JP2015106693A - 半導体ウェハ及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】面積効率の低下を抑えつつ、レーザーダイシングの収率向上を可能とした半導体ウェハ及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板の一方の面側に設けられ、第１の軸方向と第２の軸方向とにそれぞれ並ぶ複数の半導体装置パターン１０と、基板の一方の面側に設けられ、複数の半導体装置パターン１０の各々を平面視で囲むダイシングストリート２０と、ダイシングストリート２０上に設けられ、平面視で互いに離れて配置された複数の金属ユニットを有する金属アライメントパターン３０と、を備える。第１、第２のダイシングストリート２１、２２の各幅はそれぞれ１５μｍ以上２００μｍ以下であり、複数の金属ユニットは、第１、第２のダイシングストリート２１、２２の各中心線からそれぞれ１．５μｍ以上離れている。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェハ及び半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の微細パターンは、フォトリソ工程でフォトマスクに描かれた回路通りにパターニングされたレジストをマスクとして、エッチングや金属蒸着などの加工を繰り返すことによって形成される。その際、複数回のフォトリソ工程でフォトマスクのマスクパターンを精度良く重ね合わせる必要がある。そのため、マスクパターンには、半導体装置形成用のパターン（即ち、半導体装置パターン）や特性確認用のパターン以外に、複数層のマスクを精度良く重ね合わせることを目的としたアライメントパターンが配置されている。

上記のフォトリソ工程で使用される露光機は、半導体装置のパターン寸法、つまりレジストの要求解像度により種類が異なる。要求解像度が１μｍ程度以上であればマスクアライナーも使用可能である。
マスクアライナーを使用した場合、フォトマスクと半導体ウェハとの位置合わせは人間の目で行う。このため、露光工程では、まずフォトマスク上のアライメントパターン、及び半導体ウェハ上のアライメントパターンを探す必要がある。しかしながら、顕微鏡の視野が狭いこと、及び、半導体ウェハをステージにセットする際の位置が毎回異なることから、上述したアライメントパターンを探す作業には時間がかかる。

そのため、アライメントパターンを増やしてフォトマスク上の多くの場所で位置合わせをできるようにしたり、特許文献１のように、レチクルラインの交差部近傍のチップパターンの隅部にアライメントパターンを配置することで、その検出を容易にしたりしている。また、アライメントパターンは、特許文献２のように、平面視で十字パターンなど単純な形状のものが使われることが多い。

また、一般的な半導体装置の製造プロセスにおいて、ダイシングストリートは、半導体ウェハの厚み（即ち、半導体ウェハ表面に垂直な方向の厚み）が最も薄くなる領域（多くの場合、基板表面が露出した領域）となる。ここで、ダイシングストリートとは、例えば、半導体ウェハ表面における複数の半導体装置パターン間の境界領域のことである。ダイシングストリートの幅方向（即ち、短手方向）の長さは、半導体装置パターンを個々に切断する（即ち、ダイシングする）際に、その影響が半導体装置パターンに及ばないだけのマージンをもって設定されている。

ダイシングの方法は、ダイシングソーによるものとレーザーによるもの（即ち、レーザーダイシング）とに大別される。さらに、レーザーダイシングは、アブレーション加工とステルスダイシングの２つに大別される。アブレーション加工は、半導体ウェハ表面の微少なエリアに極短時間レーザー光を集中させて被照射部を昇華・蒸発させる。ステルスダイシングは、特許文献３のように、半導体ウェハの内部にレーザー光を高密度に集中させて多光子吸収を誘発し、被照射部を改質する。アブレーション加工の場合は基板の昇華・蒸発部を、ステルスダイシングの場合は改質部を、ダイシングストリート内に該ダイシングストリートの延設方向（即ち、長手方向）に平行かつ連続的に形成し、その後、該昇華・蒸発部又は該改質部をきっかけとして半導体ウェハをブレーカーなどで分割する。

上記した、ダイシングストリート内の該ダイシングストリートの延設方向に平行かつ連続的に形成された昇華・蒸発部又は改質部を、スクライブラインと呼ぶ。レーザーの吸収を利用したレーザーダイシングのほうが、ダイシングソーによるダイシングと比較して、狭い加工幅と滑らかな加工エッジ形状を得ることができる。また、一般に、ステルスダイシングはアブレーション加工よりも加工幅（即ち、スクライブラインの幅）を小さくできる。

特公平７−１１１９５２号公報 特開昭５８−５８７３２号公報 特開２００５−１７５１４７号公報

ところで、半導体ウェハ表面の面積効率を上げるためには、半導体装置パターンを取り囲むダイシングストリート内にアライメントパターンを配置する方法が考えられる。この場合、金属電極形成工程で形成される金属のアライメントパターン（以下、金属アライメントパターン）もダイシングストリート内に形成される。しかしながら、スクライブラインが形成される線上にレーザー光を遮るような金属が存在した場合、この金属がレーザー光を反射し、半導体ウェハ内部で焦点を結べなくなる。このため、スクライブライン上の金属のある箇所のみ昇華・蒸発しない、又は、改質されない、或いは、多少は昇華・蒸発・改質されるにしても、レーザーダイシングの断面形状が最適な条件から大きく外れたような形状になってしまう。

