JP5266869B2 - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
この発明は、電力変換装置などに使用されるパワー半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特にデバイス厚が薄い薄型の半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。 This invention relates to the production how the power semiconductor device and a semiconductor device used in such power converter, relates to the particular preparation how the device is thin thin semiconductor device and a semiconductor device.
従来、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)において、パンチスルー型とノンパンチスルー型とが使用されている。まず、従来のパンチスルー型IGBTについて説明する。なお、本明細書において、nまたはpを冠した半導体は、それぞれ電子、正孔が多数キャリアであることを意味する。また、n+やn-などのように、nやpに付す「+」または「-」は、それぞれそれらが付されていない半導体の不純物濃度よりも比較的高濃度または比較的低濃度であることを表す。 Conventionally, in an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a punch-through type and a non-punch-through type are used. First, a conventional punch-through IGBT will be described. Note that in this specification, a semiconductor having n or p means that electrons and holes are majority carriers, respectively. Further, “ + ” or “ − ” attached to n or p, such as n + or n −, is relatively higher or lower than the impurity concentration of the semiconductor to which they are not attached. Represents that.
図15は、従来のパンチスルー型IGBTの構造について示す断面図である。パンチスルー型IGBTは、オン時の低オン電圧化を目的としている。パンチスルー型IGBTでは、コレクタ側からキャリアを注入してIGBT内に高濃度のキャリアを充満させる。さらに、高い電圧を支えるn+バッファ層102が設けられることで、薄いn-ドリフト層103を実現し、低オン電圧化を実現している。また、速いターンオフ時間を実現するために、ライフタイムコントロールが併せて用いられる。その理由は、IGBT内に充満したキャリアをすみやかに消去するためである。これにより、キャリア輸送効率を低下させ、低いスイッチング損失が得られる。しかしながら、通常のオン状態においても、そのキャリア輸送効率を低下させる効果のためにオン電圧が増えてしまうという課題がある。 FIG. 15 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional punch-through IGBT. The punch-through IGBT is intended to reduce the on-voltage when it is on. In the punch-through IGBT, carriers are injected from the collector side to fill the IGBT with a high concentration of carriers. Furthermore, by providing the n + buffer layer 102 that supports a high voltage, a thin n − drift layer 103 is realized, and a low on-voltage is realized. Lifetime control is also used to achieve fast turn-off time. The reason is to quickly erase the carrier filled in the IGBT. Thereby, carrier transport efficiency is reduced and a low switching loss is obtained. However, even in the normal on state, there is a problem that the on voltage increases due to the effect of reducing the carrier transport efficiency.
図15に示すように、ウェハのおもて面側に形成される表面構造は、例えば、n-ドリフト層103の表面層の一部に、pベース領域104が設けられている。また、pベース領域104の表面層の一部に、n+エミッタ領域105が設けられている。そして、n+エミッタ領域105を貫通し、n-ドリフト層103に達するトレンチ110が設けられている。トレンチ110の内部には、ゲート酸化膜106を介してゲート電極107が設けられている。また、ゲート酸化膜106およびゲート電極107の上には絶縁膜120が設けられており、絶縁膜120によってゲート電極107とエミッタ電極108とが離れている。また、エミッタ電極108は、pベース領域104と、n+エミッタ領域105と、に接するように設けられている。
As shown in FIG. 15, in the surface structure formed on the front surface side of the wafer, for example,
また、図15に示すように、パンチスルー型IGBTにおいては、p+コレクタ層101となる高不純物濃度のp型シリコン基板上に高不純物濃度のn型エピタキシャル層を成長させて、n+バッファ層102を形成する。ついで、n+バッファ層102の上に、低不純物濃度のn型エピタキシャル層を成長させて、n-ドリフト層103を形成する。パンチスルー型IGBTは、このようにエピタキシャル成長法によって作製されたウェハを用いて製造される。
Further, as shown in FIG. 15, in the punch-through type IGBT, a high impurity concentration n-type epitaxial layer is grown on a high impurity concentration p-type silicon substrate to be the p + collector layer 101 to form an n + buffer layer. 102 is formed. Then, on the n + buffer layer 102, is grown n-type epitaxial layer of low impurity concentration, n - to form the
図16は、従来のノンパンチスルー型IGBTの構造について示す断面図である。ノンパンチスルー型IGBTは、コレクタ側からのキャリアの注入を抑制し、注入効率を下げて輸送効率を上げるという、パンチスルー型IGBTとは逆の設計思想に基づいている。すなわち、ライフタイムのコントロールを行わず、コレクタ(p+層)の不純物濃度コントロールで、キャリアの注入効率の制御を行うものである。ノンパンチスルー型IGBTは、n型FZ(Floating Zone)ウェハなどの低価格のウェハを用いて製造される。 FIG. 16 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional non-punch through type IGBT. The non-punch-through IGBT is based on a design philosophy opposite to the punch-through IGBT that suppresses carrier injection from the collector side and lowers the injection efficiency to increase the transport efficiency. That is, the carrier injection efficiency is controlled by controlling the impurity concentration of the collector (p + layer) without controlling the lifetime. The non-punch-through IGBT is manufactured using a low-cost wafer such as an n-type FZ (Floating Zone) wafer.
図16に示すように、ノンパンチスルー型IGBTにおいては、n型FZウェハのおもて面側に表面構造を形成した後に、ウェハの裏面から研削して、n-ドリフト層103を薄くする。ついで、n型FZウェハの裏側から、例えば、ボロンイオンを照射する。照射されたボロンイオンの一部を、例えば、400度以下の低温度アニールにより活性化する。これにより、p+コレクタ層101を形成する。そして、コレクタ電極109を、p+コレクタ層101に接するように形成する。
As shown in FIG. 16, in the non-punch through IGBT, after forming a surface structure on the front surface side of the n-type FZ wafer, the n − drift layer 103 is thinned by grinding from the back surface of the wafer. Next, for example, boron ions are irradiated from the back side of the n-type FZ wafer. A part of the irradiated boron ions is activated, for example, by low temperature annealing of 400 degrees or less. Thereby, the p + collector layer 101 is formed. Then,
近年、IGBTでは、高性能化および低コスト化が重要な課題となっている。このため、スイッチング損失の低減と高速スイッチング特性の改善が可能であり、尚且つ低コスト化が可能であるノンパンチスルー型IGBTが主流となっている。そして、IGBTの特性をさらに向上させるために、フィールドストップ(FS)層を用いた薄型のIGBT構造が用いられるようになっている。 In recent years, high performance and low cost have become important issues in IGBTs. For this reason, non-punch-through IGBTs, which can reduce switching loss and improve high-speed switching characteristics, and can reduce costs, are mainly used. In order to further improve the characteristics of the IGBT, a thin IGBT structure using a field stop (FS) layer is used.
