JP4923874B2 - 半導体ウェハ - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ光の照射によって内部に多光子吸収による改質領域が形成されることで、当該改質領域を起点とした割断を可能にする半導体ウェハに関するものである。
従来から、レーザ光の照射によって内部に多光子吸収による改質領域が形成されることで、当該改質領域を起点としてウェハを割断する方法(いわゆる「レーザダイシング」)として、例えば下記特許文献1に開示されている技術がある。この開示技術によると、例えば、図10に示すように、ウェハ120をレーザダイシングする場合には、分割予定ラインDLに沿ってスクライブ溝125(溝)を形成し、このスクライブ溝125の底部125b(底面)をレーザ光L1,L2の入射面(レーザ光が照射される面のこと)にする。
即ち、ウェハ120が、半導体基板121、埋込酸化層(BOX;Buried OXide)122、単結晶シリコン層123を積層して構成するSOI(Silicon On Insulator)等、の多層化構造を有する場合には、各層を構成する半導体の光学的特性の相違からレーザ光に対する屈折率が層ごとの厚さや材質により異なる。このため、屈折率が異なる層の境界面等(例えば埋込酸化層122と単結晶シリコン層123の境界面)ではレーザ光の反射や散乱が発生しやすいことから、ウェハ120の場合、その分割予定ラインDLに沿ってスクライブ溝125を形成する。これにより、単結晶シリコン層123の一部が除去されるので、半導体基板121の浅い位置(表面120aに近い位置)および深い位置(裏面120bに近い位置)のいずれにおいても、光軸Jによるレーザ光L1,L2の集光点P1,P2を適正に形成することが可能となる。
特開2003−338468号公報
ところで、図10や特許文献1による開示技術によると、分割予定ラインDLに沿ったスクライブ溝125は、分割予定ラインDLに直交する方向の幅が開口部125aにおいても底部125bにおいても同じ幅に設定されていることから、開口部125aと底部125bとをつなぐ壁部125cは、表面120aや底部125bに対してほぼ直角(θa=90°)に形成されている。このため、レーザダイシングによって分離されたチップ(半導体チップ)同士が擦れ合うと、スクライブ溝125の開口部125aを形成していた直角θaの角部120cが欠けてチップの品質低下を招き得るという問題があった。なお、特許文献1には、当該角部120cに関して形状を調整するパラメータ等については、記載されていない。
そこで、この発明は、半導体ウェハを分離して得られる半導体チップの品質低下を防止し得る半導体ウェハを実現することを目的とする。
この発明は、上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、レーザ光の照射によって内部に多光子吸収による改質領域が形成されることで、当該改質領域を起点とした割断を可能にする半導体ウェハで、前記レーザ光が照射される予定部位の表面に位置するウェハ形成層のうち、前記レーザ光の集光点の形成に障害を与え得る当該ウェハ形成層の一部を、除去して形成される凹部を備えた半導体ウェハであって、当該半導体ウェハは、SOI構造を有する多層基板で形成され、前記凹部の開口部と前記凹部の底部とをつなぐ壁部のうち、少なくとも、前記表面に接続されて前記開口部を形成する壁部の一部は、前記表面に対して鈍角をなすほぼ平面状に形成されており、前記壁部の一部は、前記表面に対して、前記レーザ光を集光する集光レンズの収束角の半分と90°を足した角度をなすように設定されている、という技術的手段を用いる。
請求項1に記載の発明によれば、レーザ光が照射される予定部位の表面に位置するウェハ形成層のうち、レーザ光の集光点の形成に障害を与え得る当該ウェハ形成層の一部を、除去して形成される凹部において、当該凹部の開口部と底部とをつなぐ壁部のうち、少なくとも、表面に接続されて開口部を形成する壁部の一部は、表面に対して鈍角をなすほぼ平面状に形成されているので、当該壁部の一部と予定部位の表面とがなす角部を鈍角にすることができる。これにより、半導体ウェハを分離して得られる半導体チップの当該凹部を形成していた角部も鈍角になるため、当該角部が直角や鋭角の場合に比べて、当該角部を欠けにくくすることができる。したがって、半導体チップ同士が擦れ合っても、当該角部が欠けにくくなるので、半導体ウェハを分離して得られる半導体チップの品質低下を防止し得る半導体ウェハを実現することができる。
[第1実施形態]
この発明に係る半導体ウェハの第1実施形態について、図を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係るウェハの構成を示す模式的斜視図である。図2は、第1実施形態に係るウェハに、分断装置によるレーザ光を照射し改質領域を形成する工程を示す模式的説明図で、半導体基板の深い位置(図2(A))から浅い位置(図2(B))に改質領域を形成する場合を示すものである。図3は、第1実施形態に係るウェハの構成を示す模式的説明図で、図3(A)は単結晶シリコン層にスクライブ溝を形成したもの、図3(B)は、同ウェハの構成の改変例1として単結晶シリコン層および埋込酸化層にスクライブ溝を形成したもの、である。図4は、第1実施形態に係るウェハの他の改変例を示す模式的説明図で、図4(A)は改変例2として単結晶シリコン層にスクライブ溝を形成したもの、図4(B)は、改変例3として単結晶シリコン層および埋込酸化層にスクライブ溝を形成したもの、である。
なお、いずれの図においても、説明のために一部を拡大して誇張して示している。
