JP6076227B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、より特定的には、半導体ウエハに印字する工程を備える半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of printing on a semiconductor wafer.

電力用半導体素子であるパワーデバイスは大容量の電力を制御する無接点のスイッチとして、省エネルギー化が進むエアコン、冷蔵庫、洗濯機などの家電製品のインバータ回路や、新幹線、地下鉄などの電車のモータ制御に応用されている。さらに近年では地球環境保護の観点から、電気モータおよびエンジンを併用して走るハイブリッド・カーのインバータ・コンバータ制御の用途や太陽光、風力発電用のコンバータの用途などその応用分野を広げている。   Power devices, which are power semiconductor elements, are contactless switches that control large-capacity power. They are inverter circuits for home appliances such as air conditioners, refrigerators, and washing machines that are saving energy, and motor control for trains such as Shinkansen and subways. Has been applied. Furthermore, in recent years, from the viewpoint of protecting the global environment, the application fields such as inverter / converter control for hybrid cars that run in combination with electric motors and engines, and converters for solar and wind power generation have been expanded.

具体的なスイッチング素子としては、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やダイオードなどがある。また一部の分野ではシリコンカーバイド(SiC:Silicon Carbide)に代表される化合物半導体もウエハの素材として用いられるが、加工の容易さや安価さから現在最も用いられているのはシリコンウエハである。   Specific switching elements include an insulated gate bipolar transistor (IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), and a diode. In some fields, compound semiconductors typified by silicon carbide (SiC) are also used as wafer materials, but silicon wafers are currently most used because of their ease of processing and low cost.

シリコンウエハはその製造方法により種々のウエハに分類することができる。パワーデバイスの用途に用いられるウエハは、主にエピタキシャルウエハ、単結晶ウエハや拡散ウエハなどである。エピタキシャルウエハは、低抵抗の単結晶ウエハの上にエピタキシャル成長により所定厚みの高抵抗層を形成したものである。このエピタキシャルウエハは比較的大口径品を入手可能であり、従来からIGBTなどに用いられる。   Silicon wafers can be classified into various wafers according to the manufacturing method. Wafers used for power device applications are mainly epitaxial wafers, single crystal wafers, diffusion wafers, and the like. The epitaxial wafer is obtained by forming a high-resistance layer having a predetermined thickness on a low-resistance single crystal wafer by epitaxial growth. This epitaxial wafer is available in a relatively large diameter and is conventionally used for IGBTs and the like.

単結晶ウエハは全域が高抵抗層により構成されたものであり、IGBTなどのデバイスに用いられる。またデバイスの耐圧が600Vや1200Vの場合には、ウエハプロセス技術により単結晶ウエハの最終的な厚みを百数十ミクロン以下にする必要がある。   The single crystal wafer is composed of a high resistance layer throughout and is used for devices such as IGBTs. When the device withstand voltage is 600 V or 1200 V, the final thickness of the single crystal wafer needs to be set to a few hundred tens of microns or less by the wafer process technology.

拡散ウエハは高抵抗の単結晶ウエハの片側に拡散層による低抵抗層を設けたものであり、デバイスに必要な所定厚みの高抵抗層および低抵抗層によりハンドリングを容易にしたものである。この拡散ウエハは大口径品を入手することは困難であり、ダイオードや一部のMOSFETに用いられる。   The diffusion wafer is obtained by providing a low resistance layer by a diffusion layer on one side of a high resistance single crystal wafer, and handling is facilitated by a high resistance layer and a low resistance layer having a predetermined thickness necessary for the device. It is difficult to obtain a large-diameter product for this diffusion wafer, and it is used for diodes and some MOSFETs.

また従来では、主にエピタキシャルウエハがIGBT用のウエハとして用いられてきたが、最近ではウエハプロセス技術の進歩により単結晶ウエハも使用され始めている。たとえば、1200V耐圧品ではウエハ厚みを約120μm、600V耐圧品ではウエハ厚みを約60μmの素子に仕上げて電気的特性面での改善を達成することが最近のトレンドになっている。さらに単結晶ウエハを用いたデバイス製造は、IGBTだけでなくダイオードやその他の半導体素子の製造においても主流になってきており、今後パワーデバイスにおいて単結晶ウエハが占める比重が向上していくものと考えられる。   Conventionally, epitaxial wafers have been mainly used as IGBT wafers, but single crystal wafers have recently started to be used due to advances in wafer process technology. For example, a recent trend is to achieve an improvement in electrical characteristics by finishing an element having a wafer thickness of about 120 μm in a 1200V withstand voltage product and a wafer thickness of about 60 μm in a 600V withstand voltage product. Furthermore, device manufacturing using single crystal wafers has become mainstream not only for IGBT but also for manufacturing diodes and other semiconductor elements, and it is considered that the specific gravity of single crystal wafers in power devices will increase in the future. It is done.

