JPH09331069A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH09331069A
JPH09331069A JP14919496A JP14919496A JPH09331069A JP H09331069 A JPH09331069 A JP H09331069A JP 14919496 A JP14919496 A JP 14919496A JP 14919496 A JP14919496 A JP 14919496A JP H09331069 A JPH09331069 A JP H09331069A
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JP
Japan
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semiconductor device
manufacturing
angled
etching
angled groove
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JP14919496A
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English (en)
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Tatsuhiko Suzuki
龍彦 鈴木
Fumihiko Matsumoto
文彦 松本
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 各素子を個片に切り出すことなく基板のまま
ベベル加工を施すことが可能な半導体装置の製造方法で
あって、個片に切り出した際に、加工端部の形状がキレ
イに維持されている半導体装置の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 本発明の半導体装置の製造方法は、P−
N接合面に対して角度付けを行う半導体装置の製造方法
において、P−N接合面を有し、且つ、所定の位置に角
度付き溝を加工する面を有する半導体基板を用意する第
1のステップと、該半導体基板の前記角度付き溝を加工
する面の反対側の主表面に、該半導体基板用のエッチン
グ液に関して該半導体基板よりエッチングレートの小さ
い積層膜を形成する第2のステップと、該半導体基板の
前記所定の位置に所定の深さの角度付き溝を形成する第
3のステップと、該所定の深さの角度付き溝をケミカル
エッチングすることにより該所定の深さの角度付き溝を
前記積層膜まで深く掘り下げて前記P−N接合面に対し
て角度付けを行う第4のステップとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関するものであり、特に1500Vを越える高耐
圧の大電力半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の大電力半導体装置の高耐
圧化を達成するために、以下に挙げる二つの代表的な高
耐圧化技術がある。
【0003】一方は、P−N接合面に対する角度付けを
行い高耐圧化を達成するいわゆるベベル加工方法であ
る。
【0004】一般に、トランジスタなどの半導体素子に
おいてSi表面をパッシベートしていない場合、電圧印
加時のP−N接合面及びその近傍において、空乏層の幅
が表面現象により結晶内部と比較して表面及びその近傍
において短くなる。この状態において、P−N接合面に
加わる電界強度が高まると、表面及びその近傍において
降伏に至ることになる。
【0005】そこで、ベベル加工方法においては、P−
N接合の表面露出部に高電界がかかりにくくするため、
P−N接合面に対する角度付けを行い(即ちベベル加工
を行い)、前述の表面及びその近傍において空乏層の幅
を広げて、電界を弱めて高耐圧化を達成している。
【0006】もう一方は、ガードリング方法である。
【0007】このガードリング方法とは、P−N接合の
周囲を別のガードリング接合(P−N接合)で取り囲む
ことにより、P−N接合に対して逆方向電圧が印加され
たときに、空乏層を基板水平方向に拡張させてP−N接
合にかかる電界を緩和させるものである。
【0008】上述した2つの高耐圧化技術の内、特に印
加される電圧が1500V以上数千Vのような要求に対
しては、専ら前者のベベル加工方法が採用されていた。
【0009】また、P−N接合面に対してベベル加工を
行う方法としては、従来、以下に述べる2つの方法があ
った。
【0010】一方は、サンドブラストや研磨により個々
の素子を個別に加工する方法である。他方は、半導体素
子が複数形成されている基板の下部に対して、ダイシン
グ・ソー及び角度付きブレードを用いて、V溝を形成し
た後、機械的加工の歪みの除去とチップ化を行うための
化学エッチングを行う方法である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
上述のベベル加工を行う方法は、いずれも問題があっ
