(57)【要約】【課題】製造工程における変形や破損を防ぐことができる半導体装置を提供する。【解決手段】チップ１００においては、領域１５２と領域１５２に囲まれる領域１５１との境界が縦長の矩形状となるように、領域１５２にダミーの保護膜が形成される。この領域１５１は、ワイヤーがボンディングされる楕円形状の領域が内接するように定められる。領域１５１の各列同士の間には、縦方向に延びるゲートライン領域１６０が介在している。チップ１００の縦方向および横方向に沿って、ガードリング領域１７０が形成されている。ゲートライン領域１６０およびガードリング領域１７０には、全面的に保護膜１１２が形成されている。【選択図】図２
2006319236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーがボンディングされるセル領域およびゲート電圧を前記セル領域に与えるためのゲートライン領域ならびに耐圧を保持させるために外周に沿って形成されたガードリング領域を有する半導体装置の製造方法であって、
前記ゲートライン領域および前記ガードリング領域においては全面的に、前記セル領域においては前記ワイヤーがボンディングされる領域を含んで定められた第一領域を除く第二領域に、それぞれ保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記基板表面側に保護テープを貼り付け前記基板裏面側を研削する工程と
を備える半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第一領域は上面視において複数個の矩形を含んで定められる
半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記保護膜は相対する辺の最大の間隔が３ｍｍ以下となるように定められる
半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記ゲートライン領域は第一方向に沿って形成され、
前記ガードリング領域は前記第一方向および前記第一方向に垂直な第二方向にそれぞれ沿って形成され、
前記第二領域は前記第二方向のみに沿って延在するように定められる
半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記ゲートライン領域は第一方向に沿って形成され、
前記ガードリング領域は前記第一方向および前記第一方向に垂直な第二方向にそれぞれ沿って形成され、
前記保護膜は前記第二方向に沿った前記ガードリング領域周辺では２ｍｍ以上の幅を有するように形成される
半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記ゲートライン領域は第一方向に沿って形成され、
前記ガードリング領域は前記第一方向および前記第一方向に垂直な第二方向にそれぞれ沿って形成され、
前記第二領域は前記第一方向に沿って延在し前記ゲートライン領域および前記ガードリング領域に隣接する
半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第一領域は上面視において複数個の楕円または真円を含んで定められる
半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記保護膜の存在しない領域の最大の幅が３ｍｍ以下となるように定められる
半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記保護膜は端面が前記基板表面に対し鋭角をなすように形成される
半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記保護膜は前記セル領域と前記ガードリング領域との境界近傍において前記ガードリング領域に隣接して前記ガードリング領域に沿うように形成される
半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記保護膜は前記境界近傍において複数個の領域からなる
半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記保護膜は前記セル領域と前記ガードリング領域との境界近傍において前記ガードリング領域から離れて前記ガードリング領域に沿うように形成される
半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記保護膜は前記境界近傍において複数個の領域からなる
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、製造工程における変形や破損を防ぐための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パワー半導体デバイス等においては、半導体からなる基板の両主面に電極を設け基板の厚さ方向に電流を流す縦型半導体デバイスが用いられている。縦型半導体デバイスにおいては、基板の厚さを薄く形成することによって損失を低減させ、特性の向上をはかっている。基板は、約６００μｍから１５０μｍ以下程度まで薄く形成される。製造工程の初めから基板を薄く形成すると、熱工程などの影響による基板の変形や搬送時の破損が生じやすくなる。このような問題は、基板を所望の厚さにするために裏面を研削する場合に特に顕著となる。このような変形や破損を防止するために、ある程度厚いウエハを用いて、表面に形成されたゲート構造や電極の上に保護膜を形成し、その後に裏面を砥石によって研削している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、半導体基板に対し溝部を充填材で満たして表面を平坦にした後で裏面研削を行う半導体装置の製造方法が開示されている。また、特許文献２には、半導体基板の表面に裏面研削保護用フィルムシートを形成する半導体装置の製造方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４０１０１号公報（第１４−１５頁、第１１図）
