JP2023010215A - semiconductor chip - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、半導体チップに関するものである。 The present disclosure relates to semiconductor chips.
炭化珪素によって構成される基板にデバイス部を形成し、デバイス部を個片化する半導体装置の製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1によると、電極膜の形状に沿って、基板にトレンチ溝部を形成し、トレンチ溝部に沿って、デバイス部を個片化することとしている。 2. Description of the Related Art A semiconductor device manufacturing method is known in which a device portion is formed on a substrate made of silicon carbide and the device portion is separated (see, for example, Patent Document 1). According to Patent Document 1, trench grooves are formed in a substrate along the shape of an electrode film, and device portions are separated along the trench grooves.
半導体チップの製造においては、いわゆる歩留まりを向上して、製造コストの低減を図ることが求められる。そこで、製造コストの低減を図ることができる半導体チップを提供することを目的の1つとする。 2. Description of the Related Art In manufacturing semiconductor chips, it is required to improve so-called yield and reduce manufacturing costs. Therefore, one object is to provide a semiconductor chip that can be manufactured at a reduced cost.
本開示に従った半導体チップは、SiCから構成され、オフ角が4°以下である第1主面を含む基板と、第1主面上に形成されるエピタキシャル層と、を含み、厚さ方向に見て矩形状である。半導体チップは、半導体チップの厚さ方向に見て、半導体チップの中央の領域に配置される活性領域および活性領域の外周側に配置されるフィールドストップ領域を含む動作層領域と、動作層領域を取り囲み、半導体チップの外縁に沿って配置されるチップ外周領域と、を含む。フィールドストップ領域の外縁は、半導体チップの外縁に沿ってそれぞれ配置され、動作層領域の外縁を構成する4つの辺を含む。結晶面方位<11-20>の方向における半導体チップの長さを長さA1とし、結晶面方位<11-20>の方向における動作層領域の最大長さを長さA2とし、結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向における半導体チップの長さを長さB1とし、結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向における動作層領域の最大長さを長さB2とすると、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値と、長さB1から長さB2を差し引いた差分の値とは、異なる。 A semiconductor chip according to the present disclosure includes a substrate made of SiC and including a first main surface having an off angle of 4° or less, and an epitaxial layer formed on the first main surface, wherein It is rectangular in shape. The semiconductor chip has, when viewed in the thickness direction of the semiconductor chip, an operating layer region including an active region arranged in the central region of the semiconductor chip and a field stop region arranged on the outer peripheral side of the active region, and an operating layer region. a chip perimeter region surrounding and disposed along an outer edge of the semiconductor chip. The outer edge of the field stop region includes four sides each arranged along the outer edge of the semiconductor chip and forming the outer edge of the active layer region. The length of the semiconductor chip in the direction of crystal plane orientation <11-20> is defined as length A1, the maximum length of the active layer region in the direction of crystal plane orientation <11-20> is defined as length A2 , and the crystal plane The length of the semiconductor chip in the direction perpendicular to the <11-20> direction of the crystal plane orientation is defined as length B1 , and the maximum length of the active layer region in the direction perpendicular to the direction of crystal plane orientation <11-20> is defined as length. B2, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is different from the value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 .
上記半導体チップによれば、製造コストの低減を図ることができる。 According to the above semiconductor chip, the manufacturing cost can be reduced.
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。本開示に係る半導体チップは、SiCから構成され、オフ角が4°以下である第1主面を含む基板と、第1主面上に形成されるエピタキシャル層と、を含み、厚さ方向に見て矩形状である。半導体チップは、半導体チップの厚さ方向に見て、半導体チップの中央の領域に配置される活性領域および活性領域の外周側に配置されるフィールドストップ領域を含む動作層領域と、動作層領域を取り囲み、半導体チップの外縁に沿って配置されるチップ外周領域と、を含む。フィールドストップ領域の外縁は、半導体チップの外縁に沿ってそれぞれ配置され、動作層領域の外縁を構成する4つの辺を含む。結晶面方位<11-20>の方向における半導体チップの長さを長さA1とし、結晶面方位<11-20>の方向における動作層領域の最大長さを長さA2とし、結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向における半導体チップの長さを長さB1とし、結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向における動作層領域の最大長さを長さB2とすると、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値と、長さB1から長さB2を差し引いた差分の値とは、異なる。
[Description of Embodiments of the Present Disclosure]
First, the embodiments of the present disclosure are listed and described. A semiconductor chip according to the present disclosure includes a substrate made of SiC and including a first main surface having an off angle of 4° or less, and an epitaxial layer formed on the first main surface. It looks like a rectangle. The semiconductor chip has, when viewed in the thickness direction of the semiconductor chip, an operating layer region including an active region arranged in the central region of the semiconductor chip and a field stop region arranged on the outer peripheral side of the active region, and an operating layer region. a chip perimeter region surrounding and disposed along an outer edge of the semiconductor chip. The outer edge of the field stop region includes four sides each arranged along the outer edge of the semiconductor chip and forming the outer edge of the active layer region. The length of the semiconductor chip in the direction of crystal plane orientation <11-20> is defined as length A1, the maximum length of the active layer region in the direction of crystal plane orientation <11-20> is defined as length A2 , and the crystal plane The length of the semiconductor chip in the direction perpendicular to the <11-20> direction of the crystal plane orientation is defined as length B1 , and the maximum length of the active layer region in the direction perpendicular to the direction of crystal plane orientation <11-20> is defined as length. B2, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is different from the value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 .
