JP2016111086A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の同一の平面形状になるように半導体ウェハからチップ分割された半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which chips are divided from a semiconductor wafer so as to have a plurality of identical planar shapes.
従来より、半導体チップの平面形状を円に近い形成にすることで半導体チップに発生する熱応力の影響を低減することができる構造が、例えば特許文献1で提案されている。半導体チップは、同一の平面形状になるように半導体ウェハからチップ分割されることにより得られる。 Conventionally, for example, Patent Document 1 proposes a structure that can reduce the influence of thermal stress generated in a semiconductor chip by forming the planar shape of the semiconductor chip close to a circle. A semiconductor chip is obtained by dividing a chip from a semiconductor wafer so as to have the same planar shape.
しかしながら、上記従来の技術では、半導体ウェハを加工する際に、平面形状が多角形状の半導体チップをレイアウトするよりも平面形状が円形の半導体チップをレイアウトするほうが円形と円形との隙間が大きくなる。このため、半導体ウェハを加工して平面形状が円形の半導体チップを複数形成したときに半導体ウェハから捨てる部分が多くなってしまうという問題がある。 However, in the above conventional technique, when a semiconductor wafer is processed, a gap between a circle and a circle is larger when a semiconductor chip having a circular planar shape is laid out than when a semiconductor chip having a polygonal planar shape is laid out. For this reason, there is a problem that when a semiconductor wafer is processed to form a plurality of semiconductor chips having a circular planar shape, a lot of parts are discarded from the semiconductor wafer.
一方、平面形状が多角形状の半導体チップでは半導体ウェハを加工したときに捨てる部分は少なくなるものの、半導体チップに発生する熱応力が円形のものよりも大きくなってしまうという問題がある。 On the other hand, a semiconductor chip having a polygonal planar shape has a problem that although a portion discarded when a semiconductor wafer is processed is reduced, a thermal stress generated in the semiconductor chip becomes larger than a circular one.
本発明は上記点に鑑み、半導体ウェハから同一の平面形状の半導体チップが複数形成されたときに半導体ウェハから捨てる部分を少なくし、かつ、半導体チップに発生する熱応力の影響を小さくすることができる平面形状を備えた半導体装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention can reduce the portion discarded from a semiconductor wafer when a plurality of semiconductor chips having the same planar shape are formed from the semiconductor wafer, and reduce the influence of thermal stress generated on the semiconductor chip. An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a planar shape.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、複数の同一の平面形状になるように半導体ウェハ(20)からチップ分割された半導体チップ(11)を備えている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of semiconductor chips (11) divided from the semiconductor wafer (20) so as to have the same planar shape are provided.
そして、半導体チップ(11)は、平面形状として、一方の直線(15)と当該一方の直線(15)の隣の他方の直線(16)とで形成される内角が鈍角となるように各直線(15、16)を繋ぐ接続部(17)を6の倍数個有し、6の倍数個の接続部(17)のうちの少なくとも1つがR形状になっていることを特徴とする。 The semiconductor chip (11) has a planar shape such that an internal angle formed by one straight line (15) and the other straight line (16) adjacent to the one straight line (15) is an obtuse angle. It has a multiple of 6 connecting parts (17) connecting (15, 16), and at least one of the multiple connecting parts (17) of 6 has an R shape.
これによると、半導体チップ(11)は平面形状が概ね6の倍数の多角形として半導体ウェハ(20)にレイアウトされるので、平面形状が円形の場合よりも各半導体チップ(11)の隙間が小さくなるように半導体ウェハ(20)にレイアウトされる。したがって、半導体ウェハ(20)がチップ分割されるときに半導体ウェハ(20)から捨てる部分を少なくすることができる。 According to this, since the semiconductor chip (11) is laid out on the semiconductor wafer (20) as a polygon whose plane shape is approximately a multiple of 6, the gap between the semiconductor chips (11) is smaller than when the plane shape is circular. Is laid out on the semiconductor wafer (20). Accordingly, it is possible to reduce the portion discarded from the semiconductor wafer (20) when the semiconductor wafer (20) is divided into chips.
また、少なくとも1つの接続部(17)がR形状になっているので、当該R形状の接続部(17)に集中する応力が緩和される。したがって、当該R形状の接続部(17)が半導体チップ(11)に及ぼす熱応力の影響を小さくすることができる。 Moreover, since at least one connection part (17) is R-shaped, the stress concentrated on the R-shaped connection part (17) is relieved. Therefore, the influence of thermal stress on the semiconductor chip (11) by the R-shaped connecting portion (17) can be reduced.
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態では、半導体装置として、圧力を検出するように構成された圧力センサを例に説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a pressure sensor configured to detect pressure will be described as an example of a semiconductor device.
