JP2015167207A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップに生じるチッピングや割れを適切に発見することができる技術を開示する。【解決手段】半導体装置は、半導体基板１０内に、複数の製品領域２０と、複数の製品領域２０の間に設けられたダイシング領域８０とを備える。複数の製品領域２０のそれぞれは、内部に半導体素子が形成されている有効領域３０と、有効領域３０の外周に設けられ、内部に半導体素子が形成されていない非有効領域４０とを有している。非有効領域４０は、有効領域３０の外周に形成されている検出用拡散層５０と、検出用拡散層５０と電気的に接続されている２個の検出用パッド６０ａとを有している。２個の検出用パッド６０ａ、６０ｂは、互いに異なる位置（５０ａ、５０ｂ）で検出用拡散層５０と電気的に接続されている。【選択図】図２

Description

本明細書で開示する技術は、半導体基板内に、複数の製品領域と、その複数の製品領域の間に設けられたダイシング領域とを備える半導体装置に関する。

特許文献１には、半導体基板内に、複数の製品領域と、その複数の製品領域の間に設けられたダイシング領域とを備える半導体装置が開示されている。ダイシング領域に沿ってダイシングを行うことで、複数の製品領域に対応する複数の半導体チップが製造される。この半導体装置では、ダイシング領域内に溝が形成されている。これにより、ダイシングの際に半導体チップの周囲に欠けや割れ（以下、これらを総称して「チッピング」と呼ぶ場合がある）が発生することの抑制が図られている。

特開２００３−３３２２７０号公報

特許文献１の半導体装置によっても、ダイシング時に半導体チップにチッピングが発生する場合がある。従来、ダイシング後の各半導体チップにチッピングが発生しているか否かは、ダイシング後の半導体チップを目視することによって行っているが、チッピングが発生している位置によっては、チッピングを発見できない事態が発生する場合がある。

本明細書では、ダイシング領域に沿ってダイシングを行うことによって製造される半導体チップのチッピングを適切に発見することができる技術を開示する。

本明細書で開示する半導体装置は、半導体基板内に、複数の製品領域と、複数の製品領域の間に設けられたダイシング領域とを備える半導体装置である。複数の製品領域のそれぞれは、内部に半導体素子が形成されている有効領域と、有効領域の外周に設けられている検出用領域と、互いに異なる位置で検出用領域と電気的に接続されている少なくとも２個の検出用パッドとを有している。

上記の半導体装置では、ダイシング領域に沿ってダイシングを行うことにより、複数の製品領域に対応する複数の半導体チップを製造することができる。半導体チップに対応する製品領域は、有効領域の周囲に検出用領域と、少なくとも２個の検出用パッドを有する。そのため、上記の半導体装置では、ダイシング領域をダイシングして半導体チップを形成した後で、少なくとも２個の検出用パッドのうちの任意の２個の検出用パッドの間に所定電圧を印加し、検出用領域に電流を流すことで、半導体チップにチッピングが生じているか否かを判定することができる。即ち、半導体チップにチッピングが生じたことで、検出用領域の一部にもチッピングが生じていれば、検出用領域に流れる電流の値は、正常値の値から変動する。その場合、半導体チップにチッピングが生じていると判定することができる。従って、上記の半導体装置によると、半導体チップにチッピングが生じていることを、目視よりも適切に発見することができる。

検出用領域は、有効領域の外側の全周に亘って形成されていてもよい。

この構成によると、半導体チップの周囲のどの場所でチッピングが発生する場合であっても、検出用領域の一部にチッピングが到達し得る。そのため、半導体チップにチッピングが生じていることをより適切に発見することができる。

検出用パッドを３個以上有していてもよい。

この構成によると、２個の検出用パッドを用いて判定を行う場合において、検出用パッドの組み合わせが少なくとも３通り以上存在する。異なる組み合わせで複数回判定を行うことにより、検出用領域のうちのどの範囲にチッピングが生じているのかを検出することができる。そのため、この構成によると、半導体チップのうちのどの範囲にチッピングが生じているのかを検出することができる。

検出用領域は、不純物拡散層であってもよい。

検出用領域は、半導体基板の表面に形成されたトレンチに導電体を充填することによって形成される電極であってもよい。

半導体装置の平面図。 図１のＩＩ部分の拡大図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。 図２のＩＶ−ＩＶ断面図。 第２実施例の半導体装置における図２のＩＩＩ−ＩＩＩ相当の断面図。 第３実施例の半導体装置における図２のＩＩＩ−ＩＩＩ相当の断面図。 第４実施例の半導体装置の一部の拡大平面図。

