JP5303845B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
この発明は、ウエハー裏面の処理が必要な半導体素子の製造方法に関し、特に絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(以下、IGBTとする)などの電力用半導体素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor element that requires processing of the back surface of a wafer, and more particularly to a method for manufacturing a power semiconductor element such as an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as IGBT).
従来、コンピュータや通信機器の主要部分には、多数のトランジスタや抵抗などを、電気回路を構成するようにむすびつけて、1チップ上に集積した集積回路(IC)が多用されている。このようなICの中で、電力用半導体素子を含むものは、パワーICと呼ばれており、電力用半導体素子の一つにIGBTがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, an integrated circuit (IC) in which a large number of transistors, resistors, and the like are connected to form an electric circuit and integrated on a single chip is often used as a main part of a computer or a communication device. Among such ICs, those including power semiconductor elements are called power ICs, and IGBTs are one of the power semiconductor elements.
IGBTは、高速スイッチング特性および電圧駆動特性を有するMOSFET(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)と、低オン電圧特性を有するバイポーラトランジスタをワンチップに構成したパワー素子である。その応用範囲は、汎用インバータ、ACサーボ、無停電電源(UPS)またはスイッチング電源などの産業分野から、電子レンジ、炊飯器またはストロボなどの民生機器分野へと拡大してきている。また、新しいチップ構造を用いた、より低オン電圧のIGBTが開発されており、IGBTを用いた応用装置の低損失化や高効率化が図られてきている。 The IGBT is a power element in which a MOSFET (insulated gate field effect transistor) having high-speed switching characteristics and voltage driving characteristics and a bipolar transistor having low on-voltage characteristics are configured on a single chip. The range of applications has expanded from industrial fields such as general-purpose inverters, AC servos, uninterruptible power supplies (UPS), or switching power supplies to consumer equipment fields such as microwave ovens, rice cookers, and strobes. Further, IGBTs having a lower on-voltage using a new chip structure have been developed, and reductions in the loss and efficiency of application devices using the IGBT have been achieved.
IGBTには、パンチスルー(以下、PTとする)型、ノンパンチスルー(以下、NPTとする)型、フィールドストップ(以下、FSとする)型の構造があり、nチャネル型の縦型二重拡散構造のものが主流である。従って、本明細書では、nチャネル型IGBTを例にして説明するが、pチャネル型IGBTでも同様である。 The IGBT has a punch-through (hereinafter referred to as PT) type, non-punch-through (hereinafter referred to as NPT) type, and field stop (hereinafter referred to as FS) type, and an n-channel vertical double type. A diffusion structure is the mainstream. Therefore, in this specification, an n-channel IGBT is described as an example, but the same applies to a p-channel IGBT.
PT型IGBTは、p+半導体基板上にn+バッファ層とn-活性層をエピタキシャル成長させたエピタキシャルウエハーを用いて形成される。そのため、たとえば耐圧600V系の素子では、活性層の厚さは70μm程度であるが、p+半導体基板を含む総厚さは200〜300μm程度になる。PT型IGBTでは、n-活性層中の空乏層がn+バッファ層に到達する。 The PT-type IGBT is formed using an epitaxial wafer obtained by epitaxially growing an n + buffer layer and an n − active layer on a p + semiconductor substrate. Therefore, for example, in a device with a withstand voltage of 600 V, the thickness of the active layer is about 70 μm, but the total thickness including the p + semiconductor substrate is about 200 to 300 μm. In the PT type IGBT, the depletion layer in the n − active layer reaches the n + buffer layer.
