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JP4816022B2 - End point detection method in wet anisotropic etching and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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JP4816022B2 - End point detection method in wet anisotropic etching and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

End point detection method in wet anisotropic etching and manufacturing method of semiconductor device Download PDF

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Description

本発明は、透明な支持基板に張り合わせたシリコンウエハをアルカリ溶液に浸漬させて湿式異方性エッチングして貫通トレンチ(溝)や薄い残シリコン底膜を残したトレンチ(溝)を形成するウエハプロセスを含み、前記支持基板によりウエハ状態が保たれたままウエハプロセスを完了させる半導体装置の製造方法に係り、特には、貫通トレンチエッチングの終点検出プロセスに関する。   The present invention relates to a wafer process in which a silicon wafer bonded to a transparent support substrate is immersed in an alkaline solution and wet anisotropic etching is performed to form a through trench (groove) or a trench (groove) leaving a thin residual silicon bottom film. In particular, the present invention relates to a process for detecting an end point of through trench etching, in which a wafer process is completed while the wafer state is maintained by the support substrate.

半導体ウエハの湿式エッチングプロセスにおける終点の検出は、従来、図3に示すように、反射式の光学的センサを用いてエッチング面の反射強度を測定して最適なエッチング終点を検出する方法およびその装置が知られ(光源51、照射光52、シリコンウエハ53、反射光54、受光部55、スプレーノズル56、エッチング液57)、また、レーザー光の波長を変えて反射光の干渉強度の変化からエッチング残りの膜厚を検出し、最適エッチング終点を決める方法およびその装置などが知られている(特許文献1、2)。
また、半導体ウエハに対して、強アルカリ液を用いた異方性エッチングを行う場合、エッチング深さが時間に比例することを利用して終点を決定する時間管理方式や、半導体ウエハとエッチング液中の電極間に流れる電流値の変化からエッチング終点を検出する方法や、厚みセンサーを用いて検出する方法が知られている(特許文献3)。しかし、前記特許文献1〜3に記載の終点検出方法は、いずれも半導体ウエハを一枚づつ処理する枚葉式であり、同時に複数枚数の半導体ウエハを処理することができず、生産効率の面からは好ましいとは言い難い方法である。しかも、半導体ウエハに対して極く浅い表面層をエッチングするものであり、半導体ウエハを貫通するような深いエッチングに対応するものではない。
As shown in FIG. 3, a conventional method for detecting an end point in a wet etching process of a semiconductor wafer is a method and an apparatus for detecting an optimum etching end point by measuring the reflection intensity of an etching surface using a reflective optical sensor. (Light source 51, irradiation light 52, silicon wafer 53, reflected light 54, light receiving unit 55, spray nozzle 56, etching solution 57), and etching from a change in interference intensity of reflected light by changing the wavelength of laser light A method and apparatus for detecting the remaining film thickness and determining the optimum etching end point are known (Patent Documents 1 and 2).
In addition, when anisotropic etching using a strong alkaline solution is performed on a semiconductor wafer, a time management system that determines the end point using the fact that the etching depth is proportional to the time, or in the semiconductor wafer and the etching solution There are known a method of detecting an etching end point from a change in a current value flowing between the electrodes, and a method of detecting using a thickness sensor (Patent Document 3). However, the end point detection methods described in Patent Documents 1 to 3 are all single-wafer types that process semiconductor wafers one by one, and a plurality of semiconductor wafers cannot be processed at the same time. From this, it is difficult to say that it is preferable. Moreover, it is intended to etch a very shallow surface layer with respect to the semiconductor wafer, and does not correspond to deep etching that penetrates the semiconductor wafer.

また、ガラス基板に所定の金属薄膜パターンが形成されるクロムマスクの製造工程では、発光、受光素子を利用した光量変化により、エッチングの終点検出が行われるが、このように光量変化を用いて終点検出を行うこと自体は公知の技術である(特許文献4、5、6−従来の技術)。
特開平1−232731号公報 特開平8−325753号公報 特開2001−144068号公報 特開昭61−121339号公報 特開昭63−195337号公報 特開平8−325753号公報
In addition, in the manufacturing process of a chrome mask in which a predetermined metal thin film pattern is formed on a glass substrate, the end point of etching is detected by a change in the amount of light using light emitting and light receiving elements. The detection itself is a known technique (Patent Documents 4, 5, 6-conventional technique).
JP-A-1-232731 JP-A-8-325753 JP 2001-144068 A JP 61-121339 A JP-A 63-195337 JP-A-8-325753

一方、半導体ウエハをそのままで、格子状に貫通する深さの溝エッチングを湿式エッチングで形成すると、半導体チップがバラバラになって、次工程以降におけるパシベーションプロセスが複雑となり難しくなり、従来のメサ形半導体チップの製造プロセスと同じになってしまう。そこで、半導体ウエハを貫通するほどの深いエッチング(以降、貫通エッチングと略す)を施すには、耐エッチング性の透明な支持基板に半導体ウエハを貼り付けることにより、格子状に貫通エッチングをしてもウエハ状態を保つことができるようにする必要がある。
このように半導体ウエハを透明支持基板に貼り付けた状態で、湿式異方性エッチングプロセスにより貫通エッチングする場合、エッチング深さの不足または過剰エッチングを避けて最適なエッチング深さとするためにエッチング終点を適切に簡単に決定できることが望まれる。さらに、ウエハ面内およびウエハ間でのエッチングバラツキが少なく、複数枚数のウエハを同時にエッチングして処理効率を上げて生産性の高いプロセスとすることもコスト削減のためには望ましい。
On the other hand, if the trench etching with a depth penetrating in a lattice shape is formed by wet etching while leaving the semiconductor wafer as it is, the semiconductor chip becomes disjoint and the passivation process in the subsequent steps becomes complicated and difficult, and the conventional mesa semiconductor This is the same as the chip manufacturing process. Therefore, in order to perform etching that is deep enough to penetrate the semiconductor wafer (hereinafter, abbreviated as penetration etching), the semiconductor wafer is attached to a transparent support substrate that is resistant to etching. It is necessary to be able to maintain the wafer state.
When through etching is performed by a wet anisotropic etching process with the semiconductor wafer attached to the transparent support substrate in this way, the etching end point is set to an optimum etching depth to avoid insufficient etching or excessive etching. It is desirable to be able to make an appropriate and easy decision. Furthermore, there is little etching variation within the wafer surface and between wafers, and it is also desirable to reduce the cost by simultaneously etching a plurality of wafers to increase the processing efficiency and to make the process highly productive.

