JP2023123189A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウエハと支持板の間に異物が混入してもスクライブ工程においてウエハが受けるダメージを軽減する。【解決手段】本明細書は半導体装置(3)の製造方法を開示する。その製造方法は、溝形成工程、スクライブ工程、ブレイク工程を備える。溝形成工程では、複数の半導体素子(3)が形成されたウエハ(2)の第1面(2a)に、隣り合う半導体素子の境界(4)に沿って溝(11)を形成する。スクライブ工程では、第1面を支持板に向けてウエハを支持板(31)に取り付け、境界に沿ってウエハの第2面側からスクライブブレード(33)を押し当て、境界に沿ってウエハの内部に垂直クラック(5)を形成する。ブレイク工程では、境界にブレイクブレード(34)を押し当て、境界に沿ってウエハを劈開させる。【選択図】図6
Description
本明細書が開示する技術は半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の製造方法の工程の中に、複数の半導体素子が形成されたウエハから半導体素子を個別に切り出す工程がある。従来は隣り合う半導体素子の境界に沿ってウエハを切断(ダイシング)していたが、近年、スクライブアンドブレイクという工法が採用され始めている。
この工法は、まず、隣り合う半導体素子の境界に沿ってスクライブブレード(周縁が薄くなっている円板ブレード)を押し当て、境界に沿ってウエハ内部にクラックを生じさせる。クラックは、ウエハの表面に対して垂直な方向に拡がるので、このクラックを以下では垂直クラックと称する。次に、境界に沿ってブレイクブレードを押し当て、境界に沿ってウエハを劈開させる。この工法は、ウエハにおいて隣り合う半導体素子の間の幅を従来のダイシング工法の場合よりも狭くすることができる。
スクライブ工程では、支持板に取り付けたウエハにスクライブブレードを強く押し当てる。それゆえ、ウエハの裏面と支持板の間に異物があると、ウエハは異物とスクライブブレードに挟まれ、極めて局所的にウエハが強く圧迫されてダメージを受けるおそれがある。本明細書は、ウエハと支持板の間に異物が混入してもスクライブ工程においてウエハにダメージを及ぼさない(少なくともダメージを低減する)技術を提供する。
本明細書が開示する製造方法は、溝形成工程と、スクライブ工程と、ブレイク工程を備える。溝形成工程では、複数の半導体素子(3)が形成されたウエハ(2)の第1面(2a)に、隣り合う半導体素子の境界(4)に沿って溝(11)を形成する。スクライブ工程では、第1面を支持板(31)に向けてウエハを支持板に取り付け、境界に沿ってウエハの第2面(2b)の側からスクライブブレード(33)を押し当て、境界に沿ってウエハの内部に垂直クラック(5)を形成する。ブレイク工程では、境界にブレイクブレード(34)を押し当て、境界に沿ってウエハを劈開させる。
本明細書が開示する製造方法では、スクライブブレードを押し当てる面(第1面)の反対面(第2面)に溝を形成する。スクライブの際、境界(隣り合う半導体素子の境界)の直下に異物が混入しても、異物は溝に入るため、ウエハがスクライブブレードと異物の間に強く挟まれることがない。ウエハと支持板の間に異物が混入してもスクライブ工程においてウエハにダメージが及ばない(少なくともダメージが低減される)。
上述した溝は、半導体素子としての機能を実現するための構造を形成する工程によって形成されてもよい。例えば、半導体素子が形成される領域にエッチングでトレンチを形成する工程によって溝が形成されてもよい。あるいは、溝の内面にシリコン酸化膜が形成されており、そのシリコン酸化膜は、半導体素子の上にシリコン酸化膜を形成する工程にて形成されてもよい。あるいは、半導体素子の上に樹脂層を形成する工程にて溝が形成されてもよい。
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