図1に示すように、ウェハ20は、例えば、半導体基板(Si)21、埋込酸化層(BOX)22、単結晶シリコン層23が下方から上方に向けてこの順番で積層されて形成されるSOI構造を有する多層基板で、ほぼ薄板円盤形状に形成されている。なお、図1には、円盤形状の一部の断面形状に相当するものが模式的に表されている。
このウェハ20には、図示されてないが、拡散工程等を経て形成された複数のチップが碁盤の目のように整列配置されており、これらのチップをレーザダイシングにより割断する予定線が分割予定ラインDLとして図1に表されている。また、ウェハ20の裏面20bのほぼ全面には、図略のエキスパンドテープが貼付されている。なお、この分割予定ラインDLは、仮想的なものでウェハ20の表面20aに線が実在するわけではない。
即ち、ウェハ20は、分割予定ラインDLにレーザ光L1,L2を照射されることによって、内部の半導体基板21に多光子吸収による改質領域Kを形成することができるので、この改質領域Kを起点とした割断によりウェハ20を複数のチップに分離可能にする。この改質領域Kを起点とした割断は、例えば、ウェハ20をその裏面20bから加圧することで当該裏面20bに貼付されたエキスパンドテープがウェハ20の径方向外側に引っ張られることにより生じる引張力によって行われる。
このようにウェハ20は、割断に際し分割予定ラインDLに照射されるレーザ光L1,L2により内部に改質領域Kを形成する必要があるが、ウェハ20はSOI構造により多層化されている。このため、[背景技術]の欄で述べたように、各層を構成する半導体の光学的特性の相違からレーザ光L1,L2に対する屈折率が層ごとの厚さや材質により異なるため、例えば、埋込酸化層22と単結晶シリコン層23との境界面ではレーザ光の反射や散乱が発生しやすい。そこで、本第1実施形態のウェハ20では、分割予定ラインDLの表面20aに位置する単結晶シリコン層23のうち、レーザ光L1,L2の集光点P1,P2の形成に障害を与え得る単結晶シリコン層23の一部を除去して形成されるスクライブ溝25を備えている。
このスクライブ溝25は、分割予定ラインDLに沿って形成される直線状の長溝で、埋込酸化層22に達する程度の深さと、埋込酸化層22に向けて閉じる形状をなす台形状(上底の長さ>下底の長さ)の断面形状に設定されている。これにより、スクライブ溝25の開口部25aとスクライブ溝25の底部25bとをつなぐ壁部25cは、ウェハ20の表面20aに対して鈍角(90°<θ1<180°)をなすほぼ平面状に形成される。このスクライブ溝25は、例えば、ウェットエッチングやドライエッチングによる化学的な加工あるいはダイシングブレード等による切削やレーザ光の照射による機械的な加工によって形成され、またその底部25bは、レーザ光L1,L2の反射や散乱が生じない程度に平坦な滑面に形成されている。
これにより、当該壁部25cと分割予定ラインDLの表面20aとがなす角部20cを鈍角にすることができる。ウェハ20を分離して得られるチップのスクライブ溝25を形成していた角部も鈍角になるため、当該角部が直角や鋭角の場合に比べて、当該角部を欠けにくくすることができる。
スクライブ溝25の壁部25cは、傾斜角θ1で平坦な斜面を形成するように構成されているが、この傾斜角θ1は、例えば、レーザ光L1,L2を集光する集光レンズの収束角α(平面視によるもの)の半分と90°を足した角度(α/2+90°)に設定されている。これにより、壁部25cの壁面と、集光レンズにより集光されるレーザ光L1,L2の外縁輪郭線とをほぼ平行にすることができるので、後述するように、集光レンズをウェハ20の表面20aに近づけても、集光されたレーザ光L2の進行を単結晶シリコン層23が妨げることなく、半導体基板21の深い位置においても集光点P2を形成することが可能となる。
本第1実施形態に係るウェハ20では、このようなスクライブ溝25を分割予定ラインDLの表面20aに形成することによって、図2に示すように、分断装置DMにより改質領域Kを形成することが可能となる。なお、分断装置DMは、レーザ光を発生可能な図略のレーザ光源、このレーザ光源によるレーザ光を所定の焦点距離で集光し得る集光レンズCV、この集光レンズCVをレーザ光の光軸Jに沿って上下動可能な図略のレンズ移動機構、ウェハ20を載置可能な図略のテーブル等により構成されている。
即ち、図2(A)に示すように、集光レンズCVにより集光されるレーザ光L2の光軸Jがウェハ20の分割予定ラインDLを通りスクライブ溝25の底部25bにほぼ垂直になり、かつ、当該集光レンズCVとスクライブ溝25の底部25bとの離隔距離が所定値となるように、集光レンズCVをウェハ20の表面20aに近づけて集光レンズCVの位置を設定する。これにより、集光レンズCVにより集光されたレーザ光L2は、埋込酸化層22と半導体基板21の境界面で屈折した分、所定の焦点距離よりも離れた位置で集光(収束)される一方で、スクライブ溝25の壁部25cは、その壁面と、集光レンズCVにより集光されるレーザ光L2の外縁輪郭線L’とがほぼ平行になるように、傾斜角θ1が設定されているため、例えば、ウェハ20の半導体基板21の深い位置(裏面20bに近い位置)に集光点P2を形成することができる。
このとき、レーザ光L2は、スクライブ溝25が形成されていることにより、単結晶シリコン層23を入射面とすることなく、スクライブ溝25の底部25bを入射面として照射される。このため、レーザ光L2の反射や散乱を防止でき、予定した半導体基板21の深い位置(裏面20bに近い位置)に集光点P2を形成して、この周囲に改質領域Kを形成することが可能となる。
これに対し、図2(B)に示すように、集光レンズCVをウェハ20の表面20aから遠ざけることで、集光レンズCVにより集光されたレーザ光L1は、所定の焦点距離で集光(収束)されるので、例えば、ウェハ20の半導体基板21の浅い位置(表面20aに近い位置)に集光点P1を形成する。