図12は、低ドーズ量の浅いp+コレクタ層を有するNPT型IGBTの1/2セル分の構成を示す断面図である。図12に示すように、たとえばFZウエハーよりなるn-半導体基板を活性層101とし、そのおもて面側に、p+ベース領域102が選択的に形成されている。ベース領域102の表面層には、n+エミッタ領域103が選択的に形成されている。また、基板表面上には、ゲート酸化膜104を介してゲート電極105が形成されている。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of a half cell of an NPT type IGBT having a shallow p + collector layer with a low dose. As shown in FIG. 12, an n − semiconductor substrate made of, for example, an FZ wafer is used as an
エミッタ電極106は、エミッタ領域103およびベース領域102に接触しているとともに、層間絶縁膜107によりゲート電極105から絶縁されている。基板裏面には、p+コレクタ層108およびコレクタ電極109が形成されている。NPT型の場合には、活性層101の厚さがPT型よりも厚くなるが、素子全体としては、PT型の素子に比べて、大幅に薄くなる。また、エピタキシャル基板を用いずに、FZ基板を用いているため、安価である。
The
図13は、FS型IGBTの1/2セル分の構成を示す断面図である。図13に示すように、基板おもて面側の素子構造は、図12に示すNPT型の素子と同じである。基板裏面側には、n-活性層101とp+コレクタ層108との間に、n+バッファ層110が設けられている。FS型の場合、活性層101の厚さは、PT型と同じ70μm程度(耐圧600V系)であり、素子全体の厚さは100〜200μm程度である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of a half cell of the FS type IGBT. As shown in FIG. 13, the element structure on the front side of the substrate is the same as the NPT type element shown in FIG. On the back side of the substrate, an n +
図14は、逆阻止型IGBTの1/2セル分の構成を示す断面図である。図14に示すように、逆阻止型IGBTは、p+コレクタ層108と接するように分離層110が形成される以外は、図12に示すNPT型の素子と同様の構造である。逆阻止型IGBTは、従来型のIGBTの基本性能に加え、逆方向耐圧性を有し、直流を介さずに交流−交流交換をおこなうマトリクスコンバータの半導体スイッチに用いられる。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of 1/2 cell of a reverse blocking IGBT. As shown in FIG. 14, the reverse blocking IGBT has the same structure as the NPT type element shown in FIG. 12, except that the
マトリクスコンバータは、従来型のコンバータと異なり、コンデンサが不要であり、電源高調波が削減される。一方で、マトリクスコンバータの入力は交流であるため、半導体スイッチには逆方向耐圧性が必要とされる。このため、従来型のIGBTを用いた半導体スイッチの場合は、逆阻止用のダイオードを直列に接続する必要があった。一方で、逆阻止型IGBTを用いた半導体スイッチによれば、ダイオードを直列に接続する必要がないため、導電損失を半減することができ、マトリクスコンバータの変換効率を大幅に向上させることができる。逆阻止型IGBTの製造には、基板表面から100μm以上の厚さの深い接合の形成技術と、100μm以下の厚さの極薄ウエハーの生産技術が不可欠なものとなっている。 Unlike a conventional converter, the matrix converter does not require a capacitor, and power supply harmonics are reduced. On the other hand, since the input of the matrix converter is an alternating current, the semiconductor switch is required to have reverse breakdown voltage. For this reason, in the case of a semiconductor switch using a conventional IGBT, it is necessary to connect reverse blocking diodes in series. On the other hand, according to the semiconductor switch using the reverse blocking IGBT, since it is not necessary to connect the diodes in series, the conduction loss can be halved and the conversion efficiency of the matrix converter can be greatly improved. For manufacturing a reverse blocking IGBT, a technology for forming a deep junction having a thickness of 100 μm or more from the substrate surface and a technology for producing an ultrathin wafer having a thickness of 100 μm or less are indispensable.
また、最近では、総合損失をより低減するため、ウエハーを薄く削り、デバイス厚をできるだけ薄くする試みがなされている。たとえば、耐圧600V系の素子の場合、FS型IGBTの厚さは70μm程度が想定されている。耐圧クラスが低くなると、素子の厚さはさらに薄くなる。このような厚さのFS型IGBTまたはそれに類似したデバイスの製造方法として、以下に説明するように、FZウエハーを研磨する方法が知られている。 Recently, in order to further reduce the total loss, an attempt has been made to make the device as thin as possible by shaving the wafer thinly. For example, in the case of an element having a withstand voltage of 600 V, the thickness of the FS type IGBT is assumed to be about 70 μm. When the breakdown voltage class is lowered, the thickness of the element is further reduced. As a manufacturing method of the FS type IGBT having such a thickness or a device similar thereto, a method of polishing an FZ wafer is known as described below.
図15〜19は、従来のFZウエハーを用いたFS型IGBTの製造プロセスを示す図である。図15に示すように、まず、活性層101となるn-FZウエハーのおもて面側に、ベース領域、エミッタ領域、SiO2などからなるゲート酸化膜、ゲート電極、BPSGなどからなる層間絶縁膜、Al−Si膜などからなるエミッタ電極およびポリイミド膜などからなる絶縁保護膜を有する表面側素子構造部112を作製する(図15)。
15 to 19 are diagrams showing a manufacturing process of an FS type IGBT using a conventional FZ wafer. As shown in FIG. 15, first, on the front surface side of an n − FZ wafer to be the
ついで、ウエハーの裏面を、バックグラインドやエッチングなどの手段により研削して、ウエハーを所望の厚さ、たとえば70μmの厚さとする(図16)。なお、エッチングの場合、厳密には研削ではないが、本明細書では、ウエハーを薄くする手段については問わないので、エッチングを含めて研削とする。 Next, the back surface of the wafer is ground by means such as back grinding or etching, so that the wafer has a desired thickness, for example, 70 μm (FIG. 16). In the case of etching, although it is not strictly grinding, in this specification, since means for thinning the wafer is not questioned, grinding including etching is performed.
