JP2008187153A - 複数個の半導体装置を製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄板化された中削りウェーハをダイシングするために、裏面側からダイシングラインを決定できる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 ウェーハ２の表面２ｂに表面側電極（８ａ、８ｂ、８ｃ・・）を形成し、裏面２ａにリブ６を形成した後、透過型計測装置１４にて表面側電極の位置を計測し、表面側電極を仕切る格子線がリブ６の裏面６ａを通過する位置に沿って溝１２を形成する。溝１２が後に形成する裏面側電極の厚みの二倍以上の幅を持っていると、裏面側電極形成後もＣＣＤカメラによる溝位置の計測が可能で、これをもとにダイシングラインを決定することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ウェーハをダイシングする工程を経て、複数個の半導体装置を製造する方法に関する。

ウェーハをダイシングする工程を経ることによって、１枚のウェーハから複数個の半導体装置を製造する方法が普及している。
また、縦型の半導体装置も実用化されている。ここでいう縦型の半導体装置は、表裏両面に電極を備えている半導体装置のことをいう。縦型の半導体装置では、半導体基板の厚み（すなわちウェーハの厚み）が表裏両面の電極間距離となるために、ウェーハの厚みが半導体装置の特性に大きく影響する。縦型の半導体装置の中には、ウェーハの厚みを極めて薄くする必要があるものがある。必要な厚みにまでウェーハを薄板化するとウェーハの強度が保たれず、半導体装置の製造過程でウェーハが破壊されやすい程度にまで薄板化しなければならない場合が生じている。この問題を解決するために、ウェーハの裏面の中央部を研磨することによって、ウェーハの中央部を半導体装置に必要な厚さにまで薄板化するとともに、ウェーハの裏面の周辺部にリブ（厚肉部）を残す技術が開発されている。この技術によると、周辺部のリブがウェーハの強度を保つために、ウェーハの中央部を必要な薄さにまで薄板化することができる。

裏面の中央部が薄板化されたウェーハ（以下では中削りウェーハということがある）をダイシングする場合、中削りウェーハの裏面はフラットでないために、裏面をダイシングテープに固定することができない。そこで、ウェーハの表面をダイシングテープに固定する必要がある。

中削りウェーハのなかには、表面には複数個の表面側電極が格子状に配置されているのに対し、裏面には裏面側電極が全面的に形成されているものがある。この場合、ウェーハの表面をダイシングテープに固定すると、全面に形成されている裏面側電極しか視認できなくなってしまう。すなわち、中削りウェーハの表面をダイシングテープに固定すると、ウェーハ内に形成されている複数個の半導体構造を仕切っている格子線の位置が視認不能となり、ダイシング位置が不明となってしまう。

複数個の表面側電極が格子状に配置されているウェーハの表面をダイシングテープに固定し、赤外線を利用してウェーハの裏面側からウェーハを透視し、ウェーハの表面に格子状に配置されている複数個の表面側電極を仕切っている格子線位置を計測し、計測された格子線に沿ってダイシングする技術が開発されており、それが特許文献１に開示されている。ウェーハの裏面側からウェーハに向けて赤外線を照射すると、ウェーハ自体は赤外線に透明なのに対し、表面側電極は赤外線を反射することから、ウェーハの裏面側でウェーハから帰ってくる赤外線を受光することによって、ウェーハを透視して表面側電極が配置されている位置を計測することができる。

特開平２００４−２２９３６号公報

特許文献１に開示されている透視技術を用いれば、表面をダイシングテープに固定した中削りウェーハの表面に配置されている表面側電極群の配置位置を計測し、計測された位置からダイシングラインを決定できるように思われる。
しかしながら、裏面にも電極が形成されている縦型の半導体装置を製造する場合、特許文献１に開示されている透視技術に依拠することができない。裏面側電極が透視計測を妨げるからである。
現状の技術では、中削りウェーハを用いて縦型の半導体装置を製造する場合、ダイシングラインの位置を決定する好適な技術が存在しない。中削りウェーハは主として縦型の半導体装置を製造するための技術であり、大きな問題となっている。
本発明は、中削りウェーハの裏面側からダイシングラインを決定できる方法を提供する。

