JPH06275713A - 半導体ウエハおよび半導体チップならびにダイシング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 素子部の破壊を来さないダイシング技術の提
供。 【構成】 半導体ウエハ１０においては、カットゾーン
１１の両側にカットゾーン１１に沿う溝１２が設けられ
る。この溝１２は素子部５よりも深く形成される。ダイ
シングは前記カットゾーン１１に沿って行われる。ダイ
シング時に発生するクラック４の内、表層部のクラック
４は前記溝１２に到達した後は、溝１２を越えて素子部
５に延びることはなく、素子部５の破壊が防止できる。
半導体チップ１は、各工程で受ける熱で前記クラック
（マイクロクラック）４が成長しても、クラックは溝１
２を越えて素子部５に至ることはなく信頼性が高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はダイシング技術に関し、
半導体ウエハおよび半導体チップならびにダイシング方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造において、半導体
ウエハを縦横に切断して半導体チップを製造するチップ
化工程がある。このチップ化において、円板の円周部分
にダイヤモンド砥粒を付着させたブレードを高速で回転
させて半導体ウエハを切断するダイシングが知られてい
る。このダイシングによって製造された半導体チップ
は、その切断面にチッピングと称される微細な凹凸が生
じる。半導体チップの切断面を平滑化する技術として、
ブレードの砥粒を細かくしたり、ブレードの回転数（砥
石周速）を最適化する技術がある。ダイシング装置につ
いては、たとえば、工業調査会発行「電子材料」1989年
３月号、同年３月１日発行、Ｐ32〜Ｐ36に記載されてい
る。この文献には、ダイヤモンド砥粒の粒径が５μｍ前
後となる超薄刃ダイヤモンドブレードを使用し、かつ砥
石周速を４５００〜５５００ｍ／ｍｉｎとする例が示さ
れている。また、この文献には「ダイシング工程は完成
したウエハをダイス化し，パッケージに組み込むための
最初の工程であり，ワークは加工条件の設定ミスにより
不良になる以外に（ダイの割れ，欠けや大きなチッピン
グなどによる不良），後の工程で不良となる可能性もも
っている。たとえば、加工されたダイのエッジ周辺には
チッピングが発生している。またダイのサイド面には研
削による加工ダメージが入っている。このような部分で
はマイクロクラックが発生している可能性が高く，この
マイクロクラックは，後工程で熱が加わることにより成
長して不良の原因となる可能性をもっている。」旨記載
されている。

【０００３】また、工業調査会発行「電子材料別冊号」
1985年11月20日発行、Ｐ40〜Ｐ45にはダイシング工程の
自動化システムについて記載されている。この文献に
は、ウエハマウンタ動作手順，マウントルーム概略図，
ダイシングソー機械仕様，ダイシングソー動作手順等の
詳細が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ダイシングによって製
造された半導体チップ１は、図９に示すように、その周
面の切断面２は、平坦な面とはならず微細な鋭利な凹凸
面３となる。そして、場合によっては所々に深くクラッ
ク（マイクロクラック）４が入る。半導体チップ１の表
層に入ったクラック４が素子部５（二点鎖線で一部が囲
まれる領域）に到達すると、特性不良が発生することに
なる。また、前記クラック４が原因となって半導体チッ
プ１に割れや欠けが発生することもある。また、半導体
チップの周縁のマイクロクラックは、後工程で熱が加わ
ることによって成長し、不良を作る原因となる。このよ
うなことから、半導体チップの切断面の平滑化を図るた
め、ブレードの砥粒を細かくしたり、あるいはブレード
の回転数の最適化を図っているが、カットゾーンと素子
部との間隔が短くなってきている現況では、半導体チッ
プ不良に繋がるクラック等の発生は抑え難い。

【０００５】本発明の目的は、素子部の破壊を来さない
ダイシング方法を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、ダイシングによって
素子部が破壊され難い半導体ウエハを提供することにあ
る。