ついで、ウエハーの裏面から、たとえばn型不純物であるリン(P)と、p型不純物であるボロン(B)のイオン注入をおこない、電気炉で350〜500℃の熱処理(アニール)をおこない、バッファ層110およびコレクタ層108を形成する(図17)。ついで、ウエハーの裏面、すなわちコレクタ層108の表面に、コレクタ電極109を形成する(図18)。
Next, for example, phosphorus (P), which is an n-type impurity, and boron (B), which is a p-type impurity, are ion-implanted from the back surface of the wafer, and heat treatment (annealing) is performed at 350 to 500 ° C. in an electric furnace.
最後に、コレクタ電極109側にダイシングテープ113を貼り付けてダイシングをおこない、ウエハーを複数のチップ114に切断する(図19)。そして、各チップ114のコレクタ電極109を固定部材に半田付けするとともに、表面側素子構造部112の電極にアルミワイヤ電極をワイヤボンディング装置により固着する。
Finally,
しかし、上述した従来方法によって、たとえば70μm厚程度の薄い素子を作製しようとすると、バックグラインドまたはエッチングによる裏面研削(図16参照)後のウエハーの厚みが薄いため、その後の裏面側に対するイオン注入や電極の蒸着時にウエハーに割れが発生しやすい。 However, if an attempt is made to produce a thin element having a thickness of, for example, about 70 μm by the conventional method described above, the thickness of the wafer after back grinding or back grinding by etching (see FIG. 16) is thin. Cracks are likely to occur on the wafer during electrode deposition.
このため、裏面研削によって薄くなったウエハーにガラス基板を貼り合わせ、その状態で裏面側工程をおこなう方法が提案されている(たとえば、下記特許文献1参照。)。 For this reason, a method has been proposed in which a glass substrate is bonded to a wafer thinned by backside grinding, and the backside process is performed in that state (for example, see Patent Document 1 below).
しかしながら、上述した従来の製造工程によれば、裏面研削後の薄い状態のウエハーに対するハンドリングや取り扱いの方法よっては、ウエハーの外周にひびや欠けが生じてしまう。たとえば、裏面研削後の薄い状態のウエハーに対して径方向からの衝撃がかかると、ウエハーの外周には容易に欠けが生じてしまう。このように、裏面研削後のウエハーにひびや欠けが生じると、歩留まりが低下してしまうという問題点がある。 However, according to the conventional manufacturing process described above, the outer periphery of the wafer is cracked or chipped depending on the handling and handling method for the thin wafer after back grinding. For example, when an impact from the radial direction is applied to a thin wafer after back grinding, the outer periphery of the wafer is easily chipped. As described above, there is a problem in that the yield is lowered when cracks or chips are generated on the wafer after the back surface grinding.
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、裏面研削後の半導体ウエハーの外周に生じるひびや欠けを防止して、歩留まりを向上させることができる半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device capable of improving the yield by preventing cracks and chips generated on the outer periphery of a semiconductor wafer after back surface grinding in order to eliminate the above-described problems caused by the prior art. With the goal.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる半導体素子の製造方法は、半導体ウエハーのおもて面に半導体素子の表面側素子構造部を作製する工程と、前記表面側素子構造部が作製された前記半導体ウエハーの裏面を90μm以下に研削する工程と、裏面研削後の前記半導体ウエハーの前記表面側素子構造部が作製された側の面を、前記半導体ウエハーの径よりも大きい径を有する支持部材に貼り合わせる工程と、前記支持部材に貼り合わされた前記半導体ウエハーの外周側面と、前記支持部材の、前記半導体ウエハーが貼り合わされた側の面の前記半導体ウエハーよりも外側の部分とを接着部材で覆う工程と、前記外周側面を前記接着部材で覆われた状態のまま前記半導体ウエハーの裏面に裏面構造を作製する工程と、前記裏面構造が作製された前記半導体ウエハーから前記支持部材および前記接着部材を剥離させる工程と、前記支持部材および前記接着部材の剥離後、前記半導体ウエハーをチップ状に切断する工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of manufacturing a surface-side element structure portion of a semiconductor device on a front surface of a semiconductor wafer, and the surface-side device The step of grinding the back surface of the semiconductor wafer on which the structure portion has been manufactured to 90 μm or less, and the surface on the side on which the surface-side element structure portion of the semiconductor wafer after the back surface grinding has been manufactured are smaller than the diameter of the semiconductor wafer. a step of bonding to a support member having a larger diameter, the and the outer peripheral side surface of the support the semiconductor wafer which is bonded to the member, the support member, the outer than the semiconductor wafer surface of the semiconductor wafer is bonded together the side a step of covering a portion with an adhesive member, a step of fabricating the back side structure the outer peripheral side surface to the back surface of the semiconductor wafer remain covered by the adhesive member, A step of peeling the support member and the adhesive member from the semiconductor wafer on which the back surface structure is fabricated, and a step of cutting the semiconductor wafer into chips after the support member and the adhesive member are peeled off. It is characterized by.
