JP2020119956A - Manufacturing method and manufacturing apparatus of semiconductor element - Google Patents

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光俊 西野
Mitsutoshi Nishino
光俊 西野
兼史 平野
Kanefumi Hirano
兼史 平野
兼司 吉川
Kenji Yoshikawa
兼司 吉川
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Abstract

To provide a manufacturing method of a semiconductor element which improves the accuracy of position that is a starting point of cleavage, and reduces the load when cleavage is performed to suppress generation of a foreign matter, and improves the yield.SOLUTION: A manufacturing method of a semiconductor element which divides a semiconductor substrate along a planned dividing line includes the steps of: preparing a semiconductor substrate including a first semiconductor layer having a front surface and a back surface, and a second semiconductor layer provided on the front surface of the first semiconductor layer; partially removing the second semiconductor layer using the second semiconductor layer remaining on the planned dividing line as an absorption layer; forming a groove on the planned dividing line on the surface of the semiconductor substrate; and dividing the semiconductor substrate along the planned dividing line while applying bending stress to the semiconductor substrate, and irradiating the absorption layer with laser light to heat the absorption layer, and the width of the absorption layer is smaller than the width of the groove.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体素子の製造方法および製造装置に関し、特に、半導体基板を個々の半導体素子に分割する半導体素子の製造方法およびそのための製造装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor element manufacturing method and a manufacturing apparatus, and more particularly to a semiconductor element manufacturing method and a manufacturing apparatus for dividing a semiconductor substrate into individual semiconductor elements.

半導体基板を個々の半導体素子に分割する方法には、結晶方位に沿って半導体基板を割る、劈開を用いた方法が用いられてきた。このような劈開方法として、例えば、半導体基板の表面に、複数の半導体素子を形成する第1工程と、複数の半導体素子の間にエッチング等により劈開用の劈開溝を形成する第2工程と、劈開溝に沿って冶具を押し当てて、半導体基板を劈開させる第3工程とを備える方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、半導体基板に溝を形成し、溝内に光吸収材を付着させた後に光を照射し、光を吸収した光吸収材の体積膨張を利用して半導体基板を劈開する方法も知られている(例えば、特許文献2参照)。
As a method of dividing the semiconductor substrate into individual semiconductor elements, a method using cleavage, which is a method of dividing the semiconductor substrate along the crystal orientation, has been used. As such a cleavage method, for example, a first step of forming a plurality of semiconductor elements on the surface of the semiconductor substrate, a second step of forming a cleavage groove for cleavage by etching or the like between the plurality of semiconductor elements, A method including a third step of cleaving a semiconductor substrate by pressing a jig along the cleavage groove is known (see, for example, Patent Document 1).
A method is also known in which a groove is formed in a semiconductor substrate, a light absorbing material is attached in the groove, light is irradiated, and the semiconductor substrate is cleaved by utilizing the volume expansion of the light absorbing material that has absorbed the light. (For example, see Patent Document 2).

特開2003−86900号公報JP, 2003-86900, A 特許第3816147号公報Japanese Patent No. 3816147

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、半導体基板にエッチングで形成した溝を用いて劈開するため、劈開を行うときの起点が定まりにくく、溝以外の位置から亀裂が進行することがあった。また、比較的大きな荷重で劈開用の冶具を押し当てる必要があり、劈開後に分割された基板同士が擦れて異物が発生し、半導体素子に異物が付着して歩留まりが低下するという問題もあった。 However, in the method described in Patent Document 1, the cleavage is performed using the groove formed in the semiconductor substrate, so that the starting point when the cleavage is performed is difficult to determine and the crack may progress from a position other than the groove. Further, it is necessary to press the cleavage jig with a relatively large load, and the divided substrates rub against each other after the cleavage to generate foreign matter, and there is also a problem that the foreign matter adheres to the semiconductor element and the yield decreases. ..

また、特許文献2に記載の方法では、溝内に光吸収材を付着させるための工程が必要となり、製造工程が複雑化するという問題があった。また、劈開後に残った光吸収材は、真空装置の汚染源となるため、光吸収材の除去工程がさらに必要になるという問題もあった。 In addition, the method described in Patent Document 2 requires a step for attaching the light absorbing material in the groove, which causes a problem that the manufacturing process is complicated. Further, since the light absorbing material remaining after the cleavage becomes a pollution source of the vacuum device, there is a problem that a step of removing the light absorbing material is further required.

そこで、本発明は、劈開の起点となる位置の精度を向上させるともに、劈開を行う際の荷重を小さくして異物の発生を抑制し、歩留まりを向上させることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to improve the accuracy of the position that is the starting point of cleavage, reduce the load when performing cleavage, suppress the generation of foreign matter, and improve the yield.

本発明の第1の態様は、
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第1半導体層と、前記第1半導体層の表面に設けられた第2半導体層とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記第2半導体層を部分的に除去して、前記分割予定線上に残った前記第2半導体層を吸収層とする工程と、
前記半導体基板の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えながら、前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱することで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含み、
前記吸収層の幅は、前記溝部の幅より小さいことを特徴とする製造方法である。
A first aspect of the present invention is
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a semiconductor substrate is divided along a dividing line,
Providing a semiconductor substrate including a first semiconductor layer having a front surface and a back surface, and a second semiconductor layer provided on the front surface of the first semiconductor layer;
Partially removing the second semiconductor layer and using the second semiconductor layer remaining on the planned dividing line as an absorption layer;
Forming a groove on the planned dividing line on the surface of the semiconductor substrate;
While applying bending stress to the semiconductor substrate, by irradiating the absorption layer with laser light to heat the absorption layer, dividing the semiconductor substrate at the dividing line,
In the manufacturing method, the width of the absorption layer is smaller than the width of the groove.

本発明の第2の態様は、
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第1半導体層を含む半導体基板を準備する工程と、
前記第1半導体層の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記溝部の内部に吸収層を選択的に形成する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えながら、前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱することで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含むことを特徴とする製造方法である。
The second aspect of the present invention is
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a semiconductor substrate is divided along a dividing line,
Providing a semiconductor substrate including a first semiconductor layer having a front surface and a back surface;
Forming a groove on the planned dividing line on the surface of the first semiconductor layer;
A step of selectively forming an absorption layer inside the groove,
Dividing the semiconductor substrate along the dividing line by irradiating the absorption layer with laser light to heat the absorption layer while applying bending stress to the semiconductor substrate. It is a manufacturing method.

本発明の第3の態様は、
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第1半導体層と、前記第1半導体層の表面に設けられた第2半導体層とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記第1半導体層の裏面にシートを接着する工程と、
前記第2半導体層を部分的に除去して、前記分割予定線上に残った前記第2半導体層を吸収層とする工程と、
前記半導体基板の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えながら、前記半導体基板の裏面側から前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱することで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含み、
前記吸収層の幅は、前記溝部の幅より小さく、
前記レーザ光の集光スポットは、前記第1半導体層と前記シートとの界面と重なり、前記集光スポットにおいて、前記レーザ光は前記第1半導体層に吸収されて前記第1半導体層を加熱することを特徴とする製造方法である。
A third aspect of the present invention is
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a semiconductor substrate is divided along a dividing line,
Providing a semiconductor substrate including a first semiconductor layer having a front surface and a back surface, and a second semiconductor layer provided on the front surface of the first semiconductor layer;
Bonding a sheet to the back surface of the first semiconductor layer,
Partially removing the second semiconductor layer and using the second semiconductor layer remaining on the planned dividing line as an absorption layer;
Forming a groove on the planned dividing line on the surface of the semiconductor substrate;
While applying bending stress to the semiconductor substrate, by irradiating the absorption layer with laser light from the back surface side of the semiconductor substrate to heat the absorption layer, dividing the semiconductor substrate at the dividing line, Including
The width of the absorption layer is smaller than the width of the groove,
The focused spot of the laser light overlaps with the interface between the first semiconductor layer and the sheet, and at the focused spot, the laser light is absorbed by the first semiconductor layer and heats the first semiconductor layer. It is a manufacturing method characterized by the above.

