JP7172327B2 - Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device - Google Patents

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Description

この発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.

従来、高電圧や大電流を制御するパワー半導体装置の構成材料として、シリコン(Si)が用いられている。パワー半導体装置は、バイポーラトランジスタやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)など複数種類あり、これらは用途に合わせて使い分けられている。 Conventionally, silicon (Si) has been used as a constituent material of power semiconductor devices that control high voltages and large currents. There are multiple types of power semiconductor devices, including bipolar transistors, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), and MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors). It is

例えば、バイポーラトランジスタやIGBTは、MOSFETに比べて電流密度は高く大電流化が可能であるが、高速にスイッチングさせることができない。具体的には、バイポーラトランジスタは数kHz程度のスイッチング周波数での使用が限界であり、IGBTは数十kHz程度のスイッチング周波数での使用が限界である。一方、パワーMOSFETは、バイポーラトランジスタやIGBTに比べて電流密度が低く大電流化が難しいが、数MHz程度までの高速スイッチング動作が可能である。 For example, bipolar transistors and IGBTs have higher current densities than MOSFETs and can handle large currents, but cannot be switched at high speed. Specifically, bipolar transistors are limited to use at a switching frequency of about several kHz, and IGBTs are limited to use at a switching frequency of about several tens of kHz. On the other hand, a power MOSFET has a lower current density than a bipolar transistor or an IGBT, making it difficult to increase the current, but it is capable of high-speed switching operation up to several MHz.

しかしながら、市場では大電流と高速性とを兼ね備えたパワー半導体装置への要求が強く、IGBTやパワーMOSFETはその改良に力が注がれ、現在ではほぼ材料限界に近いところまで開発が進んでいる。パワー半導体装置の観点からシリコンに代わる半導体材料が検討されており、低オン電圧、高速特性、高温特性に優れた次世代のパワー半導体装置を作製(製造)可能な半導体材料として炭化珪素(SiC)が注目を集めている。 However, there is a strong demand in the market for power semiconductor devices that combine large current and high speed, and efforts have been made to improve IGBTs and power MOSFETs. . From the viewpoint of power semiconductor devices, semiconductor materials that can replace silicon are being investigated, and silicon carbide (SiC) is a semiconductor material that can be used to fabricate (manufacture) next-generation power semiconductor devices with excellent low on-voltage, high-speed characteristics, and high-temperature characteristics. is attracting attention.

その理由は、SiCは化学的に非常に安定な材料であり、バンドギャップが3eVと広く、高温でも半導体として極めて安定的に使用できるためである。また、最大電界強度もシリコンより1桁以上大きいからである。SiCはシリコンにおける材料限界を超える可能性大であることからパワー半導体用途、特にMOSFETでは今後の伸長が大きく期待される。特にそのオン抵抗が小さいことが期待されているが高耐圧特性を維持したままより一層の低オン抵抗を有する縦型SiC-MOSFETが期待できる。 This is because SiC is a chemically very stable material, has a wide bandgap of 3 eV, and can be used as a semiconductor extremely stably even at high temperatures. Also, the maximum electric field intensity is one order of magnitude higher than that of silicon. Since SiC has a high possibility of exceeding the material limit of silicon, future growth is greatly expected for power semiconductor applications, especially for MOSFETs. In particular, the on-resistance is expected to be small, and a vertical SiC-MOSFET having even lower on-resistance while maintaining high breakdown voltage characteristics can be expected.

図13は、従来の炭化珪素半導体装置の構造を示す断面図である。図13は、炭化珪素半導体ウェハ上に形成され、個別化される前の炭化珪素半導体装置の構造を示す。図13に示すように、炭化珪素からなる半導体基体(以下、炭化珪素基体とする)のおもて面(p型炭化珪素エピタキシャル層103側の面)側に一般的なトレンチゲート構造のMOSゲートを備える。炭化珪素基体(半導体チップ)は、炭化珪素からなるn+型支持基板(以下、n+型炭化珪素基板とする)101上にn型炭化珪素エピタキシャル層102、電流拡散領域であるn型高濃度領域106およびp型炭化珪素エピタキシャル層103となる各炭化珪素層を順にエピタキシャル成長させてなる。 FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional silicon carbide semiconductor device. FIG. 13 shows the structure of a silicon carbide semiconductor device formed on a silicon carbide semiconductor wafer and before being singulated. As shown in FIG. 13, a MOS gate having a general trench gate structure is provided on the front surface (the surface on the side of p-type silicon carbide epitaxial layer 103) of a semiconductor substrate made of silicon carbide (hereinafter referred to as silicon carbide substrate). Prepare. A silicon carbide substrate (semiconductor chip) comprises an n + -type support substrate (hereinafter referred to as an n + -type silicon carbide substrate) 101 made of silicon carbide, an n-type silicon carbide epitaxial layer 102 and an n-type high-concentration current diffusion region. Each silicon carbide layer forming region 106 and p-type silicon carbide epitaxial layer 103 is epitaxially grown in order.

n型高濃度領域106には、隣り合うトレンチ118間(メサ部)に、第1p+型ベース領域104が選択的に設けられている。また、n型高濃度領域106には、トレンチ118の底面を部分的に覆う第2p+型ベース領域105が選択的に設けられている。第2p+型ベース領域105は、n型炭化珪素エピタキシャル層102に達しない深さで設けられている。第2p+型ベース領域105と第1p+型ベース領域104は同時に形成されてもかまわない。第1p+型ベース領域104は、p型炭化珪素エピタキシャル層103に接するように設けられている。 A first p + -type base region 104 is selectively provided between adjacent trenches 118 (mesa portion) in the n-type high-concentration region 106 . A second p + -type base region 105 that partially covers the bottom surface of the trench 118 is selectively provided in the n-type high-concentration region 106 . Second p + -type base region 105 is provided at a depth that does not reach n-type silicon carbide epitaxial layer 102 . The second p + -type base region 105 and the first p + -type base region 104 may be formed at the same time. First p + -type base region 104 is provided so as to be in contact with p-type silicon carbide epitaxial layer 103 .

符号107~111、113は、それぞれn+型ソース領域、p++型コンタクト領域、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜およびソース電極である。ここで、ソース電極上のソース電極パッド(不図示)は、アルミニウム(Al)またはアルミニウム・シリコン合金(Al-Si)等のはんだと接合しにくい材料から構成されている。このため、ソース電極パッド上にめっき膜116が設けられる。また、n+型炭化珪素基板101の裏面側には裏面電極114が設けられる。またダイシング等により分割後、めっき膜116部分にはんだを介して外部端子電極が設けられる。 Numerals 107 to 111 and 113 denote n + -type source regions, p ++ -type contact regions, gate insulating films, gate electrodes, interlayer insulating films and source electrodes, respectively. Here, the source electrode pad (not shown) on the source electrode is made of a material such as aluminum (Al) or an aluminum-silicon alloy (Al--Si) that is difficult to bond with solder. Therefore, a plating film 116 is provided on the source electrode pad. Further, a back surface electrode 114 is provided on the back surface side of n + -type silicon carbide substrate 101 . After division by dicing or the like, an external terminal electrode is provided on the plating film 116 portion via solder.

また、従来の炭化珪素半導体装置は、主電流が流れる活性領域130の外周部に、活性領域130の周囲を囲んで耐圧を保持するエッジ終端領域131が設けられ、エッジ終端領域131の外側にはダイシング領域132が設けられている。エッジ終端領域131には、JTE構造120とn+型半導体領域121が設けられている。ダイシング領域132を切断(ダイシング)することで、炭化珪素半導体装置が個別化される。エッジ終端領域131とダイシング領域132には、酸化膜122が設けられている。 Further, in the conventional silicon carbide semiconductor device, an edge termination region 131 that surrounds the active region 130 and retains the breakdown voltage is provided in the outer peripheral portion of the active region 130 through which the main current flows. A dicing area 132 is provided. A JTE structure 120 and an n + -type semiconductor region 121 are provided in the edge termination region 131 . By cutting (dicing) dicing region 132, the silicon carbide semiconductor device is individualized. An oxide film 122 is provided on the edge termination region 131 and the dicing region 132 .

ここで、図14は、炭化珪素半導体ウェハ上の炭化珪素半導体素子を示す上面図である。炭化珪素半導体装置は、炭化珪素半導体ウェハ150上に複数形成された炭化珪素半導体素子(炭化珪素半導体チップ)140を切断し、チップ化(個別化)することにより製造される。炭化珪素半導体ウェハ150からの切り出しは、ダイヤモンド製の円形回転刃のダイシングブレード、レーザーまたは超音波により例えば図14の点線の部分(ダイシングライン)に沿って切削することにより行われる。 Here, FIG. 14 is a top view showing a silicon carbide semiconductor element on a silicon carbide semiconductor wafer. A silicon carbide semiconductor device is manufactured by cutting a plurality of silicon carbide semiconductor elements (silicon carbide semiconductor chips) 140 formed on a silicon carbide semiconductor wafer 150 into chips (individualization). Cutting from the silicon carbide semiconductor wafer 150 is performed by cutting, for example, along the dotted line portion (dicing line) in FIG. 14 with a circular rotating diamond dicing blade, laser, or ultrasonic wave.

例えば、所定のダイシングラインを含んでいる表面開口ダイシングライン領域を形成し、SiCウェハの裏面にオーミック電極及び裏面開口ダイシングライン領域を形成する工程を実行し、所定のダイシングラインで分割して複数の半導体チップを得ることで、ダイシング工程のスループットを向上させるとともに、ダイシングブレードの長寿命化にも寄与する技術がある(例えば、下記特許文献1参照)。 For example, a front surface opening dicing line region including a predetermined dicing line is formed, an ohmic electrode and a rear surface opening dicing line region are formed on the back surface of the SiC wafer, and divided by the predetermined dicing line into a plurality of wafers. There is a technology that improves the throughput of the dicing process and contributes to the extension of the life of the dicing blade by obtaining a semiconductor chip (see, for example, Patent Document 1 below).