た。
【0012】前者の方法は、個々の素子を個別に加工し
なければならないことによる生産性上の問題を有してい
た。
【0013】一方、後者の方法は、機械的加工時の応力
により加工端部の形状にカケが生じることがあった。以
下に、この問題点を超高耐圧静電誘導トランジスタ(S
tatic Induction Transisto
r;以下、SITとする)を例にとり、図面を用いて説
明する。図6を参照すると、SITの製造工程途中の状
態が示されている。また、図6において、後に、分離さ
れる各素子間であって、角度付き溝が加工される面の反
対側には、SiO2 膜14が設けられている。また、S
iO2 膜14の両端には、ゲート電極となるアルミニウ
ム膜7が夫々形成されている。次に、図7に示されるよ
うに、SiO2 膜14が形成された面とは反対側の面上
のSiO2 膜14に対応する領域の中心、即ち素子間分
離領域中心Aを始点として角度付きダイアモンドブレー
ド13を用いて、図8に示されるような約100μmの
角度付き溝Vを形成する。ここで、角度付き溝Vが形成
される面となるアルミニウム膜(ドレイン電極)8上に
は、次の工程において、エッチングをする際にマスクと
なるフォトレジストなどの樹脂層12が形成されてい
る。また、図7及び図8において、角度付きダイアモン
ドブレード13により角度付き溝Vを形成する際に、複
数の素子領域を有する半導体基板上の角度付き溝Vが形
成される面の反対側の面は、接着樹脂11を用いて支持
基体10に張り合わされている。次に、シリコン層をエ
ッチングするのであるが、従来の方法では、主表面の素
子間分離領域にはSiO2 膜14が形成されているた
め、図9に示されるように、二つの大きな問題が生じ
る。即ち、シリコンをエッチングしている際にSiO2
膜14付近で横方向エッチングが進むことになり、端部
形状Eがダレてしまい希望する角度(図7に示されるθ
2 )が得られない部分が多発する(図9における左
側)。また、素子分離領域がSiO2 膜14では、シリ
コンのエッチング完了時間が不明確となるため、部分的
に分離不十分な領域が残ることになる(図9における右
側)。このような状態で、各素子を個片に分離すると、
図10及び図11に示されるようなSIT素子ができて
しまう。図面からも明白であるように、図10及び図1
1に示されるSIT素子は、端部のベベル角度が所望の
角度θ2 を満たしていない。図10に示されているSI
T素子は、加工端部Eが欠けているし、図11に示され
ているSIT素子は、加工端部Eにでっぱりを有してい
る。
【0014】ここで、ベベル加工方法は、P−N接合面
に対して角度付けを行うことでP−N接合の表面及びそ
の近傍において空乏層の幅を広げて、電界を弱めること
により、高耐圧化を達成している。
【0015】従って、前述の加工端部Eにカケが生じる
ということは、P−N接合面に対する角度に関して所望
の角度が得られないということであり、即ち高耐圧化を
満足できないということであり、歩留りと品質の安定性
の点で問題を有していた。
【0016】本発明の目的は、これらの問題を解決すべ
く、各素子を個片に切り出すことなく基板のままベベル
加工を施すことが可能な半導体装置の製造方法であっ
て、個片に切り出した際に、加工端部の形状がキレイに
維持されている半導体装置の製造方法を提供することに
ある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために、以下に示す手段を提供する。
【0018】即ち、本発明によれば、P−N接合面に対
して角度付けを行う半導体装置の製造方法において、P
−N接合面を有し、且つ、所定の位置に角度付き溝を加
工する面を有する半導体基板を用意する第1のステップ
と、該半導体基板の前記角度付き溝を加工する面の反対
側の主表面に、該半導体基板用のエッチング液に関して
該半導体基板よりエッチングレートの小さい積層膜を形
成する第2のステップと、該半導体基板の前記所定の位
置に所定の深さの角度付き溝を形成する第3のステップ
と、該所定の深さの角度付き溝をケミカルエッチングす
ることにより該所定の深さの角度付き溝を前記積層膜ま
で深く掘り下げて前記P−N接合面に対して角度付けを
行う第4のステップと、を備えることを特徴とする半導
体装置の製造方法が得られる。
【0019】ここで、前記半導体装置の製造方法の前記
第3のステップにおいて、所定の深さの角度付き溝を形
成する手段としては、ダイシング・ソー、又は角度付き
ダイアモンドブレード等が挙げられる。
【0020】また、本発明によれば、前記半導体装置の
製造方法において、前記積層膜を積層膜用のエッチング
液を用いてエッチング除去し、各半導体装置を個片に分
離する第5のステップを更に備えることを特徴とする半
導体装置の製造方法が得られる。
【0021】ここで、前記半導体装置の製造方法の前記
第2のステップにおいて、前記半導体基板の前記角度付
き溝を加工する面の主表面に形成される前記積層膜とし
ては、アルミニウム膜、又はSi3 4 膜等が挙げられ
る。
【0022】また、前記積層膜としてアルミニウム膜を
