JP2007165848A - 半導体チップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体チップの歩留まりを向上させることができる半導体チップの製造方法を実現する。
【解決手段】 半導体基板２１の裏面２１ｂに近い改質領域Ｋほど、集光点Ｆからの拡がりＲが大きくなるようにレーザ光Ｌの強度を制御するため、クラック進展の起点となる裏面２１ｂに近い改質領域Ｋほど拡がりＲが大きくなり、分割に要する力が小さくなる。そのため、小さな力で改質領域Ｋからクラックを進展させることができ、半導体基板２１を確実に分割することができる。更に、クラック進展の起点となる裏面２１ｂ近傍に形成される改質領域Ｋ１から基板面２１ａ近傍に形成される改質領域Ｋ８に向かって順番にクラックを進展させて分割することができるので、クラックの偏向などによる半導体基板２１の分割不良が生じるおそれがない。
【選択図】 図３

Description

この発明は、半導体基板をその厚さ方向に分割して半導体チップを製造する方法に関する。

従来から、半導体チップの製造では、分割する予定のラインに加工が施されてシートに接着されている半導体基板を、そのシートを引き伸ばして拡大し、半導体基板の面方向に応力を負荷することにより半導体チップに分割する半導体チップの製造方法が使用されている。
分割する予定のラインの加工方法として、近年では、レーザ光を用いた加工方法（レーザダイシング）の検討や研究が進められており、例えば、下記特許文献１にレーザによる半導体基板の加工技術が開示されている。図１０は、従来のレーザ光を用いたダイシング工程を示す説明図である。図１０（Ａ）は、レーザ光の照射による改質領域形成工程の説明図であり、図１０（Ｂ）は、半導体基板の分割工程の説明図である。

図１０（Ａ）に示すように、シリコン等の半導体からなり、基板面に半導体素子Ｄが形成された半導体基板Ｗを用意し、基板面の裏面を延伸性を有する樹脂製のシートＳに接着する。シートＳの半導体基板Ｗを接着する面には、紫外線硬化型接着剤などが塗布された接着層Ｂが全面に形成されており、半導体基板Ｗは裏面の全面が接着層Ｂに接着される。
レーザ光Ｌを照射するレーザヘッドＨは、レーザ光Ｌを集光する集光レンズＣＶを備えており、レーザ光Ｌを所定の焦点距離で集光させる。改質領域形成工程では、レーザ光Ｌの集光点Ｆが半導体基板Ｗの表面から深さｄの箇所に形成されるように設定したレーザ光照射条件で、半導体基板Ｗを分割する分割予定ラインＤＬ上に沿って（図中手前方向）レーザヘッドＨを移動させ、レーザ光Ｌを半導体基板Ｗの表面から照射する。これにより、レーザ光Ｌの集光点Ｆが走査された深さｄの経路には、多光子吸収による改質領域Ｋが形成される。

改質領域Ｋは、分割予定ラインＤＬに沿って集光点Ｆの深さｄを調整し、半導体基板Ｗの厚さ方向へ集光点Ｆを移動させることにより、半導体基板Ｗの厚さの範囲内で所定の深さの複数箇所に形成する。
ここで、多光子吸収とは、物質が複数個の同種もしくは異種の光子を吸収することをいう。その多光子吸収により、半導体基板Ｗの集光点Ｆおよびその近傍では、光学的損傷という現象が発生し、これにより熱ひずみが誘起され、その部分にクラックが発生し、そのクラックが集合した層、つまり改質領域Ｋが形成される。
続いて、図１０（Ｂ）に示すように、半導体基板Ｗの面内方向（図中矢印Ｆ１、Ｆ２で示す方向）に応力を負荷することにより、改質領域Ｋを起点にして、基板厚さ方向にクラックを進展させて、半導体基板Ｗを分割予定ラインＤＬに沿って分割し、半導体チップＣを得る（特許文献１）。
特開２００２−２０５１８０号公報

しかし、従来の方法では、厚い半導体基板を分割する場合に下記の問題を生じる。
即ち、集光点Ｆの深さｄが大きくなる程、集光点Ｆにおいて集光されるレーザ光の強度が減衰するため、形成される改質領域Ｋの集光点Ｆからの拡がりが小さくなる。換言すれば、改質領域Ｋが形成される領域の寸法が小さくなる。半導体基板Ｗの裏面近傍に形成される改質領域Ｋは分割の起点となるため、この位置に十分な大きさの改質領域Ｋが形成されないと、分割するために大きな力が必要となる。そのため、改質領域Ｋからクラックを進展させることができないことがあるので、半導体基板Ｗの割り残しの原因になり、半導体チップの歩留まりが低下するという問題があった。