図面を参照して実施例の製造方法を説明する。図1は、複数の半導体素子3が格子状に形成されたウエハ2の平面図である。図1では、半導体素子3を実線の矩形で模式的に表してある。いくつかの実線矩形には符号「3」を付することを省略した。説明の便宜上、隣り合う半導体素子3の間の境界であって後にウエハ2を個々の半導体素子3に分割する際の分割線をスクライブ線4と称する。図1では、スクライブ線4を一点鎖線で表してある。ウエハ2から分離された個々の半導体素子3が半導体装置に相当する。半導体素子3は、トランジスタやダイオードなどの機能を有する素子である。
ウエハ2の材料は、SiC、GaNなど、半導体材料であればよいが、結晶面が形成される半導体材料であることが望ましい。ウエハ2は、結晶面がウエハ表面に対して垂直となるように形成されている。また、複数の半導体素子3は、ウエハの平面視においてスクライブ線4(隣り合う半導体素子3の境界)が結晶面と一致するように形成される。
図2以降では、図1のII-II線に沿った断面を参照しつつ半導体装置(半導体素子3)の製造方法を説明する。説明の便宜上、図1のII-II線の左側の半導体素子を符号3aで表し、右側の半導体素子を符号3bで表す。実施例の製造方法は、溝形成工程、スクライブ工程、ブレイク工程を含んでいる。
(溝形成工程)図2-5を参照しつつ溝形成工程を説明する。説明の便宜上、ウエハ2の両面のうち、ゲートやチャネルなど、表層に半導体素子3a、3bの主要構造が形成されている側を第1面2aと称し、その反対側の面を第2面2bと称する。
図2のウエハ2の断面において、左側の破線から左側の領域が半導体素子3aであり、右側の破線から右側の領域が半導体素子3bである。半導体素子3a、3bの内部に形成されているチャネルやゲート電極などの主構造(半導体素子の機能を実現するために必要な構造のうちの主要な構造)の図示は省略した。半導体素子3aと半導体素子3bの間に前述したスクライブ線4が位置する。図2以降では、スクライブ線4は一点鎖線で表してある。
溝形成工程では、複数の半導体素子3が形成されたウエハ2の第1面2aに、隣り合う半導体素子3a、3bの境界(スクライブ線4)に沿って溝11を形成する。図2は、溝11を形成する前のウエハ2の断面を示している。ウエハの第1面2aの側にドライエッチングなどの処理を行い、スクライブ線4に沿って溝11を形成する(図3)。溝11を形成するためのドライエッチング処理は、半導体素子3a、3bの領域に半導体素子としての機能を実現するための構造(例えばトレンチ)を作り込む形成の一つであってよい。それゆえ、半導体素子3a、3bの領域にも溝11が形成される。
次いで、第1面2aの上にシリコン酸化膜21を形成する(図4)。シリコン酸化膜21も、半導体素子3a、3bの機能の一つを担うので、半導体素子3a、3bの上にもシリコン酸化膜21が形成される。半導体素子3a、3bの領域におけるシリコン酸化膜21は、半導体素子3a、3bの表層を絶縁するために設けられる。シリコン酸化膜21は、溝11の側面と底面にも形成される。
次いで、シリコン酸化膜21の上に、樹脂層22を形成する(図5)。樹脂層22は、半導体素子3a、3bの表面を保護する目的があるので、半導体素子3a、3bの上にも形成される。ただし、樹脂層22は、溝11の外側のみに形成される。樹脂層22は、例えば、ポリイミドやポリアミドの層である。
こうしてウエハ2の第1面2aの側に形成された溝11は、幅が概ね10-100ミクロン、深さが概ね5-50ミクロンである。溝11の底面は平坦である。
シリコン酸化膜21や樹脂層22も、半導体素子としての機能を実現するための構造を形成する工程によって形成されてもよい。前述したように、溝11の内面にはシリコン酸化膜21が形成されているが、このシリコン酸化膜21は、半導体素子3a、3bの上にシリコン酸化膜を形成する工程にて形成されてもよい。あるいは、溝11は、樹脂層22によって深さを増しているが、この樹脂層22は、半導体素子3a、3bの上に樹脂層を形成する工程にて形成されてもよい。