本発明の第4の態様は、
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造装置であって、
前記半導体基板を載置する、互いに平行な2つの受け刃と、
前記半導体基板を押さえて曲げ応力を加える押さえ刃と、
前記半導体基板にレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記レーザ光を集光して、前記半導体基板と重なる集光スポットを形成するレンズと、
前記レーザ光源と前記半導体基板との相対位置を変えて、前記集光スポットの位置を調整する位置移動手段と、を含むことを特徴とする製造装置である。
A fourth aspect of the present invention is
A semiconductor device manufacturing apparatus for dividing a semiconductor substrate along a dividing line,
Two parallel receiving blades for mounting the semiconductor substrate,
A pressing blade that presses the semiconductor substrate to apply bending stress,
A laser light source for irradiating the semiconductor substrate with laser light,
A lens that collects the laser light to form a condensed spot that overlaps the semiconductor substrate,
And a position moving unit that adjusts the position of the focused spot by changing the relative position between the laser light source and the semiconductor substrate.

本発明の第5の態様は、
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第1半導体層と、前記第1半導体層の表面に設けられた第2半導体層とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記第2半導体層を部分的に除去して、前記分割予定線上に残った前記第2半導体層を吸収層とする工程と、
前記半導体基板の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記半導体基板の前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加え、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含み、
前記吸収層の幅は、前記溝部の幅より小さいことを特徴とする製造方法である。
A fifth aspect of the present invention is
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a semiconductor substrate is divided along a dividing line,
Providing a semiconductor substrate including a first semiconductor layer having a front surface and a back surface, and a second semiconductor layer provided on the front surface of the first semiconductor layer;
Partially removing the second semiconductor layer and using the second semiconductor layer remaining on the planned dividing line as an absorption layer;
Forming a groove on the planned dividing line on the surface of the semiconductor substrate;
Irradiating the absorption layer of the semiconductor substrate with a laser beam to heat the absorption layer,
Applying a bending stress to the semiconductor substrate, and dividing the semiconductor substrate at the dividing line,
In the manufacturing method, the width of the absorption layer is smaller than the width of the groove.

本発明にかかる半導体素子の製造方法および製造装置では、半導体基板を分割する際の劈開の起点を精度よくコントロールし、高精度で分割線を制御できる。また、劈開に必要な荷重を小さくすることにより、劈開時の半導体基板同士の擦れによる異物の発生を防止し、半導体素子の歩留まりを向上させることができる。 With the method and the apparatus for manufacturing a semiconductor element according to the present invention, the starting point of cleavage when dividing a semiconductor substrate can be accurately controlled, and the dividing line can be controlled with high precision. Further, by reducing the load required for cleavage, it is possible to prevent the generation of foreign matter due to the rubbing of the semiconductor substrates during cleavage, and improve the yield of semiconductor elements.

本発明の実施の形態1にかかる半導体素子の製造装置の概略を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline of the manufacturing device of the semiconductor element concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a method for manufacturing a semiconductor element using the manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a method for manufacturing a semiconductor element using the manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a method for manufacturing a semiconductor element using the manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a method for manufacturing a semiconductor element using the manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a method for manufacturing a semiconductor element using the manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。It is a schematic diagram of a manufacturing method of a semiconductor element using a manufacturing device concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。It is a schematic diagram of a manufacturing method of a semiconductor element using a manufacturing device concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。It is a schematic diagram of a manufacturing method of a semiconductor element using a manufacturing device concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態3にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。It is a schematic diagram of a manufacturing method of a semiconductor element using a manufacturing device concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態4にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。It is a schematic diagram of a manufacturing method of a semiconductor element using a manufacturing device concerning a 4th embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態4にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。It is a schematic diagram of a manufacturing method of a semiconductor element using a manufacturing device concerning a 4th embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態5にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。It is a schematic diagram of a manufacturing method of a semiconductor element using a manufacturing device concerning a 5th embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態5にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。It is a schematic diagram of a manufacturing method of a semiconductor element using a manufacturing device concerning a 5th embodiment of the present invention.

本明細書の各図において、同一の符号は、同一または相当箇所を示す。また、本明細書において、「亀裂」とは、半導体基板の原子間の結合が断ち切られ、分離した部分の面と定義する。混同のおそれがない場合は、亀裂と半導体基板表面との交線も、亀裂と表記する。 In the drawings of this specification, the same reference numerals indicate the same or corresponding portions. Further, in this specification, a “crack” is defined as a surface of a separated portion where a bond between atoms of a semiconductor substrate is cut off. When there is no possibility of confusion, the line of intersection between the crack and the semiconductor substrate surface is also described as a crack.

実施の形態1.
図1は、全体が100で表される、本発明の実施の形態1にかかる半導体素子の製造装置の概略を示す斜視図である。製造装置100は、レーザ光Lを半導体基板1に照射するためのレーザ照射手段40を含む。レーザ照射手段40は、レーザ光Lを出射するレーザ光源42とミラー43を含む。レーザ光源42は、例えばYAGパルスレーザからなる。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a perspective view showing the outline of a semiconductor device manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention, which is wholly represented by 100. The manufacturing apparatus 100 includes a laser irradiation unit 40 for irradiating the semiconductor substrate 1 with the laser light L. The laser irradiation means 40 includes a laser light source 42 that emits laser light L and a mirror 43. The laser light source 42 is, for example, a YAG pulse laser.

レーザ光源42から出射されたレーザ光Lは、ミラー43によって反射され、分割されるべき半導体基板1の方向に向かう。さらに、レーザ照射手段40は、シリンドリカルレンズ411、412と対物レンズ413を含む。ミラー43によって反射されたレーザ光Lは、シリンドリカルレンズ411に入射し、続いてシリンドリカルレンズ412を通過して、半導体基板1の方向にある対物レンズ413へ向かう。 The laser light L emitted from the laser light source 42 is reflected by the mirror 43 and goes toward the semiconductor substrate 1 to be divided. Further, the laser irradiation means 40 includes cylindrical lenses 411 and 412 and an objective lens 413. The laser light L reflected by the mirror 43 enters the cylindrical lens 411, then passes through the cylindrical lens 412, and travels toward the objective lens 413 in the direction of the semiconductor substrate 1.

レーザ光源42から出射され、シリンドリカルレンズ411に入射する前のレーザ光Lの、進行方向に垂直な断面の形状(XY平面での形状)は、真円である。シリンドリカルレンズ411の焦点距離はfC1であり、シリンドリカルレンズ412の焦点距離はfC2である(|fC1|>|fC2|)。ここでは、レンズが凹レンズである場合に焦点距離が負であると定義する。 The cross-sectional shape (shape on the XY plane) of the laser light L emitted from the laser light source 42 and before entering the cylindrical lens 411 is a perfect circle. The focal length of the cylindrical lens 411 is f C1 , and the focal length of the cylindrical lens 412 is f C2 (|f C1 |>|f C2 |). Here, it is defined that the focal length is negative when the lens is a concave lens.