このときも、レーザ光L1は、スクライブ溝25が形成されていることにより、分割予定ラインDLの表面20aに位置するはずの単結晶シリコン層23が除去されているので、当該単結晶シリコン層23を入射面とすることなく、スクライブ溝25の底部25bを入射面として照射される。このため、レーザ光L1が照射される範囲内には、単結晶シリコン層23と埋込酸化層22との境界面が存在しないため、このような境界面におけるレーザ光L1の反射や散乱を防止できる。したがって、予定した半導体基板21の浅い位置(表面20aに近い位置)に集光点P1を形成することができ、この周囲に改質領域Kを形成することが可能となる。なお、スクライブ溝25(空気)と埋込酸化層22との境界面では、当該レーザ光L1,L2は殆ど屈折を生じないため、底部25bに照射されたレーザ光L1,L2は、透過率ほぼ100%で埋込酸化層22内を透過する。
なお、図2(A)に示すように、集光レンズCVがウェハ20の表面20aに近づいて半導体基板21の深い位置(裏面20bに近い位置)に集光点P2を形成する場合における入射面のレーザ径W2は、スクライブ幅W1(分割予定ラインDLに直交する方向の底部25bにおける幅)よりも小さくなるように設定されている。また、スクライブ溝25の壁部25cの壁面と、集光レンズCVにより集光されるレーザ光の外縁輪郭線L’とがほぼ平行に位置し得る関係にあることについては、図3(A)に示されている。
ところで、図3(B)に示すように、スクライブ溝25の改変例1として、単結晶シリコン層23に形成されるスクライブ溝25に加え、埋込酸化層22にもスクライブ溝25の一部を形成する、スクライブ溝25’の構成を採っても良い。なお、図1、図2および図3(A)に示すウェハ20と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
即ち、図3(A)に示すスクライブ溝25の底部25bを、そのままの幅で半導体基板21に達するまで掘り下げるように断面コ字形状の凹部を形成する。例えば、スクライブ溝25の開口部25aと底部25bとをつなぐ壁部25cとして、単結晶シリコン層23の開口側壁部25c1と埋込酸化層22の底側壁部25c2とを、それぞれ形成することでスクライブ溝25’を構成する。これにより、レーザ光L1,L2の照射範囲において、埋込酸化層22が除去されるので、当該埋込酸化層22の存在により集光点P1,P2の形成に与えていた影響を排除することができる。
なお、このスクライブ溝25’においても、開口側壁部25c1の傾斜角θ1は、図3(A)に示すスクライブ溝25の傾斜角θ1と同様に設定されているので、開口側壁部25c1の壁面と、集光レンズにより集光されるレーザ光L1,L2の外縁輪郭線とをほぼ平行にすることができる。
また、図4(A)に示すように、スクライブ溝25の改変例2として、スクライブ溝25の壁部25cの全てを傾斜角θ1で傾いた斜面とすることなく、ウェハの表面に接続されて開口部を形成する壁部の一部を傾斜角θ1で平坦な斜面とし、当該壁部の残部を底部に対して垂直な垂直面としたスクライブ溝45を備えたウェハ40に構成しても良い。なお、図1〜図3に示すウェハ40と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
即ち、図3(A)に示すスクライブ溝25の壁部25cを、ウェハ40の表面40aから傾斜角θ1で平坦な斜面を形成する開口側壁部45c1と、単結晶シリコン層23の厚さ方向ほぼ半ばから、埋込酸化層22方向に向けてほぼ垂直に埋込酸化層22に達するまで掘り下げるように断面コ字形状の凹部を形成する底側壁部45c2と、により壁部45cを構成する。これにより、スクライブ溝45の開口部45aと底部45bとをつなぐ壁部45cは、片仮名の「へ」字形状に途中で屈折した壁面になる。
なお、このスクライブ溝45においても、開口側壁部45c1の傾斜角θ1は、図3(A)に示すスクライブ溝25の傾斜角θ1と同様に設定されているので、開口側壁部45c1の壁面と、集光レンズにより集光されるレーザ光L1,L2の外縁輪郭線とをほぼ平行にすることができる。
また、壁部45cは、片仮名の「へ」字形状に途中で屈折した壁面を構成しているが、エッチング条件の設定により、2回以上のエッチング工程を要することなく、1回のドライエッチングでこのような屈折した壁面を形成することができる。
さらに、図4(B)に示すように、スクライブ溝25の改変例3として、単結晶シリコン層23に形成されるスクライブ溝45に加え、埋込酸化層22にもスクライブ溝45の一部を形成する、スクライブ溝45’の構成を採っても良い。
即ち、図4(A)に示すスクライブ溝45の底部45bを、そのままの幅で半導体基板21に達するまで掘り下げるように断面コ字形状の凹部を形成する。例えば、スクライブ溝45の底側壁部45c2として、単結晶シリコン層23の底側上壁部45c2’と埋込酸化層22の底側下壁部45c2”とを、それぞれ形成することでスクライブ溝45’を構成する。これにより、レーザ光L1,L2の照射範囲において、埋込酸化層22が除去されるので、当該埋込酸化層22の存在により集光点P1,P2の形成に与えていた影響を排除することができる。
なお、図4に示す改変例2、3は、開口側壁部45c1の傾斜角θ1が135°である場合には、当該開口側壁部45c1は、単結晶シリコン層23に形成される凹部の角部に対して、いわゆる「C面取り」を施したものに相当し得るものである。
[第1実施形態の効果]
