JP2017135273A - Semiconductor device and manufacturing method for the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can suppress a reduction in characteristics occurring at the time of semiconductor substrate processing, and a manufacturing method therefor.SOLUTION: A semiconductor device according to one embodiment has a semiconductor substrate, a first electrode and a second electrode. The semiconductor substrate has a first part and a second part provided around the first part. The first part and the second part have a first surface. The first part has a second surface opposite to the first surface. The second part has a third surface opposite to the first surface. A distance between the first surface and the third surface in a third direction perpendicular to the first surface is longer than a distance between the first surface and the second surface in the third direction. The first electrode is provided on the first surface. The second electrode is provided on the second surface and on the third surface.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、半導体装置およびその製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などの半導体装置では、オン抵抗を低減するために、その製造過程において、半導体基板の裏面を機械研磨して厚みを薄くする工程が行われる。しかし、半導体基板の厚みが薄くなると、機械強度が低下し、半導体基板に亀裂が生じたり、半導体基板が割れたりする場合がある。
また、製造された半導体装置は、はんだなどを用いてセラミック基板の上に実装される。このとき、溶融したはんだの一部が半導体装置の外周に流れ出ると、半導体装置と基板との間で、はんだの厚み(以下、はんだ厚という)が部分的に薄くなる。はんだ厚が薄い部分では、熱膨張および収縮の繰り返しによって亀裂が発生しやすく、半導体装置が正常に動作しなくなる場合がある。
In a semiconductor device such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), in order to reduce the on-resistance, a process of mechanically polishing the back surface of the semiconductor substrate to reduce the thickness is performed in the manufacturing process. However, when the thickness of the semiconductor substrate is reduced, the mechanical strength is reduced, and the semiconductor substrate may be cracked or the semiconductor substrate may be cracked.
The manufactured semiconductor device is mounted on a ceramic substrate using solder or the like. At this time, when part of the melted solder flows out to the outer periphery of the semiconductor device, the thickness of the solder (hereinafter referred to as solder thickness) is partially reduced between the semiconductor device and the substrate. In portions where the solder thickness is thin, cracks are likely to occur due to repeated thermal expansion and contraction, and the semiconductor device may not operate normally.

特開2014−120729号公報JP 2014-120729 A

本発明が解決しようとする課題は、半導体基板処理時に生じる特性低下を抑制することができる半導体装置およびその製造方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can suppress deterioration in characteristics that occur during processing of a semiconductor substrate.

実施形態に係る半導体装置は、半導体基板と、第1電極と、第2電極と、を有する。
前記半導体基板は、第1部分と、前記第1部分の周りに設けられた第2部分と、を有する。前記第1部分および前記第2部分は、第1面を有する。前記第1部分は、前記第1面と反対側の第2面を有する。前記第2部分は、前記第1面と反対側の第3面を有する。前記第1面と前記第3面との間の前記第1面に対して垂直な第3方向における距離は、前記第1面と前記第2面との間の前記第3方向における距離よりも長い。
前記第1電極は、前記第1面上に設けられている。
前記第2電極は、前記第2面上および前記第3面上に設けられている。
The semiconductor device according to the embodiment includes a semiconductor substrate, a first electrode, and a second electrode.
The semiconductor substrate includes a first portion and a second portion provided around the first portion. The first portion and the second portion have a first surface. The first portion has a second surface opposite to the first surface. The second portion has a third surface opposite to the first surface. The distance in the third direction perpendicular to the first surface between the first surface and the third surface is greater than the distance in the third direction between the first surface and the second surface. long.
The first electrode is provided on the first surface.
The second electrode is provided on the second surface and the third surface.

実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。It is a top view showing the semiconductor device concerning an embodiment. 図1のA−A’断面図である。It is A-A 'sectional drawing of FIG. 実施形態に係る半導体装置の製造方法を表す工程断面図である。It is process sectional drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment. 実施形態に係る半導体装置の製造方法を表す工程平面図である。It is a process top view showing the manufacturing method of the semiconductor device concerning an embodiment. 実施形態に係る半導体装置の製造方法を表す工程断面図である。It is process sectional drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment.