シリンドリカルレンズ411、412を、レンズ間距離Dcが、D=fC1+fC2となるように配置すると、レーザ光Lは、平行光束となり、その進行方向に垂直な断面は、短径が長径の1/e倍(ここでe=|fC1|)の楕円形状となる。 When the cylindrical lenses 411 and 412 are arranged such that the inter-lens distance Dc is D C =f C1 +f C2 , the laser light L becomes a parallel light beam, and the cross section perpendicular to the traveling direction thereof has a short diameter and a long diameter. The elliptical shape is 1/e times (here, e=|f C1 |).

実施の形態1にかかる製造装置100では、この短径がY軸に平行になり、かつ長径がX軸に平行になるようにシリンドリカルレンズ411、412を配置する。本明細書では、eを楕円比と呼ぶ場合がある。なお、シリンドリカルレンズ411、412がない場合、レーザ光Lの進行方向に垂直な断面(XY平面)の形状は真円のままであり、この場合を楕円比e=1と解することができる。 In the manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment, the cylindrical lenses 411 and 412 are arranged such that the short diameter is parallel to the Y axis and the long diameter is parallel to the X axis. In this specification, e may be referred to as an ellipticity ratio. In the case where the cylindrical lenses 411 and 412 are not provided, the shape of the cross section (XY plane) perpendicular to the traveling direction of the laser light L remains a perfect circle, and this case can be understood as the ellipticity ratio e=1.

シリンドリカルレンズ412を通過した光は、次に対物レンズ413に入射し、集光スポットL1に集光される。集光スポットL1は、上述のようにシリンドリカルレンズ411、412を設置した場合、長径がY軸に平行であり、かつ長径が短径のe倍である楕円形状となる。集光スポットL1を楕円形状とすることにより、楕円の長軸方向に沿った亀裂が形成されやすくなる。 The light that has passed through the cylindrical lens 412 then enters the objective lens 413 and is condensed on the condensing spot L1. When the cylindrical lenses 411 and 412 are installed as described above, the condensed spot L1 has an elliptical shape whose major axis is parallel to the Y axis and whose major axis is e times the minor axis. By forming the converging spot L1 into an elliptical shape, cracks are easily formed along the major axis direction of the ellipse.

製造装置100は、シリンドリカルレンズ411、412と対物レンズ413を一体的に保持する鏡筒(図示せず)を有することが好ましい。ミラー43は、ミラーホルダ(図示せず)によって保持されることが好ましい。レーザ光Lの位置とレーザ光線方向の両方を調整するため、製造装置100は、ミラー43とミラーホルダの組を複数有することが好ましい。ここでは製造装置100がミラー43を含む構成について説明したが、ミラー43がなく、レーザ光源42からのレーザ光Lが直接シリンドリカルレンズ411に入射する構成であってもよい。 The manufacturing apparatus 100 preferably includes a lens barrel (not shown) that integrally holds the cylindrical lenses 411 and 412 and the objective lens 413. The mirror 43 is preferably held by a mirror holder (not shown). In order to adjust both the position of the laser light L and the laser beam direction, the manufacturing apparatus 100 preferably has a plurality of sets of the mirror 43 and the mirror holder. Here, the configuration in which the manufacturing apparatus 100 includes the mirror 43 has been described, but the configuration may be such that the laser light L from the laser light source 42 is directly incident on the cylindrical lens 411 without the mirror 43.

また、製造装置100は、2つの受け刃32と、押さえ刃31とを有し、半導体基板1は、受け刃32の上に載置され、受け刃32と押さえ刃31との間に配置される。ここで理解を容易にするため、半導体基板1の表面に対して鉛直な方向をZ軸(鉛直方向上向きを正とする)とし、互いに直交するX軸およびY軸は半導体基板1の表面内に含まれるものとする。受け刃32は、長手方向がY軸に平行な角柱形状である。2つの受け刃32は、同一の形状であり、Y軸方向には同一の位置に、X軸方向には互いに離れて、平行に配置される。 Further, the manufacturing apparatus 100 has two receiving blades 32 and a pressing blade 31, the semiconductor substrate 1 is placed on the receiving blade 32, and is arranged between the receiving blade 32 and the pressing blade 31. It Here, in order to facilitate understanding, the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 1 is defined as the Z-axis (the upward direction in the vertical direction is positive), and the X-axis and the Y-axis orthogonal to each other are within the surface of the semiconductor substrate 1. Shall be included. The receiving blade 32 has a prismatic shape whose longitudinal direction is parallel to the Y axis. The two receiving blades 32 have the same shape, and are arranged in parallel at the same position in the Y-axis direction and apart from each other in the X-axis direction.

一方、押さえ刃31は、長手方向がY軸に平行に配置され、下側に刃として機能する辺または面を有する。XZ平面における断面は、ほぼ三角柱の形状である。押さえ刃31は、X軸方向位置が、2つの受け刃32のX軸方向の位置の間となるように配置される。このようにして、2つの受け刃32と押さえ刃31との間に半導体基板1を配置し、押さえ刃31を上向きに押さえることにより、押さえ刃を荷重点、受け刃を支持点として半導体基板1の3点曲げを行い、半導体基板1に下側が山となる機械的曲げを与えることができる。 On the other hand, the pressing blade 31 is arranged with its longitudinal direction parallel to the Y axis, and has a side or a surface that functions as a blade on the lower side. The cross section in the XZ plane has a substantially triangular prism shape. The pressing blade 31 is arranged such that the position in the X-axis direction is between the positions of the two receiving blades 32 in the X-axis direction. In this way, the semiconductor substrate 1 is arranged between the two receiving blades 32 and the pressing blade 31, and the pressing blade 31 is pressed upward, so that the pressing blade is the load point and the receiving blade is the supporting point. The three-point bending can be performed to give the semiconductor substrate 1 a mechanical bending whose lower side is a mountain.

さらに、製造装置100は、レーザ光Lを所望の位置に照射し、半導体基板1を所望の位置で分割するための位置決め手段(図示せず)を含む。位置決め手段は、受け刃32を支持する受け刃ステージ+(図示せず)を含む。受け刃ステージは、2つの受け刃32の間の間隔を調整する機構を有することが好ましい。さらに、位置決め手段は、例えば押さえ刃31をZ軸方向に移動させる押さえ刃ステージ(図示せず)を含むことが好ましい。半導体基板1の材料、大きさ等の条件に応じて製造条件は変化するため、押さえ刃ステージは、さらに、押さえ刃31のX軸の周りの回転(押さえ刃31の傾斜)を調整する機構(図示せず)を有することが好ましい。 Furthermore, the manufacturing apparatus 100 includes a positioning unit (not shown) for irradiating the desired position with the laser light L and dividing the semiconductor substrate 1 at the desired position. The positioning means includes a receiving blade stage + (not shown) that supports the receiving blade 32. The receiving blade stage preferably has a mechanism for adjusting the distance between the two receiving blades 32. Further, the positioning means preferably includes, for example, a pressing blade stage (not shown) that moves the pressing blade 31 in the Z-axis direction. Since the manufacturing conditions vary depending on the conditions such as the material and size of the semiconductor substrate 1, the pressing blade stage further adjusts the rotation of the pressing blade 31 about the X axis (the inclination of the pressing blade 31) ( (Not shown).

