JP4377300B2 - 半導体ウエハおよび半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体ウエハから個々の半導体チップをダイシングにより分割する方法、およびその方法に用いる半導体ウエハに関する。

従来、半導体チップを製造するにあたり、半導体ウエハ1上に複数の半導体チップ２を形成し（図１）、その後、半導体チップ２が形成された領域に挟まれたスクライブライン３に沿って、ダイシングブレードと呼ばれる刃物を用いて個々の半導体チップ２に分割する（図４）ことが行われている。この分割は、一般にダイシングと呼ばれている。

ダイシングを行う際に、ダイシングブレードがスクライブライン３上を正しくなぞる必要がある。そこで、図２に示すように、スクライブライン上にアライメントマーク４１を設けておき、このアライメントマーク４１を目印としてダイシングブレードの位置合わせを行っている。アライメントマーク４１は、金属膜で形成される場合がある。この場合、半導体ウエハ１と金属のアライメントマーク４１との反射率の違いにより、アライメントマーク４１の位置を認識することができるのである。このような技術は、例えば、特開平１−３０４７２１号公報に開示されている。

また、スクライブライン３上には、ＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）４２も形成されることがあり、このＴＥＧ４２も金属を含む場合がある。このような技術は、例えば、特開２００２−１７６１４０号公報に開示されている。本願において、アライメントマーク４１とＴＥＧ４２とを併せて、アクセサリパターン４と総称する。

一方、近年、半導体チップは小型化が著しい。半導体チップが小型化すると、一枚の半導体ウエハから得られる半導体チップの数が増加する。このとき、スクライブラインの幅をそのままにしておくと、半導体ウエハ上でスクライブラインの占める面積の割合が増加してしまう。そこで、一枚の半導体ウエハから得られる半導体チップの数をさらに増加させるため、スクライブラインの幅を狭くするようになっている。

しかし、スクライブラインの幅を狭くすると、ダイシング時のチッピングにより、半導体チップにダメージが発生してしまう。特に、半導体ウエハ上に形成される層間絶縁膜は、半導体ウエハ自体に比べて脆いため、スクライブライン上で発生した層間絶縁膜のチッピングが、半導体チップ領域の層間絶縁膜にまで達してしまう可能性が高い。

そこで、図３に示すように、ダイシングブレードによる切断を行う前に、スクライブライン３にレーザを照射し、スクライブライン３上の層間絶縁膜を、予め除去しておく技術が開発されている。この技術は、例えば、特開２００３−３２０４６６号公報に開示されている。この技術を用いると、ダイシングブレードによる切断を行う際には、スクライブライン上に層間絶縁膜が存在しないので、スクライブライン上で層間絶縁膜のチッピングが生じる事は無く、当然、その影響が、半導体チップが形成された領域に及ぶこともない。

また、特開昭６３−２５０１１９号公報には、短冊形チップを半導体ウエハ上に形成する際に、一枚のウエハから得られる半導体チップの数を最大にするために、半導体チップの長辺間に挟まれたスクライブラインの幅よりも短辺側に挟まれたスクライブラインの幅を広くし、かつ、短辺側に挟まれたスクライブライン上にアクセサリパターンを配置した半導体ウエハが開示されている（同公報第２図）。
特開平１−３０４７２１号公報 特開２００２−１７６１４０号公報 特開２００３−３２０４６６号公報 特開昭６３−２５０１１９号公報

本願発明者は、上記従来技術には以下の課題があることを発見した。

スクライブライン上にレーザ照射を行う際に、アクセサリパターンにレーザが照射されると、アクセサリパターンに含まれる金属が飛散する。このとき、半導体チップ上であってスクライブラインに近接する領域に電極パッドが形成されていると、飛び散った金属が電極パッドを汚染してしまうのである。電極パッドが汚染されると、後にワイヤボンディングなどを行う際に支障が生じる。この課題は、スクライブラインの幅が狭くなるにつれてますます問題となる。

本発明の半導体ウエハは、直交する２方向に形成され前記半導体ウエハを複数の領域に区分し、第１の幅を有する第１スクライブラインと、前記領域を複数のチップ領域に区分し第１の幅よりも狭い第２の幅を有する第２スクライブラインと、チップ領域の縁に沿って形成された電極パッドと、スクライブライン上に配置され金属を含むアクセサリパターンとを有し、第２スクライブライン上のうちチップ領域の電極パッドが形成されている縁に隣接する部分の少なくとも最表面には前記アクセサリパターンが形成されていないことを特徴としている。

