JP3804011B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造方法に関し、より詳しくは、インクジェットプリンタの記録ヘッドとして形成される半導体デバイスの製造時に、サンドブラストやドライエッチング等の処理により、半導体チップの集積回路内に形成された素子が電気的に破壊されるのを防止するための技術分野に属するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、サーマルインクジェットプリンタの記録ヘッドは、半導体チップの上にヒータ(発熱抵抗体)やその駆動回路を形成し、インク溝やインク供給孔を形成し、各々のヒータの上にインク室となるキャビティを形成した半導体デバイスを製造した後、半導体デバイスの全面にオリフィスプレートを貼り付けて、各々のヒータに相当する位置にインク吐出口となるオリフィス(ノズル)を開孔することにより製造される。
【0003】
ここで、インク溝やインク供給孔は、従来では、フォトレジストを用いてインク溝やインク供給孔以外の領域をマスクし、ヒドラジンや水酸化カリウム(KOH)等のエッチング液を使用して、半導体チップを異方性エッチングすることにより形成されていた。しかし、ヒドラジンは非常に発ガン性が高く、爆発の危険性もあるし、KOHは、非常に強力なエッチング液であるため、レジスト剥離等が発生し、インク溝やインク供給孔以外の領域まで損傷を受ける危険性があるという問題があった。
【0004】
これに対し、レーザ光線やサンドブラスト法によりインク溝やインク供給孔を形成する手法も利用されている。例えば、サンドブラスト法では、インク溝やインク供給孔以外の領域をマスクし、半導体デバイスにアルミナ等の小径の粒子を高速で吹き付けることにより、半導体ウェハ上に形成された複数の半導体チップに同時にインク溝やインク供給孔を形成する。サンドブラスト法であれば、レーザ光線よりもさらに綺麗に、しかも効率的にインク溝やインクやインク供給孔を形成することができるという利点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、サンドブラスト法では、乾燥空気により小径粒子を吹き付けるため、粒子と空気との摩擦により静電気が発生して、半導体チップの表面がチャージアップされ、これにより半導体デバイスが静電破壊される場合があるという問題があった。例えば、前述のサーマルインクジェットプリンタ用の記録ヘッドでは、その製造時に、半導体チップ上に集積回路として形成された駆動回路が静電破壊される場合があるという問題があった。
【0006】
また、前述のサーマルインクジェットプリンタ用の記録ヘッドにおいて、オリフィスは、通常、各々のヒータに相当する位置以外の領域をマスクし、オリフィスプレートをドライエッチングすることにより形成される。しかし、ドライエッチングの場合には、オリフィスを開孔した時に、イオンプラズマ状態の分子が、ヒータの上に形成されている酸化膜上にチャージアップされ、ヒータに接続されている駆動回路が破壊される場合があるという問題があった。
【0007】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解消し、サンドブラストやドライエッチング等の製造時の加工処理により、インクジェットプリンタの記録ヘッドとして形成される半導体チップ上に集積回路として形成された、インク吐出手段を駆動する駆動回路を構成する素子が電気的に破壊されるのを防止することができる構造を備えた半導体デバイスの製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、インクジェットヘッド半導体デバイスの製造方法であって、ウエハ表面に設定されたスクライブライン領域によって区画された複数のチップ部分それぞれに、インク吐出手段と、各インク吐出手段を駆動する駆動回路を構成する集積回路と、各集積回路をそれぞれ被覆する絶縁膜とが少なくとも備えられた半導体ウエハについて、前記半導体ウエハの表面の、前記スクライブライン領域および各チップ部分の所定の領域に金属膜を形成する工程と、前記金属膜を接地した状態で、サンドブラスト法によって前記半導体ウエハを加工して、前記インク吐出手段にインクを供給するためのインク供給路を形成する工程と、前記金属膜のうち、前記スクライブライン領域に対応するスクライブライン金属膜部分を除去するとともに、前記チップ部分を区画するスクライブラインに沿って前記半導体ウエハを切断して、複数のチップ状の前記インクジェットヘッド半導体デバイスに分割する工程とを有し、前記金属膜を形成する工程において形成される前記金属膜は、各チップ部分それぞれにおいて、前記絶縁膜の表面の前記集積回路に対応する領域の少なくとも一部を被覆するとともに、前記集積回路を被覆する金属膜部分から各々対応するチップ部分の端部まで延在して、前記スクライブライン領域に対応する金属膜部分と接続していることを特徴とする半導体デバイスの製造方法を提供する。
【0009】
ここで、前記金属膜は、各チップ部分それぞれにおいて、前記絶縁膜の前記集積回路に対応する領域全体を被覆することが好ましい。
【0010】
前記金属膜を形成する工程において形成される前記金属膜は、さらに、各チップ部分それぞれにおいて、前記集積回路のボンディングパッドを被覆するとともに、前記ボンディングパッドを被覆する金属膜部分から各々対応するチップ部分の端部まで延在して、前記スクライブライン領域に対応する金属膜部分と接続していることが好ましい。
【0011】
なお、前記金属膜を形成する工程は、前記金属膜を形成するとともに、前記複数のチップ部分の外側の前記半導体ウエハの周縁領域に、前記スクライブライン領域を被覆する前記金属膜と接続した接地用電極パッドを形成し、前記サンドブラスト法によって前記インク供給路を形成する際、前記接地用電極パッドを接地することで、前記金属膜を接地することが好ましい。
【0012】
また、前記インク吐出手段は、発熱抵抗体であり、前記金属膜は、前記発熱抵抗体を形成する際、前記発熱抵抗体の形成と同時に、前記発熱抵抗体の材料を用いて形成されていることが好ましい。
【0013】
また、前記金属膜表面を金メッキ処理する工程と、前記金メッキ処理する工程を実施した後、前記金属膜と同時に形成された前記発熱抵抗体の表面を熱酸化処理する工程とを有し、前記金属膜を金メッキ処理する際、前記金属膜のうち、少なくとも前記集積回路領域および前記スクライブライン領域を被覆する部分をマスクして、前記集積回路領域および前記スクライブライン領域を被覆する部分への、金メッキ材料の付着を防止することが好ましい。
【0014】
また、前記金属膜を形成するとともに、前記半導体ウエハの前記集積回路が設けられている側と反対の側の表面を覆う裏面金属膜を形成することが好ましい。
【0015】
なお、前記半導体デバイスは、オリフィス板に設けられたオリフィスからインク滴を吐出するサーマルインクジェットヘッド半導体デバイスであって、前記インク供給路を形成した後、前記半導体ウエハ表面に前記オリフィス板を積層して、ドライエッチング法により前記オリフィス板にオリフィスを穿設する工程を有し、前記ドライエッチング法により前記オリフィスを穿設する際、前記金属膜を接地することを特徴とすることが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明に係る半導体デバイスの製造方法を添付の図面に示す好適実施例に基づいて以下に詳細に説明する。
【0017】
まず、本発明の半導体デバイスの製造方法を適用し、半導体製造技術を利用して製造された半導体デバイスの一実施例として、サーマルインクジェットプリンタの記録ヘッドについて説明する。
【0018】
図1は、本発明に係るサーマルインクジェットプリンタの記録ヘッドの一実施例の構成概略図である。同図に示すように、サーマルインクジェットプリンタの記録ヘッド10は、印字を行う記録素子である個々のオリフィス(ノズル)に対応する発熱抵抗体11(R1,R2,…,Rn)と、その駆動回路12とを備えている。また、駆動回路12は、発熱抵抗体R1,R2,…,Rnに各々対応するドライバトランジスタT1,T2,…,Tnと、その制御回路14とを備えている。
【0019】
ここで、発熱抵抗体R1,R2,…,Rnの一端は共通のグランドGNDに接続され、その他端は、各々対応するドライバトランジスタT1,T2,…,Tnのソースに接続されている。また、ドライバトランジスタT1,T2,…,Tnのドレインは共通の電源VDDに接続され、そのゲートには、制御回路14からの制御信号が各々入力されている。なお、発熱抵抗体R1,R2,…,Rnの素子数は何ら限定されない。
【0020】
記録ヘッド10では、制御回路14の制御により、ドライバトランジスタT1,T2,…,Tnのオンオフが制御される。ドライバトランジスタT1,T2,…,Tnがオンすると、各々対応する発熱抵抗体R1,R2,…,Rnに電流が流れ、発熱抵抗体R1,R2,…,Rnは発熱する。逆に、ドライバトランジスタT1,T2,…,Tnがオフすると、発熱抵抗体R1,R2,…,Rnに電流は流れず、発熱抵抗体R1,R2,…,Rnは発熱しない。
【0021】
続いて、上述するサーマルインクジェットプリンタの記録ヘッドのレイアウト構造について説明する。
