JP6164099B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、開口部よりも底部側において、開口部よりも幅が広くなる部分を有する形状とされたトレンチを有する半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a trench having a portion having a width wider than an opening on the bottom side of the opening.
従来より、この種のトレンチが形成された半導体装置として、トレンチゲート型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(以下、単にIGBTという)を備える半導体装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a semiconductor device in which this type of trench is formed, a semiconductor device including a trench gate type insulated gate bipolar transistor (hereinafter simply referred to as IGBT) has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
具体的には、この半導体装置では、コレクタ層の上にN−型のドリフト層が形成され、ドリフト層の表層部にP型のベース層が形成されている。そして、ベース層の表層部にN+型のエミッタ層が形成されている。また、ベース層およびエミッタ層を貫通してドリフト層に達する複数のトレンチが所定方向に延設されている。これら複数のトレンチは、開口部よりも底部側において、開口部よりも幅が広くなる部分を有するいわゆる壺形状とされている。つまり、隣接するトレンチの間隔は、底部側に開口部よりも狭くされた部分を有している。なお、トレンチにおける幅とは、言い換えると、トレンチにおける対向する側壁の間隔のことである。 Specifically, in this semiconductor device, an N − type drift layer is formed on the collector layer, and a P type base layer is formed on the surface layer portion of the drift layer. An N + -type emitter layer is formed on the surface layer of the base layer. In addition, a plurality of trenches that extend through the base layer and the emitter layer and reach the drift layer are extended in a predetermined direction. The plurality of trenches have a so-called ridge shape having a portion that is wider on the bottom side than the opening and wider than the opening. That is, the interval between adjacent trenches has a portion that is narrower than the opening on the bottom side. In addition, the width in the trench is, in other words, the interval between the opposing side walls in the trench.
そして、各トレンチの壁面にはゲート絶縁膜とゲート電極とが順に形成されている。また、ベース層およびエミッタ層上にはベース層およびエミッタ層と電気的に接続されるエミッタ電極が形成され、コレクタ層の裏面には当該コレクタ層と電気的に接続されるコレクタ電極が備えられている。 A gate insulating film and a gate electrode are sequentially formed on the wall surface of each trench. An emitter electrode electrically connected to the base layer and the emitter layer is formed on the base layer and the emitter layer, and a collector electrode electrically connected to the collector layer is provided on the back surface of the collector layer. Yes.
このような半導体装置では、隣接するトレンチの間隔が開口部側の間隔で一定とされている場合と比較して、ドリフト層に流れ込んだ正孔が隣接するトレンチの間を通過してベース層内に抜けにくくなり、ドリフト層内に多くの正孔を蓄積することができる。これにより、ドリフト層に注入される電子の供給量を増加させることができ、オン電圧の低減を図ることができる。 In such a semiconductor device, the holes flowing into the drift layer pass between the adjacent trenches and pass through the base layer as compared to the case where the interval between adjacent trenches is constant at the opening side interval. And it is possible to accumulate many holes in the drift layer. Thereby, the supply amount of electrons injected into the drift layer can be increased, and the on-voltage can be reduced.
上記半導体装置は次のように製造される。まず、コレクタ層の上にバッファ層、ドリフト層、ベース層が順に形成された半導体基板を用意する。続いて、反応性イオンエッチング(以下、単にRIEという)等の異方性エッチングを行うことにより、ベース層に第1トレンチを形成する。 The semiconductor device is manufactured as follows. First, a semiconductor substrate in which a buffer layer, a drift layer, and a base layer are sequentially formed on a collector layer is prepared. Subsequently, anisotropic etching such as reactive ion etching (hereinafter simply referred to as RIE) is performed to form a first trench in the base layer.
そして、第1トレンチの底面に対して再びRIE等の異方性エッチングを行って第1トレンチと連通する第2トレンチを形成する。次に、この第2トレンチに対して等方性エッチングを行う。これにより、開口部よりも底部側に、開口部よりも幅が広くなる部分を有する壺形状のトレンチが第1、第2トレンチによって構成される。その後は、ゲート絶縁膜、ゲート電極等を適宜形成することにより、上記半導体装置が製造される。 Then, anisotropic etching such as RIE is performed again on the bottom surface of the first trench to form a second trench communicating with the first trench. Next, isotropic etching is performed on the second trench. Thereby, the bowl-shaped trench which has a part whose width | variety is wider than an opening part in the bottom part side rather than an opening part is comprised by the 1st, 2nd trench. Thereafter, the semiconductor device is manufactured by appropriately forming a gate insulating film, a gate electrode, and the like.