またパワーデバイスの製造においては、デバイスの耐圧に応じた抵抗率を有する単結晶が必要になる。たとえば1200V耐圧品では60Ω・cm程度の抵抗率を有する単結晶が必要になり、600V耐圧品では30Ω・cm程度の抵抗率を有する単結晶が必要になる。N型のシリコン単結晶では、リンなどのN型不純物を抵抗率に応じて精度良く(±10%以内の範囲で)ドーピングする必要がある。   In manufacturing a power device, a single crystal having a resistivity corresponding to the breakdown voltage of the device is required. For example, a 1200 V withstand voltage product requires a single crystal having a resistivity of about 60 Ω · cm, and a 600 V withstand voltage product requires a single crystal having a resistivity of about 30 Ω · cm. In an N-type silicon single crystal, it is necessary to dope an N-type impurity such as phosphorus accurately (within a range of ± 10%) according to the resistivity.

シリコン単結晶の製法としてはCZ(Czochralski)法が最も良く知られている。この製法は、石英ルツボ中に原材料となる多結晶シリコンとドーパントとなるリンを入れ、加熱溶融した原材料の表面に種結晶を接触させて単結晶シリコンを成長させる方法である。しかし、この製法では不純物の偏析により単結晶インゴットの長さ方向における抵抗率が変化するため、単結晶インゴットの長さ方向の全域において抵抗率のばらつきを±10%以内の範囲にすることは困難である。   The CZ (Czochralski) method is best known as a method for producing a silicon single crystal. This manufacturing method is a method in which polycrystalline silicon as a raw material and phosphorus as a dopant are placed in a quartz crucible, and a seed crystal is brought into contact with the surface of the heat-melted raw material to grow single crystal silicon. However, in this manufacturing method, the resistivity in the length direction of the single crystal ingot changes due to segregation of impurities, so it is difficult to make the variation in resistivity within a range of ± 10% in the entire length direction of the single crystal ingot. It is.

他のシリコン単結晶の製法であるFZ(Floating Zone)法は、原材料となる棒状の多結晶シリコンの一端をリング状の高周波加熱コイルにより加熱溶融させ、溶融部分に種結晶を接触させて一端から多端へ向かい溶融部分を移動させることにより一本の単結晶を得る方法である。この製法では、溶融部分にホスフィンなどのガスを供給することによりリンがドーピングされるため、長さ方向における全域にわたり目標とする抵抗率を得ることができる。しかしこの製法では、溶融したシリコンメルトの体積が小さく熱的に不安定であるため、ウエハの面内方向において抵抗率のばらつきが生じるという特徴がある。   FZ (Floating Zone) method, which is another silicon single crystal manufacturing method, heats and melts one end of rod-shaped polycrystalline silicon as a raw material with a ring-shaped high-frequency heating coil, and makes a seed crystal contact the molten portion from one end. In this method, a single crystal is obtained by moving a molten portion toward multiple ends. In this manufacturing method, phosphorus is doped by supplying a gas such as phosphine to the molten portion, so that a target resistivity can be obtained over the entire region in the length direction. However, this manufacturing method is characterized in that the variation in resistivity occurs in the in-plane direction of the wafer because the volume of the molten silicon melt is small and thermally unstable.

また上記問題を解決するための不純物ドーピング方法としてNTD(Neutron Transmutation Doping)法がある。この方法では、不純物がドープされていない単結晶シリコンが原子炉中に設置され、これに熱中性子が照射される。これにより下記の式(1)に示す原子核変換反応が起こり、シリコン単結晶中にリンがドープされる。なお式(1)において、「30Si」および「31Si」はシリコン原子の同位体をそれぞれ示し、「31P」はリン原子を示し、「n」は熱中性子を示し、βはベータ線を示している。
[30Si+n] → 31Si → [31P+β]・・・(1)
しかしこのNTD法では単結晶中にリンを均一にドープすることができる一方で、単結晶中に放射線損傷が発生するという問題がある。この放射線損傷は、原子炉内の高速中性子が単結晶シリコンに衝突して格子点に位置する原子が弾き出された場合に、空の格子点と弾き出された原子との対として形成されるものである。放射線損傷が発生した単結晶シリコンではライフタイムの著しい低下や抵抗率の上昇などが見られるため、半導体として使用することが困難になる。そのため、NTD法によりドーピングした後のインゴットの抵抗率の測定を行うために、数百℃以上の高温でアニールして放射線損傷を回復する処理が行われている。
As an impurity doping method for solving the above problem, there is an NTD (Neutron Transmutation Doping) method. In this method, single crystal silicon that is not doped with impurities is placed in a nuclear reactor and irradiated with thermal neutrons. Thereby, the nuclear conversion reaction shown in the following formula (1) occurs, and phosphorus is doped in the silicon single crystal. In the formula (1), “ 30 Si” and “ 31 Si” each represent an isotope of a silicon atom, “ 31 P” represents a phosphorus atom, “n” represents a thermal neutron, and β represents a beta ray. Show.
[30 Si + n] → 31 Si → [31 P + β] ··· (1)
However, the NTD method has a problem that radiation damage is generated in the single crystal while phosphorus can be uniformly doped in the single crystal. This radiation damage is formed as a pair of empty lattice points and ejected atoms when fast neutrons in the reactor collide with single crystal silicon and the atoms located at the lattice points are ejected. is there. Single crystal silicon in which radiation damage has occurred has a significant decrease in lifetime and an increase in resistivity, making it difficult to use as a semiconductor. Therefore, in order to measure the resistivity of the ingot after doping by the NTD method, a treatment for recovering radiation damage by annealing at a high temperature of several hundred degrees Celsius or higher is performed.