用いた場合、前記第5のステップにおいて、アルミニウ
ム膜をエッチングするエッチング液としては、燐酸と硝
酸とを100対1の割合で混合したアルミニウムエッチ
ング液が挙げられる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態の半
導体装置の製造方法について、図面を用いて説明する。
尚、本発明の半導体装置の製造方法に対する理解をより
明確なものにするために、本発明の半導体装置の製造方
法を超高耐圧静電誘導トランジスタ(SIT)に適用し
た例を本発明の実施の形態として挙げる。また、本実施
の形態は、説明の簡略化のため、SITの製造工程途中
からの説明とする。
【0024】図1を参照すると、SITの工程途中の概
略断面図が示されている。即ち、ドレイン電極層となる
+ 型シリコン層1と、N+ 型シリコン層1上に形成さ
れたドレイン層となるN- 型シリコン層2と、ゲート層
となるP+ 型シリコン層3及び6と、ソース層となるN
型シリコン層4と、N型シリコン層4上に形成されたソ
ース電極層となるN+ 型シリコン層5と、ゲート電極と
なるアルミニウム膜7と、ソース電極となるアルミニウ
ム膜8とドレイン電極となるアルミニウム膜9とを備え
た状態が示されている。ここで、従来と異なる点、即ち
本願発明の特徴は、アルミニウム膜7が素子分離後にゲ
ート電極となる部分だけでなく、従来、SiO2 膜14
を用いていた素子間分離領域となる部分にも連続して形
成されていることである。
【0025】次に、図1に示される状態から、図2に示
されるように、半導体基板を表裏逆転させて支持基体1
0にワックスなどの接着樹脂11を用いて張り合わせ
る。また、ドレイン電極となるアルミニウム膜9上に
は、後の工程においてエッチングを行う際にマスクとな
る樹脂層12が形成されている。樹脂層12としては、
例えばフォトレジスト(商品名OMR83 東京応化
製)や接着樹脂11と同様のワックスをスピンコート、
キュアした層が挙げられる。
【0026】次に、図2の素子間分離領域中心Aに角度
付きダイアモンドブレード13を用いて溝切りをして、
図3に示されるような、角度付き溝Vを形成する。本実
施の形態においては、ブレードの角度が90度である角
度付きダイアモンドブレード13を用いた。従って、P
−N接合面に対する角度であるベベル角度θ1 は45度
となる。また、本実施の形態においては、角度付き溝V
の深さは100μmとした。
【0027】次に、シリコンのエッチング液を用いて、
角度付き溝Vの内壁をアルミニウム膜7が露呈するまで
エッチングを行う。ここで、シリコンのエッチング液
は、等方性を示すものを用いる。角度付き溝Vの内壁を
等方性のエッチング液でエッチングすると、P−N接合
面の角度は、角度付き溝Vの角度と同じ角度となる。本
実施の形態においては、シリコンのエッチング液として
は、弗酸と硝酸を1対2の容積比で混合した鏡面エッチ
ング用のエッチング液を使用した。また、このエッチン
グ液をしようして、約5分間エッチング処理をおこなっ
た。
【0028】この工程において、素子間分離領域にアル
ミニウム膜7が形成されていることの効果が二つ生じる
ことになる。一つは、アルミニウム膜7とシリコンとの
色のコントラストが非常に明確であるため、エッチング
処理においてアルミニウム膜7が露呈したことが認識し
やすい、即ち、ウェハ内の全素子の分離の終了が極めて
確認しやすいことである。もう一つは、上述のシリコン
用エッチング液でアルミニウム膜7をエッチングした場
合、シリコンと比較して1/10のエッチング速度であ
ることと、シリコンのエッチング処理を行っている際の
発泡現象と相俟って横方向のエッチング、所謂サイドエ
ッチが進み難いことから、加工端部Eの形状が従来例の
ようにダレることがない。即ち、加工端部Eは、所望の
ベベル角度θ1 を有することになる。
【0029】次に、図4において露呈しているアルミニ
ウム膜7をアルミニウム用のエッチング液(例えば、H
2 PO4 :HNO3 =100:1の容積比で混合したエ
ッチング液)でエッチング除去し、溶剤浸漬にて支持基
体10から取り外して各素子を図5に示されるような個
片に分離する。
【0030】ここで、本発明の効果を従来例と比較する
ために、N- 型シリコン層2の仕様を比抵抗ρ=130
Ω・cm、厚み200μm、ベベル角度θ1 90度の耐
圧VGD=2700〜2800のVのSIT(サイズ5m
m角)を製造した。その結果、本実施の形態の半導体装
置の製造方法によると、前記SITが93%の歩留まり
で得られたが、従来例の製造方法によるものは50〜5
5%程度でしか得られなかった。
【0031】尚、本実施の形態において、半導体装置は
SITとして説明してきたが、SITに限らずベベル加
工を施される半導体装置であれば本発明の半導体装置の
製造方法を適用可能なことはいうまでもない。
【0032】また、本実施の形態の理解を深めるため
に、具体的な数値及び材料を示して説明してきたが、こ
れに制限されるものではない。例えば、素子間分離領域
にはアルミニウム膜の代わりにSi3 4 等を用いても