このような半導体装置では、隣接するトレンチの間隔のうちの最も狭くなる部分の幅が半導体装置の特性(オン電圧)に大きく影響するため、この部分の幅を把握することが好ましい。しかしながら、開口部よりも底部側において、開口部よりも幅が広くなる部分を有するトレンチは、半導体基板の表面(トレンチの開口部側)からトレンチの形状を観察することができない。つまり、半導体基板の表面から隣接するトレンチ間の間隔のうちの最も狭くなる部分の幅を把握することができない。 In such a semiconductor device, since the width of the narrowest portion of the interval between adjacent trenches greatly affects the characteristics (ON voltage) of the semiconductor device, it is preferable to grasp the width of this portion. However, in the trench having a portion wider than the opening on the bottom side of the opening, the shape of the trench cannot be observed from the surface of the semiconductor substrate (the opening side of the trench). That is, it is impossible to grasp the width of the narrowest portion of the interval between adjacent trenches from the surface of the semiconductor substrate.
なお、このような問題は、上記壺形状のトレンチを有するIGBTが形成された半導体装置のみに発生する問題ではない。すなわち、開口部よりも底部側に、開口部よりも広い幅を有するトレンチが形成された半導体装置において同様に発生する。 Note that such a problem is not a problem that occurs only in the semiconductor device in which the IGBT having the ridge-shaped trench is formed. That is, the same occurs in a semiconductor device in which a trench having a width wider than the opening is formed on the bottom side of the opening.
本発明は上記点に鑑みて、隣接するトレンチ間の間隔のうちの最も狭くなる部分の幅を把握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。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method capable of grasping the width of the narrowest portion of the interval between adjacent trenches.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、半導体基板(1)と、半導体基板に形成された複数の素子用トレンチ(4)と、素子用トレンチに埋め込まれた電極(6)と、を備え、複数の素子用トレンチは、開口部よりも底部側において、開口部よりも幅が広くなる部分を有する形状とされ、隣接する素子用トレンチの間隔は、底部側に開口部側よりも狭くされた部分を有する半導体装置の製造方法において、以下の点を特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a semiconductor substrate (1), a plurality of element trenches (4) formed in the semiconductor substrate, and an electrode (6) embedded in the element trenches are provided. And the plurality of element trenches have a shape having a width wider than the opening on the bottom side of the opening, and the interval between adjacent element trenches is on the opening side on the bottom side. The method for manufacturing a semiconductor device having a narrower portion is characterized by the following points.
すなわち、素子用領域(21a)とテスト用領域(21b)とを有する半導体ウェハ(20)を用意する工程と、半導体ウェハの素子用領域に複数の素子用トレンチを形成すると同時に、テスト用領域に複数のテスト用トレンチ(31〜35)を形成する工程と、素子用トレンチおよびテスト用トレンチに電極を埋め込む工程と、を行い、テスト用トレンチを形成する工程では、隣接するテスト用トレンチの開口部側の間隔を互いに異ならせつつ、かつそのうちの一部の間隔を隣接する素子用トレンチの開口部側の間隔より狭くし、電極を埋め込む工程の後、テスト用領域において、隣接するテスト用トレンチに埋め込まれた電極が電気的に接続されているか否かを検査することにより、電気的に接続されている電極が埋め込まれている隣接するテスト用トレンチの開口部側の間隔と、電気的に接続されていない電極が埋め込まれている隣接するテスト用トレンチの開口部側の間隔とに基づいて、隣接する素子用トレンチの間隔のうちの最も狭くなる部分の幅を推測することを特徴としている。
That is, a step of preparing a semiconductor wafer (20) having an element region (21a) and a test region (21b), and simultaneously forming a plurality of element trenches in the element region of the semiconductor wafer, In the step of forming a plurality of test trenches (31 to 35) and the step of embedding an electrode in the device trench and the test trench, and forming the test trench, the opening of the adjacent test trench After the step of embedding the electrodes after the step of embedding the electrodes, the intervals on the sides are made different from each other, and a part of the intervals is made narrower than the interval on the opening side of the adjacent element trench. Adjacent the electrically connected electrode is embedded by testing whether the embedded electrode is electrically connected Of the adjacent element trenches based on the distance on the opening side of the test trench and the distance on the opening side of the adjacent test trench in which the electrode that is not electrically connected is embedded. It is characterized by estimating the width of the narrowest part of the.
このように、テスト用領域にテスト用トレンチを形成すると共に、テスト用トレンチに電極を埋め込み、隣接するテスト用トレンチに埋め込まれた電極が電気的に接続されているか否かを検査することにより、隣接する素子用トレンチのうちの最も狭くなる部分の幅を推測することができる。 In this way, by forming a test trench in the test region, embedding an electrode in the test trench, and inspecting whether the electrode embedded in the adjacent test trench is electrically connected, The width of the narrowest portion of adjacent element trenches can be estimated.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本発明の半導体装置の製造方法を適用して製造された半導体装置の構成について説明する。なお、本実施形態では、IGBTが形成された半導体装置を例に挙げて説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of a semiconductor device manufactured by applying the semiconductor device manufacturing method of the present invention will be described. In the present embodiment, a semiconductor device in which an IGBT is formed will be described as an example.