半導体ウエハを、所要のベベル角を有するシリコンチップとなるようにエッチングするために、アルカリ溶液に浸漬させて湿式異方性エッチングして貫通トレンチ(溝)を形成する際や、貫通させないまでも極く薄いシリコン底膜を残した程度のトレンチ(溝)を形成する場合、前記従来の反射光を利用してエッチングの終点を検出する方法では、エッチングの終点となるべき、シリコンウエハが貫通した段階や薄いシリコン底膜を残した段階では、反射光の強度が非常に弱くまた不安定になるため、エッチングの終点を精度良く検出できないという問題があることが分かった。しかも、前記従来の検出方法では装置の構成上、一枚ずつエッチングする枚葉式のエッチングにしか対応できないため、特にエッチングに要する時間が非常に長い場合に量産時の生産性の低下が避けられないという問題もある。そこで、たとえば、50枚程度の半導体ウエハを一括処理できて生産性の高いバッチ式エッチング方法を採用する場合にも、バラツキの少ない均一なエッチングができると共に、エッチング終点を簡単に適切に検出できる方法が強く求められている。   In order to etch a semiconductor wafer into a silicon chip having a required bevel angle, it can be immersed in an alkaline solution and wet anisotropically etched to form a through trench (groove) or even if it is not penetrated. In the case of forming a trench having a thin silicon bottom film, in the conventional method of detecting the etching end point using reflected light, the silicon wafer penetrates, which should be the etching end point. When the thin silicon bottom film is left, the intensity of the reflected light becomes very weak and unstable, which indicates that there is a problem that the end point of etching cannot be detected with high accuracy. In addition, the conventional detection method can only deal with single-wafer etching in which the etching is performed one by one due to the configuration of the apparatus, so that a decrease in productivity during mass production can be avoided especially when the time required for etching is very long. There is also a problem of not. Therefore, for example, even when a batch etching method with high productivity that can process about 50 semiconductor wafers at a time is adopted, uniform etching with little variation can be performed and an etching end point can be detected easily and appropriately. Is strongly demanded.

本発明は、以上説明したような問題点に鑑みて成されたものであり、半導体ウエハを貫通するトレンチ(溝)を湿式エッチングで形成する際にも、半導体ウエハから半導体チップが分離せず、しかも間単に適切なエッチング終点を検出できる方法およびその終点検出方法を用いるエッチング装置、および前記エッチング終点検出方法を用いてウエハをトレンチエッチングするプロセスを有する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems as described above, and even when a trench (groove) penetrating the semiconductor wafer is formed by wet etching, the semiconductor chip is not separated from the semiconductor wafer, Moreover, an object of the present invention is to provide a method capable of simply detecting an appropriate etching end point, an etching apparatus using the end point detection method, and a method of manufacturing a semiconductor device having a process of trench etching a wafer using the etching end point detection method. To do.

特許請求の範囲の請求項1記載の本発明によれば、透明な支持基板に張り合わせた半導体ウエハからなる被エッチング基板の、少なくとも一枚の前記被エッチング基板の一面側に光源用部品を、他面側に受光部用部品を配置した状態でエッチング槽に浸漬し、トレンチエッチングしながら、形成されたトレンチを経由する前記光源からの透過光量を前記受光部にて測定し、前記形トレンチの貫通前後に変化する透過光量変化を検知して湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることにより、前記本発明の目的は達成される。
特許請求の範囲の請求項2記載の本発明によれば、前記半導体ウエハがシリコンウエハである特許請求の範囲の請求項1記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることが好ましい。
特許請求の範囲の請求項3記載の本発明によれば、前記トレンチエッチングがアルカリ溶液を用いたエッチングである特許請求の範囲の請求項1または2記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることがより好ましい。
According to the first aspect of the present invention, the light source component is provided on one surface side of at least one of the substrates to be etched of the substrate to be etched which is a semiconductor wafer bonded to a transparent support substrate. The light-receiving part is placed on the surface side and immersed in an etching tank, and while the trench is etched, the amount of light transmitted from the light source passing through the formed trench is measured by the light-receiving part and penetrates the trench. The object of the present invention is achieved by detecting a change in transmitted light amount that changes back and forth, and providing an end point detection method in wet anisotropic etching.
According to the second aspect of the present invention, the end point detection method in wet anisotropic etching according to the first aspect of the present invention is preferably the semiconductor wafer is a silicon wafer.
According to the present invention as set forth in claim 3, the end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 1 or 2, wherein the trench etching is an etching using an alkaline solution. More preferably.

特許請求の範囲の請求項4記載の本発明によれば、前記アルカリ溶液が水酸化テトラメチルアンモニウムである特許請求の範囲の請求項3記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることが望ましい。
特許請求の範囲の請求項5記載の本発明によれば、表面が(100)面のシリコンウエハを用い、水酸化テトラメチルアンモニウム液を用いたエッチング液により、開口部が底部より広いV字形状トレンチを形成する特許請求の範囲の請求項4記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることがより望ましい。
特許請求の範囲の請求項6記載の本発明によれば、前記透明な支持基板が石英ガラスまたは透明樹脂である特許請求の範囲の請求項1乃至5のいずれか一項に記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることが好適である。
According to the present invention as set forth in claim 4, the end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 3, wherein the alkaline solution is tetramethylammonium hydroxide. desirable.
According to the present invention as set forth in claim 5, a V-shaped opening is wider than the bottom by using a silicon wafer having a (100) surface and etching liquid using tetramethylammonium hydroxide solution. It is more desirable to use the end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 4 in which the trench is formed.
According to the present invention as set forth in claim 6, the wet anisotropic process according to any one of claims 1 to 5, wherein the transparent support substrate is made of quartz glass or a transparent resin. It is preferable to use a method for detecting an end point in reactive etching.

特許請求の範囲の請求項7記載の本発明によれば、前記光源と受光部は、それぞれ前記半導体ウエハのいずれかの面の近傍に配置される測定点との間を、照射用光ファイバーまたは受光用光ファイバーにより接続されている特許請求の範囲の請求項1乃至6のいずれか一項に記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることがより好適である。
特許請求の範囲の請求項8記載の本発明によれば、前記光ファイバーが石英製光ファイバーである特許請求の範囲の請求項7記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることができる。
特許請求の範囲の請求項9記載の本発明によれば、前記石英製光ファイバーが耐アルカリ性の樹脂で被覆されている特許請求の範囲の請求項8記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法としてもよい。
According to the present invention as set forth in claim 7, the light source and the light receiving section are respectively arranged between an optical fiber for irradiation or a light receiving portion between measurement points arranged in the vicinity of either surface of the semiconductor wafer. It is more preferable to use the end point detection method in wet anisotropic etching according to any one of claims 1 to 6 connected by an optical fiber for use.
According to the present invention described in claim 8, it is possible to provide the end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 7, wherein the optical fiber is a quartz optical fiber.
According to the present invention as set forth in claim 9, as an end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 8, wherein the quartz optical fiber is coated with an alkali-resistant resin. Also good.

特許請求の範囲の請求項10記載の本発明によれば、前記光源の波長は、波長400nm乃至2.0μmである特許請求の範囲の請求項2記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることが好ましい。
特許請求の範囲の請求項11記載の本発明によれば、表面が(100)面のシリコンウエハを用いて、V字形状トレンチを形成する際に、前記トレンチの開口部側に受光部を配置し、前記トレンチの底部側に光源を配置すること特徴とする請求項5記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることがより好ましい。
特許請求の範囲の請求項12記載の本発明によれば、表面が(100)面のシリコンウエハを用いて、V字形状トレンチを形成する際に、前記トレンチ開口部側に光源を配置し、透明支持基板の外周縁側に受光部を配置する特許請求の範囲の請求項5記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることもできる。
According to the present invention of claim 10, the wavelength of the light source is 400 nm to 2.0 μm, and the end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 2, It is preferable to do.
According to the present invention of claim 11, when forming a V-shaped trench using a silicon wafer having a (100) surface, the light receiving portion is disposed on the opening side of the trench. The end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 5, wherein a light source is arranged on the bottom side of the trench.
According to the present invention of claim 12, when a V-shaped trench is formed using a silicon wafer having a (100) surface, a light source is disposed on the trench opening side, The end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 5, wherein the light receiving portion is arranged on the outer peripheral side of the transparent support substrate.

