JP2017208411A - Manufacturing method for semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書は、半導体装置の製造方法を開示する。 The present specification discloses a method for manufacturing a semiconductor device.
半導体装置の製造工程では、半導体ウェハに対する処理を複数回に分けて実行する。各回の処理の間で位置ずれが生じないようにするために、半導体ウェハの一部にアライメントマークを形成しておく。また、一枚の半導体ウェハから複数のチップを製造する場合がある。この場合は、隣接するチップ領域同士の間にダイシング幅を確保するという関係に従って、複数のチップ領域を碁盤の目状に配置する。半導体ウェハに対する処理の終了後に、隣接するチップ領域同士の間を直線状に延びて半導体ウェハの外周に達するダイシング領域をダイシングする。この結果、複数のチップに分割される。アライメントマークの形成位置によっては、1枚の半導体ウェハから製造できるチップ数が減少する。特許文献1では、ダイシング領域にアライメントマークを形成する。ダイシング領域にアライメントマークを形成すると、アライメントマークによって1枚の半導体ウェハから製造できるチップ数が減少するのを防止できる。 In the manufacturing process of the semiconductor device, the process for the semiconductor wafer is executed in a plurality of times. An alignment mark is formed on a part of the semiconductor wafer in order to prevent a positional shift between the processes. In some cases, a plurality of chips are manufactured from one semiconductor wafer. In this case, a plurality of chip areas are arranged in a grid pattern in accordance with the relationship of securing a dicing width between adjacent chip areas. After the processing on the semiconductor wafer is completed, a dicing area that extends linearly between adjacent chip areas and reaches the outer periphery of the semiconductor wafer is diced. As a result, it is divided into a plurality of chips. Depending on the position where the alignment mark is formed, the number of chips that can be manufactured from one semiconductor wafer decreases. In Patent Document 1, an alignment mark is formed in a dicing region. When the alignment mark is formed in the dicing region, it is possible to prevent the number of chips that can be manufactured from one semiconductor wafer from being reduced by the alignment mark.
特許文献1に開示の技術では、半導体ウェハをダイシングする際にチッピングやクラックが生じやすく、半導体装置の製造歩留まりがよくない。本明細書では、1枚の半導体ウェハから製造できるチップ数が減少するのを防止すると共に、ダイシングの際にチッピングやクラックが生じるのを抑制することができる技術を開示する。 With the technique disclosed in Patent Document 1, chipping and cracks are likely to occur when dicing a semiconductor wafer, and the manufacturing yield of semiconductor devices is not good. The present specification discloses a technique capable of preventing a reduction in the number of chips that can be manufactured from one semiconductor wafer and suppressing the occurrence of chipping and cracks during dicing.
アライメントマークは、マーク外のウェハ表面の高さとマーク内のウェハ表面の高さを変えてマーク輪郭に沿って延びる段差を利用してマークとするか、あるいは、マーク外のウェハ表面の材質とマーク内のウェハ表面の材質を変えてマーク輪郭に沿って延びる材質境界線を利用してマークする。アライメントマークをダイシング領域に形成しておくと、前記の段差あるいは前記の材質境界線を切断することになり、それが原因となってチッピングやクラックが生じやすいことが判明した。例えば、段差を切断する場合には、応力の集中個所が生じてチッピングやクラックの原因となることがある。材質境界線を切断する場合には、異種材質の切削片によって半導体ウェハに傷が生じてチッピングやクラックの原因となることがある。 The alignment mark is changed to a mark using a step extending along the mark outline by changing the height of the wafer surface outside the mark and the height of the wafer surface inside the mark, or the wafer surface material and mark outside the mark Marking is performed using a material boundary line extending along the mark outline by changing the material of the inner wafer surface. It has been found that if the alignment mark is formed in the dicing area, the step or the material boundary line is cut, and this is likely to cause chipping and cracks. For example, when a step is cut, a stress concentration portion is generated, which may cause chipping or cracking. When the material boundary line is cut, the semiconductor wafer may be damaged by cutting pieces of different materials, which may cause chipping or cracks.
