JP2007103595A - 半導体チップ切出し方法および半導体チップ - Google Patents

Abstract

【課題】任意の形状の半導体チップをウェハから切出すときに、各チップがバラけないようにし、しかも切屑の発生を少なくし、半導体チップに衝撃を与えることがない半導体チップ切出し方法および半導体チップを提供する。
【解決手段】シリコン基板４上に構造体材料６を形成し、シリコン基板４の構造体材料６側に保持膜８を形成し、シリコン基板４の他方面側から一方面側の構造体材料６に至る貫通穴５と、構造体材料６の周囲を囲むスクライブ領域３とを同時にエッチングして半導体チップ２を切出す。
【選択図】図３

Description

この発明は、半導体チップ切出し方法および半導体チップに関し、例えば、表面に構造体を有する半導体チップをウェハから切出す半導体チップ切出し方法および半導体チップに関する。

半導体ウェハから半導体チップを切出すときは、ブレードによるダイシング工程によって行われている。また、エッチング工程とブレードによるダイシング工程とを併用した例が特開平６−１１２２３６号公報（特許文献１）に記載されている。

図４は特許文献１に記載されたＧａＡｓＦＥＴのチップ構造を模式的に示す断面図である。図４（Ａ）において、放熱電極２１，２２上にＧａＡｓ基板２３が形成されており、ＧａＡｓ基板２３上にゲート電極２４，ソース電極２５，ドレイン電極２６が形成されている。ＧａＡｓ基板２３には基板表面側からバイアホール２７がエッチングによって形成されており、放熱電極２１にはバイアホール２７に対応して空洞２８がエッチングにより形成されている。図４（Ｂ）に示すように、バイアホール２７と空洞２８とに挟まれた放熱電極２２をダイサーの刃３０でカッティングすることにより、チップを分割する。

また、特開２０００−３４６６４８号公報（特許文献２）には、ウェハの余剰部形状に相当する形状を予め除去しておき、縦横のダイシングラインによる切断で正八角形板状の半導体デバイスを製造する方法について記載されている。

図５は特許文献２に記載された半導体デバイスの製造方法を示す図であり、ウェハの上面を示している。この例は貫通穴３０が形成された正八角形のデバイスをダイシングにより切出すものであり、図５（Ａ）においてウェハ上には縦横のダイシングライン３１，３２が設定されている。ダイシング時の余剰部形状に相当する菱形部分３３を予めブラストや超音波などにより貫通除去しておく。図５（Ｂ）に示すようにブレードで矢印方向にダイシングすることで、正八角形のデバイス３５を形成する。
特開平６−１１２２３６号公報 特開２０００−３４６６４８号公報

ブレードによるダイシング工程では、形状が矩形状の半導体チップに限られており、しかもウェハを切断するときに切屑が発生するばかりでなく、半導体チップに衝撃が加わってしまう。半導体チップとして、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｍ）などでは、薄いメンブレン構造体や櫛歯電極がチップ表面に形成されることが多く、ウェハを切断するときの衝撃が薄いメンブレン構造体に加わると、半導体チップが破損してしまうおそれがある。また、櫛歯電極の場合には、切断時の衝撃で、電極が崩れたりすることがある。

特許文献１および２に記載された方法においても一部不要な部分をエッチングやその他の方法により予め削除しているものの、これらの工程は補助的なものに過ぎず、最終的にはブレードによるダイシングを用いており、切屑が発生し、半導体チップに衝撃が加わることに変わりはない。しかも、ブレードによるダイシングでは矩形形状の半導体チップを切出すことができても、外形が曲線を持つような半導体チップに対応することができない。

そこで、この発明の目的は、任意の形状の半導体チップをウェハから切出すときに、各チップがバラけないようにし、しかも切屑の発生を少なくし、半導体チップに衝撃を与えることがない半導体チップ切出し方法および半導体チップを提供することである。