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
各実施形態の説明には、XYZ直交座標系を用いる。半導体基板Sの面S1または半導体基板Saの面S4に対して垂直な方向をZ方向(第3方向)とする。そして、これらの面に平行な方向であって相互に直交する2方向をX方向(第1方向)及びY方向(第2方向)とする。
以下の説明において、n、n及びpの表記は、各導電形における不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわち、「+」が付されている表記は、「+」および「−」のいずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に高く、「−」が付されている表記は、いずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に低いことを示す。
以下で説明する各実施形態について、各半導体領域のp形とn形を反転させて各実施形態を実施してもよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
In the present specification and each drawing, the same elements as those already described are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.
In the description of each embodiment, an XYZ orthogonal coordinate system is used. A direction perpendicular to the surface S1 of the semiconductor substrate S or the surface S4 of the semiconductor substrate Sa is defined as a Z direction (third direction). Two directions parallel to these planes and perpendicular to each other are defined as an X direction (first direction) and a Y direction (second direction).
In the following description, the notation of n + , n and p represents the relative level of the impurity concentration in each conductivity type. That is, the notation with “+” has a relatively higher impurity concentration than the notation without both “+” and “−”, and the notation with “−” It shows that the impurity concentration is relatively lower than the notation.
About each embodiment described below, each embodiment may be implemented by inverting the p-type and n-type of each semiconductor region.

まず、図1および図2を用いて、実施形態に係る半導体装置の一例について説明する。
図1は、実施形態に係る半導体装置100を表す平面図である。
図2は、図1のA−A’断面図である。
なお、図1では、絶縁層20が省略されている。
First, an example of the semiconductor device according to the embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a plan view illustrating a semiconductor device 100 according to the embodiment.
2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
In FIG. 1, the insulating layer 20 is omitted.

半導体装置100は、例えば、MOSFETである。
図1および図2に表すように、半導体装置100は、半導体基板Sと、ドレイン電極31(第2電極)と、ソース電極32(第1電極)と、ゲートパッド33と、を有する。
半導体基板Sには、n形ドレイン領域4と、n形半導体領域1と、p形ベース領域2と、n形ソース領域3と、ゲート電極10と、ゲート絶縁層11と、絶縁層20と、が設けられている。
The semiconductor device 100 is, for example, a MOSFET.
As illustrated in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 100 includes a semiconductor substrate S, a drain electrode 31 (second electrode), a source electrode 32 (first electrode), and a gate pad 33.
The semiconductor substrate S includes an n + -type drain region 4, an n -type semiconductor region 1, a p-type base region 2, an n + -type source region 3, a gate electrode 10, a gate insulating layer 11, and an insulating layer. 20 is provided.

図1に表すように、半導体基板Sは、第1部分P1と、第2部分P2と、を有する。第1部分P1は、半導体基板SのX方向およびY方向の中心を含む部分であり、第2部分P2は、第1部分P1の周りに設けられている。
ソース電極32およびゲートパッド33は、半導体基板Sの第1部分P1の上に、互いに離間して設けられている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor substrate S has a first portion P1 and a second portion P2. The first portion P1 is a portion including the centers in the X direction and the Y direction of the semiconductor substrate S, and the second portion P2 is provided around the first portion P1.
The source electrode 32 and the gate pad 33 are provided on the first portion P1 of the semiconductor substrate S so as to be separated from each other.

図2に表すように、第1部分P1および第2部分P2は、共通の面S1(第1面)を有する。さらに、第1部分P1は面S1と反対側の面S2(第2面)を有し、第2部分P2は面S1と反対側の面S3(第3面)を有する。
また、第2部分P2の厚みは、第1部分P1の厚みよりも厚い。すなわち、面S1と面S3との間のZ方向における距離は、面S1と面S2との間のZ方向における距離よりも長い。
As shown in FIG. 2, the first portion P1 and the second portion P2 have a common surface S1 (first surface). Further, the first portion P1 has a surface S2 (second surface) opposite to the surface S1, and the second portion P2 has a surface S3 (third surface) opposite to the surface S1.
The thickness of the second portion P2 is thicker than the thickness of the first portion P1. That is, the distance in the Z direction between the surface S1 and the surface S3 is longer than the distance in the Z direction between the surface S1 and the surface S2.

