JP2015088512A

JP2015088512A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2015088512A
Application number: JP2013223174A
Authority: JP
Inventors: 力綿谷; Tsutomu Wataya; 将人根岸; Masahito Negishi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2015-05-07
Also published as: US9171760B2; TW201517146A; CN104576349A; DE102014217271A1; US20150118827A1

Abstract

【課題】劈開ブレードの位置制御の精度に依らず、劈開狙い位置に対して高い位置精度の劈開を実現することができる半導体装置の製造方法を得る。【解決手段】半導体基板２の第１の主面に複数の電極５を形成する。複数の電極５間にある劈開狙い位置６を覆う劈開誘導パターン８を半導体基板２の第１の主面に形成する。劈開誘導パターン８は、劈開狙い位置６に凹部９を有し、半導体基板２とは異なる材質からなる。半導体基板２の第１の主面とは反対側の第２の主面において劈開狙い位置６に対向する位置にスクライブ溝７を形成する。スクライブ溝７と劈開誘導パターン８を形成した半導体基板２の第１の主面に劈開ブレード４を押し当てて半導体基板２を劈開する。【選択図】図６

Description

本発明は、劈開ブレードの位置制御の精度に依らず、劈開狙い位置に対して高い位置精度の劈開を実現することができる半導体装置の製造方法に関する。

半導体基板を劈開するには、半導体基板の一方の面にスクライブ溝を形成した後、反対側の面から劈開ブレードを押し当てて、スクライブ溝を起点とした劈開を実施する（例えば、特許文献１の図１（ｂ）参照）。

この劈開の位置精度を向上させるための製造方法が提案されている。例えば、劈開狙い位置の近くにおいて半導体成長層側に劈開の補助溝を形成する製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、スクライブ溝を形成した面とは反対側の面に向け、スクライブ溝から直線的かつ垂直に伸展するクラックが形成されるよう、スクライブ溝を形成する領域に特定の半導体層や絶縁膜が存在しない開口部を設ける製造方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。また、スクライブ溝を形成した面とは反対側の面において半導体基板をエッチングして凹部を設ける製造方法も提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２０１２−９５１７号公報特許第５１５１４００号公報特許第４８６２９６５号公報特開２００１−２８４２９３号公報

従来技術は、スクライブ溝を形成した面とは反対側の面に劈開ブレードを押し当てる際に、スクライブ溝と劈開ブレードの位置が正対していることが前提となっている。しかし、劈開ブレードの磨耗又は位置制御の精度によっては、スクライブ溝と劈開ブレードの位置がずれることがある。これにより、劈開狙い位置に対して実際の劈開がずれるという問題があった。

また、半導体基板をエッチングして凹部を設ける方法では、半導体チップの電極の近くに凹部が形成される。半導体と電極をオーミック接合するために高温での熱処理工程をウェハ製造の最終工程で実施する際、凹部において露出された半導体基板が高温の環境に曝される。例えば半導体基板がＩｎＰの場合、ＩｎＰは高温環境で分解され、分解したＩｎがマイグレーション又は雰囲気中への拡散等により電極表面に付着する。そして、電極表面に付着したＩｎは大気中でＩｎ酸化物となり、電極とそれにボンディングされる金配線との密着性を悪化させるという問題があった。また、半導体をエッチングして凹部を形成する工程が余分に必要になるという問題もあった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は劈開ブレードの位置制御の精度に依らず、劈開狙い位置に対して高い位置精度の劈開を実現することができる半導体装置の製造方法を得るものである。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、互いに対向する第１及び第２の主面を持つ半導体基板の前記第１の主面に複数の電極を形成する工程と、前記複数の電極間にある劈開狙い位置を覆い、前記劈開狙い位置に凹部を有し、前記半導体基板とは異なる材質からなる劈開誘導パターンを前記半導体基板の前記第１の主面に形成する工程と、前記半導体基板の前記第２の主面において、前記劈開狙い位置に対向する位置にスクライブ溝を形成する工程と、前記スクライブ溝と前記劈開誘導パターンを形成した前記半導体基板の前記第１の主面に劈開ブレードを押し当てて前記半導体基板を劈開する工程とを備えることを特徴とする。

