JP2009176977A - 半導体チップ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェハから分割する際にクラックが入ることを抑制できる半導体チップを提供する。
【解決手段】本発明に係る半導体チップは、結晶構造がダイヤモンド構造を有する半導体基板を用いて形成され、略正方形又は略長方形の半導体チップであって、短辺が０．５ｍｍ以下であり、長辺の側面の面方位が（００１）面に対して０°以上３０°以下傾いている。この半導体チップは、長辺の側面の面方位が（００１）面に対して０°以上３０°以下傾いている。このため、半導体ウェハを複数の前記半導体チップに分割する際に、前記半導体チップの底面側にダイシングしたラインに沿う方向のクラックが発生することを抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップ及びその製造方法に関する。特に本発明は、半導体ウェハから半導体チップを分割する際にクラックが入ることを抑制できる半導体チップ及びその製造方法に関する。

図６は、従来の半導体チップの製造方法を説明するための平面概略図である。本図は、複数の半導体素子が形成されたシリコンウェハ１００を分割することにより、複数の半導体チップ１１０を製造する方法を示している。シリコンウェハ１００にはオリエンテーションフラット（以下、オリフラと記載）１００ａが形成されている。オリフラ１００ａの面方位は、（０１−１）である（例えば特許文献１参照）。そして、オリフラ１００ａに平行なライン及び垂直なラインそれぞれでダイシングすることにより、シリコンウェハ１００から長方形の半導体チップ１１０が切り出される。シリコンの結晶構造はダイヤモンド構造である為、半導体チップ１１０の側面の面方位も全て（０１−１）になる。

特開２００５−１６６７３０号公報（第７段落）

近年は半導体チップの微細化が進み、半導体チップの幅が狭くなっている。半導体チップの幅が狭くなると、ダイシング時に切断中の半導体チップに振動が生じやすくなる。一方、上記したように従来は、半導体チップの側面の面方位すなわちダイシング方向が（０１−１）、すなわち劈開面と平行であった。このため、従来の半導体チップの製造方法では、半導体チップの幅が狭くなると、半導体ウェハから半導体チップを分割する際に、切断中の半導体チップに生じる振動に起因して、半導体チップの底面側にダイシングしたラインに沿う方向のクラックが生じやすかった。

本発明に係る幾つかの態様は、半導体ウェハから分割する際にクラックが入ることを抑制できる半導体チップ及びその製造方法である。

上記課題を解決するため、本発明に係る半導体チップは、結晶構造がダイヤモンド構造を有する半導体基板を用いて形成され、略正方形又は略長方形の半導体チップであって、
幅が０．５ｍｍ以下であり、
長辺の側面の面方位が（００１）面に対して０°以上３０°以下傾いている。
半導体チップが略正方形の場合、前記短辺及び前記長辺の区別はなく、これらはいずれの辺であっても良い。

この半導体チップは、長辺の側面の面方位が（００１）面に対して０°以上３０°以下傾いている。このため、半導体ウェハを複数の前記半導体チップに分割する際に、前記半導体チップの底面側にダイシングしたラインに沿う方向のクラックが発生することを抑制できる。

前記半導体基板の厚さが０．５ｍｍ以下である場合、及び略長方形であり、長辺方向の長さが短辺の１０倍以上である場合それぞれにおいて、このクラック発生抑制効果は顕著になる。
前記長辺の側面の面方位が（００１）面に対して０°以上２２．５°以下であるのが好ましい。

本発明に係る半導体チップの製造方法は、複数の半導体素子が形成され、結晶構造がダイヤモンド構造を有する半導体ウェハを分割することにより、略正方形又は略長方形かつ短辺が０．５ｍｍ以下である半導体チップを製造する半導体チップの製造方法であって、
長辺の側面の面方位が（００１）面に対して０°以上３０°以下傾くように前記半導体ウェハをダイシングする工程を具備する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１（Ａ）の平面概略図は、複数の半導体素子及びアルミパッドが形成された半導体ウェハ１をダイシングテープ（図示せず）に固着し、ダイシングライン３，４に沿って分割することにより、複数の半導体チップ１０を製造する方法を示している。半導体チップ１０は、略長方形である。ダイシングライン３は半導体チップ１０の長辺に対応しており、ダイシングライン４は半導体チップ１０の短辺に対応している。半導体ウェハ１は、結晶構造がダイヤモンド構造を有している半導体（例えばシリコン）の単結晶ウェハであり、主面が（００１）面となっている。

