JP2007207871A - 複数の半導体装置を備えた半導体ウェハ - Google Patents

Abstract

【課題】 製品の歩留まりや品質を向上し得る複数の半導体装置を備えた半導体ウェハおよびそのダイシング方法を提供する。
【解決手段】 ウェハ２０ａでは、レーザ光の照射面にウェハ２０ａの外周まで延びて形成される平坦部２１ａを有する。このため、レーザ光Ｌが入射する割断線ＤＬ上には平坦部２１ａが形成されていることから、ウェハ２０ａに照射されるレーザ光Ｌを、ウェハ２０ａの外周縁部Ｍにおいても表面２１ｂに垂直に入射させることができる。これにより、ウェハ２０ａの外周縁部Ｍの表面２１ｂで焦点が合うことがないため、外周縁部Ｍにおけるアブレーションを防ぐことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ光の照射により形成される改質層に生じる割断によってそれぞれ分離され得る複数の半導体装置を備えた半導体ウェハに関するものである。

従来、半導体集積回路やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を形成したシリコンウェハ（以下、［背景技術］および［発明が解決しようとする課題］の欄において「ウェハ」という）を各々のチップに分離するダイシング工程では、ダイヤモンド砥粒を埋め込んだダイシングブレードを用いてチップに切り分けていた。

しかし、このようなブレードによるダイシング工程では、(1) ブレードでカットする際にその切りしろが必要になるため１枚のウェハから取れるチップ数が切りしろの分だけ減少しコストの増大を招く、(2) カットする際の摩擦熱による焼付き等を防ぐために用いられる水等が、チップに付着するのを防止する必要から、キャッピング等の保護装置を必要としその分メンテナンス工数が増大する、といった問題等が生じていた。

そこで、近年では、レーザを用いたダイシング工程（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、２にレーザによるウェハの加工技術が開示されている。これらの特許文献に開示される技術では、所定条件のレーザ光を加工対象物に照射することにより改質層を形成し当該改質層を起点とした割断によって加工対象物を切断する（下記特許文献１；段落番号００２９〜００５５、特許文献２；段落番号００１１〜００２８）。
特開２００２−１９２３６８号公報 特開２００３−１０９８６号公報

しかしながら、前記特許文献１、２に開示される従来技術によると、ウェハに照射されるレーザ光は、ウェハ内部に改質層を形成可能にその焦点が設定され、そのウェハ表面には、半導体集積回路等が形成される平坦面の存在を前提としている。そのため、例えば、ウェハの周縁部のように面取加工等が施されることにより平坦面ではないウェハの部位に、このような焦点距離に設定されたレーザ光が照射されたときには、当該平坦面ではないウェハ表面（面取り部位）で焦点が合う場合が発生し得る。このような場合にはアブレーションによるパーティクルの発生から、当該パーティクルによるチップ不良が問題となる。

即ち、ウェハは、周縁部の欠けを防止するために、一般に、外周縁に面取加工が施されていることから、図９に示すように、ウェハＷの面取り部位（周縁部）Ｍにおいては、その表面でレーザ光Ｌの焦点ｐが合ってしまうことがある。そのため、当該レーザ照射によって溶融したウェハ表面のシリコンｑが飛散しパーティクル発生の原因となる。このようなパーティクルは、分離前または分離後のチップに付着することにより、半導体集積回路やＭＥＭＳの動作不良を招くことから、製品の歩留まり低下や品質低下に直結し得る。なお、図９において、符号Ｐは本来予定しているレーザ光の焦点を示し、符号Ｋは改質層を示し、符号ＣＶは集光レンズを示す。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、製品の歩留まりや品質を向上し得る複数の半導体装置を備えた半導体ウェハを提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハでは、レーザ光［Ｌ］の照射により改質層［Ｋ］を形成し、この改質層［Ｋ］による割断によってそれぞれ分離され得る複数の半導体装置を備えた半導体ウェハにおいて、前記レーザ光［Ｌ］が照射されるべき当該半導体ウェハ［２０ａ（２０ａ’，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ），３０ａ（３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ），４０ａ（４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ），５０ａ（５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ），６０ａ（６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ）］の表面［２１ｂ等］に当該半導体ウェハ［２０ａ等］の外周まで延びて形成される平坦部［２１ａ等］を有することを技術的特徴とする。なお、［ ］内の数字等は、［発明を実施するための最良の形態］の欄で説明する符号に対応し得るものである（以下同じ）。

特許請求の範囲に記載の請求項２の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハでは、請求項１記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハにおいて、前記半導体ウェハ［２０ａ］は、前記半導体装置［Ｄev］の支持基板となるシリコン層［２１］を備え、このシリコン層［２１］の表面［２１ｂ］に前記平坦部［２１ａ］が形成されることを技術的特徴とする。

特許請求の範囲に記載の請求項３の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハでは、請求項１記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハにおいて、前記半導体ウェハ［３０ａ］は、前記半導体装置［Ｄev］の支持基板となるシリコン層［３１］を備え、前記シリコン層［３１］の表面［３１ｂ］に前記平坦部［３１ａ］が形成されることに加えて、前記シリコン層［３１］の裏面［３１ｃ］にも当該半導体ウェハの外周まで延びる裏側の平坦部［３１ｄ］が形成されることを技術的特徴とする。

特許請求の範囲に記載の請求項４の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハでは、請求項１記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハにおいて、前記半導体ウェハ［４０ａ（５０ａ，６０ａ）］は、前記半導体装置［Ｄev］の支持基板となるシリコン層［４１（５１，６１）］、このシリコン層［４１（５１，６１）］の表面に形成される絶縁膜［４２（５２，６２）］およびこの絶縁膜［４２（５２，６２）］を介して前記シリコン層［４１（５１，６１）］に接合されるＳＯＩ層［４３（５３，６３）］を備え、前記ＳＯＩ層［４３（５３，６３）］の表面［４３ｂ（５３ｂ，６３ｂ）］に前記平坦部［４３ａ（５３ａ，６３ａ）］が形成されることを技術的特徴とする。

