JP2016157872A - 半導体チップの生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの基板になるべく多くのチップを配置しながらも、これらチップを比較的簡易な工程で高精度に切断することが可能な半導体チップの生成方法を提供する。
【解決手段】ウエハー１０上において、複数の半導体チップ１１の短辺Ｌ２をウエハー１０の結晶方位に対して５°以内の傾きでレイアウトする。その後、レーザーステルスダイシング方式を用いて、個々の半導体チップ１１の長辺Ｌ１に沿った複数の第１のダイシングラインＡ２と短辺Ｌ２に沿った複数の第２のダイシングラインＢ３を形成する。
【選択図】図８

Description

本発明は、半導体チップの生成方法に関する。

半導体基板を切断して複数の半導体チップを生成するウエハーダイシングにおいては、ダイシング（切断）に伴う弊害を回避するための様々な工夫が提案されている。例えば特許文献１には、サファイア単結晶基板のＣ面を基板の表面としたとき、ウエハーダイシング時の切断面がサファイア単結晶基板のＭ面と等価な面のいずれとも交差するように個々のチップを配置する構成が開示されている。このような特許文献１によれば、サファイア単結晶基板を用いる場合であっても、個々のチップの切断面が基板表面に対して傾斜することを抑制し、逆方向電流を回避することができる。また、特許文献１によれば、個々のチップを平行四辺形で形成することにより、２つの切断面のＭ面に対する交差角の自由度を高める構成も開示されている。

特開２０１１−２４３７３０号公報

ところで、特許文献１のような従来法においては、個々のチップは長方形であれ平行四辺形であれ、縦横に行列を成すように格子状に配置されているのが一般であった。よって、これらを分離するための切断線は、互いに平行な複数の直線群と、これに交差する互いに平行な複数の直線群の組み合わせであり、切断工程は比較的簡易であった。

しかしながら、１つの基板からより多くのチップを生産しようとした場合、これらチップは行方向あるいは列方向に互いにずれて配置することが多い。このため、少なくとも一方向の切断線は非連続となり、ダイシング工程を複雑にし、生産性を低下させたり切断面の平滑性を損ねてしたりする場合があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものである。よってその目的とするところは、１つの基板になるべく多くのチップを配置しながらも、これらチップを比較的簡易な工程で高精度に切断することが可能な半導体チップの生成方法を提供することである。

そのために本発明は、１枚のウエハーから複数の半導体チップを生成する半導体チップの生成方法であって、前記ウエハーに前記複数の半導体チップをレイアウトする工程と、前記ウエハーに対しレーザー光を照射しながら移動させて前記ウエハー内に改質領域の層を形成する工程であって、前記改質領域の層によって、前記半導体チップの長辺に沿った複数の第１のダイシングラインと、該第１のダイシングラインよりも短く且つ多数であって前記半導体チップの短辺に沿った複数の第２のダイシングラインを形成するダイシングライン形成工程と、前記第１のダイシングラインおよび前記第２のダイシングラインに沿って前記ウエハーをブレーキングするブレーキング工程とを有し、前記第２のダイシングラインは前記ウエハーの結晶方位に対して傾きが５°以内であることを特徴とする半導体チップの生成方法である。

本発明によれば、タクトロスを抑制しつつ、１つのウエハーから長辺方向においても短辺方向においても精度よく切断された複数の半導体チップを生成することができる。

インクジェット記録ヘッド用のチップ２０の斜視図である。 ウエハーにおける複数の記録素子基板の一般的なレイアウト例を示す図である。 なるべく多くの記録素子基板を生成する場合のレイアウト例を示す図である。 レーザーステルスダイシング方式におけるレーザー光の照射状態を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、ダイシングラインの拡大図である。 ウエハーの結晶方位を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、結晶方位に依存する切断状態を説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）は、結晶方位と記録素子基板のレイアウトを示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、結晶方位と記録素子基板のレイアウトを示す図である。

図１は、本発明で生成するインクジェット記録ヘッド用のチップ２０の斜視図である。チップ２０は、例えばシリコン基板から成る記録素子基板１１（半導体チップ）に、吐出口形成部材１５が形成されている。記録素子基板１１には、複数のエネルギー発生素子１２と、これらエネルギー発生素子１２に電力を供給するための電気接続部１６が形成されている。エネルギー発生素子としては、発熱抵抗体や圧電体が挙げられる。一方、吐出口形成部材１５には、複数の吐出口１４と、これら吐出口１４のそれぞれにインクを導くためのインク供給路１３が形成されている。そして、個々のエネルギー発生素子１２と吐出口１４が１対１で対応するように、吐出口形成部材１５が記録素子基板１１に形成されることにより、インクジェット記録ヘッド用のチップ２０が構成される。このような構成のもと、画像データに従って個々のエネルギー発生素子１２に電圧が印加されると、エネルギー発生素子１２に接触するインクにエネルギーが与えられ、吐出口１４からインクが滴として吐出される仕組みになっている。記録素子基板１１は、長辺Ｌ１と短辺Ｌ２とを有する平行四辺形とする。

