JP2018195701A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェハをダイシングカットしてチップ単位に分割する半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor wafer is diced and divided into chips.
従来、半導体ウェハのチップ単位への分割は、半導体素子の形成完了後のダイシング工程によって行われている(例えば、特許文献1参照)。例えば、ダイシング工程は、ダイシングソーやプラズマダイシング、ステルスダイシングなどによるダイシング専用装置を使用することにより行われる。具体的には、素子を形成した半導体ウェハを支持材料に貼り付けた後、ダイシング専用装置を用いて半導体ウェハを切断する。そして、各チップを支持材料から剥がすことにより、チップ単位に分割した半導体装置を製造している。 Conventionally, the division of a semiconductor wafer into chips is performed by a dicing process after the formation of semiconductor elements is completed (see, for example, Patent Document 1). For example, the dicing process is performed by using a dicing dedicated apparatus such as a dicing saw, plasma dicing, and stealth dicing. Specifically, after the semiconductor wafer on which the element is formed is attached to the support material, the semiconductor wafer is cut using a dedicated dicing apparatus. Then, by separating each chip from the supporting material, a semiconductor device divided into chips is manufactured.
しかしながら、従来の半導体ウェハのチップ単位への分割は、ダイシング工程を単独の工程として行うものであり、ダイシング工程のためのみに必要とされるものであったため、製造工数の増加を招いていた。 However, the conventional division of a semiconductor wafer into chip units involves performing the dicing process as a single process, and is necessary only for the dicing process, resulting in an increase in the number of manufacturing steps.
本発明は上記点に鑑みて、ダイシング工程を他の工程と共通化させることにより、製造工数の低減を図ることが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above-described points, an object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method capable of reducing the number of manufacturing steps by sharing a dicing process with other processes.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の半導体装置の製造方法では、一面(1a)および該一面と対向する他面(1b)を有し、半導体素子が形成される素子形成領域とダイシングカットされる領域となるスクライブ領域とが構成される半導体ウェハ(1)を用意することと、半導体ウェハの一面に支持材料(2)を配置することと、半導体ウェハの他面に、素子形成領域と対応する位置に第1開口部(3a)が形成されると共にスクライブ領域と対応する位置に第2開口部(3b)が形成されたマスク(3)を配置することと、マスクで覆った状態で半導体ウェハを他面側からエッチングすることにより、半導体ウェハのうち第1開口部と対応する位置の素子溝部(10)と第2開口部と対応する位置のダイシング部(11)とを同時に形成することと、を含んでいる。
In order to achieve the above object, in the method of manufacturing a semiconductor device according to
このように、ダイシング部を形成するダイシング工程を半導体素子の素子溝部を形成するための工程と共通化している。これにより、ダイシング工程を他の工程と共通化させることが可能となり、製造工数の低減を図ることが可能な半導体装置の製造方法とすることができる。 Thus, the dicing process for forming the dicing part is made common with the process for forming the element groove part of the semiconductor element. As a result, the dicing process can be shared with other processes, and the manufacturing method of the semiconductor device can reduce the number of manufacturing steps.
なお、上記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の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows an example of a corresponding relationship 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、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
第1実施形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。製造対象の半導体装置としては、例えばMEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)技術を用いて形成されるMEMSスキャナ装置、すなわちマイクロレーザをMEMSミラーで反射させて障害物の検知を行うレーザスキャナ装置の可変焦点ミラーなどが挙げられる。ただし、半導体装置の基本的な構造や製造方法については従来と同様であるため、ここでは半導体装置を構成する半導体素子の詳細構造については説明を省略し、半導体素子のうちのダイシングと関連する部分についてのみ説明する。
(First embodiment)
A method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described. As a semiconductor device to be manufactured, for example, a MEMS scanner device formed by using MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) technology, that is, a variable laser scanner device that detects an obstacle by reflecting a microlaser with a MEMS mirror. Examples include a focus mirror. However, since the basic structure and manufacturing method of the semiconductor device are the same as those in the past, the detailed structure of the semiconductor element constituting the semiconductor device is not described here, and the portion of the semiconductor element related to dicing is omitted. Only will be described.