一枚の半導体ウエハからできるだけ多くの半導体チップを得るために十分に幅を細くしたスクライブラインには、ダイシングに先立ってレーザを照射し、層間絶縁膜を除去しなければならないが、本願発明においては、第２スクライブライン上であって電極パッドと隣接する部分には、金属を含むアクセサリパターンを配置しないので、レーザを照射したとしても、金属の飛散による電極パッドの汚染が発生することがない。一方で、アクセサリパターンは、ダイシングに先立ってレーザ照射を行う必要がない程度の太さを有する第１スクライブライン上に配置すればよい。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハであって、直交する２方向に形成され前記半導体ウエハを複数の領域に区分し、第１の幅を有する第１スクライブラインと、前記領域を複数のチップ領域に区分し第１の幅よりも狭い第２の幅を有する第２スクライブラインと、チップ領域の縁に沿って形成された電極パッドと、スクライブライン上に配置され金属を含むアクセサリパターンとを有し、第２スクライブライン上のうちチップ領域の電極パッドが形成されている縁に隣接する部分にはアクセサリパターンが形成されていないことを特徴とする半導体ウエハを用意する工程と、第２スクライブラインにレーザを照射して溝を形成する工程と、第１スクライブラインと第２スクライブラインとをブレードを用いて切断する工程とを有し、第１スクライブラインのうち、少なくとも第２スクライブラインと交差する部分以外にはレーザを照射しないことを特徴とする。

この製造方法によれば、金属を含むアクセサリパターンが配置されている第１スクライブラインにはレーザ照射を行わないので、金属の飛散による電極パッドの汚染が生じることがない。尚、第１スクライブラインと第２スクライブラインとが交差する領域にレーザが照射されたとしても、交差領域は、通常、電極パッドから離れているため問題とならない。

また、第１スクライブラインの幅は、ダイシング時のチッピングの影響が半導体チップに及ばない範囲で可及的に狭くすれば、第１スクライブライン上へのレーザ照射を行う必要が無く、また、一枚の半導体ウエハから可及的に多くの半導体チップを得ることができる。

本発明によれば、一枚の半導体ウエハから得られる半導体チップの数を増加させつつ、半導体ウエハ上に形成された層間絶縁膜を除去するためのレーザ照射の際に、スクライブライン上に形成されたアクセサリパターンから飛散する金属によって電極パッドが汚染されることを防止することができる。

（第１の実施例）
本願発明を実施するための最良の形態として、第１の実施例を図５および図６を参照して説明する。尚、図５中に、説明の際に方向を明示する便宜のために、ＸＹ座標軸を示した。

図５は、本実施例に係る半導体ウエハの全体図である。

半導体ウエハ１上には、複数の半導体チップ２が形成されており、各々の半導体チップ２は、スクライブライン(Ｓｃｒｉｂｅ Ｌｉｎｅ)３１，３２を挟んで隣接している。別の見方をすれば、半導体ウエハ１が、スクライブライン３１，３２により、複数のチップ領域２に区分されている。

スクライブラインとは、半導体ウエハ１を個々の半導体チップ２に分割する際に切断用ブレードや切断用レーザによって切断される領域のことである。

半導体チップ２はマトリックス状に配置されるので、スクライブライン３１，３２は、実質的に直交する２方向に形成される。図５の例では、Ｘ方向およびＹ方向にスクライブライン３１，３２が形成されている。

そして、アクセサリパターンを配置するために、数本おきに幅が太いスクライブライン３１が形成されている。（以下、太い方のスクライブラインを第１スクライブライン３１、細い方のスクライブラインを第２スクライブライン３２と呼ぶ。）別の見方をすると、半導体ウエハ１が第１スクライブライン３１により所定の領域に区分され、当該所定の領域が、第２スクライブライン３２によりチップ領域に区分されている。

図５には、３本の第２スクライブライン３２おきに第１スクライブライン３１が形成されている例を示した。尚、Ｘ、Ｙ方向のどちらの方向においても、数本の第２スクライブライン３２おきに第１スクライブライン３１が形成される。

ここで、第１スクライブライン３１が形成される頻度をできるだけ少なくすれば、一枚の半導体ウエハから得られる半導体チップの数が著しく減少することはない。

第２スクライブライン３２の幅は、ダイシングが可能な範囲で、一枚の半導体ウエハ１から得られる半導体チップ２の数が最大となるように、可及的に細くする。一方、第１スクライブライン３１の幅は、アクセサリパターンが配置できる幅を確保し、かつ、ダイシング時のチッピングの影響が、半導体チップ２に及ばない範囲で、可及的に細くする。

