JP2007214243A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】アライメント精度の向上と半導体装置の製造単価の低減の両立を可能にする。
【解決手段】後でそれぞれ半導体チップとなる半導体ウエハの複数の半導体チップ領域2にそれぞれ半導体集積回路を形成してから、複数の半導体チップ領域2の間のスクライブ領域3で半導体ウエハを切断して、半導体装置を製造する。半導体チップ領域2は、長辺4と短辺5を有する長方形状であり、スクライブ領域3は、短辺5に接する第1スクライブ領域3aと、長辺4に接する第2スクライブ領域3bとを有する。第2スクライブ領域3bの幅は第1スクライブ領域3aの幅よりも小さい。フォトリソグラフィ工程では、X方向およびY方向の2方向のアライメントを行うための第1および第2のアライメントパターン13a,13bが全て第1スクライブ領域3aに形成され、第2スクライブ領域3bには形成されない。
【選択図】図3

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体ウエハにフォトリソグラフィ工程などを用いて半導体集積回路を形成してからスクライブ領域で半導体ウエハを切断する半導体装置の製造技術に適用して有効な技術に関する。
半導体ウエハに格子状に並んだ複数の半導体チップ領域にそれぞれ半導体集積回路を形成し、半導体ウエハの各半導体チップ領域の間のスクライブ領域で半導体ウエハを切断することによって、個片化された半導体チップ領域からなる半導体チップが製造される。
特開昭63−250119号公報(特許文献1)には、半導体ウエハ上にマトリクス状に配列された複数の長方形の半導体チップと前記複数の半導体チップをマトリクス状に区分しているスクライブラインとを有する半導体装置において、隣り合う前記半導体チップの長辺間のスクライブライン幅に比べて隣り合う前記半導体チップの短辺間のスクライブライン幅が大きく、かつ前記短辺間のスクライブライン上にアライメント用パターン及びTEGが配置される技術が記載されている。
特開2001−250800号公報(特許文献2)には、半導体ウエハにおけるスクライブラインに沿って、まず、半導体ウエハ上のテストパターンの幅よりも厚い刃厚を有する切断刃を用いて凹溝を形成し、次に、この凹溝内を、薄い刃厚を有する切断刃によって切り込み、切断する技術が記載されている。
特開昭63−250119号公報 特開2001−250800号公報
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。
半導体ウエハの複数の半導体チップ領域に半導体集積回路を形成するには、複数のフォトリソグラフィ工程が行われる。フォトリソグラフィ工程のうちの露光工程では、フォトマスク(レチクル)のパターンを縮小して半導体ウエハの主面に投影することで、フォトマスクのパターンに対応する回路パターンが半導体ウエハ上のフォトレジスト膜に焼き付けられる。ステッパを用いる場合は、1ショットの露光で、フォトマスクのパターンを1つの単位として半導体ウエハに投影・露光し、これを半導体ウエハをステップしながら繰り返し行って、複数ショットで半導体ウエハの主面全体を露光する。
各フォトリソグラフィ工程の露光工程では、すでに半導体ウエハの主面に形成されているパターンに、次に形成すべきパターンを正しく重ね合わせるアライメントの操作を行い、それによって形成されるフォトレジストパターンの合わせずれを防止する必要がある。
このため、各フォトリソグラフィ工程で、半導体チップ領域の間のスクライブ領域にアライメントパターンを形成しておき、このアライメントパターンを、次のフォトリソグラフィ工程の露光工程のアライメントに用いることで、半導体チップ領域内のパターンに、フォトマスクのパターンを正しく重ね合わせることができ、形成されるフォトレジストパターンの合わせずれを防止することができる。
近年、半導体装置の微細化や高集積化が進み、露光工程のアライメント精度を高めることが要求されてきており、露光工程のアライメントに、互いに直交する2方向のアライメントを行うことが望ましく、これにより、アライメント精度を向上し、半導体装置の微細化や高集積化に有利となり、また、半導体装置の製造歩留まりを向上できる。このため、2方向のアライメントのための2種類のアライメントパターンをスクライブ領域に形成することが望ましい。
一方、半導体装置の製造単価を低減するためには、1枚の半導体ウエハから取得できる半導体チップの数を増大させることが望まれる。スクライブ領域は、半導体チップ自体としては不要な領域であるので、スクライブ領域の幅を縮小すれば、1枚の半導体ウエハから取得できる半導体チップの数を増大させることができる。しかしながら、アライメントパターンを形成するためにスクライブ領域の幅を大きくすると、半導体ウエハからの半導体チップの取得数が減少して、半導体装置の製造単価が増大してしまう。
本発明の目的は、アライメント精度の向上と、半導体装置の製造単価の低減の両立が可能になる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本発明は、フォトリソグラフィ工程で用いるアライメントパターンに2種類のアライメントパターンを用い、それら2種類のアライメントパターンを全て第1方向に延在する第1スクライブ領域に形成し、第1方向に交差する第2方向に延在する第2スクライブ領域には形成しないものである。
また、本発明は、フォトリソグラフィ工程で2方向のアライメントを行い、2方向のアライメントを行うための2種類のアライメントパターンを全て第1方向に延在する第1スクライブ領域に形成し、第1方向に交差する第2方向に延在する第2スクライブ領域には形成しないものである。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
アライメント精度の向上と、半導体装置の製造単価の低減の両立が可能になる。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
(実施の形態1)
本実施の形態の半導体装置の製造方法を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程(製造方法)を示す製造プロセスフロー図である。図2は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中(ウエハ・プロセス中またはウエハ・プロセス後でダイシング前)における半導体ウエハの概念的な平面図(全体平面図)、図3はその要部平面図(部分拡大平面図)である。図4は、図3において、アライメントパターンを形成した領域近傍を更に拡大した半導体ウエハの要部平面図(部分拡大平面図)である。図5は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中(ウエハ・プロセス後でダイシング前)における半導体ウエハの要部断面図である。図5は、図3のA−A線に対応する領域の断面が示されている。
まず、半導体ウエハ(半導体基板)1を準備する(ステップS1)。半導体ウエハ1は、例えば単結晶シリコンなどからなり、例えば平面略円形状の形状を有している。それから、半導体ウエハ1に対してウエハ・プロセスを施す(ステップS2)。ここでウエハ・プロセスは、前工程とも呼ばれ、一般的に、半導体ウエハ1の主面上または表層部分に種々の半導体素子または半導体集積回路を形成し、配線層(およびパッド電極)を形成し、表面保護膜を形成した後、半導体ウエハ1に形成された複数の半導体チップ領域2の各々の電気的試験をプローブ等により行える状態にするまでの工程を言う。
図2〜図5に示されるように、半導体ウエハ1の主面は、複数の半導体チップ領域(半導体素子形成領域、単位集積回路領域)2と、各半導体チップ領域2の間のスクライブ領域(スクライブライン)3とを有している。半導体チップ領域2は、後述するダイシング工程で半導体ウエハ1をダイシングしたときに、それぞれ個片の半導体チップ(後述する半導体チップ12に対応)となる領域に対応し、半導体ウエハ1の主面に2次元的(X方向およびY方向)に規則的に並んで配置(配列)されている。各半導体チップ領域2は、互いに同じ寸法(平面形状)および構造を有しており、それぞれ、長辺4と、長辺4よりも短い短辺5とを有する四辺形状(ここでは長方形状)の平面形状を有している。スクライブ領域3は、隣り合う半導体チップ領域2に挟まれた領域、すなわち半導体チップ領域2の間の領域であり、半導体ウエハ1の主面に対して格子状に存在する。換言すれば、スクライブ領域3に囲まれた領域(半導体素子または半導体集積回路が形成された領域)が半導体チップ領域2に対応する。後述するダイシング工程では、スクライブ領域3に沿って半導体ウエハ1が切断またはダイシングされる。
また、図5の断面図には、ステップS2のウエハ・プロセスが完了した状態が示されている。図5に示されるように、半導体ウエハ1上に半導体素子、層間絶縁膜および配線層が形成された領域、すなわち半導体集積回路が形成された領域として、半導体集積回路領域(半導体素子形成領域)6が示されており、この半導体集積回路領域6上に表面保護用の保護膜(絶縁膜、パッシベーション膜)7が形成されている。半導体集積回路領域6および保護膜7は、半導体ウエハ1の各半導体チップ領域2に形成され、スクライブ領域3には形成されない。保護膜7には開口部が設けられ、その開口部からパッド電極(ボンディングパッド、電極パッド)8が露出されている。パッド電極8は、図2〜図4では図示されていないが、半導体チップ領域2の長辺4近傍にその長辺4に沿って複数個並んで配置され、半導体チップ領域2に形成された半導体集積回路(半導体素子)に配線層(内部配線層)などを介して電気的に接続されている。パッド電極8上にバンプ電極を形成することもできる。