そこで、この発明は、半導体チップの歩留まりを向上させることができる半導体チップの製造方法を実現することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体基板をその厚さ方向に分割するための分割予定ラインに沿って、レーザ光を前記半導体基板に対して相対移動させながら、前記半導体基板の内部に集光点を合わせて照射し、前記集光点に多光子吸収による改質領域を形成する改質領域形成工程と、この改質領域形成工程を経た前記半導体基板の一方の基板面が接着されたシートを拡張することにより、前記半導体基板を、前記改質領域を起点にして、前記分割予定ラインに沿って厚さ方向に分割して半導体チップを得る分割工程と、を備えた半導体チップの製造方法において、前記改質領域の前記集光点からの拡がりおよび前記半導体基板の前記改質領域を形成する厚さ方向の位置に応じて、前記レーザ光の強度を制御する、という技術的手段を用いる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の半導体チップの製造方法において、前記一方の基板面の近傍に形成される前記改質領域の前記集光点からの拡がりが、他方の基板面の近傍に形成される前記改質領域の前記集光点からの拡がりより大きくなるように前記レーザ光の強度を制御することにより、前記改質領域を前記半導体基板の厚さ方向の複数箇所に形成する、という技術的手段を用いる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の半導体チップの製造方法において、前記一方の基板面に近いほど、前記集光点からの拡がりが大きくなるように前記レーザ光の強度を制御することにより、前記改質領域を前記半導体基板の厚さ方向の複数箇所に形成する、という技術的手段を用いる。

請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の半導体チップの製造方法において、前記各改質領域の前記集光点からの拡がりが略同一となるように前記レーザ光の強度を制御することにより、前記改質領域を前記半導体基板の厚さ方向の複数箇所に形成する、という技術的手段を用いる。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の半導体チップの製造方法において、隣り合った前記改質領域同士が一部を共有しないように前記レーザ光の強度を制御する、という技術的手段を用いる。

請求項６に記載の発明では、半導体チップが、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の半導体チップの製造方法により製造される半導体チップである、という技術的手段を用いる。

請求項１に記載の発明によれば、改質領域を形成するためのレーザ光の強度を、改質領域の集光点からの拡がりおよび半導体基板の改質領域を形成する厚さ方向の位置に応じて制御するため、半導体基板を確実に分割するために適した所望の拡がりを有する改質領域を厚さ方向の所定の深さに形成することができる。
つまり、小さな力でクラックを確実に進展させることができる改質領域を形成することができるため、半導体基板を確実に分割することができ、半導体チップの歩留まりを向上させることができる半導体チップの製造方法を実現することができる。

請求項２に記載の発明によれば、一方の基板面の近傍に形成される改質領域の集光点からの拡がりが、他方の基板面の近傍に形成される改質領域の集光点からの拡がりより大きくなるようにレーザ光の強度を制御するため、半導体基板の分割時のクラック進展の起点となる基板面側に拡がりの大きな改質領域が形成されているので、小さな力でクラックを進展させることができ、半導体基板を確実に分割することができる。
つまり、半導体基板を確実に分割することができ、半導体チップの歩留まりを向上させることができる半導体チップの製造方法を実現することができる。

特に、請求項３に記載の発明によれば、改質領域の集光点からの拡がりが、一方の基板面に近いほど、大きくなるようにレーザ光の強度を制御するため、クラック進展の起点となる基板面に近い改質領域ほど拡がりが大きくなり、一方の基板面に近い改質領域ほど分割に要する力が小さくなる。そのため、半導体基板の分割時のクラック進展の起点となる基板面近傍の改質領域から他方の基板面近傍の改質領域に向かって順番にクラックを進展させて分割することができるので、クラックの偏向などによる分割不良が生じるおそれがない。

請求項４に記載の発明によれば、各改質領域の集光点からの拡がりが略同一となるようにレーザ光の強度を制御するため、半導体基板の分割時のクラック進展の起点となる基板面側の改質領域の拡がりを他方の基板面近傍の改質領域の拡がりと略同一に形成できるため、半導体基板の分割に要する力が大きくなることがない。
つまり、小さな力でクラックを確実に進展させることができる改質領域を形成することができるため、半導体基板を確実に分割することができ、半導体チップの歩留まりを向上させることができる半導体チップの製造方法を実現することができる。

請求項５に記載の発明によれば、隣り合った改質領域同士が一部を共有しないようにレーザ光の強度を制御するため、隣り合った改質領域が共有する部分が再結晶化や再溶融などにより強固に結合してしまい、半導体基板を分割しにくくなることを防止することができる。

請求項６に記載するように、半導体チップの分割面に表れている改質領域が請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の改質領域の形態に形成されている場合は、例えば、改質領域の集光点からの拡がりが、一方の基板面に近いほど、大きくなるように形成されている場合には、その半導体チップは請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の半導体チップの製造方法によって作製された半導体チップであると推定することができる。