特許請求の範囲に記載の請求項５の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハでは、請求項４記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハにおいて、前記ＳＯＩ層［４３（５３，６３）］の表面［４３ｂ（５３ｂ，６３ｂ）］に前記平坦部［４３ａ（５３ａ，６３ａ）］が形成されることに加えて、前記シリコン層［４１（５１，６１）］の裏面［４１ｂ（５１ｂ，６１ｂ）］にも当該半導体ウェハの外周まで延びる裏側の平坦部［４１ａ（５１ａ，６１ａ）］が形成されることを技術的特徴とする。

特許請求の範囲に記載の請求項６の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハでは、請求項１記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハにおいて、前記半導体ウェハ[２０ａ’］は、両面の外周縁が面取りされた面取加工済み半導体ウェハ［Ｗ］の、一端面側を残して他端面側［Ｒ］を切削しこの切削面を平坦面［２１ａ’，２１ｂ’］に加工した後、当該平坦面［２１ａ’，２１ｂ’］に前記複数の半導体装置［Ｄev］を形成したものであることを技術的特徴とする。なお、取加工済み半導体ウェハ［Ｗ］の一端面側に複数の半導体装置［Ｄev］を形成した後、当該一端面側を残して他端面側［Ｒ］を切削しこの切削面を平坦面［２１ａ’，２１ｂ’］に加工しても良い。

請求項１の発明では、レーザ光［Ｌ］が照射されるべき半導体ウェハ［２０ａ等］の表面［２１ｂ等］に当該半導体ウェハ［２０ａ等］の外周まで延びて形成される平坦部［２１ａ等］を有することから、半導体ウェハ［２０ａ等］の中心部のみならず、外周近傍、つまり周縁部においても平坦部が存在する。つまり、当該半導体ウェハ［２０ａ等］は、レーザ光［Ｌ］が照射される面側では、その外周縁が面取りされていない。これにより、半導体ウェハ［２０ａ等］に照射されるレーザ光［Ｌ］は、半導体ウェハ［２０ａ等］の外周縁部［Ｍ］においても表面に垂直に入射することができるため、半導体ウェハ［２０ａ等］の外周縁部［Ｍ］の表面で焦点が合うことがない。したがって、外周縁部［Ｍ］におけるアブレーションを防ぐので、当該アブレーションによるパーティクルの発生を防止することができる。よって、半導体装置に付着するパーティクルを減少させるため、製品の歩留まりや品質を向上することができる（図１、２相当）。

なお、半導体ウェハ［２０ａ等］として、半導体装置［Ｄev］の支持基板となるシリコン層［２１］を備え、このシリコン層［２１］の表面［２１ｂ］に平坦部［２１ａ］が形成される半導体ウェハ［２０ａ］が挙げられる（請求項２；図１、２相当）。

また、半導体ウェハ［２０ａ等］として、半導体装置［Ｄev］の支持基板となるシリコン層［３１］を備え、シリコン層［３１］の表面［３１ｂ］に平坦部［３１ａ］が形成されることに加えて、シリコン層［３１］の裏面［３１ｃ］にも当該半導体ウェハの外周まで延びる裏側の平坦部［３１ｄ］が形成される半導体ウェハ［３０ａ］が挙げられる（請求項３；図５(A) 相当）。

さらに、半導体ウェハ［２０ａ等］として、半導体装置［Ｄev］の支持基板となるシリコン層［４１（５１，６１）］、このシリコン層［４１（５１，６１）］の表面に形成される絶縁膜［４２（５２，６２）］およびこの絶縁膜［４２（５２，６２）］を介してシリコン層［４１（５１，６１）］に接合されるＳＯＩ層［４３（５３，６３）］を備え、ＳＯＩ層［４３（５３，６３）］の表面［４３ｂ（５３ｂ，６３ｂ）］に平坦部［４３ａ（５３ａ，６３ａ）］が形成される半導体ウェハ［４０ａ（５０ａ，６０ａ）］が挙げられる（請求項４；図６(A) 、図７(A) 、図８(A) 相当）。

また、半導体ウェハ［２０ａ等］として、ＳＯＩ層［４３（５３，６３）］の表面［４３ｂ（５３ｂ，６３ｂ）］に平坦部［４３ａ（５３ａ，６３ａ）］が形成されることに加えて、シリコン層［４１（５１，６１）］の裏面［４１ｂ（５１ｂ，６１ｂ）］にも当該半導体ウェハの外周まで延びる裏側の平坦部［４１ａ（５１ａ，６１ａ）］が形成される半導体ウェハ［４０ａ（５０ａ，６０ａ）］が挙げられる（請求項５；図６(A) 、図７(A) 、図８(A) 相当）。

さらにまた、半導体ウェハ［２０ａ等］として、両面の外周縁が面取りされた面取加工済み半導体ウェハ［Ｗ］の、一端面側を残して他端面側［Ｒ］を切削しこの切削面を平坦面［２１ａ’，２１ｂ’］に加工した後、当該平坦面［２１ａ’，２１ｂ’］に複数の半導体装置［Ｄev］を形成した半導体ウェハ[２０ａ’］が挙げられる（請求項６；図４相当）。また、取加工済み半導体ウェハ［Ｗ］の一端面側に複数の半導体装置［Ｄev］を形成した後、当該一端面側を残して他端面側［Ｒ］を切削しこの切削面を平坦面［２１ａ’，２１ｂ’］に加工した半導体ウェハ[２０ａ’］も挙げられる。

以下、本発明の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハの実施形態について図を参照して説明する。
図１(A) に示すように、半導体ウェハ（以下、［発明を実施するための最良の形態］の欄において「ウェハ」という）２０ａは、シリコンからなる薄板円盤形状のシリコン基板２１で外周の一部に結晶方位を示すオリエンテーションフラットが形成されている。このウェハ２０ａの表面２１ｂには、拡散工程等を経て形成された複数のチップＤevが碁盤の目のように整列配置されているが、これらのチップＤevは、ダイシング工程により割断線ＤＬに沿ってそれぞれ分離された後、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。なお、本実施形態では、ウェハ２０ａは、チップＤevの支持基板となるシリコン層を形成し得るものである。