ステップS2のウエハ・プロセスでは、半導体ウエハ1の主面の各半導体チップ領域2に半導体集積回路が形成される。すなわち、ステップS2で、半導体ウエハ1の主面の各半導体チップ領域2に半導体素子(例えばトランジスタ素子など)、層間絶縁膜および配線層(すなわち半導体集積回路領域6)が形成され、更に保護膜7が形成される。従って、ステップS2は、後でそれぞれ半導体チップ12となる半導体ウエハ1の複数の半導体チップ領域2に、それぞれ半導体集積回路を形成する工程とみなすことができる。保護膜7は、半導体チップ領域2には形成するが、スクライブ領域3には形成しないことが好ましく、これにより、後述する半導体ウエハ1のダイシング工程で、半導体ウエハ1の切断を容易にすることができる。
半導体チップ領域2は一般にパッシベーションとして用いられる保護膜7を形成した領域までに対応し、パッシベーション膜(保護膜7)を形成しない場合は、アルミニウムなどからなる表面電極が形成された領域までに対応する。スクライブ領域3は、半導体チップ領域2の間の領域に対応するので、半導体チップ領域2の保護膜7の端部からそれと隣り合う半導体チップ領域2の保護膜7の端部までの領域にほぼ対応する。
次に、必要に応じて半導体ウエハ1の裏面(半導体素子または半導体集積回路形成側の主面とは逆側の主面)を研削するバックグラインド(裏面研削)工程や検査工程などを行った後、半導体ウエハ1をダイシング(切断)し、半導体ウエハ1を個々の半導体チップ12に分離(分割)する(ステップS3)。図6は、図5に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、半導体ウエハ1をダイシングした状態が示されている。また、図6は、図5に対応する領域が示されている。
ステップS3の半導体ウエハ1のダイシング工程については、詳細は後述するが、高速回転されたダイシングブレードを用いて複数の半導体チップ領域2の間のスクライブ領域3に沿って半導体ウエハ1を切断(ダイシング)する。図6に示されるように、ダイシングにより半導体ウエハ1は個々の半導体チップ領域2に分離(分割)され、個片化された半導体チップ12となる。すなわち、各半導体チップ領域2が、それぞれ半導体チップ12となる。半導体チップ領域2は、上記のように長方形状であるので、半導体チップ12も長辺4と短辺5を有する長方形状の外形を有している。
このようにして、半導体チップ12としての半導体装置が製造される。半導体ウエハ1の周辺部に形成された、半導体チップとして完全な構造を有さない無効チップ(無効半導体チップ)は、ダイシング工程後に除去される。それ以外の正常な半導体チップ12は、ステップS3のダイシング工程後に、有効チップとして、次の工程、例えば検査工程またはダイボンディング工程などに運ばれる。
上記ステップS2のウエハ・プロセスは、複数のフォトリソグラフィ工程を含んでいる。各フォトリソグラフィ工程は、半導体ウエハ1上にフォトレジスト膜を形成(塗布)する工程、このフォトレジスト膜を露光する工程、露光されたフォトレジスト膜を現像してフォトレジストパターン(パターニングされたフォトレジスト膜)を形成する工程からなる。フォトリソグラフィ工程により形成されたフォトレジストパターンは、例えば、半導体ウエハ1上に形成した導電膜や絶縁膜などを加工(パターニング)するためのエッチングマスクとして使用したり、イオン注入を行う際のイオン注入阻止マスクなどとして使用される。
フォトリソグラフィ工程のうちの露光工程では、露光装置(例えばステッパ)が用いられ、フォトマスク(レチクル)のパターンを縮小して半導体ウエハ1の主面に投影(照射、転写)することで、フォトマスク(レチクル)のパターンに対応するパターン(回路パターン)がフォトレジスト膜に焼き付けられる。フォトマスク(レチクル)には、半導体チップ領域2に形成すべきフォトレジストパターンに対応するパターンと、スクライブ領域3に形成すべきアライメントパターンに対応するパターンが形成されている。露光装置としてステッパ(ステップ式投影露光装置)を用いる場合は、1ショット(1回の露光光照射)の露光で、フォトマスク(レチクル)のパターンを1つの単位(ショット単位)として半導体ウエハ1に投影・露光し、これを半導体ウエハ1をステップしながら繰り返し行って、複数ショットで半導体ウエハ1の主面全体を露光する。
上記のように、ステップS2のウエハ・プロセスは複数のフォトリソグラフィ工程を含んでいるが、フォトリソグラフィ工程毎に、異なるフォトマスクのパターンで半導体ウエハ1を露光する。各フォトリソグラフィ工程の露光工程では、すでに半導体ウエハ1の主面に形成されているパターン(半導体チップ領域2内のパターン)に、次に形成すべきパターン(フォトマスクのパターン)を正しく重ね合わせる(最適な相対位置関係にする)アライメント(位置合せ)の操作を行い、それによって、半導体ウエハ1の主面に形成されるフォトレジストパターンの合わせずれを防止する必要がある。各フォトリソグラフィ工程で、半導体チップ領域2の間のスクライブ領域3にアライメントパターンを形成しておき、このアライメントパターンを、次のフォトリソグラフィ工程の露光工程のアライメントに用いることで、半導体チップ領域2内のパターンに、フォトマスクのパターンを正しく重ね合わせることができ、半導体ウエハ1の主面に形成されるフォトレジストパターンの合わせずれを防止することができる。また、ステッパ(ステップ式投影露光装置)を用いる場合は、半導体ウエハ1を繰り返しステップして、複数ショットで半導体ウエハ1を露光するので、1ショット毎にアライメントが必要になる。
図7は、フォトリソグラフィ工程の露光工程で1ショットで露光される領域を示す平面図である。半導体ウエハ1の主面において、フォトリソグラフィ工程の露光工程で1ショットで露光される領域であるショット領域11が、図7に示されている。図7では、8つの半導体チップ領域2が、1ショットで露光される場合について例示しているが、1ショットで露光される半導体チップ領域2の数は、これに限定されず、種々変更可能である。例えば、半導体チップ領域2がX方向に数列〜十数列程度、Y方向に2列程度配列した領域を1ショットで露光することもでき、この場合、10〜30個程度の半導体チップ領域2が1ショットで露光されることになる。
近年、半導体装置の微細化や高集積化が進み、露光工程のアライメント精度を高めることが要求されてきている。このため、露光工程のアライメントでは、互いに交差(直交)する2方向のアライメントを行うことが望ましい。これにより、アライメント精度を向上し、半導体装置の微細化や高集積化に有利となる。
このため、本実施の形態では、アライメントパターンには、2方向のアライメントを行うための2種類のアライメントパターン、すなわち第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13bがある。第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13bは、互いに異なる方向のアライメントに用いるためのアライメントパターンであり、第1のアライメントパターン13aは、X方向のアライメントに用いられ、第2のアライメントパターン13bは、Y方向のアライメントに用いられる。
ここで、アライメントパターンとは、フォトリソグラフィ工程(露光工程)などで使用するアライメントパターン(アライメント用パターン、アライメントマーク、アライメントターゲット)である。アライメントパターンは、半導体基板領域、絶縁膜、半導体膜または導電膜(金属膜)などの凹状または凸状のパターンなどにより形成され、半導体チップ領域2に形成される半導体集積回路に影響しないように、スクライブ領域3に形成することができる。
本実施の形態では、第1のアライメントパターン(アライメントパターン形成領域)13aは、X方向のアライメントを行うためのアライメントパターン(またはX方向のアライメントを行うためのアライメントパターンが形成された領域)である。第2のアライメントパターン(アライメントパターン形成領域)13bは、X方向に交差(直交)するY方向のアライメントを行うためのアライメントパターン(またはY方向のアライメントを行うためのアライメントパターンが形成された領域)である。第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13bの一方は、他方を90°回転させたパターンにほぼ対応するパターン形状を有している。
図2〜図4に示されるように、スクライブ領域3は、X方向(第1方向)に延在する第1スクライブ領域3aと、X方向に交差(直交)するY方向(第2方向)に延在する第2スクライブ領域3bとを有している。
第1スクライブ領域3aは、Y方向に隣り合う半導体チップ領域2の短辺5間に位置して、半導体チップ領域2の短辺5に接するスクライブ領域である。第2スクライブ領域3bは、X方向に隣り合う半導体チップ領域2の長辺4間に位置して、半導体チップ領域2の長辺4に接するスクライブ領域である。