図1に示されるように、圧力センサ10は、半導体チップ11を備えて構成されている。半導体チップ11は、例えばSiウェハ等の半導体ウェハがダイシングされたことで半導体ウェハからチップ分割されたものである。
As shown in FIG. 1, the
半導体チップ11は、物理量として圧力を検出するためのセンシング部12を有するセンサチップである。センシング部12は、圧力の印加に応じて抵抗値が変化する複数のゲージ抵抗13を有して構成されている。各ゲージ抵抗13はブリッジ回路を構成するように各々が電気的に接続されている。各ゲージ抵抗13は、例えば半導体チップ11に形成された拡散抵抗である。
The
図示しないが、半導体チップ11は、圧力の印加によってたわむダイヤフラムが形成された金属ステムの当該ダイヤフラムの上に接合ガラスを介して固定される。そして、圧力がダイヤフラムを介して半導体チップ11に印加されるとピエゾ抵抗効果により各ゲージ抵抗13の抵抗値が変化する。したがって、ブリッジ回路は各ゲージ抵抗13の抵抗値の変化に基づいて圧力に応じた電圧値をセンサ信号として出力する。なお、半導体チップ11には当該センサ信号に増幅処理等を行う増幅回路が形成されていても良い。
Although not shown, the
また、半導体チップ11の一面14の平面形状は、概ね6角形をなしている。具体的には、一方の直線15と当該一方の直線15の隣の他方の直線16とで形成される内角が鈍角となるように接続部17が各直線15、16を繋いでいる。そして、各直線15、16及び接続部17の組が6組設けられている。なお、各直線15、16及び接続部17の組をカウントする際、一方の直線15を他方の直線16としたり、他方の直線16を一方の直線15としたりしている。これにより、半導体チップ11の平面形状は、接続部17を6箇所有する6角形状になっている。
Further, the planar shape of the one
さらに、本実施形態では、6箇所の全ての接続部17がR形状になっている。R形状とは、一方の直線15の延長線と他方の直線16の延長線とが交差することで構成された角部が面取りされて丸みを帯びた形状である。言い換えると、半導体チップ11の一方の側面と他方の側面との接続部分がR形状になっている。したがって、半導体チップ11の平面形状は6角形がベースになっているが、平面形状は全体的に円形に近づいた形状になっている。
Furthermore, in this embodiment, all the six
上記の平面形状を有する半導体チップ11は、1枚の半導体ウェハを加工することで製造することができる。具体的に、次のように半導体チップ11を製造する。まず、SiウェハやSiCウェハ等の半導体ウェハを用意する。そして、半導体ウェハのうち各半導体チップ11に対応する部分にセンシング部12や回路配線等の構造を半導体プロセスによって形成する。
The
続いて、図2に示されるように、複数の同一の平面形状になると共に各半導体チップ11の隙間が無いようにハニカム状に各半導体チップ11を半導体ウェハ20の上にレイアウトする。上述のように、半導体チップ11の平面形状は6角形状がベースになっているので、半導体ウェハ20に隙間無くレイアウトすることができる。つまり、半導体ウェハ20のうち各半導体チップ11に対応した部分にマスクを配置する。
Subsequently, as shown in FIG. 2, the
この後、プラズマダイシングによって半導体ウェハ20を複数の半導体チップ11にチップ分割する。プラズマダイシングとは、プラズマ化したガスが半導体ウェハ20のうちマスクから露出した部分に作用することで半導体ウェハ20の一部を化学的に除去する加工方法である。プラズマダイシングはプラズマエッチングとも言う。半導体ウェハ20がSiウェハの場合はSF6(6フッ化硫黄)等のガスを用いる。プラズマダイシングによる加工方法を採用することで、切削刃によるダイシングでは不可能な異形状のチップすなわち本実施形態に係る6角形状をベースとした平面形状の半導体チップ11を容易に形成することができる。
Thereafter, the
以上のようにして半導体ウェハ20から同一の平面形状を持った半導体チップ11が複数同時に形成される。
As described above, a plurality of
次に、半導体チップ11の接続部17をR形状としたことの効果について説明する。まず、R幅を定義する。図3に示されるように、一方の直線15の延長線と他方の直線16の延長線とが交差することで構成された第1角部18aの頂点と、当該第1角部18aの対角に位置する第2角部18bと、を仮想の直線で結ぶ。そして、当該仮想の直線のうち第1角部18aから接続部17までの長さをR幅と定義する。なお、図3ではセンシング部12を省略している。
Next, the effect of making the connecting
発明者らは、R幅と、センシング部12の出力変動差と、の関係について調べた。出力変動差とは、センシング部12に一定の圧力を印加しつつ、R幅を変化させたときのセンシング部12の出力すなわち電圧値の変化である。また、R幅と、ダイシングによって半導体ウェハ20から捨てる面積と、の関係を調べた。これらの関係はシミュレーションによって調べた。その結果を図4に示す。
The inventors investigated the relationship between the R width and the output fluctuation difference of the
図4に示されるように、R幅が0の場合は半導体チップ11の平面形状は六角形である。この場合はセンシング部12の出力変動差が最も大きくなる。そして、R幅が大きくなっていくことに伴って出力変動差は小さくなる。R幅が1の場合は半導体チップ11の平面形状は円形であり、この場合はセンシング部12の出力変動差が最も小さくなる。
As shown in FIG. 4, when the R width is 0, the planar shape of the
これは、半導体チップ11の接続部17のR形状の丸みが大きくなっていくことで、半導体チップ11に発生する熱応力の分布が同心円分布に近づくからである。つまり、R幅が大きくなることで半導体チップ11に発生する熱応力の影響が小さくなる。したがって、半導体チップ11の接続部17をR形状とすることで当該熱応力の影響を小さくすることができる。すなわち、熱応力に基づくセンシング部12の出力変動を低減することができる。
This is because the distribution of the thermal stress generated in the
