、本実施の形態の半導体素子チップ90a(炭化珪素半導体装置)は、チップ基板11(基板)と、半導体素子構造4と、オーミック電極5とを有する。
<Embodiment 1>
(Silicon carbide semiconductor device)
Referring to FIG. 1, a
チップ基板11は、六方晶系の炭化珪素単結晶から作られている。チップ基板11は、主面12a(図中、上面)と、側面15m(第1の側面)と、側面15a(第2の側面)とを有する。またチップ基板11は、主面12aと反対の反対面12b(図中、下面)と、側面15aと反対の側面と、側面15mと反対の側面とを有する。主面12aと反対面12bとは互いに平行である。また、側面15aと、その反対の側面とは、互いに平行である。また、側面15mと、その反対の側面とは、互いに平行である。チップ基板11は、反対面12bと側面15mとの間のエッジ部28mと、主面12aと側面15mとの間のエッジ部38mと、反対面12bと側面15aとの間のエッジ部28aと、主面12aと側面15aとの間のエッジ部38aとを有する。エッジ部28m、38m、28aおよび38aの各々は、直線状に延在している。
主面12aは六方晶系のc面に対して傾いており、好ましくは2°以上8°以下傾いている。言い換えれば、主面12aは、c面に対して2°以上8°以下のオフ角θを有する。オフ角θは、例えば4°程度である。
The
側面15mは、主面12aおよびc面に対して垂直である。側面15aは、側面15mおよびc面に対して垂直であり、主面12aに対してオフ角θに対応して傾いている。好ましくは側面15aは、六方晶系のa面またはm面であり、本実施の形態においてはa面であるものとして説明する。側面15aがa面である場合、側面15mはm面である。
The
半導体素子構造4は主面12a上に設けられている。オーミック電極5は反対面12b上に設けられている。半導体素子構造4は、例えば、パワートランジスタ素子構造またはパワーダイオード素子構造である。トランジスタ素子構造は、例えば、MIS(Metal Insulator Semiconductor)構造またはJFET(Junction Field Effect Transistor)構造である。ダイオード素子構造は、例えば、SBD(Schottky Barrier Diode)構造またはpnダイオード構造である。半導体素子構造4がMIS構造の場合、半導体素子チップ90aは、例えば、ドレイン電極としてのオーミック電極5と、半導体素子構造4に含まれるソース電極およびゲート電極とを有するMISFET素子チップである。この場合にチップ基板11の反対面12bにコレクタ領域が設けられていれば、半導体素子チップ90aはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子チップであり得る。半導体素子構造4がSBD構造の場合、半導体素子チップ90aは、半導体素子構造4に含まれるショットキー電極を有するSBD素子チップである。半導体素子構造4がpnダイオード構造の場合、半導体素子チップ90aは、例えば、カソード電極としてのオーミック電極5と、半導体素子構造4に含まれるアノード電極とを有するpnダイオード素子チップである。半導体素子構造4は、例えば数mm〜10mm四方程度の大きさを有する。オーミック電極5は、例えば、チタン、ニッケルおよび金などによる多層金属膜である。
The
(製造方法)
次に、半導体素子チップ90aの製造方法について説明する。大きく分けて、ウエハレベル工程と、切断工程とが行われる。
(Production method)
Next, a method for manufacturing the
最初にウエハレベル工程について、以下に説明する。 First, the wafer level process will be described below.
