JP2005050997A - Semiconductor element isolation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は複数の半導体回路を形成したウェハを個々の半導体素子に分離する半導体素子分離方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor element separation method for separating a wafer on which a plurality of semiconductor circuits are formed into individual semiconductor elements.
電子機器の小型化、薄型化が進み、電子機器に使用される半導体素子に対してもより一層の薄型化の要求が高まっている。また、複数の半導体素子を積層して一つのパッケージに収納する積層型半導体装置の開発も進められており、薄型化された半導体素子を使用される用途は広まっている。従来の半導体素子の厚みは200〜400μm程度であったが、最近では50μm以下の厚みの半導体素子も作成されるようになって来ている。 As electronic devices become smaller and thinner, there is an increasing demand for further thinning of semiconductor elements used in electronic devices. In addition, development of a stacked semiconductor device in which a plurality of semiconductor elements are stacked and accommodated in a single package has been promoted, and uses of thinned semiconductor elements are widespread. A conventional semiconductor element has a thickness of about 200 to 400 μm, but recently, a semiconductor element having a thickness of 50 μm or less has been produced.
一般的に、半導体素子はウェハ上に複数個の回路を形成する。回路形成面に半導体素子が形成されたウェハは、まずバックグラインド工程にかけられる。バックグラインドでは、ウェハの回路形成面とは反対側の裏面を研削することにより、ウェハの厚みを減少させる。ウェハの厚みを所定の厚みにした後、ウェハはダイシング工程にかけられ、所定の大きさの個々の半導体素子に分離される。 Generally, a semiconductor device forms a plurality of circuits on a wafer. A wafer having a semiconductor element formed on the circuit forming surface is first subjected to a back grinding process. In back grinding, the thickness of the wafer is reduced by grinding the back surface opposite to the circuit forming surface of the wafer. After the wafer has a predetermined thickness, the wafer is subjected to a dicing process and separated into individual semiconductor elements having a predetermined size.
ダイシング工程では高速で回転するダイヤモンド砥粒を含有するダイヤモンドブレードを切削溝であるウェハのスクライブラインに沿って加圧移動させることによって、ウェハを切削し個々の半導体素子に分離する。 In the dicing process, the wafer is cut and separated into individual semiconductor elements by moving a diamond blade containing diamond abrasive grains rotating at high speed along the scribe line of the wafer, which is a cutting groove.
また、特許文献1では、いわゆる先ダイシング法によって、事前にウェハの表面に、あらかじめ有底の溝入れ工程を行ったのち、ウェハをテープに貼り付け、ウェハの裏面を研削することによって、溝と裏面とを連通させることで、素子分離することを開示している。
一般に半導体基板を薄膜に研削するにはバックグラインドが用いられる。バックグラインドは高速で回転する砥石車を半導体基板に垂直に押し当てることで、半導体基板を精密かつ高速に研削する。 In general, back grinding is used to grind a semiconductor substrate into a thin film. Back grinding grinds a semiconductor substrate precisely and at high speed by pressing a grinding wheel that rotates at high speed perpendicularly to the semiconductor substrate.
バックグラインドによって研削されたウェハの裏面には、微細なクラックが生じている。クラックを生じたままにしておくと、クラックの部分を起点として半導体素子に割れが生じる可能性があるといった問題がある。この問題は半導体素子が薄くなればなるほど顕著となってくる。このため、バックグラインドを行った後に、ウェハの裏面に生じたクラックを除去する必要がある。 Fine cracks are formed on the back surface of the wafer ground by back grinding. If the crack is left as it is, there is a problem that the semiconductor element may be cracked starting from the crack. This problem becomes more prominent as the semiconductor element becomes thinner. For this reason, it is necessary to remove cracks generated on the back surface of the wafer after back grinding.