通常、ダイシングストリート内に配置されるアライメントパターン（金属アライメントパターンを含む）は、スクライブラインが形成される線上（多くの場合、ダイシングストリートの長手方向に沿う中心線上）に配置される。レーザーダインシング時は、ダイシングストリートの長手方向に沿う中心線を狙ってレーザー光を照射し、スクライブラインを形成する。つまり、ダイシングストリート内にアライメントパターンが配置されている半導体ウェハには少なからず、レーザーを反射し、昇華・蒸発もしくは改質されない、或いは、多少は昇華・蒸発・改質されるにしても、レーザーダイシングの断面形状が最適な条件から大きく外れたような形状になってしまう部分がある。

このように半導体ウェハ表面に十分な昇華・蒸発が起こってない、又は半導体ウェハ内部に十分に改質されていない部分が存在すると、そこを基点として、実際のブレーキング（即ち、切断）ラインがスクライブラインから外れて半導体装置が割れて壊れてしまい、レーザーダイシングの収率が低下してしまうおそれがあった。つまり、半導体ウェハが予定していない位置で切断され、半導体装置に割れ・欠けが生じてしまうおそれがあった。

ここで、上記のブレーキングによる半導体装置の割れ・欠けを防ぐには、ダイシングストリート内にアライメントパターンを配置しない方法、もしくは、ダイシングソーを使用してダイシングする方法が考えられる。しかしながら、ダイシングストリート内にアライメントパターンを配置しない方法では、該アライメントパターンを特許文献１のように半導体装置パターン内に配置することになる。この方法は、アライメントパターンが半導体装置パターンの一部面積を占有することになるため、半導体ウェハの表面において半導体装置パターンが実際に占める占有面積が低下し、半導体ウェハの面積効率（即ち、半導体ウェハ一枚から得られる半導体装置の数）が低下してしまう。

そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、面積効率の低下を抑えつつ、レーザーダイシングの収率向上を可能とした半導体ウェハ及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体ウェハは、基板の一方の面側に設けられ、第１の軸方向と、この第１の軸方向と平面視で直交する第２の軸方向とにそれぞれ並ぶ複数の半導体装置パターンと、基板の一方の面側に設けられ、複数の半導体装置パターンの各々を平面視で囲むダイシングストリートと、ダイシングストリート上に設けられ、平面視で互いに離れて配置された複数の金属ユニットを有する金属アライメントパターンと、を備え、ダイシングストリートのうち、第１の軸方向に延設された第１のダイシングストリートと、第２の軸方向に延設された第２のダイシングストリートの各幅はそれぞれ１５μｍ以上２００μｍ以下であり、複数の金属ユニットは、第１のダイシングストリートの第１の軸方向に沿う第１の中心線及び第２のダイシングストリートの第２の軸方向に沿う第２の中心線からそれぞれ１．５μｍ以上離れていることを要旨とする。

本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、上記の半導体ウェハを用意する工程と、半導体ウェハの第１のダイシングストリートの第１の中心線と重なる領域にレーザー光を照射して、第１のレーザーダイシングラインを形成する工程と、半導体ウェハの第２のダイシングストリートの第２の中心線と重なる領域にレーザー光を照射して、第２のレーザーダイシングラインを形成する工程と、第１のレーザーダイシングラインと第２のレーザーダイシングラインとに沿って半導体ウェハをブレーキングする工程と、を含むことを要旨とする。

本発明の一態様によれば、半導体ウェハの面積効率の低下を抑えつつ、レーザーダイシングの収率向上が可能である。

第１実施形態に係る半導体ウェハ１００の構成例を示す平面模式図である。 半導体ウェハ１００の一部を拡大した平面模式図である。 半導体ウェハ１００の一部をさらに拡大した平面模式図である。 第１実施形態に係る半導体装置１５０の製造方法を示す平面模式図である。 第１実施形態に係る半導体装置１５０の製造方法を示す平面模式図である。 第２の実施形態に係る半導体ウェハ２００の一部を拡大した平面模式図である。 第３の実施形態に係る半導体ウェハ３００の第１、第２の金属アライメントパターン３３０、３４０及びその周辺を拡大した平面模式図である。 半導体ウェハ３００の変形例を示す平面模式図である。 実施例に係る半導体装置５００の製造工程を示す断面模式図である。 実施例に係る半導体装置５００の製造工程を示す断面模式図である。 図９（ｂ）を平面視したときの模式図である。 図９（ｃ）を平面視したときの模式図である。 図９（ｄ）を平面視したときの模式図である。 図１０（ａ）を平面視したときの模式図である。 図１０（ｂ）を平面視したときの模式図である。 図１０（ｃ）を平面視したときの模式図である。 得られた半導体装置５００の構成例を示す平面模式図である。 比較例を示す平面模式図である。 比較例を示す平面模式図である。 比較例を示す平面模式図である。