さらに、製造装置100の位置決め手段は、例えば半導体基板1のX軸、Y軸方向の移動、およびZ軸周りの回転を行うためのワークステージ(図示せず)を含む。具体的には、半導体基板1にシート20を貼り付けた後、シート20(および半導体基板1)はリングに貼り付けられる。このリングはワークステージに取り付けられ、ワークステージはリングのXY軸方向の移動およびZ軸周りの回転を行う。受け刃ステージ、押さえ刃ステージおよびワークステージは、生産効率を向上させるために、電動ステージであることが好ましい。 Further, the positioning means of the manufacturing apparatus 100 includes, for example, a work stage (not shown) for moving the semiconductor substrate 1 in the X-axis and Y-axis directions and rotating it around the Z-axis. Specifically, after the sheet 20 is attached to the semiconductor substrate 1, the sheet 20 (and the semiconductor substrate 1) is attached to the ring. The ring is attached to the work stage, and the work stage moves the ring in the XY axis directions and rotates about the Z axis. The receiving blade stage, the pressing blade stage, and the work stage are preferably electric stages in order to improve production efficiency.

製造装置100は、レーザ照射手段40および押さえ刃ステージを支持する上部ユニット支持材(図示せず)を含んでもよい。受け刃ステージ、ワークステージおよび上部ユニット支持材は、ベース(図示せず)の上に固定される。 The manufacturing apparatus 100 may include an upper unit support material (not shown) that supports the laser irradiation means 40 and the pressing blade stage. The receiving blade stage, the work stage, and the upper unit support material are fixed on a base (not shown).

以上の説明では、半導体基板1と集光点L1との間の相対的な位置を変える手段として、半導体基板1を移動させるワークステージを挙げたが、実施の形態1にかかる製造装置100はこれに限定されるものではなく、例えばガルバノスキャンミラーなど、集光点L1の位置を調整できる公知の光学系を用いるものであっても良い。 In the above description, the work stage for moving the semiconductor substrate 1 has been described as a means for changing the relative position between the semiconductor substrate 1 and the condensing point L1. However, the manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment is not limited to this. The present invention is not limited to this, and a known optical system capable of adjusting the position of the focal point L1 such as a galvano scan mirror may be used.

次に、図2〜6を用いて、製造装置100を用いた半導体素子の製造方法について説明する。理解を容易にするために、図2では、図1と上下が逆になっている。 Next, a method of manufacturing a semiconductor element using the manufacturing apparatus 100 will be described with reference to FIGS. For easy understanding, FIG. 2 is upside down from FIG.

まず、図2に示すように、表面と裏面とを有する半導体基板1の裏面に、シート20が貼り付けられている。半導体基板1の表面上には、1つ以上の半導体素子が形成されており、半導体基板1は、分割予定線14に沿って半導体素子毎に分割される。 First, as shown in FIG. 2, the sheet 20 is attached to the back surface of the semiconductor substrate 1 having a front surface and a back surface. One or more semiconductor elements are formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and the semiconductor substrate 1 is divided for each semiconductor element along a dividing line 14.

図2の工程では、シート20が裏面に貼り付けられた半導体基板1は、押さえ刃31と2つの受け刃32との間に置かれている。ここで理解を容易にするため、半導体基板1の表面に対して鉛直な方向をZ軸(鉛直方向下向きを正とする)とし、半導体基板1の表面内の互いに直交する2軸をX軸およびY軸とする。受け刃32は、長手方向がY軸に平行な角柱形状である。2つの受け刃32は、同一の形状であり、X軸方向には同一の位置に、Y軸方向には互いに離れて、平行に配置される。 In the process of FIG. 2, the semiconductor substrate 1 having the sheet 20 attached to the back surface is placed between the pressing blade 31 and the two receiving blades 32. Here, in order to facilitate understanding, the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 1 is defined as the Z axis (the downward direction in the vertical direction is positive), and the two axes orthogonal to each other in the surface of the semiconductor substrate 1 are defined as the X axis and The Y axis is used. The receiving blade 32 has a prismatic shape whose longitudinal direction is parallel to the Y axis. The two receiving blades 32 have the same shape and are arranged in parallel at the same position in the X-axis direction and apart from each other in the Y-axis direction.

半導体基板1は、半導体素子が形成された素子形成領域1bと、その周囲の耳部1aとを有する。素子形成領域1bでは、基板層11の上にエピタキシャル層12bが形成されている。一方、耳部1aでも基板層11の上にエピタキシャル層12aが形成されているが、図2から分かるように、エピタキシャル層12aのX軸方向の幅は、エピタキシャル層12bのX軸方向の幅より小さくなっている。なお、本明細書において、エピタキシャル層12aや溝部の「幅」は、X軸方向の長さをいうものとする。 The semiconductor substrate 1 has an element forming region 1b in which a semiconductor element is formed and an ear portion 1a around the element forming region 1b. In the element forming region 1b, the epitaxial layer 12b is formed on the substrate layer 11. On the other hand, the ear layer 1a also has the epitaxial layer 12a formed on the substrate layer 11. However, as can be seen from FIG. 2, the width of the epitaxial layer 12a in the X-axis direction is smaller than the width of the epitaxial layer 12b in the X-axis direction. It is getting smaller. In this specification, the "width" of the epitaxial layer 12a and the groove portion means the length in the X-axis direction.

基板層11は、材料として特に制限はないが、例えば、InP(リン化インジウム)、Si(シリコン)、GaAs(ヒ化ガリウム)から形成される。一方、エピタキシャル層12は、例えばInGaAsP(インジウムガリウムヒ素リン)やInGaAs(インジウムガリウムヒ素)から形成される。エピタキシャル層12がInGaAsPやInGaAsからなる層であれば、基板層11の全体にエピタキシャル層12を形成した後に、耳部(半導体素子を形成しない周辺部)1aのエピタキシャル層12をウエットエッチングもしくはドライエッチングすることにより、所望の幅のエピタキシャル層12aとすればよい。これにより、工程数を増加させずに、耳部1aのエピタキシャル層12aを形成できる。 The substrate layer 11 is made of, for example, InP (indium phosphide), Si (silicon), or GaAs (gallium arsenide), although the material is not particularly limited. On the other hand, the epitaxial layer 12 is formed of, for example, InGaAsP (indium gallium arsenide phosphide) or InGaAs (indium gallium arsenide). If the epitaxial layer 12 is a layer made of InGaAsP or InGaAs, after the epitaxial layer 12 is formed on the entire substrate layer 11, the epitaxial layer 12 of the ear portion (peripheral portion where no semiconductor element is formed) 1a is wet-etched or dry-etched. By doing so, the epitaxial layer 12a having a desired width may be formed. As a result, the epitaxial layer 12a of the ear 1a can be formed without increasing the number of steps.