良い。また、例えば、角度付きダイアモンドブレードに
変えてダイシング・ソーを用いて各角度付き溝Vを形成
しても良い。
【0033】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、各素子を個片に切り出すことなく基板のままベベル
加工を施すことが可能な半導体装置の製造方法であっ
て、個片に切り出した際に、加工端部の形状がキレイに
維持されている半導体装置の製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態において、角度付け溝を形成する
面の反対側の面にアルミニウム膜を形成する工程を示す
図である。
【図2】本実施の形態において、角度付け溝を行う面に
フォトレジストを塗布し、反対側の面を接着樹脂で支持
基体に固定する工程を示す図である。
【図3】本実施の形態において、角度付け溝を形成する
工程を示す図である。
【図4】本実施の形態において、角度付け溝の内壁をア
ルミニウム膜までエッチングする工程を示す図である。
【図5】本実施の形態の半導体装置の製造方法により得
られる半導体装置を示す図である。
【図6】従来例において、角度付け溝を形成する面の反
対側の面にSiO2 膜を形成する工程を示す図である。
【図7】従来例において、角度付け溝を行う面にフォト
レジストを塗布し、反対側の面を接着樹脂で支持基体に
固定する工程を示す図である。
【図8】従来例において、角度付け溝を形成する工程を
示す図である。
【図9】従来例において、角度付け溝の内壁をエッチン
グする工程を示す図であって、問題点を示す図である。
【図10】従来例において得られる欠陥を有した半導体
装置を示す図である。
【図11】従来例において得られる他の欠陥を有した半
導体装置を示す図である。
【符号の説明】
1 N+ 型シリコン層 2 N- 型シリコン層 3 P+ 型シリコン層 4 N 型シリコン層 5 N+ 型シリコン層 6 P+ 型シリコン層 7 アルミニウム膜 8 アルミニウム膜 9 アルミニウム膜 10 支持基体 11 接着樹脂 12 樹脂層 13 角度付きダイアモンドブレード 14 SiO2 膜 A 素子間分離領域中心 E 加工端部 V 角度付き溝

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P−N接合面に対して角度付けを行う半
    導体装置の製造方法において、 P−N接合面を有し、且つ、所定の位置に角度付き溝を
    加工する面を有する半導体基板を用意する第1のステッ
    プと、 該半導体基板の前記角度付き溝を加工する面の反対側の
    主表面に、該半導体基板用のエッチング液に関して該半
    導体基板よりエッチングレートの小さい積層膜を形成す
    る第2のステップと、 該半導体基板の前記所定の位置に所定の深さの角度付き
    溝を形成する第3のステップと、 該所定の深さの角度付き溝をケミカルエッチングするこ
    とにより該所定の深さの角度付き溝を前記積層膜まで深
    く掘り下げて前記P−N接合面に対して角度付けを行う
    第4のステップと、 を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記第3のステップは、 該半導体基板の前記所定の位置にダイシング・ソーによ
    り所定の深さの角度付き溝を形成する第3のステップと
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記第3のステップは、 該半導体基板の前記所定の位置に角度付きダイアモンド
    ブレードにより所定の深さの角度付き溝を形成する第3
    のステップとすることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
    の半導体装置の製造方法において、 前記第4のステップの後に、前記積層膜を積層膜用のエ
    ッチング液を用いてエッチング除去し、各半導体装置を
    個片に分離する第5のステップを更に備えることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
    の半導体装置の製造方法において、 前記積層膜は、アルミニウム膜であることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記第5のステップは、 前記アルミニウム膜を、燐酸と硝酸とを100対1の割
    合で混合したアルミニウムエッチング液で除去し、各半
    導体装置を個片に分離する第5のステップとすることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
    の半導体装置の製造方法において、 前記積層膜は、Si3 4 膜であることを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
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