JP5074093B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5074093B2
JP5074093B2 JP2007126589A JP2007126589A JP5074093B2 JP 5074093 B2 JP5074093 B2 JP 5074093B2 JP 2007126589 A JP2007126589 A JP 2007126589A JP 2007126589 A JP2007126589 A JP 2007126589A JP 5074093 B2 JP5074093 B2 JP 5074093B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
groove
semiconductor
semiconductor substrate
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007126589A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008283030A (en
Inventor
彰 鈴木
克行 関
喜久雄 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
On Semiconductor Trading Ltd
Original Assignee
On Semiconductor Trading Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by On Semiconductor Trading Ltd filed Critical On Semiconductor Trading Ltd
Priority to JP2007126589A priority Critical patent/JP5074093B2/en
Publication of JP2008283030A publication Critical patent/JP2008283030A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5074093B2 publication Critical patent/JP5074093B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

本発明は、高耐圧な半導体装置及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a high breakdown voltage semiconductor device and a method for manufacturing the same.

従来より、大電力用の整流素子として、メサ型ダイオーオードが知られている。従来のメサ型ダイオードについて図8を参照しながら説明する。   Conventionally, a mesa diode is known as a rectifier for high power. A conventional mesa diode will be described with reference to FIG.

型の半導体基板100の一方の面(以下、表面とする)上には、N型不純物が低濃度に拡散されたN型半導体層101が形成されている。N型半導体層101の表面上には、P型不純物が拡散されたP型半導体層102が形成され、P型半導体層102上には、絶縁膜103と、P型半導体層102と電気的に接続されたアノード電極104とが形成されている。また、半導体基板100の表面からN型半導体層101に達するメサ溝105が形成されている。また、半導体基板100の他方の面(以下、裏面とする)上にはカソード電極106が形成されている。 An N type semiconductor layer 101 in which an N type impurity is diffused at a low concentration is formed on one surface (hereinafter referred to as a surface) of the N + type semiconductor substrate 100. A P-type semiconductor layer 102 in which P-type impurities are diffused is formed on the surface of the N -type semiconductor layer 101, and the insulating film 103 and the P-type semiconductor layer 102 are electrically connected to the P-type semiconductor layer 102. An anode electrode 104 connected to is formed. Further, a mesa groove 105 reaching the N type semiconductor layer 101 from the surface of the semiconductor substrate 100 is formed. A cathode electrode 106 is formed on the other surface (hereinafter referred to as the back surface) of the semiconductor substrate 100.

メサ溝105の内壁は、半導体基板100の表面側から裏面側にかけてU字状に緩やかに傾斜し、その内壁面上にはガラス等の絶縁性の材料を含むパッシベーション膜107が形成されている。   The inner wall of the mesa groove 105 is gently inclined in a U shape from the front surface side to the back surface side of the semiconductor substrate 100, and a passivation film 107 containing an insulating material such as glass is formed on the inner wall surface.

本発明に関連した技術は、例えば以下の特許文献に記載されている。
特開2003―347306公報
Techniques related to the present invention are described in, for example, the following patent documents.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-347306

上述したようなメサ型の半導体装置において、逆バイアス印加時の耐圧向上が要求されていた。そこで本発明者は、メサ構造を以下のように形成することで耐圧の向上が図れることを見出した。つまり、図8で示した従来構造の場合にはメサ溝105の内壁の全体が傾斜していたが、メサ溝の側壁を基板面に対して垂直にすることで耐圧の向上が図れることを見出した。これは、メサ溝付近の空乏層が広がり易くなり、電荷の集中が従来構造に比して起き難くなるためであると考えられる。   In the mesa type semiconductor device as described above, it is required to improve the breakdown voltage when a reverse bias is applied. Therefore, the present inventor has found that the breakdown voltage can be improved by forming the mesa structure as follows. That is, in the case of the conventional structure shown in FIG. 8, the entire inner wall of the mesa groove 105 was inclined, but it was found that the breakdown voltage can be improved by making the side wall of the mesa groove perpendicular to the substrate surface. It was. This is presumably because the depletion layer near the mesa groove is likely to spread, and charge concentration is less likely to occur compared to the conventional structure.

そこで、異方性の強いドライエッチング工程によって、より垂直な側壁部を有するメサ溝を形成したところ、耐圧の向上を図る事ができた。このドライエッチング工程では、例えば反応ガスを真空チャンバー内でプラズマ化させ、当該高密度プラズマを用いて半導体基板のエッチングを行う。   Therefore, when a mesa groove having a more vertical side wall portion was formed by a highly anisotropic dry etching process, the breakdown voltage could be improved. In this dry etching process, for example, the reaction gas is turned into plasma in a vacuum chamber, and the semiconductor substrate is etched using the high-density plasma.

しかしながら、従来の手法で垂直な側壁部を有するメサ溝を形成した場合には、耐圧が向上する一方で、以下の問題が新たに生じることが判った。まず、メサ溝付近でのリーク電流が大きく、所望の動作特性が得られないという問題があった。   However, it has been found that when a mesa groove having a vertical side wall is formed by the conventional method, the breakdown voltage is improved, but the following problem is newly generated. First, there is a problem that a leak current near the mesa groove is large and desired operation characteristics cannot be obtained.