図17は、FZウェハを用いたフィールドストップ(FS)型IGBTの構造について示す断面図である。FS型IGBTでは、n+バッファ層102をフィールドストップ層102として用いている。図16に示したノンパンチスルー型IGBTと同様に、キャリアの低注入、高輸送効率という効果を奏しながら、ノンパンチスルー構造よりもベース層を薄くすることで更なるオン電圧、ターンオフ損失特性が改善されたものとなっている。図17に示すように、FS型IGBTにおいては、ウェハのおもて面側にデバイスの表面構造を形成した後に、n型FZウェハの裏面を削って薄化する。そして、裏面からリンイオンを照射し、その後ボロンイオンを照射する。さらに、ウェハのおもて面を冷却しながら裏面にレーザ光を照射してアニールする。これによって、リン原子およびボロン原子を活性化させることで、n+バッファ層102およびp+コレクタ層101を形成する。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing the structure of a field stop (FS) IGBT using an FZ wafer. In the FS type IGBT, the n + buffer layer 102 is used as the
ここで、図17に示すようなFS型IGBTの特性を向上させるためには、耐圧に応じてn-ドリフト層103を薄くすればよい。具体的には、例えば、耐圧が1200VのIGBTを作成する場合、n-ドリフト層103の厚さを120μmから130μm程度にすることで、十分に所望の性能を得ることができる。また、耐圧が600VのIGBTを形成する場合、n-ドリフト層103の厚さを60μmから70μm程度にすればよい。 Here, in order to improve the characteristics of the FS-type IGBT as shown in FIG. 17, the n − drift layer 103 may be thinned according to the breakdown voltage. Specifically, for example, when an IGBT having a breakdown voltage of 1200 V is formed, the desired performance can be sufficiently obtained by setting the thickness of the n − drift layer 103 to about 120 μm to 130 μm. Further, when forming an IGBT having a breakdown voltage of 600 V, the thickness of the n − drift layer 103 may be set to about 60 μm to 70 μm.
このように、n-ドリフト層103であるウェハの厚さを薄くすると、ウェハの反りが増大し、剛性が著しく低下する。したがって、その後の製造工程や搬送工程において、例えばアームや治具などでウェハを保持する際に、ウェハの強度が保てないという問題がある。 As described above, when the thickness of the wafer serving as the n − drift layer 103 is reduced, the warpage of the wafer is increased and the rigidity is remarkably reduced. Therefore, there is a problem that the strength of the wafer cannot be maintained when the wafer is held by, for example, an arm or a jig in the subsequent manufacturing process or transfer process.
そこで、ウェハの裏面側にリブ構造を設けたリブウェハが提案されている。リブウェハは、ウェハの裏面側において、外周端部が、中央部よりも厚くなっている。リブウェハを用いることで、ウェハの反りが大幅に緩和されて、搬送工程においてウェハを取り扱う際に、ウェハの強度が大幅に向上し、ウェハの割れや欠けを軽減することができる。 Therefore, a rib wafer in which a rib structure is provided on the back side of the wafer has been proposed. In the rib wafer, the outer peripheral end portion is thicker than the central portion on the back side of the wafer. By using a rib wafer, the warpage of the wafer is greatly reduced, and when the wafer is handled in the transfer process, the strength of the wafer is greatly improved, and cracks and chips on the wafer can be reduced.
このようなリブウェハを作製する方法としては、ウェハの直径よりも小さい直径の研磨部を備える研磨装置などによって、ウェハの裏面側から、外周端部を残して、中央部のみを研削し薄くすることで、リブ部を形成する方法が提案されている(例えば、下記特許文献1参照。)。
As a method for producing such a rib wafer, a thinning device having a polishing portion having a diameter smaller than the diameter of the wafer is used to grind and thin only the central portion from the back surface side of the wafer, leaving the outer peripheral end portion. Thus, a method of forming a rib portion has been proposed (see, for example,
さらに、砥石を用いて半導体ウェハの中央部を外周端部より薄くして、リブ部を形成した後に、砥石の位置を調整することで、リブ部の表面の内周端部に面取り加工を施し、曲面を形成する方法が提案されている(例えば、下記特許文献2参照。)。この方法によれば、半導体ウェハのリブ部の表面の内周端部に応力が集中せず、リブ部の表面の内周端部からの破損を防ぐことができる。
In addition, the center part of the semiconductor wafer is made thinner than the outer peripheral edge part using a grindstone, the rib part is formed, and then the chamfering process is performed on the inner peripheral end part of the surface of the rib part by adjusting the position of the grindstone. A method of forming a curved surface has been proposed (for example, see
しかしながら、特許文献1または2の技術では、研削を行うことにより、ウェハの裏面側の研削面に、研削を行う際に用いた砥石の砥粒の粒径と同程度の深さの加工ダメージ層が生じ、ウェハの厚さにばらつきが生じる。ここで、ウェハを薄くすると、ウェハの厚さに対して、砥石の砥粒の粒径が無視できない程度の大きさとなる。したがって、加工ダメージ層によるダメージによって、デバイスの特性が悪化してしまうという問題がある。また、例えば、ウェハの裏面側に電極を形成する場合、ウェハの裏面側の表面に加工ダメージ層があるため、ウェハと電極との接触抵抗が増大するという問題がある。さらに、加工ダメージ層のクラックによってウェハが割れやすくなるという問題がある。
However, in the technique of
このような問題を解決する方法としては、ウェハの裏面側を、リブ部の厚さを規定する所定の厚さまで研削した後に、ウェハの裏面側に、外周端部を残して、中央部のみをエッチングする方法が提案されている(例えば、下記特許文献3参照。)。この方法によれば、研削面の、砥石による加工ダメージ層を除去することができる。
As a method for solving such a problem, after grinding the back surface side of the wafer to a predetermined thickness that defines the thickness of the rib portion, leaving only the center portion on the back surface side of the wafer, leaving the outer peripheral edge. An etching method has been proposed (see, for example,
しかしながら、上述した技術では、ダイシング工程においてリブウェハの裏面側にダイシングテープを貼付する際、ウェハの中央部とリブ部との間に急峻な段差があるため、段差の周辺においてリブウェハとダイシングテープとの間に隙間が生じてしまう。リブウェハとダイシングテープの間に隙間があると、その隙間に対応する箇所に形成されたチップをダイシングテープを介して、リブウェハを設置するステージに固定することができない。このため、ダイシングを行う際やその後の洗浄を行う際にダイシングテープの貼り付いていない部分に形成されたチップが飛び散ってしまうチップ飛びなどの不具合が生じる。 However, in the above-described technique, when a dicing tape is attached to the back side of the rib wafer in the dicing process, there is a steep step between the central portion of the wafer and the rib portion, so the rib wafer and the dicing tape are around the step. There will be a gap between them. If there is a gap between the rib wafer and the dicing tape, a chip formed at a position corresponding to the gap cannot be fixed to the stage on which the rib wafer is placed via the dicing tape. For this reason, when performing dicing or subsequent cleaning, there arises a problem such as chip fly in which chips formed on a portion where the dicing tape is not attached are scattered.
そのため、ダイシングの前にリブ部を切り落としたり、リブ部を研削してウェハ外周端部とウェハ中央部との段差をなくすなどして、ウェハの裏面側を平坦にすることによって、ウェハ裏面にダイシングテープを隙間がないように貼付する方法が考えられる。 Therefore, dicing on the back side of the wafer by flattening the back side of the wafer by cutting off the rib part before dicing or grinding the rib part to eliminate the step between the wafer outer edge and the center of the wafer. A method of sticking the tape so that there is no gap is conceivable.
しかしながら、ウェハを平坦化するための、あらたな機器の導入が必要であり、半導体デバイスの製造コストが上昇してしまう。また、製造工程中にあらたな工程が加わるため、デバイスの生産効率が低下してしまうという問題がある。 However, it is necessary to introduce a new device for flattening the wafer, which increases the manufacturing cost of the semiconductor device. Further, since a new process is added during the manufacturing process, there is a problem that the production efficiency of the device is lowered.