バックグラインドは半導体基板のような脆性材料を単一で研削する場合には有効な技術であるが、金属材料を研削する場合には砥石への目詰まりを起こしやすい。このため、半導体素子内に貫通する金属電極孔を有する半導体基板を研削する場合には、バックグラインドではなくラッピングを用いるケースがある。ラッピングは研磨粉を半導体基板に塗布しながら研磨する技術であるが、研磨粉による粉塵が発生するため、クリーンルームの汚染の懸念があり、又金属孔内に入りこんだ研磨粉の除去がしづらいという問題がある。 Back grinding is an effective technique when a single brittle material such as a semiconductor substrate is ground, but when grinding a metal material, the grindstone is likely to be clogged. For this reason, when grinding a semiconductor substrate having a metal electrode hole penetrating into the semiconductor element, there is a case of using lapping instead of back grinding. Lapping is a technique for polishing while applying polishing powder to a semiconductor substrate. However, since dust is generated by the polishing powder, there is a risk of contamination of the clean room, and it is difficult to remove the polishing powder that has entered the metal hole. There's a problem.
ウェハをダイシング法で切削する場合、ダイシングブレードの厚みに相当するウェハの部分はダイシングブレードによって削り取られる、いわゆるカーフロスが生じるため、この部分のウェハは半導体素子を形成する領域として使用できない。 When a wafer is cut by a dicing method, a portion of the wafer corresponding to the thickness of the dicing blade is scraped off by the dicing blade, so-called kerf loss occurs. Therefore, this portion of the wafer cannot be used as a region for forming a semiconductor element.
また、ダイシング法ではダイシングブレードによって削り取られた部分の周囲には微小なクラック又はチッピングが生じたり、過大な応力が発生するおそれがある、このため半導体素子の周囲部分には所定の幅の禁止領域を設けており、この領域には半導体回路を形成することはできない。 In addition, in the dicing method, there is a possibility that minute cracks or chipping may occur around the portion scraped by the dicing blade, or excessive stress may be generated. A semiconductor circuit cannot be formed in this region.
カーフロスの幅と禁止領域の幅とを合わせると、一つのダイシングラインで最大200乃至300μm程度の無効領域が生じてしまう。この無効領域は半導体素子の面積にかかわらず一定となるので、半導体素子の面積が小さいほど、ウェハ上の無効領域の面積比率が増えてしまう。 When the width of the kerf loss and the width of the forbidden area are combined, an invalid area of about 200 to 300 μm at maximum is generated in one dicing line. Since the invalid area is constant regardless of the area of the semiconductor element, the area ratio of the invalid area on the wafer increases as the area of the semiconductor element decreases.
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、ウェハに形成された半導体素子を効率的に薄膜化し、分離することのできる半導体素子分離方法を提供することを主な目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its main object to provide a semiconductor element isolation method capable of efficiently thinning and isolating semiconductor elements formed on a wafer. .
本発明の素子分離方法では、裏面研削工程の前にあらかじめ、スクライブ部にドライエッチにて基板の表面側にある所定のスクライブ部に有溝のエッチングを行う。その後ウェハ表面に支持基板を貼り付け、ウェハ裏面を研削によって生じるクラックが有溝部に到達しない深さまで研削したのちに、引き続きウェハ裏面をドライエッチにてエッチングすることでスクライブ部の有溝を裏面に連通させる。これによって、半導体素子を個々の素子に分離させると同時に研削時に生ずるクラックを除去する。その後、支持基板上にある個々の半導体素子をダイシングテープへ転写(貼りかえる)することによって、薄膜化されて加工強度の低くなった半導体素子を直接保持することなく、ダイシングテープ上に固定させる。 In the element isolation method of the present invention, grooved etching is performed on a predetermined scribe portion on the surface side of the substrate in advance by dry etching on the scribe portion before the back surface grinding step. After that, a support substrate is attached to the front surface of the wafer, and after grinding the back surface of the wafer to a depth at which cracks caused by grinding do not reach the grooved portion, the grooved surface of the scribe portion is made backside by etching the back surface of the wafer by dry etching. Communicate. As a result, the semiconductor elements are separated into individual elements, and cracks generated during grinding are removed. Thereafter, the individual semiconductor elements on the support substrate are transferred (replaced) to the dicing tape, thereby fixing the thinned semiconductor elements having low processing strength onto the dicing tape without directly holding them.