以下、本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明する。
＜全体構成＞
［半導体ウェハ］
本実施形態に係る半導体ウェハは、基板の一方の面（例えば、表面）側に設けられ、第１の軸（例えば、Ｘ軸）方向と、この第１の軸方向と平面視で直交する第２の軸（例えば、Ｙ軸）方向とにそれぞれ並ぶ複数の半導体装置パターンと、基板の一方の面側に設けられ、複数の半導体装置パターンの各々を平面視で囲むダイシングストリートと、ダイシングストリート上に設けられ、平面視で互いに離れて配置された複数の金属ユニットを有する金属アライメントパターンと、を備える。ダイシングストリートのうち、第１の軸方向に延設された第１のダイシングストリートと、第２の軸方向に延設された第２のダイシングストリートの各幅はそれぞれ１５μｍ以上２００μｍ以下である。また、複数の金属ユニットは、第１のダイシングストリートの第１の軸方向に沿う第１の中心線及び第２のダイシングストリートの第２の軸方向に沿う第２の中心線からそれぞれ１．５μｍ以上離れている。また、複数の金属ユニットは、例えば、第１の中心線又は第２の中心線を軸に線対称に配置されていてもよい。さらに、複数の金属ユニットは、互いに３μｍ以上１００μｍ以下離れていてもよい。

これにより、レーザーダイシングによって形成されるレーザーダイシングラインが均一に形成され、半導体ウェハの面積効率の低減を抑制しながら、レーザーダイシング時のブレーキング収率の低減も抑制することが可能になる。
本実施形態に係る半導体ウェハでは、金属アライメントパターンが有する金属ユニットとレーザーダイシングラインとが干渉しないように、金属アライメントパターンを設計することが重要である。仮に、金属ユニットとレーザーダイシングラインとが干渉する部分が発生すれば、干渉した部分で金属ユニットによるレーザーの反射が発生し、基板の内部が十分に改質されず、ブレーキングを阻害する可能性がある。

この点を考慮し、本実施形態に係る半導体ウェハでは、金属アライメントパターンが有する複数の金属ユニットの隣り合う金属ユニットの間隔は、レーザーダイシングラインの幅よりも大きくなるように設計されている。レーザーダイシングラインの幅は、１μｍ以下にすることが可能である。レーザーリフトオフ時の合わせ精度も考慮すると、金属アライメントパターンの隣り合う金属ユニットの間隔は、少なくとも３μｍ以上であることが好ましい。

一方、金属アライメントパターンはダイシングストリート内に配置されるため、金属アライメントパターンが大きいとダイシングストリートも大きく設計する必要があり、面積効率を低下させてしまう。そのため、極力小さいが目視でマスク合わせしやすい大きさである必要があり、金属アライメントパターンの隣り合う金属ユニットの間隔は１００μｍ以下にすることが好ましい。同様に、ダイシングストリートの幅も面積効率の観点から小さい方が良いが、ブレーキング時のマージンと目視でのマスク合わせの作業性を考慮して、ダイシングストリート幅は１５μｍ以上２００μｍ以下にするのが好ましい。

［半導体装置の製造方法］
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、本実施形態に係る半導体ウェハを用意する工程と、半導体ウェハの第１のダイシングストリートの第１の中心線と重なる領域にレーザー光を照射して、第１のレーザーダイシングラインを形成する工程と、半導体ウェハの第２のダイシングストリートの第２の中心線と重なる領域にレーザー光を照射して、第２のレーザーダイシングラインを形成する工程と、第１のレーザーダイシングラインと第２のレーザーダイシングラインとに沿って半導体ウェハをブレーキングする工程と、を含む。これにより、本実施形態に係る半導体ウェハが個片化されて、本実施形態に係る半導体装置を得ることができる。

［半導体装置］
本実施形態に係る半導体装置は、上述したように、本実施形態に係る半導体ウェハにおいて、ダイシングストリート内に形成したレーザーダイシングラインをブレーキングすることによって得られる半導体装置である。この半導体装置は、この半導体装置を平面視したときのエッジ（即ち、基板の外周部の縁）から少なくとも１．５μｍ以上離れた場所に、金属ユニットを有する。

即ち、本実施形態に係る半導体装置では、ダイシングストリートのうち、第１の軸方向に延びる第１のダイシングストリートと、この第１の軸方向と平面視で直交する第２の軸方向に延びる第２のダイシングストリートの各幅はそれぞれ、ブレーキング前の半分の長さである７．５μｍ以上１００μｍ以下となっている。また、金属ユニットは、半導体装置を平面視したときのエッジから１．５μｍ以上離れた場所に位置する。