ドレイン電極31は、面S2上および面S3上に設けられている。
形ドレイン領域4は、ドレイン電極31の上に設けられ、ドレイン電極31と電気的に接続されている。n形ドレイン領域4は、第2部分P2におけるZ方向の厚みが、第1部分P1におけるZ方向の厚みよりも厚い。
The drain electrode 31 is provided on the surface S2 and the surface S3.
The n + -type drain region 4 is provided on the drain electrode 31 and is electrically connected to the drain electrode 31. In the n + -type drain region 4, the thickness of the second portion P < b > 2 in the Z direction is larger than the thickness of the first portion P < b > 1 in the Z direction.

形半導体領域1は、n形ドレイン領域4の上に設けられている。
p形ベース領域2は、第1部分P1において、n形半導体領域1の上に選択的に設けられている。
形ソース領域3は、p形ベース領域2の上に選択的に設けられている。
The n − type semiconductor region 1 is provided on the n + type drain region 4.
The p-type base region 2 is selectively provided on the n -type semiconductor region 1 in the first portion P1.
The n + -type source region 3 is selectively provided on the p-type base region 2.

ゲート絶縁層11は、n形半導体領域1、p形ベース領域2、およびn形ソース領域3と、ゲート電極10と、の間に設けられている。ゲート電極10は、X方向において、p形ベース領域2とゲート絶縁層11を介して対面している。 The gate insulating layer 11 is provided between the n − type semiconductor region 1, the p type base region 2, the n + type source region 3, and the gate electrode 10. The gate electrode 10 faces the p-type base region 2 via the gate insulating layer 11 in the X direction.

面S1のうちp形ベース領域2の周りの領域は、絶縁層20に覆われている。
ソース電極32は、第1部分P1において、p形ベース領域2、n形ソース領域3、および絶縁層20の上に設けられ、p形ベース領域2およびn形ソース領域3と電気的に接続されている。ゲート電極10とソース電極32との間には、絶縁層20の一部が設けられ、これらの電極は電気的に分離されている。
A region around the p-type base region 2 in the surface S <b> 1 is covered with the insulating layer 20.
The source electrode 32 is provided on the p-type base region 2, the n + -type source region 3, and the insulating layer 20 in the first portion P 1, and is electrically connected to the p-type base region 2 and the n + -type source region 3. It is connected. A part of the insulating layer 20 is provided between the gate electrode 10 and the source electrode 32, and these electrodes are electrically separated.

ここで、各構成要素の材料の一例を説明する。
形半導体領域1、p形ベース領域2、n形ソース領域3、およびn形ドレイン領域4は、半導体材料として、シリコンを含む。半導体材料に添加されるn形不純物としては、ヒ素、リン、またはアンチモンを用いることができる。p形不純物としては、ボロンを用いることができる。
ゲート電極10は、ポリシリコンなどの導電材料を含む。
ゲート絶縁層11および絶縁層20は、酸化シリコンなどの絶縁材料を含む。
ドレイン電極31およびソース電極32は、アルミニウムなどの金属を含む。
Here, an example of the material of each component will be described.
The n -type semiconductor region 1, the p-type base region 2, the n + -type source region 3, and the n + -type drain region 4 contain silicon as a semiconductor material. Arsenic, phosphorus, or antimony can be used as the n-type impurity added to the semiconductor material. Boron can be used as the p-type impurity.
The gate electrode 10 includes a conductive material such as polysilicon.
The gate insulating layer 11 and the insulating layer 20 include an insulating material such as silicon oxide.
The drain electrode 31 and the source electrode 32 include a metal such as aluminum.