（第１実施例）
図１に示すように、本実施例の半導体装置２は、Ｓｉからなる半導体基板１０を有している。半導体基板１０内には、複数の製品領域２０（即ち、個片化される前の半導体チップ２５）が設けられており、製品領域２０の間及び周辺にダイシング領域８０が設けられている。半導体装置２から半導体チップ２５を製造する際には、ダイシング領域８０に沿ってダイシングブレード９０（図３、図４参照）を移動させ、ダイシング領域８０を切削することで、製品領域２０毎に分離する。この分離した製品領域２０が、半導体チップ２５となる。

図２に示すように、製品領域２０は、有効領域３０と非有効領域４０を有している。有効領域３０は、半導体基板１０を平面視した場合において、製品領域２０の中央部分に形成されている。有効領域３０の内部には半導体素子（例えば、ＩＧＢＴ等）が形成されている。非有効領域４０は、半導体基板１０を平面視した場合において、有効領域３０の外周に形成されている。非有効領域４０の内部には半導体素子が形成されていない。非有効領域４０は、検出用拡散層５０と、２個の検出用パッド６０ａ、６０ｂを有している。検出用拡散層５０は、有効領域３０の外側の全周に亘って形成されている。検出用拡散層５０は、「検出用領域」の一例である。検出用パッド６０ａ、６０ｂは、検出用拡散層５０の外側に設けられている。２個の検出用パッド６０ａ、６０ｂは、製品領域２０を平面視した場合において、製品領域２０の対向する２つの角の近傍に配置されている。検出用パッド６０ａは、検出用拡散層５０のうちの検出用パッド６０ａの近傍部分５０ａ（以下では第１部分５０ａと呼ぶ）と電気的に接続されている。同様に、検出用パッド６０ｂは、検出用拡散層５０のうちの検出用パッド６０ｂの近傍部分５０ｂ（以下では第２部分５０ｂと呼ぶ）と電気的に接続されている。検出用パッド６０ａ、６０ｂは、半導体基板１０の表面に露出している。

図３は、第１部分５０ａの近傍の半導体基板１０の断面構造を示す。図３に示すように、検出用拡散層５０は、半導体基板１０に不純物（例えば、リン、ボロン）を注入して形成されるｐ型の拡散層である。検出用拡散層５０は、有効領域３０の半導体素子を構成する各種拡散層、及び、非有効領域４０内の各種拡散層を形成する際に一緒に形成される拡散層である。検出用拡散層５０は、非有効領域４０内の各種拡散層のうち、最もダイシング領域８０寄りの位置に形成されている。検出用拡散層５０の周囲には、ｎ型不純物濃度が低いｎ型領域５４が形成されている。検出用拡散層５０は、ｎ型領域５４によって、有効領域３０内の拡散層から分離されている。第１部分５０ａの近傍（即ち、製品領域２０の角部に近い部分）では、検出用拡散層５０の上部には電極５２が形成されている。電極５２は、図示しない位置で検出用パッド６０ａと電気的に接続されている。第２部分５０ｂの近傍の半導体基板１０の断面構造も、図３とほぼ同様である。

図４は、第１部分５０ａ（及び第２部分５０ｂ）から離れた部分の半導体基板１０の断面構造を示す。この部分の断面構造も、基本的には第１部分５０ａ近傍の半導体基板１０の断面構造（図３参照）と共通する。ただし、図４に示すように、検出用拡散層５０の上部には電極が形成されていない点は、第１部分５０ａ近傍の半導体基板１０の断面構造（図３参照）とは異なる。

図３、図４に示すように、半導体装置２から半導体チップ２５を製造する際には、ダイシング領域８０に沿ってダイシングブレード９０を移動させ、製品領域２０毎に分離する。この分離した製品領域２０が、半導体チップ２５となる。

本実施例では、ダイシング領域８０をダイシングして半導体チップ２５を形成した後で、各半導体チップ２５に設けられている２個の検出用パッド６０ａ、６０ｂの間に所定電圧を印加し、２個の検出用パッド６０ａ、６０ｂの間に流れる電流を検出する。このように電圧を印加することで、検出用拡散層５０に電流が流れる。したがって、２個の検出用パッド６０ａ、６０ｂの間に流れる電流（以下、検出電流という）は、検出用拡散層５０に流れる電流に相当する。

図３、図４に示すように、通常、半導体チップ２５のチッピング１００は、半導体チップ２５のうち、ダイシング領域８０寄りの部分に発生する。本実施例の半導体装置２によると、ダイシング時にチッピング１００が発生すると、検出用拡散層５０にもチッピング１００が到達する。

半導体チップ２５にチッピングが生じていなければ、検出用拡散層５０の電気抵抗は正常値である。この場合、上記検出電流として正常値が検出される。

一方、図３、図４に示すように、ダイシングの際にチッピング１００が発生していると、検出用拡散層５０にもチッピング１００が到達する。その場合、検出用拡散層５０の電気抵抗は、正常値よりも高くなる。この場合、上記検出電流として正常値よりも低い値が検出される。この場合、半導体チップ２５にはチッピングが生じていると判定することができる。

