JP2009289809A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハの割れ、欠けやチッピングを低減し、かつスループットを向上すること。
【解決手段】ダイシングリング５にダイシングテープ４を取り付け、このダイシングテープ４にリブウェハ１の裏面側を接着させる。このとき、裏面側の中央部２とリブ部３との境界付近では、ダイシングテープ４の貼付されていない領域６が形成される。そして、リブウェハ１の裏面側を下にしてステージ２０に保持させて、リブウェハ１のおもて面側の、リブ部３より内周側の照射位置７に、レーザ装置２１からレーザ光２２を照射し、リブ部３を切断する。これによって厚さの均一な平坦なウェハが形成され、ウェハの裏面側の全面にダイシングテープが貼付される。ついで、リブ部の除去されたウェハの裏面側を下にしたまま、おもて面側からダイシングを行いチップ状にする。
【選択図】図２

Description

この発明は、電力変換装置などに使用されるパワー半導体装置の製造方法に関し、特にデバイス厚が薄い薄型半導体デバイスを製造する際に用いる半導体装置の製造方法に関する。

従来、半導体装置を製造する際の低コスト化を目的として、１枚の半導体ウェハから製造される半導体素子（チップ）の取得数を多くするため、大口径の半導体ウェハを用いた製造方法が提案されている。また、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌｏｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）等の、基板に対して縦方向に電流が流れる構造の半導体素子の場合、基板の厚さが半導体素子の性能に大きな影響を与える。したがって、半導体素子の性能を維持、または向上させるために、基板となる半導体ウェハの厚さを薄くする方法が提案されている。

しかしながら、半導体ウェハの厚さを薄くすると、また、半導体ウェハのサイズが大口径であると、半導体ウェハの機械的強度が小さくなり、反りや撓みが生じやすくなる。このように、半導体ウェハに反りや撓みが生じていると、ハンドリングが困難になったり、処理装置内において半導体ウェハを搬送することが困難になるという問題がある。さらに、機械的強度が小さいと、ダイシングを行って半導体ウェハを個片化する際に、ダイシングブレードなどにより半導体ウェハに加わる機械的な応力によって、半導体ウェハが割れてしまうという問題がある。

このため、半導体ウェハの厚さを薄くする工程の前に、ダイシングブレードを用いて、ウェハのダイシングを行う位置におもて面側からウェハ厚の中程まで切れ込みを入れる、先ダイシング法が提案されている。この方法によれば、予め半導体ウェハに切れ込みが入っているため、ウェハ裏面を加工して半導体ウェハを薄くする際に、半導体ウェハの裏面側が切れ込み部分に達し、自動的に各チップに個片化される。

また、半導体ウェハの裏面側を研削し、半導体ウェハを薄くするバックグラインドを行った後に、半導体ウェハのおもて面側からダイシングを行う場合、バックグラインドの際に半導体ウェハのおもて面側に貼付された保護用のバックグラインドテープを貼付したまま、半導体ウェハの裏面側にダイシングテープを貼付する方法が提案されている。この方法によれば、バックグラインドテープを剥がす前にダイシングテープを貼付することができるので、半導体ウェハの反りや撓みが抑制される。

しかしながら、特にパワーデバイスなどの縦型のデバイスを形成する場合、半導体ウェハの裏面側にバックグラインドを行い、半導体ウェハの厚さを薄くした後に、半導体ウェハの裏面にもデバイス構造を形成するための処理を行わなければならない。この場合、半導体ウェハに反りや撓みがあるとデバイス構造を形成することが困難であるため、半導体ウェハの厚さを薄くした後に、半導体ウェハの反り量や撓み量を制御および管理しながら半導体ウェハの裏面側への処理を行う必要があり、スループットが低下する。また、半導体ウェハの厚さが、例えば１００μｍ以下であったり、半導体ウェハのサイズが大口径である場合、半導体ウェハの機械的強度が小さくなりすぎて、ハンドリングや搬送が出来ないという問題がある。