以下、図1を参照して、本実施形態の半導体装置の製造方法のうちの半導体素子の形成工程の一部およびダイシング工程について説明する。 Hereinafter, a part of the semiconductor element forming process and the dicing process in the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIG.
まず、図1(a)に示すように、一面1aおよび一面1aに対向する他面1bを有する半導体ウェハ1を用意する。半導体ウェハ1を構成する半導体材料については、形成する半導体素子に応じて選択されるが、ここではシリコンを用いている。そして、この半導体ウェハ1に対して従来と同様の素子形成工程を行うことで、半導体ウェハ1に対して半導体素子を形成して素子形成領域を構成すると共に、その周囲を囲むようにダイシングカットされる領域となるスクライブ領域を構成する。ただし、半導体素子のすべてを作り込むのではなく、半導体素子のうち半導体ウェハ1の表裏を貫通するような素子溝部10(後述する図1(d)参照)については形成しないままとしておく。
First, as shown in FIG. 1A, a
例えば、半導体素子が可変焦点ミラーとされる場合、可変焦点ミラーのミラー部の周囲にミラー部の支持部やミラー部を駆動するための各種駆動部等が備えられた構成とされ、ミラー部と各種駆動部との間に半導体ウェハ1の表裏を貫通する素子溝部10が構成される。このため、可変焦点ミラーのうち、素子溝部10の形成工程以外の工程、例えば、ミラー部や各種駆動部等を構成するための圧電膜や配線層のパターニング、絶縁膜層の形成等の各種製造工程を行っておく。
For example, when the semiconductor element is a variable focus mirror, the mirror unit of the variable focus mirror is provided with a support unit for the mirror unit, various driving units for driving the mirror unit, and the like. An
次に、図1(b)に示すように、半導体ウェハ1の一面1aに対して、貼り付けなどによって支持材料2を配置する。支持材料2としては、ダイシングテープなどの粘着テープを用いることもできるが、ここでは導体テープを用いている。導体テープは、エッチング装置のステージ上に取り付けたりステージから取り外したりするステージ着脱を行う場合に、静電引力を用いる静電チャックによって容易に行うことができることから好ましい。
Next, as shown in FIG. 1B, a
そして、図1(c)に示すように、半導体ウェハ1の他面1b側にマスク3を配置し、マスク3のうち素子形成領域と対応する部分に、第1開口部に相当する開口部3aを形成し、スクライブ領域と対応する部分に、第2開口部に相当する開口部3bを形成する。その後、マスク3を用いた異方性エッチングを行うことで、開口部3aと対応する位置に半導体素子の素子溝部10を形成すると同時に、開口部3bと対応する位置にスクライブラインに沿って貫通するダイシング部11を形成する。これにより、半導体素子の素子溝部10を形成するための工程と、ダイシング部11を形成するダイシング工程を共通化することができる。
Then, as shown in FIG. 1C, a
なお、ここでは素子溝部10の開口幅、つまり図の左右方向の幅をダイシング部11の同方向の開口幅よりも大きくする構造としているが、この幅については任意に設定でき、寸法関係が逆になっていても良い。また、異方性エッチングについては、例えばRIE(Reactive Ion Etching)方式などを用いることができる。例えば、O2雰囲気でC4H8およびSF6を交互に繰り返し導入して底部エッチングおよびポリマー膜による側壁保護を繰り返し行うエッチング方法、いわゆるBOSCH法を用いれば、高いアスペクト比で素子溝部10やダイシング部11を形成できる。
Here, the opening width of the
この後、図1(d)に示すように、半導体ウェハ1の一面1aから支持材料2を剥がす。これにより、半導体ウェハ1がダイシング部11によってチップ単位に分割されると共に、各チップの半導体素子部に素子溝部10が形成された構造の半導体装置が完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1 (d), the
以上説明したように、ダイシング部11を形成するダイシング工程を半導体素子の素子溝部10を形成するための工程と共通化している。これにより、ダイシング工程を他の工程と共通化させることが可能となり、製造工数の低減を図ることが可能な半導体装置の製造方法とすることができる。