また、ダイシング領域に沿って電圧緩和層を形成し、さらに電圧緩和層を絶縁層で覆うことにより、半導体素子構造の電気特性の測定時、絶縁層および電圧緩和層の2段階で最大印加電圧(BV)を緩和することができ、ダイシング領域-表面電極間における大気中にかかる電圧の負担を軽くすることができる技術がある(例えば、下記特許文献2参照)。 In addition, by forming a voltage relaxation layer along the dicing region and further covering the voltage relaxation layer with an insulating layer, when measuring the electrical characteristics of the semiconductor element structure, the maximum applied voltage ( BV) and lighten the burden of the voltage applied to the air between the dicing region and the surface electrode (for example, see Patent Document 2 below).

特開2010-118573号公報JP 2010-118573 A 特開2013-191632号公報JP 2013-191632 A

ここで、ワイドバンドギャップ半導体基板(例えば、炭化珪素基板)は、シリコン基板よりも硬度が高いため、ダイシング中に切断面に歪が発生することが多い。歪は、基板に生じたクラック(傷)や欠けである。例えば、ダイシング中にダイシングブレードが切断する面が傾くことにより、歪が発生する。 Here, since a wide bandgap semiconductor substrate (for example, a silicon carbide substrate) has higher hardness than a silicon substrate, distortion often occurs on the cut surface during dicing. Distortion is cracks (scratches) or chips that occur in the substrate. For example, distortion occurs when the surface cut by the dicing blade is tilted during dicing.

図15は、個別化された炭化珪素半導体素子を示す上面図である。ダイシング領域132において炭化珪素半導体ウェハ150が切り出され、個体化切断面200が現れている。また、活性領域130内にゲートパッド領域212が設けられている。ダイシング領域132には、歪の例として表面側の歪220が記載されている。 FIG. 15 is a top view showing a singulated silicon carbide semiconductor device. Silicon carbide semiconductor wafer 150 is cut in dicing region 132 to expose singulated cut surface 200 . A gate pad region 212 is also provided in the active region 130 . In the dicing region 132, the strain 220 on the surface side is described as an example of strain.

図16は、炭化珪素半導体素子の歪の一例を示す側面図である。歪には、表面側の歪220、裏面側の歪221、切断面側の歪222がある。この中で表面側の歪220、裏面側の歪221は、自動外観検査装置または目視等で識別が可能であり、表面側の歪220、裏面側の歪221がある炭化珪素半導体素子を出荷前に不適格品として選別することができる。 FIG. 16 is a side view showing an example of strain in a silicon carbide semiconductor device. The distortion includes distortion 220 on the front side, distortion 221 on the back side, and distortion 222 on the cut surface side. Of these, the strain 220 on the front side and the strain 221 on the back side can be identified by an automatic visual inspection device or by visual observation. can be sorted out as ineligible products.

しかしながら、切断面の内部方向にある切断面側の歪222は、自動外観検査装置または目視等で識別することが難しい。また、この切断面側の歪222は、ダイシング領域132に存在することが多いため、使用開始時は炭化珪素半導体装置の特性に大きな影響を与えることが少なく、一般的な電気試験、特性試験においても検出することは難しい。しかし、切断面側の歪222が存在する炭化珪素半導体装置を長期にわたって使用し、歪222にインプラントピンの熱応力等の応力がかかると歪222を軸として成長して、エッジ終端領域131および活性領域130に達するようになる。図17は、炭化珪素半導体素子の歪の拡大化の一例を示す上面図である。図17のように、歪222は、熱応力により拡大化し切断面の歪240のようになる。歪240の部分は電気抵抗が大きいため、長期間使用すると炭化珪素半導体装置の電気特性全般が悪化してしまう。 However, it is difficult to identify the distortion 222 on the side of the cut surface inward of the cut surface by an automatic visual inspection device or by visual inspection. In addition, since the strain 222 on the cut surface side often exists in the dicing region 132, it does not significantly affect the characteristics of the silicon carbide semiconductor device at the start of use. is also difficult to detect. However, if the silicon carbide semiconductor device having the strain 222 on the cut surface side is used for a long period of time and stress such as the thermal stress of the implant pin is applied to the strain 222, the strain 222 will grow as an axis, leading to the edge termination region 131 and the active region. A region 130 is reached. FIG. 17 is a top view showing an example of increased strain in a silicon carbide semiconductor device. As shown in FIG. 17, the strain 222 is enlarged by thermal stress and becomes like the strain 240 of the cut surface. Since the portion of the strain 240 has a large electrical resistance, the overall electrical characteristics of the silicon carbide semiconductor device deteriorate when used for a long period of time.

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、ダイシング中にダイシングブレードが傾くことにより発生する歪を抑制することで、長時間使用しても、信頼性が低下することのない炭化珪素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 solve the above-described problems of the prior art, the present invention suppresses the distortion caused by the inclination of the dicing blade during dicing, so that the reliability does not deteriorate even after long-term use. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.

上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、次の特徴を有する。第1導電型の炭化珪素半導体基板に設けられた、主電流が流れる活性領域と、前記活性領域の外側に配置され、耐圧構造が形成された終端領域と、を備えた炭化珪素半導体装置の製造方法である。まず、前記炭化珪素半導体基板上に炭化珪素半導体素子を形成する第1工程を行う。次に、前記終端領域の外側のダイシング領域に、ダイシングの刃が接する位置に膜が設けられていない領域を形成する第2工程を行う。次に、前記ダイシング領域を切削することで、前記炭化珪素半導体素子を前記炭化珪素半導体基板から切り出す第3工程を行う。前記第3工程では、前記膜が設けられていない領域において、前記刃が前記膜に接することに応じて、前記刃の前進を停止して、ダイシングラインに平行に切断するように前記刃の位置と傾きを修正する。
In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention has the following features. Manufacture of a silicon carbide semiconductor device provided in a silicon carbide semiconductor substrate of a first conductivity type, including an active region through which a main current flows, and a termination region arranged outside the active region and having a breakdown voltage structure formed thereon The method. First, a first step of forming a silicon carbide semiconductor element on the silicon carbide semiconductor substrate is performed. Next, a second step of forming a region where no film is provided at a position where the dicing blade comes into contact with the dicing region outside the termination region is performed. Next, a third step of cutting out the silicon carbide semiconductor element from the silicon carbide semiconductor substrate by cutting the dicing region is performed. In the third step, in a region where the film is not provided, when the blade comes into contact with the film, the blade stops advancing and the blade is positioned so as to cut parallel to the dicing line. and correct the tilt.

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記ダイシング領域には、前記膜が設けられていない領域を、前記ダイシングラインに垂直な方向の幅が異なる構成で複数形成することを特徴とする。
Further, in the method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, the regions in which the film is not provided in the dicing regions have different widths in the direction perpendicular to the dicing lines. It is characterized by forming a plurality .

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記膜が設けられていない領域前記ダイシングの開始位置から終了位置に行くに従い、前記ダイシングラインに垂直な方向の幅が広くなるように形成することを特徴とする。
Further, in the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, the region where the film is not provided is formed in a direction perpendicular to the dicing line from the dicing start position to the end position . It is characterized in that it is formed so as to have a wider width .

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記膜が設けられていない領域、第1方向のダイシングラインと前記第1方向と直交する第2方向のダイシングラインとが交わる位置に形成することを特徴とする。
Further, in the method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, the region where the film is not provided is divided into dicing lines in a first direction and dicing lines in a second direction orthogonal to the first direction. It is characterized in that it is formed at a position where the

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記膜が設けられていない領域、第1方向のダイシングラインまたは前記第1方向と直交する第2方向のダイシングラインのいずれか一方または両方に形成することを特徴とする。
Further, in the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, the region where the film is not provided is a dicing line in a first direction or a dicing line in a second direction orthogonal to the first direction. It is characterized in that it is formed in either one or both of

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記活性領域は、第1方向のダイシングラインと同方向に延びるストライプ状の素子構造を有し、前記膜が設けられていない領域、前記第1方向のダイシングラインにのみ形成することを特徴とする。
Further, in the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention, in the invention described above, the active region has a striped element structure extending in the same direction as the dicing line in the first direction, and the film is provided. It is characterized in that the non-cut regions are formed only in the dicing lines in the first direction.

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記膜は、酸化膜で形成することを特徴とする。
Moreover, in the method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention, in the invention described above, the film is formed of an oxide film.

上述した発明によれば、ダイシング領域において、ダイシングブレードが接する領域に酸化膜が形成されていない領域がある。このため、この領域のダイシングの際、ダイシングブレードが傾き、斜めに切断していった場合は、ダイシングブレードが酸化膜を削ることになる。酸化膜が削れたことを検出した場合、ダイシングブレードの前進を停止して、ダイシングブレードの位置を修正して、傾きを修正して、再度まっすぐに切断するようにできる。このため、ダイシング中にダイシングブレードが切断する面が傾くことにより発生する歪を抑制でき、長時間使用しても、信頼性が低下することがなくなる。 According to the invention described above, in the dicing region, there is a region where the oxide film is not formed in the region in contact with the dicing blade. For this reason, if the dicing blade is tilted during dicing of this area and cuts obliquely, the dicing blade scrapes the oxide film. When it is detected that the oxide film has been scraped off, the advance of the dicing blade is stopped, the position of the dicing blade is corrected, the inclination is corrected, and straight cutting is performed again. Therefore, it is possible to suppress the distortion caused by the inclination of the surface cut by the dicing blade during dicing, and the reliability does not deteriorate even after long-term use.

