JP6770443B2 - 半導体装置の製造方法および半導体ウェハ - Google Patents
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Description
<半導体装置の製造方法>
本実施の形態による半導体装置の製造方法について、図1に示す各工程に分けて、以下に説明する。図1は、本実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図である。なお、本実施の形態では、半導体装置の一例として、IE(Injection Enhancement)型トレンチゲートIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を備えた半導体装置を挙げるが、これに限定されないことは勿論である。
まず、複数の半導体装置(半導体チップ)が、その上面に形成された半導体ウェハを準備する(工程P01)。
半導体ウェハのバックグラインディング工程について、図6〜図9を用いて説明する。図6は、本実施の形態によるTAIKO研削(半導体ウェハの裏面研削)工程を説明する斜視図である。図7は、本実施の形態によるTAIKO研削後の図5A(a)のA−A´線に沿った断面を示す概略図である。図8は、本実施の形態によるテープ剥がし工程を説明する斜視図である。図9は、本実施の形態によるスピンエッチ工程を説明する斜視図である。
半導体装置の裏面電極などの形成工程について、図10〜図12を用いて説明する。図10は、本実施の形態によるウェハ裏面イオン注入工程を説明する斜視図である。図11は、本実施の形態によるレーザー処理工程を説明する斜視図である。図12は、本実施の形態によるウェハ裏面電極形成工程を説明する斜視図である。
半導体ウェハに形成された半導体装置の特性テスト工程について、図13を用いて説明する。図13は、本実施の形態による半導体装置の特性テスト工程を説明する斜視図である。
半導体ウェハのリングカット工程およびテープカット工程について、図14〜図17を用いて説明する。図14は、本実施の形態によるダイシングテープ貼り付け工程を説明する斜視図である。図15は、本実施の形態によるリングカット工程を説明する斜視図である。図16は、本実施の形態によるテープカット工程を説明する斜視図である。図17は、本実施の形態によるテープカット後の図5A(a)のA−A´線に沿った断面を示す概略図である。
半導体ウェハの梱包工程について、図18を用いて説明する。図18は、本実施の形態による梱包工程を説明する斜視図である。
半導体ウェハの搬送工程およびダイシング工程について、図19〜図21を用いて説明する。図19は、本実施の形態による後工程受け入れ工程を説明する斜視図である。図20は、本実施の形態によるテープ貼り付け工程を説明する斜視図である。図21は、本実施の形態によるダイシング工程を説明する斜視図である。
本実施の形態による半導体ウェハの特徴がより明確となるため、本発明者によって検討された比較例1および比較例2について、図22〜図24を用いて説明する。図22は、半導体ウェハのTAIKO研削後における、比較例1による半導体ウェハのパターン禁止領域と、このパターン禁止領域に隣接する擬似ウェハの一部を拡大して示す断面図である。図23は、半導体ウェハのTAIKO研削後における、比較例2による半導体ウェハのパターン禁止領域と、このパターン禁止領域に隣接する擬似ウェハの一部を拡大して示す断面図である。図24は、半導体ウェハのリングカット後における、比較例1および比較例2による半導体ウェハの外周の様子を示す平面図である。
図22に示すように、比較例1による半導体ウェハSWのTAIKO研削後は、半導体ウェハSWのパターン禁止領域PNRに、半導体基板SSを研削しなかった領域PER1と、半導体基板SSを研削した領域PER2と、が形成される。半導体基板SSを研削しなかった領域PER1の半導体基板SSの第1厚さH1は、例えば550μm程度である。
図23に示すように、比較例2による半導体ウェハSWのTAIKO研削後は、比較例1と同様に、半導体ウェハSWのパターン禁止領域PNRに、半導体基板SSを研削しなかった領域PER1と、半導体基板SSを研削した領域PER2と、が形成される。半導体基板SSを研削しなかった領域PER1の半導体基板SSの第1厚さH1は、例えば550μm程度である。
しかしながら、本発明者が検討したところ、図24に示すように、比較例1および比較例2ともに、リングカット後の半導体ウェハSWCの外周に、三角チッピングが多数発生し、この三角チッピングを起点に半導体ウェハSWCが割れる、またはクラックが発生するなどの不良が発生した。
本実施の形態による半導体ウェハの構成、特徴および効果について、図25〜図27を用いて説明する。図25は、半導体ウェハのTAIKO研削後における、本実施の形態による半導体ウェハのパターン禁止領域と、この禁止領域に隣接する擬似チップの一部を拡大して示す断面図である。図26(a)は、比較例2によるリングカットの様子を模式的に示した断面図である。図26(b)は、本実施の形態によるリングカットの様子を模式的に示した断面図である。図27は、本実施の形態による半導体ウェハのパターン禁止領域に隣接する擬似チップに形成された導電パターンおよび絶縁パターン(保護膜)のレイアウトを説明する断面図である。
