JP2018195712A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、必要な検査を行うことができ、しかも、半導体ウエハに生じたクラック又は欠けの進行を抑制することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】上面側に半導体素子が複数形成された半導体ウエハの下面を研削する研削工程と、該研削工程の後に、該半導体素子を検査する検査工程と、該研削工程の後、かつ該検査工程の前または後に、該半導体ウエハのクラックの端部または複数のクラックの交点部に樹脂組成物を塗布する塗布工程と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置の製造方法に関する。

半導体ウエハ表面に半導体素子を含む集積回路を形成した後、その半導体ウエハを薄板化することがある。具体的には、半導体ウエハに支持基板を貼り付けて半導体ウエハを補強した後に、その半導体ウエハの裏面を研削する。特許文献１には、裏面研削後の薄板化されたウエハの裏面に金属電極膜を蒸着法により形成することが開示されている、特許文献１にはさらに、研削前に半導体ウエハ表面全体に保護テープを貼り付けておくことで研削後の工程で発生するクラックを抑制することが開示されている。

特許文献２には、半導体ウエハの外周に欠陥が発生していても、欠け又は割れを大きく進行させることなく保護テープを的確に剥離する技術が開示されている。特許文献１、２では、保護テープが貼り付けられた半導体ウエハをダイシングテープに貼り付けた後に、これを支持母体として保護テープを剥離する。

特許文献３には、基板上面側に複数個の半導体素子を形成し、半導体素子の境界位置に基板の上面側から溝を形成し、溝内の少なくとも両側面を保護用の薄膜層にて被覆することが開示されている。特許文献３にはさらに、薄膜層はポリイミドであり、溝幅中央部には薄膜の存在しない空隙部を形成し、基板の下面側を研磨により除去し、空隙部に沿って各半導体素子を分離することが開示されている。

特開２００４−１８６５２２号公報 特開２０１０−１４１１０１号公報 特開２００６−１５６８６３号公報

半導体ウエハの上面と下面の両方に電極がある場合、保護テープ又はダイシングテープが半導体ウエハに貼り付けられていると、半導体ウエハの電気特性等の検査を行うことができない。また、半導体ウエハに生じたクラック又は欠けの進行を抑制することで歩留まりの低下を最小限にすることが望ましい。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、必要な検査を行うことができ、しかも、半導体ウエハに生じたクラック又は欠けの進行を抑制することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本願の発明に係る半導体装置の製造方法は、上面側に半導体素子が複数形成された半導体ウエハの下面を研削する研削工程と、前記研削工程の後に、前記半導体素子を検査する検査工程と、前記研削工程の後、かつ前記検査工程の前または後に、前記半導体ウエハのクラックの端部または複数のクラックの交点部に樹脂組成物を塗布する塗布工程と、を備えたことを特徴とする。

本願の発明に係る他の半導体装置の製造方法は、上面側に半導体素子が複数形成された半導体ウエハの下面を研削する研削工程と、前記研削工程の後に、前記半導体素子を検査する検査工程と、前記研削工程の後、かつ前記検査工程の前または後に、前記半導体ウエハのクラックの端部または複数のクラックの交点部にフィルム材料を局所的に貼り付けるフィルム貼付工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明によれば、半導体ウエハの下面を研削した後に半導体ウエハの検査を行うプロセスにおいて、半導体ウエハのクラック又は欠けに樹脂組成物の塗布又はフィルム材料の貼付けを行う。よって、必要な検査を行うことができ、しかも、半導体ウエハに生じたクラック又は欠けの進行を抑制することができる。

実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 クラックを有する半導体ウエハの平面図である。 樹脂組成物が塗布された半導体ウエハの平面図である。 クラックと欠けを有する半導体ウエハの平面図である。 樹脂組成物が塗布された半導体ウエハの平面図である。 フィルム材料が貼り付けられた半導体ウエハの平面図である。

本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。このフローチャートに沿って実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する。

