WO2005027213A1 - 半導体チップの製造方法、半導体チップ、半導体薄膜チップ、電子管、及び光検素子 - Google Patents

半導体チップの製造方法、半導体チップ、半導体薄膜チップ、電子管、及び光検素子 Download PDF

Info

Publication number
WO2005027213A1
WO2005027213A1 PCT/JP2004/013166 JP2004013166W WO2005027213A1 WO 2005027213 A1 WO2005027213 A1 WO 2005027213A1 JP 2004013166 W JP2004013166 W JP 2004013166W WO 2005027213 A1 WO2005027213 A1 WO 2005027213A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thin film
substrate
semiconductor thin
region
cutting
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/013166
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Shoichi Uchiyama
Ryuji Sugiura
Ryo Kawashima
Original Assignee
Hamamatsu Photonics K.K.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics K.K. filed Critical Hamamatsu Photonics K.K.
Priority to US10/571,594 priority Critical patent/US20070252154A1/en
Publication of WO2005027213A1 publication Critical patent/WO2005027213A1/ja

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0005—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing
    • B28D5/0011—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing with preliminary treatment, e.g. weakening by scoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • B23K26/0861—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane in at least in three axial directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/359—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by providing a line or line pattern, e.g. a dotted break initiation line
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/7806—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices involving the separation of the active layers from a substrate
    • H01L21/7813—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices involving the separation of the active layers from a substrate leaving a reusable substrate, e.g. epitaxial lift off
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/16—Composite materials, e.g. fibre reinforced
    • B23K2103/166—Multilayered materials
    • B23K2103/172—Multilayered materials wherein at least one of the layers is non-metallic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/163—Connection portion, e.g. seal