図2および図3を参照して、六方晶系の炭化珪素単結晶から作られたウエハ基板12(基板)が準備される。ウエハ基板12は、最終的にはチップ基板11(図1)へと割断されるものであり、上述した主面12aおよび反対面12bが設けられている。主面12aは、上述したオフ角θを有する。言い換えれば、結晶軸CAとしての六方晶系のc軸に対して、主面12aの面方位はオフ角θ傾いている。オフ角θのオフ方位は、本実施の形態においてはa軸方向である。よって、主面12aに垂直な方向、すなわち厚さ方向、に対して、m面は平行であり、a面はオフ角θほど傾いている。
2 and 3, a wafer substrate 12 (substrate) made of a hexagonal silicon carbide single crystal is prepared. The
図中、ウエハ基板12の主面12aは、おおよそ円形状であり、例えば、75mm程度(3インチ)、100mm程度(4インチ)または150mm程度(6インチ)の直径を有する。ウエハ基板12の厚さは、例えば350μm程度である。
In the figure, the
主面12aにはオリエンテーションフラット2(第1のオリエンテーションフラット)およびオリエンテーションフラット3(第2のオリエンテーションフラット)が設けられている。オリエンテーションフラット2および3により、ウエハ基板12が切断されるべき方向を把握することができる。オリエンテーションフラット2および3のそれぞれは、m面およびa面に平行な直線部を有する。オリエンテーションフラット2および3は互いに異なる長さを有することが好ましく、それによりウエハ基板12の表裏を区別することが可能となる。
The
図4を参照して、主面12a上に複数の半導体素子構造4がマトリックス状に形成される。また反対面12b上にオーミック電極5が、例えば蒸着法により形成される。なお半導体素子構造4の形成後、かつオーミック電極5の形成前に、反対面12bが研削されることによってウエハ基板12の厚さが、例えば300μm以下程度に薄くされてもよい。以上により、ウエハ基板12と、主面12a上の半導体素子構造4と、反対面12b上のオーミック電極5とを有するウエハ80aが得られる。
Referring to FIG. 4, a plurality of
図5を参照して、ウエハ基板12は、主面12a上の切断ライン6mおよび6aに沿って切断されることになる。切断ライン6mおよび6aは、マトリックス状に形成された半導体素子構造4の間における、素子構造が形成されていない部分に位置している。切断ライン6mおよび6aのそれぞれはオリエンテーションフラット2および3に沿っている。よって主面12a上において切断ライン6mおよび6aのそれぞれはm面およびa面に平行である。
Referring to FIG. 5,
次に切断工程の概略について説明する。図6および図7のそれぞれは、切断ライン6mおよび6a(図5)に垂直な部分断面図である。
Next, an outline of the cutting process will be described. 6 and 7 are partial cross-sectional views perpendicular to the
図6を参照して、切断ライン6mに沿う切断は、主面12aおよびc面に対して垂直な仮想面7m(第1の仮想面)に沿ってウエハ基板12が割断されることにより行われる。本実施の形態においては仮想面7mはm面である。仮想面7mが主面12aに垂直であることから、主面12a上における切断ライン6mと、反対面12b上において対応する切断ライン6mpとは、平面視において重なっている。
Referring to FIG. 6, cutting along cutting
図7を参照して、切断ライン6aに沿う切断は、仮想面7m(図6)およびc面に対して垂直な仮想面7aに沿ってウエハ基板12が割断されることにより行われる。本実施の形態においては仮想面7aはa面である。仮想面7aが主面12aに垂直ではなく傾いていることから、主面12a上における切断ライン6aを基準として、反対面12b上において対応する切断ライン6apは平面視においてずれている。言い換えれば、反対面12b上において切断ライン6apは、切断ライン6aを含みかつ主面12aに対して垂直な仮想面7cからずれている。このずれ量は、基板の厚さをTとすると、T×tanθにより算出される。ずれが向かう方向は、結晶軸CAがオリエンテーションフラット3へ向かう方位と反対の方位に傾いている場合は、オリエンテーションフラット3へ向かう方向である。逆に、結晶軸CAがオリエンテーションフラット3へ向かう方位に傾いている場合は、ずれが向かう方向は、オリエンテーションフラット3へ向かう方向と反対の方向である。
Referring to FIG. 7, cutting along cutting
次に、切断工程のより具体的な方法について、さらに図8〜図15を参照して説明する。なお図8、図10、図12および図14は、図6の視野に対応し、図9、図11、図13および図15は、図7の視野に対応している。 Next, a more specific method of the cutting process will be described with reference to FIGS. 8, 10, 12, and 14 correspond to the visual field of FIG. 6, and FIGS. 9, 11, 13, and 15 correspond to the visual field of FIG. 7.