また、この発明にかかる半導体素子の製造方法は、上述した発明において、前記接着部材は、UV硬化型樹脂であることを特徴とする。また、この発明にかかる半導体素子の製造方法は、上述した発明において、接着層を介して前記半導体ウエハーを前記支持部材に貼り合わせ、前記接着層と同じ素材の前記接着部材で前記半導体ウエハーの外周側面を覆うことを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to this invention is the invention described above, the adhesive member may be a UV-curable resin. Further, in the semiconductor element manufacturing method according to the present invention, in the above-described invention, the semiconductor wafer is bonded to the support member via an adhesive layer, and the outer periphery of the semiconductor wafer is bonded with the adhesive member made of the same material as the adhesive layer. It is characterized by covering the side.
この発明によれば、裏面研削後の半導体ウエハーに支持基板を貼り合わせ、さらに外周側面を接着部材で覆うことによって、薄化した半導体ウエハーの強度を高め、裏面研削後の工程で半導体ウエハーにひびや欠けが生じるのを防止することができる。 According to this invention, the strength of the thinned semiconductor wafer is increased by bonding the support substrate to the semiconductor wafer after the back surface grinding and further covering the outer peripheral side surface with the adhesive member, and the semiconductor wafer is cracked in the process after the back surface grinding. Or chipping can be prevented.
この発明にかかる半導体素子の製造方法によれば、裏面研削後の半導体ウエハーの外周に生じるひびや欠けを防止して、歩留まりを向上させることができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor element according to the present invention, it is possible to prevent cracks and chips generated on the outer periphery of the semiconductor wafer after back grinding, and to improve the yield.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体素子の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1〜7は、実施の形態1にかかる半導体素子の製造方法の製造プロセスを示す図である。以下に説明する実施の形態1〜3では、nドープのエピタキシャルウエハーを用いてFS型IGBTを作製する場合を例にして説明するが、FZウエハーを用いてFS型IGBTを作製する場合でも、同様の工程で製造プロセスを進めることができる。また、NPT型IGBTや逆阻止型IGBT、MOS−FET、ダイオードなどの製造時にも、同様に適用することができる。
(Embodiment 1)
FIGS. 1-7 is a figure which shows the manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor element concerning Embodiment 1. FIGS. In the first to third embodiments described below, an example in which an FS type IGBT is manufactured using an n-doped epitaxial wafer will be described as an example, but the same applies to the case where an FS type IGBT is manufactured using an FZ wafer. The manufacturing process can be advanced in this process. In addition, the present invention can be similarly applied to the manufacture of NPT type IGBTs, reverse blocking type IGBTs, MOS-FETs, diodes, and the like.
まず、以下のようにしてウエハーおもて面に表面側素子構造部を作製する。はじめに、n+半導体基板1の上に、エピタキシャル層2を成長させたエピタキシャルウエハーのおもて面側、すなわちエピタキシャル層2の表面に、SiO2などのゲート酸化膜とポリシリコンなどからなるゲート電極を堆積し、これらを加工する。そして、その表面にBPSGなどの層間絶縁膜を堆積し、これを加工することによって、絶縁ゲート構造を作製する。
First, the surface side element structure portion is fabricated on the front surface of the wafer as follows. First, a gate electrode made of a gate oxide film such as SiO 2 and polysilicon is formed on the front side of an epitaxial wafer on which an
つづいて、p+ベース層を形成し、その中にn+エミッタ層を形成する。そして、アルミ・シリコン膜などからなる表面電極、すなわちエミッタ電極を形成し、400℃〜500℃程度で熱処理をおこなって、アルミ・シリコン膜などを安定した接合性を有する低抵抗配線とする。その上全面に、ポリイミドなどの絶縁保護膜を積層する。 Subsequently, a p + base layer is formed, and an n + emitter layer is formed therein. Then, a surface electrode made of an aluminum / silicon film or the like, that is, an emitter electrode is formed, and heat treatment is performed at about 400 ° C. to 500 ° C. to make the aluminum / silicon film or the like a low resistance wiring having a stable bonding property. An insulating protective film such as polyimide is laminated on the entire surface.