半導体装置を平面視したときのエッジは、基板の外周部を断面視したときの形状（以下、断面形状）が順テーパー形状の場合は基板の底面（半導体装置パターンが形成されていない面）側の縁辺となり、基板の外周部の断面形状が逆テーパー形状の場合は基板の上面（半導体装置パターンが形成された面）側の縁辺となる。なお、エッジと金属ユニットとの距離は、平面視で互いを結ぶ最短距離にて定義される。

（半導体装置パターン）
本実施形態に係る半導体ウェハ及び半導体装置において、半導体装置パターンとは、半導体装置として機能するためのパターンが形成された領域を意味する。本実施形態に係る半導体ウェハにおいて、半導体装置パターンは、平面視で全体が碁盤目状を成すように配置されており、基板面に平行な第１の軸又は基板面に平行で第１の軸に直交する（即ち、垂直な）第２の軸方向に延設した幅が１５μｍ以上２００μｍ以下のダイシングストリートで囲まれている。

半導体装置パターンの具体例としては、発光素子や受光素子、ＭＥＭＳなどが挙げられるがこの限りではない。特に、マスクアライナーなどフォトマスクと半導体ウェハとの位置合わせを人間の目で行う露光装置を使用して作製され、かつ、基板が高硬度のためレーザーダイシングにより個片化して得られるような窒化物半導体の発光素子や受光素子では、特に好ましい。

（金属アライメントパターン）
本実施形態に係る半導体ウェハ及び半導体装置において、金属アライメントパターンとは、金属材料で形成されたフォトリソグラフィーの位置合わせ用のパターンを意味する。本実施形態に係る半導体ウェハにおいて、金属アライメントパターンは、ダイシングストリート内に例えば複数配置されている。また、複数の金属アライメントパターンの各々は、任意のダイシングストリートの中心軸に対して線対称かつ３μｍ以上１００μｍ以下離れて配置された、複数の金属ユニットを有する。金属ユニットは複数（２個以上）であれば特に制限されない。

複数の金属ユニットを有する金属アライメントパターンは、半導体ウェハとフォトマスクとを位置合わせする際に、半導体ウェハとフォトマスクとの間のずれであって、半導体ウェハ平面内のＸ軸方向及びＹ軸方向のずれを補正できるパターンであることが好ましい。金属アライメントパターンを効率的に見つける観点から、１つの金属アライメントパターンは、４つ以上の金属ユニットを有することが好ましい。また、金属ユニットはダイシングストリートの交差部（即ち、第１のダイシングストリートと第２のダイシングストリートとの交差部）に形成されていてもよいし、交差部以外に形成されていてもよい。また、金属ユニットの形状は特に制限されないが、一例としては平面形状が三角形状や四角形状であってもよいし、Ｌ字型（およびその回転形状）であってもよい。別々の工程において、金属アライメントパターンを複数形成する必要がある場合は、これらの金属アライメントパターンをダイシングストリートの幅を広げることなく近傍に形成しやすくする観点から、平面形状はＬ字型であることが好ましい場合がある。

金属ユニットを構成する物質としては、金属材料であれば特に制限されず、例えばＡｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｔａ及びそれらの積層体、又はそれらのうちの一以上を含む合金が挙げられるがこの限りではない。製造効率の観点から、金属ユニットは、半導体装置パターンの金属電極形成工程において、金属電極と同時に形成されることが好ましい。この場合、半導体装置パターンの金属電極形成用のマスクパターンのうち、ダイシングストリートに対応する領域内に金属ユニット形成用のパターンを設けることで、金属電極と金属ユニットとを同時に形成することが可能になる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態をより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体ウェハ１００の構成例を示す平面模式図である。図１は、半導体ウェハ１００の全体の平面模式図であり、基板１に設けられた半導体装置パターン１０が碁盤目状に配置されていることが理解される。
図２は、図１に示した半導体ウェハ１００の一部を拡大した平面模式図である。図２から、半導体装置パターン１０は、ダイシングストリート２０で囲まれていることが理解される。ダイシングストリート２０は、基板１の表面に平行なＸ軸方向（即ち、紙面横方向）に延設された第１のダイシングストリート２１と、基板１の表面に平行かつＸ軸に垂直なＹ軸方向（即ち、紙面縦方向）に延設された第２のダイシングストリート２２とを有する。複数の半導体装置パターン１０の各々は、これら第１のダイシングストリート２１と第２のダイシングストリート２２とで囲まれている。また、図２から、金属アライメントパターン３０がダイシングストリート２０内に配置されていることが理解される。

図３は、図２に示した半導体ウェハ１００の一部をさらに拡大した平面模式図である。
図３に示すように、ダイシングストリート２０は、第１のダイシングストリート２１と第２のダイシングストリート２２とが交わる領域（以下、交差領域）２３を有する。この交差領域２３に金属アライメントパターン３０が設けられている。また、複数の金属アライメントパターン３０の各々は、例えば４つの金属ユニット３１〜３４を有する。