本発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、ダイシング中にダイシングブレードが傾くことにより発生する歪を抑制することで、長時間使用しても、信頼性が低下することがないという効果を奏する。
According to the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention, by suppressing the distortion caused by the tilting of the dicing blade during dicing, the reliability can be reduced even after long-term use. It has the effect of not

実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing the structure of a silicon carbide semiconductor device according to an embodiment; FIG. 実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の他の構造を示す断面図である(その1)。FIG. 11 is a cross-sectional view showing another structure of the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment (No. 1); 実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の他の構造を示す断面図である(その2)。It is a sectional view showing another structure of the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment (No. 2). 実施の形態にかかる炭化珪素半導体ウェハ上の炭化珪素半導体素子を示す上面図である。1 is a top view showing silicon carbide semiconductor elements on a silicon carbide semiconductor wafer according to an embodiment; FIG. 実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す上面図である。1 is a top view showing the structure of a silicon carbide semiconductor device according to an embodiment; FIG. 実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を模式的に示す断面図である(その1)。1 is a cross-sectional view schematically showing a state in the middle of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to an embodiment (No. 1); FIG. 実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を模式的に示す断面図である(その2)。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state in the middle of manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment (No. 2); 実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を模式的に示す断面図である(その3)。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in the middle of manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment (No. 3); 実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を模式的に示す断面図である(その4)。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a state in the middle of manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment (No. 4); 実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を模式的に示す断面図である(その5)。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state in the middle of manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment (No. 5); 実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を模式的に示す断面図である(その6)。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a state in the middle of manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment (No. 6); 実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を模式的に示す断面図である(その7)。FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a state in the middle of manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment (No. 7); 従来の炭化珪素半導体装置の構造を示す断面図である。It is a cross-sectional view showing the structure of a conventional silicon carbide semiconductor device. 炭化珪素半導体ウェハ上の炭化珪素半導体素子を示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing silicon carbide semiconductor elements on a silicon carbide semiconductor wafer; 個別化された炭化珪素半導体素子を示す上面図である。1 is a top view showing a silicon carbide semiconductor device that has been singulated; FIG. 炭化珪素半導体基板の歪の一例を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing an example of strain in a silicon carbide semiconductor substrate; 炭化珪素半導体基板の歪の拡大化の一例を示す上面図である。FIG. 4 is a top view showing an example of increased strain in a silicon carbide semiconductor substrate;

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる炭化珪素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。本明細書および添付図面においては、nまたはpを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、nやpに付す+および-は、それぞれそれが付されていない層や領域よりも高不純物濃度および低不純物濃度であることを意味する。+および-を含めたnやpの表記が同じ場合は近い濃度であることを示し濃度が同等とは限らない。なお、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。また、本明細書では、ミラー指数の表記において、“-”は
その直後の指数につくバーを意味しており、指数の前に“-”を付けること
で負の指数をあらわしている。
Preferred embodiments of a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In this specification and the accompanying drawings, layers and regions prefixed with n or p mean that electrons or holes are majority carriers, respectively. Also, + and - attached to n and p mean that the impurity concentration is higher and lower than that of the layer or region not attached, respectively. When the notations of n and p including + and - are the same, it indicates that the concentrations are close, and the concentrations are not necessarily the same. In the following description of the embodiments and the accompanying drawings, the same configurations are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. Also, in this specification, in the notation of the Miller index, "-" means a bar attached to the index immediately after it, and adding "-" before the index indicates a negative index.

(実施の形態)
本発明にかかる半導体装置は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成される。実施の形態においては、ワイドバンドギャップ半導体として例えば炭化珪素(SiC)を用いて作製された炭化珪素半導体装置について、MOSFETを例に説明する。図1は、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す断面図である。
(Embodiment)
A semiconductor device according to the present invention is configured using a wide bandgap semiconductor. In the embodiments, a silicon carbide semiconductor device manufactured using, for example, silicon carbide (SiC) as a wide bandgap semiconductor will be described using a MOSFET as an example. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a silicon carbide semiconductor device according to an embodiment.

図1は、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す断面図である。図1では、炭化珪素半導体ウェハ上に形成され、個別化される前の炭化珪素半導体装置の構造を示す。また、素子構造が形成されオン状態のときに基板の厚さ方向に主電流が流れる活性領域30の構成と、活性領域30の周囲を囲んで耐圧を保持するエッジ終端領域31とエッジ終端領域31の外側のダイシング領域32の構成を示す。ダイシング領域32は、炭化珪素半導体装置を個別化する際に切断される領域である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a silicon carbide semiconductor device according to an embodiment. FIG. 1 shows the structure of a silicon carbide semiconductor device formed on a silicon carbide semiconductor wafer and before being singulated. In addition, the configuration of the active region 30 through which the main current flows in the thickness direction of the substrate when the element structure is formed and in the ON state, the edge termination region 31 surrounding the active region 30 and holding the withstand voltage, and the edge termination region 31 3 shows the configuration of the dicing region 32 outside the . Dicing region 32 is a region that is cut when singulating the silicon carbide semiconductor device.

図1に示すように、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置は、n+型炭化珪素基板(第1導電型の半導体基板)1の第1主面(おもて面)、例えば(0001)面(Si面)、にn型炭化珪素エピタキシャル層2が堆積されている。 As shown in FIG. 1, the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment includes a first main surface (front surface) of an n + -type silicon carbide substrate (first conductivity type semiconductor substrate) 1, for example (0001). An n-type silicon carbide epitaxial layer 2 is deposited on the surface (Si surface).

+型炭化珪素基板1は、例えば窒素(N)がドーピングされた炭化珪素単結晶基板である。n型炭化珪素エピタキシャル層2は、n+型炭化珪素基板1よりも低い不純物濃度で、例えば窒素がドーピングされている低濃度n型ドリフト層である。n型炭化珪素エピタキシャル層2の、n+型炭化珪素基板1側に対して反対側の表面は、n型高濃度領域6が形成されている。n型高濃度領域6は、n+型炭化珪素基板1よりも低くn型炭化珪素エピタキシャル層2よりも高い不純物濃度で、例えば窒素がドーピングされている高濃度n型ドリフト層である。以下、n+型炭化珪素基板1とn型炭化珪素エピタキシャル層2と後述するp型炭化珪素エピタキシャル層3とを併せて炭化珪素半導体基体とする。 The n + -type silicon carbide substrate 1 is, for example, a silicon carbide single crystal substrate doped with nitrogen (N). The n-type silicon carbide epitaxial layer 2 is a low-concentration n-type drift layer doped with, for example, nitrogen at an impurity concentration lower than that of the n + -type silicon carbide substrate 1 . An n-type high-concentration region 6 is formed on the surface of the n-type silicon carbide epitaxial layer 2 opposite to the n + -type silicon carbide substrate 1 side. The n-type high-concentration region 6 is a high-concentration n-type drift layer doped with nitrogen, for example, at an impurity concentration lower than that of the n + -type silicon carbide substrate 1 and higher than that of the n-type silicon carbide epitaxial layer 2 . Hereinafter, the n + -type silicon carbide substrate 1, the n-type silicon carbide epitaxial layer 2, and the later-described p-type silicon carbide epitaxial layer 3 are collectively referred to as a silicon carbide semiconductor substrate.

図1に示すように、n+型炭化珪素基板1の第2主面(裏面、すなわち炭化珪素半導体基体の裏面)には、裏面電極14が設けられている。裏面電極14は、ドレイン電極を構成する。裏面電極14の表面には、ドレイン電極パッド(不図示)が設けられている。 As shown in FIG. 1 , a back surface electrode 14 is provided on the second main surface of n + -type silicon carbide substrate 1 (the back surface, that is, the back surface of the silicon carbide semiconductor substrate). The back electrode 14 constitutes a drain electrode. A drain electrode pad (not shown) is provided on the surface of the back electrode 14 .

炭化珪素半導体基体の第1主面側(p型炭化珪素エピタキシャル層3側)には、トレンチ構造が形成されている。具体的には、トレンチ18は、p型炭化珪素エピタキシャル層3のn+型炭化珪素基板1側に対して反対側(炭化珪素半導体基体の第1主面側)の表面からp型炭化珪素エピタキシャル層3を貫通してn型高濃度領域6に達する。トレンチ18の内壁に沿って、トレンチ18の底部および側壁にゲート絶縁膜9が形成されており、トレンチ18内のゲート絶縁膜9の内側にゲート電極10が形成されている。ゲート絶縁膜9によりゲート電極10が、n型炭化珪素エピタキシャル層2およびp型炭化珪素エピタキシャル層3と絶縁されている。ゲート電極10の一部は、トレンチ18の上方(ソース電極13側)からソース電極13側に突出していてもよい。 A trench structure is formed on the first main surface side (p-type silicon carbide epitaxial layer 3 side) of the silicon carbide semiconductor substrate. Specifically, trench 18 extends from the surface of p-type silicon carbide epitaxial layer 3 opposite to n + -type silicon carbide substrate 1 (the first main surface side of the silicon carbide semiconductor substrate) from the p-type silicon carbide epitaxial layer. It penetrates the layer 3 and reaches the n-type high concentration region 6 . A gate insulating film 9 is formed on the bottom and sidewalls of trench 18 along the inner wall of trench 18 , and gate electrode 10 is formed inside gate insulating film 9 in trench 18 . Gate electrode 10 is insulated from n-type silicon carbide epitaxial layer 2 and p-type silicon carbide epitaxial layer 3 by gate insulating film 9 . A portion of the gate electrode 10 may protrude from above the trench 18 (source electrode 13 side) toward the source electrode 13 side.

n型高濃度領域6のn+型炭化珪素基板1側に対して反対側(炭化珪素半導体基体の第1主面側)の表面層には、第1p+型ベース領域4と第2p+型ベース領域5が選択的に設けられている。第2p+型ベース領域5はトレンチ18の下に形成されており、第2p+型ベース領域5の幅はトレンチ18の幅よりも広い。第1p+型ベース領域4と第2p+型ベース領域5は、例えばアルミニウム(Al)がドーピングされている。 A first p + -type base region 4 and a second p + -type base region 4 and a second p + -type A base region 5 is selectively provided. The second p + -type base region 5 is formed under the trench 18 and the width of the second p + -type base region 5 is wider than the width of the trench 18 . The first p + -type base region 4 and the second p + -type base region 5 are doped with aluminum (Al), for example.