この回復熱処理は、中性子照射後の単結晶インゴットの状態(円柱状の塊の状態)で最も行われている(インゴットアニール)。たとえば5インチ以下の径(φ)を有する小口径のインゴットでは、700℃程度で数時間の熱処理が行われる。しかしインゴットの径(φ)が6インチや8インチと大きくなるのに伴い体積および熱容量が増大するため、インゴットの状態で上記回復熱処理を行うことが困難になる。そのため、熱容量が小さいウエハ状態で回復熱処理をすることが必要になる。   This recovery heat treatment is most often performed (ingot annealing) in the state of a single crystal ingot after irradiation with neutrons (a state of a cylindrical lump). For example, in a small-diameter ingot having a diameter (φ) of 5 inches or less, heat treatment is performed at about 700 ° C. for several hours. However, as the diameter (φ) of the ingot increases to 6 inches or 8 inches, the volume and the heat capacity increase, making it difficult to perform the recovery heat treatment in the ingot state. Therefore, it is necessary to perform a recovery heat treatment in a wafer state with a small heat capacity.

ウエハ状態での回復熱処理は1枚ずつウエハをボートに配列して行う必要があり、スループットの問題から全枚数実施することは困難である。そのため、抵抗率の測定に用いられるウエハに対してのみ回復熱処理が施され、その他のウエハは回復熱処理が施されずに出荷される。そして、デバイス製造工程のウエハプロセスにおける熱処理が上記回復熱処理を兼ねて実施されることにより、製造されるデバイスにおいて放射線損傷による特性上の不具合の発生を抑制することができる。   It is necessary to perform the recovery heat treatment in the wafer state by arranging the wafers one by one in the boat, and it is difficult to carry out all the wafers due to throughput problems. Therefore, the recovery heat treatment is performed only on the wafer used for the resistivity measurement, and the other wafers are shipped without being subjected to the recovery heat treatment. And the heat processing in the wafer process of a device manufacturing process is implemented also as the said recovery heat processing, and generation | occurrence | production of the malfunction on the characteristic by radiation damage can be suppressed in the manufactured device.

しかし、デバイス製造工程における最初の熱処理よりも前の工程では、放射線損傷が回復する前であるため当該放射線損傷による不具合が生じる場合がある。たとえばデバイス製造工程の最初の工程である印字工程では、放射線損傷が残存したウエハにレーザを照射することにより個々のウエハを識別、認識するための識別記号(文字、数字、コードなど)が印字される。ここで放射線損傷が残存したウエハにレーザを照射すると、ウエハ表面を溶かして印字するためのレーザ出力の一部が放射線損傷の回復のためのエネルギーとして使用される。その結果ウエハ表面を十分に溶かすことができず、視認性が良好な識別記号を印字することが困難になる。   However, in the process before the first heat treatment in the device manufacturing process, since the radiation damage is not recovered, there may be a problem due to the radiation damage. For example, in the printing process, which is the first step in the device manufacturing process, an identification symbol (letters, numbers, codes, etc.) for identifying and recognizing individual wafers is printed by irradiating the wafer with radiation damage remaining with a laser. The Here, when the wafer on which radiation damage remains is irradiated with a laser, a part of the laser output for melting and printing the wafer surface is used as energy for recovering the radiation damage. As a result, the wafer surface cannot be melted sufficiently, and it becomes difficult to print an identification symbol with good visibility.