例えば、第１スクライブライン３１の太さは、６０μｍから１２０μｍであり、第２スクライブライン３２は６０μｍ未満である。

図５の領域Ｓに囲まれた部分を拡大したものを、図６に示す。

図６に示すように、各々の半導体チップ２上であって、スクライブライン３１，３２と隣接する領域には電極パッド５が形成されている。

そして、アクセサリパターン４は、第１スクライブライン３１にのみ配置され、第２スクライブライン３２には配置されていない。但し、第１スクライブライン３１と第２スクライブライン３２とが交差する領域には、アクセサリパターン４が配置されていても良い。

次に、図６に示した半導体ウエハをダイシングする方法を、図７，８，９を用いて説明する。

まず、図７もしくは図８に示すように、第２スクライブライン３２にレーザを照射し、第２スクライブラインの層間絶縁膜を除去して、溝を形成する。第２スクライブライン３２にはアクセサリパターンが形成されていないので、レーザ照射によりアクセサリパターン含まれる金属が飛散して、電極パッド５を汚染する心配がない。

図７には、一本のスクライブラインに対して、平行する２本の溝を形成する例を示した。図７のＡ−Ａ’断面を図１０（ａ）および（ｂ）に示す。図１０（ａ）は、溝６が層間絶縁膜７を貫通して半導体ウエハ１のシリコン層まで到達している例であり、図１０（ｂ）は、溝６がシリコン層まで到達していない例である。

図８には、一本のスクライブラインに対して、一本の溝を形成する例を示した。図８のＢ−Ｂ’断面を図１１（ａ）および（ｂ）に示す。図１１（ａ）は、溝６が層間絶縁膜７を貫通してシリコン層まで到達している例であり、図１１（ｂ）は、溝６がシリコン層まで到達していない例である。

このとき、アクセサリパターン４が形成された第１スクライブライン３１にはレーザ照射を行わないので、アクセサリパターンに含まれる金属が飛散し、電極パッド５が汚染されることがない。

次に、図９に示すように、第１スクライブライン３１および第２スクライブライン３２の両方を、切断用ブレードで切断し、半導体ウエハ１を個々の半導体チップ２にダイシングする。図９に示すように、本発明のダイシング方法によれば、一部の半導体チップ２０においては、その縁のうち、レーザ照射の跡がある縁にはアクセサリパターンの痕跡がなく、レーザ照射の跡がない縁にはアクセサリパターンの痕跡が残る場合がある。

ダイシングした後の、図１０、図１１と同一箇所の断面を、図１２に示す。図１２（ａ）が、図１０（ａ）と図１１（ａ）に示した部分のダイシング後を表し、図１２（ｂ）が、図１０（ｂ）と図１１（ｂ）に示した部分のダイシング後を表す。第２スクライブライン３２においては、予めレーザ照射によって層間絶縁膜が除去されているので、スクライブラインで発生したチッピングが層間絶縁膜を伝って半導体チップ２の層間絶縁膜にまで及ぶことがない。

また、第１スクライブライン３１には溝が形成されていないものの、スクライブライン自体の幅を、チッピングの影響が半導体チップ２に及ばない程度に広くしているため、スクライブラインで発生したチッピングの影響が半導体チップ２の層間絶縁膜にまでおよぶことがない。

尚、アライメントマークに用いるアクセサリパターンは、金属を用いずに、不純物拡散層で形成する場合がある。この場合、不純物濃度の差に起因する反射率の差によりアライメントマークの位置を認識する。不純物拡散層で形成したアライメントマークは、第２スクライブライン上に配置してもよい。レーザ照射時の金属の飛散により、電極パッドを汚染する心配がないからである。

また図６では、金属からなるアクセサリパターンが半導体ウエハ１の表面上に形成されているように描かれているが、層間絶縁膜７の内部に形成される場合もある。例えば、拡散工程で用いられる目合わせパターンがこれに該当する。本願発明においても、半導体ウエハ１の最表面からある程度深い位置であれば、第２スクライブライン３２の電極パッド５に隣接する領域において、層間絶縁膜内部に金属からなるアクセサリパターンを配置することができ、少なくとも最表面には金属からなるアクセサリパターンを配置することが禁止される。ある程度深い位置であれば、金属の飛散による汚染が発生しにくくなるからである。実験によると、最表面から１．５μｍ以上深い位置に配置された金属からなるアクセサリパターンにレーザを照射しても、電極パッドの汚染は発生しなかった。金属からなるアクセサリパターンが配置可能な深さは、アクセサリパターンを構成する金属の種類や、層間絶縁膜の種類、照射されるレーザの強度により変化する。但し、第２スクライブライン３２の電極パッド５に隣接する領域には、一切、金属からなるアクセサリパターンを配置しないことが好ましい。