図1に示されるように、半導体装置は、N−型のドリフト層2を有する半導体基板1を備えている。そして、ドリフト層2の表面側(表層部)にはP型のベース層3が形成されている。また、半導体基板1の主表面1aに対する法線方向に沿って形成され、ベース層3を貫通してドリフト層2に達する複数の素子用トレンチ4が所定方向(図1中紙面垂直方向)にストライプ状に延設されている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device includes a
各素子用トレンチ4は、ベース層3内に形成された第1素子用トレンチ4aと、当該第1素子用トレンチ4aと連通し、ベース層3とドリフト層2との界面付近からドリフト層2に達する第2素子用トレンチ4bとによって構成されている。具体的には、第1素子用トレンチ4aは、半導体基板1の主表面1aに対する法線方向に沿って形成された断面矩形状とされている。つまり、第1素子用トレンチ4aは、幅が一定とされている。また、第2素子用トレンチ4bは、図1中の断面において、幅が第1素子用トレンチ4aの幅より広くなる部分を有する略楕円形状とされている。すなわち、素子用トレンチ4は図1中の断面においていわゆる壺形状とされている。
Each
なお、素子用トレンチ4の幅とは、言い換えると、素子用トレンチ4における対向する側壁の間隔(図1中紙面左右方向の幅)のことである。また、本実施形態の第2素子用トレンチ4bは、深さ方向(半導体基板1の主表面1aに対する垂直方向)において、中心部分の幅が最も広くなる楕円形状とされている。
The width of the
そして、隣接する素子用トレンチ4は、隣接する第2素子用トレンチ4bのうちの最も狭くなる部分の間隔(図1中A)が隣接する第1素子用トレンチ4aの間隔(図1中B)より狭くされている。本実施形態では、第2素子用トレンチ4bは、深さ方向の中心部分の幅が最も広くされているため、隣接する第2素子用トレンチ4bのうちの最も狭くなる部分の間隔とは、隣接する第2素子用トレンチ4bの深さ方向における中心部分の間隔のことである。
In the
各素子用トレンチ4の側壁には、それぞれ熱酸化膜等からなるゲート絶縁膜5が形成されており、ゲート絶縁膜5上にはドープトPoly−Si等の導電性材料からなるゲート電極6が形成されている。
A
そして、ベース層3の表層部のうちの第1素子用トレンチ4aの側部にはN+型のエミッタ層7が形成されている。また、ベース層3の表層部のうち、隣接する第1素子用トレンチ4aの間であって、エミッタ層7を挟んで第1素子用トレンチ4aと反対側であり、隣接する第2素子用トレンチ4bの間に位置するドリフト層2と対向する部分には、ベース層3よりも高濃度とされたP+型のコンタクト層8が形成されている。言い換えると、ベース層3の表層部のうちの第2素子用トレンチ4bの間に位置するドリフト層2の直上には、コンタクト層8が形成されている。このコンタクト層8は、本実施形態では、エミッタ層7よりも深い位置まで形成されている。
An N + -
半導体基板1の主表面1a上には、層間絶縁膜9が形成されていると共に、エミッタ電極10が形成されている。そして、このエミッタ電極10は、層間絶縁膜9に形成されたコンタクトホール9aを介してエミッタ層7およびコンタクト層8と電気的に接続されている。
On the
また、ドリフト層2の裏面側(半導体基板1の主表面1a側と反対側)には、コレクタ層11が形成されていると共に、コレクタ層11上に当該コレクタ層11と電気的に接続されるコレクタ電極12が形成されている。また、ドリフト層2とコレクタ層11との間には、N+型のバッファ層13が形成されている。このバッファ層13は、必ずしも必要なものではないが、空乏層の広がりを防ぐことで耐圧と定常損失の性能向上を図るために備えられている。
A
以上が本実施形態の半導体装置の構成である。次に、このような半導体装置の作動について簡単に説明する。 The above is the configuration of the semiconductor device of this embodiment. Next, the operation of such a semiconductor device will be briefly described.