Definitions

  • Semiconductor chip manufacturing method semiconductor chip, semiconductor thin film chip, electron tube, and photodetecting element
  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor chip, a semiconductor chip, a semiconductor thin film chip, and an electron tube
  • Patent Document 1 As a method for cutting a wafer on which a semiconductor thin film is formed, for example, there is a diamond wafer chip formation method disclosed in Patent Document 1.
  • Patent Document 1 when a diamond wafer having a diamond thin film formed on the surface of a substrate is cut into chips, a first groove is formed in the diamond thin film by laser processing, and the substrate is aligned with the first groove.
  • a diamond blade is used to form a second groove on the back surface of the substrate, and the diamond wafer is cut along the first groove and the second groove by applying stress to the diamond wafer.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-93751
  • Patent Document 2 JP 2002-192370 A
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and is a semiconductor capable of cutting a semiconductor thin film in a relatively short time and forming a cut surface relatively smoothly.
  • An object of the present invention is to provide a chip manufacturing method, a semiconductor chip, a semiconductor thin film chip, and an electron tube and a photodetecting element including the semiconductor thin film chip.
  • a semiconductor chip manufacturing method includes a cutting start region along a cutting line in a semiconductor member including a substrate and a semiconductor thin film provided on the surface of the substrate.
  • the substrate is irradiated with a laser beam whose focusing point is aligned inside the substrate along the planned cutting line, thereby improving the inside of the substrate by multiphoton absorption as a cutting start region.
  • a method of manufacturing a semiconductor chip according to the present invention is a step of forming a cutting start region along a cutting line in a semiconductor member comprising a substrate and a semiconductor thin film provided on the surface of the substrate. Irradiating the substrate with a laser beam having a converging point inside the substrate along a predetermined cutting line to form a melt processing region inside the substrate as a cutting start region, and forming these A step of cutting the semiconductor thin film by cutting the substrate along the cut starting region.
  • the semiconductor chip manufacturing method is a step of forming a cutting start region along a planned cutting line in a semiconductor member comprising a substrate and a semiconductor thin film provided on the surface of the substrate. Then, the laser beam with the focused point inside the substrate is irradiated along the planned cutting line to the substrate and the laser beam with the collected light inside the semiconductor thin film is scheduled to be cut with respect to the semiconductor thin film. Irradiation along the line forms a modified region by multiphoton absorption inside the substrate and semiconductor thin film as the cutting origin region. And a step of cutting the semiconductor thin film and the substrate together along the formed cutting start region.
  • the method for manufacturing a semiconductor chip according to the present invention is a step of forming a cutting start region along a planned cutting line in a semiconductor member comprising a substrate and a semiconductor thin film provided on the surface of the substrate. Then, the laser beam with the focused point inside the substrate is irradiated along the planned cutting line to the substrate and the laser beam with the collected light inside the semiconductor thin film is scheduled to be cut with respect to the semiconductor thin film. By irradiating along the line, a melt treatment area is formed inside the substrate and semiconductor thin film as the cutting start area! And a step of cutting the semiconductor thin film and the substrate together along the formed cutting start region.
  • the substrate and the semiconductor thin film are cut by irradiating the laser beam, and therefore, compared with a method of forming a groove using a diamond blade.
  • the substrate and the semiconductor thin film can be cut in a short time.
  • the substrate and the semiconductor thin film can be divided and cut along the cutting origin region with a relatively small force, the generation of dust can be suppressed to an extremely low level and no cleaning process is required.
  • the substrate and the semiconductor thin film can be cut along the cutting start region with a relatively small force, the cut surface can be formed more smoothly than the method using blade dicing.
  • the inside of the substrate includes the surface of the substrate (or the surface of the semiconductor thin film).
  • the condensing point is a portion where the laser beam is condensed.
  • the cutting start region may be defined by a continuously formed modified region or melting treatment region, or may be defined by an intermittently formed modified region or melting treatment region. .
  • the cutting starting region is formed in the semiconductor thin film after the cutting starting region is formed in the substrate in the step of forming the cutting starting region. Good. Thereby, a cut surface can be formed more smoothly.
  • the semiconductor thin film has a material strength mainly composed of diamond or diamond.
  • the semiconductor chip manufacturing method includes a substrate prior to the step of forming the cutting start region. You may further provide the process of grind
  • the semiconductor thin film chip according to the present invention is a part of a semiconductor thin film formed on the surface of the substrate, and is formed by irradiating the substrate with a laser beam having a focused point inside the substrate.
  • the substrate is cut along with the substrate along the cutting start region defined by the modified region by the multiphoton absorption.
  • the semiconductor thin film chip according to the present invention is a part of a semiconductor thin film formed on the surface of the substrate, and irradiates the substrate with a laser beam having a focused point inside the substrate.
  • the substrate is cut together with the substrate along the cutting start region defined by the melt processing region formed by the above.
  • the semiconductor thin film chip according to the present invention is a part of the semiconductor thin film formed on the surface of the substrate, and irradiates the substrate with a laser beam having a focusing point inside the substrate.
  • the semiconductor thin film is cut along with the substrate along the cutting start region defined by the modified region by multiphoton absorption formed by irradiating the semiconductor thin film with a laser beam having a focused point inside the semiconductor thin film.
  • the semiconductor thin film chip according to the present invention is a part of the semiconductor thin film formed on the surface of the substrate, and irradiates the substrate with a laser beam having a focused point inside the substrate.
  • the semiconductor thin film is cut along with the substrate along the cutting start region defined by the melt processing region formed by irradiating the semiconductor thin film with a laser beam whose focusing point is aligned inside the semiconductor thin film. Yes.
  • the substrate and the semiconductor thin film are cut by being irradiated with the laser beam, so that the substrate can be obtained in a shorter time than the method using the diamond blade. And the semiconductor thin film is cut.
  • the substrate and the semiconductor thin film are cut along a cutting start region by a relatively small force, dust generation is extremely reduced and no cleaning process is required.
  • the substrate and the semiconductor thin film Since cutting is performed along a point area with a relatively small force, the cut surface is formed more smoothly than by the blade dicing method.
  • the substrate surface is preferably a flat and smooth surface. This effectively suppresses the scattering of the laser beam on the substrate surface, so that the laser beam is irradiated with the substrate surface force as the cutting starting region, so that the modified region (or melt processing region) is formed inside the substrate. Is suitably formed.
  • the semiconductor thin film chip according to the present invention preferably has a diamond or a material force mainly composed of diamond.
  • the semiconductor chip according to the present invention includes the semiconductor thin film chip obtained as described above and a part of the substrate on which the semiconductor thin film chip is formed. According to this semiconductor chip, the substrate and the semiconductor thin film are cut in a shorter time, and the cleaning process is not necessary. Further, the cut surface is formed more smoothly.
  • the electron tube according to the present invention is a semiconductor thin film chip manufactured by the above-described method, using a material force mainly composed of diamond or diamond as a photocathode for converting incident light into photoelectrons, and the semiconductor A container for sealing the thin film chip in a vacuum state is provided. With this configuration, it is possible to obtain an electron tube that includes a semiconductor thin film chip with a smooth cut surface and can reduce manufacturing time.
  • the photodetecting element according to the present invention is a semiconductor thin film chip manufactured by the above-described method using a material force mainly composed of diamond or diamond as a photodetecting surface for detecting incident light, At least two electrodes provided on the semiconductor thin film chip apart from each other are provided. With this configuration, it is possible to obtain a photodetecting element that includes a semiconductor thin film chip having a smooth cut surface and can reduce manufacturing time.
  • the semiconductor thin film can be cut in a relatively short time, and the cut surface can be formed relatively smoothly.
  • the electron tube and the photodetecting element according to the present invention it is possible to provide an electron tube and a photodetecting element that are provided with a semiconductor thin film chip having a smooth cut surface and that can shorten the manufacturing time.
  • FIG. 1 is a plan view of an object to be processed during laser processing.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II of the cache object shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the workpiece after laser processing.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line II-II of the cache object shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line III-III of the cache object shown in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view of the cut workpiece.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between electric field strength and crack spot size in the laser processing method.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the object to be processed in one step of the laser cage method.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the object to be processed in one step of the laser cage method.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the object to be processed in one step of the laser cage method.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of an object to be processed in one step of a laser cage method.
  • FIG. 12 is a photograph of a cross section of a part of a silicon wafer cut by a laser processing method.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the wavelength of laser light and the transmittance inside the silicon substrate in the laser cage method.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus.
  • FIG. 15 is a flowchart for explaining a laser caching method.
  • FIG. 16 is a drawing for explaining a method for manufacturing a semiconductor chip and a semiconductor thin film chip.
  • FIG. 17 is a drawing for explaining a method for manufacturing a semiconductor chip and a semiconductor thin film chip.
  • FIG. 18 is a drawing for explaining a method for manufacturing a semiconductor chip and a semiconductor thin film chip.
  • FIG. 19 is a drawing for explaining a method for manufacturing a semiconductor chip and a semiconductor thin film chip.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor chip and a semiconductor thin film chip.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor chip and a semiconductor thin film chip.
  • FIG. 22 is a perspective view showing a semiconductor chip manufactured by one embodiment of the manufacturing method according to the present invention.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing a variation of the semiconductor chip manufacturing method, the semiconductor chip, and the semiconductor thin film chip according to the present invention.
  • FIG. 24 is a photograph showing an example (first sample) of a semiconductor chip and a semiconductor thin film chip according to an example.
  • FIG. 25 is a photograph showing another example (second sample) of the semiconductor chip and the semiconductor thin film chip according to the example.
  • FIG. 26 is a photograph showing still another example (third sample) of the semiconductor chip and the semiconductor thin film chip according to the example.
  • FIG. 27 is a view showing a cross-sectional structure of a photomultiplier tube as a first embodiment of the electron tube according to the present invention.
  • FIG. 28 is a view showing a cross-sectional structure of an image tube as a second embodiment of the electron tube according to the present invention.
  • FIG. 29 is a view showing a cross-sectional structure of a third embodiment of the electron tube according to the present invention.
  • FIG. 30 is a view showing a cross-sectional structure of a fourth embodiment of the electron tube according to the present invention.
  • FIG. 31 is a view showing a cross-sectional structure of one embodiment of the photodetecting element according to the present invention. Explanation of symbols
  • Laser cover Device 101 Laser light source 105 ⁇ Condensing lens 109 ⁇ , 111 ⁇ axis stage, 113 ⁇ axis stage, e, el ... photoelectrons, e2 "-secondary electrons, L ... laser light, L1 ... light, L2, L3"'light image, P ... light collecting point.
  • a semiconductor chip manufacturing method First, an embodiment of a semiconductor chip manufacturing method, a semiconductor chip, and a semiconductor thin film chip according to the present invention will be described.
  • the semiconductor chip manufacturing method, the semiconductor chip, and the semiconductor thin film chip according to this embodiment a modified region or a melt processing region by multiphoton absorption is formed by irradiating a laser beam inside the wafer substrate.
  • This laser processing method, particularly multiphoton absorption, will be described first.
  • the intensity of the laser beam is determined by the peak power density (WZcm 2 ) at the focal point of the laser beam.
  • WZcm 2 peak power density
  • multiphoton absorption occurs when the peak power density is 1 ⁇ 10 8 (WZcm 2 ) or more.
  • the peak power density is obtained by (energy per pulse of laser beam at the focal point) ⁇ (beam spot cross section of laser beam x pulse width).
  • the laser beam intensity is determined by the electric field strength (WZcm 2 ) at the condensing point of the laser beam.
  • Fig. 1 is a plan view of the workpiece 1 during laser processing
  • Fig. 2 is a cross-sectional view along the line II of the workpiece 1 shown in Fig. 1
  • Fig. 3 is the workpiece after laser processing.
  • Fig. 4 is a plan view of the object 1
  • Fig. 4 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the cache object 1 shown in Fig. 3
  • Fig. 5 is a cache object 1 shown in Fig. 3.
  • Fig. 6 is a sectional view taken along line III-III
  • Fig. 6 is a plan view of the cut workpiece 1.
  • a desired cutting scheduled line 5 is set on the workpiece 1. Is done.
  • the planned cutting line 5 is a virtual line extending straight. It is also possible to draw a line on the wafer as the planned cutting line 5.
  • the modified region 7 is formed by irradiating the workpiece 1 with the laser beam L having the focused point P aligned inside the workpiece 1 under the condition that multiphoton absorption occurs.
  • the condensing point P is a portion where the laser beam L is condensed.
  • the condensing point P is moved along the planned cutting line 5.
  • the modified region 7 is formed only inside the workpiece 1 along the line 5 to be cut.
  • the cutting start region 8 is a region defined by the modified region 7 formed in this way.
  • This laser cage method does not form the modified region 7 by causing the workpiece 1 to generate heat due to the workpiece 1 absorbing the laser light L.
  • the modified region 7 is formed by transmitting the laser beam L through the workpiece 1 and generating multiphoton absorption inside the workpiece 1. Therefore, since the laser beam L is hardly absorbed by the surface 6 of the workpiece 1, the surface 6 of the workpiece 1 is not melted.
  • the surface 6 of the workpiece 1 is preferably flat and smooth to prevent the laser beam from being scattered on the surface 6.
  • the following two methods are conceivable for cutting the substrate starting from the cutting start region.
  • One is a case where, after the cutting start region is formed, artificial stress is applied to the substrate, so that the substrate is cracked and the substrate is cut from the cutting start region. This is cutting when the thickness of the substrate is large, for example.
  • Artificial stress is applied by, for example, applying bending stress or shear stress to the substrate along the cutting start region of the substrate, or generating thermal stress by applying a temperature difference to the substrate. is there.
  • the other is that by forming the cutting start area, the cutting start area starts from the cutting start area toward the cross-sectional direction (thickness direction) of the substrate. This is the case when the substrate is cracked and the substrate is cut as a result.
  • the cutting start region is formed by one row of modified regions, and when the substrate thickness is large, multiple rows are formed in the thickness direction. This is made possible by forming a cutting start region by the formed modified region. Even in this case of natural cracking, a cutting start region is formed at the point of cutting, and a cutting starting region where cracks do not advance before the surface of the portion corresponding to the part is formed. Since only the part corresponding to the formed site can be cleaved, the cleaving can be controlled well. In recent years, since the thickness of a wafer substrate or the like tends to be thin, such a cleaving method with good controllability is very effective.
  • the modified region formed by multiphoton absorption includes the following (1) one (3).
  • the modified region is a crack region including one or more cracks
  • the focusing point is set inside a processing object that has a force such as diamond, sapphire, or glass, and the electric field strength at the focusing point is, for example, 1 X 10 8 (WZcm 2 ) or more and the pulse width is, for example, 1 s or less.
  • the laser beam is irradiated with.
  • the magnitude of this pulse width is a condition that allows a crack region to be formed only inside the workpiece without causing extra damage to the surface of the workpiece while causing multiphoton absorption.
  • a phenomenon called optical damage due to multiphoton absorption occurs inside the workpiece. This optical damage induces thermal strain inside the workpiece, thereby forming a crack region inside the workpiece.
  • the upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 ⁇ 10 12 (WZcm 2 ).
  • the pulse width is preferably Ins—200 ns, for example.
  • the inventors determined the relationship between the electric field strength and the crack size by experiment.
  • the experimental conditions are as follows.
  • the beam is highly condensing and can be focused to the wavelength of the laser beam.
  • FIG. 7 is a graph showing the results of the experiment.
  • the horizontal axis is the peak power density. Since the laser beam is a pulsed laser beam, the electric field strength is expressed by the peak power density.
  • the vertical axis shows the size of the crack part (crack spot) formed inside the workpiece by 1 pulse of laser light. Crack spots gather to form a crack region. The size of the crack spot is the size of the maximum length in the crack spot shape.
  • the data indicated by the black circles in the graph is when the condenser lens (C) has a magnification of 100 and the numerical aperture (NA) is 0.80.
  • the data indicated by white circles in the graph is for the case where the magnification of the condenser lens (C) is 50 times and the numerical aperture (NA) is 0.55. From the peak power density of about 10 u (WZcm 2 ), crack spots are generated inside the substrate, and the crack spots increase as the peak power density increases.
  • the focusing point P is set inside the workpiece 1 under the condition that multiphoton absorption occurs, and the workpiece 1 is irradiated with the laser beam L, and along the planned cutting line 5 A crack region 9 is formed inside the workpiece 1.
  • the crack region 9 is a region including one or more cracks. This crack region 9 forms a cutting start region. As shown in FIG. 9, the crack grows further starting from the crack region 9 (that is, starting from the cutting start region), and the crack reaches both surfaces of the workpiece 1 as shown in FIG. As shown in FIG. 11, the work object 1 is cut by breaking the cache object 1. Cracks that reach both sides of the workpiece In some cases, it grows naturally, and in other cases it grows when force is applied to the workpiece.
  • the focusing point is set inside a workpiece that has a force such as GaAs or Si, and the laser beam is applied under the condition that the electric field intensity at the focusing point is 1 X 10 8 (WZcm 2 ) or more and the pulse width is 1 ⁇ s or less. Irradiate the light.
  • the inside of the workpiece is locally heated by multiphoton absorption. By this heating, a melt processing region is formed inside the workpiece.
  • the melting region is a region once solidified after melting, a region in a molten state, or a region resolidified from a molten state, and can also be referred to as a phase-changed region or a region where the crystal structure has changed.
  • the melt-processed region can also be referred to as a region in which one structure is changed to another structure in a single crystal structure, an amorphous structure, or a polycrystalline structure.