そこで、アライメントマークをダイシングせず、しかも、アライメントマークによって1枚の半導体ウェハから製造できるチップ数が減少することがない製造方法を創作した。 Therefore, a manufacturing method has been created in which the alignment mark is not diced and the number of chips that can be manufactured from one semiconductor wafer is not reduced by the alignment mark.
本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、半導体ウェハに対する処理が可能な領域内に、隣接するチップ領域同士の間にダイシング幅を確保するという関係に従って、複数のチップ領域を碁盤目状に配置する工程と、隣接するチップ領域同士の間を直線状に延びて半導体ウェハの外周に達するダイシング領域を確保する工程と、半導体ウェハ内においてチップ領域とダイシング領域のいずれにも属さない領域内にアライメントマークを形成する工程と、そのアライメントマークを位置決めの基準にして複数のチップ領域に対する処理を実行する処理工程と、その処理の実行後にダイシング領域をダイシングする工程を備えている。 According to the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification, a plurality of chip regions are arranged in a grid pattern in accordance with a relationship of securing a dicing width between adjacent chip regions in a region where a semiconductor wafer can be processed. A step of arranging, a step of securing a dicing region extending linearly between adjacent chip regions and reaching the outer periphery of the semiconductor wafer, and a region not belonging to either the chip region or the dicing region in the semiconductor wafer The method includes a step of forming an alignment mark, a processing step of executing processing for a plurality of chip regions using the alignment mark as a positioning reference, and a step of dicing the dicing region after the processing is executed.
半導体装置の製造装置には有効領域が存在し、半導体ウェハの全域を加工あるいは検査できるとは限られない。半導体装置の製造に必要な加工と検査が可能な領域を、本明細書では半導体ウェハに対する処理が可能な領域という(以下では処理可能領域という)。半導体ウェハの全域が処理可能領域であることもあるが、半導体ウェハの一部のみが処理可能領域であることもあり、後者の場合、半導体ウェハ内に処理可能領域でない領域が存在することになる。
複数個の半導体装置を製造する場合には、処理可能領域内に複数のチップ領域を配置する。直線に沿ってダイシングすることで複数のチップに分割できるように、複数のチップ領域を碁盤目状に配置する。また、隣接するチップ領域同士の間にダイシング幅を確保する。チップ領域は大きさを持っており、処理可能領域内に隙間なく配置できるとは限られない。処理可能領域内に、チップ領域でもなければダイシング領域でもない領域が存在する場合がある。
本明細書に記載の技術では、半導体ウェハ内においてチップ領域とダイシング領域のいずれにも属さない領域内にアライメントマークを形成する。半導体ウェハ内においてチップ領域とダイシング領域のいずれにも属さない領域とは、処理可能領域外にあってダイシング領域でない領域と、処理可能領域内ではあるがチップ領域でもなければダイシング領域でもない領域をいう。
An effective area exists in a semiconductor device manufacturing apparatus, and the entire semiconductor wafer cannot always be processed or inspected. In this specification, an area that can be processed and inspected for manufacturing a semiconductor device is referred to as an area where a semiconductor wafer can be processed (hereinafter referred to as an area that can be processed). The entire area of the semiconductor wafer may be a processable area, but only a part of the semiconductor wafer may be a processable area. In the latter case, an area that is not a processable area exists in the semiconductor wafer. .
In the case of manufacturing a plurality of semiconductor devices, a plurality of chip regions are arranged in the processable region. A plurality of chip areas are arranged in a grid pattern so that the chips can be divided into a plurality of chips by dicing along a straight line. Further, a dicing width is secured between adjacent chip regions. The chip area has a size and cannot always be arranged in the processable area without a gap. There may be a region in the processable region that is neither a chip region nor a dicing region.
In the technique described in this specification, alignment marks are formed in a region that does not belong to either the chip region or the dicing region in the semiconductor wafer. In a semiconductor wafer, an area that does not belong to either a chip area or a dicing area is an area that is outside the processable area and is not a dicing area, and an area that is within the processable area but is not a chip area or a dicing area. Say.