１枚のウエハー上にエネルギー発生素子１２や電気接続部１６がパターン形成され、吐出口形成部材１５が形成された後、これをダイシングすることにより、同時に複数のチップ２０が生成されるようになっている。

図２は、ウエハー１０上における複数の記録素子基板１１の一般的なレイアウト例を示す図である。平行四辺形の記録素子基板１１は、ノッチ３を基準としたＸＹ平面において、長辺Ｌ１がＹ軸に並行に、短辺Ｌ２がＹ軸に対しα＝５９°の傾きを有する直線Ｍに並行に、図のようにレイアウトされている。

このようなレイアウトの場合、Ｙ軸に平行なダイシングラインＡ１に沿ったダイシング（図２でいえば１０回のダイシング）によって個々の記録素子基板１１をＸ方向に分離することができる。また、直線Ｍに平行なダイシングラインＢ１に沿ったダイシング（図２でいえば９回のダイシング）によって個々の記録素子基板をＹ方向に分離することができる。いずれのダイシングラインも直線であるため、一般的なブレードダイシング方式を採用することが可能である。

図３は、個々の記録素子基板の向きは変えることなく、１つのウエハー１０からなるべく多くの記録素子基板１１を生成しようとした場合のレイアウト例を示す図である。でき個々の記録素子基板１１の向きは図２と等しく、長辺Ｌ１はＹ軸に沿って連続的に配列しているが、短辺Ｌ２については直線Ｍに沿って連続的に配列してはいない。

このようなレイアウトの場合、Ｙ軸に平行な第１のダイシングラインＡ２に沿ったダイシング（図３でいえば１９回のダイシング）によって個々の記録素子基板１１をＸ方向に分離することはできる。しかし、Ｙ方向に分離するための第２のダイシングラインＢ２は直線Ｍの方向に連続しておらず、ジグザグな経路になっている。このため、本発明では、ダイシングライン形成において、従来のブレードダイシング方式ではなく、レーザーステルスダイシング方式を採用する。

レーザーステルスダイシング方式とは、レーザー光を対物レンズ光学系で集光し、所定のダイシングラインに沿ってウエハーに照射し、ウエハー層の中に結晶強度が低い改質領域を形成した後、当該領域を起点としてウエハーを切断（ブレーキング）する方式である。ウエハーに対し非接触でダイシングラインを形成することができるので、ブレードダイシング方式に比べて、個々のチップ（記録素子基板１１）の形状やレイアウトの自由度を高めることができる。

図４は、レーザーステルスダイシング方式におけるレーザー光の照射状態を示す図である。吐出口形成部材１５をダイシングステージ１００に向けた状態で、ウエハー１０をダイシングステージ１００上に搭載し、その背面からダイシングテープ１０３を貼り付けてこれを固定する。そして、ウエハー１０内の所定の深さで集光されるようにしてレーザー光１０１を照射することにより、上記所定の深さに改質領域１０２を形成する。一方、ダイシングステージ１００は、レーザー光１０１の照射方向に対し垂直な面で移動可能になっている。そして、ダイシングステージ１００を所定速度で移動しながら所定の周期でレーザー光１０１を照射する照射走査を行うことにより、ウエハー内の所定の深さに、改質領域１０２が配列された改質領域の層１０４を形成することができる。

なお、このような改質領域の層１０４は、レーザー光１０１の焦点距離を異ならせた複数の照射走査によってウエハー内に複数形成することができる。そして、改質領域の層１０４の数を多くするほど、照射走査の回数は多くなるが、ブレーキングにおける効率性や切断の確実性を向上させることができる。この際、改質領域の層１０４の数は、ウエハー１０の厚みやレーザー光１０１の強度のほか様々な要因に応じて適切に調整することができる。ここでは、ウエハー１０の厚みは０．６２５ｍｍであるとし、図４では、２層目の改質領域１０２のための照射走査を行っている状態を示している。この改質領域の層によって、ダイシングラインを形成する。即ち、改質領域の層が、ダイシングラインとなる。