図３から、金属ユニット３１〜３４は、ダイシングストリート２０の各中心線に対してそれぞれ線対称となる位置に配置されていることが理解される。第１の実施形態においては、Ｘ軸方向に延設された第１のダイシングストリート２１の第１の中心線４１に対して、金属ユニット３１、３２と、金属ユニット３４、３３とがそれぞれ線対称に配置されている。また、Ｙ軸方向に延設された第２のダイシングストリート２２の第２の中心線４２に対して、金属ユニット３１、３４と、金属ユニット３２、３３とがそれぞれ線対称に配置されている。

この半導体ウェハ１００に、ダイシングストリート２０の各中心線に沿ってレーザーダイシングを行うことにより、金属アライメントパターン３０によるレーザー光の吸収や反射を生じさせずに、均一なレーザーダイシングラインを形成できる。このため、半導体ウェハの面積効率の低減を抑制しながら、レーザーダイシングの収率の低下も抑えることが可能になる。

図３に示すように、第１のダイシングストリート２１の幅をＷ１とし、第２のダイシングストリート２２の幅をＷ２としたとき、１５μｍ≦Ｗ１≦２００μｍ、１５μｍ≦Ｗ２≦２００μｍである。また、金属ユニット３１と第１の中心線４１との間の距離をｄ１とし、金属ユニット３１と第２の中心線４２との間の距離をｄ２としたとき、ｄ１≧１．５μｍ、ｄ２≧１．５μｍである。金属ユニット３２〜３４についても、金属ユニット３１の場合と同様であり、第１の中心線４１、第２の中心線４２からそれぞれ１．５μｍ以上離れている。

また、Ｘ軸方向で隣り合う金属ユニット３１、３４の間隔（即ち、離間距離）をｄ３、Ｙ軸方向で隣り合う金属ユニット３１、３２の間隔をｄ４としたとき、ｄ３≧３μｍ、ｄ４≧３μｍである。Ｘ軸方向で隣り合う金属ユニット３２、３３の間隔、Ｙ軸方向で隣り合う金属ユニット３３、３４の間隔についても、金属ユニット３１、３４、金属ユニット３１、３２の場合と同様であり、それぞれ３μｍ以上である。

なお、図１〜図３に示した第１実施形態では、金属アライメントパターン３０がダイシングストリート２０の交差領域２３に配置されている場合について説明した。しかしながら、本発明において、金属アライメントパターン３０の配置位置はダイシングストリート２０内であればどこでも良い。また、金属アライメントパターン３０が配置される個数も、金属アライメントパターン３０を探す作業性に問題がなければ、必ずしも全ての交差領域２３に配置する必要はない。一部の交差領域２３にのみ、金属アライメントパターン３０を配置するようにしてもよい。

次に、図１〜図３に示した半導体ウェハ１００から半導体装置１５０を得るための工程について説明する。
図４及び図５は、第１実施形態に係る半導体装置１５０の製造方法を示す平面模式図である。まず、図１〜３に示した半導体ウェハ１００を用意する。次に、半導体ウェハ１００の第１のダイシングストリート２１の第１の中心線と重なる領域及び、第２のダイシングストリート２２の第２の中心線と重なる領域にそれぞれレーザー光を照射（即ち、レーザーダイシングする）。これにより、図４に示すように、第１のダイシングストリート２１に第１のレーザーダイシングライン（スクライブライン）５１を形成し、第２のダイシングストリート２２に第２のレーザーダイシングライン（スクライブライン）５２を形成する。そして、第１のレーザーダイシングライン５１及び第２のレーザーダイシングライン５２に沿って半導体ウェハ１００をブレーキングする。これにより、半導体ウェハ１００が個片化されて、図５に示すように半導体装置１５０を得ることができる。

この半導体装置１５０は、改質の深さや幅等が均一なレーザーダイシングライン５１、５２に沿って半導体ウェハ１００をブレーキングすることで得られる。半導体ウェハ１００を予定した位置で切断することができるため、予定していない位置の切断面に金属ゴミが付着することによりリーク電流が発生したり、予定していない位置で動作層が分断されることによりデバイスの特性不良が発生したり、予定していない位置で切断面が露出することにより腐食が発生したりすることを防ぐことができる。従って、半導体装置の信頼性のばらつきや、性能のばらつきを小さくすることができる。

なお、図示しないが、半導体装置パターンの形成工程において形成される非金属アライメントパターンについては、その形成場所は特に制限されない。例えば、非金属アライメントパターンはダイシングストリートの中心線上に形成されていてもよい。その理由は、非金属アライメントパターンは、金属アライメントパターンと比べて、レーザー光の反射が少ないからである。

＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２の実施形態に係る半導体ウェハ２００の一部を拡大した平面模式図である。図６に示すように、第２の実施形態に係る半導体ウェハ２００では、金属アライメントパターン２３０が、ダイシングストリート２０の交差領域２３以外の領域に形成されている点で第１実施形態に係る半導体ウェハ１００とは異なる。また、複数の金属アライメントパターン２３０の各々は、４個ではなく、２個の金属ユニット２３１、２３２を有する点で第１実施形態に係る半導体ウェハ１００とは異なる。第１のダイシングストリート２１上に設けられた金属アライメントパターン２３０では、金属ユニット２３１、２３２は第１の中心線４１を軸に線対称に配置されている。第２のダイシングストリート２２上に設けられた金属アライメントパターン２３０では、金属ユニット２３１、２３２は第２の中心線４２を軸に線対称に配置されている。それ以外の構成については、第２実施形態は、第１実施形態において説明したとおりである。

ダイシングストリート２０の交差領域２３に金属電極形成工程より前の工程で形成された他のアライメントパターンが多数形成されている場合は、アライメントパターンの重複を避けて金属アライメントパターン２３０を形成することが可能であるため、第２実施形態が好ましい場合がある。

＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３の実施形態に係る半導体ウェハ３００の第１、第２の金属アライメントパターン３３０、３４０及びその周辺を拡大した平面模式図である。
図７に示すように、第３の実施形態に係る半導体ウェハ３００では、第１の金属アライメントパターン３３０、第２の金属アライメントパターン３４０の２つが形成されており、第１、第２の金属アライメントパターン３３０、３４０は、平面形状がＬ字型（およびその回転形状）の金属ユニット３３１〜３３４、３４１〜３４４をそれぞれ有する点で第１実施形態とは異なる。図８は、半導体ウェハ３００の変形例を示す平面模式図である。図８においては、第２の金属アライメントパターン３４０が有する金属ユニット３４１〜３４４の平面形状が四角形状である点で、図７とは異なる。その他の構成は、図７と同じである。

半導体装置パターンを形成する際の電極材料を異なるものにするために、複数回の金属電極形成工程が必要な場合、金属アライメントパターンの形成も複数回必要になる。このように金属アライメントパターンを複数回形成する場合は、図７、図８に示すように金属ユニットをＬ字型にすることにより、ダイシングストリートの幅を広げることなく金属アライメントパターンを形成することができるため好ましい。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態によれば、半導体装置パターンを取り囲むダイシングストリート内に金属アライメントパターンが配置されるが、金属アライメントパターンが有する金属ユニットは、ダイシングストリートの延設方向に沿う中心線から１．５μｍ以上離れている。これにより、金属アライメントパターンにかからないようにダイシングストリートにレーザー光を照射することができ、金属ユニットによるレーザー光の反射を防ぐことができるので、レーザーダイシングラインに昇華・蒸発や改質が十分でない部分が残ることを防ぐことができる。

これにより、不十分な昇華・蒸発や改質部を基点として、実際のブレーキングラインがスクライブラインから外れて半導体装置が割れて壊れてしまい、レーザーダイシングの収率の低下を抑えることができる。
また、アライメントパターン（金属アライメントパターンを含む）はダイシングストリート内に配置される。これにより、半導体ウェハの面積効率（即ち、半導体ウェハ一枚から得られる半導体装置の数）の低下を抑えることができる。

なお、ダイシングソーを使用する方法では、半導体ウェハがサファイア基板など硬い基板の場合、ダイシングスピードを上げることができないため生産性が低い。また、ダイシングソーの切削に伴う半導体装置への機械的ダメージも懸念される。本実施形態では、ダイシングソーを用いないため、半導体ウェハがサファイア基板の場合でも、生産性の低下を抑えることができ、上記した機械的ダメージの懸念も小さくて済む。

サファイア基板上の窒化物半導体薄膜を用いた発光ダイオードを例に、本発明の実施例を図９〜図１７を参照しつつ説明する。なお、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
図９（ａ）〜図１０（ｃ）は、本発明の実施例に係る半導体装置５００の製造工程を示す断面模式図である。また、図１１〜図１７は、実施例に係る半導体装置５００の製造工程において、金属アライメントパターンを重ね合わせた状態を示す平面模式図である。

まず、図９（ａ）に示すように、サファイア基板４１０上に積層体４２０を形成した。この積層体４２０は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて形成された積層体であって、窒化物半導体薄膜からなる積層体である。この積層体４２０は、ＡｌＮバッファ層（図示せず）、ｎ型ＡｌＧａＮ層４２１、ＡｌＧａＮ発光層４２２、ｐ型ＧａＮ層４２３、ｐ＋型ＧａＮコンタクト層（図示せず）を順次成膜して形成した。以降、サファイア基板４１０上に、ＬＥＤ構造である積層体４２０を形成した基板全体をＬＥＤ基板４３０と称する。
上述のように、本実施例では基板としてサファイア基板を用いたが、例えばＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ、Ｇａ_２Ｏ_３、ＭｇＡｌＯ_２、ＺｎＯなどを基板に採用することも可能である。

