(57)【要約】【課題】ガラス被膜を有するメサ型半導体の高歩留、高信頼性を実現し、かつ低価格化の実現が可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】一対の主表面を有し、一対の主表面から基板と反対導電型の不純物を拡散してｐｎ接合を形成した後に、一方の主表面から所定の領域にｐｎ接合が露出するようにメサ溝を設け、このメサ溝にガラス被膜が形成され、このメサ溝中央部をダイシング法を用いて素子分離を行うメサ型半導体装置において、ダイシング法を用い、ダイシング送りスピードを１０ｍｍ／秒以下、且つダイシングブレード回転数を４００００ｒｐｍ以上としたものであり、ガラス欠け、ガラスクラックの発生を抑止し、高歩留、高信頼性を実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の主表面を有し、一対の主表面から基板と反対導電型の不純物を拡散してｐｎ接合を形成した後に、一方の主表面から所定の領域にｐｎ接合が露出するようにメサ溝を設け、このメサ溝にガラス被膜が形成され、このメサ溝中央部をダイシング法を用いて素子分離を行う、メサ型半導体装置において、ダイシング送りスピードを１０ｍｍ／秒以下、且つダイシングブレード回転数を４００００ｒｐｍ以上とすることを特徴とするメサ型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、メサ型半導体装置の製造方法に係わり、特にガラス被膜の欠け、割れの抑止により、高歩留化および高信頼性化を図るメサ型半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
メサ型半導体装置を高歩留化、高信頼性化するための種々の技術が従来から提案されている。
【０００３】
例えば、メサ型半導体装置の高信頼性化に関する技術としては、メサ溝内壁をガラスで被膜した半導体装置の製造方法において、ガラス被膜を焼成した後、メサ溝中央部のガラスをダイシングによって削除した後、再度ガラス被膜を焼成し、クラックのないガラス被膜が得られるとされた方法が提案されている（特許文献１参照。）。図８に、上記に記載された従来技術を用いて、メサ型半導体装置を製造する場合の、主工程毎の断面図を示す。まず、比抵抗６０Ωｃｍ、厚さ３０５μｍのｎ型シリコン基板１の片側よりリンを拡散してコレクタ領域２を形成する。その後、上記コレクタ領域２と反対側よりボロン、アルミニウムを拡散させてベース領域３を形成する（図８（ａ））。次いで、選択的にリンを拡散させてエミッタ領域４を形成する。そして上記ベース領域３とエミッタ領域４の上には二酸化珪素膜５を形成する（図８（ｂ））。しかるのち、メサ溝形成領域の二酸化珪素膜を除去し、弗酸：硝酸：酢酸＝３：６：２（容量比）の７℃±２℃に冷却された混合液をエッチング液として、ウェットエッチングによりメサ溝６を形成する（図８（ｃ））。その後、ｎ型シリコン基板１上にスピンコーティング法（回転遠心塗布法）により、アルミナ：二酸化珪素：酸化鉛からなるガラス粉末（６４重量％）と感光性物質（３６重量％）の混合液を塗布する。その後、露光と現像によりパターン化し電極形成部の上記塗布膜を除去し、メサ溝部のみに塗布膜７を残す（図８（ｄ））。しかるのち、温度：４００℃の酸化雰囲気で感光性物質を燃焼することで、メサ溝部にガラス粉末を残す。次いで、温度：９１０℃の酸素、窒素雰囲気中で、ガラス焼成用の熱処理を行いガラス被膜８を形成する（図８（ｅ））。次いでガラス被膜８を切断し切断部１２を形成する（図８（ｆ））。次に再度ガラス被膜を焼成しガラス被膜８ａを形成する（図８（ｇ））。つまり最終的には、ｎ型半導体基板にベース電極９、エミッタ電極１０とコレクタ電極１１を形成する（図８（ｈ））。しかるのち、メサ溝６中央をダイシングして素子分離し、高耐圧、高信頼性のメサ型半導体装置を得る。
【０００４】