【0022】
図2は、図1に示す記録ヘッドの一実施例のレイアウト断面図である。
同図は、本発明の半導体デバイスの製造方法を適用し、半導体製造技術を利用して製造された半導体デバイスの一実施例である、サーマルインクジェットプリンタの記録ヘッド10であって、まず、シリコン基板等の半導体基板15の半導体チップ16の領域の図中中央部に、オリフィスにインクを供給するインク溝18が、半導体基板15の表面を掘り下げるようにして、同図紙面に対して垂直方向に延在するように形成されている。
【0023】
このインク溝18には、インク溝18にインクを供給するために、半導体チップ16の半導体基板15の裏面とインク溝18とを連通する複数個のインク供給孔(貫通孔)20が、インク溝18の延在方向に所定の間隔で開孔(穿孔)されている。なお、支持フレーム22は、半導体チップ16を配置するための支持部材であり、この支持フレーム22には、インク供給孔20を介して半導体チップ16の半導体基板15の表側面に形成されたインク溝18にインクタンク(図示省略)から供給されたインクを供給するインク溝(またはインク供給孔)24が形成されている。
【0024】
また、インク溝18を挟んで図中左右対称の位置に、インク溝18に沿って複数個のオリフィス26が等間隔で交互に配置された2列のオリフィス列を備えている。個々のオリフィス26は中空円形状で、半導体チップ16の上に積層されたポリイミド等からなるオリフィスプレート28に形成されている。オリフィス列は、例えば360npi(ノズル/インチ)の場合には1列当り約71μmのピッチでオリフィス26が紙面と垂直方向に配置され、2列で合計720npiの解像度を実現可能である。
【0025】
半導体チップ16の半導体基板15の上部で、かつオリフィス列の下部には、個々のオリフィス26からのインクの吐出を制御する発熱抵抗体11が形成されている。また、インク溝18を中心として、オリフィス列よりも外側の半導体チップ16(半導体基板15)の表面には、個々の発熱抵抗体11(R1,R2,…,Rn)を駆動する駆動回路12が形成され、半導体チップ16の表面とオリフィスプレート28との間には、インク溝18から各オリフィス26にインクを供給するインク流路を形成する隔壁30が形成されている。
【0026】
インクは、インクタンクから、支持フレーム22のインク溝24を通り、半導体チップ16(半導体基板15)に開孔されたインク供給孔20を介して半導体チップ16(半導体基板15)の表面のインク溝18に供給され、隔壁30によって形成されたインク流路を介して、インク溝18の両側に形成されたオリフィス列に分配される。そして、駆動回路12により、画像データに応じて個々の発熱抵抗体11(R1,R2,…,Rn)が制御され、各々対応するオリフィス26から所定量のインクが吐出される。
【0027】
次に、図3を参照して、本発明の半導体デバイスの製造方法を適用し、半導体製造技術を利用して製造された半導体デバイスについてさらに詳細に説明する。
【0028】
図3は、本発明の半導体デバイスの一実施例を概念的に示す平面図である。
同図は、図2に示すサーマルインクジェットプリンタの記録ヘッド10の半導体チップが複数個形成された半導体ウェハ34を概念的に示したものである。なお、図2では、記録ヘッド10は2列のオリフィス列を備えているが、説明を容易にするために、図3では、図1に示す記録ヘッド10のように、1列のオリフィス列のみを備えるものとする。
【0029】
同図に示すように、本発明の半導体デバイスは、個々の半導体チップの状態では、金属膜36が駆動回路12の領域の上層に被覆され、半導体チップ16の端部まで延在するように形成されている。すなわち、金属膜36は、駆動回路12の上層の被覆領域36aおよび延在領域36bによって構成される。また、図示例の場合には、さらに、金属膜36がボンディングパッド38の上層にも被覆され、同じく半導体チップ16の端部まで延在するように形成されている。すなわち、金属膜36は、さらに、ボンディングパッド38の上層の被覆領域36cおよび延在領域36dによっても構成される。なお、ボンディングパッド38の上層に被覆される被覆領域36cおよび半導体チップ16の端部まで形成された延在領域36bの金属膜36は、必要に応じて適宜設ければよい。
【0030】
一方、半導体ウェハ34の状態では、金属膜36がさらに個々の半導体チップ16間の領域(スクライブライン)40に沿って被覆され、ライン領域36eを形成し、全ての半導体チップ16の端部まで延在するように形成された金属膜36の延在領域36bおよび36dが、スクライブライン40上に形成された金属膜36のライン領域36eにより互いに接続されている。また、半導体ウェハ34の周縁部で半導体チップ16以外の領域には同じ金属膜で接地用パッド42が形成され、スクライブライン40に沿って被覆された金属膜36と接続されている。
【0031】
半導体ウェハ34上に形成された全ての半導体チップ16は、製造プロセスの終了後、スクライブライン40で切り離され、個々の半導体チップ16に分離される。この時、半導体ウェハ34の状態の時にスクライブライン40上に形成されたライン領域36eの金属膜36は、個々の半導体チップ16の状態に分離された時には除去される。この結果、個々の半導体チップ16には、駆動回路12の上層に被覆された被覆領域36aおよび半導体チップ16の端部まで延在するように形成された延在領域36bや、ボンディングパッド38の上層に被覆された被覆領域36cおよび半導体チップ16の端部まで形成された延在領域36dの金属膜36だけが残ることになる。
【0032】
なお、金属膜36は、駆動回路12の全面(全被覆領域36a)を被覆しても良いし、必要に応じて、その一部を被覆していなくてもよい。例えば、駆動回路12の全領域から静電容量が回路に影響を与える等電気回路上問題となる部分を除いた一部のみを金属膜36で被覆しても良い。また、各々の半導体チップ16において、駆動回路12およびボンディングパッド38の上層に被覆された両方の金属膜36(被覆領域36aおよび36c)から、スクライブライン40上に形成された金属膜36(ライン領域36e)まで各々延長(延在)させてもよいし、これらの金属膜36を半導体チップ16上で接続して、スクライブライン40上の金属膜36まで1本以上延長させるようにしてもよい。
【0033】
本発明において用いられる金属膜36としては、後述する半導体デバイスの製造プロセスの容易化の点から、発熱抵抗体11を形成する材料となる公知の金属、例えばTaSiO等や、発熱抵抗体11と駆動回路12とを接続する導線の材料となる公知の金属、例えばNi等を挙げることができるが、この他、例えば、Al,W,Ti,Mo,Ta,Pt,Au等の、通常の半導体製造プロセスで用いられる金属またはその合金等が全て使用可能である。なお、これらの金属は、単独で用いても良いし、複数組み合せて、例えば複数積層して用いても良い。
また、本発明において、金属膜36の膜厚は、特に限定的ではないが、10nm(100Å)以上で10μm以下であるのが好ましく、より好ましくは、0.1μm(100nm)〜1μmである。
なお、金属膜36と、駆動回路12やボンディングパッド38との間には、少なくとも何らかの絶縁膜が介在しているのはもちろんである。この絶縁膜としては、電気的に絶縁できればどのようなものでも良いが、例えば、SiO2 ,SiN,ホウケイ酸ガラス、ポリイミドなど半導体デバイスに良く使用されるものを挙げることができる。
【0034】
以下、図4に示すインクジェットプリンタの記録ヘッドとして形成される半導体デバイスの製造プロセスを示すフローチャートならびに図5(a)〜(d)および図6(a)〜(b)に示す半導体デバイスの製造プロセスの工程図を参照しながら、本発明の半導体デバイスの製造方法について説明する。図5(a)〜(d)は、それぞれ、図4に示す製造プロセスのフローチャートのステップS1,S4,S6およびS8における図3のA−A線断面図であり、図6(a)〜(b)は、それぞれ、図4に示す製造プロセスのフローチャートのステップS1およびS3における図3のB−B線断面図である。
【0035】
まず、ステップS1において、半導体ウェハ34の状態の半導体デバイスにおいて、半導体製造技術を利用して、図5(a)および図6(a)に示すように半導体基板15上の各々の半導体チップ16の領域に駆動回路12を形成する。
この後、図5(a)に示すように、駆動回路12上およびその周辺部上には、例えばTEOS層などの駆動回路12の保護層44が形成され、さらに、駆動回路12の両側には、駆動回路12からの、例えばAl配線46が形成される。
【0036】
続いて、ステップS2において、発熱抵抗体11を形成する。例えば半導体ウェハ34の全面に、発熱抵抗体11の材料である金属膜、例えばTaSiO層37aと、発熱抵抗体11と駆動回路12とを接続する導線の材料である金属膜、例えばNi層37bとからなる2層の金属膜36を被覆し、発熱抵抗体形成用のマスクを用いて、2層の金属膜36をフォトエッチングする。2層の金属膜36の内の導線の材料であるNi層37bのみを除去した領域が発熱抵抗体11の領域となる(図5(b)参照)。
【0037】
