JP5609981B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、ブレードによるダイシングによって半導体ウェハ(以下、単にウェハと称す)を製造する半導体装置の製造方法に関する。
近年、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)、MOSFET(MOS型電界効果トランジスタ)およびダイオードなどインバータ装置に搭載される電力用半導体素子は、その電気的特性を改善するために、このような電力用半導体素子を形成するシリコン基板の厚みを薄くしている。
図13は、FS(Field Stop)−IGBTの要部断面構造を示す説明図である。図13において、このFS−IGBTは、厚さが150μm程度のnシリコン基板51d(ウェハ51をチップ化した場合をいう)の表面層に配置(積層)されたpウェル層52と、このpウェル層52を貫通するトレンチ53と、を備えている。
また、FS−IGBTは、pウェル層52の表面層であって、トレンチ53に接するように配置されたnエミッタ層54を備えている。トレンチ53の内壁にはゲート酸化膜55が配置され、このゲート酸化膜55を介してトレンチ53の内側にはゲート電極56が配置される。
ゲート電極56上には層間絶縁膜57が配置され、その上にnエミッタ層54と電気的に接続するエミッタ電極58が配置される。nシリコン基板51dの裏面側には、n−FS層60とpコレクタ層61が配置され、pコレクタ層61と電気的に接続するコレクタ電極62が配置される。このようなFS−IGBTの製造工程について以下に説明する。
(1)厚いウェハのおもて面側に、pウェル層52、nエミッタ層54、ゲート電極56およびアルミ電極58a(表面電極であり、エミッタ電極58の一部)などの表面構造を形成する。ゲート電極56上には層間絶縁膜57が形成され、その上にアルミ電極58aが形成されている。
(2)厚いウェハのおもて面側に保護テープを貼り、厚いウェハの裏面を研削する。その後、保護テープを剥離し、研削面をウェットエッチングすることにより破砕層を除去して、150μm程度の薄いウェハ51にする。
(3)裏面にリン(P)とボロン(B)をイオン注入し、アニールして、n−FS層60とpコレクタ層61を形成する。
(4)ウェハ51上面の全域にポリイミド76を塗布し、有効チップ71のエミッタ電極58上のポリイミド76を除去する(図14の(a)を参照)。図14は、従来のウェハを示す説明図である。図14において、(a)は有効チップのエミッタ電極上のポリイミドのみを除去した状態における従来のウェハの平面図、(b)は(a)をX1−X1で切断した要部断面図、(c)は(a)をX2−X2で切断した要部断面図を示している。
図14の(b)および(c)において、符号74はダイシングライン73の中心線を示し、符号57aはIGBTの耐圧構造ならびにダイシングライン73を被覆する絶縁膜を示している。また、図14の(a)および(c)において、矢印(ア)の先端は露出するエミッタ電極の端でありポリイミド76のエミッタ電極側の端を示し、矢印(イ)の先端はダイシングライン73の端でありポリイミド76の端を示している。
ウェハ51上面の全域に塗布したポリイミド76のうち、有効チップ71のエミッタ電極58上のポリイミド76を除去する(図14の(a)を参照)際は、有効チップ71を区画するダイシングライン73上のポリイミド76も除去されて、ダイシングライン73上の絶縁膜57aが露出している(図14の(c)を参照)。一方、無効チップ72を区画するダイシングライン73上は、ポリイミド76によって絶縁膜57aが被覆されている(図14の(b)を参照)。
尚、有効チップ71とはウェハ51の中央に配置されチップ化したときに有効となるチップのことである。一方、無効チップ72とはウェハ51の外周に配置され、角が欠落したり、成膜などの必要なプロセスが不完全になってしまい、素子として役に立たないチップのことである。
(5)ウェハ51の裏面に、スパッタで裏面電極であるコレクタ電極62を形成する。
(6)ポリイミド76の端部76bによって囲まれた表面のアルミ電極58a上にのみ、無電解メッキでニッケル膜58b、金膜58cを被覆して、エミッタ電極58を形成する(図14の(c)を参照)。これはエミッタ電極58を外部導出導体と半田付けによって接続するために必要である。尚、図14の(c)に示すように、ダイシングライン73上のポリイミドも除去されているが、絶縁膜57aが露出しているため、無電解メッキによるニッケル膜58b、金膜58cは析出しない。
(7)ダイシングライン73に沿ってブレード82でウェハ51をダイシングしてチップ化する。