【０００７】本発明の他の目的は、ダイシングによって
発生したマイクロクラックに起因する不良発生のおそれ
がない半導体チップを提供することにある。本発明の前
記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の
記述および添付図面からあきらかになるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。すなわち、本発明のダイシング方法
においては、半導体ウエハの主面に溝が設けられる。こ
の溝は半導体ウエハのカットゾーンの両側にカットゾー
ンに沿うように設けられている。この溝は素子部の深さ
よりも深くなっている。ダイシングは前記溝と溝の間の
カットゾーンの中央に沿って行われる。ダイシングによ
って製造された半導体チップは、その外周に沿って溝を
有する構造となっている。

【０００９】本発明の他の実施例では、半導体ウエハの
主面に設ける溝は、素子部と素子部との間のダイシング
を行うカットゾーン部分に一致しかつカットゾーンより
も幅が広い溝となっている。そして、ダイシングはカッ
トゾーンの中央に沿って行われる。

【００１０】

【作用】上記した手段によれば、本発明のダイシング方
法では、半導体ウエハのカットゾーンの両側に素子部よ
りも深い溝が設けられていることから、ダイシング時に
発生するクラックの内、半導体ウエハの表層部分のクラ
ックは前記溝に到達した後は、溝を越えて延びることは
なく、半導体ウエハの表層部分に形成される素子部を破
壊することがなくなり、不良発生率の低減からダイシン
グ歩留りの向上が達成できる。

【００１１】また、本発明によって製造された半導体チ
ップは、その後いくつかの工程で熱を受けることになる
が、この熱によって、半導体チップの周縁に存在するク
ラック（マイクロクラック）等が成長しても、溝でその
成長は阻まれて素子部には到達しないため、素子破壊が
生じることがなく信頼性が高い。

【００１２】カットゾーンに一致させた溝を設ける本発
明の他の実施例では、溝幅がカットゾーンの幅よりも広
く形成されていることから、ブレードが半導体ウエハに
触れてクラックが発生しても、このクラックの発生位置
は溝の溝底下となり、素子部よりも充分深い位置である
ことから、クラックが素子部に到達することもなく、素
子部の破壊が防止できる。

【００１３】

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。図１は本発明の一実施例によるダイシング
状態の要部を示す模式的拡大断面図、図２は本発明によ
る半導体ウエハを示す模式的平面図、図３は本発明によ
るダイシング状態の要部を示す断面図、図４は本発明の
ダイシング方法における半導体ウエハおよびブレードの
要部を示す模式的拡大断面図、図５は本発明のダイシン
グ方法によって製造された半導体チップの要部を示す模
式的拡大断面図、図６は本発明の半導体チップの要部を
示す模式的拡大断面図である。

【００１４】本発明のダイシング方法においては、ダイ
シングに先立って図２に示すように、ダイシングのため
のカットゾーン１１に沿って溝１２が設けられた本発明
による半導体ウエハ（ウエハ）１０が用意される。前記
溝１２は、図２では二点鎖線で示され、実線で示される
カットゾーン１１の両側にそれぞれ設けられる。半導体
ウエハ１０は、たとえば、厚さ３７０μｍのシリコン基
板からなり、図１に示すように、表層部分に素子部５が
縦横に整列配置形成されている。そして、素子部５と素
子部５との間の中央の一定幅領域がカットゾーン（カッ
トライン）１１となる。このカットゾーン１１は、ブレ
ード１４の幅に、切削によって削られる長さを加えた幅
程であり、数十μｍ〜百数十μｍの幅となる。そして、
このカットゾーン１１の両側であって、かつ前記素子部
５から外れた位置に溝１２が設けられる。この溝１２
は、その溝形成時にクラック等が入っては困ることから
エッチングによって形成され、たとえば、素子部５を形
成する前の段階で形成される。溝１２の幅は数μｍ〜数
十μｍと特に規定されないが、溝１２の深さは、ダイシ
ング時に発生したクラック４が素子部５に到達するのを
遮るに充分な深さとなり、たとえば、１０μｍ程度と素
子部５よりも深くなっている。