さらに、ウエハー表面に、個々のチップ外周に沿う格子状のポリイミド保護膜を形成する。ここまでで、ウエハーおもて面に表面側素子構造部3ができあがる(図1)。この表面側素子構造部3を作製する際の拡散工程において、エピタキシャル層2にn型不純物が拡散し、エピタキシャル層2が活性層となる。以下、表面側素子構造部3が作製された側の面をウエハーおもて面とし、その反対側の面(n+半導体基板1側)をウエハー裏面とする。
Further, a lattice-shaped polyimide protective film is formed on the wafer surface along the outer periphery of each chip. Thus far, the surface-
つぎに、バックグラインドやエッチングなどによってウエハー裏面を研削し、表面側素子構造部3を含むウエハー全体の厚さが所望の厚さ、たとえば70μmの厚さで残るようにする(図2)。つぎに、ウエハーおもて面に支持基板としてPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム11を貼り合わせる(図3)。PETフィルム11は、接着層12を介してウエハーに貼り合わされる。接着層12は、たとえばUV照射によって硬化するUV硬化型樹脂(たとえば、UVレジンなど)とするのがよい。また、ウエハーに貼り合わせるフィルムは、PETフィルム11に代えて、ガラス基板を用いてもよい。
Next, the back surface of the wafer is ground by back grinding, etching, or the like so that the entire thickness of the wafer including the front surface side
そして、接着層12に用いた素材と同じ素材の接着部材13でウエハー外周側面を覆う(図4)。このように、ウエハーの外周側面を接着部材13でコーティングすることによって、ウエハーの強度を高め、以降の工程でウエハー外周にひびや欠けが生じるのを防止することができる。
Then, the outer peripheral side surface of the wafer is covered with an
つづいて、ウエハーの裏面から、p型不純物であるボロンを、ドーズ量がたとえば1×1013cm-2〜1×1014cm-2で、加速電圧がたとえば20keV〜100keVでイオン注入する。その後、ウエハー裏面にレーザーを照射してアニールをおこない、コレクタ層となるp+層4を形成する。特に限定しないが、ここでは、レーザーとして、XeClパルスレーザー(波長:308nm、半値幅:49ns、周波数:100Hz)を用いる。そして、たとえば1回の照射エリアを約1mm角とし、50%〜90%オーバーラップさせて照射する。このレーザーアニールによって、ウエハー裏面のp+層4のみを活性化させることができるので、PETフィルム11の耐熱温度に関係なく熱処理をおこなうことができる。なお、XeClレーザーに代えて、YAG2ωレーザー、YAG3ωレーザーやXeFレーザーを用いてもよい。
Subsequently, boron, which is a p-type impurity, is ion-implanted from the back surface of the wafer at a dose of, for example, 1 × 10 13 cm −2 to 1 × 10 14 cm −2 and an acceleration voltage of, for example, 20 keV to 100 keV. Thereafter, annealing is performed by irradiating the back surface of the wafer with a laser to form a p + layer 4 serving as a collector layer. Although not particularly limited, here, a XeCl pulse laser (wavelength: 308 nm, half width: 49 ns, frequency: 100 Hz) is used as the laser. For example, one irradiation area is about 1 mm square and irradiation is performed with 50% to 90% overlap. Since only the p + layer 4 on the back surface of the wafer can be activated by this laser annealing, the heat treatment can be performed regardless of the heat-resistant temperature of the
つづいて、ウエハー裏面に金属膜を蒸着して裏面電極5を形成する(図5)。その後、PETフィルム11、接着層12および接着部材13をピール剥離することによって、ウエハーからPETフィルム11、接着層12および接着部材13を剥離する(図6)。なお、支持基板としてガラス基板を用いた場合は、ガラス基板側から接着層に対してYAGレーザーなどのレーザー光を照射することによって、支持基板、接着層および接着部材を剥離することができる。
Subsequently, a back surface electrode 5 is formed by depositing a metal film on the back surface of the wafer (FIG. 5). Thereafter, the
そして、ウエハー裏面にダイシングテープ6を貼り合わせ、複数のチップ7に切断する(図7)。各チップ7は、裏面電極5を介して配線基板などの固定部材に半田付けされ、各チップ7のウエハー表面側の電極には、アルミワイヤ電極が超音波ワイヤボンディング装置により固着される。 Then, the dicing tape 6 is bonded to the back surface of the wafer and cut into a plurality of chips 7 (FIG. 7). Each chip 7 is soldered to a fixing member such as a wiring board via the back surface electrode 5, and an aluminum wire electrode is fixed to the electrode on the wafer surface side of each chip 7 by an ultrasonic wire bonding apparatus.
