JPWO2016046872A1 - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
第1の導電型の半導体基板(7)には、4つの角(CN)を有する表面(SF)が設けられている。表面(SF)は、主部(PM)と、主部(PM)を囲む周辺部(PP)とを有する。周辺部(PP)は、外周部(PPo)と、外周部(PPo)を囲む終端部(PPt)とを有する。終端部(PPt)は、角(CN)のそれぞれに位置する4つの角部(PC)を有する。主不純物領域(2)は、主部(PM)に設けられ、第2の導電型を有し、一の面積を有する。複数の副不純物領域(1)は、互いに離れており、角部(PC)の少なくとも2つのそれぞれに主不純物領域(2)から離れて設けられており、第2の導電型を有し、上記一の面積よりも小さい総面積を有する。主電極(6)は、表面(SF)上において主不純物領域(2)に接しており、副不純物領域(1)から離れている。周辺電極(41)は副不純物領域(1)の各々に接している。The first conductivity type semiconductor substrate (7) is provided with a surface (SF) having four corners (CN). The surface (SF) has a main part (PM) and a peripheral part (PP) surrounding the main part (PM). The peripheral part (PP) has an outer peripheral part (PPo) and a terminal part (PPt) surrounding the outer peripheral part (PPo). The terminal end (PPt) has four corners (PC) located at each of the corners (CN). The main impurity region (2) is provided in the main portion (PM), has the second conductivity type, and has one area. The plurality of sub-impurity regions (1) are separated from each other, provided at least two of the corner portions (PCs) away from the main impurity region (2), have a second conductivity type, and Having a total area smaller than one area. The main electrode (6) is in contact with the main impurity region (2) on the surface (SF) and is separated from the sub impurity region (1). The peripheral electrode (41) is in contact with each sub-impurity region (1).
Description
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、装置の実使用時に大電流下で機能する主不純物領域と、装置の大電流特性を見積もるための測定を小電流で行う際に機能する副不純物領域とを有する電力用半導体装置、およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a main impurity region that functions under a large current during actual use of the device, and a function when performing measurement for estimating a large current characteristic of the device with a small current. The present invention relates to a power semiconductor device having a sub-impurity region and a manufacturing method thereof.
装置の選別などを目的として、電力用半導体装置の大電流特性を把握することが必要な場合がある。たとえば大容量の還流ダイオードについては、順方向に大電流が印加された場合における電圧降下特性を把握することが重要である。しかしながら、パッケージへの組み込み前のチップ状態の半導体装置(すなわち半導体チップ)に対しては大電流での測定は困難である。このため半導体チップ内に、実使用時に素子として機能するメイン部分とは独立して、同種の機能を有しつつより小さい大きさを有するモニタ部分が測定目的で設けられることがある。これにより、実使用時に適用される大電流領域における特性を、比較的小さい電流で測定することができる。よって半導体チップの組み込み前に、実使用時の大電流特性を把握することができる。 It may be necessary to grasp the large current characteristics of the power semiconductor device for the purpose of selecting the device. For example, for a large capacity free-wheeling diode, it is important to grasp the voltage drop characteristics when a large current is applied in the forward direction. However, measurement with a large current is difficult for a semiconductor device in a chip state (that is, a semiconductor chip) before being incorporated into a package. For this reason, a monitor part having the same kind of function and having a smaller size may be provided in the semiconductor chip independently of the main part that functions as an element during actual use for measurement purposes. Thereby, the characteristic in the large current region applied at the time of actual use can be measured with a relatively small current. Therefore, it is possible to grasp the large current characteristics during actual use before the semiconductor chip is assembled.
モニタ部分を設けることによるチップ面積の増大を抑えるためには、半導体チップのうち有効に活用されていない箇所にモニタ部分を配置することが好ましい。よって、実使用時のダイオード素子としての機能を有しておらず、かつ耐圧保持のための特段の機能も有していない無効領域であるチップの角にモニタ部分を配置することが好ましい。 In order to suppress an increase in chip area due to the provision of the monitor portion, it is preferable to dispose the monitor portion in a portion of the semiconductor chip that is not effectively utilized. Therefore, it is preferable to dispose the monitor portion at the corner of the chip, which is an ineffective region that does not have a function as a diode element in actual use and does not have a special function for maintaining a withstand voltage.
たとえば、特開2002−359377号公報(特許文献1)によれば、還流ダイオードにおいて、第1アノード領域と電気的に分離して、少なくとも1つの第2アノード領域が設けられる。第2アノード領域の上面には、第1アノード領域上のアノード電極から独立した電極が形成されているため、比較的低い電流で定格電流と同等またはそれに近い電流密度での測定が可能となる。その結果、大電流容量チップの性能を、実使用電流領域で精度よく把握することができ、ウエハ製造工程へのフィードバック、および並列接続時のチップ選定に対応することが可能である。 For example, according to Japanese Patent Laid-Open No. 2002-359377 (Patent Document 1), at least one second anode region is provided in the freewheeling diode so as to be electrically separated from the first anode region. Since an electrode independent of the anode electrode on the first anode region is formed on the upper surface of the second anode region, measurement at a current density equivalent to or close to the rated current can be performed with a relatively low current. As a result, it is possible to accurately grasp the performance of the large current capacity chip in the actual use current region, and it is possible to cope with feedback to the wafer manufacturing process and chip selection at the time of parallel connection.