  • a region changed from a single crystal structure to an amorphous structure a region changed to a single crystal structural force polycrystalline structure, a region changed to a structure including a single crystal structural force amorphous structure and a polycrystalline structure.
  • the melt-processed region has, for example, an amorphous Si structure.
  • the upper limit value of the electric field strength is, for example, l X 10 12 (W / cm 2 ).
  • the pulse width is preferably Ins—200 ns.
  • the above-described melt processing region can be formed not only in Si but also in diamond or sapphire, for example.
  • the present inventor has confirmed through experiments that a melt-processed region is formed inside a silicon wafer.
  • the experimental conditions are as follows.
  • FIG. 12 is a cross-sectional photograph of a part of a silicon wafer cut by a laser cage under the above conditions.
  • a melt processing region 13 is formed inside the silicon wafer 11.
  • the size in the thickness direction of the melt processing region 13 formed under the above conditions is about 100 m.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the wavelength of the laser beam and the transmittance inside the Si substrate. However, the reflection components on the front and back sides of the Si substrate are removed, showing the transmittance only inside! / The above relationship is shown when the thickness t of the Si substrate is 50 ⁇ m, 100 ⁇ m, 200 ⁇ m, 500 ⁇ m, and 1000 ⁇ m, respectively.
  • the thickness of the Si substrate is 500 ⁇ m or less
  • the thickness of the silicon wafer 11 shown in FIG. 12 is 350 m
  • the silicon wafer 11 is formed at a portion of 175 m from the laser light incident surface.
  • the transmittance is 90% or more when referring to a silicon wafer having a thickness of 200 m. Therefore, the laser light is hardly absorbed inside the silicon wafer 11, and almost all is transmitted.
  • melt processing region 13 is formed by normal heating with laser light. This means that the melt processing region 13 is formed by multiphoton absorption.
  • a silicon wafer generates a crack by applying a force in a cross-sectional direction starting from a cutting start region formed in the melt processing region, and the crack is generated on the front surface and the back surface of the silicon wafer. As a result, it is cut as a result.
  • the cracks that reach the front and back surfaces of the silicon wafer may grow spontaneously, or they may grow when force is applied to the silicon wafer.
  • the crack grows naturally on the front and back surfaces of the silicon wafer, the crack grows from the state where the melt processing area forming the cutting origin area is melted, and the cutting origin area. In some cases, cracks grow when the solidified region is melted from the melted region.
  • the melted region is formed only inside the silicon wafer, and the melted region is formed only inside the cut surface after cutting, as shown in FIG. If the cutting start area is formed in the inner part of the substrate by the melt processing area, the cleaving control becomes easy because the crack is not easily generated when the cutting start area linker is detached at the time of cleaving.
  • the laser beam is focused under the condition that the focusing point is aligned with the inside of an object to be processed such as glass, and the electric field strength at the focusing point is 1 X 10 8 (W / cm 2 ) or more and the pulse width is Ins or less. Irradiate.
  • the pulse width is made extremely short and multiphoton absorption occurs inside the workpiece, the energy due to multiphoton absorption does not convert to thermal energy, and the ionic valence changes inside the workpiece, A permanent structural change such as crystallization or polarization orientation is induced to form a refractive index change region.
  • the upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 X io 12 (w / cm 2 ).
  • the pulse width is preferably less than Ins, more preferably less than lps.
  • the workpiece is also a single crystal semiconductor force with a diamond structure such as Si, it is cut in a direction along the (111) plane (first cleavage plane) or the (110) plane (second cleavage plane). It is preferable to form a starting region.
  • the object to be processed is made of a zinc-blende-type III V group compound semiconductor such as GaAs, it is preferable to form the cutting start region in the direction along the (110) plane.
  • the workpiece has a hexagonal crystal structure such as sapphire, the (1120) plane (8 planes) or (1100) plane (M plane) with the (0001) plane (C plane) as the main plane ) It is preferable to form the cutting origin region in the direction along the direction.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the laser processing apparatus 100.
  • the laser chain device 100 includes a laser light source 101 that generates laser light L, a laser light source control unit 102 that controls the laser light source 101 in order to adjust the output, pulse width, and the like of the laser light L, A dichroic mirror 103 having a function of reflecting the laser beam L and changing the direction of the optical axis of the laser beam L by 90 °, and a condensing beam that condenses the laser beam L reflected by the dichroic mirror 103 Lens 105, the mounting table 107 on which the workpiece 1 irradiated with the laser beam L collected by the condensing lens 105 is mounted, and the X axis for moving the mounting table 107 in the X axis direction Y for moving the stage 109 and the mounting table 107 in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction and Z for moving the mounting table 107 in the Z-axis direction orthogonal to the X-axis and Y-axis directions Controls movement of axis stage 113 and
  • the converging point P is moved in the X (Y) axis direction by moving the workpiece 1 in the ⁇ ( ⁇ ) axis direction by the ⁇ ( ⁇ ) axis stage 109 (111). Since the axial direction is perpendicular to the surface 6 of the workpiece 1, it is the direction of the focal depth of the laser light L incident on the workpiece 1. Therefore, the focal point ⁇ ⁇ ⁇ of the laser beam L can be aligned with the inside of the workpiece 1 by moving the radial stage 113 in the radial direction. As a result, the surface 6 force of the workpiece 1 can be adjusted to the desired position inside the predetermined distance.
  • the laser calorie device 100 may include an angle adjustment mechanism for adjusting the inclination of the workpiece 1.
  • the laser light source 101 is an Nd: YAG laser that generates pulsed laser light.
  • Other lasers that can be used for the laser light source 101 include Nd: YVO laser and Nd: YLF laser.
  • titanium sapphire laser force using pulsed laser light for processing the workpiece 1 If the multiphoton absorption can be caused, continuous wave laser light is sufficient.
  • the laser cafe apparatus 100 further includes an observation light source 117 that generates visible light to illuminate the object 1 mounted on the mounting table 107 with visible light, and a dichroic mirror 10. 3 and a condensing lens 105, and a visible light beam splitter 119 disposed on the same optical axis.
  • a dichroic mirror 103 is disposed between the beam splitter 119 and the condensing lens 105.
  • the beam splitter 119 has a function of reflecting about half of visible light and transmitting the other half, and is arranged so as to change the direction of the optical axis of visible light by 90 °.
  • the laser cafe apparatus 100 further includes an imaging element 121 and an imaging lens 123 disposed on the same optical axis as the beam splitter 119, the dichroic mirror 103, and the condensing lens 105.
  • An example of the image sensor 121 is a CCD camera. The reflected light of the visible light that illuminates the surface 6 including the cutting line 5 etc. passes through the condensing lens 105, the dichroic mirror 103, and the beam splitter 119, and is imaged by the imaging lens 123 to be imaged. The image is picked up with the image data.
  • the laser processing apparatus 100 further includes an imaging data processing unit 125 to which imaging data output from the imaging element 121 is input, an overall control unit 127 that controls the entire laser processing apparatus 100, and a monitor 129.
  • the imaging data processing unit 125 calculates focus data for focusing the visible light generated by the observation light source 117 on the surface 6 of the workpiece 1 based on the imaging data.
  • the stage controller 115 controls the movement of the Z-axis stage 113 based on this focus data, so that the visible light is focused on the surface 6 of the workpiece 1. Therefore, the imaging data processing unit 125 functions as an autofocus unit.
  • the imaging data processing unit 125 calculates image data such as an enlarged image of the surface 6 based on the imaging data. This image data is sent to the overall control unit 127, where various processes are performed by the overall control unit and sent to the monitor 129. As a result, an enlarged image or the like is displayed on the monitor 129.
  • Data from the stage control unit 115, image data from the imaging data processing unit 125, and the like are input to the overall control unit 127. Based on these data, the laser light source control unit 102 and the observation data are displayed. The entire laser processing apparatus 100 is controlled by controlling the observation light source 117 and the stage control unit 115. Therefore, the overall control unit 127 functions as a computer unit.
  • FIG. 15 is a flowchart for explaining the laser processing method.
  • the light absorption characteristics of the workpiece 1 are measured with a spectrophotometer or the like (not shown). Based on this measurement result, a laser light source 101 that generates a laser beam L having a wavelength that is transparent to the workpiece 1 or has little absorption is selected (S101).
  • the amount of movement of the workpiece 1 in the Z-axis direction is determined in consideration of the thickness and refractive index of the substrate of the workpiece 1 (S103). This is because the focusing point P of the laser beam L positioned on the surface 6 of the workpiece 1 is used as a reference in order to align the focusing point P of the laser beam L with a desired position inside the workpiece 1. This is the amount of movement of object 1 in the Z-axis direction. This movement amount is input to the overall control unit 127.
  • the workpiece 1 is mounted on the mounting table 107 of the laser carriage apparatus 100 so that the surface thereof is on the condensing lens 105 side. Then, the observation light source 117 illuminates the surface 6 of the workpiece 1 with visible light (S105). The illuminated surface 6 including the planned cutting line 5 is imaged by the image sensor 121 mm. The planned cutting line 5 is a desired virtual line for cutting the workpiece 1. Image data captured by the image sensor 121 is sent to the image data processing unit 125. Based on this imaging data, the imaging data processing unit 125 calculates focus data such that the visible light focus of the observation light source 117 is located on the surface 6 of the workpiece 1 (S107).
  • This focus data is sent to the stage controller 115.
  • the stage control unit 115 moves the Z-axis stage 113 in the Z-axis direction based on the focus data (S109).
  • the imaging data processing unit 125 calculates enlarged image data of the surface 6 of the processing object 1 including the planned cutting line 5 based on the imaging data.
  • This enlarged image data is sent to the monitor 129 via the overall control unit 127, whereby an enlarged image around the planned cutting line 5 is displayed on the monitor 129.
  • the movement amount data determined in step S103 in advance is input to the overall control unit 127.
  • the movement amount data is sent to the stage control unit 115.
  • the stage controller 115 moves the workpiece 1 in the Z-axis direction by the Z-axis stage 113 to a position where the condensing point P of the laser light L is inside the workpiece 1. (S111).
  • the laser light source 101 generates a laser beam L and irradiates the planned cutting line 5 on the surface 6 of the workpiece 1 with the laser beam L. Since the condensing point P of the laser beam L is located in the interior of the cleaning object 1, the modified region is formed only in the processing object 1. Then, the X-axis stage 109 and the Y-axis stage 111 are moved along the planned cutting line 5, and the cutting is performed along the planned cutting line 5 defined by the reformed region formed along the planned cutting line 5. A planned portion is formed inside the workpiece 1 (S113).
  • the surface 6 side of the workpiece 1 is used as the cutting start region 8 along the desired cutting line 5 to cut the workpiece 1.
  • a modified region 7 by multiphoton absorption can be formed inside the workpiece 1.
  • the position of the modified region 7 formed inside the workpiece 1 is controlled by adjusting the position where the condensing point P of the laser light L is aligned. Therefore, it is possible to divide the workpiece 1 by a relatively small force, starting from the cutting start region 8 defined by the modified region 7 formed inside the workpiece 1.
  • the substrate on which the semiconductor thin film is formed is a Si substrate
  • the semiconductor thin film formed on the Si substrate is a diamond thin film.
  • FIG. 16 to FIG. 21 are diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor chip and a semiconductor thin film chip.
  • a Si substrate 10 is prepared.
  • the surface 10a of the Si substrate 10 is polished, so that the surface 10a is finished to a flat and smooth surface.
  • diamond grains 12 a that become seeds for growing a semiconductor thin film are embedded in the surface 10 a of the Si substrate 10.
  • diamond powder having a particle size of several nanometers to several tens of nanometers is dispersed in isopropyl alcohol 133 in a water tank 131.
  • the ultrasonic wave 135 is applied to the surface 10a of the Si substrate 10 and its periphery.
  • the diamond particles 12a in isopropyl alcohol 133 are embedded in the surface 10a.
  • Illustrative amounts of isopropyl alcohol 133 and diamond powder are 1 liter and 5 carats, respectively.
  • a diamond thin film 12 is formed on the surface 10a of the Si substrate 10 by a microwave plasma CVD method.
  • the Si substrate 10 is set in the chamber 137 of the plasma CVD apparatus.
  • the surface of the Si substrate 10a (that is, the surface in which the diamond grains 12a are embedded) is set upward.
  • the pressure in the chamber 137 is reduced, and a microwave (for example, a frequency of 2.45 GHz) is irradiated to the vicinity of the surface 10a of the Si substrate 10 to generate a plasma 139.
  • the diamond thin film 12 grows on the surface 10 a of the Si substrate 10 by introducing a reaction gas 135 such as hydrogen, methane, and oxygen into the chamber 137.
  • a reaction gas 135 such as hydrogen, methane, and oxygen
  • hydrogen diluted diborane is introduced as the reaction gas 135 in addition to the above gases.
  • FIG. 18 is a plan view showing the Si substrate 10 and the diamond thin film 12 formed by the above steps.
  • 18B is a cross-sectional view taken along line IV-IV of the Si substrate 10 and the diamond thin film 12 shown in FIG.
  • a diamond thin film 12 is formed on the surface 10a of the Si substrate 10.
  • the Si substrate 10 and the diamond thin film 12 are cut into chips along the planned cutting line 14 in the subsequent process.
  • the planned cutting lines 14 are assumed to be a lattice pattern on the surface of the diamond thin film 12.
  • a cutting start region 8 a is formed in the Si substrate 10.
  • the Si substrate 10 is set on the mounting table 107 of the laser carriage device 100 (see FIG. 14).
  • the Si substrate 10 is fixed to the mounting table 107 by suction.
  • the surface 10a of the Si substrate 10 and the condensing lens 105 face each other so that the laser beam L is irradiated from the polished surface 10a of the Si substrate 10 to the inside of the Si substrate 10.
  • the laser light L with the condensing point P aligned is irradiated inside the Si substrate 10.
  • the laser beam L at this time is a pulse wave.
  • Si substrate 1 0 The stage 107 moves by the X-axis stage 109 (or the Y-axis stage 111) while irradiating the laser beam L with the focusing point P inside.
  • the condensing point P inside the Si substrate 10 moves (scans) along the planned cutting line 14.
  • the cutting start region 8a is a region defined by these formed modified regions.
  • a cutting start region 8 b is also formed inside the diamond thin film 12. That is, following the previous process, with the Si substrate 10 set on the mounting table 107 of the laser processing apparatus 100, the diamond thin film 12 is irradiated with the laser light L in which the condensing point P is aligned inside the diamond thin film 12. The The laser beam L at this time is also a pulse wave. The stage 107 is moved by the X-axis stage 109 (or the Y-axis stage 111) while irradiating the inside of the diamond thin film 12 with the laser beam L with the focusing point P set.
  • the cutting start region 8b is a region defined by a modified region formed inside the diamond thin film 12.
  • the cutting start region 8b is formed so that the force near the center in the thickness direction of the diamond thin film 12 also reaches the surface of the diamond thin film 12. In the method for manufacturing a semiconductor chip or a semiconductor thin film chip, the step of forming the cutting start region 8b can be omitted.
  • the laser light L may be incident from the back side of the Si substrate 10.
  • the back surface of the Si substrate 10 is preferably ground.
  • the laser light L is incident from the back side of the Si substrate 10
  • the cutting start region 8b is formed, the laser light L is incident on the Si substrate 10.
  • the surface 10a side force may be also incident.
  • the cutting start regions 8a and 8b are set as the starting points (cutting points).
  • the cutting start regions 8a and 8b are set as the starting points (cutting points).
  • the cutting start region 8b is omitted, cracks 18 are generated in the thickness direction of the Si substrate 10 and the diamond thin film 12 (starting from the cut start region 8a).
  • a stress 18 may be generated inside the Si substrate 10 by heat or external force to generate the crack 18, or the cutting origin region 8 a in the thickness direction of the Si substrate 10 and the diamond thin film 12.
  • the width of 8b may be made relatively large, and the crack 18 may occur naturally.
  • the Si substrate 10 and the diamond thin film 12 along the cutting start regions 8a and 8b that is, along the planned cutting line 14. Cut and separate.
  • the semiconductor chip 16 including the semiconductor thin film chip in which the diamond thin film 12 is formed on the Si substrate 10 is completed.
  • FIG. 22 is a perspective view showing a semiconductor chip 16 (including a diamond thin film chip which is a semiconductor thin film chip) manufactured by the above-described manufacturing method.
  • the planar shape of the semiconductor chip 16 is rectangular.
  • the semiconductor chip 16 includes a Si substrate 10 and a diamond thin film 12 (semiconductor thin film chip) formed on the Si substrate 10. Since the semiconductor chip 16 is cut by the laser processing method described above, the cutting start regions 8a and 8b, which are the modified regions, are exposed on the side surface of the Si substrate 10 and the side surface of the diamond thin film 12, respectively.
  • the Si substrate 10 and the diamond thin film 12 are cut by irradiation with the laser beam L, so that a groove is formed using a diamond blade.
  • the Si substrate 10 and the diamond thin film 12 can be cut in a shorter time as compared with the above method.
  • the Si substrate 10 and the diamond thin film 12 can be cut along the cutting start regions 8a and 8b with a relatively small force, dust generation can be suppressed to a very low level and no cleaning process is required.
  • the Si substrate 10 and the diamond thin film 12 can be cut by a relatively small force along the cutting start regions 8a and 8b, the cut surface can be compared with the method using blade dicing as in Patent Document 1. It can be formed more smoothly.
  • the cutting starting region 8a is formed inside the Si substrate 10 and then the cutting starting region is formed inside the diamond thin film 12.
  • Preferably 8b is formed. This makes the cut surface smoother Can be formed.
  • the surface 10a of the Si substrate 10 is polished to make the surface 10a smooth and smooth before the step of forming the cutting start regions 8a and 8b.
  • a diamond thin film 12 is grown on the surface 10a.
  • the laser beam L is irradiated from the surface 10a side of the Si substrate 10. This also effectively suppresses the scattering of the laser light L on the surface 10a of the Si substrate 10, so that a modified region (melting region) can be suitably formed inside the Si substrate 10.
  • the diamond thin film 12 is mainly composed of diamond. Other materials may be mixed as long as it is a material. Further, as the substrate on which the diamond thin film 12 is formed, in addition to the Si substrate 10, for example, a powerful substrate such as sapphire, MgF, UV glass, and synthetic quartz may be used.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing a modification of the semiconductor chip manufacturing method, semiconductor chip, and semiconductor thin film chip described above.
  • FIG. 23 shows cutting start region 8c-8g, which is a modification of cutting start region 8b (see FIG. 20) formed inside diamond thin film 12.
  • the cutting start region 8c is formed in the vicinity of the central portion in the thickness direction of the diamond thin film 12, and does not reach the surface of the diamond thin film 12 and the interface between the diamond thin film 12 and the Si substrate 10.
  • the force near the center in the thickness direction of the diamond thin film 12 also reaches the boundary surface between the diamond thin film 12 and the Si substrate 10.
  • the cutting start region 8e reaches the surface of the diamond thin film 12, and also reaches the boundary surface between the diamond thin film 12 and the Si substrate 10.
  • the cutting start region 8f is formed from the vicinity of the central portion in the thickness direction of the diamond thin film 12 to the inside of the Si substrate 10.
  • the cutting start region 8g is formed from the surface of the diamond thin film 12 to the inside of the Si substrate 10. Even if the cutting starting region is in the form of the cutting starting region 8c-8g in this modification, the Si substrate 10 and the diamond thin film 12 can be suitably cut.
  • (a) in FIG. 24 is a photograph showing a first sample of a semiconductor chip and a semiconductor thin film chip obtained by the above-described manufacturing method. This photo was taken of the semiconductor chip 16 with the diamond thin film 12 side force.