【特許文献２】特開平５−１０９６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の半導体装置の製造方法においては、１５０μｍ以下の厚さまで基板の裏面を研削する際に、窒化シリコンやポリイミド等からなる保護膜が形成された領域と保護膜が形成されていない領域との境界（すなわち保護膜の端部）付近において、表面側からの抗力により裏面側に凹凸が生じたり割れが発生したりするという問題がある。
【０００６】
また、このような基板の変形や破損を防止するために保護膜を薄く形成すると、外部からの不純物に汚染されてデバイス特性が劣化したり、配線の歪みを軽減する効果が低下したりするという問題がある。
【０００７】
本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、製造工程における変形や破損を防ぐことができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、ワイヤーがボンディングされるセル領域およびゲート電圧をセル領域に与えるためのゲートライン領域ならびに耐圧を保持させるために外周に沿って形成されたガードリング領域を有する半導体装置の製造方法であって、ゲートライン領域およびガードリング領域においては全面的に、セル領域においてはワイヤーがボンディングされる領域を含んで定められた第一領域を除く第二領域に、それぞれ保護膜を形成する保護膜形成工程と、基板表面側に保護テープを貼り付け基板裏面側を研削する工程とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、ワイヤーがボンディングされるセル領域およびゲート電圧をセル領域に与えるためのゲートライン領域ならびに耐圧を保持させるために外周に沿って形成されたガードリング領域を有する半導体装置の製造方法であって、ゲートライン領域およびガードリング領域においては全面的に、セル領域においてはワイヤーがボンディングされる領域を含んで定められた第一領域を除く第二領域に、それぞれ保護膜を形成する保護膜形成工程と、基板表面側に保護テープを貼り付け基板裏面側を研削する工程とを備える。従って、裏面研削における単位面積あたりの応力を低減することにより、製造工程における半導体装置の変形や破損を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る半導体装置としてのチップは、保護膜としてのパッシベーション膜を、保護が必要とされない領域においても形成させることにより、保護膜に与えられる単位面積あたりの応力を低減させることを特徴とする。以下、本発明の各実施の形態について説明する。
【００１１】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係るチップ１００の構成を示す断面図である。チップ１００は、１５０μｍ以下の厚さを有する縦型半導体装置からなり、例えばパワー半導体デバイスとして用いられる。
【００１２】
図１に示されるように、チップ１００は、セル領域１５０と、ゲートライン領域１６０と、ガードリング領域１７０とから構成されている。セル領域１５０は、例えばスイッチングセルが配置され当該セルにボンディングされたワイヤーへ定格電流を供給するための領域である。ゲートライン領域１６０は、前記スイッチングセルのオン／オフを行うゲート電圧をセル領域１５０へ伝達するための配線が形成される領域である。ガードリング領域１７０は、チップ１００の裏面側と表面側を絶縁し耐圧を保持させるためにチップ１００の外周に沿って形成された領域である。以下では、図１を用いて、チップ１００の製造工程について説明する。
【００１３】
まず、シリコン等の半導体からなる基板１０１表面に、イオン注入および拡散（アニール）によりベース領域１０２を形成する。１個のベース領域１０２には２個のエミッタ領域１０３が互いに離間して形成される。
【００１４】
次に、基板１０１上に、酸化膜１０４およびゲート絶縁膜としての酸化膜１０５を形成する。
【００１５】
次に、酸化膜１０５上に、ゲート電極１０６を形成する。
【００１６】
次に、ゲート電極１０６上および酸化膜１０４上に、層間絶縁膜１０７を形成した後に、この層間絶縁膜１０７にコンタクトホールを開口する。
【００１７】
次に、層間絶縁膜１０７上に、チタン等からなる電極パターン１０８およびアルミニウム等からなる電極パターン１０９を、この順に形成する。
【００１８】
次に、電極パターン１０９上に、窒化シリコン等からなる保護膜１１０を形成する。この保護膜１１０は、ゲートライン領域１６０上およびガードリング領域１７０上に形成される。保護膜１１０は、デバイスを外的汚染から保護するためのものであり、デバイス表面に水分などが付着しイオン化することによりデバイス特性が劣化したりショートし破損されることを防いでいる。