本発明は、中削りウェーハをダイシングする工程を経て、表裏両面に電極が形成されている縦型の半導体装置の複数個を製造する方法に関する。
本発明の製造方法は、下記の工程を備えている。
（１）ウェーハ内に、単位となる半導体装置を構成する単位となる半導体構造の複数個を、ウェーハを平面視したときに格子状に配置されている位置関係で形成する工程、
（２）ウェーハの表面に、単位となる半導体構造に対応する単位となる表面側電極の複数個を、ウェーハを平面視したときに格子状に配置されている位置関係で形成する工程、
（３）ウェーハの裏面の中央部を研磨することによって、ウェーハの中央部を半導体装置に必要な厚さにまで薄板化するとともに、ウェーハの裏面の周辺部にリブを残す工程、
（４）ウェーハの裏面側から透視し、ウェーハの表面に格子状に配置されている複数個の表面側電極を仕切っている格子線位置を計測する工程、
（５）その計測工程で計測された格子線が通過する位置において、前記リブの裏面（露出面）にダイシング用マークを形成する工程、
（６）ウェーハの全裏面（全露出面）に裏面側電極を形成する工程、
（７）その裏面側電極の裏面（露出面）に残存しているダイシング用マークを基準にしてウェーハをダイシングする工程。
上記の工程の順序は、少なくとも（４）から（７）までがその順序であり、（１）から（３）までが（４）以前に完了していればよい。（１）から（３）までの順序は制約されない。例えば、ウェーハの表面側に表面側の半導体構造を形成し、ついでウェーハの中央部を薄板化し、その後にウェーハの裏面側に裏面側の半導体構造を形成してもよい。

上記の方法によると、裏面側電極を形成するのに先立って透視計測工程を実施することから、ウェーハの裏面側から表面側電極群を仕切っている格子線位置を計測することができる。ウェーハの表面をダイシングテープに固定する他はない中削りウェーハでも、ダイシングするべき格子線位置を計測することができる。
上記の方法では、格子線位置を計測した段階でリブの裏面（露出面）にダイシング用マークを形成する。リブは厚肉であり、裏面側電極を形成した後も残存するダイシング用マークを形成することができる。
上記の方法では、裏面側電極を形成した後も残存するダイシング用マークを基準にしてダイシングラインを決定することから、裏面側電極の形成後にウェーハをダイシングすることができる。中削りウェーハを用いて縦型の半導体装置を製造することが可能となる。

ダイシング用マークを形成する工程では、計測された格子線がリブを通過する全長に亘って、裏面側電極の形成後も残存する溝を形成することが好ましい。
溝であれば、裏面側電極の形成後も残存しやすい。また、溝は方向を持っており、中削り部を隔てて向かい合った位置に形成されている溝との対応関係がわかりやすい。ダイシングラインの両端位置が明確に特定される。

本発明の方法によれば、表面がダイシングテープに固定されている中削りウェーハの表面側電極位置を透視してダイシングラインを決定することができ、その後に裏面側電極を形成し、さらにその後に中削りウェーハをダイシングすることができる。中削りウェーハを用いて縦型の半導体装置を製造することが可能となる。

以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に整理する。
（特徴１）中削りウェーハのリブの裏面に、裏面側電極の厚みの２倍以上の幅を持つ溝を形成する。裏面側電極形成後も溝は残存する。
（特徴２）中削りウェーハのリブの裏面にダイシング用マークを形成した後にダイシングテープを除去し、裏面側電極の形成後に再びダイシングテープを固定する。
（特徴３）ダイシング用マークの形成工程と、ダイシング工程では、ウェーハをダイシングフレームに固定しておく。
（特徴４）ダイシング工程では、ダイシング用マークの位置を撮影し、延長線上にある２つのダイシング用マークを結ぶ直線の方位と位置を計算する。

