JP2004186340A

JP2004186340A - 化合物半導体ウエハの劈開方法

Info

Publication number: JP2004186340A
Application number: JP2002350508A
Authority: JP
Inventors: Itaru Saito; 格齋藤
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-12-02
Also published as: JP4240362B2

Abstract

【課題】生産性がよく、チップの角部の損傷を低減することができる化合物半導体ウエハの劈開方法を提供する。
【解決手段】スクライブ溝１として、化合物半導体ウエハ１０の表面部に連続線状の第一溝１ａと、破線状の第二溝１ｂとを形成する。特に、第二溝１ｂを構成するスクライブライン１ｂ’間に第一溝１ａが位置するように両溝１ａ、１ｂを交差させる。第一溝１ａと第二溝１ｂとを直接交差させないことで、交差部２に過剰なクラック１０４が導入されにくく、本発明劈開方法を用いて得られたチップ１０ｂは、角部３に欠けなどの損傷が生じにくい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、劈開性を利用してウエハからチップを製造するのに最適な化合物半導体ウエハの劈開方法に関するものである。特に、チップの角部に生じる損傷を軽減することができる劈開方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、化合物半導体ウエハからチップを製造する方法として、ウエハの劈開性を利用してウエハを分割する方法が知られている。例えば、フォトダイオード（ＰＤ）のチップを得る場合は、まず、図２（Ａ）に示すように電極や絶縁膜などの微細加工部１０１が形成されたウエハ１００の表面部に、スクライブ装置２００にて縦方向及び横方向に格子状にスクライブ溝１０２を形成する。このとき、スクライブ溝１０２の直下には、微小なクラック１０４が形成される。次に、ウエハ１００の裏面（スクライブ溝１０２を形成していない面）にスクライブ溝１０２に沿って三角柱状の劈開ブレード１０３を配置し、ブレード１０３にてスクライブ溝１０２の直下に応力を与えて（同（Ｂ）参照）、クラック１０４をウエハ１００の表面に進展させることで、ウエハ１００を劈開してバー状にする（同（Ｃ）参照）。同様にバー状にしたウエハ１００ａの裏面からスクライブ溝１０２部分に劈開ブレード１０３を配置して押し当て（同（Ｄ）参照）、ウエハ１００ａを劈開してチップ１００ｂを得る（同（Ｅ）参照）。
【０００３】
また、スクライブ溝を形成する部分に金属膜や非晶質合金膜を形成する技術が知られている（例えば、特許文献１及び２、非特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−２５１０５１号公報（特許請求の範囲参照）
【特許文献２】
特開昭６１−２５１０５２号公報（特許請求の範囲参照）
【非特許文献１】
「東芝技術公開集」、１９９６年５月２３日発行、ＶＯＬ．１４−２７、ｐ．７３−７５
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示すように従来のスクライブ溝は、連続した直線状に形成している。しかし、化合物半導体は、極めて脆いため、直線状のスクライブ溝同士が交差する交点１０２’近傍では、微小なクラックがウエハに過剰に導入されることがある。その結果、従来は、チップ１００ｂに分割した際、チップ１００ｂの角部１００ｂ’（図２（Ｅ）において破線円で囲まれる部分）に欠けなどの不良発生を招き易く、歩留まりを低下させるという問題がある。
【０００６】
チップの角部の損傷を軽減するために、スクライブの際、スクライブ荷重を小さくして、クラックの発生状態を変化させることが考えられる。しかし、スクライブ荷重を小さくしすぎると、劈開しにくいという不具合が生じ、荷重の制御は、非常に困難である。
【０００７】