このため、半導体ウェハの直径よりも小さい直径の研磨部を備える研磨装置などによって、半導体ウェハの裏面側から、中央部のみを研削し薄くすることで、半導体ウェハの外周端部にリブ部を形成する方法が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。この方法によって形成されたウェハ（以下、リブウェハとする）においては、リブ部によってウェハの機械的強度が補強される。これによって、半導体ウェハの反りを抑制し、かつ半導体ウェハを薄くした後にも、ハンドリングや搬送が行えるようになる。

しかしながら、リブ部を形成することで、半導体ウェハの裏面側が平坦でなくなるため、例えば、処理装置の平坦なステージに裏面側を下にして保持させる場合、半導体ウェハの中央部とステージの間に隙間が生じ、保持することが困難であるという問題がある。また、例えば吸着ステージに半導体ウェハの裏面側を下にして吸着させる場合、半導体ウェハの中央部とステージとの間の隙間においても、吸着力がかかるため、半導体ウェハの中央付近がへこむ。このため、半導体ウェハのおもて面が平坦にならず、処理が行えないという問題がある。

また、ダイシングにおいて、ダイシングテープの貼付されたダイシングフレームの上に半導体ウェハを載置する際に、半導体ウェハの裏面側の中央部にダイシングテープが貼付されずに隙間が生じる。また、例えば半導体ウェハの裏面側の中央部の中央付近にはダイシングテープが貼付されても、中央部とリブ部との境界部分には、ダイシングテープが貼付されずに隙間が生じる。

図５は、リブウェハの裏面側にダイシングテープを貼付して、ダイシングブレードによりダイシングを行う際の問題点について示す図である。図５に示すように、リブウェハ１とダイシングテープ４との間に隙間が生じていると、このダイシングテープ４の貼付されていない領域６がダイシングテープ４に固定されないので、ダイシングブレード２４が半導体ウェハをダイシングする際の振動により、割れ、欠けやチッピングが生じるという問題がある。

このため、ダイシングの前に、リブウェハの裏面側を上にしてリブ部の厚さが中央部の厚さと同程度となるように研磨したり、リブウェハの裏面側を上にしてリブ部を切断したりすることでリブ部を除去した後に、ダイシングを行う方法が提案されている（例えば、下記特許文献２参照。）。

特開平５−１２１３８４号公報 特開２００７−１５００４８号公報

しかしながら、上述の特許文献２の技術では、半導体ウェハの裏面側を上にして、半導体ウェハの厚さを均一にした後に、ダイシングを行う。したがって、例えばダイシングストリートの設けられた半導体ウェハのおもて面側からダイシングを行うためには、半導体ウェハの裏面側を下にする処理が必要となる。このとき、半導体ウェハのリブ部はすでに除去されており、かつ厚さが薄いため、半導体ウェハが割れたり欠けたりするという問題がある。また、例えば半導体ウェハの裏面側を上にしたまま、ダイシングを行う場合、半導体ウェハのおもて面側に設けられたダイシングストリートの位置を裏面側からの赤外線撮像などにより認識してダイシングを行わなければならず、スループットが低下するという問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ウェハの割れ、欠けやチッピングを低減し、かつスループットを向上することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの裏面の中央部を外周端部よりも薄くして、当該半導体ウェハの裏面の外周端部にリブ部を形成するリブ形成工程と、前記半導体ウェハの裏面側に粘着テープを貼付する貼付工程と、前記半導体ウェハの前記粘着テープの貼付された裏面側を下にして、当該半導体ウェハのおもて面側から前記リブ部を切断し、除去するリブ除去工程と、前記リブ部の除去された前記半導体ウェハの裏面側を下にして、当該半導体ウェハのおもて面側からダイシングを行いチップ状にするダイシング工程と、を含むことを特徴とする。