さらに、メサ型の半導体装置の高信頼性化に関する他の従来技術として、一定の幅内に隣接する２つのメサ溝を設け、２つのメサ溝の中間に凸状の部分を設け、この凸状の部分を半導体基板の表面よりも低くなるようにエッチングにより形成することにより、ダイシング時にガラス内部にクラックが入らないようにして、半導体装置の信頼性の向上と高耐圧化とを図るものも知られている（特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平５−３３５３２２号公報
【特許文献２】特開平７−２２１０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ガラス被膜を焼成した後、メサ溝中央部のガラスをダイシングによって削除した後、再度ガラス被膜を焼成する従来技術では、ガラス焼成工程を２回実施する必要があり、高信頼性化と製造コストが逆比例の関係になっている。
【０００６】
さらに、一定の幅内に隣接する２つのメサ溝を設け、２つのメサ溝の中間に凸状の部分を設け、この凸状の部分を半導体基板の表面よりも低くなるようにエッチングにより形成する他の従来技術では、２つのメサ溝の中間に凸状の部分を設けるために、メサ溝領域を広く確保する必要があり、図９に示すように、メサ溝幅をＷ２が広くなり、高信頼性を得る代わりに半導体装置の面積が大きくなり、高コストになるという欠点があった。
【０００７】
本発明は、従来の製造方法の問題点を解決し、高信頼性化を実現することができ、かつ低価格化を実現することができるメサ型半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。本発明の目的を具体的に言えば、ガラス被膜を有するメサ型半導体の高歩留、高信頼性を実現し、かつ低価格化の実現が可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明は、一対の主表面を有し、一対の主表面から基板と反対導電型の不純物を拡散してｐｎ接合を形成した後に、一方の主表面から所定の領域にｐｎ接合が露出するようにメサ溝を設け、このメサ溝にガラス被膜が形成され、このメサ溝中央部をダイシング法を用いて素子分離を行うメサ型半導体装置において、ダイシング法を用い、ダイシング送りスピードを１０ｍｍ／秒以下、且つダイシングブレード回転数を４００００ｒｐｍ以上としたものである。
【０００９】
この構成により、上記メサ溝中央部を素子分離する際、ダイシング法を用い、ダイシング送りスピードを１０ｍｍ／秒以下かつダイシングブレード回転数を４００００ｒｐｍとすることで、ガラス欠け、ガラスクラックの発生を抑止し、高歩留、高信頼性を実現している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のメサ型半導体装置の製造方法によれば、ガラス被膜を有するメサ型半導体装置において、ダイシング法によりメサ溝中央部を素子分離する際、ダイシング送りスピードを１０ｍｍ／秒以下且つダイシングブレード回転数を４００００ｒｐｍ以上にすることで、ガラス欠け、ガラスクラックの発生を抑止し、極めて高信頼性化が実現でき、更に製造コストの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は本発明を適用したメサ型ｎｐｎバイポーラトランジスタの断面図である。コレクタ領域１、２、ベース領域３、エミッタ領域４から構成され、ベース領域３、エミッタ領域４の周辺にｐｎ接合が露出するようメサ溝６を設け、その表面がガラス被膜８で覆われている。図２は図１を製造するための主な工程を説明する工程毎の断面図であり、以下、この図２を参照にして製造方法を説明する。
【００１３】