半導体チップは、矩形状であって、半導体チップの厚さ方向に見て、半導体チップの中央の領域に配置される活性領域および活性領域の外周側に配置されるフィールドストップ領域を含む動作層領域と、動作層領域を取り囲み、半導体チップの外縁に沿って配置されるチップ外周領域と、を含む。このような半導体チップは、例えば、円板状の基板(ウェハ)を用い、基板上に成長させたエピタキシャル層を活性領域として利用してデバイス部を形成し、その後、基板をダイシングして個片化することにより製造される。1枚の基板から複数の半導体チップを得ることができる。各半導体チップを個片化することを考慮して、基板には各半導体チップの間に配置される切断代を含めたダイシング領域が設けられる。すなわち、エピタキシャル層が形成された基板は、基板の厚さ方向に見て、それぞれ間隔をあけて配置される複数の動作層領域と、それぞれの動作層領域の外周側に配置されるチップ外周領域と、それぞれのチップ外周領域の外周側に配置されるダイシング領域と、を含む。 The semiconductor chip has a rectangular shape, and when viewed in the thickness direction of the semiconductor chip, an active layer region including an active region arranged in the central region of the semiconductor chip and a field stop region arranged on the outer peripheral side of the active region. and a chip perimeter region surrounding the active layer region and disposed along the outer edge of the semiconductor chip. Such a semiconductor chip, for example, uses a disk-shaped substrate (wafer), forms a device portion using an epitaxial layer grown on the substrate as an active region, and then dices the substrate into individual pieces. It is manufactured by A plurality of semiconductor chips can be obtained from one substrate. Considering the individualization of each semiconductor chip, the substrate is provided with a dicing area including a cutting allowance arranged between the semiconductor chips. That is, when viewed in the thickness direction of the substrate, the substrate on which the epitaxial layer is formed has a plurality of operating layer regions arranged at intervals, and a chip peripheral region arranged on the outer peripheral side of each operating layer region. and a dicing area arranged on the outer peripheral side of each chip outer peripheral area.
ここで、基板上に形成されるエピタキシャル層の結晶成長に際し、欠陥が含まれてしまうことがある。デバイス部として動作する領域に結晶欠陥が含まれていると、この結晶欠陥が電流経路となってしまうおそれがある。そうすると、半導体チップの耐圧不良を引き起こすことになる。半導体チップの確実な動作を保証するという信頼性を確保する観点からすると、このような半導体チップは、不良品となってしまう。 Here, defects may be included during the crystal growth of the epitaxial layer formed on the substrate. If a region that operates as a device section contains crystal defects, there is a risk that the crystal defects will become a current path. As a result, a breakdown voltage defect of the semiconductor chip is caused. From the viewpoint of ensuring the reliability of ensuring the reliable operation of the semiconductor chip, such a semiconductor chip becomes a defective product.
基板1枚当たりから得られる半導体チップの数は限られている。したがって、1枚の基板から得られる半導体チップのうち、不良品を少なくして、信頼性の高い良品の半導体チップを多く得ることができなければ、歩留まりが悪くなってしまう。その結果、製造コストの低減を図ることができない。 The number of semiconductor chips that can be obtained from one substrate is limited. Therefore, if the number of defective semiconductor chips obtained from a single substrate cannot be reduced and a large number of good semiconductor chips with high reliability cannot be obtained, the yield will be poor. As a result, the manufacturing cost cannot be reduced.
半導体チップとして、耐圧向上の観点から、SiC(炭化珪素)から構成される半導体層を動作層として含む半導体チップが求められる場合がある。ここで、本発明者らは、半導体チップにおいて、SiCから構成される基板を用いてエピタキシャル結晶成長を行う際に、Si(シリコン)から構成される基板を用いてエピタキシャル結晶成長を行う場合と比較して、結晶成長時に結晶欠陥ができやすいことに着目した。そして、SiCから構成される基板を用いて半導体チップを製造するに際し、以下の点を見出した。すなわち、SiCから構成される基板上にエピタキシャル結晶成長を行う場合において、基板の主面を起点として結晶欠陥が成長する方向が、結晶面方位<11-20>の方向に長くなることを見出した。そして、基板の主面を起点とする結晶欠陥について、結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向よりも、結晶面方位<11-20>の方向に結晶欠陥が長く延びることに着目した。そして、動作層領域に結晶欠陥が含まれることに起因する不良品の発生をできるだけ抑制すべく鋭意検討し、本発明を構成するに至った。 A semiconductor chip including a semiconductor layer made of SiC (silicon carbide) as an operating layer is sometimes required from the viewpoint of improving withstand voltage. Here, the present inventors compared epitaxial crystal growth using a substrate made of Si (silicon) when performing epitaxial crystal growth using a substrate made of SiC in a semiconductor chip. As a result, they paid attention to the fact that crystal defects are likely to occur during crystal growth. In manufacturing a semiconductor chip using a substrate made of SiC, the following points were found. That is, when epitaxial crystal growth is performed on a substrate made of SiC, the direction in which crystal defects grow starting from the main surface of the substrate is elongated in the direction of the crystal plane orientation <11-20>. . Focusing on the crystal defect originating from the main surface of the substrate, the crystal defect extends longer in the direction of the <11-20> crystal plane orientation than in the direction perpendicular to the direction of the <11-20> crystal plane orientation. bottom. Then, the present inventors made intensive studies to suppress the occurrence of defective products caused by crystal defects in the operating layer region as much as possible, and completed the present invention.