  • FIG. 24 is an enlarged photograph of a portion C in (a) in FIG.
  • the pulse width of the laser beam L was set to 50 nsec in the laser processing method. Then, the laser beam L is incident from the surface 10a side of the Si substrate 10, whereby the cutting start regions 8a and 8b are formed in the Si substrate 10 and the diamond thin film 12, respectively. As a result, as shown in FIGS. 24A and 24B, the cut surface of the Si substrate 10 and the cut surface of the diamond thin film 12 are aligned, and the diamond thin film 12 is peeled off from the Si substrate 10. It was possible to form a cut surface smoothly.
  • the intensity of the laser beam L, the repetition frequency, and the stage moving speed are preferably determined in consideration of the type and thickness of the substrate and the semiconductor thin film, which are not limited to the values of the first sample.
  • FIG. 25 is a photograph showing a second sample of the semiconductor chip and the semiconductor thin film chip obtained by the above-described manufacturing method.
  • the semiconductor chip 16 was also photographed with the diamond thin film 12 side force.
  • FIG. 25 is an enlarged photograph of the D portion in (a) in FIG.
  • the laser light L is scanned a plurality of times, and the formation of the cutting start region 8b inside the diamond thin film 12 is omitted.
  • a force slightly present at the part peeled off from the substrate 10 was able to form a cut surface almost smoothly.
  • comparing the first sample and the second sample shows that the diamond thin film 12 can be more suitably cut by forming the cutting start region 8 b in the diamond thin film 12.
  • FIG. 26 is a photograph showing a third sample of the semiconductor chip and the semiconductor thin film chip obtained by the above-described manufacturing method.
  • the semiconductor chip 16 is also photographed with the diamond thin film 12 side force.
  • FIG. 26 is an enlarged photograph of portion E in (a) in FIG.
  • the back surface of the Si substrate 10 is ground to a flat and smooth surface, and the laser beam L is also incident on the back surface side force of the Si substrate 10.
  • the cutting start region 8a is formed inside the Si substrate 10.
  • the laser beam L is incident from the surface side of the diamond thin film 12, thereby forming the cutting start region 8 b inside the diamond thin film 12.
  • FIG. 27 is a view showing a cross-sectional structure of a photomultiplier tube as a first embodiment of the electron tube according to the present invention.
  • the photomultiplier tube 20 includes a semiconductor chip 26.
  • the semiconductor chip 26 includes a substrate 24 serving as an incident window through which the light L1 is incident, and a diamond thin film 22 (semiconductor thin film chip) serving as a photoelectric surface formed on the substrate 24.
  • the semiconductor chip 26 is formed by the same manufacturing method as the semiconductor chip 16 described above except that the material of the substrate 24 is different.
  • the substrate 24 in the semiconductor chip 26 also has, for example, MgF force. That is, diamond as a photocathode has a wavelength of about
  • the substrate 24 Since it has sensitivity to light shorter than 200 nm, by using MgF that transmits ultraviolet light having a wavelength of 120 nm or less as the material of the substrate 24, the substrate 24 functions suitably as an incident window.
  • the material of the substrate 24 is shorter than the limit wavelength of diamond of 200 nm.
  • the diamond thin film 22 may contain other substances as long as it contains diamond as a main component!
  • the photomultiplier tube 20 further includes a bulb 21, a focusing electrode 23, a plurality of dynodes 25, a final dynode 27, an anode 29, and a stem 31.
  • the bulb 21 is formed of, for example, a cylindrical glass tube, and is a container for sealing the inside of the photomultiplier tube 20 together with the entrance window (substrate 24) and the stem 31 in a vacuum state.
  • the semiconductor chip 26 is attached to a fixed frame 33 made of Ni at one end of the bulb 21 so that the substrate 24 is located outside and the diamond thin film 22 is located inside. This configuration allows the photomultiplier tube 20 to The incident light LI passes through the substrate 24 and enters the diamond thin film 22.
  • the stem 31 is made of glass and is fused to the valve 21 at the other end of the valve 21.
  • the stem 31 has a plurality of stem pins 31a for electrically connecting the photomultiplier tube 20 and external wiring.
  • Stem pin 3 la is electrically connected to focusing electrode 23, dynode 25, final dynode 27, and anode 29.
  • the focusing electrode 23 is provided inside the bulb 21 so as to face the diamond thin film 22 with a predetermined interval.
  • An opening 23a is provided at the center of the focusing electrode 23, and the photoelectrons e generated in the diamond thin film 22 are focused by the focusing electrode 23 and pass through the opening 23a.
  • the plurality of dynodes 25 generate secondary electrons by receiving photoelectrons emitted from the diamond thin film 22, or generate more secondary electrons by receiving secondary electrons from other dynodes 25. Double means.
  • the plurality of dynodes 25 have a curved surface shape, and a plurality of stages of the dynodes 25 are repeatedly arranged so that the secondary electrons emitted from each dynode 25 are received by another dynode 25.
  • the final dynode 27 finally receives the secondary electrons multiplied by the plurality of dynodes 25 and multiplies them to provide them to the anode 29.
  • the anode 29 outputs the secondary electrons from the final dynode 27 to the outside of the photomultiplier tube 20 through the stem pin 31a.
  • a method of manufacturing the photomultiplier tube 20 according to the first embodiment is as follows.
  • the semiconductor chip 26 having the diamond thin film 22 and the substrate 24 is formed using a method similar to the above-described semiconductor chip manufacturing method.
  • This semiconductor chip 26 is attached to a fixed frame 33 inside the nozzle 21.
  • the focusing electrode 23, the metal plate for the dynode 25, the metal plate for the final dynode 27, and the anode 29 are attached at predetermined positions inside the bulb 21, and these are electrically connected to the stem pin 3la.
  • the nozzle 21 and the stem 31 are fused, and the inside of the valve 21 is evacuated using a pipe provided in the stem 31. Thereafter, the pipe provided on the stem 31 is attached to the exhaust stand, and baking is performed.
  • alkali metal is sent into the valve 21 and fixed on the metal plate for the dynode 25 and the metal plate for the final dynode 27.
  • the type of the alkali metal may be appropriately selected according to the purpose and use of the electron tube.
  • the diamond thin film 22 functions as a photocathode because it has a negative affinity. If necessary, the alkali thin film 22 is again sent to the inside of the bulb 21, so that the surface of the diamond thin film 22 is made of an alkali metal photocathode. May be formed.
  • the photomultiplier tube 20 is completed by cutting the tube 21 from the tube exhaust stand provided on the valve 21.
  • the photomultiplier tube 20 is made of diamond or a material containing diamond as a main component as a photoelectric surface for converting incident light L1 into photoelectrons e.
  • a diamond thin film 22 manufactured by a method similar to that of the chip is provided.
  • the photomultiplier tube 20 includes a valve 21, a stem 31, and a substrate 24 that seal the diamond thin film 22 in a vacuum state.
  • an electron tube photomultiplier tube
  • FIG. 28 is a view showing a cross-sectional structure of an image tube as a second embodiment of the electron tube according to the present invention.
  • the image tube 40 according to the second embodiment includes a semiconductor chip 46.
  • the semiconductor chip 46 includes a substrate 44 that serves as an entrance window through which the optical image L2 is incident, and a diamond thin film 42 (semiconductor thin film chip) that serves as a photoelectric surface formed on the substrate 44.
  • the semiconductor chip 46 is formed by the same manufacturing method as the semiconductor chip 16 described above except that the material of the substrate 44 is different.
  • the substrate 44 also has a sapphire force, for example.
  • Other materials for the substrate 44 include, for example, MgF,
  • the diamond thin film 42 may contain other substances if it contains diamond as a main component! /.
  • the image tube 40 further includes a ceramic side tube 41, a microchannel plate (hereinafter referred to as “MCP”) 43, a phosphor 45, and a fiber optic plate (hereinafter referred to as “FOP”) 47.
  • the ceramic side tube 41 is a container for sealing the inside of the image tube 40 together with the entrance window (substrate 44) and the FOP 47 in a vacuum state.
  • the semiconductor chip 46 is attached to the fixed frame 48 at one end of the ceramic side tube 41 so that the substrate 44 is located outside and the diamond thin film 42 is located inside. With this configuration, the light image L2 incident on the image tube 40 passes through the substrate 44 and enters the diamond thin film 42.
  • FOP47 has multiple glass A fiber is fused and formed in a bundle, and is fixed to the ceramic side tube 41 at the other end of the ceramic side tube 41.
  • a phosphor 45 is provided on the surface of the FOP 47 facing the diamond thin film 42, and MCP 43 is disposed between the phosphor 45 and the diamond thin film 42. The MCP 43 multiplies the photoelectrons e 1 generated in the diamond thin film 42 to generate secondary electrons e2. When the secondary electrons e2 enter the phosphor 45, the phosphor 45 emits light according to the secondary electrons e2.
  • the image tube 40 may include an electron-implanted CCD or an avalanche photodiode instead of the phosphor 45.
  • a method of manufacturing the image tube 40 according to the second embodiment is as follows.
  • the semiconductor chip 46 having the diamond thin film 42 and the substrate 44 is formed using a method similar to the above-described semiconductor chip manufacturing method.
  • the semiconductor chip 46 is attached to a fixed frame 48 inside the ceramic side tube 41.
  • the MCP 43 is fixed at a predetermined position inside the ceramic side tube 41 and is electrically connected to an electrode provided on the ceramic side tube 41.
  • the FOP 47 provided with the phosphor 45 is attached to the end of the ceramic side tube 41.
  • ceramic side pipe 41, substrate 44, and containers made of FOP47 is, 1. OX 10- 7 torr placed below the vacuum chamber, the air inside is discharged.
  • alkali metal is sent to the surface of the diamond thin film 42 to form a photocathode made of alkali metal. Then, in the vacuum chamber, the boundary between the substrate 44 and the ceramic side tube 41 is sealed using In, and after cooling, it is taken out from the vacuum chamber. Thus, the image tube 40 is completed.
  • the image tube 40 according to the second embodiment is made of diamond or a material containing diamond as a main component as a photoelectric surface for converting an incident light image L2 into a photoelectron el.
  • a diamond thin film 42 (semiconductor thin film chip) manufactured by a method similar to the above manufacturing method is provided.
  • the image tube 40 includes a ceramic side tube 41, a FOP 47, and a substrate 44 that seal the diamond thin film 42 in a vacuum state.
  • FIG. 29 is a diagram showing a cross-sectional structure of a third embodiment of the electron tube according to the present invention. Referring to FIG.
  • the electron tube 50 according to the third embodiment includes a semiconductor chip 56.
  • the semiconductor chip 56 includes a substrate 54 serving as an incident window through which the light L1 is incident, and a diamond thin film 52 (semiconductor thin film chip) serving as a photoelectric surface formed on the substrate 54.
  • the manufacturing method and materials of the semiconductor chip 56 are the same as those in the second embodiment.
  • the electron tube 50 further includes a package 51, an anode 53, and a stem 55.
  • the notch 51 is a container for sealing the inside of the electron tube 50 together with the entrance window (substrate 54) and the stem 55 in a vacuum state.
  • the nodule / cage 51 is made of, for example, metal or glass and has a shape of T08 type.
  • the semiconductor chip 56 is attached to the fixed frame 57 at one end of the package 51 so that the substrate 54 is located outside and the diamond thin film 52 is located inside.
  • the stem 55 is fixed to the other end of the package 51.
  • the anode 53 is attached to the inside of the package 51 so as to face the diamond thin film 52, and is electrically connected to some of the stem pins 55a of the plurality of stem pins 55a provided on the stem 55. .
  • the light L1 incident on the electron tube 50 passes through the substrate 54 and enters the diamond thin film 52.
  • photoelectrons e corresponding to the amount of light L1 are generated in the diamond thin film 52.
  • the photoelectron e moves to the anode 53 and is taken out of the electron tube 50 through the stem pin 55a.
  • a manufacturing method of the electron tube 50 according to the third embodiment is as follows.
  • the semiconductor chip 56 having the diamond thin film 52 and the substrate 54 is formed using the same manufacturing method as that of the semiconductor chip 16 described above.
  • the semiconductor chip 56 is attached to a fixed frame 57 inside the knocker 51.
  • the anode 53 is fixed inside the package 51 and is electrically connected to the stem pin 55a.
  • Stem 55 is fixed to knock 51.
  • Roh Tsu cage 51, substrate 54, and container made from the stem 55 1. 0 X 10- 7 torr encased in vacuum below Chiya Nba, internal air is discharged.
  • alkali metal is sent to the surface of the diamond thin film 52 to form a photocathode made of alkali metal.
  • the boundary between the substrate 54 and the package 51 is sealed using A1 or In and cooled.
  • the electron tube 50 is completed.
  • the electron tube 50 of the third embodiment as in the first and second embodiments, cutting is performed. It is possible to provide an electron tube that includes a photocathode having a smooth surface and that can shorten the manufacturing time.
  • the electron tube 50 may be provided with an MCP as an electron multiplying means between the diamond thin film 52 and the anode 53, like the image tube 40 according to the second embodiment.
  • FIG. 30 is a view showing a cross-sectional structure of the fourth embodiment of the electron tube according to the present invention.
  • the electron tube 60 according to the fourth embodiment includes a semiconductor chip 66.
  • the semiconductor chip 66 includes a substrate 64 and a diamond thin film 62 (semiconductor, thin film chip) which is a photoelectric surface formed on the substrate 64.
  • the manufacturing method and material of the semiconductor chip 66 are the same as those of the semiconductor chip 16 described above.
  • the electron tube 60 further includes a package 61, an incident window 63, and a stem 65.
  • the package 61 is a container for sealing the inside of the electron tube 60 together with the incident window 63 and the stem 65 in a vacuum state.
  • the knock 61 is made of a conductive material such as metal and has a shape such as T08 type.
  • the incident window 63 is, for example, MgF, synthetic quartz, UV
  • the stem 65 also has a conductive material force such as metal, and is fixed to the other end of the knock 61.
  • the tip 66 is attached to the inside of the package 61 so that the diamond thin film 62 faces the incident window 63, and is electrically connected to some of the stem pins 65a of the plurality of stem pins 65a provided on the stem 65. It is connected.
  • the other stem pin 65a among the plurality of stem pins 65a is electrically connected to the package 61 via the stem 65.
  • a photon e corresponding to the amount of light L1 is generated in the diamond thin film 62.
  • the photoelectron e is emitted from the surface on which the light L 1 is incident on the diamond thin film 62 and moves to the knock 61.
  • the photoelectrons e are taken out of the electron tube 60 from the package 61 through the stem 65 and the stem pin 65a.
  • the manufacturing method of the electron tube 60 according to the fourth embodiment is as follows.
  • a semiconductor chip 66 having a diamond thin film 62 and a substrate 64 is formed using the same manufacturing method as that for the semiconductor chip 16 described above.
  • the semiconductor chip 66 is fixed inside the knock 61 and is electrically connected to the stem pin 65a.
  • the entrance window 63 of the package 61 The stem 65 is fixed to the other end of the package 61 by being attached to a fixed frame 67 provided at one end.
  • the container formed of the knock 61, the incident window 63, and the stem 65 formed in this way is put in the vacuum chamber, and the air inside is discharged.
  • alkali metal is sent to the surface of the diamond thin film 62 to form a photocathode made of alkali metal. Then, in the vacuum chamber or in the atmosphere, the boundary between the entrance window 63 and the package 61 is sealed using A1 or In and cooled. Thus, the electron tube 60 is completed.
  • the electron tube 60 is provided with the photocathode having a smoothly cut surface and capable of reducing the manufacturing time. Can be provided.
  • FIG. 31 is a diagram showing a cross-sectional structure of one embodiment of the photodetecting element according to the present invention.
  • the light detection element 70 includes a semiconductor chip 76.
  • the semiconductor chip 76 has a substrate 74 and a diamond thin film 72 (semiconductor thin film chip) formed on the substrate 74.
  • the diamond thin film 72 functions as a light detection surface that detects the incident light L1.
  • the manufacturing method and material of the semiconductor chip 76 are the same as the manufacturing method of the semiconductor chip 16 described above.
  • electrodes 77a and 77b are provided on the diamond thin film 72 of the semiconductor chip 76.
  • the electrodes 77a and 77b are provided on the diamond thin film 72 so as to be separated from each other!
  • the light detection element 70 further includes a knock 71, an incident window 73, a stem 75, and a mounting base 81.
  • the knock 71 is a container for sealing the inside of the light detection element 70 together with the entrance window 73 and the stem 75 in a vacuum state, and in this embodiment, has a cylindrical shape.
  • the incident window 73 is made of, for example, MgF, synthetic quartz, UV glass, sapphire, etc.
  • the fixing frame 78 is attached.
  • the stem 75 is fixed to the other end of the package 71.
  • a mounting table 81 for mounting the chip 76 is mounted on the stem 75.
  • the mounting table 81 is made of metal, for example.
  • the chip 76 is placed on the mounting table 81 so that the diamond thin film 72 faces the incident window 73.
  • Electrodes 77a and 77b provided on the chip 76 are electrically connected to stem pins 75a and 75b provided on the stem 75 via wires 79a and 79b, respectively.
  • the stem pins 75a and 75b are, for example, It is connected to a power supply circuit (not shown), and a predetermined noise voltage is applied between the stem pins 75a and 75b.
  • the light L1 incident on the light detection element 70 passes through the incident window 73 and enters the diamond thin film 72. Then, carriers corresponding to the amount of light L1 are generated in the diamond thin film 72. By this carrier, a current corresponding to the amount of light L1 incident on the diamond thin film 72 flows between the electrodes 77a and 77b.
  • the method of manufacturing the photodetecting element 70 according to this example is as follows. First, a diamond thin film is formed on a silicon wafer, and then a Ni film and an Au film are sequentially deposited on the diamond thin film. At this time, the thickness of the Ni film is preferably 50 nm, for example, and the thickness of the Au film is preferably 300 nm, for example. After a resist is applied on the Au film, a comb-shaped pattern is formed on the resist using a well-known photolithography technique. Then, the Au film and the Ni film are etched through the resist pattern. For Au film, I: KI: H O
  • the silicon wafer is immersed in a liquid mixture of HNO CH COOH and acetone at a ratio of 1.
  • the Au film and the Ni film are formed in a comb pattern.
  • the resist is removed with acetone, and the silicon wafer is cleaned and dried with acetone and methyl alcohol.
  • a silicon wafer having a diamond thin film, a comb-shaped Au film, and a Ni film formed on the surface is obtained.
  • a semiconductor chip 76 is formed.
  • the Au film and the Ni film are cut into electrodes 77a and 77b.
  • the semiconductor chip 76 is fixed on the mounting table 81 placed on the stem 75 using an adhesive such as solder, and the electrodes 77a and 77b and the stem pins 75a and 75b are mutually connected by wires 79a and 79b. Connected.
  • the package 71 and the stem 75 of the entrance window 73 was Ri attached preparative are secured together in a nitrogen atmosphere or 1. 0 X 10- 7 torr vacuum follows.
  • the photodetecting element 70 is completed.
  • the photodetecting element 70 has a material force mainly composed of diamond or diamond as a photodetecting surface for detecting incident light L1, and is produced by the above-described laser processing method. It has a thin film 72 (semiconductor thin film chip). Light inspection The output element 70 includes two electrodes 77a and 77b provided on the diamond thin film 72 so as to be separated from each other. Accordingly, it is possible to provide a photodetecting element that includes a photodetection surface having a cut surface that is smoothly formed and that can shorten the manufacturing time. The number of electrodes provided on the diamond thin film 72 may be two or more! /.
  • the semiconductor chip manufacturing method, the semiconductor chip, the semiconductor thin film chip, the electron tube, and the light detection element according to the present invention can be variously modified without being limited to the above-described embodiments.
  • a diamond thin film is shown as the semiconductor thin film, but the material of the semiconductor thin film is not limited to diamond, and various other semiconductors can be used.
  • the semiconductor chip or the like according to the present invention can cut a semiconductor thin film in a relatively short time and can form a cut surface relatively smoothly, and can be applied to an electron tube, a photodetection element, and the like. is there.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Dicing (AREA)