つぎに、前記の工程でウェハ51の外周部と有効チップ71以外の箇所をポリイミド76で被覆する理由について説明する。図15はエッジリンスを施したウェハの構成を示す説明図であり、図16はポリイミドを形成しないウェハの構成を示す説明図である。図15において、(a)は要部平面図、(b)は(a)のX−X線で切断した要部断面図を示している。また、図15において、符号55aはゲート酸化膜55と同時に形成される酸化膜、符号56aはゲート電極56と同時に形成されるポリイミド膜、符号57aは層間絶縁膜57と同時に形成される絶縁膜、符号58dはアルミ電極58aと同時に形成されるアルミ膜を示している。
(理由1)図15に示すように、ウェハ51の外周部はエッジリンス90が行われ、ウェハ51の外周部は、ウェハ51であるシリコンやゲート電極56を形成するためのポリシリコン膜、層間絶縁膜57のBPSG膜などが露出している。このエッジリンス90とは、ウェハ51の外周部を被覆しているフォトレジストを除去する工程である。
このように、エッジリンス90によりウェハ51上に積層した諸々の膜が外周部で露出すると、ポリシリコン膜56aやアルミニウム膜58dなどの導電膜には、メッキ工程でメッキ金属が異常析出する。この異常析出物91がメッキ処理中やその後の工程で剥がれて半導体チップ(以下、単にチップという)面に付着すると、製造したFS−IGBTなどの半導体装置の信頼性を低下させる。それを防止するためにウェハ51の外周部をポリイミド76で被覆してウェハ51の外周部がメッキされないようにする。
(理由2)図16に示すように、ウェハ51全域にポリイミド76が被覆していない場合は、無効チップ72のアルミ電極58aもメッキ金属92(ニッケル膜、金膜など)でメッキされることになる。そうすると、メッキされる領域が大きくなり、メッキ液の薬液ライフが短縮し製造コストが増大する。それを防止するために有効チップ71以外の箇所をポリイミド76で被覆する。尚、絶縁膜57aは耐圧構造部70上とダイシングライン73上を被覆している。
また、特許文献1では、ダイシングラインで互いに隔てられた複数のチップが形成されたウェハの主面にレジストからなるパッシベーション膜を形成した後、ウェハの外周部から数mmの領域にパッシベーション膜を残しつつ、ダイシングライン上のパッシベーション膜を除去し、その後で、ウェハの主面に保護テープを粘着して、ウェハの裏面を研削することが開示されている。こうすることで、ダイシングラインと保護テープの隙間をウェハの外周部に達するまでに閉じて、ウェハの裏面研削時における研削水の浸入を防ぎ、研削水に混入しているSiくずによるチップのパッド部で汚染を防止できることが記載されている。
特開2007−36129号公報
しかしながら、上述した従来の技術は、ブレード82でダイシングライン73をダイシングするときに、ポリイミド76の端部76bの段差付近でウェハ51に異常な応力が加わり、ダイシングテープ81と接着しているウェハ51の裏面にクラック83を発生させることがあるという問題があった(図17を参照)。図17は、ダイシング時にポリイミドに起因するクラックが発生する様子を示す説明図である。図17において、(a)は要部平面図、(b)はダイシングライン73に沿った要部断面図を示している。尚、図17においては図示を省略するが、ウェハ51の表側のダイシングライン73上には絶縁膜57aが形成されており、裏面には裏面電極であるコレクタ電極62が形成されている。このクラック83は、有効チップ71のA部に延伸して、有効チップ71の特性劣化や信頼性の低下などを引き起こす一因となる。
また、前記の特許文献1は、ウェハを薄膜化するときの研削液が、ウェハ表面に回り込まないように、ウェハの外周部をレジスト膜で囲むことについては記載されているが、素子の表面電極(アルミ電極)上にメッキ膜を被覆し、その後のダイシングで、有効チップの裏面にポリイミドに起因するクラックが発生しないようにする方策については記載されておらず、ポリイミドに起因するクラックが発生することを抑制することはできないという問題があった。
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、ダイシングラインに沿ってブレードでウェハをダイシングするときに、ポリイミドに起因するクラックの発生を抑制し、ウェハの外周部に発生するメッキの異常析出を抑制し、メッキ液の薬液ライフの延長を図り製造コストを低減できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、この発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの第1主面の周囲に無効チップを形成する工程と、前記無効チップで囲まれた領域に有効チップを形成する工程と