As described above, the dicing process for forming the
なお、ここでは半導体ウェハ1に対して、半導体素子を作り込む場合を例に挙げて説明しているが、必ずしも半導体ウェハ1に対して作り込む必要はなく、半導体ウェハ1とは異なる別の半導体ウェハ(以下、別ウェハという)に対して半導体素子を作り込んでも良い。その場合、半導体ウェハ1を別ウェハと貼り合せた貼り合せウェハを用意し、表面側となる別ウェハに対して半導体素子を作り込んだ後、裏面側となる半導体ウェハ1に対して図1(b)〜(d)に示す素子溝部10やダイシング部11を形成する工程を行うことになる。また、その場合、半導体素子を作り込んだ後の別ウェハを支持材料2に貼り付け、裏面側から半導体ウェハ1を加工すればよい。
Here, a case where a semiconductor element is formed on the
(第2実施形態)
第2実施形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対してダイシング部11の深さを変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described. In the present embodiment, the depth of the dicing
本実施形態の半導体装置の製造方法は、第1実施形態と基本的には同様であるが一部異なっている。具体的には、本実施形態では、図1(a)、(b)、(d)に示す工程については同様の工程を行い、図1(c)に示す工程について第1実施形態と異なった工程として図2に示す工程を行う。 The manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment, but is partially different. Specifically, in the present embodiment, the same steps are performed for the steps shown in FIGS. 1A, 1B, and 1D, and the steps shown in FIG. 1C are different from those of the first embodiment. As a process, the process shown in FIG. 2 is performed.
すなわち、図2に示すように、開口部3bの開口幅を第1実施形態よりも小さくする。そして、異方性エッチングを行うことで、素子溝部10とダイシング部11を同時に形成する。このとき、開口部3a、3bの開口幅を異ならせていることから、開口部3bの狭窄によるマイクロローディング効果によって、素子溝部10を形成する位置よりもダイシング部11を形成する位置のエッチングレートが遅くなる。このため、ダイシング部11がこの段階では半導体ウェハ1を貫通せず、半導体ウェハ1の厚み方向の途中で止まるようにできる。
That is, as shown in FIG. 2, the opening width of the
具体的には、エッチング部の線幅、換言すれば素子溝部10やダイシング部11の開口幅とエッチングレートとの関係は、図3に示す相関図のように表される。この図に示される関係に基づいて、開口部3a、3bの開口幅を設定し、素子溝部10に対してダイシング部11のエッチングレートに差が出るようにしている。例えば、素子溝部10の開口幅が30μm以上とされている場合において、ダイシング部11の開口幅を10μm以下とすると、エッチングレートが2μ/min以上の差となる。これに基づき、素子溝部10については半導体ウェハ1を貫通し、ダイシング部11については半導体ウェハ1を貫通しないようなエッチング時間に設定することで、図2に示す構造を実現できる。
Specifically, the line width of the etching portion, in other words, the relationship between the opening width of the
このように、ダイシング部11の深さを制御することで、半導体ウェハ1を貫通しない程度にダイシング部11を形成することも可能となる。
As described above, by controlling the depth of the dicing
なお、図2に示した工程の後は、半導体ウェハ1の一面1aから支持材料2を剥がし、例えば半導体ウェハ1に対して応力を加えることによって、チップ単位に分割することができる。また、半導体ウェハ1の一面1a側を所定量研削することでダイシング部11を貫通させるようにしても良い。
After the process shown in FIG. 2, the