特許請求の範囲の請求項13記載の本発明によれば、表面が(100)面のシリコンウエハを用いて、V字形状トレンチを形成する際に、前記トレンチ開口部側に受光部を配置し、透明支持基板の外周縁側に光源を配置する特許請求の範囲の請求項5記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法としてもよい。
特許請求の範囲の請求項14記載の本発明によれば、前記照射用および受光用の各光ファイバーと前記シリコンウエハとを相対的に平行な、上下運動、左右運動、振り子運動させながらトレンチエッチングする特許請求の範囲の請求項7記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることがより望ましい
According to the thirteenth aspect of the present invention, when a V-shaped trench is formed using a silicon wafer having a (100) surface, a light receiving portion is disposed on the trench opening side. The end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 5, wherein a light source is disposed on the outer peripheral edge side of the transparent support substrate.
According to the present invention as set forth in claim 14, the trench etching is performed while the optical fibers for irradiation and light reception and the silicon wafer are moved in parallel, up and down, left and right, and pendulum. It is more desirable to use the end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 7 of the claims .

特許請求の範囲の請求項1記載の本発明によれば、半導体ウエハの一面側に半導体機能領域を形成し、他面側にエッチングマスクを形成後、該一面側に透明支持基板を接着した状態で、前記特許請求の範囲の請求項1記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出
方法により、他面側をV字状にエッチングし、他面側のエッチングマスクの除去後、所要の半導体機能領域形成処理を行う半導体装置の製造方法とすることにより、前記本発明の目的は達成される。
According to the present invention of claim 1 5, wherein the appended claims, the semiconductor functional region is formed on one surface of the semiconductor wafer, after forming an etching mask on the other side, bonding the transparent support substrate on the one side In the state, the end face detection method in wet anisotropic etching according to claim 1 of the above claims is used to etch the other side into a V-shape, and after removing the etching mask on the other side, the required semiconductor function The object of the present invention is achieved by a method for manufacturing a semiconductor device that performs region formation processing.

特許請求の範囲の請求項1記載の本発明によれば、前記一面側に形成される半導体機能領域がMOSゲート領域であり、前記他面側に形成される半導体機能領域がアノード領域であり、半導体装置が逆阻止IGBTである特許請求の範囲の請求項1記載の半導体装置の製造方法とすることが好ましい。
According to the present invention of claim 16, the semiconductor functional region formed on the one surface side is a MOS gate region, and the semiconductor functional region formed on the other surface side is an anode region. , it is preferable that the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 5, wherein the appended claims the semiconductor device is a reverse blocking IGBT.

本発明によれば、半導体ウエハを貫通するトレンチ(溝)を湿式エッチングで形成する際にも、半導体ウエハから半導体チップが分離せず、しかも間単に適切なエッチング終点を検出できる方法およびその終点検出方法を用いるエッチング装置、および前記エッチング終点検出方法を用いてウエハをトレンチエッチングするプロセスを有する半導体装置の製造方法を提供することができる。
本発明によれば、光源や受光のための伝送に光ファイバーなどを用いることから、装置の構成を簡単にすることができ、枚葉式のみならずバッチ式の湿式エッチングにも対応でき、高い生産性を得ることができる。
透明支持基板に半導体ウエハを張り合わせた状態でトレンチエッチングするようにしたので、非常に薄いウエハでもウエハ割れなどが発生することなく安定してトレンチエッチング処理できる。
According to the present invention, even when a trench (groove) penetrating a semiconductor wafer is formed by wet etching, a semiconductor chip is not separated from the semiconductor wafer, and an appropriate etching end point can be easily detected, and its end point detection is performed. An etching apparatus using the method and a method for manufacturing a semiconductor device including a process of trench etching a wafer using the etching end point detection method can be provided.
According to the present invention, since an optical fiber or the like is used for transmission for light source or light reception, the configuration of the apparatus can be simplified, and it can cope with not only single wafer type but also batch type wet etching, and high production. Sex can be obtained.
Since the trench etching is performed in a state where the semiconductor wafer is bonded to the transparent support substrate, even a very thin wafer can be stably subjected to the trench etching process without causing a wafer crack or the like.

図1は本発明にかかる、透明支持基板に貼り付けられたシリコンウエハの貫通エッチングを示す断面図、図2は本発明にかかる貫通エッチングの終点を検出するための透過光量変化を示す関係図、図4は本発明にかかる湿式異方性エッチングにおける終点検出装置の概略断面図、図5は、本発明にかかるシリコンウエハのトレンチ部に対向配置された照射用と受光用光ファイバーの各先端部を示す断面図、図6は本発明にかかるシリコンウエハのトレンチ部と透明支持基板の外周縁部とに配置された照射用と受光用光ファイバーの各先端部を示す断面図、図7は本発明にかかるシリコンウエハのトレンチ部と透明支持基板の外周縁部とに配置された受光用と照射用と光ファイバーの各先端部を示す断面図、図8は本発明にかかる半導体装置の製造方法のプロセスステップを示す断面図、図9は、本発明にかかる半導体ウエハの格子状のトレンチが形成されていることを示す平面図、図10は、本発明にかかる半導体ウエハを挟む受光用と照射用と光ファイバーを上下、左右に移動させることを示す斜視図、図11は、測定用の光ファイバーを固定する場合と、移動させる場合における透過光量の変化図の違いを示す図、図12は、本発明にかかる複数の半導体ウエハのエッチング終点を正確に検出する際の測定用光ファイバーの配置を示す斜視図、図13は、本発明にかかる1枚の半導体ウエハ内で、エッチング終点を正確に検出する際の測定用光ファイバーの配置を示す斜視図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing through etching of a silicon wafer attached to a transparent support substrate according to the present invention, and FIG. 2 is a relationship diagram showing changes in transmitted light amount for detecting an end point of through etching according to the present invention. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an end point detection apparatus in wet anisotropic etching according to the present invention, and FIG. 5 shows each tip of irradiation and light receiving optical fibers disposed opposite to the trench portion of the silicon wafer according to the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the tip portions of the optical fibers for irradiation and light receiving disposed in the trench portion of the silicon wafer and the outer peripheral edge portion of the transparent support substrate according to the present invention, and FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view showing light receiving, irradiating, and optical fiber tip portions disposed in the trench portion of the silicon wafer and the outer peripheral edge portion of the transparent support substrate, and FIG. 8 shows the semiconductor device according to the present invention. FIG. 9 is a plan view showing that a lattice-like trench of a semiconductor wafer according to the present invention is formed, and FIG. 10 is a view for receiving light sandwiching the semiconductor wafer according to the present invention. FIG. 11 is a perspective view showing that the optical fiber for irradiation and the optical fiber are moved up and down, left and right, FIG. 11 is a diagram showing the difference between the case where the optical fiber for measurement is fixed and the case where the optical fiber for measurement is moved, and FIG. The perspective view which shows arrangement | positioning of the optical fiber for a measurement at the time of detecting correctly the etching end point of the several semiconductor wafer concerning this invention, FIG. 13 is an etching end point correctly in one semiconductor wafer concerning this invention. It is a perspective view which shows arrangement | positioning of the optical fiber for a measurement at the time of detecting.