また、通常の半導体デバイスの製造方法においては、ウェハの中央部のみを薄層化して、リブ部を形成した後に、フォトリソグラフィ工程、熱拡散工程、成膜工程、エッチング工程等の工程が行われることもある。これらの工程を行う場合、ウェハの中央部とリブ部との間の段差を解消しなければならず、例えばウェハの中央部の凹部とほぼ同じ形状の凸部を有する等の、ウェハの段差に対応した特別な搬送装置やステージが必要となる。このため、生産コストが上昇してしまうという問題がある。 Further, in a normal semiconductor device manufacturing method, only the central portion of the wafer is thinned to form a rib portion, and then a photolithography process, a thermal diffusion process, a film forming process, an etching process, and the like are performed. Sometimes. When performing these steps, the step between the central portion of the wafer and the rib portion must be eliminated. For example, the step of the wafer has a convex portion having the same shape as the concave portion of the central portion of the wafer. Corresponding special transfer device and stage are required. For this reason, there exists a problem that production cost will rise.
また、中央部からリブ部への立ち上がり角度が急峻であると、すなわち、リブ部の側面が中央部に対して略垂直であると、中央部からリブ部に向けての厚さの変化が急峻である。このため、熱拡散工程や成膜工程等の加熱を伴う工程において、中央部とリブ部との熱膨張による単位面積当たりの体積変化の差が大きく異なり、中央部とリブ部との境界付近でウェハが破壊されるという問題がある。 Further, when the rising angle from the central portion to the rib portion is steep, that is, when the side surface of the rib portion is substantially perpendicular to the central portion, the thickness change from the central portion toward the rib portion is steep. It is. For this reason, in processes involving heating such as a thermal diffusion process and a film forming process, the difference in volume change per unit area due to thermal expansion between the central part and the rib part is greatly different, and near the boundary between the central part and the rib part. There is a problem that the wafer is destroyed.
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、外周端部が中央部より厚いウェハの熱膨張による破壊を抑え、かつ既存の装置を用いたダイシングにおいてチップの破損やチップ飛びを抑えることができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 In order to eliminate the above-described problems caused by the prior art, the present invention suppresses breakage due to thermal expansion of a wafer whose outer peripheral end is thicker than the central portion, and suppresses chip breakage and chip fly in dicing using an existing apparatus. and to provide a manufacturing how a semiconductor device and a semiconductor device capable.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、外周端部に中央部よりも厚いリブ部が設けられた半導体ウェハにおいて、前記リブ部と前記中央部との間に、当該リブ部より薄く当該中央部よりも厚く当該中央部に対して平行な面を有する中間領域と、前記リブ部の厚さから前記中間領域の厚さへと、厚さが徐々に薄くなる第1遷移領域と、前記中間領域の厚さから前記中央部への厚さへと、厚さが徐々に薄くなる第2遷移領域と、を備え、前記第1遷移領域および前記第2遷移領域は、それぞれ前記中間領域および前記中央部からの立ち上がりの角度が、15°以上45°以下の傾斜面を有することを特徴とする。 To solve the above problems and achieve an object, a semiconductor device according to this invention, in a semiconductor wafer provided with thicker ribs than the central portion to the outer edge, between the central portion and the rib portion In between, the thickness is gradually reduced from the thickness of the rib portion to the thickness of the intermediate region, and the intermediate region having a plane that is thinner than the rib portion and thicker than the central portion and parallel to the central portion. A first transition region that decreases, and a second transition region that gradually decreases in thickness from the thickness of the intermediate region to the thickness of the central portion, the first transition region and the second transition region Each transition region has an inclined surface whose rising angle from the intermediate region and the central portion is 15 ° or more and 45 ° or less.
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体ウェハのおもて面側の中央部に素子の表面構造を形成する表面構造形成工程と、研削面の下面が前記半導体ウェハの裏面に平行で、当該下面から側面に向けて傾斜面を有する第1の砥石によって、前記半導体ウェハの裏面側の前記中央部を研削することで、前記半導体ウェハの外周縁に沿ってリブ部を形成するとともに、当該リブ部の厚さから徐々に厚さが薄くなる第1遷移領域を形成する第1裏面研削工程と、研削面の下面が前記半導体ウェハの裏面側の前記中央部に平行で、当該下面から側面に向けて傾斜面を有する第2の砥石によって、さらに、前記半導体ウェハの裏面側の前記第1遷移領域に囲まれる領域を研削し、前記中央部の厚さより厚く当該リブ部の厚さより薄く当該中央部に対して平行となる中間領域を形成するとともに、当該中間領域の厚さから前記中央部の厚さへと厚さが徐々に薄くなる第2遷移領域を形成する第2裏面研削工程と、を含むことを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to this invention, a surface structure forming step of forming a surface structure of the element in the center portion of the front surface side of the semiconductor wafer, the lower surface of the grinding surface is a back surface of the semiconductor wafer A rib portion is formed along the outer peripheral edge of the semiconductor wafer by grinding the central portion on the back surface side of the semiconductor wafer with a first grindstone that is parallel and has an inclined surface from the lower surface toward the side surface. And a first back surface grinding step for forming a first transition region that gradually decreases in thickness from the thickness of the rib portion, and the lower surface of the grinding surface is parallel to the central portion on the back surface side of the semiconductor wafer, A region surrounded by the first transition region on the back surface side of the semiconductor wafer is further ground by a second grindstone having an inclined surface from the lower surface toward the side surface, and the thickness of the rib portion is thicker than the thickness of the central portion. Thinner than that A second back grinding step of forming an intermediate region parallel to the central portion and forming a second transition region in which the thickness gradually decreases from the thickness of the intermediate region to the thickness of the central portion; , Including.
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第1裏面研削工程においては、前記第1の砥石の前記傾斜面による研削によって、前記リブ部と前記中間領域との間に、前記中間領域からの立ち上がりの角度が15°以上45°以下の第1傾斜面を形成し、当該第1傾斜面を有する領域が前記第1遷移領域となり、前記第2裏面研削工程においては、前記第2の砥石の前記傾斜面による研削によって、前記中央部と前記中間領域との間に、前記中央部からの立ち上がりの角度が15°以上45°以下の第2傾斜面を形成し、当該第2傾斜面を有する領域が第2遷移領域となることを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to this invention is the invention described above, the in the first back grinding step, by grinding by the inclined surface of the first grinding wheel, and the said rib portion intermediate region In the meantime, a first inclined surface having an angle of rising from the intermediate region of 15 ° to 45 ° is formed, and the region having the first inclined surface becomes the first transition region, and in the second back grinding step Forming a second inclined surface having a rising angle from the central portion of 15 ° to 45 ° between the central portion and the intermediate region by grinding with the inclined surface of the second grindstone. The region having the second inclined surface is the second transition region.
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第2裏面研削工程においては、前記中間領域の幅が0.2mm以上3mm以下となるように、前記第1裏面研削工程よりも小さな径で研削を行うことを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to this invention is the invention described above, the in the second back surface grinding step, the as the width of the intermediate region is 0.2mm or more 3mm or less, the first back grinding Grinding is performed with a diameter smaller than that of the process.
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第2裏面研削工程においては、前記第1裏面研削工程よりも遅い速度で精研削を行うことを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to this invention is the invention described above, in the second back surface grinding step, and carrying out fine grinding at a slower rate than the first rear surface grinding step.
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第2裏面研削工程の後に、前記半導体ウェハの裏面側の全面を、混酸によってエッチングするエッチング工程を含むことを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to this invention is the invention described above, after the second back surface grinding step, the back surface side of the front surface of the semiconductor wafer, and characterized in that it comprises an etching step of etching by mixed acid To do.
なお、上述した発明において、前記混酸として、例えば、硝酸・弗酸・硫酸・燐酸を混合したものを用いるとよい。硝酸:弗酸:硫酸:燐酸:水の重量比を、20〜40:3〜10:10〜30:5〜15:残部の範囲で選択すればよい。 In the above-described invention, for example, a mixture of nitric acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid may be used as the mixed acid. The weight ratio of nitric acid: hydrofluoric acid: sulfuric acid: phosphoric acid: water may be selected in the range of 20-40: 3-10: 10-30: 5-15: balance.