【００１９】
次に、保護膜１１０上に、ポリイミド等からなる保護膜１１１を形成する。保護膜１１１は、デバイスがモールド樹脂でパッケージされた場合に電極パターン１０８を構成するアルミニウムとモールド樹脂との熱膨張率の違いによりヒートサイクル（繰り返し熱作用）において電極パターン１０８が歪み破損されることを防いでいる。これにより、ゲートライン領域１６０上およびガードリング領域１７０上に、保護膜１１０および保護膜１１１からなる二層構造の保護膜１１２（パッシベーション膜）が形成される。この保護膜１１２は、約１０μｍ以上の厚さを有している。
【００２０】
従来のチップでは、ゲートライン領域１６０およびガードリング領域１７０には保護が必要であるので保護膜１１２が形成されていたが、セル領域１５０には保護は必要ではないので保護膜は形成されていなかった。そのため、上述したように、保護膜が形成されたゲートライン領域１６０と保護膜が形成されていないセル領域１５０と境界付近において裏面側に凹凸が生じたり割れが発生したりするという問題があった。本実施の形態に係るチップ１００では、セル領域１５０において、ワイヤーがボンディングされる領域（一般的には楕円形状となる）上には保護膜は形成されないが、ワイヤーがボンディングされない領域上にはポリイミド等からなるダミーの保護膜１１３（パッシベーション膜）を部分的に形成させる。図１において、領域１５１は保護膜１１３が形成されない領域であり、領域１５２は保護膜１１３が形成される領域である。なお、保護膜１１３の端部（端面）は、電極パターン１０９表面に垂直に形成される。また、以下では、保護膜１１２と保護膜１１３とをまとめて保護膜１１４とも呼ぶ。
【００２１】
図２は、チップ１００の構成を示す上面図である。図２に示されるチップ１００は、例えば、１５ｍｍ（横方向）×１５ｍｍ（縦方向）程度のサイズを有している。図２に示されるように、チップ１００においては、領域１５２（第二領域）と領域１５２に囲まれる領域１５１（第一領域）との境界が縦長の矩形状となるように、ダミーの保護膜１１３（図２では示さない）が形成される。この領域１５１は、上述したようなワイヤーがボンディングされる楕円形状の領域（点線で囲まれた領域）を内含するように定められる。また、図２に示されるように、領域１５１は、３行×７列で形成される。領域１５１の各列同士の間には、縦方向（第一方向）に延びるゲートライン領域１６０が介在している。また、チップ１００の第一方向および第一方向に垂直な第二方向（すなわち横方向）に沿って、ガードリング領域１７０が形成されている。また、上述したように、図２では示さないが、ゲートライン領域１６０およびガードリング領域１７０には、全面的に保護膜１１２が形成されている。
【００２２】
次に、基板１０１を裏返し、基板１０１表面側に異物付着防止用の保護テープを貼り付けた後、基板１０１裏面側の研削を行い所望の厚さにする。このとき、保護テープが貼り付けられた面（基板１０１表面側）を真空チャックにより吸着しつつ、基板１０１裏面の研削が行われる。この研削は、２〜４ｍｍの幅を持つカップ型の砥石を、基板１０１裏面中央付近を通るように配置し、砥石と基板１０１とをそれぞれ回転させながら、砥石を基板１０１へ向けて下降させていくことにより行われる。
【００２３】
基板１０１のうち、保護膜１１４が形成された領域は、他の領域に比較して、厚さが大きいので、裏面研削において表面側から受ける抗力が大きくなる。従来のチップでは、保護膜１１４はゲートライン領域１６０およびガードリング領域１７０にのみ形成されており保護膜１１４の表面積は比較的に小さいので、単位面積あたりの抗力は比較的に大きい。そのため、保護膜１１４が形成された領域においては、基板１０１が部分的に薄くなることにより凹凸が形成されたり、表面側から受ける抗力と砥石による押し付け力とが対向することで生じるせん断力により基板１０１が割れてしまう場合があった。
【００２４】
本実施の形態に係るチップ１００では、ダミーの保護膜１１３を形成し保護膜１１４の表面積を大きくすることにより、裏面研削において表面側から受ける単位面積あたりの抗力を低減している。従って、従来のチップに比べて、変形や破損を低減することが可能となる。
【００２５】
次に、基板１００表面から異物付着防止用の保護テープを剥離させる。そして、図１に示されるように、基板１００裏面に、イオン注入および拡散（アニール）によりｎ＋バッファ層１１５およびｐ＋コレクタ層１１６をこの順に形成する。
【００２６】
次に、ｐ＋コレクタ層１１６裏面に、例えばアルミニウム、チタン、ニッケル、および金などの複数の金属を蒸着させることによりコレクタ電極１１７を形成される。これにより、チップ１００の製造工程が完了する。
【００２７】
このように、本実施の形態に係るチップ１００では、ゲートライン領域１６０およびガードリング領域１７０に形成された保護膜１１２に加えて、セル領域１５０においてワイヤーがボンディングされない領域に部分的にダミーの保護膜１１３を形成させることにより領域１５２を設けている。従って、裏面研削における単位面積あたりの応力を低減することにより、製造工程におけるチップの変形や破損を低減できる。
【００２８】
また、保護膜１１４は、電気特性に影響のない部分に対してのみ形成されるので、除去する必要がない。従って、充填材を除去する工程が必要となる特許文献１と比べて、工程数を低減できるとともに、基板１０１へのダメージにより歩留まりが低下することを防止できる。