第1スクライブ領域3aの延在方向であるX方向は、半導体チップ領域2の短辺5に平行な方向であり、第2スクライブ領域3bの延在方向であるY方向は、半導体チップ領域2の長辺4に平行な方向である。半導体チップ領域2は長方形状の平面形状を有しているので、X方向とY方向は、互いに直交する方向である。
本実施の形態では、図3、図4および図7などからも分かるように、第2スクライブ領域3bの幅(X方向の寸法)W2は、第1スクライブ領域3aの幅(Y方向の寸法)W1よりも小さい(狭い、すなわちW2<W1)。そして、ステップS2のウエハ・プロセスのフォトリソグラフィ工程で使用される全てのアライメントパターンは、第1スクライブ領域3aに形成し、第2スクライブ領域3bにはアライメントパターンを形成しない。上記のように、フォトリソグラフィ工程で使用されるアライメントパターンには、第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13bの2種類のアライメントパターンがあるので、2種類のアライメントパターン(第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13b)の両方を第1スクライブ領域3aに形成し、第2スクライブ領域3bには、どちらのアライメントパターンも形成しない。このため、露光工程で使用するフォトマスク(レチクル)においては、第2スクライブ領域3bに対応する領域の幅は、第1スクライブ領域3aに対応する領域の幅よりも小さく(狭く)、かつ、第1のアライメントパターン13aおよび第2のアライメントパターン13bに対応するパターンは、全て第1スクライブ領域3aに対応する領域に形成されており、第2スクライブ領域3bに対応する領域には形成されていない。
図8および図9は、比較例の半導体装置の製造工程中における半導体ウエハの要部平面図であり、本実施の形態の図3および図4にそれぞれ対応するものである。
図8および図9に示される比較例(以下単に比較例と呼ぶ)では、本実施の形態と同様の半導体チップ領域2が半導体ウエハの主面に2次元的に(X方向およびY方向に)規則的に並んで配置(配列)されており、各半導体チップ領域2の間にスクライブ領域103が設けられている。スクライブ領域103は、本実施の形態のスクライブ領域3に対応するものであり、半導体チップ領域2の短辺5に平行な方向(X方向)に延在する第1スクライブ領域103a(本実施の形態の第1スクライブ領域3aに対応するもの)と、半導体チップ領域2の長辺4に平行な方向(Y方向)に延在する第2スクライブ領域103b(本実施の形態の第2スクライブ領域3bに対応するもの)とを有している。
比較例では、第1スクライブ領域103aの幅W3と、第2スクライブ領域103bの幅W4は同じである(W3=W4)。そして、フォトリソグラフィ工程で使用されるアライメントパターンのうち、第1のアライメントパターン113a(本実施の形態の第1のアライメントパターン13aに対応するもの)は、第1スクライブ領域103aに形成され、第2のアライメントパターン113b(本実施の形態の第2のアライメントパターン13bに対応するもの)は、第2スクライブ領域103bに形成される。このため、比較例の場合、露光工程で用いるフォトマスク(レチクル)において、第1スクライブ領域103aに対応する領域の幅は、第2スクライブ領域103bに対応する領域の幅と同じで、かつ、第1のアライメントパターン113aに対応するパターンは、第1スクライブ領域103aに対応する領域に形成され、第2のアライメントパターン113bに対応するパターンは、第2スクライブ領域103bに対応する領域に形成されている。
第1のアライメントパターン(アライメントパターン形成領域)113aは、X方向のアライメントを行うためのアライメントパターン(またはアライメントパターンが形成された領域)であり、第2のアライメントパターン(アライメントパターン形成領域)113bは、Y方向のアライメントを行うためのアライメントパターン(またはアライメントパターンが形成された領域)である。第1のアライメントパターン113aと第2のアライメントパターン113bの一方は、他方を90°回転させたパターンにほぼ対応するパターン形状を有している。従って、第1のアライメントパターン113aと第2のアライメントパターン113bとは、ほぼ同じ寸法を有し、第1のアライメントパターン113aはX方向に長く延在し、第2のアライメントパターン113bはY方向に長く延在している。すなわち、第1のアライメントパターン113aまたはその形成領域は、Y方向よりもX方向に長く、第2のアライメントパターン113bまたはその形成領域は、X方向よりもY方向に長い。このため、図8および図9の比較例のように、X方向に延在する第1のアライメントパターン113aは、X方向に延在する第1スクライブ領域103aに設け、Y方向に延在する第2のアライメントパターン113bは、Y方向に延在する第2スクライブ領域103bに設けるのが、一般的である。
図8および図9に示される比較例では、2方向(X方向およびY方向)のアライメントを行う2種類のアライメントパターン、すなわち第1のアライメントパターン113aと第2のアライメントパターン113bをスクライブ領域に形成することで、露光工程のアライメント精度を向上することができる。しかしながら、図8および図9に示される比較例では、第1のアライメントパターン113aを第1スクライブ領域103aに形成し、第2のアライメントパターン113bを第2スクライブ領域103bに形成している。このため、第1スクライブ領域103aの幅W3は、第1のアライメントパターン113aのY方向の寸法よりも大きくする必要があり、第2スクライブ領域103bの幅W4は、第2のアライメントパターン113bのX方向の寸法よりも大きくする必要がある。従って、第1スクライブ領域103aの幅W3と第2スクライブ領域103bの幅W4を縮小するには限界があるので、半導体ウエハに形成できる半導体チップ領域2の数、すなわち一つの半導体ウエハから取得できる半導体チップ12の数を増加させるには、限界がある。
それに対して、本実施の形態では、図3、図4および図7に示されるように、ステップS2のウエハ・プロセスでは、フォトリソグラフィ工程で使用されるアライメントパターン(すなわち第1のアライメントパターン13aおよび第2のアライメントパターン13b)を、全て第1スクライブ領域3aに形成し、第2スクライブ領域3bにはアライメントパターンを形成しないようにしている。すなわち、ステップS2のウエハ・プロセスでは、フォトリソグラフィ工程で使用される2種類のアライメントパターン(第1のアライメントパターン13aおよび第2のアライメントパターン13b)が第1スクライブ領域3aに形成され、第2スクライブ領域3bにはアライメントパターンが形成されない。
第1のアライメントパターン13aは、X方向のアライメントを行うためのアライメントパターン(またはアライメントパターンが形成された領域)であるため、比較例の第1のアライメントパターン113aと同様に、第1のアライメントパターン13aまたはその形成領域は、Y方向よりもX方向に長い。第2のアライメントパターン13bは、Y方向のアライメントを行うためのアライメントパターン(またはアライメントパターンが形成された領域)であるため、比較例の第2のアライメントパターン113bと同様に、第2のアライメントパターン13bまたはその形成領域は、X方向よりもY方向に長い。本実施の形態では、X方向に長く延在する第1のアライメントパターン13aだけでなく、Y方向に長く延在する第2のアライメントパターン13bも、X方向に延在する第1スクライブ領域3aに形成するので、第1スクライブ領域3aの幅W1は、比較例の第1スクライブ領域103aの幅W3よりも広くする必要が生じる。
その代わり、本実施の形態では、第2スクライブ領域3bには、アライメントパターンを形成しない、すなわち第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13bのどちらも形成しないので、第2スクライブ領域3bの幅W2は、比較例の第2スクライブ領域103bの幅W4よりも狭くする(W2<W4)ことができる。このため、第2スクライブ領域3bの幅W2は、第1スクライブ領域3aの幅W1よりも狭く(W2<W1)なる。例えば、第1スクライブ領域3aの幅W1を200μm程度(W1=200μm)とし、第2スクライブ領域3bの幅W2を50μm程度(W2=50μm)またはそれ以下とすることができる。
第1のアライメントパターン13aは、X方向のアライメントに用いられるので、例えば、第1スクライブ領域3aにおいてX方向に繰り返し並んだパターンにより形成される。また、第2のアライメントパターン13bは、Y方向のアライメントに用いられるので、例えば、第1スクライブ領域3aにおいてY方向に繰り返し並んだパターンにより形成される。例えば、図4に例示されるように、第1スクライブ領域3aにおいて、第1のアライメントパターン13aは、例えば、X方向の寸法が4μm程度でY方向の寸法が50μm程度のパターン(凹状パターンまたは凸状パターン)14aが10〜20μm程度の間隔でX方向に複数配列したパターン構成を有しており、全体としてX方向に140μm程度でY方向に50μm程度の寸法を有している。また、図4に例示されるように、第1スクライブ領域3aにおいて、第2のアライメントパターン13bは、例えば、Y方向の寸法が4μm程度でX方向の寸法が50μm程度のパターン(凹状パターンまたは凸状パターン)14bが10〜20μm程度の間隔でY方向に複数配列したパターン構成を有しており、全体としてX方向に50μm程度でY方向に140μm程度の寸法を有している。