また、レーザ出力の一部が使用されることを考慮して当該出力を予め上げておくという対策も考えられる。しかし、シリコン表面の一定の範囲を溶かすためのエネルギー以上の出力が与えられると、印字形状の崩れや厚み方向の凹凸、さらに溶けたシリコンの突沸や飛散による発塵など、半導体のウエハプロセスにおいて不都合な弊害が生じる。   Also, a measure of raising the output in advance in consideration that a part of the laser output is used may be considered. However, if an output that exceeds the energy required to melt a certain area of the silicon surface is given, it will be inconvenient in the semiconductor wafer process, such as collapse of the printed shape, unevenness in the thickness direction, and dust generation due to bumping or scattering of the molten silicon. Will cause harmful effects.

またウエハに残存する放射線損傷の程度は、NTD法において目標とする抵抗率、原子炉中に導入される減速材の種類(重水、軽水)、原子炉の構造や状態から決定される高速中性子と熱中性子との存在比率により変化する。そのため、放射線損傷の程度が異なる個々のウエハに応じてレーザ出力を設定することは困難である。   In addition, the degree of radiation damage remaining on the wafer depends on the target resistivity in the NTD method, the type of moderator introduced into the reactor (heavy water, light water), fast neutrons determined from the structure and state of the reactor It varies depending on the abundance ratio with thermal neutrons. For this reason, it is difficult to set the laser output according to individual wafers having different degrees of radiation damage.

これに対して、たとえば特開2013−38268号公報(以下、特許文献1という)では、中性子線を照射した半導体基板に熱処理を施した後、YVOレーザを照射して識別パターンを印字する方法が提案されている。 On the other hand, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2013-38268 (hereinafter referred to as Patent Document 1), a semiconductor substrate irradiated with a neutron beam is subjected to a heat treatment and then irradiated with a YVO 4 laser to print an identification pattern. Has been proposed.

特開2013−38268号公報JP 2013-38268 A

上記特許文献1において提案されている方法では、識別パターンを印字する前に熱処理を施すことにより視認性が良好な識別パターンを印字することができる。しかし、この方法ではNTD法により導入される損傷を回復させるための熱処理プロセスが印字プロセスとは別に実施されるため、これによりデバイスの製造プロセス全体の効率が低下するという問題がある。   In the method proposed in Patent Document 1, an identification pattern with good visibility can be printed by performing heat treatment before printing the identification pattern. However, in this method, since the heat treatment process for recovering the damage introduced by the NTD method is performed separately from the printing process, there is a problem in that the efficiency of the entire device manufacturing process is lowered.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造効率の低下を抑制しつつ、視認性が良い識別記号を半導体ウエハに印字することが可能な半導体装置の製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of printing an identification symbol with good visibility on a semiconductor wafer while suppressing a decrease in manufacturing efficiency. Is to provide.

本発明に従った半導体装置の製造方法は、放射線損傷が残存した半導体ウエハを準備する工程と、半導体ウエハの一方の主面において放射線損傷が残存した領域を加熱部材により加熱しつつ、加熱部材と異なるレーザ光源から上記領域にレーザ光を照射して半導体ウエハに印字する工程とを備えている。   A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of preparing a semiconductor wafer in which radiation damage remains, and a heating member while heating a region in which radiation damage remains on one main surface of the semiconductor wafer by a heating member. Irradiating the region with laser light from a different laser light source and printing on the semiconductor wafer.

本発明に従った半導体装置の製造方法によれば、製造効率の低下を抑制しつつ半導体ウエハに視認性が良好な識別記号を印字することができる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is possible to print an identification symbol with good visibility on a semiconductor wafer while suppressing a decrease in manufacturing efficiency.

本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を概略的に示すフローチャートである。3 is a flowchart schematically showing a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. シリコン単結晶ウエハを示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows a silicon single crystal wafer. 図2中の線分A−A’に沿う概略断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view taken along a line segment A-A ′ in FIG. 2. 図2中の線分A−A’に沿う他の概略断面図である。FIG. 6 is another schematic cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 2.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
まず、本発明の一実施の形態である実施の形態1について説明する。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、たとえばIGBT、MOSFETまたはダイオードなどの半導体装置が製造される。図1を参照して、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、まず工程(S10)として半導体ウエハ準備工程が実施される。
(Embodiment 1)
First, Embodiment 1 which is one embodiment of the present invention will be described. In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, for example, a semiconductor device such as an IGBT, MOSFET, or diode is manufactured. Referring to FIG. 1, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, a semiconductor wafer preparation step is first performed as a step (S10).