まず、比抵抗６０Ωｃｍ、厚さ３０５μｍのｎ型シリコン基板１の片側よりリンを拡散して拡散深さ１８０μｍ、表面濃度２．０×１０20ｃｍ-3のコレクタ領域２を形成する。その後、上記コレクタ領域２と反対側よりボロン、アルミニウムを拡散させて拡散深さ５５μｍ、表面濃度５．０×１０17ｃｍ-3のベース領域３を形成する（図２（ａ））。次いで、選択的にリンを拡散させて拡散深さ１６μｍ、表面濃度４．０×１０19ｃｍ-3のエミッタ領域４を形成する。そして上記ベース領域３とエミッタ領域４の上には二酸化珪素膜５を形成する（図２（ｂ））。しかるのち、メサ溝形成領域の二酸化珪素膜を除去し、弗酸：硝酸：酢酸＝３：６：２（容量比）の７℃±２℃に冷却された混合液中で、揺動幅８ｃｍ、揺動速度２往復／秒の水平揺動を１３分３０秒処理して、深さ１８０μｍ、幅４００μｍのメサ溝６を形成する（図２（ｃ））。その後、ｎ型シリコン基板１上にスピンコーティング法（回転遠心塗布法）により、アルミナ：二酸化珪素：酸化鉛からなるガラス粉末（６４重量％）と感光性物質（３６重量％）の混合液を厚み１００±１０μｍに塗布する。その後、露光と現像によりパターン化し電極形成部の上記塗布膜を除去し、メサ溝部のみに塗布膜７を残す（図２（ｄ））。しかるのち、まず温度：４００℃、時間：３０分の酸化雰囲気で感光性物質を燃焼することで、メサ溝部にガラス粉末を残す。次いで、酸素、窒素雰囲気中で、９１０℃、１５分間ガラス焼成用の熱処理を行いガラス被膜８を形成する（図２（ｅ））。最終的には、ｎ型半導体基板にベース電極９、エミッタ電極１０とコレクタ電極１１を形成する（図２（ｆ））。しかるのち、メサ溝６中央を、本発明の特徴である、ダイシング送りスピード１０ｍｍ／秒以下、且つダイシングブレード回転数４００００ｒｐｍ以上、でダイシングして素子分離し、高耐圧、高信頼性のメサ型半導体装置を得る（図２（ｇ））。
【００１４】
次に、本発明がダイシング送りスピード１０ｍｍ／秒以下、ダイシングブレード回転数４００００ｒｐｍ以上、と限定した理由を述べる。発明者らは、上記図２（工程ｆ）のウエハを用いて、ダイシング条件の抽出を行った。初めに、ダイシングブレード回転数を５００００ｒｐｍ：一定とし、ダイシング送りスピードを５，１０，２０，４０，８０ｍｍ／秒に変更し、ダイシング出来映え評価を行った。ダイシング出来映え評価には、図３に示すようダイシング最大幅Ｗｍａｘ、ダイシング最小幅Ｗｍｉｎ、ガラスチッピング（ガラス欠けのこと）上側ＷＣ  ｕｐｐｅｒ、ガラスチッピング下側ＷＣ  ｌｏｗｅｒの４種を用いた。結果を図４に示す。図４（ａ）は上記出来映え評価、図４（ｂ）はダイシングラインの表面写真を示している。図４（ａ）から、ダイシング送りスピード：２０ｍｍ／秒付近で、Ｗｍａｘ、Ｗｍｉｎ、ＷＣ  ｕｐｐｅｒ、Ｗｃ  ｌｏｗｅｒ全ての値が急激に減少し、１０ｍｍ／秒以下にすることでガラス欠けを抑止することが分かった。また、ダイシング送りスピードを２０ｍｍ／秒より上げるにしたがい、ガラスクラック発生頻度が増すことも観測した。つまり、ダイシングブレード回転数を５００００ｒｐｍ一定とした場合、ダイシング送りスピードを１０ｍｍ／秒以下にすることで、ガラス欠け、ガラスクラックを抑止し、高信頼性のガラス被膜が得られるということを発見した。
【００１５】
次に、ダイシング送りスピードを１０ｍｍ／秒：一定として、ダイシングブレード回転数を３５０００，４００００，４５０００，５００００ｒｐｍに変更し、ダイシング出来映え評価を行った。図５（ａ）は上記出来映え評価、図５（ｂ）はダイシングラインの表面写真を示している。図５（ａ）から、ダイシングブレード回転数：３５０００ｒｐｍ以上の領域で、Ｗｍａｘ、Ｗｍｉｎ、ＷＣ  ｕｐｐｅｒ、Ｗｃ  ｌｏｗｅｒ全ての値が急激に減少し、４００００ｒｐｍ以上にすることでガラス欠けを抑止することが分かった。
【００１６】
つまり、ダイシング送りスピードを１０ｍｍ／秒以下且つダイシングブレード回転数を４００００ｒｐｍ以上にすることで、ガラス欠け、ガラスクラックの発生を抑止できることを見出した。通常、ガラスをダイシングする場合、ガラス欠け、ガラスクラックは発生するものというのが常識であるが、発明者らはその概念を覆した。
【００１７】