本開示の半導体チップによると、結晶面方位<11-20>の方向における半導体チップの長さを長さA1とし、結晶面方位<11-20>の方向における動作層領域の最大長さを長さA2とし、結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向における半導体チップの長さを長さB1とし、結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向における動作層領域の最大長さを長さB2とすると、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値と、長さB1から長さB2を差し引いた差分の値とは、異なる。結晶欠陥の成長方向は、結晶面方位<11-20>の方向であるため、このように構成することにより、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値と長さB1から長さB2を差し引いた差分の値とが同じである場合と比較して、エピタキシャル結晶成長を行う際の結晶欠陥が、動作層領域内に含まれる確率を低減することができる。すなわち、本発明者らの着想は、エピタキシャル結晶成長時において発生する結晶欠陥を、半導体チップの動作に影響しないチップ外周領域およびダイシング領域に多く配置させようとするものである。したがって、1枚の基板から得られた複数の半導体チップのうち、耐圧不良を引き起こし不良品となる半導体チップの数を少なくすることができる。その結果、製造コストの低減を図ることができる。 According to the semiconductor chip of the present disclosure, the length of the semiconductor chip in the direction of crystal plane orientation <11-20> is defined as length A1, and the maximum length of the active layer region in the direction of crystal plane orientation <11-20> is With a length A of 2 , the length of the semiconductor chip in the direction perpendicular to the direction of the crystal plane orientation <11-20> is assumed to be a length B 1 , and the operating layer in the direction perpendicular to the direction of the crystal plane orientation <11-20> Assuming that the maximum length of the region is length B2, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is different from the value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 . Since the growth direction of crystal defects is the direction of the crystal plane orientation <11-20>, by configuring in this way, the value of the difference obtained by subtracting the length A 2 from the length A 1 and the value of the difference obtained by subtracting the length A 2 from the length B 1 Compared to the case where the value of the difference after subtracting the length B2 is the same, the probability that crystal defects are included in the active layer region during epitaxial crystal growth can be reduced. That is, the idea of the present inventors is to locate many crystal defects generated during epitaxial crystal growth in the chip outer peripheral region and the dicing region, which do not affect the operation of the semiconductor chip. Therefore, among a plurality of semiconductor chips obtained from one substrate, it is possible to reduce the number of semiconductor chips that are defective due to breakdown voltage failure. As a result, the manufacturing cost can be reduced.
上記半導体チップにおいて、半導体チップを厚さ方向に切断した断面において、エピタキシャル層の厚さを厚さT1とすると、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、厚さT1を基板のオフ角の正接で除した値よりも大きくてもよい。半導体チップとして求められる耐圧に応じて、エピタキシャル層の厚さT1が規定される。このようにすることにより、エピタキシャル層の厚さT1に応じて長さA1から長さA2を差し引いた差分の値を適切にして、結晶欠陥が動作層領域に含まれる確率をより低減させることができる。したがって、より適切に製造コストの低減を図ることができる。 In the above semiconductor chip, if the thickness of the epitaxial layer is the thickness T1 in the cross section of the semiconductor chip cut in the thickness direction, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is the thickness T It may be larger than the value obtained by dividing 1 by the tangent of the off angle of the substrate. The thickness T1 of the epitaxial layer is defined according to the breakdown voltage required for the semiconductor chip. By doing so, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is appropriately set according to the thickness T1 of the epitaxial layer, thereby further reducing the probability that the crystal defect is included in the operating layer region. can be made Therefore, it is possible to more appropriately reduce the manufacturing cost.
上記半導体チップにおいて、オフ角は、4°であってもよい。このような半導体チップは、生産性が良好であるため、より製造コストの低減を図ることができる。 In the above semiconductor chip, the off angle may be 4°. Since such a semiconductor chip has good productivity, it is possible to further reduce the manufacturing cost.
上記半導体チップにおいて、厚さT1は、4μm以上30μm以下であってもよい。このようにすることにより、半導体チップとして求められる耐圧を十分に確保できると共に、本開示に係る半導体チップを利用した際に、チップ面積に占める動作層領域の面積が過度に小さくなることを回避し、導通時の抵抗の低い半導体チップを提供することができる。 In the above semiconductor chip, the thickness T1 may be 4 μm or more and 30 μm or less. By doing so, it is possible to sufficiently secure the breakdown voltage required for the semiconductor chip, and to avoid the area of the active layer region occupying the chip area from becoming excessively small when using the semiconductor chip according to the present disclosure. , it is possible to provide a semiconductor chip with low resistance when conducting.