Abstract

　この発明は、半導体薄膜を比較的短時間で切断でき、且つ切断面を比較的滑らかにできる半導体チップの製造方法等に関する。表面にダイヤモンド薄膜が形成されたＳｉ基板をチップ状に切断する際に、切断予定ラインに沿って形成される切断起点領域として、少なくともＳｉ基板に対して該Ｓｉ基板内部に集光点が合わされたレーザ光を切断予定ラインに沿って照射することにより、多光子吸収による改質領域が形成される。そして、これら改質領域で規定される切断起点領域に沿ってＳｉ基板の切断に伴ってダイヤモンド薄膜も切断される。

Description

明 細 書
半導体チップの製造方法、半導体チップ、半導体薄膜チップ、電子管、 及び光検素子
技術分野
[0001] この発明は、半導体チップの製造方法、半導体チップ、半導体薄膜チップ、電子管
、及び光検出素子に関するものである。
背景技術
[0002] 近年、光電変換用のダイヤモンド薄膜など、基板上に成長した種々の半導体薄膜 が様々な用途に用いられている。このような半導体薄膜を製造する際には、 CVD法 などを用いてウェハ上に該半導体薄膜を成長させた後、ウェハを切断 (ダイシング)す ることによって所望の大きさの半導体薄膜チップを得る。
[0003] 半導体薄膜が形成されたウェハを切断する方法としては、例えば特許文献 1に開 示されたダイヤモンドウェハのチップ化方法がある。特許文献 1では、基板の表面に ダイヤモンド薄膜が形成されたダイヤモンドウェハをチップ状に切断する際に、レー ザ加工によりダイヤモンド薄膜に第 1の溝を形成し、該第 1の溝に合わせて基板の裏 面にダイヤモンドブレードを用いて第 2の溝を形成し、ダイヤモンドウェハに応力をカロ えることにより第 1の溝及び第 2の溝に沿ってダイヤモンドウェハを切断している。
[0004] また、基板などの加工対象物をレーザ光によって切断する方法としては、特許文献 2に開示されたレーザカ卩ェ方法がある。
特許文献 1：特開 2002— 93751号公報
特許文献 2 :特開 2002— 192370号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 発明者らは、従来技術について詳細に検討した結果、以下のような課題を発見した 。すなわち、上記特許文献 1に開示された方法では、ダイヤモンドブレードを用いて 第 2の溝を形成する工程において、基板の切削に多大な時間を要する。加えて、同 工程において大量の粉塵が発生するため、粉塵を洗浄して除去するための洗浄ェ 程が別途必要となり、製造に要する時間がさらに長くなつてしまう。また、ダイヤモンド ブレードを用いて基板を切削することにより第 2の溝を形成しているので、第 2の溝の 底面は粗くなる。したがって、この第 2の溝を起点とする切断面にはチッビング等が生 じやすぐ切断面が滑らかではなくなつてしまう。
[0006] この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、半導体薄膜を 比較的短時間で切断でき、且つ切断面を比較的滑らかに形成することができる半導 体チップの製造方法、半導体チップ、半導体薄膜チップ、並びに該半導体薄膜チッ プを備えた電子管及び光検出素子を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段
[0007] 上記課題を解決するために、この発明に係る半導体チップの製造方法は、基板と 該基板表面に設けられた半導体薄膜からなる半導体部材内に、切断予定ラインに沿 つた切断起点領域を形成する工程であって、基板に対して該基板内部に集光点が 合わされたレーザ光を切断予定ラインに沿って照射することにより、切断起点領域と して基板内部に多光子吸収による改質領域を形成していく工程と、これら形成された 切断起点領域に沿って基板を切断することにより半導体薄膜を切断する工程とを備 える。
[0008] この発明に係る半導体チップの製造方法は、基板と該基板表面に設けられた半導 体薄膜からなる半導体部材内に、切断予定ラインに沿った切断起点領域を形成する 工程であって、基板に対して該基板内部に集光点が合わされたレーザ光を切断予 定ラインに沿って照射することにより、切断起点領域として基板内部に溶融処理領域 を形成していく工程と、これら形成された切断起点領域に沿って基板を切断すること により、半導体薄膜を切断する工程とを備える。
[0009] また、この発明に係る半導体チップの製造方法は、基板と該基板表面に設けられた 半導体薄膜からなる半導体部材内に、切断予定ラインに沿った切断起点領域を形 成する工程であって、基板に対して該基板内部に集光点が合わされたレーザ光を切 断予定ラインに沿って照射するとともに半導体薄膜に対して該半導体薄膜内部に集 光光が合わされたレーザ光を切断予定ラインに沿って照射することにより、切断起点 領域として基板及び半導体薄膜それぞれの内部に多光子吸収による改質領域を形 成していく工程と、これら形成された切断起点領域に沿って半導体薄膜及び基板を 共に切断する工程とを備える。
[0010] さらに、この発明に係る半導体チップの製造方法は、基板と該基板表面に設けられ た半導体薄膜からなる半導体部材内に、切断予定ラインに沿った切断起点領域を形 成する工程であって、基板に対して該基板内部に集光点が合わされたレーザ光を切 断予定ラインに沿って照射するとともに半導体薄膜に対して該半導体薄膜内部に集 光光が合わされたレーザ光を切断予定ラインに沿って照射することにより、切断起点 領域として基板及び半導体薄膜それぞれの内部に溶融処理領域を形成して！/ヽくェ 程と、これら形成された切断起点領域に沿って半導体薄膜及び基板を共に切断する 工程とを備える。
[0011] 上述のいずれかの半導体チップの製造方法によれば、レーザ光を照射することに より基板及び半導体薄膜を切断するので、ダイヤモンドブレードを用いて溝を形成す る方法と比較してより短時間で基板及び半導体薄膜を切断することができる。また、 基板及び半導体薄膜を切断起点領域に沿って比較的小さな力で割って切断できる ので、粉塵の発生が極めて少なく抑えられ、洗浄工程を必要としない。また、基板及 び半導体薄膜を切断起点領域に沿って比較的小さな力で割って切断できるので、ブ レードダイシングによる方法と比較して、切断面をより滑らかに形成することができる。
[0012] ここで、基板内部 (あるいは半導体薄膜の内部）とは、基板の表面上 (あるいは半導 体薄膜の表面上)をも含む意味である。さらに、集光点とは、レーザ光が集光した箇 所のことである。そして、切断起点領域は、連続的に形成された改質領域又は溶融 処理領域により規定される場合もあるし、断続的に形成された改質領域又は溶融処 理領域により規定される場合もある。
[0013] また、当該半導体チップの製造方法は、切断起点領域を形成する工程の際に、基 板内部に切断起点領域が形成された後に、半導体薄膜内部に切断起点領域が形 成されてもよい。これによつて、切断面をより滑らかに形成することができる。
[0014] 当該半導体チップの製造方法にお!、て、半導体薄膜は、ダイヤモンド又はダイヤ モンドを主成分とする材料力もなるのが好まし 、。
[0015] 当該半導体チップの製造方法は、切断起点領域を形成する工程に先だって、基板 表面を研磨し、該表面上に半導体薄膜を成長させる工程をさらに備えてもよい。この 場合、切断起点領域を形成する工程の際に、基板表面側からレーザ光が照射される のが好ましい。これによつて、基板表面におけるレーザ光の散乱が効果的に抑制さ れるので、基板内部に改質領域 (あるいは溶融処理領域)を好適に形成することがで きる。
[0016] この発明に係る半導体薄膜チップは、基板表面上に形成された半導体薄膜の一部 であって、基板に対して該基板内部に集光点が合わされたレーザ光を照射すること により形成された多光子吸収による改質領域で規定される切断起点領域に沿って、 基板とともに切断されて 、る。
[0017] また、この発明に係る半導体薄膜チップは、基板表面上に形成された半導体薄膜 の一部であって、基板に対して該基板内部に集光点が合わされたレーザ光を照射 することにより形成された溶融処理領域で規定される切断起点領域に沿って、基板と ともに切断されている。
[0018] また、この発明に係る半導体薄膜チップは、基板表面上に形成された半導体薄膜 の一部であって、基板に対して該基板内部に集光点が合わせられたレーザ光を照 射するとともに半導体薄膜に対して該半導体薄膜内部に集光点が合わされたレーザ 光を照射することにより形成された多光子吸収による改質領域で規定される切断起 点領域に沿って、基板とともに切断されている。
[0019] さらに、この発明に係る半導体薄膜チップは、基板表面上に形成された半導体薄 膜の一部であって、基板に対して該基板内部に集光点が合わせられたレーザ光を 照射するとともに半導体薄膜に対して該半導体薄膜内部に集光点が合わせられたレ 一ザ光を照射することにより形成された溶融処理領域で規定される切断起点領域に 沿って、基板とともに切断されている。
[0020] 上述のいずれかの半導体薄膜チップによれば、レーザ光が照射されることにより基 板及び半導体薄膜が切断されて 、るので、ダイヤモンドブレードを用いる方法と比較 してより短時間で基板及び半導体薄膜が切断される。また、基板及び半導体薄膜が 切断起点領域に沿って比較的小さな力で割って切断されるので、粉塵の発生が極 めて少なく抑えられ、洗浄工程を必要としない。また、基板及び半導体薄膜が切断起 点領域に沿って比較的小さな力で割って切断されるので、ブレードダイシングによる 方法と比較して、切断面がより滑らかに形成される。
[0021] なお、この発明に係る半導体薄膜チップにおいて、基板表面は、平坦かつ滑らか な面であるのが好ましい。これによつて、基板表面におけるレーザ光の散乱が効果的 に抑制されるので、切断起点領域として、レーザ光が基板表面力 照射されることに より基板内部に改質領域 (あるいは溶融処理領域)が好適に形成される。
[0022] また、この発明に係る半導体薄膜チップは、ダイヤモンド、又はダイヤモンドを主成 分とする材料力もなるのが好まし 、。
[0023] この発明に係る半導体チップにぉ 、て、上述のように得られた半導体薄膜チップと 、表面上に該半導体薄膜チップが形成された基板の一部とを備える。この半導体チ ップによれば、より短時間で基板及び半導体薄膜が切断されるとともに、洗浄工程が 不要となる。また、切断面がより滑らかに形成される。
[0024] この発明に係る電子管は、入射した光を光電子に変換する光電面として、ダイヤモ ンドまたはダイヤモンドを主成分とする材料力 なり、上述の方法により製造された半 導体薄膜チップと、該半導体薄膜チップを真空状態で密封する容器を備える。この 構成により、切断面が滑らかな半導体薄膜チップを備えるとともに、製造時間を短縮 できる電子管が得られる。
[0025] この発明に係る光検出素子は、入射した光を検出する光検出面として、ダイヤモン ドまたはダイヤモンドを主成分とする材料力 なり、上述の方法により製造された半導 体薄膜チップと、該半導体薄膜チップ上に互いに離れて設けられた少なくとも 2つの 電極を備える。この構成により、切断面が滑らかな半導体薄膜チップを備えるとともに 、製造時間を短縮できる光検出素子が得られる。
発明の効果
[0026] この発明に係る半導体チップの製造方法、半導体チップ、及び半導体薄膜チップ によれば、半導体薄膜を比較的短時間で切断でき、且つ切断面を比較的滑らかに 形成することができる。また、この発明に係る電子管及び光検出素子によれば、切断 面が滑らかな半導体薄膜チップを備えるとともに、製造時間を短縮できる電子管及び 光検出素子を提供することができる。 図面の簡単な説明
[図 1]は、レーザ加工中の加工対象物の平面図である。
[図 2]は、図 1に示されたカ卩ェ対象物の I I線に沿った断面図である。
[図 3]は、レーザ加工後の加工対象物の平面図である。
[図 4]は、図 3に示されたカ卩ェ対象物の II II線に沿った断面図である。
[図 5]は、図 3に示されたカ卩ェ対象物の III III線に沿った断面図である。
[図 6]は、切断された加工対象物の平面図である。
[図 7]は、レーザ加工方法における電界強度とクラックスポットの大きさとの関係を示 すグラフである。
[図 8]は、レーザカ卩ェ方法の一工程における加工対象物の断面図である。
[図 9]は、レーザカ卩ェ方法の一工程における加工対象物の断面図である。
[図 10]は、レーザカ卩ェ方法の一工程における加工対象物の断面図である。
[図 11]は、レーザカ卩ェ方法の一工程における加工対象物の断面図である。
[図 12]は、レーザ加工方法により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写 真である。
[図 13]は、レーザカ卩ェ方法におけるレーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率と の関係を示すグラフである。
[図 14]は、レーザ加工装置の概略構成図である。
[図 15]は、レーザカ卩ェ方法を説明するためのフローチャートである。
[図 16]は、半導体チップ及び半導体薄膜チップの製造方法を説明するための図であ る。
[図 17]は、半導体チップ及び半導体薄膜チップの製造方法を説明するための図であ る。
[図 18]は、半導体チップ及び半導体薄膜チップの製造方法を説明するための図であ る。
[図 19]は、半導体チップ及び半導体薄膜チップの製造方法を説明するための図であ る。
[図 20]は、半導体チップ及び半導体薄膜チップの製造方法を説明するための図であ る。
[図 21]は、半導体チップ及び半導体薄膜チップの製造方法を説明するための図であ る。
[図 22]は、この発明に係る製造方法の一実施例によって製造された半導体チップを 示す斜視図である。
[図 23]は、この発明に係る半導体チップの製造方法、半導体チップ、及び半導体薄 膜チップの変形例を示す断面図である。
[図 24]は、実施例に係る半導体チップ及び半導体薄膜チップの一例 (第 1サンプル） を示す写真である。
[図 25]は、実施例に係る半導体チップ及び半導体薄膜チップの他の例 (第 2サンプ ル)を示す写真である。
[図 26]は、実施例に係る半導体チップ及び半導体薄膜チップのさらに他の例 (第 3サ ンプル)を示す写真である。
[図 27]は、この発明に係る電子管の第 1実施例として、光電子増倍管の断面構造を 示す図である。
[図 28]は、この発明に係る電子管の第 2実施例として、イメージ管の断面構造を示す 図である。
[図 29]は、この発明に係る電子管の第 3実施例の断面構造を示す図である。
[図 30]は、この発明に係る電子管の第 4実施例の断面構造を示す図である。
[図 31]は、この発明に係る光検出素子の一実施例の断面構造を示す図である。 符号の説明
1…加工対象物、 5…切断予定ライン、 7…改質領域、 8、 8a— 8g…切断起点領域 、 9· ··クラック領域、 10- "Si基板、 11· ··シリコンウエノヽ、 12、 22、 42、 52、 62、 72· ·· ダイヤモンド薄膜、 13· ··溶融処理領域、 14· ··切断予定ライン、 16、 26、 46、 56、 66 、 76· ··チップ、 20· ··光電子増倍管、 21· ··ノ レブ、 24、 44、 54、 64、 74· ··基板、 25 …ダイノード、 40· ··イメージ管、 41 · ··セラミック側管、 45· "蛍光体、 50、 60· "電子管 、 51、 61、 71· ··ノ ッケージ、 63、 73· ··入射窓、 70· ··光検出素子、 77a, 77b…電極 、 100· ··レーザカ卩ェ装置、 101· ··レーザ光源、 105…集光用レンズ、 109· ··Χ軸ステ ージ、 111· ··Υ軸ステージ、 113· ··Ζ軸ステージ、 e、 el…光電子、 e2"-二次電子、 L …レーザ光、 L1…光、 L2、 L3"'光像、 P…集光点。
発明を実施するための最良の形態
[0029] 以下、この発明に係る半導体チップの製造方法、半導体チップ、半導体薄膜チッ プ、電子管、及び光検出素子の各実施例を、図 1一図 31を用いて詳細に説明する。 なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省 略する。
[0030] まず、この発明に係る半導体チップの製造方法、半導体チップ、及び半導体薄 膜チップの一実施例について説明する。この実施例に係る半導体チップの製造方法 、半導体チップ、及び半導体薄膜チップでは、ウェハ基板の内部にレーザ光を照射 することで、多光子吸収による改質領域又は溶融処理領域が形成される。そこで、こ のレーザ加工方法、特に多光子吸収について最初に説明する。
[0031] 材料の吸収のバンドギャップ Eよりも光子のエネルギー h v力 、さいと光学的に透
G
明となる。よって、材料に吸収が生じる条件は h v >Eである。し力しながら、光学的
G
に透明でも、レーザ光の強度を非常に大きくすると nh v >Eの条件 (n= 2, 3, 4, ·
G
• で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。パルス波の場合、レーザ 光強度はレーザ光の集光点のピークパワー密度 (WZcm2)で決まり、例えばピーク パワー密度が 1 X 108 (WZcm2)以上の条件で多光子吸収が生じる。ピークパワー 密度は、（集光点におけるレーザ光の 1パルス当たりのエネルギー） ÷ (レーザ光のビ 一ムスポット断面積 Xパルス幅）により求められる。また、連続波の場合、レーザ光強 度はレーザ光の集光点の電界強度 (WZcm2)で決まる。
[0032] このような多光子吸収を利用するレーザ力卩ェの原理について、図 1一図 6を参照し て説明する。図 1はレーザ加工中の加工対象物 1の平面図であり、図 2は図 1に示さ れた加工対象物 1の I I線に沿った断面図であり、図 3はレーザ加工後の加工対象 物 1の平面図であり、図 4は図 3に示されたカ卩ェ対象物 1の II II線に沿った断面図で あり、図 5は図 3に示されたカ卩ェ対象物 1の III III線に沿った断面図であり、図 6は切 断された加工対象物 1の平面図である。
[0033] 図 1及び図 2に示されたように、加工対象物 1には、所望の切断予定ライン 5が設定 される。切断予定ライン 5は直線状に延びた仮想線である。なお、ウェハに実際に線 を引いて切断予定ライン 5としてもよい。この実施例では、多光子吸収が生じる条件 で加工対象物 1の内部に集光点 Pが合わされたレーザ光 Lを加工対象物 1に照射す ることで改質領域 7が形成される。なお、集光点 Pとはレーザ光 Lが集光した箇所のこ とである。
[0034] レーザ光 Lを切断予定ライン 5に沿って（すなわち矢印 A方向に沿って)相対的に移 動させることにより、集光点 Pを切断予定ライン 5に沿って移動させる。これにより、図 3 一図 5に示されたように改質領域 7が切断予定ライン 5に沿って加工対象物 1の内部 にのみ形成される。切断起点領域 8は、このように形成された改質領域 7で規定され る領域である。このレーザカ卩ェ方法は、加工対象物 1がレーザ光 Lを吸収することに より加工対象物 1を発熱させて改質領域 7を形成するのではない。加工対象物 1にレ 一ザ光 Lを透過させ加工対象物 1の内部に多光子吸収を発生させて改質領域 7を形 成している。よって、加工対象物 1の表面 6ではレーザ光 Lがほとんど吸収されないの で、加工対象物 1の表面 6が溶融することはない。なお、加工対象物 1の表面 6は、該 表面 6においてレーザ光が散乱することを防ぐため、平坦かつ滑面であることが好ま しい。
[0035] 加工対象物 1の切断において、切断する箇所に起点があるとカ卩ェ対象物 1はその 起点から割れるので、図 6に示されたように比較的小さな力でカ卩ェ対象物 1を切断す ることができる。よって、加工対象物 1の面にチッビングなどの不必要な割れを発生さ せることなく滑らかに、容易に、精度良ぐさらには効率的に加工対象物 1の切断が可 會 になる。
[0036] なお、切断起点領域を起点とした基板の切断には、次の 2通りが考えられる。 1つは 、切断起点領域形成後、基板に人為的な応力が印加されることにより、切断起点領 域を起点として基板が割れ、基板が切断される場合である。これは、例えば基板の厚 さが大きい場合の切断である。人為的な応力が印加されるとは、例えば、基板の切断 起点領域に沿って基板に曲げ応力やせん断応力を加えたり、基板に温度差を与え ることにより熱応力を発生させたりすることである。他の 1つは、切断起点領域を形成 することにより、切断起点領域を起点として基板の断面方向（厚さ方向）に向かって自 然に割れ、結果的に基板が切断される場合である。これは、例えば基板の厚さが小 さい場合には、 1列の改質領域により切断起点領域が形成されることで可能となり、 基板の厚さが大きい場合には、厚さ方向に複数列形成された改質領域により切断起 点領域が形成されることで可能となる。なお、この自然に割れる場合も、切断する箇 所にぉ 、て、切断起点領域が形成されて!、な 、部位に対応する部分の表面上にま で割れが先走ることがなぐ切断起点領域を形成した部位に対応する部分のみを割 断することができるので、割断を制御よくすることができる。近年、ウェハ基板などの厚 さは薄くなる傾向にあるので、このような制御性のよい割断方法は大変有効である。
[0037] さて、多光子吸収により形成される改質領域としては、次の（1)一 (3)がある。
[0038] (1)改質領域が 1つ又は複数のクラックを含むクラック領域の場合
例えばダイヤモンド、サファイア、ガラスなど力もなる加工対象物の内部に集光点を 合わせて、集光点における電界強度が例えば 1 X 108(WZcm2)以上で且つパルス 幅が例えば 1 s以下の条件でレーザ光を照射する。このパルス幅の大きさは、多光 子吸収を生じさせつつ加工対象物の表面に余計なダメージを与えずに、加工対象 物の内部にのみクラック領域を形成できる条件である。これにより、加工対象物の内 部には多光子吸収による光学的損傷という現象が発生する。この光学的損傷により 加工対象物の内部に熱ひずみが誘起され、これにより加工対象物の内部にクラック 領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば 1 X 1012(WZcm2)である。 パルス幅は例えば Ins— 200nsが好ましい。
[0039] 発明者らは、電界強度とクラックの大きさとの関係を実験により求めた。実験条件は 次ぎの通りである。
(A)加工対象物：パイレックス (登録商標)ガラス (厚さ 700 μ m)
(B)レーザ
光源：半導体レーザ励起 Nd： YAGレーザ
波長： 1064nm
レーザ光スポット断面積： 3. 14 X 10— 8cm2
発振形態： Qスィッチパルス
繰り返し周波数： 100kHz パルス幅：30ns
出力：出力く lmiZパルス
レーザ光品質: TEM
00
偏光特性:直線偏光
(C)集光用レンズ
レーザ光波長に対する透過率： 60パーセント
(D)加工対象物が載置される載置台の移動速度： lOOmmZ秒
[0040] なお、レーザ光品質が TEM とは、集光性が高くレーザ光の波長程度まで集光可
00
能を意味する。
[0041] 図 7は上記実験の結果を示すグラフである。横軸はピークパワー密度であり、レー ザ光がパルスレーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表される。縦軸は 1パ ルスのレーザ光により加工対象物の内部に形成されたクラック部分 (クラックスポット） の大きさを示している。クラックスポットが集まりクラック領域となる。クラックスポットの 大きさは、クラックスポット形状において最大の長さとなる部分の大きさである。グラフ 中の黒丸で示すデータは集光用レンズ (C)の倍率が 100倍、開口数 (NA)が 0. 80 の場合である。一方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ (C)の倍率が 50 倍、開口数 (NA)が 0. 55の場合である。ピークパワー密度が 10u (WZcm2)程度か ら基板の内部にクラックスポットが発生し、ピークパワー密度が大きくなるに従いクラッ クスポットも大きくなることが分力る。
[0042] 次に、上述のレーザカ卩ェ方法において、クラック領域形成による加工対象物の切断 のメカニズムについて図 8—図 11を用いて説明する。図 8に示されたように、多光子 吸収が生じる条件で加工対象物 1の内部に集光点 Pを合わせ、レーザ光 Lを加工対 象物 1に照射し、切断予定ライン 5に沿って加工対象物 1内部にクラック領域 9を形成 する。クラック領域 9は 1つ又は複数のクラックを含む領域である。このクラック領域 9で もって切断起点領域が形成される。図 9に示されたようにクラック領域 9を起点として（ すなわち、切断起点領域を起点として)クラックがさらに成長し、図 10に示されたよう にクラックが加工対象物 1の両面に到達し、図 11に示されたようにカ卩ェ対象物 1が割 れることにより加工対象物 1が切断される。加工対象物の両面に到達するクラックは 自然に成長する場合もあるし、加工対象物に力が印加されることにより成長する場合 もめる。
[0043] (2)改質領域が溶融処理領域の場合
例えば GaAsや Siなど力もなる加工対象物の内部に集光点を合わせて、集光点に おける電界強度が 1 X 108 (WZcm2)以上で且つパルス幅が 1 μ s以下の条件でレー ザ光を照射する。これにより加工対象物の内部は多光子吸収によって局所的に加熱 される。この加熱により加工対象物の内部に溶融処理領域が形成される。溶融処理 領域とは一旦溶融後再固化した領域や、まさに溶融状態の領域や、溶融状態から再 固化する状態の領域であり、相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということも できる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構造、多結晶構造において、あ る構造が別の構造に変化した領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造か ら非晶質構造に変化した領域、単結晶構造力 多結晶構造に変化した領域、単結 晶構造力 非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。基 板が Si単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質 Si構造である。電界強度 の上限値としては、例えば l X 1012 (W/cm2)である。パルス幅は例えば Ins— 200 nsが好ましい。また、 Siに限らず、例えばダイヤモンドやサファイアなどにおいても上 記した溶融処理領域を形成することが可能である。