次に、ＬＥＤ基板４３０上に公知のパターニング技術を用いてレジストでパターンを形成し、その後、レジストパターンをマスクにＬＥＤ基板４３０をエッチングして、ＬＥＤ基板４３０にメサ構造部４４０を形成した。その後、公知の剥離技術でレジストパターンを剥離し、図９（ｂ）の構造を得た。この工程では、塩素をエッチングガスとして用いて、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）でｎ型ＡｌＧａＮ層４２１が露出するまでエッチングを行った。図９（ｂ）を平面視したときの模式図が図１１である。

図１１に示すように、ＬＥＤ基板４３０において、第１のダイシングストリート４６１と第２のダイシングストリート４６２とが平面視で交差する交差領域４６３には、次の工程の位置合わせ用のアライメントパターン５１０（エッチングされずに残された領域）が形成されている。なお、図１１〜図１３の各点線部は、出来上がりの半導体パターン形状をイメージしやすいように、この工程では形成されないが、最終的にできあがる半導体パターンの形状を示している。

その後、公知のパターニング技術、及び蒸着、リフトオフ技術を用いて、図９（ｃ）に示すように、メサ構造部４４０以外の領域で露出しているｎ型ＡｌＧａＮ層３２２の所望の領域上に第１の電極４５０を形成する。図９（ｃ）を平面視したときの模式図が図１２である。
この第１の電極４５０は、蒸着及びリフトオフ技術を用いて形成された電極であって、下から上に向かって、Ｔｉ層、Ａｌ層、Ｔｉ層、Ａｕ層の順に積層され形成された電極である。その後、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）により、基板全体を７５０℃でアニールし、ｎ型オーミックコンタクトを実現する。ｎ型電極形成工程後のアライメントパターンが、図１２に示す第１の金属アライメントパターン５２０である。図１２に示すように、ダイシングストリート４６０の交差領域４６３にＬ字型の金属ユニット５２１〜５２４を有する第１の金属アライメントパターン５２０が形成されている。

その後、第１の金属アライメントパターン５２０を用いて位置合わせを行いながら、公知のパターニング技術、及び蒸着、リフトオフ技術を用いて、図９（ｄ）に示すように、ｐ型ＧａＮ層４２３の所望の領域上に第２の電極４７０を形成する。図９（ｄ）を平面視したときの模式図が図１３である。第２の電極４７０は、下から上に向かってＮｉ層、Ａｕ層の順に積層された電極である。その後、酸素雰囲気下でＲＴＡにより、基板全体を６００℃でアニールし、ｐ型オーミックコンタクトを実現する。ｐ型電極形成工程後のアライメントパターンが、図１３に示すように、ダイシングストリート４６０の交差領域に四角形状の金属ユニット５３１〜５３４を有する第２の金属アライメントパターン５３０が形成されている。第２の金属アライメントパターン５３０は、以降の工程において、第１の電極４５０及び第２の電極４７０上に電極パッド（図示せず）を形成するときの位置合わせ用のパターンとして用いることができる。

続いて、ＬＥＤ基板４３０上にＳｉＯ_２からなる保護膜４７１を成膜後、公知のパターニング技術を用いてレジストでパターンを形成し、その後、レジストパターンをマスクに保護膜４７１をドライエッチングする。これにより、図１０（ａ）に示すように、第１の電極４５０及び第２の電極４７０上に開口部を形成すると共に、ダイシングストリート４６０を画定する。ドライエッチング後に、公知の剥離技術でレジストを剥離する。図１０（ａ）を平面視したときの模式図が図１４である。上述のように、本実施例では保護膜４７１としてＳｉＯ_２を用いたが、例えばＳｉＮを採用することも可能である。

その後、図１０（ｂ）に示すように、レーザーダイシングによりダイシングストリート４６０の半導体層を改質して、Ｘ軸方向に延設された第１のレーザーダイシングライン４８１と、Ｙ軸方向に延設された第２のレーザーダイシングライン４８２とを形成する。図１０（ｂ）を平面視したときの模式図が図１５である。

次に、図１０（ｃ）に示すように、ＬＥＤ基板４３０を第１、第２のレーザーダイシングライン４８１、４８２に沿って個片化する。この個片化は、図示しないブレーキング装置を用いて行う。図１０（ｃ）を平面視したときの模式図が図１６である。図１６において、符号４９１はＸ軸方向の第１のブレーキングラインを示し、符号４９２はＹ軸方向の第２のブレーキングラインを示している。以上の工程を経て、図１７に示すように、発光ダイオードを有する半導体装置５００を得ることができる。

図１５に示したように、第１、第２のレーザーダイシングライン４８１、４８２と、第１、第２の金属アライメントパターンの各金属ユニット５２１〜５２４、５３１〜５３４がそれぞれ干渉しないように半導体ウェハを作成するため、レーザーダイシング時のレーザー光を遮る構造物がなく、第１、第２のレーザーダイシングライン４８１、４８２に沿ったブレーキングが可能となり、レーザーダイシングの収率（結果的に、半導体装置の収率）が向上する。