ここで、本実施例では、発熱抵抗体形成用のマスクのパターンを変更して、2層の金属膜36をエッチングする。その結果、図6(b)に示すように、発熱抵抗体11の領域とは独立して、駆動回路12の上層にも発熱抵抗体11と同じTaSiO層37a/Ni層37bの2層の金属膜36が被覆される(ステップS3)。なお、図6(b)では、駆動回路12の最上層の保護層44は、図示が省略されている。また、駆動回路12の上層の金属膜36は、半導体チップ16の端部まで形成され、延在領域36bとなり、スクライブライン40を介して、半導体ウェハ34上の全ての半導体チップ16の間で互いに接続される。
【0038】
また、発熱抵抗体11を形成する時同時にこの同じフォトエッチング工程で、各々の半導体チップ16上に形成されたボンディングパッド38(Al配線46)の上層にも2層の金属膜36(被覆領域36c)を被覆する(図5(b)参照)。この場合、少なくともグランド端子に相当するボンディングパッド38の上層に被覆された金属膜36(の被覆領域36c)は、半導体チップ16の端部まで延在して、延在領域36dを形成し、スクライブライン40上に被覆された金属膜36(ライン領域36e)に接続するようにする。
【0039】
また、同時にこの同じフォトエッチング工程で、半導体ウェハ34の周縁部で半導体チップ16以外の領域に接地用パッド42(図3参照)を形成する。この接地用パッド42も、同じくスクライブライン40上に被覆される2層の金属膜36に接続するようにする。なお、接地用パッド42の個数は制限されず、1つ以上であれば何個でもよい。
【0040】
このように、発熱抵抗体や導体形成用の金属膜36を利用することにより、製造工程を増やすことなく、駆動回路12やボンディングパッド38等の上層に金属膜36を被覆することができる。なお、発熱抵抗体や導体用の材料は上記実施例に限定されず、他の材料を使用してもよい。また、発熱抵抗体11や導体の形成工程と駆動回路12の上層の金属膜36の形成工程とを別工程としてもよい。この場合、発熱抵抗体や導体用の材料と駆動回路12上層の金属膜36の材料とを別々にすることができるという利点がある。
【0041】
発熱抵抗体や導体用の材料と駆動回路12上層の金属膜36の材料とを別々とした場合、駆動回路12などの上層に被覆する金属膜36としては、例えば、Al,W,Ti,Mo,Ta,Pt等の、通常の半導体製造プロセスで用いられる金属またはその合金等が全て使用可能である。また、金属膜36は、駆動回路12の上層の全体を被覆してもよいし、あるいは、必要に応じて部分的に被覆してもよい。
【0042】
また、発熱抵抗体用を除く、駆動回路12やボンディングパッド38の上層(被覆領域36aや36c)に、スクライブライン40の上(ライン領域36e)に、駆動回路12およびボンディングパッド38からスクライブライン40まで延在するように形成される(延在領域36bや36dの)金属膜36は、2層膜に限定されず、1層膜でもよいし、3層以上の何層膜でもよい。例えば、発熱抵抗体用を除く、駆動回路12やボンディングパッド38の上層に、スクライブライン40上に、駆動回路12およびボンディングパッド38からスクライブライン40まで延在するように形成される金属膜36をTaSiOのみの1層膜としてもよい。
【0043】
続いて、図5(b)に示すように、電解/無電解メッキ法により、各々の半導体チップ16のボンディングパッド38および接地用パッド42に金メッキ処理を施す(S4)。これにより、次の熱酸化の工程の際に、ボンディングパッド38および接地用パッド42が酸化されるのを防ぎ、その導電性を保持することができる。なお、各々の半導体チップ16のボンディングパッド38および接地用パッド42以外の領域をマスクしてから金メッキ処理を施すのが好ましい。
【0044】
マスクせずに金メッキ処理を施した場合、ボンディングパッド38および接地用パッド42はもちろん、駆動回路12やスクライブライン40上の金属膜36の上にも金メッキが施され、金メッキ液の使用量が飛躍的に増加する。従って、前述のようにマスクすることにより、金メッキ液の使用量を大幅に削減することができる。なお、発熱抵抗体11と駆動回路12とを接続するNi導線(37b)の上にも金メッキ処理を施すようにしてもよい。こうすれば、導線の抵抗値を下げることが可能となる。
【0045】
続いて、発熱抵抗体11の表面を熱酸化処理する(S5)。その結果、発熱抵抗体11の表面には電気的な絶縁被膜11aが形成される。この絶縁被膜11aは、非常に強度に優れ、インクに対する耐蝕性を備えている。このため、通常のサーマルインクジェットプリンタの記録ヘッドでは必要である、耐キャビテーションや耐蝕性を目的とする保護層を不要とすることができ、投入エネルギの低減等を図り、小型で、かつ熱効率の高い記録ヘッドを実現することができる。
【0046】
続いて、図5(c)に示すように、サンドブラスト法により、半導体ウェハ34(半導体基板15)の表側面および/または裏側面から、インク供給孔20となる領域の半導体チップ16の半導体基板15を掘削して、インク溝18を形成する加工工程を行うと共に、半導体チップ16(の半導体基板15)の表裏を貫通するインク供給孔20を開孔(穿孔)する加工工程を行う(S6)。
その後、図5(d)に示すように、半導体チップ16の表面に隔壁30を形成して、発熱抵抗体11の上にインク室31となるキャビティを形成した半導体ウェハ34(半導体チップ16)の表面にオリフィスプレート28を貼り付け(S7)、ドライエッチングにより、オリフィス26を開孔(穿孔)する加工工程を行う(S8)。
【0047】
ここで、本発明では、サンドブラスト法によってインク溝18を形成する時やインク供給孔20を開孔する時、および、ドライエッチングによりオリフィス26を開孔する時などの加工処理時、半導体ウェハ34上に形成された接地用パッド42を介して、駆動回路12、ボンディングパッド38および接地用パッド42の上層に被覆された金属膜36を電気的にグランドに接続(接地)し、電荷をグランドに逃がすことができる。これにより、本発明によれば、駆動回路12が電気的に破壊されるのを未然に防止することができる。
【0048】
本発明の半導体デバイスの製造方法は、基本的に以上のようなものである。
なお、本発明の半導体デバイスの製造方法においては、サンドブラスト法によってインク溝18を形成する前やインク供給孔20を開孔する前や、またドライエッチングによりオリフィス26を開孔する前等の加工処理前に、半導体ウエハ34の各半導体チップ16の駆動回路12が形成されている表面側に金属膜36を設けているが、本発明はこれに限定されず、図7に示すように、表面側の金属膜36に加え、半導体ウエハ34(半導体基板15)の裏面側にも金属膜50を設けるのが好ましい。なお、裏面側に設けられる金属膜50は、金属膜36と同じ構成であっても、異なっていても良い。
この場合には、金属膜50は、半導体ウエハ34(半導体基板15)の裏面側の全面に設けるのが良い。
【0049】
このように駆動回路12が形成された半導体ウエハ34の表裏両面に金属膜36および50を形成した後に、サンドブラスト法によるインク溝18の形成やインク供給孔20の穿孔、またドライエッチングによるオリフィス26の開孔等の加工処理工程を行うと、仮に、加工処理によって静電気が発生したとしても、表面のみの片面金属膜36の被覆の場合よりも発生した電荷をさらに効率良くグランド(接地)に流すことができるので、より確実に、駆動回路12の静電破壊を防止することができる。
なお、インク溝18やインク供給孔20やオリフィス26の加工処理後には、半導体ウエハ34の裏面に形成された金属膜50を、例えば、ドライまたはウエットエッチング等の処理によって、除去しておくのが好ましい。表面側の金属膜36についても、加工処理後、不要な部分は、同様なエッチング等の処理により除去しても良いのは、もちろんである。
【0050】
なお、半導体チップ16の半導体基板15の掘削および穿孔等の加工処理は、サンドブラスト法により、半導体チップ16の一方の側の面、すなわち、表側面または裏側面のどちらか一方から開孔してもよいし、両側面から同時もしくは半導体チップの一方の側の面から途中まで開孔し、続いて他方の側の面から完全に開孔するようにしてもよい。
【0051】
また、本発明は、モノクロおよびカラーの違いを問わず、半導体デバイスを利用するサーマルインクジェットプリンタ用の記録ヘッドに適用可能である。この場合、トップシュータ型(フェイスインクジェット)、サイドシュータ型(エッジインクジェット)等の従来公知の各種の記録ヘッド構造はいずれも利用可能である。また、オリフィス列は何列としてもよいし、その記録素子数にも何ら制限はない。
【0052】
また、本発明は、上記実施例のように、加熱によりインクを吐出するサーマル方式のインクジェットプリンタの記録ヘッドの製造方法に限定されるのではなく、ピエゾ素子や静電力等を用いてダイアフラム(振動板)を振動させてインクを吐出する圧力方式等の従来公知の各種方式のインクジェットプリンタの製造方法に適用可能である。なお、本発明では、サーマル方式の発熱抵抗体や圧力方式のピエゾ素子等をまとめてインク吐出手段と表現する。
【0053】
さらに、本発明は、インクジェットプリンタの記録ヘッドの製造方法に限定されず、製造時の処理により、半導体チップ上に集積回路として形成された素子が電気的に破壊される可能性のある半導体デバイスの製造方法には同じように適用可能である。