上記半導体チップにおいて、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、長さB1から長さB2を差し引いた差分の値よりも大きくてもよい。このようにすることにより、結晶面方位<11-20>の方向に間隔をあけて配置される半導体チップのそれぞれの動作層領域間に結晶欠陥を多く配置させることができ、結晶欠陥が動作層領域に含まれて耐圧不良となる半導体チップが製造される確率を低減することができる。したがって、半導体チップの歩留まりを向上して、より製造コストの低減を図ることができる。 In the above semiconductor chip, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 may be greater than the value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 . By doing so, many crystal defects can be arranged between the respective operating layer regions of the semiconductor chips which are spaced apart in the direction of the crystal plane orientation <11-20>. It is possible to reduce the probability that a semiconductor chip that is included in the region and has a breakdown voltage defect is manufactured. Therefore, the yield of semiconductor chips can be improved, and the manufacturing cost can be further reduced.
上記半導体チップにおいて、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、0.2mm以上であってもよい。長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、0.1mm以上であってもよい。このように各長さを規定することによっても、確実に製造コストの低減を図ることができる。 In the above semiconductor chip, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 may be 0.2 mm or more. The value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 may be 0.1 mm or more. By defining each length in this manner, the manufacturing cost can be reliably reduced.
上記半導体チップにおいて、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、0.5mm以上であってもよい。長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、0.1mm以上であってもよい。このように各長さを規定することにより、より確実に製造コストの低減を図ることができる。 In the above semiconductor chip, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 may be 0.5 mm or more. The value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 may be 0.1 mm or more. By defining each length in this manner, the manufacturing cost can be reduced more reliably.
また、上記半導体チップにおいて、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、長さB1から長さB2を差し引いた差分の値よりも小さくてもよい。このようにすることにより、結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向に間隔をあけて配置される半導体チップの動作層領域間に結晶欠陥を多く配置させることができ、結晶欠陥が動作層領域に含まれて耐圧不良となる半導体チップが製造される確率を低減することができる。したがって、半導体チップの歩留まりを向上して、より製造コストの低減を図ることができる。 In the above semiconductor chip, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 may be smaller than the value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 . By doing so, many crystal defects can be arranged between the active layer regions of the semiconductor chip which are spaced apart in the direction orthogonal to the direction of the crystal plane orientation <11-20>. It is possible to reduce the probability that a semiconductor chip that is included in the operating layer region and has a breakdown voltage defect is manufactured. Therefore, the yield of semiconductor chips can be improved, and the manufacturing cost can be further reduced.
上記半導体チップにおいて、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、0.1mm以上であってもよい。長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、0.2mm以上であってもよい。このように各長さを規定することによっても、確実に製造コストの低減を図ることができる。 In the above semiconductor chip, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 may be 0.1 mm or more. The value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 may be 0.2 mm or more. By defining each length in this manner, the manufacturing cost can be reliably reduced.
上記半導体チップにおいて、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、0.2mm以上であってもよい。長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、0.3mm以上であってもよい。このように各長さを規定することによっても、確実に製造コストの低減を図ることができる。 In the above semiconductor chip, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 may be 0.2 mm or more. The value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 may be 0.3 mm or more. By defining each length in this manner, the manufacturing cost can be reliably reduced.
上記半導体チップにおいて、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、0.1mm以上であってもよい。長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、0.5mm以上であってもよい。このように各長さを規定することにより、より確実に製造コストの低減を図ることができる。 In the above semiconductor chip, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 may be 0.1 mm or more. The value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 may be 0.5 mm or more. By defining each length in this manner, the manufacturing cost can be reduced more reliably.
[本開示の実施形態の詳細]
次に、本開示の半導体チップの一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。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符号を付しその説明は繰り返さない。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
Next, one embodiment of the semiconductor chip of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts, and the description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
本開示の実施の形態1における半導体チップの構成について説明する。図1は、実施の形態1に係る半導体チップの一部を切断した場合の概略断面図である。図1においては、半導体チップの一部を模式的に図示している。図2は、図1に示す半導体チップの一部を示す概略平面図である。図3は、図1に示す半導体チップの一部を示す概略断面図である。図1、図2および図3において、矢印Xで示す向きおよびその逆の向きにより、後述する結晶面方位<11-20>の方向を示す。また、矢印Yで示す向きおよびその逆の向きにより、結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向を示す。また、矢印Zで示す向きおよびその逆の向きにより、半導体チップの厚さ方向を示す。なお、図3中において、理解を容易にする観点から、結晶欠陥を概略的に図示している。
(Embodiment 1)
A configuration of the semiconductor chip according to the first embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view when a part of the semiconductor chip according to the first embodiment is cut. FIG. 1 schematically shows part of a semiconductor chip. 2 is a schematic plan view showing a part of the semiconductor chip shown in FIG. 1. FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing part of the semiconductor chip shown in FIG. In FIGS. 1, 2 and 3, the direction indicated by the arrow X and its opposite direction indicate the crystal plane orientation <11-20>, which will be described later. The direction indicated by the arrow Y and its opposite direction indicate the direction perpendicular to the direction of the crystal plane orientation <11-20>. The direction indicated by the arrow Z and its opposite direction indicate the thickness direction of the semiconductor chip. In addition, in FIG. 3, crystal defects are schematically illustrated from the viewpoint of facilitating understanding.