さらに図６では、アライメントマーク４１はスクライブライン同士の交差する領域に形成され、ＴＥＧ４２はそれ以外の領域に形成されているが、ＴＥＧ４２がスクライブライン同士の交差する領域に形成されてもよく、アライメントマーク４１がそれ以外の領域に形成されてもよい。

（第２の実施例）
本発明の第２の実施例について、図１３を参照して説明する。

本実施例が第１の実施例を異なる点は、第２スクライブライン同士が交差する領域にアクセサリパターン４１０が配置されている点である。

スクライブライン同士が交差する領域は、半導体チップ２上に形成された電極パッド５から離れているため、この領域に配置されたアライメントマーク４１０から金属が飛散しても、電極パッド５を汚染する可能性は低い。

この、第２スクライブライン３２同士が交差する領域に配置されるアクセサリパターン４１０は、アライメントマークであることが望ましい。アライメントマークが数多く配置されることにより、アライメントの精度が向上するからである。

本実施例における半導体ウエハ１をダイシングする方法は、第１の実施例と同様である。但し、第２スクライブラインにレーザを照射する際に、第２スクライブライン３２同士が交差する領域に形成されたアライメントマーク４１０を避けてレーザを照射し、このアライメントマーク４１０を残すことが望ましい。アライメントマークを残すことで、後のブレードによる切断の際に利用できるからである。

（第３の実施例）
本発明の第３の実施例を図１４を参照して説明する。

本実施例が第１の実施例と異なる点は、各々の半導体チップ２において、一方の対向する二辺８に沿ってのみ電極パッド５が形成されていること、および電極パッド５が形成されていない他方の対向する二辺９に隣接する第２スクライブライン３２上にアクセサリパターン４が形成されている点である。

電極パッドが形成されていない二辺９に隣接する第２スクライブライン３２であれば、アクセサリパターン４を配置し、レーザ照射により金属が飛散したとしても、電極パッド５が汚染される心配がない。

本実施例における半導体ウエハ１をダイシングする方法は、第１の実施例と同様である。本実施例の半導体ウエハ１をダイシングした後の状態を図１５に示す。本実施例においては、電極パッドと隣接しない第２スクライブライン９にもアクセサリパターン４を配置するので、個片化したチップの電極パッド５が配置されていない縁には、レーザ照射の跡とアクセサリパターンの痕跡の両方が残っている場合がある。

（第４の実施例）
本発明の第４の実施例を、図１６を参照して説明する。

本実施例が第１の実施例と異なる点は、第１スクライブライン３１よりも幅の広い第３スクライブライン３３を有する点である。第３スクライブライン３３の幅は、例えば、１２０μｍよりも太い。

第３スクライブライン３３は幅が十分広いので、第３スクライブライン３３をブレードにより切断する際に発生するチッピングが半導体チップに影響を及ぼすことがない。また、第３スクライブライン３３にアクセサリパターン４を配置し、レーザ照射によりアクセサリパターン４を形成する金属が飛散しても、半導体チップ２の電極パッド５まで届かない。

従って、第３スクライブライン３３に対しては、隣接する半導体チップ２の辺に沿って電極パッド５が形成されていたとしてもレーザ照射を行っても良いし、レーザ照射を行わずにブレードによる切断を行っても良い。

尚、第１スクライブラインおよび第２スクライブラインの切断方法については、第１の実施例と同様である。

本願発明においては、図６等に示すように、第１スクライブラインが直交する２方向に形成され、アクセサリパターン、特にＴＥＧが十文字に配置される。この配置の利点について、以下に述べる。

ＴＥＧは、半導体チップの製造工程の良否を検査するトランジスタ等の素子と、その素子と外部との電気的導通を得るためのパッドとから成る。また、どのような種類の検査、もしくはどの製造工程の検査をするかによって、複数種類のＴＥＧが用意される。最近の半導体ウエハにおいては、２０種類のＴＥＧが用意されることも珍しくない。