<1>レーザ光L1,L2が照射される分割予定ラインDLの表面20a(40a)に位置する単結晶シリコン層23のうち、レーザ光L1,L2の集光点P1,P2の形成に障害を与え得る当該単結晶シリコン層23の一部を、除去して形成されるスクライブ溝25(45)において、当該スクライブ溝25(45)の開口部25a(45a)と底部25b(45b)とをつなぐ壁部25c(45c)のうち、少なくとも、表面20a(40a)に接続されて開口部25a(45a)を形成する壁部25c(45c)の一部25c(45c1)は、表面20a(40a)に対して鈍角(傾斜角θ1)をなすほぼ平面状に形成されているので、当該壁部25c(45c)の一部25c(45c1)と分割予定ラインDLの表面20a(40a)とがなす角部20c(40c)を鈍角(傾斜角θ1)にすることができる。これにより、ウェハ20(40)を分離して得られるチップのスクライブ溝25(45)を形成していた角部も鈍角になるため、当該角部が直角や鋭角の場合に比べて、当該角部を欠けにくくすることができる。
したがって、チップ同士が擦れ合っても、当該角部が欠けにくくなるので、ウェハ20(40)を分離して得られるチップの品質低下を防止し得るウェハ20(40)を実現することができる。
<2>また、スクライブ溝25(45)の壁部25c(45c)の傾斜角θ1は、例えば、レーザ光L1,L2を集光する集光レンズの収束角α(平面視によるもの)の半分と90°を足した角度(α/2+90°)に設定されている。これにより、壁部25cの壁面と、集光レンズにより集光されるレーザ光L1,L2の外縁輪郭線とをほぼ平行にすることができるので、集光レンズをウェハ20(40)の表面20a(40a)に近づけても、集光されたレーザ光L2の進行を単結晶シリコン層23が妨げることなく、半導体基板21の深い位置においても集光点P2を形成することが可能となる。
<3>さらに、レーザ光L1,L2が照射される分割予定ラインDLの表面20a(40a)に位置する単結晶シリコン層23に加えて埋込酸化層22についても、レーザ光L1,L2の集光点P1,P2の形成に障害を与え得る当該埋込酸化層22の一部を、除去してスクライブ溝25(45)を形成する。これにより、レーザ光L1,L2の照射範囲において、埋込酸化層22が除去されるので、当該埋込酸化層22の存在により集光点P1,P2の形成に与えていた影響を排除することが可能となる。
[第2実施形態]
この発明に係る半導体ウェハの第2実施形態について、図を参照して説明する。図5は、第2実施形態に係るウェハの構成を示す模式的説明図で、図5(A)は単結晶シリコン層にスクライブ溝を形成したもの、図5(B)は、改変例4として単結晶シリコン層および埋込酸化層にスクライブ溝を形成したもの、である。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
本第2実施形態に係るウェハ50は、開口部55aと底部55bとをつなぐ壁部55cのうち、少なくとも、ウェハ50の表面50aに接続されて開口部55aを形成する壁部55cの一部が、接線が表面50aに対して鈍角(90°<θ2<180°)をなすほぼ曲面状に形成されている点が、第1実施形態に係るウェハ20と異なるところである。
図5(A)に示すように、ウェハ50は、前述のウェハ20と同様に、例えば、半導体基板21、埋込酸化層22、単結晶シリコン層23により構成されるSOI構造の多層基板で、図略の拡散工程等を経て複数のチップが整列配置されている。なお、図5(A)、(B)には、これらのチップをレーザダイシングする予定線として分割予定ラインDLが示されていないが、図1に示すウェハ20と同様、ウェハ50にも仮想的な分割予定ラインDLが存在する。また、ウェハ50の裏面50bのほぼ全面に、図略のエキスパンドテープが貼付されている。
ウェハ50に形成されるスクライブ溝55も、分割予定ラインDLに沿って形成される直線状の長溝で、埋込酸化層22に達する程度の深さと、埋込酸化層22に向けて逆さになる逆さ富士形状(上底の長さ>下底の長さ)の断面形状に設定されている。これにより、スクライブ溝55の開口部55aとスクライブ溝55の底部55bとをつなぐ壁部55cは、ウェハ50の表面50aに対して、その角部50cが、いわゆる「R面取り」を施した曲面形状、即ち接線が表面50aに対して鈍角(90°<θ2<180°)をなすほぼ曲面状に形成される。このスクライブ溝55は、例えば、ウェットエッチングやドライエッチングによる化学的な加工あるいはダイシングブレード等による切削やレーザ光の照射による機械的な加工によって形成され、またその底部55bは、レーザ光L1,L2の反射や散乱が生じない程度に平坦な滑面に形成されている。
これにより、当該壁部55cの接線と分割予定ラインDLの表面50aとがなす接線角θ2を鈍角にするので角部50cを丸めることができる。ウェハ50を分離して得られるチップのスクライブ溝55を形成していた角部も丸められるため、当該角部が直角や鋭角の場合に比べて、当該角部を欠けにくくすることができる。
なお、図5(B)に示すように、スクライブ溝55の改変例(改変例4)として、単結晶シリコン層23に形成されるスクライブ溝55に加え、埋込酸化層22にもスクライブ溝55の一部を形成する、スクライブ溝55’の構成を採っても良い。
即ち、図5(A)に示すスクライブ溝55の底部55bを、そのままの幅で半導体基板21に達するまで掘り下げるように断面コ字形状の凹部を形成する。例えば、スクライブ溝55の開口部55aと底部55bとをつなぐ壁部55cとして、単結晶シリコン層23の開口側壁部55c1と埋込酸化層22の底側壁部55c2とを、それぞれ形成することでスクライブ溝55’を構成する。これにより、レーザ光L1,L2の照射範囲において、埋込酸化層22が除去されるので、当該埋込酸化層22の存在により集光点P1,P2の形成に与えていた影響を排除することができる。
[第2実施形態の効果]