以上、本発明の半導体デバイスの製造方法について、種々の実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【0054】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、半導体ウェハ上に形成された接地用パッドを介して、集積回路やボンディングパッドの上層に形成された金属膜を接地し、半導体製造プロセスの処理工程を施すようにしたものである。
これにより、本発明によれば、サンドブラストやドライエッチング等の加工処理工程により、半導体デバイスの集積回路に形成された素子が電気的に破壊されるのを防止することができ、半導体デバイスの製造歩留りの向上を図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体デバイスの製造方法を用いて製造されたサーマルインクジェットプリンタの記録ヘッドの一実施例の構成概略図である。
【図2】 図1に示す記録ヘッドの一実施例のレイアウト断面図である。
【図3】 本発明の半導体デバイスの製造方法を用いて製造された半導体デバイスの一実施例を概念的に示す平面図である。
【図4】 本発明の半導体デバイスの製造方法の各工程を表す一実施例のフローチャートである。
【図5】 (a)〜(d)は、それぞれ本発明の半導体デバイスの製造方法の各工程の半導体デバイスの一実施例のA−A線断面を表す工程図である。
【図6】 (a)および(b)は、それぞれ本発明の半導体デバイスの製造方法の各工程の半導体デバイスの一実施例のB−B線断面を表す工程図である。
【図7】 本発明の半導体デバイスの製造方法の別の一工程の半導体デバイスの一実施例の他の断面を表す工程図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention provides a semiconductor device.SusMore specifically, with respect to the manufacturing method, at the time of manufacturing a semiconductor device formed as a recording head of an ink jet printer, an element formed in the integrated circuit of the semiconductor chip is electrically destroyed by processing such as sandblasting or dry etching. It belongs to the technical field for preventing this.
[0002]
[Prior art]
For example, a recording head of a thermal ink jet printer has a heater (heating resistor) and its drive circuit formed on a semiconductor chip, an ink groove and an ink supply hole, and a cavity serving as an ink chamber above each heater. After the semiconductor device having the above structure is manufactured, an orifice plate is attached to the entire surface of the semiconductor device, and an orifice (nozzle) serving as an ink discharge port is opened at a position corresponding to each heater.
[0003]
Here, the ink groove and the ink supply hole are conventionally made by using a photoresist to mask areas other than the ink groove and the ink supply hole, and using an etching solution such as hydrazine or potassium hydroxide (KOH) to form a semiconductor. The chip was formed by anisotropic etching. However, hydrazine has a very high carcinogenic potential, and there is a danger of explosion, and KOH is a very strong etching solution, so that resist peeling occurs, and even areas other than ink grooves and ink supply holes There was a problem of risk of damage.
[0004]
On the other hand, a method of forming an ink groove or an ink supply hole by a laser beam or a sandblast method is also used. For example, in the sandblasting method, areas other than ink grooves and ink supply holes are masked, and small diameter particles such as alumina are sprayed onto a semiconductor device at high speed, so that ink grooves are simultaneously applied to a plurality of semiconductor chips formed on a semiconductor wafer. And ink supply holes are formed. The sandblasting method has the advantage that the ink grooves, ink, and ink supply holes can be formed more cleanly and efficiently than the laser beam.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the sandblasting method, small-sized particles are blown by dry air, so that static electricity is generated due to friction between the particles and air, and the surface of the semiconductor chip is charged up, which may cause electrostatic breakdown of the semiconductor device. There was a problem. For example, the above-described recording head for a thermal ink jet printer has a problem in that a drive circuit formed as an integrated circuit on a semiconductor chip may be electrostatically destroyed during its manufacture.
[0006]
In the recording head for the thermal ink jet printer described above, the orifice is usually formed by masking an area other than the position corresponding to each heater and dry etching the orifice plate. However, in the case of dry etching, when the orifice is opened, molecules in the ion plasma state are charged up on the oxide film formed on the heater, and the drive circuit connected to the heater is destroyed. There was a problem that sometimes.