この発明は、半導体チップを半導体ウェハから切り出す半導体チップ切出し方法であって、半導体ウェハの半導体基板の一方面上に構造体を形成する工程と、半導体基板の構造体側に、構造体の表面に半導体チップを保持する保持膜を形成する工程と、半導体基板の他方面側から構造体の周囲を囲む切出しラインをエッチングして半導体チップを切出す工程とを備える。

切出しラインをエッチングして半導体チップを切出すようにしたので、切出しライン形成時に切屑が発生しないかあるいは発生してもわずかであり、切出し時の衝撃も低減できる。また、保持膜により半導体チップを保持できるので、切出しラインエッチング後、半導体チップがバラけるのを防ぐことができる。

好ましくは、保持膜を形成する工程は、保持膜を構造体表面に形成した後、保持膜上に搬送部材を貼り付ける工程を含む。搬送部材を貼り付けことで半導体チップの全体構造の機械的強度を高めることができ、半導体ウェハのハンドリングが容易になる。

さらに、切出しラインをエッチング後、半導体基板の構造体とは他方面側を保持部材に固定する工程を含む。

さらに、保持部材に固定した半導体チップから保持膜を除去する工程を含む。保持膜を除去しても半導体チップを保持部材で固定しているので、半導体チップがばらばらになってしまうことがない。

切出しラインは任意のラインを描く。多様な形状の半導体チップを切出すのが可能になる。具体的には切出しラインは円形を描く。

半導体チップは、半導体基板の他方面側から一方面側の構造体に至り、構造体の一部を成す貫通穴を有していて、半導体チップを切出す工程は、切出しラインと貫通穴とを同時にドライエッチングする工程を含む。同時にエッチングすることで工程を簡略化できる。

好ましくは、半導体チップを切出す工程は、貫通穴と切出しラインに対応する領域を除く半導体基板の他方面側にレジストを塗布し、ドライエッチングする工程を含む。これにより切出しラインを任意の形状にできるので、矩形チップに限らず円形チップなどの多様な形状の切出しも可能になる。

好ましくは、構造体は、少なくとも可動部および薄膜のいずれかを有する。これにより構造体の半導体チップを構成できる。

この発明の他の局面は、いずれかの各工程により半導体チップを形成する。

この発明によれば、保持膜により構造体を保護でき、切出しラインをエッチングすることにより、ダイシング工程を不要にできるので、工程の簡略化が可能になる。また、ダイシング工程を不要にできるので、半導体チップの構造体破損が起こりにくくなる。さらに、保持膜により構造体を保持できるので切出しラインエッチング後、半導体チップがバラけるのを防ぐことができ、また切屑の発生を極めて少なくでき、半導体チップの切出しラインの形状は、フォト工程に依存するため、矩形以外の円形などの多様な形状に切出すのが可能になる。

図１はこの発明の一実施形態の半導体チップ切出し方法によって切出される半導体チップが形成された半導体ウェハを示す平面図であり、図２は図１に示す半導体チップを拡大して示した図であり（Ａ）は半導体チップの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線ＩＩＢ−ＩＩＢに沿う断面図である。

図１において、円盤状の半導体ウェハ１には、多数の半導体チップ２が形成されている。半導体チップ２は図２（Ａ）に示すように円盤状であって、その周囲を囲むように切出しラインとしてのスクライブ領域３が形成されている。半導体チップ２は、図２（Ｂ）に示すようにシリコン基板４に貫通穴５が形成され、貫通穴５の開口部を覆うように構造体材料６が形成されて構成されている。構造体材料６は周囲がシリコン基板４によって支持されているが、シリコン基板４に片持ち支持されるものであってもよい。半導体チップ２は、例えば加速度センサや音響センサなどであって、構造体材料６は薄膜や可動部などを構成している。半導体チップ２はテープなどの保持材１２上に保持されている。