次に、図3〜図5を用いて、実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図3および図5は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を表す工程断面図である。
図4は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を表す工程平面図である。
なお、図3および図5では、半導体基板Saの端部近傍のみが表されている。
Next, the manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment will be described with reference to FIGS.
3 and 5 are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.
FIG. 4 is a process plan view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.
In FIGS. 3 and 5, only the vicinity of the end of the semiconductor substrate Sa is shown.

まず、n形半導体層4aと、n形半導体層4aの上に設けられたn形半導体層1aと、を有する半導体基板Saを用意する。半導体基板Saは、単結晶シリコンを含む。半導体基板Saは、n形半導体層1a側の面S4(第1面)と、n形半導体層4a側の面S5(第2面)と、を有する。 First, a semiconductor substrate Sa having an n + type semiconductor layer 4a and an n − type semiconductor layer 1a provided on the n + type semiconductor layer 4a is prepared. The semiconductor substrate Sa includes single crystal silicon. The semiconductor substrate Sa has a surface S4 (first surface) on the n -type semiconductor layer 1a side and a surface S5 (second surface) on the n + -type semiconductor layer 4a side.

次に、図3(a)に表すように、面S4側に、RIE(Reactive Ion Etching)法を用いて、複数の開口OPを形成する。開口OPは、n形半導体層1aを貫通し、n形半導体層4aに達している。 Next, as shown in FIG. 3A, a plurality of openings OP are formed on the surface S4 side by using the RIE (Reactive Ion Etching) method. The opening OP penetrates the n − type semiconductor layer 1a and reaches the n + type semiconductor layer 4a.

次に、半導体基板Saを、水素ガスなどの還元性ガス雰囲気中で加熱する。このとき、表面エネルギーが最低となるように、半導体基板Saに含まれるシリコン原子の表面マイグレーションが生じる。これにより、複数の開口OPが半導体基板Sa中で連結するとともに、開口が塞がれる。この結果、図3(b)に表すように、半導体基板Sa中(n形半導体層4a中)に、空間ESが形成される。 Next, the semiconductor substrate Sa is heated in a reducing gas atmosphere such as hydrogen gas. At this time, the surface migration of silicon atoms contained in the semiconductor substrate Sa occurs so that the surface energy is minimized. Thereby, the plurality of openings OP are connected in the semiconductor substrate Sa, and the openings are closed. As a result, as shown in FIG. 3B, a space ES is formed in the semiconductor substrate Sa (in the n + -type semiconductor layer 4a).

空間ESは、面S4と平行に広がっている。すなわち、空間ESの上面である面S6は、半導体基板Saの面S4と平行である。また、空間ESは、半導体基板Sa中の、面S4側に形成される。すなわち、空間ESは、面S4と空間ESとの間の距離D1が、面S5と空間ESとの間の距離D2よりも短くなるように形成される。   The space ES extends in parallel with the surface S4. That is, the surface S6 that is the upper surface of the space ES is parallel to the surface S4 of the semiconductor substrate Sa. The space ES is formed on the surface S4 side in the semiconductor substrate Sa. That is, the space ES is formed such that the distance D1 between the surface S4 and the space ES is shorter than the distance D2 between the surface S5 and the space ES.

このとき、図4に表すように、空間ESは、X方向およびY方向において、互いに離間して複数形成される。すなわち、空間ESは、空間ES同士の間に半導体基板Sの一部である支持部P3が残存するように、形成される。
なお、空間ESの幅や高さ、位置などは、開口OPの幅や深さ、開口OP同士の間隔などを変更することで、調整可能である。
At this time, as shown in FIG. 4, a plurality of spaces ES are formed apart from each other in the X direction and the Y direction. That is, the space ES is formed such that the support portion P3 that is a part of the semiconductor substrate S remains between the spaces ES.
Note that the width, height, position, and the like of the space ES can be adjusted by changing the width and depth of the opening OP, the interval between the openings OP, and the like.