また、ダイシング部11の開口幅についてはすべて等しくする必要はなく、部分的に図2に示すように半導体ウェハ1を貫通しない深さとなるような開口幅とし、残りの部分については半導体ウェハ1を貫通するような深さとなる開口幅としても良い。このような構成とすれば、スクライブ領域において、半導体ウェハ1のうち隣り合うチップ同士を接続する接続箇所、つまりダイシング部11の底部に残った部分を少なくできる。したがって、隣り合うチップ同士の接続箇所をプラモデルにおけるゲートと同様の構造にでき、応力を加えることで容易に切断される構造にできる。
Further, it is not necessary to make all the opening widths of the dicing
(第3実施形態)
第3実施形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して素子溝部10の深さを変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment will be described. In the present embodiment, the depth of the
本実施形態の半導体装置の製造方法も、第1実施形態と基本的には同様であるが一部異なっている。具体的には、本実施形態では、図1(a)、(b)、(d)に示す工程については同様の工程を行い、図1(c)に示す工程について第1実施形態と異なった工程として図4に示す工程を行う。 The semiconductor device manufacturing method of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment, but is partly different. Specifically, in the present embodiment, the same steps are performed for the steps shown in FIGS. 1A, 1B, and 1D, and the steps shown in FIG. 1C are different from those of the first embodiment. As a process, the process shown in FIG. 4 is performed.
すなわち、図4に示すように、開口部3aの開口幅を開口部3bの開口幅よりも小さくする。そして、異方性エッチングを行うことで、素子溝部10とダイシング部11を同時に形成する。このとき、開口部3aを開口部3bよりも開口幅を小さくしていることから、開口部3aの狭窄によるマイクロローディング効果によって、ダイシング部11を形成する位置よりも素子溝部10を形成する位置のエッチングレートが遅くなる。このため、素子溝部10が半導体ウェハ1を貫通せず、半導体ウェハ1の厚み方向の途中で止まるようにできる。
That is, as shown in FIG. 4, the opening width of the
なお、図4では、開口部3aを複数設け、各開口部3aの開口幅を同じとし、等間隔に配置されるようにしているが、図4とは別断面において各開口部3aの少なくとも一部が繋がった構造とされていても良いし、各開口部3aが等間隔に配置されていなくても良い。また、エッチング部の線幅とエッチングレートとの関係は、上記したように図3に示す関係となる。この図に示される関係に基づいて、開口部3a、3bの開口幅を設定し、素子溝部10の方がダイシング部11よりもエッチングレートが遅くなるようにしている。これにより、ダイシング部11については半導体ウェハ1を貫通し、素子溝部10については半導体ウェハ1を貫通しないような図3に示す構造を実現できる。
In FIG. 4, a plurality of
このように、半導体ウェハ1を貫通させないような素子溝部10としたい場合には、素子溝部10の深さを制御することで、半導体ウェハ1を貫通しない程度にダイシング部11を形成することも可能となる。例えば、可変焦点ミラーで言えば、上記したような半導体素子が形成される別ウェハ側の構造を形成する際において、別ウェハ側にダイシング部11のような貫通溝を形成することがある。このような構造を作り込む際に、本実施形態のように、素子溝部10が半導体ウェハ1を貫通しない程度の深さとされ、ダイシング部11が貫通する深さとされる製造方法を適用すると好ましい。
In this way, when it is desired to make the
なお、図2に示した工程の後は、半導体ウェハ1の一面1aから支持材料2を剥がすことで、半導体ウェハ1をチップ単位に分割することができる。
After the process shown in FIG. 2, the
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.
