JP5401301B2 - 半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents
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Description
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
<半導体チップ(半導体装置)の構造>
まず、本実施の形態に係る半導体チップ(半導体装置)の構造について説明する。図1は本実施の形態の半導体装置である半導体チップの主面側を示す平面図である。また、図2は図1のA−A線に沿った断面図、図3は図1のB−B線に沿った拡大断面図である。また、図4は図1のC部の拡大平面図である。図1および図2は、半導体チップの全体構造を示す平面図および断面図であり、半導体チップの詳細構造についてはそれぞれの拡大図である図3および図4を用いて説明する。なお、図4は平面図であるが、主面側に積層される各絶縁層や金属パターンなどの平面形状を判りやすくするため、ハッチングを付している。
次に、図1〜図4に示す半導体チップ1の製造工程について、説明する。本実施の形態における半導体チップ1は、図5に示すフローに沿って製造される。図5は図1〜図4に示す半導体チップの製造工程フローを示す説明図である。各工程の詳細については、図6〜図23を用いて、以下に説明する。
まず、図5に示す半導体ウエハ準備工程S1として、図6〜図17に示す半導体ウエハ20を準備する。図6は図5に示す半導体ウエハ準備工程で準備する半導体ウエハの主面側の全体構造を示す平面図、図7は図6のD部を拡大した拡大平面図、図8は図7のE部をさらに拡大した拡大平面図である。また、図9は図8のF部の拡大平面図、図10および図11はそれぞれ図9のG−G線、H−H線に沿った拡大断面図である。また、図12は図8のI部の拡大平面図である。また、図13、図14、図15および図16は、それぞれ図12のJ−J線、K−K線、L−L線、M−M線に沿った拡大断面図である。また、図17は図8のN−N線に沿った拡大断面図である。なお、図7および図8は平面図であるが、無効チップ領域と有効チップ領域の区別を判り易くするため、無効チップ領域にハッチングを付している。また、図9および図12も平面図であるが、主面2a側に積層される各絶縁層や金属パターンなどの平面形状を判りやすくするため、ハッチングを付し、絶縁層9の下層に配置されるガードリング8、金属パターン10、テストパターン12やヒューズターゲット13の輪郭を点線で示している。
次に、図5に示す裏面研削工程S2として、図6〜図17に示す半導体ウエハ20の裏面2b側を研削する。図18は図6に示す半導体ウエハの主面側に保護シートを貼り付けた状態を示す断面図、図19は、図18のP部の拡大断面図である。また、図20は図18に示す保護シートを貼り付けた半導体ウエハの裏面を研削する工程を示す断面図である。さらに、図21は、図10に示す半導体ウエハの主面側の表面に保護シートを貼り付けて反転させた状態を示す拡大断面図である。また、図31は図7に示す半導体ウエハの第1の比較例である半導体ウエハを示す拡大平面図である。また、図32は図31に示す半導体ウエハの主面側の表面に保護シートを貼り付けて反転させた状態を示す拡大断面図である。さらに、図33は、図21に示す半導体ウエハの第2の比較例である半導体ウエハの主面側の表面に保護シートを貼り付けて反転させた状態を示す拡大断面図である。
次に、図5に示すダイシング工程S3として、図22に示すように半導体ウエハ20のスクライブ領域(スクライブライン、ダイシングライン)1bに沿って半導体ウエハ20を切断する。図22は、裏面研削後の半導体ウエハをダイシングブレードにより切断した状態を示す拡大断面図である。また、図23は、図22に示すダイシングブレードの構造を示す拡大断面図である。また、図24は、図12に示す平面を切断した後の半導体チップを示す拡大平面図である。
前記実施の形態1では、半導体ウエハ20の主面2a上におけるストッパ11の配置レイアウトに関し、複数のスクライブラインの交差部毎にストッパ11を配置する実施態様について説明した。本実施の形態では、ストッパ11のレイアウトの変形例について説明する。図25は、図7に示す半導体ウエハの変形例である半導体ウエハの一部を示す拡大平面図である。なお、本実施の形態2の半導体ウエハ50は、ストッパ11のレイアウトを除き、前記実施の形態1と同様である。したがって、前記実施の形態1との相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。また、必要に応じて前記実施の形態1で説明した図1〜図23を援用して説明する。