<1>レーザ光L1,L2が照射される分割予定ラインDLの表面50aに位置する単結晶シリコン層23のうち、レーザ光L1,L2の集光点P1,P2の形成に障害を与え得る当該単結晶シリコン層23の一部を、除去して形成されるスクライブ溝55において、当該スクライブ溝55の開口部55aと底部55bとをつなぐ壁部55cのうち、少なくとも、表面50aに接続されて開口部55aを形成する壁部55cの一部55c1は、接線が表面50aに対して鈍角(接線角θ2)をなすほぼ曲面状に形成されているので、当該壁部55cの一部55c1と分割予定ラインDLの表面50aとがなす角部50cを丸めることができる。これにより、ウェハ50を分離して得られるチップのスクライブ溝55を形成していた角部も丸められるため、当該角部が直角や鋭角の場合に比べて、当該角部を欠けにくくすることができる。
したがって、チップ同士が擦れ合っても、当該角部が欠けにくくなるので、ウェハ50を分離して得られるチップの品質低下を防止し得るウェハ50を実現することができる。
また、上述した各実施形態では、「レーザ光が照射される予定部位の表面に位置するウェハ形成層」として、埋込酸化層および単結晶シリコン層を例示して説明したが、これに限られることはなく、例えば、図6(A)〜図6(C)に示すように、半導体基板(ウェハ形成層)の一部を保護可能なキャップまたはカバーであっても良い。なお、図6は、半導体基板上にキャップを形成した場合における本発明の適用例を示す模式的説明図で、図6(A)は第1実施形態に対応するもの、図6(B)は改変例2に対応するもの、図6(C)は第2実施形態に対応するもの、である。
図6(A)に示すように、ウェハ60では、半導体基板21の表面21aの一部を保護するキャップ(またはカバー)62として、四角錐台形状の高さの低い箱状のもの(例えば、シリコン、樹脂、金属、ガラス等からなる)を、保護する部分(範囲)Qを覆うように、当該半導体基板21の表面21aに形成する。
そして、このようなキャップ62同士が、分割予定ラインDLを挟んで隣り合って並ぶ両者間には、スクライブ溝65として機能する開口部65aが形成されることから、当該キャップ62は、その側面62aがスクライブ溝65の開口部65aとスクライブ溝65の底部65bとをつなぐ壁部65cとなって、ウェハ60の表面60aに対して鈍角(90°<θ1<180°)をなすように形成される。なお、図6(A)において符号60bは、当該ウェハ60の裏面を示す。
つまり、キャップ62の側面62aである当該壁部65cと分割予定ラインDLの表面60aとがなす角部60cが鈍角になることから、ウェハ60を分離して得られるチップのキャップ62によりスクライブ溝65を形成していた角部も鈍角になる。これにより、当該角部(キャップ62の角部)が直角や鋭角である場合に比べて当該角部を欠けにくくすることができるので、このようなチップ同士が擦れ合っても当該角部(キャップ62の角部)が欠けにくくなりチップの品質低下を防止できる。
また、図6(B)に示すように、ウェハ60’では、前述したキャップ62の壁部65cの開口側を構成する開口側壁部65c1と、この壁部65cの裾を当該半導体基板21の表面21aの方向に向かってほぼ垂直に延ばして断面コ字形状の凹部を形成する底側壁部65c2と、により構成した壁部65cを有するキャップ(またはカバー)62’を、半導体基板21の表面21aの保護する部分(範囲)Qを覆うように形成する。なお、図6(B)において、符号60’aは当該ウェハ60’の表面を示し、符号60’bは当該ウェハ60’の裏面を示し、符号60’cは当該ウェハ60’の角部を示す。
これにより、ウェハ60’を分離して得られるチップのキャップ62’によりスクライブ溝65’を形成していた角部も鈍角になるため、当該角部(キャップ62’の角部)が直角や鋭角の場合に比べて、当該角部(キャップ62’の角部)を欠けにくくすることができる。したがって、チップ同士が擦れ合っても、当該角部(キャップ62’の角部)が欠けにくくなるので、ウェハ60’を分離して得られるチップの品質低下を防止し得るウェハ60’を実現することができる。
さらに、図6(C)に示すように、ウェハ60”では、前述したキャップ62の角部60cに対して「R面取り角」を施した曲面形状、即ち接線が当該ウェハ60”の表面60”a(キャップ62”の表面)に対して鈍角(90°<θ2<180°)をなすほぼ曲面状に形成されるキャップ(またはカバー)62”を、半導体基板21の表面21aの保護する部分(範囲)Qを覆うように形成する。なお、図6(C)において、符号60”bは当該ウェハ60”の裏面を示し、符号60”cは当該ウェハ60”の角部を示す。
これにより、キャップ62”の側面62aである当該壁部65cの接線と分割予定ラインDLの表面60”aとがなす接線角θ2を鈍角にするので角部60”cを丸めることができる。ウェハ60”を分離して得られるチップのキャップ62”によりスクライブ溝65”を形成していた角部も丸められるため、当該角部(キャップ62”の角部)が直角や鋭角である場合に比べて当該角部(キャップ62”の角部)を欠けにくくすることができるので、このようなチップ同士が擦れ合っても当該角部(キャップ62”の角部)が欠けにくくなりチップの品質低下を防止できる。
また、上述した各実施形態では、「レーザ光が照射される予定部位の表面に位置するウェハ形成層」として、例えば、図7(A)〜図7(C)に示すように、半導体基板(ウェハ形成層)の一部を保護可能なパッシベーション膜であっても良い。なお、図7は、半導体基板上にパッシベーション膜を形成した場合における本発明の適用例を示す模式的説明図で、図7(A)は第1実施形態に対応するもの、図7(B)は改変例2に対応するもの、図7(C)は第2実施形態に対応するもの、である。
図7(A)に示すように、ウェハ70では、半導体基板21の表面21aの一部を保護するパッシベーション膜(SiO、SiN等)72を、保護する部分(範囲)Qを覆うように、当該半導体基板21の表面21aに形成する。