上記の通り、本実施例の半導体装置２によると、上記検出電流が高いか否かによって、チッピングが生じているか否かを判定することができる。この方法によれば、目視により発見し難いチッピングも検出することができる。従って、本実施例の半導体装置２によると、半導体チップ２５のチッピングの検出漏れを抑制することができる。

また、上記の通り、本実施例では、検出用拡散層５０は、有効領域３０の外側の全周に亘って形成されている（図２参照）。そのため、半導体チップ２５のどの場所でチッピングが生じる場合であっても、検出用拡散層５０にもチッピングが到達する。そのため、半導体チップ２５にチッピングが生じていることを適切に発見することができる。

（第２実施例）
第２実施例の半導体装置について、図５を参照して、第１実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例の半導体装置も、その基本構成は第１実施例と共通する。図５では、本実施例の半導体装置のうち、第１実施例の半導体装置２と共通する要素については同じ符号を用いて示している。

本実施例では、検出用拡散層５０の上部に絶縁層１６２が形成されており、検出用パッド１６０ａが絶縁層１６２の表面に形成されている。検出用パッド１６０ａは、検出用拡散層５０の直上に設けられている。検出用パッド１６０ａは、コンタクトホール１６４を介して検出用拡散層５０と電気的に接続されている。即ち、本実施例では、検出用パッド１６０ａが、検出用拡散層５０の外側ではなく、検出用拡散層５０の直上に設けられている点が、第１実施例とは異なる。また、図５では図示していないが、本実施例では、検出用パッド１６０ａとは異なるもう一方の検出用パッドも、別の位置の検出用拡散層５０の直上に設けられるとともに、検出用拡散層５０と直接電気的に接続されている。

本実施例の半導体装置も、第１実施例の半導体装置２とほぼ同様の作用効果を発揮することができる。

（第３実施例）
第３実施例の半導体装置について、図６を参照して、第１実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例の半導体装置も、その基本構成は第１実施例と共通する。図６でも、本実施例の半導体装置のうち、第１実施例の半導体装置２と共通する要素については同じ符号を用いて示している。

本実施例では、検出用拡散層５０（図３参照）に代えて、半導体基板の表面に形成されたトレンチ１７２内に導電体（例えば、ポリシリコン）が充填されて形成される検出用電極１７０である点が、第１実施例とは異なる。検出用電極１７０は、「検出用領域」の一例である。検出用電極１７０は、有効領域３０内の各種埋込電極を形成する際に一緒に形成される電極である。なお、トレンチ１７２の深さは、有効領域３０内に形成されている各種トレンチの深さと一致していなくてもよい。

本実施例の半導体装置も、第１実施例の半導体装置２とほぼ同様の作用効果を発揮することができる。なお、本実施例では、検出用拡散層５０（図３参照）を形成する場合に比べて、トレンチ１７２の形成幅を小さくすることができる。そのため、本実施例では、検出用電極１７０の幅を、検出用拡散層５０の幅より小さくすることができるという利点もある。

（第４実施例）
第４実施例の半導体装置について、図７を参照して、第１実施例と異なる点を中心に説明する。図７に示すように、本実施例では、非有効領域４０は、検出用拡散層５０と、４個の検出用パッド１８０ａ〜１８０ｄを有している点が、第１実施例とは異なる。検出用拡散層５０は、第１実施例と同様に、有効領域３０の外側の全周に亘って形成されている。４個の検出用パッド１８０ａ〜１８０ｄは、検出用拡散層５０の外側に設けられている。４個の検出用パッド１８０ａ〜１８０ｄは、製品領域２０を平面視した場合において、製品領域２０の各角部の近傍に配置されている。検出用パッド１８０ａ〜１８０ｄのそれぞれは、検出用拡散層５０のうちの当該パッドの近傍部分５０ａ〜５０ｄ（以下では、第１部分５０ａ、第２部分５０ｂ、第３部分５０ｃ、第４部分５０ｄと呼ぶ）と電気的に接続されている。検出用パッド１８０ａ〜１８０ｄは、半導体基板１０の表面に露出している。

本実施例では、ダイシング領域８０をダイシングして半導体チップ２５を形成した後で、各半導体チップ２５に設けられている２個の検出用パッドの間に所定電圧を印加して、半導体チップ２５にチッピングが生じているか否かの判定を行う場合に、検出用パッドの組み合わせが複数通り存在する。