(スクライブ工程)溝形成工程に続いてスクライブ工程が実施される。図6を参照してスクライブ工程を説明する。スクライブ工程では、第1面2aを支持板31に向けてウエハ2を支持板31に取り付ける。スクライブ線4に沿ってウエハ2の第2面2bの側からスクライブブレード33を押し当て、スクライブ線4に沿ってウエハ2の内部に垂直クラック5を形成する。
なお、ウエハ2と支持板31の間には固定シート32が挟まれる。固定シート32は、スクライブブレード33をスクライブ線4に沿って移動させるときにウエハ2が動かないようにするために挟まれている。
スクライブブレード33は円盤状の部品であり、支持装置(不図示)に軸支されている。スクライブブレード33をウエハ2に押し付けつつスクライブ線4に沿って移動させる。移動の際、スクライブブレード33は、路面上を転がるタイヤのようにウエハ2の上を滑ることなく転がる。スクライブブレード33は、周縁のエッジは鋭いがウエハ2を切ることはなく、第2面2bの側からウエハ2に押し付けられるだけである。先に述べたように、スクライブ線4はウエハ2の結晶面に沿っており、スクライブブレード33を強く押し当てるとスクライブ線4に沿ってウエハ2の内部に垂直クラック5が生じる。「垂直クラック」は、ウエハ2の表面に対して垂直に拡がるクラックを意味する。別言すれば、垂直クラック5は、ウエハ2の結晶面に沿って拡がる。
ウエハ2を固定シート32付きの支持板31に取り付ける際、ウエハ2と支持板31(固定シート32)の間に塵埃などの異物100が挟まれる可能性がある。異物100が挟まれたままウエハ2にスクライブブレード33を強く押し当てると、異物100とスクライブブレード33の間でウエハ2に局所的な極めて強い集中応力が生じ、ウエハ2がダメージを受ける可能性がある。しかし、実施例の製造方法では、支持板31を向いているウエハ2の面(第1面2a)に、スクライブ線4に沿って溝11が形成されているので、図6に示すように、異物100は溝11に入る。それゆえ、ウエハ2がスクライブブレード33と異物100に強く挟まれることがなく、ウエハ2が大きいダメージを受けずに済む。
溝11の底面が平坦であることもウエハ2が受けるダメージの軽減に貢献する。溝11の底面が平坦であることによって、入り込んだ異物100とスクライブプレート33の間にウエハ2が強く挟まれることがなくなり、ウエハ2が大きいダメージを受けずに済む。また、溝11がV字形状である場合、溝の底が鋭角となるため、スクライブプレート33を押し付けたときに異物が溝の底面に当たる場合、溝のV字の底から新たなクラックが生じるおそれがある。
(ブレイク工程)スクライブ工程に続いてブレイク工程が実施される。図7、8を参照してブレイク工程を説明する。ブレイク工程では、スクライブ線4に沿ってブレイクブレード34を押し当て、スクライブ線4に沿ってウエハ2を劈開させる。図7はブレイクブレード34を押し当てる前の断面を示している。ウエハ2に押し当てられたブレイクブレード34を仮想線(二点鎖線)で描いてある。図8は、ブレイクブレード34を押し当てた後であって、ウエハ2がスクライブ線4に沿って劈開し、ウエハ2が半導体素子3aの側と半導体素子3bの側に分割された断面を示している。
ブレイクブレード34は、ウエハ2の直径と同等の長さを有しており、スクライブ線4の全長にわたってウエハ2に押し当てられる。ウエハ2の内部では、スクライブ線4に沿って垂直クラック5が形成されている。ブレイクブレード34がウエハ2に強く押し当てられると、垂直クラック5がさらに広がり、ウエハ2は、スクライブ線4に沿って劈開する(図8参照)。図8では垂直クラック5の痕跡に符号「5a」を付してある。
なお、ブレイクブレード34は、ウエハ2の第2面2bに押し当てられる。すなわち、ブレイクブレード34は、溝11の底面に押し当てられることになる。
また、ブレイク工程では、ウエハ2は一旦支持板31から外され、第1面2aを支持板31に向けて取り付けられる。このとき、別の固定シート35がウエハ2と支持板31の間に挟まれる(図7、8参照)。別の固定シート35は、ブレイクブレード34を押し当てる際にウエハ2が支持板31からずれないようにするために採用される。