【００１５】ダイシングにおいては、図１に示すよう
に、スピンドル１５に取り付けられたブレード１４を高
速で回転させて半導体ウエハ１０をカットゾーン１１の
中央に沿って切断する。ブレード１４は最初は半導体ウ
エハ１０の表面に接触しその後深さ方向に移動して切削
が行われる。このダイシング時、クラック４は、図１に
示すように、切削先端部分で発生し、深さ方向あるいは
横方向に延びる。しかし、本発明の半導体ウエハ１０で
は、カットゾーン１１の両側に溝１２が設けられている
ことから、クラック４は溝１２に到達しても、その先は
空間領域になっているため途切れ、素子部５に到達しな
くなる。また、前記溝１２の下方に延在するクラック４
は、深く入っても、バルクそのものであることから、素
子特性に悪い影響を与えるものではない。したがって、
製品として必ずしも不良品とされるものではない。

【００１６】ここで、半導体ウエハ１０として、より具
体的なものについて説明する。半導体ウエハ１０は、図
４および図６に示すように、３７０μｍ厚さのシリコン
半導体基板２６からなっている。また、素子部５の外れ
にはガードリング２０が設けられている。また、ガード
リング２０の内側には、ワイヤボンディングパッド２５
が設けられている。隣り合うガードリング間隔は１８０
μｍとなり、ブレード１４の幅は１００μｍとなってい
る。また、ガードリング２０の幅（ａ）は２４μｍ、ワ
イヤボンディングパッド２５の幅（ｂ）は１００μｍと
なり、ガードリング２０とワイヤボンディングパッド２
５との間隔（ｃ）は２４μｍとなっている。したがっ
て、溝１２は、約４０μｍの幅領域に形成され、幅が２
０〜３０μｍ程度、深さが１０μｍ程度となっている。
図４は模式図であり、ガードリング２０およびワイヤボ
ンディングパッド２５は、その位置関係を便宜的に示す
ように記載されている。ガードリング２０およびワイヤ
ボンディングパッド２５は、図６に示されるように、シ
リコン半導体基板２６の主面に設けられ、それぞれ第１
アルミニウム層２７および第２アルミニウム層２８によ
って形成されている。図６では、シリコン半導体基板２
６の表面に設けられるフィールド酸化膜２９，層間絶縁
膜３０，パッシベーション膜３１は、図が見難くなるこ
とからハッチングを省略してあるが、ガードリング２０
およびワイヤボンディングパッド２５は、前記フィール
ド酸化膜２９，層間絶縁膜３０，パッシベーション膜３
１の選択と、第１アルミニウム層２７および第２アルミ
ニウム層２８との選択によって形成されている。

【００１７】つぎに、ダイシング装置３５の要部につい
て、図３に基づき説明する。ダイシング装置３５は、Ｘ
方向に移動可能なテーブル３６を有している。このテー
ブル３６は上面に多数の真空吸着孔３７が設けられてい
る。これらの真空吸着孔３７は内部の導孔３８に連通し
ている。また、この導孔３８はテーブル３６に取り付け
られた接手３９に接続されている。接手３９には真空系
に接続される図示しないパイプに接続される。真空系の
ＯＮ，ＯＦＦ動作によってテーブル３６の上面に置かれ
たワークの真空吸着保持，解放が行われる。半導体ウエ
ハ１０はフレーム４０に張り付けられたテープ４１に張
り付けられて取り扱われる。したがって、フレーム４０
をテーブル３６上に載置し、かつ真空系をＯＮすること
によって、半導体ウエハ１０はテーブル３６に固定され
る。また、テーブル３６は図示しない昇降装置に取り付
けられているとともに、回転制御もされるようになって
いる。

【００１８】他方、前記テーブル３６の上方にはカバー
４５が設けられている。このカバー４５は、ダイシング
時に飛散する切削層等を外部に撒き散らさないカバーの
役割を果たす。また、このカバー４５の天井の裏面に
は、平面Ｙ方向に沿って２本のレール４６が取り付けら
れているとともに、このレール４６にはブレード駆動部
４７が摺動自在に取り付けられている。このブレード駆
動部４７のスピンドル１５にはブレード１４が取り付け
られている。ブレード１４は平面Ｙ方向に沿って延在
し、かつ回転しながらＹ方向に移動制御される。