前記実施の形態1では、半導体ウエハ20の主面2a上におけるストッパ11の構造に関し、複数(4つ)の金属パターン10を配線層5cに形成する例について説明した。本実施の形態では、ストッパ11に形成する金属パターンの変形例について説明する。図26は、図9に示す半導体ウエハの第1の変形例である半導体ウエハの一部を示す拡大平面図である。また、図27は、図9に示す半導体ウエハの第2の変形例である半導体ウエハの一部を示す拡大平面図である。また、図28は、図9に示す半導体ウエハの第3の変形例である半導体ウエハの一部を示す拡大平面図である。また、図29は、図9に示す半導体ウエハの第4の変形例である半導体ウエハの一部を示す拡大平面図である。なお、図26〜図29に示す本実施の形態3の半導体ウエハ51、52、53、54は、ストッパ51a、52a、53a、54aに形成する金属パターン51b、52b、53b、54bの平面形状を除き、前記実施の形態1と同様である。したがって、前記実施の形態1との相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。また、必要に応じて前記実施の形態1で説明した図1〜図23、あるいは前記実施の形態2で説明した図25を援用して説明する。また、図26〜図29は平面図であるが、主面2a側に積層される各絶縁層や金属パターンなどの平面形状を判りやすくするため、ハッチングを付し、絶縁層9の下層に配置されるガードリング8や金属パターン51b、52b、53b、54bの輪郭を点線で示している。
1a デバイス領域
1b スクライブ領域
1c 溝部
2 半導体基板
2a 主面
2b 裏面
2c 側面
2e 半導体素子
2f 半導体素子
3、3a、3b、3c 絶縁層(絶縁膜)
4、4a、4b、4c 配線
5、5a、5b、5c 配線層
6 ビア(配線)
7 パッド(電極、端子)
8 ガードリング(金属パターン)
9、9a、9b 絶縁層(絶縁膜)
9c 開口部
9d 溝部
10、10a、51b、52b、53b、54b 金属パターン
10b 側面
11、11a、11b、51a、52a、53a、54a、74 ストッパ(障壁、ストッパ部)
11d 突出部
12 テストパターン(金属パターン)
12a 金属パターン
12b 側面
13 ヒューズターゲット(アライメントマーク、金属パターン)
13a 金属パターン
13b 側面
20、50、51、52、53、54、70、71 半導体ウエハ
20c 側面
30 保護シート
30a 隙間
31 ローラ
32 研削装置
33 ステージ
34 砥石
35 研削液
35a 研削液供給装置
36、73、75 空間
40 ダイシングブレード
41 ダイシングテープ
42 砥粒
43 結合材
72 矢印
L1、L2 距離
Claims (30)
- (a)主面、前記主面の反対側に位置する裏面、前記主面側に形成された複数のデバイス領域、および前記複数のデバイス領域の間に配置されるスクライブ領域を有する半導体ウエハを準備する工程、
(b)前記半導体ウエハの前記主面側に、前記主面側を覆う保護シートを貼着した状態で研削液を供給して前記半導体ウエハの前記裏面側を研削する工程、
(c)前記(b)工程の後、前記スクライブ領域に沿って、ダイシングブレードを走らせて前記半導体ウエハを切断し、前記複数のデバイス領域毎に分割する工程、
を含み、
前記(a)工程で準備する前記半導体ウエハの前記複数のデバイス領域には、
前記主面に形成された複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を覆うように形成された第1絶縁層と、
前記第1絶縁層上に形成された最上層配線層と、
前記最上層配線層に形成され、且つ、前記複数の半導体素子と電気的に接続される複数の端子と、
前記最上層配線層を覆うように形成され、且つ、前記複数の端子がそれぞれ露出する複数の開口部が形成された第2絶縁層と、
が形成されており、
前記(a)工程で準備する前記半導体ウエハの前記スクライブ領域の一部には、
前記主面上に形成された前記第1絶縁層と、
前記最上層配線層に形成された第1金属パターンと、
前記第1金属パターンの上面全体を覆う前記第2絶縁層と、
が形成されており、
前記(b)工程は、前記保護シートを前記第2絶縁層に貼着して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記主面から前記最上層配線層の間には、複数の配線層が形成されており、
前記(a)工程で準備する前記半導体ウエハの各デバイス領域には、前記主面から前記最上層配線層までの各配線層を互いに接続することで形成され、且つ、前記複数の端子が形成された領域を取り囲むように形成された第2金属パターンが形成されており、
前記第2金属パターン上には、前記第2金属パターンの上面を覆うように前記第2絶縁層が形成されており、
前記第1金属パターンと前記第2金属パターンは、離間して形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項2に記載の半導体装置の製造方法において、