[0007]
  An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an ink formed as an integrated circuit on a semiconductor chip formed as a recording head of an ink jet printer by processing during manufacturing such as sandblasting or dry etching. Semiconductor device having a structure capable of preventing electrical destruction of elements constituting a drive circuit for driving ejection meansSusIt is to provide a manufacturing method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention provides:Ink jet head semiconductor device manufacturing method, integrated circuit comprising ink discharge means and drive circuit for driving each ink discharge means on each of a plurality of chip portions partitioned by a scribe line region set on a wafer surface And a step of forming a metal film in a predetermined region of the scribe line region and each chip portion on the surface of the semiconductor wafer for a semiconductor wafer provided with at least an insulating film covering each integrated circuit, and Processing the semiconductor wafer by a sandblast method with the metal film grounded to form an ink supply path for supplying ink to the ink discharge means; and in the scribe line region of the metal film While removing the corresponding scribe line metal film part, the chip part Cutting the semiconductor wafer along a dividing scribe line and dividing the semiconductor wafer into a plurality of chip-shaped inkjet head semiconductor devices, and the metal film formed in the step of forming the metal film, Each chip portion covers at least a part of a region corresponding to the integrated circuit on the surface of the insulating film, and extends from the metal film portion covering the integrated circuit to the end of the corresponding chip portion. And providing a method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is connected to a metal film portion corresponding to the scribe line region.
[0009]
  Here, the metal film preferably covers the entire region of the insulating film corresponding to the integrated circuit in each chip portion.
[0010]
  The metal film formed in the step of forming the metal film further covers the bonding pad of the integrated circuit in each chip part, and the corresponding chip part from the metal film part covering the bonding pad. It is preferable to extend to the end of the metal film and to be connected to the metal film portion corresponding to the scribe line region.
[0011]
  The step of forming the metal film includes forming the metal film and grounding the peripheral region of the semiconductor wafer outside the plurality of chip portions connected to the metal film covering the scribe line region. When the electrode pad is formed and the ink supply path is formed by the sandblast method, it is preferable that the metal film is grounded by grounding the ground electrode pad.
[0012]
  Further, the ink discharge means is a heating resistor, and the metal film is formed using the material of the heating resistor simultaneously with the formation of the heating resistor when the heating resistor is formed. It is preferable.
[0013]
  A step of performing a gold plating process on the surface of the metal film; and a step of performing a thermal oxidation process on a surface of the heating resistor formed at the same time as the metal film after performing the gold plating process. When the film is subjected to gold plating, at least a portion covering the integrated circuit region and the scribe line region is masked in the metal film, and a gold plating material is applied to a portion covering the integrated circuit region and the scribe line region. It is preferable to prevent the adhesion of.
[0014]
  In addition, it is preferable to form a back metal film that forms the metal film and covers the surface of the semiconductor wafer opposite to the side on which the integrated circuit is provided.
[0015]
  The semiconductor device is a thermal inkjet head semiconductor device that discharges ink droplets from an orifice provided on an orifice plate, and the orifice plate is laminated on the surface of the semiconductor wafer after forming the ink supply path. Preferably, the method includes a step of forming an orifice in the orifice plate by a dry etching method, and the metal film is grounded when the orifice is formed by the dry etching method.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Semiconductor device according to the present inventionSusThe manufacturing method will be described in detail below on the basis of preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[0017]
  First, the present inventionApplied semiconductor device manufacturing method, manufactured using semiconductor manufacturing technologyAs an example of the semiconductor device, a recording head of a thermal ink jet printer will be described.
[0018]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a recording head of a thermal ink jet printer according to the present invention. As shown in the figure, a recording head 10 of a thermal ink jet printer includes heating resistors 11 (R1, R2,..., Rn) corresponding to individual orifices (nozzles) which are recording elements that perform printing, and driving circuits thereof. 12. The drive circuit 12 includes driver transistors T1, T2,..., Tn corresponding to the heating resistors R1, R2,.
[0019]
Here, one end of each of the heating resistors R1, R2,..., Rn is connected to a common ground GND, and the other end is connected to the source of each corresponding driver transistor T1, T2,. The drains of the driver transistors T1, T2,..., Tn are connected to a common power supply VDD, and control signals from the control circuit 14 are input to the gates thereof. The number of elements of the heating resistors R1, R2,..., Rn is not limited at all.
[0020]
In the recording head 10, on / off of the driver transistors T 1, T 2,. When the driver transistors T1, T2,..., Tn are turned on, current flows through the corresponding heating resistors R1, R2,..., Rn, and the heating resistors R1, R2,. Conversely, when the driver transistors T1, T2,..., Tn are turned off, no current flows through the heating resistors R1, R2,..., Rn, and the heating resistors R1, R2,.
[0021]
Next, the layout structure of the recording head of the above-described thermal ink jet printer will be described.
[0022]
  FIG. 2 is a layout sectional view of an embodiment of the recording head shown in FIG.
  The figure shows the present invention.Applied semiconductor device manufacturing method, manufactured using semiconductor manufacturing technologySemiconductor devicesAn example,In the recording head 10 of the thermal ink jet printer, first, an ink groove 18 for supplying ink to the orifice is formed on the surface of the semiconductor substrate 15 in the center of the region of the semiconductor chip 16 of the semiconductor substrate 15 such as a silicon substrate. It is formed so as to extend in a direction perpendicular to the paper surface of the figure so as to dig up.
[0023]
In order to supply ink to the ink groove 18, a plurality of ink supply holes (through holes) 20 that connect the back surface of the semiconductor substrate 15 of the semiconductor chip 16 and the ink groove 18 are provided in the ink groove 18. 18 holes are formed at predetermined intervals (perforated). The support frame 22 is a support member for placing the semiconductor chip 16, and the support frame 22 has ink grooves formed on the front side surface of the semiconductor substrate 15 of the semiconductor chip 16 through the ink supply holes 20. An ink groove (or ink supply hole) 24 for supplying ink supplied from an ink tank (not shown) is formed in 18.
[0024]
In addition, two orifice rows in which a plurality of orifices 26 are alternately arranged at equal intervals along the ink groove 18 are provided at symmetrical positions in the drawing with the ink groove 18 interposed therebetween. Each orifice 26 has a hollow circular shape, and is formed on an orifice plate 28 made of polyimide or the like laminated on the semiconductor chip 16. For example, in the case of 360 npi (nozzle / inch), the orifices 26 are arranged in a direction perpendicular to the paper surface at a pitch of about 71 μm per row, and a total resolution of 720 npi can be realized in two rows.
[0025]
A heating resistor 11 that controls the ejection of ink from each orifice 26 is formed above the semiconductor substrate 15 of the semiconductor chip 16 and below the orifice row. A drive circuit 12 for driving individual heating resistors 11 (R1, R2,..., Rn) is formed on the surface of the semiconductor chip 16 (semiconductor substrate 15) outside the orifice row with the ink groove 18 as the center. A partition wall 30 is formed between the surface of the semiconductor chip 16 and the orifice plate 28 to form an ink flow path for supplying ink from the ink groove 18 to each orifice 26.
[0026]
The ink passes from the ink tank through the ink groove 24 of the support frame 22 and passes through the ink supply hole 20 formed in the semiconductor chip 16 (semiconductor substrate 15), thereby forming an ink groove on the surface of the semiconductor chip 16 (semiconductor substrate 15). 18 and distributed to orifice rows formed on both sides of the ink groove 18 through an ink flow path formed by the partition wall 30. The individual heating resistors 11 (R1, R2,..., Rn) are controlled by the drive circuit 12 according to the image data, and a predetermined amount of ink is ejected from the corresponding orifices 26 respectively.