図１(B) に示すように、このようなウェハは、［発明が解決しようとする課題］の欄で述べたように、外周縁部Ｍの欠けを防止するために、通常、外周に面取加工が施された表面側面取部ｍａや裏面側面取部ｍｂを有するが、本実施形態に係るウェハ２０ａでは、少なくともダイシング工程のレーザ光が照射される側の表面（以下「照射面」という）の外周縁部Ｍにおいては表面側面取部ｍａを有することなく平坦部２１ａが形成されている。

即ち、図２に示すように、本実施形態に係るウェハ２０ａでは、レーザダイシングにおいて、レーザ光Ｌの照射面（表面２１ｂ）にウェハ２０ａの外周まで延びて形成される平坦部２１ａを有する。このため、裏面２１ｃには裏面側面取部ｍｂを有するものの、レーザ光Ｌが入射する部位（割断線ＤＬ上）には平坦部２１ａが形成されているため、ウェハ２０ａに照射されるレーザ光Ｌを、ウェハ２０ａの外周縁部Ｍにおいても表面２１ｂ（平坦部２１ａ）に垂直（θ＝９０°）に入射させることができる。

これにより、たとえウェハ２０ａの外周よりも外側からレーザ光Ｌが走査されても、ウェハ２０ａの外周縁部Ｍの表面２１ｂ（平坦部２１ａ）で焦点が合うことがないため、ウェハ２０ａの内部に改質層Ｋを形成可能にレーザ光Ｌの焦点Ｐが設定されることで、ウェハ２０ａ内に多光子吸収による改質層Ｋを適正に形成することができるとともに、外周縁部Ｍにおけるアブレーションを防ぐことができる。したがって、当該アブレーションによるパーティクルの発生を防止できるので、レーザダイシングにより分離されたチップＤevや分離前のチップＤevに付着するパーティクルを減少させ、製品の歩留まりや品質を向上することができる。

なお、「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。この多光子吸収により、焦点（集光点）Ｐおよびその近傍では光学的損傷という現象が発生するので、これにより熱歪みが誘起され、その部分においてクラックが生じる。このクラックが集合した範囲を改質層という。

また、図２に示す符号ＣＶは、レーザ光Ｌを集光するために設けられた集光レンズで、符号Ｈは、レーザ光Ｌの光軸を示す。また符号θは、ウェハ２０ａの表面２１ｂに対するレーザ光Ｌの入射角を示す。なお、図１および図２に示す例は、特許請求の範囲の請求項１および請求項２に対応し得るもので、チップＤevは、同請求項に記載の「半導体装置」に相当し得るものである。

次に、図３〜図８を参照して、前述したウェハ２０ａの変更例として各種バリエーションを説明する。前述のウェハ２０ａには、シリコンのみで構成された、いわゆるバルクシリコンを用いたが、本発明の適用はこれに限られることはなく、例えば、図３(A) に示すように、酸化シリコンからなる酸化膜２２をシリコン基板２１の表側に形成したものについて適用することも可能である。

即ち、図３(A) に示すように、ウェハ２０ｂは、シリコン基板２１とその表側に形成される酸化膜２２とからなり、この酸化膜２２の表面２２ｂには、ウェハ２０ｂの外周まで延びる平坦部２２ａが形成されている。なお、シリコン基板２１の裏面２１ｃには、ウェハ２０ａと同様に、裏面側面取部ｍｂが形成されている。

これにより、このような酸化膜２２が形成されたウェハ２０ｂにおいても、レーザ光Ｌが入射する部位（割断線ＤＬ上）には平坦部２２ａが形成されているため、ウェハ２０ｂに照射されるレーザ光Ｌを、ウェハ２０ｂの外周縁部Ｍにおいても表面２２ｂ（平坦部２２ａ）に垂直に入射させることができる。なお、これによる作用および効果は、前述のウェハ２０ａと同様である。

また、図３(B) 〜図３(D) に示すように、いわゆるＳＯＩ（Silicon On Insulator）のウェハ２０ｃ〜２０ｅも例示できる。例えば、図３(B) に示すウェハ２０ｃは、図３(A) に示したウェハ２０ｂの酸化膜２２上の一部にＳＯＩ層２３を形成するものである。このウェハ２０ｃでは、外周縁部Ｍにおいて平坦部２２ａを形成するとともに、当該ＳＯＩ層２３の外周端による段部Ｎにおいても面取加工を施すことなく平坦部２３ａを形成する。

これにより、平坦部２２ａが形成されている外周縁部Ｍに加え、ＳＯＩ層２３の平坦部２３ａが形成されている段部Ｎにおいても、ウェハ２０ｃに照射されるレーザ光Ｌを表面２３ｂ（平坦部２３ａ）に垂直に入射させることができる。したがって、このような段部Ｎにおいても、アブレーションを防ぐことができる。このため、かかる段部ＮのあるＳＯＩ基板においても、前述と同様の作用および効果を得ることができる。

また、図３(C) に示すウェハ２０ｄでは、シリコン基板２１の表側に形成される酸化膜２４がシリコン基板２１上の一部に形成されているため、図３(B) と同様に、段部Ｎが存在する。このウェハ２０ｄの場合も、図３(B) に示すウェハ３０ｂと同様に、ＳＯＩ層２３の外周端による段部Ｎにおいても面取加工を施すことなく平坦部２３ａを形成する。

これにより、ＳＯＩ層２３の平坦部２３ａが形成されている段部Ｎにおいても、ウェハ２０ｄに照射されるレーザ光Ｌを表面２３ｂ（平坦部２３ａ）に垂直に入射させることができる。したがって、このような段部Ｎにおいても、アブレーションを防ぐことができる。このため、かかる段部ＮのあるＳＯＩ基板においても、前述と同様の作用および効果を得ることができる。

さらに、図３(D) に示すウェハ２０ｅでは、図３(A) に示したウェハ２０ｂの酸化膜２２上の全部にＳＯＩ層２５を形成する。これにより、ウェハ２０ｂやウェハ２０ｃに存在するような段部Ｎを形成しないＳＯＩ基板を得ることができる。これにより、図３(A) に示すウェハ２０ｂと同様に、レーザ光Ｌが入射する部位（割断線ＤＬ上）には平坦部２５ａが形成されているため、ウェハ２０ｅに照射されるレーザ光Ｌを、ウェハ２０ｅの外周縁部Ｍにおいても表面２５ｂ（平坦部２５ａ）に垂直に入射させることができる。そして、前述と同様の作用および効果を得ることができる。