この発明の一実施形態では、シリコン基板４に貫通穴５をエッチングすると同時にスクライブ領域３に沿ってエッチングしてチップ化することで、工程の簡略化を図り、矩形以外の多様な形状の半導体チップ２の切出しを可能にし、ダイシング工程を回避して構造体材料６の破損を少なくする。

なお、この発明は、貫通穴５を有する構造体の半導体チップの切出し方法に向けられるが、特に貫通穴を有しない半導体チップであっても、スクライブ領域３に沿ってエッチングするものにも適用できる。また、貫通穴５を形成するエッチングと、スクライブ領域３に沿うエッチングは、別工程で行ってもよい。

図３はこの発明の一実施形態における半導体チップ切出し方法の各工程を説明するための図である。図３（Ａ）に示すように、シリコン基板４の表面（一方面）に構造体材料６を、例えばＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＰｏｌｙＳｉなどを熱拡散もしくはＣＶＤにより形成する。構造体材料６はＳＯＩウェハの活性層を用いてもよい。続いて、構造体材料６をフォトリソ，エッチングなどにより加工し、例えばメンブレンを形成する。このとき、スクライブ領域３に対応する領域７もエッチングしておく。

図３（Ｂ）に示すように、シリコン基板４上および構造体材料６上を覆うように保持膜８を形成する。この保持膜８は、チップ保持効果を持たせるため、機械的強度を有しており、特に、保護領域がメンブレン状と成り得ることを考えると、軽い衝撃を吸収しやすい延性があるのが好ましい。さらに、他の材料との選択的除去が容易な特性を有しているのが好ましい。すなわち、レジスト除去時に除去されることがなく、保持膜８を除去するときに後述のテープなどの保持材１２が剥がれないことが要求される。また、後述のＳｉドライエッチングするときにエッチング特性を保つように熱伝導率が高く、特にチップが薄膜の場合を考えると、応力による歪を抑えることができるよう、低応力膜であるのが好ましい。さらに、工程の利便性を考えて成膜、膜厚制御が容易であるとよい。

このような保持膜８としては、Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌなどの金属系材料が熱伝導性が良好であるので好ましい。ただし、多少熱伝導性は劣るがポリイミド，レジストなどの樹脂系材料や、ダイシングエキスバンドテープなどのＵＶテープも使用可能である。樹脂系材料を使用した場合には、エッチングマスク用レジストとは異なる種類を用い、選択比を持たせる必要がある。

保持膜８が金属膜の場合は、スパッタ，ＣＶＤ，メッキなどにより成膜できる。膜厚は例えばＴｉの場合、１μｍの厚みがあれば充分である。

図３（Ｃ）に示すように、シリコン基板４の裏面（他方面）側に、貫通穴５に対応する貫通パターンと、スクライブ領域３に対応するパターンとを除いてレジスト９でパターニングして、シリコン基板４の表面側を下にして、張り合わせ材料１０を用いて搬送部材としてのキャリアウェハ１１に張り合わせる。スクライブ領域３は任意のラインを描くことができるので、この発明は矩形の半導体チップのみならず円形の半導体チップを切出すのに適用できる。

図３（Ｄ）に示すように、レジスト９をマスク材としてＳｉドライエッチングにより貫通処理を行い、図２（Ｂ）に示した貫通穴５を形成する。このとき、同時にスクライブ領域３もエッチングされるので、半導体チップ２の切出しを同時に行うことが可能になる。ただし、この時点では保持膜８により、各半導体チップ２はウェハの外周とつながった状態を保っている。

図３（Ｄ）に示すキャリアウェハ１１から半導体チップ２を剥すとともに、レジスト９を除去する。図３（Ｅ）に示すように半導体チップ１の貫通穴５側を下にし、図３（Ｆ）に示す保持材１２上に固定する。保持材１２としてはテープなどが用いられるが、図３（Ｇ）の工程で保持膜８を除去する保持膜除去材に耐性のある材料を選択する。