次に、半導体基板Saの面S4側に、p形ベース領域2、n形ソース領域3、ゲート電極10、ゲート絶縁層11、絶縁層20、およびソース電極32を形成する。このとき、これらの構成要素を形成する順序は任意である。続いて、面S4を保護テープ40で覆う。 Next, the p-type base region 2, the n + -type source region 3, the gate electrode 10, the gate insulating layer 11, the insulating layer 20, and the source electrode 32 are formed on the surface S4 side of the semiconductor substrate Sa. At this time, the order in which these components are formed is arbitrary. Subsequently, the surface S4 is covered with the protective tape 40.

次に、空間ESの面S6が露出するように、面S5側から半導体基板Saの一部を除去する。この工程は、例えば、半導体基板Saを面S5側から研削することで行われる。または、RIE法などのエッチングプロセスを用いて半導体基板Saの一部を除去してもよい。このとき、図5(a)に表すように、空間ES同士の間に位置していた支持部P3の少なくとも一部を残すように、半導体基板Saを研削することが望ましい。   Next, a part of the semiconductor substrate Sa is removed from the surface S5 side so that the surface S6 of the space ES is exposed. This step is performed, for example, by grinding the semiconductor substrate Sa from the surface S5 side. Alternatively, a part of the semiconductor substrate Sa may be removed by using an etching process such as the RIE method. At this time, as shown in FIG. 5A, it is desirable to grind the semiconductor substrate Sa so as to leave at least a part of the support part P3 located between the spaces ES.

次に、面S6を含む半導体基板Saの裏面にドレイン電極31を形成する。その後、半導体基板Saを、図5(b)に表す破線で挟まれたダイシングラインDLで切断し、保護テープ40を剥離することで、複数の半導体装置100が得られる。このとき、ダイシングラインDLの幅W1が、支持部P3の幅W2よりも狭くなるように、半導体基板Saを切断することで、図1および図2に表すように、第2部分P2を有する半導体装置100が得られる。   Next, the drain electrode 31 is formed on the back surface of the semiconductor substrate Sa including the surface S6. Thereafter, the semiconductor substrate Sa is cut by a dicing line DL sandwiched between broken lines shown in FIG. 5B, and the protective tape 40 is peeled off, whereby a plurality of semiconductor devices 100 are obtained. At this time, the semiconductor substrate Sa is cut so that the width W1 of the dicing line DL is narrower than the width W2 of the support portion P3, so that the semiconductor having the second portion P2 as shown in FIGS. Device 100 is obtained.

なお、図3〜図5に表した一例では、n形半導体層4aおよびn形半導体層1aを有する半導体基板Saを用いた場合について説明したが、半導体基板Saは、n形半導体層4aを有しておらず、n形半導体層1aのみを有するものであってもよい。この場合、半導体基板Saを研削した後であって、ドレイン電極31を形成する前に、半導体基板Saの裏面にn形不純物をイオン注入することで、n形ドレイン領域4を形成する。 In the example shown in FIGS. 3 to 5, the case where the semiconductor substrate Sa including the n + -type semiconductor layer 4 a and the n -type semiconductor layer 1 a is used has been described. However, the semiconductor substrate Sa includes an n + -type semiconductor layer. 4a may be included, and only n − type semiconductor layer 1a may be included. In this case, after the semiconductor substrate Sa is ground and before the drain electrode 31 is formed, the n + -type drain region 4 is formed by ion-implanting n-type impurities into the back surface of the semiconductor substrate Sa.