[0027]
  Next, referring to FIG.Applied semiconductor device manufacturing method, manufactured using semiconductor manufacturing technologyThe semiconductor device will be described in further detail.
[0028]
FIG. 3 is a plan view conceptually showing an embodiment of the semiconductor device of the present invention.
This figure conceptually shows a semiconductor wafer 34 on which a plurality of semiconductor chips of the recording head 10 of the thermal ink jet printer shown in FIG. 2 are formed. In FIG. 2, the recording head 10 includes two orifice arrays. However, for ease of explanation, FIG. 3 shows only one orifice array as in the recording head 10 shown in FIG. Shall be provided.
[0029]
As shown in the figure, the semiconductor device of the present invention is formed such that, in the state of individual semiconductor chips, the metal film 36 is covered with the upper layer of the region of the drive circuit 12 and extends to the end of the semiconductor chip 16. Has been. That is, the metal film 36 is configured by the upper covering region 36 a and the extending region 36 b of the driving circuit 12. Further, in the illustrated example, the metal film 36 is also covered on the bonding pad 38 and is formed so as to extend to the end of the semiconductor chip 16. In other words, the metal film 36 is further constituted by a covering region 36c and an extending region 36d, which are upper layers of the bonding pad 38. Note that the covering region 36c covered with the upper layer of the bonding pad 38 and the metal film 36 of the extending region 36b formed up to the end of the semiconductor chip 16 may be provided as needed.
[0030]
On the other hand, in the state of the semiconductor wafer 34, the metal film 36 is further covered along the region (scribe line) 40 between the individual semiconductor chips 16 to form a line region 36 e and extend to the ends of all the semiconductor chips 16. The extending regions 36 b and 36 d of the metal film 36 formed so as to exist are connected to each other by the line region 36 e of the metal film 36 formed on the scribe line 40. A grounding pad 42 is formed of the same metal film on the peripheral edge of the semiconductor wafer 34 other than the semiconductor chip 16 and is connected to the metal film 36 covered along the scribe line 40.
[0031]
All the semiconductor chips 16 formed on the semiconductor wafer 34 are separated by the scribe line 40 after the manufacturing process is finished, and separated into individual semiconductor chips 16. At this time, the metal film 36 in the line region 36e formed on the scribe line 40 in the state of the semiconductor wafer 34 is removed when it is separated into the state of the individual semiconductor chips 16. As a result, each semiconductor chip 16 includes a covering region 36 a covered with the upper layer of the driving circuit 12, an extended region 36 b formed so as to extend to the end of the semiconductor chip 16, and an upper layer of the bonding pad 38. Only the metal film 36 of the covering region 36c covered with the semiconductor layer 16 and the extending region 36d formed up to the end of the semiconductor chip 16 remain.
[0032]
Note that the metal film 36 may cover the entire surface of the drive circuit 12 (the entire coating region 36a), or may not cover a part thereof as necessary. For example, only a part of the entire area of the drive circuit 12 excluding a part that causes a problem in the electric circuit such as an electrostatic capacity affecting the circuit may be covered with the metal film 36. In each semiconductor chip 16, the metal film 36 (line region) formed on the scribe line 40 from both metal films 36 (cover regions 36 a and 36 c) covered on the upper layer of the drive circuit 12 and the bonding pad 38. 36e) may be extended (extended), or one or more of these metal films 36 may be connected on the semiconductor chip 16 to the metal film 36 on the scribe line 40.
[0033]
As the metal film 36 used in the present invention, a known metal used as a material for forming the heating resistor 11, such as TaSiO, or the like, and driving with the heating resistor 11 from the viewpoint of facilitating the manufacturing process of the semiconductor device described later. A known metal that is a material of a conductive wire that connects to the circuit 12, such as Ni, can be mentioned, but in addition, a normal semiconductor manufacturing such as Al, W, Ti, Mo, Ta, Pt, Au, etc. Any metal or alloy thereof used in the process can be used. Note that these metals may be used alone or in combination, for example, in a stacked manner.
In the present invention, the thickness of the metal film 36 is not particularly limited, but is preferably 10 nm (100 Å) or more and 10 μm or less, more preferably 0.1 μm (100 nm) to 1 μm.
Needless to say, at least some insulating film is interposed between the metal film 36 and the drive circuit 12 or the bonding pad 38. Any insulating film can be used as long as it can be electrically insulated.2, SiN, borosilicate glass, polyimide, and the like that are often used in semiconductor devices.
[0034]
Hereinafter, a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device formed as a recording head of the ink jet printer shown in FIG. 4, and a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIGS. 5 (a) to (d) and FIGS. 6 (a) to (b). The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the process drawings. 5A to 5D are cross-sectional views taken along line AA of FIG. 3 in steps S1, S4, S6 and S8 of the flowchart of the manufacturing process shown in FIG. 4, respectively. b) is a sectional view taken along line BB in FIG. 3 in steps S1 and S3 of the flowchart of the manufacturing process shown in FIG.
[0035]
First, in step S1, in the semiconductor device in the state of the semiconductor wafer 34, each semiconductor chip 16 on the semiconductor substrate 15 is used as shown in FIG. 5A and FIG. A drive circuit 12 is formed in the region.
Thereafter, as shown in FIG. 5A, a protective layer 44 of the drive circuit 12 such as a TEOS layer is formed on the drive circuit 12 and its peripheral portion, and is further formed on both sides of the drive circuit 12. For example, an Al wiring 46 from the drive circuit 12 is formed.
[0036]
Subsequently, the heating resistor 11 is formed in step S2. For example, a metal film that is a material of the heating resistor 11, for example, a TaSiO layer 37 a, and a metal film that is a material of a conductive wire that connects the heating resistor 11 and the drive circuit 12, such as a Ni layer 37 b, are formed on the entire surface of the semiconductor wafer 34. The two-layer metal film 36 is coated, and the two-layer metal film 36 is photo-etched using a mask for forming a heating resistor. The region where only the Ni layer 37b, which is the material of the conductive wire, in the two-layer metal film 36 is removed becomes the region of the heating resistor 11 (see FIG. 5B).
[0037]
Here, in this embodiment, the pattern of the mask for forming the heating resistor is changed, and the two-layer metal film 36 is etched. As a result, as shown in FIG. 6B, independently of the region of the heating resistor 11, two layers of the same TaSiO layer 37a / Ni layer 37b as the heating resistor 11 are formed on the upper side of the drive circuit 12. The film 36 is coated (Step S3). In FIG. 6B, the uppermost protective layer 44 of the drive circuit 12 is not shown. Further, the upper metal film 36 of the drive circuit 12 is formed up to the end of the semiconductor chip 16 to become an extended region 36b, and is mutually connected between all the semiconductor chips 16 on the semiconductor wafer 34 via the scribe line 40. Connected.
[0038]
In addition, at the same time when the heating resistor 11 is formed, the two layers of the metal film 36 (covering region 36c) are also formed on the bonding pad 38 (Al wiring 46) formed on each semiconductor chip 16 by the same photoetching process. ) (See FIG. 5B). In this case, at least the metal film 36 (covered region 36c) covered with the upper layer of the bonding pad 38 corresponding to the ground terminal extends to the end of the semiconductor chip 16 to form an extended region 36d. The metal film 36 (line region 36e) coated on the line 40 is connected.
[0039]
At the same time, a grounding pad 42 (see FIG. 3) is formed in a region other than the semiconductor chip 16 at the peripheral edge of the semiconductor wafer 34 in the same photoetching process. The grounding pad 42 is also connected to the two-layer metal film 36 that is also coated on the scribe line 40. The number of ground pads 42 is not limited, and may be any number as long as it is one or more.