また、請求項２の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記リブ除去工程においては、前記半導体ウェハのおもて面側の、裏面側に前記リブ部が形成されている位置より内周側にレーザ光を照射することで、前記リブ部を切断することを特徴とする。

また、請求項３の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１または２に記載の発明において、前記リブ除去工程と、前記ダイシング工程との間に、前記リブ部の除去された前記半導体ウェハをおもて面側から押さえることで、当該半導体ウェハの裏面側の全面に前記粘着テープを貼付する全面貼付工程をさらに含むことを特徴とする。

また、請求項４の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項３に記載の発明において、前記全面貼付工程においては、前記半導体ウェハのおもて面側にローラー状の部材を押しつけることにより、当該半導体ウェハの裏面側の全面に前記粘着テープを貼付することを特徴とする。

また、請求項５の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、前記ダイシング工程においては、前記半導体ウェハのおもて面にブレードを接触させて切断する方法、前記半導体ウェハのおもて面にレーザ光を照射して切断する方法、および前記半導体ウェハのおもて面にウォータージェットを当てて切断する方法のいずれか一つまたは二つ以上を組み合わせて、前記半導体ウェハのおもて面側からダイシングを行いチップ状にすることを特徴とする。

また、請求項６の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１〜５のいずれか一つに記載の発明において、前記リブ形成工程の前に、前記半導体ウェハのおもて面側の前記中央部に、素子のおもて面構造を形成するおもて面構造形成工程と、前記リブ形成工程と、前記貼付工程との間に、前記半導体ウェハの裏面側の前記中央部に、素子の裏面構造を形成する裏面構造形成工程と、をさらに含むことを特徴とする。

上述した各請求項の発明によれば、裏面側の外周端部にリブ部の形成された半導体ウェハにおいて、リブ部を半導体ウェハのおもて面側から切断するため、その後にダイシングを行う際に、半導体ウェハの表裏を変更しなくてもよく、また裏面側からダイシングラインを認識するための特別な装置が必要ない。したがって、スループットが向上し、かつコストが低くなる。また、半導体ウェハの裏面側のリブ部と中央部との間の、ダイシングテープが貼付されない部分がなくなるので、半導体ウェハとダイシングテープとの間に隙間が生じず、割れ、欠けやチッピングを低減することができる。

また、請求項２の発明によれば、裏面側の外周端部にリブ部の形成された半導体ウェハにおいて、半導体ウェハに物理的な力を加えず、レーザによって半導体ウェハを選択的に蒸散させることでリブ部を除去することができる。したがって、半導体ウェハに振動を生じさせないため、リブ部を除去する際に、半導体ウェハが割れたり欠けたりするのを抑えることができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、裏面側の外周端部にリブ部の形成された半導体ウェハにおいて、ダイシングの前に、半導体ウェハの裏面側の全面に、ダイシングテープを貼付することができる。とくに、リブ部を除去した後に、半導体ウェハとダイシングテープとの間に隙間が生じている場合に有効である。

本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、ウェハの割れ、欠けやチッピングを低減し、かつスループットを向上することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明およびすべての添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（実施の形態）
図１〜図４は、実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について順に示す断面図である。なお、図２は、図１の切断線Ａ−Ａ'における断面構造を示す断面図である。また、図１においては、リブウェハ１におけるレーザ光２２の照射位置７（一点鎖線で示す）を明確にするため、ダイシングテープ４およびダイシングリング５を省略している。また、図１においては、便宜上、リブウェハ１の側方からレーザ装置２１によりレーザ光２２が照射されるようになっているが、実際は、リブウェハ１のおもて面の上方にレーザ装置２１があり、リブウェハ１の上方からレーザ光２２が照射される。

まず、図１または図２に示すように、ダイシングリング５にダイシングテープ４を取り付け、このダイシングテープ４にリブウェハ１の裏面側を接着させる。このとき、リブウェハ１の裏面側の中央部２とリブ部３との境界付近では、ダイシングテープ４の貼付されていない領域６が生じることがある。