図8は、本発明にかかる半導体装置として、1200V逆阻止IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、以下IGBTと略す)を採り上げ、本発明にかかる製造方法をステップごとにシリコンウエハまたはこのウエハを石英ガラス基板に貼り付けた被エッチング基板で示した断面図である。シリコンウエハ1の一方の面(表面)2にMOSゲート構造3を形成後(図8(a))、シリコンウエハの他方の面(裏面)4を研削およびエッチングしてウエハ厚を180μmにする(図8(b))。ウエハ1の表面2と研磨後の裏面5にフォトレジスト6やシリコン酸化膜7等の保護膜を形成し(図8(d))、ウエハ裏面5は活性部8に保護膜71を残すように、ウエハ表面2はスクライブ部に保護膜61を残すようにパターニングする(図8(e))。ウエハ表面2のスクライブ部の保護膜61はエッチングストッパになる。ウエハ表面2側を石英ガラス製の支持基板9に貼り付け(図8(f))、必要に応じてウエハ周辺部をフッ素系樹脂溶液を用いてシール10し、ウエハ表面2へのエッチング液の浸入を防いでもよい(図8(g))。ウエハ1を支持基板9に張り合わせるのは、1200V逆阻止IGBTにおいて厚さ180μmの薄いウエハを、次工程のアルカリエッチング処理中または処理後にも、ウエハ状態を保って、安定に取り扱うことができるようにするためであり、かつ、ウエハ面内に、格子状の貫通V字トレンチ11を形成しても、分離パターニングされたウエハ片12またはチップ片12が脱落してしまうのを防ぐためである。10%水酸化テトラメチルアンモニウム溶液をエッチング液として80℃、6時間エッチングすると結晶面が(100)面のシリコンウエハ1では、(100)面と(111)面の交角に54.7°のテーパー角をもつV字トレンチ11を形成することができる(図8(h))。V字トレンチ11を格子状に形成したシリコンウエハ1の平面図を図9に示す。このV字トレンチ11を形成するための湿式異方性エッチングにおいて、エッチング終点を検出するために、断面V字形状のトレンチ11の開口部側に受光部16を配置し断面V字形状のトレンチ底部の石英ガラス基板側に対向して光源15を配置する。このV字トレンチ11の貫通によって、急激に増加する光源からの光がV字トレンチを通して透過光を、受光部16にて検出することにより貫通V字トレンチ11のエッチング終点を精度良く検出することができる。ウエハ裏面5の保護膜71を除去し(図8(i))、ドーズ量1×1015atoms/cm、加速電圧100keVでボロンをイオン注入13する(図8(j))。イオン注入面へのYAGレーザー照射によりイオン注入したボロンを電気的に活性化させてコレクタ層14を形成する(図8(k))。このとき、ボロンのイオン注入は前記コレクタ層の形成のみではなく、V字状トレンチ内にもイオン注入される。V字状トレンチの側壁表面にもボロン層が弱くドープされることにより、トレンチ11の表面における電界集中が緩和され、IGBTの順耐圧および逆耐圧が改善される。次にV字状トレンチを埋める保護膜を酸化膜などにより形成する。ウエハ裏面5側のコレクタ層14の表面にメタル電極を形成し(図示せず)、チップをピックアップして1200V逆阻止IGBTが完成する。このように逆阻止IGBTの製造方法において、シリコンウエハの表面2側にMOSゲート構造を形成後に分離層(この実施例ではV字状トレンチ)を形成する場合、分離層(V字状トレンチ)に注入したドーパント(ボロン)を電気的に活性化させるために、高温炉を用いた高温アニールではシリコンウエハ全体を加熱されるためIGBTの半導体特性が変動し使用できず、レーザー照射のようにボロンをイオン注入した領域を含む極く近傍のみを所望の温度に加熱できる局所的な熱アニール技術が好ましい。前述した分離層(V字トレンチ)のテーパー角度が急峻(たとえば80°)ではレーザー照射が不十分になり、逆阻止能を得るための十分になドーパント活性化が得られない。逆阻止能を得るために分離層(V字トレンチ)をレーザー照射しドーパント(ボロン)を十分に活性化させるには、本実施例のようにアルカリ液で湿式異方性エッチングし、シリコンウエハの面方位によるエッチング速度の差を利用して、(100)面と(111)面の交角に54.7°のテーパー角をもつV字トレンチを形成することが望ましい。湿式異方性エッチングでウエハを貫通するV字トレンチを形成するにはエッチング時間が長いため、バッチ式のエッチング方法が望ましく、本発明によれば、トレンチの貫通によって急激に増加する光源からトレンチと支持基板を通る透過光を受光部にて検出することにより、精度良くエッチングの終点検出ができるので、逆阻止IGBTの製造工程において高い生産性を得ることができる。 FIG. 8 shows a 1200 V reverse blocking IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, hereinafter abbreviated as IGBT) as a semiconductor device according to the present invention, and a manufacturing method according to the present invention is applied to a silicon wafer or a quartz glass substrate for each step. It is sectional drawing shown with the to-be-etched substrate stuck. After forming the MOS gate structure 3 on one surface (front surface) 2 of the silicon wafer 1 (FIG. 8A), the other surface (back surface) 4 of the silicon wafer 1 is ground and etched to a wafer thickness of 180 μm ( FIG. 8B). A protective film such as a photoresist 6 or a silicon oxide film 7 is formed on the front surface 2 of the wafer 1 and the polished back surface 5 (FIG. 8D), and the wafer back surface 5 leaves a protective film 71 on the active portion 8. The wafer surface 2 is patterned so as to leave the protective film 61 in the scribe portion (FIG. 8E). The protective film 61 on the scribe portion of the wafer surface 2 serves as an etching stopper. The wafer surface 2 side is attached to a support substrate 9 made of quartz glass (FIG. 8 (f)), and the peripheral portion of the wafer is sealed 10 using a fluorine-based resin solution as necessary, so that the etching solution to the wafer surface 2 can be removed. Intrusion may be prevented (FIG. 8G). The wafer 1 is bonded to the support substrate 9 so that a thin wafer having a thickness of 180 μm in the 1200 V reverse blocking IGBT can be stably handled while maintaining the wafer state even during or after the alkali etching process of the next process. In order to prevent the wafer piece 12 or the chip piece 12 subjected to the separation pattern from falling off even if the lattice-shaped through V-shaped trench 11 is formed in the wafer surface. When silicon wafer 1 having a (100) crystal plane when etched for 10 hours at 80 ° C. using a 10% tetramethylammonium hydroxide solution as an etchant, the taper is 54.7 ° at the intersection of (100) plane and (111) plane. A V-shaped trench 11 having a corner can be formed (FIG. 8H). A plan view of the silicon wafer 1 in which the V-shaped trenches 11 are formed in a lattice shape is shown in FIG. In the wet anisotropic etching for forming the V-shaped trench 11, in order to detect the etching end point, the light receiving portion 16 is arranged on the opening side of the V-shaped trench 11 and the bottom of the V-shaped trench is formed. A light source 15 is arranged facing the quartz glass substrate side. By passing through the V-shaped trench 11, the light from the light source that increases rapidly can pass through the V-shaped trench and detect the transmitted light at the light receiving unit 16, thereby accurately detecting the etching end point of the penetrating V-shaped trench 11. it can. The protective film 71 on the wafer back surface 5 is removed (FIG. 8I), and boron is ion-implanted 13 at a dose of 1 × 10 15 atoms / cm 2 and an acceleration voltage of 100 keV (FIG. 8J). Boron ion-implanted by YAG laser irradiation on the ion-implanted surface is electrically activated to form the collector layer 14 (FIG. 8 (k)). At this time, boron ions are implanted not only in the collector layer but also in the V-shaped trench. Since the boron layer is also weakly doped on the side wall surface of the V-shaped trench, the electric field concentration on the surface of the trench 11 is relaxed, and the forward breakdown voltage and the reverse breakdown voltage of the IGBT are improved. Next, a protective film filling the V-shaped trench is formed using an oxide film or the like. A metal electrode (not shown) is formed on the surface of the collector layer 14 on the wafer back surface 5 side, and a chip is picked up to complete a 1200 V reverse blocking IGBT. In this way, in the reverse blocking IGBT manufacturing method, when forming the isolation layer (V-shaped trench in this embodiment) after forming the MOS gate structure on the surface 2 side of the silicon wafer, the isolation layer (V-shaped trench) In order to electrically activate the implanted dopant (boron), high-temperature annealing using a high-temperature furnace heats the entire silicon wafer, so the semiconductor characteristics of the IGBT fluctuate and cannot be used. A local thermal annealing technique that can heat only the very vicinity including the ion-implanted region to a desired temperature is preferable. When the taper angle of the isolation layer (V-shaped trench) described above is steep (for example, 80 °), laser irradiation becomes insufficient, and sufficient dopant activation for obtaining reverse blocking ability cannot be obtained. In order to sufficiently activate the dopant (boron) by irradiating the separation layer (V-shaped trench) with a laser in order to obtain the reverse blocking ability, wet anisotropic etching is performed with an alkaline solution as in this embodiment, It is desirable to form a V-shaped trench having a taper angle of 54.7 ° at the intersection angle between the (100) plane and the (111) plane by utilizing the difference in etching rate depending on the plane orientation. Since the etching time is long to form a V-shaped trench that penetrates the wafer by wet anisotropic etching, a batch-type etching method is desirable. According to the present invention, a light source that rapidly increases due to the penetration of the trench By detecting the transmitted light passing through the support substrate at the light receiving portion, the end point of the etching can be detected with high accuracy, so that high productivity can be obtained in the manufacturing process of the reverse blocking IGBT.