〈第１実施形態〉
この発明に係る半導体チップの製造方法の第１実施形態について、図を参照して説明する。図１は、半導体基板の構成を示す説明図である。図１（Ａ）は、半導体基板の平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の１Ａ−１Ａ矢視断面図である。図２は、半導体基板にレーザ光の照射を行う方法を示す説明図である。図３は、第１実施形態に係る半導体チップの製造方法により形成された改質領域の模式図である。図４は、シミュレーションにより求めたレーザパワーと改質領域を形成する深さと集光点の温度との関係の説明図である。
なお、いずれの図においても、説明のために一部を拡大して誇張して示している。

（半導体基板の構造）
図１（Ａ）に示すように、シリコンからなる薄板円盤形状の半導体基板２１を用意する。図１（Ｂ）に示すように、半導体基板２１の裏面２１ｂには接着層５２を介して樹脂製のシート４１に接着されている。シート４１は、延伸性を有しており、接着層５２は、接着剤などによりシート４１の全面に形成されている。シート４１は、シート４１が張った状態になるようにその外周部が円環状のフレーム４２により保持されている。
半導体基板２１の外周の一部には、結晶方位を示すオリエンテーションフラットＯＦが形成されている。半導体基板２１の基板面２１ａには、拡散工程等を経て形成された半導体素子２４が碁盤の目のように整列配置されている。
各半導体素子２４間の基板面２１ａには、半導体基板２１を厚さ方向に分割する予定のラインである分割予定ラインＤＬ１〜ＤＬ１４が、裏面２１ｂに向かって半導体基板２１の厚さ方向に設定されている。分割予定ラインＤＬ１〜ＤＬ７は、オリエンテーションフラットＯＦに略垂直方向に設けられ、それぞれが相互に平行になるように設定されている。分割予定ラインＤＬ８〜ＤＬ１４は、オリエンテーションフラットＯＦに略平行方向に設けられ、それぞれが相互に平行になるように設定されている。つまり、分割予定ラインＤＬ１〜ＤＬ７と分割予定ラインＤＬ８〜ＤＬ１４とは相互に垂直に交差している。

各半導体素子２４は、その周囲の４辺を分割予定ラインＤＬにより囲まれている。半導体基板２１は、分割予定ラインＤＬに沿って厚さ方向に分割され、半導体素子２４を有する複数の半導体チップ２２が得られる。
なお、以下の説明において、半導体基板２１から分割されておらず、本来、分割された後に半導体チップとなる部分についても半導体チップと呼ぶ。これらの半導体チップ２２は、ダイシング工程により分割予定ラインＤＬに沿って厚さ方向にそれぞれ分割された後、マウント工程、ボンディング工程、封入工程等といった各工程を経ることによってパッケージされたＩＣやＬＳＩとして完成する。

図１（Ｂ）に示すように、半導体基板２１の１Ａ−１Ａライン上には、６つの半導体チップ２２ａ〜２２ｆが形成されている。これらの半導体チップ２２ａ〜２２ｆを分割するために、７本の分割予定ラインＤＬ１〜ＤＬ７及び図１（Ｂ）では図示されていない分割予定ラインＤＬ１１、ＤＬ１２（図１（Ａ））が設定されており、分割予定ラインＤＬ１〜ＤＬ７、ＤＬ１１、ＤＬ１２には、分割の起点となる改質領域Ｋ（図３）が後述する方法により半導体基板２１の厚さ方向に形成される。

（レーザ光の照射による改質領域の形成）
図２に示すように、半導体チップの製造装置１には、レーザ光Ｌを照射するレーザヘッド３１が設けられている。レーザヘッド３１は、レーザ光Ｌを集光する集光レンズ３２を備えており、レーザ光Ｌを所定の焦点距離で集光させることができる。ここでは、レーザ光Ｌの集光点Ｆが半導体基板２１の基板面２１ａから深さｄの箇所に形成されるように設定されている。
ここで、照射するレーザ光Ｌとしては、半導体基板２１の構造、材質に合わせて、適当なレーザ種、波長を選択することができ、例えば、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ、半導体レーザなどを用いることができる。

半導体基板２１内部に改質領域Ｋを形成するためには、まず、図１（Ａ）に示す分割予定ラインＤＬの１つを半導体基板検出用のレーザ光で走査し、レーザ光Ｌの照射範囲を設定する。ここでは、分割予定ラインＤＬ４に改質領域Ｋを形成する場合について説明する。
続いて、図２に示すように、レーザヘッド３１を分割予定ラインＤＬ４に沿って走査し（図中Ｆ４方向）、レーザ光Ｌを基板面２１ａから照射することにより、レーザ光Ｌの集光点Ｆが走査された深さｄの経路に、多光子吸収による改質領域Ｋが適正に形成される。