続いて、外周縁に面取加工が施されているウェハＷを切削加工してウェハ２０ａと同様のウェハ２０ａ’を得る工程を図４を参照して説明する。

図４(A) に示すように、加工前のウェハＷの外周には、外周縁の表裏において、表面側面取部ｍａおよび裏面側面取部ｍｂが形成されている。そこで、例えば、図４(B) に示すように、当該ウェハＷの表側をポリッシュ加工により研磨（切削）することにより当該表側半分を除去部Ｒとして取り除く（研磨工程または切削工程）。これにより、図４(C) に示すように、除去部Ｒが除かれたその表側には、ウェハ２０ａ’の中心部の表面２１ｂ’と同様に、ウェハ２０ａ’の外周まで延びて形成される平坦部２１ａ’が形成される。そして、このように平坦化された表面２１ｂ’にチップＤevを形成する。

したがって、このようなウェハ２０ａ’において、前述のウェハ２０ａと同様に、拡散工程等を経て複数のチップＤevを形成し、これらのチップＤevをレーザダイシングする際には、ウェハ２０ａと同様の作用および効果を得ることができる。なお、図４に示す例は、特許請求の範囲の請求項６に対応し得るもので、ウェハＷは、同請求項に記載の「面取加工済み半導体ウェハ」に相当し得るものである。また、除去部Ｒは、同請求項に記載の「他端面側」に相当し得るものである。

なお、これとは逆に、加工前のウェハＷの表側にチップＤevを形成した後、当該ウェハＷの裏側をポリッシュ加工により研磨（切削）することにより当該裏側半分を除去部Ｒとして取り除いても良い（研磨工程または切削工程）。また、加工前のウェハＷの裏側をポリッシュ加工により研磨（切削）することにより当該裏側半分を除去部Ｒとして取り除いた後（研磨工程または切削工程）、ポリッシュ加工されていないウェハＷの表側にチップＤevを形成しても良い。これらの場合には、ポリッシュ加工により平坦化されたウェハＷの裏側からレーザ光Ｌを照射することにより、ウェハ２０ａと同様の作用および効果を得ることができる。

これまでに説明した各ウェハ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅでは、ウェハの照射面側の外周縁部Ｍに表面側面取部ｍａを有することなく平坦部２１ａ、２２ａ、２５ａ等を形成するように構成した。しかし、ウェハの裏側についてもレーザ光Ｌを照射し得る場合には、図５に示すように、ウェハの表裏両側に平坦部を形成するバリエーションが例示できる。

即ち、図５(A) に示すように、ウェハ３０ａでは、いわゆるバルクシリコンのシリコン基板３１において、シリコン基板３１の表面３１ｂに当該ウェハ３０ａの外周まで延びる表側平坦部３１ａを形成し、さらに当該シリコン基板３１の裏面３１ｄにも当該ウェハ３０ａの外周まで延びる裏側平坦部３１ｃを形成する。これにより、表面３１ｂの表側平坦部３１ａに加えて、裏面３１ｄでも裏側平坦部３１ｃが形成されているため、ウェハ３０ａに照射されるレーザ光を、ウェハ３０ａの外周縁部Ｍの両面（表側平坦部３１ａ、裏側平坦部３１ｃ）に垂直に入射させることができる。

これにより、たとえウェハ３０ａの外周よりも外側からレーザ光が走査されても、ウェハ３０ａの外周縁部Ｍの表面３１ｂ（表側平坦部３１ａ）および裏面３１ｄ（裏側平坦部３１ｃ）で焦点が合うことがない。このため、ウェハ３０ａの内部に改質層を形成可能にレーザ光の焦点が設定されることで、ウェハ３０ａ内に多光子吸収による改質層を適正に形成することができるとともに、外周縁部Ｍにおけるアブレーションを防ぐことができる。したがって、ウェハ３０ａの両面において、当該アブレーションによるパーティクルの発生を防止できるので、レーザダイシングにより分離されたチップや分離前のチップに付着するパーティクルを減少させ、製品の歩留まりや品質を向上することができる。

なお、図５(A) に示す例は、特許請求の範囲の請求項３に対応し得るもので、シリコン基板３１は、同請求項に記載の「シリコン層」に相当し得るものである。また、表面３１ｂは、同請求項に記載の「シリコン層の表面」に相当し得るもので、さらに裏面３１ｄは、同請求項に記載の「シリコン層の裏面」に相当し得るものである。また、裏側平坦部３１ｃは、同請求項に記載の「裏側の平坦部」に相当し得るものである。

図５(B) には、図５(A) に示すシリコン基板３１の表面３１ｂに表側酸化膜３２を形成したウェハ３０ｂが例示されている。このようなウェハ３０ｂにおいても、表側酸化膜３２の表面３２ｂに当該ウェハ３０ｂの外周まで延びる表側平坦部３２ａを形成し、当該シリコン基板３１の裏面３１ｄにも当該ウェハ３０ｂの外周まで延びる裏側平坦部３１ｃを形成する。これにより、表面３２ｂの表側平坦部３２ａに加えて、裏面３１ｄでも裏側平坦部３１ｃが形成されているため、ウェハ３０ｂに照射されるレーザ光を、ウェハ３０ｂの外周縁部Ｍの両面（表側平坦部３２ａ、裏側平坦部３１ｃ）に垂直に入射させることができる。したがって、ウェハ３０ｂにおいても、図５(A) に示すウェハ３０ａと同様の作用および効果を得ることができる。