図1、図2および図3を参照して、実施の形態1に係る半導体チップ20は、例えば、パワーモジュールといった半導体装置に含まれる。半導体チップ20は、第1の電極11と、裏面電極とも呼ばれる第2の電極12と、を含む。第1の電極11および第2の電極12は共に、例えばAl(アルミニウム)から構成される。半導体チップ20は、例えば、トランジスタチップやダイオードチップとして用いられる。半導体チップ20がトランジスタチップであった場合、第1の電極11は、ソース電極またはゲート電極となり、第2の電極12は、ドレイン電極となる。なお、半導体チップ20がダイオードチップであった場合、第1の電極11は、アノード電極となり、第2の電極12は、カソード電極となる。
1, 2 and 3,
半導体チップ20は、SiCから構成される半導体層を動作層として含む。半導体チップ20は、ワイドバンドギャップ半導体チップである。ワイドバンドギャップ半導体チップとは、バンドギャップがシリコンよりも大きい材質から構成される半導体層を動作層として有する半導体チップをいう。このようなワイドバンドギャップ半導体チップは、絶縁破壊電圧、すなわち耐圧が高い。また、ドリフト層の抵抗を小さくできることからオン抵抗を小さくすることができる。
The
半導体チップ20は、厚さ方向に見て矩形状である。半導体チップ20の厚さ方向に見て、半導体チップ20の外縁21は、4つの辺22a,22b,22c,22dを含む。辺22a,22b,22c,22dはそれぞれ線分で構成されている。辺22a,22bはX方向に間隔をあけて平行に配置され、対向する一対をなす。辺22c,22dは、Y方向、すなわち、X方向に直交する方向に間隔をあけて平行に配置され、対向する一対をなす。各辺22a,22b,22c,22dは、それぞれ直接接続されている。
The
半導体チップ20は、オフ角が4°以下である第1主面23aを含む基板23と、第1主面23a上に形成されるエピタキシャル層24と、を含む。エピタキシャル層24は、基板23の第1主面23aにエピタキシャル結晶成長を行うことにより形成される。本実施形態においては、図3中の角度θによって示されるオフ角は、4°である。なお、第1主面23aのオフ角については、0°よりも大きく4°以下とすることが好ましい。また、エピタキシャル層24の厚さは、厚さT1で示される。基板23の厚さは、厚さT2で示される。第1の電極11および第2の電極12を除く半導体チップ20の厚さは、厚さT3で示される。ここで、エピタキシャル層24の厚さT2については、半導体チップ20として要求される耐圧の大きさに応じて規定される。具体的には、半導体チップ20として要求される耐圧が1200Vである場合、厚さT2は、10μm以上とする。また、半導体チップ20として要求される耐圧が3300Vである場合、厚さT2は、30μm以上とする。本実施形態においては、厚さT1は、4μm以上30μm以下とする。なお、厚さT1については、5μm以上30μm以下としてもよい。
The
半導体チップ20は、動作層領域25と、チップ外周領域26と、を含む。動作層領域25は、半導体チップ20の中央の領域に配置される活性領域27と、活性領域27の外周側に配置され、ガードリング領域28a,28b,28cを含む終端領域と、活性領域27の外周側であってかつ終端領域の外周側に配置されるフィールドストップ領域29と、を含む。
The
ガードリング領域28aは、活性領域27に近い位置に配置され、活性領域27を取り囲むように設けられる。ガードリング領域28bは、ガードリング領域28aを取り囲むように設けられる。ガードリング領域28cは、フィールドストップ領域29に近い位置に配置され、ガードリング領域28bを取り囲むように設けられる。ガードリング領域28a,28b,28cは、半導体チップ20の外縁21に向かってそれぞれ間隔をあけて配置される。ガードリング領域28a,28b,28cは、例えば、p型半導体の領域である。
フィールドストップ領域29は、ガードリング領域28cを取り囲むように設けられる。フィールドストップ領域29は、n型半導体の領域である。フィールドストップ領域29の外縁31は、動作層領域25の外縁31を構成する。フィールドストップ領域29は、例えば、n型半導体の領域である。
半導体チップ20の厚さ方向に見て、フィールドストップ領域29の外縁31は、4つの辺32a,32b,32c,32dを含む。辺32a,32b,32c,32dはそれぞれ線分で構成されている。辺32a,32bはX方向に間隔をあけて平行に配置され、対向する一対をなす。辺32c,32dは、Y方向に間隔をあけて平行に配置され、対向する一対をなす。各辺22a,22b,22c,22dは、それぞれ円弧部分を介して接続されている。
When viewed in the thickness direction of the
上記した半導体チップ20は、円板状の基板を用い、基板上に成長させたエピタキシャル層の一部を活性領域として利用してデバイス部を形成し、その後、基板をダイシングして個片化することにより製造される。図4は、実施の形態1において、動作層領域が形成された状態を示す円板状の基板を、厚さ方向に見た図である。図4において、一点鎖線で囲まれた領域で動作層領域25を含む一部を拡大して図示している。
The
図4を参照して、円板状の基板23には、その方向性を明確にするために、一部に切り欠き34が設けられている。エピタキシャル層が形成された基板23は、基板23の厚さ方向に見て、それぞれ間隔をあけて配置される複数の動作層領域25と、それぞれの動作層領域25の外周側に配置されるチップ外周領域26と、それぞれのチップ外周領域26の外周側に配置されるダイシング領域35と、を含む。複数の動作層領域25は、それぞれX方向およびY方向に間隔をあけて配置されるよう形成されている。各半導体チップ20の個片化を容易にする観点から、例えば、ダイシング領域35については、格子状に配置される。すなわち、基板23においては、同じ構造の動作層領域25が、X方向およびY方向に周期的に形成される。
Referring to FIG. 4, disc-shaped
エピタキシャル結晶成長時において、結晶欠陥が生ずる場合がある。図3を参照して、基板23の第1主面23aを起点36として結晶欠陥37が成長する方向が、結晶面方位<11-20>の方向に長くなる。そして、基板23の第1主面23aを起点36とする結晶欠陥37について、結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向よりも、結晶面方位<11-20>の方向に結晶欠陥37が長く延びる。すなわち、結晶欠陥37は、エピタキシャル結晶成長と共に成長し、エピタキシャル層24の表面24aに至る。すなわち、結晶欠陥37の終端38は、エピタキシャル層24の表面24aに表れる。半導体チップ20の厚さ方向に見て、結晶欠陥37のX方向の長さは、長さD1で示される。長さD1は、エピタキシャル層24の厚さT1に起因する。本実施形態においては、オフ角θは4°であるため、厚さT1を基板のオフ角4°の正接(tan)で除した値が、結晶欠陥37の長さD1となる。なお、厚さT1が10μmの場合、結晶欠陥37の長さD1は、143μmとなる。また、厚さT1が30μmの場合、結晶欠陥37の長さD1は、429μmとなる。なお、この結晶欠陥37は、半導体チップ20の厚さ方向に見て、起点36を頂点とする二等辺三角形状となる場合が多い。この場合、例えばX方向の長さD1が0.15μmであれば、X方向に直交する方向であるY方向の長さは、0.05μmとなる。