上述した発明によれば、外周端部に中央部よりも厚いリブ部の形成されたリブウェハにおいて、中央部とリブ部との間に、リブ部の厚さから中央部の厚さへ徐々に厚さが薄くなる遷移領域が形成されている。このため、ダイシングの際に、通常の平坦なステージにリブウェハを吸着させた場合、遷移領域の付近が変形して、リブウェハの反りが矯正される。それによって、リブウェハの中央部においてチップが形成されている領域の裏面全面が平坦なステージに吸着される。また、遷移領域においては徐々に厚さが変化するため、例えば熱を加える処理を行う工程において、熱膨張による体積変化の差が急峻とならないため、リブウェハが破壊されることを防ぐことができる。 According to inventions described above, in Ribuweha formed of thicker ribs than the central portion to the outer edge, between the central portion and the rib portion, gradually from the thickness of the rib portions of the central portion to the thickness A transition region with a reduced thickness is formed. For this reason, when the rib wafer is attracted to a normal flat stage during dicing, the vicinity of the transition region is deformed and the warpage of the rib wafer is corrected. As a result, the entire back surface of the area where the chip is formed in the central portion of the rib wafer is attracted to the flat stage. In addition, since the thickness gradually changes in the transition region, for example, in the process of applying heat, the difference in volume change due to thermal expansion does not become steep, so that the rib wafer can be prevented from being destroyed.
また、上述した発明によれば、傾斜面を有する研削面によって、リブウェハの中央部とリブ部との間に、リブ部の厚さから中央部の厚さへと徐々に厚さの薄くなるように傾斜面を形成することができる。 Further, according to the above-described invention, the grinding surface having the inclined surface gradually decreases in thickness from the thickness of the rib portion to the thickness of the central portion between the central portion and the rib portion of the rib wafer. An inclined surface can be formed.
また、上述した発明においては、半導体ウェハの外周端部を残して中央部を研削することで、リブ部を形成する際に、中央部とリブ部との間に、リブ部の厚さから中央部の厚さへ徐々に厚さが薄くなる遷移領域を形成することができる。このため、ダイシングの際に、通常の平坦なステージにリブウェハを吸着させた場合、遷移領域の付近が変形して、リブウェハの反りが矯正される。それによって、リブウェハの中央部においてチップが形成されている領域の裏面全面が平坦なステージに吸着される。このため、通常の平坦なウェハと同じようにダイシングを行うことができる。また、遷移領域においては徐々に厚さが変化するため、例えば熱を加える処理を行う工程において、熱膨張による体積変化の差が急峻とならないため、リブウェハが破壊されることを防ぐことができる。 In the above-described invention, when the rib portion is formed by grinding the central portion while leaving the outer peripheral end portion of the semiconductor wafer, the thickness between the rib portion and the center is increased between the central portion and the rib portion. A transition region that gradually decreases in thickness to the thickness of the portion can be formed. For this reason, when the rib wafer is attracted to a normal flat stage during dicing, the vicinity of the transition region is deformed and the warpage of the rib wafer is corrected. As a result, the entire back surface of the area where the chip is formed in the central portion of the rib wafer is attracted to the flat stage. For this reason, dicing can be performed in the same manner as a normal flat wafer. In addition, since the thickness gradually changes in the transition region, for example, in the process of applying heat, the difference in volume change due to thermal expansion does not become steep, so that the rib wafer can be prevented from being destroyed.
本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法によれば、外周端部が中央部より厚いウェハの熱膨張による破壊を抑え、かつ既存の装置を用いたダイシングにおいてチップの破損やチップ飛びを抑えることができるという効果を奏する。 According to the manufacturing how a semiconductor device and a semiconductor device according to the present invention, the outer peripheral edge portion is suppressed breakage due to thermal expansion of the thicker wafer than the center portion, and chip fly damage or chip in the dicing with existing equipment There is an effect that it can be suppressed.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明および全ての添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 With reference to the accompanying drawings, illustrating a preferred embodiment of the manufacturing how a semiconductor device and a semiconductor device according to the present invention in detail. Note that, in the following description of the embodiments and all the attached drawings, the same reference numerals are given to the same components, and duplicate descriptions are omitted.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1にかかる半導体装置の構造について示す図である。図1において、上の図は、実施の形態1にかかる半導体装置の構造を示す平面図であり、下の図は、上の図の切断線A−A'における断面構造を示す断面図である。図1に示すように、実施の形態1にかかる半導体装置においては、例えばシリコンウェハ等の半導体ウェハ1の、中央部3と、リブ部4との間に、リブ部4の厚さから徐々に中央部3の厚さに厚さが遷移する第1遷移領域5が形成されている。第1遷移領域5には、例えば中央部3からリブ部4の表面に向けて角度θ1を持って立ち上がる傾斜面が形成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating the structure of the semiconductor device according to the first embodiment. In FIG. 1, the upper figure is a plan view showing the structure of the semiconductor device according to the first embodiment, and the lower figure is a sectional view showing a sectional structure taken along the cutting line AA ′ in the upper figure. . As shown in FIG. 1, in the semiconductor device according to the first embodiment, the thickness of the
ここで、傾斜面の中央部3からの立ち上がりの角度θ1は、例えば15°以上45°以下が好ましい。その理由は、立ち上がりの角度θ1が15°未満の場合は、半導体ウェハ1における第1遷移領域5の幅が広くなり、素子形成領域となる中央部3の面積が小さくなるため、1枚の半導体ウェハ1から作製されるチップ数が減ってしまうからである。また、立ち上がりの角度が45°より大きい場合、第1遷移領域5におけるシリコンの剛性が強く、平坦な吸着装置に半導体ウェハ1の裏面側を吸着させる際に、第1遷移領域5が十分に変形しない。このため、半導体ウェハ1の反りが十分に矯正されず、例えば中央部3と第1遷移領域5との境界付近の領域が吸着装置に吸着されないため、ダイシング等の処理を行うことができないからである。さらに、吸着装置によって、中央部3と第1遷移領域5との境界付近の領域を無理に吸着させると、半導体ウェハ1が割れてしまうからである。
Here, the rising angle θ1 from the
つぎに、実施の形態1にかかる半導体装置の製造装置の構造について説明する。図2は、実施の形態1にかかる半導体装置の製造装置の構造について示す断面図である。図2においては、上右図が実施の形態1にかかる半導体装置の製造装置の正面図であり、上左図が実施の形態1にかかる半導体装置の製造装置の側面図であり、下の図が実施の形態1にかかる半導体装置の製造装置の下面図である。図2に示すように、実施の形態1にかかる半導体装置の製造装置は、リブウェハを製造する際に、半導体ウェハの外周端部を残して、中央部のみを研削するために用いられる研削用砥石である。 Next, the structure of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the structure of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment. In FIG. 2, the upper right diagram is a front view of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment, and the upper left diagram is a side view of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment. FIG. 3 is a bottom view of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first exemplary embodiment; As shown in FIG. 2, the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment is a grinding wheel used to grind only the central portion while manufacturing the rib wafer, leaving the outer peripheral end portion of the semiconductor wafer. It is.