図8を参照して、反対面12b上に、仮想面7m上に位置する溝8m(第1の溝)が形成される。言い換えれば、切断ライン6mpに沿って溝8mが形成される。溝8mは、本実施の形態においては、レーザ光により形成される。このレーザ光は、ウエハ基板12の反対面12b上に焦点を有する。言い換えれば、このレーザ光は、ウエハ基板12とオーミック電極5との境界に焦点を有する。
Referring to FIG. 8, a
図9を参照して、反対面12b上に、仮想面7a上に位置する溝8a(第2の溝)が形成される。言い換えれば、切断ライン6apに沿って溝8aが形成される。溝8aは、本実施の形態においては、レーザ光により形成される。このレーザ光は、ウエハ基板12の反対面12b上に焦点を有する。言い換えれば、このレーザ光は、ウエハ基板12とオーミック電極5との境界に焦点を有する。
Referring to FIG. 9, a
図10を参照して、主面12a上に、仮想面7m上に位置する溝18m(第3の溝)が形成される。言い換えれば、切断ライン6mに沿って溝18mが形成される。溝18mは、ウエハ基板12の主面12a上に焦点を有するレーザ光により形成される。
Referring to FIG. 10, a
図11を参照して、主面12a上に、仮想面7a上に位置する溝18a(第4の溝)が形成される。言い換えれば、切断ライン6aに沿って溝18aが形成される。溝18aは、ウエハ基板12の主面12a上に焦点を有するレーザ光により形成される。
Referring to FIG. 11, a
図12および図13を参照して、以上により、ウエハ基板12に溝8m、8a、18mおよび18aが設けられる。上述した、レーザ光を用いる加工装置としては、ウエハ80aを支持する支持台と、レーザ光を放出するレーザヘッドと、レーザ光の焦点深さを制御する機能と、平面視において焦点位置を走査する機能とを有するものが用いられ得る。焦点位置を走査する機能は、支持台およびレーザヘッドの相対位置を変位可能とするための移動機構が設けられればよい。
With reference to FIGS. 12 and 13,
次に、荷重が加えられることによってウエハ基板12が割断される。具体的には、溝8mおよび18mの各々の底部の稜線をつなぐ面に沿ってウエハ基板12が割断される。言い換えれば仮想面7mに沿ってウエハ基板12が割断される。また溝8aおよび18aの各々の底部の稜線をつなぐ面に沿ってウエハ基板12が割断される。言い換えれば仮想面7aに沿ってウエハ基板12が割断される。
Next, the
さらに図14および図15を参照して、上記割断により、ウエハ基板12を有するウエハ80aから、図1で説明した、チップ基板11を有する半導体素子チップ90aが得られる。溝8m、8a、18mおよび18aのそれぞれであった部分は、分割されることで、エッジ部28m、28a、38mおよび38aとなる。
Further, referring to FIG. 14 and FIG. 15, the
(実施例)
図16は、切断ライン6mおよび6a(図5)に沿った割断の際に必要な荷重を測定した結果を実施例および比較例1の各々について示すグラフである。図中、エラーバーは測定データの最大値および最小値を表し、円形のプロットは測定データの平均値を表す。
(Example)
FIG. 16 is a graph showing the results of measuring the load necessary for cleaving along the cutting
比較例1においては、割断前に、レーザ光を用いてウエハ基板12を局所的に改質する工程が行われた。レーザ光は、平面視において切断ライン6mおよび6a(図5)の各々に沿って走査された。また各切断ラインに対応してレーザ光の複数回の走査が、ウエハ基板12の厚さ方向におけるレーザ光の焦点位置を変えつつ行われた。これにより、各切断予定ラインに対応して、複数列の改質領域が、ウエハ基板12内でウエハ基板12の厚さ方向に並ぶように形成された。よって比較例1における割断は、すべて主面12aに垂直な面に沿って行われた。具体的には、m面に沿った割断と、a面からオフ角θほど傾いた面に沿った割断とが行われた。
In Comparative Example 1, a step of locally modifying the