上記半導体装置では、ゲート電極6に所定電圧が印加されると、ベース層3のうちの素子用トレンチ4と接する部分にN型となる反転層が形成される。そして、エミッタ層7から反転層を介して電子がドリフト層2に供給されると共にコレクタ層11から正孔がドリフト層2に供給され、伝導度変調によりドリフト層2の抵抗値が低下してオン状態となる。
In the semiconductor device, when a predetermined voltage is applied to the
このとき、隣接する第2素子用トレンチ4bのうちの最も狭くなる部分の間隔(図1中A)が隣接する第1素子用トレンチ4aの間隔(図1中B)より狭くされている。このため、隣接する素子用トレンチ4の間隔が隣接する第1素子用トレンチ4aの間隔(図1中B)で一定である場合と比較して、ドリフト層2に供給された正孔がベース層3を介して抜け難くなる。したがって、ドリフト層2に多量の正孔を蓄積させることができ、これによってドリフト層2に供給される電子の総量も増加するため、オン抵抗の低減を図ることができる。
At this time, the interval between the narrowest portions of the adjacent
次に、上記半導体装置の製造方法について図2〜図6を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device will be described with reference to FIGS.
まず、図2(a)に示されるように、コレクタ層11、バッファ層13、ドリフト層2、ベース層3が順に形成され、素子用領域21aおよびテスト用領域21bを有する半導体ウェハ20を用意する。
First, as shown in FIG. 2A, a
なお、素子用領域21aとは、上記図1に示すIGBTが形成される領域である。また、テスト用領域21bとは、素子用領域21aに形成される素子用トレンチ4の形状を推測するためのテスト用トレンチ31〜35が形成される領域であり、本実施形態では、半導体ウェハ20をチップ単位に分割する際に用いられるダイシングライン等が利用される。
The element region 21a is a region where the IGBT shown in FIG. 1 is formed. The test region 21b is a region in which
そして、半導体ウェハ20の主表面20a上(ベース層3上)に、シリコン酸化膜等で構成されるエッチングマスク14を化学気相成長(以下、単にCVDという)法等で形成した後、当該エッチングマスク14をパターニングする。
Then, an
続いて、図2(b)および図5に示されるように、エッチングマスク14を用いてRIE等の異方性エッチングを行う。これにより、素子用領域21aに素子用トレンチ4の開口部側の部分を構成する第1素子用トレンチ4aを形成する。また、テスト用領域21bにテスト用トレンチ31〜35の開口部側の部分を構成する第1テスト用トレンチ31a〜35aを形成する。その後、必要に応じて、ケミカルドライエッチング(CDE)等により、形成した第1素子用トレンチ4aおよび第1テスト用トレンチ31a〜35aの壁面のダメージを除去する工程を行う。
Subsequently, as shown in FIGS. 2B and 5, anisotropic etching such as RIE is performed using the
ここで、本実施形態の第1テスト用トレンチ31a〜35a(テスト用トレンチ31〜35)の形状について説明する。第1テスト用トレンチ31a〜35aは、それぞれ開口部の幅が第1素子用トレンチ4aと等しくされている。また、第1テスト用トレンチ31a〜35aは、第1素子用トレンチ4aと同じ工程で形成されるため、同じ断面形状とされている。
Here, the shape of the
そして、第1テスト用トレンチ31a〜35aは、第1素子用トレンチ4aと同じ方向に延設されている。また、第1テスト用トレンチ31a〜35aは、延設方向(長手方向)の幅が等しくされているが、平面形状において長手方向における端部が交互に突出するように形成されている。
The
そして、隣接する第1テスト用トレンチ31a〜35aは、間隔が互いに異なるように形成されている。具体的には、隣接する第1テスト用トレンチ31aと第1テスト用トレンチ32aとの間隔がaとされ、隣接する第1テスト用トレンチ32aと第1テスト用トレンチ33aとの間隔がbとされている。また、隣接する第1テスト用トレンチ33aと第1テスト用トレンチ34aとの間隔がcとされ、隣接する第1テスト用トレンチ34aと第1テスト用トレンチ35aとの間隔がdとされている。
The adjacent
本実施形態では、隣接する第1テスト用トレンチ31a〜35aの間隔a〜dは、素子用領域21a側(図2(b)および図5中紙面左側)から次第に広くされている。また、本実施形態では、隣接する第1テスト用トレンチ33aと第1テスト用トレンチ34aとの間隔cは、隣接する素子用トレンチ4の開口部側の間隔Bと等しくされている。
In the present embodiment, the distances a to d between the adjacent
次に、図2(c)に示されるように、第1素子用トレンチ4aおよび第1テスト用トレンチ31a〜35aの壁面にゲート絶縁膜5の一部を構成する絶縁膜5aを熱酸化により形成する。なお、絶縁膜5aは、本実施形態では、熱酸化により形成した熱酸化膜であるが、例えば、CVD法等で形成した酸化膜等であってもよい。
Next, as shown in FIG. 2C, the insulating
その後、図3(a)に示されるように、後述の図4(a)の工程において、第1素子用トレンチ4aおよび第1テスト用トレンチ31a〜35aの壁面が熱酸化されることを抑制する酸素不透過性の保護膜15を形成する。本実施形態では、SiN膜等を第1素子用トレンチ4aおよび第1テスト用トレンチ31a〜35aの壁面が覆われるようにCVD法により形成する。すなわち、図3(a)の工程が終了した後では、第1素子用トレンチ4aおよび第1テスト用トレンチ31a〜35aの壁面には絶縁膜5aおよび保護膜15が順に積層されている。