この工程(S10)では、まずCZ法やFZ法などにより単結晶シリコンからなるインゴット(図示しない)が作製される。次に、NTD(Neutron Transmutation Dopoing)法により作製したインゴットに対して不純物元素のドーピングが実施される。   In this step (S10), first, an ingot (not shown) made of single crystal silicon is produced by CZ method, FZ method or the like. Next, doping of an impurity element is performed on the ingot produced by the NTD (Neutron Transform Doping) method.

このNTD法では、まず単結晶シリコンからなるインゴットが原子炉中に配置される。そして、原子炉中において高速中性子が減速材によりエネルギーを失って生成した熱中性子が単結晶シリコンに照射される。これにより、単結晶シリコン中に存在する30Siが中性子照射により31Siとなり、その後ベータ(β)崩壊して安定な同位体元素である31Pに変換される。この原子核変換反応により単結晶シリコン中に不純物元素であるリンが均一にドープされる。 In this NTD method, first, an ingot made of single crystal silicon is placed in a nuclear reactor. Then, the single crystal silicon is irradiated with thermal neutrons generated by fast neutrons losing energy by the moderator in the nuclear reactor. As a result, 30 Si present in the single crystal silicon becomes 31 Si by neutron irradiation, and thereafter beta (β) decays and is converted to 31 P, which is a stable isotope element. By this nuclear conversion reaction, the impurity element phosphorus is uniformly doped in the single crystal silicon.

またこの工程(S10)では、原子炉中の高速中性子が単結晶シリコンに衝突してシリコン原子が格子点から弾き出される。これにより、空の格子点と弾き出されたシリコン原子との対からなる放射線損傷が単結晶シリコン中に形成される。   In this step (S10), fast neutrons in the nuclear reactor collide with single crystal silicon, and silicon atoms are ejected from lattice points. As a result, radiation damage consisting of pairs of empty lattice points and ejected silicon atoms is formed in the single crystal silicon.

次に、リンのドーピングが完了した単結晶シリコンからなるインゴットが所定の厚みに切断される。これにより、図2に示すシリコン単結晶ウエハ1(半導体ウエハ)が複数枚得られる。シリコン単結晶ウエハ1は円板形状を有し、端部を部分的に切り欠いたノッチ部2を有している。   Next, the ingot made of single crystal silicon, which has been doped with phosphorus, is cut into a predetermined thickness. Thereby, a plurality of silicon single crystal wafers 1 (semiconductor wafers) shown in FIG. 2 are obtained. The silicon single crystal wafer 1 has a disk shape and has a notch portion 2 with a part of the end portion notched.

シリコン単結晶ウエハ1には、NTD法によるリンのドーピング時に形成された放射線損傷が残存している。この放射線損傷は切断前のインゴット状態でのアニール処理(インゴットアニール)により回復させることが可能であるが、本実施の形態ではこのアニール処理は実施されない。そのため、放射線損傷が残存したシリコン単結晶ウエハ1が準備される。   The silicon single crystal wafer 1 still has radiation damage formed during phosphorus doping by the NTD method. This radiation damage can be recovered by an annealing process (ingot annealing) in an ingot state before cutting, but this annealing process is not performed in the present embodiment. Therefore, a silicon single crystal wafer 1 with radiation damage remaining is prepared.

次に工程(S20)として印字工程が実施される。この工程(S20)では、図2および図3を参照して、上記工程(S10)において準備されたシリコン単結晶ウエハ1に識別記号(文字、数字、コードなど)が印字される。この識別記号は、後の工程において個々のシリコン単結晶ウエハ1を識別、認識するためのものである。なお図3は、図2中の線分A−A’に沿ったシリコン単結晶ウエハ1の断面を概略的に示したものである。   Next, a printing step is performed as a step (S20). In this step (S20), with reference to FIG. 2 and FIG. 3, identification symbols (characters, numbers, codes, etc.) are printed on the silicon single crystal wafer 1 prepared in the step (S10). This identification symbol is for identifying and recognizing the individual silicon single crystal wafer 1 in a later step. FIG. 3 schematically shows a cross section of the silicon single crystal wafer 1 taken along line A-A ′ in FIG. 2.

図2を参照して、まずシリコン単結晶ウエハ1の一方の主面1aにおいて識別記号を印字すべき領域であるレーザ印字領域3が設定される。このレーザ印字領域3は、シリコン単結晶ウエハ1のデバイスを形成すべき中央領域ではなく端部側の領域に設定される。レーザ印字領域3は矩形を有していてもよいし、その他の形状を有していてもよい。またシリコン単結晶ウエハ1の全体には放射線損傷が残存しているため、レーザ印字領域3にも放射線損傷が残存している。   Referring to FIG. 2, first, a laser printing area 3, which is an area where an identification symbol is to be printed, is set on one main surface 1 a of silicon single crystal wafer 1. The laser printing area 3 is set not in the central area where the device of the silicon single crystal wafer 1 is to be formed but in the area on the end side. The laser printing area 3 may have a rectangular shape or other shape. Further, since radiation damage remains on the entire silicon single crystal wafer 1, radiation damage also remains on the laser printing region 3.