次に、図３に示すように、レーザ光Ｌの集光点Ｆの深さｄを調整して、半導体基板２１の厚さ方向へ集光点Ｆを移動させて、改質領域Ｋを分割予定ラインＤＬ４上の複数箇所に形成する。通常、厚さ６００μｍ程度の半導体基板２１を分割するためには、厚さ方向に３０箇所程度の改質領域Ｋを形成するが、図３では、説明を容易にするために、８箇所の改質領域Ｋ１〜Ｋ８を形成した場合について説明する。

照射されたレーザ光Ｌのエネルギーは集光点Ｆで吸収され、集光点Ｆを中心として、半導体基板２１の厚さ方向及び面方向へ拡がった改質領域Ｋが形成される。改質領域Ｋは、半導体基板２１の厚さ方向への拡がりが面方向への拡がりより大きく、縦断面が縦長の長円の回転体状に形成される。
以下では、改質領域Ｋの半導体基板２１の厚さ方向への拡がりを「縦拡がりＲ１」、面方向への拡がりを「横拡がりＲ２」として説明に用いる。また、改質領域Ｋの大きさを示す場合には、縦拡がりＲ１と横拡がりＲ２とを総称して「拡がりＲ」として説明に用いる。

ここで、半導体基板２１の厚さ方向に複数層の改質領域Ｋを導入する場合に、基板面２１ａに近い方から改質領域Ｋを形成すると、レーザ光Ｌが先に形成された改質領域Ｋを通過する際に散乱して、集光点Ｆが合いにくくなるため、十分な寸法の改質領域Ｋが形成されないことがある。そのため、改質領域Ｋは基板面２１ａから遠い方から順に形成することが好ましい。
したがって、改質領域ＫがＫ１からＫ８の順に形成されるように、レーザヘッド３１のレーザ光Ｌの出射面から基板面２１ａまでの距離Ｍ（図２）を制御して、レーザ光Ｌを照射する。

半導体基板２１に照射するレーザ光Ｌの強度の制御は、本願発明者らがシミュレーションにより求めたレーザ光Ｌの強度を設定する装置の入力値であるレーザパワーＰと、改質領域Ｋを形成する深さｄと、集光点Ｆの温度Ｔとの関係に基づいて行う。図４にシミュレーションの結果を示す。図中の「焦点」は、深さｄ（図３）と同意である。シミュレーションにおいては、レーザパワーＰとレーザ光Ｌの強度は比例しており、集光点Ｆにおいて照射したレーザ光Ｌのエネルギーが全て発熱のために消費されると仮定した。
集光点Ｆの温度Ｔは、レーザパワーＰに比例して上昇しており、その傾きは焦点（深さｄ）が大きいほど緩やかである。つまり、焦点（深さｄ）が大きいほど、温度Ｔを上昇させるために大きなレーザパワーＰが必要である。

改質領域Ｋは、温度Ｔが、半導体基板２１を形成するシリコンの融点（１６９３Ｋ）を超えると形成される。温度Ｔが融点直上に到達したときに形成される改質領域Ｋの縦拡がりＲ１は約１８μｍ、横拡がりＲ２は２〜３μｍ程度である。
焦点（深さｄ）が６２０μｍの場合には、温度Ｔがシリコンの融点に到達するためには、レーザパワーＰは約０．９Ｗ必要である。同様に、焦点（深さｄ）が４１０μｍの場合には、レーザパワーＰは約０．７Ｗ必要であり、焦点（深さｄ）が１４０μｍの場合には、レーザパワーＰは約０．５Ｗ必要である。
これらより、温度Ｔが融点に到達するときの、レーザパワーＰと深さｄとの間に最小自乗法で求めた次式の関係が得られる。

Ｐ＝０．００１×ｄ＋０．３５５ （１）
Ｐ：レーザパワー（Ｗ）、ｄ：集光点Ｆの深さ（μｍ）

上記（１）式より、改質領域Ｋを形成するために必要なレーザパワーＰは、深さｄに比例して増大する。換言すると、集光点Ｆに照射されるレーザ光Ｌの強度は、深さｄに比例して減衰し、温度Ｔも低下することになる。
改質領域Ｋの拡がりＲは、温度Ｔに応じて変化するため、レーザパワーＰを一定にしてレーザ光を照射した場合には、深さｄが大きくなるほど、改質領域Ｋの拡がりＲは小さくなる。
例えば、レーザパワーＰを１．２Ｗに設定し、レーザ光Ｌを照射した場合、基板面２１ａ近傍の改質領域Ｋ８は、縦拡がりＲ１が約４０μｍ、横拡がりＲ２が４〜６μｍ程度に形成されるのに対し、裏面２１ｂ近傍の改質領域Ｋ１は、縦拡がりＲ１が約２０μｍ、横拡がりＲ２が２〜３μｍ程度に形成される。つまり、この条件では、改質領域Ｋ１は、改質領域Ｋ８の寸法が１／２倍の相似形状を呈する。