上記した製造方法では、ダイシング領域内にアライメントマークを形成しない。アライメントマークを切断することによってチッピングやクラックを発生させることがない。また、チップを製造できない領域にアライメントマークを作ることから、アライメントマークによって1枚の半導体ウェハから製造できるチップの数を減少させることもない。 In the manufacturing method described above, no alignment mark is formed in the dicing region. No chipping or cracks are generated by cutting the alignment mark. In addition, since the alignment mark is formed in the area where the chip cannot be manufactured, the alignment mark does not reduce the number of chips that can be manufactured from one semiconductor wafer.
半導体装置の製造方法の一実施例を、図1〜7を参照して説明する。本実施例の製造方法によって製造される半導体装置は、パワー半導体装置の一種であり、例えばモータ等の負荷へ電流を流す電力供給回路に用いられる。なお以下では、本実施例の特徴である工程のみを説明する。従って、半導体装置の実際の製造方法には、必要に応じて以下の説明に含まれない1又は複数の工程が含まれ得る。 An embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to FIGS. The semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment is a kind of power semiconductor device, and is used in a power supply circuit that supplies current to a load such as a motor. In the following, only the process that is a feature of the present embodiment will be described. Therefore, an actual manufacturing method of a semiconductor device may include one or a plurality of steps that are not included in the following description as needed.
本実施例では、半導体ウェハ50の全域が処理可能領域となっている。そこで、半導体ウェハ50を平面視した状態において、半導体ウェハ50内に、複数のチップ領域62を碁盤目状に配置する。ただし隣接するチップ領域62同士の間に、ダイシング幅Dを確保する。各チップ領域62は、同一形状・同一サイズであり、矩形状である。複数の矩形状チップ領域62を碁盤目状に配置することから、隣接するチップ領域62同士の間に確保されるダイシング領域66は、直線状に揃う。例えば、ダイシング領域66aと66bは直線上に揃い、ダイシング領域66cと66dは直線上に揃う。
In this embodiment, the entire area of the
外周が円である半導体ウェハ50内に、複数個の矩形状チップ領域62を碁盤目状に配置することから、半導体ウェハ50の外周に沿った位置には、チップ領域62を配置できない領域54が残存することになる。複数のチップ領域62は、図1に太線で示す多角形52内に碁盤の目状に配置される。半導体ウェハ50内にあっても多角形52外の領域は、チップ領域62を配置できない領域である(以下では配置不能領域54という)。
Since a plurality of
隣接するチップ領域62同士の間に確保されるダイシング領域66は直線状に揃っており、そのまま延長すると半導体ウェハ50の外周に至る。隣接するチップ領域62同士の間に確保される領域と、それを延長した領域であって配置不能領域54を通過して半導体ウェハ50の外周に至る領域をダイシング領域66という。配置不能領域54にあって、ダイシング領域66によって複数個に分割される領域の一個一個を、配置不能な非ダイシング領域64という(チップ領域62を配置できない領域であって、ダイシングしない領域を意味する)。
The
配置不能な非ダイシング領域64のいくつかには、後にアライメントマーク70(図3参照)が設けられる。配置不能な非ダイシング領域64にアライメントマーク70を設けても、半導体ウェハ50内に配置可能なチップ領域62の数は減少しない。また、ダイシング領域66にはアライメントマーク70を形成しないことから、アライメントマーク70がきっかけとなってチッピングやクラックを発生させることもない。
An alignment mark 70 (see FIG. 3) is provided later in some of the
次に、アライメントマーク70を形成する工程が実施される。この工程では、図3、4に示すように、配置不能な非ダイシング領域64の表面64aに、1又は複数のアライメントマーク70が形成される。アライメントマーク70は、その目的に応じて、様々な形状、模様又は色彩を有し得る。アライメントマーク70を形成する方法は特に限定されない。アライメントマーク70を構成する材料も特に限定されないが、例えば、Al、ポリシリコン、及び、酸化膜等が用いられる。また、半導体ウェハ50の表面に段差を形成することによりアライメントマーク70を形成してもよい。なお、配置不能な非ダイシング領域64の裏面64bにも、必要に応じてアライメントマーク70が形成されてもよい。
Next, a step of forming