また、図５(C) には、図５(A) に示すシリコン基板３１の裏面３１ｄに裏側酸化膜３３を形成したウェハ３０ｃが例示されている。このようなウェハ３０ｃにおいても、当該シリコン基板３１の表面３１ｂに当該ウェハ３０ｃの外周まで延びる表側平坦部３１ａを形成し、裏側酸化膜３３の裏面３３ｂにも当該ウェハ３０ｃの外周まで延びる裏側平坦部３３ａを形成する。これにより、表面３１ｂの表側平坦部３１ａに加えて、裏面３３ｂでも裏側平坦部３３ａが形成されているため、ウェハ３０ｃに照射されるレーザ光を、ウェハ３０ｃの外周縁部Ｍの両面（表側平坦部３１ａ、裏側平坦部３３ａ）に垂直に入射させることができる。したがって、ウェハ３０ｃにおいても、図５(A) に示すウェハ３０ａと同様の作用および効果を得ることができる。

さらに、図５(D) には、図５(A) に示すシリコン基板３１の表面３１ｂおよび裏面３１ｄの両側にそれぞれ表側酸化膜３２と裏側酸化膜３３とを形成したウェハ３０ｄが例示されている。このようなウェハ３０ｄにおいても、表側酸化膜３２の表面３２ｂに当該ウェハ３０ｄの外周まで延びる表側平坦部３２ａを形成し、裏側酸化膜３３の裏面３３ｂにも当該ウェハ３０ｄの外周まで延びる裏側平坦部３３ａを形成する。これにより、表面３２ｂの表側平坦部３２ａに加えて、裏面３３ｂでも裏側平坦部３３ａが形成されているため、ウェハ３０ｄに照射されるレーザ光を、ウェハ３０ｄの外周縁部Ｍの両面（表側平坦部３２ａ、裏側平坦部３３ａ）に垂直に入射させることができる。したがって、ウェハ３０ｄにおいても、図５(A) に示すウェハ３０ａと同様の作用および効果を得ることができる。

同様に、図３(B) を参照して説明したＳＯＩのウェハ２０ｃにおいても、図６に示すように、ウェハの表裏両側に平坦部を形成するバリエーションが例示できる。

即ち、図６(A) に示すように、ウェハ４０ａでは、シリコン基板４１上の全部に形成される酸化膜４２を介してＳＯＩ層４３を接合したＳＯＩ基板において、ＳＯＩ層４３の表面４３ｂに当該ＳＯＩ層４３の外周端まで延びる表側平坦部４３ａを形成するとともに、酸化膜４２についてはウェハ４０ａの外周まで延びる表側平坦部４２ａを形成する。そして、シリコン基板４１の裏面４１ｂにも当該ウェハ４０ａの外周まで延びる裏側平坦部４１ａを形成する。

これにより、表側平坦部４２ａおよび裏側平坦部４１ａが形成されている外周縁部Ｍに加え、ＳＯＩ層４３の表側平坦部４３ａが形成されている段部Ｎにおいても、ウェハ４０ａに照射されるレーザ光を表面４３ｂ（表側平坦部４３ａ）に垂直に入射させることができるので、外周縁部Ｍに加えてこのような段部Ｎにおいても、アブレーションを防ぐことができる。したがって、ウェハ４０ａの両面、さらにはＳＯＩ層４３の外周端において、当該アブレーションによるパーティクルの発生を防止できるので、レーザダイシングにより分離されたチップや分離前のチップに付着するパーティクルを減少させ、製品の歩留まりや品質を向上することができる。

なお、図６(A) に示す例は、特許請求の範囲の請求項４、５に対応し得るもので、シリコン基板４１は、請求項４に記載の「シリコン層」に相当し、また酸化膜４２は、請求項４に記載の「絶縁膜」に相当し得るものである。また、表面４３ｂは、請求項４、５に記載の「ＳＯＩ層の表面」に相当し得るもので、さらに裏面４１ｂは、請求項５に記載の「シリコン層の裏面」に相当し得るものである。また、裏側平坦部４１ａは、請求項５に記載の「裏側の平坦部」に相当し得るものである。

図６(B) には、図６(A) に示すＳＯＩ基板（４１,４２,４３）の表面４３ｂに表側酸化膜４４を形成したウェハ４０ｂが例示されている。このようなウェハ４０ｂにおいても、表側酸化膜４４の表面４４ｂに当該ＳＯＩ層４３の外周端まで延びる表側平坦部４４ａを形成するとともに、酸化膜４２についてはウェハ４０ｂの外周まで延びる表側平坦部４２ａを形成する。そして、シリコン基板４１の裏面４１ｂにも当該ウェハ４０ｂの外周まで延びる裏側平坦部４１ａを形成する。これにより、表側平坦部４２ａおよび裏側平坦部４１ａが形成されている外周縁部Ｍに加え、表側平坦部４４ａが形成されている段部Ｎにおいても、ウェハ４０ｂに照射されるレーザ光を表面４４ｂ（表側平坦部４４ａ）に垂直に入射させることができる。したがって、ウェハ４０ｂにおいても、図６(A) に示すウェハ４０ａと同様の作用および効果を得ることができる。

また、図６(C) には、図６(A) に示すＳＯＩ基板（４１,４２,４３）の裏面４１ｂに裏側酸化膜４５を形成したウェハ４０ｃが例示されている。このようなウェハ４０ｃにおいても、ＳＯＩ層４３の表面４３ｂに当該ＳＯＩ層４３の外周端まで延びる表側平坦部４３ａを形成するとともに、酸化膜４２についてはウェハ４０ｃの外周まで延びる表側平坦部４２ａを形成する。そして、裏側酸化膜４５の裏面４５ｂにも当該ウェハ４０ｃの外周まで延びる裏側平坦部４５ａを形成する。これにより、表側平坦部４２ａおよび裏側平坦部４５ａが形成されている外周縁部Ｍに加え、表側平坦部４３ａが形成されている段部Ｎにおいても、ウェハ４０ｃに照射されるレーザ光を表面４３ｂ（表側平坦部４３ａ）に垂直に入射させることができる。したがって、ウェハ４０ｃにおいても、図６(A) に示すウェハ４０ａと同様の作用および効果を得ることができる。