、前記有効チップ上と前記無効チップ上とに表面電極を形成する工程と、前記有効チップおよび前記無効チップをそれぞれ区画するダイシングライン上に絶縁膜を配置する工程と、前記半導体ウェハの第2主面に裏面電極を形成する工程と、前記半導体ウェハの外周端から内側へ向かって連続して前記無効チップを覆うとともに、前記無効チップに挟まれたダイシングライン上であって前記半導体ウェハの外周端から前記有効チップに対して所定の距離離れた部分までを連続して覆うように、前記半導体ウェハの前記第1主面の外周部を前記半導体ウェハの外周端から所定の幅で覆うポリイミドを形成する工程と、前記有効チップ上に形成された前記表面電極上にメッキで金属膜を被覆する工程と、前記ダイシングラインに沿ってブレードで前記半導体ウェハを切断し半導体チップにする工程と、を含んだことを特徴とする。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの第1主面の周囲に無効チップを形成する工程と、前記無効チップで囲まれた領域に有効チップを形成する工程と、前記有効チップ上と前記無効チップ上とに表面電極を形成する工程と、前記有効チップおよび前記無効チップをそれぞれ区画するダイシングライン上に絶縁膜を配置する工程と、前記半導体ウェハの第2主面に裏面電極を形成する工程と、前記半導体ウェハの第1主面の外周部を前記半導体ウェハの外周端から所定の幅で覆うポリイミドを形成する工程と、前記有効チップ上に配置される前記表面電極上にメッキで金属膜を被覆する工程と、を含み、前記ポリイミドを形成する工程は、前記半導体ウェハの外周端から内側へ向かって連続して前記無効チップを覆うとともに、前記ダイシングラインについて、最初に切断する方向とこれに交差する方向および最初に切断する方向の切り終える側を予め定め、最初に切断する方向のダイシングラインの切り終える側の無効チップに挟まれたダイシングライン上を、半導体ウェハの外周端から有効チップに対して所定の距離離れた部分までを連続して覆うポリイミドを形成し、前記最初に切断する方向のダイシングラインに沿って前記ブレードで前記半導体ウェハを切断し半導体チップにすることを特徴とする。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの第1主面の周囲に無効チップを形成する工程と、前記無効チップで囲まれた領域に有効チップを形成する工程と、前記有効チップ上に表面電極を形成する工程と、前記無効チップ上に絶縁膜を形成する工程と、前記有効チップおよび前記無効チップをそれぞれ区画するダイシングライン上に前記絶縁膜を延在して配置する工程と、前記半導体ウェハの第2主面に裏面電極を形成する工程と、前記半導体ウェハの外周端から前記有効チップに対して所定の距離離れた部分までを連続して覆うように、前記半導体ウェハの第1主面の外周部を前記半導体ウェハの外周端から所定の幅で覆うポリイミドを形成する工程と、前記有効チップ上に配置される前記表面電極上にメッキで金属膜を被覆する工程と、前記ダイシングラインに沿ってブレードで前記半導体ウェハを切断し半導体チップにする工程と、を含んだことを特徴とする。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記半導体ウェハを外周端から覆うポリイミドの前記所定の幅は、2mm以上10mm以下であることを特徴とする。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記半導体ウェハを外周端から覆うポリイミドの前記所定の幅は、5mm以上10mm以下であることを特徴とする。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記有効チップと前記ポリイミドとの所定の距離は、2mm以上であることを特徴とする。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記表面電極がアルミ電極であり、前記絶縁膜が酸化膜であり、前記金属膜がニッケル膜に金膜を積層したメッキ膜であり、前記メッキが無電解メッキであり、前記裏面電極がアルミニウム膜、ニッケル膜および金膜の積層膜であることを特徴とする。