一方、特許文献１及び特許文献２や非特許文献１に記載されるように、スクライブ溝を形成する部分に金属膜や非晶質合金膜を形成して、過剰なクラックの導入を低減する方法がある。しかし、これらの方法では、金属膜や非晶質膜を別途形成する工程が必要であり、製造性に劣る。
【０００８】
そこで、本発明の主目的は、生産性がよく、チップの角部の損傷を低減することができる化合物半導体ウエハの劈開方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スクライブ溝同士を交差させないことで上記の目的を達成する。
【００１０】
即ち、本発明化合物半導体ウエハの劈開方法は、化合物半導体ウエハの表面部にスクライブ溝を形成する工程と、形成した前記スクライブ溝に応力を与えてウエハを劈開する工程とを具える。そして、前記スクライブ溝は、連続する第一溝と不連続箇所を有する第二溝とからなり、前記第二溝の不連続箇所に第一溝が位置するように両溝が交差することを特徴とする。
【００１１】
従来、レーザダイオード（ＬＤ）用のウエハでは、スキップスクライブと呼ばれる破線状にスクライブ溝を形成することが知られている。この技術では、図３（Ａ）に示すようにウエハ１００のエッジ部分１００’にスクライブ溝１０２ａを形成すると共に、微細加工部１０１間の中間部に破線状にスキップスクライブ溝１０２ｂを形成する。そして、スクライブ溝１０２ａに沿って劈開してバー状にし、同（Ｂ）に示すように更にバー状にしたウエハ１００ａのスキップスクライブ溝１０２ｂに沿って劈開してチップを得る。
【００１２】
ＬＤ用のウエハにおいてスクライブ溝を部分的に形成しても劈開できるのは、ＬＤ用のウエハは、通常、厚みがフォトダイオード（ＰＤ）用と比較して薄く、クラックの導入が少なくても劈開できるからである。かつ、ＬＤ用のウエハでは、通常、劈開面に活性層が露出されるため、ＰＤ用のウエハと同様にウエハの表面部に連続した直線状に、かつ格子状にスクライブ溝を形成すると、活性層が露出される劈開面にもクラックが導入されて活性層を損傷し、性能に不具合を生じる恐れがあるからである。
【００１３】
これに対し、ＰＤ用のウエハは、通常、厚みが比較的厚いため、上記ＬＤ用のウエハのように部分的にスクライブ溝を形成すると、劈開に必要なクラックを十分に導入させることができず、劈開できないことがある。従って、ＰＤ用のウエハでは、従来、上記スキップスクライブが用いられず、図２（Ａ）に示すように連続する直線状で、かつ縦方向及び横方向の二つの方向に格子状にスクライブ溝を形成していた。
【００１４】
しかし、二方向のスクライブ溝同士を直接交わらせると、スクライブ溝の交点近傍は、スクライブが二回行われてクラックが二重に導入されることになる。このように過剰にクラックが導入されることで、チップの角部に欠けなどの損傷が生じ易くなる。この知見に基づき、本発明は、スクライブ溝を連続する第一溝と、不連続個所を有する第二溝とし、第二溝の不連続箇所に第一溝が位置することを規定する。即ち、本発明は、スクライブ溝同士が直接交わらない交差部を具える。この構成により、本発明は、スクライブ溝の交差部に過剰なクラックが導入されることを防止し、チップの角部に生じる損傷を軽減することができる。
【００１５】
以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明劈開方法は、劈開性を有するウエハ、具体的には、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるウエハに適用することが好ましい。特に、劈開に必要とされる微小なクラックが十分に導入されることが望まれるＰＤ用のウエハに利用することが好ましい。
【００１６】
本発明劈開方法では、劈開面にクラックが導入されることになるが、ＰＤ用のウエハの場合、劈開面に活性層が位置しないため、劈開面にクラックが導入されても性能に影響することがない。
【００１７】
本発明において第一溝及び第二溝は、直線状とし、第一溝は、連続した線状、第二溝は、不連続個所を有する線状とすることが好ましい。具体的には、第一溝は、連続線状、第二溝は、破線状とすることが挙げられる。第二溝を破線状とする場合、不連続箇所とは、第二溝を構成するスクライブライン間となる。従って、このスクライブライン間に第一溝が位置するように両溝を形成してもよい。これら第一溝及び第二溝は、それぞれ複数並行に具えて交差させ、格子状に形成するとよい。