また、メサ溝の幅はチップサイズを小さく設計する観点から微細であるため、スクリーン印刷法やディスペンス法等でパッシベーション膜となる材料(例えばガラスペースト)をメサ溝内に塗布する際に、当該材料を被覆性良く塗布することが非常に困難であった。特に、半導体基板の表面に近い上部でパッシベーション膜の被覆不足が生じ易い。従って、このようなパッシベーション膜の被覆不足によって半導体装置の不良(例えば、機械的応力によるパッシベーション膜のクラック発生,水分やダスト等の腐食物質の浸入、局所的なリーク電流の発生等)が生じるという問題があった。なお、溝の幅を拡げることで、パッシベーション膜の材料を溝内に塗布し易くすることも考えられるが、それではチップサイズが大きくなり、微細な半導体装置を形成できない。   In addition, since the width of the mesa groove is fine from the viewpoint of designing the chip size to be small, when a material that becomes a passivation film (for example, glass paste) is applied in the mesa groove by a screen printing method or a dispensing method, the material It was very difficult to apply with good coverage. In particular, the passivation film is likely to be insufficiently covered in the upper part near the surface of the semiconductor substrate. Accordingly, such a lack of passivation film coverage causes a defect in the semiconductor device (for example, generation of cracks in the passivation film due to mechanical stress, penetration of corrosive substances such as moisture and dust, generation of local leakage current, etc.). There was a problem. Although it may be possible to easily apply the material of the passivation film into the groove by increasing the width of the groove, this increases the chip size and cannot form a fine semiconductor device.

そこで本発明は、高耐圧でなお且つリーク電流の低減が可能であり、更にはチップサイズを増大させることなくパッシベーション膜の被覆性を改善した半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a high breakdown voltage and capable of reducing a leakage current, and further improving the passivation film coverage without increasing the chip size, and a method for manufacturing the same. .

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その主な特徴は以下のとおりである。すなわち、本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された第1導電型の第1の半導体層と、前記第1の半導体層上に形成された第2導電型の第2の半導体層と、前記第2の半導体層の表面に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜の端部を覆うと共に前記第1及び第2の半導体層の側面を覆うパッシベーション膜とを備え、前記第1の半導体層と前記第2の半導体層とは互いに接触してPN接合部を形成しており、前記第1及び第2の半導体層の側面は、前記PN接合部では前記半導体基板の表面に対して垂直であり、前記第2の半導体層の側面は、前記PN接合部より前記第2の半導体層の表面に近い部分に前記半導体基板の表面に対して傾斜している傾斜部を有し、前記絶縁膜の端部は、前記第2の半導体層の傾斜部と連続的に傾斜しており、該絶縁膜の端部が前記パッシベーション膜で被覆されていることを特徴とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and its main features are as follows. That is, a semiconductor device of the present invention includes a semiconductor substrate, a first semiconductor layer of the first conductivity type formed on the semiconductor substrate, and a second conductor type of the second conductivity type formed on the first semiconductor layer. Two semiconductor layers, an insulating film formed on the surface of the second semiconductor layer, and a passivation film that covers end portions of the insulating film and covers side surfaces of the first and second semiconductor layers, The first semiconductor layer and the second semiconductor layer are in contact with each other to form a PN junction, and the side surfaces of the first and second semiconductor layers are formed on the semiconductor substrate at the PN junction. The side surface of the second semiconductor layer is perpendicular to the surface, and the side surface of the second semiconductor layer is inclined to the surface of the semiconductor substrate at a portion closer to the surface of the second semiconductor layer than the PN junction portion Yes, and an end portion of the insulating film includes an inclined portion of said second semiconductor layer And to continue to tilt, and an end portion of the insulating film is covered with the passivation film.

また、本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型の第1の半導体層が形成された半導体基板を準備し、前記第1の半導体層上に第2導電型の第2の半導体層を形成し、前記第1及び第2の半導体層によってPN接合部を形成する工程と、前記第2の半導体層上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の表面側から前記半導体基板の厚み方向の途中まで切削して、前記第1及び第2の半導体層を露出させる溝を形成するとともに、前記第1及び第2の半導体層の側面を前記PN接合部では前記半導体基板の表面に対して垂直となるように加工する第1のエッチング工程と、前記溝の内壁を平坦化させるとともに、前記溝の内壁のうち前記PN接合部よりも前記第2の半導体層の表面に近い部分を傾斜させ、かつ前記絶縁膜の端部を前記第2の半導体層の傾斜と連続的に傾斜させる第2のエッチング工程と、前記絶縁膜の端部を覆って前記溝内から前記溝の外部に延在するパッシベーション膜を形成する工程とを有することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a semiconductor substrate on which a first conductive type first semiconductor layer is formed; and a second conductive type second semiconductor layer on the first semiconductor layer. Forming a PN junction by the first and second semiconductor layers, forming an insulating film on the second semiconductor layer, and forming a semiconductor substrate from the surface side of the insulating film . The groove is cut halfway in the thickness direction to form a groove exposing the first and second semiconductor layers, and side surfaces of the first and second semiconductor layers are formed on the surface of the semiconductor substrate at the PN junction. A first etching step that is processed so as to be perpendicular to the groove; and an inner wall of the groove is flattened, and a portion of the inner wall of the groove that is closer to the surface of the second semiconductor layer than the PN junction is formed. And the end of the insulating film is inclined A second etching step of tilting of the semiconductor layer and the Ru is continuously inclined, that from the insulating film end portion overlying said groove in a step of forming a passivation film that extends outside of the groove Features.

