JP2008544580A

JP2008544580A - 半導体ウェーハ切断ブレードおよび切断方法

Info

Publication number: JP2008544580A
Application number: JP2008519686A
Authority: JP
Inventors: ハリス、ジョン、ポール、ジュニア
Original assignee: テキサスインスツルメンツインコーポレイテッド
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-12-04
Also published as: US7306975B2; US20070004175A1; KR20080028469A; CN101213645A; WO2007005823A3; WO2007005823A2

Abstract

本発明はシリコンまたはガラス接合半導体ウェーハから個々の装置をソーイングし個別化する装置および方法を提供する。本発明の方法を使用する、ウェーハ装置個別化はウェーハ上に配置された非常に多くの装置の周囲とほぼ一致するカーフをソーイングするステップを含む。カーフは第１のカーフにほぼ対向するウェーハの反対側にも切り込まれる。ウェーハに機械的応力が加えられて介在するウェーハ材料の制御された破損を生じ、各装置をその近隣装置から切り放す。本発明のソーブレード（３０）は強化された切断特性を提供しガラス接合半導体ウェーハ装置個別化に特に適している。ソーブレードはその軸周りの高速回転に適切なダイヤモンドディスク（３２）を有する。本発明のソーブレードは好ましくは半径付切刃（３６）、およびディスクの各対抗面上の円周周りに対称的に配置された環状側溝をも有する。

Description

本発明は半導体装置の製作に関連している。特に、本発明は半導体装置を製作するために半導体ウェーハおよびウェーハ・アセンブリをソーイング（ｓａｗｉｎｇ）および個別化（ｓｉｎｇｕｌａｔｉｎｇ）する装置および方法に関連している。

（背景）
ウェーハ上に非常に多くの半導体装置を作り込みその後装置を個別化して最終テストおよび実装を行うことがよく知られている。個別化はソーイングまたは、スクライビングおよびブレーキング（ｂｒｅａｋｉｎｇ：割断）としても知られる、ソーカーフ（ｓａｗｋｅｒｆ（ｋｅｒｆ：切り溝））に沿った制御されたブレーキングと組み合わされた部分ソーイングにより遂行される。一般的に、ウェーハ個別化プロセスはウェーハを切断位置に揃え、次に、予め定められたダイ・ディメンジョンに従ってウェーハを準備された個別化すなわちスクライブ・ストリートに沿ってソーイングするステップを含んでいる。ソーイングは高速回転するメタライズまたは樹脂接合されたダイヤモンド・ソーブレードを使用して行われる。ある応用では、１つ以上のソーカーフを形成するウェーハまたはウェーハ・アセンブリの一面を部分的に切り込み、次に対向面に１つ以上のカーフを部分的に切り込むことが望ましい。装置の周囲にカーフが作られた後で、対向するカーフ間の材料を割断するための圧力を加えて個々の装置が個別化される。個別化された後で、装置はさらに洗浄、テスト、および実装等の処理を行う。カーフ幅は切込みの平均幅にマイクロチッピングに寄与した誤差を加えたものとして定義される。マイクロチッピングはソーブレード側面の摩耗によりウェーハ表面およびカーフのエッジに生じる。マイクロチッピングはカーフの底でも生じることがあるが、一般的にこの位置では問題とはならない。カーフのエッジにおけるマイクロチッピングによりカーフはそうでない場合よりも広くなるだけでなく、ソーイング中、最終個別化中、または個別化後にクラックの拡大によりさらなる問題を引き起こすことがある。これらの問題によりウェーハ上の装置の密度の低下、終局的に欠陥を発生する装置の生産、および遅い処理時間に立ち至ることがある。

ソーイングおよびマイクロチッピングに関連するこれらおよびその他の問題により、カーフエッジにおけるマイクロチッピングを低減する改良されたソーイングプロセスおよび技術を有する改良されたダイ個別化装置および方法を実現するのが有益である。さらなる利点が改良されたブレード制御、より高速のスループット、より高品質のカット、廃品の低減、およびより長いブレード寿命の形で達成される。これらの利点の１つ以上または類似の利点を提供するようにされた改良型ソーブレードおよび方法は本技術において有用かつ有利である。

（概要）
本発明の原理をその好ましい実施例に従って実施すると、本発明は半導体ウェーハから個々の装置をソーイングおよび個別化する装置および方法を提供する。

本発明の一側面に従って、好ましい半導体装置個別化方法は本発明に特有のソーブレードを使用し、ウェーハ上に配置された非常に多くの装置の周囲とほぼ一致するカーフをソーイングするステップを含んでいる。カーフはウェーハの反対側にも、やはり各半導体装置の周囲とほぼ一致して、切り込まれる。ウェーハに機械的応力が加えられて、介在するウェーハ材料の対向するカーフに沿った制御された破損を生じ、各装置がその近隣装置から切り放される。