測定の結果、実施例においては、切断ライン6mおよび6aの間で荷重はほぼ同じであった。これに対して比較例においては、切断ライン6mに沿った割断に必要な荷重は実施例におけるものとほぼ同様であるものの、切断ライン6aに沿った割断に必要な荷重はその1.5倍程度であった。このように比較例における切断ライン6aに沿った割断のみが大きな荷重を必要としたのは、この割断が、c面に垂直な方向に沿ったものでないこと、より具体的にはm面およびa面のいずれにも沿ったものでないことに起因していると考えられる。
As a result of the measurement, in the example, the load was almost the same between the cutting
図17は、上記実施例および比較例1に加えて、ブレードダイシングにより厚さ方向全体にわたる切断が行われる比較例2について、チップ抗折強度を測定した結果を示すグラフである。図中、エラーバーは測定データの最大値および最小値を表し、円形のプロットは測定データの平均値を表す。測定の結果、実施例によれば、ブレードダイシングによる比較例2と同様のチップ抗折強度が得られた。これに対して比較例1のチップ抗折強度は、より低かった。 FIG. 17 is a graph showing the results of measuring the chip bending strength of Comparative Example 2 in which cutting in the entire thickness direction is performed by blade dicing in addition to the above-described Example and Comparative Example 1. In the figure, error bars represent the maximum and minimum values of the measurement data, and the circular plot represents the average value of the measurement data. As a result of the measurement, according to the example, the same chip bending strength as in Comparative Example 2 by blade dicing was obtained. On the other hand, the chip bending strength of Comparative Example 1 was lower.
この理由は、第1に、実施例におけるエッジ部28m、28a、38mおよび38a(図1)が、溝8m、8a、18mおよび18a(図12および図13)のそれぞれによって規定されたものであるのに対して、比較例1におけるエッジ部は割断によって生じたものであるためと考えられる。前者が溝8m、8a、18mおよび18aによって規定される直線性を有するのに対して、後者は、割断方向のばらつきに起因した直線性の乱れを有すると考えられる。直線性の乱れた部分は、チップ割れの起点となり得る。
This is because the
第2に、実施例における側面15mおよび15a(図1)がレーザ光による改質を受けていないのに対して、比較例1における側面は部分的に改質されたものであるためと考えられる。前者が割断により形成された、比較的平坦な面を有するのに対して、後者は、部分的に形成された改質領域の存在に起因した凹凸を有すると考えられる。大きい凹凸を有する部分は、チップ割れの起点となり得る。 Secondly, the side surfaces 15m and 15a (FIG. 1) in the example are not modified by the laser beam, whereas the side surface in the comparative example 1 is considered to be partially modified. . The former has a relatively flat surface formed by cleaving, whereas the latter has unevenness due to the presence of a partially formed modified region. A portion having large unevenness can be a starting point for chip cracking.