本発明の半導体装置では、PN接合を構成する第1及び第2の半導体層を備え、PN接合部での第1及び第2の半導体層の側面を、半導体基板の表面に対して垂直に形成している。そのため、逆バイアス印加時において、PN接合部付近での電荷の集中が従来構造に比して起き難くなり、耐圧を向上させることができる。   The semiconductor device according to the present invention includes first and second semiconductor layers constituting a PN junction, and the side surfaces of the first and second semiconductor layers at the PN junction are formed perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. is doing. Therefore, when a reverse bias is applied, charge concentration near the PN junction portion is less likely to occur than in the conventional structure, and the breakdown voltage can be improved.

また、第2の半導体層の側面を、PN接合部より第2の半導体層の表面に近い部分で半導体基板の表面に対して傾斜させている。そのため、パッシベーション膜が被覆性良く形成される。   Further, the side surface of the second semiconductor layer is inclined with respect to the surface of the semiconductor substrate at a portion closer to the surface of the second semiconductor layer than the PN junction. Therefore, the passivation film is formed with good coverage.

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1乃至図6は、それぞれ製造工程順に示した断面図または平面図である。なお、以下に説明する製造工程は、ウェハ状の半導体基板を用いて行われるものであり、所定のダイシングラインを境界として多数の半導体装置がマトリクス状に形成されることになるが、便宜上その一つの半導体装置が形成される工程を説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 6 are cross-sectional views or plan views respectively shown in the order of manufacturing steps. Note that the manufacturing process described below is performed using a wafer-shaped semiconductor substrate, and a large number of semiconductor devices are formed in a matrix with a predetermined dicing line as a boundary. A process for forming two semiconductor devices will be described.

まず、図1に示すように、200μm程度の厚さのN型の半導体基板1上に、公知のエピタキシャル結晶成長法にてN型半導体層2を形成する。なお、半導体基板1にはリン等のN型不純物が高濃度に拡散されており、半導体基板1の裏面は後述するカソード電極7と接続される。 First, as shown in FIG. 1, an N type semiconductor layer 2 is formed on an N + type semiconductor substrate 1 having a thickness of about 200 μm by a known epitaxial crystal growth method. Note that N-type impurities such as phosphorus are diffused in the semiconductor substrate 1 at a high concentration, and the back surface of the semiconductor substrate 1 is connected to a cathode electrode 7 described later.

次に、N型半導体層2にボロン等のP型不純物を熱拡散させることでP型半導体層3を形成する。これにより、N型半導体層2とP型半導体層3との界面には、PN接合部4が半導体基板1の主面とほぼ平行に形成される。 Next, a P-type semiconductor layer 3 is formed by thermally diffusing a P-type impurity such as boron in the N -type semiconductor layer 2. As a result, the PN junction 4 is formed substantially parallel to the main surface of the semiconductor substrate 1 at the interface between the N type semiconductor layer 2 and the P type semiconductor layer 3.

次に、半導体基板1の表面上に絶縁膜(例えば、熱酸化法やCVD法によって形成されたシリコン酸化膜)を形成し、その後所定のマスクを用いて当該絶縁膜を選択的にエッチングする。こうして図2に示すように、P型半導体層3の少なくとも一部上に開口部を備えた絶縁膜5が形成される。次に、当該開口部から露出したP型半導体層3上に、例えばスパッタリング法や蒸着法により、アルミニウム等の導電材料から成るアノード電極6を形成する。また、半導体基板1の裏面上に、アノード電極6と同様の方法により、アルミニウム等の導電材料から成るカソード電極7を形成する。   Next, an insulating film (for example, a silicon oxide film formed by a thermal oxidation method or a CVD method) is formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and then the insulating film is selectively etched using a predetermined mask. Thus, as shown in FIG. 2, an insulating film 5 having an opening is formed on at least a part of the P-type semiconductor layer 3. Next, an anode electrode 6 made of a conductive material such as aluminum is formed on the P-type semiconductor layer 3 exposed from the opening by, for example, sputtering or vapor deposition. Further, a cathode electrode 7 made of a conductive material such as aluminum is formed on the back surface of the semiconductor substrate 1 by the same method as the anode electrode 6.

次に、図3に示すように、溝8の形成予定領域に開口部を有するレジスト層9を半導体基板1の表面上に選択的に形成する。次に、当該レジスト層9をマスクとした異方性エッチング(第1のエッチング)によって絶縁膜5及び半導体基板1を、半導体基板1の厚み方向の途中であって、少なくともPN接合部4よりも深く半導体基板1を切削して溝8を形成する。従って、溝8の形成によってP型半導体層3及びN型半導体層2の側面が露出される。 Next, as shown in FIG. 3, a resist layer 9 having an opening in a region where the groove 8 is to be formed is selectively formed on the surface of the semiconductor substrate 1. Next, the insulating film 5 and the semiconductor substrate 1 are moved in the thickness direction of the semiconductor substrate 1 by anisotropic etching (first etching) using the resist layer 9 as a mask, at least from the PN junction 4. The semiconductor substrate 1 is deeply cut to form the grooves 8. Accordingly, the side surfaces of the P-type semiconductor layer 3 and the N -type semiconductor layer 2 are exposed by the formation of the grooves 8.