前記デバイス領域に形成される前記第2絶縁層と、前記スクライブ領域に形成される前記第2絶縁層との間には溝部が形成されており、
前記デバイス領域の前記第2絶縁層と前記スクライブ領域の前記第2絶縁層は分離していることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項3に記載の半導体装置の製造方法において、
前記溝部の前記スクライブ領域側の端部から前記第1金属パターンの端部までの距離は、前記溝部の前記デバイス領域側の端部から前記第2金属パターンの端部までの距離よりも短いことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項3に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2金属パターンには、基準電位が供給されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記スクライブ領域は行方向に沿って延在する複数の第1スクライブラインと、列方向に沿って延在する複数の第2スクライブラインを有し、
前記第1金属パターンは、長方形の平面形状を成し、
前記第1金属パターンの短辺は、前記第1または第2スクライブラインの延在方向に沿って配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記スクライブ領域は行方向に沿って延在する複数の第1スクライブラインと、列方向に沿って延在する複数の第2スクライブラインを有し、
前記複数の第1スクライブラインと前記複数の第2スクライブラインが交差する複数の交差部の間は、前記第2絶縁層および前記第1絶縁層の一部が取り除かれた溝部が形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記スクライブ領域は行方向に沿って延在する複数の第1スクライブラインと、列方向に沿って延在する複数の第2スクライブラインを有し、
前記第1金属パターンは、前記第1スクライブラインと前記第2スクライブラインが交差する交差部毎に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項8に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1金属パターンは、行列状に配置される前記複数のデバイス領域において、隣り合って配置される前記デバイス領域の間にそれぞれ配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で準備する前記半導体ウエハの前記スクライブ領域の別の一部には、
前記主面上に形成された前記第1絶縁層と、
前記最上層配線層に形成され、且つ、前記最上層配線層よりも下層の配線層を介して、前記スクライブ領域の前記主面に形成された半導体素子と電気的に接続される第3金属パターンと、
前記第3金属パターンの一部が露出するように前記第3金属パターンの外縁を覆う前記第2絶縁層と、が形成され、
前記第1金属パターンの面積は、前記第3金属パターンの面積よりも小さいことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で準備する前記半導体ウエハの前記スクライブ領域の別の一部には、
前記主面上に形成された前記第1絶縁層と、
前記最上層配線層に形成され、且つ、長方形の平面形状を成す第3金属パターンと、
前記第3金属パターンの少なくとも一部が露出するように前記第1絶縁層を覆う前記第2絶縁層と、が形成され、
前記第3金属パターン上には、前記第3金属パターンの長辺側の両端部が露出するように前記第2絶縁層を取り除いた開口部が形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記スクライブ領域は行方向に沿って延在する複数の第1スクライブラインと、列方向に沿って延在する複数の第2スクライブラインを有し、
前記複数の第1スクライブラインと前記複数の第2スクライブラインが交差する複数の交差部のうち、最外周に位置する複数の第1の交差部および前記第1の交差部よりも前記半導体ウエハの中心側に位置する複数の第2の交差部には、前記第1金属パターンがそれぞれ形成され、
前記第2の交差部よりも前記半導体ウエハの中心側に位置する第3の交差部には、前記第1金属パターンが形成されていないことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記スクライブ領域は行方向に沿って延在する複数の第1スクライブラインと、列方向に沿って延在する複数の第2スクライブラインを有し、
前記複数の第1スクライブラインと前記複数の第2スクライブラインが交差する複数の交差部内には、