このように、温度ＴはレーザパワーＰに比例して上昇し、改質領域Ｋの拡がりＲは温度Ｔの上昇に伴って増大するため、上記（１）式の関係と温度Ｔと改質領域Ｋの拡がりＲとの関係とを用いて、レーザパワーＰを制御することにより、所定の深さｄに所望の拡がりＲを有する改質領域Ｋを形成することができる。

本実施形態では、上記のレーザ光Ｌの強度を制御する方法を使用して、図３に示すように、半導体基板２１の裏面２１ｂに近いほど、集光点Ｆからの拡がりＲが大きくなるように、改質領域Ｋを形成する。つまり、裏面２１ｂに近い改質領域Ｋほど寸法が大きくなるように、レーザ光Ｌの強度を強くするように制御する。
まず、最も裏面２１ｂに近い改質領域Ｋ１を形成し、続いて、基板面２１ａに向かって改質領域Ｋ２〜Ｋ８を順番に形成する。改質領域Ｋ１〜Ｋ８は、この順で拡がりＲが小さくなるように形成される。
例えば、改質領域Ｋ１の縦拡がりＲ１が４０μｍ、改質領域Ｋ８の縦拡がりＲ１が２０μｍに形成されるように、照射するレーザ光Ｌの強度を設定し、改質領域Ｋ１〜Ｋ８の拡がりＲが深さｄに比例するように、レーザ光Ｌの強度を制御する。このとき、改質領域Ｋ１は深さｄが最も大きい位置に形成され、拡がりＲが最も大きくなるように形成するため、照射するレーザ光Ｌの強度は最大となる。
他の分割予定ラインＤＬについても、分割予定ラインＤＬ４と同様に改質領域Ｋ１〜Ｋ８を形成する。

ここで、改質領域Ｋ１〜Ｋ８は、この順で拡がりＲが小さくなるように形成されるため、基板面２１ａ近傍の改質領域Ｋに照射するレーザ光Ｌの強度が低いので、基板面２１ａ近傍の温度上昇が小さく、半導体素子２４に影響を及ぼすおそれがない。

また、改質領域Ｋの内部には、シリコンの相変態に誘起されてマイクロクラックが導入される。マイクロクラックの量はレーザ光Ｌの強度に応じて増大し、改質領域Ｋ１には改質領域Ｋ８より高い密度でマイクロクラックが導入される。つまり、レーザ光Ｌの強度を制御することにより、改質領域Ｋに導入されるマイクロクラックの量も制御しうる。

（半導体基板２１の分割）
続いて、シート４１を面方向に拡張することにより、半導体基板２１に応力を負荷し、改質領域Ｋを起点にしてクラックを進展させて、半導体基板２１を分割予定ラインＤＬに沿って厚さ方向に分割する。
シート４１を拡張する方法としては、例えば、フレーム４２を固定した状態で、半導体基板２１の裏面２１ｂとほぼ同じ大きさの平坦面を有する図示しない押圧装置を用いて、シート４１の裏側から半導体基板２１を押し上げるように押圧することにより、シート４１を面方向に拡張して半導体基板２１の面内方向に応力を負荷するという公知の方法を用いることができる。

ここで、最も裏面２１ｂの近くに形成されている改質領域Ｋ１は、改質領域Ｋ１〜Ｋ８の内、最も拡がりＲが大きくなるように形成されているので、シート４１を拡張して半導体基板２１を分割するときのクラック発生の起点として有効に作用する。更に、改質領域Ｋ１にはマイクロクラックが高密度で導入されているため、小さな力でクラックが進展して、半導体基板２１が確実に分割される。

加えて、改質領域Ｋ１〜Ｋ８は、裏面２１ｂに近いほど拡がりＲが大きく形成されているため、改質領域Ｋ１からＫ８の順に分割に要する力が小さいので、裏面２１ｂ側の改質領域Ｋ１から改質領域Ｋ８に向かって順番にクラックが進展し、クラックが偏向することがない。

［第１実施形態の効果］
（１）改質領域Ｋの集光点Ｆからの拡がりＲおよび改質領域Ｋを形成する半導体基板２１の深さｄに応じて、レーザ光Ｌの強度を制御するため、所定の深さｄに半導体基板２１を確実に分割するために適した所望の拡がりＲを有する改質領域Ｋを形成することができる。
つまり、半導体基板２１の分割のために有効に作用する改質領域Ｋを形成することができるため、半導体チップ２２の歩留まりを向上させることができる半導体チップ２２の製造方法を実現することができる。

（２）半導体基板２１の裏面２１ｂ近傍に形成される改質領域Ｋの集光点Ｆからの拡がりＲが、基板面２１ａの近傍に形成される改質領域Ｋの集光点Ｆからの拡がりＲより大きくなるようにレーザ光Ｌの強度を制御するため、クラック進展の起点となる半導体基板２１の裏面２１ｂ側に寸法の大きな改質領域Ｋが形成されるので、小さな力でクラックを進展させることができ、半導体基板２１を確実に分割することができる。
つまり、半導体基板２１の分割のために有効に作用する改質領域Ｋを形成することができるため、半導体チップ２２の歩留まりを向上させることができる半導体チップ２２の製造方法を実現することができる。