以上の通り、実施例の製造方法によれば、スクライブ線4に沿ってウエハ2の第1面2aに溝11を形成し、溝11の側を支持板31に向けた状態でスクライブブレード33をウエハ2に押し当てる。溝11を導入することにより、スクライブブレード33がウエハ2に強く押し当てられた際、異物100の噛み込みによるダメージが生じない(少なくともウエハ2が受けるダメージが軽減される)。
繰り返しになるが、スクライブブレード33とブレイクブレード34は、いずれも、ウエハ2を切断(切削)しない。スクライブブレード33はウエハ2の内部に垂直クラック5を生じさせ、ブレイクブレード34はウエハ2を劈開させる。
なお、シリコン酸化膜21と樹脂層22の少なくとも一方、あるいは両方とも、無くてもよい。ただし、溝11を形成する工程、シリコン酸化膜21を形成する工程、および、樹脂層22を形成する工程は、いずれも、半導体素子3を製造する上で必要な工程(半導体素子としての機能を実現するための構造を形成する工程)で同時に実現可能である。それゆえ、従来の製造方法に対してスクライブ線4に沿って溝11を形成する工程(及び、シリコン酸化膜21/樹脂層22を形成する工程)を追加するのにわずかなコスト増で済む。
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の製造方法では、ブレイク工程においてブレイクブレード34は第1面2aに押し当てられる。ブレイクブレード34は第2面2bに押し当てられてもよい。スクライブブレード33とブレイクブレード34は、前述した機能を実現するものであれば、どのような材質で作られてもよく、また、どのような形状であってもよい。
溝11に入り込んだ異物100は、粘着性を有する固定シート32に捉えられるので、固定シート32をウエハ2から剥がす際に固定シート32とともにウエハ2から取り除かれる。
垂直クラック5は、ウエハ2の第1面2aと第2面2bの一方にまで達していてもよい。
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様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、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し得るものであり、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。
2:ウエハ 2a:第1面 2b:第2面 3、3a、3b:半導体素子 4:スクライブ線 5:垂直クラック 11:溝 21:シリコン酸化膜 22:樹脂層 31:支持板 32、35:固定シート 33:スクライブブレード 34:ブレイクブレード 100:異物
Claims (5)
- 半導体装置(3)の製造方法であって、
複数の半導体素子(3)が形成されたウエハ(2)の第1面(2a)に、隣り合う前記半導体素子の境界(4)に沿って溝(11)を形成する溝形成工程と、
前記第1面を支持板(31)に向けて前記ウエハを前記支持板に取り付け、前記境界に沿って前記ウエハの第2面(2b)の側からスクライブブレード(33)を押し当て、前記境界に沿って前記ウエハの内部に垂直クラック(5)を形成するスクライブ工程と、
前記境界に前記ウエハにブレイクブレード(34)を押し当て、前記境界に沿って前記ウエハを劈開させるブレイク工程と、
を備えている、製造方法。 - 前記溝は、前記半導体素子としての機能を実現するための構造を形成する工程によって形成される、請求項1に記載の製造方法。
- 前記半導体素子が形成される領域にエッチングでトレンチを形成する工程によって前記溝が形成される、請求項2に記載の製造方法。
- 前記溝の内面にシリコン酸化膜(21)が形成されており、前記シリコン酸化膜は、前記半導体素子の上にシリコン酸化膜を形成する工程にて形成される、請求項2に記載の製造方法。
- 前記半導体素子の上に樹脂層を形成する工程にて前記溝が形成される、請求項2に記載の製造方法。
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