[0044] 本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融処理領域が形成されることを実験により 確認した。実験条件は次の通りである。
(A)基板：シリコンウェハ（厚さ 350 μ m、外径 4インチ）
(B)レーザ
光源：半導体レーザ励起 Nd： YAGレーザ
波長： 1064nm
レーザ光スポット断面積： 3. 14 X 10— 8cm2
発振形態： Qスィッチパルス
繰り返し周波数： 100kHz
パルス幅：30ns
出力：20 JZパルス レーザ光品質: TEM
oo
偏光特性:直線偏光
(C)集光用レンズ
倍率： 50倍
N. A. : 0. 55
レーザ光波長に対する透過率： 60パーセント
(D)基板が載置される載置台の移動速度： lOOmmZ秒
[0045] 図 12は、上記条件でのレーザカ卩ェにより切断されたシリコンウェハの一部における 断面の写真である。シリコンウェハ 11の内部に溶融処理領域 13が形成されている。 なお、上記条件により形成された溶融処理領域 13の厚さ方向の大きさは 100 m程 度である。
[0046] 溶融処理領域 13が多光子吸収により形成されたことを説明する。図 13は、レーザ 光の波長と Si基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。ただし、 Si基板の 表面側と裏面側それぞれの反射成分は除去され、内部のみの透過率が示されて！/、 る。 Si基板の厚さ tが 50 μ m、 100 μ m、 200 μ m、 500 μ m、 1000 μ mそれぞれに っ 、て上記関係が示されて 、る。
[0047] 例えば、 Nd:YAGレーザの波長である 1064nmにおいて、 Si基板の厚さが 500 μ m以下の場合、 Si基板の内部ではレーザ光が 80%以上透過することが分かる。図 1 2に示されたシリコンウェハ 11の厚さは 350 mなので、多光子吸収による溶融処理 領域 13をシリコンウェハの中心付近に形成すると、レーザ光入射面から 175 mの 部分に形成される。この場合の透過率は、厚さ 200 mのシリコンウェハを参考にす ると、 90%以上なので、レーザ光がシリコンウェハ 11の内部で吸収されるのは僅かで あり、ほとんどが透過する。このことは、シリコンウェハ 11の内部でレーザ光が吸収さ れて、溶融処理領域 13がシリコンウェハ 11の内部に形成（つまりレーザ光による通常 の加熱で溶融処理領域が形成）されたものではなぐ溶融処理領域 13が多光子吸 収により形成されたことを意味する。
[0048] なお、シリコンウェハは、溶融処理領域でもって形成される切断起点領域を起点とし て断面方向に向力つて割れを発生させ、その割れがシリコンウェハの表面と裏面とに 到達することにより、結果的に切断される。シリコンウェハの表面と裏面とに到達する この割れは自然に成長する場合もあるし、シリコンウェハに力が印加されることにより 成長する場合もある。なお、切断起点領域力 シリコンウェハの表面と裏面とに割れ が自然に成長する場合には、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融してい る状態から割れが成長する場合と、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融 している状態から再固化する際に割れが成長する場合のいずれもある。ただし、どち らの場合も溶融処理領域はシリコンウェハの内部のみに形成され、切断後の切断面 には、図 12に示されたように内部にのみ溶融処理領域が形成されている。基板の内 部に溶融処理領域でもって切断起点領域を形成すると、割断時、切断起点領域ライ ンカも外れた不必要な割れが生じにくいので、割断制御が容易となる。
[0049] (3)改質領域が屈折率変化領域の場合
例えばガラスなど力もなる加工対象物の内部に集光点を合わせて、集光点におけ る電界強度が 1 X 108 (W/cm2)以上で且つパルス幅が Ins以下の条件でレーザ光 を照射する。パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさ せると、多光子吸収によるエネルギーが熱エネルギーに転ィ匕せずに、加工対象物の 内部にはイオン価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が誘起され て屈折率変化領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば 1 X io12(w/ cm2)である。パルス幅は例えば Ins以下が好ましぐ lps以下がさらに好ましい。
[0050] 以上、多光子吸収により形成される改質領域として（1)一 (3)の場合を説明したが、 加工対象物の結晶構造やその劈開性などを考慮して切断起点領域を次のように形 成すれば、その切断起点領域を起点として、より一層小さな力で、し力も精度良くカロ ェ対象物を切断することが可能になる。
[0051] すなわち、加工対象物が Siなどのダイヤモンド構造の単結晶半導体力もなる場合 は、（111)面 (第 1劈開面)や (110)面 (第 2劈開面）に沿った方向に切断起点領域 を形成するのが好ましい。また、加工対象物が GaAsなどの閃亜鉛鉱型構造の III V 族化合物半導体からなる場合は、（110)面に沿った方向に切断起点領域を形成す るのが好ましい。さらに、加工対象物がサファイアなどの六方晶系の結晶構造を有す る場合は、 (0001)面（C面）を主面として（1120)面 (八面）或いは（1100)面（M面） に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ま 、。
[0052] 次に、上述したレーザ加工方法に使用されるレーザ加工装置について、図 14を参 照して説明する。図 14はレーザ加工装置 100の概略構成図である。
[0053] レーザカ卩ェ装置 100は、レーザ光 Lを発生するレーザ光源 101と、レーザ光 Lの出 力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源 101を制御するレーザ光源制御部 10 2と、レーザ光 Lの反射機能を有しかつレーザ光 Lの光軸の向きを 90° 変えるように 配置されたダイクロイツクミラー 103と、ダイクロイツクミラー 103で反射されたレーザ光 Lを集光する集光用レンズ 105と、集光用レンズ 105で集光されたレーザ光 Lが照射 される加工対象物 1が載置される載置台 107と、載置台 107を X軸方向に移動させる ための X軸ステージ 109と、載置台 107を X軸方向に直交する Y軸方向に移動させる ための Y軸ステージ 111と、載置台 107を X軸及び Y軸方向に直交する Z軸方向に 移動させるための Z軸ステージ 113と、これら 3つのステージ 109、 111、 113の移動 を制御するステージ制御部 115とを備える。
[0054] この集光点 Pの X(Y)軸方向の移動は、加工対象物 1を Χ(Υ)軸ステージ 109 (111 )により Χ(Υ)軸方向に移動させることにより行う。 Ζ軸方向は、加工対象物 1の表面 6 と直交する方向なので、加工対象物 1に入射するレーザ光 Lの焦点深度の方向とな る。よって、 Ζ軸ステージ 113を Ζ軸方向に移動させることにより、加工対象物 1の内部 にレーザ光 Lの集光点 Ρを合わせることができる。これにより、加工対象物 1の表面 6 力も所定距離内側の所望の位置に集光点 Ρを合わせることができる。また、レーザカロ ェ装置 100は、これらのステージに加えて、加工対象物 1の傾きを調整するための角 度調整機構を備えてもよい。
[0055] レーザ光源 101はパルスレーザ光を発生する Nd:YAGレーザである。レーザ光源 101に用いることができるレーザとして、この他、 Nd:YVOレーザ、 Nd:YLFレーザ
4
やチタンサファイアレーザがある。この実施例では、加工対象物 1の加工にパルスレ 一ザ光を用いている力 多光子吸収を起こさせることができるなら連続波レーザ光で ちょい。
[0056] レーザカ卩ェ装置 100はさらに、載置台 107に載置されたカ卩ェ対象物 1を可視光線 により照明するために可視光線を発生する観察用光源 117と、ダイクロイツクミラー 10 3及び集光用レンズ 105と同じ光軸上に配置された可視光用のビームスプリッタ 119 とを備える。ビームスプリッタ 119と集光用レンズ 105との間にダイクロイツクミラー 103 が配置されている。ビームスプリッタ 119は、可視光線の約半分を反射し残りの半分 を透過する機能を有しかつ可視光線の光軸の向きを 90° 変えるように配置されて!ヽ る。観察用光源 117から発生した可視光線はビームスプリッタ 119で約半分が反射さ れ、この反射された可視光線がダイクロイツクミラー 103及び集光用レンズ 105を透 過し、加工対象物 1の切断予定ライン 5等を含む表面 6を照明する。なお、加工対象 物 1の裏面が集光用レンズ 105側となるよう加工対象物 1が載置台 107に載置された 場合は、ここでいう「表面」が「裏面」となるのは勿論である。
[0057] レーザカ卩ェ装置 100はさらに、ビームスプリッタ 119、ダイクロイツクミラー 103及び 集光用レンズ 105と同じ光軸上に配置された撮像素子 121及び結像レンズ 123を備 える。撮像素子 121としては例えば CCDカメラがある。切断予定ライン 5等を含む表 面 6を照明した可視光線の反射光は、集光用レンズ 105、ダイクロイツクミラー 103、 ビームスプリッタ 119を透過し、結像レンズ 123で結像されて撮像素子 121で撮像さ れ、撮像データとなる。
[0058] レーザ加工装置 100はさらに、撮像素子 121から出力された撮像データが入力さ れる撮像データ処理部 125と、レーザ加工装置 100全体を制御する全体制御部 127 と、モニタ 129とを備える。撮像データ処理部 125は、撮像データを基にして観察用 光源 117で発生した可視光の焦点を加工対象物 1の表面 6上に合わせるための焦 点データを演算する。この焦点データを基にしてステージ制御部 115が Z軸ステージ 113を移動制御することにより、可視光の焦点が加工対象物 1の表面 6に合うように する。よって、撮像データ処理部 125はオートフォーカスユニットとして機能する。また 、撮像データ処理部 125は、撮像データを基にして表面 6の拡大画像等の画像デー タを演算する。この画像データは全体制御部 127に送られ、全体制御部で各種処理 がなされ、モニタ 129に送られる。これにより、モニタ 129に拡大画像等が表示される
[0059] 全体制御部 127には、ステージ制御部 115からのデータ、撮像データ処理部 125 からの画像データ等が入力し、これらのデータも基にしてレーザ光源制御部 102、観 察用光源 117及びステージ制御部 115を制御することにより、レーザ加ェ装置 100 全体を制御する。よって、全体制御部 127はコンピュータユニットとして機能する。
[0060] 次に、レーザカ卩ェ装置 100を用いたレーザ加工方法について、図 14及び図 15を 参照して説明する。図 15は、レーザ加工方法を説明するためのフローチャートである
[0061] まず、加工対象物 1の光吸収特性を図示しない分光光度計等により測定する。この 測定結果に基づ 、て、加工対象物 1に対して透明な波長又は吸収の少な 、波長の レーザ光 Lを発生するレーザ光源 101が選定される（S101)。
[0062] 続いて、加工対象物 1の基板の厚さや屈折率を考慮して、加工対象物 1の Z軸方向 の移動量が決定される（S103)。これは、加工対象物 1内部の所望の位置にレーザ 光 Lの集光点 Pを合わせるために、加工対象物 1の表面 6に位置するレーザ光 Lの集 光点 Pを基準としたカ卩ェ対象物 1の Z軸方向の移動量である。この移動量は全体制 御部 127に入力される。
[0063] 加工対象物 1が、その表面が集光用レンズ 105側となるようレーザカ卩ェ装置 100の 載置台 107に載置される。そして、観察用光源 117が可視光で加工対象物 1の表面 6を照明する（S105)。照明された切断予定ライン 5を含む表面 6は撮像素子 121〖こ より撮像される。切断予定ライン 5は、加工対象物 1を切断すべき所望の仮想線であ る。撮像素子 121により撮像された撮像データは撮像データ処理部 125に送られる。 この撮像データに基づ!、て撮像データ処理部 125は、観察用光源 117の可視光の 焦点が加工対象物 1の表面 6に位置するような焦点データを演算する（S107)。
[0064] この焦点データはステージ制御部 115に送られる。ステージ制御部 115は、この焦 点データを基にして Z軸ステージ 113を Z軸方向の移動させる（S109)。これにより、 観察用光源 117の可視光の焦点はカ卩ェ対象物 1の表面 6に位置することになる。な お、撮像データ処理部 125は撮像データに基づいて、切断予定ライン 5を含む加工 対象物 1の表面 6の拡大画像データを演算する。この拡大画像データは全体制御部 127を介してモニタ 129に送られ、これによりモニタ 129に切断予定ライン 5付近の拡 大画像が表示される。
[0065] 全体制御部 127には予めステップ S103で決定された移動量データが入力されて おり、この移動量データがステージ制御部 115に送られる。ステージ制御部 115はこ の移動量データに基づいて、レーザ光 Lの集光点 Pが加工対象物 1の内部となる位 置に、 Z軸ステージ 113により加工対象物 1を Z軸方向に移動させる（S111)。
[0066] 続いて、レーザ光源 101はレーザ光 Lを発生させて、該レーザ光 Lを加工対象物 1 の表面 6の切断予定ライン 5に照射する。レーザ光 Lの集光点 Pはカ卩ェ対象物 1の内 部に位置しているので、改質領域は加工対象物 1の内部にのみ形成される。そして、 切断予定ライン 5に沿うように X軸ステージ 109や Y軸ステージ 111を移動させて、切 断予定ライン 5に沿うよう形成された改質領域で規定される切断予定ライン 5に沿った 切断予定部が加工対象物 1の内部に形成される（S113)。
[0067] 以上説明されたように、上記レーザ加工方法によれば、加工対象物 1を切断すべき 所望の切断予定ライン 5に沿った切断起点領域 8として、加工対象物 1の表面 6側か らレーザ光 Lを照射することにより、加工対象物 1の内部に、多光子吸収による改質 領域 7を形成することができる。そして、加工対象物 1の内部に形成された改質領域 7 の位置は、レーザ光 Lの集光点 Pを合わせる位置を調節することにより制御されてい る。したがって、加工対象物 1の内部に形成された改質領域 7で規定される切断起点 領域 8を起点として、加工対象物 1を比較的小さな力で割って切断することができる。
[0068] 次に、上述のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法、及び該製造方 法により製造された半導体チップ及び半導体薄膜チップの実施例について説明する 。なお、以下の実施例においては、半導体薄膜が形成される基板を Si基板とし、該 S i基板上に形成される半導体薄膜をダイヤモンド薄膜とする。
[0069] 図 16—図 21は、半導体チップ及び半導体薄膜チップの製造方法を説明するため の図である。まず、図 16中の（a)に示されたように、 Si基板 10が用意される。そして、 Si基板 10の表面 10aが研磨されることで、該表面 10aが平坦かつ滑らかな面に仕上 げられる。
[0070] 続いて、図 16中の（b)に示されたように、 Si基板 10の表面 10aに半導体薄膜を成 長させる際の種となるダイヤモンド粒 12aが埋め込まれる。まず、粒径が数 nm—数十 nmのダイヤモンド粉を、水槽 131内のイソプロピルアルコール 133中に分散させる。 そして、水槽 131内において Si基板 10の表面 10a及びその周辺に超音波 135が当 てられることにより、イソプロピルアルコール 133中のダイヤモンド粒 12aが表面 10a に埋め込まれる。なお、イソプロピルアルコール 133及びダイヤモンド粉の量を例示 すれば、それぞれ 1リットル及び 5カラットである。
[0071] 続いて、 Si基板 10の表面 10a上に、マイクロ波プラズマ CVD法によってダイヤモン ド薄膜 12が形成される。まず、図 17に示されたように、プラズマ CVD装置のチャンバ 137内に Si基板 10がセットされる。このとき、 Si基板は、表面 10a (すなわちダイヤモ ンド粒 12aが埋め込まれた面）が上向きにセットされる。そして、チャンバ 137内が減 圧され、マイクロ波（例えば周波数 2. 45GHz)が Si基板 10の表面 10a付近に照射さ れることによりプラズマ 139が発生する。このとき、チャンバ 137内に水素、メタン、及 び酸素などの反応ガス 135が導入されることにより、 Si基板 10の表面 10a上にダイヤ モンド薄膜 12が成長していく。なお、ダイヤモンド薄膜 12を p型半導体とする場合、 反応ガス 135として上記各気体に加えて水素希釈のジボランが導入される。こうして 、ダイヤモンド薄膜 12が所定の厚さに成長した後、チャンバ 137内の圧力が大気圧 に戻されて Si基板 10が取り出される。
[0072] 図 18中の（a)は、上記各工程によって形成された Si基板 10及びダイヤモンド薄膜 12を示す平面図である。また、図 18中の（b)は、図 18中の（a)に示された Si基板 10 及びダイヤモンド薄膜 12の IV— IV線に沿った断面図である。図 18中の（a)及び (b) を参照すると、 Si基板 10の表面 10a上にダイヤモンド薄膜 12が形成されている。そ して、 Si基板 10及びダイヤモンド薄膜 12は、この後の工程において、切断予定ライ ン 14に沿ってチップ状に切断される。この実施例においては、切断予定ライン 14は ダイヤモンド薄膜 12の表面上に格子状に想定されている。
[0073] 続いて、図 19中の（a)及び (b)に示されたように、 Si基板 10の内部に切断起点領 域 8aが形成される。まず、上記レーザカ卩ェ装置 100 (図 14参照）の載置台 107上に Si基板 10がセットされる。このとき、 Si基板 10は載置台 107に吸着により固定される 。また、 Si基板 10の研磨された表面 10aから Si基板 10内部へレーザ光 Lが照射され るように、 Si基板 10の表面 10aと集光用レンズ 105とは対向している。そして、 Si基板 10の傾きが水平に調整された後、 Si基板 10の内部に集光点 Pが合わされたレーザ 光 Lが照射される。このときのレーザ光 Lは、パルス波とする。また、このとき、 Si基板 1 0内部に集光点 Pが合わされたレーザ光 Lを照射しながら、 X軸ステージ 109 (または Y軸ステージ 111)により載置台 107が移動する。これにより、 Si基板 10内部におけ る集光点 Pが切断予定ライン 14に沿って移動 (スキャン)することになる。こうして、集 光点 Pにおいて改質領域が切断予定ライン 14に沿って形成される。切断起点領域 8 aはこれら形成された改質領域によって規定される領域である。なお、 Si基板 10の内 部に切断起点領域 8aを形成する際には、切断予定ライン 14に沿ってレーザ光 Lを 1 回だけスキャンしてもよいし、同一の切断予定ライン 14に沿ってレーザ光 Lを複数回 スキャンしてもよい。
[0074] 続いて、図 20中の（a)及び (b)に示されたように、ダイヤモンド薄膜 12の内部にも 切断起点領域 8bが形成される。すなわち、前の工程に引き続き、 Si基板 10をレーザ 加工装置 100の載置台 107にセットした状態で、ダイヤモンド薄膜 12の内部に集光 点 Pが合わされたレーザ光 Lが該ダイヤモンド薄膜 12に照射される。このときのレー ザ光 Lも、パルス波とする。ダイヤモンド薄膜 12内部に集光点 Pが合わされたレーザ 光 Lを照射しながら、 X軸ステージ 109 (または Y軸ステージ 111)により載置台 107が 移動する。これにより、ダイヤモンド薄膜 12内部における集光点 Pが切断予定ライン 1 4に沿って移動 (スキャン)することになる。こうして、集光点 Pにおいて改質領域が切 断予定ライン 14に沿って形成される。切断起点領域 8bはダイヤモンド薄膜 12の内 部に形成された改質領域により規定される領域である。なお、切断起点領域 8bは、 ダイヤモンド薄膜 12の厚さ方向における中央付近力もダイヤモンド薄膜 12の表面に 達するように形成される。また、半導体チップや半導体薄膜チップの製造方法におい ては、切断起点領域 8bを形成する工程を省略することも可能である。
[0075] なお、切断起点領域 8a、 8bが形成される際、レーザ光 Lは Si基板 10の裏面側から 入射されてもよい。この場合、 Si基板 10の裏面は研削されているのが好ましい。ある いは、切断起点領域 8aが形成される際、レーザ光 Lが Si基板 10の裏面側カゝら入射さ れる一方、切断起点領域 8bが形成される際、レーザ光 Lが Si基板 10の表面 10a側 力も入射される構成であってもよい。この場合、 Si基板 10の表面 10a及び裏面のうち 少なくとも 、ずれか一方が研削されて 、るのが好まし!/、。
[0076] 続いて、図 21中の（a)に示されたように、切断起点領域 8a及び 8bを起点として（切 断起点領域 8bの形成を省略した場合は、切断起点領域 8aを起点として) Si基板 10 及びダイヤモンド薄膜 12の厚さ方向に割れ 18を発生させる。割れ 18を発生させる方 法としては、熱や外力により Si基板 10内部に応力を発生させて割れ 18を発生させて もよいし、 Si基板 10及びダイヤモンド薄膜 12の厚さ方向における切断起点領域 8a 及び 8bの幅を比較的大きくして、自然に割れ 18を発生させてもよい。
[0077] 続いて、図 21中の（b)に示されたように、切断起点領域 8a及び 8bに沿って（すな わち、切断予定ライン 14に沿って) Si基板 10及びダイヤモンド薄膜 12を切断して分 離する。こうして、 Si基板 10上にダイヤモンド薄膜 12が形成された半導体薄膜チップ を含む半導体チップ 16が完成する。
[0078] 図 22は、上述の製造方法によって製造された半導体チップ 16 (半導体薄膜チップ であるダイヤモンド薄膜チップを含む)を示す斜視図である。上述の製造方法では、 切断予定ライン 14を格子状としたので、半導体チップ 16の平面形状は矩形状となつ ている。この半導体チップ 16は、 Si基板 10と、 Si基板 10上に形成されたダイヤモン ド薄膜 12 (半導体薄膜チップ)を備えている。半導体チップ 16は上述のレーザ加工 方法によって切断されて 、るため、 Si基板 10の側面及びダイヤモンド薄膜 12の側面 には、改質領域カゝらなる切断起点領域 8a及び 8bがそれぞれ露出して 、る。
[0079] 上述の半導体チップの製造方法、半導体チップ、及び半導体薄膜チップによれば 、レーザ光 Lが照射して Si基板 10及びダイヤモンド薄膜 12を切断するので、ダイヤ モンドブレードを用いて溝を形成する方法と比較してより短時間で Si基板 10及びダ ィャモンド薄膜 12の切断が可能になる。また、 Si基板 10及びダイヤモンド薄膜 12を 切断起点領域 8a及び 8bに沿って比較的小さな力で割って切断できるので、粉塵の 発生が極めて少なく抑えられ、洗浄工程も必要としない。また、 Si基板 10及びダイヤ モンド薄膜 12を切断起点領域 8a及び 8bに沿って比較的小さな力で割って切断でき るので、特許文献 1のようなブレードダイシングによる方法と比較して、切断面をより滑 らかに形成することができる。
[0080] 当該半導体チップの製造方法では、切断起点領域 8a及び 8bを形成する工程の際 に、 Si基板 10の内部に切断起点領域 8aを形成した後に、ダイヤモンド薄膜 12の内 部に切断起点領域 8bを形成することが好ましい。これによつて、切断面をより滑らか に形成することができる。
[0081] また、当該半導体チップの製造方法では、切断起点領域 8a及び 8bを形成するェ 程に先立って、 Si基板 10の表面 10aを研磨することにより該表面 10aを平滑かつ滑 面として、該表面 10a上にダイヤモンド薄膜 12を成長させている。また、切断起点領 域 8aが形成される際に、 Si基板 10の表面 10a側からレーザ光 Lが照射される。また、 これによつて、 Si基板 10の表面 10aにおけるレーザ光 Lの散乱が効果的に抑制され るので、 Si基板 10内部に改質領域 (溶融処理領域）が好適に形成され得る。
[0082] なお、当該半導体チップの製造方法、半導体チップ、及び半導体薄膜チップでは 、 Si基板 10上にダイヤモンドからなるダイヤモンド薄膜 12を成長させている力 ダイ ャモンド薄膜 12は、ダイヤモンドを主成分とする材料であれば他の物質が混ざって いてもよい。また、ダイヤモンド薄膜 12が形成される基板としては、 Si基板 10以外に も、例えばサファイア、 MgF、 UVガラス、及び合成石英など力もなる基板を用いるこ
2
とがでさる。
[0083] (変形例）