（３）裏面２１ｂに近い改質領域Ｋほど、集光点Ｆからの拡がりＲが大きくなるようにレーザ光Ｌの強度を制御するため、クラック進展の起点となる裏面２１ｂに近い改質領域Ｋほど拡がりＲが大きくなり、分割に要する力が小さくなる。そのため、クラック進展の起点となる裏面２１ｂ近傍に形成される改質領域Ｋ１から基板面２１ａ近傍に形成される改質領域Ｋ８に向かって順番にクラックを進展させて分割することができるので、クラックの偏向などによる半導体基板２１の分割不良が生じるおそれがない。

〈第２実施形態〉
この発明に係る半導体チップの製造方法の第２実施形態について、図を参照して説明する。図５（Ａ）は、隣り合った改質領域が一部を共有する場合の改質領域の模式図である。図５（Ｂ）は、第２実施形態に係る半導体チップの製造方法により形成された改質領域の模式図である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。

図２に示すように、分割予定ラインＤＬ４に沿って、半導体基板２１の面方向に同じ深さで連続して改質領域Ｋを形成する場合において、改質領域Ｋの拡がりが大きすぎると、図５（Ａ）に示すように、改質領域Ｋが半導体基板２１の厚さ方向や面方向で一部を共有して、重なってしまうことがある。この場合、重なった部分Ｋｗにおいて、再結晶化や再溶融などが起こり、強固に結合してしまい、半導体基板２１を分割するために大きな力が必要になることがある。

上記現象を避けるため、改質領域Ｋがその一部を共有しないために許容できる縦拡がりＲ１及び横拡がりＲ２を設定し、レーザ光Ｌの強度を制御することにより、図５（Ｂ）に示すように、隣接する改質領域Ｋが重ならないようにするとともに、半導体基板２１の分割のために有効に作用する改質領域Ｋの拡がりＲを確保することができる。
ここで、図５（Ｂ）では、改質領域Ｋの拡がりＲが略同一の場合を例示したが、裏面２１ｂに近い改質領域Ｋほど拡がりＲを大きく形成する構成を用いてもよい。
また、レーザ光Ｌの照射時間（スピード、周波数）を制御することにより、隣接する改質領域Ｋが重ならないようにすることもできる。

［第２実施形態の効果］
（１）隣り合った改質領域Ｋ同士が一部を共有しないようにレーザ光Ｌの強度を制御するため、隣り合った改質領域Ｋが重なった部分Ｋｗが再結晶化や再溶融などにより強固に結合してしまい、半導体基板２１を分割しにくくなることを防止することができる。また、レーザ光Ｌの照射時間（スピード、周波数）を制御することにより、隣接する改質領域Ｋが重ならないようにすることもできる。

〈その他の実施形態〉
（１）改質領域Ｋ１〜Ｋ８は、半導体基板２１の裏面２１ｂの近傍に形成される改質領域Ｋの集光点Ｆからの拡がりＲが、基板面２１ａの近傍に形成される改質領域Ｋの集光点Ｆからの拡がりＲより大きくなるようにレーザ光Ｌの強度を制御して形成してもよい。第１実施形態では、裏面２１ｂに近い改質領域Ｋほど、集光点Ｆからの拡がりＲが大きくなるようにレーザ光Ｌの強度を制御するのに対し、例えば、図６に示すように、裏面２１ｂの近傍に形成される改質領域Ｋ１〜Ｋ３の縦拡がりＲ１が４０μｍ、改質領域Ｋ４〜Ｋ８の縦拡がりＲ１が２０μｍとなるようにレーザ光Ｌの強度を制御してもよい。
また、改質領域Ｋ４〜Ｋ８を同じ強度のレーザ光Ｌで形成して、改質領域Ｋ４〜Ｋ８の拡がりＲがＫ４〜Ｋ８の順に大きくなるようにしてもよい。
この構成を使用した場合にも、半導体基板２１の裏面２１ｂの近傍に、分割に有効に作用する改質領域Ｋが形成されるため、第１実施形態の（１）及び（２）の効果を奏することができる。なお、本実施形態は、請求項２に記載の発明に相当する。

（２）改質領域Ｋ１〜Ｋ８は、各集光点Ｆからの拡がりＲが略同一となるように、レーザ光Ｌの強度を制御して形成してもよい。つまり、図７に示すように、改質領域Ｋ１〜Ｋ８がほぼ同じ拡がりＲ、例えば、縦拡がりＲ１が４０μｍ、になるようにレーザ光Ｌの強度を制御してもよい。
この構成を使用した場合にも、半導体基板２１の裏面２１ｂの近傍に、分割に有効に作用する改質領域Ｋが形成されるため、第１実施形態の（１）の効果を奏することができる。なお、本実施形態は、請求項４に記載の発明に相当する。