図3を参照して、次にレーザ光源4が主面1a側の領域(レーザ印字領域3の上方)に
配置されるとともに、ヒータ5(加熱部材)が主面1aとは反対側の他方の主面1b側に配置される。レーザ光源4およびヒータ5は、レーザ印字領域3とともに平面視において重なるように配置される。ヒータ5は主面1bに接触して配置される。そして、ヒータ5によりレーザ印字領域3を加熱しつつ、レーザ光源4より当該レーザ印字領域3にレーザ光(図3中矢印)が照射される。これによりレーザ印字領域3を構成する単結晶シリコンがヒータ5により加熱されつつレーザ光の照射により溶融し、溶融した部分が識別記号としてシリコン単結晶ウエハ1の主面1aに印字される。
Referring to FIG. 3, next, laser light source 4 is arranged in the main surface 1a side area (above laser printing area 3), and heater 5 (heating member) is on the other side opposite to main surface 1a. It arrange | positions at the main surface 1b side. The laser light source 4 and the heater 5 are arranged so as to overlap with the laser printing region 3 in plan view. The heater 5 is disposed in contact with the main surface 1b. Then, while the laser printing area 3 is heated by the heater 5, the laser light source 4 irradiates the laser printing area 3 with laser light (arrow in FIG. 3). As a result, the single crystal silicon constituting the laser printing region 3 is melted by irradiation with laser light while being heated by the heater 5, and the melted portion is printed on the main surface 1a of the silicon single crystal wafer 1 as an identification symbol.

上記工程(S10)および(S20)により識別記号が印字されたシリコン単結晶ウエハ1が得られる。その後、不純物領域の形成、酸化膜の形成または電極の形成などが実施されてIGBT、MOSFETまたはダイオードなどの半導体装置が製造される。   The silicon single crystal wafer 1 on which the identification symbol is printed is obtained by the steps (S10) and (S20). Thereafter, formation of an impurity region, formation of an oxide film, formation of an electrode, and the like are performed to manufacture a semiconductor device such as an IGBT, a MOSFET, or a diode.

次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法の特徴を説明した上でその作用効果について説明する。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、放射線損傷が残存したシリコン単結晶ウエハ1(半導体ウエハ)を準備する工程と、シリコン単結晶ウエハ1の一方の主面1aにおいて放射線損傷が残存したレーザ印字領域3をヒータ5(加熱部材)により加熱しつつ、ヒータ5とは異なるレーザ光源4からレーザ印字領域3にレーザ光を照射してシリコン単結晶ウエハ1に印字する工程とを備えている。   Next, after describing the characteristics of the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, the operation and effect will be described. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, a step of preparing a silicon single crystal wafer 1 (semiconductor wafer) in which radiation damage remains, and radiation damage on one main surface 1a of the silicon single crystal wafer 1 remain. The laser printing area 3 is heated by the heater 5 (heating member), and the laser light source 4 different from the heater 5 is irradiated with laser light to the laser printing area 3 to print on the silicon single crystal wafer 1. .

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、まず工程(S10)においてNTD法により放射線損傷が導入されたシリコン単結晶ウエハ1が準備される。そして工程(S20)において、当該放射線損傷が残存したレーザ印字領域3をヒータ5により加熱しつつレーザ照射することにより主面1aに識別記号が印字される。そのため、ヒータ5の加熱により放射線損傷を回復させつつレーザ照射によりシリコンを溶融させて識別記号を印字することができる。これにより、レーザ出力の一部が放射線損傷の回復のために使用され、シリコンを溶融させるエネルギーが低下することを抑制することができる。その結果、放射線損傷が残存したシリコン単結晶ウエハ1において視認性が良好な識別記号を印字することができる。さらに、シリコン単結晶ウエハ1を熱処理した後に印字をする場合とは異なり、加熱しながら印字することにより製造効率の低下を抑制することができる。したがって、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、製造効率の低下を抑制しつつ、視認性が良い識別記号をシリコン単結晶ウエハ1に印字することができる。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, first, a silicon single crystal wafer 1 into which radiation damage has been introduced by the NTD method in step (S10) is prepared. In step (S20), the laser printing region 3 where the radiation damage remains is irradiated with laser while being heated by the heater 5, whereby an identification symbol is printed on the main surface 1a. Therefore, it is possible to print the identification symbol by melting silicon by laser irradiation while recovering radiation damage by heating the heater 5. Thereby, a part of laser output is used for recovery from radiation damage, and it is possible to suppress a decrease in energy for melting silicon. As a result, it is possible to print an identification symbol with good visibility on the silicon single crystal wafer 1 where radiation damage remains. Further, unlike the case where printing is performed after the silicon single crystal wafer 1 is heat-treated, a decrease in manufacturing efficiency can be suppressed by printing while heating. Therefore, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, it is possible to print an identification symbol with good visibility on the silicon single crystal wafer 1 while suppressing a decrease in manufacturing efficiency.