行列状に配置され、かつ、それぞれが四角形の外形形状を成す前記複数のデバイス領域の対角線に沿って、2本の前記第1金属パターンが交差するように配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記スクライブ領域は行方向に沿って延在する複数の第1スクライブラインと、列方向に沿って延在する複数の第2スクライブラインを有し、
前記複数の第1スクライブラインと前記複数の第2スクライブラインが交差する複数の交差部内には、
四角形の枠状の平面形状を成すに前記第1金属パターンが、前記交差部の輪郭に沿って配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記スクライブ領域は行方向に沿って延在する複数の第1スクライブラインと、列方向に沿って延在する複数の第2スクライブラインを有し、
前記複数の第1スクライブラインと前記複数の第2スクライブラインが交差する複数の交差部内には、
四角形の平面形状を成す前記第1金属パターンが、前記交差部の輪郭に沿って配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記スクライブ領域は行方向に沿って延在する複数の第1スクライブラインと、列方向に沿って延在する複数の第2スクライブラインを有し、
前記複数の第1スクライブラインと前記複数の第2スクライブラインが交差する複数の交差部内には、
前記第1および第2スクライブラインの輪郭に沿った枠状の平面形状を成す前記第1金属パターンが配置され、
前記第1金属パターンは、前記交差部から前記第1および第2スクライブラインの延在方向に向かって、それぞれ突出した形状となっていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - (a)主面、前記主面の反対側に位置する裏面、前記主面側に形成された複数のデバイス領域、および前記複数のデバイス領域の間に配置されるスクライブ領域を有する半導体ウエハを準備する工程、
(b)前記半導体ウエハの前記主面側に、前記主面側を覆う保護シートを貼着した状態で研削液を供給して前記半導体ウエハの前記裏面側を研削する工程、
(c)前記(b)工程の後、前記スクライブ領域に沿って、ダイシングブレードを走らせて前記半導体ウエハを切断し、前記複数のデバイス領域毎に分割する工程、
を含み、
前記(a)工程で準備する前記半導体ウエハの前記複数のデバイス領域には、
前記主面に形成された複数の半導体素子と、
前記複数の配線層上に形成された第1絶縁層と、
前記第1絶縁層上に形成された最上層配線層と、
前記最上層配線層に形成され、且つ、前記複数の半導体素子と電気的に接続される複数の端子と、
前記最上層配線層を覆うように形成され、且つ、前記複数の端子がそれぞれ露出する複数の開口部が形成された第2絶縁層と、
が形成されており、
前記(a)工程で準備する前記半導体ウエハの前記スクライブ領域には、
前記主面上に形成された前記第1絶縁層と、
前記最上層配線層に形成され、且つ、前記半導体ウエハの前記主面に形成された半導体素子と電気的に接続されない第1金属パターンと、
前記第1金属パターンを覆う前記第2絶縁層と、を有する複数のストッパ部が形成され、
前記(b)工程では、前記複数のストッパ部の前記第2絶縁層と、前記保護シートとを密着させて行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項17に記載の半導体装置の製造方法において、
前記スクライブ領域は行方向に沿って延在する複数の第1スクライブラインと、列方向に沿って延在する複数の第2スクライブラインを有し、
前記複数のストッパ部は、前記第1スクライブラインと前記第2スクライブラインが交差する交差部毎にそれぞれ配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項18に記載の半導体装置の製造方法において、
前記複数のストッパ部の前記第1絶縁層および前記第2絶縁層は、前記第1および第2スクライブラインの交差部から前記第1および第2スクライブラインの延在方向に向かって、それぞれ突出した突出部を有する形状となっており、前記第1金属パターンは前記突出部に形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項17に記載の半導体装置の製造方法において、
前記スクライブ領域は行方向に沿って延在する複数の第1スクライブラインと、列方向に沿って延在する複数の第2スクライブラインを有し、
前記複数の第1スクライブラインと前記複数の第2スクライブラインが交差する複数の交差部のうち、最外周に位置する複数の第1の交差部および前記第1の交差部よりも前記半導体ウエハの中心側に位置する複数の第2の交差部には、前記ストッパ部がそれぞれ形成され、