溝部13は、例えばドライエッチングおよびウエットエッチングの、いずれか一方もしくは両方を用いて形成しても良い。図2では、XZ平面における断面形状はV字形としたが、五角形形状でもよい。特に、Z軸方向の先端に角部がある形状が好ましい。押さえ刃31による曲げ応力が先端に集中し、半導体基板1の分割が分割予定線14から外れることを防止できるからである。 The groove portion 13 may be formed by using one or both of dry etching and wet etching. Although the cross-sectional shape in the XZ plane is V-shaped in FIG. 2, it may be pentagonal. In particular, a shape having a corner at the tip in the Z-axis direction is preferable. This is because it is possible to prevent the bending stress due to the pressing blade 31 from being concentrated on the tip end and the division of the semiconductor substrate 1 from deviating from the planned dividing line 14.

半導体基板1は、シート基材21とシート粘着層22からなるシート20のシート粘着層22に貼り付けられ、固定されている。レーザ光Lには、例えば、YAGパルスレーザ光が用いられるが、このような光を選択した場合、波長が1064nmであれば、レーザ光Lは基板層11を透過し、エピタキシャル層12に吸収される。 The semiconductor substrate 1 is attached and fixed to the sheet adhesive layer 22 of the sheet 20 including the sheet base material 21 and the sheet adhesive layer 22. For example, YAG pulse laser light is used as the laser light L. When such light is selected, the laser light L is transmitted through the substrate layer 11 and absorbed by the epitaxial layer 12 when the wavelength is 1064 nm. It

シート20のシート基材21の材料は、例えばポリ塩化ビニルである。ポリ塩化ビニルは、1064nmの波長の光を透過し、かつ分割後にシート基材21から半導体基板1を剥離して回収する際に変形または伸長させることが容易なため、シート基材21の材料として好ましい。 The material of the sheet base material 21 of the sheet 20 is, for example, polyvinyl chloride. Polyvinyl chloride is a material for the sheet base material 21 because it transmits light having a wavelength of 1064 nm and can be easily deformed or expanded when the semiconductor substrate 1 is separated and collected from the sheet base material 21 after division. preferable.

図2から分かるように、レーザ光Lは、押さえ刃31を通って半導体基板1に照射される。従って、押さえ刃31は、レーザ光Lを透過する材料からなる必要がある。押さえ刃31の材料は、ガラスまたはアクリルであることが好ましい。押さえ刃31の材料としてガラスを用いた場合は、耐久性に優れ、例えば曲げ荷重に対して変形しにくく、傷付きにくいという利点がある。アクリルを用いた場合は、容易に加工できるという利点がある。 As can be seen from FIG. 2, the semiconductor substrate 1 is irradiated with the laser light L through the pressing blade 31. Therefore, the pressing blade 31 needs to be made of a material that transmits the laser light L. The material of the pressing blade 31 is preferably glass or acrylic. When glass is used as the material of the pressing blade 31, there is an advantage that it is excellent in durability and is hard to be deformed and scratched by a bending load, for example. The use of acrylic has the advantage that it can be easily processed.

図3は、図2を異なる方向から見た場合の半導体基板1の斜視図であり、2つの受け刃32は省略されている。また、図4は、図3の半導体基板1に荷重を加えた場合の、A−A方向に見た断面図であり、上下(Z軸方向)は、図3と反対になっている。 FIG. 3 is a perspective view of the semiconductor substrate 1 when FIG. 2 is viewed from different directions, and the two receiving blades 32 are omitted. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA when a load is applied to the semiconductor substrate 1 of FIG. 3, and the top and bottom (Z-axis direction) is opposite to that of FIG.

図4では、半導体基板1およびシート20は、Z軸方向に押し刃31によって押されて、受け刃32に押し付けられることにより、曲げ荷重が加えられている。この状態でレーザ光Lをレンズ40で集光して、基板層11側からエピタキシャル層12aに照射することにより、レーザ光Lは、基板層11を透過してエピタキシャル層12aに吸収される。 In FIG. 4, the semiconductor substrate 1 and the sheet 20 are pressed by the pressing blade 31 in the Z-axis direction and pressed against the receiving blade 32, so that a bending load is applied. In this state, the laser light L is condensed by the lens 40 and irradiated onto the epitaxial layer 12a from the substrate layer 11 side, so that the laser light L is transmitted through the substrate layer 11 and absorbed by the epitaxial layer 12a.

エピタキシャル層12aはレーザ光Lを吸収することにより、急激に加熱され膨張する。またエピタキシャル層12a近傍の基板層11も急激に加熱され膨張する。これにより基板層11に亀裂15が生じる。この際レーザ光Lは、集光スポットL1においても、X軸方向に一定のスポット径L2の幅を持つ。ここでは、レーザ光Lをレンズで集光した焦点でのビームの直径をスポット径とよぶ。一方、レーザ光Lの照射位置には、通常ズレが生じる。このためエピタキシャル層12aのX軸方向の幅を、スポット径L2と、想定される照射位置ズレとの合計より小さくすることで、亀裂15のX軸方向の位置精度を向上させることができる。 By absorbing the laser light L, the epitaxial layer 12a is rapidly heated and expanded. The substrate layer 11 near the epitaxial layer 12a is also rapidly heated and expanded. This causes cracks 15 in the substrate layer 11. At this time, the laser light L also has a constant spot diameter L2 in the X-axis direction even in the condensed spot L1. Here, the diameter of the beam at the focus where the laser light L is condensed by the lens is called the spot diameter. On the other hand, the irradiation position of the laser light L usually shifts. Therefore, by making the width of the epitaxial layer 12a in the X-axis direction smaller than the total of the spot diameter L2 and the assumed irradiation position shift, the positional accuracy of the crack 15 in the X-axis direction can be improved.

図4に示すように、レーザ光Lの集光スポットL1内のエピタキシャル層12およびその周辺の基板層11において生じた亀裂15は、溝部13によって誘導されて進行し、劈開により半導体基板1を分割する。 As shown in FIG. 4, the crack 15 generated in the epitaxial layer 12 in the focused spot L1 of the laser light L and the substrate layer 11 around the epitaxial layer 12 is guided by the groove portion 13 and progresses to divide the semiconductor substrate 1 by cleavage. To do.

このときの押さえ刃31による、亀裂15が生じるために必要な曲げ荷重は、溝部13のみ設けられレーザ光Lが照射されない場合に比べて小さくなる。 The bending load required for the crack 15 to be generated by the pressing blade 31 at this time is smaller than that in the case where only the groove 13 is provided and the laser beam L is not irradiated.

図5、6は、図4の半導体基板1を、裏面から軸方向に見た場合の概略図である。図5に示すように、エピタキシャル層12aの、亀裂15の進行方向に対して垂直な方向(X軸方向)の幅は、溝部13の、亀裂15の進行方向に対して垂直な方向(X軸方向)の幅と比較して、小さいことが望ましい。このような条件では亀裂15が、エピタキシャル層12a内で中心から離れた位置に生じた場合でも、溝部13を通過することで、亀裂15を分割予定線14に近づけることができる。 5 and 6 are schematic views of the semiconductor substrate 1 of FIG. 4 when viewed in the axial direction from the back surface. As shown in FIG. 5, the width of the epitaxial layer 12a in the direction (X-axis direction) perpendicular to the propagation direction of the crack 15 is equal to the width (X-axis direction) of the groove portion 13 perpendicular to the propagation direction of the crack 15 (X-axis direction). It is desirable that the width is smaller than the width in (direction). Under such a condition, even if the crack 15 occurs at a position away from the center in the epitaxial layer 12a, the crack 15 can be brought close to the planned dividing line 14 by passing through the groove 13.