図３（Ｇ）に示すように、保持材１２で固定された半導体チップ２から保持膜除去材を用いて保持膜８を除去することにより、図２（Ｂ）に示した半導体チップ２を形成できる。保持膜除去材としては、保持膜８として、例えばＴｉを用いた場合には、希フッ酸を使用する。

半導体チップ２はテープなどの保持材１２により固定されているので、半導体チップ２がばらばらになることがなく、図３（Ｈ）に示すように、半導体チップ２を保持材１２から剥がすことで、必要に応じて容易に個々に取り出すことができる。

上述のごとくこの実施形態によれば、シリコン基板４に貫通穴５を形成するときに、スクライブ領域３も同時にエッチングするようにしたので、工程の簡略化が可能になる。また、ダイシング工程を不要にできるので、チップの構造体破損が起こりにくくなり、切屑の発生も少なくできる。しかも、保持膜８を形成することにより、各チップがバラけないようにすることができる。さらに、スクライブ領域３の形状は、貫通エッチングのフォト工程に依存するために矩形以外の円形などの多様な形状に切出すのが可能になる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明の半導体チップ切出し方法は、表面に薄いメンブレン構造体を有する半導体チップをスクライブするのに利用できる。

この発明の一実施形態の半導体チップ切出し方法によって切出される半導体チップが形成されたウェハを示す平面図である。 図１に示す半導体チップを拡大して示した図である。 この発明の一実施形態における半導体チップ切出し方法の各工程を説明するための図である。 従来のＧａＡｓＦＥＴのチップ構造を模式的に示す断面図である。 従来の半導体デバイスの製造方法を示す図である。

符号の説明

１ 半導体ウェハ、２ 半導体チップ、３ スクライブ領域、４ シリコン基板、５ 貫通穴、６ 構造体材料、７ 領域、８ 保持膜、９ レジスト、１０ 張り合わせ材料、１１ キャリアウェハ、１２ 保持材。

Claims (10)

1. 半導体チップを半導体ウェハから切り出す半導体チップ切出し方法であって、
   前記半導体ウェハの半導体基板の一方面上に構造体を形成する工程と、
   前記半導体基板の構造体側に、該構造体の表面に前記半導体チップを保持する保持膜を形成する工程と、
   前記半導体基板の他方面側から前記構造体の周囲を囲む切出しラインをエッチングして前記半導体チップを切出す工程とを備える、半導体チップ切出し方法。
2. さらに、前記切出しラインをエッチング後、前記半導体基板の構造体とは他方面側を保持部材に固定する工程を含む、請求項１に記載の半導体チップ切出し方法。
3. さらに、前記保持部材に固定した半導体チップから前記保持膜を除去する工程を含む、請求項２に記載の半導体チップ切出し方法。
4. 前記保持膜を形成する工程は、前記保持膜を前記構造体表面に形成した後、前記保持膜上に搬送部材を貼り付ける工程を含む、請求項１から３のいずれかに記載の半導体チップ切出し方法。
5. 前記切出しラインは任意のラインを描く、請求項１から４のいずれかに記載の半導体チップ切出し方法。
6. 前記切出しラインは円形を描く、請求項１から４のいずれかに記載の半導体チップ切出し方法。
7. 前記半導体チップは、前記半導体基板の他方面側から一方面側の前記構造体に至り、前記構造体の一部を成す貫通穴を有していて、
   前記半導体チップを切出す工程は、前記切出しラインと前記貫通穴とを同時にドライエッチングする工程を含む、請求項１から６のいずれかに記載の半導体チップ切出し方法。
8. 前記半導体チップを切り出す工程は、前記貫通穴と前記切出しラインに対応する領域を除く半導体基板の他方面側にレジストを塗布し、ドライエッチングする工程を含む、請求項７に記載の半導体チップ切出し方法。
9. 前記構造体は、少なくとも可動部および薄膜のいずれかを有する、請求項１から８のいずれかに記載の半導体チップ切出し方法。
10. 請求項１から９のいずれかの各工程により形成された、半導体チップ。
    
    

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