図1は、この発明の第1実施例の半導体装置の要部製造工程を示す説明図(その1)である。 図2は、この発明の第1実施例の半導体装置の要部製造工程を示す説明図(その2)である。 図3は、この発明の第1実施例の半導体装置の要部製造工程を示す説明図(その3)である。 図4は、この発明の第1実施例の半導体装置の要部製造工程を示す説明図(その4)である。 図5は、この発明の第1実施例の半導体装置の要部製造工程を示す説明図(その5)である。 図6は、この発明の第1実施例の半導体装置の要部製造工程を示す説明図(その6)である。 図7は、この発明の第1実施例の半導体装置の要部製造工程を示す説明図(その7)である。 図8は、この発明にかかる実施の形態1の半導体装置の要部(セル)断面を示す説明図である。 図9は、ウェハの裏面に発生するクラックの状態を説明する図(その1)である。 図10は、ウェハの裏面に発生するクラックの状態を説明する図(その2)である。 図11は、この発明にかかる半導体装置の製造方法の実施の形態2を示す要部製造工程図である。 図12は、この発明にかかる半導体装置の製造方法の実施の形態3を示す要部製造工程図である。 図13は、FS−IGBTの要部断面構造を示す説明図である。 図14は、従来のウェハを示す説明図である。 図15は、エッジリンスを施したウェハの構成を示す説明図である。 図16は、ポリイミドを形成しないウェハの構成を示す説明図である。 図17は、ダイシング時にポリイミドに起因するクラックが発生する様子を示す説明図である。
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の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。以下の実施の形態の説明および添付図面において、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。
(実施の形態1)
まず、この発明にかかる半導体装置の製造方法の実施の形態1について説明する。図1、図2、図3、図4、図5、図6および図7は、この発明にかかる実施の形態1の半導体装置の要部製造工程を示す説明図である。図8は、この発明にかかる実施の形態1の半導体装置の要部(セル)断面を示す説明図である。図1〜図7においては、この発明にかかる実施の形態1の半導体装置の製造方法にしたがって製造した半導体装置の要部を、工程順に示している。図8においては、この発明にかかる実施の形態1の半導体装置の一例としてFS−IGBTを示している。FS−IGBTの構成は、図14のFS−IGBTと同じであるため、その詳細な説明は省略する。
図1〜図8において、符号1aはnシリコン基板(ウェハ1)、符号2はpウェル層、符号3はトレンチ、符号4はnエミッタ層、符号5はゲート酸化膜、符号6はゲート電極、符号7は層間絶縁膜、符号8はエミッタ電極、符号8aはアルミ電極、符号8bはニッケル膜、符号8cは金膜、符号10はn−FS層、符号11はpコレクタ層、および、符号12はコレクタ電極を示している。尚、図8ではゲートパッドは図示していない。エミッタ電極8は、アルミ電極8aと、当該アルミ電極8aを被覆するニッケル膜8bおよび金膜8cで構成される。以下に、図8のFS−IGBTの製造工程を図1〜図7を用いて説明する。
(1)図1に示すように、nシリコン基板1a(ウェハ1)のおもて面側に、pウェル層2、nエミッタ層4、ゲート電極6およびアルミ電極8a(表面電極であり、エミッタ電極8の一部)などの表面構造部9を形成する。ゲート電極6とアルミ電極8aの間には、層間絶縁膜7が形成されている。尚、アルミ電極8aはアルミニウム(Al)膜以外にアルミ・シリコン(Al−Si)膜またはアルミ・シリコン・銅(Al−Si−Cu)膜で形成することができる。
(2)図2に示すように、表面に保護テープ9aを貼り、裏面1bを研削した後、保護テープ9aを剥離する。さらに、この研削面をウェットエッチングする。このウェットエッチングにより、厚いウェハ(nシリコン基板)1aを、例えば、150μm程度の厚さの薄いウェハ1にする。尚、この厚さはFS−IGBTの耐圧で異なる。
(3)図3に示すように、裏面1bにリンとボロンをイオン注入し、アニールして、n−FS層10とpコレクタ層11を形成する。
(4)図4は本実施例のウェハを示しており、ポリイミドまで形成したウェハの構成を示している。図4において、(a)は要部平面図、(b)は(a)をX1−X1で切断した要部断面図、(c)は(a)をX2−X2で切断した要部断面図を示している。図4に示すように、ウェハ1上面全域に15μm程度の厚さにポリイミド(外周部のポリイミドが25、それに続く内側のポリイミドが26)を塗布する。その後、ウェハ1の外周部のポリイミド25と無効チップ22上のポリイミド26は残した状態で、有効チップ21のアルミ電極8a上を被覆しているポリイミド26と絶縁膜7aで被覆されたダイシングライン23上のポリイミド26をそれぞれ除去する。絶縁膜7aは層間絶縁膜7と同時に形成する絶縁膜やフィールド酸化膜などである。