本発明により、劈開ブレードの位置制御の精度に依らず、劈開狙い位置に対して高い位置精度の劈開を実現することができる。

本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す上面図である。本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す上面図である。比較例に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。比較例に係る半導体装置の製造方法を示す上面図である。本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。

本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１，８は本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す上面図、図２−４，６はその製造方法を示す斜視図、図５，７はその製造方法を示す断面図である。

図１に示すようにウェハ１をブロック状の半導体基板２にした後に、図２に示すように受け刃３（スリット）と劈開ブレード４を用いてブロック状態の半導体基板２をバー状態に劈開する。このブロック状態からバー状態への劈開に本実施の形態を適用する。ただし、バー状態からチップ状態への劈開に適用しても同様の効果が得られる。

まず、ウェハ１の状態において、互いに対向する第１及び第２の主面を持つ半導体基板２の第１の主面に複数の電極５を形成する。半導体基板２の材質はＩｎＰ又はＧａＡｓなどである。次に、劈開誘導パターン８を半導体基板２の第１の主面に形成する。次に、劈開狙い位置６を劈開誘導パターン８で覆った状態で熱処理を行って半導体基板２と複数の電極５をオーミック接合させる。その後、ウェハ１をブロック状の半導体基板２にする。

ここで、劈開誘導パターン８は劈開狙い位置６に凹部９を有し、劈開狙い位置６を覆う。凹部９の断面形状は矩形である。劈開誘導パターン８は半導体基板２とは異なる材質からなり、具体的には二酸化ケイ素又は窒化ケイ素などの絶縁体、単体又は合金の金属、金属酸化物の何れかである。

次に、図３に示すように、半導体基板２の第１の主面とは反対側の第２の主面において、複数の電極５間にある劈開狙い位置６に対向する位置にスクライブ溝７を形成する。次に、図４，５に示すように受け刃３上に半導体基板２を配置し、半導体基板２上に劈開ブレード４を配置させる。

次に、図６〜８に示すように、スクライブ溝７と劈開誘導パターン８を形成した半導体基板２の第１の主面に劈開ブレード４を押し当てて半導体基板２を劈開する。劈開狙い位置６に凹部９を有する劈開誘導パターン８が設けられているため、劈開ブレード４を劈開狙い位置６よりも外側に押し当て曲げ応力を加えた場合、凹部９において曲げ応力が最も大きくなる。従って、スクライブ溝７から凹部９にクラック１０が伸展して劈開面となる。

続いて本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図９は比較例に係る半導体装置の製造方法を示す断面図、図１０はその製造方法を示す上面図である。比較例には劈開誘導パターン８が存在しない。このため、劈開ブレード４を半導体基板２に押し当てて曲げモーメントを加えた場合、劈開ブレード４がブロック状の半導体基板２に接触する接触位置で曲げ応力が最大になる。従って、スクライブ溝７から接触位置にクラック１０が伸展して劈開面となるため、劈開面が劈開狙い位置６から外れてしまうことがある。従って、劈開ブレード４の位置を劈開狙い位置６内に正確に制御する必要がある。

一方、本実施の形態では、劈開狙い位置６に凹部９を有する劈開誘導パターン８が設けられているため、劈開ブレード４の位置制御の精度に依らず、劈開狙い位置６に対して高い位置精度の劈開を実現することができる。また、劈開狙い位置６で劈開誘導パターン８を開口せずに薄く残しているため、劈開ブレード４が劈開狙い位置６に当たっても半導体基板２へのダメージを低減することができる。

また、劈開誘導パターン８への凹部９の形成は、劈開誘導パターン８を構成する材料をフォトリソグラフィとエッチングで加工することで実施できる。従って、従来技術に比べて半導体をエッチングして凹部を形成する工程を追加する必要が無い。