そして、このようなパッシベーション膜72同士が、分割予定ラインDLを挟んで隣り合って並ぶ両者間には、スクライブ溝75として機能する開口部75aが形成されることから、当該パッシベーション膜72は、その側面72aがスクライブ溝75の開口部75aとスクライブ溝75の底部75bとをつなぐ壁部75cとなって、ウェハ70の表面70aに対して鈍角(90°<θ1<180°)をなすように形成される。なお、図7(A)において符号70bは、当該ウェハ70の裏面を示す。
つまり、パッシベーション膜72の側面72aである当該壁部75cと分割予定ラインDLの表面70aとがなす角部70cが鈍角になることから、ウェハ70を分離して得られるチップのパッシベーション膜72によりスクライブ溝75を形成していた角部も鈍角になる。これにより、当該角部(パッシベーション膜72の角部)が直角や鋭角である場合に比べて当該角部を欠けにくくすることができるので、このようなチップ同士が擦れ合っても当該角部(パッシベーション膜72の角部)が欠けにくくなりチップの品質低下を防止できる。
また、図7(B)に示すように、ウェハ70’では、前述したパッシベーション膜72の壁部75cの開口側を構成する開口側壁部75c1と、この壁部75cの裾を当該半導体基板21の表面21aの方向に向かってほぼ垂直に延ばして断面コ字形状の凹部を形成する底側壁部75c2と、により構成した壁部75cを有するキャップ(またはカバー)72’を、半導体基板21の表面21aの保護する部分(範囲)Qを覆うように形成する。なお、図7(B)において、符号70’aは当該ウェハ70’の表面を示し、符号70’bは当該ウェハ70’の裏面を示し、符号70’cは当該ウェハ70’の角部を示す。
これにより、ウェハ70’を分離して得られるチップのパッシベーション膜72’によりスクライブ溝75’を形成していた角部も鈍角になるため、当該角部(パッシベーション膜72’の角部)が直角や鋭角の場合に比べて、当該角部(パッシベーション膜72’の角部)を欠けにくくすることができる。したがって、チップ同士が擦れ合っても、当該角部(パッシベーション膜72’の角部)が欠けにくくなるので、ウェハ70’を分離して得られるチップの品質低下を防止し得るウェハ70’を実現することができる。
さらに、図7(C)に示すように、ウェハ70”では、前述したパッシベーション膜72の角部70cに対して「R面取り角」を施した曲面形状、即ち接線が当該ウェハ70”の表面70”a(パッシベーション膜72”の表面)に対して鈍角(90°<θ2<180°)をなすほぼ曲面状に形成されるキャップ(またはカバー)72”を、半導体基板21の表面21aの保護する部分(範囲)Qを覆うように形成する。なお、図7(C)において、符号70”bは当該ウェハ70”の裏面を示し、符号70”cは当該ウェハ70”の角部を示す。
これにより、パッシベーション膜72”の側面72aである当該壁部75cの接線と分割予定ラインDLの表面70”aとがなす接線角θ2を鈍角にするので角部70”cを丸めることができる。ウェハ70”を分離して得られるチップのパッシベーション膜72”によりスクライブ溝75”を形成していた角部も丸められるため、当該角部(パッシベーション膜72”の角部)が直角や鋭角である場合に比べて当該角部(パッシベーション膜72”の角部)を欠けにくくすることができるので、このようなチップ同士が擦れ合っても当該角部(パッシベーション膜72”の角部)が欠けにくくなりチップの品質低下を防止できる。
また、上述した各実施形態では、「レーザ光が照射される予定部位の表面に位置するウェハ形成層」として、例えば、図8(A)〜図8(C)に示すように、半導体基板(ウェハ形成層)とともにヘテロ接合を形成する当該ヘテロ接合構造の一部であっても良い。なお、図8は、半導体基板上にヘテロ接合構造を形成した場合における本発明の適用例を示す模式的説明図で、図8(A)は第1実施形態に対応するもの、図8(B)は改変例2に対応するもの、図8(C)は第2実施形態に対応するもの、である。
図8(A)に示すように、ウェハ80では、化合物半導体(GaN、SiC等)からなる基板21’の表面21’aに対してヘテロ接合構造をなすシリコン層82を当該基板21’の表面21’aに形成する。そして、このようなシリコン層82同士が、分割予定ラインDLを挟んで隣り合って並ぶ両者間には、スクライブ溝85として機能する開口部85aが形成されることから、当該シリコン層82は、その側面82aがスクライブ溝85の開口部85aとスクライブ溝85の底部85bとをつなぐ壁部85cとなって、ウェハ80の表面80aに対して鈍角(90°<θ1<180°)をなすように形成される。なお、図8(A)において符号80bは、当該ウェハ80の裏面を示す。
つまり、シリコン層82の側面82aである当該壁部85cと分割予定ラインDLの表面80aとがなす角部80cが鈍角になることから、ウェハ80を分離して得られるチップのシリコン層82によりスクライブ溝85を形成していた角部も鈍角になる。これにより、当該角部(シリコン層82の角部)が直角や鋭角である場合に比べて当該角部を欠けにくくすることができるので、このようなチップ同士が擦れ合っても当該角部(シリコン層82の角部)が欠けにくくなりチップの品質低下を防止できる。
また、図8(B)に示すように、ウェハ80’では、前述したシリコン層82の壁部85cの開口側を構成する開口側壁部85c1と、この壁部85cの裾を当該基板21’の表面21’aの方向に向かってほぼ垂直に延ばして断面コ字形状の凹部を形成する底側壁部85c2と、により構成した壁部85cを有するシリコン層82’を、基板21’に対してヘテロ接合構造をなすように形成する。なお、図8(B)において、符号80’aは当該ウェハ80’の表面を示し、符号80’bは当該ウェハ80’の裏面を示し、符号80’cは当該ウェハ80’の角部を示す。