図１（ａ）に、中削りウェーハ２を裏面２ａ側から斜視した図を示し、図１（ｂ）に、中削りウェーハ２の周辺近傍の断面図を示す。
中削りウェーハ２は、（１）ウェーハ内に、単位となる半導体装置（図示されていない）を構成する単位となる半導体構造（図示されていない）の複数個を、ウェーハを平面視したときに格子状に配置されている位置関係で形成する工程と、（２）ウェーハの表面に、単位となる半導体構造に対応する単位となる表面側電極の複数個（８ａ，８ｂ，８ｃ・・）を、ウェーハを平面視したときに格子状に配置されている位置関係で形成する工程と、（３）ウェーハの裏面の中央部を研磨することによって、ウェーハの中央部を半導体装置に必要な厚さにまで薄板化するとともに、ウェーハの裏面の周辺部にリブ６を残す工程を経て製造されている。表面側電極８ａ，８ｂ，８ｃ・・は、中削りウェーハ２の表面２ｂ上に格子状に配置されており、中削りウェーハ２内にはそれに対応する半導体構造（この実施例の場合は縦型のＩＧＢＴを構成する半導体構造）が形成されている。中削りウェーハ２の中削り部４の裏面（露出面）４ａは、その全域がＩＧＢＴを構成するコレクタ領域なっている。それに対して、中削りウェーハ２の表面２ｂには、エミッタ領域とゲート電極領域が形成されており、表面側電極８ａ内には、エミッタ領域に導通する電極パターンと、ゲート電極領域に導通する電極パターンが形成されている。表面側電極８ｂ，８ｃ・・は、表面側電極８ａと同一のパターンを備えている。
周辺部に形成されているリブ６は厚肉であり、中削り部４での板厚を非常に薄くしても、中削りウェーハ２が破壊されないだけの強度を備えている。
実際には、中央部を研磨する前のウェーハの表面側から加工することによって、ボディ領域、エミッタ領域、ボディコンタクト領域、ゲート電極等の表面側半導体構造と、表面側電極８ａ，８ｂ，８ｃ・・を形成する。ついでウェーハの中央部を研磨して必要な厚みにまで薄板化する。ついで裏面側からイオン注入してアニール処理することによってコレクタ領域を形成している。この段階の中削りウェーハ２の中削り部４の裏面（露出面）４ａ裏面４ａには、コレクタ領域が露出しており、裏面側電極（コレクタ電極）は形成されていない。

中削りウェーハ２の裏面２ａでは、リブ６の裏面（露出面）６ａと、中削り部４の裏面（露出面）４ａの高さが異なるために、裏面２ａをダイシングテープ１０に貼り付けることができない。そこで、図２（ｂ）に示されているように、中削りウェーハ２の表面２ｂにダイシングテープ１０を貼り付けてその後の加工を進める。

図２に示すように、中削りウェーハ２の表面２ｂにダイシングテープ１０を貼り付けると、表面側電極８ａ，８ｂ，８ｃ・・を視認することができなくなる。しかしながら、この段階では裏面側電極が形成されていないので、表面側電極８ａ，８ｂ，８ｃ・・の存在位置、すなわち、格子状に配置されている表面側電極８ａ，８ｂ，８ｃ・・を仕切っている格子線の位置を透視計測することができる。
図示１４は、赤外線の発光・受光素子が組みあわされている透視型計測装置を示している。中削りウェーハ２の裏面２ａ側から中削りウェーハ２の裏面２ａに向けて赤外線を照射すると、ウェーハ２自体は赤外線に透明なのに対し、表面側電極８ａ，８ｂ，８ｃ・・は赤外線を反射することから、ウェーハ２の裏面２ａ側でウェーハ２から帰ってくる赤外線を受光することによって、ウェーハ２を透視して格子状に配置されている表面側電極８ａ，８ｂ，８ｃ・・を仕切っている格子線の位置を透視計測することができる。

図示１６は、ダイシングブレードであり、透視計測された格子線がリブ６の裏面（露出面）６ａを通過する位置にそって、溝１２を形成する。溝１２は、その後に裏面側電極を形成しても残存するものであればよく、裏面側電極の厚みの２倍以上の幅を持っていることが好ましい。図２では、溝１２の幅が拡大して表示されている。

ダイシング用マークである溝１２を形成してから、図３に示すように、スパッタリング法により、中削りウェーハ２の裏面２ａの全域に裏面側電極１８を形成する。図３（ｂ）に裏面２ａの全域に裏面側電極１８を形成した中削りウェーハ２の断面図を示す。ダイシング用マークである溝１２が、裏面側電極１８の厚みの２倍以上の幅を持っていれば、裏面側電極１８を形成しても、ダイシング用マーク２０は明確に残存する。図３では、裏面側電極１８の厚みが拡大して表示され、溝１２の幅が拡大して表示されている。

つぎに、図４に示すように、裏面側電極１８を形成した中削りウェーハ２の表面２ｂにダイシングテープ２４を貼り付けて、中削りウェーハ２をダイシングする。このとき、リブ６の裏面６ａに残存しているダイシング用マーク２０を基準にしてダイシングライン２２を決定する。具体的には、ＣＣＤカメラ２６によって、溝状に伸びるダイシング用マーク２０の位置と方位を計測し、同一直線上にある２つのダイシング用マーク２０を結ぶ直線の方位と位置を計算し、計算された直線をダイシングライン２２とする。