このように、第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13bは、互いに90°回転した関係で、ほぼ同じ寸法を有している。すなわち、第1のアライメントパターン13aまたはその形成領域のX方向の寸法D1は、第2のアライメントパターン13bまたはその形成領域のY方向の寸法D2とほぼ同じ(D1=D2)で、第1のアライメントパターン13aまたはその形成領域のY方向の寸法は、第2のアライメントパターン13bまたはその形成領域のX方向の寸法D3とほぼ同じである。
本実施の形態では、第1スクライブ領域3aの幅W1を広くする必要は生じるが、第2のアライメントパターン13bのY方向の寸法D2を、縮小せずに比較例の第2のアライメントパターン113bとほぼ同じにしているので、第2のアライメントパターン13bを第1スクライブ領域3aに形成しても、第2のアライメントパターン13bを利用するY方向のアライメントの精度が低下するのを防止できる。すなわち、本実施の形態では、第1スクライブ領域3aに形成する第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13bを、互いに90°回転した関係で、ほぼ同じ寸法とすることで、X方向およびY方向の2方向のアライメントの精度を高めることができる。
図8および図9の比較例では、第2のアライメントパターン113bを第2スクライブ領域103bに形成するので、第2スクライブ領域103bの幅W4は、第2のアライメントパターン113bのX方向の寸法よりも大きくする必要があったが、本実施の形態では、第1および第2のアライメントパターン13a,13bの両方を第1スクライブ領域3aに形成するので、第2スクライブ領域3bの幅W2を狭くすることができる。例えば、第2スクライブ領域3bの幅W2を、第2のアライメントパターン13bのX方向の寸法(例えばパターン14bのX方向の寸法)D3以下(W2≦D3)とすることも可能である。
半導体チップ領域2(およびそれから形成される半導体チップ12)は、長辺4と長辺4よりも短い短辺5を有する長方形状の外形寸法を有している。半導体チップ12がLCD(液晶ディスプレイ)ドライバ用の半導体チップである場合は、例えば、長辺4が12mm程度、短辺が1mm程度とすることができ、長辺4は短辺5よりも数倍またはそれ以上の寸法を有する。このため、図2からも分かるように、半導体ウエハ1の主面において、X方向に配列する半導体チップ領域2の数は、Y方向に配列する半導体チップ領域2の数よりも多くなる。すなわち、半導体ウエハ1の主面において、Y方向に延在する第2スクライブ領域3bの数は、X方向に延在する第1スクライブ領域3aの数よりも多くなる。このため、本実施の形態のように、第1のアライメントパターン13aだけでなく第2のアライメントパターン13bも第1スクライブ領域3aに配置した分、第1スクライブ領域3aの幅W1が広くなったとしても、第2スクライブ領域3bにはアライメントパターンを配置しない分、第2スクライブ領域3bの幅W2を狭くすることで、半導体ウエハ1の主面に配列される半導体チップ領域2の総数を増加させることができる。従って、一つの半導体ウエハ1から取得できる半導体チップ12の総数(取得数、チップ取得数)を増加させることができ、半導体チップ12の製造単価(製造コスト)を低減することができる。
例えば、半導体ウエハ1として直径8インチの半導体ウエハを用いた場合、図8および図9の比較例を適用して半導体チップ(半導体チップ12に対応するもの)を製造すると、1枚の半導体ウエハから取得できる半導体チップの数は2000個程度であったものが、本実施の形態を適用して半導体チップ12を製造すると、1枚の半導体ウエハから取得できる半導体チップ12の数を2200個程度(10%増)とすることができる。
また、半導体ウエハ1の主面において、複数の第1スクライブ領域3aがX方向に延在し、複数の第2スクライブ領域3bがY方向に延在しているが、これら複数の第1スクライブ領域3a同士は同じ寸法の幅W1を有し、かつこれら複数の第2スクライブ領域3b同士は同じ寸法の幅W2を有していることが好ましい。また、半導体ウエハ1の主面において、複数の半導体チップ領域2がX方向およびY方向にマトリクス(行列)状に配列しているが、これら複数の半導体チップ領域2同士も同じ寸法を有していることが好ましい。これにより、半導体ウエハ1の主面において、半導体チップ領域2を、X方向に等ピッチ(等間隔)で配列させ、かつY方向に等ピッチ(等間隔)で配列させることができ、それによって、ステップS2のウエハ・プロセスの後でステップS3のダイシング工程前に行う検査工程(例えばプローブ試験)などを行い易くすることができる。
また、ステップS2のウエハ・プロセスのうち、アライメントの精度が特に要求され易いフォトリソグラフィ工程(露光工程)のアライメントパターン(13a,13b)について説明したが、フォトリソグラフィ工程(露光工程)以外の工程で使用するアライメントパターンについても、同様である。すなわち、ステップS2のウエハ・プロセスのフォトリソグラフィ工程(露光工程)以外の工程で使用するアライメントパターンも、全て第1スクライブ領域3aに形成し、第2スクライブ領域3bには形成しないようにする。このため、ステップS2のウエハ・プロセスのフォトリソグラフィ工程(露光工程)以外の工程で使用するアライメントパターンに、第1および第2のアライメントパターン13a,13bのような2方向のアライメントを行うための2種類のアライメントパターンがある場合は、全て第1スクライブ領域3aに形成し、第2スクライブ領域3bには形成しないようにする。
また、ステッパ(ステップ式投影露光装置)を用いる場合は、半導体ウエハ1を繰り返しステップして、複数ショットで半導体ウエハ1を露光するので、1ショット毎に2方向(X方向およびY方向)のアライメントを行い、1ショット(1ショット領域)毎に第1のアライメントパターン13aおよび第2アライメントパターン13bが必要になる。このため、図7に示されるように、第1のアライメントパターン13aおよび第2アライメントパターン13bは、半導体ウエハ1の主面において、ショット領域(フォトリソグラフィ工程の露光工程で1ショットで露光される領域)ごとに形成される。
このように、本実施の形態では、2方向(X方向およびY方向)のアライメントを行うための2種類のアライメントパターン、すなわち第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13bをスクライブ領域3に設けたことにより、アライメント精度を向上でき、半導体装置の微細化や高集積化に有利となる。また、第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13bを含む全てのアライメントパターンを第1スクライブ領域3aに配置し、第2スクライブ領域3bにはアライメントパターンを全く配置しないようにしたことにより、第2スクライブ領域3bの幅W2を狭くすることができ、一つの半導体ウエハ1から取得できる半導体チップ12の総数を増加させて半導体チップ12の製造単価(製造コスト)を低減することができる。従って、アライメント精度の向上と、半導体装置の製造単価の低減の両立が可能になる。
次に、本実施の形態の上記ステップS3の半導体ウエハ1のダイシング(切断、切削)工程について、より詳細に説明する。図10は、ステップS3のダイシング工程をより詳細に示す製造プロセスフロー図である。図11〜図15は、ステップS3の半導体ウエハ1のダイシング工程の説明図であり、ダイシング工程中の要部断面図が示されている。なお、図11〜図13は、X方向に垂直でY方向に平行な面の断面(第1スクライブ領域3a近傍領域の断面)が示され、図14および図15は、Y方向に垂直でX方向に平行な面の断面(第2スクライブ領域3b近傍領域の断面)が示されている。
図11には、ステップS2のウエハ・プロセスを行った後の、半導体ウエハ1の第1スクライブ領域3a近傍領域の要部断面図が示されている。なお、半導体ウエハ1の裏面(上記半導体素子形成領域6形成側とは反対側の主面)1bはダイシングテープ(図示せず)などに貼り付けられている。
上記のように、第1スクライブ領域3aに第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13bが形成されており、これら第1および第2のアライメントパターン13a,13bには、露光工程によって種々の膜のパターン(凹状パターンまたは凸状パターン)が第1および第2のアライメントパターン13a,13bとして使用され、配線層などに用いる金属層からなるパターンも、第1および第2のアライメントパターン13a,13bに使用される。このため、第1スクライブ領域3aには、金属層パターン(メタルパターン)からなるアライメントパターン21も、第1および第2のアライメントパターン13a,13bとして形成されている。