以上説明したように、実施の形態1にかかる製造方法によれば、裏面研削後のウエハーに支持基板を貼り合わせ、さらに接着部材でウエハーの外周側面をコーティングしてウエハーの強度を高めた上で裏面工程を進める。これにより、薄化後の工程でウエハーの外周に生じるひびや欠けの発生を低減することができる。 As described above, according to the manufacturing method according to the first embodiment, the support substrate is bonded to the wafer after the back surface grinding, and further, the outer peripheral side surface of the wafer is coated with the adhesive member to increase the strength of the wafer. Advance the backside process. As a result, it is possible to reduce the occurrence of cracks and chips on the outer periphery of the wafer in the process after thinning.
(実施の形態2)
実施の形態1では、ウエハーに支持基板を貼り合わせて裏面工程をおこなう方法について説明した。実施の形態2では、支持基板を用いずに裏面工程をおこなう方法について説明する。まず、実施の形態1と同様に、ウエハーおもて面に表面側素子構造部3を形成する(図1参照)。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the method of performing the back surface process by bonding the support substrate to the wafer has been described. In the second embodiment, a method for performing a back surface process without using a support substrate will be described. First, as in the first embodiment, the surface side
つぎに、ウエハー裏面を研削してウエハーを所望の厚さにする(図2参照)。図8は、研削前後のウエハーを模式的に示す図である。図8において、断面図801は研削前のウエハー20を示し、その厚さは、たとえば500μmである。また、断面図802は研削後のウエハー20を示し、その厚さは、たとえば70μmである。
Next, the wafer back surface is ground to a desired thickness (see FIG. 2). FIG. 8 is a diagram schematically showing the wafer before and after grinding. In FIG. 8, a
断面図802に示すように、研削後のウエハー20は外周側ほど厚さが薄くなっている。よって、研削後のウエハー20は、金属性のカセット内での接触や搬送アームとの接触などによって、その外周部分が非常に欠けやすい状態となっている。ウエハー20の外周部分が欠けると、欠けた部材がパーティクルの元となったり、欠けた部材によって他のウエハーを傷つけてしまう可能性がある。
As shown in a
このため、図9に示すように、ウエハー20の外周側面からウエハー20の表面の外周端部にかけての領域(以下、「外周端領域」という)を接着剤などの接着部材でコーティングする。図9は、外周端領域をコーティングしたウエハーを模式的に示す図である。図9に示すように薄化されたウエハー20の外周端領域は、接着部材21によってコーティングされている。この接着部材21によってウエハー20の外周端領域にかかる衝撃などを緩和して、ウエハー20の外周の欠けを防止することができる。また、接着部材21でウエハー20の外周端領域をコーティングすることによって、ウエハー20の反りを矯正することができる。
For this reason, as shown in FIG. 9, a region from the outer peripheral side surface of the
図10は、ウエハー外周端領域への接着部材の付着方法の一例を示す図である。容器23に接着部材材料24を入れる。つぎに、ウエハー20の外周端領域の一部を容器23内の接着部材材料24に浸す。そして、ウエハー20を回転させて外周端領域全体に接着部材材料24を付着させる。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a method of attaching the adhesive member to the wafer outer peripheral end region. An
ここで、接着部材21の材料としては、たとえば、アクリルシリコン樹脂を主成分とする素材が望ましい。アクリルシリコン樹脂を主成分とする素材は、耐酸性および耐アルカリ性を有する樹脂を主成分としており、シリコンとの密着性がよい。後に130℃程度まで加熱するプロセスがあるため、アクリルシリコン樹脂を主成分とする素材は、140℃程度の耐熱性を有するものが望ましい。アクリルシリコン樹脂は、たとえば180℃までの耐熱性を有するものが提供されている。
Here, as a material of the
ウエハーの外周端領域をコーティングした後は、実施の形態1と同様に、ウエハー裏面からp型不純物をイオン注入する。そして、ウエハー裏面にレーザーを照射してアニールをおこない、コレクタ層となるp+層4を形成する。このとき、レーザーが接着部材21に当たらないようにする。つぎに、ウエハー裏面に金属膜を蒸着して裏面電極を形成する(図5参照)。その後、接着部材21を剥離する。接着部材21としてアクリルシリコン樹脂を用いた場合は、たとえば硫酸過水を用いて剥離することができる。そして、ウエハー裏面にダイシングテープを貼り合わせ、複数のチップに切断する(図7参照)。
After coating the outer peripheral edge region of the wafer, p-type impurities are ion-implanted from the back surface of the wafer, as in the first embodiment. Then, annealing is performed by irradiating the back surface of the wafer with a laser to form a p + layer 4 serving as a collector layer. At this time, the laser is prevented from hitting the
以上説明したように、実施の形態2にかかる製造方法によれば、裏面研削後のウエハーの外周端領域を接着部材でコーティングして裏面工程を進める。これにより、支持基板を用いることなくウエハーの強度を高めて、ウエハーの外周に生じるひびや欠けの発生を低減することができる。 As described above, according to the manufacturing method according to the second embodiment, the outer peripheral edge region of the wafer after the back surface grinding is coated with the adhesive member, and the back surface process proceeds. Thereby, the strength of the wafer can be increased without using a support substrate, and the occurrence of cracks and chips on the outer periphery of the wafer can be reduced.