実施の形態1にかかる第1砥石10は、高さが(a+b)であり、幅が(d+e)であり、奥行きがcである直方体の下面の一辺の角部が取り除かれ、第1傾斜面11が設けられている。第1砥石10の上面側が研削装置の備えるホイールに取り付けられる側である。
The
第1砥石10をホイールに取り付けた際に、第1砥石10の下面の、半導体ウェハに水平に接触する領域の幅(下面の幅)がeであり、この領域が半導体ウェハの裏面側と接する。下面の幅eは、少なくとも1mm以上であることが好ましい。また、第1傾斜面11は、半導体ウェハに水平に接触する領域から角度θ2を持って立ち上がっている。この第1傾斜面11が半導体ウェハの中央部とリブ部との境界付近に接することで、半導体ウェハに遷移領域が形成される。したがって、半導体ウェハにおいて、中央部から立ち上がる遷移領域の立ち上がりの角度θ1は、θ1=180°−θ2となる。また、第1砥石10の側面には、上面から高さaまでの領域には、第1傾斜面11が形成されず、半導体ウェハの裏面側の中央部に対して垂直となる。
When the
したがって、第1砥石10によって半導体ウェハを研削すると、傾斜幅がd以下、かつ傾斜高さがb以下で、立ち上がりの角度がθ1である傾斜面が半導体ウェハの裏面側の中央部とリブ部との間に形成される。この傾斜面の領域が遷移領域となる。また、第1砥石10における立ち上がり角度θ2は、例えば135°以上165°以下が好ましい。砥石は、例えば#3000ビトリファイドをバインダーとした、砥粒がダイヤモンドの砥石である。
Therefore, when the semiconductor wafer is ground by the
つぎに、第1砥石10が、研削装置の備えるホイールに取り付けられた一例について説明する。図3は、実施の形態1にかかる半導体装置の製造装置が、研削装置の備えるホイールに取り付けられた一例を示す図である。図3に示すように、第1砥石10が取り付けられる取付部の形状が円形状をなすホイール12の外周に沿って、複数の第1砥石10が取り付けられている。このとき、第1砥石10の第1傾斜面11がホイール12の外周方向側となるようにする。また、ホイール12に取り付けられた第1砥石10において研削を行う研削面の直径をRとする。
Below, the
つぎに、実施の形態1にかかる半導体装置の製造方法について説明する。図4〜図6は、実施の形態1にかかる半導体装置の製造方法について順に示す断面図である。まず、図4に示すように、半導体ウェハ1のおもて面側の中央部3に、デバイスの表面構造を形成する。このデバイスの表面構造の形成された領域が能動領域2である。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described. 4 to 6 are sectional views sequentially showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. First, as shown in FIG. 4, the surface structure of the device is formed in the
ついで、図5に示すように、半導体ウェハ1の能動領域2の表面に保護テープ30を貼付する。そして、半導体ウェハ1を、保護テープ30を下にして、研削定盤20に吸着させる。保護テープ30を半導体ウェハ1の能動領域2の表面に貼付することで、半導体ウェハ1の裏面側を研削する際に、能動領域2を研削時の衝撃や振動から保護することができる。これにより、この半導体ウェハ1を用いて作製されたデバイスの特性を維持することができる。なお、研削時の衝撃や振動の影響が小さい場合には、保護テープ30を貼付しなくてもよい。
Next, as shown in FIG. 5, a
ついで、第1砥石10が取り付けられたホイール12を用いて、半導体ウェハ1の裏面側の中央部3を研削する。ホイール12には、例えば図示しないモータが連結されており、そのモータの駆動によりホイール12が、例えば4500rpm程度の速度で回転し、第1砥石10も回転する構成となっている。また、半導体ウェハ1の吸着された研削定盤20を、例えば300rpm程度の速度で回転させながら研削を行ってもよい。研削速度は、例えば毎秒0.7μm程度である。
Next, the
このとき、半導体ウェハ1の裏面側の外周端部は元の半導体ウェハ1の厚さのままにしておく。この外周端部がリブ部4となる。そして、リブ部4を残すように半導体ウェハ1の裏面側を研削する。さらに、このとき、第1砥石10における第1傾斜面11によって、半導体ウェハ1の中央部3とリブ部4との間に、第1遷移領域5が形成される。
At this time, the outer peripheral end portion on the back surface side of the
ここで、砥石を用いて半導体ウェハ1を研削すると、半導体ウェハ1において砥石が接触した領域、すなわち、半導体ウェハ1の裏面側の中央部3、第1遷移領域5およびリブ部4の側壁に、加工ダメージ層が生じる。加工ダメージ層の厚さは、研削に用いた砥石の砥粒の平均粒径とほぼ同じ大きさである。
Here, when the
また、中央部3の厚さは、少なくとも裏面側に製造プロセスを行うために必要な厚さ(以下、目標厚さとする)にエッチング取り代を加えた厚さ以上となるように研削する。ここで、エッチング取り代は、後のエッチング工程においてエッチングを行う深さであり、加工ダメージ層の深さ以上となるようにする。具体的には、第1砥石10の砥粒の平均粒径が5μm程度の場合、エッチング取り代が20μm以上であることが好ましい。また、エッチングを行う深さの上限は、特に設けないが、100μmを超えるとエッチング深さの誤差が、半導体ウェハ1の中央部3の厚さに対して無視できない程度となり、エッチング後に中央部3の厚さが均一にならない可能性があるため好ましくない。ついで、半導体ウェハ1のおもて面側に保護テープ30が貼付されている場合、保護テープ30を剥離する。
Further, grinding is performed so that the thickness of the
ついで、図6に示すように、半導体ウェハ1の裏面側の全面を、例えば混酸によってエッチングする。すなわち、半導体ウェハ1の裏面側の中央部3と、第1遷移領域5と、リブ部4とを同時にエッチングする。エッチングにおいては、エッチング液23の種類は特に問わないが、例えば、室温にて、硝酸:弗酸:硫酸:燐酸:水の重量%が、30:5:20:15:30の混酸を、ノズル22から半導体ウェハ1に、例えば毎分1リットルの流量で滴下する。ここで、混酸は、例えば硝酸:弗酸:硫酸:燐酸:水の重量%が、20〜40:3〜10:10〜30:5〜15:残部の範囲であればよい。また、このとき、半導体ウェハ1をそのおもて面を下にしてスピンチャック21に設置して、例えば700rpmの速度で回転させ、半導体ウェハ1の裏面側に、ノズル22からエッチング液23を滴下してもよい。
Next, as shown in FIG. 6, the entire back surface of the
エッチングの他の方法としては、能動領域2の表面に保護膜を形成した後に、混酸を入れた薬液槽に半導体ウェハ1を所定時間浸漬してもよい。この場合、保護膜の形成されていない面が一様にエッチングされる。
As another etching method, after forming a protective film on the surface of the
このようにして、半導体ウェハ1の裏面側の加工ダメージ層を除去する。さらに、このエッチングによって、半導体ウェハ1の中央部3の厚さを、目標厚さに調整してもよい。この場合、例えば赤外線を用いた厚さセンサーにより半導体ウェハ1の中央部3の厚さを監視することによって、エッチングの深さを調整し、半導体ウェハ1の中央部3の厚さを目標厚さにしてもよい。ついで、例えば純水等の洗浄液によって洗浄し、例えばスピン乾燥等の乾燥を行ってもよい。
In this way, the processing damage layer on the back surface side of the
ついで、通常の方法で、平坦な吸着装置を用いて半導体ウェハ1のダイシングを行う。例えば、感圧型のダイシングテープを用いて、半導体ウェハ1をリングフレームに貼付し、平坦な吸着装置に吸着させる。そして、半導体ウェハ1のおもて面側からダイシングブレードによりブレードダイシングを行う。ダイシングにおいては、ダイシングブレードとして、例えばダイヤモンド砥石#3000のニッケル電解鋳造ブレードを用いて、例えば送り速度を毎秒30mm、スピンドルの回転を30000rpmの速度とする。
Next, dicing of the
実施の形態1によれば、平坦な吸着装置に半導体ウェハ1の裏面側を下にして載せ、吸着を行うと、半導体ウェハ1における第1遷移領域5の付近が変形し、半導体ウェハ1の反りが十分に矯正されるので、能動領域2の裏面側の全面が吸着装置に吸着される。この状態で、半導体ウェハ1のおもて面側からダイシングを行うことで、チップの破損やチップ飛びが生じるのを防ぐことができる。
According to the first embodiment, when the back surface side of the
また、中央部3とリブ部4との間に第1遷移領域5が形成されているため、中央部3からリブ部4への立ち上がりが急峻ではない。すなわち、中央部3からリブ部4へ徐々に厚くなっている。したがって、第1遷移領域5の熱膨張による単位面積当たりの体積変化が中央部3側からリブ部4側にかけて徐々に大きくなるため、急峻な体積変化の差によりウェハが破壊されることを防ぐことができる。
Further, since the
(実施の形態2)
つぎに、実施の形態2にかかる半導体装置について説明する。図7は、実施の形態2にかかる半導体装置の構造について説明する図である。図7において、上の図は、実施の形態2にかかる半導体装置の構造を示す平面図であり、下の図は、上の図の切断線B−B'における断面構造を示す断面図である。図7に示すように、実施の形態2にかかる半導体装置においては、例えばシリコンウェハ等の半導体ウェハ1の、中央部3と、リブ部4との間に、中央部3と平行な中間領域7が形成されている。中間領域7の厚さは、中央部3より厚く、リブ部4よりも薄い。さらに、リブ部4の厚さから徐々に中間領域7の厚さに遷移する第2遷移領域6と、中間領域7の厚さから徐々に中央部3の厚さに遷移する第3遷移領域8とが、形成されている。