本発明のもう１つの側面に従って、好ましい実施例はさらに装置を個別化するためにガラス接合ウェーハ半導体ウェーハのガラス層内に平行カーフを切り込むステップを含んでいる。

本発明のさらなる側面に従って、半導体装置個別化のためのソーブレードはその軸周りの高速回転に適したダイヤモンドディスクを含んでいる。このディスクはその各対抗する平面上の円周周りに対称的に配置された環状側溝を有する。

本発明のさらなる側面に従って、半導体ウェーハ装置個別化のためのソーブレードは半径付切刃（ｒａｄｉｕｓｅｄｃｕｔｔｉｎｇｅｄｇｅ）を含んでいる。半径の程度は装置、ウェーハ、およびプロセスの考慮すべき事柄に基づいて選択することができる。

本発明は限定はしないが改善されたスループット、ウェーハ当たりより高い密度、より高い歩留り、より長いソーブレード寿命、およびコスト低減の可能性を含む利点を有する。当業者ならば、本発明の代表的な実施例の詳細な説明を添付図と共に注意深く読めば本発明のこれらおよびその他の特徴、利点、および利益を理解することができる。

（実施例の詳細な説明）
下記の詳細な説明および図面を考慮すれば本発明はより明確に理解される。最初に、図１を見ると、非常に多くの組立てられた個別化されていない装置１２を有するガラス接合半導体ウェーハ１０の平面図が示されている。典型的に、個々の装置１２の製作が完了すると、ウェーハ１０表面１４，１６は均一に滑らかである。製作中に、装置１２自体間にエリア１８が設けられ、それらは典型的に個別化のために確保されたエリア、すなわちスクライブストリート２０、およびさらなる処理中および個別化後に装置１２の内部２４に対する将来の保護余地を与えるための各装置１２のエッジにあるイナクティブエリア２２を含んでいる。図示する装置の構成および数は本技術を知っている人に本発明の方法および装置の典型的な実施例の記述に十分な背景および枠組みを提供するものであり、装置の任意特定のサイズ、数、または構成、あるいは任意特定のウェーハについて記述しようとするものではない。ガラス接合ウェーハが示され例の目的に対して記述されるが、本発明はシリコンウェーハやよりエキゾチックな材料で構成されたウェーハ等の他のタイプの半導体ウェーハでも実施できる。

本発明に従ったソーブレード３０の好ましい実施例が図２および３に示されている。図２は側面図であり、図３は図２の典型的なソーブレードの３−３線に沿った部分断面図である。好ましくは、ソーブレード３０は一般的な半導体処理機械を使用してその軸周りに高速回転するのに適したよく知られた材料の樹脂接合ダイヤモンドディスク３２である。シリコンウェーハを使用するようなある応用では、替わりにメタライズされたダイヤモンドディスクを使用することができる。ディスク３２のどちら側かに側溝３４が位置決めされている。側溝３４は環状形状を有し、ディスク３２の切刃３６近くに配置されてそれらはここに図示し記述するようにソーイングに関与できるようにされる。本発明から逸脱せずに側溝３４の深さを変えることができ、好ましい実施例では、側溝深さはディスクの厚さのおよそ１／２０である。典型的に、側溝深さはディスク厚さのおよそ２％からおよそ１０％の範囲内で変動することができる。ソーブレード３０の好ましい実施例では、ディスク３２の側溝３４および切刃３６間にセットバック３８が設けられる。

ソーブレード３０の切刃３６は好ましくは切断能力を高めるために半径付きとされている。切刃３６の半径はマイクロクラックをカーフ５０の底、すなわち、ソーブレード３０の中心線に沿って集中させる点で著しい利点を提供する。半径付切刃３６を有する本発明に従って作られ使用されるソーブレードは非半径付き切刃と較べて同じ切断条件に対してより少ない力しか必要としないことが判っている。「半径付」という用語はここでは一般的に丸みを付けた、放物線状、または楔形エッジを示すのに使用される。望ましい半径の程度はしばしばブレード厚さ、材料、および予期動作速度の関数である。半径の程度の選択に影響を及ぼす他の要因にはウェーハ組成および厚さ、装置サイズ、定められたプロセスで使用されるブレード数、および刃付けプロセスおよび装置の可用性が含まれる。典型的に、改善された切断能力を提供するより正確に半径付ディスクおよび高められた耐久性を提供するより丸められた半径間でトレードオフがなされる。