第1p+型ベース領域4の一部をトレンチ18側に延在させることで第2p+型ベース領域5に接続した構造となっていてもよい。この場合、第1p+型ベース領域4の一部は、第1p+型ベース領域4と第2p+型ベース領域5とが並ぶ方向(以下、第1方向とする)Xと直交する方向(以下、第2方向とする)Yに、n型高濃度領域6と交互に繰り返し配置された平面レイアウトを有していてもよい。例えば、第1p+型ベース領域4の一部を第1方向Xの両側のトレンチ18側に延在し、第2p+型ベース領域5の一部と接続する構造を第2方向Yに周期的に配置してもよい。その理由は、第2p+型ベース領域5とn型炭化珪素エピタキシャル層2の接合部分でアバランシェ降伏が起こったときに発生するホールを効率よくソース電極13に退避させることでゲート絶縁膜9への負担を軽減し信頼性をあげるためである。 A structure in which a part of the first p + -type base region 4 is extended to the trench 18 side and connected to the second p + -type base region 5 may be employed. In this case, part of the first p + -type base region 4 is oriented in a direction perpendicular to the direction X in which the first p + -type base region 4 and the second p + -type base region 5 are arranged (hereinafter referred to as the first direction). , and the second direction) may have a planar layout in which the n-type high-concentration regions 6 are alternately and repeatedly arranged. For example, a structure in which part of the first p + -type base region 4 extends to the trench 18 sides on both sides in the first direction X and is connected to part of the second p + -type base region 5 is periodically arranged in the second direction Y. can be placed in The reason for this is that the holes generated when the avalanche breakdown occurs at the junction of the second p + -type base region 5 and the n-type silicon carbide epitaxial layer 2 are efficiently evacuated to the source electrode 13 , so that they are transferred to the gate insulating film 9 . This is for reducing the burden and increasing the reliability.

n型炭化珪素エピタキシャル層2の基体第1主面側には、p型炭化珪素エピタキシャル層3が設けられている。p型炭化珪素エピタキシャル層3の内部には、基体第1主面側にn+型ソース領域7およびp++型コンタクト領域8が選択的に設けられている。n+型ソース領域7はトレンチ18に接している。また、n+型ソース領域7およびp++型コンタクト領域8は互いに接する。また、n型炭化珪素エピタキシャル層2の基体第1主面側の表面層の第1p+型ベース領域4と第2p+型ベース領域5に挟まれた領域と、p型炭化珪素エピタキシャル層3と第2p+型ベース領域5に挟まれた領域にn型高濃度領域6が設けられている。 A p-type silicon carbide epitaxial layer 3 is provided on the substrate first main surface side of the n-type silicon carbide epitaxial layer 2 . Inside p-type silicon carbide epitaxial layer 3, n + -type source region 7 and p ++ -type contact region 8 are selectively provided on the first main surface side of the substrate. The n + -type source region 7 is in contact with the trench 18 . Also, the n + -type source region 7 and the p ++ -type contact region 8 are in contact with each other. Also, a region sandwiched between the first p + -type base region 4 and the second p + -type base region 5 in the surface layer of the n-type silicon carbide epitaxial layer 2 on the substrate first main surface side, and the p-type silicon carbide epitaxial layer 3 . An n-type high-concentration region 6 is provided in a region sandwiched between the second p + -type base regions 5 .

図1では、活性領域30に2つのトレンチMOS構造のみを図示しているが、さらに多くのトレンチ構造のMOSゲート(金属-酸化膜-半導体からなる絶縁ゲート)構造が並列に配置されていてもよい。 Although only two trench MOS structures are shown in the active region 30 in FIG. 1, more trench MOS gate (metal-oxide-semiconductor insulating gate) structures may be arranged in parallel. good.

層間絶縁膜11は、炭化珪素半導体基体の第1主面側の全面に、トレンチ18に埋め込まれたゲート電極10を覆うように設けられている。ソース電極13は、層間絶縁膜11に開口されたコンタクトホールを介して、n+型ソース領域7およびp++型コンタクト領域8に接する。ソース電極13は、層間絶縁膜11によって、ゲート電極10と電気的に絶縁されている。ソース電極13上には、ソース電極パッド(不図示)が設けられている。ソース電極13と層間絶縁膜11との間に、例えばソース電極13からゲート電極10側への金属原子の拡散を防止するバリアメタル(不図示)が設けられていてもよい。 Interlayer insulating film 11 is provided all over the first main surface side of the silicon carbide semiconductor substrate so as to cover gate electrode 10 embedded in trench 18 . The source electrode 13 is in contact with the n + -type source region 7 and the p ++ -type contact region 8 through a contact hole opened in the interlayer insulating film 11 . Source electrode 13 is electrically insulated from gate electrode 10 by interlayer insulating film 11 . A source electrode pad (not shown) is provided on the source electrode 13 . A barrier metal (not shown) may be provided between the source electrode 13 and the interlayer insulating film 11 to prevent diffusion of metal atoms from the source electrode 13 to the gate electrode 10 side, for example.

ソース電極パッドの上部には、めっき膜16が選択的に設けられている。必須ではないが、めっき膜16の表面側に、はんだが設けられる部分を除いて選択的に保護膜17を設けてもよい。 A plated film 16 is selectively provided on the upper portion of the source electrode pad. Although not essential, a protective film 17 may be selectively provided on the surface side of the plated film 16 except for portions where solder is provided.

次に、エッジ終端領域31およびダイシング領域32について説明する。エッジ終端領域31には、電界を緩和または分散させることで高耐圧半導体装置全体の耐圧を向上させるため、接合終端(JTE:Junction Termination Extension)構造として、隣接して配置したJTE構造20が設けられている。JTE構造20の外側(ダイシング領域32側)に、チャネルストッパとして機能するn+型半導体領域21が設けられている。JTE構造20およびn+型半導体領域21の表面には、酸化膜22が設けられている。 Next, edge termination region 31 and dicing region 32 will be described. The edge termination region 31 is provided with adjacently arranged JTE structures 20 as a junction termination extension (JTE) structure in order to improve the breakdown voltage of the entire high breakdown voltage semiconductor device by alleviating or dispersing the electric field. ing. An n + -type semiconductor region 21 functioning as a channel stopper is provided outside the JTE structure 20 (on the dicing region 32 side). An oxide film 22 is provided on the surfaces of the JTE structure 20 and the n + -type semiconductor region 21 .

実施の形態の炭化珪素半導体装置では、ダイシング領域32に、ダイシングブレード(ダイシングの刃)が接する部分に酸化膜22が設けられていない領域を有する。図1は、酸化膜22が設けられていない領域の部分の断面であり、領域Sの部分で、幅W1の領域に酸化膜22が設けられていない。酸化膜22が設けられていない領域の幅は、ダイシング領域32の幅以下で、ダイシングブレードの幅より広くする必要がある。例えば、ダイシングブレードの幅が20~30μmである場合、この幅より広くする必要がある。 In the silicon carbide semiconductor device of the embodiment, dicing region 32 has a region where oxide film 22 is not provided in a portion in contact with a dicing blade. FIG. 1 is a cross section of the portion of the region where the oxide film 22 is not provided. The width of the region where the oxide film 22 is not provided must be less than the width of the dicing region 32 and wider than the width of the dicing blade. For example, if the width of the dicing blade is 20-30 μm, it should be wider than this width.

図1の例では、酸化膜22が設けられていない領域の幅W1は、ダイシング領域32の幅と同程度である。例えば、ダイシング領域32の幅が100μm程度であると、幅W1も100μm程度である。 In the example of FIG. 1 , the width W1 of the region where the oxide film 22 is not provided is approximately the same as the width of the dicing region 32 . For example, if the width of the dicing region 32 is approximately 100 μm, the width W1 is also approximately 100 μm.

図2および図3は、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の他の構造を示す断面図である。図2および図3は、酸化膜22が設けられていない領域の幅W2,W3が、図1の領域の幅W1より狭くなっている例である。図2の例では、領域Sの部分で、幅W2の領域に酸化膜22が設けられていない。この例では、ダイシング領域32の幅の80%程度の幅W2に酸化膜22が設けられていない。例えば、ダイシング領域32の幅が100μm程度であると、幅W2は80μm程度である。 2 and 3 are cross-sectional views showing other structures of the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment. 2 and 3 are examples in which the widths W2 and W3 of the regions where the oxide film 22 is not provided are narrower than the width W1 of the region in FIG. In the example of FIG. 2, in the area S, the oxide film 22 is not provided in the area of width W2. In this example, the oxide film 22 is not provided in the width W2 which is about 80% of the width of the dicing region 32. FIG. For example, if the width of the dicing region 32 is approximately 100 μm, the width W2 is approximately 80 μm.