ステップＳ１は前工程である。前工程では半導体ウエハに半導体素子を複数形成する。半導体素子は例えば電界効果トランジスタ又はヘテロバイポーラトランジスタを含む。半導体素子として回路を構成する集積回路を形成してもよい。半導体ウエハの材料は例えばＧａＡｓなどの化合物半導体である。半導体ウエハに半導体素子が複数形成される。半導体素子は半導体ウエハの上面側に形成する。さらに、半導体ウエハの上面から下面に貫通するビアホールと呼ばれる貫通孔を形成し、その貫通孔に金属を形成する。

次いで、ステップＳ２に処理を進める。ステップＳ２では半導体ウエハの上面に支持基板を貼り付ける。あるいは、半導体ウエハの上面を支持基板にマウントする。支持基板と半導体ウエハは例えば接着剤で貼り付ける。支持基板は例えば周知のガラス基板である。

次いで、ステップＳ３に処理を進める。ステップＳ３では上面側に半導体素子が形成された半導体ウエハの下面を研削する。研削には周知のグラインダを用いることが好ましい。下面全体を研削して半導体ウエハを薄くする。この工程を研削工程と称する。

次いで、ステップＳ４に処理を進める。ステップＳ４では半導体ウエハの下面に下面電極を形成する。下面電極は、前述のビアホールに形成された金属に接触する。これにより、半導体ウエハを個片化して得た半導体チップの下面を接地電極または放熱用電極として用いることができる。

次いで、ステップＳ５に処理を進める。ステップＳ５では半導体ウエハに貼り付けた支持基板を半導体ウエハから剥がす。半導体ウエハは薄化されているので機械的強度が小さく非常に割れやすくなっている。

次いで、ステップＳ６に処理を進める。ステップＳ６は、半導体ウエハの一部に樹脂組成物を塗布する工程である。図２は、研削工程を経て支持基板から分離された半導体ウエハ１０の平面図である。半導体ウエハ１０の上面には、直線的クラック２と、Ｔ字型クラック３が表れている。別の形状のクラックが生じている場合もある。半導体ウエハ１０における直線的クラック２とＴ字型クラック３の方向は特に限定されないが、図２には、結晶面方位を（１００）とするＧａＡｓ基板での典型的なクラックの方向が示されている。また、結晶面方位が異なる基板を用いた場合、又は半導体ウエハに斜め方向の大きな外力が働いた場合には、図２のクラックとは異なる方向にクラックが発生する可能性がある。そして、ステップＳ６では、半導体ウエハ１０の上面にあるクラックの端部または複数のクラックの交点部に樹脂組成物を塗布する。半導体ウエハ１０のクラックの端部または交点部に加えて、欠けた半導体素子にも樹脂組成物を塗布することが好ましい。

図３は、樹脂組成物が塗布された半導体ウエハ１０の平面図である。樹脂組成物４は、直線的クラック２の両端部と、Ｔ字型クラック３の端部と、Ｔ字型クラック３の２本のクラックが交差する交点部とに塗布されている。樹脂組成物４は、クラックの形状に応じて半導体ウエハ１０に局所的に形成されるものであり、半導体ウエハ１０の全体に形成されるものではない。樹脂組成物４はクラックの進行を防止するために塗布されている。樹脂組成物４は樹脂材料であれば特に限定されないが、例えばポリイミドである。樹脂組成物４を塗布することで、回路が形成された半導体素子の上面側においてクラックが進行することを防止できる。この工程を塗布工程と称する。

次いで、ステップＳ７に処理を進める。ステップＳ７では、研削工程によって薄くなった半導体ウエハの半導体素子を検査する。この工程を検査工程と称する。検査工程では、半導体ウエハ１０をハンドリングし、半導体ウエハ１０をステージに真空吸着することで、半導体素子の電気的特性を検査する。電気的特性の検査手段は特に限定されない。例えばプローブ針を半導体ウエハ１０の上面に当てて、当該プローブ針に電流を流すことで電気的特性を検査できる。

薄い半導体ウエハ１０をハンドリングしたりステージに真空吸着させたりすることは、半導体ウエハ１０のクラック又は欠けの原因となるので避けることが好ましい。しかしながら、本実施の形態では、研削工程で半導体ウエハ１０を薄化した後にしかビアホールに形成された金属の良否を判定できない。そのため、研削工程の後に検査工程を実施する。そのため、検査工程では、ビアホールの中の金属を介した接続された下面電極とウエハ上面の回路との接続を確認する。当然ながら、検査工程において別の検査項目を追加してもよい。また、検査工程では半導体ウエハ１０の外観検査も行うことが好ましい。