また、R幅が1の場合、すなわち平面形状が円形の場合はダイシングで捨てる面積が最も多くなる。これは、隣り合う半導体チップ11の接続部17の隙間が最も大きくなるからである。そして、R幅が小さくなっていくことに伴って半導体ウェハ20から捨てる部分は少なくなる。これは、半導体ウェハ20において隣り合う半導体チップ11の接続部17の隙間が小さくなっていくからである。したがって、半導体チップ11の接続部17をR形状とすることで、半導体ウェハ20がチップ分割されるときに半導体ウェハ20から捨てる部分を少なくすることができる。
When the R width is 1, that is, when the planar shape is circular, the area discarded by dicing is the largest. This is because the gap between the connecting
以上の結果から、R幅を0.2以上、0.9以下の範囲とすれば、熱応力の影響を小さくしつつ、半導体ウェハ20から捨てる部分を少なくすることができる。コストを重視する場合はR幅を0.2に近づければ良い。一方、センシング部12の出力の精度を高くする場合はR幅を0.9に近づければ良い。
From the above results, if the R width is in the range of 0.2 or more and 0.9 or less, it is possible to reduce the portion discarded from the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、図5に示されるように、半導体チップ11の各接続部17の全てがR形状になっているのではなく、1つの接続部17aの形状が他の接続部17のR形状とは異なっている。すなわち、当該1つの接続部17aは2つの角部17bを有するように平面形状が設計されている。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, not all of the
したがって、本実施形態に係る半導体チップ11の平面形状は6角形をベースにしているが、6角形の角部に対応する5つの接続部17はR形状であり、1つの接続部17aは2つの角部17bを持つように設計されている。上述のように、半導体ウェハ20をチップ分割する際にはマスクを用いたプラズマダイシングが行われるので、マスクの設計次第で接続部17aの形状を自由に決めることができる。
Therefore, the planar shape of the
なお、1つの接続部17aに角部17bを1つもしくは複数形成したとしても角部17bのサイズはR形状の接続部17のサイズよりも小さいので、角部17bによる熱応力の影響は小さい。
Even if one or a plurality of
(他の実施形態)
上記各実施形態で示された半導体チップ11の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、半導体チップ11の平面形状は6角形がベースになっている必要は無く、例えば12角形や18角形等のように6の倍数の多角形がベースになっていても良い。すなわち、半導体チップ11は、接続部17を6の倍数個有する平面形状になっていれば良い。ここで、「6角形」とは全ての辺の長さが同じという正多角形の条件を満たす必要が無く、一対の辺の長さが他の一対の辺の長さよりも長くなった形状でも良い。
(Other embodiments)
The configuration of the
また、接続部17の全てがR形状になっている必要は無く、6の倍数個の接続部17のうちの少なくとも1つがR形状になっていれば良い。例えば、6角形を平面形状のベースとした場合、1つの接続部17をR形状とし、5つの接続部17aを角形状としても良い。また、4つの接続部17をR形状とし、2つの接続部17aを角形状としても良い。同様に、角形状とした接続部17aについては、角の部分が1つ形成されていても良いし、複数形成されていても良い。
Further, it is not necessary that all of the
上記各実施形態では、半導体ウェハ20はプラズマダイシングによってチップ分割されていたが、これはダイシングの一例である。例えば、レーザ光を用いたレーザダイシングによって半導体ウェハ20をチップ分割しても良い。
In each of the above embodiments, the
上記各実施形態では、半導体チップ11は圧力を検出するセンサチップとして構成されていたが、これは一例である。したがって、半導体チップ11は例えば加速度を検出するセンサチップとして構成されていても良い。また、半導体チップ11は、センサチップではなく増幅回路等の回路が形成された回路チップとして構成されていても良い。半導体チップ11が回路チップとして構成されている場合は回路が熱応力の影響を受けにくくなるというメリットがある。
In each said embodiment, although the
11 半導体チップ
15、16 直線
17 接続部
20 半導体ウェハ
Claims (6)
前記半導体チップ(11)は、前記平面形状として、一方の直線(15)と当該一方の直線(15)の隣の他方の直線(16)とで形成される内角が鈍角となるように前記各直線(15、16)を繋ぐ接続部(17)を6の倍数個有し、前記6の倍数個の接続部(17)のうちの少なくとも1つがR形状になっていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor chip (11) divided into chips from a semiconductor wafer (20) so as to have a plurality of identical planar shapes,
The semiconductor chip (11) has the planar shape such that an internal angle formed by one straight line (15) and the other straight line (16) adjacent to the one straight line (15) is an obtuse angle. A semiconductor having a plurality of connection parts (17) connecting the straight lines (15, 16), and at least one of the connection parts (17) of the multiples of 6 has an R shape. apparatus.
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