【００１９】このようなダイシング装置３５において
は、前記テーブル３６上に半導体ウエハ１０を固定した
後、テーブル３６をブレード１４に対して位置決めし、
ブレード駆動部４７を動作させて、半導体ウエハ１０の
ダイシングを行う。ダイシングは図４に示すように、カ
ットゾーン１１の中央に沿って行われる。そして、半導
体ウエハ１０の表層部でのダイシングにおいては、ダイ
シングによって発生したクラック４は延びても溝１２の
部分で途切れ、素子部５に到達することはない。図６は
切断して製造された半導体チップ１の端部の拡大図であ
る。半導体チップ（チップ）１の切断面２からガードリ
ング２０に至る長さｍは、この実施例では４０μｍ程度
となり、この部分に幅２０〜３０μｍ程度の溝１２が設
けられる。したがって、溝１２の外側のシリコン半導体
基板部分は極めて薄いことになり、ダイシングによって
半導体チップ１にされた状態では、図５に示すように、
溝１２の外側部分は略消失された状態となる。しかし、
ブレード１４の端から溝１２までの間隔を広くとれば、
この部分は残留（図５における右端部）することにな
る。

【００２０】そして、溝１２の外側にシリコン半導体基
板部分が残留する半導体チップ１の場合、以下のように
信頼性が高い。すなわち、半導体チップ１は半導体デバ
イスの製造に至るまでの間、いくつかの工程で熱を受け
る。この熱によって溝１２の外側のシリコン半導体基板
部分のクラック（マイクロクラック）が成長するが、ク
ラックは溝１２で遮られるため素子部５に到達すること
はなく、素子破壊が防止されることになる。また、溝１
２の下側に存在するクラック（マイクロクラック）が熱
によって成長しても、半導体チップ１の下部はバルクで
あり、数層の拡散等による素子部５が存在しないため、
素子特性には悪影響を与えない。

【００２１】

【発明の効果】（１）本発明のダイシング方法にあって
は、半導体ウエハにおいては、ダイシングのためのカッ
トゾーンの両側に、カットゾーンに沿って溝が設けられ
ていることから、半導体ウエハの表層でのダイシング時
に発生したクラックは、延びても溝に至り、その先は延
びないことから、クラックによる素子部の破壊が防止で
きるという効果が得られる。

【００２２】（２）上記（１）により、本発明のダイシ
ング方法によれば、ダイシングの歩留りが向上するとい
う効果が得られる。

【００２３】（３）本発明の半導体チップは、周辺に沿
って溝が設けられていることから、溝の外側のクラック
が熱によって成長しても、クラックは溝を越えて素子部
に至ることがなく、半導体チップの特性劣化が防止でき
るという効果が得られる。すなわち、本発明の半導体チ
ップは熱に対して信頼性が高いものとなる。

【００２４】（４）上記（１）〜（３）により、本発明
のダイシング技術によれば、ダイシング時に半導体チッ
プを損なうことなく歩留りの向上を図ることができると
ともに、製造した半導体チップも熱的信頼性を高くする
ことができるという相乗効果が得られる。

【００２５】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない、たとえば、
前記実施例では、溝１２はカットゾーン１１の両側に離
して設けているが、カットゾーン１１の外側と溝１２が
一部で重なるようにし、ブレード１４の端が溝１２に臨
むようにしてもよい。この場合も、前記実施例同様に、
ブレード１４の先端部分でダイシングが行われ、かつこ
の部分で発生したクラック４は、側方に延在しても、溝
１２に至り、その先の素子部５には到達せず、素子部の
破壊が防止できることになる。

【００２６】また、前記実施例では、半導体ウエハの一
面にのみ溝を設けているが、両面に対応して設けてもよ
い。この場合、図７に示すように、半導体チップ１の表
裏面周縁部分には、エッチングによって形成した溝１２
の一部が現れて平滑面５０となり、ダイシングされて製
造された半導体チップ１の外観形状が良くなる。また、
前記溝はＵ字断面溝となっているが、溝断面形状はどの
ような形状でも良い。