図11は、裏面電極形成後のウエハーの割れ率と裏面研削後のウエハーの厚さとの関係を示す説明図である。図11において、縦軸はウエハーの割れ率(%)、横軸は裏面研削後のウエハーの厚さ(μm)を示す。図11中白三角(▽)で示すのは、実施の形態1のように製造工程を進めた場合の裏面電極形成後のウエハーの割れ率およびウエハーの厚さの関係である。また、図11中黒四角(■)で示すのは、実施の形態2のように製造工程を進めた場合の裏面電極形成後のウエハーの割れ率およびウエハーの厚さの関係である。 FIG. 11 is an explanatory diagram showing the relationship between the cracking rate of the wafer after forming the back electrode and the thickness of the wafer after back grinding. In FIG. 11, the vertical axis represents the wafer cracking rate (%), and the horizontal axis represents the wafer thickness (μm) after back grinding. In FIG. 11, white triangles (。) indicate the relationship between the crack rate of the wafer and the thickness of the wafer after the formation of the back electrode when the manufacturing process proceeds as in the first embodiment. Also, the black squares (■) in FIG. 11 indicate the relationship between the cracking rate of the wafer after the formation of the back electrode and the thickness of the wafer when the manufacturing process proceeds as in the second embodiment.
また、図11中黒丸(●)で示すのは、支持部材を貼らずに製造工程をおこなった場合(背景技術参照)の、裏面電極形成後のウエハーの割れ率およびウエハーの厚さの関係である(図11中「従来例」)。 Also, the black circles (●) in FIG. 11 indicate the relationship between the wafer cracking rate and the wafer thickness after the back electrode is formed when the manufacturing process is performed without attaching a support member (see the background art). ("Conventional example" in FIG. 11).
図11に示すように、実施の形態1のように製造工程を進めた場合には、裏面研削後のウエハーの厚さを70μmまで薄くしても、裏面電極形成後の割れ率はほぼゼロ(5%以下)と極めて小さい。また、実施の形態2のように製造工程を進めた場合には、支持基板を用いていないため、実施の形態1のように製造工程を進めた場合と比較して割れ率は大きいものの、裏面研削後のウエハーの厚さを70μmとしたときの割れ率を20%程度とすることができる。 As shown in FIG. 11, when the manufacturing process is advanced as in the first embodiment, the crack rate after forming the back electrode is almost zero (even if the thickness of the wafer after the back grinding is reduced to 70 μm) 5% or less) and extremely small. Further, when the manufacturing process is advanced as in the second embodiment, since the support substrate is not used, the crack rate is larger than that in the case where the manufacturing process is advanced as in the first embodiment. The cracking rate when the thickness of the wafer after grinding is 70 μm can be about 20%.
これに対して、従来例では、裏面研削後のウエハーの厚さを90μm、80μm、および70μmとしたときの裏面電極形成後の割れ率は、それぞれ40%、80%、および95%と高くなってしまう。 On the other hand, in the conventional example, when the thickness of the wafer after back grinding is 90 μm, 80 μm, and 70 μm, the cracking rate after forming the back electrode is as high as 40%, 80%, and 95%, respectively. End up.