例えば、第1、第2実施形態では、素子溝部10を1つのみ形成し、かつ、素子溝部10の開口幅がダイシング部11の開口幅よりも大きくなる構造を例に挙げて説明したが、これは一例を示したに過ぎず、素子溝部10の数や開口幅については適宜変更可能である。素子溝部10とダイシング部11の開口幅が異なっている場合、図3に示したようにエッチングレートに差が生じ得る。しかしながら、第1実施形態のように素子溝部10とダイシング部11を共に半導体ウェハ1を貫通するように形成したい場合、エッチング時間を開口幅が小さい側のエッチングレートに合わせて設定すれば、素子溝部10とダイシング部11がともに半導体ウェハ1を貫通する構造とすることができる。
For example, in the first and second embodiments, the structure in which only one
また、上記実施形態で示した図1、図2、図4は、例えばBOSCH法において、より高いアスペクト比で素子溝部10やダイシング部11を形成した場合を想定した図として
ある。つまり、これらの図では、素子溝部10やダイシング部11の側面が半導体ウェハ1の一面1aに対して垂直となるように、エッチング条件やポリマー膜による側壁保護の条件を設定している。しかしながら、これも一例を挙げたに過ぎず、例えば図5に示すように、素子溝部10やダイシング部11の側面が半導体ウェハ1の一面1aに対して傾斜した構造となるようなエッチングであっても良い。このような構造は、上記各実施形態と比較してポリマー膜の厚みを厚くすること、もしくは、底部エッチングの時間を短くすることによって実現できる。
1, 2, and 4 shown in the above embodiment are diagrams assuming that the
1 半導体ウェハ
1a 一面
1b 他面
2 支持材料
3 マスク
3a 開口部
3b 開口部
10 素子溝部
11 ダイシング部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記半導体ウェハの一面に支持材料(2)を配置することと、
前記半導体ウェハの他面に、前記素子形成領域と対応する位置に第1開口部(3a)が形成されると共に前記スクライブ領域と対応する位置に第2開口部(3b)が形成されたマスク(3)を配置することと、
前記マスクで覆った状態で前記半導体ウェハを前記他面側からエッチングすることにより、前記半導体ウェハのうち前記第1開口部と対応する位置の素子溝部(10)と前記第2開口部と対応する位置のダイシング部(11)とを同時に形成することと、を含んでいる半導体装置の製造方法。 A semiconductor wafer (1) having one surface (1a) and the other surface (1b) opposite to the one surface and comprising an element formation region in which a semiconductor element is formed and a scribe region to be a dicing cut region is prepared. To do
Disposing a support material (2) on one side of the semiconductor wafer;
A mask in which a first opening (3a) is formed at a position corresponding to the element formation region on the other surface of the semiconductor wafer and a second opening (3b) is formed at a position corresponding to the scribe region ( 3) arranging,
The semiconductor wafer is etched from the other surface side while being covered with the mask, so that the element groove portion (10) at a position corresponding to the first opening in the semiconductor wafer corresponds to the second opening. Forming a position dicing portion (11) at the same time.
前記同時に形成することにおいては、前記第1開口部と前記第2開口部の開口幅の相違に基づくエッチングレートの差により、前記半導体ウェハを貫通するように前記素子溝部を形成すると共に前記半導体ウェハの厚み方向の途中まで前記ダイシング部を形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 In disposing the mask, the opening width of the second opening is made smaller than the opening width of the first opening,
In the simultaneous formation, the element groove is formed so as to penetrate the semiconductor wafer due to a difference in etching rate based on a difference in opening width between the first opening and the second opening. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the dicing portion is formed partway along a thickness direction of the semiconductor device.
前記同時に形成することにおいては、前記第1開口部と前記第2開口部の開口幅の相違に基づくエッチングレートの差により、前記半導体ウェハを貫通するように前記ダイシング部を形成すると共に前記半導体ウェハの厚み方向の途中まで前記素子溝部を形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 In disposing the mask, the opening width of the first opening is made smaller than the opening width of the second opening,
In the simultaneous formation, the dicing portion is formed so as to penetrate the semiconductor wafer due to a difference in etching rate based on a difference in opening width between the first opening and the second opening. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the element groove portion is formed halfway in the thickness direction.
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