また、半導体チップ領域2には、アライメントパターン21と同層の金属層パターン22が、配線層などとして形成されている。なお、図11では、半導体チップ領域2に金属層パターン22を模式的に示す代わりに半導体素子形成領域6の図示を省略しており、金属層パターン22は、保護膜7で覆われている。
ステップS3のダイシングを行うには、図12に示されるように、まず、ブレード(ダイシングブレード、ダイシングソー、切断刃)23を用いて、第1スクライブ領域3aに沿って半導体ウエハ1に溝(凹溝、凹状の溝)24を形成する(ステップS3a)。
ステップS3aでは、半導体ウエハ1を完全には切断せず、第1スクライブ領域3aにおいて半導体ウエハ1の上部だけを切断(切削)して下部を残すハーフカットを行い、それによって第1スクライブ領域3aに沿って溝24を形成するが、第1スクライブ領域3aからアライメントパターン21が除去され、第1スクライブ領域3aにアライメントパターン21が残らないようにする。このため、ブレード23は、刃の厚みT1が厚く、第1スクライブ領域3aからアライメントパターン21を除去できるのに十分な厚みを有している。形成された溝24の幅(Y方向の幅)は、ブレード23の刃の厚みT1にほぼ対応するものとなる。また、ステップS3aでは、第2スクライブ領域3bの切削(ダイシング)は行わない。
次に、図13に示されるように、ブレード(ダイシングブレード、ダイシングソー、切断刃)25を用いて、第1スクライブ領域3aに沿って溝24の底部で半導体ウエハ1を切断する(ステップS3b)。このとき用いるブレード25の刃の厚み(幅)T2は、ブレード23の刃の厚み(幅)T1よりも薄い(小さい、すなわちT2<T1)。ステップS3bでは、第1スクライブ領域3aにおいて半導体ウエハ1を完全に切断するフルカットを行う。このため、ステップS3bでは、溝24の底部において、溝24の幅よりも小さい幅で、半導体ウエハ1が切断される。
次に、図14および図15に示されるように、ブレード25を用いて、第2スクライブ領域3bに沿って半導体ウエハ1を切断する(ステップS3c)。図14は、第2スクライブ領域3bを切断する前の状態が示され、図15は、ステップS3cで第2スクライブ領域3bに沿って半導体ウエハ1を切断した状態が示されている。
ステップS3cでは、ステップS3bと同じブレード25を用いることができる。ステップS3cでは、第2スクライブ領域3bにおいて半導体ウエハ1を完全に切断するフルカットを行う。なお、ステップS3bの前にステップS3cを行うこともできる。ステップS3a,S3b,S3cにより、ステップS3の半導体ウエハ1のダイシングが行われて、半導体ウエハ1は複数の半導体チップ12に分離されて個片化される。
本実施の形態では、半導体ウエハ1を第1スクライブ領域3aに沿って切断するのに、まずステップS3aで刃の厚みT1が厚いブレード23を用いてハーフカットを行って溝24を形成してから、ステップS3bで、ブレード23よりも刃の厚みが薄いブレード25を用いてフルカットを行って溝24の底部で半導体ウエハ1を切断する。すなわち、半導体ウエハ1を第1スクライブ領域3aに沿って切断(ダイシング)するのに、ステップS3aおよびステップS3bの2段階の操作を行う。そして、半導体ウエハ1を第2スクライブ領域3bに沿って切断するのに、ステップS3cで刃の厚みが薄いブレード25を用いてフルカットを行う。すなわち、半導体ウエハ1を第2スクライブ領域3bに沿って切断(ダイシング)するのに、ステップS3cの1段階の操作を行う。すなわち、半導体ウエハ1は、第1スクライブ領域3aに沿って、ステップS3aとステップS3bの2段階の工程で切断され、第2スクライブ領域に沿って、ステップS3cの1段階の工程で切断される。従って、半導体ウエハ1をダイシングして複数の半導体チップに分離するのに、ステップS3a〜S3cの3段階の操作(ダイシング操作)を行う。
本実施の形態とは異なり、ステップS3aを省略し、半導体ウエハ1を第1スクライブ領域3aに沿って切断するのに、刃の厚みが薄いブレード25を用いたフルカットだけを行った場合、ステップS3のダイシング工程後に、半導体チップ12の端部に金属層パターン(メタルパターン)からなるアライメントパターン21の一部が残存する可能性がある。特に、上記のように第1スクライブ領域3aに第1のアライメントパターン13aだけでなく第2のアライメントパターン13bも形成した場合、第1スクライブ領域3aにおける第2のアライメントパターン13bに対応するアライメントパターン21のY方向の寸法が大きくなり、ダイシングを行っても、第2のアライメントパターン13bに対応するアライメントパターン21が完全には除去されずに、部分的に残存しやすくなる。半導体チップ12の端部に金属の残存物があると、その後、半導体チップ12を実装した際に、端子間の短絡などを引き起こす可能性が生じてしまう。
また、本実施の形態とは異なり、ステップS3bを省略し、かつステップS3aをフルカットにより行った場合、すなわち、半導体ウエハ1を第1スクライブ領域3aに沿って切断するのに、刃の厚みが厚いブレード23を用いたフルカットだけを行うことも考えられる。しかしながら、この場合、刃の厚みが厚いブレード23によりフルカットを行うため、チッピングなどが生じやすくなる。
それに対して、本実施の形態では、ステップS3aで刃の厚みが厚いブレード23を用いて半導体ウエハ1の第1スクライブ領域3aをハーフカットして溝24を形成することで、第1スクライブ領域3aからアライメントパターン21を除去する。これにより、ステップS3のダイシング工程後に、半導体チップ2の端部に金属層パターン(メタルパターン)からなるアライメントパターン21が残存するのを防止することができる。特に、第1スクライブ領域3aでは、第2のアライメントパターン13bに対応するアライメントパターン21のY方向の寸法が大きくなるが、ステップS3aでアライメントパターン21のY方向の寸法よりも刃の厚みが厚いブレード23を用いることで、第1スクライブ領域3aにおけるアライメントパターン21を完全に除去することが可能になる。すなわち、アライメントパターン21を含む第1および第2のアライメントパターン13a,13bが、ステップS3aで全て除去される。これにより、半導体チップ12の端部に金属の残存物が生じないようにすることができ、半導体チップ12を実装した際の端子間の短絡などを防止することができる。
更に、本実施の形態では、ステップS3aの後、ステップS3bで刃の厚みが薄いブレード25を用いて、半導体ウエハ1の第1スクライブ領域3aの溝24の底部を切断(フルカット)する。これにより、チッピングが生じるのを防止しながら、半導体ウエハ1を切断することができる。また、本実施の形態では、半導体ウエハ1の第2スクライブ領域3bには、アライメントパターンを形成しなかったことから、金属層パターン(メタルパターン)からなるアライメントパターン21は形成されていないので、ステップS3cで刃の幅が細いブレード25を用いて半導体ウエハ1の第2スクライブ領域3bをフルカットする。これにより、チッピングが生じるのを防止しながら、半導体ウエハ1を切断することができ、半導体装置(半導体チップ12)の製造歩留まりを向上できる。また、第2スクライブ領域3bには溝24に対応するものを形成しないので、1段階の操作で第2スクライブ領域3bに沿って半導体ウエハ1を切断することができ、半導体装置の製造工程数が増加するのを防止できる。また、ステップS3bとステップS3cとで同じブレード25を用いることが好ましく、これにより、ダイシング装置のブレード25を取り換えることなく、ステップS3bとステップS3cとを行うことができ、スループットを向上し、ダイシング工程に要する時間を短縮できる。
次に、本実施の形態で製造された半導体チップ(半導体装置)12の実装例について説明する。図16は、半導体チップ12をLCD(Liquid crystal display)パネル(液晶パネル)に実装した状態を示す平面図(説明図)であり、図17は、その要部断面図である。図16のB−B線の断面が図17にほぼ対応する。
上記(ステップS1〜ステップS3)のようにして製造された半導体チップ12は、図16および図17に模式的に示されるように、LCDパネルなどに実装(搭載)されて使用される。
図16および図17に示されるように、LCDパネル31では、ガラス基板(ガラス板)32の主面上にLCD部33が設けられている。LCD部33は、液晶材料(油状の透明な液晶組成物)がガラス基板32と他のガラス基板(LCD部33として図示されたガラス基板)の間に挟まれ、周りがシールされた構造を有しており、各ガラス基板の内面には、液晶に電圧を印加する電極(透明電極)が設けられている。ガラス基板32の裏面に偏光フィルタを設け、LCD部33を構成するガラス基板の表面にレンズフィルタ(フィルタ)を設けることもできる。