また、図3の例では、領域Sの部分で、幅W3の領域に酸化膜22が設けられていない。この例では、ダイシング領域32の幅の60%程度の幅W3に酸化膜22が設けられていない。例えば、ダイシング領域32の幅が100μm程度であると、幅W3は60μm程度である。 In addition, in the example of FIG. 3, the oxide film 22 is not provided in the area of the width W3 in the area S portion. In this example, the oxide film 22 is not provided in the width W3 which is about 60% of the width of the dicing region 32 . For example, if the width of the dicing region 32 is approximately 100 μm, the width W3 is approximately 60 μm.

このように、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置では、ダイシング領域32において、ダイシングブレードが接する部分に酸化膜22が設けられていない領域がある。このため、酸化膜22が設けられていない領域のダイシングの際、ダイシングブレードが傾くことなくまっすぐに切断している場合は、ダイシングブレードが酸化膜22を削ることはない。一方、ダイシングブレードが傾き、斜めに切断していった場合は、ダイシングブレードが酸化膜22を削ることになる。酸化膜22が削れたことを検出した場合、ダイシングブレードの前進を停止して、ダイシングブレードの位置と傾きを修正して、前進を再開することで再度まっすぐに切断するようにできる。このため、ダイシング中にダイシングブレードが切断する面が傾くことにより発生する歪を抑制でき、長時間使用しても、信頼性が低下することがなくなる。例えば、酸化膜22が削れたことは、パターン認識または目視等で識別が可能である。また、酸化膜22が設けられていない領域の幅が狭いほどダイシングブレードの小さな傾きを検出できるようになる。 As described above, in the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment, in dicing region 32, there is a region where oxide film 22 is not provided in a portion in contact with the dicing blade. Therefore, when dicing the region where the oxide film 22 is not provided, the dicing blade does not shave the oxide film 22 if the dicing blade cuts straight without being inclined. On the other hand, if the dicing blade tilts and cuts obliquely, the dicing blade scrapes the oxide film 22 . When it is detected that the oxide film 22 has been scraped off, the advance of the dicing blade is stopped, the position and inclination of the dicing blade are corrected, and the advance is restarted to cut straight again. Therefore, it is possible to suppress the distortion caused by the inclination of the surface cut by the dicing blade during dicing, and the reliability does not deteriorate even after long-term use. For example, the fact that the oxide film 22 has been shaved can be identified by pattern recognition or visual observation. Also, the narrower the width of the region where the oxide film 22 is not provided, the smaller the inclination of the dicing blade can be detected.

ここで、図4は、実施の形態にかかる炭化珪素半導体ウェハ上の炭化珪素半導体素子を示す上面図である。図4において、一点鎖線がダイシングラインである。図4では、酸化膜22が設けられていない領域は、ダイシング領域32の一部にのみ設けられている。図4の例では、酸化膜非形成領域33内のダイシング領域32が、酸化膜22が設けられていない領域である。このため、図1~図3は、図4のA-A’部分の断面であり、図4のB-B’部分の断面は、ダイシング領域32において酸化膜22が形成されている領域であり、断面の構造は、従来の炭化珪素半導体装置と同様になる(図13参照)。この時、ダイシングライン上には、幅の異なる複数の酸化膜22が設けられていない領域が配置されていることが好ましい。これにより、ダイシングブレードの傾きの検出範囲を広くすることができる。より好ましくは、各ダイシングラインにおいて幅の異なる複数の酸化膜22が設けられていない領域が配置されているとよい。 Here, FIG. 4 is a top view showing a silicon carbide semiconductor element on the silicon carbide semiconductor wafer according to the embodiment. In FIG. 4, dashed lines are dicing lines. In FIG. 4, the region where oxide film 22 is not provided is provided only in part of dicing region 32 . In the example of FIG. 4, the dicing region 32 in the oxide film non-formation region 33 is the region where the oxide film 22 is not provided. 1 to 3 are cross sections taken along line AA' in FIG. 4, and cross sections along line BB' in FIG. , the cross-sectional structure is similar to that of a conventional silicon carbide semiconductor device (see FIG. 13). At this time, it is preferable that a plurality of regions having different widths and not provided with the oxide films 22 are arranged on the dicing line. As a result, it is possible to widen the detection range of the tilt of the dicing blade. More preferably, each dicing line is provided with a plurality of regions in which the oxide films 22 having different widths are not provided.

また、図4では、DX-DX’等のダイシングラインには、酸化膜非形成領域33が記載されていないが、これは見やすくするためのものであり、実際には、すべてのダイシングライン上に酸化膜非形成領域33が設けられている。また、ダイシングライン上に複数の酸化膜非形成領域33が設けられていることが好ましく、図4の例では、1つのダイシングライン上に3つまたは4つの酸化膜非形成領域33が設けられている。 In FIG. 4, the dicing lines such as DX-DX' do not show the oxide film non-formation region 33, but this is for the sake of clarity. An oxide film non-formation region 33 is provided. Moreover, it is preferable that a plurality of oxide film non-formation regions 33 are provided on the dicing line. In the example of FIG. 4, three or four oxide film non-formation regions 33 are provided on one dicing line. there is

また、酸化膜22が設けられていない領域の幅は、ダイシングの開始位置(ダイシングラインの長さ方向における一方側)から終了位置(ダイシングラインの長さ方向における他方側)に行くにしたがい、広くなることが好ましい。例えば、AX-AX’のダイシングラインで、ダイシングがAXから始まる場合は、AXに近い酸化膜非形成領域33では、酸化膜22が設けられていない領域の幅は、図3のように狭く、AX’に近い酸化膜非形成領域33では、酸化膜22が設けられていない領域の幅は、図1のように広いことが好ましい。開始位置で傾きが小さくても、終了位置ではダイシングラインからのずれが大きくなるため、開始位置では領域の幅を狭くして、小さな傾きも検出できるようにするためである。また、終了位置では、開始位置より傾きが大きくなるため、領域の幅を広くすることが好ましい。 In addition, the width of the region where the oxide film 22 is not provided widens from the dicing start position (one side in the length direction of the dicing line) to the end position (the other side in the length direction of the dicing line). It is preferable to be For example, when dicing starts from AX on a dicing line of AX-AX', the width of the region where no oxide film 22 is provided is narrow as shown in FIG. In the oxide film non-formation region 33 near AX', the width of the region where the oxide film 22 is not provided is preferably wide as shown in FIG. Even if the tilt is small at the start position, the deviation from the dicing line is large at the end position. Also, since the inclination is greater at the end position than at the start position, it is preferable to widen the width of the region.

酸化膜非形成領域33は、図4のようにX方向のダイシングライン(例えばAX-AX’)とY方向のダイシングライン(例えばAY-AY’)が交わる位置に設けることが好ましい。このようにすることで1つの酸化膜非形成領域33でX方向のダイシングでのダイシングブレードの傾き、Y方向のダイシングでのダイシングブレードの傾きを検出することができる。 The oxide film non-formation region 33 is preferably provided at a position where the dicing line in the X direction (for example, AX-AX') and the dicing line in the Y direction (for example, AY-AY') intersect, as shown in FIG. By doing so, it is possible to detect the tilt of the dicing blade in X-direction dicing and the tilt of the dicing blade in Y-direction dicing in one oxide film non-formation region 33 .

図5は、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す上面図である。図5は図4の領域Bの部分の拡大図である。図5に、炭化珪素半導体装置の活性領域30とエッジ終端領域31が記載され、エッジ終端領域31の間がダイシング領域32となる。また、活性領域30には、ソースパッド領域213とゲートパッド領域212が記載されている。酸化膜非形成領域33は、酸化膜非形成領域33AのようにX方向のダイシングライン上に設けてもよいし、酸化膜非形成領域33BのようにY方向のダイシングライン上に設けてもよい。X方向のダイシングラインまたはY方向のダイシングラインのいずれかに設けてもよいし、両方に設けてもよい。片側のみに設ける場合、炭化珪素半導体装置がストライプ状の素子構造を有する場合、ストライプと同方向のダイシングラインに設けることが好ましい。例えば、図1の炭化珪素半導体装置は、トレンチの奥行き方向(Y方向)にストライプ状の素子構造を有し、図5ではトレンチの奥行き方向はX方向であるため、X方向のダイシングラインに酸化膜非形成領域33を有することが好ましい。これは、ストライプと同方向の方が、この方向と直交する方向より、ダイシングブレードが傾きやすいためである。 FIG. 5 is a top view showing the structure of the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment. FIG. 5 is an enlarged view of a portion of area B in FIG. FIG. 5 shows active region 30 and edge termination region 31 of a silicon carbide semiconductor device, and dicing region 32 is between edge termination region 31 . A source pad region 213 and a gate pad region 212 are also described in the active region 30 . The oxide film non-formation region 33 may be provided on the dicing line in the X direction like the oxide film non-formation region 33A, or may be provided on the dicing line in the Y direction like the oxide film non-formation region 33B. . It may be provided on either the dicing line in the X direction or the dicing line in the Y direction, or may be provided on both. When provided only on one side, when the silicon carbide semiconductor device has a stripe-shaped element structure, it is preferable to provide on the dicing line in the same direction as the stripe. For example, the silicon carbide semiconductor device of FIG. 1 has a striped element structure in the depth direction (Y direction) of the trench, and in FIG. 5, the depth direction of the trench is the X direction. It is preferable to have a film non-formation region 33 . This is because the dicing blade is more inclined in the same direction as the stripes than in the direction orthogonal to this direction.