Crystal defects may occur during epitaxial crystal growth. Referring to FIG. 3, the direction in which
ここで、結晶面方位<11-20>の方向であるX方向における半導体チップ20の長さを長さA1とする。長さA1は、辺22aと辺22bとの間の長さである。結晶面方位<11-20>の方向であるX方向における動作層領域25の最大長さを長さA2とする。長さA2は、辺32aと辺32bとの間の長さである。結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向であるY方向における半導体チップ20の長さを長さB1とする。長さB1は、辺22cと辺22dとの間の長さである。結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向であるY方向における動作層領域25の最大長さを長さB2とする。長さB2は、辺32cと辺32dとの間の長さである。長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、辺22aと辺32aとの間の長さm1および辺22bと辺32bとの間の長さm2を足し合わせた長さ(長さm1+長さm2)である。長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、辺22cと辺32cとの間の長さn1および辺22dと辺32dとの間の長さn2を足し合わせた長さ(長さn1+長さn2)である。
Here, the length of the
本開示における半導体チップ20において、長さA1から長さA2を差し引いた差分(長さA1-長さA2)の値と、長さB1から長さB2を差し引いた差分(長さB1-長さB2)の値とは、異なる。本実施形態においては、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、長さB1から長さB2を差し引いた差分の値よりも大きい。本開示における半導体チップ20においては、動作層領域25のY方向の長さB2が、X方向の長さA2よりも長い。本実施形態においては、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、0.5mm以上である。長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、0.1mm以上である。具体的には、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、0.5mmである。また、長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、0.1mmである。
In the
結晶欠陥37が成長する方向は、ステップフロー成長方向である結晶面方位<11-20>の方向に長くなる。すなわち、X方向に長くなる。そうすると、基板23の第1主面23aを起点36とする結晶欠陥37について、結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向よりも、結晶面方位<11-20>の方向に結晶欠陥が長く延びる。よって、このように構成することにより、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値と長さB1から長さB2を差し引いた差分の値とが同じである場合と比較して、結晶面方位<11-20>の方向に間隔をあけて配置される半導体チップ20のそれぞれの動作層領域25間に結晶欠陥37が存在した場合に、結晶欠陥37が動作層領域25内に含まれる確率を低減することができる。すなわち、エピタキシャル結晶成長時において発生する結晶欠陥37を、半導体チップ20の動作に影響しないチップ外周領域26およびダイシング領域35に多く配置させることができる。そうすると、1枚の基板23から得られた複数の半導体チップ20のうち、耐圧不良を引き起こし不良品となる半導体チップ20の数を少なくすることができる。その結果、製造コストの低減を図ることができる。
The direction in which the
本実施形態においては、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、長さB1から長さB2を差し引いた差分の値よりも大きい。よって、結晶面方位<11-20>の方向に間隔をあけて配置される半導体チップ20のそれぞれの動作層領域25間に結晶欠陥37を多く配置させることができ、結晶欠陥37が動作層領域25に含まれる確率を低減することができる。したがって、耐圧不良となる半導体チップが製造される確率を低減することができ、半導体チップの歩留まりを向上して、より製造コストの低減を図ることができる。
In this embodiment, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is greater than the value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 . Therefore,
本実施形態においては、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、0.5mm以上である。また、長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、0.1mm以上である。このように各長さを規定することにより、より確実に製造コストの低減を図ることができる。 In this embodiment, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is 0.5 mm or more. Also, the value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 is 0.1 mm or more . By defining each length in this manner, the manufacturing cost can be reduced more reliably.