検査工程で行う各種検査では、薄くなった半導体ウエハ１０にダメージが及ばないように細心の注意を払って、半導体ウエハ１０をハンドリングし、半導体ウエハ１０をステージに真空吸着させる。例えばステージ上の異物管理の規格を厳しくする。しかしながら、検査工程において、薄化された半導体ウエハ１０にクラックが発生することは完全には回避できない。特に、化合物半導体はヘキ開面を持っており、クラックが一旦発生すると工程を経ることでヘキ開面に沿ってクラックが進行する。クラックの進行により、最終的に半導体ウエハが分割されてしまうことがある。その結果、半導体ウエハを廃棄したり、半導体チップの良品歩留まりが大きく低下したりする。

また、検査工程においては、クラックだけでなく、半導体ウエハの欠けが生じる場合もある。この欠けも、工程が進むにつれて半導体ウエハを進行するものである。このように、検査工程では、ある程度のクラックと欠けが生じる。検査工程で電気的特性の検査と外観検査のいずれか一方だけを行った場合も、ある程度のクラックと欠けが生じる。

図４は、検査工程後の半導体ウエハの平面図である。検査工程によって、半導体ウエハ１０の上面にはクラック２０と欠け２２が生じている。別のタイプのクラック又は欠けが生じることもある。

次いで、ステップＳ８に処理を進める。ステップＳ８では、検査工程で半導体ウエハ１０に導入されたクラックと欠けに樹脂組成物を塗布する。この工程は、ステップＳ６と同様、塗布工程を称する。図５は、ステップＳ８の塗布工程後の半導体ウエハの平面図である。クラック２０の端部に樹脂組成物２４を塗布し、欠け２２に樹脂組成物２４を塗布する。欠け２２とは、半導体ウエハ１０の欠けによって欠落した領域と接する部分である。Ｔ字型クラックがあれば、その端部と交点部にも樹脂組成物２４を塗布する。別の形状のクラック又は欠けがあった場合には、それらに対して樹脂組成物２４を塗布する。

ステップＳ６、Ｓ８の塗布工程では、ポッティング法で樹脂組成物４、２４を塗布することが好ましい。ポッティング法とは液状の樹脂を滴下することである。ポッティング法を採用することで、意図する場所に正確に、しかも局所的に樹脂組成物４、２４を塗布することができる。

次いで、ステップＳ９に処理を進める。ステップＳ９は、塗布工程のあとに半導体ウエハ１０の下面にダイシングテープを貼る工程である。ダイシングテープは半導体ウエハ１０の下面全面に貼りつける。この工程を貼付工程と称する。

次いで、ステップＳ１０に処理を進める。ステップＳ１０では、少なくとも半導体ウエハ１０のダイシングライン上にある樹脂組成物４、２４を除去する。樹脂組成物４、２４のすべてを除去してもよい。この工程を除去工程と称する。

次いで、ステップＳ１１に処理を進める。ステップＳ１１では、ダイシングラインに沿って半導体ウエハ１０をダイシングする。ダイシングライン上に塗布した樹脂組成物は除去工程で除去されているので、ダイシング時にブレードが樹脂組成物にあたりダメージを受けることを回避できる。ダイシングにより、半導体ウエハ１０が複数の半導体チップに個片化される。つまり、１つの半導体素子が１つの半導体チップになる。１つの半導体チップにはビアホールに形成された金属が設けられる。この工程をダイシング工程と称する。ダイシング工程においてダイシングラインに樹脂組成物があっても問題が生じない場合は、上記した除去工程を省略してもよい。

次いで、ステップＳ１２に処理を進める。ステップＳ１２では、ダイシングテープに貼り付いている複数の半導体チップをダイシングテープから剥がすピックアップと呼ばれる処理を行う。ステップＳ１１の終了時点では、ダイシングテープにより、半導体ウエハの形状が維持されているので、ピックアップ装置において半導体ウエハの外周部を基準にアライメントすることができる。ピックアップの前に樹脂組成物４、２４が塗布されたチップアドレスから不良品チップと良品チップを記載したウエハマップデータを作成し、上記アライメントを行い、そのマップデータに基づいて半導体チップの良否を判定することが望ましい。ウエハマップデータは、例えば樹脂組成物４、２４を塗布する際にメモリに記憶しておき、上記のとおり半導体チップの良否判定に用いることが望ましい。