これに対して、図6に示すように、エピタキシャル層12の、亀裂の進行方向に対して垂直な方向の幅が、溝部13の亀裂の、進行方向に対して垂直な方向の幅に比べて大きい場合は、亀裂15がエピタキシャル層12で中心から離れた位置に生じた場合には、亀裂15は溝部13によって誘導されずに、分割予定線14から大きくずれてしまう。 On the other hand, as shown in FIG. 6, the width of the epitaxial layer 12 in the direction perpendicular to the progress direction of the crack is larger than the width of the crack in the groove portion 13 in the direction perpendicular to the progress direction. In the case of a large crack, when the crack 15 is formed at a position away from the center of the epitaxial layer 12, the crack 15 is not guided by the groove portion 13 and largely deviates from the planned dividing line 14.

このように、本発明の実施の形態1にかかる半導体素子の製造方法では、レーザ光Lと荷重との双方を用いるため、従来より小さな荷重で半導体基板の分割が可能となる。また、エピタキシャル層12aを形成することにより、レーザ光Lのスポット径L2の拡がりや、レーザ光Lの照射位置のずれがあっても、予定した分割予定線14近傍での分割が可能となる。 As described above, in the method of manufacturing the semiconductor element according to the first embodiment of the present invention, since both the laser light L and the load are used, it is possible to divide the semiconductor substrate with a load smaller than the conventional one. Further, by forming the epitaxial layer 12a, even if there is a spread of the spot diameter L2 of the laser light L or a deviation of the irradiation position of the laser light L, it is possible to perform division near the planned division line 14.

実施の形態2.
本発明の実施の形態2にかかる半導体素子の製造方法について、図7〜9を参照しながら説明する。図7〜9は、本実施の形態2にかかる製造方法において、基板層11に荷重を加えた場合の、A−A方向(図3参照)に対応する断面図である。図7〜9中、図4と同一符合は、同一または相当箇所を示す。
Embodiment 2.
A method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 9 are cross-sectional views corresponding to the AA direction (see FIG. 3) when a load is applied to the substrate layer 11 in the manufacturing method according to the second embodiment. 7 to 9, the same reference numerals as those in FIG. 4 indicate the same or corresponding portions.

実施の形態2において、レーザ光Lの集光スポットL1は、基板層11とシート20との界面とし、界面におけるX軸方向のスポット径はL2となる。ここで、基板層11はレーザ光Lに対して透明であるが、レーザ光Lのレーザパワー密度Pがある閾値Pthを超えると、基板層11において多光子吸収が発生する。 In the second embodiment, the focused spot L1 of the laser light L is the interface between the substrate layer 11 and the sheet 20, and the spot diameter in the X-axis direction at the interface is L2. Here, the substrate layer 11 is transparent to the laser light L, but when the laser power density P of the laser light L exceeds a certain threshold P th , multiphoton absorption occurs in the substrate layer 11.

実施の形態2では、レーザ光Lのレーザパワー密度Pを、閾値Pthより大きい値に設定することにより、集光スポットL1近傍の基板層11で多光子吸収を発生させる。多光子吸収によるエネルギー吸収量は、照射されるレーザ光Lのエネルギー密度のn乗に比例し(nは光子の数)する。例えば、2光子吸収の場合、エネルギー吸収量は、レーザ光Lのエネルギー密度の2乗に比例する。 In the second embodiment, the laser power density P of the laser light L is set to a value larger than the threshold value P th to cause multiphoton absorption in the substrate layer 11 in the vicinity of the focused spot L1. The amount of energy absorbed by multiphoton absorption is proportional to the n-th power of the energy density of the irradiated laser light L (n is the number of photons). For example, in the case of two-photon absorption, the energy absorption amount is proportional to the square of the energy density of the laser light L.

レーザ光Lのレーザパワー密度Pを大きくするため、本実施の形態2では、レーザ光源(図示せず)に、光共振器のQ値を高速で変化させて、高出力のパルス発振を達成する機能を有するQスイッチ素子(図示せず)が設けられている。これにより、尖頭値の高いQスイッチレーザ光が出射する。Qスイッチレーザ光のパルス幅は、1パルスあたりのエネルギーが十分大きくなるように、1μs以下であることが好ましい。 In order to increase the laser power density P of the laser light L, in the second embodiment, a laser light source (not shown) is used to change the Q value of the optical resonator at high speed to achieve high-power pulse oscillation. A Q switch element (not shown) having a function is provided. As a result, Q-switched laser light having a high peak value is emitted. The pulse width of the Q-switched laser light is preferably 1 μs or less so that the energy per pulse is sufficiently large.

レーザ光Lのレーザパラメータ(レーザ光Lがパルスレーザであれば、パルス幅、繰返し周波数、パルスエネルギー、ピーク出力など)は、基板層11を気化(または熱分解)させることができる値に設定される。 The laser parameters of the laser light L (pulse width, repetition frequency, pulse energy, peak output, etc., if the laser light L is a pulse laser) are set to values that can vaporize (or thermally decompose) the substrate layer 11. It

図8に示すように、レーザ光Lの照射により基板層11の一部が気化されることによって、シート20と基板層11との間に気体が閉じ込められ、基板層11に対してシート20と逆方向(Z軸のプラス方向)に荷重が生じる。 As shown in FIG. 8, a part of the substrate layer 11 is vaporized by the irradiation of the laser beam L, so that gas is trapped between the sheet 20 and the substrate layer 11 and the sheet 20 is removed from the substrate layer 11. A load is generated in the opposite direction (the positive direction of the Z axis).

また、レーザ光Lのうち多光子吸収によって吸収されなかった光は、エピタキシャル層12aに到達し吸収される。これによりエピタキシャル層12aおよびその付近の基板層11は一部が気化する。この結果、図9に示すようにエピタキシャル層12およびその付近の基板層11から亀裂15が生じ基板層11が分割される。 Light of the laser light L that is not absorbed by multiphoton absorption reaches the epitaxial layer 12a and is absorbed. As a result, the epitaxial layer 12a and the substrate layer 11 in the vicinity thereof are partially vaporized. As a result, as shown in FIG. 9, a crack 15 is generated from the epitaxial layer 12 and the substrate layer 11 in the vicinity thereof, and the substrate layer 11 is divided.

このように、実施の形態2にかかる製造方法では、基板の分割に押し刃31からの荷重だけでなく基板層11とシート20の間に生じた気体からの圧力も加わるため、押し刃31に負荷する荷重を小さくすることができる。 As described above, in the manufacturing method according to the second embodiment, not only the load from the pressing blade 31 but also the pressure from the gas generated between the substrate layer 11 and the sheet 20 is applied to the division of the substrate. The applied load can be reduced.

実施の形態3.
図10は、本発明の実施の形態3にかかる半導体素子の製造方法に用いる製造装置200の斜視図であり、図1、2と同一符合は、同一または相当箇所を示す。製造装置200では、押さえ刃31は、レーザ光Lの光路を避けて配置される。なお、押さえ刃31の形状をわかりやすく表示させるため、図の上下は反転させている。
Embodiment 3.
FIG. 10 is a perspective view of a manufacturing apparatus 200 used in the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, and the same reference numerals as those in FIGS. In the manufacturing apparatus 200, the pressing blade 31 is arranged so as to avoid the optical path of the laser light L. In addition, in order to display the shape of the pressing blade 31 in an easy-to-understand manner, the top and bottom of the drawing are inverted.