ここで、本実施形態による作用および効果について説明する。
実施形態に係る半導体装置100では、半導体基板Sが、第1部分P1と、第1部分P1の周りに設けられ第1部分P1よりも厚い第2部分P2を有する。この半導体装置によれば、はんだを用いて半導体装置をセラミック基板上に実装する際に、溶融したはんだが半導体装置の外周に流れ出にくくなる。これは、半導体装置の外周に向かうはんだの流れが、第2部分P2によって阻害されるためである。
このため、本実施形態によれば、半導体装置を実装する際に、はんだが半導体装置の外周に流れ出ることを抑制でき、半導体装置と基板との間において、はんだ厚の薄い部分が生じる可能性を低減することが可能となる。
Here, the operation and effect of this embodiment will be described.
In the semiconductor device 100 according to the embodiment, the semiconductor substrate S includes a first portion P1 and a second portion P2 provided around the first portion P1 and thicker than the first portion P1. According to this semiconductor device, when the semiconductor device is mounted on the ceramic substrate using the solder, the molten solder does not easily flow out to the outer periphery of the semiconductor device. This is because the solder flow toward the outer periphery of the semiconductor device is hindered by the second portion P2.
For this reason, according to the present embodiment, when mounting the semiconductor device, it is possible to suppress the solder from flowing out to the outer periphery of the semiconductor device, and there is a possibility that a portion with a thin solder thickness is generated between the semiconductor device and the substrate. It becomes possible to reduce.

また、半導体装置について、オン抵抗を低減するために、Z方向における厚みを薄くすることが望ましい。この点について、本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、半導体基板Sa中に空間ESを形成した後に、当該空間の面S6を露出させるように半導体基板Saの一部を除去し、半導体基板Saを薄くしている。
この製造方法によれば、空間ESの面S6を、薄くした後の半導体基板Saの裏面として用いることができる。すなわち、開口OPの深さを調整し、空間ESが形成される位置を調整することで、薄くした後の半導体基板Saの厚みを容易に調整することができる。また、面S6は、シリコン原子の表面マイグレーションによって形成された単結晶面であるため、半導体基板Saの研削によって形成される面よりも損傷が少なく、平坦性が高い。このため、面S6を、半導体基板Saの裏面として用い、この裏面上にドレイン電極31を形成することで、半導体装置100におけるリークパスの発生を抑制することが可能となる。
In addition, it is desirable to reduce the thickness of the semiconductor device in the Z direction in order to reduce the on-resistance. In this regard, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, after forming the space ES in the semiconductor substrate Sa, a part of the semiconductor substrate Sa is removed so as to expose the surface S6 of the space, and the semiconductor substrate Sa is thinned.
According to this manufacturing method, the surface S6 of the space ES can be used as the back surface of the semiconductor substrate Sa after being thinned. That is, the thickness of the semiconductor substrate Sa after being thinned can be easily adjusted by adjusting the depth of the opening OP and adjusting the position where the space ES is formed. Further, since the surface S6 is a single crystal surface formed by surface migration of silicon atoms, the surface S6 is less damaged and has higher flatness than the surface formed by grinding the semiconductor substrate Sa. For this reason, by using the surface S6 as the back surface of the semiconductor substrate Sa and forming the drain electrode 31 on the back surface, it is possible to suppress the occurrence of a leak path in the semiconductor device 100.

空間ESを形成する際は、図3〜図5に表した例に限らず、半導体基板Sa中に、面S4に沿って広がる1つの大きな空間を形成することも可能である。ただし、図3(b)および図4に表したように、本実施形態に係る製造方法では、半導体基板Sa中に支持部P3を残すように空間ESを複数形成し、この支持部P3の少なくとも一部を残すように半導体基板Saの一部を除去することが望ましい。
この製造方法によれば、半導体基板Saを薄くした後に、それぞれの面S6同士の間をX方向およびY方向に延びる支持部P3が残る。半導体基板Saがこのような支持部P3を有することで、半導体基板Saの機械的強度を向上させることが可能となり、その後の半導体基板Saに対する工程において、半導体基板Saの割れなどが発生する可能性を低減することができる。
例えば、図5(b)に表すように、この支持部P3において半導体基板Saをダイシングすることで、ダイシング工程において半導体基板Saの割れが発生する可能性を低減することが可能となる。
When forming the space ES, it is not limited to the examples shown in FIGS. 3 to 5, and it is also possible to form one large space extending along the surface S <b> 4 in the semiconductor substrate Sa. However, as shown in FIG. 3B and FIG. 4, in the manufacturing method according to the present embodiment, a plurality of spaces ES are formed so as to leave the support portions P3 in the semiconductor substrate Sa, and at least the support portions P3 are formed. It is desirable to remove a part of the semiconductor substrate Sa so as to leave a part.
According to this manufacturing method, after the semiconductor substrate Sa is thinned, the support portion P3 extending between the respective surfaces S6 in the X direction and the Y direction remains. Since the semiconductor substrate Sa has such a support portion P3, it is possible to improve the mechanical strength of the semiconductor substrate Sa, and the semiconductor substrate Sa may be cracked in the subsequent process for the semiconductor substrate Sa. Can be reduced.
For example, as shown in FIG. 5B, by dicing the semiconductor substrate Sa in the support portion P3, it is possible to reduce the possibility that the semiconductor substrate Sa is cracked in the dicing process.