ガラス基板32の主面の端部には、半導体チップ12がACF(Anisotropic Conductive Film:異方性導電フィルム)34を介して実装(搭載)されて固定されている。半導体チップ12の電極35は、ACF34を介して、ガラス基板32の主面に形成された端子に電気的に接続されている。なお、半導体チップ12の電極35は、上記図5のパッド電極8またはその上に形成されたバンプ電極などに対応するものである。また、ガラス基板32の主面の更に端部に、FPC(フレキシブルプリント配線板、フレキシブル配線基板)36がACF37を介して接合されて、FPC36の導体パターン36b(の端子を構成する部分)がガラス基板32の主面に形成された端子に電気的に接続されている。FPC36は、絶縁性のベースフィルム(絶縁層)36a上に導体パターン36bを形成したものであり、可撓性を有している。このため、半導体チップ12の電極35は、ACF34、ガラス基板32の主面に形成された端子および配線、ACF37を介して、FPC36の端子(導体パターン36b)に電気的に接続され、更にFPC36の導体パターン36bからなる配線を介してFPC36の外部端子38に電気的に接続されている。FPC36には、必要に応じて、チップコンデンサなどのチップ部品39などが搭載されている。また、図16で矢印で模式的に示されるようにFPC36をLCDパネル31の裏面側に折り曲げることで、LCDパネル31またはLCDモジュールのサイズを縮小することができる。
半導体チップ12は、LCDパネル31のガラス基板32の主面の端部近傍において、ガラス基板32の側面に沿うように搭載され、LCDパネルまたはLCDモジュールのLCDドライバに使用される。LCDドライバ用の半導体チップ12は、長辺4をガラス基板32の側辺に略平行に配置すれば、半導体チップ12の長辺4はガラス基板31の側辺よりも小さければよいので、半導体チップ12の長辺4が長くなっても、LCDパネル31自体の寸法を増大させるようには作用しない。しかしながら、LCDドライバ用の半導体チップ12の短辺5が長いと、LCDパネル31において、表示部分以外の領域の寸法を増加させるように作用するので、同じ表示サイズのLCDパネルの全体の寸法を増大させてしまう。このため、LCDドライバ用の半導体チップ12は、短辺5はできるだけ短いことが好ましい。短辺5を短くすると、同じ半導体集積回路を形成するのに必要な面積を確保するために、長辺4を長くする必要がある。このため、LCDドライバ用の半導体チップ12は、長辺4が短辺5よりもかなり大きく、すなわち長辺4と短辺5の比がかなり大きく、例えば、長辺4が12mm程度、短辺5が1mm程度とすることができ、長辺4は短辺5よりも数倍またはそれ以上の寸法を有することになる。
本実施の形態は、アライメントパターンを全て第1スクライブ領域3aに形成し、第2スクライブ領域3bには形成しないことで、第1スクライブ領域3aの幅W1が広くなったとしても、第2スクライブ領域3bの幅W2を狭くすることができるため、半導体ウエハ1の主面において、短辺5に平行なX方向に配列する半導体チップ領域2の数を多くして、半導体ウエハからの半導体チップ12の取得数を増加させるものである。LCDドライバ用の半導体チップのように、長辺4と短辺5の比が大きい半導体チップ12を製造する場合、半導体ウエハ1の主面における第2スクライブ領域3bの本数が特に多くなるため、第2スクライブ領域3bの幅W2を狭くしたことによる半導体ウエハからの半導体チップ12の取得数の増加効果が大きくなる。このため、本実施の形態は、LCDドライバ用の半導体チップのように、長辺4と短辺5の比が大きい半導体チップ12を製造する場合に適用すれば、より効果が大きい。
また、本実施の形態は、半導体チップ領域2の設計は変更せずに、スクライブ領域3の設計を変更するだけで適用可能である。このため、スクライブ領域の設計を変更したフォトマスクを用意するだけで本実施の形態を適用でき、フォトマスクにおいて半導体チップ領域2に対応する領域の回路パターンは変更する必要がなく、新たに準備するフォトマスクの設計や作製が容易である。従って、既に使用している半導体装置の製造工程や製造設備に対する本実施の形態の導入が容易である。
(実施の形態2)
図18は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中における半導体ウエハの要部平面図であり、図19は、アライメントパターンを形成した領域近傍を更に拡大した半導体ウエハの要部平面図であり、それぞれ上記実施の形態1の図3および図4に対応するものである。
図18および図19に示されるように、本実施の形態においても、上記実施の形態1と同様に、フォトリソグラフィ工程で使用されるアライメントパターン(すなわち第1のアライメントパターン13aおよび第2のアライメントパターン13b)を、全て第1スクライブ領域3aに形成し、第2スクライブ領域3bにはアライメントパターンを形成しないようにしている。
しかしながら、上記実施の形態1では、上記図3および図4に示されるように、比較例の第2のアライメントパターン113bと同様の寸法の第2のアライメントパターン13bを第1スクライブ領域3aに形成するようにしていたので、第2のアライメントパターン13bまたはその形成領域の寸法は、Y方向に長く、第1スクライブ領域3aの幅W1は、比較例の第1スクライブ領域103aの幅W3よりも広くする必要があった。
それに対して、本実施の形態では、図18および図19に示されるように、第2のアライメントパターン13bは、Y方向のアライメントを行うためのアライメントパターン(またはアライメントパターンが形成された領域)であるが、X方向に延在する第1スクライブ領域3aに形成できるようにするため、上記比較例の第2のアライメントパターン113bと比べて、Y方向の寸法を短く(小さく)する。すなわち、上記実施の形態1では、第1のアライメントパターン13aのX方向D1の寸法と第2のアライメントパターン13bのY方向の寸法D2がほぼ同じ(D1=D2)であったが、本実施の形態では、第1のアライメントパターン13aのX方向の寸法D1よりも、第2のアライメントパターン13bのY方向D2の寸法を小さくする(D1>D2)。このため、第1スクライブ領域3aに第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13bの両方を形成するとしても、第1スクライブ領域3aの幅W1を増大させる必要がなくなる。例えば、本実施の形態では、第1スクライブ領域3aの幅W1を、比較例の第1スクライブ領域103aの幅W3とほぼ同程度とすることができる(W1=W3)。
例えば、本実施の形態でも、上記実施の形態1と同様に、図19に示されるように、第1スクライブ領域3aにおいて、第1のアライメントパターン13aは、例えば、X方向の寸法が4μm程度でY方向の寸法が50μm程度のパターン(凹状パターンまたは凸状パターン)14aが10〜20μm程度の間隔でX方向に複数配列したパターン構成を有し、全体としてX方向に140μm程度でY方向に50μm程度の寸法を有している。そして、第1スクライブ領域3aにおいて、第2のアライメントパターン13bは、例えば、Y方向の寸法が4μm程度でX方向の寸法が50μm程度のパターン(凹状パターンまたは凸状パターン)14bが10〜20μm程度の間隔でY方向に複数配列したパターン構成を有しているが、本実施の形態では、上記実施の形態1よりも配列するパターン14bの数が少ない。このため、第2のアライメントパターン13bは、全体としてのY方向の寸法D2が、上記実施の形態1よりも小さく、例えば、全体としてX方向に50μm程度でY方向に70μm程度の寸法を有している。
このように、本実施の形態では、第1スクライブ領域3aに形成する第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13bは、互いに90°回転した関係であるが、異なる寸法を有している。すなわち、第2のアライメントパターン13bまたはその形成領域のY方向の寸法D2は、第1のアライメントパターン13aまたはその形成領域のX方向の寸法D1よりも小さい(D1>D2)。一方、第1のアライメントパターン13aまたはその形成領域のY方向の寸法は、第2のアライメントパターン13bまたはその形成領域のX方向とほぼ同じとすることができる。
そして、本実施の形態でも、上記実施の形態1と同様に、第2スクライブ領域3bには、アライメントパターンを形成しないので、第2スクライブ領域3bの幅W2は、比較例の第2スクライブ領域103bの幅W4よりも狭くする(W2<W4)ことができる。すなわち図8および図9の比較例では、第2のアライメントパターン113bを第2スクライブ領域103bに形成するので、第2スクライブ領域103bの幅W4は、第2のアライメントパターン113bのX方向の寸法よりも大きくする必要があったが、本実施の形態では、第1および第2のアライメントパターン13a,13bの両方を第1スクライブ領域3aに形成するので、第2スクライブ領域3bの幅W2を狭くできる。例えば、第2スクライブ領域3bの幅W2を、第2のアライメントパターン13bのX方向の寸法(例えばパターン14bのX方向の寸法)D3以下(W2≦D3)とすることも可能である。このため、本実施の形態でも、第2スクライブ領域3bの幅W2は、第1スクライブ領域3aの幅W1よりも狭く(W2<W1)なる。例えば、第1スクライブ領域3aの幅W1を120μm程度(W1=120μm)とし、第2スクライブ領域3bの幅W2を50μm程度(W2=50μm)またはそれ以下とすることができる。
本実施の形態の他の構成および製造工程は、上記実施の形態1とほぼ同様であるので、ここではその説明は省略する。