図 23は、上述の半導体チップの製造方法、半導体チップ、及び半導体薄膜チップ の変形例を示す断面図である。図 23には、ダイヤモンド薄膜 12の内部に形成される 切断起点領域 8b (図 20参照）に関する変形例である切断起点領域 8c— 8gが示され ている。切断起点領域 8cは、ダイヤモンド薄膜 12の厚さ方向における中央部分付近 に形成されており、ダイヤモンド薄膜 12の表面、及びダイヤモンド薄膜 12と Si基板 1 0との境界面には達していない。切断起点領域 8dは、ダイヤモンド薄膜 12の厚さ方 向における中央部分付近力もダイヤモンド薄膜 12と Si基板 10との境界面に達してい る。切断起点領域 8eは、ダイヤモンド薄膜 12の表面に達するとともに、ダイヤモンド 薄膜 12と Si基板 10との境界面に達している。切断起点領域 8fは、ダイヤモンド薄膜 12の厚さ方向における中央部分付近から Si基板 10の内部にわたって形成されて!ヽ る。切断起点領域 8gは、ダイヤモンド薄膜 12の表面から、 Si基板 10の内部にわたつ て形成されて 、る。切断起点領域がこの変形例における切断起点領域 8c— 8gのよう な形態であっても、 Si基板 10及びダイヤモンド薄膜 12を好適に切断することができ る。 [0084] 図 24中の (a)は、上述の製造方法により得られた半導体チップ及び半導体薄膜チ ップの第 1サンプルを示す写真である。この写真は、半導体チップ 16をダイヤモンド 薄膜 12側力も撮影したものである。また、図 24中の (b)は、図 24中の（a)における C 部分の拡大写真である。この第 1サンプルでは、レーザ加工方法において、レーザ光 Lのパルス幅を 50nsecとした。そして、レーザ光 Lを Si基板 10の表面 10a側から入射 させることで、 Si基板 10及びダイヤモンド薄膜 12の内部に切断起点領域 8a及び 8b がそれぞれ形成されている。その結果、図 24中の（a)及び (b)に示されたように、 Si 基板 10の切断面とダイヤモンド薄膜 12の切断面とが揃い、また、ダイヤモンド薄膜 1 2が Si基板 10から剥離することもなぐ切断面を滑らかに形成することができた。なお 、レーザ光 Lの強度、繰り返し周波数、及びステージ移動速度は、この第 1サンプル の数値に限られるものではなぐ基板及び半導体薄膜の種類や厚さ等を考慮して決 定されるとよい。
[0085] 図 25中の (a)は、上述の製造方法により得られた半導体チップ及び半導体薄膜チ ップの第 2サンプルを示す写真である。この写真は、図 24中の（a)と同様に、半導体 チップ 16をダイヤモンド薄膜 12側力も撮影したものである。また、図 25中の (b)は、 図 25中の（a)における D部分の拡大写真である。この第 2サンプルでは、 Si基板 10 内部に切断起点領域 8aが形成される際にレーザ光 Lを複数回スキャンし、ダイヤモ ンド薄膜 12内部の切断起点領域 8bの形成は省略されている。その結果、図 25中の (a)及び (b)に示されたように、 Si基板 10の切断面とダイヤモンド薄膜 12の切断面と が揃わない部分が僅かに存在し、ダイヤモンド薄膜 12が Si基板 10から剥離した部 分も僅か〖こ存在した力 概ね滑らかに切断面を形成することができた。しかしながら、 第 1サンプルと第 2サンプルとを比較すれば、ダイヤモンド薄膜 12に切断起点領域 8 bを形成することにより、ダイヤモンド薄膜 12をより好適に切断できることがわ力る。
[0086] 図 26中の (a)は、上述の製造方法により得られた半導体チップ及び半導体薄膜チ ップの第 3サンプルを示す写真である。この写真は、図 24中の（a)と同様に、半導体 チップ 16をダイヤモンド薄膜 12側力も撮影したものである。また、図 26中の（b)は、 図 26中の（a)における E部分の拡大写真である。この第 3サンプルでは、 Si基板 10 の裏面を研削して平坦かつ滑面とし、 Si基板 10の裏面側力もレーザ光 Lを入射させ ることで、 Si基板 10内部に切断起点領域 8aが形成されている。また、ダイヤモンド薄 膜 12の表面側からレーザ光 Lを入射させることで、ダイヤモンド薄膜 12内部に切断 起点領域 8bが形成されている。その結果、図 26中の（a)及び (b)に示されたように、 Si基板 10の切断面とダイヤモンド薄膜 12の切断面とが揃い、また、ダイヤモンド薄 膜 12が Si基板 10から剥離することもなぐ切断面を滑らかに形成することができた。 しかしながら、この第 3サンプルではレーザ光 Lが Si基板 10の表面側及び裏面側の 双方から照射されているので、表面側及び裏面側のどちらか一方からレーザ光しが 照射される場合と比較して作業時間が長くなつた。したがって、レーザ光 Lを照射す る際には、表面側及び裏面側のどちらか一方力も照射することが好ましい。
[0087] 図 27は、この発明に係る電子管の第 1実施例として、光電子増倍管の断面構造を 示す図である。図 27を参照すると、光電子増倍管 20は、半導体チップ 26を備えてい る。半導体チップ 26は、光 L1が入射する入射窓となる基板 24と、該基板 24上に形 成された光電面となるダイヤモンド薄膜 22 (半導体薄膜チップ)とを有して ヽる。半導 体チップ 26は、基板 24の材料が異なることを除いて、上述の半導体チップ 16と同様 の製造方法によって形成されている。この第 1実施例では、半導体チップ 26における 基板 24は例えば MgF力もなる。すなわち、光電面としてのダイヤモンドは波長が約
2
200nmより短い光に対して感度を有するので、波長が 120nm以下の紫外光を透過 する MgFを基板 24の材料とすることで、基板 24が入射窓として好適に機能する。
2
基板 24の材料としては、 MgF以外にも、ダイヤモンドの限界波長 200nmよりも短い
2
波長の光を透過する材料として、例えばサファイア、 UVガラス、合成石英などを用い ることができる。また、ダイヤモンド薄膜 22は、ダイヤモンドを主成分として含んでいれ ば他の物質を含んで!/、てもよ 、。
[0088] 光電子増倍管 20は、さらに、バルブ 21と、集束電極 23と、複数のダイノード 25と、 最終ダイノード 27と、陽極 29と、ステム 31とを備えている。バルブ 21は、例えば筒状 のガラス管によって構成され、入射窓 (基板 24)及びステム 31とともに光電子増倍管 20の内部を真空状態で密封するための容器である。半導体チップ 26は、バルブ 21 の一端において、基板 24が外側に位置し、ダイヤモンド薄膜 22が内側に位置するよ うに、 Ni製の固定枠 33に取り付けられている。この構成により、光電子増倍管 20に 入射した光 LIは、基板 24を通過し、ダイヤモンド薄膜 22に入射する。そして、ダイヤ モンド薄膜 22において光 L1の光量に応じた光電子 eが発生する。また、ステム 31は 、ガラスからなり、バルブ 21の他端においてバルブ 21に融着されている。ステム 31は 、光電子増倍管 20と外部配線とを電気的に接続するための複数のステムピン 31aを 有している。ステムピン 3 laは、集束電極 23、ダイノード 25、最終ダイノード 27、及び 陽極 29と電気的に接続されている。
[0089] 集束電極 23は、ダイヤモンド薄膜 22と所定の間隔をあけて対向するようにバルブ 2 1内部に設けられている。集束電極 23の中心部には開口 23aが設けられており、ダイ ャモンド薄膜 22において発生した光電子 eは、集束電極 23によって引き出されるとと もに集束され、開口 23aを通過する。複数のダイノード 25は、ダイヤモンド薄膜 22か ら出射された光電子を受けて二次電子を発生する、或いは他のダイノード 25から二 次電子を受けてさらに多くの二次電子を発生するための電子増倍手段である。複数 のダイノード 25は、曲面状を呈しており、ダイノード 25それぞれが出射した二次電子 を別のダイノード 25が受けるように、ダイノード 25の複数の段が繰り返して配置されて いる。また、最終ダイノード 27は、複数のダイノード 25によって増倍された二次電子 を最後に受け、これを増倍して陽極 29へ提供する。陽極 29は、最終ダイノード 27か らの二次電子をステムピン 31aを介して光電子増倍管 20の外部へ出力する。
[0090] この第 1実施例に係る光電子増倍管 20の製造方法は、以下のとおりである。上述 の半導体チップの製造方法と同様の方法を用いて、ダイヤモンド薄膜 22及び基板 2 4を有する半導体チップ 26が形成される。この半導体チップ 26は、ノ レブ 21内側の 固定枠 33に取り付けられる。集束電極 23、ダイノード 25用の金属板、最終ダイノード 27用の金属板、及び陽極 29がバルブ 21内側の所定位置に取り付けられ、これらと ステムピン 3 laとが電気的に接続される。ノ レブ 21とステム 31とが融着され、ステム 3 1に設けられた管を用いてバルブ 21内部が真空引きされる。その後、ステム 31に設 けられた管が排気台に取り付けられ、焼きだしが行われる。焼きだしが完了したら、ァ ルカリ金属がバルブ 21内部へ送られ、ダイノード 25用の金属板及び最終ダイノード 27用の金属板に定着する。こうして、ダイノード 25及び最終ダイノード 27が形成され る。このアルカリ金属の種類は、電子管の目的や用途に応じて適宜選択されるとよい 。また、ダイヤモンド薄膜 22は負の親和力を有するので光電面として機能するが、必 要であれば、再びアルカリ金属をバルブ 21内部へ送ることにより、ダイヤモンド薄膜 2 2の表面にアルカリ金属からなる光電面が形成されてもよい。最後に、バルブ 21に設 けられた管力排気台から切り取られ、光電子増倍管 20が完成する。
[0091] この第 1実施例に係る光電子増倍管 20は、入射した光 L1を光電子 eに変換する光 電面として、ダイヤモンドまたはダイヤモンドを主成分とする材料カゝらなり、上述の半 導体チップの製造方法と同様の方法によって製造されたダイヤモンド薄膜 22を備え ている。また、光電子増倍管 20は、ダイヤモンド薄膜 22を真空状態で密封するバル ブ 21、ステム 31、及び基板 24を備えている。これにより、切断面が滑らかに形成され た光電面を備えるとともに、製造時間を短縮できる電子管 (光電子増倍管)を提供す ることがでさる。
[0092] 図 28は、この発明による電子管の第 2実施例として、イメージ管の断面構造を示す 図である。図 28を参照すると、この第 2実施例に係るイメージ管 40は、半導体チップ 46を備えている。半導体チップ 46は、光像 L2が入射する入射窓となる基板 44と、該 基板 44上に形成された光電面となるダイヤモンド薄膜 42 (半導体薄膜チップ）とを有 している。半導体チップ 46は、基板 44の材料が異なることを除いて、上述の半導体 チップ 16と同様の製造方法によって形成されている。この第 2実施例では、基板 44 は例えばサファイア力もなる。基板 44の材料としては、これ以外にも、例えば MgF、
2
UVガラス、合成石英などを用いることができる。また、ダイヤモンド薄膜 42は、ダイヤ モンドを主成分として含んで 、れば他の物質を含んで 、てもよ！/、。
[0093] イメージ管 40は、さらに、セラミック側管 41と、マイクロチャンネルプレート（以下、 M CP) 43と、蛍光体 45と、ファイバォプテイクプレート（以下、 FOP) 47とを備えている。 セラミック側管 41は、入射窓（基板 44)及び FOP47とともにイメージ管 40の内部を真 空状態で密封するための容器である。半導体チップ 46は、セラミック側管 41の一端 において、基板 44が外側に位置し、ダイヤモンド薄膜 42が内側に位置するように、 固定枠 48に取り付けられている。この構成により、イメージ管 40に入射した光像 L2 は、基板 44を通過し、ダイヤモンド薄膜 42に入射する。そして、ダイヤモンド薄膜 42 において光像 L2に応じた光電子 elが発生する。また、 FOP47は、複数本のガラス ファイバが束状に融着されて形成されており、セラミック側管 41の他端においてセラミ ック側管 41に固定されている。また、 FOP47のダイヤモンド薄膜 42と対向する側の 面には蛍光体 45が設けられており、蛍光体 45とダイヤモンド薄膜 42との間には MC P43が配置されている。 MCP43は、ダイヤモンド薄膜 42において発生した光電子 e 1を増倍して、二次電子 e2を発生する。二次電子 e2が蛍光体 45に入射すると、蛍光 体 45は二次電子 e2に応じて発光する。すなわち、二次電子 e2が蛍光体 45に入射 することにより、蛍光体 45において、光像 L2と相似する光像 L3が発生することとなる 。なお、イメージ管 40は、蛍光体 45に代えて、電子打ち込み型 CCDやアバランシェ フォトダイオードなどを備えてもょ ヽ。
[0094] この第 2実施例に係るイメージ管 40の製造方法は、以下のとおりである。上述の半 導体チップの製造方法と同様の方法を用いて、ダイヤモンド薄膜 42及び基板 44を 有する半導体チップ 46が形成される。この半導体チップ 46は、セラミック側管 41内 側の固定枠 48に取り付けられる。 MCP43はセラミック側管 41内部の所定位置に固 定され、セラミック側管 41に設けられた電極に電気的に接続される。蛍光体 45が設 けられた FOP47はセラミック側管 41の端部に取り付けられる。こうして形成された、セ ラミック側管 41、基板 44、及び FOP47からなる容器は、 1. O X 10— 7torr以下の真空 チャンバ内に入れられ、内部の空気が排出される。この後、必要であれば、アルカリ 金属がダイヤモンド薄膜 42の表面へ送られ、アルカリ金属からなる光電面が形成さ れる。そして、真空チャンバ内において、基板 44とセラミック側管 41との境界が Inを 用いて密封され、冷却後、真空チャンバ内から取り出される。こうして、イメージ管 40 が完成する。
[0095] この第 2実施例に係るイメージ管 40は、入射した光像 L2を光電子 elに変換する光 電面として、ダイヤモンドまたはダイヤモンドを主成分とする材料カゝらなり、上述の半 導体チップの製造方法と同様の方法によって製造されたダイヤモンド薄膜 42 (半導 体薄膜チップ)を備えている。また、イメージ管 40は、ダイヤモンド薄膜 42を真空状 態で密封するセラミック側管 41、 FOP47、及び基板 44を備えている。これにより、切 断面が滑らかに形成された光電面を備えるとともに、製造時間を短縮できる電子管（ イメージ管)を提供することができる。 [0096] 図 29は、この発明による電子管の第 3実施例の断面構造を示す図である。図 29を 参照すると、この第 3実施例に係る電子管 50は、半導体チップ 56を備えている。半 導体チップ 56は、光 L1が入射する入射窓となる基板 54と、該基板 54上に形成され た光電面となるダイヤモンド薄膜 52 (半導体薄膜チップ)とを有して 、る。半導体チッ プ 56の製造方法及び材料は、上述の第 2実施例と同様である。
[0097] 電子管 50は、さらに、パッケージ 51と、陽極 53と、ステム 55とを備えている。ノッケ ージ 51は、入射窓（基板 54)及びステム 55とともに電子管 50の内部を真空状態で密 封するための容器である。この第 3実施例では、ノ¾ /ケージ 51は、例えば金属または ガラスからなり、 T08型といった形状である。半導体チップ 56は、パッケージ 51の一 端において、基板 54が外側に位置し、ダイヤモンド薄膜 52が内側に位置するように 、固定枠 57に取り付けられている。ステム 55は、パッケージ 51の他端に固定されて いる。陽極 53は、ダイヤモンド薄膜 52と対向するようにパッケージ 51の内部に取り付 けられており、ステム 55に設けられた複数のステムピン 55aのうちの一部のステムピン 55aに電気的に接続されている。この構成により、電子管 50に入射した光 L1は、基 板 54を通過し、ダイヤモンド薄膜 52に入射する。そして、ダイヤモンド薄膜 52におい て光 L1の光量に応じた光電子 eが発生する。光電子 eは、陽極 53へ移動し、ステム ピン 55aを介して電子管 50の外部へ取り出される。
[0098] この第 3実施例に係る電子管 50の製造方法は、以下のとおりである。上述の半導 体チップ 16と同様の製造方法を用いて、ダイヤモンド薄膜 52及び基板 54を有する 半導体チップ 56が形成される。この半導体チップ 56は、ノ ッケージ 51内側の固定枠 57に取り付けられる。陽極 53はパッケージ 51内部に固定され、ステムピン 55aと電 気的に接続される。ステム 55はノ ッケージ 51に固定される。こうして形成された、ノ ッ ケージ 51、基板 54、及びステム 55からなる容器は、 1. 0 X 10— 7torr以下の真空チヤ ンバ内に入れられ、内部の空気が排出される。この後、必要であれば、アルカリ金属 がダイヤモンド薄膜 52の表面へ送られ、アルカリ金属からなる光電面が形成される。 そして、真空チャンバ内又は大気中において、基板 54とパッケージ 51との境界が A1 又は Inを用いて密封され、冷却される。こうして、電子管 50が完成する。
[0099] この第 3実施例に係る電子管 50によれば、上記第 1及び第 2実施例と同様に、切断 面が滑らかに形成された光電面を備えるとともに、製造時間を短縮できる電子管を提 供することができる。なお、電子管 50は、上記第 2実施例に係るイメージ管 40と同様 に、ダイヤモンド薄膜 52と陽極 53との間に電子増倍手段として MCPを備えてもよい
[0100] 図 30は、この発明に係る電子管の第 4実施例の断面構造を示す図である。図 30を 参照すると、この第 4実施例に係る電子管 60は、半導体チップ 66を備えている。半 導体チップ 66は、基板 64と、該基板 64上に形成された光電面となるダイヤモンド薄 膜 62 (半伝 、薄膜チップ)とを有して 、る。半導体チップ 66の製造方法及び材料は、 上述の半導体チップ 16と同様である。
[0101] 電子管 60は、さらに、パッケージ 61と、入射窓 63と、ステム 65とを備えている。パッ ケージ 61は、入射窓 63及びステム 65とともに電子管 60の内部を真空状態で密封す るための容器である。この第 4実施例では、ノ ッケージ 61は、金属などの導電性材料 からなり、 T08型といった形状である。入射窓 63は、例えば MgF、合成石英、 UV
2
ガラス、サファイア等力もなり、ノ ッケージ 61の一端において、固定枠 67に取り付け られている。ステム 65は、金属などの導電性材料力もなり、ノ ッケージ 61の他端に固 定されている。チップ 66は、ダイヤモンド薄膜 62が入射窓 63と対向するようにパッケ ージ 61の内部に取り付けられており、ステム 65に設けられた複数のステムピン 65aの うちの一部のステムピン 65aに電気的に接続されている。複数のステムピン 65aのうち の他のステムピン 65aは、ステム 65を介してパッケージ 61に電気的に接続されてい る。この構成により、電子管 60に入射した光 L1は、入射窓 63を通過し、ダイヤモンド 薄膜 62に入射する。そして、ダイヤモンド薄膜 62において光 L1の光量に応じた光電 子 eが発生する。光電子 eは、ダイヤモンド薄膜 62において光 L1が入射した面から出 射し、ノ ッケージ 61へ移動する。光電子 eは、パッケージ 61からステム 65及びステム ピン 65aを介して電子管 60の外部へ取り出される。
[0102] この第 4実施例に係る電子管 60の製造方法は、以下のとおりである。上述の半導 体チップ 16と同様の製造方法を用いて、ダイヤモンド薄膜 62及び基板 64を有する 半導体チップ 66が形成される。この半導体チップ 66は、ノ ッケージ 61の内部に固定 されるとともに、ステムピン 65aに電気的に接続される。入射窓 63はパッケージ 61の 一端に設けられた固定枠 67に取り付けられ、ステム 65はパッケージ 61の他端に固 定される。こうして形成された、ノ ッケージ 61、入射窓 63、及びステム 65からなる容 器は真空チャンバ内に入れられ、内部の空気が排出される。この後、必要であれば、 アルカリ金属がダイヤモンド薄膜 62の表面へ送られ、アルカリ金属からなる光電面が 形成される。そして、真空チャンバ内又は大気中において、入射窓 63とパッケージ 6 1との境界が A1又は Inを用いて密封され、冷却される。こうして、電子管 60が完成す る。
[0103] この第 4実施例に係る電子管 60によれば、上述の第 1一第 3実施例と同様に、切断 面が滑らかに形成された光電面を備えるとともに、製造時間を短縮できる電子管を提 供することができる。
[0104] 図 31は、この発明に係る光検出素子の一実施例の断面構造を示す図である。図 3 1を参照すると、光検出素子 70は、半導体チップ 76を備えている。半導体チップ 76 は、基板 74と、該基板 74上に形成されたダイヤモンド薄膜 72 (半導体薄膜チップ)と を有している。この実施例では、ダイヤモンド薄膜 72は、入射した光 L1を検出する光 検出面として機能する。半導体チップ 76の製造方法及び材料は、上述の半導体チッ プ 16の製造方法と同様である。また、半導体チップ 76のダイヤモンド薄膜 72上には 、電極 77a及び 77bが設けられている。電極 77a及び 77bは、ダイヤモンド薄膜 72上 にお 、て互いに離れて設けられて!/、る。
[0105] 光検出素子 70は、ノ ッケージ 71と、入射窓 73と、ステム 75と、搭載台 81とをさらに 備えている。ノ ッケージ 71は、入射窓 73及びステム 75とともに光検出素子 70の内部 を真空状態で密封するための容器であり、この実施例では筒状を呈している。入射 窓 73は、例えば MgF、合成石英、 UVガラス、サファイア等力もなり、パッケージ 71
2
の一端において、固定枠 78に取り付けられている。ステム 75は、パッケージ 71の他 端に固定されている。ステム 75上には、チップ 76を搭載するための搭載台 81が載置 されている。搭載台 81は、例えば金属製である。チップ 76は、ダイヤモンド薄膜 72が 入射窓 73と対向するように搭載台 81上に載置されている。チップ 76に設けられた電 極 77a及び 77bは、それぞれワイヤ 79a及び 79bを介してステム 75に設けられたステ ムピン 75a及び 75bに電気的に接続されている。ステムピン 75a及び 75bは、例えば 図示しない電源回路に接続されており、ステムピン 75aと 75bとの間に所定のノィァ ス電圧が印加される。この構成により、光検出素子 70に入射した光 L1は、入射窓 73 を通過し、ダイヤモンド薄膜 72に入射する。そして、ダイヤモンド薄膜 72において光 L1の光量に応じたキャリアが発生する。このキャリアによって、電極 77aと 77bとの間 には、ダイヤモンド薄膜 72に入射した光 L1の光量に応じた電流が流れることとなる。
[0106] この実施例に係る光検出素子 70の製造方法は、以下のとおりである。まず、シリコ ンウェハ上にダイヤモンド薄膜が形成され、その後に該ダイヤモンド薄膜上に Ni膜、 Au膜が順に蒸着する。このとき、 Ni膜の厚さを例えば 50nm、 Au膜の厚さを例えば 300nmとするとよい。この Au膜上にレジストが塗布された後、周知のフォトリソグラフ ィ技術を用いて櫛型のパターンがレジストに形成される。そして、レジストパターンを 介して Au膜及び Ni膜に対しエッチングが行われる。 Au膜については、 I： KI :H O
2 2
= 1 : 2 : 10の割合で I及び KIを含む水溶液にシリコンウェハが浸された後、水洗いさ
2
れる。また、 Ni膜につ！/、ては、 HNO ： CH COOH：アセトン（CH COCH ) = 1 : 1 :
3 3 3 3
1の割合で HNO CH COOH、及びアセトンを混合した液体にシリコンウェハが浸さ
3、 3
れた後、水洗いされる。こうして、 Au膜及び Ni膜が櫛型のパターンに形成される。レ ジストはアセトンで除去され、シリコンウェハはアセトン及びメチルアルコールを用いて 洗浄、乾燥される。
[0107] こうして、ダイヤモンド薄膜、及び櫛型の Au膜、 Ni膜が表面に形成されたシリコンゥ ェハが得られる。このシリコンウェハを上述のレーザカ卩ェ方法を用いて所定の大きさ に切断することにより、半導体チップ 76が形成される。このとき、 Au膜及び Ni膜は切 断されて電極 77a及び 77bとなる。ステム 75上に載置された搭載台 81上には、半導 体チップ 76がはんだ等の接着剤を用いて固定され、ワイヤ 79a及び 79bにより電極 7 7a及び 77bとステムピン 75a及び 75bとが互いに接続される。そして、入射窓 73が取 り付けられたパッケージ 71とステム 75は、窒素雰囲気中あるいは 1. 0 X 10— 7torr以 下の真空中で互いに固定される。こうして、光検出素子 70が完成する。
[0108] この実施例に係る光検出素子 70は、入射した光 L1を検出する光検出面として、ダ ィャモンド又はダイヤモンドを主成分とする材料力 なり、上述のレーザ加工方法に よって製造されたダイヤモンド薄膜 72 (半導体薄膜チップ)を備えている。また、光検 出素子 70は、ダイヤモンド薄膜 72上に互いに離れて設けられた 2つの電極 77a及び 77bを備えている。これにより、切断面が滑らかに形成された光検出面を備えるととも に、製造時間を短縮できる光検出素子を提供することができる。なお、ダイヤモンド薄 膜 72上に設けられる電極の数は、 2つ以上であってもよ!/、。
[0109] この発明に係る半導体チップの製造方法、半導体チップ、半導体薄膜チップ、電 子管、及び光検出素子は、上述の各実施例に限られるものではなぐ様々な変形が 可能である。例えば、上述の各実施例においては、半導体薄膜としてダイヤモンド薄 膜が示されたが、半導体薄膜の材料としてはダイヤモンドに限らず、他の様々な半導 体を用いることができる。
産業上の利用可能性
[0110] この発明に係る半導体チップ等は、半導体薄膜を比較的短時間で切断でき、且つ 切断面を比較的滑らかに形成することができ、電子管、光検出素子等への適用が可 能である。