半導体装置の量産においては、通常、ウエハに複数の半導体チップが形成される。ウエハ面内におけるチップの位置によっては、ウエハ外縁の近傍にモニタ部分が位置し得る。その場合、ウエハ外部からモニタ部分が受ける影響が大きくなる。たとえば、モニタ部分の順方向電圧が拡散ボートの汚染の影響により増加してしまうことがある。これによりモニタ部分とメイン部分との間の特性の相違が大きくなる。これにより、モニタ部分を用いた測定によってメイン部分の特性を見積もる際の精度が低くなる。その結果、装置の実使用時の特性に問題がない場合においても、モニタ部分の測定結果から半導体装置が不良と判定されてしまうことがあり得る。また、複数の半導体装置が並列に接続されて組み込まれる場合、それらの特性を揃えることが求められることが多いところ、特性の把握が不正確であると、装置間でのアンバランスが発生しやすい。その結果、最終製品の歩留まりが低下したり、使用条件(電流、電圧、および動作周囲温度など)が制限されたりし得る。 In mass production of semiconductor devices, a plurality of semiconductor chips are usually formed on a wafer. Depending on the position of the chip in the wafer surface, the monitor portion may be located near the outer edge of the wafer. In this case, the influence on the monitor portion from the outside of the wafer is increased. For example, the forward voltage of the monitor portion may increase due to the influence of diffusion boat contamination. This increases the difference in characteristics between the monitor portion and the main portion. Thereby, the precision at the time of estimating the characteristic of a main part by the measurement using a monitor part becomes low. As a result, even when there is no problem in the characteristics during actual use of the device, the semiconductor device may be determined to be defective from the measurement result of the monitor portion. In addition, when a plurality of semiconductor devices are connected and incorporated in parallel, it is often required to align their characteristics. However, if the characteristics are not accurately grasped, an imbalance between the devices tends to occur. . As a result, the yield of the final product may be reduced, and usage conditions (such as current, voltage, and operating ambient temperature) may be limited.
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、チップ面積の増大を抑えつつ、実使用時の大電流特性をチップ状態で正確に把握することができる、半導体装置およびその製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to accurately grasp a large current characteristic in actual use in a chip state while suppressing an increase in chip area. A semiconductor device and a manufacturing method thereof are provided.
本発明の半導体装置は、第1導電型の半導体基板と、主不純物領域と、副不純物領域と、主電極と、層間絶縁膜と、周辺電極とを有する。半導体基板には、4つの角を有する表面が設けられている。表面は、主部と、主部を囲む周辺部とを有する。周辺部は、外周部と、外周部を囲む終端部とを有する。終端部は、上記角のそれぞれに位置する4つの角部を有する。主不純物領域は、主部に設けられ、第1の導電型と異なる第2の導電型を有し、表面上において一の面積を有する。複数の副不純物領域は、互いに離れており、角部の少なくとも2つのそれぞれに主不純物領域から離れて設けられており、第2の導電型を有し、表面上において一の面積よりも小さい総面積を有する。主電極は、表面上において主不純物領域に接しており、副不純物領域から離れている。層間絶縁膜は周辺部上において副不純物領域の間の部分を覆っている。周辺電極は、層間絶縁膜が設けられた周辺部上に主電極から離れて設けられており、副不純物領域の各々に接している。 The semiconductor device of the present invention includes a first conductivity type semiconductor substrate, a main impurity region, a sub-impurity region, a main electrode, an interlayer insulating film, and a peripheral electrode. The semiconductor substrate is provided with a surface having four corners. The surface has a main part and a peripheral part surrounding the main part. The peripheral part has an outer peripheral part and a terminal part surrounding the outer peripheral part. The end portion has four corners located at each of the corners. The main impurity region is provided in the main part, has a second conductivity type different from the first conductivity type, and has one area on the surface. The plurality of sub-impurity regions are separated from each other, are provided apart from the main impurity region in each of at least two corners, have a second conductivity type, and have a total area smaller than one area on the surface. Has an area. The main electrode is in contact with the main impurity region on the surface and is separated from the sub impurity region. The interlayer insulating film covers a portion between the sub impurity regions on the peripheral portion. The peripheral electrode is provided apart from the main electrode on the peripheral portion where the interlayer insulating film is provided, and is in contact with each of the sub impurity regions.