Thereafter, as shown in FIG. 3A, in the step of FIG. 4A described later, the wall surfaces of the
続いて、図3(b)に示されるように、RIE等の異方性エッチングを行う。これにより、第1素子用トレンチ4aおよび第1テスト用トレンチ31a〜35aのうちの側壁に配置された保護膜15を残しつつ、底面に配置された保護膜15および絶縁膜5aを選択的に除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, anisotropic etching such as RIE is performed. Thus, the
その後、保護膜15をエッチングマスクとして、第1素子用トレンチ4aの底面に対して再びRIE等の異方性エッチングを行うことにより、第1素子用トレンチ4aと連通してドリフト層2に達する第2素子用トレンチ4bを形成する。同様に、保護膜15をエッチングマスクとして、第1テスト用トレンチ31a〜35aの底面に対して再びRIE等の異方性エッチングを行うことにより、第1テスト用トレンチ31a〜35aと連通してドリフト層2に達する第2テスト用トレンチ31b〜35bを形成する。
Thereafter, anisotropic etching such as RIE is performed again on the bottom surface of the
なお、第2テスト用トレンチ31b〜35bは、第2素子用トレンチ4bと同じ工程で形成されるため、同じ断面形状とされている。また、図3(b)の工程では、第1素子用トレンチ4aおよび第2テスト用トレンチ31b〜35bの壁面に配置された保護膜15をエッチングマスクとして異方性エッチングを行っている。このため、この工程の後では、まだ第2素子用トレンチ4bおよび第2テスト用トレンチ31b〜35bの幅は第1素子用トレンチ4aの幅より狭くなっている。
Since the
次に、図3(c)に示されるように、保護膜15をエッチングマスクとして、第2素子用トレンチ4bおよび第2テスト用トレンチ31b〜35bを等方性エッチングする。これにより、素子用領域21aでは、第2素子用トレンチ4bの中心部分の幅が第1素子用トレンチ4aの幅よりも広くなり、上記壺形状の素子用トレンチ4が形成される。
Next, as shown in FIG. 3C, the
一方、テスト用領域21bにおいては、上記のように、隣接する第1テスト用トレンチ31a〜35aの間隔が互いに異なるように形成されている。具体的には、隣接する第1テスト用トレンチ31aと第1テスト用トレンチ32aとの間隔aおよび隣接する第1テスト用トレンチ32aと第1テスト用トレンチ33aとの間隔bは、隣接する素子用トレンチ4の開口部側の間隔Bより狭くされている。
On the other hand, in the test region 21b, as described above, the intervals between the adjacent
このため、第2テスト用トレンチ31b〜35bを等方性エッチングすると、第2テスト用トレンチ同士が連通する場合がある。図3(c)では、第2テスト用トレンチ31bと第2テスト用トレンチ32b、および第2テスト用トレンチ32bと第2テスト用トレンチ33bが連通した場合を図示している。
For this reason, when the
ここで、本実施形態では、隣接する第1テスト用トレンチ31a〜35aの一部を故意に連通させることを特徴点としている。すなわち、上記図2(b)の工程では、図3(c)の工程を行う際、隣接するテスト用トレンチ31〜35(第2テスト用トレンチ31b〜35b)の一部が連通するように、第1テスト用トレンチ31a〜35aの間隔が決定されている。
Here, the present embodiment is characterized in that part of the adjacent
続いて、図4(a)に示されるように、第2素子用トレンチ4bおよび第2テスト用トレンチ31b〜35bの壁面に、第1素子用トレンチ4aの壁面に形成した絶縁膜5aより厚い絶縁膜5bを形成する。本実施形態では、第1素子用トレンチ4aおよび第2テスト用トレンチ31b〜35bには酸素不透過性の保護膜15が配置されており、第1素子用トレンチ4aの壁面には熱酸化膜が形成されない。このため、例えば、1150℃で加熱時間を適宜調節してウェット酸化を行うことにより、絶縁膜5aより厚い絶縁膜5bを形成する。これにより、第1素子用トレンチ4aに形成された絶縁膜5aおよび第2素子用トレンチ4bに形成された絶縁膜5bにてゲート絶縁膜5が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 4A, the insulation on the wall surface of the
次に、図4(b)に示されるように、保護膜15を除去する。その後、図4(c)に示されるように、従来の一般的な半導体装置の製造プロセスを行い、ゲート電極7を構成するドープトPoly−Si等の導電性材料を埋め込んだり、エミッタ層7、コンタクト層8、層間絶縁膜9、エミッタ電極10、コレクタ電極12を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, the
なお、図4(c)では、エミッタ層7およびコンタクト層8を省略して示してある。また、テスト用領域21bにおいては、少なくともゲート電極7を形成すればよい。
In FIG. 4C, the
そして、テスト用領域21bにおいては、図6に示されるように、テスト用トレンチ31〜35に埋め込まれたゲート電極6と電気的に接続される電極41〜45を形成する。本実施形態では、テスト用トレンチ31〜35は、平面形状において、長手方向における端部が交互に突出するように形成されているため、突出している側の端部にそれぞれ電極41〜45を形成する。このように、テスト用トレンチ31〜35の端部を交互に突出するように形成することにより、電極41〜45を形成する際の自由度を向上できる。