図５（ａ）および（ｂ）は、図３のようにレイアウトされた記録素子基板１１をＹ方向に分離するためのダイシングラインＢ２すなわちレーザー光１０１の照射経路を示す図である。ダイシングラインＢ２は直線Ｍに沿って連続しておらず、ジグザグな経路になっている。このため、レーザー光１０１の照射経路も、直線Ｍに平行な第１区間８と第１のダイシングラインＡ２に平行な第２区間９とが交互に配置されている。この際、例えば図５（ａ）のように、ジグザグな第２のダイシングラインＢ２を辿るようにレーザー光１０１の照射を行おうとすると、第１区間８と第２区間９とでダイシングステージ１００の移動速度が変化する。そして、改質領域１０２の配列ピッチが一様でなくなり、ウエハー１０を切断した後の切断面が不均一になる場合がある。

このため、第１区間８と第２区間９を異なる照射走査で照射する。具体的には、図５（ｂ）に示すように、個々の記録素子基板１１の短辺Ｌ２に沿った位置ごとにレーザー光１０１の照射走査を異ならせる。すなわち、図５（ｂ）の場合は、個々の記録素子基板１１を互いにＹ方向に切断するために、短辺Ｌ２（第２のダイシングラインＢ３）に沿った１０回の照射走査を必要とする。一方、長辺間の分離については、図５（ａ）の場合と同様、第１のダイシングラインＡ２に沿った照射走査を行う。このようにすれば、短辺Ｌ２間の切断についても長辺Ｌ１間の切断についても、ウエハー１０における照射走査の速度を一定に保ち、改質領域１０２を一定のピッチで配列させることができる。

一方、切断面の状態は、ウエハー１０の結晶方位にも依存する。図６は、ウエハー１０の結晶方位を示す図である。ウエハー１０は、結晶方位＜１１０＞のＡ軸とこれに直交するＢ軸、さらにこれらＡ軸、Ｂ軸に対して±４５°の角度をなす結晶方位＜１００＞のＣ軸とＤ軸を有するものとする。このようなウエハー１０に対し、結晶方位＜１１０＞のＡ軸がＹ軸に平行になるようにノッチ３が形成されている。

図７（ａ）および（ｂ）は、切断方向が結晶方位に一致している場合と一致していない場合の切断状態を比較する図である。図４で説明した照射走査が行われ、ウエハー１０内には改質領域の層１０４が深さ方向に複数積層されている。ここでは積層数が６である場合を示している。

切断面が結晶方位に一致している場合、改質領域１０２はウエハー１０の厚み方向に伸び易く切断時の抗力は少なく、図７（ａ）のように滑らかな切断面が得られる。言い換えると、好適な切断面を得るために然程多くの改質領域の層１０４を設ける必要は無い。一方、切断方向が結晶方位からずれている場合、切断時の抗力は大きく、図７（ｂ）のように改質領域の層間で不均衡な切断面が形成されやすい。言い換えると、好適な切断面を得るためにはある程度多くの改質領域の層１０４を設ける必要が生じる。

図８（ａ）および（ｂ）は、ウエハー１０の結晶方位に対する記録素子基板１１のレイアウト状態を示す図である。図８（ａ）は、結晶方位＜１１０＞のＡ軸と記録素子基板１１の短辺Ｌ２を平行にしたレイアウト、同図（ｂ）は、結晶方位＜１１０＞のＢ軸と記録素子基板１１の短辺Ｌ２を平行にしたレイアウトをそれぞれ示している。いずれも、短辺Ｌ２すなわち第２のダイシングラインＢ３を結晶方位に一致させている。このように、本発明では、短い距離の照射走査を多数必要とする第２のダイシングラインＢ３の方向を、結晶方位になるべく一致させることに特徴がある。即ち、第２のダイシングラインＢ３を、ウエハー１０の結晶方位Ａ軸により揃える。具体的には、第２のダイシングラインがウエハーの結晶方位に対して傾きが５°以内となるようにする。より好ましくは、２°以内となるようにする。

一方、長い距離の照射走査を少数回必要とする第１のダイシングラインＡ２については、図４で説明した改質領域の層１０４を第２のダイシングラインＢ３よりも多く形成する。長い距離の照射走査を少数回行う場合、改質領域の層１０４を多くしても、短い距離の照射走査を多数回行う場合に比べてタクトロスは少なく抑えることができる。このように、より多くのタクトロスが懸念される第２のダイシングラインＢ３については、その方向を結晶方位に合わせることにより滑らかな切断面を実現している。同時に、タクトロスが然程懸念されない第１のダイシングラインＡ２については、改質領域の層１０４をより多く形成することにより滑らかな切断面を実現している。半導体チップが平行四辺形の場合、半導体チップの長辺はウエハーの結晶方位に対して傾きが５°よりも大きくなるようにすることが好ましい。