ついで、ダイシングリング５をステージ２０の上に載置し、リブウェハ１のおもて面側から、切断位置（照射位置）７に、例えばレーザ装置２１からレーザ光２２を照射することでリブ部３を除去する。ここで、照射位置７は、中央部２における素子構造の形成されている能動領域よりも外周側かつリブ部３より内周側である。

レーザによるリブ部３の除去においては、例えば波長が３５５ｎｍ（３倍波）または５３２ｎｍ（２倍波）で、出力が１〜１０Ｗ程度であるＹＡＧレーザなどのパルスレーザを用いる。そして、このレーザを、リブウェハ１における照射位置７に照射し、その熱により瞬時に蒸散させることで、リブウェハ１を選択的に除去させる。この方式を、アブレーション方式という。このように、リブウェハ１におけるレーザ光２２の照射位置７が選択的に蒸散させて除去されるため、リブウェハ１に物理的な力が加えられず、リブウェハ１が振動しない。このため、リブウェハ１は、照射位置７、すなわち切断位置の周辺においても、機械的な損傷をほとんど受けない。

また、レーザ光２２の照射位置７が、ダイシングテープ４の貼付されていない領域６、すなわちダイシングテープ４によって固定されていない領域でも、リブ部３を除去する際にリブウェハ１が振動しないため、割れや欠けが生じない。

ここで、レーザ光２２の照射位置７の認識は、例えばＣＣＤカメラによって行う。例えば予めＣＣＤカメラなどによってリブウェハ１の外周の形状と径を認識させておき、その後、認識されたリブウェハ１の最外周端から、リブ部３の幅にオフセット分を加えた値だけ内周側にレーザ光２２の照射位置７を決定する。

ついで、リブウェハ１を、例えば矢印Ｄ１で示すように時計回りに、適当な回転速度で回転させながら、決定された照射位置７にレーザ光２２を照射する。このとき、レーザ光２２の波長や出力を調整して、リブウェハ１の裏面までアブレーションを生じさせるようにして、アブレーションによって形成される溝がリブウェハ１を貫通するようにする。

つぎに、図３に示すように、切断されたリブ部を取り除く。このようにすることで、ダイシングテープ４には、リブ部の除去された厚さの均一なウェハ１１が固定された状態となる。ここで、例えば、リブ部を除去する前に、ダイシングテープ４が貼付されていなかった領域においては、リブ部を除去した後にも、ダイシングテープ４から浮いた状態となることもあり、このダイシングテープ４の貼付されていない領域８においては、ウェハ１１がダイシングテープ４に固定されない。

また、例えば中央部の厚さが、６０〜２００μｍ程度の場合、おもて面および裏面に電極膜が形成されていると、その膜応力によりウェハに反りが生じる。この反りは、リブ部が形成されている間は、リブ部による機械的強度の補強効果により抑えられているが、リブ部が除去されると、機械的強度の補強効果が失われ、再び反りが生じる。このため、例えばウェハの外周部にダイシングテープ４の貼付されていない領域８が生じてしまう。

このように、ダイシングの際に、ダイシングテープ４の貼付されていない領域８があると、割れ、欠けやチッピングが生じる可能性がある。このため、ウェハ１１の、ダイシングテープ４の貼付されていない領域８にダイシングテープ４を貼付させる。例えば、ダイシングテープ４にウェハを載置し、接着させる際の一般的な方法で厚さの均一なウェハ１１をダイシングテープ４に貼付させる。具体的には、厚さの均一なウェハ１１のおもて面側から、例えばローラー状の部材２３によって押え付けることで、ダイシングテープ４に貼付させる。例えば、リブ部を除去した後、そのままステージ上でローラー状の部材２３によってウェハを押え付けるとよい。なお、図３においては、便宜上、ローラー状の部材２３の一端のみがウェハ１１に接触しているようになっているが、実際は、ローラー状の部材２３の全体がウェハ１１に接触する。