図25に示すように、本実施の形態による半導体ウェハSWのTAIKO研削後は、半導体ウェハSWのパターン禁止領域PNRに、半導体基板SSを研削しなかった領域PER1と、半導体基板SSを研削した領域PER2と、が形成される。半導体基板SSを研削しなかった領域PER1の半導体基板SSの第1厚さH1は、例えば550μm程度である。
本発明者が検討したところ、本実施の形態では、前述の比較例1および比較例2において発生した、リングカット後の半導体ウェハSWCの外周の三角チッピングは発生せず、この三角チッピングを起点とした半導体ウェハSWCの割れ、またはクラックの発生も無いことが明らかとなった。
H<X2<(X1−X2)
の関係が成り立つように、各寸法(距離X1,X2、厚さH)を設定する。さらに、ダイシングテープDT1の保護膜RF上の厚さをhとすると、
(H+h)<X2<(X1−X2)
の関係が成り立つように、各寸法(距離X1,X2、厚さH,h)を設定する。このように、各寸法を設定することにより、導電パターンMEの端面および保護膜RFの端面に、ダイシングテープDT1との隙間が形成されなくなるので、ダイシングブレードDB1の損傷を回避することができる。
本実施の形態の変形例によるTAIKOプロセスの半導体ウェハのリングカットについて、図28を用いて説明する。図28は、本実施の形態の変形例による半導体ウェハのリングカットを説明する半導体ウェハの平面図である。
CE コレクタ電極
CR セル形成領域
CT コンタクト溝
DB1,DB2 ダイシングブレード(円形刃)
DF1,DF2 ダイシングフレーム
DT1,DT2 ダイシングテープ
EE エミッタ電極
EGP エッジ部分(補強部、リング状補強部、補強用の環状凸部)
EP エミッタパッド
FP p型フィールドリミッティングリング
FPE フィールドプレート
GA 隙間
GE ゲート電極
GI ゲート絶縁膜
GL ゲート配線
GP ゲートパッド
GR p型ガードリング(チャネルストッパ)
GRE ガードリング電極
IL 層間絶縁膜
ILT 絶縁膜
LC 線状単位セル領域
LCa 線状アクティブセル領域
LCc 線状ホールコレクタセル領域
LCi 線状インアクティブセル領域
ME 導電パターン
ND n−型ドリフト領域
NE n+型エミッタ領域
NHB n型ホールバリア領域
Ns n型フィールドストップ
NZ ノズル
OP1,OP2,OP3,OP4 開口部
P1 第1部分
P2 第2部分
PB p型ボディ領域
PBC p+型ボディコンタクト領域
PC p+型コレクタ領域
PER1,PER2 領域
PF p型フローティング領域
PL p+型領域
PLP p+型ラッチアップ防止領域
PNR パターン禁止領域
RF 保護膜
S1,S2,S3,S4 辺
Sa 上面
Sb 下面
SC 半導体チップ
SC1 製品チップ(デバイス領域)
SC2 擬似チップ(ダミー領域、外周余剰領域)
SIW シリコン屑
SPT 表面保護テープ
SS 半導体基板
ST1,ST2 ステージ
SW,SWC 半導体ウェハ
T1 第1トレンチ
T2 第2トレンチ
T3 第3トレンチ
T4 第4トレンチ
TG1 第1線状トレンチゲート電極
TG2 第2線状トレンチゲート電極
TG3 第3線状トレンチゲート電極
TG4 第4線状トレンチゲート電極
WA 壁
WC ウェハ搬送ケース
Claims (16)
- (a)表面および前記表面とは反対側の裏面を有し、平面視において、前記表面が、デバイス領域と、前記デバイス領域の外側に配置され、かつ、前記デバイス領域を取り囲むダミー領域と、前記ダミー領域の外側に配置され、かつ、前記ダミー領域を取り囲むパターン禁止領域と、を備える、半導体ウェハを準備する工程、
(b)前記半導体ウェハの前記表面側に第1保護テープを貼り付けた後、前記半導体ウェハのエッジ部分を残して、前記半導体ウェハの前記裏面側から前記半導体ウェハを構成する半導体基板を研削し、前記エッジ部分の内側の前記半導体基板の厚さを薄くする工程、
(c)前記第1保護テープを剥離する工程、
(d)前記半導体ウェハの前記裏面側に第2保護テープを貼り付けた後、平面視において、前記半導体ウェハの前記表面側から前記半導体ウェハをリング状に切断し、前記エッジ部分を除去する工程、
を有し、
前記ダミー領域は、前記半導体基板と、前記半導体基板上に形成された第1導電パターンと、前記第1導電パターン上に形成された第1絶縁パターンと、を備え、
前記第1絶縁パターンの前記パターン禁止領域に対向する端面が、前記第1導電パターン上に位置し、
前記(b)工程では、平面視において、前記エッジ部分の内周端は前記パターン禁止領域に位置し、