本発明の半導体装置の製造方法は、ウエハを形成する工程と、ウエハから複数のチップ領域の各々を切り出す工程とを有する。ウエハは外縁を有する。ウエハには、第1のチップ領域を含む複数のチップ領域が設けられている。チップ領域の各々は、第1の導電型の半導体基板と、主不純物領域と、副不純物領域と、主電極と、層間絶縁膜と、周辺電極とを有する。半導体基板には、4つの角を有する表面が設けられている。表面は、主部と、主部を囲む周辺部とを有する。周辺部は、外周部と、外周部を囲む終端部とを有する。終端部は、上記角のそれぞれに位置する4つの角部を有する。主不純物領域は、主部に設けられており、第1の導電型と異なる第2の導電型を有し、表面上において一の面積を有する。複数の副不純物領域は、互いに離れており、4つの角部の少なくとも2つのそれぞれに主不純物領域から離れて設けられており、第2の導電型を有し、表面上において一の面積よりも小さい総面積を有する。主電極は、表面上において主不純物領域に接しており、副不純物領域から離れている。層間絶縁膜は周辺部上において副不純物領域の間の部分を覆っている。周辺電極は、層間絶縁膜が設けられた周辺部上に主電極から離れて設けられており、副不純物領域の各々に接している。第1のチップ領域の副不純物領域のそれぞれは、第1のチップ領域の4つの角部のうちウエハの外縁に最も近いもの以外の少なくとも2つに設けられている。 The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming a wafer and a step of cutting out each of a plurality of chip regions from the wafer. The wafer has an outer edge. The wafer is provided with a plurality of chip areas including the first chip area. Each of the chip regions includes a first conductivity type semiconductor substrate, a main impurity region, a sub-impurity region, a main electrode, an interlayer insulating film, and a peripheral electrode. The semiconductor substrate is provided with a surface having four corners. The surface has a main part and a peripheral part surrounding the main part. The peripheral part has an outer peripheral part and a terminal part surrounding the outer peripheral part. The end portion has four corners located at each of the corners. The main impurity region is provided in the main part, has a second conductivity type different from the first conductivity type, and has one area on the surface. The plurality of sub-impurity regions are separated from each other, and are provided apart from the main impurity region in each of at least two of the four corners, have the second conductivity type, and have a surface area larger than one area. Has a small total area. The main electrode is in contact with the main impurity region on the surface and is separated from the sub impurity region. The interlayer insulating film covers a portion between the sub impurity regions on the peripheral portion. The peripheral electrode is provided apart from the main electrode on the peripheral portion where the interlayer insulating film is provided, and is in contact with each of the sub impurity regions. Each of the sub-impurity regions of the first chip region is provided in at least two of the four corners of the first chip region other than those closest to the outer edge of the wafer.
本発明の半導体装置によれば、周辺電極を用いた測定によって得られる特性は、複数の角部のそれぞれに配置された副不純物領域による素子の特性が平均化されたものとなる。これにより、測定によって得られる特性は、主不純物領域による実素子の特性により近いものとなる。よって、副不純物領域を角部に配置することでチップ面積の増大を抑えつつも、実使用時の大電流特性をチップ状態で正確に把握することができる。 According to the semiconductor device of the present invention, the characteristics obtained by the measurement using the peripheral electrode are obtained by averaging the characteristics of the elements by the sub-impurity regions arranged at each of the plurality of corner portions. As a result, the characteristics obtained by the measurement are closer to the characteristics of the actual element due to the main impurity region. Therefore, by arranging the sub-impurity regions at the corners, it is possible to accurately grasp the large current characteristics in actual use while suppressing an increase in the chip area.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、複数の角部のそれぞれに配置された副不純物領域による素子の特性が平均化されることで、実使用時の大電流特性をチップ状態で正確に把握することができる。さらに本発明によれば、第1のチップ領域の副不純物領域は、第1のチップ領域の4つの角部のうちウエハの外縁に最も近いもの以外に設けられている。すなわち、副不純物領域の位置として、外縁に近いことに起因した特性変動を最も受けやすい位置が避けられる。これにより、第1のチップ領域が切り出されることによって得られた半導体装置の実使用時の大電流特性をより正確に把握することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the characteristics of the elements due to the sub-impurity regions arranged at each of the plurality of corners are averaged, so that the large current characteristics during actual use can be accurately obtained in the chip state. I can grasp it. Further, according to the present invention, the sub-impurity region of the first chip region is provided other than the one closest to the outer edge of the wafer among the four corners of the first chip region. That is, as the position of the sub-impurity region, a position that is most susceptible to characteristic fluctuations caused by being close to the outer edge can be avoided. Thereby, it is possible to more accurately grasp the large current characteristics during actual use of the semiconductor device obtained by cutting out the first chip region.