【００２７】図８は本発明の他の実施例による半導体ウ
エハにおけるダイシング状態を示す一部拡大断面図であ
る。この実施例では、半導体ウエハ１０における溝１２
をカットゾーン１１に一致させて設けた例である。前記
溝１２はカットゾーン１１の幅よりも広くなり、ブレー
ド１４でカットゾーン１１の中央に沿ってダイシングを
行った際、ブレード１４の両端に溝１２の両側が現れる
状態となっている。これによれば、ブレード１４が半導
体ウエハ１０に触れてクラック４が発生しても、このク
ラック４の発生位置は溝１２の溝底下となり、素子部５
よりも充分深い位置であることから、クラック４は素子
部５に向かって延びることがなく、素子部５の破壊が防
止できる。

【００２８】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である一般の
半導体チップ、すなわち、内部に微細素子があり、外周
に端子結線用の電極（ワイヤボンディングパッド）を有
する半導体チップの製造技術に適用した場合について説
明したが、それに限定されるものではなく、たとえば、
ワイヤボンディングパッドが内部にあり、外周まで微細
素子が配置されるＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Me
mory）を構成する半導体チップの製造技術にはより効果
的である。本発明は少なくとも半導体ウエハを切断する
ダイシング技術には適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例によるダイシング状態の要
部を示す模式的拡大断面図である。

【図２】 本発明による半導体ウエハを示す模式的平面
図である。

【図３】 本発明によるダイシング状態の要部を示す断
面図である。

【図４】 本発明のダイシング方法における半導体ウエ
ハおよびブレードの要部を示す模式的拡大断面図であ
る。

【図５】 本発明のダイシング方法によって製造された
半導体チップの要部を示す模式的拡大断面図である。

【図６】 本発明の半導体チップの要部を示す模式的拡
大断面図である。

【図７】 本発明の他の実施例による半導体チップを示
す一部拡大断面図である。

【図８】 本発明の他の実施例による半導体ウエハにお
けるダイシング状態を示す一部拡大断面図である。

【図９】 従来のダイシングによって製造された半導体
チップの要部を示す模式的拡大断面図である。

【符号の説明】

１…半導体チップ、２…切断面、３…鋭利な凹凸面、４
…クラック（マイクロクラック）、５…素子部、１０…
半導体ウエハ、１１…カットゾーン、１２…溝、１４…
ブレード、１５…スピンドル、２０…ガードリング、２
５…ワイヤボンディングパッド、２６…シリコン半導体
基板、２７…第１アルミニウム層、２８…第２アルミニ
ウム層、２９…フィールド酸化膜、３０…層間絶縁膜、
３１…パッシベーション膜、３５…ダイシング装置、３
６…テーブル、３７…真空吸着孔、３８…導孔、３９…
接手、４０…フレーム、４１…テープ、４５…カバー、
４６…レール、４７…ブレード駆動部、５０…平滑面。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主面に縦横に素子部を整列配置形成して
   なる半導体ウエハであって、前記素子部と素子部との間
   のダイシングを行うカットゾーンの両側にカットゾーン
   に沿う溝が設けられていることを特徴とする半導体ウエ
   ハ。
2. 【請求項２】 主面に縦横に素子部を整列配置形成して
   なる半導体ウエハであって、前記素子部と素子部との間
   のダイシングを行うカットゾーン部分にカットゾーンよ
   りも幅が広い溝が設けられていることを特徴とする半導
   体ウエハ。
3. 【請求項３】 主面に素子部を形成してなる半導体チッ
   プであって、主面周縁に沿って溝が設けられていること
   を特徴とする半導体チップ。
4. 【請求項４】 半導体ウエハをブレードで切断して半導
   体チップを製造するダイシング方法であって、半導体ウ
   エハの素子部が形成された主面において、素子部と素子
   部との間のダイシングを行うカットゾーンの両側にカッ
   トゾーンに沿うように溝を設けておき、その後、前記カ
   ットゾーンの中央に沿ってダイシングを行って半導体チ
   ップを形成することを特徴とするダイシング方法。
5. 【請求項５】 半導体ウエハをブレードで切断して半導
   体チップを製造するダイシング方法であって、半導体ウ
   エハの素子部が形成された主面において、素子部と素子
   部との間のダイシングを行うカットゾーンにカットゾー
   ンよりも幅の広い溝を設けておき、その後、前記カット
   ゾーンの中央に沿ってダイシングを行って半導体チップ
   を形成することを特徴とするダイシング方法。