【００２９】
なお、上述においては、チップ１００が縦型半導体装置である場合について説明したが、縦型半導体装置に限らず、保護膜が部分的に形成された半導体装置であればよい。また、上述においては、裏面を研削し保護テープを剥離させた後にイオン注入および拡散を行う方式について説明したが、これに限らず、例えば裏面を研削し保護テープを剥離させた後にメタル蒸着を行う方式であってもよい。
【００３０】
＜実施の形態２＞
実施の形態１においては、図２に示されるように、領域１５１が（言い換えれば、領域１５２と領域１５２に囲まれる領域１５１との境界が）縦長の矩形状に形成される場合について説明した。しかし、上述したように、一般的に、セル領域１５０においてワイヤーがボンディングされる領域は楕円形状となる。従って、領域１５１は、縦長の矩形状ではなく縦長の楕円形状に形成されてもよい。
【００３１】
図３は、本実施の形態に係るチップ１００ａの構成を示す上面図である。
【００３２】
図３は、図２において、領域１５１を縦長の矩形状にではなく縦長の楕円形状になるように形成させたものである。図３では示されていないが、領域１５１には全面にわたってワイヤーがボンディングされる。図３において、図２と同様の要素には同様の符号を付しており、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３３】
シリコン等からなる結晶性基板では、結晶のへき開に異方性があるので、同じ大きさの負荷が作用した場合でも破壊し易い方向と破壊し難い方向とがある。この破壊し易い方向に引張応力が作用した場合にはウエハ割れが発生する可能性が高い。一方、裏面研削時にウエハに作用する引張応力は、保護膜の端部において基板１０１面内の垂直方向に発生する。領域１５１が矩形状に形成された場合には、保護膜１１３の端部の上面視形状が直線形状となるが、一般的に結晶は直線形状のへき開方向を有するので、保護膜の端部のうち結晶へき開方向と一致する部分が多くなりウエハ割れが発生する可能性が高くなる。一方、本実施の形態に係るチップ１００ａでは、領域１５１が楕円形状に形成されるので、保護膜の端部のうち結晶へき開方向と一致する部分を少なくできる。従って、ウエハ割れが発生する可能性を低減することができる。
【００３４】
このように、本実施の形態に係るチップ１００ａは、領域１５１が楕円形状を有するので、保護膜の端部のうち結晶へき開方向と一致する部分が少ない。従って、実施の形態１の効果に加えて、チップの破損をさらに低減できるという効果を有する。
【００３５】
なお、上述においては、領域１５１が縦長の楕円形状である場合について説明したが、楕円形状に限らず、曲線からなる形状（真円形状を含む）であるか、あるいは直線のみからなる形状であっても直線数が多い多角形状であれば、保護膜の端部のうち結晶へき開方向と一致する部分を少なくできる。
【００３６】
＜実施の形態３＞
実施の形態１〜２においては、図２〜３にそれぞれ示されるように、セル領域１５０のうちワイヤーがボンディングされる領域を含んで定められた領域１５１を除いた領域１５２には、全面的にダミーの保護膜１１３が形成される。しかし、基板１０１のように、厚さが１５０μｍ以下と薄い場合には、ダミーの保護膜１１３が領域１５２に全面的に形成されると、保護膜１１３および保護膜１１１に用いられるポリイミド等が収縮しようとする応力（残留応力）により、基板１０１が反ってしまう場合がある。
【００３７】
図４は、本実施の形態に係るチップ１００ｂの構成を示す上面図である。
【００３８】
図４は、図２において、領域１５２を、ダミーの保護膜１１３が形成される領域１５２ａとダミーの保護膜１１３が形成されない領域１５２ｂとから構成させたものである。図４において、領域１５２ｂは、縦方向および横方向にそれぞれ形成されている。図４において、図２と同様の要素には同様の符号を付しており、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３９】
図５は、チップ１００ｂにおいて、基板１０１の表面積に占めるポリイミドの面積比と裏面研削後のウエハ反り量との関係を求めた実験結果を示すグラフである。図５においては、厚さが８０μｍ、１２０μｍ、および１５０μｍのいずれの場合においても、ポリイミドの面積比が大きくなるとウエハ反り量が増大している。
【００４０】
これに対し、チップ１００ｂにおいて、例えばチップサイズを１５ｍｍ×１５ｍｍとし領域１５２ｂの幅を０．５ｍｍとすると、実施の形態１に係る図２のチップ１００に比べて、ポリイミドの面積比は１０〜１５％低減される。これにより、図５において厚さが８０μｍの場合では、０．４ｍｍ〜０．６ｍｍのウエハ反り量を低減させることができる。
【００４１】
なお、上述においては、直線形状の領域１５２ｂが縦方向および横方向にそれぞれ形成される場合について説明したが、これに限らず、任意の方向に形成されてよい。また、領域１５２ｂは、直線形状に限らず、曲線形状に設けられてもよい。また、領域１５２ｂの幅や領域１５２ｂ同士の間隔は、任意であるが、裏面研削を行うときにウエハ割れが生じないように、所定の閾値より小さく定められる必要がある。以下では、図６を用いて、この閾値について説明する。
【００４２】