また、半導体チップ20を厚さ方向に切断した断面において、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、厚さT1を基板23のオフ角の正接で除した値よりも大きく構成されている。よって、エピタキシャル層24の厚さT1に応じて長さA1から長さA2を差し引いた差分の値を適切にして、結晶欠陥37が動作層領域25に含まれる確率をより低減させることができる。したがって、より適切に製造コストの低減を図ることができる。
In addition, in a cross section of the
本実施形態において、オフ角は、4°である。よって、このような半導体チップ20は、生産性が良好であるため、より製造コストの低減を図ることができる。
In this embodiment, the off angle is 4°. Therefore, such a
本実施形態において、厚さT1は、4μm以上30μm以下である。よって、半導体チップ20として求められる耐圧を十分に確保できると共に、本開示に係る半導体チップ20を利用した際に、チップ面積に占める動作層領域25の面積が過度に小さくなることを回避し、導通時の抵抗の低い半導体チップ20を提供することができる。
In this embodiment, the thickness T1 is 4 μm or more and 30 μm or less. Therefore, the breakdown voltage required for the
なお、上記の実施の形態において、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、0.2mm以上であってもよい。長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、0.1mm以上であってもよい。このように各長さを規定することによっても、確実に製造コストの低減を図ることができる。 In the above embodiment, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 may be 0.2 mm or more. The value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 may be 0.1 mm or more. By defining each length in this manner, the manufacturing cost can be reliably reduced.
(実施の形態2)
次に、他の実施の形態である実施の形態2について説明する。図5は、実施の形態2における半導体チップの概略平面図である。図6は、実施の形態2において、動作層領域が形成された状態を示す円板状の基板を、厚さ方向に見た図である。実施の形態2の半導体チップは、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値が、長さB1から長さB2を差し引いた差分の値よりも小さい点において実施の形態1の場合と異なっている。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2, which is another embodiment, will be described. FIG. 5 is a schematic plan view of a semiconductor chip according to Embodiment 2. FIG. FIG. 6 is a view of the disk-shaped substrate in the thickness direction showing the state where the operating layer region is formed in the second embodiment. The semiconductor chip of the second embodiment differs from the first embodiment in that the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is smaller than the value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 . is different from the case of
図5および図6を参照して、実施の形態2における半導体チップにおいて、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、長さB1から長さB2を差し引いた差分の値よりも小さい。このようにすることにより、結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向に間隔をあけて配置される半導体チップ20の動作層領域25間に結晶欠陥37を多く配置させることができ、結晶欠陥37が動作層領域25に含まれて耐圧不良となる半導体チップ20が製造される確率を低減することができる。したがって、半導体チップ20の歩留まりを向上して、より製造コストの低減を図ることができる。
5 and 6, in the semiconductor chip according to the second embodiment, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 . less than value. By doing so,
本実施形態においては、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、0.1mm以上である。長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、0.5mm以上である。具体的には、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、0.1mmである。長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、0.5mmである。このように各長さを規定することにより、より確実に製造コストの低減を図ることができる。 In this embodiment, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is 0.1 mm or more. The value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 is 0.5 mm or more. Specifically, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is 0.1 mm . The value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 is 0.5 mm. By defining each length in this manner, the manufacturing cost can be reduced more reliably.
なお、上記の実施の形態において、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、0.1mm以上であってもよい。長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、0.2mm以上であってもよい。このように各長さを規定することによっても、確実に製造コストの低減を図ることができる。また、上記の実施の形態において、長さA1から長さA2を差し引いた差分の値は、0.2mm以上であってもよい。長さB1から長さB2を差し引いた差分の値は、0.3mm以上であってもよい。このように各長さを規定することによっても、確実に製造コストの低減を図ることができる。 In the above embodiment, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 may be 0.1 mm or more. The value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 may be 0.2 mm or more. By defining each length in this manner, the manufacturing cost can be reliably reduced. Further, in the above embodiment, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 may be 0.2 mm or more. The value of the difference obtained by subtracting the length B2 from the length B1 may be 0.3 mm or more. By defining each length in this manner, the manufacturing cost can be reliably reduced.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and are not restrictive in any aspect. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and range of equivalents of the scope of the claims.