本発明によれば、ウェハに形成された半導体素子を薄膜化させる個々の半導体素子に分離するほとんどの工程において、支持基板を活用することによってハンドリングに起因する損傷を防止することができ、またバックグラインドで生じた微小なクラックの影響を受けることなく薄膜化させることができる。またダイシングによって発生するチッピングや過度の応力を発生させることなく無効領域の面積を大幅に減少させることによって、ウェハの使用可能な領域を増大することができる。 According to the present invention, in most processes for separating the semiconductor elements formed on the wafer into individual semiconductor elements to be thinned, damage due to handling can be prevented by utilizing the support substrate, and the back surface can be prevented. The film can be made thin without being affected by fine cracks generated in the grind. Further, the usable area of the wafer can be increased by greatly reducing the area of the ineffective area without generating chipping or excessive stress caused by dicing.
次に、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。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1および図2は、本発明の実施の形態1における半導体素子分離方法により半導体素子を分離する工程を示す図である。
(Embodiment 1)
1 and 2 are diagrams showing a process of isolating a semiconductor element by the semiconductor element isolation method according to the first embodiment of the present invention.
まず、図1(a)に示すように、複数の半導体素子が形成されたウェハ2の表面のスクライブ部にレジストマスク4を形成する。次に、ドライエッチングにてスクライブ部のみを所定の深さまでエッチングする。所定の深さとは、半導体素子の厚み(例えば50μm程度)である(図1(b))。
First, as shown in FIG. 1A, a
エッチング後のウェハ2はレジストを除去するアッシング工程によって、レジストがウェハ表面から除去され、スクライブ部にはスクライブ溝6が形成される(図1(c))。
The
スクライブ溝6形成後のウェハ2はワックスあるいは熱剥離粘着材を塗布したテープを用いて、支持基板8に貼り付けられる。支持基板8は次工程以降でのウェハの割れを保護するために、表面を平滑に研磨した基板を選定する必要がある(図1(d))。
The
ウェハ2は、バックグラインド工程にかけられ、図1(e)に示すように所定の厚みまで研削される。ここでいう所定の厚みとは、バックグラインドによって発生する微小なクラックがすでに形成されたスクライブ溝部に到達しない厚みである。例えば、半導体素子の厚みを50μmとするときには、バックグラインド工程では、ウェハ2の厚みを70μm程度とし、残りの20μmは、次のドライエッチングによって除去する。このエッチングはバックサイドエッチングと称される。バックサイドエッチングではウェハ2の裏面をマスクなしで一括エッチングする。これによりウェハ2が所定の厚みにされると自動的にスクライブ溝も裏面から露出し、半導体素子は個々の素子に分離される(図2(f))。
The
バックサイドエッチングによって個々の素子に分離されたウェハ2は、ダイシングテープ10に貼り付けられる(図2(g))。
The
貼り付けた後、支持基板とウェハ2とを加熱する。加熱することによって支持基板とウェハとの間のWAXを溶融させるか、あるいは熱剥離テープならば自己剥離させることによって、半導体素子12を損傷することなく、支持基板8を分離することができる(図2(h))。
After pasting, the support substrate and the
ダイシングテープ10に貼り付けた際に用いた粘着剤が紫外線硬化型粘着材である場合は、半導体素子12を剥離する前に紫外線(UV)が照射させて粘着材を硬化させ、半導体素子が剥離されやすいようにする(図2(i))。
When the adhesive used when affixing to the
(実施の形態2)
図3および図4は、本発明の実施の形態2における半導体素子分離方法により半導体素子を分離する工程を示す図である。
(Embodiment 2)
3 and 4 are diagrams showing a process of isolating a semiconductor element by the semiconductor element isolation method according to the second embodiment of the present invention.
(実施の形態2の構成)
本発明の実施の形態2による半導体素子分離方法は、貫通する金属孔を形成した半導体素子を回路形成した半導体基板を素子分離するにあたり、上述の実施の形態1による半導体素子分離方法において、支持基板貼り付け工程に紫外線自己剥離型粘着材と透明な支持基板と金属との選択性のあるドライエッチを採用したものである。
(Configuration of Embodiment 2)
In the semiconductor element isolation method according to the second embodiment of the present invention, in the semiconductor element isolation method according to the first embodiment described above, when the semiconductor substrate on which the semiconductor element having the penetrating metal hole is formed is isolated, In the attaching process, a dry etching having selectivity between an ultraviolet self-peeling adhesive, a transparent support substrate and a metal is employed.