(Embodiment 2)
Next, a semiconductor device according to the second embodiment will be described. FIG. 7 is a diagram for explaining the structure of the semiconductor device according to the second embodiment. In FIG. 7, the upper diagram is a plan view showing the structure of the semiconductor device according to the second embodiment, and the lower diagram is a sectional view showing a sectional structure along the cutting line BB ′ in the upper diagram. . As shown in FIG. 7, in the semiconductor device according to the second embodiment, for example, an
第2遷移領域6には、中間領域7の表面からリブ部4の表面に向けて角度を持って立ち上がる傾斜面が形成されている。また、第3遷移領域8には、中央部3から中間領域7の表面に向けて角度を持って立ち上がる傾斜面が形成されている。第2遷移領域6において、傾斜面の中間領域7からの立ち上がりの角度θ3は、例えば15°以上45°以下が好ましい。また、第3遷移領域8において、傾斜面の中央部3からの立ち上がりの角度θ4は、例えば15°以上45°以下であることが好ましい。
In the
つぎに、実施の形態2にかかる半導体装置の製造方法について説明する。図8〜図10は、実施の形態2にかかる半導体装置の製造方法について順に示す断面図である。実施の形態2にかかる半導体装置の製造方法においては、中央部とリブ部との間の遷移領域を、第2砥石および第3砥石を用いて2段階に分けて形成する。第2砥石および第3砥石は、実施の形態1にかかる第1砥石と同様の条件の砥石である。第1砥石、第2砥石および第3砥石は、同じでもよいし、所定の条件の範囲内で異なっていてもよい。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment will be described. 8 to 10 are cross-sectional views sequentially illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, the transition region between the central portion and the rib portion is formed in two stages using the second grindstone and the third grindstone. The second grindstone and the third grindstone are grindstones having the same conditions as the first grindstone according to the first embodiment. The first grindstone, the second grindstone, and the third grindstone may be the same or different within a predetermined range.
まず、図8に示すように、実施の形態1と同様に、半導体ウェハのおもて面側の中央部3に能動領域2を形成した後に、半導体ウェハ1の能動領域2の表面に保護テープ30を貼付する。そして、研削定盤20に、保護テープ30を下にして、半導体ウェハ1を吸着させる。なお、研削時の衝撃や振動の影響が小さい場合には、保護テープ30を貼付しなくてもよい。
First, as shown in FIG. 8, after the
ついで、第2砥石13が取り付けられたホイール15を用いて、半導体ウェハ1の裏面側の中央部3に第1の研削を行う。ホイール15には、例えば図示しないモータが連結されており、そのモータの駆動によりホイール15が、例えば4500rpm程度の速度で回転し、第2砥石13も回転する構成となっている。また、半導体ウェハ1が吸着された研削定盤20を、例えば300rpm程度の速度で回転させながら研削を行ってもよい。研削速度は、例えば毎秒3μm程度である。
Next, first grinding is performed on the
このとき、半導体ウェハ1の裏面側の外周端部は元の半導体ウェハ1の厚さのままにしておく。この外周端部が後にリブ部4となる。そして、リブ部4を残すように半導体ウェハ1の裏面側を研削する。また、このとき、第2砥石13の立ち上がりの角度がθ5(例えば135°以上165°以下)である傾斜面によって、この状態での中央部3からの立ち上がりの角度がθ3(例えば15°以上45°以下)である傾斜面が形成される。すなわち、第2砥石13における傾斜面14によって、半導体ウェハ1の中央部3とリブ部4との間に、第2遷移領域6が形成される。
At this time, the outer peripheral end portion on the back surface side of the
また、この状態での、中央部3の厚さは、少なくとも裏面側に製造プロセスを行うための厚さ(以下、目標厚さとする)に、後述する第3の砥石で研削する厚さとエッチング取り代とを加えた厚さ以上となるように研削する。ここで、エッチング取り代は、後述する第3砥石の砥粒の平均粒径が5μm程度の場合、20μm以上であることが好ましい。
Further, in this state, the thickness of the
ついで、第3砥石16が取り付けられたホイール18を用いて、第2砥石13によって研削された研削面に第2の研削を行う。第2の研削においては、第1の研削による研削面の径よりも小さい径の領域を研削する。この第1の研削によって研削する径と、第2の研削によって研削する径の差によって残った領域が、中間領域7となる。ホイール18には、例えば図示しないモータが連結されており、そのモータの駆動によりホイール18が、例えば5000rpm程度の速度で回転し、第3砥石16も回転する構成となっている。また、半導体ウェハ1が吸着された研削定盤20を、例えば200rpm程度の速度で回転させながら研削を行ってもよい。研削速度は、例えば毎秒0.7μm程度である。
Next, second grinding is performed on the grinding surface ground by the
このとき、第3砥石16の立ち上がりの角度がθ6(例えば135°以上165°以下)である傾斜面によって、中央部3からの立ち上がりの角度がθ4(例えば15°以上45°以下)である傾斜面が形成される。すなわち、第3砥石16における傾斜面17によって、半導体ウェハ1の中央部3と中間領域7との間に、第3遷移領域8が形成される。
At this time, the rising angle of the
ここで、第2砥石13によって研削する径と第3砥石16によって研削する径の差、すなわち中間領域7の幅は、0.2mm以上3mm以下が好ましい。その理由は、研削する径の差が、0.2mmより小さいと、第2砥石13または第3砥石16の固着されたホイール15,18を備える研削装置の位置精度が足らず、第3砥石16の側面が、第2砥石13によって形成された第2遷移領域6まで到達してしまい、中間領域7が形成されないからである。また、研削する径の差が3mmより大きいと、中間領域7の面積が増え、中央部3の面積が減少するため、それに伴い素子を形成する能動領域が減少し、1枚のウェハから取れるチップ数が減少するからである。
Here, the difference between the diameter ground by the
ついで、半導体ウェハ1のおもて面側に保護テープ30が貼付されている場合は、この保護テープ30を剥離する。ついで、図10に示すように実施の形態1と同様に、加工ダメージ層をエッチングする。そして、洗浄や乾燥等を行った後に、ダイシングを行う。
Next, when the
実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、2段階に分けて研削を行う際に、第1の研削において速度の速い粗研削を行い、研削面に大きい加工ダメージ層が生じても、第2の研削において精研削を行うことで、加工ダメージ層のダメージを、後のエッチングによって除去することができる程度に小さくすることができる。このため、半導体ウェハの裏面側を研削する際のスループットが向上する。 According to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, when performing grinding in two stages, rough grinding is performed at a high speed in the first grinding, and even if a large processing damage layer is generated on the grinding surface, fine grinding is performed in the second grinding. The damage of the processing damage layer can be reduced to such an extent that it can be removed by subsequent etching. For this reason, the throughput at the time of grinding the back surface side of a semiconductor wafer improves.