また、ダイシングストリート４６０内にアライメントパターン５１０及び第１、第２の金属アライメントパターン５２０、５３０を配置できるので、半導体ウェハ一枚当たりの半導体装置の取り数も最大化できる。

＜比較例＞
次に、本発明の比較例について説明する。この比較例は、金属アライメントパターンの形状が実施例と異なる以外は、実施例と同様の製造方法で半導体ウェハ及び半導体装置を得た。
図１８〜図２０は、比較例に係る半導体装置の製造工程において、金属アライメントパターンを重ね合わせた状態を示す平面模式図である
図１８はｎ電極形成工程後、図１９はｐ電極形成工程後の平面模式図である。アライメントパターン５１０、第１の金属アライメントパターン６２０、第２の金属アライメントパターン６３０は各々がダイシングストリート４６０の各中心線上に配置されている。また、図２０はレーザーダイシング工程後の平面模式図である。図２０の符号６４０はレーザーダイシングライン、符号６４１は未改質部を示している。

比較例では、第１、第２の金属アライメントパターン６２０、６３０がダイシングストリート６２０の各中心線上に形成されている。このため、レーザーダイシング時のレーザー光が金属で反射され、レーザー光が反射した部分では半導体ウェハの内部を改質できない。そのため、未改質部を基点にブレーキングラインが逸れ、半導体装置の割れ・欠けを誘発する可能性があり、その結果、レーザーダイシングの収率が低下する可能性がある。

＜その他＞
本発明は、以上に記載した各実施形態や実施例に限定されるものではない。当業者の知識に基づいて各実施形態や実施例に設計の変更等を加えてもよく、また、各実施形態や実施例を任意に組み合わせてもよく、そのような変更が加えられた態様も本発明の範囲に含まれる。

１ 基板
１０ 半導体装置パターン
２０、４６０ ダイシングストリート
２１、４６１ 第１のダイシングストリート
２２、４６２ 第２のダイシングストリート
２３、４６３ 交差領域
３０、２３０ 金属アライメントパターン
３１〜３４、２３１、２３２、３３１〜３３４、３４１〜３４４ 金属ユニット
４１ 第１の中心線
４２ 第２の中心線
５１、４８１ 第１のレーザーダイシングライン
５２、４８２ 第２のレーザーダイシングライン
１００、２００、３００ 半導体ウェハ
１５０、５００ 半導体装置
３３０、５２０ 第１の金属アライメントパターン
３４０、５３０ 第２の金属アライメントパターン
４１０ サファイア基板
４２０ 積層体
４２１ ｎ型ＡｌＧａＮ層
４２２ ＡｌＧａＮ発光層
４２３ ｐ型ＧａＮ層
４３０ ＬＥＤ基板
４４０ メサ構造部
４５０ 第１の電極
４７０ 第２の電極
４７１ 保護膜
４９１ 第１のブレーキングライン
４９２ 第２のブレーキングライン
５００ 半導体装置
５１０ アライメントパターン

Claims (4)

1. 基板の一方の面側に設けられ、第１の軸方向と、該第１の軸方向と平面視で直交する第２の軸方向とにそれぞれ並ぶ複数の半導体装置パターンと、
   前記基板の一方の面側に設けられ、前記複数の半導体装置パターンの各々を平面視で囲むダイシングストリートと、
   前記ダイシングストリート上に設けられ、平面視で互いに離れて配置された複数の金属ユニットを有する金属アライメントパターンと、を備え、
   前記ダイシングストリートのうち、前記第１の軸方向に延設された第１のダイシングストリートと、前記第２の軸方向に延設された第２のダイシングストリートの各幅はそれぞれ１５μｍ以上２００μｍ以下であり、
   前記複数の金属ユニットは、前記第１のダイシングストリートの前記第１の軸方向に沿う第１の中心線及び前記第２のダイシングストリートの前記第２の軸方向に沿う第２の中心線からそれぞれ１．５μｍ以上離れている半導体ウェハ。
2. 前記複数の金属ユニットは、前記第１の中心線又は前記第２の中心線を軸に線対称に配置されている請求項１に記載の半導体ウェハ。
3. 前記複数の金属ユニットは、互いに３μｍ以上１００μｍ以下離れている請求項１又は請求項２に記載の半導体ウェハ。
4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の半導体ウェハを用意する工程と、
   前記半導体ウェハの前記第１のダイシングストリートの前記第１の中心線と重なる領域にレーザー光を照射して、第１のレーザーダイシングラインを形成する工程と、
   前記半導体ウェハの前記第２のダイシングストリートの前記第２の中心線と重なる領域にレーザー光を照射して、第２のレーザーダイシングラインを形成する工程と、
   前記第１のレーザーダイシングラインと前記第２のレーザーダイシングラインとに沿って前記半導体ウェハをブレーキングする工程と、を含む半導体装置の製造方法。

Images