また、ＴＥＧは半導体ウエハ全面に亘って形成される。これは、近年、半導体ウエハの大径化が進むにつれて、一枚の半導体ウエハ上でも、場所によって製造ばらつきが生じるようになってきたためである。

ここで、図１７に示す半導体ウエハ１上の領域Ｐ、Ｑ内における製造工程の良否を検査するために、それぞれ同数のＴＥＧを同一間隔で配置する場合について考える。領域ＰとＱの面積は同じである。

もし、一文字に配置したとすると、ＴＥＧの数が増加するにつれて、一部のＴＥＧが領域Ｐから外れてしまい、領域Ｐ内の検査に用いることができない。

一方、本願発明のように十文字に配置すると、ＴＥＧの数が増加しても、全てのＴＥＧを領域Ｑ内に納めることができるという優れた効果を奏する。

本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の思想・目的から逸脱することなく、修正や変更を加えてもよい。

従来の半導体ウエハ 図１の一部を拡大した図 従来のダイシング方法におけるレーザ照射方法を示す図 図３の半導体ウエハをダイシングした後を示す図 本願発明の第１の実施例の半導体ウエハ 図５の一部を拡大した図 本願発明の方法におけるレーザ照射方法を示す図 本願発明の方法におけるレーザ照射方法を示す図 図７，８の半導体ウエハをダイシングした様子を示す図 図７のＡ−Ａ’断面を示す図 図８のＢ−Ｂ’断面を示す図 ダイシング後の図１０と図１１と同一箇所の断面を示す図 本願発明の第２の実施例の半導体ウエハ 本願発明の第３の実施例の半導体ウエハ 図１４の半導体ウエハをダイシングした様子を示す図 本願発明の第４の実施例の半導体ウエハ ＴＥＧを十文字に配置する利点を説明するための図

符号の説明

１ 半導体ウエハ
２，２０ 半導体チップ
３，３１、３２，３３ スクライブライン
４ アクセサリパターン
４１，４１０ アライメントマーク
４２ ＴＥＧ
５ 電極パッド
６ レーザ照射で形成された溝
７ 層間絶縁膜
８，９ 半導体チップの縁

Claims (7)

1. 半導体ウエハであって、
   直交する２方向に形成され、前記半導体ウエハを複数の領域に区分し、第１の幅を有する第１スクライブラインと、
   前記領域を複数のチップ領域に区分し、前記第１の幅よりも狭い第２の幅を有する第２スクライブラインと、
   前記チップ領域の縁に沿って形成された電極パッドと、
   前記第１スクライブラインと前記第2スクライブラインに配置され金属を含むアクセサリパターンとを有し、
   前記第１スクライブラインは前記アクセサリパターンが配置可能でチッピングの影響が前記チップ領域の層間絶縁膜に及ぶことのない幅であり、前記第２スクライブラインが、ダイシングが可能な範囲で可及的に細い幅であり、
   前記第２スクライブラインのうち、前記チップ領域の前記電極パッドが形成されている縁に隣接する部分の少なくとも最表面には前記アクセサリパターンが形成されず、前記第2スクライブラインの前記最表面よりも内部に前記アクセサリパターンが形成されていることを特徴とする半導体ウエハ。
2. 前記第２スクライブライン同士が交差する領域に、前記アクセサリパターンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ。
3. 前記アクセサリパターンがアライメントマークであることを特徴とする請求項２に記載の半導体ウエハ。
4. 前記第１の幅が６０μｍ以上１２０μｍ以下であり、前記第２の幅が６０μｍ未満であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一に記載の半導体ウエハ。
5. 複数の前記アクセサリパターンが、互いに交差する２本の前記第１スクライブラインに、十文字状に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれか一に記載の半導体ウエハ。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一に記載の半導体ウエハを製造する工程と、
   前記第２スクライブラインにレーザを照射して溝を形成する工程と、
   前記第１スクライブラインと前記第２スクライブラインとをブレードを用いて切断する工程と、を有し、
   前記第１スクライブラインのうち、少なくとも前記第２スクライブラインと交差する部分以外にはレーザを照射しないこと、を特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項３に記載の半導体ウエハを製造する工程と、
   前記アライメントマークを避けて前記第２スクライブラインにレーザを照射して溝を形成する工程と、
   前記第１スクライブラインと前記第２スクライブラインとをブレードを用いて切断する工程と、
   を有すること、を特徴とする半導体装置の製造方法。
   
   

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