上記半導体装置の製造方法において、印字工程(S20)では、主面1aとは反対側の主面1b側に配置されたヒータ5によりレーザ印字領域3を加熱しつつ、主面1a側に配置されたレーザ光源4からレーザ印字領域3にレーザ光が照射されてもよい。レーザ光源4およびヒータ5を上記配置にすることにより、レーザ印字領域3を加熱しつつレーザ照射することが容易になる。   In the semiconductor device manufacturing method, in the printing step (S20), the laser printing region 3 is heated by the heater 5 arranged on the main surface 1b opposite to the main surface 1a, and is arranged on the main surface 1a side. Alternatively, the laser light may be emitted from the laser light source 4 to the laser printing region 3. By arranging the laser light source 4 and the heater 5 in the above-described arrangement, it becomes easy to perform laser irradiation while heating the laser printing region 3.

上記半導体装置の製造方法において、ヒータ5は主面1bに接触して配置されていてもよい(図3)。これにより、レーザ印字領域3をヒータ5により効率的に加熱することができる。   In the semiconductor device manufacturing method, the heater 5 may be disposed in contact with the main surface 1b (FIG. 3). Thereby, the laser printing region 3 can be efficiently heated by the heater 5.

また上記半導体装置の製造方法において、加熱部材は主面1bに接触して配置されるヒータ5であってもよいがこれに限定されるものではない。たとえば、加熱部材はシリコン単結晶ウエハ1との間に間隔をおいて配置されるランプであってもよい。このように非接触式の加熱方法を採用することにより、シリコン単結晶ウエハ1の主面1bにおいて汚れや傷が導入されることを抑制することができる。   In the semiconductor device manufacturing method, the heating member may be the heater 5 disposed in contact with the main surface 1b, but is not limited thereto. For example, the heating member may be a lamp arranged with a space between the silicon single crystal wafer 1. By adopting the non-contact heating method in this way, it is possible to suppress the introduction of dirt and scratches on the main surface 1b of the silicon single crystal wafer 1.

(実施の形態2)
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態2について説明する。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、基本的には上記実施の形態1に係る半導体装置の製造方法と同様に実施され、かつ同様の効果を奏する。しかし、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は印字工程において上記実施の形態1に係る半導体装置の製造方法とは異なっている。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 which is another embodiment of the present invention will be described. The manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment is basically performed in the same manner as the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment and has the same effects. However, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment is different from the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment in the printing process.

図4を参照して、本実施の形態では、レーザ光源4およびランプ6(加熱部材)の両方が主面1a側の領域(レーザ印字領域3の上方)に配置される。レーザ光源4およびランプ6は、レーザ印字領域3とともに平面視において重なるように配置される。またランプ6はシリコン単結晶ウエハ1との間に間隔をおいて配置され、レーザ光源4よりもシリコン単結晶ウエハ1から離れた位置(レーザ光源4の上方)に配置される。そして、ランプ6によりレーザ印字領域3を加熱しつつ、レーザ光源4より当該レーザ印字領域3にレーザ光(図4中矢印)が照射される。これによりレーザ印字領域3を構成する単結晶シリコンがランプ6により加熱されつつレーザ光の照射により溶融し、溶融した部分が識別記号としてシリコン単結晶ウエハ1の主面1aに印字される。なお、レーザ光源4の本体(レーザ発振部)が別の場所に配置され、レーザ光をレーザ印字領域3に導く光学系の一部がランプ6と主面1aとの間に配置されていてもよい。   Referring to FIG. 4, in the present embodiment, both laser light source 4 and lamp 6 (heating member) are arranged in a region on main surface 1a side (above laser printing region 3). The laser light source 4 and the lamp 6 are arranged so as to overlap with the laser printing region 3 in plan view. The lamp 6 is disposed at a distance from the silicon single crystal wafer 1, and is disposed at a position farther from the silicon single crystal wafer 1 than the laser light source 4 (above the laser light source 4). Then, while the laser printing area 3 is heated by the lamp 6, the laser light source 4 irradiates the laser printing area 3 with laser light (arrow in FIG. 4). Thereby, the single crystal silicon constituting the laser printing region 3 is melted by the irradiation of the laser beam while being heated by the lamp 6, and the melted portion is printed on the main surface 1 a of the silicon single crystal wafer 1 as an identification symbol. Even if the main body (laser oscillating unit) of the laser light source 4 is arranged at another place and a part of the optical system for guiding the laser beam to the laser printing region 3 is arranged between the lamp 6 and the main surface 1a. Good.