さらに、図６(D) には、図６(A) に示すＳＯＩ基板（４１,４２,４３）の表面４３ｂおよび裏面４１ｂの両側にそれぞれ表側酸化膜４４と裏側酸化膜４５とを形成したウェハ４０ｄが例示されている。このようなウェハ４０ｄにおいても、表側酸化膜４４の表面４４ｂに当該ＳＯＩ層４３の外周端まで延びる表側平坦部４４ａを形成するとともに、酸化膜４２についてはウェハ４０ｄの外周まで延びる表側平坦部４２ａを形成する。そして、裏側酸化膜４５の裏面４５ｂにも当該ウェハ４０ｄの外周まで延びる裏側平坦部４５ａを形成する。これにより、表面４４ｂの表側平坦部４４ａに加えて、裏面４５ｂでも裏側平坦部４５ａが形成されているため、ウェハ４０ｄに照射されるレーザ光をウェハ４０ｄの外周縁部Ｍの両面（表側平坦部４４ａ、裏側平坦部４５ａ）に垂直に入射させることができる。したがって、ウェハ４０ｄにおいても、図６(A) に示すウェハ４０ａと同様の作用および効果を得ることができる。

また同様に、図３(C) を参照して説明したＳＯＩのウェハ２０ｄにおいても、図７に示すように、ウェハの表裏両側に平坦部を形成するバリエーションが例示できる。

即ち、図７(A) に示すように、ウェハ５０ａでは、シリコン基板５１上の一部に形成される酸化膜５２を介してＳＯＩ層５３を接合したＳＯＩ基板において、ＳＯＩ層５３の表面５３ｂに当該ＳＯＩ層５３の外周端まで延びる表側平坦部５３ａを形成するとともに、シリコン基板５１についてはウェハ５０ａの外周まで延びる表側平坦部５１ａを形成する。そして、シリコン基板５１の裏面５１ｄにも当該ウェハ５０ａの外周まで延びる裏側平坦部５１ｃを形成する。

これにより、表側平坦部５１ａおよび裏側平坦部５１ｃが形成されている外周縁部Ｍに加え、ＳＯＩ層５３の表側平坦部５３ａが形成されている段部Ｎにおいても、ウェハ５０ａに照射されるレーザ光を表面５３ｂ（表側平坦部５３ａ）に垂直に入射させることができるので、外周縁部Ｍに加えてこのような段部Ｎにおいても、アブレーションを防ぐことができる。したがって、ウェハ５０ａの両面、さらにはＳＯＩ層５３の外周端において、当該アブレーションによるパーティクルの発生を防止できるので、レーザダイシングにより分離されたチップや分離前のチップに付着するパーティクルを減少させ、製品の歩留まりや品質を向上することができる。

なお、図７(A) に示す例は、特許請求の範囲の請求項４、５に対応し得るもので、シリコン基板５１は、請求項４に記載の「シリコン層」に相当し、また酸化膜５２は、請求項４に記載の「絶縁膜」に相当し得るものである。また、表面５３ｂは、請求項４、５に記載の「ＳＯＩ層の表面」に相当し得るもので、さらに裏面５１ｄは、請求項５に記載の「シリコン層の裏面」に相当し得るものである。また、裏側平坦部５１ｃは、請求項５に記載の「裏側の平坦部」に相当し得るものである。

図７(B) には、図７(A) に示すＳＯＩ基板（５１,５２,５３）の表面５３ｂに表側酸化膜５４を形成したウェハ５０ｂが例示されている。このようなウェハ５０ｂにおいても、表側酸化膜５４の表面５４ｂに当該ＳＯＩ層５３の外周端まで延びる表側平坦部５４ａを形成するとともに、シリコン基板５１についてはウェハ５０ｂの外周まで延びる表側平坦部５１ａを形成する。そして、シリコン基板５１の裏面５１ｄにも当該ウェハ５０ｂの外周まで延びる裏側平坦部５１ｃを形成する。これにより、表側平坦部５１ａおよび裏側平坦部５１ｃが形成されている外周縁部Ｍに加え、表側平坦部５４ａが形成されている段部Ｎにおいても、ウェハ５０ｂに照射されるレーザ光を表面５４ｂ（表側平坦部５４ａ）に垂直に入射させることができる。したがって、ウェハ５０ｂにおいても、図７(A) に示すウェハ５０ａと同様の作用および効果を得ることができる。

また、図７(C) には、図７(A) に示すＳＯＩ基板（５１,５２,５３）の裏面５１ｄに裏側酸化膜５５を形成したウェハ５０ｃが例示されている。このようなウェハ５０ｃにおいても、ＳＯＩ層５３の表面５３ｂに当該ＳＯＩ層５３の外周端まで延びる表側平坦部５３ａを形成するとともに、シリコン基板５１についてはウェハ５０ｂの外周まで延びる表側平坦部５１ａを形成する。そして、裏側酸化膜５５の裏面５５ｄにも当該ウェハ５０ｃの外周まで延びる裏側平坦部５５ｃを形成する。これにより、表側平坦部５１ａおよび裏側平坦部５５ｃが形成されている外周縁部Ｍに加え、表側平坦部５３ａが形成されている段部Ｎにおいても、ウェハ５０ｃに照射されるレーザ光を表面５３ｂ（表側平坦部５３ａ）に垂直に入射させることができる。したがって、ウェハ５０ｃにおいても、図７(A) に示すウェハ５０ａと同様の作用および効果を得ることができる。

さらに、図７(D) には、図７(A) に示すＳＯＩ基板（５１,５２,５３）の表面５３ｂおよび裏面５１ｄの両側にそれぞれ表側酸化膜５４と裏側酸化膜５５とを形成したウェハ５０ｄが例示されている。このようなウェハ５０ｄにおいても、表側酸化膜５４の表面５４ｂに当該ＳＯＩ層５３の外周端まで延びる表側平坦部５４ａを形成するとともに、シリコン基板５１についてはウェハ５０ｂの外周まで延びる表側平坦部５１ａを形成する。そして、裏側酸化膜５５の裏面５５ｂにも当該ウェハ５０ｄの外周まで延びる裏側平坦部５５ａを形成する。これにより、表面５４ｂの表側平坦部５４ａに加えて、裏面５５ｂでも裏側平坦部５５ａが形成されているため、ウェハ５０ｄに照射されるレーザ光をウェハ５０ｄの外周縁部Ｍの両面（表側平坦部５４ａ、裏側平坦部５５ａ）に垂直に入射させることができる。したがって、ウェハ５０ｄにおいても、図７(A) に示すウェハ５０ａと同様の作用および効果を得ることができる。