【００１８】
化合物半導体ウエハには、図４に示すように結晶の方向として、＜０−１−１＞方向と、＜０−１１＞方向がほぼ直交するように存在する。＜０−１−１＞方向、＜０−１１＞方向とは、以下に示すものである。
【００１９】
【数１】

【００２０】
前者＜０−１−１＞方向は、一般に、結晶の物理的性質から、劈開に必要とされる微小なクラック（ウエハのある面から対向する面に向かう方向のクラック）が導入されにくい。一方、後者＜０−１１＞方向は、一般に、同クラックが導入され易い。そこで、＜０−１−１＞方向に形成するスクライブ溝は、劈開に必要なクラックが十分に導入されるように連続線状とすることが好ましい。これに対し、＜０−１１＞方向に形成するスクライブ溝は、もともとクラックが導入されやすいため、破線状として、クラックが存在する部分と存在しない部分があっても十分に劈開が可能である。この構成により、＜０−１−１＞方向及び＜０−１１＞方向の両方向とも、劈開に必要とされるクラックを十分に導入させることができる。
【００２１】
なお、＜０−１−１＞方向及び＜０−１１＞方向の確認は、一般に、オリエンテーションフラット面（インゴットの状態で面方位を確認した後、後工程で面方位が認識できるように設けられた基準面、以下ＯＦ面と呼ぶ）と呼ばれる面により、容易に行うことができる。＜０−１−１＞方向は、通常、ＯＦ面と平行な方向、＜０−１１＞方向は、ＯＦ面に直交する方向である。また、スクライブ溝の形成前に行われる微細加工部の形成は、一般に、ＯＦ面を基準に一定の方向にされるため、微細加工部の向きにより上記両方向を確認することも可能である。
【００２２】
更に、本発明において劈開は、＜０−１−１＞方向の第一溝に沿って行った後、＜０−１１＞方向の第二溝に沿って行うことが好ましい。上記のように＜０−１−１＞方向は、＜０−１１＞方向と比較して劈開に必要とされるクラックが導入されにくく、クラックが導入された部分とクラックが導入されていない部分とが存在することがあり、比較的劈開されにくい傾向にある。これに対し、＜０−１１＞方向は、クラックが導入された部分が点在していても劈開され易い。従って、＜０−１１＞方向の劈開を先に行って＜０−１１＞方向の第二溝を切断させてしまうと、得られたバー状のウエハには、チップにするためのクラックが導入されていない部分が存在して、劈開できない恐れがある。そこで、より確実にチップ化するためには、＜０−１−１＞方向の劈開を行ってから、＜０−１１＞方向の劈開を行うことが好ましい。
【００２３】
本発明においてスクライブ溝の形成は、連続する第一溝及び不連続箇所を有する第二溝の双方を形成することができ、上記不連続個所に第一溝が位置するように両溝を交差させることができるように刃部を制御可能なスクライバ装置を用いて行うことが好ましい。より具体的には、第一溝を連続線状に形成することができ、第二溝を破線状に形成することができると共に、第二溝を構成するスクライブラインの長さ及びスクライブライン間の長さなどが制御できるスクライバ装置を用いてもよい。例えば、スキップスクライブが可能な公知の装置を用いてもよい。
【００２４】
本発明においてウエハの劈開は、劈開バーなどの劈開装置を用いて行うとよく、公知の劈開バーなどを用いて行ってもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明劈開方法を用いてウエハからチップを製造する工程を示す概略説明図であり、（Ａ）はウエハの上面からの図、（Ｂ）はウエハの側面からの図、（Ｃ）はバー状のウエハの上面からの図、（Ｄ）はバー状のウエハの側面からの図、（Ｅ）は、チップの模式図である。本発明の特徴とするところは、スクライブ溝１として、化合物半導体ウエハ１０の表面部に連続線状の第一溝１ａと、破線状の第二溝１ｂとを形成する。特に、第二溝１ｂの不連続箇所に第一溝１ａが位置するように両溝１ａ、１ｂを交差させる点にある。以下、本発明劈開方法を用いて、化合物半導体ウエハをチップ化する手順を説明する。
【００２６】