図4における(b)では有効チップ21の耐圧構造部20(例えば、リサーフ構造など)が絶縁膜7aで被覆されており、さらにその絶縁膜7a上がポリイミド26で被覆された場合を示しているが、図4に示すように耐圧構造部20が絶縁膜7aで全面が被覆されている場合には、無効チップ22のエミッタ電極8a上のみを被覆するようにし、有効チップ21のエミッタ電極8aと絶縁膜7aを露出させてもよい。また、図示を省略するが、耐圧構造部20としてガードリングなど金属電極が露出している場合には、後の工程で耐圧構造部20の金属電極へのメッキ膜の析出を防ぎ耐圧構造を保護するために、耐圧構造部20上もポリイミド26で被覆する。
尚、有効チップ21とはウェハ1の中央に配置されチップ化したときに有効となるチップのことである。具体的に説明すると外周部のポリイミド25の端部25aからの距離Lが2mm以上離れたチップのことである。一方、無効チップ22とはウェハ1の外周に配置され、角が欠落したり、成膜などの必要なプロセスが不完全になってしまい、素子として役に立たないチップのことである。
ダイシングライン23上のポリイミド26を除去した箇所は、無効チップ22に挟まれたダイシングライン23まで伸びている(符号28が伸びている箇所である)。この除去した箇所からは絶縁膜7aが露出している。この絶縁膜7aは、例えば、BPSG(ボロンリンガラス)膜などである。
また、ウェハ1の外周部に形成されるポリイミド25において、ウェハ端部1cからの幅Wを2mm以上とする。この幅Wが2mm未満では、従来技術で説明したようにエッジリンスでシリコンまたはポリシリコンが露出して、そこにメッキ膜の異常析出が起こる場合が生じる。また、この幅Wを5mm以上にすると、エッジリンスで露出したポリシリコンやシリコンがさらに確実に被覆されるので好ましい。しかし、この幅Wを広げ過ぎると有効チップ21の取れ数が減少するので広くても10mm程度以内とするのがよい。
また、ダイシングに際して発生したこのクラック(図9における符号33を参照)が有効チップ21の裏面にも広がる場合があり、悪影響を及ぼすことがある。そのため、有効チップ21と外周部のポリイミド25との最小距離Wを2mm以上とする。2mm未満になると、ダイシングライン23で発生したクラック33が有効チップ21に達する場合がある。尚、前記のダイシングライン23の幅は、例えば、80μm程度である。有効チップ21の裏面に発生するクラックについては、後述する(図9を参照)。尚、図4において、符号24はダイシングライン23の中心線、符号27はオリエンテーションフラット(OF)を示している。
(5)図5に示すように、ウェハ1の裏面1bにスパッタで裏面電極(コレクタ電極12)を形成する。このコレクタ電極12はウェハ1面からアルミ膜12a(またはアルミ・シリコン膜)/チタン膜12b/ニッケル膜12c/金膜12dの積層膜で構成される。
(6)図6に示すように、ウェハ1の裏面1bのコレクタ電極12をガラス板29に貼り付け、全体を無電解メッキ層に入れて、ウェハ表面のアルミ電極8a上にニッケル膜8b、金膜8cを順次無電解メッキしてエミッタ電極8が形成される。アルミ電極8aの表面をニッケル膜8bと金膜8cとするのは外部導出導体(外部リード配線)との半田付けで必要となるためである。
前記の(2)の工程の前に(4)の工程を行う場合もある。その場合は(1)、(4)、(2)、(3)、(5)および(6)の工程順になる。また、(1)のアルミ電極8aを形成する工程を(3)の工程の後で行う場合もある。
(7)図7に示すように、ダイシングライン23に沿って例えば、直径が50mm程度のブレード32(ダイアモンドカッター)でウェハ1のダイシングライン23の中心線24に沿ってダイシング(切断)してチップ化する。尚、ブレード32の刃でダイシングライン23をダイシングしたときの切断幅(ダイシング幅)は、例えば、40μm程度である。尚、図7は、ウェハ1に対し図7の上方から下方のOF27に向って矢印で示す方向にダイシングする様子を示している。尚、図7における符号31はウェハ1を貼り付けるダイシングテープである。
図4に示すように、ダイシングライン23上のポリイミド26を、無効チップ22に挟まれたダイシングライン(符号28で示す箇所)まで除去することで、有効チップ21の裏面にできるクラック(図9における符号33を参照)の発生が抑制される。このクラック33の発生が抑制されることで、チッピング(クラック33が集合してウェハ1からシリコン小片が剥がれ落ちること)も抑制される。
また、無効チップ22のアルミ電極8a上にはポリイミドが被覆されているので、このアルミ電極8aはメッキされない。そのためメッキされる領域(メッキの析出面積)が狭くなり、無電解メッキ液の薬液ライフを延長できる。その結果、製造コストを低減することができる。
