JP6696122B2 - ワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法、ワイドバンドギャップ半導体ウエハおよびワイドバンドギャップ半導体チップ - Google Patents
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Description
(1)本発明の一態様に係るワイドバンドギャップ半導体装置100の製造方法は以下の工程を備えている。主面10aを含み、かつn型の導電型を有するワイドバンドギャップ半導体ウエハ10が準備される。主面10aにダイシング領域DRが形成される。主面10aにアライメントマーク領域30が形成される。アライメントマーク領域30を用いてワイドバンドギャップ半導体ウエハ10とフォトマスク61とのアライメントが行われる。アライメントを行う工程後、アライメントマーク領域30と重なるようにp型領域71が形成される。p型領域71が形成された後、ダイシング領域DRに沿ってワイドバンドギャップ半導体ウエハ10を切断することにより、複数のチップ5が形成される。複数のチップ5に残されたダイシング領域DRの部分には、p型領域71が存在しない。
以下、本実施の形態について図に基づいて説明する。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、その説明は繰り返さない。また、本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を[]、集合方位を<>、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、”−”(バー)を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。
まず、半導体ウエハを準備する工程(S10:図2)が実施される。たとえばポリタイプ4Hの六方晶炭化珪素からなるインゴット(図示しない)がスライスされることにより、導電型がn型(第1導電型)の炭化珪素単結晶基板11が準備される。次に、エピタキシャル成長により、炭化珪素単結晶基板11上に導電型がn型のドリフト領域12が形成される。たとえば、キャリアガスとしての水素(H2)と、原料ガスとしてのモノシラン(SiH4)、プロパン(C3H8)および窒素(N2)とを含む雰囲気ガス中において、炭化珪素単結晶基板11がたとえば1500°以上1700°以下の温度で加熱される。これにより、第1主面10aと、第1主面10aと反対側の第2主面10bを含み、n型の導電型を有するワイドバンドギャップ半導体ウエハ10が準備される(図3参照)。ドリフト領域12が第1主面10aを構成する。炭化珪素単結晶基板11が第2主面10bを構成する(図3参照)。ワイドバンドギャップ半導体ウエハ10は、炭化珪素、窒化ガリウムおよびダイヤモンドの少なくともいずれかを含んでいてもよい。たとえば、炭化珪素単結晶基板11の代わりに、窒化ガリウム基板またはダイヤモンド基板が用いられてもよい。
まず、2種類のグループのワイドバンドギャップ半導体チップ5が準備される。ワイドバンドギャップ半導体チップ5は、耐圧が1700V仕様のMOSFET100(図1)を含んでいる。第1のグループのワイドバンドギャップ半導体チップ5は、ダイシング領域DRの部分4にp型領域が存在しないワイドバンドギャップ半導体チップ5である。第2のグループのワイドバンドギャップ半導体チップ5は、ダイシング領域DRの部分4にp型領域が残存するワイドバンドギャップ半導体チップ5である。
MOSFET100を含むワイドバンドギャップ半導体チップ5が、150℃の温度下に配置される。ゲートが閉じた状態でソース電極16およびドレイン電極21の間に1700Vの電圧が10時間印加される。ソース電極16およびドレイン電極21の間に1700Vの電圧が印加された状態で、一定の時間毎にドレインリーク電流が測定される。
図33に示されるように、ダイシング領域DRの部分4にp型領域がある第2のグループのワイドバンドギャップ半導体チップ5は、印加時間が約0.5時間〜約1時間を経過するくらいから、ドレインリーク電流が大きくなり、印加時間が約3時間を経過した後は、ドレインリーク電流はほぼ一定になる。印加時間が10時間を経過した後における第2のグループのワイドバンドギャップ半導体チップ5のドレインリーク電流は、1×10-7Aより大きい。
2 素子領域
4 ダイシング領域の部分
5 ワイドバンドギャップ半導体チップ(チップ)
10 ワイドバンドギャップ半導体ウエハ(炭化珪素ウエハ、炭化珪素基板)
10a 第1主面(主面)
10b 第2主面
11 炭化珪素単結晶基板
12 ドリフト領域
13 ボディ領域
14 ソース領域
15 ゲート絶縁膜
16 ソース電極
17 ガードリング領域
18 コンタクト領域
19 表面保護電極
21 ドレイン電極
22 層間絶縁膜
23 裏面保護電極
24 炭化珪素エピタキシャル層
27 ゲート電極
30 アライメントマーク領域
31 第1アライメントマーク(アライメントマーク)
32 第2アライメントマーク
33 第3アライメントマーク
41,41c,42,42c,43,43c イオン注入マスク
51,51c,52,52c,53,53c マスク層
61,62,63 フォトマスク
61a,62a,63a 透光部
61c,62c,63c 遮光部
71 第1のp型領域(p型領域)
72 第2のp型領域
73 第3のp型領域
100 ワイドバンドギャップ半導体装置(炭化珪素半導体装置、MOSFET)
BT1,BT2,BT3 底面
DR ダイシング領域
O11,O12,O21,O22,O31,O32,O41,O42,O51,O52,O61,O42 開口部
S 最大径
SW1,SW2,SW3 側面