本実施の形態でも、上記実施の形態1と同様に、2方向(X方向およびY方向)のアライメントを行う2種類のアライメントパターン(すなわち第1のアライメントパターン13aおよび第2のアライメントパターン13b)をスクライブ領域3に設けたことにより、アライメント精度を向上でき、半導体装置の微細化や高集積化に有利となる。また、フォトリソグラフィ工程で使用されるアライメントパターン(すなわち第1のアライメントパターン13aおよび第2のアライメントパターン13b)を、全て第1スクライブ領域3aに形成し、第2スクライブ領域3bにはアライメントパターンを形成しないようにし、第2スクライブ領域3bの幅W2を(第1スクライブ領域3aの幅W1よりも)狭くする。これにより、上記実施の形態1と同様に、半導体ウエハ1の主面において、X方向に配列する半導体チップ領域2の数を増加させることができ、一つの半導体ウエハ1から取得できる半導体チップ12の総数を増加させることができ、半導体チップ12の製造単価(製造コスト)を低減することができる。従って、アライメント精度の向上と、半導体装置の製造単価の低減の両立が可能になる。
また、本実施の形態では、上記実施の形態1と異なり、第1スクライブ領域3aに形成する第1のアライメントパターン13aと第2のアライメントパターン13bは、互いに90°回転した関係であるが、異なる寸法を有し、第2のアライメントパターン13bまたはその形成領域のY方向の寸法は、第1のアライメントパターン13aまたはその形成領域のX方向の寸法よりも小さくする。このため、本実施の形態では、上記実施の形態1よりも、更に、第1スクライブ領域3aの幅W1を狭くすることができ、半導体ウエハ1の主面において、Y方向に配列する半導体チップ領域2の数を増加させることができ、それによって、一つの半導体ウエハ1から取得できる半導体チップ12の総数を更に増加させることができる。これにより、半導体チップ12の製造単価を更に低減することができる。
また、第2のアライメントパターン13bまたはその形成領域のY方向の寸法を小さくしすぎると、第2のアライメントパターン13bを利用したY方向のアライメントの精度が低下する可能性がある。このため、要求されるアライメントの精度を勘案して、第1のアライメントパターン13aまたはその形成領域のX方向の寸法と比べた、第2のアライメントパターン13bまたはその形成領域のY方向の寸法の縮小量を決め、決められた第2のアライメントパターン13bまたはその形成領域のY方向の寸法に応じて、第1スクライブ領域3aの幅W1を決めればよい。これにより、要求されるアライメント精度を満足しながら、半導体ウエハから取得できる半導体チップ12の数を最大限増加させることができる。但し、半導体装置の微細化などのためにフォトリソグラフィ工程のアライメント精度を高めることを最重要視する場合には、上記実施の形態1を適用するのが、より好適である。
(実施の形態3)
図20および図21は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中における半導体ウエハの要部平面図であり、いずれも上記実施の形態1の図3に対応するものである。
上記実施の形態1,2では、アライメントパターンの形成位置について説明した。本実施の形態では、TEGパターンの形成位置について説明する。TEGパターン以外の構成および製造工程については、上記実施の形態1,2と同様であるのでここではその説明は省略する。また、アライメントパターンの配置についても、上記実施の形態1,2と同様であるので、図20および図21では、第1および第2のアライメントパターン13a,13bの図示は省略している。
ステップS2のウエハ・プロセスにおいて、TEG(Test Element Group)パターン51を形成する場合は、全て第1スクライブ領域3aに形成し、第2スクライブ領域3bには形成しないようにする。TEGパターン51は、ウエハ・プロセスを確認するためのTEGパターン、テストパターンまたはQC(Quality Control)パターンである。TEGパターン51により、形成したトランジスタ素子のしきい値電圧(Vth)の測定、合わせずれの確認、あるいは膜厚検査などを行うことができ、ウエハ・プロセスがきちんと行われているか確認することができる。
すなわち、ステップS2のウエハ・プロセスにおいて、アライメントパターンやTEGパターンのようなスクライブ領域3に形成すべきパターンは、全て第1スクライブ領域3aに形成し、第2スクライブ領域3bには全く形成しないようにする。
図20には、TEGパターン51を1本にまとめて、第1スクライブ領域3aに形成した例が示されている。図20の場合は、これにより、第1スクライブ領域3aの幅W1が広くなるのを防止でき、半導体ウエハから取得できる半導体チップ12の総数の増加の面で有利である。
また、図21には、第1スクライブ領域3aの幅W1を広くして、複数のTEGパターン51を、第1スクライブ領域3aにY方向に並列に配置した例が示されている。図21の場合は、TEGパターン51によるウエハ・プロセスの確認を、より的確に行うことができる。また、TEGパターン51をX方向に並列(一列)に配置する場合は、TEGパターン51の寸法が長いと、全てのTEGパターン51を第1スクライブ領域3aに配置できない可能性があるが、図21のように第1スクライブ領域3aの幅W1を広くして複数のTEGパターン51を第1スクライブ領域3aにY方向に並列に配置すれば、全てのTEGパターン51を第1スクライブ領域3aに配置することができる。
図20および図21は、上記実施の形態1,2のいずれにも適用可能である。但し、図21の場合は、図20の場合よりも第1スクライブ領域3aの幅W1を広くする必要があるので、上記実施の形態1に適用すればより好適である。
本実施の形態では、上記実施の形態1,2と同様に、ステップS2のウエハ・プロセスにおいて、フォトリソグラフィ工程で使用されるアライメントパターン(すなわち第1のアライメントパターン13aおよび第2のアライメントパターン13b)を、全て第1スクライブ領域3aに形成し、第2スクライブ領域3bにはアライメントパターンを形成しないようにする。更に、本実施の形態では、ステップS2のウエハ・プロセスにおいて、TEGパターン51を、全て第1スクライブ領域3aに形成し、第2スクライブ領域3bにはTEGパターン51を形成しないようにする。すなわち、ステップS2のウエハ・プロセスにおいて、アライメントパターンやTEGパターンのようなスクライブ領域3に形成すべきパターンは、全て第1スクライブ領域3aに形成し、第2スクライブ領域3bには全く形成しないようにする。そして、第2スクライブ領域3bの幅W2を(第1スクライブ領域3aの幅W1よりも)狭くする。これにより、上記実施の形態1と同様に、半導体ウエハ1の主面において、X方向に配列する半導体チップ領域2の数を増加させることができ、一つの半導体ウエハ1から取得できる半導体チップ12の総数を増加させることができ、半導体チップ12の製造単価を低減することができる。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
本発明は、半導体装置の製造技術に適用して好適なものである。
本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程を示す製造プロセスフロー図である。 本発明の一実施の形態の半導体装置の製造工程中における半導体ウエハの概念的な平面図である。 本発明の一実施の形態の半導体装置の製造工程中における半導体ウエハの要部平面図である。 アライメントパターンを形成した領域近傍を拡大した半導体ウエハの要部平面図である。 本発明の一実施の形態の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。 図5に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。 フォトリソグラフィ工程の露光工程で1ショットで露光される領域を示す平面図である。 比較例の半導体装置の製造工程中における半導体ウエハの要部平面図である。 比較例の半導体装置の製造工程中における半導体ウエハの要部平面図である。 半導体ウエハのダイシング工程を示す製造プロセスフロー図である。 半導体ウエハのダイシング工程の説明図である。 半導体ウエハのダイシング工程の説明図である。 半導体ウエハのダイシング工程の説明図である。 半導体ウエハのダイシング工程の説明図である。 半導体ウエハのダイシング工程の説明図である。 半導体チップをLCDパネルに実装した状態を示す平面図である。 半導体チップをLCDパネルに実装した状態を示す要部断面図である。 本発明の他の実施の形態の半導体装置の製造工程中における半導体ウエハの要部平面図である。 アライメントパターンを形成した領域近傍を拡大した半導体ウエハの要部平面図である。 本発明の他の実施の形態の半導体装置の製造工程中における半導体ウエハの要部平面図である。 本発明の他の実施の形態の半導体装置の製造工程中における半導体ウエハの要部平面図である。
符号の説明
1 半導体ウエハ
1b 裏面
2 半導体チップ領域
3 スクライブ領域
3a 第1スクライブ領域
3b 第2スクライブ領域
4 長辺
5 短辺