本開示の半導体チップは、製造コストの低減が求められる場合に特に有利に適用され得る。 The semiconductor chip of the present disclosure can be applied particularly advantageously when reduction in manufacturing cost is required.
11 第1の電極
12 第2の電極
20 半導体チップ
21,31 外縁
22a,22b,22c,22d,32a,32b,32c,32d 辺
23 基板
23a 第1主面
24 エピタキシャル層
24a 表面
25 動作層領域
26 チップ外周領域
27 活性領域
28a,28b,28c ガードリング領域
29 フィールドストップ領域
34 切り欠き
35 ダイシング領域
36 起点
37 結晶欠陥
38 終端
A1,A2,B1,B2,D1,m1,m2,n1,n2 長さ
T1,T2,T3 厚さ
θ 角度
11 First electrode 12
Claims (11)
前記半導体チップの厚さ方向に見て、
前記半導体チップの中央の領域に配置される活性領域および前記活性領域の外周側に配置されるフィールドストップ領域を含む動作層領域と、
前記動作層領域を取り囲み、前記半導体チップの外縁に沿って配置されるチップ外周領域と、を含み、
前記フィールドストップ領域の外縁は、前記半導体チップの外縁に沿ってそれぞれ配置され、前記動作層領域の外縁を構成する4つの辺を含み、
結晶面方位<11-20>の方向における前記半導体チップの長さを長さA1とし、
前記結晶面方位<11-20>の方向における前記動作層領域の最大長さを長さA2とし、
前記結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向における前記半導体チップの長さを長さB1とし、
前記結晶面方位<11-20>の方向に直交する方向における前記動作層領域の最大長さを長さB2とすると、
前記長さA1から前記長さA2を差し引いた差分の値と、前記長さB1から前記長さB2を差し引いた差分の値とは、異なる、半導体チップ。 A semiconductor having a rectangular shape when viewed in a thickness direction, comprising a substrate made of SiC and including a first main surface having an off angle of 4° or less, and an epitaxial layer formed on the first main surface. is a chip
Seen in the thickness direction of the semiconductor chip,
an active layer region including an active region arranged in a central region of the semiconductor chip and a field stop region arranged on the outer peripheral side of the active region;
a chip peripheral region surrounding the operating layer region and arranged along the outer edge of the semiconductor chip;
the outer edge of the field stop region includes four sides respectively arranged along the outer edge of the semiconductor chip and forming the outer edge of the operating layer region;
The length of the semiconductor chip in the direction of crystal plane orientation <11-20> is defined as length A1,
The maximum length of the operating layer region in the direction of the crystal plane orientation <11-20> is defined as length A2 ,
A length B1 is a length of the semiconductor chip in a direction orthogonal to the direction of the crystal plane orientation <11-20>,
Assuming that the maximum length of the active layer region in the direction orthogonal to the direction of the crystal plane orientation <11-20> is length B2,
A semiconductor chip, wherein a difference value obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is different from a difference value obtained by subtracting the length B2 from the length B1 .
前記エピタキシャル層の厚さを厚さT1とすると、前記長さA1から前記長さA2を差し引いた差分の値は、厚さT1を前記基板のオフ角の正接で除した値よりも大きい、請求項1に記載の半導体チップ。 In a cross section obtained by cutting the semiconductor chip in the thickness direction,
Assuming that the thickness of the epitaxial layer is thickness T1, the value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is the value obtained by dividing the thickness T1 by the tangent of the off angle of the substrate. 2. The semiconductor chip of claim 1, wherein the semiconductor chip is also large.
前記長さB1から前記長さB2を差し引いた差分の値は、0.1mm以上である、請求項5に記載の半導体チップ。 The value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is 0.2 mm or more,
6. The semiconductor chip according to claim 5 , wherein a difference value obtained by subtracting said length B2 from said length B1 is 0.1 mm or more.
前記長さB1から前記長さB2を差し引いた差分の値は、0.1mm以上である、請求項5に記載の半導体チップ。 The value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is 0.5 mm or more,
6. The semiconductor chip according to claim 5 , wherein a difference value obtained by subtracting said length B2 from said length B1 is 0.1 mm or more.
前記長さB1から前記長さB2を差し引いた差分の値は、0.2mm以上である、請求項8に記載の半導体チップ。 The value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is 0.1 mm or more,
9. The semiconductor chip according to claim 8, wherein a difference value obtained by subtracting said length B2 from said length B1 is 0.2 mm or more.
前記長さB1から前記長さB2を差し引いた差分の値は、0.3mm以上である、請求項8に記載の半導体チップ。 The value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is 0.2 mm or more,
9. The semiconductor chip according to claim 8, wherein a difference value obtained by subtracting said length B2 from said length B1 is 0.3 mm or more.
前記長さB1から前記長さB2を差し引いた差分の値は、0.5mm以上である、請求項8に記載の半導体チップ。
The value of the difference obtained by subtracting the length A2 from the length A1 is 0.1 mm or more,
9. The semiconductor chip according to claim 8, wherein a difference value obtained by subtracting said length B2 from said length B1 is 0.5 mm or more .
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