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。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返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1〜図3を参照して、本実施の形態のダイオード101(半導体装置)は、n型(第1の導電型)の半導体基板7と、主アノード領域2(主不純物領域)と、副アノード領域1(副不純物領域)と、主アノード電極6(主電極)と、層間絶縁膜21と、周辺電極41と、カソード領域8(裏面不純物領域)と、カソード電極9(裏面電極)とを有する。(Embodiment 1)
1 to 3, a diode 101 (semiconductor device) of the present embodiment includes an n-type (first conductivity type)
さらに図4を参照して、半導体基板7には、4つの角CNを有する表面SFが設けられている。表面SFは長方形の形状を有する。ここで長方形とは、直角の角のみを有する四角形と定義され、よって正方形は長方形の一種である。
Further, referring to FIG. 4, the
表面SFは、主部PMと、主部PMを囲む周辺部PPとを有する。主部PMは、表面SFのうち主アノード領域2が設けられる部分である。周辺部PPは、外周部PPoと、外周部PPoを囲む終端部PPtとを有する。外周部PPoは、ダイオード101の耐圧特性を確保するための部分である。耐圧特性を確保するために、図5に示すように、外周部PPoにp型(第1の導電型と異なる第2の導電型)のフィールドリミッティングリング30(図1〜図3においては示さず)が設けられてもよい。終端部PPtは、角CNのそれぞれに位置する4つの角部PC(図4)を有する。
The surface SF has a main part PM and a peripheral part PP surrounding the main part PM. The main part PM is a part where the
主アノード領域2および副アノード領域1はp型を有する。図1に示すように、副アノード領域1は互いに離れている。副アノード領域1は主アノード領域2から離れている。副アノード領域1は、角部PC(図4)の少なくとも2つのそれぞれに設けられており、本実施の形態においては、4つの角部PCのそれぞれに設けられている。
The
主アノード領域2は表面SF上において一の面積を有する。この一の面積は、ダイオード101が実際に使用される際の実効的な面積に対応する。副アノード領域1は表面SF上においてこの面積よりも小さい総面積を有する。
The
主アノード電極6は、表面SF上において主アノード領域2に接しており、副アノード領域1から離れている。主アノード電極6は、たとえば、Al、Al−Si合金、またはAl−Si−Cu合金から作られている。層間絶縁膜21は周辺部PP(図4)上において、図3に示すように副アノード領域1の間の部分を覆っている。
The
周辺電極41は、層間絶縁膜21が設けられた周辺部PP上に設けられている。層間絶縁膜21は、周辺電極41と、周辺部PPのうちn型を有する部分とを互いに絶縁している。周辺電極41は主アノード電極6から離れている。周辺電極41は副アノード領域1の各々に接しており、これにより4つの副アノード領域1は互いに等しい電位を有する。
The
カソード領域8は、n型を有し、半導体基板7の不純物濃度に比して高い不純物濃度を有する。カソード電極9はカソード領域8上(図2および図3における裏面上)に設けられている。
The
本実施の形態によれば、周辺電極41を用いた測定によって得られる特性は、角部PCのそれぞれに配置された副アノード領域1による素子の特性が平均化されたものとなる。これにより、測定によって得られる特性は、主アノード領域2による実素子の特性により近いものとなる。よって、副アノード領域1を角部PCに配置することでチップ面積の増大を抑えつつも、実使用時の大電流特性をチップ状態で正確に把握することができる。なおその際、特殊なウエハプロセスまたは測定方法を必要とすることもない。
According to the present embodiment, the characteristics obtained by the measurement using the
特に、ウエハ外縁に近いチップ領域から半導体装置が製造される場合、当該チップ領域の4つの角部PCのうちウエハ外縁に特に近いものに配置された副アノード領域1による素子特性が、実素子特性から大きく相違しやすい。本実施の形態によれば、このような相違の影響が、複数の角部PCのそれぞれに配置された副アノード領域1による素子の特性が平均化されることにより、抑えられる。
In particular, when a semiconductor device is manufactured from a chip area close to the outer edge of the wafer, the element characteristics due to the
また副アノード領域1は、長方形の形状を有する表面SF(図4)の4つの角部PCのそれぞれに設けられている。これら4つの角部PCによる測定用素子の特性が平均化されることにより、この長方形の中心に位置する主アノード領域2による素子の特性をより正確に把握することができる。
The
なお本実施の形態においては、周辺電極41は、図1に示すように表面SF(図4)の4つの辺に沿う閉じた形状を有するが、副アノード領域1間の配線抵抗が十分に低ければ、3つの辺に沿う略U字状の形状が用いられてもよい。
In this embodiment, the
(実施の形態2)
図6〜図8を参照して、本実施の形態のダイオード102(半導体装置)は、主アノード電極6上に設けられた主フロントメタル層11(主金属層)を有する。(Embodiment 2)
With reference to FIGS. 6 to 8, diode 102 (semiconductor device) of the present embodiment has a main front metal layer 11 (main metal layer) provided on
ダイオード102は、周辺電極41(図1〜図3)の代わりに周辺電極42を有する。周辺電極42は、表面SFの角部PC(図4)のそれぞれに設けられた副電極5と、副電極5を互いに電気的に接続する副フロントメタル層10(副金属層)とを有する。
The
主フロントメタル層11および副フロントメタル層10は、主アノード電極6の材料に比してより高いはんだ濡れ性を有する共通の材料によって作られている。よって主フロントメタル層11および副フロントメタル層10の形成のための成膜は一括して行われ得る。また主フロントメタル層11および副フロントメタル層10の形成のためのパターニングは、写真製版または金属マスクを用いて一括して行われ得る。上記材料としては積層材を用いることができ、たとえば、Al/Ti/Ni/Au、Al/Mo/Ni/Au、Ti/Ni/Au、またはMo/Ni/Auが用いられる。
The main
層間絶縁膜22は絶縁膜17および窒化膜12を含む。絶縁膜17は角部PC(図4)において、副電極5と、半導体基板7のうちn型の部分とを互いに絶縁している。窒化膜12は、副フロントメタル層10と、周辺部PP(図4)のうちn型を有する部分とを互いに絶縁している。特に、窒化膜12は副フロントメタル層10と外周部PPoとを互いに絶縁している。これにより、周辺電極42と、フィールドリミッティングリング30(図5)を有する耐圧保持構造とが、互いに電気的に絶縁される。
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。 Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the first embodiment, the description thereof will not be repeated.