また、ウェハ1の外周部をポリイミド25で被覆することで、エッジリンスで露出したシリコンやポリシリコンがポリイミド25で被覆される。その結果、ウェハ1の外周部でのメッキの異常析出が防止される。また、ウェハ1の外周部をポリイミド25で被覆することで、クラック33の発生が防止されるため、チップ強度が高まり、製品の信頼性を高めることができる。
つぎに、従来の図14に相当するポリイミドのパターンでダイシングでのウェハ1の裏面に発生するクラック33の状態を詳細に調査した結果について説明する。尚、このポリイミド26のパターンは、無効チップ22に挟まれたダイシングライン23上にもポリイミド26が被覆されている。したがって、図9における符号26bは図14における符号76bに相当する。
図9は、ウェハ1の裏面に発生するクラック33の状態を説明する図(その1)である。図9においては、縦および横のいずれのダイシングライン23もダイシングしていない場合で、最初にダイシングライン23をダイシングする状態であって、(a)はウェハ端部1cからブレード32が挿入された場合(切断開始)の図、(b)はウェハ端部1cからブレード32が離れる場合(切断終了)の図を示している。尚、無効チップ22に挟まれたダイシングライン23上はポリイミド25,26で被覆されている。また、外周部のポリイミド25の幅Wは2mmである。ウェハ1にはエミッタ電極8やコレクタ電極12が形成されているが説明を簡略にするため省略した。
図9の(a)に示すように、ウェハ端部1cからクラック33が導入され、ポリイミド直下26a内でクラック33が終了している。また、図9の(b)に示すように、ポリイミド直下26aになる手前(ポリイミド端部26b)からクラック33が導入され、ポリイミド直下26a内でクラック33が終了している。手前の距離Tは2mm未満であり、殆どが1mm程度である。
図9の(a)の場合、クラック33がポリイミド直下26a内で起こっているので、このクラック33は有効チップ21まで延伸していない。一方、図9の(b)の場合のようにポリイミド直下26aになる前からクラック33が開始されており、クラック33がダイシングライン23上のポリイミド26に近接すると、有効チップ21の裏面へクラック33が延伸する可能性がある。
図10は、ウェハ1の裏面に発生するクラック33の状態を説明する図(その2)である。図10においては、縦、横のうちどちらかのダイシングライン23をブレード32で切断(ダイシング)した後に、この切断後のダイシングライン23aと直交するまだ切断されていないダイシングライン23に沿って切断(ダイシング)する(切断後は切断されたダイシングライン23aとなる)とき、この切断でウェハ1裏面に発生するクラック33の状態を示しており、(a)はウェハ端部1cからブレード32が挿入された場合(切断開始)の図、(b)はウェハ端部1cからブレード32が離れる場合(切断終了)の図を示している。
図10の(a)に示すように、ウェハ端部1cからクラック33が導入され、ポリイミド直下26a内でクラック33が終了している。また、図10の(b)に示すように、ポリイミド直下26a内からクラック33が導入され、ポリイミド直下26a内でクラック33が終了している。図10の場合は、いずれの場合もポリイミド直下26a内でクラック33が発生しており、有効チップ21にクラック33が到達しないので有効チップ21へ悪影響を及ぼさない。
前記のことから、ポリイミド直下26a内から離れてクラック33が発生する箇所は、最初にブレード32を挿入したダイシングライン23でブレード32がウェハ1から離れる箇所である。それを踏まえて、クラック33の発生を抑制した例をつぎの実施の形態2で説明する。
(実施の形態2)
つぎに、この発明にかかる半導体装置の製造方法の実施の形態2について説明する。図11は、この発明にかかる半導体装置の製造方法の実施の形態2を示す要部製造工程図である。図11において、(a)は要部平面図、(b)は(a)をX1−X1で切断した要部断面図、(c)は(a)をX2−X2で切断した要部断面図を示している。
実施の形態2は、上述した(4)の工程において、最初にブレード32が挿入されたダイシングライン23の終点付近の無効チップ22に挟まれたダイシングライン23上のポリイミド26を除去し、その他の無効チップ22と隣接するダイシングライン23上のポリイミドを残した点が、実施の形態1と異なる。
図11では、カッコで示す数字(1)〜(13)はダイシングの順番を示し、矢印はダイシング方向を示す。まず縦方向のダイシングライン23の1番から7番まで((1)から(7)まで)をダイシングする。この方向を最初に切断する方向とする。その後、横方向のダイシングライン23の8番から13番まで((8)から(13)まで)をダイシングする。縦方向の1番から7番のダイシングライン23でウェハ1の上端がブレード32挿入箇所であり、ウェハ1の下端のOF27がブレード32の終点箇所である。この終点箇所のダイシングライン23上の外周部のポリイミド25を残して内側のポリイミド26を除去する(図11におけるB部の領域)。