溝8の幅は50μm程度であり、深さは100μm程度である。また、溝8によってPN接合部4は分離され、この溝8で囲まれた領域が最終的に得られる半導体装置(本実施形態ではダイオード)の主たる動作領域となる。   The width of the groove 8 is about 50 μm and the depth is about 100 μm. Further, the PN junction portion 4 is separated by the groove 8, and the region surrounded by the groove 8 becomes the main operation region of the semiconductor device (diode in the present embodiment) finally obtained.

溝8の内壁は半導体基板1の主面に対して垂直である。なお、ここでいう垂直とは理想的には半導体基板1の主面に対して90度であることをいうが、エッチング条件による若干の角度のズレも垂直に含まれるとする。また、溝8の底部は、半導体基板1の主面及びPN接合部4に対して平行に形成さている。   The inner wall of the groove 8 is perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate 1. Note that the term “perpendicular” here means that it is ideally 90 degrees with respect to the main surface of the semiconductor substrate 1, but it is assumed that a slight angle deviation due to etching conditions is also included vertically. The bottom of the groove 8 is formed in parallel to the main surface of the semiconductor substrate 1 and the PN junction 4.

第1のエッチングとしては、CF系やHBr系,SF系,Cl系等のエッチングガスを用いたドライエッチングが好ましく、あるいはボッシュプロセスでもよい。ボッシュプロセスは、主としてSFガスを用いて半導体基板の表面を等方的にエッチングするプラズマエッチング工程と、プラズマエッチング工程により形成される溝の内壁に主としてCガスを用いてカーボン高分子を保護膜として堆積させるプラズマデポジション工程の両工程を周期的に繰り返すことによって、半導体基板を垂直且つ深く異方性エッチングするプロセスである。 As the first etching, dry etching using an etching gas such as CF, HBr, SF 6 , or Cl 2 is preferable, or a Bosch process may be used. The Bosch process includes a plasma etching process in which the surface of a semiconductor substrate is isotropically etched mainly using SF 6 gas, and a carbon polymer mainly using C 4 F 8 gas on the inner wall of a groove formed by the plasma etching process. In this process, the semiconductor substrate is vertically and deeply anisotropically etched by periodically repeating both steps of the plasma deposition step of depositing as a protective film.

また、上述したCF系,HBr系等のガスを用いたドライエッチングやボッシュプロセスを含めてドライエッチングにより溝8を形成すると、当該エッチングの際のプラズマダメージによって溝8の内壁が荒れる場合が多い。そのため、この内壁の荒れが従来生じていたリーク電流の原因であると考えられる。   Further, when the groove 8 is formed by dry etching including the dry etching using a CF-based gas, HBr-based gas, or the like, or the Bosch process, the inner wall of the groove 8 is often rough due to plasma damage during the etching. For this reason, it is considered that the roughness of the inner wall is a cause of the leakage current that has conventionally occurred.

なお、溝8は、図4Aに示すように最終的に個片化される各半導体装置の境界(ダイシングラインDL1)に対応するように縦横にスリット状に形成されても良いし、図4Bに示すように各半導体装置の境界(ダイシングラインDL2)で囲まれた各区画の内側にリング状に形成されても良い。なお、図4A及び図4Bは個々の半導体装置の境界と溝8との関係を示す概略平面図である。   The groove 8 may be formed in a slit shape vertically and horizontally so as to correspond to the boundary (dicing line DL1) of each semiconductor device finally divided into pieces as shown in FIG. 4A. As shown, it may be formed in a ring shape inside each section surrounded by the boundary (dicing line DL2) of each semiconductor device. 4A and 4B are schematic plan views showing the relationship between the boundaries of the individual semiconductor devices and the grooves 8.

次に、溝8に対して等方性エッチング(第2のエッチング)する。当該等方性エッチングとしては、所定の薬液(酸系の薬液が好ましい)を用いたウェットエッチング処理であることが好ましい。あるいは、ケミカルドライエッチング(CDE)法による等方性エッチングでもよい。これにより、溝8の内壁に生じた荒れは除去されて、溝8の内壁(つまり、P型半導体層3及びN型半導体層2の側面)が平坦化される。 Next, isotropic etching (second etching) is performed on the groove 8. The isotropic etching is preferably a wet etching process using a predetermined chemical solution (preferably an acid-based chemical solution). Alternatively, isotropic etching by chemical dry etching (CDE) may be used. Thereby, the roughness generated on the inner wall of the trench 8 is removed, and the inner wall of the trench 8 (that is, the side surfaces of the P-type semiconductor layer 3 and the N -type semiconductor layer 2) is planarized.