本実施の形態によれば、周辺電極42が有する副フロントメタル層10は、層間絶縁膜22の窒化膜12を介して外周部PPo上に設けられる。よって副アノード領域1間の接続のために外周部PPo上の領域が活用される。これによりダイオード102のチップ面積をより抑えることができる。
According to the present embodiment, the
また主アノード電極6上に主フロントメタル層11を設けることで、主アノード電極6への電気的接続を、はんだを用いて容易に行うことができる。なお副フロントメタル層10は、はんだを用いた接続に適した材料から作られてはいるが、通常、はんだによる接続が意図されたものではない。
Further, by providing the main
また副フロントメタル層10と外周部PPoとの間の絶縁膜として窒化膜12が用いられることで、電気的絶縁がより確実に確保される。
Further, since the
(実施の形態3)
図9および図10を参照して、本実施の形態のダイオード103(半導体装置)は、層間絶縁膜22(図7および図8)の代わりに層間絶縁膜23を有する。層間絶縁膜23は、窒化膜12(図7および図8)の代わりにポリイミド膜13を含む。なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態2の構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。(Embodiment 3)
Referring to FIGS. 9 and 10, diode 103 (semiconductor device) of the present embodiment has
本実施の形態によっても、実施の形態2と同様の効果が得られる。また副フロントメタル層10と外周部PPoとの間の絶縁膜としてポリイミド膜13が用いられることで、電気的絶縁がより確実に確保されるとともに、本実施の形態の半導体装置をモールド樹脂で封止して使用する際に、モールド樹脂による応力を緩和することができる。
According to the present embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained. In addition, since the
(実施の形態4)
図11および図12を参照して、本実施の形態のダイオード104(半導体装置)は、層間絶縁膜22(図7および図8)の代わりに層間絶縁膜24を有する。層間絶縁膜24は、窒化膜12と、その上に設けられたポリイミド膜13とを含む。なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態2の構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。(Embodiment 4)
Referring to FIGS. 11 and 12, diode 104 (semiconductor device) of the present embodiment has
本実施の形態によっても、実施の形態2と同様の効果が得られる。また副フロントメタル層10と外周部PPoとの間の絶縁膜として窒化膜12とポリイミド膜13との積層体が用いられることで、電気的絶縁がより確実に確保されるとともに、本実施の形態の半導体装置をモールド樹脂で封止して使用する際に、モールド樹脂による応力を緩和することができる。
According to the present embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained. In addition, since a laminate of the
(実施の形態5)
図13〜図15を参照して、本実施の形態のダイオード105(半導体装置)においては、副アノード領域1のそれぞれは、4つの角部PC(図4)のうち3つに設けられている。他の1つの角部PCには副アノード領域1が設けられていない。なお、上記以外の構成については、ダイオード101(実施の形態1)の構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。(Embodiment 5)
Referring to FIGS. 13 to 15, in diode 105 (semiconductor device) of the present embodiment, each of
次にダイオード105の製造方法について、図16のフロー図を参照しつつ、以下に説明する。
Next, a manufacturing method of the
図17を参照して、まずステップS10にて、ウエハ301が形成される。ウエハ301は外縁EGを有する。本実施の形態においては、外縁EGは円形形状を有する。ウエハ301には、チップ領域205(第1のチップ領域)を含む複数のチップ領域200が設けられている。
Referring to FIG. 17, first, in step S10, a
なお図17は図を見やすくするために半導体部分のみを示しているが、ウエハ301には、主アノード電極6、層間絶縁膜21および周辺電極41が設けられている。またウエハ301の裏面(図17の反対面)上にはカソード電極9が設けられている。
Note that FIG. 17 shows only the semiconductor portion to make the drawing easier to see, but the
次にステップS20にて、チップ領域200の各々がウエハ301からダイシングによって切り出される。これによりチップ領域205からダイオード105が得られる。
Next, in step S20, each of the
上記ステップS10で形成されるウエハ301のチップ領域200の各々において、副アノード領域1は、角部PCの少なくとも2つのそれぞれに、主アノード領域2から離れて設けられている。特にチップ領域205において、副アノード領域1のそれぞれは、チップ領域205の4つの角部PCのうち、ウエハ301の外縁EGに最も近いもの以外の3つの角部PCに設けられている。
In each of the
本実施の形態によれば、周辺電極41を用いた測定によって得られる特性は、実施の形態1と同様、複数の角部PCのそれぞれに配置された副アノード領域1による素子の特性が平均化されたものとなる。これにより、実使用時の大電流特性をチップ状態でより正確に把握することができる。さらに本実施の形態によれば、チップ領域205の副アノード領域1は、チップ領域205の4つの角部PCのうちウエハ301の外縁EGに最も近いもの以外に設けられている。すなわち、副アノード領域1の位置として、外縁EGに近いことに起因した特性変動を最も受けやすい位置が避けられる。これにより、チップ領域205が切り出されることによって得られるダイオード105の実使用時の大電流特性をより正確に把握することができる。
According to the present embodiment, the characteristics obtained by the measurement using the
(実施の形態6)
図18を参照して、本実施の形態のダイオード106(半導体装置)においては、2つの副アノード領域1のそれぞれが、表面SF(図4)上において、4つの角部PCのうち、一の対角線上に対向する2つの角部PCのみに設けられている。なお、上記以外の構成については、ダイオード101(実施の形態1)の構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。(Embodiment 6)
Referring to FIG. 18, in diode 106 (semiconductor device) of the present embodiment, each of two
次にダイオード106の製造方法について、以下に説明する。