図４の２８はダイシングブレードを示し、計算されたダイシングライン２２に沿って、中削りウェーハ２を表面２ｂに至るまでダイシングする。これによって表裏に電極８，１８の持つ縦型の半導体装置の複数個が製造される。

図５に示すように、リブ６にダイシングマークとする溝１２を形成する段階では、ダイシングテープ１０によって中削りウェーハ２をダイシングフレーム３０に固定してもよい。図６に示すように、中削りウェーハ２をダイシングする段階では、ダイシングテープ２４によって中削りウェーハ２をダイシングフレーム３０に固定してもよい。

図７に示すように、リブ６にダイシングマークとする溝１２を形成する段階では、ダイシングブレード１６に代えてレーザビーム３６を用いてもよい。図８に示すように、中削りウェーハ２をダイシングする段階では、ダイシングブレード２８に代えてレーザビーム３８を用いてもよい。レーザビーム３６とレーザビーム３８の強度またはスキャン速度の少なくとも一方を変えることによって、レーザビーム３６でハーフダイシングすることによって溝１２を形成することができ、レーザビーム３８で中削りウェーハ２の表面２ｂまでダイシングすることができる。

（ａ）は中削りウェーハ２を裏面２ａ側から斜視した図であり、（ｂ）は周辺部の近傍の断面図である。 （ａ）はリブ６の裏面６ａに溝１２を形成する工程を示す図であり、（ｂ）はその工程を完了した中削りウェーハ２の周辺部の近傍の断面図である。 （ａ）は裏面２ａに裏面側電極１８を形成した中削りウェーハ２を裏面２ａ側から斜視した図であり、（ｂ）は周辺部の近傍の断面図である。 （ａ）はリブ６の裏面６ａに形成したダイシングマーク２０を基準にして決定されたダイシングライン２２に沿って中削りウェーハ２をダイシングする工程を示す図であり、（ｂ）はその工程を完了した中削りウェーハ２の周辺部の近傍の断面図である。 図５は別実施例の図２に対応する図であり、ダイシングフレーム３０を使用する様子を示している。 図６は別実施例の図４に対応する図であり、ダイシングフレーム３０を使用する様子を示している。 図７はさらに他の実施例の図２に対応する図であり、レーザビーム３６とダイシングフレーム３０を使用して溝１２をハーフダイシングする工程を示す。 図８はさらに他の実施例の図４に対応する図であり、レーザビーム３８とダイシングフレーム３０を使用してウェーハをダイシングする工程を示す。

符号の説明

２・・・中削りウェーハ
２ａ・・・中削りウェーハの裏面
２ｂ・・・中削りウェーハの表面
４・・・中削り部
４ａ・・・中削り部の裏面
６・・・リブ
６ａ・・・リブの裏面
８ａ、８ｂ、８ｃ・・・表面側電極
１０・・・ダイシングテープ
１２・・・溝
１４・・・透視型計測装置
１６・・・ダイシングブレード
１８・・・裏面側電極
２０・・・ダイシングマーク
２２・・・ダイシングライン
２４・・・ダイシングテープ
２６・・・ＣＣＤカメラ
２８・・・ダイシングブレード
３０・・・ダイシングフレーム
３６・・・レーザビーム
３８・・・レーザビーム

Claims (2)

1. ウェーハをダイシングする工程を経て、表裏両面に電極が形成されている半導体装置の複数個を製造する方法であり、
   ウェーハ内に、単位となる半導体装置を構成する単位となる半導体構造の複数個を、ウェーハを平面視したときに格子状に配置されている位置関係で形成する工程と、
   ウェーハの表面に、単位となる半導体構造に対応する単位となる表面側電極の複数個を、ウェーハを平面視したときに格子状に配置されている位置関係で形成する工程と、
   ウェーハの裏面の中央部を研磨することによって、ウェーハの中央部を半導体装置に必要な厚さにまで薄板化するとともに、ウェーハの裏面の周辺部にリブを残す工程と、
   ウェーハの裏面側から透視し、ウェーハの表面に格子状に配置されている複数個の表面側電極を仕切っている格子線位置を計測する工程と、
   その計測工程で計測された格子線が通過する位置において、前記リブの裏面にダイシング用マークを形成する工程と、
   ウェーハの全裏面に裏面側電極を形成する工程と、
   その裏面側電極の裏面に残存しているダイシング用マークを基準にして、ウェーハをダイシングする工程と、
   を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. ダイシング用マークを形成する工程では、計測された格子線がリブを通過する全長に亘って、裏面側電極の形成後も残存する溝を形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

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