図６は、チップ１００ｂにおいて、領域１５２ｂの幅（スリット幅）と基板１０１に与えられる引張応力との関係を有限要素解析により求めた実験結果を示すグラフである。この実験は、基板１０１表面側に貼り付けられた保護テープを真空吸着した状態で裏面研削を行うときに基板１０１に発生する引張応力の最大値を求め、スリット幅の変化に伴うこの最大値の変化を求めることにより行われた。なお、この実験においては、保護膜１１４として、厚さが１０μｍのものを用いた。
【００４３】
図６においては、スリット幅を７ｍｍから下げていくと、スリット幅が３ｍｍ以下になると引張応力が減少し始める。そして、スリット幅が１．９ｍｍ以下になると、引張応力は、一般的な研削面におけるシリコンの破壊引張応力値である１００Ｍｐａを下回る。さらに、スリット幅が０．５ｍｍ以下になると、領域１５２ｂが形成されない場合（すなわちスリット幅が０ｍｍである場合）と同じ程度にまで引張応力が小さくなる。従って、スリット幅は３ｍｍ以下であることが好ましく、特にスリット幅を０．５ｍｍ程度に定めることにより、ウエハ割れを防止しつつウエハ反り量を低減することが可能となる。
【００４４】
このように、本実施の形態に係るチップ１００ｂは、実施の形態１に係るチップ１００において、領域１５２を、ダミーの保護膜１１３が形成される領域１５２ａとダミーの保護膜１１３が形成されない領域１５２ｂとダミーの保護膜１１３が形成されない領域１５２ｂとから構成させることにより、保護膜１１３同士の間隔が３ｍｍ以下となるように定めている。従って、実施の形態１の効果に加えて、ウエハ反り量を低減できるという効果を有する。よって、ウエハが反ることで各工程における搬送が困難となったりパッケージされた場合にはんだに気泡が入り歩留まりが低下したりすることを防止することができる。なお、上述では、実施の形態１に係るチップ１００において保護膜１１４の相対する辺の最大の間隔が３ｍｍ以下となるように定める場合について説明したが、これに限らず、例えば実施の形態２に係るチップ１００ａにおいて保護膜１１４の存在しない領域の最大の幅が３ｍｍ以下となるように定めてもよい。
【００４５】
＜実施の形態４＞
実施の形態１〜３においては、図２〜４にそれぞれ示されるように、領域１５１が領域１５２に囲まれるように形成される（すなわち、領域１５１が、ゲートライン領域１６０およびガードリング領域１７０に隣接しないように比較的に小さく形成される）場合について説明した。しかし、領域１５１は、ゲートライン領域１６０およびガードリング領域１７０に隣接するように比較的に大きく形成されてもよい。
【００４６】
図７は、本実施の形態に係るチップ１００ｃの構成を示す上面図である。
【００４７】
図７は、図２において、領域１５１を比較的に大きく形成することによりゲートライン領域１６０またはガードリング領域１７０に隣接させるとともに、領域１５１を３行ではなく４行で形成させたものである。図７において、図２と同様の要素には同様の符号を付しており、ここでの詳細な説明は省略する。図７に示されるように、領域１５１を４行で形成させることにより、保護膜に含まれるポリイミドの面積比を低減させ、実施の形態３に上述したようなウエハ反り量を低減させることができる。
【００４８】
図８は、チップ１００ｃにおいて、保護膜１１４の幅（保護膜幅）と基板１０１に与えられる引張応力との関係を有限要素解析により求めた実験結果を示すグラフである。この実験は、基板１０１表面側に貼り付けられた保護テープを真空吸着した状態で裏面研削を行うときに、基板１０１に発生する引張応力の最大値を求め、保護膜１１４の幅の変化に伴うこの最大値の変化を求めることにより行われた。なお、この実験においては、保護膜１１４として、厚さが１０μｍのものを用いた。
【００４９】
図８においては、保護膜幅を７ｍｍから下げていくと、保護膜幅が４．０ｍｍ以下になると引張応力が増加し始める。そして、保護膜幅が２．０ｍｍ程度のとき引張応力が最大となり、引張応力が減少し始める。さらに、保護膜幅が０．５ｍｍ以下になると、保護膜幅が０ｍｍである場合（すなわち保護膜が形成されない場合）と同じ程度にまで引張応力が小さくなる。従って、保護膜幅を０．５ｍｍ以下もしくは４．０ｍｍ以上に定めることにより、引張応力を低減させることが可能となる。以下では、この現象について説明する。
【００５０】
裏面研削時、保護膜１１４の端部付近で基板１０１に大きな引張応力が発生するが、保護膜幅が４．０ｍｍ以上の場合には、保護膜１１４の両端付近でそれぞれ発生する各引張応力は互いに独立している。保護膜幅が４．０ｍｍ以下になると、各引張応力が互いに重なり始める。保護膜幅が２．０ｍｍ程度のとき各引張応力のピーク位置が一致し、基板１０１に作用する引張応力が最大となる。保護膜幅が２．０ｍｍ以下になると、各引張応力のピーク位置が分離していき基板１０１に作用する引張応力は低下していく。
【００５１】
従って、引張応力を小さくするためには、保護膜幅は０．５ｍｍ以下もしくは４．０ｍｍ以上に定められることが好ましい。以下では、この条件を満たすためのゲートライン領域１６０およびガードリング領域１７０の幅について説明する。
【００５２】
ゲートライン領域１６０については、一般的には０．５ｍｍ以下の幅を有するように形成される。従って、図７に示されるように、領域１５１をゲートライン領域１６０に隣接するように形成させることにより、ゲートライン領域１６０周辺における保護膜１１４の幅を０．５ｍｍ以下にすることができる。
【００５３】