また、等方性エッチングであるため水平方向にもエッチングが進行し、溝8の上部10(P型半導体層3の表面に近い部分)は、図5に示すように、半導体基板1の表面側に近付くにつれて丸みを帯びて傾斜する。なお、絶縁膜5の端部についても同様にエッチングされ、絶縁膜5の端部は、溝8の上部10の傾斜(P型半導体層3の側面の傾斜)と連続的に傾斜する。なお、この第2のエッチングは、溝8の上部10を除いてその垂直形状部分が過度に変化しない程度に行う。   Further, since the etching is isotropic, the etching proceeds in the horizontal direction, and the upper portion 10 of the groove 8 (the portion close to the surface of the P-type semiconductor layer 3) is on the surface side of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. As it approaches, it becomes rounded and inclined. The end portion of the insulating film 5 is also etched in the same manner, and the end portion of the insulating film 5 is continuously inclined with the inclination of the upper portion 10 of the groove 8 (inclination of the side surface of the P-type semiconductor layer 3). The second etching is performed to such an extent that the vertical shape portion thereof does not change excessively except for the upper portion 10 of the groove 8.

次に、レジスト層9を除去する。次に、図6に示すように、溝8内にパッシベーション膜11を形成し、溝8から露出していたP型半導体層3及びN型半導体層2を当該パッシベーション膜11で被覆する。パッシベーション膜11は、溝8の上部10から溝8の外部である絶縁膜5上に延在して形成することが好ましい。このように絶縁膜5(絶縁膜5の形成を要しない半導体装置であれば半導体基板1)の表面上にパッシベーション膜11を延在させることで、溝8からP型半導体層3及びN型半導体層2が外部露出されることを完全に防止し、リーク電流を防止することができる。 Next, the resist layer 9 is removed. Next, as shown in FIG. 6, a passivation film 11 is formed in the trench 8, and the P-type semiconductor layer 3 and the N -type semiconductor layer 2 exposed from the trench 8 are covered with the passivation film 11. The passivation film 11 is preferably formed to extend from the upper part 10 of the groove 8 onto the insulating film 5 outside the groove 8. Thus, by extending the passivation film 11 on the surface of the insulating film 5 (or the semiconductor substrate 1 in the case of a semiconductor device that does not require the formation of the insulating film 5), the P-type semiconductor layer 3 and the N type are formed from the groove 8. The semiconductor layer 2 can be completely prevented from being exposed to the outside, and leakage current can be prevented.

パッシベーション膜11の形成は以下のようにして行う。例えば、所定の印刷用マスク及びスキージを用いてペースト状の材料を塗布するスクリーン印刷法や、溝8の形成領域に沿ってペースト状の材料をディスペンサーで塗布するいわゆるディスペンス法、あるいはスピン塗布法を用いて溝8内に材料を塗布する。そして、その後に熱処理を施して当該ペースト状の材料を硬化させることで、パッシベーション膜11が形成される。パッシベーション膜11は、高い絶縁性を有するとともに、溝8内への埋め込み性が良い材料から成ることが好ましく、ポリイミド系の樹脂や、鉛系あるいは亜鉛系のガラス粉末と樹脂とを含有するガラスペースト等が好適に用いられる。   Formation of the passivation film 11 is performed as follows. For example, a screen printing method in which a paste-like material is applied using a predetermined printing mask and squeegee, a so-called dispensing method in which a paste-like material is applied with a dispenser along the groove 8 formation region, or a spin coating method. A material is applied in the groove 8 by using it. And the passivation film 11 is formed by giving heat processing after that and hardening the said paste-form material. The passivation film 11 is preferably made of a material having high insulating properties and good embedding in the groove 8, and a glass paste containing a polyimide resin, a lead-based or zinc-based glass powder, and a resin. Etc. are preferably used.

ここで、上述のとおり溝8の上部10が丸みを帯びて傾斜しているため、パッシベーション膜11の材料が溝8内に円滑に入り込みやすくなっている。そのため、溝8内への材料の塗布を均一に行い、パッシベーション膜11を被覆性良く形成することが可能であり、結果として高耐圧且つ高信頼性の半導体装置を製造することができる。   Here, since the upper portion 10 of the groove 8 is rounded and inclined as described above, the material of the passivation film 11 can easily enter the groove 8. Therefore, it is possible to uniformly apply the material into the groove 8 and form the passivation film 11 with good coverage, and as a result, a semiconductor device with high breakdown voltage and high reliability can be manufactured.

なお、パッシベーション膜11の材質や形成方法は、上記に限定されず、例えばCVD法によって形成されたシリコン窒化膜等の絶縁膜であってもよい。この場合であっても、溝8の上部10が丸みを帯びているため、上記第2のエッチング処理をしていない場合(溝の上部が全く傾斜していない直角形状の場合)に比べて被覆性の良いパッシベーション膜11を形成することが可能である。   In addition, the material and formation method of the passivation film 11 are not limited to the above, For example, insulating films, such as a silicon nitride film formed by CVD method, may be sufficient. Even in this case, since the upper portion 10 of the groove 8 is rounded, it is covered as compared with the case where the second etching process is not performed (the case where the upper portion of the groove has a right-angled shape with no inclination). It is possible to form the passivation film 11 having good properties.

次に、所定のダイシングラインDLに沿って半導体基板1を切断し、チップ状の個々の半導体装置を得る。半導体基板1を分割する方法としては、ダイシング法、エッチング法、レーザーカット法等がある。   Next, the semiconductor substrate 1 is cut along a predetermined dicing line DL to obtain chip-shaped individual semiconductor devices. As a method for dividing the semiconductor substrate 1, there are a dicing method, an etching method, a laser cut method and the like.

