[發明專利]半導體裝置的生產方法

有效

• 申請號: 201410150419.5
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN104112669B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 椎木崇
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/304
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 孫昌浩;韓明花

本發明提供一種半導體裝置的生產方法，其能夠減少PCM等監控芯片區域所引起的不良。該包括：第一工序，在半導體襯底晶片的一側主面被劃分為網格狀的區域內的各個襯底表層形成具有所需活性區域和環繞該活性區域的邊緣區域的器件芯片區域、以及在中央具備感測區域的工藝流程管理用監控芯片區域；第二工序，在芯片區域的表面上形成所需圖案的金屬膜之后，在器件芯片區域與監控芯片區域的各個表面上形成保護膜；第三工序，對半導體襯底晶片的另一側主面進行拋光研磨而使半導體襯底晶片變薄，其中，將監控芯片區域的1個芯片內的保護膜的占有面積與器件芯片區域的1個芯片內的保護膜的占有面積之差設定為20%以下。

技術領域

本發明涉及一種安裝于功率模塊等的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT，InsulatedGate Bipolar Transistor）、續流二極管（FWD，Free Wheeling Diode）等半導體裝置的生產方法，特別是涉及一種在半導體裝置的晶片加工流程中，具有為使晶片厚度適應耐壓而進行的晶片背面研磨工序的半導體裝置的生產方法。

背景技術

安裝于功率模塊等的IGBT、FWD等，正在從通用逆變器、交流伺服電機、不間斷電源（UPS）或開關電源等產業領域逐漸擴大到微波爐、電飯煲或閃光燈等消費性設備領域。此外，為擴大其應用領域，對于IGBT、FWD，從市場方面來看，要求低導通電壓等更進一步的低損耗。作為盡量以較高的生產效率實現該IGBT的低損耗的有效方法之一，眾所周知的是，在晶片加工流程中，在設計耐壓容許的厚度以及生產過程的容許范圍內，通過從背面切削晶片而盡量使投入時較厚的半導體襯底的厚度變薄的生產方法。

在通過基于這種生產方法的晶片加工流程所生產的IGBT、FWD等功率器件中，為了改善半導體特性，在不引起耐壓降低的范圍內芯片厚度（Si襯底厚度）具有被研磨得越來越薄的傾向。在圖6及圖7中，分別顯示這種通過現有的晶片加工流程生產的晶片21整體的平面圖及監控芯片區域7a（圖6中表示為PCM）附近的放大平面排列圖。除了圖6、7所示的監控芯片區域7a以外的器件芯片區域3是成為IGBT及FWD等的芯片的區域。監控芯片區域7a，雖然不能作為生產目的的器件芯片而使用，但它是為了通過監控晶片加工流程來提高成品率而使用的區域，在晶片21內稱為流程控制監控器（PCM，Process Control Monitor）等，在每一個晶片中形成有多個。

如圖7所示，在器件芯片區域3中央表面的活性區域1所形成的電極（IGBT的發射電極4、FWD的陽極電極等），需要3μm以上的金屬膜厚度，在其周邊的邊緣區域2上涂敷形成的保護膜（聚酰亞胺樹脂膜6等）（在圖7中用斜線陰影表示）大多具有10μm以上的厚度。此外，在所述邊緣區域2內的Si襯底表面，具有在由與所述活性區域1的發射電極4同時形成的金屬膜所構成的場板（未圖示）上進一步層壓10μm左右厚度的所述保護膜的結構。在芯片整體中的面積比率中，無保護膜的活性區域1的發射電極4部分占據大部分。另一方面，在監控芯片區域7a中，保護膜被涂敷于大部分區域7a。

此外，該監控芯片區域7a有時還用于實施器件（IGBT等）特性的柵極氧化膜12（圖8）的絕緣耐壓測定等擊穿試驗。此外，通過將在根據CVD法形成絕緣膜之后的最初的光刻法工序以后形成的絕緣膜殘留在監控芯片區域7a中，即使在其后的工序中發現工序異常的情況下，通過分析殘留在監控芯片區域7a的絕緣膜，有時還用于簡單地確定由雜質等引起的異常發生工序。

此外，可通過分析雜質等進行原因分析，并且還可以進行對異常發生工序的反饋，還具有很容易去除起因的優點。其結果，半導體裝置的可靠性得到提高，并且通過減少不良而提高生產成品率（專利文獻1）。此外，在監控芯片區域7a中，除了上述說明之外，有時還設有光控取向標示器（PHOTOALIGNMENT MARKER）、用于柵極耐壓監視器的測試式元件組（TEG，Test Element Group）、用于管理氧化膜厚及薄膜電阻等動向的PCM等。此外，為了通過對導通電壓等電氣特性的管理及（專利文獻2）對蝕刻不均的管理來縮小蝕刻不均，有時還設置有小型芯片等（專利文獻3）。