ガードリング領域１７０については、一般的にチップ１００ｃは複数個が隣接して形成されるので、隣接するチップ１００ｃ同士においてはガードリング領域１７０が隣接する。従って、ガードリング領域１７０に形成された保護膜１１４の幅は２倍になると考えられる。なお、このとき、隣接するチップ１００同士の間には、幅が０．１ｍｍ程度のダイシングラインが介在するが、実施の形態３で上述したように、幅が０．５ｍｍ以下のスリットによっては引張応力は変化しないので、このダイシングラインの影響は無視してよい。よって、上記の条件を満たすためには、１個のチップ１００ｃにおいてガードリング領域１７０に形成される保護膜１１４の幅は、０．２５ｍｍ以下もしくは２．０ｍｍ以上に定められることが好ましい。一般的に、ガードリング領域１７０は、配線を保護する観点から、０．２５ｍｍ以下の幅に形成することは困難であるので、幅は２．０ｍｍ以上に定められることが好ましい。また、領域１５１は縦長の矩形状で横幅が比較的に狭く形成されるので、保護膜１１４をガードリング領域１７０全体にわたって幅が２．０ｍｍ以上になるように形成しようとすると、縦方向のガードリング領域１７０に沿った保護膜１１４により領域１５１の横幅が小さくなり過ぎる場合がある。従って、図７に示されるように、横方向に延びるガードリング領域１７０のみに沿って保護膜１１３を形成することにより領域１５２を定める。これにより、横方向に延びるガードリング領域１７０周辺のみにおいて、保護膜１１４の幅が２．０ｍｍ以上となる。
【００５４】
また、実施の形態３において図６を用いて説明したように、引張応力を低減するためには、保護膜１１４同士の間隔は３ｍｍ以下であることが好ましい。従って、横方向に、複数個の領域１５２を互いの間隔が３ｍｍ以下になるように形成している。
【００５５】
図９は、チップ１００ｃにおいて、チップサイズを１５ｍｍ×１５ｍｍとした場合に、裏面研削後の厚さとウエハ割れ発生率との関係を求めた実験結果を示すグラフである。図９に示されるように、ダミーの保護膜１１３を有さない従来のチップにおいては、厚さが１５０μｍ以下になるとウエハ割れが発生するが、チップ１００ｃにおいては、厚さが７０μｍ以下にならないとウエハ割れが発生しない。
【００５６】
このように、本実施の形態に係るチップ１００ｃでは、領域１５２は、ゲートライン領域１６０周辺における保護膜１１４の幅が０．５ｍｍ以下になるとともに横方向に延びるガードリング領域１７０周辺における保護膜１１４の幅が２．０ｍｍ以上になるように、横方向のみに定められる。従って、実施の形態１の効果に加えて、チップの変形や破損をさらに低減できるという効果を有する。
【００５７】
また、チップ１００ｃでは、領域１５１を、比較的に大きく形成させるとともに、３行ではなく４行で形成させている。従って、実施の形態３と同様に、保護膜に含まれるポリイミドの面積比を低減させウエハ反り量を低減させることができる。例えば、図５において裏面研削後の厚さが８０μｍであった場合には、図７の構造においては、実施の形態１に係る図２の構造と比較してウエハ反り量が０．８ｍｍ程度低減される。
【００５８】
＜実施の形態５＞
実施の形態１〜４においては、図２〜４，７にそれぞれ示されるように、領域１５１が複数行で形成される。しかし、領域１５１は、縦方向により長く１行で形成されてもよい。
【００５９】
図１０は、本実施の形態に係るチップ１００ｄの構成を示す上面図である。
【００６０】
図１０は、図２において、領域１５１を、３行ではなく、縦方向に長く延ばして１行で形成させ、その上端および下端において、横方向に延びるガードリング領域１７０に隣接させたものである。また、図１０において、領域１５２は、領域１５１と同様に、縦方向に長く矩形状に形成され、その上端および下端において、横方向に延びるガードリング領域１７０に隣接する。また、領域１５２は、ゲートライン領域１６０および縦方向に延びるガードリング領域１７０に隣接して形成されている。図１０において、図２と同様の要素には同様の符号を付しており、ここでの詳細な説明は省略する。図１０に示されるように、領域１５１を縦方向に長く形成させることにより、保護膜に含まれるポリイミドの面積比を低減させ、実施の形態３に上述したようなウエハ反り量を低減させることができる。
【００６１】
図１１は、チップ１００ｄにおいて、チップサイズを１５ｍｍ×１５ｍｍとした場合に、裏面研削後の厚さとウエハ割れ発生率との関係を求めた実験結果を示すグラフである。図１１に示されるように、ダミーの保護膜１１３を有さない従来のチップにおいては、厚さが１５０μｍ以下になるとウエハ割れが発生するが、チップ１００ｄにおいては、厚さが７０μｍ以下にならないとウエハ割れが発生しない。
【００６２】
このように、本実施の形態に係るチップ１００ｄでは、領域１５２は、縦方向に沿って延在しガードリング領域１７０に隣接するように定められる。従って、実施の形態１の効果に加えて、保護膜に含まれるポリイミドの面積比を低減させ、ウエハ反り量を低減させることができるという効果を有する。
【００６３】
＜実施の形態６＞
実施の形態３において図５を用いて説明したように、保護膜に含まれるポリイミドの面積比が大きくなるとウエハ反り量が増大する。従って、実施の形態６においては、可能な限りウエハ反り量を低減しつつチップの変形や破損を低減できる構造について説明する。
【００６４】