TR1 第1凹部
TR2 第2凹部
W1,W2 幅
W3 切断幅
Claims (13)
- 主面を含み、かつn型の導電型を有するワイドバンドギャップ半導体ウエハを準備する工程と、
前記主面にダイシング領域を形成する工程と、
前記主面にアライメントマーク領域を形成する工程と、
前記アライメントマーク領域を用いて前記ワイドバンドギャップ半導体ウエハとフォトマスクとのアライメントを行う工程と、
前記アライメントを行う工程後、前記アライメントマーク領域と重なるようにp型領域を形成する工程と、
前記p型領域を形成する工程後、前記ダイシング領域に沿って前記ワイドバンドギャップ半導体ウエハを切断することにより、複数のチップを形成する工程とを備え、
前記複数のチップに残された前記ダイシング領域の部分には、前記p型領域が存在せず、
前記アライメントマーク領域は、第1凹部と、第2凹部と、前記第1凹部と前記第2凹部とに挟まれた凸状のアライメントマークを含み、
前記p型領域を形成する工程において、前記p型領域は、前記凸状のアライメントマークに設けられる、ワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法。 - 前記アライメントマーク領域を形成する工程において、前記アライメントマーク領域は、前記ダイシング領域に形成され、
前記複数のチップを形成する工程において、前記p型領域が除去される、請求項1に記載のワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法。 - 前記ダイシング領域の延伸方向に対して垂直な方向において、前記p型領域の幅を前記ダイシング領域の幅で除した値は、1/12以上2/3以下であることおよび前記延伸方向に対して垂直な方向における前記p型領域の幅は、10μm以上80μm以下であることの少なくともいずれかを満たす、請求項2に記載のワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法。
- 前記複数のチップを形成する工程における前記ワイドバンドギャップ半導体ウエハの切断幅を、前記ダイシング領域の延伸方向に対して垂直な方向における前記ダイシング領域の幅で除した値は、1/4以上5/6以下であることおよび前記切断幅は、30μm以上100μm以下であることの少なくともいずれかを満たす、請求項2または請求項3に記載のワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法。
- 前記ダイシング領域と前記アライメントマーク領域とは同時に形成される、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体ウエハは、炭化珪素、窒化ガリウムおよびダイヤモンドの少なくともいずれかを含む、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法。
- 前記主面の最大径は、100mm以上である、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法。
- 前記アライメントマーク領域を形成する工程において、前記アライメントマーク領域は、前記主面において前記ダイシング領域に囲まれた領域に形成される、請求項1に記載のワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法。
- 主面にダイシング領域が形成されたワイドバンドギャップ半導体ウエハであって、
前記ワイドバンドギャップ半導体ウエハは、前記ダイシング領域に位置するアライメントマーク領域と、
前記アライメントマーク領域に位置するp型領域とを含み、
前記ダイシング領域の延伸方向に対して垂直な方向において、前記p型領域の幅を前記ダイシング領域の幅で除した値は、1/12以上2/3以下であることおよび前記延伸方向に対して垂直な方向における前記p型領域の幅は、10μm以上80μm以下であることの少なくともいずれかを満たし、
前記アライメントマーク領域は、第1凹部と、第2凹部と、前記第1凹部と前記第2凹部とに挟まれた凸状のアライメントマークを含み、
前記p型領域は、前記凸状のアライメントマークに設けられている、ワイドバンドギャップ半導体ウエハ。 - 主面にダイシング領域が形成されたワイドバンドギャップ半導体ウエハであって、
前記ワイドバンドギャップ半導体ウエハは、前記ダイシング領域に囲まれた領域に位置するアライメントマーク領域と、
前記アライメントマーク領域に位置するp型領域とを含み、
前記p型領域は、前記ダイシング領域に存在せず、
前記アライメントマーク領域は、第1凹部と、第2凹部と、前記第1凹部と前記第2凹部とに挟まれた凸状のアライメントマークを含み、
前記p型領域は、前記凸状のアライメントマークに設けられている、ワイドバンドギャップ半導体ウエハ。 - 前記ワイドバンドギャップ半導体ウエハは、炭化珪素、窒化ガリウムおよびダイヤモンドの少なくともいずれかを含む、請求項9または請求項10に記載のワイドバンドギャップ半導体ウエハ。
- 前記主面の最大径は、100mm以上である、請求項9〜請求項11のいずれか1項に記載のワイドバンドギャップ半導体ウエハ。
- ダイシング領域と
前記ダイシング領域に囲まれた領域に位置するアライメントマーク領域と、
前記アライメントマーク領域に位置するp型領域とを備え、
前記p型領域は、前記ダイシング領域に存在せず、
前記アライメントマーク領域は、第1凹部と、第2凹部と、前記第1凹部と前記第2凹部とに挟まれた凸状のアライメントマークを含み、
前記p型領域は、前記凸状のアライメントマークに設けられている、ワイドバンドギャップ半導体チップ。
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