ブレード32で切り終わる側のダイシングライン23(B部)上に外周部のポリイミド25を除いてポリイミド26が形成されていないので、クラック33は無効チップ22に挟まれたダイシングライン23の外周部のポリイミド直下26aと、このポリイミド端部25aから距離Tが1mm程度(大きくても2mm未満)で発生する。
有効チップ21はポリイミド端部25aから2mm以上離れている(図4で示した距離L)ので、外周部のポリイミド直下26aで発生したクラック33は有効チップ21には到達しない。そのため、有効チップ21に悪影響を及ぼさない。
横方向の8番から13番のダイシングライン23をブレード32で切断するときには、縦方向の1番から7番のダイシングライン23aは切断された後なので、有効チップ21と無効チップ22とを区画する縦方向のダイシングライン23aは切断済みである。そのため、横方向の8番から13番の切断によってクラック33はポリイミド直下26a内で発生したとしても、このクラックが、切断済みのダイシングラインを越えて有効チップ21に到達することはない。そのため、有効チップ21に悪影響を及ぼさない。
よって、最初に切断する方向に交差する方向のダイシングラインを切り終える側の、無効チップに挟まれたダイシングライン上には、図11の(a)に示すBのような、ポリイミドを形成しない領域を設けなくてもよい。
尚、この実施の形態2の場合は、ウェハ1を切断するときにブレード32を導入する箇所の位置や、縦、横のダイシングライン23(23a)のどちらを先に切断するかが決まっている場合に有効な方法である。
上記実施の形態では、縦方向(オリエンテーションフラット27に向かう方向)を最初の切断方向としたが、切断方向はこれに限らない。図11に示した切断方向とは逆の縦方向(オリエンテーションフラット27から切り始める方向)でもよいし、横方向(オリエンテーションフラット27に平行な方向)を最初の切断方向としてもよい。あるいは、チップがオリエンテーションフラット27に対して傾斜して配置されている場合は、最初の切断方向とこれに交差する切断方向の順を予め決定すればよい。
上記のように、予め、最初の切断方向を決定している場合、最初の切断方向のダイシングラインについて、切り終える側の無効チップに挟まれたダイシングライン上を、半導体ウェハの外周端から有効チップに対して所定の距離離れた部分までを連続して覆うようにする。言い換えると、切り終える側の無効チップに挟まれたダイシングライン上は、有効チップから所定の距離の部分は、ポリイミドを形成しないようにする。切断方向の順序を予め決めない場合には実施の形態1の方法を適用するとよい。
(実施の形態3)
つぎに、この発明にかかる半導体装置の製造方法の実施の形態3について説明する。図12は、この発明にかかる半導体装置の製造方法の実施の形態3を示す要部製造工程図である。図12において、(a)は要部平面図、(b)は(a)をX1−X1で切断した要部断面図、(c)は(a)をX2−X2で切断した要部断面図を示している。実施の形態3は、上述した(4)の工程において、無効チップ22の表面にアルミ電極8aを形成せずにダイシングライン23上の絶縁膜7aを延在させて被覆した点が、実施の形態1と異なる。
実施の形態3の半導体装置の製造方法によれば、上述した(4)の工程において、ウェハ1の外周部にのみポリイミド25を被覆する。このため、クラック33は、このポリイミド直下26aで発生するか、ポリイミド端部25aから内側に入った場合にも当該ポリイミド端部25aから1mm程度内側に入った箇所までしか到達しない。有効チップ21はポリイミド端部25aから2mm以上離すようにしているので、クラック33は有効チップ21には到達せず有効チップ21へ悪影響を及ぼさない。
また、無効チップ22上にはアルミ電極8aは形成されず絶縁膜7aが被覆されているのでメッキされない。そのため、無電解メッキ液の薬液ライフが延長できて、製造コストを低減することができる。また、ウェハ1の外周部はポリイミド25で被覆されているので、無電解メッキによる異常析出は起こらない。
尚、上述した実施の形態1、実施の形態2および実施の形態3においては、この発明にかかる半導体装置の製造方法をFS−IGBTの製造に適用した例について説明したが、この発明にかかる半導体装置の製造方法は前記したFS−IGBTの製造に限るものではない。この発明にかかる半導体装置の製造方法は、FS−IGBT以外のIGBTやMOSFETおよびダイオードなどの製造にも適用できる。