Next, a method for manufacturing the
図19を参照して、まずステップS10(図16)にて、ウエハ302が形成される。ウエハ302には、チップ領域206(第1のチップ領域)を含む複数のチップ領域200が設けられている。チップ領域206において、副アノード領域1は、4つの角部PC(図4)のうち、表面SF上において一の対角線上に対向する2つの角部にのみ設けられている。
Referring to FIG. 19, first, in step S10 (FIG. 16), a
次にステップS20(図16)にて、チップ領域200の各々がウエハ302からダイシングによって切り出される。これによりチップ領域206からダイオード106が得られる。
Next, in step S20 (FIG. 16), each of the
本実施の形態によっても、実施の形態5と同様の効果が得られる。また本実施の形態によれば、実施の形態5に比して、副アノード領域1の平均位置を主アノード領域1の中心に近づけることができる。
According to the present embodiment, the same effect as in the fifth embodiment can be obtained. Further, according to the present embodiment, the average position of the
(実施の形態7)
図20を参照して、本実施の形態のダイオード107(半導体装置)においては、2つの副アノード領域1のそれぞれが、表面SF(図4)上において、4つの角部PCのうち、長方形の一の辺に沿って対向する2つの角部PCのみに設けられている。なお、上記以外の構成については、ダイオード101(実施の形態1)の構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。(Embodiment 7)
Referring to FIG. 20, in diode 107 (semiconductor device) of the present embodiment, each of two
次にダイオード107の製造方法について、以下に説明する。
Next, a method for manufacturing the
図21を参照して、まずステップS10(図16)にて、ウエハ303が形成される。ウエハ303には、前述したチップ領域206と、チップ領域207(第2のチップ領域)とを含む複数のチップ領域200が設けられている。チップ領域207においては、副アノード領域1は、4つの角部PCのうち、ウエハ303の外縁EGに最も近い2つの角部以外の2つの角部に設けられている。チップ領域207の角部PCのうち副アノード領域1が設けられていない2つのものの各々は、図中矢印WEで示すように、外縁EGへの同程度の距離を有している。
Referring to FIG. 21, first, in step S10 (FIG. 16), a
次にステップS20(図16)にて、チップ領域200の各々がウエハ303からダイシングによって切り出される。これによりチップ領域206および207のそれぞれから、ダイオード106(図18)およびダイオード107(図20)が得られる。
Next, in step S20 (FIG. 16), each of the
本実施の形態によれば、外縁EGに同程度に近い2つの角部PCが存在する場合において、それら両方を避けて副アノード領域1を配置することができる。これにより、そのような場合においても、ダイオード107の実使用時の大電流特性をチップ状態でより正確に把握することができる。
According to the present embodiment, in the case where there are two corner portions PC close to the outer edge EG, the
(実施の形態8)
図22を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのダイオードの製造方法においては、まずステップS10(図16)にて、ウエハ304が形成される。ウエハ304には、チップ領域201、205および207を含む複数のチップ領域200が設けられている。チップ領域201、205および207のそれぞれが有する副アノード領域1の個数は、4個、3個および2個である。よって本実施の形態においては、チップ領域200の各々が有する副アノード領域1の個数が複数種類存在する。(Embodiment 8)
Referring to FIG. 22, in the method for manufacturing a diode as a semiconductor device of the present embodiment, first,
特定の角部PCに副アノード領域1を設けるか否かは、当該角部PCと、ウエハ304の外縁EGから所定距離離れた境界線CLとの関係によって決定し得る。具体的には、当該角部PCが境界線CLに囲まれた領域内にあれば副アノード領域1が設けられ、この領域の外にあれば副アノード領域1が設けられない。なお図22においては、ウエハ304のオリエンテーションフラットOFを無視することで外縁EGが単純な円形形状を有するものとして境界線CLが定められているが、境界線CLは、オリエンテーションフラットOFまたはノッチ(図示せず)を考慮して定められてもよい。あるいはウエハ304の中心から一定距離離れた境界線が用いられてもよい。
Whether or not the
チップ領域200の各々が有する複数の副アノード領域1の総面積は互いに等しい。具体的には、チップ領域201が有する4つの副アノード領域1の総面積と、チップ領域205が有する3つの副アノード領域1の総面積と、チップ領域207が有する2つの副アノード領域1の総面積とが互いに等しい。ここで「総面積は互いに等しい」とは、特性の測定精度に差し支えが生じない程度に実質的に等しいことを意味し、たとえば、各総面積が基準値±10%の範囲内にあることを意味する。
The total area of the plurality of
各チップ領域200において、複数の副アノード領域1の個別の面積は互いに等しいことが好ましい。この場合、チップ領域201が有する1つの副アノード領域1の面積を1とすると、チップ領域205が有する1つの副アノード領域1の面積は4/3であり、チップ領域207が有する1つの副アノード領域1の面積は2である。
In each
本実施の形態によれば、ウエハ304の面内における各チップ領域200の位置に応じて、チップ領域200に設けられる副アノード領域1の個数を変えることができる。これにより副アノード領域1の配置を、チップ領域200ごとにより適したものとすることができる。その結果、ダイオードの実使用時の大電流特性をチップ状態でより正確に把握することができる。
According to the present embodiment, the number of
なお実施の形態5〜8において、層間絶縁膜21および周辺電極41(実施の形態1参照)のそれぞれの代わりに、層間絶縁膜22〜24(実施の形態2〜4参照)のいずれかと周辺電極42とが用いられてもよい。
In the fifth to eighth embodiments, instead of the
また実施の形態1〜8において第1および第2の導電型としてのn型およびp型が互いに入れ替えられてもよい。それに対応してアノードおよびカソードが入れ替えられる。 In the first to eighth embodiments, the n-type and p-type as the first and second conductivity types may be interchanged. Correspondingly, the anode and cathode are switched.