（３）レーザ光Ｌをシート４１側から照射することにより、改質領域Ｋを形成することもできる。
例えば、図８に示すように、レーザ光Ｌを透過可能な材質で形成されたシート４１を用いて、半導体基板２１を接着し、半導体基板２１の裏面２１ｂ側からシート４１を介してレーザ光Ｌを照射する。ここで、レーザ光Ｌの改質領域Ｋにおける散乱の影響を避けるために、改質領域ＫがＫ８からＫ１の順に形成されるように、レーザヘッド３１の位置を裏面２１ｂから遠ざけるように制御して、レーザ光Ｌを照射する。レーザパワーＰを制御することにより、所定の深さｄに所望の拡がりＲを有する改質領域Ｋを形成することができる。図８では、改質領域Ｋ１〜Ｋ８は、各集光点Ｆからの拡がりＲが略同一となるように形成されているが、半導体基板２１の裏面２１ｂに近いほど、集光点Ｆからの拡がりＲが大きくなるように、改質領域Ｋを形成してもよい。

また、改質領域Ｋ１〜Ｋ８は、半導体基板２１の基板面２１ａ側からのレーザ光Ｌの照射と、裏面２１ｂ側からのレーザ光Ｌの照射とを組み合わせて形成してもよい。
例えば、図９（Ａ）に示すように、基板面２１ａ側からレーザ光Ｌを照射し、各集光点Ｆからの拡がりＲが略同一となるように改質領域Ｋ５からＫ８をこの順に形成する。次に、図９（Ｂ）に示すように、半導体基板２１をシート４１に接着したまま、レーザヘッド３１に対して反転させ、裏面２１ｂ側からレーザ光Ｌを照射し、各集光点Ｆからの拡がりＲが略同一となるように改質領域Ｋ４からＫ１をこの順に形成してもよい。
この構成を用いると、レーザ光Ｌを照射する深さｄを小さくすることができるので、レーザパワーＰを広いレンジで制御する必要がない。
なお、改質領域Ｋ１〜Ｋ４と改質領域Ｋ５〜Ｋ８はどちらを先に形成してもよい。また、半導体基板２１の裏面２１ｂに近いほど、集光点Ｆからの拡がりＲが大きくなるように、改質領域Ｋを形成してもよい。

（４）レーザ光Ｌは、半導体基板２１中の不純物濃度に依存して減衰し、不純物量が多いほど、減衰率が大きくなる。そのため、半導体基板２１の厚さ方向において不純物濃度が変化する場合には、不純物濃度が高い領域で、所望の拡がりＲを有する改質領域Ｋが形成されないおそれがある。
そこで、分割予定ラインＤＬにおける深さｄに対する不純物濃度プロファイルに応じて、レーザパワーＰを制御することにより、所望の寸法の改質層を得ることができる。例えば、不純物濃度が高く、レーザ光Ｌの減衰が大きくなる領域では、照射するレーザ光Ｌの強度を強くするようにレーザパワーＰを制御すればよい。
この構成を用いると、厚さ方向において不純物濃度が変化する半導体基板２１についても、所定の深さｄに所望の拡がりＲを有する改質領域Ｋを形成することができる。
また、不純物層であるゲッタリング層においても、不純物濃度プロファイルに応じて、レーザパワーＰを制御することにより改質領域Ｋを適正に形成することができる。

（５）半導体チップ２２の分割面に表れている改質領域Ｋが、半導体基板２１の裏面２１ｂの近傍に形成される改質領域Ｋの集光点Ｆからの拡がりＲが、基板面２１ａの近傍に形成される改質領域Ｋの集光点Ｆからの拡がりＲより大きくなるように形成されている場合は、その半導体チップ２２は請求項２に記載の半導体チップの製造方法によって作製された半導体チップであると推定することができる。
半導体チップ２２の分割面に表れている改質領域Ｋが、裏面２１ｂに近いほど、集光点Ｆからの拡がりＲが大きくなるように形成されている場合は、その半導体チップ２２は請求項３に記載の半導体チップの製造方法によって作製された半導体チップであると推定することができる。
半導体チップ２２の分割面に表れている改質領域Ｋが、各集光点Ｆからの拡がりＲが略同一となるように形成されている場合は、その半導体チップ２２は請求項４に記載の半導体チップの製造方法によって作製された半導体チップであると推定することができる。
半導体チップ２２の分割面に表れている改質領域Ｋが、隣り合った改質領域Ｋ同士が一部を共有しないように形成されている場合は、その半導体チップ２２は請求項５に記載の半導体チップの製造方法によって作製された半導体チップであると推定することができる。
上記のように、半導体チップ２２の分割面に表れている改質領域Ｋが、集光点Ｆからの拡がりＲを制御されて形成されている場合は、その半導体チップ２２は請求項１に記載の半導体チップの製造方法によって作製された半導体チップであると推定することができる。