6 半導体素子形成領域
7 保護膜
8 パッド電極
12 半導体チップ
13a 第1のアライメントパターン
13b 第2のアライメントパターン
14a,14b パターン
21 アライメントパターン
22 金属層パターン
23 ブレード
24 溝
25 ブレード
31 LCDパネル
32 ガラス基板
33 LCD部
34 ACF
35 電極
36 FPC
36a ベースフィルム
36b 導体パターン
38 外部端子
39 チップ部品
51 TEGパターン
103a 第1スクライブ領域
103b 第2スクライブ領域
113a 第1のアライメントパターン
113b 第2のアライメントパターン
D1,D2,D3 寸法
T1,T2 厚み
W1,W2,W3,W4 幅

Claims (20)

  1. (a)半導体ウエハを準備する工程、
    (b)後でそれぞれ半導体チップとなる前記半導体ウエハの複数の半導体チップ領域に、それぞれ半導体集積回路を形成する工程、
    (c)前記複数の半導体チップ領域の間のスクライブ領域に沿って前記半導体ウエハを切断する工程、
    を有し、
    前記スクライブ領域は、第1方向に延在する第1スクライブ領域と、前記第1方向に交差する第2方向に延在する第2スクライブ領域とを有し、
    前記第2スクライブ領域の幅は前記第1スクライブ領域の幅よりも小さく、
    前記(b)工程では、フォトリソグラフィ工程で使用される2種類のアライメントパターンが前記第1スクライブ領域に形成され、前記第2スクライブ領域にはアライメントパターンが形成されないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記2種類のアライメントパターンは、互いに異なる方向のアライメントに用いるためのアライメントパターンであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記2種類のアライメントパターンは、前記第1方向のアライメントに用いるための第1のアライメントパターンと前記第2方向のアライメントに用いるための第2のアライメントパターンであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 請求項3記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1のアライメントパターンは、前記第1スクライブ領域において、前記第1方向に繰り返し並んだパターンにより形成され、
    前記第2のアライメントパターンは、前記第1スクライブ領域において、前記第2方向に繰り返し並んだパターンにより形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 請求項3記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1のアライメントパターンと前記第2のアライメントパターンは、一方が他方を90°回転させたパターンであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 請求項3記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1のアライメントパターンの前記第1方向の寸法と、前記第2のアライメントパターンの前記第2方向の寸法が、同じであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 請求項3記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1のアライメントパターンの前記第1方向の寸法よりも、前記第2のアライメントパターンの前記第2方向の寸法が、小さいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 請求項3記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第2スクライブ領域の幅が、前記第2のアライメントパターンの前記第1方向の寸法以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1方向と前記第2方向とは互いに直交する方向であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体チップ領域は、長辺および前記長辺よりも短い短辺を有する長方形状の平面形状を有し、
    前記第1スクライブ領域は、前記半導体チップ領域の前記短辺に接するスクライブ領域であり、
    前記第2スクライブ領域は、前記半導体チップ領域の前記長辺に接するスクライブ領域であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  11. 請求項10記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体チップは、LCDドライバ用の半導体チップであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  12. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体チップ領域は、長辺および前記長辺よりも短い短辺を有する長方形状の平面形状を有し、
    前記第1方向は、前記半導体チップ領域の前記短辺に平行な方向であり、
    前記第2方向は、前記半導体チップ領域の前記長辺に平行な方向であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  13. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(b)工程では、TEGパターンが前記第1スクライブ領域に形成され、前記第2スクライブ領域にはTEGパターンが形成されないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  14. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(b)工程では、前記スクライブ領域に形成すべきパターンは、全て前記第1スクライブ領域に形成し、前記第2スクライブ領域には形成しないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  15. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記2種類のアライメントパターンは、フォトリソグラフィ工程の露光工程で1ショットで露光される領域ごとに形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  16. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(c)工程は、
    (c1)第1のブレードを用いて、前記第1スクライブ領域に沿って前記半導体ウエハに溝を形成する工程、
    (c2)前記(c1)工程後、前記第1のブレードよりも刃の厚みが薄い第2のブレードを用いて、前記第1スクライブ領域に沿って前記溝の底部で前記半導体ウエハを切断する工程、
    (c3)前記第2スクライブ領域に沿って前記半導体ウエハを切断する工程、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  17. 請求項16記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体ウエハは、前記第1スクライブ領域に沿って、前記(c1)工程および前記(c2)工程の2段階の工程で切断され、前記第2スクライブ領域に沿って、前記(c3)工程の1段階の工程で切断されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  18. 請求項16記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(c3)工程では、前記第2のブレードを用いて、前記第2スクライブ領域に沿って前記半導体ウエハを切断することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  19. 請求項16記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(c1)工程では、前記半導体ウエハはハーフカットされ、
    前記(c2)および(c3)工程では、前記半導体ウエハはフルカットされることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  20. 請求項16記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(b)工程で前記第1スクライブ領域に形成された前記2種類のアライメントパターンは、前記(c1)工程で除去されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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