ここで、溝8を図4Aに示すようにダイシングラインDL1に沿って形成した場合には、溝8のほぼ中央に沿って半導体基板1を切断する。換言すれば、溝8を境界として各半導体装置が分離される。そのため、チップサイズが動作領域範囲と同等になるため、半導体装置の微細化を図ることができる。   Here, when the groove 8 is formed along the dicing line DL1 as shown in FIG. 4A, the semiconductor substrate 1 is cut along substantially the center of the groove 8. In other words, each semiconductor device is separated with the groove 8 as a boundary. Therefore, since the chip size is equal to the operation region range, the semiconductor device can be miniaturized.

また、図4Bに示すように、ダイシングラインDL2に沿って溝8を形成するのではなく、個片化される個々の半導体装置の内側にリング状に溝8を形成した場合には、絶縁膜5及び半導体基板1等がダイシングラインDL2に沿って切断される。そのため、パッシベーション膜11にダイシングブレードやレーザー等の接触による応力が加わらないため、パッシベーション膜11にクラックが生じることを効果的に抑えることができる。特に、パッシベーション膜11がガラス材料を含むときは、その硬度が高いためにダイシングブレード等で切断することが困難になる傾向がある。そのため、ダイシングラインと溝の形成位置を図4Bに示すように別配置とすることは、パッシベーション膜11の切断が困難な場合に有効である。   In addition, as shown in FIG. 4B, when the groove 8 is not formed along the dicing line DL2, but is formed in a ring shape inside each individual semiconductor device to be separated, an insulating film 5 and the semiconductor substrate 1 are cut along the dicing line DL2. Therefore, since stress due to contact of a dicing blade, a laser, or the like is not applied to the passivation film 11, it is possible to effectively suppress the generation of cracks in the passivation film 11. In particular, when the passivation film 11 includes a glass material, it has a tendency to be difficult to cut with a dicing blade or the like because of its high hardness. For this reason, it is effective to separate the dicing line and groove formation positions as shown in FIG. 4B when it is difficult to cut the passivation film 11.

以上の工程により、溝8を備える半導体装置(ダイオード)が完成する。本実施形態の構成では、溝8の内壁(P型半導体層3及びN型半導体層2の側面)がPN接合部4で垂直に形成されている。そのため、従来構造に比してPN接合部4付近での電荷の集中が起き難く、逆バイアス印加時の耐圧を向上させることができる。また、半導体基板1の機械的強度が保たれる範囲で、溝を可能な限り深く形成することができるため、耐圧向上に適した構造になっている。さらにまた、従来構造(図8参照)のメサ溝105では、メサ溝105の深さに応じてその幅が拡がるが、本実施形態の溝ではそのような制約はなく、アスペクト比が高い。従って、従来構造に比して溝を深くしても、その幅が拡がらないため、チップサイズを小さくして1枚のウェハから得られる半導体装置の数を多くし、製造コストを低く抑えることができる。 The semiconductor device (diode) including the groove 8 is completed through the above steps. In the configuration of the present embodiment, the inner wall of the groove 8 (side surfaces of the P-type semiconductor layer 3 and the N -type semiconductor layer 2) is formed vertically at the PN junction 4. Therefore, compared to the conventional structure, the concentration of electric charges in the vicinity of the PN junction 4 is less likely to occur, and the breakdown voltage when applying a reverse bias can be improved. Moreover, since the groove can be formed as deep as possible within the range in which the mechanical strength of the semiconductor substrate 1 is maintained, the structure is suitable for improving the breakdown voltage. Furthermore, in the mesa groove 105 having the conventional structure (see FIG. 8), the width increases according to the depth of the mesa groove 105, but the groove of this embodiment has no such restriction and has a high aspect ratio. Therefore, even if the groove is deepened as compared with the conventional structure, the width does not expand. Therefore, the chip size is reduced, the number of semiconductor devices obtained from one wafer is increased, and the manufacturing cost is kept low. Can do.

また、上述した第2のエッチング処理によって、溝10の内壁(P型半導体層3及びN型半導体層2の側面)の平坦化がなされている。そのため、リーク電流を低減させることが出来る。 Further, the inner wall of the groove 10 (side surfaces of the P-type semiconductor layer 3 and the N -type semiconductor layer 2) is flattened by the second etching process described above. Therefore, leakage current can be reduced.

また、溝8の上部10が丸みを帯びて傾斜している。そのため、溝8内にパッシベーション膜11を被覆性良く形成することができ、パッシベーション膜11の被覆不足に起因する不良(例えば、機械的応力によるパッシベーション膜のクラック発生,水分やダスト等の腐食物質の浸入、局所的なリーク電流の発生、耐圧劣化等)を防止することができる。   Further, the upper portion 10 of the groove 8 is rounded and inclined. Therefore, the passivation film 11 can be formed in the groove 8 with good coverage, and defects due to insufficient coverage of the passivation film 11 (for example, generation of cracks in the passivation film due to mechanical stress, corrosion substances such as moisture and dust). Intrusion, local leakage current generation, breakdown voltage degradation, etc.) can be prevented.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更が可能なことは言うまでも無い。例えば、上記実施形態では、溝内にパッシベーション膜11が半導体基板1の露出面に対して直接形成されていたが、熱酸化膜等の絶縁膜の形成工程を加えることで、パッシベーション膜11と半導体基板1との間に別の絶縁膜を形成してもよい。あるいは、熱酸化法やCVD法等による絶縁膜のみを溝内に形成することも可能である。   Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed without departing from the gist thereof. For example, in the above-described embodiment, the passivation film 11 is directly formed in the trench with respect to the exposed surface of the semiconductor substrate 1, but the passivation film 11 and the semiconductor are formed by adding an insulating film forming process such as a thermal oxide film. Another insulating film may be formed between the substrate 1 and the substrate 1. Alternatively, it is possible to form only an insulating film in the trench by a thermal oxidation method or a CVD method.