これにより、ウェハ80’を分離して得られるチップのシリコン層82’によりスクライブ溝85’を形成していた角部も鈍角になるため、当該角部(シリコン層82’の角部)が直角や鋭角の場合に比べて、当該角部(シリコン層82’の角部)を欠けにくくすることができる。したがって、チップ同士が擦れ合っても、当該角部(シリコン層82’の角部)が欠けにくくなるので、ウェハ80’を分離して得られるチップの品質低下を防止し得るウェハ80’を実現することができる。
さらに、図8(C)に示すように、ウェハ80”では、前述したシリコン層82の角部80cに対して「R面取り角」を施した曲面形状、即ち接線が当該ウェハ80”の表面80”a(シリコン層82”の表面)に対して鈍角(90°<θ2<180°)をなすほぼ曲面状に形成されるシリコン層82”を、基板21’に対してヘテロ接合構造をなすように形成する。なお、図8(C)において、符号80”bは当該ウェハ80”の裏面を示し、符号80”cは当該ウェハ80”の角部を示す。
これにより、シリコン層82”の側面82aである当該壁部85cの接線と分割予定ラインDLの表面80”aとがなす接線角θ2を鈍角にするので角部80”cを丸めることができる。ウェハ80”を分離して得られるチップのシリコン層82”によりスクライブ溝85”を形成していた角部も丸められるため、当該角部(シリコン層82”の角部)が直角や鋭角である場合に比べて当該角部(シリコン層82”の角部)を欠けにくくすることができるので、このようなチップ同士が擦れ合っても当該角部(シリコン層82”の角部)が欠けにくくなりチップの品質低下を防止できる。
また、上述した各実施形態では、「レーザ光が照射される予定部位の表面に位置するウェハ形成層」として、例えば、図9(A)〜図9(C)に示すように、半導体基板(ウェハ形成層)上に形成されたアルミ電極パッドであっても良い。なお、図9は、半導体基板上にアルミ電極パッドを形成した場合における本発明の適用例を示す模式的説明図で、図9(A)は第1実施形態に対応するもの、図9(B)は改変例2に対応するもの、図9(C)は第2実施形態に対応するもの、である。
図9(A)に示すように、ウェハ90では、半導体基板21の表面21aにアルミ電極パッド92を当該半導体基板21の表面21aに形成する。そして、このようなアルミ電極パッド92同士が、分割予定ラインDLを挟んで隣り合って並ぶ両者間には、スクライブ溝95として機能する開口部95aが形成されることから、当該アルミ電極パッド92は、その側面92aがスクライブ溝95の開口部95aとスクライブ溝95の底部95bとをつなぐ壁部95cとなって、ウェハ90の表面90aに対して鈍角(90°<θ1<180°)をなすように形成される。なお、図9(A)において符号90bは、当該ウェハ90の裏面を示す。
つまり、アルミ電極パッド92の側面92aである当該壁部95cと分割予定ラインDLの表面90aとがなす角部90cが鈍角になることから、ウェハ90を分離して得られるチップのアルミ電極パッド92によりスクライブ溝95を形成していた角部も鈍角になる。これにより、当該角部(アルミ電極パッド92の角部)が直角や鋭角である場合に比べて当該角部を欠けにくくすることができるので、このようなチップ同士が擦れ合っても当該角部(アルミ電極パッド92の角部)が欠けにくくなりチップの品質低下を防止できる。
また、図9(B)に示すように、ウェハ90’では、前述したアルミ電極パッド92の壁部95cの開口側を構成する開口側壁部95c1と、この壁部95cの裾を当該半導体基板21の表面21aの方向に向かってほぼ垂直に延ばして断面コ字形状の凹部を形成する底側壁部95c2と、により構成した壁部95cを有するアルミ電極パッド92’を半導体基板21に形成する。なお、図9(B)において、符号90’aは当該ウェハ90’の表面を示し、符号90’bは当該ウェハ90’の裏面を示し、符号90’cは当該ウェハ90’の角部を示す。
これにより、ウェハ90’を分離して得られるチップのアルミ電極パッド92’によりスクライブ溝95’を形成していた角部も鈍角になるため、当該角部(アルミ電極パッド92’の角部)が直角や鋭角の場合に比べて、当該角部(アルミ電極パッド92’の角部)を欠けにくくすることができる。したがって、チップ同士が擦れ合っても、当該角部(アルミ電極パッド92’の角部)が欠けにくくなるので、ウェハ90’を分離して得られるチップの品質低下を防止し得るウェハ90’を実現することができる。
さらに、図9(C)に示すように、ウェハ90”では、前述したアルミ電極パッド92の角部90cに対して「R面取り角」を施した曲面形状、即ち接線が当該ウェハ90”の表面90”a(アルミ電極パッド92”の表面)に対して鈍角(90°<θ2<180°)をなすほぼ曲面状に形成されるアルミ電極パッド92”を半導体基板21に形成する。なお、図9(C)において、符号90”bは当該ウェハ90”の裏面を示し、符号90”cは当該ウェハ90”の角部を示す。
これにより、アルミ電極パッド92”の側面92aである当該壁部95cの接線と分割予定ラインDLの表面90”aとがなす接線角θ2を鈍角にするので角部90”cを丸めることができる。ウェハ90”を分離して得られるチップのアルミ電極パッド92”によりスクライブ溝95”を形成していた角部も丸められるため、当該角部(アルミ電極パッド92”の角部)が直角や鋭角である場合に比べて当該角部(アルミ電極パッド92”の角部)を欠けにくくすることができるので、このようなチップ同士が擦れ合っても当該角部(アルミ電極パッド92”の角部)が欠けにくくなりチップの品質低下を防止できる。