本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法では、支持基板を半導体ウエハ１０から剥がした後に検査工程を実施する。つまり、保護テープもダイシングテープも貼りつけられていない半導体ウエハ１０の電気的特性又は外観を検査工程で検査する。よって、例えばビアホールの良否判定などの必要な検査を行うことができる。

研削工程前の半導体ウエハ１０に存在するクラック又は欠けが検査工程において進展したり、検査工程で半導体ウエハ１０に導入されたクラック又は欠けがその後の工程で進展したりする懸念がある。そこで、本発明の実施の形態１では、検査工程の前のステップＳ６においてクラック又は欠けに対し樹脂組成物４を塗布し、検査工程後のステップＳ８において検査工程で生じたクラック又は欠けに対し樹脂組成物２４を塗布する。よって、半導体ウエハ１０に生じたクラック又は欠けの進行を樹脂組成物４、２４によって抑制することができる。

クラックの進行を防止するためには、クラックの端部に樹脂組成物を塗布すれば足り、クラック全体に樹脂組成物を塗布する必要はない。クラックとその周辺に局所的に樹脂組成物を塗布することで、クラックがない良品チップと想定される半導体チップの検査を通常通り実施することができる。

実施の形態１に係る半導体装置の製造方法はその特徴を失わない範囲で様々な変形が可能である。例えば、半導体ウエハ１０の材料は化合物半導体に限定されず、Ｓｉなどの周知の材料を用いることができる。実施の形態１では、半導体ウエハを貫通するビアホールに金属を形成し、その金属の電気的接続の良否を判定するために、研削工程後の検査工程が必要になった。しかしながら、実施の形態１に係る発明は、薄化された半導体ウエハに対し弊害を抑制して検査工程を実施するものであるため、ビアホールを採用した構成以外の構成についても効果がある。

ステップＳ６とステップＳ８の塗布工程のどちらか一方のみを採用してもよい。例えば検査工程において新たに導入されるクラックと欠けを無視してもよい場合はステップＳ８の塗布工程を省略できる。他方、検査工程前のクラックと欠けを無視してもよい場合はステップＳ６の塗布工程を省略できる。したがって、塗布工程は、研削工程の後、かつ検査工程の前または後に実施することができる。

塗布工程Ｓ６、Ｓ８ではクラックの一部にだけ樹脂組成物を塗布したが、クラック全体に連続的に樹脂組成物を塗布してもよい。しかしながら、この場合においてもクラック又は欠けのない良品と見られる半導体素子には樹脂組成物を塗布しない。実施の形態１で説明した変形は以下の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法に応用することができる。なお、以下に実施の形態にかかる半導体装置の製造方法は実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
実施の形態２に係る半導体装置の製造方法では、後工程で外観検査と、半導体チップをダイシングテープから剥がすピックアップを行う。外観検査では、樹脂組成物４、２４が塗布された半導体チップを検出する。具体的には、画像２値化法などを用いたインク有無判定により、樹脂組成物４、２４が塗布された半導体チップを検出する。樹脂組成物４、２４が塗布された半導体チップの検出を容易にするために、樹脂組成物４、２４は黒色又は暗色系とすることが好ましい。そして、樹脂組成物４、２４が塗布された半導体チップを不良品として処理する。これにより、ウエハの不良チップのチップアドレスを定義するマップデータの修正を行うことなく、機械的な不良チップの選別が可能となる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る半導体装置の製造方法では、クラック又は欠けの進行を止めるために樹脂組成物ではなくフィルム材料を用いる。具体的には、研削工程の後、かつ検査工程の前後に、半導体ウエハのクラックの端部または複数のクラックの交点部にフィルム材料を局所的に貼り付ける。欠けにもフィルム材料を貼り付けることが好ましい。