図４Ａは図１に示すガラス接合半導体ウェーハ１０の例の４−４線に沿った切取部分側面図である。ウェーハ１０の一方の表面１４は典型的に外部ガラス層４０であり、ウェーハ１０の反対表面１６は半導体基板４２であり、その上には本発明の実施に重要ではないプロセスに従って装置１２が作り込まれる。図示する例では、装置１２はシリコン層４２および外部ガラス層４０間に封止されたチャンバ４４を含んでいる。このような装置１２における外部ガラス層４０およびシリコン基板４２は典型的に封止されたチャンバ４４の壁を画定するようにされた内部ガラス層４６により分離される。付加層、部分層、レイヤコーティング、ボンディング材料、および他の構造または特徴も装置１２の組立てに使用することができるが、本発明を理解するのに密接な関係はない。個々の装置１２間で、エリア１８はソーイング中に犠牲とされるように設計されたスクライブストリート２０、および各装置１２の封止されたチャンバ４４を保護するために確保された各装置１２の周囲のイナクティブエリア２２を含んでいる。当業者ならば、ウェーハおよび装置構造の詳細は異なるかもしれないが、記述された方法およびツールは本発明から逸脱することなくシリコンその他の半導体材料で作られたウェーハに対する個別化プロセスにも応用できることに気付くであろう。

本発明の装置および方法の典型的な実施例を例示している、図４Ｂは図４Ａのガラス接合半導体ウェーハの切取部分側面図である。側溝３４および半径付切刃３６を有するソーブレード３０がカーフ５０の成形を支援するために位置決めされ、装置１２の輪郭を描くスクライブストリート２０に沿って外部ガラス層４０を切断するのに使用される。好ましくは、カーフ５０はウェーハ１０厚さのほぼ１／３から３／４の範囲内の深さに切り込まれるが、カーフ５０が外部ガラス層４０全体を貫通して一部内部ガラス層４６中へ伸びる深さまで切り込まれる限り、他の深さを使用することもできる。

ウェーハ１０は従来技術で知られているようにしっかり保持されてソーブレード３０へ提示されるが、本発明のソーブレード３０は従来技術で一般的なブレードよりも優れたエントリおよびエグジット特性を提供する。本発明のソーブレード３０は切断時の低減された抵抗を満たし、改善された方向安定性を提供し、ウェーハ１０に水平トルクを送る傾向はより少なくなる。側溝３４はカーフ５０エッジとブレード３０の側面との接触を低減することにより望ましくないマイクロチッピングを低減する。側溝３４は破片の経路も提供し、カーフ５０のエッジ上およびブレード３０の側面上の摩耗をさらに低減する。ソーブレード３０の半径付切刃３６によりカーフ５０の底においてマイクロチッピングおよびマイクロクラッキングを生じ、それにより切断プロセスの効率が高まる。

次に主として図４Ｃについて、切取部分側面図はさらに本発明の個別化方法におけるステップを示す。半導体層４２が切り込まれてガラス層４０，４６内のアッパーカーフ５０と反対のローアカーフ５２を与える。半導体層４２内のカーフ５２は好ましくはウェーハ１０の厚さのおよそ１／６から１／４の深さまで切り込まれ、好ましくは半導体層４２全体を貫通して伸びることはない。本発明の好ましい実施例では、ガラス層４０，４６内で２つの平行カーフ５０が使用され、その間のほぼ中心にある１つのカーフ５２がシリコン層４２内で使用される。図４Ｄに示すように、この構成はショルダー５４を形成するのに有用であり、それは個別化された装置１２内に露出ボンドパッド５６を提供するのに使用することができる。引き続き図４Ｄについて、機械的応力がウェーハ１０に加えられて対向するカーフ５０，５２間で材料内に制御された割断が誘起される。本発明のソーブレード３０を使用してウェーハ１０の外部ガラス層４０内にカーフ５０が与えられるものとすると、側溝付半径付ソーブレード３０を両方の位置で使用することが現在は好ましいが、本発明を逸脱することなく従来技術で公知の標準ブレードを使用して基板層内に対向するカーフを切り込むことができる。