また、上述した実施形態ではダイオードとして機能する半導体装置を説明したが、バイポーラトランジスタ,MOSFET,IGBT,サイリスタ等であっても本発明を同様に適用でき、同様の効果(耐圧向上、リーク電流の低減、パッシベーション膜の被覆性向上等)を得ることができる。具体的には例えば、図7に示すようにバイポーラトランジスタに本発明を適用することも可能である。当該バイポーラトランジスタでは、P型半導体層3の表層にN型半導体層20が形成され、半導体基板1上には、絶縁膜5の開口部を介してN型半導体層20と接続されたエミッタ電極21が形成されている。また、半導体基板1の表面上には、絶縁膜5の別の開口部を介してP型半導体層3と接続されたベース電極22が形成されている。半導体基板1の裏面上にはコレクタ電極23が形成されている。なお、既に説明した構成と同様の構成については同一符号を示してその説明を省略する。 In the above-described embodiments, the semiconductor device functioning as a diode has been described. However, the present invention can be similarly applied to bipolar transistors, MOSFETs, IGBTs, thyristors, etc. , Improvement of the passivation film coverage, etc.) can be obtained. Specifically, for example, the present invention can be applied to a bipolar transistor as shown in FIG. In the bipolar transistor, an N + type semiconductor layer 20 is formed on the surface layer of the P type semiconductor layer 3, and an emitter connected to the N + type semiconductor layer 20 through the opening of the insulating film 5 on the semiconductor substrate 1. An electrode 21 is formed. A base electrode 22 connected to the P-type semiconductor layer 3 through another opening of the insulating film 5 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1. A collector electrode 23 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 1. In addition, about the structure similar to the structure already demonstrated, the same code | symbol is shown and the description is abbreviate | omitted.

本発明の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る半導体装置及びその製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and its manufacturing process. 本発明の実施形態に係る半導体装置及びその製造工程を説明する平面図である。It is a top view explaining the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and its manufacturing process. 本発明の変更例に係る半導体装置を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the semiconductor device which concerns on the example of a change of this invention. 従来の半導体装置を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板 2 N型半導体層 3 P型半導体層 4 PN接合部
5 支持体 6 アノード電極 7 カソード電極 8 溝
9 レジスト層 10 上部 11 パッシベーション膜
20 N型半導体層 21 エミッタ電極 22 ベース電極
23 コレクタ電極 100 半導体基板 101 N型半導体層
102 P型半導体層 103 絶縁膜 104 アノード電極
105 メサ溝 106 カソード電極 107 パッシベーション膜
1 semiconductor substrate 2 N - -type semiconductor layer 3 P-type semiconductor layer 4 PN junction 5 support 6 the anode electrode 7 cathode electrode 8 grooves
9 Resist layer 10 Upper part 11 Passivation film
20 N + type semiconductor layer 21 Emitter electrode 22 Base electrode
23 Collector electrode 100 Semiconductor substrate 101 N - type semiconductor layer
102 P-type semiconductor layer 103 Insulating film 104 Anode electrode 105 Mesa groove 106 Cathode electrode 107 Passivation film

Claims (3)