（１）化合物半導体ウエハを用意する。
本例において、ウエハ１０は、ＰＤ用のウエハで、ＩｎＰからなる化合物半導体ウエハを用いた。ウエハ１０には、従来と同様の手法により、電極や絶縁膜などの微細加工部１０１を形成する。また、本例において微細加工部１０１は、ＯＦ面を基準として一定の方向に形成する。
【００２７】
（２）ウエハ１０の表面部にスクライブ溝１を形成する。
本例では、破線状のスクライブ溝（第二溝１ｂ）を形成する際、第二溝１ｂを構成するスクライブライン１ｂ’の長さａ、及びスクライブライン１ｂ’間の長さｂが制御可能な制御部（図示せず）を具えるスクライブ装置２００を用いた。まず、連続線状の第一溝１ａから形成する。このとき、制御部にて、微細加工部１０１により規定される所定の位置にスクライブ溝が形成されるように、刃部２０１の入射位置及び出射位置を設定して、連続線状の第一溝１ａを形成する。この手法は、従来と同様に行うとよい。本例において第一溝１ａは、＜０−１−１＞方向（ＯＦ面に平行な方向）に形成した。また、本例では、必要な本数の第一溝１ａが得られるまで、順次並行に形成した。
【００２８】
次に、破線状の第二溝１ｂを形成する。このとき、第二溝１ｂの不連続個所、即ち、スクライブライン１ｂ’間に第一溝１ａが位置するように制御部にて、スクライブライン１ｂ’の長さａ、及びスクライブライン１ｂ’間の長さｂを設定する。そして、設定した破線状のスクライブ溝（第二溝１ｂ）が形成できるように、刃部２０１の入射位置及び出射位置を設定して、微細加工部１０１により規定される所定の位置に第二溝１ｂを形成する。本例において、第二溝１ｂは、＜０−１１＞方向（ＯＦ面に直交する方向）に形成した。また、本例では、必要な本数の第二溝１ｂが得られるまで、順次並行に形成した。
【００２９】
上記のように第一溝及び第二溝を形成することで、溝１ａ、１ｂ同士が直接交差しない格子状のスクライブ溝１が形成される。また、本例では、劈開に必要とされるクラック（ウエハの表面から裏面に向かう方向のクラック）が導入されにくい＜０−１−１＞方向のスクライブ溝を連続線状とすることで、同方向に沿った同クラックの導入をより多くし、後工程の劈開をより確実なものとする。＜０−１１＞方向は、同クラックが導入され易いため、破線状とする。なお、本例では、第一溝から形成したが、第二溝から形成してももちろんよい。
【００３０】
（３）形成したスクライブ溝に応力を加えてウエハを劈開し、バー状にする。
上記のように格子状のスクライブ溝１を形成したウエハ１０において、第一溝１ａに沿って三角柱状の劈開ブレード１０３を配置し、ブレード１０３にてウエハ１０の裏面側（溝１ａを形成していない面側）から溝１ａの直下に応力を与える（図１（Ｂ）参照）。すると、第一溝１ａの形成により生じた微小なクラック１０４がウエハ１０の表面側（溝１ａを形成した面側）に進展して、ウエハ１０は劈開され、バー状のウエハ１０ａを得る（図１（Ｃ）参照）。
【００３１】
（４）得られたバー状のウエハを劈開して、チップ化する。
更に、得られたバー状のウエハ１０ａを劈開する。上記と同様にして、第二溝１ｂに沿って劈開ブレード１０３を配置し、ブレード１０３にてウエハ１０ａの裏面側（溝１ｂを形成していない面側）から溝１ｂの直下に応力を与える（図１（Ｄ）参照）。すると、第二溝１ｂの形成で生じた微細なクラック１０４がウエハ１０ａの表面側（溝１ｂを形成した面側）に進展して、ウエハ１０ａは劈開され、チップ１０ｂを得る（図１（Ｅ）参照）。
【００３２】
本例では、上記のように、まず、＜０−１−１＞方向に沿って劈開してバー状にした後、＜０−１１＞方向に沿って劈開してチップ化する。＜０−１−１＞方向は、劈開に必要とされるクラックが導入されにくい傾向にあるが、上記のように連続線状とすることで、この方向に沿った同クラックをより多く生じさせることができる。加えて、＜０−１−１＞方向の劈開を先に行うことで、この方向に沿って点在するクラックがあっても連続的につながっていくため、より確実に劈開して、バー状のウエハを得ることができる。
【００３３】
このように第一溝１ａ、第二溝１ｂ同士を直接交差させて形成しないことで、スクライブ溝１の交差部２に過剰なクラックが導入されにくく、本発明劈開方法を用いて得られたチップ１０ｂは、角部３に欠けなどの損傷が生じにくい。