本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、適宜、変形、省略したりすることが可能である。本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。 Within the scope of the present invention, the present invention can be freely combined with embodiments, appropriately modified, or omitted. Although the present invention has been described in detail, the above description is illustrative in all aspects, and the present invention is not limited thereto. It is understood that countless variations that are not illustrated can be envisaged without departing from the scope of the present invention.
EG 外縁、CL 境界線、PC 角部、OF オリエンテーションフラット、SF 表面、PM 主部、PP 周辺部、PPo 外周部、PPt 終端部、1 副アノード領域(副不純物領域)、7 半導体基板、2 主アノード領域(主不純物領域)、5 副電極、6 主アノード電極(主電極)、8 カソード領域(裏面不純物領域)、9 カソード電極(裏面電極)、10 副フロントメタル層、11 主フロントメタル層、12 窒化膜、13 ポリイミド膜、17 絶縁膜、21〜24 層間絶縁膜、30 フィールドリミッティングリング、41,42 周辺電極、101〜107 ダイオード(半導体装置)、200,201,205〜207 チップ領域、301〜304 ウエハ。 EG outer edge, CL boundary line, PC corner, OF orientation flat, SF surface, PM main part, PP peripheral part, PPo outer peripheral part, PPt termination part, 1 sub anode area (sub impurity area), 7 semiconductor substrate, 2 main Anode region (main impurity region), 5 sub electrode, 6 main anode electrode (main electrode), 8 cathode region (back surface impurity region), 9 cathode electrode (back surface electrode), 10 sub front metal layer, 11 main front metal layer, 12 nitride film, 13 polyimide film, 17 insulating film, 21-24 interlayer insulating film, 30 field limiting ring, 41, 42 peripheral electrode, 101-107 diode (semiconductor device), 200, 201, 205-207 chip region, 301-304 Wafer.
Claims (12)
4つの角(CN)を有する表面(SF)が設けられた第1の導電型の半導体基板(7)を備え、前記表面は主部(PM)と前記主部を囲む周辺部(PP)とを有し、前記周辺部は外周部(PPo)と前記外周部を囲む終端部(PPt)とを有し、前記終端部は前記角のそれぞれに位置する4つの角部(PC)を有し、前記半導体装置はさらに
前記主部に設けられ、前記第1の導電型と異なる第2の導電型を有し、前記表面上において一の面積を有する主不純物領域(2)と、
前記角部の少なくとも2つのそれぞれに前記主不純物領域から離れて設けられ、前記第2の導電型を有し、前記表面上において前記一の面積よりも小さい総面積を有する、互いに離れた複数の副不純物領域(1)と、
前記表面上において前記主不純物領域に接し前記副不純物領域から離れた主電極(6)と、
前記周辺部上において前記副不純物領域の間の部分を覆う層間絶縁膜(21〜24)と、
前記層間絶縁膜が設けられた前記周辺部上に前記主電極から離れて設けられ、前記副不純物領域の各々に接する周辺電極(41、42)とを備える、半導体装置。Semiconductor devices (101 to 107),
A first conductivity type semiconductor substrate (7) provided with a surface (SF) having four corners (CN) is provided, the surface comprising a main part (PM) and a peripheral part (PP) surrounding the main part. The peripheral portion has an outer peripheral portion (PPo) and a terminal portion (PPt) surrounding the outer peripheral portion, and the terminal portion has four corner portions (PC) located at each of the corners. The semiconductor device is further provided in the main part, has a second conductivity type different from the first conductivity type, and has a main impurity region (2) having an area on the surface;
At least two of the corner portions are provided apart from the main impurity region, have the second conductivity type, have a total area smaller than the one area on the surface, and are separated from each other A sub-impurity region (1);
A main electrode (6) in contact with the main impurity region on the surface and away from the sub impurity region;
An interlayer insulating film (21 to 24) covering a portion between the sub impurity regions on the peripheral portion;
A semiconductor device comprising: peripheral electrodes (41, 42) provided apart from the main electrode on the peripheral portion provided with the interlayer insulating film and in contact with each of the sub impurity regions.