(実施例1)
上述した実施の形態1にしたがい、100枚のウェハに、それぞれIGBTを作製した。使用したウェハはシリコンであり、直径は8インチである。また、ウェハの裏面側を研削する際には、100枚全てのウェハのおもて面側に保護テープを貼付した。また、研削においては、使用する砥石の条件を変更して、それぞれ25枚ずつサンプルを作製した。
Example 1
In accordance with the first embodiment described above, IGBTs were respectively produced on 100 wafers. The wafer used was silicon and the diameter was 8 inches. Further, when grinding the back side of the wafer, a protective tape was attached to the front side of all 100 wafers. Further, in grinding, 25 samples were prepared for each of the conditions of the grindstone used.
図11は、実施例1において使用する砥石の条件を示す図である。図11に示すように、実施例1においては、異なる形状の砥石A〜Dを用いて研削を行った。砥石A〜砥石Cは、ともに下面の幅eが3mm、奥行きcが10mm、上面から垂直となる高さaが4mm、傾斜高さbが1mmであり、それぞれ傾斜幅dが、1mm、1.7mm、3.7mm、立ち上がりの角度θ2が、135°、150°、165°である(a、b、c、d、eおよびθ2については図2参照)。また、砥石Dは従来の直方体の砥石(傾斜面のない砥石)であり、下面の幅eが3mm、奥行きcが10mm、上面から垂直となる高さ(すなわち、砥石全体の高さ)aが5mmである。それぞれ、ホイールに取り付けた際の、砥石同士の間隔が約1mm、ホイールに取り付けられた複数の砥石による研削面の直径Rが196mmである。そして、砥石を取り付けたホイールを4500rpmの速度で回転させ、ウェハを吸着させた研削定盤を300rpmの速度で回転させて、毎分0.7μmの研削速度で研削を行った。 FIG. 11 is a diagram illustrating conditions of the grindstone used in the first embodiment. As shown in FIG. 11, in Example 1, grinding was performed using grindstones A to D having different shapes. Each of the grindstones A to C has a lower surface width e of 3 mm, a depth c of 10 mm, a height a perpendicular to the upper surface of 4 mm, an inclined height b of 1 mm, and an inclined width d of 1 mm, 1. 7 mm, 3.7 mm, and rising angle θ2 are 135 °, 150 °, and 165 ° (refer to FIG. 2 for a, b, c, d, e, and θ2). Further, the grindstone D is a conventional rectangular parallelepiped grindstone (a grindstone without an inclined surface). The width e of the lower surface is 3 mm, the depth c is 10 mm, and the height (that is, the height of the entire grindstone) a is perpendicular to the upper surface. 5 mm. In each case, the distance between the grindstones when attached to the wheel is about 1 mm, and the diameter R of the grinding surface by the plurality of grindstones attached to the wheel is 196 mm. Then, the wheel to which the grindstone was attached was rotated at a speed of 4500 rpm, the grinding platen on which the wafer was adsorbed was rotated at a speed of 300 rpm, and grinding was performed at a grinding speed of 0.7 μm per minute.
ついで、ウェハを700rpmの速度で回転させながら、室温にて、例えば硝酸:弗酸:硫酸:燐酸:水の重量%が、30:5:20:15:30の混酸をウェハに毎分1リットルの流量で滴下してエッチングを行った。さらに、純水により洗浄して、スピン乾燥を行った。 Then, while rotating the wafer at a speed of 700 rpm, a mixed acid of 30: 5: 20: 15: 30, for example, nitric acid: hydrofluoric acid: sulfuric acid: phosphoric acid: water by weight is 1 liter per minute on the wafer. Etching was carried out by dropping at a flow rate of. Further, it was washed with pure water and spin-dried.
ついで、ウェハを通常の方法で、感圧型ダイシングテープを用いて、ダイシング用のリングフレームに貼付し、平坦な吸着装置に吸着させた。そして、ダイヤモンド砥石#3000のニッケル電解鋳造ブレードのダイシングブレードを用いて、毎秒30mmの送り速度で、30000rpmの速度でスピンドルを回転させて、ウェハのおもて面側からダイシングを行った。 Next, the wafer was attached to a ring frame for dicing using a pressure-sensitive dicing tape by a normal method and adsorbed on a flat adsorption device. Then, dicing was performed from the front surface side of the wafer by rotating the spindle at a speed of 30000 rpm at a feeding speed of 30 mm per second using a dicing blade of a nickel electrolytic casting blade of diamond grindstone # 3000.
ついで、ダイシングを行った後に、各ウェハに対して、チップの破損やチップ飛びが生じたか否かを調べた。この結果を、研削の際に用いた砥石の条件毎にまとめて図12に示す。図12は、実施例1にかかる半導体装置にダイシングを行った際の、チップの破損またはチップ飛びが生じたウェハの枚数について示す図である。 Next, after dicing, it was examined whether or not chip breakage or chip jump occurred on each wafer. The results are summarized in FIG. 12 for each condition of the grindstone used for grinding. FIG. 12 is a diagram illustrating the number of wafers on which chip breakage or chip fly occurs when dicing is performed on the semiconductor device according to the first embodiment.
実施例1によれば、図12に示すように、砥石A〜砥石Cによって研削を行ったウェハにおいては、チップの破損またはチップ飛びが生じたウェハを、25枚中0かまたは1枚に抑えることができた。しかしながら、従来の砥石Dによって研削を行ったウェハにおいては、25枚中25枚、全てのウェハにチップの破損またはチップ飛びが生じた。したがって、砥石の立ち上がりの角度θ2を、135°以上165°以下とすることで、すなわちウェハの遷移領域の中央部からの立ち上がり角度θ1を、15°以上45°以下とすることでダイシングの際にチップの破損やチップ飛びが生じるのを防ぐことができることがわかった。 According to the first embodiment, as shown in FIG. 12, in the wafers ground by the grindstone A to the grindstone C, the number of wafers in which chip breakage or chip jump occurs is reduced to 0 or 1 out of 25. I was able to. However, in the wafers ground with the conventional grindstone D, chip breakage or chip jump occurred in 25 out of 25 wafers. Therefore, when the dicing is performed by setting the rising angle θ2 of the grindstone to 135 ° or more and 165 ° or less, that is, setting the rising angle θ1 from the center of the transition region of the wafer to 15 ° or more and 45 ° or less. It was found that chip breakage and chip jumping can be prevented.