In the test region 21b, as shown in FIG. 6,
続いて、テスト用トレンチ31〜35に埋め込まれたゲート電極6同士が電気的に接続されているか否かを検査することにより、隣接する素子用トレンチ4のうちの最も狭くなる部分の間隔を推測する。
Subsequently, by inspecting whether the
本実施形態では、図4(c)に示されるように、隣接するテスト用トレンチ31とテスト用トレンチ32、および隣接するテスト用トレンチ32とテスト用トレンチ33とが互いに連通している。このため、テスト用トレンチ31、32に埋め込まれたゲート電極6を介して電極41と電極42が電気的に接続され、テスト用トレンチ32、33に埋め込まれたゲート電極6を介して電極42と電極43が電気的に接続される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4C, the
一方、隣接するテスト用トレンチ33とテスト用トレンチ34、および隣接するテスト用トレンチ34とテスト用トレンチ35とは互いに連通していない。このため、電極43と電極44、および電極44と電極45とは電気的に接続されない。
On the other hand, the
ここで、本実施形態では、上記半導体装置の製造工程を行う前に、隣接するテスト用トレンチ31〜35をそれぞれ故意に連通させた後、素子用トレンチ4が露出するように半導体装置をへき開して隣接する素子用トレンチ4のうちの最も狭くなる部分の幅を調査している。これは、形成するトレンチの密度等により、同じウェハにトレンチ形成工程(エッチング工程)を行ってもトレンチの形状(エッチング状態)が変化するためである。
Here, in this embodiment, before performing the manufacturing process of the semiconductor device, the
具体的には、電極41、42が電気的に接続される場合、電極42、43が電気的に接続される場合、電極43、44が電気的に接続される場合、電極44、45が電気的に接続される場合において、それぞれの隣接する素子用トレンチ4のうちの最も狭くなる部分の幅を調査している。すなわち、隣接するテスト用トレンチ31〜35の開口部側の各間隔a〜dについて、電極41〜45が電気的に接続された場合の隣接する素子用トレンチ4のうちの最も狭くなる部分の幅を調査している。
Specifically, when the
なお、この調査工程は、上記半導体装置を行う前に一度行うのみでよい。すなわち、隣接するテスト用トレンチ31〜35の開口部側の各間隔a〜dと、各電極41〜45が電気的に接続された場合の隣接する素子用トレンチ4のうちの最も狭くなる部分の幅との関係を把握した後は、行う必要はない。
Note that this investigation step need only be performed once before performing the semiconductor device. That is, the distances a to d on the opening side of the
本実施形態では、電極42と電極43とが電気的に接続され、電極43と電極44とが電気的に接続されていない。このため、隣接する素子用トレンチ4の間隔のうちの最も狭くなる部分の幅は、予め調査した結果に基づき、隣接するテスト用トレンチ32、33が連通したときの隣接する素子用トレンチ4の間隔のうちの最も狭くなる部分の幅と、隣接するテスト用トレンチ33、34が連通したときの隣接する素子用トレンチ4の間隔のうちの最も狭くなる部分の幅の間であると推測することができる。
In the present embodiment, the
以上説明したように、本実施形態では、テスト用領域21bに、テスト用トレンチ31〜35を形成し、テスト用トレンチ31〜35に埋め込まれたゲート電極6が電気的に接続されているか否かを検査することにより、隣接する素子用トレンチ4の間隔のうちの最も狭くなる部分の幅を推測することができる。
As described above, in this embodiment, whether or not the
また、本実施形態では、隣接するテスト用トレンチ31〜35を故意に連通させた後、素子用トレンチ4が露出するように半導体装置をへき開して隣接する素子用トレンチ4における間隔のうちの最も狭くなる部分の幅を調査している。このため、隣接するテスト用トレンチ31〜35の間隔と隣接する素子用トレンチ4の間隔とを調査した後は、各製造工程において半導体装置をへき開しなくても隣接する素子用トレンチ4の間隔のうちの最も狭くなる部分の幅を推測することができ、製造工程の大幅な簡略化を図ることができる。
In the present embodiment, the
すなわち、隣接する素子用トレンチ4の間隔のうちの最も狭くなる部分の幅を把握するために次のようにすることも考えられる。すなわち、まず、複数の半導体装置を製造した後に、素子用トレンチ4が露出するように半導体装置の1つをへき開する。そして、へき開した半導体装置の断面観察を行うことによって隣接する素子用トレンチ4の間隔のうちの最も狭い部分の幅を測定し、測定結果に基づいて他の半導体装置における隣接する素子用トレンチ4の間隔のうちの最も狭い部分の幅を推測する方法も考えられる。
That is, the following may be considered in order to grasp the width of the narrowest portion of the interval between the
しかしながら、このような方法では、半導体装置を製造する毎に、測定(推測)のためのへき開専用の半導体装置(半導体ウェハ)を用意しなければならず、製造工程が増加する。これに対し、本実施形態では、隣接するテスト用トレンチ31〜35の間隔と隣接する素子用トレンチ4の間隔とを調査した後は、各製造工程において半導体装置をへき開しなくても隣接する素子用トレンチ4の間隔のうちの最も狭くなる部分の幅を推測することができる。このため、製造工程の大幅な簡略化を図ることができる。