以上のように、本発明の実施形態を適用したメサ型半導体装置は、ベース−コレクタ逆方向（ＶＣＥＳ）耐圧として１５００〜２０００Ｖ以上を得ることができ、コレクタ遮断電流（ＩＣＥＳリーク電流）もベース−コレクタ逆方向印加（ＶＣＥＳ）電圧が１６３０Vで１５μＡ以下となり、極めて阻止特性の優れたものとすることができる。図６に本発明の実施形態を適用したメサ型半導体装置のＩＣＥＳ特性、およびＶＣＥＳ特性を示す。さらに、１２５℃の高温中に、ＶＣＥＳ１２５０Ｖ印加し１０００時間放置する、Ｂ．Ｔ試験の結果、ＩＣＥＳリーク電流は初期とほぼ同一の値を示しており、極めて信頼性が優れたものを実現することができる。図７に上記Ｂ．Ｔ処理によるＩＣＥＳリーク電流の変動率を示す。横軸はサンプル番号、縦軸はＩＣＥＳ電流の変動率＝Ｂ．Ｔ処理後のＩＣＥＳリーク電流／初期のＩＣＥＳリーク電流を示す。なおＶＣＥＳ電圧１６３０Ｖ印加時に流れる電流値をＩＣＥＳリーク電流としている。
【００１８】
図８に示した、従来技術を用いて、上記実施の形態と同一特性を有するメサ型半導体装置を製造する場合と比較すると、図８（ｆ）ガラス被膜８を切断し切断部１２を形成する工程、図８（ｇ）再度ガラス被膜を焼成しガラス被膜８ａを形成する工程が削除できることとなる。つまり、本発明の製造方法を用いることで、高信頼性化を実現し、かつ工程数を減少しコウトダウンも実現できる。
【００１９】
図９に示した他の従来技術を用いた同一特性を有するメサ型半導体装置を製造する場合のメサ溝幅をＷ２、上記本発明の製造方法を適用したメサ型半導体装置のメサ溝幅をＷ１とすると、Ｗ２＞Ｗ１の関係となる。つまり、本発明の製造方法を用いることで、高信頼性化を実現し、かつメサ型半導体装置の面積を低減させることが可能となり、コストダウンも実現できる。
【００２０】
また、本発明の実施の形態についてはメサ型ｎｐｎバイポーラトランジスタについて説明したが、ｐｎｐバイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタおよびダイオード等についても、メサ型でガラス被膜を有するものについては同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明にかかるメサ型半導体装置の製造方法は、ガラス欠け、ガラスクラックの発生を抑止し、極めて高信頼性化が実現でき、更に製造コストの低減が可能となり、高耐圧の半導体装置の製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用したメサ型半導体装置の断面図
【図２】本発明を適用したメサ型半導体装置を製造するための主な工程を説明する工程毎の断面図
【図３】ダイシングライン評価の説明図
【図４】（ａ）ダイシング送りスピード変更による、ダイシングライン出来映え評価結果を示す図、（ｂ）図４（ａ）のガラス表面の顕微鏡写真
【図５】（ａ）ダイシングブレード回転数変更による、ダイシングライン出来映え評価結果を示す図、（ｂ）図５（ａ）のガラス表面の顕微鏡写真
【図６】本発明を適用したメサ型半導体装置のＩＣＥＳリーク電流特性およびＶＣＥＳ耐圧特性図
【図７】本発明を適用したメサ型半導体装置のＩＣＥＳリーク電流のＢ．Ｔ特性図
【図８】従来技術のメサ型半導体装置を製造するための主な工程を説明する工程毎の断面図
【図９】他の従来技術のメサ型半導体装置の断面図
【符号の説明】
【００２３】
１  ｎ型半導体領域
２  ｎ+型半導体領域
３  ｐ型半導体領域
４  ｎ+型半導体領域
５  二酸化珪素膜
６  メサ溝
７  焼成前のガラス被膜
８  ガラス被膜
８ａ  ガラス被膜
９  ベース電極
１０  エミッタ電極
１１コレクタ電極
１２  切断部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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