また、上記の例では、ダイシングブレードの傾きを検出するための膜として、酸化膜22を例に説明してきたが、この膜は、ポリシリコン膜や金属膜であってもかまわない。ダイシングブレードが入ったことが検出できれば、他の材料であってもかまわない。ただし、ダイシングブレードが傾いた際に金属膜を削るとダイシングブレードへのダメージが大きいため、ポリシリコン膜のような柔らかい膜の方が好ましい。 In the above example, the oxide film 22 is used as the film for detecting the inclination of the dicing blade, but this film may be a polysilicon film or a metal film. Any other material may be used as long as it can be detected that the dicing blade is inserted. However, if the dicing blade is tilted and the metal film is scraped, the dicing blade will be greatly damaged, so a soft film such as a polysilicon film is preferable.

(実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法)
次に、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法について説明する。図6~図12は、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を模式的に示す断面図である。
(Method for Manufacturing Silicon Carbide Semiconductor Device According to Embodiment)
Next, a method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment will be described. 6 to 12 are cross-sectional views schematically showing states in the process of manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment.

まず、n型の炭化珪素でできたn+型炭化珪素基板1を用意する。そして、このn+型炭化珪素基板1の第1主面上に、n型の不純物、例えば窒素原子をドーピングしながら炭化珪素でできた第1n型炭化珪素エピタキシャル層2aを、例えば30μm程度の厚さまでエピタキシャル成長させる。この第1n型炭化珪素エピタキシャル層2aは、n型炭化珪素エピタキシャル層2となる。ここまでの状態が図6に示されている。 First, an n + -type silicon carbide substrate 1 made of n-type silicon carbide is prepared. Then, on the first main surface of this n + -type silicon carbide substrate 1, a first n-type silicon carbide epitaxial layer 2a made of silicon carbide while being doped with n-type impurities such as nitrogen atoms is formed to a thickness of, for example, about 30 μm. epitaxially grown up to This first n-type silicon carbide epitaxial layer 2 a becomes n-type silicon carbide epitaxial layer 2 . The state up to this point is shown in FIG.

次に、第1n型炭化珪素エピタキシャル層2aの表面上に、フォトリソグラフィ技術によって所定の開口部を有するイオン注入用マスクを例えば酸化膜で形成する。そして、アルミニウム等のp型の不純物を、酸化膜の開口部に注入し、深さ0.5μm程度の下部第1p+型ベース領域4aを形成する。下部第1p+型ベース領域4aと同時に、トレンチ18の底部となる第2p+型ベース領域5を形成してもよい。隣り合う下部第1p+型ベース領域4aと第2p+型ベース領域5との距離が1.5μm程度となるよう形成する。下部第1p+型ベース領域4aおよび第2p+型ベース領域5の不純物濃度を例えば5×1018/cm3程度に設定する。ここまでの状態が図7に示されている。 Next, on the surface of first n-type silicon carbide epitaxial layer 2a, an ion implantation mask having a predetermined opening is formed of, for example, an oxide film by photolithography. Then, a p-type impurity such as aluminum is implanted into the opening of the oxide film to form a lower first p + -type base region 4a having a depth of about 0.5 μm. A second p + -type base region 5 that forms the bottom of the trench 18 may be formed at the same time as the lower first p + -type base region 4a. The adjacent lower first p + -type base region 4a and second p + -type base region 5 are formed so that the distance therebetween is about 1.5 μm. The impurity concentration of the lower first p + -type base region 4a and the second p + -type base region 5 is set to about 5×10 18 /cm 3 , for example. The state up to this point is shown in FIG.

次に、イオン注入用マスクの一部を除去し、開口部に窒素等のn型の不純物をイオン注入し、第1n型炭化珪素エピタキシャル層2aの表面領域の一部に、例えば深さ0.5μm程度の下部n型高濃度領域6aを設ける。下部n型高濃度領域6aの不純物濃度を例えば1×1017/cm3程度に設定する。 Next, a portion of the ion implantation mask is removed, and an n-type impurity such as nitrogen is ion-implanted into the opening to implant a portion of the surface region of the first n-type silicon carbide epitaxial layer 2a to a depth of, for example, 0.5 mm. A lower n-type high concentration region 6a having a thickness of about 5 μm is provided. The impurity concentration of the lower n-type high concentration region 6a is set to about 1×10 17 /cm 3 , for example.

次に、第1n型炭化珪素エピタキシャル層2aの表面上に、窒素等のn型の不純物をドーピングした第2n型炭化珪素エピタキシャル層2bを、0.5μm程度の厚さで形成する。第2n型炭化珪素エピタキシャル層2bの不純物濃度が3×1015/cm3程度となるように設定する。以降、第1n型炭化珪素エピタキシャル層2aと第2n型炭化珪素エピタキシャル層2bを合わせて、n型炭化珪素エピタキシャル層2となる。 Next, a second n-type silicon carbide epitaxial layer 2b doped with an n-type impurity such as nitrogen is formed on the surface of first n-type silicon carbide epitaxial layer 2a to a thickness of about 0.5 μm. The impurity concentration of second n-type silicon carbide epitaxial layer 2b is set to about 3×10 15 /cm 3 . Thereafter, the n-type silicon carbide epitaxial layer 2 is formed by combining the first n-type silicon carbide epitaxial layer 2a and the second n-type silicon carbide epitaxial layer 2b.

次に、第2n型炭化珪素エピタキシャル層2bの表面上に、フォトリソグラフィによって所定の開口部を有するイオン注入用マスクを例えば酸化膜で形成する。そして、アルミニウム等のp型の不純物を、酸化膜の開口部に注入し、深さ0.5μm程度の上部第1p+型ベース領域4bを、下部第1p+型ベース領域4aに重なるように形成する。下部第1p+型ベース領域4aと上部第1p+型ベース領域4bは連続した領域を形成し、第1p+型ベース領域4となる。上部第1p+型ベース領域4bの不純物濃度を例えば5×1018/cm3程度となるように設定する。 Next, on the surface of second n-type silicon carbide epitaxial layer 2b, an ion implantation mask having a predetermined opening is formed of, for example, an oxide film by photolithography. Then, a p-type impurity such as aluminum is implanted into the opening of the oxide film to form an upper first p + -type base region 4b having a depth of about 0.5 μm so as to overlap the lower first p + -type base region 4a. do. The lower first p + -type base region 4 a and the upper first p + -type base region 4 b form a continuous region to become the first p + -type base region 4 . The impurity concentration of the upper first p + -type base region 4b is set to about 5×10 18 /cm 3 , for example.

次に、イオン注入用マスクの一部を除去し、開口部に窒素等のn型の不純物をイオン注入し、第2n型炭化珪素エピタキシャル層2bの表面領域の一部に、例えば深さ0.5μm程度の上部n型高濃度領域6bを設ける。上部n型高濃度領域6bの不純物濃度を例えば1×1017/cm3程度に設定する。この上部n型高濃度領域6bと下部n型高濃度領域6aは少なくとも一部が接するように形成され、n型高濃度領域6を形成する。ただし、このn型高濃度領域6が基板全面に形成される場合と、形成されない場合がある。ここまでの状態が図8に示されている。 Next, a portion of the ion implantation mask is removed, and an n-type impurity such as nitrogen is ion-implanted into the opening to implant a portion of the surface region of the second n-type silicon carbide epitaxial layer 2b to a depth of, for example, 0.5 mm. An upper n-type high-concentration region 6b having a thickness of about 5 μm is provided. The impurity concentration of the upper n-type high concentration region 6b is set to about 1×10 17 /cm 3 , for example. The upper n-type high concentration region 6b and the lower n-type high concentration region 6a are formed so as to be in contact with each other at least partially to form the n-type high concentration region 6. As shown in FIG. However, this n-type high concentration region 6 may or may not be formed over the entire surface of the substrate. The state up to this point is shown in FIG.

次に、n型炭化珪素エピタキシャル層2の表面上に、アルミニウム等のp型不純物をドーピングしたp型炭化珪素エピタキシャル層3を1.3μm程度の厚さで形成する。p型炭化珪素エピタキシャル層3の不純物濃度は4×1017/cm3程度に設定する。 Next, on the surface of n-type silicon carbide epitaxial layer 2, p-type silicon carbide epitaxial layer 3 doped with a p-type impurity such as aluminum is formed to a thickness of about 1.3 μm. The impurity concentration of p-type silicon carbide epitaxial layer 3 is set to approximately 4×10 17 /cm 3 .

次に、p型炭化珪素エピタキシャル層3の表面上に、フォトリソグラフィによって所定の開口部を有するイオン注入用マスクを例えば酸化膜で形成する。この開口部にリン(P)等のn型の不純物をイオン注入し、p型炭化珪素エピタキシャル層3の表面の一部にn+型ソース領域7を形成する。n+型ソース領域7の不純物濃度は、p型炭化珪素エピタキシャル層3の不純物濃度より高くなるように設定する。次に、n+型ソース領域7の形成に用いたイオン注入用マスクを除去し、同様の方法で、所定の開口部を有するイオン注入用マスクを形成し、p型炭化珪素エピタキシャル層3の表面の一部にアルミニウム等のp型の不純物をイオン注入し、p++型コンタクト領域8を設ける。p++型コンタクト領域8の不純物濃度は、p型炭化珪素エピタキシャル層3の不純物濃度より高くなるように設定する。 Next, on the surface of p-type silicon carbide epitaxial layer 3, an ion implantation mask having a predetermined opening is formed of, for example, an oxide film by photolithography. An n-type impurity such as phosphorus (P) is ion-implanted into this opening to form n + -type source region 7 in a portion of the surface of p-type silicon carbide epitaxial layer 3 . The impurity concentration of n + -type source region 7 is set to be higher than that of p-type silicon carbide epitaxial layer 3 . Next, the ion implantation mask used for forming n + -type source region 7 is removed, an ion implantation mask having a predetermined opening is formed in the same manner, and the surface of p-type silicon carbide epitaxial layer 3 is removed. A p ++ type contact region 8 is provided by ion-implanting a p-type impurity such as aluminum into a part of . The impurity concentration of p ++ -type contact region 8 is set to be higher than that of p-type silicon carbide epitaxial layer 3 .