前記第2の交差部よりも前記半導体ウエハの中心側に位置する第3の交差部には、前記ストッパ部が形成されていないことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 主面、前記主面の反対側に位置する裏面、前記主面側に形成されたデバイス領域、および前記デバイス領域周囲に配置されるスクライブ領域を有する半導体基板を有する半導体装置であって、
前記デバイス領域には、
前記主面に形成された複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を覆うように形成された第1絶縁層と、
前記第1絶縁層上に形成された最上層配線層と、
前記最上層配線層に形成され、且つ、前記複数の半導体素子と電気的に接続される複数の端子と、
前記最上層配線層を覆うように形成され、且つ、前記複数の端子がそれぞれ露出する複数の開口部が形成された第2絶縁層と、
が形成されており、
前記スクライブ領域には、
前記主面上に形成された前記第1絶縁層と、
前記最上層配線層に形成された第1金属パターンと、
前記半導体基板の端部における前記第1金属パターンの側面が露出するように、且つ、前記第1金属パターンの上面全体を覆うように形成された前記第2絶縁層と、が形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項21に記載の半導体装置において、
前記主面から前記最上層配線層の間には、複数の配線層が形成されており、
前記デバイス領域には、前記主面から前記最上層配線層までの各配線層を互いに接続することで形成され、且つ、前記複数の端子が形成された領域を取り囲むように形成された第2金属パターンが形成されており、
前記第2金属パターン上には、前記第2金属パターンの上面を覆うように前記第2絶縁層が形成されており、
前記第1金属パターンと前記第2金属パターンは、離間して形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項22に記載の半導体装置において、
前記デバイス領域に形成される前記第2絶縁層と、前記スクライブ領域に形成される前記第2絶縁層との間には溝部が形成されており、
前記デバイス領域の前記第2絶縁層と前記スクライブ領域の前記第2絶縁層は分離していることを特徴とする半導体装置。 - 請求項23に記載の半導体装置において、
前記溝部の前記スクライブ領域側の端部から前記第1金属パターンの端部までの距離は、前記溝部の前記デバイス領域側の端部から前記第2金属パターンの端部までの距離よりも短いことを特徴とする半導体装置。 - 請求項23に記載の半導体装置において、
前記第2金属パターンには、基準電位が供給されることを特徴とする半導体装置。 - 請求項21に記載の半導体装置において、
前記スクライブ領域の前記第1金属パターンが形成されていない領域では、前記第2絶縁層および前記第1絶縁層の一部が取り除かれていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項21に記載の半導体装置において、
前記第1金属パターンは、前記半導体装置の角部に配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項27に記載の半導体装置において、
前記第1金属パターンは、前記半導体装置の4つの角部にそれぞれ複数形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項21に記載の半導体装置において、
前記スクライブ領域の前記第1金属パターンが形成されていない領域の一部には、
前記主面上に形成された前記第1絶縁層と、
前記最上層配線層に形成された第3金属パターンと、
前記第3金属パターンの上面の一部、及び、前記半導体基板の端部における前記第3金属パターンの側面が露出するように、前記第3金属パターンの上面の一部および前記第1絶縁層を覆う前記第2絶縁層と、
が形成され、
前記第1金属パターンの前記側面の幅は、前記第3金属パターンの前記側面の幅よりも狭いことを特徴とする半導体装置。 - 請求項21に記載の半導体装置において、
前記スクライブ領域の前記第1金属パターンが形成されていない領域の一部には、
前記主面上に形成された前記第1絶縁層と、
前記最上層配線層に形成された第3金属パターンと、
前記第3金属パターンの上面の一部、及び、前記半導体基板の端部における前記第3金属パターンの側面が露出するように、前記第3金属パターンの上面の一部および前記第1絶縁層を覆う前記第2絶縁層と、
が形成され、
前記第3金属パターンの周囲は前記第1絶縁層の一部が取り除かれていることを特徴とする半導体装置。
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