本図に示す例において、半導体ウェハ１のダイシングライン３は、＜００１＞方位に対して０°以上３０°以下傾いている。例えばオリフラ１ａの面方位が（００１）の場合、オリフラ１ａに対するダイシングライン３の傾きθは、０°以上（又は０°超）３０°以下、好ましくは０°以上（又は０°超）２２．５°以下である。また、オリフラ１ａの面方位が（０１−１）の場合、オリフラ１ａに対するダイシングライン３の傾きθは、１５°以上４５°以下（又は４５°未満）、好ましくは２２．５°以上４５°以下（又は４５°未満）である。

図１（Ｂ）は、本実施形態によって製造される半導体チップ１０の平面概略図である。上記したように半導体チップ１０は略長方形であるが、長辺の長さＬが短辺の長さＷに対して１０倍以上、例えば５ｍｍ以上である。この場合、短辺の長さＷは０．５ｍｍ以下である。なお、短辺の長さＷは０．２ｍｍ以下であっても良い。この場合、長辺の長さＬは、２ｍｍ以上である。

このように、半導体チップ１０は細長く、短冊状である。このため、図１（Ａ）において、半導体ウェハ１をダイシングライン３に沿ってダイシングする際に、切断中の半導体チップ１０に振動が生じやすくなる。この振動は、半導体ウェハ１の厚さが０．５ｍｍ以下の場合に特に顕著になる。これは、半導体ウェハ１が薄くなると、半導体ウェハ１の表面上に形成された膜による応力によって半導体ウェハ１が大きく反り、これによってダイシングテープに対する半導体チップ１０の固着力が低下する為である。

しかし、本実施形態では、ダイシングライン３すなわちダイシングブレードが押し進む方向が、＜００１＞方位に対して０°以上３０°以下傾いている。このため、半導体チップ１０の長辺１０ａの側面の面方位は、（００１）に対して０°以上３０°以下傾き、半導体ウェハ１の壁界面から一定以上傾く。この結果、半導体ウェハから半導体チップを分割する際に振動が生じても、半導体チップの底面側にダイシングしたラインに沿う方向にクラックが生じることを抑制できる。この効果は、ダイシングライン４に沿ってダイシングする際、すなわち短辺をダイシングする際にも得られる。

図２は、ダイシングブレード２ａ，２ｂを用いて半導体ウェハ１をダイシングライン３，４に沿って分割する方法を説明するための断面概略図である。本例では、ダイシングライン３すなわち長辺のダイシングを行った後に、ダイシングライン４すなわち短辺のダイシングを行う。まず図２（Ａ）に示すように、相対的に幅が広いダイシングブレード２ａを用いて、半導体ウェハ１の表面に、ダイシングライン４に沿う溝４ａを形成する。次いで、図２（Ｂ）に示すように、相対的に幅が狭いダイシングブレード２ｂを用いて、溝４ａの底部をダイシングする。これにより、半導体ウェハ１がダイシングライン４に沿って分割される。その後、ダイシングブレード２ａを用いて、半導体ウェハ１の表面に、ダイシングライン３に沿う溝３ａを形成する。次いで、図２（Ｂ）に示すように、相対的に幅が狭いダイシングブレード２ｂを用いて、溝３ａの底部をダイシングする。これにより、半導体ウェハ１がダイシングライン３に沿って分割される。上記した工程において、溝３ａ又は４ａの底部をダイシングする際に、半導体ウェハ１の底面側にクラックが生じやすいが、本実施形態では上記した理由により、このクラックの発生を抑制できる。

以上、本実施形態によれば、半導体ウェハ１を複数の半導体チップ１０に分割する際において、半導体チップ１０の長辺１０ａに対応するダイシングライン３が、＜００１＞方位に対して０°以上３０°以下傾いている。このため、半導体チップ１０の長辺１０ａの側面の面方位は、（００１）に対して０°以上３０°以下傾く。この結果、半導体ウェハから半導体チップを分割する際に振動が生じても、半導体チップ１０の底面側にダイシングしたラインに沿う方向にクラックが生じることを抑制できる。このため、半導体チップ１０の品質が向上する。

また、クラックの発生を抑制することを目的としてダイシングブレード２ａ，２ｂの速度を落とす必要が無くなる。このため、ダイシングに必要な時間が長くならず、その結果、製造コストの増加が抑制できる。また、ダイシング時に半導体チップのアルミパッドが水に触れる時間を短くできるため、アルミパッドに電解腐食が生じることを抑制できる。また、ダイシングブレード２ａ，２ｂの磨耗を抑制できる。

また、半導体チップ１０の短辺の長さを短く（例えば０．２ｍｍ以下）しても、半導体チップ１０を半導体ウェハ１から切り出すことができる。その結果、一枚の半導体ウェハ１から作製できる半導体チップ１０の数を増やして、半導体チップ１０の製造コストを下げることができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば上記した実施形態において、半導体チップ１０は長方形であったが、一辺が０．５ｍｍ以下の略正方形であってもよい。この場合、いずれの辺をダイシングする際においても、上記したクラックの発生を抑制できる。