次に、p型炭化珪素エピタキシャル層3の表面上に、厚さ1.5μmの酸化膜を堆積し、フォトリソグラフィによって所定の開口部を有するイオン注入用マスクを例えば酸化膜で形成する。この開口部にアルミニウム等のp型の不純物をイオン注入し、露出したn型炭化珪素エピタキシャル層2の表面の低不純物濃度のJTE構造20を形成する。同様の方法で、所定の開口部を有するイオン注入用マスクを例えば酸化膜で形成し、n型炭化珪素エピタキシャル層2の表面の一部にn型の不純物をイオン注入し、n+型半導体領域21を形成する。ここまでの状態が図9に示されている。 Next, an oxide film having a thickness of 1.5 .mu.m is deposited on the surface of p-type silicon carbide epitaxial layer 3, and an ion implantation mask having a predetermined opening is formed of, for example, an oxide film by photolithography. A p-type impurity such as aluminum is ion-implanted into this opening to form a low impurity concentration JTE structure 20 on the surface of the exposed n-type silicon carbide epitaxial layer 2 . In a similar manner, an ion implantation mask having a predetermined opening is formed of, for example, an oxide film, and an n-type impurity is ion-implanted into a portion of the surface of the n-type silicon carbide epitaxial layer 2 to form an n + -type semiconductor region. 21 is formed. The state up to this point is shown in FIG.

次に、1700℃程度の不活性ガス雰囲気で熱処理(アニール)を行い、第1p+型ベース領域4、第2p+型ベース領域5、n+型ソース領域7、p++型コンタクト領域8、JTE構造20、n+型半導体領域21の活性化処理を実施する。なお、上述したように1回の熱処理によって各イオン注入領域をまとめて活性化させてもよいし、イオン注入を行うたびに熱処理を行って活性化させてもよい。 Next, heat treatment (annealing) is performed in an inert gas atmosphere at about 1700° C. to form the first p + -type base region 4, the second p + -type base region 5, the n + -type source region 7, the p ++ -type contact region 8, Activation processing of the JTE structure 20 and the n + -type semiconductor region 21 is performed. As described above, the ion-implanted regions may be activated collectively by one heat treatment, or may be activated by heat treatment each time ion implantation is performed.

次に、p型炭化珪素エピタキシャル層3の表面上に、フォトリソグラフィによって所定の開口部を有するトレンチ形成用マスクを例えば酸化膜で形成する。次に、ドライエッチングによってp型炭化珪素エピタキシャル層3を貫通し、n型高濃度領域6に達するトレンチ18を形成する。トレンチ18の底部はn型高濃度領域6に形成された第1p+型ベース領域4に達してもよい。次に、トレンチ形成用マスクを除去する。ここまでの状態が図10に示されている。 Next, on the surface of p-type silicon carbide epitaxial layer 3, a trench forming mask having a predetermined opening is formed of, for example, an oxide film by photolithography. Next, trenches 18 are formed through p-type silicon carbide epitaxial layer 3 and reaching n-type high-concentration regions 6 by dry etching. The bottom of the trench 18 may reach the first p + -type base region 4 formed in the n-type heavily doped region 6 . Next, the trench formation mask is removed. The state up to this point is shown in FIG.

次に、p型炭化珪素エピタキシャル層3の表面上に、トレンチ18の底部および側壁と、に沿って酸化膜を形成する。n+型ソース領域7およびp++型コンタクト領域8の表面と、トレンチ18の底部および側壁に形成された酸化膜によりゲート絶縁膜9が形成される。エッジ終端領域31上に形成された酸化膜により酸化膜22が形成される。また、ダイシング領域23において、酸化膜を部分的に除去することより、ダイシングブレードが接する位置に膜が設けられていない領域を形成する。この酸化膜は、酸素雰囲気中において1000℃程度の温度の熱処理によって熱酸化によって形成してもよい。また、このゲート絶縁膜9は高温酸化(High Temperature Oxide:HTO)等のような化学反応によって堆積する方法で形成してもよい。 Next, an oxide film is formed on the surface of p-type silicon carbide epitaxial layer 3 along the bottom and side walls of trench 18 . Gate insulating film 9 is formed of the surfaces of n + -type source region 7 and p ++ -type contact region 8 and the oxide film formed on the bottom and sidewalls of trench 18 . Oxide layer 22 is formed from the oxide layer formed on edge termination region 31 . In addition, by partially removing the oxide film in the dicing region 23, a region where the film is not provided is formed at the position where the dicing blade comes into contact. This oxide film may be formed by thermal oxidation by heat treatment at a temperature of about 1000° C. in an oxygen atmosphere. Also, the gate insulating film 9 may be formed by a method of depositing by a chemical reaction such as High Temperature Oxide (HTO).

次に、ゲート絶縁膜9上に、例えばリン原子がドーピングされた多結晶シリコン層を設ける。この多結晶シリコン層はトレンチ18内を埋めるように形成してもよい。この多結晶シリコン層をフォトリソグラフィによりパターニングし、トレンチ18内部に残すことによって、ゲート電極10を設ける。ゲート電極10の一部はトレンチ18外部に突出していてもよい。ここまでの状態が図11に示されている。 Next, a polycrystalline silicon layer doped with, for example, phosphorus atoms is provided on the gate insulating film 9 . This polycrystalline silicon layer may be formed so as to fill the trench 18 . A gate electrode 10 is provided by patterning this polycrystalline silicon layer by photolithography and leaving it inside the trench 18 . A part of the gate electrode 10 may protrude outside the trench 18 . The state up to this point is shown in FIG.

次に、ゲート絶縁膜9およびゲート電極10を覆うように、例えばリンガラスを1μm程度の厚さで成膜し、層間絶縁膜11を設ける。次に、層間絶縁膜11を覆うように、チタン(Ti)または窒化チタン(TiN)からなるバリアメタル(不図示)を形成してもよい。層間絶縁膜11およびゲート絶縁膜9をフォトリソグラフィによりパターニングしn+型ソース領域7およびp++型コンタクト領域8を露出させたコンタクトホールを形成する。その後、熱処理(リフロー)を行って層間絶縁膜11を平坦化する。ここまでの状態が図12に示されている。 Next, an interlayer insulating film 11 is provided by depositing, for example, phosphorous glass with a thickness of about 1 μm so as to cover the gate insulating film 9 and the gate electrode 10 . Next, a barrier metal (not shown) made of titanium (Ti) or titanium nitride (TiN) may be formed to cover the interlayer insulating film 11 . Interlayer insulating film 11 and gate insulating film 9 are patterned by photolithography to form contact holes exposing n + -type source region 7 and p ++ -type contact region 8 . Thereafter, heat treatment (reflow) is performed to planarize the interlayer insulating film 11 . The state up to this point is shown in FIG.

次に、コンタクトホール内および層間絶縁膜11の上にソース電極13となるニッケル(Ni)等の導電性の膜を設ける。この導電性の膜をフォトリソグラフィによりパターニングし、コンタクトホール内にのみソース電極13を残す。 Next, a conductive film made of nickel (Ni) or the like that becomes the source electrode 13 is provided in the contact hole and on the interlayer insulating film 11 . This conductive film is patterned by photolithography to leave the source electrode 13 only in the contact hole.

次に、n+型炭化珪素基板1の第2主面上に、ニッケル等の裏面電極14を設ける。この後、1000℃程度の不活性ガス雰囲気で熱処理を行って、n+型ソース領域7、p++型コンタクト領域8およびn+型炭化珪素基板1とオーミック接合するソース電極13および裏面電極14を形成する。 Next, a backside electrode 14 made of nickel or the like is provided on the second main surface of n + -type silicon carbide substrate 1 . After that, heat treatment is performed in an inert gas atmosphere at about 1000° C., and source electrode 13 and back electrode 14 are in ohmic contact with n + -type source region 7 , p ++ -type contact region 8 , and n + -type silicon carbide substrate 1 . to form

次に、n+型炭化珪素基板1の第1主面上に、スパッタ法によって5μm程度の厚さのアルミニウム膜を堆積し、フォトリソグラフィによりソース電極13および層間絶縁膜11を覆うようにアルミニウムを除去し、ソース電極パッドを形成する。 Next, an aluminum film having a thickness of about 5 μm is deposited on the first main surface of n + -type silicon carbide substrate 1 by sputtering, and aluminum is deposited by photolithography so as to cover source electrode 13 and interlayer insulating film 11 . removed to form a source electrode pad.

次に、裏面電極14の表面に、例えばチタン(Ti)、ニッケルおよび金(Au)を順に積層することによって、ドレイン電極パッド(不図示)を形成する。次に、ソース電極13の上部に、めっき膜16を選択的に形成する。以上のようにして、図1~図3に示す炭化珪素半導体装置が完成する。 Next, a drain electrode pad (not shown) is formed on the surface of the back electrode 14 by laminating titanium (Ti), nickel and gold (Au) in order, for example. Next, a plating film 16 is selectively formed on the source electrode 13 . As described above, the silicon carbide semiconductor device shown in FIGS. 1 to 3 is completed.