なお、上述した実施形態の説明では、半導体装置100がMOSFETである場合について説明したが、本実施形態に係る発明は、他の半導体装置についても適用可能である。例えば、半導体装置100は、ダイオードやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などであってもよい。半導体装置100がIGBTである場合、ドレイン電極31とn形ドレイン領域4との間に、ドレイン電極31と電気的に接続されたp形半導体領域が設けられる。 In the above description of the embodiment, the case where the semiconductor device 100 is a MOSFET has been described. However, the invention according to this embodiment can also be applied to other semiconductor devices. For example, the semiconductor device 100 may be a diode, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), or the like. When the semiconductor device 100 is an IGBT, a p-type semiconductor region electrically connected to the drain electrode 31 is provided between the drain electrode 31 and the n + -type drain region 4.

また、上述した実施形態の説明では、半導体装置100が、トレンチ型のゲート電極10を有する場合について説明したが、半導体装置100は、プレーナ型のゲート電極を有していてもよい。   In the above description of the embodiment, the case where the semiconductor device 100 includes the trench-type gate electrode 10 has been described. However, the semiconductor device 100 may include a planar-type gate electrode.

以上で説明した各実施形態における、各半導体領域の間の不純物濃度の相対的な高低については、例えば、SCM(走査型静電容量顕微鏡)を用いて確認することが可能である。なお、各半導体領域におけるキャリア濃度は、各半導体領域において活性化している不純物濃度と等しいものとみなすことができる。従って、各半導体領域の間のキャリア濃度の相対的な高低についても、SCMを用いて確認することができる。
また、各半導体領域における不純物濃度については、例えば、SIMS(二次イオン質量分析法)により測定することが可能である。
The relative level of the impurity concentration between the semiconductor regions in each of the embodiments described above can be confirmed using, for example, an SCM (scanning capacitance microscope). The carrier concentration in each semiconductor region can be regarded as being equal to the impurity concentration activated in each semiconductor region. Therefore, the relative level of the carrier concentration between the semiconductor regions can also be confirmed using the SCM.
The impurity concentration in each semiconductor region can be measured by, for example, SIMS (secondary ion mass spectrometry).

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態に含まれる、例えば、n形半導体領域1、p形ベース領域2、n形ソース領域3、n形ドレイン領域4、ゲート電極10、ゲート絶縁層11、絶縁層20、ドレイン電極31、ソース電極32などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の技術から適宜選択することが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. For example, n − type semiconductor region 1, p type base region 2, n + type source region 3, n + type drain region 4, gate electrode 10, gate insulating layer 11, insulating layer 20, drain electrode included in the embodiment The specific configuration of each element such as 31 and the source electrode 32 can be appropriately selected by those skilled in the art from known techniques. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

1…n形半導体領域、 2…p形ベース領域、 3…n形ソース領域、 4…n形ドレイン領域、 10…ゲート電極、 11…ゲート絶縁層、 20…絶縁層、 31…ドレイン電極、 32…ソース電極、 33…ゲートパッド、 100…半導体装置、 S、Sa…半導体基板 1 ... n - type semiconductor region, 2 ... p-type base region, 3 ... n + -type source region, 4 ... n + form drain regions, 10 ... gate electrode, 11 ... gate insulating layer, 20: insulating layer, 31 ... drain Electrode, 32 ... Source electrode, 33 ... Gate pad, 100 ... Semiconductor device, S, Sa ... Semiconductor substrate