また、本実施の形態では、劈開狙い位置６を劈開誘導パターン８で覆った状態で熱処理を行って半導体基板２と複数の電極５をオーミック接合させる。これにより、電極５の近くに配置された劈開狙い位置６において半導体基板２が露出しないため、熱処理工程で半導体基板２の構成物質が電極５の表面に付着するのを防ぐことができる。例えば半導体基板２がＩｎＰの場合に熱処理工程でＩｎが電極表面へ付着するのを防ぐことができる。これにより、電極５とそれにボンディングされる金配線との密着性の悪化を防ぐことができる。ただし、劈開誘導パターン８がＩｎを含まないことが必要である。

また、劈開誘導パターン８の材質が二酸化ケイ素又は窒化ケイ素などの絶縁体、単体又は合金の金属、金属酸化物の何れかであることが好ましい。これにより、一般的に半導体装置の絶縁膜又は電極の材質として用いられるものを流用できるため、劈開誘導パターン８の材質を別に用意する必要がない。

また、劈開誘導パターン８の材質が半導体基板２の材質よりも抗折力又は曲げ強度が大きいことが好ましい。劈開誘導パターン８の抗折力の寄与が半導体基板２よりも支配的となるため、劈開誘導パターン８の凹部９に曲げ応力が集中しやすくなり、劈開狙い位置６で劈開されやすくなる。

また、劈開誘導パターン８の凹部９の断面形状が矩形であるため、劈開誘導パターン８の凹部９とそれ以外の部分の曲げ応力の差が大きくなる。従って、劈開ブレード４を押し当てる速度と押し当て力の制御が簡単である。

実施の形態２．
図１１，１２は本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。図１１は劈開ブレード４を半導体基板２に押し当てる前の状態を示し、図１２は劈開ブレード４を半導体基板２に押し当てた状態を示す。

本実施の形態では劈開誘導パターン８の凹部９の断面形状がＵ字状である。Ｕ字状の凹部９の最深部において半導体基板２が最も薄くなる。従って、劈開ブレード４を劈開狙い位置６よりも外側に押し当て曲げ応力を加えた場合、凹部９の最深部において曲げ応力が最も大きくなるため、スクライブ溝７から凹部９の最深部にクラック１０が伸展して劈開面となる。よって、劈開狙い位置６に対して実施の形態１よりも高い位置精度の劈開を実現することができる。

実施の形態３．
図１３は本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。本実施の形態では劈開誘導パターン８の凹部９の断面形状がＶ字状である。この場合でも実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

２半導体基板、４劈開ブレード、５電極、６劈開狙い位置、７スクライブ溝、８劈開誘導パターン、９凹部

Claims

互いに対向する第１及び第２の主面を持つ半導体基板の前記第１の主面に複数の電極を形成する工程と、
前記複数の電極間にある劈開狙い位置を覆い、前記劈開狙い位置に凹部を有し、前記半導体基板とは異なる材質からなる劈開誘導パターンを前記半導体基板の前記第１の主面に形成する工程と、
前記半導体基板の前記第２の主面において、前記劈開狙い位置に対向する位置にスクライブ溝を形成する工程と、
前記スクライブ溝と前記劈開誘導パターンを形成した前記半導体基板の前記第１の主面に劈開ブレードを押し当てて前記半導体基板を劈開する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記劈開狙い位置を前記劈開誘導パターンで覆った状態で熱処理を行って前記半導体基板と前記複数の電極をオーミック接合させる工程を更に備え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。
前記劈開誘導パターンの材質は絶縁体、金属、金属酸化物の何れかである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。
前記半導体基板はＩｎを含み、
前記劈開誘導パターンはＩｎを含まない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。
前記劈開誘導パターンの材質は、前記半導体基板の材質よりも抗折力又は曲げ強度が大きいことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
前記凹部の断面形状が矩形であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
前記凹部の断面形状がＵ字状又はＶ字状であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。