(効果)
本実施の形態によれば、c面に対してオフ角を有するウエハ基板12(図3)からの、半導体素子チップ90aとしてのチップの切り出しを、仮想面7m(図6)に沿った側面15mを形成する割断と、仮想面7a(図7)に沿った側面15aを形成する割断とにより行うことができる。仮想面7mおよび仮想面7aが共にc面に垂直であることから、各割断に必要な荷重の相違を抑制することができる。
(effect)
According to the present embodiment, the cutting of the chip as the
側面15aは、六方晶系のa面またはm面であり、本実施の形態においてはa面である。これに対応して、仮想面7aは、六方晶系のa面またはm面であり、本実施の形態においてはa面である。これにより、仮想面7mおよび仮想面7aのそれぞれが、a面およびm面の一方および他方に対して平行となる。よって各割断に必要な荷重の相違を抑制することができる。
The
溝8mおよび8aが形成されることにより、反対面12b上における切断位置を規定することができる。また溝18mおよび18aが形成されることにより、主面12aにおける切断位置を規定することができる。これにより、割断面と主面12aおよび反対面12bの各々との境界、すなわちチップの縁、を、直線性が高く欠けの少ないものとすることができる。
By forming the
溝8mおよび8aは、ウエハ基板12の反対面12b上に焦点を有するレーザ光により形成され、また溝18mおよび18aは、ウエハ基板12の主面12a上に焦点を有するレーザ光により形成される。これにより、レーザ光の照射によりウエハ基板12が変質する箇所を、主面12aおよび反対面12bの近傍に留めることができる。よって割断面の平坦性を高めることができる。また切断ライン6mおよび6a(図5)の各々を形成するのに必要なレーザ光の走査回数を2回に抑えることができる。これにより、比較例1のような、ウエハ基板12の厚さ方向におけるレーザ光の焦点位置を変えつつ多数回のレーザ光の走査を必要とする方法に比して、レーザ光の照射工程に要する時間を短縮することができる。
The
ウエハ基板12の主面12aはc面に対して2°以上8°以下傾いている。これにより、ウエハ基板12のオフ角を、半導体装置向けに広く用いられている2°以上8°以下の値とすることができる。
The
なお本実施の形態においては第2の側面および第2の仮想面がa面である場合について説明したが、第2の側面および第2の仮想面はa面に限定されるものではなく、例えばm面であってもよい。この場合、第1の側面および第1の仮想面がa面となる。 In the present embodiment, the case where the second side surface and the second virtual surface are a-planes has been described. However, the second side surface and the second virtual surface are not limited to the a-plane. For example, It may be an m-plane. In this case, the first side surface and the first virtual surface are a-planes.
<実施の形態2>
図18を参照して、本実施の形態においては、ウエハ80a(図4)と異なり、ウエハ80bは、ウエハ基板12の反対面12b上に半導体素子構造4を形成し、かつ主面12a上にオーミック電極5を形成することにより得られる。反対面12b上における切断ライン6apを基準として、主面12a上において対応する切断ライン6a(図18において図示せず)は平面視においてずれている。このずれ量自体は、実施の形態1と同様にT×tanθにより算出される。ずれが向かう方向は、結晶軸CAがオリエンテーションフラット3へ向かう方位と反対の方位に傾いている場合は、オリエンテーションフラット3へ向かう方向と反対の方向である。逆に、結晶軸CAがオリエンテーションフラット3へ向かう方位に傾いている場合は、ずれが向かう方向は、オリエンテーションフラット3へ向かう方向である。
<
Referring to FIG. 18, in the present embodiment, unlike
図19を参照して、上記方法により得られた半導体素子チップ90bは、半導体素子チップ90aと異なり、主面12a上に設けられた半導体素子構造4と、反対面12b上に設けられたオーミック電極5とを有する。
Referring to FIG. 19,
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。本実施の形態によっても、実施の形態1とほぼ同様の効果が得られる。 Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof is not repeated. Also according to the present embodiment, substantially the same effect as in the first embodiment can be obtained.