なお、上述した各実施形態では、半導体ウェハとして、半導体基板、埋込酸化層、単結晶シリコン層により構成されるSOI構造の多層基板を例示して説明したが、SIMOX(Silicon IMplanted OXide )構造であっても良く、また半導体材料としては、例えば、SiC、ZnO、AlN、GaAs等でも良い。これらの場合、前述同様の作用および効果(第1実施形態の効果<1>〜<3>、第2実施形態の効果<1>)が得られる。
また、本発明に係る半導体ウェハは、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)加工によって形成される被加工物、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ、イメージセンサ等を当該半導体ウェハ上に構成する場合のおいても適用することができ、上述した各実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
第1実施形態に係るウェハの構成を示す模式的斜視図である。 第1実施形態に係るウェハに、分断装置によるレーザ光を照射し改質領域を形成する工程を示す模式的説明図で、半導体基板の深い位置(図2(A))から浅い位置(図2(B))に改質領域を形成する場合を示すものである。 第1実施形態に係るウェハの構成を示す模式的説明図で、図3(A)は単結晶シリコン層にスクライブ溝を形成したもの、図3(B)は、同ウェハの構成の改変例1として単結晶シリコン層および埋込酸化層にスクライブ溝を形成したもの、である。 第1実施形態に係るウェハの他の改変例を示す模式的説明図で、図4(A)は改変例2として単結晶シリコン層にスクライブ溝を形成したもの、図4(B)は、改変例3として単結晶シリコン層および埋込酸化層にスクライブ溝を形成したもの、である。 第2実施形態に係るウェハの構成を示す模式的説明図で、図5(A)は単結晶シリコン層にスクライブ溝を形成したもの、図5(B)は、改変例4として単結晶シリコン層および埋込酸化層にスクライブ溝を形成したもの、である。 半導体基板上にキャップを形成した場合における本発明の適用例を示す模式的説明図で、図6(A)は第1実施形態に対応するもの、図6(B)は改変例2に対応するもの、図6(C)は第2実施形態に対応するもの、である。 半導体基板上にパッシベーション膜を形成した場合における本発明の適用例を示す模式的説明図で、図7(A)は第1実施形態に対応するもの、図7(B)は改変例2に対応するもの、図7(C)は第2実施形態に対応するもの、である。 半導体基板上にヘテロ接合構造を形成した場合における本発明の適用例を示す模式的説明図で、図8(A)は第1実施形態に対応するもの、図8(B)は改変例2に対応するもの、図8(C)は第2実施形態に対応するもの、である。 半導体基板上にアルミ電極パッドを形成した場合における本発明の適用例を示す模式的説明図で、図9(A)は第1実施形態に対応するもの、図9(B)は改変例2に対応するもの、図9(C)は第2実施形態に対応するもの、である。 従来のウェハの構成を示す模式的斜視図である。
符号の説明
20、40、50、60、60’、60”、70、70’、70”、80、80’、80”、90、90’、90” ウェハ(半導体ウェハ)
20a、40a、50a、60a、60’a、60”a、70a、70’a、70”a、80a、80’a、80”a、90a、90’a、90”a 表面
20b、40b、50b、60b、60’b、60”b、70b、70’b、70”b、80b、80’b、80”b、90b、90’b、90”b 裏面
20c、40c、50c、60c、60’c、60”c、70c、70’c、70”c、80c、80’c、80”c、90c、90’c、90”c 角部
21、21’ 半導体基板(ウェハ形成層)
22 埋込酸化層(表面に位置するウェハ形成層)
23 単結晶シリコン層(表面に位置するウェハ形成層)
25、45、55、65、75、85、95 スクライブ溝(凹部)
25a、45a、55a、65a、75a、85a、95a 開口部
25b、45b、55b、65b、75b、85b、95b 底部
25c、45c、55c、65c、75c、85c、95c 壁部
25c1、45c1、55c1、65c1、75c1、85c1、95c1 開口側壁部(壁部の一部)
25c2、45c2、55c2、65c2、75c2、85c2、95c2 底側壁部
62、62’、62” キャップ
72、72’、72” パッシベーション膜
82、82’、82” シリコン層
92、92’、92” アルミ電極パッド
CV 集光レンズ
DL 分割予定ライン(予定部位)
DM 分断装置
J 光軸
K 改質領域
L1、L2 レーザ光
α 集光レンズの収束角
L’ 外縁輪郭線
P1、P2 集光点
Q 保護する部分

Claims (1)

  1. レーザ光の照射によって内部に多光子吸収による改質領域が形成されることで、当該改質領域を起点とした割断を可能にする半導体ウェハで、前記レーザ光が照射される予定部位の表面に位置するウェハ形成層のうち、前記レーザ光の集光点の形成に障害を与え得る当該ウェハ形成層の一部を、除去して形成される凹部を備えた半導体ウェハであって、
    当該半導体ウェハは、SOI構造を有する多層基板で形成され、
    前記凹部の開口部と前記凹部の底部とをつなぐ壁部のうち、少なくとも、前記表面に接続されて前記開口部を形成する壁部の一部は、前記表面に対して鈍角をなすほぼ平面状に形成されており、
    前記壁部の一部は、前記表面に対して、前記レーザ光を集光する集光レンズの収束角の半分と90°を足した角度をなすように設定されていることを特徴とする半導体ウェハ。
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