例えば、実施の形態５においては、図１０に示されるように、領域１５２は、縦方向に長く矩形状に形成されるとともに、ゲートライン領域１６０および縦方向に延びるガードリング領域１７０に隣接して形成されている。しかし、実施の形態４で上述したように、ゲートライン領域１６０周辺における保護膜１１４の横方向の幅は０．５ｍｍ以下であることが好ましいので、領域１５２は、ゲートライン領域１６０周辺に形成される必要はない。また、ガードリング領域１７０の幅は、一般的に１．０ｍｍ以上であるが、上述したように、図８においては、保護膜幅が２．０ｍｍ（すなわちガードリング領域１７０の幅が１．０ｍｍ）であるときに引張応力が最大となる。従って、引張応力を低減するためには、ガードリング領域１７０周辺に領域１５２を設けてガードリング領域１７０周辺における保護膜１１４の幅を大きくすることが好ましい。
【００６５】
図１２は、本実施の形態に係るチップ１００ｅの構成を示す上面図である。
【００６６】
図１２は、図１０において、領域１５２を、縦方向に長い１行の矩形状ではなく、比較的に小さい三角形状の領域を複数個繋げた形状とするとともに、ゲートライン領域１６０および縦方向に延びるガードリング領域１７０にではなく、チップ外周に沿ったガードリング領域１７０全体に隣接するように形成させたものである。図１２において、図１０と同様の要素には同様の符号を付しており、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６７】
チップ１００ｅにおいては、領域１５１をゲートライン領域１６０に隣接するように形成させる（領域１５２をゲートライン領域１６０周辺に形成させない）ことにより、実施の形態４と同様に、ゲートライン領域１６０周辺における保護膜１１４の幅を０．５ｍｍ以下とし、引張応力を小さくすることができる。
【００６８】
また、ガードリング領域１７０周辺にのみ三角形状の領域１５２を形成させることにより、保護膜に含まれるポリイミドの面積比を可能な限り小さくしつつ、ガードリング領域１７０周辺における保護膜１１４の幅を大きくし引張応力を低減している。
【００６９】
また、ダミーの保護膜１１３が形成される領域１５２が、ワイヤーがボンディングされる領域（点線で囲まれた領域）から大きく離れて形成されるので、後の工程においてワイヤーをボンディングするときの精度に余裕を持たせることが可能となる。
【００７０】
また、領域１５２を矩形状にではなく三角形状に形成させることにより、実施の形態２と同様に、保護膜の端部のうち結晶へき開方向と一致する部分を少なくすることにより、チップの破損をさらに低減できる。
【００７１】
また、図１２においては、三角形状の領域１５２は、複数個が繋がって形成されている。繋がって形成されることにより、複数個が間隔をおいて形成される場合に比べて、引張応力を低減することが可能となる。以下では、図１３を用いて、この現象について説明する。
【００７２】
図１３は、チップ１００ｅにおいて、三角形状の領域１５２同士の間隔（ダミー保護膜間隔）と基板１０１に与えられる引張応力との関係を有限要素解析により求めた実験結果を示すグラフである。
【００７３】
図１３においては、ダミー保護膜間隔を７ｍｍから下げていくと、引張応力は単調減少していき、ダミー保護膜間隔が４．０ｍｍ以下になると、引張応力は、一般的な研削面におけるシリコンの破壊引張応力値である１００Ｍｐａを下回る。そして、ダミー保護膜間隔が０ｍｍである場合（すなわち複数個の三角形状の領域１５２が繋がって形成されている場合）に、引張応力が最小となる。従って、三角形状の領域１５２は、複数個が繋がって形成されることにより、複数個が間隔をおいて形成される場合に比べて、引張応力を低減することが可能となる。
【００７４】
図１４は、チップ１００ｅにおいて、チップサイズを１５ｍｍ×１５ｍｍとした場合に、裏面研削後の厚さとウエハ割れ発生率との関係を求めた実験結果を示すグラフである。図１４に示されるように、ダミーの保護膜１１３を有さない従来のチップにおいては、厚さが１５０μｍ以下になるとウエハ割れが発生するが、チップ１００ｅにおいては、厚さが１１０μｍ以下にならないとウエハ割れが発生しない。
【００７５】
上述したように、チップ１００ｅは、領域１５２を、チップ外周に沿ったガードリング領域１７０近傍のみに形成させている。従って、保護膜に含まれるポリイミドの面積比を低減させ、ウエハ反り量を低減させることができる。例えば、図５において裏面研削後の厚さが８０μｍであった場合には、図１２の構造においては、実施の形態１に係る図２の構造と比較してウエハ反り量が１．３ｍｍ程度低減される。
【００７６】
このように、本実施の形態に係るチップ１００ｅでは、領域１５２を、セル領域１５０とガードリング領域１７０との近傍において、ガードリング領域１７０に隣接してガードリング領域１７０に沿うように形成させている。従って、可能な限りウエハ反り量を低減しつつチップの変形や破損を低減できるという効果を有する。
【００７７】
なお、上述においては、領域１５２が三角形状である場合について説明したが、三角形状に限らず、多角形状あるいは曲線からなる形状であってもよい。
【００７８】
＜実施の形態７＞
実施の形態１〜６においては、図１に示されるように、領域１５１において、ダミーの保護膜１１３は、その端面が基板１０１表面に垂直となるように形成される。しかし、保護膜１１３の端面と基板１０１表面とのなす角は、９０℃に限らず、鋭角であってもよい。
【００７９】
図１５は、実施の形態７に係るチップ１００ｆの構成を示す断面図である。
【００８０】