次に半導体ウェハ50を処理する工程が実施される。この工程では、図5に示すようにアライメントマーク70を利用して、半導体ウェハ50のチップ領域62内に半導体素子構造が形成される。例えば、チップ領域62の一部に導電性不純物を導入するイオン注入処理、その導電性不純物を半導体ウェハ50内で活性化するアニール処理、及び、半導体ウェハ50の表面に絶縁膜12を形成する処理等が実施される。この工程では、1又は複数のアライメントマーク70を光学装置90によって検出しながら、各種の処理が実施される。例えば、イオン注入工程では、複数のアライメントマーク70を検出し、それらの位置に基づいて露光マスクの位置合わせ等が行われる。なお、図5に示す矢印群Bは、チップ領域62に実施される各種の処理を模式的に示すものであり、特定の処理を意味しない。半導体ウェハ50のチップ領域62に対して各種の処理が繰り返して実施された後、図6に示すように、表面電極14、裏面電極16等が形成される。
Next, a process for processing the
続いて、半導体ウェハ50をダイシングする工程が実施される。図7に示すように、半導体ウェハ50のダイシング領域66をダイシングブレード80により切削し、半導体ウェハ50を複数のチップに分割する。各チップ内に半導体装置10が製造されていることから、1枚の半導体ウェハ50から同時に複数の半導体装置10が製造される。
Subsequently, a step of dicing the
本実施例における半導体装置10の製造方法では、チップ領域62を配置できない配置不能領域54であってダイシング領域66ではない領域、すなわち配置不能な非ダイシング領域64にアライメントマーク70を形成する。配置不能な非ダイシング領域64にアライメントマーク70を形成するために、半導体ウェハ50をダイシングする際に、アライメントマーク70が切削されない。したがって、アライメントマーク70を切断することに起因するチッピングやクラックを防止することができる。配置不能な非ダイシング領域64にアライメントマーク70を形成するため、1枚の半導体ウェハ50内に配置可能なチップ領域62の数は減少しない。このため、半導体装置10の製造歩留まりを向上することができる。さらに、アライメントマーク70を除去する必要がない。アライメントマーク70を除去する工程によって半導体ウェハ50が汚染される虞を回避することができる。
In the manufacturing method of the
本実施例では、半導体ウェハ50の全域が処理可能領域である場合を例示したが、半導体ウェハの一部が処理可能領域である場合には、その処理可能領域内に複数のチップ領域62を碁盤目状に配置して多角形52を得て、その外側に、配置不能な非ダイシング領域64を確保し、その配置不能な非ダイシング領域64内にアライメントマーク70を形成すればよい。
In the present embodiment, the case where the entire area of the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technology illustrated in this specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
10:半導体装置
12:絶縁膜
14:表面電極
16:裏面電極
50:半導体ウェハ
52:多角形
54:配置不能領域
62:チップ領域
64:配置不能な非ダイシング領域
66:ダイシング領域
70:アライメントマーク
10: Semiconductor device 12: Insulating film 14: Front electrode 16: Back electrode 50: Semiconductor wafer 52: Polygon 54: Non-placeable area 62: Chip area 64: Non-dicing non-dicing area 66: Dicing area 70: Alignment mark
Claims (1)
隣接する前記チップ領域同士の間を直線状に延びて前記半導体ウェハの外周に達するダイシング領域を確保する工程と、
前記半導体ウェハ内において前記チップ領域と前記ダイシング領域のいずれにも属さない領域内にアライメントマークを形成する工程と、
前記アライメントマークを位置決めの基準にして前記複数のチップ領域に対する処理を実行する処理工程と、
前記処理工程後に前記ダイシング領域をダイシングする工程を備えている、半導体装置の製造方法。
A step of arranging a plurality of chip regions in a grid pattern according to the relationship of securing a dicing width between adjacent chip regions in a region where processing for a semiconductor wafer is possible,
Securing a dicing area extending linearly between the adjacent chip areas and reaching the outer periphery of the semiconductor wafer;
Forming an alignment mark in a region not belonging to either the chip region or the dicing region in the semiconductor wafer;
A processing step of executing processing for the plurality of chip regions using the alignment mark as a positioning reference;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of dicing the dicing region after the processing step.
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