（実施例１）
厚さ０．５ｍｍのシリコンウェハを用いて、半導体チップを作製した。半導体チップの短辺の長さは０．２８ｍｍであり、長辺の側面の面方位を（００１）とした。また比較例として、長辺の側面の面方位を（０１−１）とした半導体チップを作製した。図３の写真は、本実施例（（００１）と記載）及び比較例（（０１−１）と記載）それぞれにおける、長辺方向にダイシングを行った後のシリコンウェハの裏面側を示している。本写真から明らかなように、本実施例に係る半導体チップは、比較例に係る半導体チップに対して、半導体チップの長辺の底面側にダイシングしたラインに沿う方向にクラックが生じることが抑制された。

（実施例２）
厚さ０．２５ｍｍのシリコンウェハを用いて、半導体チップを作製した。半導体チップの短辺の長さは０．２５ｍｍであり、長辺の側面の面方位を（００１）面を基準としてそれぞれ０°、７°、２２．５°傾けた。また比較例として、長辺の側面の面方位を（００１）面を基準として３５°、４５°傾けた半導体チップを作製した。なお、４５°傾けた面は、（０１−１）面に相当する。図４の写真は、本実施例及び比較例それぞれにおける、長辺方向にダイシングを行った後のシリコンウェハの裏面側を示している。図中「ＯＦ」は、オリフラ近傍でダイシングした場合を示しており、「ＴＯＰ」は、オリフラとは反対側の端部近傍でダイシングした場合を示しており、「Ｃｎｔ」は、「ＯＦ」と「ＴＯＰ」の中間部分でダイシングした場合を示している。本図に示すように、比較例においては、実線の楕円で囲んだ領域においてクラックが発生したが、実施例においてはクラックの発生は見られなかった。このように、ダイシングラインが、＜００１＞方位に対して０°以上３０°以下（好ましくは２２．５°以下）傾くことにより、ダイシングラインに沿う方向のクラックの発生が抑制された。なお、比較例において点線の楕円で囲んだ領域は、ダイシングテープを剥がす際にチッピングが生じた領域である。

（参考例）
シリコンウェハを、切断面が（０１−１）面となる方向に半導体チップの短辺の長さが０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、及び０．４ｍｍ幅でダイシングした。図５の写真は、各シリコンウェハのダイシング後の裏面を示している。これらの写真から明らかなように、半導体チップの短辺の長さが短くなるほど、底面側にダイシングしたラインに沿う方向にクラックが生じやすい。このため、半導体チップに用いられるシリコンウェハが小さくなるほど本発明は効果を発揮する。

（Ａ）は半導体ウェハ１から複数の半導体チップ１０を製造する方法を示す図、（Ｂ）は本実施形態によって製造される半導体チップ１０の平面概略図。 半導体ウェハ１をダイシングライン３，４で分割する方法を示す断面概略図。 実施例１及び比較例に係る半導体チップの切断部分を示す写真。 実施例２及び比較例に係る半導体チップの切断部分を示す写真。 参考例に係るシリコンウェハの切断部分を示す写真。 従来の半導体チップの製造方法を説明するための平面概略図。

符号の説明

１，１００…半導体ウェハ、１ａ，１００ａ…オリフラ、２ａ，２ｂ…ダイシングブレード、３，４…ダイシングライン、３ａ，４ａ…溝、１０，１１０…半導体チップ、１０ａ…長辺

Claims (5)

1. 結晶構造がダイヤモンド構造を有する半導体基板を用いて形成され、略正方形又は略長方形の半導体チップであって、
   短辺が０．５ｍｍ以下であり、
   長辺の側面の面方位が（００１）面に対して０°以上３０°以下傾いている半導体チップ。
2. 前記半導体基板の厚さが０．５ｍｍ以下である請求項１に記載の半導体チップ。
3. 略長方形であり、長辺方向の長さが短辺の１０倍以上である請求項１又は２に記載の半導体チップ。
4. 前記長辺の側面の面方位が（００１）面に対して０°以上２２．５°以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体チップ。
5. 複数の半導体素子が形成され、結晶構造がダイヤモンド構造を有する半導体ウェハを分割することにより、略正方形又は略長方形かつ短辺が０．５ｍｍ以下である半導体チップを製造する半導体チップの製造方法であって、
   長辺の側面の面方位が（００１）面に対して０°以上３０°以下傾くように前記半導体ウェハをダイシングする工程を具備する半導体チップの製造方法。