例えば、検出用パッド１８０ａ、１８０ｃの組み合わせを用いて判定を行う場合、検出用拡散層５０のうち、第１部分５０ａと第３部分５０ｃの間の部分（即ち、検出用拡散層５０の全周）のどこかに、チッピングが存在するか否かを判定することができる。ただし、この場合、検出用拡散層５０のうちのどの範囲にチッピングが生じているのかを判定することはできない。第２部分５０ｂを経由して第１部分５０ａから第３部分５０ｃに至る場合と、第４部分５０ｄを経由して第１部分５０ａから第３部分５０ｃに至る場合とで、電流の通路となる検出用拡散層５０の経路の長さがほぼ等しいためである。これは、検出用パッド１８０ｂ、１８０ｄの組み合わせを用いて判定を行う場合も同様である。

本実施例では、さらに、検出用パッド１８０ａ、１８０ｂの組み合わせを用いて判定を行うこともできる。この場合、検出用拡散層５０のうち、第１部分５０ａと第２部分５０ｂの間の部分に電流が流れる。そのため、検出用拡散層５０のうち、第１部分５０ａと第２部分５０ｂの間の部分にチッピングが生じていれば、チッピングによって第１部分５０ａと第２部分５０ｂの間の部分の抵抗値が変わっているため、検出される電流値が所定の正常値の値から変化する。この場合、第１部分５０ａと第２部分５０ｂの間の部分にチッピングが生じていると判定することができる。

同様に、検出用パッド１８０ｂ、１８０ｃの組み合わせを用いて判定を行えば、検出用拡散層５０のうち、第２部分５０ｂと第３部分５０ｃの間の部分にチッピングが生じているか否かを判定することができる。検出用パッド１８０ｃ、１８０ｄの組み合わせを用いて判定を行えば、検出用拡散層５０のうち、第３部分５０ｃと第４部分５０ｄの間の部分にチッピングが生じているか否かを判定することができる。検出用パッド１８０ｄ、１８０ａの組み合わせを用いて判定を行えば、検出用拡散層５０のうち、第４部分５０ｄと第１部分５０ａの間の部分にチッピングが生じているか否かを判定することができる。

上記の通り、本実施例の半導体装置によると、半導体チップ２５にチッピングが生じているか否かの判定を行う場合に、検出用パッドの組み合わせが複数通り存在する。異なる組み合わせを用いて複数回の判定を行うことにより、検出用拡散層５０のうちのどの範囲にチッピングが生じているのかを検出することができる。従って、本実施例によると、半導体チップ２５のうちのどの範囲にチッピングが生じているのかを検出することができる。

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、以下の変形例を採用してもよい。

（変形例１）第２実施例において、非有効領域４０内の検出用パッドの数は４個に限られず、３個以上であれば、任意の数としてもよい。検出用パッドの数が３個以上であれば、チッピングの有無の判定の際の検出用パッドの組み合わせが少なくとも３通り以上存在する。そのため、異なる組み合わせで複数回の判定を行うことにより、検出用領域のうちのどの範囲にチッピングが生じているのかを検出することができる。

（変形例２）上記の各実施例では、検出用拡散層５０及び検出用電極１７０は、有効領域３０の外側の全周に亘って形成されている。これに限られず、検出用拡散層及び検出用電極は、有効領域３０の外側の全周に亘って形成されていなくてもよく、有効領域３０の外側の一箇所以上に設けられていればよい。この場合、各検出用拡散層及び各検出用電極には、それぞれ、少なくとも２個の検出用パッドが、互いに異なる位置で電気的に接続されていればよい。

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：半導体装置
１０：半導体基板
２０：製品領域
２５：半導体チップ
３０：有効領域
４０：非有効領域
５０：検出用拡散層
５２：電極
５４：ｎ型領域
６０ａ、６０ｂ：検出用パッド
８０：ダイシング領域
９０：ダイシングブレード
１００：チッピング
１６０ａ：検出用パッド
１６２：絶縁層
１６４：コンタクトホール
１７０：検出用電極
１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄ：検出用パッド

Claims (5)

1. 半導体基板内に、複数の製品領域と、前記複数の製品領域の間に設けられたダイシング領域とを備える半導体装置であって、
   前記複数の製品領域のそれぞれは、
   内部に半導体素子が形成されている有効領域と、
   前記有効領域の外周に設けられている検出用領域と、
   互いに異なる位置で前記検出用領域と電気的に接続されている少なくとも２個の検出用パッドと、
   を有している半導体装置。
2. 前記検出用領域は、前記有効領域の外側の全周に亘って形成されている請求項１の半導体装置。
3. 前記検出用パッドを３個以上有している請求項２の半導体装置。
4. 前記検出用領域は、不純物拡散層である請求項１から３のいずれか１項の半導体装置。
5. 前記検出用領域は、前記半導体基板の表面に形成されたトレンチに導電体を充填することによって形成される電極である請求項１から３のいずれか１項の半導体装置。

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