その後、炭化珪素半導体ウェハ150をチップ状に切断(ダイシング)して個片化することで、炭化珪素半導体素子140が完成する。このダイシングの際、ダイシングブレードが酸化膜22に接することに応じてダイシングの方向を校正する。 After that, silicon carbide semiconductor wafer 150 is cut (diced) into individual chips, thereby completing silicon carbide semiconductor element 140 . During this dicing, the dicing direction is calibrated according to the contact of the dicing blade with the oxide film 22 .

以上、説明したように、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置によれば、ダイシング領域において、ダイシングブレードが接する領域に酸化膜が形成されていない領域がある。このため、この領域のダイシングの際、ダイシングブレードが傾き、斜めに切断していった場合は、ダイシングブレードが酸化膜を削ることになる。酸化膜が削れたことを検出した場合、ダイシングブレードの前進を停止して、ダイシングブレードの位置と傾きを修正して、再度まっすぐに切断するようにできる。このため、ダイシング中にダイシングブレードが切断する面が傾くことにより発生する歪を抑制でき、長時間使用しても、信頼性が低下することがなくなる。 As described above, according to the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment, in the dicing region, there is a region where the oxide film is not formed in the region in contact with the dicing blade. For this reason, if the dicing blade is tilted during dicing of this area and cuts obliquely, the dicing blade scrapes the oxide film. When it is detected that the oxide film has been scraped off, the advance of the dicing blade can be stopped, and the position and inclination of the dicing blade can be corrected so that straight cutting can be performed again. Therefore, it is possible to suppress the distortion caused by the inclination of the surface cut by the dicing blade during dicing, and the reliability does not deteriorate even after long-term use.

以上において本発明では、炭化珪素でできた炭化珪素基板の主面を(0001)面とし当該(0001)面上にMOSを構成した場合を例に説明したが、これに限らず、ワイドバンドギャップ半導体、基板主面の面方位などを種々変更可能である。また、上述した各実施の形態では、トレンチ型の炭化珪素半導体装置を例に説明してきたが、プレーナ型の炭化珪素半導体装置にも適用可能で、同様の効果を有する。 In the above description of the present invention, the main surface of the silicon carbide substrate made of silicon carbide is the (0001) plane, and the MOS is formed on the (0001) plane. Various changes can be made to the semiconductor, the plane orientation of the main surface of the substrate, and the like. Further, in each of the above-described embodiments, a trench-type silicon carbide semiconductor device has been described as an example, but the present invention can also be applied to a planar-type silicon carbide semiconductor device and has similar effects.

また、本発明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であり、上述した実施の形態において、例えば各部の寸法や不純物濃度等は要求される仕様等に応じて種々設定される。また、上述した実施の形態では、ワイドバンドギャップ半導体として炭化珪素を用いた場合を例に説明しているが、炭化珪素以外の例えば窒化ガリウム(GaN)、ダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体にも適用可能である。また、実施の形態では第1導電型をn型とし、第2導電型をp型としたが、本発明は第1導電型をp型とし、第2導電型をn型としても同様に成り立つ。 Further, the present invention can be modified in various ways without departing from the gist of the present invention. In addition, in the above-described embodiments, the case of using silicon carbide as a wide bandgap semiconductor is described as an example, but the present invention can also be applied to wide bandgap semiconductors other than silicon carbide, such as gallium nitride (GaN) and diamond. It is possible. In addition, although the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type in the embodiments, the present invention can be similarly applied even if the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type. .

以上のように、本発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、電力変換装置や種々の産業用機械などの電源装置などに使用される高耐圧半導体装置に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention is useful for high-voltage semiconductor devices used in power converters, power supply devices for various industrial machines, and the like.

1、101 n+型炭化珪素基板
2、102 n型炭化珪素エピタキシャル層
2a 第1n型炭化珪素エピタキシャル層
2b 第2n型炭化珪素エピタキシャル層
3、103 p型炭化珪素エピタキシャル層
4、104 第1p+型ベース領域
4a 下部第1p+型ベース領域
4b 上部第1p+型ベース領域
5、105 第2p+型ベース領域
6、106 n型高濃度領域
6a 下部n型高濃度領域
6b 上部n型高濃度領域
7、107 n+型ソース領域
8、108 p++型コンタクト領域
9、109 ゲート絶縁膜
10、110 ゲート電極
11、111 層間絶縁膜
13、113 ソース電極
14、114 裏面電極
16、116 めっき膜
17、117 保護膜
18、118 トレンチ
20、120 JTE構造
21、121 n+型半導体領域
22、122 酸化膜
30、130 活性領域
31、131 エッジ終端領域
32、132 ダイシング領域
33 酸化膜非形成領域
140 炭化珪素半導体素子
150 炭化珪素半導体ウェハ
200 個体化切断面
212 ゲートパッド領域
213 ソースパッド領域
220 表面側の歪
221 裏面側の歪
222 切断面側の歪
240 熱応力により拡大化した切断面の歪
1, 101 n + -type silicon carbide substrate 2, 102 n-type silicon carbide epitaxial layer 2a first n-type silicon carbide epitaxial layer 2b second n-type silicon carbide epitaxial layer 3, 103 p-type silicon carbide epitaxial layer 4, 104 first p + -type base region 4a lower first p + -type base region 4b upper first p + -type base region 5, 105 second p + -type base region 6, 106 n-type high concentration region 6a lower n-type high concentration region 6b upper n-type high concentration region 7 , 107 n + -type source regions 8, 108 p ++ -type contact regions 9, 109 gate insulating films 10, 110 gate electrodes 11, 111 interlayer insulating films 13, 113 source electrodes 14, 114 rear electrodes 16, 116 plating films 17, 117 protective films 18, 118 trenches 20, 120 JTE structures 21, 121 n + -type semiconductor regions 22, 122 oxide films 30, 130 active regions 31, 131 edge termination regions 32, 132 dicing regions 33 oxide-free regions 140 silicon carbide Semiconductor element 150 Silicon carbide semiconductor wafer 200 Individualized cut surface 212 Gate pad region 213 Source pad region 220 Distortion 221 on the front surface side Distortion 222 on the back surface side Distortion 240 on the cut surface side Distortion on the cut surface expanded by thermal stress

Claims (7)

第1導電型の炭化珪素半導体基板に設けられた、主電流が流れる活性領域と、前記活性領域の外側に配置され、耐圧構造が形成された終端領域と、を備えた炭化珪素半導体装置の製造方法であって、Manufacture of a silicon carbide semiconductor device provided in a silicon carbide semiconductor substrate of a first conductivity type, including an active region through which a main current flows, and a termination region arranged outside the active region and having a breakdown voltage structure formed thereon a method,
前記炭化珪素半導体基板上に炭化珪素半導体素子を形成する第1工程と、a first step of forming a silicon carbide semiconductor element on the silicon carbide semiconductor substrate;
前記終端領域の外側のダイシング領域に、ダイシングの刃が接する位置に膜が設けられていない領域を形成する第2工程と、a second step of forming a region where no film is provided at a position where a dicing blade contacts the dicing region outside the termination region;
前記ダイシング領域を切削することで、前記炭化珪素半導体素子を前記炭化珪素半導体基板から切り出す第3工程と、a third step of cutting out the silicon carbide semiconductor element from the silicon carbide semiconductor substrate by cutting the dicing region;
を含み、前記第3工程では、前記膜が設けられていない領域において前記刃が前記膜に接することに応じて、前記刃の前進を停止して、ダイシングラインに平行に切断するように前記刃の位置と傾きを修正することを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。and in the third step, when the blade comes into contact with the film in a region where the film is not provided, the blade stops moving forward and cuts parallel to the dicing line. A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device, characterized by correcting the position and inclination of a.
前記ダイシング領域には、前記膜が設けられていない領域を、前記ダイシングラインに垂直な方向の幅が異なる構成で複数形成することを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法2. The manufacturing of a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of regions not provided with said film are formed in said dicing region so as to have different widths in a direction perpendicular to said dicing line. How . 前記膜が設けられていない領域前記ダイシングの開始位置から終了位置に行くに従い、前記ダイシングラインに垂直な方向の幅が広くなるように形成することを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法2. The carbonization according to claim 1, wherein the region where the film is not provided is formed so that the width in the direction perpendicular to the dicing line increases from the dicing start position to the end position . A method for manufacturing a silicon semiconductor device. 前記膜が設けられていない領域、第1方向のダイシングラインと前記第1方向と直交する第2方向のダイシングラインとが交わる位置に形成することを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the region where the film is not provided is formed at a position where a dicing line in a first direction and a dicing line in a second direction orthogonal to the first direction intersect. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to one aspect. 前記膜が設けられていない領域、第1方向のダイシングラインまたは前記第1方向と直交する第2方向のダイシングラインのいずれか一方または両方に形成することを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the region where the film is not provided is formed on one or both of a dicing line in a first direction and a dicing line in a second direction orthogonal to the first direction. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to any one of the above. 前記活性領域は、第1方向のダイシングラインと同方向に延びるストライプ状の素子構造を有し、
前記膜が設けられていない領域、前記第1方向のダイシングラインにのみ形成することを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法
the active region has a striped element structure extending in the same direction as the dicing line in the first direction;
4. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein the region not provided with the film is formed only in the dicing line in the first direction.
前記膜は、酸化膜で形成することを特徴とする請求項1~6のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法7. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein said film is formed of an oxide film.
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