However, in such a method, each time a semiconductor device is manufactured, a semiconductor device (semiconductor wafer) dedicated to cleavage for measurement (estimation) must be prepared, which increases the number of manufacturing steps. On the other hand, in this embodiment, after investigating the interval between the
なお、本実施形態では、テスト用領域21bにテスト用トレンチ31〜35を形成する例について説明したが、開口部側の間隔が互いに異なるさらに多くのテスト用トレンチを形成してもよい。
In this embodiment, the example in which the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対してテスト用領域21bに形成するテスト用トレンチ31〜35の形状を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the shape of the
本実施形態では、図7に示されるように、素子用トレンチ4の延設方向と直交する方向にテスト用トレンチ31を延設する。また、テスト用トレンチ32〜35を素子用トレンチ4と同じ方向に延設する。そして、テスト用トレンチ31の開口部とテスト用トレンチ32〜35との開口部との間の幅を互いに異ならせる。つまり、本実施形態では、テスト用トレンチ31の開口部とテスト用トレンチ32〜35との開口部との間の幅が本発明の隣接するテスト用トレンチの開口部側の間隔に相当している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the
なお、本実施形態では、隣接するテスト用トレンチ31とテスト用トレンチ32との間隔がaとされ、隣接するテスト用トレンチ31とテスト用トレンチ33との間隔がbとされている。そして、隣接するテスト用トレンチ31とテスト用トレンチ34との間隔がcとされ、隣接するテスト用トレンチ31とテスト用トレンチ35との間隔がdとされている。また、図7は、上記図4(c)の工程の後のテスト用領域21bにおける平面模式図である。
In the present embodiment, the distance between
これによれば、テスト用トレンチ31〜35に埋め込まれたゲート電極6同士が電気的に接続されているか否かを検査する際、電極41と電極42〜45のいずれかとの間の導通を検査すればよい。つまり、電極41を共通の電極とすることができる。したがって、検査工程の簡略化を図ることができる。
According to this, when inspecting whether the
(第2実施形態の変形例)
上記第2実施形態のように、検査工程において、電極41を共通の電極とする場合には、図8に示されるように、テスト用トレンチ31〜35を形成してもよい。すなわち、円環状にテスト用トレンチ31を形成する。また、テスト用トレンチ32〜35を円環に沿った周方向に形成する。そして、テスト用トレンチ31の開口部とテスト用トレンチ32〜35との開口部との間の幅を互いに異ならせる。つまり、この場合は、テスト用トレンチ31の開口部とテスト用トレンチ32〜35との開口部との間の幅が本発明の隣接するテスト用トレンチの開口部側の間隔に相当している。
(Modification of the second embodiment)
When the
このようにしても、円環状のテスト用トレンチ31に埋め込まれたゲート電極6と電気的に接続される電極41を共通の電極とできるため、上記第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
Even in this case, since the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対してテスト用領域21bに形成するテスト用トレンチ31〜34の形状を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the shape of the
本実施形態では、図9に示されるように、所定間隔だけ離間した一対のテスト用トレンチ31〜34を形成する。そして、各対のテスト用トレンチ31〜34における開口部の間の幅を異ならせる。つまり、本実施形態では、一対のテスト用トレンチ31〜34の開口部の間の幅が本発明の隣接するテスト用トレンチの開口部側の間隔に相当している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, a pair of
そして、このようにテスト用トレンチ31〜34を形成した場合には、各対の電極41〜44が電気的に接続されているか否かを行うことにより、ゲート電極6同士が電気的に接続されているか否かを検査する。
When the
なお、本実施形態では、一対のテスト用トレンチ31の間隔がaとされ、一対のテスト用トレンチ32の間隔がbとされている。そして、一対のテスト用トレンチ33の間隔がcとされ、一対のテスト用トレンチ34の間隔がdとされている。また、図9は、上記図4(c)の工程の後のテスト用領域21bにおける平面模式図である。
In the present embodiment, the distance between the pair of
このようなテスト用トレンチ31〜34を形成しても、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Even if
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.