前記周辺電極(42)は、前記表面の前記角部のそれぞれに設けられた複数の副電極(5)と、前記副電極を互いに電気的に接続する副金属層(10)とを有し、
前記主金属層および前記副金属層は、前記主電極の材料に比してより高いはんだ濡れ性を有する共通の材料によって作られており、
前記層間絶縁膜(22〜24)は、前記外周部と前記副金属層とを互いに絶縁している、請求項1または2に記載の半導体装置(102〜104)。A field limiting ring (30) of the second conductivity type provided on the outer periphery, and a main metal layer (11) provided on the main electrode;
The peripheral electrode (42) includes a plurality of sub-electrodes (5) provided at each of the corners of the surface, and a sub-metal layer (10) that electrically connects the sub-electrodes to each other.
The main metal layer and the sub metal layer are made of a common material having higher solder wettability than the material of the main electrode,
The semiconductor device (102 to 104) according to claim 1 or 2, wherein the interlayer insulating film (22 to 24) insulates the outer peripheral portion and the sub metal layer from each other.
前記ウエハから前記複数のチップ領域の各々を切り出す工程とを備え、
前記複数のチップ領域の各々は、
4つの角を有する表面(SF)が設けられた第1の導電型の半導体基板(7)を含み、前記表面は主部(PM)と前記主部を囲む周辺部(PP)とを有し、前記周辺部は外周部(PPo)と前記外周部を囲む終端部(PPt)とを有し、前記終端部は前記角のそれぞれに位置する4つの角部(PC)を有し、前記複数のチップ領域の各々はさらに
前記主部に設けられ、前記第1の導電型と異なる第2の導電型を有し、前記表面上において一の面積を有する主不純物領域(2)と、
前記4つの角部の少なくとも2つのそれぞれに前記主不純物領域から離れて設けられ、前記第2の導電型を有し、前記表面上において前記一の面積よりも小さい総面積を有する、互いに離れた複数の副不純物領域(1)と、
前記表面上において前記主不純物領域に接し前記副不純物領域から離れた主電極(6)と、
前記周辺部上において前記副不純物領域の間の部分を覆う層間絶縁膜(21)と、
前記層間絶縁膜が設けられた前記周辺部上に前記主電極から離れて設けられ、前記副不純物領域の各々に接する周辺電極(41、42)とを含み、
前記第1のチップ領域の前記副不純物領域のそれぞれは、前記第1のチップ領域の前記4つの角部のうち前記ウエハの前記外縁に最も近いもの以外の少なくとも2つに設けられている、
半導体装置(105〜107)の製造方法。Forming a wafer (301-304) having an outer edge (EG) and provided with a plurality of chip regions (200) including first chip regions (205-207);
Cutting each of the plurality of chip regions from the wafer,
Each of the plurality of chip regions is
A first conductivity type semiconductor substrate (7) provided with a surface (SF) having four corners, the surface having a main part (PM) and a peripheral part (PP) surrounding the main part; The peripheral part has an outer peripheral part (PPo) and a terminal part (PPt) surrounding the outer peripheral part, and the terminal part has four corner parts (PC) positioned at each of the corners. Each of the chip regions is further provided in the main part, has a second conductivity type different from the first conductivity type, and has a main impurity region (2) having an area on the surface,
At least two of the four corners are provided apart from the main impurity region, have the second conductivity type, and have a total area smaller than the one area on the surface, separated from each other A plurality of sub-impurity regions (1);
A main electrode (6) in contact with the main impurity region on the surface and away from the sub impurity region;
An interlayer insulating film (21) covering a portion between the sub impurity regions on the peripheral portion;
A peripheral electrode (41, 42) provided apart from the main electrode on the peripheral portion provided with the interlayer insulating film and in contact with each of the sub-impurity regions;
Each of the sub-impurity regions of the first chip region is provided in at least two of the four corners of the first chip region other than the one closest to the outer edge of the wafer.
Manufacturing method of semiconductor device (105-107).
前記周辺電極(42)は、前記表面の前記角部のそれぞれに設けられた複数の副電極(5)と、前記副電極を互いに電気的に接続する副金属層(10)とを有し、
前記主金属層および前記副金属層は、前記主電極の材料に比してより高いはんだ濡れ性を有する共通の材料によって作られており、
前記層間絶縁膜は、前記外周部と前記副金属層とを互いに絶縁している、請求項6から9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。Each of the plurality of chip regions has a field limiting ring (30) of the second conductivity type provided on the outer peripheral portion, and a main metal layer (11) provided on the main electrode. ,
The peripheral electrode (42) includes a plurality of sub-electrodes (5) provided at each of the corners of the surface, and a sub-metal layer (10) that electrically connects the sub-electrodes to each other.
The main metal layer and the sub metal layer are made of a common material having higher solder wettability than the material of the main electrode,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the interlayer insulating film insulates the outer peripheral portion and the sub metal layer from each other.
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