製造装置200では、押さえ刃31がレーザ光の光路から外れるため、押さえ刃31の材料は、レーザ光を吸収する物でも良く、例えば加工が容易な金属等の材料を選択できる。押さえ刃31の材料を金属にすることには、耐久性に優れ、加工も容易であるという利点がある。 In the manufacturing apparatus 200, since the pressing blade 31 is out of the optical path of the laser light, the material of the pressing blade 31 may be a material that absorbs the laser light, and for example, a material such as a metal that can be easily processed can be selected. Using a metal for the pressing blade 31 has the advantages of excellent durability and easy processing.

また、押さえは31の材料を固い金属とすることで、押さえ刃31の形状を底辺が台形の四角柱(図2参照)から三角柱に変更することができる。これにより基板層11にかかる押さえ刃31からの応力を分割予定線14付近に集中させることができ、応力分散によって亀裂が分割予定線14から外れることを防止することができる。 Further, for the pressing, the shape of the pressing blade 31 can be changed from a quadrangular prism whose base is trapezoidal (see FIG. 2) to a triangular prism by making the material of the hard metal 31. Thereby, the stress applied to the substrate layer 11 from the pressing blade 31 can be concentrated in the vicinity of the planned dividing line 14, and the crack can be prevented from coming off the planned dividing line 14 due to the stress dispersion.

実施の形態4.
図11は、半導体基板1の斜視図であり、2つの受け刃32は省略されている。また、図12は、図11の基板層11に荷重を加えた場合の、B−B方向に見た断面図であり、Y軸方向は、図11と反対になっている。
Fourth Embodiment
FIG. 11 is a perspective view of the semiconductor substrate 1, and the two receiving blades 32 are omitted. Further, FIG. 12 is a sectional view taken along the line BB when a load is applied to the substrate layer 11 of FIG. 11, and the Y-axis direction is opposite to that of FIG.

実施の形態4では、エピタキシャル層12cを溝部13の内部に形成している。具体的には、ウエットエッチングまたはドライエッチングあるいはその両方を用いて、基板層11に溝部13を形成した後に、溝部13以外の部分に保護膜(図示せず)を形成する。この状態で、エピタキシャル層12を成長させることにより、エピタキシャル層12cを溝部13の内部に選択的に形成することができる。 In the fourth embodiment, the epitaxial layer 12c is formed inside the groove 13. Specifically, wet etching, dry etching, or both are used to form the groove 13 in the substrate layer 11, and then a protective film (not shown) is formed in a portion other than the groove 13. By growing the epitaxial layer 12 in this state, the epitaxial layer 12c can be selectively formed inside the groove portion 13.

実施の形態4では、エピタキシャル層12を溝部13内部に選択的に形成し、レーザ光Lを溝部13の底部に集光させることにより、溝部13の内部でレーザ光Lの吸収が最も大きくなる。これにより、溝部13の内部が亀裂15の起点となり、亀裂15の起点の位置精度を向上させることができる。 In the fourth embodiment, the epitaxial layer 12 is selectively formed inside the groove 13 and the laser light L is condensed at the bottom of the groove 13, so that the absorption of the laser light L inside the groove 13 is maximized. As a result, the inside of the groove 13 becomes the starting point of the crack 15, and the positional accuracy of the starting point of the crack 15 can be improved.

実施の形態5.
図13、14は、本発明の実施の形態5にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。図13、14は、図3のA−A方向と同一方向に見た場合の断面図である。図4と同一符合は、同一または同等箇所を示し、また、33は押さえ板を示す。
Embodiment 5.
13 and 14 are schematic views of a method of manufacturing a semiconductor element using the manufacturing apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. 13 and 14 are cross-sectional views when viewed in the same direction as the AA direction in FIG. The same reference numerals as those in FIG. 4 indicate the same or similar portions, and 33 indicates a pressing plate.

実施の形態5の製造方法では、図13に示すように、レーザ光Lを照射する際には曲げ荷重を加えず、シート20の表面を押さえ板33で押さえて、加熱による蒸発圧を内部に閉じ込めるのみとしている。これにより亀裂はレーザ光の照射部付近のみで発生するが、基板を分割するほどには進展しない。 In the manufacturing method of the fifth embodiment, as shown in FIG. 13, a bending load is not applied when irradiating the laser beam L, the surface of the sheet 20 is pressed by the pressing plate 33, and the evaporation pressure due to heating is set inside. I'm only confining it. As a result, cracks are generated only in the vicinity of the laser light irradiation portion, but they do not propagate enough to divide the substrate.

続いて、図14に示すように、押さえ刃31を用いて
シート20の表面に曲げ荷重を加えることにより、基板1を分割する。このようにレーザ光を照射する工程と、曲げ荷重を加える工程を分けることで、押さえ刃31の材料は、レーザ光を吸収する材料でも良く、例えば加工が容易な金属等の材料を選択できる。また、押さえ刃31の材料に金属等を用いることで、押さえ刃31の先端の形状も、先鋭な形状とすることができり。これにより、曲げ荷重により基板1に与える応力を、限定された狭い範囲に集中させることができる。また、曲げ荷重を徐々に加えることにより、端面の平坦性を向上させることができる。
Subsequently, as shown in FIG. 14, the pressing blade 31 is used to apply a bending load to the surface of the sheet 20 to divide the substrate 1. By dividing the step of irradiating the laser beam and the step of applying the bending load in this way, the material of the pressing blade 31 may be a material that absorbs the laser beam, and for example, a material such as a metal that can be easily processed can be selected. Further, by using metal or the like for the material of the pressing blade 31, the shape of the tip of the pressing blade 31 can be made into a sharp shape. As a result, the stress applied to the substrate 1 by the bending load can be concentrated in a limited narrow range. Moreover, the flatness of the end face can be improved by gradually applying the bending load.

1 半導体基板、1a耳部、1b 素子部、11 基板層、12、12a、12b、12c エピタキシャル層、13 溝部、14 分割予定線、15 亀裂、20 シート、21 シート基材、22 シート粘着層、31 押さえ刃、32 受け刃、33 押さえ板、40 レンズ、411、412 シリンドリカルレンズ、413 対物レンズ、42 レーザ光源、43 ミラー、100、200 製造装置、L レーザ光、L1 集光スポット、L2 スポット径。 1 semiconductor substrate, 1a ear part, 1b element part, 11 substrate layer, 12, 12a, 12b, 12c epitaxial layer, 13 groove part, 14 planned dividing line, 15 cracks, 20 sheet, 21 sheet base material, 22 sheet adhesive layer, 31 pressing blade, 32 receiving blade, 33 pressing plate, 40 lens, 411, 412 cylindrical lens, 413 objective lens, 42 laser light source, 43 mirror, 100, 200 manufacturing device, L laser beam, L1 condensing spot, L2 spot diameter ..