さらに同様に、図３(D) を参照して説明したＳＯＩのウェハ２０ｅにおいても、図８に示すように、ウェハの表裏両側に平坦部を形成するバリエーションが例示できる。

即ち、図８(A) に示すように、ウェハ６０ａでは、いわゆるバルクシリコンのシリコン基板６１上の全部に形成される酸化膜６２を介してＳＯＩ層６３を接合したＳＯＩ基板において、ＳＯＩ層６３の表面６３ｂに当該ウェハ６０ａの外周まで延びる表側平坦部６３ａを形成し、さらに当該シリコン基板６１の裏面６１ｂにも当該ウェハ６０ａの外周まで延びる裏側平坦部６１ａを形成する。これにより、表面６３ｂの表側平坦部６３ａに加えて、裏面６１ｂでも裏側平坦部６１ａが形成されているため、ウェハ６０ａに照射されるレーザ光を、ウェハ６０ａの外周縁部Ｍの両面（表側平坦部６３ａ、裏側平坦部６１ａ）に垂直に入射させることができる。

これにより、たとえウェハ６０ａの外周よりも外側からレーザ光が走査されても、ウェハ６０ａの外周縁部Ｍの表面６３ｂ（表側平坦部６３ａ）および裏面６１ａ（裏側平坦部６１ａ）で焦点が合うことがない。このため、ウェハ６０ａの内部に改質層を形成可能にレーザ光の焦点が設定されることで、ウェハ６０ａ内に多光子吸収による改質層を適正に形成することができるとともに、外周縁部Ｍにおけるアブレーションを防ぐことができる。したがって、ウェハ６０ａの両面において、当該アブレーションによるパーティクルの発生を防止できるので、レーザダイシングにより分離されたチップや分離前のチップに付着するパーティクルを減少させ、製品の歩留まりや品質を向上することができる。

なお、図７(A) に示す例は、特許請求の範囲の請求項４、５に対応し得るもので、シリコン基板６１は、請求項４に記載の「シリコン層」に相当し、また酸化膜６２は、請求項４に記載の「絶縁膜」に相当し得るものである。また、表面６３ｂは、請求項４、５に記載の「ＳＯＩ層の表面」に相当し得るもので、さらに裏面６１ａは、請求項５に記載の「シリコン層の裏面」に相当し得るものである。また、裏側平坦部６１ａは、請求項５に記載の「裏側の平坦部」に相当し得るものである。

図８(B) には、図８(A) に示すＳＯＩ基板（６１,６２,６３）の表面６３ｂに表側酸化膜６４を形成したウェハ６０ｂが例示されている。このようなウェハ６０ｂにおいても、表側酸化膜６４の表面６４ｂに当該ウェハ６０ｂの外周まで延びる表側平坦部６４ａを形成し、当該シリコン基板６１の裏面６１ｂにも当該ウェハ６０ｂの外周まで延びる裏側平坦部６１ａを形成する。これにより、表面６４ｂの表側平坦部６４ａに加えて、裏面６１ｂでも裏側平坦部６１ａが形成されているため、ウェハ６０ｂに照射されるレーザ光を、ウェハ６０ｂの外周縁部Ｍの両面（表側平坦部６４ａ、裏側平坦部６１ａ）に垂直に入射させることができる。したがって、ウェハ６０ｂにおいても、図８(A) に示すウェハ６０ａと同様の作用および効果を得ることができる。

また、図８(C) には、図８(A) に示すＳＯＩ基板（６１,６２,６３）の裏面６１ｂに裏側酸化膜６５を形成したウェハ６０ｃが例示されている。このようなウェハ６０ｃにおいても、ＳＯＩ層６３の表面６３ｂに当該ウェハ６０ａの外周まで延びる表側平坦部６３ａを形成し、裏側酸化膜６５の裏面６５ｂにも当該ウェハ６０ｃの外周まで延びる裏側平坦部６５ａを形成する。これにより、表面６３ｂの表側平坦部６３ａに加えて、裏面６５ｂでも裏側平坦部６５ａが形成されているため、ウェハ６０ｃに照射されるレーザ光を、ウェハ６０ｃの外周縁部Ｍの両面（表側平坦部６３ａ、裏側平坦部６５ａ）に垂直に入射させることができる。したがって、ウェハ６０ｃにおいても、図８(A) に示すウェハ６０ａと同様の作用および効果を得ることができる。

さらに、図８(D) には、図８(A) に示すＳＯＩ基板（６１,６２,６３）の表面６３ｂおよび裏面６１ｂの両側にそれぞれ表側酸化膜６４と裏側酸化膜６５とを形成したウェハ６０ｄが例示されている。このようなウェハ６０ｄにおいても、表側酸化膜６４の表面６４ｂに当該ウェハ６０ｄの外周まで延びる表側平坦部６４ａを形成し、裏側酸化膜６５の裏面６５ｂにも当該ウェハ６０ｄの外周まで延びる裏側平坦部６５ａを形成する。これにより、表面６４ｂの表側平坦部６４ａに加えて、裏面６５ｂでも裏側平坦部６５ａが形成されているため、ウェハ６０ｄに照射されるレーザ光を、ウェハ６０ｄの外周縁部Ｍの両面（表側平坦部６４ａ、裏側平坦部６５ａ）に垂直に入射させることができる。したがって、ウェハ６０ｄにおいても、図８(A) に示すウェハ６０ａと同様の作用および効果を得ることができる。

上述した各実施形態では、各ウェハ２０ａ等の基材をシリコンとしたものを例に説明したが、本発明の適用はこれに限られるものではなく、半導体材料であれば、例えば、ガリウム砒素等でも上述と同様の作用および効果を得ることができる。