図1〜2に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例2を示す。まず、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出装置にかかる図4に示すように、水酸化テトラメチルアンモニウム液などのアルカリ性エッチング液20を入れたエッチング容器21に、図1(a)に示す石英ガラス製の支持基板22に張り合わせたシリコンウエハ23をセットしたウエハキャリア24を浸漬する。シリコンウエハ23の片面側に光源25に接続された石英製光ファイバー26を、他面側に受光部(フォトダイオード)27に接続された石英製光ファイバー28を挿入する。図1に示すように、時間とともにトレンチエッチングが進行すると、トレンチ29は深く掘れるようになり(図1(b)、(c))、トレンチ29は貫通する(図1(d))。トレンチ29が貫通すると、光源25からトレンチ29を通った透過光の光量は図2の(c)〜(d)に示すように急激に増加する。図2は横軸にエッチング時間、縦軸に透過光量をとった関係図であり、図4の終点検出装置で、受光部27で検知した透過光量を目視できるように演算した表示装置に示された関係図である。このように、貫通トレンチ29が形成されるシリコンウエハ23の片面側のトレンチ開口部に光源25を、他面側に受光部27を配置することにより、トレンチ29の貫通完了によってトレンチ29を通して急激に増加する透過光量を、受光部にて検出することにより貫通トレンチエッチングの終点を精度良く検出することができる。   FIGS. 1-2 shows Example 2 concerning the end point detection method in the wet anisotropic etching of this invention. First, as shown in FIG. 4 according to the end point detection apparatus in wet anisotropic etching of the present invention, an etching vessel 21 containing an alkaline etching solution 20 such as tetramethylammonium hydroxide solution is shown in FIG. A wafer carrier 24 on which a silicon wafer 23 bonded to a support substrate 22 made of quartz glass is set is immersed. A quartz optical fiber 26 connected to the light source 25 is inserted on one side of the silicon wafer 23, and a quartz optical fiber 28 connected to a light receiving portion (photodiode) 27 is inserted on the other side. As shown in FIG. 1, as the trench etching progresses with time, the trench 29 becomes deeper (FIGS. 1B and 1C), and the trench 29 penetrates (FIG. 1D). When the trench 29 penetrates, the amount of transmitted light from the light source 25 through the trench 29 increases abruptly as shown in (c) to (d) of FIG. FIG. 2 is a relationship diagram in which the horizontal axis represents the etching time and the vertical axis represents the transmitted light amount, and is shown in the display device that is calculated so that the transmitted light amount detected by the light receiving unit 27 can be visually observed by the end point detection device of FIG. FIG. In this way, by arranging the light source 25 in the trench opening on one side of the silicon wafer 23 in which the through trench 29 is formed and the light receiving unit 27 on the other side, the penetration through the trench 29 is completed and the abrupt passage through the trench 29 is abrupt. By detecting the increasing transmitted light amount at the light receiving portion, the end point of the through trench etching can be detected with high accuracy.

実施例1でも述べたように、シリコンウエハ23を支持基板22に張り合わせるのは、シリコンウエハ面内に格子状に形成された貫通トレンチを形成する場合、貫通トレンチによりウエハから切り離されたチップ片が脱落してしまうのを防ぐためである。また、シリコンウエハを支持基板に張り合わせるのは、例えば厚さ100μmのような薄いウエハのエッチングする場合、ウエハ割れを防いで、ウエハ状態のままで安定に取り扱うためである。   As described in the first embodiment, the silicon wafer 23 is bonded to the support substrate 22 when the through trenches formed in a lattice shape are formed in the silicon wafer surface, and the chip pieces separated from the wafer by the through trenches. This is to prevent falling off. The reason why the silicon wafer is bonded to the support substrate is to prevent the wafer from cracking and to handle it stably in the wafer state when etching a thin wafer having a thickness of, for example, 100 μm.