Claims (14)

半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第1半導体層と、前記第1半導体層の表面に設けられた第2半導体層とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記第2半導体層を部分的に除去して、前記分割予定線上に残った前記第2半導体層を吸収層とする工程と、
前記半導体基板の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えながら、前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱することで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含み、
前記吸収層の幅は、前記溝部の幅より小さいことを特徴とする製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a semiconductor substrate is divided along a dividing line,
Providing a semiconductor substrate including a first semiconductor layer having a front surface and a back surface, and a second semiconductor layer provided on the front surface of the first semiconductor layer;
Partially removing the second semiconductor layer and using the second semiconductor layer remaining on the planned dividing line as an absorption layer;
Forming a groove on the planned dividing line on the surface of the semiconductor substrate;
While applying bending stress to the semiconductor substrate, by irradiating the absorption layer with laser light to heat the absorption layer, dividing the semiconductor substrate at the dividing line,
The width of the absorption layer is smaller than the width of the groove portion.
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第1半導体層と、前記第1半導体層の表面に設けられた第2半導体層とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記第2半導体層を部分的に除去して、前記分割予定線上に残った前記第2半導体層を吸収層とする工程と、
前記半導体基板の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記半導体基板の前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えることで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含み、
前記吸収層の幅は、前記溝部の幅より小さいことを特徴とする製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a semiconductor substrate is divided along a dividing line,
Providing a semiconductor substrate including a first semiconductor layer having a front surface and a back surface, and a second semiconductor layer provided on the front surface of the first semiconductor layer;
Partially removing the second semiconductor layer and using the second semiconductor layer remaining on the planned dividing line as an absorption layer;
Forming a groove on the planned dividing line on the surface of the semiconductor substrate;
Irradiating the absorption layer of the semiconductor substrate with a laser beam to heat the absorption layer,
Dividing the semiconductor substrate along the dividing line by applying bending stress to the semiconductor substrate,
The width of the absorption layer is smaller than the width of the groove portion.
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第1半導体層を含む半導体基板を準備する工程と、
前記第1半導体層の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記溝部の内部に吸収層を選択的に形成する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えながら、前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱することで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含むことを特徴とする製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a semiconductor substrate is divided along a dividing line,
Providing a semiconductor substrate including a first semiconductor layer having a front surface and a back surface;
Forming a groove on the planned dividing line on the surface of the first semiconductor layer;
A step of selectively forming an absorption layer inside the groove,
Dividing the semiconductor substrate along the dividing line by irradiating the absorption layer with laser light to heat the absorption layer while applying bending stress to the semiconductor substrate. Production method.
前記レーザ光の集光スポットが、前記吸収層と重なることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the focused spot of the laser light overlaps the absorption layer. 前記レーザ光は、前記半導体基板の裏面側から照射され、前記第1半導体基板では吸収されずに、前記吸収層で吸収されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。 The said laser beam is irradiated from the back surface side of the said semiconductor substrate, is not absorbed by the said 1st semiconductor substrate, but is absorbed by the said absorption layer, The manufacturing in any one of the Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. Method. 半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第1半導体層と、前記第1半導体層の表面に設けられた第2半導体層とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記第1半導体層の裏面にシートを接着する工程と、
前記第2半導体層を部分的に除去して、前記分割予定線上に残った前記第2半導体層を吸収層とする工程と、
前記半導体基板の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えながら、前記半導体基板の裏面側から前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱することで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含み、
前記吸収層の幅は、前記溝部の幅より小さく、
前記レーザ光の集光スポットは、前記第1半導体層と前記シートとの界面と重なり、前記集光スポットにおいて、前記レーザ光は前記第1半導体層に吸収されて前記第1半導体層を加熱することを特徴とする製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a semiconductor substrate is divided along a dividing line,
Providing a semiconductor substrate including a first semiconductor layer having a front surface and a back surface, and a second semiconductor layer provided on the front surface of the first semiconductor layer;
Bonding a sheet to the back surface of the first semiconductor layer,
Partially removing the second semiconductor layer and using the second semiconductor layer remaining on the planned dividing line as an absorption layer;
Forming a groove on the planned dividing line on the surface of the semiconductor substrate;
While applying bending stress to the semiconductor substrate, by heating the absorption layer by irradiating the absorption layer with laser light from the back surface side of the semiconductor substrate, a step of dividing the semiconductor substrate along the dividing line, Including
The width of the absorption layer is smaller than the width of the groove,
The focused spot of the laser light overlaps with the interface between the first semiconductor layer and the sheet, and at the focused spot, the laser light is absorbed by the first semiconductor layer and heats the first semiconductor layer. A manufacturing method characterized by the above.
前記レーザ光は前記第1半導体層に吸収されず、前記レーザ光のレーザパワー密度が大きくなる前記集光スポットにおいて、前記第1半導体層に吸収されることを特徴とする請求項6に記載の製造方法。 7. The laser light is not absorbed by the first semiconductor layer, but is absorbed by the first semiconductor layer at the focused spot where the laser power density of the laser light increases. Production method. 前記レーザ光は、パルスレーザ光であることを特徴とする請求項6または7に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 6, wherein the laser light is pulsed laser light. 前記半導体基板の表面は、互いに平行な2つの受け刃で支えられ、前記半導体基板の裏面は、前記受け刃の間で押さえ刃により押されて、前記半導体基板に曲げ応力が加えられることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。 The front surface of the semiconductor substrate is supported by two receiving blades that are parallel to each other, and the back surface of the semiconductor substrate is pressed by a pressing blade between the receiving blades to apply bending stress to the semiconductor substrate. The manufacturing method according to claim 1. 前記押さえ刃は、前記レーザ光の光路中に配置されて、前記レーザ光を吸収しない材料からなり、または、前記押さえ刃は、前記レーザ光の光路外に配置されて、前記レーザ光を吸収する材料からなることを特徴とする請求項9に記載の製造方法。 The pressing blade is arranged in the optical path of the laser light and is made of a material that does not absorb the laser light, or the pressing blade is arranged outside the optical path of the laser light and absorbs the laser light. The manufacturing method according to claim 9, wherein the manufacturing method is made of a material. 前記レーザ光の照射は、前記半導体基板の、前記半導体素子の形成されない周縁部のみに行なうことを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。 11. The manufacturing method according to claim 1, wherein the irradiation of the laser beam is performed only on a peripheral portion of the semiconductor substrate where the semiconductor element is not formed. 前記半導体素子は、半導体レーザ、発光ダイオード、およびトランジスタからなる組から選択される素子であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法。 The said semiconductor element is an element selected from the group which consists of a semiconductor laser, a light emitting diode, and a transistor, The manufacturing method in any one of Claims 1-11 characterized by the above-mentioned. 半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造装置であって、
前記半導体基板を載置する、互いに平行な2つの受け刃と、
前記半導体基板を押さえて曲げ応力を加える押さえ刃と、
前記半導体基板にレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記レーザ光を集光して、前記半導体基板と重なる集光スポットを形成するレンズと、
前記レーザ光源と前記半導体基板との相対位置を変えて、前記集光スポットの位置を調整する位置移動手段と、を含むことを特徴とする製造装置。
A semiconductor device manufacturing apparatus for dividing a semiconductor substrate along a dividing line,
Two parallel receiving blades for mounting the semiconductor substrate,
A pressing blade that presses the semiconductor substrate to apply bending stress,
A laser light source for irradiating the semiconductor substrate with laser light,
A lens that collects the laser light to form a condensed spot that overlaps the semiconductor substrate,
A manufacturing apparatus comprising: a position moving unit that adjusts a position of the focused spot by changing a relative position between the laser light source and the semiconductor substrate.
前記押さえ刃は、断面形状が三角形もしくは五角形であることを特徴とする請求項13に記載の製造装置。 The manufacturing apparatus according to claim 13, wherein the pressing blade has a triangular or pentagonal sectional shape.
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