本発明の一実施形態に係るウェハの構成例を示す模式図で、図１(A) は当該ウェハの表側を示すもの、図１(B) は図１(A) に示す1B−1B線断面を示すものである。 本実施形態に係るウェハに対してレーザ光を照射し改質層を形成する様子を示す説明図である。 本実施形態に係るウェハの各種バリエーションを示す模式図で、図３(A) はシリコン基板の表側に酸化膜を形成したもの、図３(B) はＳＯＩにおいて酸化膜を周縁部まで延ばしたもの、図３(C) はＳＯＩにおいて酸化膜をＳＯＩ層の範囲に留めたもの、図３(D) はＳＯＩにおいて酸化膜およびＳＯＩ層を周縁部まで延ばしたものである。 図１および図２に示すシリコン基板の形成工程を示す模式図で、図４(A) はポリッシュ前の面取加工済ウェハを示すもの、図４(B) はポリッシュ後の面取加工済ウェハを示すもの、図４(C) は切削面を研磨したウェハを示すものである。 本実施形態に係るウェハの各種バリエーションを示す模式図で、図５(A) はバルクシリコンのシリコン基板を示すもの、図５(B) は図５(A) のシリコン基板の表側に酸化膜を形成したもの、図５(C) は図５(A) のシリコン基板の裏側に酸化膜を形成したもの、図５(D) は図５(A) のシリコン基板の表側と裏側とにそれぞれ酸化膜を形成したものである。 本実施形態に係るウェハの各種バリエーションを示す模式図で、図６(A) は、ＳＯＩにおいて酸化膜を周縁部まで延ばしたもの、図６(B) は図６(A) のＳＯＩの表側に酸化膜を形成したもの、図６(C) は図６(A) のＳＯＩの裏側に酸化膜を形成したもの、図６(D) は、図６(A) のＳＯＩの表側と裏側とにそれぞれ酸化膜を形成したものである。 本実施形態に係るウェハの各種バリエーションを示す模式図で、図７(A) は、ＳＯＩにおいて酸化膜をＳＯＩ層の範囲に留めたもの、図７(B) は図７(A) のＳＯＩの表側に酸化膜を形成したもの、図７(C) は図７(A) のＳＯＩの裏側に酸化膜を形成したもの、図７(D) は、図７(A) のＳＯＩの表側と裏側とにそれぞれ酸化膜を形成したものである。 本実施形態に係るウェハの各種バリエーションを示す模式図で、図８(A) は、ＳＯＩにおいて酸化膜およびＳＯＩ層を周縁部まで延ばしたもの、図８(B) は図８(A) のＳＯＩの表側に酸化膜を形成したもの、図８(C) は図８(A) のＳＯＩの裏側に酸化膜を形成したもの、図８(D) は、図８(A) のＳＯＩの表側と裏側とにそれぞれ酸化膜を形成したものである。 従来例におけるレーザダイシングの様子を示す説明図である。

符号の説明

２０ａ、２０ａ’、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ…ウェハ（半導体ウェハ）
２１、３１、４１、５１、６１…シリコン基板（シリコン層）
２１ａ、２２ａ、２３ａ、２５ａ…平坦部
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２５ｂ、３１ｂ、３２ｂ、４３ｂ、４４ｂ、５３ｂ、５４ｂ、６３ｂ、６４ｂ…表面
２２、２４、４２、５２、６２…酸化膜（絶縁膜）
２３、２５、４３、５３、６３…ＳＯＩ層
３１ａ、３２ａ、４３ａ、４４ａ、５１ａ、５３ａ、５４ａ、６３ａ、６４ａ、…表側平坦部（平坦部）
３１ｃ、３３ａ、４１ａ、４５ａ、５１ｃ、５５ａ、６１ａ、６５ａ…裏側平坦部（裏側の平坦部）
３１ｄ、３３ｂ、４１ｂ、５１ｄ、４５ｂ、５５ｂ、６１ｂ、６５ｂ…裏面
３２、４４、５４、６４…表側酸化膜
３３、４５、５５、６５…裏側酸化膜
ＣＶ…集光レンズ（レーザ装置）
Ｄev…チップ（半導体装置）
ＤＬ…割断線
Ｈ…光軸
Ｋ…改質層
Ｌ…レーザ光
Ｍ…外周縁部
ｍａ…表面側面取部
ｍｂ…裏面側面取部
Ｎ…段部
Ｐ…焦点
Ｒ…除去部（他端面側）
Ｗ…ウェハ（面取加工済み半導体ウェハ）
Ｗａ…外周平面
Ｗｂ…外周曲面
θ…入射角

Claims (6)

1. レーザ光の照射により改質層を形成し、この改質層による割断によってそれぞれ分離され得る複数の半導体装置を備えた半導体ウェハにおいて、
   前記レーザ光が照射されるべき当該半導体ウェハの表面に当該半導体ウェハの外周まで延びて形成される平坦部を有することを特徴とする複数の半導体装置を備えた半導体ウェハ。
2. 前記半導体ウェハは、前記半導体装置の支持基板となるシリコン層を備え、このシリコン層の表面に前記平坦部が形成されることを特徴とする請求項１記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハ。
3. 前記半導体ウェハは、前記半導体装置の支持基板となるシリコン層を備え、
   前記シリコン層の表面に前記平坦部が形成されることに加えて、前記シリコン層の裏面にも当該半導体ウェハの外周まで延びる裏側の平坦部が形成されることを特徴とする請求項１記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハ。
4. 前記半導体ウェハは、前記半導体装置の支持基板となるシリコン層、このシリコン層の表面に形成される絶縁膜およびこの絶縁膜を介して前記シリコン層に接合されるＳＯＩ層を備え、
   前記ＳＯＩ層の表面に前記平坦部が形成されることを特徴とする請求項１記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハ。
5. 前記ＳＯＩ層の表面に前記平坦部が形成されることに加えて、前記シリコン層の裏面にも当該半導体ウェハの外周まで延びる裏側の平坦部が形成されることを特徴とする請求項４記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハ。
6. 前記半導体ウェハは、両面の外周縁が面取りされた面取加工済み半導体ウェハの、一端面側を残して他端面側を切削しこの切削面を平坦面に加工した後、当該平坦面に前記複数の半導体装置を形成したものであることを特徴とする請求項１記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハ。

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