ついで、図４に示すように、例えばウェハ１１にレーザ装置２１からレーザ光２２を照射することで、ダイシングを行い、各チップに個片化する。なお、ダイシングの方法は、例えば、ウェハ１１にダイシングブレード２４を接触させる方法でもよいし、図示しないウォータージェットを当てる方法でもよい。また、レーザ光２２、ダイシングブレード２４、ウォータージェットを組み合わせてダイシングを行ってもよい。具体的には、ウォータージェットをガイドとしてレーザを照射するなど、ウォータージェットとレーザ光とを複合させた方法でもよい。

上述した実施の形態によれば、ウェハの裏面側に素子構造を形成する際には、リブ部が形成されており、ウェハの反りや撓みを抑えることができ、かつウェハをダイシングする際には、ウェハの厚さが均一で、平坦であるため、割れ、欠けやチッピングを低減することができる。また、ウェハのおもて面側からリブ部を除去することができるので、その後にウェハをダイシングする際、ウェハの表裏を変更せずに、また、特別な装置を用いずに、ダイシングを行うことができる。このため、ウェハの割れや欠けを低減することができる。したがって、スループットが向上し、かつコストを抑えることができる。

以上のように、本発明にかかる半導体装置の製造方法は、デバイス厚の薄い半導体装置を製造するのに有用であり、特に、電力変換装置などに使用されるパワー半導体装置を製造するのに適している。

実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について示す断面図である。 図１の切断線Ａ−Ａ'における断面構造を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について示す断面図である。 リブウェハの裏面側にダイシングテープを貼付して、ダイシングブレードによりダイシングを行う際の問題点について示す図である。

符号の説明

１ リブウェハ
２ 中央部
３ リブ部
４ ダイシングテープ
５ ダイシングリング
６ ダイシングテープの貼付されていない領域
７ 照射位置（切断位置）
２０ ステージ
２１ レーザ装置
２２ レーザ光

Claims (6)

1. 半導体ウェハの裏面の中央部を外周端部よりも薄くして、当該半導体ウェハの裏面の外周端部にリブ部を形成するリブ形成工程と、
   前記半導体ウェハの裏面側に粘着テープを貼付する貼付工程と、
   前記半導体ウェハの前記粘着テープの貼付された裏面側を下にして、当該半導体ウェハのおもて面側から前記リブ部を切断し、除去するリブ除去工程と、
   前記リブ部の除去された前記半導体ウェハの裏面側を下にして、当該半導体ウェハのおもて面側からダイシングを行いチップ状にするダイシング工程と、
   を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記リブ除去工程においては、前記半導体ウェハのおもて面側の、裏面側に前記リブ部が形成されている位置より内周側にレーザ光を照射することで、前記リブ部を切断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。
3. 前記リブ除去工程と、前記ダイシング工程との間に、
   前記リブ部の除去された前記半導体ウェハをおもて面側から押さえることで、当該半導体ウェハの裏面側の全面に前記粘着テープを貼付する全面貼付工程をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記全面貼付工程においては、前記半導体ウェハのおもて面側にローラー状の部材を押しつけることにより、当該半導体ウェハの裏面側の全面に前記粘着テープを貼付することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記ダイシング工程においては、前記半導体ウェハのおもて面にブレードを接触させて切断する方法、前記半導体ウェハのおもて面にレーザ光を照射して切断する方法、および前記半導体ウェハのおもて面にウォータージェットを当てて切断する方法のいずれか一つまたは二つ以上を組み合わせて、前記半導体ウェハのおもて面側からダイシングを行いチップ状にすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記リブ形成工程の前に、前記半導体ウェハのおもて面側の前記中央部に、素子のおもて面構造を形成するおもて面構造形成工程と、
   前記リブ形成工程と、前記貼付工程との間に、前記半導体ウェハの裏面側の前記中央部に、素子の裏面構造を形成する裏面構造形成工程と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。

Images