【００３４】
（試験例１）
上記実施例で得られたチップ（試料Ｎｏ．１）と、従来の方法により得られたチップ（試料Ｎｏ．２）において、角部の欠け不良率を調べてみた。
【００３５】
試料Ｎｏ．２は、試料Ｎｏ．１と同様にＩｎＰからなる化合物半導体ウエハに同様の微細加工部を形成したものを用い、＜０−１−１＞方向及び＜０−１１＞方向の双方とも、連続線状のラインで格子状にスクライブ溝を形成した後、劈開して得た。
【００３６】
本試験では、ウエハの厚み：０．３５ｍｍ、第二溝のスクライブラインの長さａ：０．１５ｍｍ、スクライブライン間の長さｂ：０．２５ｍｍ（ピッチ：０．４ｍｍ）、チップの大きさ：０．４ｍｍ×０．４ｍｍとした。また、不良率は、全チップ数に対する割れ・欠けの不良が生じたチップ数の割合とした。
【００３７】
その結果、試料Ｎｏ．２では、不良率が約６〜９％であるのに対し、試料Ｎｏ．１は、１％以下であった。このことから、本発明劈開方法を適用すると、角部の欠けの低減を実現可能であることがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明劈開方法によれば、第二溝の不連続個所に第一溝を位置させて、両溝を直接交差させないことで、交差部に過剰なクラックの導入を抑え、チップの角部に欠けなどの不良が発生することを低減することができるという優れた効果を奏し得る。また、本発明劈開方法では、別途保護膜などを形成する工程を必要とせず、従来と同様の工程で製造することができるため、生産性に優れる。
【００３９】
更に、劈開に必要とされるクラックが導入され易い＜０−１１＞方向のスクライブ溝を破線状に形成し、同クラックが導入されにくい＜０−１−１＞方向のスクライブ溝を連続線状に形成することで、＜０−１−１＞方向に沿ってクラックをより確実に導入させることが可能である。加えて、＜０−１−１＞方向から劈開することで、より確実に劈開してチップ化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明劈開方法を用いてウエハからチップを製造する工程を示す概略説明図であり、（Ａ）はウエハの上面からの図、（Ｂ）はウエハの側面からの図、（Ｃ）はバー状のウエハの上面からの図、（Ｄ）はバー状のウエハの側面からの図、（Ｅ）は、チップの斜視図である。
【図２】従来の方法を用いてウエハからチップを製造する工程を示す概略説明図であり、（Ａ）はウエハの上面からの図、（Ｂ）はウエハの側面からの図、（Ｃ）はバー状のウエハの上面からの図、（Ｄ）はバー状のウエハの側面からの図、（Ｅ）は、チップの斜視図である。
【図３】ＬＤ用のウエハにおいてスクライブ溝を形成した状態を示す模式図であり、（Ａ）は、部分上面図、（Ｂ）は、バー状にしたウエハの上面図である。
【図４】化合物半導体ウエハの結晶方向を示す説明図である。
【符号の説明】
１スクライブ溝１ａ第一溝１ｂ第二溝１ｂ’ スクライブライン
２交差部３、１００ｂ’ 角部
１０、１００ウエハ１０ａ、１００ａバー状にしたウエハ１０ｂ、１００ｂチップ
１００’ エッジ部分１０１微細加工部１０２、１０２ａスクライブ溝１０２’ 交点
１０２ｂスキップスクライブ溝１０３劈開バー１０４クラック
２００スクライブ装置２０１刃部

Claims

化合物半導体ウエハの表面部にスクライブ溝を形成する工程と、
形成した前記スクライブ溝に応力を与えてウエハを劈開する工程とを具え、
前記スクライブ溝は、連続する第一溝と不連続箇所を有する第二溝とからなり、
前記第二溝の不連続箇所に第一溝が位置するように両溝が交差することを特徴とする化合物半導体ウエハの劈開方法。
第一溝を連続線状、第二溝を破線状とすることを特徴とする請求項１記載の化合物半導体ウエハの劈開方法。
第一溝をウエハの＜０−１−１＞方向に形成し、第二溝をウエハの＜０−１１＞方向に形成することを特徴とする請求項２記載の化合物半導体ウエハの劈開方法。
劈開は、＜０−１−１＞方向の第一溝に沿って行った後、＜０−１１＞方向の第二溝に沿って行うことを特徴とする請求項３記載の化合物半導体ウエハの劈開方法。