Claims

請求の範囲
[1] 基板と前記基板表面に設けられた半導体薄膜からなる半導体部材内に、切断予定 ラインに沿った切断起点領域を形成する工程であって、前記基板に対して前記基板 内部に集光点が合わされたレーザ光を前記切断予定ラインに沿って照射することに より、前記切断起点領域として前記基板内部に多光子吸収による改質領域を形成し ていく工程と、そして、
前記切断起点領域に沿って前記基板を切断することにより、前記半導体薄膜を切 断する工程を備えた半導体チップの製造方法。
[2] 基板と前記基板表面に設けられた半導体薄膜からなる半導体部材内に、切断予定 ラインに沿った切断起点領域を形成する工程であって、前記基板に対して前記基板 内部に集光点が合わされたレーザ光を前記切断予定ラインに沿って照射することに より、前記切断起点領域として前記基板内部に溶融処理領域を形成していく工程と、 そして、
前記切断起点領域に沿って前記基板を切断することにより、前記半導体薄膜を切 断する工程を備えた半導体チップの製造方法。
[3] 基板と前記基板表面に設けられた半導体薄膜からなる半導体部材内に、切断予定 ラインに沿った切断起点領域を形成する工程であって、前記基板に対して前記基板 内部に集光点が合わされたレーザ光を前記切断予定ラインに沿って照射するととも に前記半導体薄膜に対して前記半導体薄膜内部に集光点が合わされたレーザ光を 前記切断予定ラインに沿って照射することにより、前記切断起点領域として前記半導 体薄膜及び前記基板それぞれの内部に多光子吸収による改質領域を形成していく 工程と、そして、
前記切断起点領域に沿って前記半導体薄膜及び前記基板を共に切断する工程を 備えた半導体チップの製造方法。
[4] 基板と前記基板表面に設けられた半導体薄膜からなる半導体部材内に、切断予定 ラインに沿った切断起点領域を形成する工程であって、前記基板に対して前記基板 内部に集光点が合わされたレーザ光を前記切断予定ラインに沿って照射するととも に前記半導体薄膜に対して前記半導体薄膜内部に集光点が合わされたレーザ光を 前記切断ラインに沿って照射することにより、前記切断起点領域として前記半導体薄 膜及び前記基板それぞれの内部に溶融処理領域を形成していく工程と、そして、 前記切断起点領域に沿って前記半導体薄膜及び前記基板を共に切断する工程を 備えた半導体チップの製造方法。
[5] 請求項 3又は 4記載の半導体チップの製造方法にお 、て、
前記切断起点領域を形成する工程の際に、前記基板内部に前記切断起点領域が 形成された後に、前記半導体薄膜内部に前記切断起点領域が形成される。
[6] 請求項 1一 5のいずれか一項記載の半導体チップの製造方法において、
前記半導体薄膜は、ダイヤモンド及びダイヤモンドを主成分とする材料の 、ずれか からなる。
[7] 請求項 1一 6の 、ずれか一項記載の半導体チップの製造方法は、
前記切断起点領域を形成する工程に先だって行われる工程であって、前記基板の 前記表面を研磨し、そして前記表面上に半導体薄膜を成長させる工程をさらに備え 前記切断起点領域を形成する工程の際に、前記基板の前記表面側から前記レー ザ光が照射される。
[8] 基板の表面上に形成された半導体薄膜の一部であって、
前記基板に対して前記基板内部に集光点が合わされたレーザ光を切断予定ライン に沿って照射することにより形成された多光子吸収による改質領域により規定される 切断起点領域に沿って、前記基板とともに切断されている半導体薄膜チップ。
[9] 基板の表面上に形成された半導体薄膜の一部であって、
前記基板に対して前記基板内部に集光点が合わされたてレーザ光を切断予定ライ ンに沿って照射することにより形成された溶融処理領域で規定される切断起点領域 に沿って、前記基板とともに切断されている半導体薄膜チップ。
[10] 基板の表面上に形成された半導体薄膜の一部であって、
前記基板に対して前記基板内部に集光点が合わされたレーザ光を照射するととも に前記半導体薄膜に対して前記半導体薄膜内部に集光点が合わされたレーザ光を 照射することにより形成された多光子吸収による改質領域で規定される切断起点領 域に沿って、前記基板とともに切断されている半導体薄膜チップ。
[11] 基板の表面上に形成された半導体薄膜の一部であって、
前記基板に対して前記基板内部に集光点が合わされたレーザ光を照射するととも に前記半導体薄膜に対して前記半導体薄膜内部に集光点が合わされたレーザ光を 照射することにより形成された溶融処理領域で規定される切断起点領域に沿って、 前記基板とともに切断されている半導体薄膜チップ。
[12] 請求項 8— 11のいずれか一項記載の半導体薄膜チップにおいて、
前記半導体薄膜が形成される前記基板の前記表面は、平坦かつ滑らかな面である
[13] 請求項 8— 12のいずれか一項記載の半導体薄膜チップにおいて、
前記半導体薄膜は、ダイヤモンド及びダイヤモンドを主成分とする材料の 、ずれか からなる。
[14] 請求項 8— 13の 、ずれか一項記載の半導体薄膜チップと、
表面上に前記半導体薄膜チップが形成された前記基板の一部を備えた半導体チ ップ。
[15] 入射した光を光電子に変換する光電面として、請求項 8— 13のいずれか一項記載 の半導体薄膜チップと、そして、
前記半導体薄膜チップを真空状態で密封する容器を備えた電子管。
[16] 入射した光を検出する光検出面として、請求項 8— 13のいずれか一項記載の半導 体薄膜チップと、そして、
前記半導体薄膜チップ上に互いに離れた状態で設けられた少なくとも 2つの電極 を備えた光検出素子。
PCT/JP2004/013166 2003-09-11 2004-09-09 半導体チップの製造方法、半導体チップ、半導体薄膜チップ、電子管、及び光検素子 WO2005027213A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/571,594 US20070252154A1 (en) 2003-09-11 2004-09-09 Semiconductor Chip Manufacturing Method, Semiconductor Chip, Semiconductor Thin Film Chip, Electron Tube and Photo-Detecting Device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003-320121 2003-09-11
JP2003320121A JP2005086175A (ja) 2003-09-11 2003-09-11 半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜、半導体薄膜チップ、電子管、及び光検出素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005027213A1 true WO2005027213A1 (ja) 2005-03-24

Family

ID=34308596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2004/013166 WO2005027213A1 (ja) 2003-09-11 2004-09-09 半導体チップの製造方法、半導体チップ、半導体薄膜チップ、電子管、及び光検素子

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20070252154A1 (ja)
JP (1) JP2005086175A (ja)
TW (1) TW200520076A (ja)
WO (1) WO2005027213A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112518108A (zh) * 2020-12-21 2021-03-19 哈雷星激光科技有限公司 一种用于管材精准定位切割的光纤激光切割机
CN113752401A (zh) * 2020-06-05 2021-12-07 松山湖材料实验室 提高SiC晶圆平整度的方法

Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4659300B2 (ja) 2000-09-13 2011-03-30 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及び半導体チップの製造方法
TWI326626B (en) 2002-03-12 2010-07-01 Hamamatsu Photonics Kk Laser processing method
ES2285634T3 (es) 2002-03-12 2007-11-16 Hamamatsu Photonics K. K. Metodo para dividir un siustrato.
KR100749972B1 (ko) 2002-03-12 2007-08-16 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 가공 대상물 절단 방법
TWI520269B (zh) 2002-12-03 2016-02-01 Hamamatsu Photonics Kk Cutting method of semiconductor substrate
FR2852250B1 (fr) 2003-03-11 2009-07-24 Jean Luc Jouvin Fourreau de protection pour canule, un ensemble d'injection comportant un tel fourreau et aiguille equipee d'un tel fourreau
US8685838B2 (en) 2003-03-12 2014-04-01 Hamamatsu Photonics K.K. Laser beam machining method
KR101193723B1 (ko) * 2003-07-18 2012-10-22 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 반도체 기판, 반도체 기판의 절단방법 및 가공대상물의 절단방법
JP4563097B2 (ja) 2003-09-10 2010-10-13 浜松ホトニクス株式会社 半導体基板の切断方法
JP4509578B2 (ja) 2004-01-09 2010-07-21 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP4598407B2 (ja) 2004-01-09 2010-12-15 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP4601965B2 (ja) 2004-01-09 2010-12-22 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP5138219B2 (ja) 2004-03-30 2013-02-06 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
KR101190454B1 (ko) * 2004-08-06 2012-10-11 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 레이저 가공 장치
JP4630731B2 (ja) * 2005-05-30 2011-02-09 株式会社ディスコ ウエーハの分割方法
JP4762653B2 (ja) * 2005-09-16 2011-08-31 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP4907965B2 (ja) * 2005-11-25 2012-04-04 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
JP4655915B2 (ja) * 2005-12-15 2011-03-23 セイコーエプソン株式会社 層状基板の分割方法
JP4804911B2 (ja) * 2005-12-22 2011-11-02 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
JP4907984B2 (ja) 2005-12-27 2012-04-04 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及び半導体チップ
JP2007235008A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Denso Corp ウェハの分断方法およびチップ
JP2007237210A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Aisin Seiki Co Ltd レーザ加工法及び装置
JP4835927B2 (ja) * 2006-06-28 2011-12-14 アイシン精機株式会社 硬脆材料板体の分割加工方法
US7897487B2 (en) 2006-07-03 2011-03-01 Hamamatsu Photonics K.K. Laser processing method and chip
JP5183892B2 (ja) 2006-07-03 2013-04-17 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
WO2008035679A1 (fr) * 2006-09-19 2008-03-27 Hamamatsu Photonics K. K. Procédé de traitement au laser et appareil de traitement au laser
JP4954653B2 (ja) 2006-09-19 2012-06-20 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
JP5101073B2 (ja) * 2006-10-02 2012-12-19 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
JP4964554B2 (ja) * 2006-10-03 2012-07-04 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
JP5132911B2 (ja) * 2006-10-03 2013-01-30 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
WO2008041604A1 (fr) * 2006-10-04 2008-04-10 Hamamatsu Photonics K.K. Procédé de traitement laser
JP5336054B2 (ja) * 2007-07-18 2013-11-06 浜松ホトニクス株式会社 加工情報供給装置を備える加工情報供給システム
JP5449665B2 (ja) * 2007-10-30 2014-03-19 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
JP5134928B2 (ja) * 2007-11-30 2013-01-30 浜松ホトニクス株式会社 加工対象物研削方法
JP5054496B2 (ja) * 2007-11-30 2012-10-24 浜松ホトニクス株式会社 加工対象物切断方法
JP5692969B2 (ja) 2008-09-01 2015-04-01 浜松ホトニクス株式会社 収差補正方法、この収差補正方法を用いたレーザ加工方法、この収差補正方法を用いたレーザ照射方法、収差補正装置、及び、収差補正プログラム
JP5254761B2 (ja) 2008-11-28 2013-08-07 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
JP5241527B2 (ja) 2009-01-09 2013-07-17 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
JP5241525B2 (ja) 2009-01-09 2013-07-17 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
EP2394775B1 (en) 2009-02-09 2019-04-03 Hamamatsu Photonics K.K. Workpiece cutting method
US9035216B2 (en) 2009-04-07 2015-05-19 Hamamatsu Photonics K.K. Method and device for controlling interior fractures by controlling the laser pulse width
JP5491761B2 (ja) 2009-04-20 2014-05-14 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
JP5446631B2 (ja) * 2009-09-10 2014-03-19 アイシン精機株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP5653110B2 (ja) 2010-07-26 2015-01-14 浜松ホトニクス株式会社 チップの製造方法
US8722516B2 (en) 2010-09-28 2014-05-13 Hamamatsu Photonics K.K. Laser processing method and method for manufacturing light-emitting device
JP5480169B2 (ja) * 2011-01-13 2014-04-23 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
JP5886603B2 (ja) * 2011-11-11 2016-03-16 株式会社ディスコ 光デバイスウエーハの加工方法
JP5646549B2 (ja) * 2012-06-15 2014-12-24 三星ダイヤモンド工業株式会社 レーザー加工装置
JP5646550B2 (ja) * 2012-06-15 2014-12-24 三星ダイヤモンド工業株式会社 被加工物の加工方法、被加工物の分割方法およびレーザー加工装置
JP2015201585A (ja) * 2014-04-10 2015-11-12 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法
US10494713B2 (en) * 2015-04-16 2019-12-03 Ii-Vi Incorporated Method of forming an optically-finished thin diamond film, diamond substrate, or diamond window of high aspect ratio
US10809393B2 (en) * 2015-04-23 2020-10-20 Fermi Research Alliance, Llc Monocrystal-based microchannel plate image intensifier
US11869810B2 (en) 2017-04-20 2024-01-09 Siltectra Gmbh Method for reducing the thickness of solid-state layers provided with components
KR20210100895A (ko) * 2020-02-07 2021-08-18 주식회사 엘지에너지솔루션 레이저를 이용한 클리닝 단계를 포함하는 전극 제조방법, 상기 방법으로 제조된 전극 및 이를 포함하는 이차전지
JP2023007772A (ja) * 2021-07-02 2023-01-19 国立大学法人埼玉大学 ダイヤモンド基板製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002093751A (ja) * 2000-09-14 2002-03-29 Sumitomo Electric Ind Ltd ダイヤモンドウエハのチップ化方法
JP2002192367A (ja) * 2000-09-13 2002-07-10 Hamamatsu Photonics Kk レーザ加工方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6211488B1 (en) * 1998-12-01 2001-04-03 Accudyne Display And Semiconductor Systems, Inc. Method and apparatus for separating non-metallic substrates utilizing a laser initiated scribe
JP4251054B2 (ja) * 2003-10-01 2009-04-08 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002192367A (ja) * 2000-09-13 2002-07-10 Hamamatsu Photonics Kk レーザ加工方法
JP2002093751A (ja) * 2000-09-14 2002-03-29 Sumitomo Electric Ind Ltd ダイヤモンドウエハのチップ化方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113752401A (zh) * 2020-06-05 2021-12-07 松山湖材料实验室 提高SiC晶圆平整度的方法
CN113752401B (zh) * 2020-06-05 2024-02-02 东莞市中科汇珠半导体有限公司 提高SiC晶圆平整度的方法
CN112518108A (zh) * 2020-12-21 2021-03-19 哈雷星激光科技有限公司 一种用于管材精准定位切割的光纤激光切割机

Also Published As

Publication number Publication date
US20070252154A1 (en) 2007-11-01
JP2005086175A (ja) 2005-03-31
TW200520076A (en) 2005-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2005027213A1 (ja) 半導体チップの製造方法、半導体チップ、半導体薄膜チップ、電子管、及び光検素子
US10315403B2 (en) Method for cutting object to be processed
JP4908652B2 (ja) 切断起点領域が形成された基板
KR101721709B1 (ko) 가공 대상물 절단 방법
JP5554378B2 (ja) レーザ加工装置
JP4509573B2 (ja) 半導体基板、半導体チップ、及び半導体デバイスの製造方法
JP2008199019A (ja) 光学放出分光工程監視及び材料特性測定
JP2012206172A (ja) レーザ加工装置
JP5322418B2 (ja) レーザ加工方法及びレーザ加工装置
WO2008035679A1 (fr) Procédé de traitement au laser et appareil de traitement au laser
JP2003338468A (ja) 発光素子の製造方法、発光ダイオード、及び半導体レーザ素子
JP3292294B2 (ja) レーザを用いたマーキング方法及びマーキング装置
JP2006074025A (ja) レーザ加工方法
JP2003338636A (ja) 発光素子の製造方法、発光ダイオード、及び半導体レーザ素子
KR101181719B1 (ko) 펨토초 레이저에 의해 나노 보이드 어레이 형성을 통한 절단방법
JP2005294325A (ja) 基板製造方法及び基板製造装置
JPH10258383A (ja) 線状レーザビーム光学系
JP2005294656A (ja) 基板製造方法及び基板製造装置
JPH1052780A (ja) レーザ加工装置
JP3485136B2 (ja) ウエハの製法およびそれに用いる装置
JP4800729B2 (ja) 基板加工方法及び発光素子の製造方法
Ito et al. Nonlinear micro-processing of silicon by ultrafast fiber laser at 1552 nm
JP2002340804A (ja) マークの観察方法及び観察装置
Zhang et al. Nanoprocessing of glass and PMMA by means of near-infrared sub-15 femtosecond laser pulses
TWM642722U (zh) 一種雷射應用處理系統

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GM HR HU ID IL IN IS KE KG KP KR LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC YU ZA ZM

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG MD RU TJ TM AT BE BG CH CY DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10571594

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10571594

Country of ref document: US