図６は、フィルム材料３０が貼り付けられた半導体ウエハ１０の平面図である。フィルム材料３０は、塗布工程において、直線的クラック２の両端部と、Ｔ字型クラック３の端部と、Ｔ字型クラック３の２本のクラックが交差する交点部とに貼り付けられる。さらに、検査工程で半導体ウエハ１０に導入されたクラック２０と欠け２２にフィルム材料３２を貼り付ける。フィルム材料３０、３２は、クラック又は欠けに対応した形状に切り出してから、クラック又は欠けがある部分に貼り付ける。つまり、フィルム材料は半導体ウエハ１０の上面全面に貼り付けるのではなく、クラックまたは欠けが見出された部分に局所的に貼り付ける。フィルム材料３０、３２を貼り付ける工程はフィルム貼付工程と称する。フィルム貼付工程は、検査工程の前または後のいずれか一方だけで実施してもよい。半導体ウエハ１０をダイシングするダイシング工程の前に、少なくとも半導体ウエハ１０のダイシングライン上にあるフィルム材料を除去することが好ましい。

実施の形態３に係る半導体装置の製造方法は、実施の形態１の樹脂組成物をフィルム材料に置き換えた点を除き、実施の形態１と同様である。なお、ここまでで説明した各実施の形態の特徴を組み合わせて用いてもよい。

１０ 半導体ウエハ、 ２ 直線的クラック、 ３ Ｔ字型クラック、 ４，２４ 樹脂組成物

Claims (13)

1. 上面側に半導体素子が複数形成された半導体ウエハの下面を研削する研削工程と、
   前記研削工程の後に、前記半導体素子を検査する検査工程と、
   前記研削工程の後、かつ前記検査工程の前または後に、前記半導体ウエハのクラックの端部または複数のクラックの交点部に樹脂組成物を塗布する塗布工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 上面側に半導体素子が複数形成された半導体ウエハの下面を研削する研削工程と、
   前記研削工程の後に、前記半導体素子を検査する検査工程と、
   前記研削工程の後、かつ前記検査工程の前または後に、前記半導体ウエハのクラックの端部または複数のクラックの交点部にフィルム材料を局所的に貼り付けるフィルム貼付工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 前記塗布工程のあとに前記半導体ウエハの下面にダイシングテープを貼る貼付工程と、
   少なくとも前記半導体ウエハのダイシングラインの上にある前記樹脂組成物を除去する除去工程と、
   前記ダイシングラインに沿って前記半導体ウエハをダイシングするダイシング工程と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記フィルム貼付工程のあとに前記半導体ウエハの下面にダイシングテープを貼る貼付工程と、
   少なくとも前記半導体ウエハのダイシングラインの上にある前記フィルム材料を除去する除去工程と、
   前記ダイシングラインに沿って前記半導体ウエハをダイシングするダイシング工程と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記検査工程では、前記半導体ウエハをハンドリングし、前記半導体ウエハをステージに真空吸着することで、前記半導体素子の電気的特性を検査することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記検査工程では、半導体ウエハの外観検査を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記塗布工程では、ポッティング法で前記樹脂組成物を塗布することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記塗布工程の後に、前記半導体ウエハの下面にダイシングテープを貼る貼付工程と、
   前記貼付工程の後に、ダイシングラインに沿って前記半導体ウエハをダイシングするダイシング工程と、
   前記ダイシング工程の後に、前記樹脂組成物が塗布された半導体素子を不良品として処理する後工程と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記フィルム貼付工程の後に、前記半導体ウエハの下面にダイシングテープを貼る貼付工程と、
   前記貼付工程の後に、ダイシングラインに沿って前記半導体ウエハをダイシングするダイシング工程と、
   前記ダイシング工程の後に、前記フィルム材料が貼り付けられた半導体素子を不良品として処理する後工程と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記塗布工程では、前記半導体ウエハのクラックの端部または前記交点部に加えて、欠けた前記半導体素子に樹脂組成物を塗布することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記フィルム貼付工程では、前記半導体ウエハのクラックの端部または前記交点部に加えて、欠けた前記半導体素子にフィルム材料を貼り付けることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記樹脂組成物は黒色又は暗色系であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記半導体ウエハは化合物半導体で形成され、
    前記検査工程では、前記半導体ウエハのビアホールに形成された金属を検査することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

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