<実施の形態3>
図20を参照して、本実施の形態においては、溝8m、8a、18mおよび18a(図12および図13)が、レーザ加工に代わり機械加工によって形成される。この機械加工は、ダイシング装置20を用いたダイシングにより行い得る。
<
Referring to FIG. 20, in the present embodiment,
図21を参照して、ダイシング装置20は、例えば、スピンドル軸16と、薄刃砥石(ブレード)17と、フランジ18と、固定ネジ19とを有する。スピンドル軸16はエアーおよびボール軸受により回転可能に構成されている。ブレード17は主成分としてダイヤモンド粒子を有する。フランジ18は金属から作られている。ブレード17は、フランジ18により挟み込まれており、スピンドル軸16に対して固定ネジ19により保持されている。ダイシング装置20は、ブレード17を一定高さに保った状態で回転させながら走査することにより、切削加工を行う。これにより、溝8m、8a、18mおよび18a(図12および図13)が形成される。
Referring to FIG. 21, the dicing
切削を行うブレード17の先端形状は、その角度などは特に限定されないが、V字形状を有することが好ましい。これによりウエハ基板12の割断の起点を溝先端により容易に決定し得る。
The tip of the
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態1または2の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。本実施の形態によっても、実施の形態1または2とほぼ同様の効果が得られる。加工速度は、レーザ加工ほどではないにしても、ブレード17によってウエハ基板12を厚さ方向全体にわたって切断する場合と比べれば、速くすることができる。この理由は、ウエハ基板12とブレード17との接触面積が抑えられることにより加工負荷が小さくなるためである。
Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the first or second embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. According to the present embodiment, substantially the same effect as in the first or second embodiment can be obtained. Although not as fast as laser processing, the processing speed can be increased as compared with the case where the
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
2 オリエンテーションフラット(第1のオリエンテーションフラット)、3 オリエンテーションフラット(第2のオリエンテーションフラット)、4 半導体素子構造、5 オーミック電極、6a,6m,6ap,6mp 切断ライン、7m 仮想面(第1の仮想面)、7a 仮想面(第2の仮想面)、8m 溝(第1の溝)、8a 溝(第2の溝)、18m 溝(第3の溝)、18a 溝(第4の溝)、11 チップ基板(基板)、12 ウエハ基板(基板)、12a 主面、12b 反対面、15m 側面(第1の側面)、15a 側面(第2の側面)、28a,28m,38a,38m エッジ部、80a,80b ウエハ、90a,90b 半導体素子チップ(炭化珪素半導体装置)。 2 orientation flat (first orientation flat), 3 orientation flat (second orientation flat), 4 semiconductor element structure, 5 ohmic electrode, 6a, 6m, 6ap, 6mp cutting line, 7m virtual plane (first virtual plane) ), 7a virtual surface (second virtual surface), 8m groove (first groove), 8a groove (second groove), 18m groove (third groove), 18a groove (fourth groove), 11 Chip substrate (substrate), 12 wafer substrate (substrate), 12a main surface, 12b opposite surface, 15m side surface (first side surface), 15a side surface (second side surface), 28a, 28m, 38a, 38m edge portion, 80a , 80b Wafer, 90a, 90b Semiconductor element chip (silicon carbide semiconductor device).
Claims (9)
前記主面および前記c面に対して垂直な第1の仮想面に沿って前記基板を割断する工程と、
前記第1の仮想面および前記c面に対して垂直な第2の仮想面に沿って前記基板を割断する工程と
を備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。 Preparing a substrate made of a hexagonal silicon carbide single crystal and provided with a principal surface inclined with respect to the hexagonal c-plane;
Cleaving the substrate along a first imaginary plane perpendicular to the main surface and the c-plane;
And a step of cleaving the substrate along a second virtual plane perpendicular to the first virtual plane and the c plane.
前記反対面上に、前記第1の仮想面上に位置する第1の溝を形成する工程と、
前記反対面上に、前記第2の仮想面上に位置する第2の溝を形成する工程と、
前記主面上に、前記第1の仮想面上に位置する第3の溝を形成する工程と、
前記主面上に、前記第2の仮想面上に位置する第4の溝を形成する工程とをさらに備える、
請求項1から3のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 The substrate is provided with an opposite surface opposite to the main surface,
Forming a first groove located on the first virtual surface on the opposite surface;
Forming a second groove located on the second virtual surface on the opposite surface;
Forming a third groove located on the first virtual surface on the main surface;
Forming a fourth groove located on the second virtual surface on the main surface; and
The manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device of any one of Claim 1 to 3.
前記主面上に設けられた半導体素子構造と
を備える、炭化珪素半導体装置。 A main surface made of a hexagonal silicon carbide single crystal and inclined with respect to the hexagonal c-plane; a first side surface perpendicular to the main surface and the c-plane; A substrate having a side surface and a second side surface perpendicular to the c-plane;
A silicon carbide semiconductor device comprising: a semiconductor element structure provided on the main surface.
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