JP2009295720A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイシング専用装置を用いることなくダイシングが行える半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ＳＯＩ基板４を用いてＭＥＭＳを形成する場合に、支持基板１のダイシング領域をエッチングにて除去すると共に、シリコン層３のダイシング領域をエッチングにて除去し、その後、埋込酸化膜２におけるダイシング領域もエッチングにより除去することでダイシング工程を行う。このように、ダイシング工程をエッチングのみによって行えるため、ダイシング専用装置を用いることなくダイシングが行える半導体装置の製造方法とすることが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体素子を形成したウェハをチップ単位に分割する半導体装置の製造方法に関するものである。

従来、半導体素子を形成したウェハをチップ単位に分割する際には、半導体素子の形成完了後のダイシング工程において、ブレードダイザーやレーザダイザーを用いたダイシング専用装置を使用することにより分割を行っている。具体的には、ウェハをダイシングテープに貼り付けた後、ウェハを切断しつつダイシングテープを切断してしまわない程度までダイシング専用装置にて切断を行ったのち、各チップをダイシングテープから剥がすことにより、チップ単位に分割した半導体装置を製造している。
特開２０００−０３１３４９号公報

しかしながら、ブレードダイザーを用いたダイシング専用装置を使用する場合、ダイシング時に削れ屑が発生し、これが半導体素子に影響を及ぼすという問題がある。また、ダイシングソーの焼き付き防止のために純水をウェハ表面に供給しながらダイシングカットを行うため、半導体素子として可動部が備えられたような物理量センサ等が備えられたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）では、水によって可動部が固定部に貼り付いてしまうスティッキングも懸念される。これを防止するために、ＭＥＭＳが構成されたウェハの表面を保護テープで覆うなどの処理を行っており、保護テープで覆うための工程やスティッキング検査のための工程が必要になるという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、ダイシング専用装置を用いることなくダイシングが行える半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

また、半導体素子として可動部が備えられたような物理量センサ等が備えられた半導体装置を製造するにあたり、ダイシング専用装置を用いることなく、かつ、スティッキングが発生しないようにダイシングが行えるようにすることを他の目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、支持基板（１）の上に埋込絶縁膜（２）を介してシリコン層（３）が配置されたＳＯＩ基板（４）を用意する工程と、ＳＯＩ基板（４）における支持基板（１）の表面にダイシング領域が開口したマスク（２０）を配置し、該マスク（２０）を用いてエッチングを行うことにより、支持基板（１）におけるダイシング領域を除去したのち、マスク（２０）を除去する工程と、ＳＯＩ基板（４）におけるシリコン層（３）の表面にダイシング領域が開口したマスク（２１）を配置し、該マスク（２１）を用いてエッチングを行うことにより、シリコン層（３）におけるダイシング領域を除去したのち、マスク（２１）を除去する工程と、支持基板（１）およびシリコン層（３）におけるダイシング領域を除去したのち、ＳＯＩ基板（４）を支持器具（２３）に固定し、支持基板（１）もしくはシリコン層（３）におけるダイシング領域が除去された部分を通じて埋込絶縁膜（２）を除去することにより、ダイシングを行う工程と、を含んでいることを特徴としている。

このように、ＳＯＩ基板（４）を用いて半導体装置を形成する場合に、支持基板（１）のダイシング領域をエッチングにて除去すると共に、シリコン層（３）のダイシング領域をエッチングにて除去し、その後、埋込酸化膜（２）におけるダイシング領域もエッチングにより除去することでダイシング工程を行っている。これにより、ダイシング工程をエッチングのみによって行えるため、ダイシング専用装置を用いることなくダイシングが行える半導体装置の製造方法とすることが可能となる。

請求項２に記載の発明では、シリコン層（３）に可動部（６）を有する梁構造体および固定部（７）を備えたセンサエレメントをパターニングする工程と、梁構造体における可動部（６）と対応する位置において埋込絶縁膜（２）を除去することにより可動部（６）をリリースする工程と、を有し、可動部（６）をリリースする工程と字埋込絶縁膜（２）を除去することによりダイシングを行う工程とを同時に行うことを特徴としている。

このように、半導体素子として可動部（６）が備えられたようなセンサエレメントが備えられた半導体装置を製造するにあたり、ダイシング工程とセンサエレメントにおける可動部（６）のリリース工程を同時に行うようにしている。このため、製造工程の簡略化が図れるのに加え、ダイシング専用装置を用いることなく、かつ、スティッキングが発生しないようにダイシングを行うことが可能となる。

請求項３に記載の発明では、センサエレメントをパターニングする工程とシリコン層（３）におけるダイシング領域を除去する工程とを同時に行うことを特徴としている。

このように、センサエレメントのパターニングをシリコン層（３）のダイシング領域を除去する工程と同時に行うようにすることで、より製造工程の簡略化を図ることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態について説明する。本実施形態では、ＭＥＭＳとして加速度センサが備えられた半導体装置を例に挙げて説明する。図１は、本実施形態にかかる製造方法を用いて製造する半導体装置の概略断面図である。まず、図１を参照して本実施形態にかかる製造方法を用いて製造する半導体装置の構成について説明する。