(実施例2)
つぎに、上述した実施の形態2にしたがい、400枚のウェハに、IGBTを作製した。実施例1に示した砥石A〜砥石Dを用いて、それぞれ100枚ずつに第1の研削を行った。第1の研削においては、砥石が取り付けられたホイールを4500rpmの速度で回転させ、ウェハが吸着された研削定盤を300rpmの速度で回転させて、毎分3μmの研削速度で粗研削を行った。
(Example 2)
Next, according to the second embodiment described above, IGBTs were fabricated on 400 wafers. Using the grindstone A to grindstone D shown in Example 1, 100 pieces of each were subjected to the first grinding. In the first grinding, the wheel to which the grindstone was attached was rotated at a speed of 4500 rpm, the grinding platen on which the wafer was adsorbed was rotated at a speed of 300 rpm, and rough grinding was performed at a grinding speed of 3 μm / min. .
そして、第1の研削の後に、各砥石毎に100枚ずつ研削されたそれぞれのウェハに対して、さらに砥石E〜Hを用いて第2の研削を行い、それぞれ25枚ずつサンプルを作製した。図13は、実施例2における第2の研削において使用する砥石の条件を示す図である。砥石E〜Hの形状および寸法は、それぞれ砥石A〜Dと同じであるが、ホイールに取り付ける際に、研削面の直径Rが、砥石A〜D(196mm)より小さく、194mmとなるように取り付けた。第2の研削においては、砥石が取り付けられたホイールを5000rpmの速度で回転させ、ウェハが吸着された研削定盤を200rpmの速度で回転させて、毎分0.7μmの研削速度で精研削を行った。なお、その他の処理は実施例1と同様のため、説明を省略する。 Then, after the first grinding, each of the wafers ground by 100 for each grindstone was further subjected to the second grinding using the grindstones E to H, and 25 samples each were produced. FIG. 13 is a diagram illustrating conditions of a grindstone used in the second grinding in the second embodiment. The shapes and dimensions of the grindstones E to H are the same as those of the grindstones A to D, respectively, but when mounted on the wheel, the diameter R of the grinding surface is smaller than the grindstones A to D (196 mm), and is mounted to 194 mm. It was. In the second grinding, the wheel to which the grindstone is attached is rotated at a speed of 5000 rpm, the grinding platen on which the wafer is adsorbed is rotated at a speed of 200 rpm, and fine grinding is performed at a grinding speed of 0.7 μm per minute. went. Since other processes are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
図14は、実施例2にかかる半導体装置にダイシングを行った際の、チップの破損またはチップ飛びが生じたウェハの枚数について示す図である。実施例2によれば、図14に示すように、第1の研削または第2の研削の、少なくともどちらかに、従来の砥石Dまたは砥石Hを用いて研削を行ったウェハにおいては、ダイシングの際に、25枚中25枚、全てのウェハにチップの破損またはチップ飛びが生じた。一方、砥石A〜Cと、砥石E〜Gと、を組み合わせることで研削を行ったウェハにおいては、チップの破損またはチップ飛びが生じたウェハを、25枚中0か、1または2枚に抑えることができた。 FIG. 14 is a diagram illustrating the number of wafers on which chip breakage or chip fly occurs when dicing is performed on the semiconductor device according to the second embodiment. According to the second embodiment, as shown in FIG. 14, dicing is performed on a wafer that has been ground using a conventional grindstone D or grindstone H for at least one of the first grinding and the second grinding. At that time, 25 of 25 wafers, chip breakage or chip jumping occurred on all the wafers. On the other hand, in a wafer that has been ground by combining the grindstones A to C and the grindstones E to G, the number of wafers in which chip breakage or chip jump has occurred is suppressed to 0, 1 or 2 out of 25 sheets. I was able to.
以上のように、本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法は、デバイス厚の薄い半導体装置およびその半導体装置を製造するのに有用であり、特に、電力変換装置などに使用されるパワー半導体装置およびその半導体装置を製造するのに適している。 As described above, manufacturing how a semiconductor device and a semiconductor device according to the present invention is useful for producing thin semiconductor device and a semiconductor device of the device thickness, in particular, the power to be used, for example, the power converter It is suitable for manufacturing a semiconductor device and the semiconductor device.
1 半導体ウェハ
2 能動領域
3 中央部
4 リブ部
5 第1遷移領域
10 第1砥石
11 第1傾斜面
12 ホイール
20 研削定盤
30 保護テープ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記リブ部と前記中央部との間に、当該リブ部より薄く当該中央部よりも厚く当該中央部に対して平行な面を有する中間領域と、Between the rib part and the central part, an intermediate region having a plane that is thinner than the rib part and thicker than the central part and parallel to the central part,
前記リブ部の厚さから前記中間領域の厚さへと、厚さが徐々に薄くなる第1遷移領域と、A first transition region in which the thickness gradually decreases from the thickness of the rib portion to the thickness of the intermediate region;
前記中間領域の厚さから前記中央部への厚さへと、厚さが徐々に薄くなる第2遷移領域と、A second transition region in which the thickness gradually decreases from the thickness of the intermediate region to the thickness of the central portion;
を備え、With
前記第1遷移領域および前記第2遷移領域は、それぞれ前記中間領域および前記中央部からの立ち上がりの角度が、15°以上45°以下の傾斜面を有することを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 1, wherein the first transition region and the second transition region have inclined surfaces whose rising angles from the intermediate region and the central portion are 15 ° to 45 °, respectively.
研削面の下面が前記半導体ウェハの裏面に平行で、当該下面から側面に向けて傾斜面を有する第1の砥石によって、前記半導体ウェハの裏面側の前記中央部を研削することで、前記半導体ウェハの外周縁に沿ってリブ部を形成するとともに、当該リブ部の厚さから徐々に厚さが薄くなる第1遷移領域を形成する第1裏面研削工程と、The semiconductor wafer is ground by grinding the central portion on the back surface side of the semiconductor wafer with a first grindstone having a lower surface of the grinding surface parallel to the back surface of the semiconductor wafer and having an inclined surface from the lower surface toward the side surface. Forming a rib portion along the outer peripheral edge of the first and back grinding step of forming a first transition region that gradually decreases in thickness from the thickness of the rib portion;
研削面の下面が前記半導体ウェハの裏面側の前記中央部に平行で、当該下面から側面に向けて傾斜面を有する第2の砥石によって、さらに、前記半導体ウェハの裏面側の前記第1遷移領域に囲まれる領域を研削し、前記中央部の厚さより厚く当該リブ部の厚さより薄く当該中央部に対して平行となる中間領域を形成するとともに、当該中間領域の厚さから前記中央部の厚さへと厚さが徐々に薄くなる第2遷移領域を形成する第2裏面研削工程と、The first transition region on the back surface side of the semiconductor wafer is further provided by a second grindstone having a lower surface of the grinding surface parallel to the central portion on the back surface side of the semiconductor wafer and having an inclined surface from the lower surface toward the side surface. A region surrounded by is formed to form an intermediate region that is thicker than the thickness of the central portion and thinner than the rib portion and parallel to the central portion, and from the thickness of the intermediate region to the thickness of the central portion A second back grinding step for forming a second transition region where the thickness is gradually reduced to the thickness;
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第2裏面研削工程においては、前記第2の砥石の前記傾斜面による研削によって、前記中央部と前記中間領域との間に、前記中央部からの立ち上がりの角度が15°以上45°以下の第2傾斜面を形成し、当該第2傾斜面を有する領域が第2遷移領域となることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。In the second back grinding step, the rising angle from the central portion is 15 ° or more and 45 ° or less between the central portion and the intermediate region by grinding with the inclined surface of the second grindstone. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the second inclined surface is formed, and the region having the second inclined surface is a second transition region.
前記半導体ウェハの裏面側の全面を、混酸によってエッチングするエッチング工程を含むことを特徴とする請求項2〜5のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising an etching step of etching the entire rear surface of the semiconductor wafer with a mixed acid.
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