図5に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例3を示す。(100)面30を表面とするシリコンウエハ23をアルカリ液20(例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム)でエッチングするとシリコンウエハ23の面方位によりエッチング速度に大きな差があるため、(100)面と(111)面の交角に54.7°のテーパー角をもつV字トレンチ29を形成することができる。このようなV字トレンチ29を形成する場合は、図5に示すようにV字トレンチ29の開口部側に受光部側測定部品31を配置し、V字トレンチ底部側に光源側光照射部品32を配置するとよい。このようにすると、受光量の損失を低減することことができ、エッチング終点の検出精度が向上する。   FIG. 5 shows Example 3 according to the end point detection method in wet anisotropic etching of the present invention. When the silicon wafer 23 having the (100) plane 30 as a surface is etched with an alkaline solution 20 (for example, tetramethylammonium hydroxide), there is a large difference in etching rate depending on the plane orientation of the silicon wafer 23. A V-shaped trench 29 having a taper angle of 54.7 ° at the intersection angle of the (111) plane can be formed. In the case of forming such a V-shaped trench 29, as shown in FIG. 5, the light-receiving-unit-side measuring component 31 is disposed on the opening side of the V-shaped trench 29, and the light source-side light irradiation component 32 is disposed on the bottom of the V-shaped trench. It is good to arrange. In this way, the loss of the amount of received light can be reduced, and the detection accuracy of the etching end point is improved.

図6に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例4を示す。石英ガラス製の支持基板22に張り合わせたシリコンウエハ23に貫通するトレンチ29を形成する場合、トレンチ29の開口部側に光源側光照射部品32を配置し、支持基板22の外周縁部側に受光部側測定部品31を配置し、トレンチ29の貫通によって急激に増加する透過光量変化を、トレンチ29を通して支持基板22の外周縁部側に散乱された光を受光部側測定部品31で検知する。この場合は、受光部側測定部品31の位置をウエハ間の外側に固定することができ、トレンチエッチングに及ぼす受光用光ファイバーの影響をなくすことができる。   FIG. 6 shows Example 4 according to the end point detection method in wet anisotropic etching of the present invention. When the trench 29 penetrating the silicon wafer 23 bonded to the quartz glass support substrate 22 is formed, the light source side light irradiation component 32 is disposed on the opening side of the trench 29 and received on the outer peripheral edge side of the support substrate 22. The part-side measuring component 31 is arranged, and the light-receiving part-side measuring component 31 detects a change in the amount of transmitted light that suddenly increases due to the penetration of the trench 29, and the light scattered through the trench 29 toward the outer peripheral edge side of the support substrate 22. In this case, the position of the light receiving unit side measuring component 31 can be fixed to the outside between the wafers, and the influence of the light receiving optical fiber on the trench etching can be eliminated.

図7に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例5を示す。石英ガラス製の支持基板22に張り合わせたシリコンウエハ23に貫通するトレンチ29を形成する場合、トレンチ29の開口部側に受光部側測定部品31を配置し、支持基板12の外周縁部側に光源側光照射部品32を配置し、支持基板12の外周縁部側から光を照射し、トレンチ29の貫通によりトレンチ29底部から入る透過光を、トレンチ14開口部側に設けた受光部側測定部品31にて検出する。この場合は、支持基板の外周縁部側から照射された光はシリコンウエハの面内のすべてに届けられるので、受光部側測定部品31の位置はトレンチ上であれば、どこにあってもエッチング終点を検出できるメリットがある。   FIG. 7 shows Example 5 according to the end point detection method in wet anisotropic etching of the present invention. When the trench 29 penetrating the silicon wafer 23 bonded to the support substrate 22 made of quartz glass is formed, the light receiving unit side measuring component 31 is disposed on the opening side of the trench 29 and the light source is disposed on the outer peripheral edge side of the support substrate 12. A light-receiving-unit-side measuring component in which the side-light-irradiating component 32 is arranged, irradiates light from the outer peripheral edge side of the support substrate 12, and transmits transmitted light that enters from the bottom of the trench 29 through the trench 29. Detect at 31. In this case, since the light irradiated from the outer peripheral edge side of the support substrate is delivered to all within the surface of the silicon wafer, the etching end point is located anywhere on the trench as long as the position of the light receiving side measurement component 31 is on the trench. There is an advantage that can be detected.

図10に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例6を示す。フッ素樹脂でコーティングされた照射用と受光用の光ファイバー2本を石英ガラス製の支持棒に固定して、バッチ式でエッチング処理中のシリコンウエハの一枚を挟むように照射用と受光用の光ファイバーの対向する光軸間を差し込んだものである。エッチング中は、光ファイバー束(プローブ)を上下、左右、振り子運動させることにより、光ファイバ束とトレンチ開口部との正確な位置合わせが必要なく、エッチング(トレンチのウエハ貫通)を検出することが可能である。また光ファイバ束をシリコンウエハ間の一定位置に固定させておくと、光ファイバ自体の立体的な障害の影響を受けて、光ファイバーの近傍と離れたところとで、エッチングむらが生じる恐れがあったが、上下、左右、振り子運動させることによりエッチングむらが解消される利点がある。 FIG. 10 shows Example 6 according to the end point detection method in wet anisotropic etching of the present invention. Two optical fibers for irradiation and reception coated with fluororesin are fixed to a support rod made of quartz glass, and optical fibers for irradiation and reception are sandwiched between the batch-type silicon wafers being etched. Between the opposite optical axes. During etching, the optical fiber bundle (probe) is moved up and down, left and right, and the pendulum is moved so that precise alignment between the optical fiber bundle and the trench opening is not required, and etching (trench penetration through the wafer) can be detected. It is. In addition, if the optical fiber bundle is fixed at a fixed position between the silicon wafers, etching unevenness may occur in the vicinity of the optical fiber and away from the optical fiber due to the three-dimensional obstacle of the optical fiber itself. However, there is an advantage that etching unevenness is eliminated by moving the pendulum up and down, left and right.

図11に、本発明にかかる、測定用光ファイバ束(プローブ)の振り子運動の有無と、貫通トレンチの透過光量との関係を示す。振り子運動がない場合は、図11(a)と図11(c)に示すように、プローブ位置と開口部の位置が正確に合った場合(図11(c)の符号35)には、十分な透過光量が得られ明瞭な光量変化によりエッチング終点を検出できるが、プローブと開口部と位置がずれた場合(図11(c)の符号36)、十分な光量変化が得られず、終点検出が困難である。従って、振り子運動がない場合はプローブとトレンチの位置関係を正確に位置合わせをエッチング前に、精度よくしておくことが重要となる。一方で、プローブに振り子運動を加えた場合は、図11(b)と図11(d)に示すように、プローブとシリコンウエハとの位置合わせをしなくても、透過光量の変化が容易に得られ、明瞭にエッチング終点を検出することができる利点がある。前述の振り子運動としては、プローブとシリコンウエハとを相対的にいずれかまたは両者を移動させることにより実行できるが、シリコンウエハを固定して、プローブに振り子運動させる方法が好ましい。   FIG. 11 shows the relationship between the presence / absence of pendulum movement of the measurement optical fiber bundle (probe) and the amount of light transmitted through the through trench according to the present invention. When there is no pendulum movement, as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (c), when the probe position and the position of the opening are exactly aligned (reference numeral 35 in FIG. 11 (c)), it is sufficient. The end point of etching can be detected by a clear change in the amount of light that is obtained, but if the probe and the opening are misaligned (reference numeral 36 in FIG. 11C), a sufficient change in the amount of light cannot be obtained and the end point is detected. Is difficult. Therefore, when there is no pendulum motion, it is important to accurately align the positional relationship between the probe and the trench before etching. On the other hand, when a pendulum motion is applied to the probe, as shown in FIGS. 11B and 11D, the amount of transmitted light can be easily changed without aligning the probe and the silicon wafer. There is an advantage that the etching end point can be clearly detected. The above-described pendulum movement can be executed by relatively moving either the probe or the silicon wafer or both of them, but a method in which the silicon wafer is fixed and the probe is moved by the pendulum is preferable.