（６）半導体基板２１には、シリコンのみで構成された半導体基板を用いたが、本発明の適用はこれに限られることはなく、例えば、酸化シリコンからなる酸化膜を半導体基板２１の基板面２１ａに形成したものやＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）のウェハ、その他、レーザ光の照射により改質領域Ｋを形成できる基板について適用することも可能である。

［各請求項と実施形態との対応関係］
裏面２１ｂが請求項１に記載の一方の基板面に、拡がりＲ、縦拡がりＲ１及び横拡がりＲ２が集光点からの拡がりにそれぞれ対応する。また、基板面２１ａが請求項２に記載の他方の基板面にそれぞれ対応する。

図１は、半導体基板の構成を示す説明図である。図１（Ａ）は、半導体基板の平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の１Ａ−１Ａ矢視断面図である。 半導体基板にレーザ光の照射を行う方法を示す説明図である。 第１実施形態に係る半導体チップの製造方法により形成された改質領域の模式図である。 シミュレーションにより求めたレーザパワーと改質領域を形成する深さと集光点の温度との関係の説明図である。 図５（Ａ）は、隣り合った改質領域が一部を共有する場合の改質領域の模式図である。図５（Ｂ）は、第２実施形態に係る半導体チップの製造方法により形成された改質領域の模式図である。 その他の実施形態に係る半導体チップの製造方法により形成された改質領域の模式図である。 その他の実施形態に係る半導体チップの製造方法により形成された改質領域の模式図である。 半導体基板の裏面からレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を示す説明図である。 半導体基板の裏面からレーザ光を照射して改質領域を形成する工程の変更例を示す説明図である。図９（Ａ）は、半導体基板の基板面からレーザ光を照射して改質領域を形成する工程の説明図であり、図９（Ｂ）は、続く半導体基板の裏面からレーザ光を照射して改質領域を形成する工程の説明図である。 従来のレーザ光を用いたダイシング工程を示す説明図である。図１０（Ａ）は、レーザ光の照射による改質領域形成工程の説明図であり、図１０（Ｂ）は、半導体基板の分割工程の説明図である。

符号の説明

１ 半導体チップの製造装置
２１ 半導体基板
２１ａ 基板面（他方の基板面）
２１ｂ 裏面（一方の基板面）
２２、２２ａ〜２２ｆ 半導体チップ
２４ 半導体素子
ＤＬ、ＤＬ１〜ＤＬ１４ 分割予定ライン
Ｋ、Ｋ１〜Ｋ８ 改質領域
Ｌ レーザ光
Ｆ 集光点
Ｒ 拡がり（集光点からの拡がり）
Ｒ１ 縦拡がり（集光点からの拡がり）
Ｒ２ 横拡がり（集光点からの拡がり）

Claims (6)

1. 半導体基板をその厚さ方向に分割するための分割予定ラインに沿って、レーザ光を前記半導体基板に対して相対移動させながら、前記半導体基板の内部に集光点を合わせて照射し、前記集光点に多光子吸収による改質領域を形成する改質領域形成工程と、
   この改質領域形成工程を経た前記半導体基板の一方の基板面が接着されたシートを拡張することにより、前記半導体基板を、前記改質領域を起点にして、前記分割予定ラインに沿って厚さ方向に分割して半導体チップを得る分割工程と、を備えた半導体チップの製造方法において、
   前記改質領域の前記集光点からの拡がりおよび前記半導体基板の前記改質領域を形成する厚さ方向の位置に応じて、前記レーザ光の強度を制御することを特徴とする半導体チップの製造方法。
2. 前記一方の基板面の近傍に形成される前記改質領域の前記集光点からの拡がりが、他方の基板面の近傍に形成される前記改質領域の前記集光点からの拡がりより大きくなるように前記レーザ光の強度を制御することにより、前記改質領域を前記半導体基板の厚さ方向の複数箇所に形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体チップの製造方法。
3. 前記一方の基板面に近いほど、前記集光点からの拡がりが大きくなるように前記レーザ光の強度を制御することにより、前記改質領域を前記半導体基板の厚さ方向の複数箇所に形成することを特徴とする請求項２に記載の半導体チップの製造方法。
4. 前記各改質領域の前記集光点からの拡がりが略同一となるように前記レーザ光の強度を制御することにより、前記改質領域を前記半導体基板の厚さ方向の複数箇所に形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体チップの製造方法。
5. 隣り合った前記改質領域同士が一部を共有しないように前記レーザ光の強度を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の半導体チップの製造方法。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の半導体チップの製造方法により製造されることを特徴とする半導体チップ。

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