以上説明したように、この発明によれば、ウェハの外周部と無効チップ上をそれぞれポリイミドで被覆し、無効チップに挟まれたダイシングライン上のポリイミドを除去することで、ブレードによるダイシングで有効チップの裏面に発生するクラックを抑制することができる。
また、この発明によれば、ウェハの外周側壁をポリイミドで被覆することで、ウェハの外周部に発生する無電解メッキによる異常析出を抑制できる。
また、この発明によれば、無効チップの箇所をポリイミドで被覆することで、この箇所がメッキされるのを防止できて、メッキ液の薬液ライフを延長できて、製造コストを低減することができる。
また、この発明によれば、ウェハの外周部をポリイミドで被覆し、無効チップ上面を全域に亘って酸化膜で被覆することで、ブレードによるダイシングで有効チップの裏面に発生するクラックを抑制し、ウェハの外周側壁に発生する無電解メッキによる異常析出を抑制し、さらに、メッキ液の薬液ライフを延長できて、製造コストを低減することができる。
以上のように、この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、ブレードによるダイシングによって半導体ウェハ(以下、単にウェハと称す)を製造する半導体装置の製造方法に適している。
1 ウェハ(薄い)
1a ウェハ(厚い)
1b ウェハの裏面
1c ウェハの端部
2 pウェル層
3 トレンチ
4 nエミッタ層
5 ゲート酸化膜
6 ゲート電極
7 層間絶縁膜
7a 絶縁膜
8 エミッタ電極
8a アルミ電極
8b ニッケル膜
8c 金膜
9 表面構造部
10 n−FS層
11 pコレクタ層
12 コレクタ電極
12a アルミ膜
12b チタン膜
12c ニッケル膜
12d 金膜
20 耐圧構造部
21 有効チップ
22 無効チップ
23 ダイシングライン
24 中心線
25 ポリイミド(外周部)
25a ポリイミド25の端部
26 ポリイミド(内側)
26a ポリイミド直下
26b ポリイミド26の端部
27 オリエンテーションフラット(OF)
28 伸びている箇所
29 ガラス板
31 ダイシングテープ
32 ブレード
33 クラック

Claims (5)

  1. 半導体ウェハの第1主面の周囲に無効チップを形成する工程と、
    前記無効チップで囲まれた領域に有効チップを形成する工程と、
    前記有効チップ上と前記無効チップ上とに表面電極を形成する工程と、
    前記有効チップおよび前記無効チップをそれぞれ区画するダイシングライン上に絶縁膜を配置する工程と、
    前記半導体ウェハの第2主面に裏面電極を形成する工程と、
    前記半導体ウェハの第1主面の外周部を前記半導体ウェハの外周端から所定の幅で覆うポリイミドを形成する工程と、
    前記有効チップ上に配置される前記表面電極上にメッキで金属膜を被覆する工程と、
    を含み、
    前記ポリイミドを形成する工程は、前記半導体ウェハの外周端から内側へ向かって連続して前記無効チップを覆うとともに、
    前記ダイシングラインについて、最初に切断する方向とこれに交差する方向および最初に切断する方向の切り終える側を予め定め、最初に切断する方向のダイシングラインの切り終える側の無効チップに挟まれたダイシングライン上を、半導体ウェハの外周端から有効チップに対して所定の距離離れた部分までを連続して覆うポリイミドを形成し、
    前記最初に切断する方向のダイシングラインに沿ってブレードで前記半導体ウェハを切断し半導体チップにすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記半導体ウェハを外周端から覆うポリイミドの前記所定の幅は、2mm以上10mm以下である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. 前記半導体ウェハを外周端から覆うポリイミドの前記所定の幅は、5mm以上10mm以下である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。
  4. 前記有効チップと前記ポリイミドとの所定の距離は、2mm以上である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。
  5. 前記表面電極がアルミ電極であり、
    前記絶縁膜が酸化膜であり、
    前記金属膜がニッケル膜に金膜を積層したメッキ膜であり、
    前記メッキが無電解メッキであり、
    前記裏面電極がアルミニウム膜、ニッケル膜および金膜の積層膜である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。
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