図12に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例7を示す。本発明を用いたバッチ処理(複数ウエハの一括処理)におけるエンドポイント検出例である。この場合は、測定用光ファイバ束(プローブ)37、38、39を、たとえば、複数ウエハの両端と中央との3箇所に配置して終点を検出する。こうすれば、複数ウエハの左端から右端まで、全てのウエハにおいて貫通孔が形成されたことを確認後に、エッチングを終了することができる。   FIG. 12 shows Example 7 according to the end point detection method in wet anisotropic etching of the present invention. It is an example of endpoint detection in batch processing (collective processing of a plurality of wafers) using the present invention. In this case, the measurement optical fiber bundles (probes) 37, 38, and 39 are arranged at, for example, three locations of both ends and the center of a plurality of wafers to detect the end points. In this way, after confirming that through holes have been formed in all wafers from the left end to the right end of the plurality of wafers, the etching can be terminated.

図13に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例8を示す。実施例8では、一枚のウエハの面内数点におけるエンドポイント検出例である。同一ウエハの面内において貫通孔が形成されたことを確認後に、エッチングを終了することができる。実施例7と8は適宜、必要に応じて本発明の適用実施形態を適切に使い分ければよい。
図9は、シリコンウエハ上に格子状に貫通トレンチ(溝)を一面側からエッチングして形成した状態を示す平面図である。このシリコンウエハは予め石英ガラス支持基板(図示せず)に貼り付けられているので、貫通エッチングの終了後に個々のシリコンチップに分離してバラバラになることが防止される。このようなシリコンウエハに対して照射用と受光用の2つの光ファイバー束(プローブ)を差し込んで、ウエハを2つの対向する光ファイバーで挟むような状態にしてエッチングし、貫通トレンチの形成される際の透過光量の変化を検出する際、もし前記照射−受光の2つの光ファイバーの先端の間の光軸がトレンチ開口部と正確に一致するように位置合わせできず、ずれた場合は、光量の変化が少なくなるため、エッチング終点を正確に検出することが難しいこともある。このような場合でも、本発明によれば、照射用および受光用の光ファイバー束を、シリコンウエハに対して平行に上下運動、左右運動、振り子運動させながら、貫通トレンチからの透過光量をモニタリングすることにより、瞬間的ではあるが必ず光ファイバー間の光軸と開口部が一致する場合が生じるので、この一致した瞬間の光量をエッチング中にモニタリングすれば、光ファイバー束とトレンチ開口部との正確な位置合わせは必ずしも必要なく、容易にエッチング終点(トレンチのウエハ貫通)を検出し決定することができる。
FIG. 13 shows Example 8 according to the end point detection method in wet anisotropic etching of the present invention. Example 8 is an example of endpoint detection at several points in the surface of a single wafer. After confirming that the through hole has been formed in the same wafer surface, the etching can be terminated. In Examples 7 and 8, the application embodiments of the present invention may be appropriately used as appropriate.
FIG. 9 is a plan view showing a state in which through trenches (grooves) are formed by etching from one surface side in a lattice shape on a silicon wafer. Since this silicon wafer is bonded in advance to a quartz glass support substrate (not shown), it is prevented that the silicon wafer is separated into individual silicon chips after the through etching is finished. When two optical fiber bundles (probes) for irradiation and light reception are inserted into such a silicon wafer, the wafer is sandwiched between two opposing optical fibers, and etched to form a through trench. When detecting the change in the amount of transmitted light, if the optical axis between the two optical fiber tips of irradiation and reception cannot be aligned so as to exactly match the trench opening, Therefore, it may be difficult to accurately detect the etching end point. Even in such a case, according to the present invention, the amount of light transmitted from the through trench can be monitored while the optical fiber bundle for irradiation and reception is moved up and down, left and right, and pendulum in parallel with the silicon wafer. As a result, the optical axis between the optical fibers and the opening may coincide with each other instantaneously, but if the amount of light at the coincidence is monitored during etching, the optical fiber bundle and the trench opening are accurately aligned. Is not necessarily required, and the etching end point (wafer penetration through the trench) can be easily detected and determined.

透明支持基板に貼り付けられたシリコンウエハの貫通エッチングを示す断面図、Sectional drawing which shows the through etching of the silicon wafer affixed on the transparent support substrate, 貫通エッチングの終点を検出するための透過光量変化を示す関係図、Relationship diagram showing the amount of transmitted light change for detecting the end point of through etching, 従来の反射光を用いるエッチング終点の検出方法を示す断面図、Sectional drawing which shows the detection method of the etching end point using the conventional reflected light, 本発明にかかる湿式異方性エッチングにおける終点検出装置の概略断面図、Schematic sectional view of an end point detection apparatus in wet anisotropic etching according to the present invention, 本発明にかかるシリコンウエハのトレンチ部と透明支持基板の外周縁部とに配置された照射用と受光用光ファイバーの各先端部を示す断面図、Sectional drawing which shows each front-end | tip part of the optical fiber for irradiation arrange | positioned at the trench part of the silicon wafer concerning this invention, and the outer periphery part of a transparent support substrate, 本発明にかかるシリコンウエハのトレンチ部と透明支持基板の外周縁部とに配置された照射用と受光用光ファイバーの各先端部を示す断面図、Sectional drawing which shows each front-end | tip part of the optical fiber for irradiation arrange | positioned at the trench part of the silicon wafer concerning this invention, and the outer periphery part of a transparent support substrate, 本発明にかかるシリコンウエハのトレンチ部と透明支持基板の外周縁部とに配置された受光用と照射用と光ファイバーの各先端部を示す断面図、Sectional drawing which shows each front-end | tip part of the light-receiving, irradiation, and optical fiber arrange | positioned at the trench part of the silicon wafer concerning this invention, and the outer peripheral part of a transparent support substrate, 本発明にかかる半導体装置の製造方法のプロセスステップを示す断面図、Sectional drawing which shows the process step of the manufacturing method of the semiconductor device concerning this invention, 本発明にかかる半導体ウエハの格子状のトレンチが形成されていることを示す平面図、The top view which shows that the lattice-like trench of the semiconductor wafer concerning this invention is formed, 本発明にかかる半導体ウエハを挟む受光用と照射用と光ファイバーを上下、左右に移動させることを示す斜視図、The perspective view which shows moving the optical fiber for light reception, irradiation, and an optical fiber which pinches | interposes the semiconductor wafer concerning this invention up and down, right and left, 測定用の光ファイバーを固定する場合と、移動させる場合における透過光量の変化図の違いを示す図、The figure which shows the difference of the change figure of the transmitted light quantity when the optical fiber for measurement is fixed and when moving, 本発明にかかる複数の半導体ウエハのエッチング終点を正確に検出する際の測定用光ファイバーの配置を示す斜視図、The perspective view which shows arrangement | positioning of the optical fiber for a measurement at the time of detecting correctly the etching end point of the several semiconductor wafer concerning this invention, 本発明にかかる1枚の半導体ウエハ内で、エッチング終点を正確に検出する際の測定用光ファイバーの配置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows arrangement | positioning of the optical fiber for a measurement at the time of detecting correctly an etching end point within one semiconductor wafer concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、23 シリコンウエハ
2、 表面側
3、 MOSゲート領域
4、 裏面側
5、 研磨後の裏面側
6、 フォトレジスト
7、 酸化膜
8、 活性領域
9、22、 支持基板
10、 シール
11、29、 V字状トレンチ
12、 イオン注入
13、 コレクタ層
15、 照射側部品
16、 受光側部品
20、 エッチング液
21、 エッチング槽
24、 ウエハキャリア
25、 光源
26、 光源側光ファイバー
27、 受光部
28、受光部側光ファイバー
30、 (100)面
31、 受光部側測定部品
32、 光源側照射部品。
1, 23 Silicon wafer 2, surface side 3, MOS gate region 4, back surface side 5, polished back surface side 6, photoresist 7, oxide film 8, active regions 9 and 22, support substrate 10, seals 11 and 29, V-shaped trench 12, ion implantation 13, collector layer 15, irradiation side component 16, light receiving side component 20, etching solution 21, etching tank 24, wafer carrier 25, light source 26, light source side optical fiber 27, light receiving unit 28, light receiving unit Side optical fiber 30, (100) surface 31, light receiving unit side measurement component 32, light source side irradiation component.