例えば、上記各実施形態では、IGBTが形成された半導体装置を例に挙げたが、コレクタ層11を有しない半導体装置に本発明を適用することができる。また、上記各実施形態において、素子用領域21a内にテスト用領域21bが組み込まれていてもよい。すなわち、半導体ウェハ20をチップ単位に分割したとき、テスト用領域21bがチップ内に残るようにしてもよい。
For example, in each of the above embodiments, the semiconductor device in which the IGBT is formed is taken as an example, but the present invention can be applied to a semiconductor device that does not have the
また、本発明は、上記壺形状の素子用トレンチ4を有する半導体装置の製造方法に限定されるものではなく、開口部よりも底部側において、開口部の幅よりも広い幅を有するトレンチが形成された半導体装置の製造方法に適用することができる。例えば、開口部の幅よりも底面の幅が広くされたテーパ状のトレンチを有する半導体装置の製造方法に適用することができる。
Further, the present invention is not limited to the method of manufacturing the semiconductor device having the above-described eaves-shaped
1 半導体基板
4 素子用トレンチ
6 電極
20 半導体ウェハ
21a 素子用領域
21b テスト用領域
31〜35 テスト用トレンチ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板に形成された複数の素子用トレンチ(4)と、
前記素子用トレンチに埋め込まれた電極(6)と、を備え、
前記複数の素子用トレンチは、開口部よりも底部側において、前記開口部よりも幅が広くなる部分を有する形状とされ、
隣接する前記素子用トレンチの間隔は、前記底部側に前記開口部側よりも狭くされた部分を有する半導体装置の製造方法において、
素子用領域(21a)とテスト用領域(21b)とを有する半導体ウェハ(20)を用意する工程と、
前記半導体ウェハの素子用領域に前記複数の素子用トレンチを形成すると同時に、前記テスト用領域に複数のテスト用トレンチ(31〜35)を形成する工程と、
前記素子用トレンチおよび前記テスト用トレンチに前記電極を埋め込む工程と、を行い、
前記テスト用トレンチを形成する工程では、隣接する前記テスト用トレンチの開口部側の間隔を互いに異ならせつつ、かつそのうちの一部の間隔を隣接する前記素子用トレンチの開口部側の間隔より狭くし、
前記電極を埋め込む工程の後、前記テスト用領域において、隣接する前記テスト用トレンチに埋め込まれた前記電極が電気的に接続されているか否かを検査することにより、電気的に接続されている前記電極が埋め込まれている隣接する前記テスト用トレンチの開口部側の間隔と、電気的に接続されていない前記電極が埋め込まれている隣接する前記テスト用トレンチの開口部側の間隔とに基づいて、隣接する前記素子用トレンチの間隔のうちの最も狭くなる部分の幅を推測することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A semiconductor substrate (1);
A plurality of device trenches (4) formed in the semiconductor substrate;
An electrode (6) embedded in the element trench,
The plurality of element trenches have a shape having a portion that is wider than the opening on the bottom side of the opening,
In the method for manufacturing a semiconductor device, the interval between the adjacent element trenches is such that the bottom side has a portion narrower than the opening side .
Preparing a semiconductor wafer (20) having an element region (21a) and a test region (21b);
Forming the plurality of device trenches in the device region of the semiconductor wafer and simultaneously forming the plurality of test trenches (31 to 35) in the test region;
Embedding the electrode in the element trench and the test trench,
In the step of forming the test trench, the interval on the opening side of the adjacent test trench is made different from each other, and a part of the interval is narrower than the interval on the opening side of the adjacent element trench. And
After the step of embedding the electrode, in the test region, the electrode embedded in the adjacent test trench is inspected to determine whether or not the electrode is electrically connected. Based on the distance between the adjacent test trench openings where the electrodes are embedded and the distance between the adjacent test trench openings where the electrodes that are not electrically connected are embedded A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the width of the narrowest portion of the interval between adjacent element trenches is estimated.
In the step of forming the test trench, a plurality of pairs of test trenches spaced apart by a predetermined distance are formed, and the widths between the openings of the pair of test trenches are adjacent to each other on the opening side of the test trench The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an interval of
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