前記(d)工程では、平面視において、前記エッジ部分の内周端と前記ダミー領域との間の前記パターン禁止領域がリング状に切断される、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1導電パターンと前記第1絶縁パターンとの積層体の厚さがH、リング状に切断される領域から、前記第1絶縁パターンの前記パターン禁止領域に対向する端面までの距離がX1、前記リング状に切断される領域から、前記第1導電パターンの前記パターン禁止領域に対向する端面までの距離がX2の場合、H<X2<(X1−X2)の関係が成立する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1導電パターンと前記第1絶縁パターンとの積層体の厚さがH1、リング状に切断される領域から、前記第1絶縁パターンの前記パターン禁止領域に対向する端面までの距離がX1、前記リング状に切断される領域から、前記第1導電パターンの前記パターン禁止領域に対向する端面までの距離がX2、前記第2保護テープの前記第1絶縁パターン上の厚さがH2の場合、(H1+H2)<X2<(X1−X2)の関係が成立する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウェハの外周から、前記第1絶縁パターンの前記パターン禁止領域に対向する端面までの第1距離は、前記半導体ウェハの外周から、前記第1導電パターンの前記パターン禁止領域に対向する端面までの第2距離よりも大きい、半導体装置の製造方法。 - 請求項4記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1距離と前記第2距離との差は、0.4μm以上である、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1絶縁パターンは、有機樹脂膜である、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記デバイス領域は、前記半導体基板と、前記半導体基板上に形成され、前記第1導電パターンと同一層である第2導電パターンと、前記第2導電パターン上に形成され、前記第1絶縁パターンと同一層である第2絶縁パターンと、を備え、
前記第2導電パターンの端面は前記第2絶縁パターンに覆われている、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記(b)工程において研削された後の前記半導体基板の厚さは、60μm〜120μmである、半導体装置の製造方法。 - 表面および前記表面とは反対側の裏面を有する半導体ウェハであって、
平面視において、前記表面は、デバイス領域と、前記デバイス領域の外側に配置され、かつ、前記デバイス領域を取り囲むダミー領域と、前記ダミー領域の外側に配置され、かつ、前記ダミー領域を取り囲むパターン禁止領域と、を備え、
前記ダミー領域は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された第1導電パターンと、前記第1導電パターン上に形成された第1絶縁パターンと、を備え、
前記第1絶縁パターンの前記パターン禁止領域に対向する端面は、前記第1導電パターン上に位置し、
平面視において、前記裏面は、第1領域と、前記第1領域の外側に配置され、かつ、前記第1領域を取り囲む第2領域と、を備え、
断面視において、前記第2領域の前記半導体基板の厚さは前記第1領域の前記半導体基板の厚さよりも厚く、平面視において、前記第1領域と前記第2領域との境界は、前記パターン禁止領域に位置する、半導体ウェハ。 - 請求項9記載の半導体ウェハにおいて、
平面視において、前記境界と前記ダミー領域との間の前記パターン禁止領域に、リングカット領域が位置する、半導体ウェハ。 - 請求項10記載の半導体ウェハにおいて、
前記第1導電パターンと前記第1絶縁パターンとの積層体の厚さがH、前記リングカット領域から、前記第1絶縁パターンの前記パターン禁止領域に対向する端面までの距離がX1、前記リングカット領域から、前記第1導電パターンの前記パターン禁止領域に対向する端面までの距離がX2の場合、H<X2<(X1−X2)の関係が成立する、半導体ウェハ。 - 請求項9記載の半導体ウェハにおいて、
前記半導体ウェハの外周から、前記第1絶縁パターンの前記パターン禁止領域に対向する端面までの第1距離は、前記半導体ウェハの外周から、前記第1導電パターンの前記パターン禁止領域に対向する端面までの第2距離よりも大きい、半導体ウェハ。 - 請求項12記載の半導体ウェハにおいて、
前記第1距離と前記第2距離との差は、0.4μm以上である、半導体ウェハ。 - 請求項9記載の半導体ウェハにおいて、
前記第1絶縁パターンは、有機樹脂膜である、半導体ウェハ。 - 請求項9記載の半導体ウェハにおいて、
前記デバイス領域は、前記半導体基板と、前記半導体基板上に形成され、前記第1導電パターンと同一層である第2導電パターンと、前記第2導電パターン上に形成され、前記第1絶縁パターンと同一層である第2絶縁パターンと、を備え、
前記第2導電パターンの端面は前記第2絶縁パターンに覆われている、半導体ウェハ。 - 請求項9記載の半導体ウェハにおいて、
前記半導体ウェハの厚さ方向において、前記第1領域の厚さは、60μm〜120μmである、半導体ウェハ。
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