Claims (16)

透明な支持基板に張り合わせた半導体ウエハからなる被エッチング基板の、少なくとも一枚の前記被エッチング基板の一面側に光源用部品を、他面側に受光部用部品を配置した状態でエッチング槽に浸漬し、トレンチエッチングしながら、形成されたトレンチを経由する前記光源からの透過光量を前記受光部にて測定し、前記トレンチの貫通前後に変化する透過光量変化を検知してトレンチエッチングの終点を検出することを特徴とする湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。 A substrate to be etched consisting of a semiconductor wafer bonded to a transparent support substrate is immersed in an etching tank with a light source component on one side of the substrate to be etched and a light receiving part on the other side. Then, while the trench is being etched, the amount of light transmitted from the light source passing through the formed trench is measured by the light receiving unit, and the end point of the trench etching is detected by detecting the change in the amount of transmitted light that changes before and after the penetration of the trench. A method for detecting an end point in wet anisotropic etching. 前記半導体ウエハがシリコンウエハであることを特徴とする請求項1記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。 2. The end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 1, wherein the semiconductor wafer is a silicon wafer. 前記トレンチエッチングがアルカリ溶液を用いたエッチングであることを特徴とする請求項1または2記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。 3. The end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 1, wherein the trench etching is etching using an alkaline solution. 前記アルカリ溶液が水酸化テトラメチルアンモニウムであることを特徴とする請求項3記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。 The end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 3, wherein the alkaline solution is tetramethylammonium hydroxide. 表面が(100)面のシリコンウエハを用い、水酸化テトラメチルアンモニウム液を用いたエッチング液により、開口部が底部より広いV字形状トレンチを形成することを特徴とする請求項4記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法 5. A wet-type trench according to claim 4, wherein a silicon wafer having a (100) surface is used and a V-shaped trench having an opening wider than the bottom is formed by an etching solution using a tetramethylammonium hydroxide solution. End point detection method in isotropic etching 前記透明な支持基板が石英ガラスまたは透明樹脂であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。 The end point detection method in wet anisotropic etching according to any one of claims 1 to 5, wherein the transparent support substrate is made of quartz glass or transparent resin. 前記光源と受光部は、それぞれ前記半導体ウエハのいずれかの面の近傍に配置される測定点との間を、照射用光ファイバーまたは受光用光ファイバーにより接続されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。 2. The light source and the light receiving unit are connected to a measurement point arranged in the vicinity of one of the surfaces of the semiconductor wafer by an irradiation optical fiber or a light receiving optical fiber, respectively. The end point detection method in wet anisotropic etching as described in any one of Claim 6. 前記光ファイバーが石英製光ファイバーであることを特徴とする請求項7記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。 The end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 7, wherein the optical fiber is a quartz optical fiber. 前記石英製光ファイバーが耐アルカリ性の樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項8記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。 9. The end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 8, wherein the quartz optical fiber is coated with an alkali-resistant resin. 前記光源の波長は、波長400nm乃至2.0μmであることを特徴とする請求項2記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。 The end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 2, wherein the light source has a wavelength of 400 nm to 2.0 µm. 表面が(100)面のシリコンウエハを用いて、V字形状トレンチを形成する際に、前記トレンチの開口部側に受光部を配置し、前記トレンチの底部側に光源を配置すること特徴とする請求項5記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。 When a V-shaped trench is formed using a silicon wafer having a (100) surface, a light receiving portion is disposed on the opening side of the trench and a light source is disposed on the bottom side of the trench. The end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 5. 表面が(100)面のシリコンウエハを用いて、V字形状トレンチを形成する際に、前記トレンチ開口部側に光源を配置し、透明支持基板の外周縁側に受光部を配置することを特徴とする請求項5記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。 When forming a V-shaped trench using a silicon wafer having a (100) surface, a light source is disposed on the trench opening side, and a light receiving unit is disposed on the outer peripheral side of the transparent support substrate. The end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 5. 表面が(100)面のシリコンウエハを用いて、V字形状トレンチを形成する際に、前記トレンチ開口部側に受光部を配置し、透明支持基板の外周縁側に光源を配置することを特徴とする請求項5記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。 When forming a V-shaped trench using a silicon wafer having a (100) surface, a light receiving portion is disposed on the trench opening side, and a light source is disposed on the outer peripheral side of the transparent support substrate. The end point detection method in wet anisotropic etching according to claim 5. 前記照射用および受光用の各光ファイバーと前記シリコンウエハとを相対的に平行な、上下運動、左右運動、振り子運動させながらトレンチエッチングすることを特徴とする請求項7記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。 8. The wet anisotropic etching according to claim 7, wherein the trench etching is performed while causing the irradiation and light receiving optical fibers and the silicon wafer to move relatively parallel, up and down, left and right, and pendulum. End point detection method. 半導体ウエハの一面側に半導体機能領域を形成し、他面側にエッチングマスクを形成後、該一面側に透明支持基板を接着した状態で、前記請求項1記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法により、他面側をV字状にエッチングし、他面側のエッチングマスクの除去後、所要の半導体機能領域形成処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 2. The end point detection in wet anisotropic etching according to claim 1, wherein a semiconductor functional region is formed on one side of the semiconductor wafer, an etching mask is formed on the other side, and a transparent support substrate is bonded to the one side. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: etching a second surface side in a V-shape by a method, and performing a required semiconductor functional region forming process after removing the etching mask on the second surface side. 前記一面側に形成される半導体機能領域がMOSゲート領域であり、前記他面側に形成される半導体機能領域がアノード領域であり、半導体装置が逆阻止IGBTであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The semiconductor functional region formed on the one surface side is a MOS gate region, the semiconductor functional region formed on the other surface side is an anode region, and the semiconductor device is a reverse blocking IGBT. 6. A method for producing a semiconductor device according to 5 .
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