図3(a)に示すように、あらかじめ貫通電極孔14を形成した半導体素子を複数形成したウェハ2の表面のスクライブ部にレジストマスク4を形成する。次に、ドライエッチングにてスクライブ部のみを所定の深さまでエッチングする。所定の深さとは、貫通電極孔と同等程度の厚み(例えば50μm程度)である(図3(b))。
As shown in FIG. 3A, a resist
エッチング後のウェハ2はレジストを除去するアッシング工程によって、レジストがウェハ表面から除去され、スクライブ部にはスクライブ溝6が形成される(図3(c))。
The etched
図3(c)に示すスクライブ溝形成工程が終了したのち、ウェハ2は支持基板8に紫外線自己剥離粘着材を塗布したテープを用いて貼り付けられる。このときに用いる支持基板はサファイア、石英ガラス、硬化ガラスといった紫外線を透過する材料であり、次工程以降でのウェハの割れを保護するために、表面を平滑に研磨した基板を選定する必要がある(図3(d))。
After the scribe groove forming step shown in FIG. 3C is completed, the
ウェハ2は、バックグラインド工程にかけられ、図3(e)に示すように所定の厚みまで研削される。ここでいう所定の厚みとは、バックグラインドによって発生する微小なクラックがすでに形成されたスクライブ溝部と貫通金属電極孔に到達しない厚みである。例えば、半導体素子の厚みと金属電極孔の厚みを50μmとするときには、バックグラインド工程では、ウェハ2の厚みを70μm程度とし、残りの20μmは、次のドライエッチングによって除去する。このエッチングはバックサイドエッチングと称される(図3(e))。
The
バックグラインドが終えたウェハはその後、バックグラインドによって発生したマイクロクラックを除去することと同時に貫通金属電極孔を露出させるため、ドライエッチにて裏面を一括エッチングする、バックサイドエッチを行う。このドライエッチでは請求項5に示すところのウェハと貫通電極孔を構成する電極材料とに選択性のあるドライエッチを行うことによって貫通電極孔14の形状を維持したまま、露出させることができる。これにより自動的にスクライブ溝も裏面から露出し、半導体素子は個々の素子に分離される(図4(f))。
The wafer after the back grinding is then subjected to back side etching, in which the back surface is collectively etched by dry etching in order to remove the microcracks generated by the back grinding and simultaneously expose the through metal electrode holes. In this dry etching, the wafer and the electrode material constituting the through electrode hole can be selectively etched to maintain the shape of the through
個々の半導体素子の露出した金属電極孔の電気伝導性を向上させるため、スパッタもしくは蒸着法にてメタル層16を形成する(図4(g))。
In order to improve the electrical conductivity of the exposed metal electrode hole of each semiconductor element, the
図4(h)に示すダイシングテープ10に貼り付ける工程が終了したのち、ウェハ2には支持基板側より紫外線を照射することによって、支持基板とウェハとを固定していたテープの粘着力を低下させ、自己剥離させることによって、半導体素子12を損傷させることなく、支持基板から分離することができる(図4(i))。
After the process of attaching to the dicing
なお、ウェハ2と支持基板とを固定する材料として、前記実施の形態1で示した熱剥離粘着材を用いたテープを用いても同様な効果は期待できる。
Note that the same effect can be expected even when the tape using the heat-peeling adhesive material shown in the first embodiment is used as a material for fixing the
ダイシングテープ10に貼り付けた際に用いた粘着剤が紫外線硬化型粘着材である場合は、半導体素子12を剥離する前に紫外線(UV)が照射させて粘着材を硬化させ、半導体素子が剥離しやすいようにする。
When the adhesive used when affixing to the dicing
本発明にかかる半導体素子分離方法は、半導体ウェハに形成された半導体素子を効率的に薄膜化し、分離する際に有用である。 The semiconductor element separation method according to the present invention is useful for efficiently thinning and separating semiconductor elements formed on a semiconductor wafer.
2 ウェハ
4 レジストマスク
6 スクライブ溝
8 支持基板
10 ダイシングテープ
12 半導体素子
14 貫通電極孔
2
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