図１５は、図１において、保護膜１１３を、その端面と基板１０１表面とのなす角が、９０℃ではなく鋭角になるように形成させたものである。図１５において、図１と同様の要素には同様の符号を付しており、ここでの詳細な説明は省略する。
【００８１】
裏面研削において、砥石が保護膜１１３の端部にさしかかるときには、大きな応力が作用する。チップ１００ｆでは、保護膜１１３の端部をテーパ状にすることで、端部における剛性の急激な変化を緩和し、ウエハ割れを防いでいる。
【００８２】
このように、本実施の形態に係るチップ１００ｆでは、保護膜１１３の端部がテーパ状に形成されているので、実施の形態１〜６の効果に加えて、端部における剛性の急激な変化を緩和することによりチップの変形や破損をさらに低減できるという効果を有する。
【００８３】
＜実施の形態８＞
実施の形態６においては、図１２に示されるように、比較的に小さい三角形状の領域を複数個繋げた形状を有する領域１５２を、チップ外周に沿ったガードリング領域１７０に隣接するように形成させている。しかし、領域１５２は、ガードリング領域１７０に隣接するのではなく、ガードリング領域１７０から所定の距離を隔てた近傍に形成されてもよい。
【００８４】
図１６は、実施の形態８に係るチップ１００ｇの構成を示す断面図である。
【００８５】
図１６は、図１２において、領域１５２を、比較的に小さい三角形状の領域を複数個繋げた形状でガードリング領域１７０に隣接させるのではなく、比較的に小さい複数個の円形状の領域を互いに島のように離してガードリング領域１７０から所定の距離を隔てた近傍に形成させたものである。図１６において、図１２と同様の要素には同様の符号を付しており、ここでの詳細な説明は省略する。
【００８６】
このように、本実施の形態に係るチップ１００ｇでは、領域１５２を、セル領域１５０とガードリング領域１７０との近傍において、ガードリング領域１７０から所定の距離を隔ててガードリング領域１７０に沿うように形成させている。従って、実施の形態６と同様に、可能な限りウエハ反り量を低減しつつチップの変形や破損を低減できるという効果を有する。また、実施の形態７と同様に、端部における剛性の急激な変化を緩和することによりチップの変形や破損をさらに低減できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施の形態１に係るチップの構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係るチップの構成を示す上面図である。
【図３】実施の形態２に係るチップの構成を示す上面図である。
【図４】実施の形態３に係るチップの構成を示す上面図である。
【図５】実施の形態３に係るチップにおいてポリイミドの面積比とウエハ反り量との関係を求めた実験結果を示すグラフである。
【図６】実施の形態３に係るチップにおいてスリット幅と引張応力との関係を求めた実験結果を示すグラフである。
【図７】実施の形態４に係るチップの構成を示す上面図である。
【図８】実施の形態４に係るチップにおいて保護膜幅と引張応力との関係を求めた実験結果を示すグラフである。
【図９】実施の形態４に係るチップにおいて裏面研削後の厚さとウエハ割れ発生率との関係を求めた実験結果を示すグラフである。
【図１０】実施の形態５に係るチップの構成を示す上面図である。
【図１１】実施の形態５に係るチップにおいて裏面研削後の厚さとウエハ割れ発生率との関係を求めた実験結果を示すグラフである。
【図１２】実施の形態６に係るチップの構成を示す上面図である。
【図１３】実施の形態６に係るチップにおいてダミー保護膜間隔と引張応力との関係を求めた実験結果を示すグラフである。
【図１４】実施の形態６に係るチップにおいて裏面研削後の厚さとウエハ割れ発生率との関係を求めた実験結果を示すグラフである。
【図１５】実施の形態７に係るチップの構成を示す断面図である。
【図１６】実施の形態８に係るチップの構成を示す上面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１００  チップ、１０１  基板、１０２  ベース領域、１０３  エミッタ領域、１０４，１０５  酸化膜、１０６  ゲート電極、１０７  層間絶縁膜、１０８，１０９  電極パターン、１１０〜１１４  保護膜、１１５  ｎ＋バッファ層、１１６  ｐ＋コレクタ層、１１７  コレクタ電極、１５０  セル領域、１５１〜１５２  領域、１６０  ゲートライン領域、１７０  ガードリング領域。
【図１】
2006319236.tif 000003
【図２】
2006319236.tif 000004
【図３】
2006319236.tif 000005
【図４】
2006319236.tif 000006
【図５】
2006319236.tif 000007
【図６】
2006319236.tif 000008
【図７】
2006319236.tif 000009
【図８】
2006319236.tif 000010
【図９】
2006319236.tif 000011
【図１０】
2006319236.tif 000012
【図１１】
2006319236.tif 000013
【図１２】
2006319236.tif 000014
【図１３】
2006319236.tif 000015
【図１４】
2006319236.tif 000016
【図１５】
2006319236.tif 000017
【図１６】
2006319236.tif 000018