図８（ａ）又は（ｂ）のレイアウトで記録素子基板１１を形成し、複数回の照射走査で第１のダイシングラインＡ２と第２のダイシングラインＢ３を形成した後、第１のダイシングラインＡ２と第２のダイシングラインＢ３に沿ってウエハー１０をブレーキングする。これにより、長辺Ｌ１についても短辺Ｌ２についても滑らかな切断面を有する記録素子基板１１を同時に生成することができる。

なお、図８（ａ）および（ｂ）では、結晶方位＜１１０＞のＡ軸とこれに直交するＢ軸に対し、複数の第２のダイシングラインＢ３が平行になるように記録素子基板１１をレイアウトしたが、本発明はこれに限定されるものではない。図６で説明したように、使用するウエハー１０が更に別の結晶方位＜１００＞Ｃ軸やＤ軸を含むのであれば、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、Ｃ軸やＤ軸に第２のダイシングラインＢ３が平行になるように複数の記録素子基板１１をレイアウトすることもできる。図９（ａ）および（ｂ）に示すようなレイアウトであっても、上述したような半導体チップ生成方法を採用することにより、図８（ａ）および（ｂ）に示すレイアウトと同様の効果を得ることができる。

１０ ウエハー
１１ 記録素子基板
２０ チップ
１０２ 改質領域
Ａ２ 第１のダイシングライン
Ｂ３ 第２のダイシングライン

Claims (9)

1. １枚のウエハーから複数の半導体チップを生成する半導体チップの生成方法であって、
   前記ウエハーに前記複数の半導体チップをレイアウトする工程と、
   前記ウエハーに対しレーザー光を照射しながら移動させて前記ウエハー内に改質領域の層を形成する工程であって、前記改質領域の層によって、前記半導体チップの長辺に沿った複数の第１のダイシングラインと、該第１のダイシングラインよりも短く且つ多数であって前記半導体チップの短辺に沿った複数の第２のダイシングラインを形成するダイシングライン形成工程と、
   前記第１のダイシングラインおよび前記第２のダイシングラインに沿って前記ウエハーをブレーキングするブレーキング工程と
   を有し、
   前記第２のダイシングラインは前記ウエハーの結晶方位に対して傾きが５°以内であることを特徴とする半導体チップの生成方法。
2. 前記第２のダイシングラインは前記ウエハーの結晶方位に対して傾きが２°以内である請求項１に記載の半導体チップの生成方法。
3. 前記半導体チップは平行四辺形であり、前記長辺は前記ウエハーの結晶方位に対して傾きが５°よりも大きい請求項１または２に記載の半導体チップの生成方法。
4. 前記ダイシングライン形成工程において、前記改質領域の層は前記ウエハー内において複数積層され、前記第１のダイシングラインにおける前記改質領域の積層数は、前記第２のダイシングラインにおける前記改質領域の積層数よりも多い請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体チップの生成方法。
5. 前記結晶方位は＜１１０＞の結晶方位である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体チップの生成方法。
6. 前記結晶方位は＜１００＞の結晶方位である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体チップの生成方法。
7. 前記半導体チップは、インクを吐出するためのエネルギー発生素子と該エネルギー発生素子にインクを導き吐出させるための供給路が形成されたインクジェット記録ヘッド用のチップである請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体チップの生成方法。
8. １枚のウエハーからインクジェット記録ヘッド用の複数の半導体チップを生成するためのインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
   前記ウエハー上に、前記複数の半導体チップのそれぞれに対応するエネルギー発生素子および電気接続部を形成する工程と、
   前記ウエハー上に、前記複数の半導体チップのそれぞれに対応するインクの供給路が形成された吐出口形成部材を形成する工程と、
   前記ウエハーに対しレーザー光を照射しながら移動させて前記ウエハー内に改質領域を形成する工程であって、前記改質領域の層によって前記半導体チップの長辺に沿った複数の第１のダイシングラインと、該第１のダイシングラインよりも短く且つ多数であって前記半導体チップの短辺に沿った複数の第２のダイシングラインを形成するダイシングライン形成工程と、
   前記第１のダイシングラインおよび前記第２のダイシングラインに沿って前記ウエハーをブレーキングするブレーキング工程と
   を有し、
   前記第２のダイシングラインは前記ウエハーの結晶方位に対して傾きが５°以内であることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
9. 前記第２のダイシングラインは前記ウエハーの結晶方位に対して傾きが２°以内である請求項８に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。

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