図１（ａ）は加速度センサを含む半導体装置の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。以下、図１を参照して、半導体装置の構造について説明する。

本実施形態の半導体装置は、支持基板１の上に埋込酸化膜２を介してシリコン層３が配置されたＳＯＩ基板４を用いて形成されている。このうち、半導体装置の周囲が後述するダイシング工程にて分断されることで、チップ化された半導体装置とされている。そして、シリコン層３がパターニングされると共に、図中破線で示した領域内において埋込酸化膜２が除去されることにより、加速度センサ５を構成するセンサエレメント、具体的には、可動部（梁構造体）６や固定部７等が構成されている。

可動部６は、錘部８と、可動電極９と、梁１０と、アンカー部１１とを有して構成されており、全体の上面形状が略正方形状を為した構造とされている。

錘部８は長方形状にて構成されており、可動電極９は錘部８の長辺から垂直方向に複数本延設されている。各可動電極９は、同じ幅、同じ長さとされ、一定間隔に形成されることで櫛歯状に配置されている。

梁１０は、錘部８の両端をアンカー部１１に接続しており、各梁１０が長方形状の枠体にて構成されている。各梁１０は、錘部８および可動電極９の長辺方向に移動させられるように変位可能な構成とされている。

アンカー部１１は、各梁１０を片持ち支持するものである。アンカー部１１の下方において埋込酸化膜２が残されており、アンカー部１１が支持基板１に対して固定されている。このため、可動部６は、アンカー部１１にて支持された状態で梁１０の変位に基づいて移動できるようになっている。なお、アンカー部１１の表面にはパッド部１１ａが形成され、図示しないボンディングワイヤなどが電気的に接続されることで可動部６の電位を取り出すことが可能となる。

一方、固定部７は、各可動部６の両側に１つずつ配置されており、錘部８が構成する長方形の長辺に沿って延設された支持部１２と、この支持部１２の長手方向に対して垂直方向に延設された固定電極１３と、パッド部１４とを有して構成されている。支持部１２の下方には埋込酸化膜２が残されており、支持部１２が支持基板１に固定された状態となっている。固定電極１３は、各支持部１２に複数本ずつ備えられることで櫛歯状に配置されている。各固定電極１３の間隔は、一定間隔とされており、各固定電極１３の幅、長さも一定とされている。そして、各固定電極１３が各可動電極９と対向配置させられることで、各固定電極１３と各可動電極９との間に容量が形成されている。このため、基板水平方向の加速度が印加されたときに、容量値の変化に基づいてその加速度を検出することが可能となっている。パッド部１４は、支持部１２の先端位置に備えられており、表面が金属層とされることで図示しないボンディングワイヤなどを電気的に接続させられるようになっている。このため、ボンディングワイヤを通じて所望の電位を印加することができる。

また、シリコン層３のうち、可動部６や固定部７以外の周辺部１５は、これら各部から離間されるようにして支持基板１上に残されている。図示しないが、この周辺部１５にもパッドが形成されることで、例えばＧＮＤ電位などに電位固定できる構造にされている。

以上のように構成された加速度センサ５を有する半導体装置では、可動部６が加速度（物理量）の印加に伴って移動すると、可動部６における可動電極９と固定部７における固定電極１３の間に構成される容量値が変化することから、この容量値の変化に基づいて印加された加速度を検出することが可能となっている。

続いて、このように構成される半導体装置の製造方法について説明する。図２および図３は、本実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示した断面図である。この図を参照して、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。なお、図２および図３中では、加速度センサ５の構造を簡略化して記載してあるが、実際には、図１と同様の構造のものを製造している。

まず、図２（ａ）に示すように、支持基板１の上に埋込酸化膜２を介してシリコン層３が配置されたＳＯＩ基板４を用意する。そして、シリコン層３に対してパッド部１１ａ、パッド部１４等、必要となる製造工程を経たのち、必要に応じて研削などによって支持基板１を薄厚化したのち、フォトリソグラフィ工程等により支持基板１の表面にダイシング領域が開口したマスク２０を配置する。次に、図２（ｂ）に示すように、マスク２０を用いて、支持基板１に対してドライエッチングを行い、支持基板１のうちのダイシング領域を除去する。

続いて、マスク２０を除去したのち、図２（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板４を裏返し、フォトリソグラフィ工程等によりシリコン層３の表面にダイシング領域および加速度センサ５のうちの可動部６と固定部７および周辺部１５を区画する溝となる領域が開口したマスク２１を配置する。そして、図２（ｄ）に示すように、マスク２１を用いて、シリコン層３に対してドライエッチングを行い、シリコン層３のうちのダイシング領域を除去すると共に、シリコン層３をパターニングして加速度センサ５のパターンを構成する。これにより、ダイシング領域のうち埋込酸化膜２以外の部分は除去された状態となり、埋込酸化膜２のによって各チップが繋がっている状態となる。