Claims (8)

第1面と、前記第1面と反対側の第2面と、を有する半導体基板中に、前記第1面に沿って広がる空間を形成し、
前記半導体基板の一部を除去することで前記空間の内面を露出させる半導体装置の製造方法。
Forming a space extending along the first surface in a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein an inner surface of the space is exposed by removing a part of the semiconductor substrate.
前記空間を形成する工程において、前記半導体基板の前記第1面に複数の開口を形成し、前記複数の開口が形成された前記半導体基板を還元性ガス雰囲気中で加熱することで前記空間を形成する請求項1記載の半導体装置の製造方法。   In the step of forming the space, a plurality of openings are formed on the first surface of the semiconductor substrate, and the space is formed by heating the semiconductor substrate having the plurality of openings formed in a reducing gas atmosphere. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1. 前記空間を形成する工程において、前記空間を前記半導体基板中の前記第1面側に形成し、前記半導体基板を前記第2面側から研削することで、前記半導体基板の前記一部を除去する請求項2記載の半導体装置の製造方法。   In the step of forming the space, the space is formed on the first surface side in the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is ground from the second surface side to remove the part of the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2. 前記空間を形成する工程において、前記空間を、前記半導体基板中に、前記第1面に平行な第1方向と、前記第1面に平行であり前記第1方向と交差する第2方向と、において複数形成する請求項3記載の半導体装置の製造方法。   In the step of forming the space, the space is formed in the semiconductor substrate by a first direction parallel to the first surface and a second direction parallel to the first surface and intersecting the first direction; 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein a plurality of the semiconductor devices are formed. 前記半導体基板は、前記空間同士の間に位置する支持部を有し、
前記半導体基板を研削する工程において、前記支持部の少なくとも一部を残すように、前記半導体基板の前記一部を研削する請求項4記載の半導体装置の製造方法。
The semiconductor substrate has a support portion located between the spaces,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein in the step of grinding the semiconductor substrate, the part of the semiconductor substrate is ground so as to leave at least a part of the support portion.
前記半導体基板を研削した後に、前記支持部の前記少なくとも一部が残された位置で前記半導体基板を切断する請求項5記載の半導体装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein after the semiconductor substrate is ground, the semiconductor substrate is cut at a position where the at least part of the support portion is left. 前記半導体基板を切断する工程において、切断される部分の幅は、前記支持部の前記少なくとも一部の幅よりも狭い請求項6記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein, in the step of cutting the semiconductor substrate, a width of a portion to be cut is narrower than a width of the at least part of the support portion. 第1部分と、前記第1部分の周りに設けられた第2部分と、を有し、前記第1部分および前記第2部分は第1面を有し、前記第1部分は前記第1面と反対側の第2面を有し、前記第2部分は前記第1面と反対側の第3面を有し、前記第1面と前記第3面との間の前記第1面に対して垂直な第3方向における距離は、前記第1面と前記第2面との間の前記第3方向における距離よりも長い半導体基板と、
前記第1面上に設けられた第1電極と、
前記第2面上および前記第3面上に設けられた第2電極と、
を備えた半導体装置。
A first portion; and a second portion provided around the first portion, wherein the first portion and the second portion have a first surface, and the first portion is the first surface. A second surface opposite to the first surface, and the second portion has a third surface opposite to the first surface, with respect to the first surface between the first surface and the third surface. A distance in a third direction perpendicular to the semiconductor substrate is longer than a distance in the third direction between the first surface and the second surface;
A first electrode provided on the first surface;
A second electrode provided on the second surface and the third surface;
A semiconductor device comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023243470A1 (en) * 2022-06-14 2023-12-21 ローム株式会社 Wafer structure and method for manufacturing semiconductor devices

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