[0040]
Thus, by using the heating resistor and the metal film 36 for forming the conductor, the metal film 36 can be coated on the upper layer of the drive circuit 12 and the bonding pad 38 without increasing the number of manufacturing steps. The material for the heating resistor and the conductor is not limited to the above embodiment, and other materials may be used. Further, the process of forming the heating resistor 11 and the conductor and the process of forming the upper metal film 36 of the drive circuit 12 may be separate processes. In this case, there is an advantage that the material for the heating resistor and the conductor and the material of the metal film 36 on the upper layer of the drive circuit 12 can be separated.
[0041]
When the material for the heating resistor and the conductor and the material of the metal film 36 on the upper layer of the drive circuit 12 are separated, the metal film 36 covering the upper layer of the drive circuit 12 may be, for example, Al, W, Ti, Mo , Ta, Pt, etc., all metals or their alloys used in the normal semiconductor manufacturing process can be used. Further, the metal film 36 may cover the entire upper layer of the drive circuit 12 or may partially cover it as necessary.
[0042]
In addition, the scribe line 40 from the drive circuit 12 and the bonding pad 38 to the upper layer (cover region 36a and 36c), the scribe line 40 (line region 36e), and the drive circuit 12 and the bonding pad 38 except for the heating resistor. The metal film 36 (extending regions 36b and 36d) formed so as to extend to the upper limit is not limited to a two-layer film, and may be a single-layer film or a multi-layer film of three or more layers. For example, a metal film 36 formed so as to extend from the drive circuit 12 and the bonding pad 38 to the scribe line 40 on the scribe line 40 on the drive circuit 12 and the bonding pad 38 except for the heating resistor. It is good also as a 1 layer film | membrane only of TaSiO.
[0043]
Subsequently, as shown in FIG. 5B, gold plating is performed on the bonding pads 38 and the ground pads 42 of each semiconductor chip 16 by electrolytic / electroless plating (S4). Thereby, it is possible to prevent the bonding pad 38 and the grounding pad 42 from being oxidized during the next thermal oxidation step, and to maintain their conductivity. It is preferable to perform the gold plating process after masking regions other than the bonding pad 38 and the grounding pad 42 of each semiconductor chip 16.
[0044]
When gold plating is performed without masking, gold plating is applied not only to the bonding pad 38 and the grounding pad 42 but also to the metal film 36 on the drive circuit 12 and the scribe line 40, and the usage amount of the gold plating solution jumps. Increase. Therefore, the amount of gold plating solution used can be greatly reduced by masking as described above. Note that a gold plating process may also be performed on the Ni conductor (37b) connecting the heating resistor 11 and the drive circuit 12. If it carries out like this, it will become possible to reduce the resistance value of conducting wire.
[0045]
Subsequently, the surface of the heating resistor 11 is subjected to a thermal oxidation process (S5). As a result, an electrical insulating coating 11 a is formed on the surface of the heating resistor 11. This insulating coating 11a is very excellent in strength and has corrosion resistance against ink. For this reason, a protective layer for the purpose of cavitation resistance and corrosion resistance, which is necessary for a recording head of a normal thermal ink jet printer, can be eliminated, the input energy can be reduced, and the size is small and the thermal efficiency is high. A recording head can be realized.
[0046]
Subsequently, as shown in FIG. 5C, the semiconductor substrate 15 of the semiconductor chip 16 in the region to be the ink supply hole 20 from the front side surface and / or the back side surface of the semiconductor wafer 34 (semiconductor substrate 15) by sandblasting. And a processing step of forming the ink groove 18 and a processing step of opening (piercing) the ink supply holes 20 penetrating the front and back of the semiconductor chip 16 (the semiconductor substrate 15) (S6).
Thereafter, as shown in FIG. 5D, a partition 30 is formed on the surface of the semiconductor chip 16, and a semiconductor wafer 34 (semiconductor chip 16) in which a cavity serving as an ink chamber 31 is formed on the heating resistor 11. An orifice plate 28 is attached to the surface (S7), and a processing step of opening (perforating) the orifice 26 by dry etching is performed (S8).
[0047]
Here, in the present invention, when the ink groove 18 is formed by the sand blasting method, when the ink supply hole 20 is opened, and when the orifice 26 is opened by dry etching, the processing is performed on the semiconductor wafer 34. The metal film 36 coated on the upper layer of the drive circuit 12, the bonding pad 38 and the grounding pad 42 is electrically connected (grounded) to the ground through the grounding pad 42 formed on the ground, and the electric charge is released to the ground. be able to. Thereby, according to this invention, it can prevent that the drive circuit 12 is destroyed electrically.
[0048]
  Semiconductor device of the present inventionSusThe manufacturing method is basically as described above.
  In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, processing such as before the ink groove 18 is formed by the sandblasting method, before the ink supply hole 20 is opened, or before the orifice 26 is opened by dry etching. Before, the metal film 36 is provided on the surface side where the drive circuit 12 of each semiconductor chip 16 of the semiconductor wafer 34 is formed. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. In addition to the metal film 36, the metal film 50 is preferably provided on the back surface side of the semiconductor wafer 34 (semiconductor substrate 15). Note that the metal film 50 provided on the back surface side may be the same as or different from the metal film 36.
  In this case, the metal film 50 is preferably provided on the entire back surface of the semiconductor wafer 34 (semiconductor substrate 15).
[0049]
After the metal films 36 and 50 are formed on the front and back surfaces of the semiconductor wafer 34 on which the drive circuit 12 is formed in this way, the ink grooves 18 are formed by the sandblast method, the ink supply holes 20 are formed, or the orifice 26 is formed by dry etching. When a processing step such as opening is performed, even if static electricity is generated by the processing, the generated charge is more efficiently flowed to the ground than when the single-sided metal film 36 is coated only on the surface. Therefore, electrostatic breakdown of the drive circuit 12 can be prevented more reliably.
Note that after the processing of the ink grooves 18, the ink supply holes 20, and the orifices 26, the metal film 50 formed on the back surface of the semiconductor wafer 34 is removed by a process such as dry or wet etching, for example. preferable. Needless to say, unnecessary portions of the metal film 36 on the surface side may be removed after the processing by a similar process such as etching.
[0050]
It should be noted that processing such as excavation and drilling of the semiconductor substrate 15 of the semiconductor chip 16 may be performed by opening a surface on one side of the semiconductor chip 16, that is, on either the front side surface or the back side surface by the sandblast method. Alternatively, the holes may be opened simultaneously from both side surfaces or halfway from the surface on one side of the semiconductor chip, and then completely opened from the surface on the other side.
[0051]
In addition, the present invention can be applied to a recording head for a thermal ink jet printer using a semiconductor device regardless of whether the color is monochrome or color. In this case, any of various conventionally known recording head structures such as a top shooter type (face ink jet) and a side shooter type (edge ink jet) can be used. The number of orifice rows may be any number, and the number of printing elements is not limited.
[0052]
  In addition, the present invention provides a recording head for a thermal ink jet printer that discharges ink by heating, as in the above embodiment.Manufacturing methodInk jet printers of various types known in the art, such as a pressure type that ejects ink by vibrating a diaphragm (diaphragm) using a piezo element or an electrostatic force, etc.Manufacturing methodIt is applicable to. In the present invention, a thermal heating resistor, a pressure piezoelectric element, and the like are collectively expressed as an ink ejection unit.
[0053]
  Furthermore, the present invention provides a recording head for an ink jet printer.Manufacturing methodThe semiconductor device in which the element formed as an integrated circuit on the semiconductor chip may be electrically destroyed by the process at the time of manufacture without being limited toManufacturing methodIs equally applicable.
  The semiconductor device of the present invention has been described above.SusAlthough the manufacturing method has been described in detail with reference to various examples, the present invention is not limited to the above examples, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.