図４Ｅは本発明の好ましい実施例を使用して半導体ウェーハ１０上のその近隣装置から個別化された単一ガラス接合半導体装置１２の例の部分切取側面図である。装置１２は対向するカーフ５０，５２を分離する材料内に作り出された制御された割断５６において最終的に分離される。図示するように、カーフたとえば５０，５２は装置１２への電気的接続を行うための接触点の露出を容易にするためにショルダー５４を提供するように配置することができる。主としてガラスであってしばしば「泡立て棒」と呼ばれる廃物部分が割断ステップにより作り出されることがあり、従来技術で知られているように、切り放された装置１２が処理され続ける、たとえば、洗浄、テスト、実装されるにつれ捨てられる。

本発明の方法および装置は、限定はしないが、切断能力が改善されたソーブレードの提供、制御性の改善、より長い有用な寿命、望ましくないマイクロチッピングを低減しスループットを高める改善された装置の個別化方法を含む利点を提示する。ある実施例について本発明を記述してきたが、ここに記述された実施例には制約的意味合いは無い。当業者ならば図面、説明、および特許請求の範囲を読めば本発明の他の利点および実施例だけでなく具体例のさまざまな修正および組合せが自明であろう。

本発明の方法におけるステップの例を示す組立てられた個別化されない装置を有するガラス接合半導体ウェーハの平面図である。本発明の好ましい実施例に従ったソーブレードの例の側面図である。図２の典型的なソーブレードの３−３線に沿った部分断面図である。本発明の好ましい実施例で使用される組立てられた個別化されない装置を有するガラス接合半導体ウェーハの切取部分側面図である。本発明の好ましい実施例に従って作られたカーフを示す組立てられた個別化されない装置を有するガラス接合半導体ウェーハの切取部分側面図である。本発明の好ましい実施例に従ってウェーハの反対表面内に付加カーフを有する図４Ｂのカーフを示す組立てられた個別化されない装置を有するガラス接合半導体ウェーハの切取部分側面図である。本発明の好ましい実施例に従って個々の装置の個別化のためのカーフ間に制御された付加割断を有する、図４Ｃのような対向するカーフを有する組立てられた個別化されない装置を有するガラス接合半導体ウェーハの切取部分側面図である。本発明の好ましい実施例に従って半導体ウェーハから個別化された単一ガラス接合半導体装置の例の部分切取側面図である。

Claims

準備されたウェーハの平坦な表面内に１つ以上の第１のカーフをソーイングするステップであって、１つ以上の第１のカーフはウェーハ上に配置された複数の近隣半導体装置の各々の周囲とほぼ一致するパターンで配置されるステップと、
ウェーハの反対の平坦な表面内に１つ以上の第２のカーフをソーイングするステップであって、１つ以上の第２のカーフも複数の半導体装置の各々の周囲とほぼ一致し、第１および第２のカーフは介在するウェーハ材料を横切って互いにほぼ対向するステップと、
介在するウェーハ材料においてウェーハに機械的応力を加え、ほぼ対向する第１および第２のカーフに沿って介在するウェーハ材料の制御された破損を生じて、各装置をその近隣装置から切り放すステップと、
を含む半導体装置個別化方法。
請求項１に記載の半導体装置個別化方法であって、ウェーハの少なくとも１つの表面はガラス層を含む半導体装置個別化方法。
請求項２に記載の半導体装置個別化方法であって、ウェーハの平坦な表面内にカーフをソーイングするステップは、さらにガラス層内に２つの平行なカーフをソーイングするステップを含む半導体装置個別化方法。
請求項１に記載の半導体装置個別化方法であって、第１のカーフはウェーハ厚さのおよそ１／３よりも大きくウェーハ厚さのおよそ３／４よりも小さい範囲内の深さまで切り込まれ、
第２のカーフはウェーハ厚さのおよそ１／６よりも大きくウェーハ厚さのおよそ１／４よりも小さい範囲内の深さまで切り込まれる半導体装置個別化方法。
請求項１に記載の半導体装置個別化方法であって、ウェーハは厚さがほぼ３ｍｍの多層構造を含み、
第１のカーフの深さはおよそ１ｍｍよりも大きくおよそ２．２５ｍｍよりも小さい範囲内であり、
第２のカーフの深さはおよそ０．５ｍｍよりも大きくおよそ０．７５ｍｍよりも小さい範囲内である半導体装置個別化方法。
半導体ウェーハ装置個別化のためのソーブレードであって、
その軸周りの高速回転に適切なダイヤモンドディスクと、
ディスクの対向する各平面上の環状側溝であって、ディスクの円周周りに対称的に位置決めされた環状側溝と、
を含むソーブレード。
請求項６に記載の半導体装置個別化のためのソーブレードであって、さらに放物線または楔形の半径付切刃を含むソーブレード。