半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された第1導電型の第1の半導体層と、
前記第1の半導体層上に形成された第2導電型の第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の表面に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の端部を覆うと共に前記第1及び第2の半導体層の側面を覆うパッシベーション膜とを備え、
前記第1の半導体層と前記第2の半導体層とは互いに接触してPN接合部を形成しており、
前記第1及び第2の半導体層の側面は、前記PN接合部では前記半導体基板の表面に対して垂直であり、
前記第2の半導体層の側面は、前記PN接合部より前記第2の半導体層の表面に近い部分に前記半導体基板の表面に対して傾斜している傾斜部を有し、
前記絶縁膜の端部は、前記第2の半導体層の傾斜部と連続的に傾斜しており、該絶縁膜の端部が前記パッシベーション膜で被覆されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A first conductivity type first semiconductor layer formed on the semiconductor substrate;
A second conductivity type second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer;
An insulating film formed on the surface of the second semiconductor layer;
A passivation film that covers an end portion of the insulating film and covers side surfaces of the first and second semiconductor layers;
The first semiconductor layer and the second semiconductor layer are in contact with each other to form a PN junction;
Side surfaces of the first and second semiconductor layers are perpendicular to the surface of the semiconductor substrate at the PN junction,
Side surface of the second semiconductor layer have a sloped portion that is inclined with respect to the surface of the semiconductor substrate at a portion close to the surface of the second semiconductor layer from the PN junction,
An end portion of the insulating film is continuously inclined with an inclined portion of the second semiconductor layer, and the end portion of the insulating film is covered with the passivation film .
第1導電型の第1の半導体層が形成された半導体基板を準備し、
前記第1の半導体層上に第2導電型の第2の半導体層を形成し、前記第1及び第2の半導体層によってPN接合部を形成する工程と、
前記第2の半導体層上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の表面側から前記半導体基板の厚み方向の途中まで切削して、前記第1及び第2の半導体層の側面を露出させる溝を形成するとともに、前記第1及び第2の半導体層の側面を前記PN接合部では前記半導体基板の表面に対して垂直となるように加工する第1のエッチング工程と、
前記溝の内壁を平坦化させるとともに、前記溝の内壁のうち前記PN接合部よりも前記第2の半導体層の表面に近い部分を傾斜させ、かつ前記絶縁膜の端部を前記第2の半導体層の傾斜と連続的に傾斜させる第2のエッチング工程と、
前記絶縁膜の端部を覆って前記溝内から前記溝の外部に延在するパッシベーション膜を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate on which a first semiconductor layer of a first conductivity type is formed;
Forming a second conductivity type second semiconductor layer on the first semiconductor layer, and forming a PN junction with the first and second semiconductor layers;
Forming an insulating film on the second semiconductor layer;
Cutting is performed from the surface side of the insulating film to the middle of the thickness direction of the semiconductor substrate to form a groove exposing the side surfaces of the first and second semiconductor layers, and for the first and second semiconductor layers. A first etching step of processing a side surface to be perpendicular to the surface of the semiconductor substrate at the PN junction;
The inner wall of the groove is flattened, the portion of the inner wall of the groove that is closer to the surface of the second semiconductor layer than the PN junction is inclined , and the end of the insulating film is made to be the second semiconductor a second etching step of Ru is continuously inclined and the inclined layer,
Forming a passivation film that covers an end portion of the insulating film and extends from the inside of the groove to the outside of the groove .
前記パッシベーション膜を形成する工程は、前記溝内にペースト状の材料を塗布する工程を含むことを特徴とする請求項に記載の半導体装置の製造方法。 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2 , wherein the step of forming the passivation film includes a step of applying a paste-like material in the groove.
JP2007126589A 2007-05-11 2007-05-11 Semiconductor device and manufacturing method thereof Active JP5074093B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007126589A JP5074093B2 (en) 2007-05-11 2007-05-11 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007126589A JP5074093B2 (en) 2007-05-11 2007-05-11 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008283030A JP2008283030A (en) 2008-11-20
JP5074093B2 true JP5074093B2 (en) 2012-11-14

Family

ID=40143593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007126589A Active JP5074093B2 (en) 2007-05-11 2007-05-11 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5074093B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5293655B2 (en) * 2010-03-16 2013-09-18 株式会社デンソー Wafer level package structure, sensor element, sensor device, and manufacturing method thereof
CN106098791A (en) * 2016-06-16 2016-11-09 杭州赛晶电子有限公司 U-shaped etching right angle table top silicon diode and silicon core thereof and preparation method
CN113223959B (en) * 2021-04-12 2023-03-31 黄山芯微电子股份有限公司 Method for manufacturing compression joint type diode core
CN114171605B (en) * 2021-12-03 2024-08-30 杭州赛晶电子有限公司 Manufacturing method of P-type impurity diffusion junction shielding grid silicon diode

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58202560A (en) * 1982-05-21 1983-11-25 Hitachi Ltd Semiconductor device and its manufacture
JP3353532B2 (en) * 1995-04-13 2002-12-03 ソニー株式会社 Trench etching method
JP2001024058A (en) * 1999-07-13 2001-01-26 Matsushita Electronics Industry Corp Method for formation of contact hole
JP4200626B2 (en) * 2000-02-28 2008-12-24 株式会社デンソー Method for manufacturing insulated gate type power device
JP3985582B2 (en) * 2002-05-24 2007-10-03 松下電器産業株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP2005340484A (en) * 2004-05-27 2005-12-08 Renesas Technology Corp Semiconductor device and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008283030A (en) 2008-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8426949B2 (en) Mesa type semiconductor device
US7009239B2 (en) Vertical semiconductor device and manufacturing method thereof
JP6524666B2 (en) Semiconductor device
KR100909061B1 (en) Power semiconductor device
JP2018060924A (en) Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
JP5687128B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR101206382B1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor device
JP2018029178A (en) Power semiconductor device and method for manufacturing such power semiconductor device
US20100044839A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2018046251A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2011204935A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US20090294917A1 (en) Method of producing semiconductor device
US7772677B2 (en) Semiconductor device and method of forming the same having a junction termination structure with a beveled sidewall
JP2019046834A (en) Semiconductor device manufacturing method
TW201635537A (en) Semiconductor device
JP5074093B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2010147065A (en) Vertical semiconductor device and method of manufacturing the same
TWI405268B (en) Station type semiconductor device and method of manufacturing same
JP2018152522A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2014150226A (en) Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
JP5904276B2 (en) Semiconductor device
JP2010141028A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2005327770A (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
US20240047379A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor device
US20240105830A1 (en) Transistor structure and forming method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100427

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20101215

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20110324

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20110603

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20110603

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120208

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120419

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120801

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120823

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5074093

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250