続いて、マスク２１を除去した後、図３（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板４の裏面（支持基板１側）に支持器具となるダイシングテープ２３を貼り付けることで固定する。そして、ＳｉＯ₂エッチング装置（ドライエッチング装置）を用いて埋込酸化膜２の不要部分、つまりダイシング領域を除去すると共に、加速度センサ５における可動部６の下部等を除去する。これにより、ダイシング工程を行うと同時に加速度センサ５における可動部６のリリースを同時に行うことができる。

以上説明したように、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、ＳＯＩ基板４を用いてＭＥＭＳを形成する場合に、支持基板１のダイシング領域をエッチングにて除去すると共に、シリコン層３のダイシング領域をエッチングにて除去し、その後、埋込酸化膜２におけるダイシング領域もエッチングにより除去することでダイシング工程を行っている。

このように、ダイシング工程をエッチングのみによって行えるため、ダイシング専用装置を用いることなくダイシングが行える半導体装置の製造方法とすることが可能となる。

また、半導体素子として可動部６が備えられたような加速度センサ５が備えられた半導体装置を製造するにあたり、ダイシング工程と加速度センサ５における可動部６のリリース工程を同時に行うようにしている。このため、製造工程の簡略化が図れるのに加え、ダイシング専用装置を用いることなく、かつ、スティッキングが発生しないようにダイシングを行うことが可能となる。さらに、センサエレメントのパターニングをシリコン層３のダイシング領域を除去する工程と同時に行うようにすることで、より製造工程の簡略化を図ることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、ＳＯＩ基板４を用いて製造する半導体装置として、加速度センサ５を備えたＭＥＭＳを例に挙げて説明したが、加速度センサ５以外の構造に対しても本発明を適用することができる。ただし、加速度センサ５と同様、スティッキングが問題となる角速度センサが含まれる半導体装置を製造する場合に本発明を適用すれば、スティッキングが発生しないようにダイシングを行うことが可能となるという効果も得られる。

上記実施形態では、シリコン層４のダイシング領域を除去する工程を支持基板１のダイシング領域を除去する工程の後に行うようにしたが、これらの工程を逆にしても構わない。ただし、加速度センサのような機械的な強度が弱いセンサエレメントがシリコン層３に形成されることになるため、それを形成する前に支持基板１のダイシング領域を除去しておくのが望ましい。また、上記実施形態では、シリコン層４のうち除去したダイシング領域を通じてエッチングを行うことで埋め込み酸化膜２を除去するようにしたが、支持基板１のうち除去したダイシング領域を通じてエッチングを行うこともできる。

本発明の第１実施形態にかかる加速度センサを含む半導体装置を示した図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図、（ｃ）がＢ−Ｂ断面図である。 図１に示す半導体装置の製造工程を示した断面図である。 図２に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。

符号の説明

１ 支持基板
２ 埋込酸化膜
３ シリコン層
４ ＳＯＩ基板
５ 加速度センサ
６ 可動部
７ 固定部
１２ 支持部
２０ マスク
２１ マスク
２３ ダイシングテープ

Claims (3)

1. 支持基板（１）の上に埋込絶縁膜（２）を介してシリコン層（３）が配置されたＳＯＩ基板（４）を用意する工程と、
   前記ＳＯＩ基板（４）における前記支持基板（１）の表面にダイシング領域が開口したマスク（２０）を配置し、該マスク（２０）を用いてエッチングを行うことにより、前記支持基板（１）における前記ダイシング領域を除去したのち、前記マスク（２０）を除去する工程と、
   前記ＳＯＩ基板（４）における前記シリコン層（３）の表面にダイシング領域が開口したマスク（２１）を配置し、該マスク（２１）を用いてエッチングを行うことにより、前記シリコン層（３）における前記ダイシング領域を除去したのち、前記マスク（２１）を除去する工程と、
   前記支持基板（１）および前記シリコン層（３）における前記ダイシング領域を除去したのち、前記ＳＯＩ基板（４）を支持器具（２３）に固定し、前記支持基板（１）もしくは前記シリコン層（３）における前記ダイシング領域が除去された部分を通じて前記埋込絶縁膜（２）を除去することにより、ダイシングを行う工程と、を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記シリコン層（３）に可動部（６）を有する梁構造体および固定部（７）を備えたセンサエレメントをパターニングする工程と、前記梁構造体における前記可動部（６）と対応する位置において前記埋込絶縁膜（２）を除去することにより前記可動部（６）をリリースする工程と、を有し、
   前記可動部（６）をリリースする工程と前記字埋込絶縁膜（２）を除去することによりダイシングを行う工程とを同時に行う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. 前記センサエレメントをパターニングする工程と前記シリコン層（３）における前記ダイシング領域を除去する工程とを同時に行うことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。

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