なお、上述した実施の形態では、裏面研削後のウエハーの厚さを70μmとしたが、本発明は、研削後の厚さが70μmより大きいウエハーに対しても同様に適用することができる。また、本発明は、ウエハー厚の大小にかかわらず、外周にひびや欠けが生じやすいウエハーに対しても有効に適用することができる。 In the above-described embodiment, the thickness of the wafer after the back surface grinding is 70 μm, but the present invention can be similarly applied to a wafer having a thickness after grinding of more than 70 μm. Further, the present invention can be effectively applied to a wafer that is liable to be cracked or chipped on its outer periphery regardless of the wafer thickness.
以上説明したように、本発明によれば、裏面研削後のウエハーの外周側面や外周端領域を接着部材でコーティングした上で以降の工程をおこなう。これにより、裏面研削後の半導体ウエハーにかかる径方向の力を緩和することができる。よって、外周に生じるひびや欠けを防止して、歩留まりを向上させることができる。また、所望の耐圧を有する半導体素子やオン抵抗が低い半導体素子を安定して製造することができる。 As described above, according to the present invention, the subsequent steps are performed after the outer peripheral side surface and the outer peripheral end region of the wafer after back surface grinding are coated with the adhesive member. Thereby, the radial force applied to the semiconductor wafer after back grinding can be relaxed. Therefore, cracks and chips generated on the outer periphery can be prevented and yield can be improved. In addition, a semiconductor element having a desired withstand voltage and a semiconductor element having a low on-resistance can be manufactured stably.
以上のように、本発明にかかる半導体素子の製造方法は、デバイス厚の薄い半導体素子を製造するのに有用であり、特に、汎用インバータ、ACサーボ、無停電電源(UPS)またはスイッチング電源などの産業分野や、電子レンジ、炊飯器またはストロボなどの民生機器分野に用いられるIGBTなどの電力用半導体素子の製造に適している。 As described above, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is useful for manufacturing a semiconductor device having a thin device thickness, and in particular, a general-purpose inverter, AC servo, uninterruptible power supply (UPS), switching power supply, etc. It is suitable for manufacturing power semiconductor elements such as IGBTs used in industrial fields and consumer equipment fields such as microwave ovens, rice cookers or strobes.
1 n+半導体基板
2 エピタキシャル層
3 表面側素子構造部
4 p+層
5 裏面電極
6 ダイシングテープ
7 チップ
11 PETフィルム
12 接着層
13 接着部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 n +
Claims (3)
前記表面側素子構造部が作製された前記半導体ウエハーの裏面を90μm以下に研削する工程と、
裏面研削後の前記半導体ウエハーの前記表面側素子構造部が作製された側の面を、前記半導体ウエハーの径よりも大きい径を有する支持部材に貼り合わせる工程と、
前記支持部材に貼り合わされた前記半導体ウエハーの外周側面と、前記支持部材の、前記半導体ウエハーが貼り合わされた側の面の前記半導体ウエハーよりも外側の部分とを接着部材で覆う工程と、
前記外周側面を前記接着部材で覆われた状態のまま前記半導体ウエハーの裏面に裏面構造を作製する工程と、
前記裏面構造が作製された前記半導体ウエハーから前記支持部材および前記接着部材を剥離させる工程と、
前記支持部材および前記接着部材の剥離後、前記半導体ウエハーをチップ状に切断する工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 Producing a surface element structure portion of the semiconductor element on the front surface of the semiconductor wafer;
Grinding the back surface of the semiconductor wafer on which the surface-side element structure is fabricated to 90 μm or less ;
Bonding the surface of the semiconductor wafer after the back surface grinding on which the surface side element structure is formed to a support member having a diameter larger than the diameter of the semiconductor wafer;
Covering the outer peripheral side surface of the semiconductor wafer bonded to the support member, and the portion of the support member on the side where the semiconductor wafer is bonded to the outer side of the semiconductor wafer with an adhesive member;
Producing a back surface structure on the back surface of the semiconductor wafer while the outer peripheral side surface is covered with the adhesive member;
Peeling the support member and the adhesive member from the semiconductor wafer on which the back surface structure is fabricated;
A step of cutting the semiconductor wafer into chips after the support member and the adhesive member are peeled;
The manufacturing method of the semiconductor element characterized by the above-mentioned.
前記接着層と同じ素材の前記接着部材で前記半導体ウエハーの外周側面を覆うことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の製造方法。 The semiconductor wafer is bonded to the support member via an adhesive layer,
The method for manufacturing a semiconductor element according to claim 1, wherein an outer peripheral side surface of the semiconductor wafer is covered with the adhesive member made of the same material as the adhesive layer.
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