[0054]
【The invention's effect】
As described in detail above, the present invention grounds the metal film formed on the upper layer of the integrated circuit or the bonding pad via the grounding pad formed on the semiconductor wafer, and performs the processing steps of the semiconductor manufacturing process. It is something to be applied.
As a result, according to the present invention, it is possible to prevent the elements formed in the integrated circuit of the semiconductor device from being electrically destroyed by processing steps such as sandblasting and dry etching, and the semiconductor device manufacturing yield. There is an effect that improvement of can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the present invention.Thermal inkjet printer manufactured using the manufacturing method of semiconductor devices2 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the recording head.
2 is a layout cross-sectional view of an embodiment of the recording head shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3Manufactured using the semiconductor device manufacturing method ofIt is a top view which shows notionally one Example of a semiconductor device.
FIG. 4 is a flowchart of an embodiment showing each step of the semiconductor device manufacturing method of the present invention.
FIGS. 5A to 5D are process diagrams each showing a cross section taken along line AA of an example of the semiconductor device in each process of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention; FIGS.
FIGS. 6A and 6B are process diagrams showing a cross section taken along line B-B of an example of the semiconductor device in each process of the manufacturing method of the semiconductor device of the present invention. FIGS.
FIG. 7 is a process diagram showing another cross section of an example of a semiconductor device in another process of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

Claims (8)

インクジェットヘッド半導体デバイスの製造方法であって、A method for manufacturing an inkjet head semiconductor device, comprising:
ウエハ表面に設定されたスクライブライン領域によって区画された複数のチップ部分それぞれに、インク吐出手段と、各インク吐出手段を駆動する駆動回路を構成する集積回路と、各集積回路をそれぞれ被覆する絶縁膜とが少なくとも備えられた半導体ウエハについて、On each of a plurality of chip portions partitioned by a scribe line area set on the wafer surface, an ink discharge means, an integrated circuit constituting a drive circuit that drives each ink discharge means, and an insulating film that covers each integrated circuit And at least a semiconductor wafer provided with
前記半導体ウエハの表面の、前記スクライブライン領域および各チップ部分の所定の領域に金属膜を形成する工程と、Forming a metal film in a predetermined region of the scribe line region and each chip portion on the surface of the semiconductor wafer;
前記金属膜を接地した状態で、サンドブラスト法によって前記半導体ウエハを加工して、前記インク吐出手段にインクを供給するためのインク供給路を形成する工程と、Processing the semiconductor wafer by a sandblasting method with the metal film grounded, and forming an ink supply path for supplying ink to the ink ejection means;
前記金属膜のうち、前記スクライブライン領域に対応するスクライブライン金属膜部分を除去するとともに、前記チップ部分を区画するスクライブラインに沿って前記半導体ウエハを切断して、複数のチップ状の前記インクジェットヘッド半導体デバイスに分割する工程とを有し、A plurality of chip-shaped ink jet heads are formed by removing a scribe line metal film portion corresponding to the scribe line region from the metal film and cutting the semiconductor wafer along a scribe line defining the chip portion. Dividing into semiconductor devices,
前記金属膜を形成する工程において形成される前記金属膜は、各チップ部分それぞれにおいて、前記絶縁膜の表面の前記集積回路に対応する領域の少なくとも一部を被覆するとともに、前記集積回路を被覆する金属膜部分から各々対応するチップ部分の端部まで延在して、前記スクライブライン領域に対応する金属膜部分と接続していることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。The metal film formed in the step of forming the metal film covers at least a part of a region corresponding to the integrated circuit on the surface of the insulating film in each chip portion and covers the integrated circuit. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized by extending from a metal film part to an end part of a corresponding chip part and connecting to a metal film part corresponding to the scribe line region.
前記金属膜は、各チップ部分それぞれにおいて、前記絶縁膜の前記集積回路に対応する領域全体を被覆することを特徴とする請求項1記載の半導体デバイスの製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the metal film covers the entire region of the insulating film corresponding to the integrated circuit in each chip portion. 前記金属膜を形成する工程において形成される前記金属膜は、さらに、各チップ部分それぞれにおいて、前記集積回路のボンディングパッドを被覆するとともに、前記ボンディングパッドを被覆する金属膜部分から各々対応するチップ部分の端部まで延在して、前記スクライブライン領域に対応する金属膜部分と接続していることを特徴とする請求項1または2記載の半導体デバイスの製造方法。The metal film formed in the step of forming the metal film further covers a bonding pad of the integrated circuit in each chip part, and a corresponding chip part from the metal film part covering the bonding pad. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is connected to a metal film portion corresponding to the scribe line region. 前記金属膜を形成する工程は、前記金属膜を形成するとともに、前記複数のチップ部分の外側の前記半導体ウエハの周縁領域に、前記スクライブライン領域を被覆する前記金属膜と接続した接地用電極パッドを形成し、The step of forming the metal film includes the step of forming the metal film and grounding electrode pads connected to the metal film covering the scribe line region in a peripheral region of the semiconductor wafer outside the plurality of chip portions. Form the
前記サンドブラスト法によって前記インク供給路を形成する際、前記接地用電極パッドを接地することで、前記金属膜を接地することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。The semiconductor device manufacturing method according to claim 1, wherein when forming the ink supply path by the sandblast method, the metal film is grounded by grounding the ground electrode pad. Method.
前記インク吐出手段は、発熱抵抗体であり、The ink discharge means is a heating resistor,
前記金属膜は、前記発熱抵抗体を形成する際、前記発熱抵抗体の形成と同時に、前記発熱抵抗体の材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。The said metal film is formed using the material of the said heating resistor simultaneously with the formation of the said heating resistor when forming the said heating resistor. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
前記金属膜表面を金メッキ処理する工程と、A step of gold plating the surface of the metal film;
前記金メッキ処理する工程を実施した後、前記金属膜と同時に形成された前記発熱抵抗体の表面を熱酸化処理する工程とを有し、After performing the gold plating process, and thermally oxidizing the surface of the heating resistor formed simultaneously with the metal film,
前記金属膜を金メッキ処理する際、前記金属膜のうち、少なくとも前記集積回路領域および前記スクライブライン領域を被覆する部分をマスクして、前記集積回路領域および前記スクライブライン領域を被覆する部分への、金メッキ材料の付着を防止することを特徴とする請求項5に記載の半導体デバイスの製造方法。When the metal film is gold-plated, at least a portion of the metal film that covers the integrated circuit region and the scribe line region is masked, and a portion that covers the integrated circuit region and the scribe line region is masked. 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein adhesion of a gold plating material is prevented.
前記金属膜を形成するとともに、前記半導体ウエハの前記集積回路が設けられている側と反対の側の表面を覆う裏面金属膜を形成することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。The back surface metal film which covers the surface of the opposite side to the side in which the said integrated circuit is provided of the said semiconductor wafer while forming the said metal film is formed in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. Semiconductor device manufacturing method. 前記半導体デバイスは、オリフィス板に設けられたオリフィスからインク滴を吐出するサーマルインクジェットヘッド半導体デバイスであって、The semiconductor device is a thermal ink jet head semiconductor device that ejects ink droplets from an orifice provided on an orifice plate,
前記インク供給路を形成した後、前記半導体ウエハ表面に前記オリフィス板を積層して、ドライエッチング法により前記オリフィス板にオリフィスを穿設する工程を有し、After forming the ink supply path, the step of laminating the orifice plate on the surface of the semiconductor wafer, and forming an orifice in the orifice plate by a dry etching method,
前記ドライエッチング法により前記オリフィスを穿設する際、前記金属膜を接地することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the metal film is grounded when the orifice is formed by the dry etching method.
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