以上のように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法の印字工程では、主面1a側に配置されたランプ6(加熱部材)によりレーザ印字領域3を加熱しつつ、主面1a側に配置されたレーザ光源4から当該レーザ印字領域3にレーザ光が照射される。またランプ6は、シリコン単結晶ウエハ1(半導体ウエハ)との間に間隔をおいて配置される。レーザ光源4およびランプ6を上記配置にした場合でも上記実施の形態1の場合と同様に、製造効率の低下を抑制しつつ、視認性が良い識別記号をシリコン単結晶ウエハ1に印字することができる。   As described above, in the printing process of the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment, the laser printing area 3 is heated by the lamp 6 (heating member) arranged on the main surface 1a side, and the main surface 1a side is heated. Laser light is irradiated to the laser printing region 3 from the arranged laser light source 4. The lamp 6 is disposed with a space between the silicon single crystal wafer 1 (semiconductor wafer). Even when the laser light source 4 and the lamp 6 are arranged as described above, as in the case of the first embodiment, it is possible to print an identification symbol with good visibility on the silicon single crystal wafer 1 while suppressing a decrease in manufacturing efficiency. it can.

また本実施の形態に係る半導体装置の製造方法において、加熱部材はランプ6であってもよいがこれに限定されない。たとえば、加熱部材はレーザ光源4が発生するレーザ光よりもスポット径が大きいレーザ光を発生させる他のレーザ光源であってもよい。これによりランプ6と同様にレーザ印字領域3を容易に加熱することができる。   In the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, the heating member may be the lamp 6 but is not limited thereto. For example, the heating member may be another laser light source that generates laser light having a larger spot diameter than the laser light generated by the laser light source 4. As a result, similarly to the lamp 6, the laser printing area 3 can be easily heated.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに印字する工程を備える半導体装置の製造方法において、特に有利に適用され得る。   The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention can be applied particularly advantageously in a method for manufacturing a semiconductor device including a step of printing on a semiconductor wafer.

1 シリコン単結晶ウエハ、1a,1b 主面、2 ノッチ部、3 レーザ印字領域、4 レーザ光源、5 ヒータ、6 ランプ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon single crystal wafer, 1a, 1b main surface, 2 notch part, 3 laser printing area | region, 4 laser light source, 5 heater, 6 lamps.

Claims (7)

放射線損傷が残存した半導体ウエハを準備する工程と、
前記半導体ウエハの一部のみを加熱部材により加熱することによって前記半導体ウエハの一方の主面の前記放射線損傷が残存した領域に含まれる印字領域を加熱しつつ、前記加熱部材と異なるレーザ光源から前記印字領域にレーザ光を照射して前記半導体ウエハに印字する工程とを備える、半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor wafer with radiation damage remaining;
By heating only a part of the semiconductor wafer with a heating member, the printing region included in the region where the radiation damage remains on one main surface of the semiconductor wafer is heated from a laser light source different from the heating member. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: irradiating a printing region with a laser beam and printing on the semiconductor wafer.
前記半導体ウエハの前記一部は、前記一方の主面とは反対側の他方の主面の一部であり
前記レーザ光源は前記一方の主面側に配置される、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
Wherein the portion of the semiconductor wafer, said the one main surface is a part of the other main surface on the opposite side,
The laser light source is Ru is disposed on the main surface side of said one method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
前記加熱部材は、前記他方の主面に接触して配置される、請求項2に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the heating member is disposed in contact with the other main surface. 前記加熱部材は、前記半導体ウエハとの間に間隔をおいて配置される、請求項2に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the heating member is disposed with a space between the heating member and the semiconductor wafer. 前記半導体ウエハの前記一部は、前記一方の主面の一部であり
前記レーザ光源は前記一方の主面側に配置される、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
The portion of the semiconductor wafer is part of the one main surface,
The laser light source is Ru is disposed on the main surface side of said one method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
前記加熱部材は、前記半導体ウエハとの間に間隔をおいて配置される、請求項5に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the heating member is disposed with a space between the heating member and the semiconductor wafer. 前記加熱部材は、前記レーザ光源が発生する前記レーザ光よりもスポット径が大きいレーザ光を発生させる他のレーザ光源である、請求項6に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the heating member is another laser light source that generates laser light having a spot diameter larger than that of the laser light generated by the laser light source.
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