(57)【要約】      （修正有）【課題】強度が増加されたダイを得るウェーハダイシング方法およびダイを提供する。【解決手段】複数のダイ領域ＤＲとダイ領域の間の１つのスクライブ領域ＳＲとを含むウェーハＷにおいて、スクライブ領域に対して、第１のエッチング処理で試験構造ＴＧの一部を除去するステップと、第２のエッチング処理で誘電体層１０２の一部を除去するステップと、を有する第１の除去処理を実行する。そののちに、互いに分離されたダイを形成するために、スクライブ領域における基板１００を除去する第２の除去処理を実行する。【選択図】図２Ａ
2020202336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハダイシング方法であって、
ウェーハであって、該ウェーハは、複数のダイ領域と、該複数のダイ領域の間の１つのスクライブ領域とを備え、該スクライブ領域は、基板と、誘電体層と、前記基板上の試験構造とを有し、該試験構造は前記誘電体中に配置されている、ウェーハを用意するステップと、
第１の除去処理を実行して、前記試験構造および該試験構造の周囲の前記誘電体層を除去して前記基板を露出するステップであって、前記第１の除去処理は、複数のエッチングサイクルを実行するステップを含み、前記複数のエッチングサイクルの各々は、
第１のエッチング処理を実行して前記試験構造の一部を除去するステップと、
第２のエッチング処理を実行して前記誘電体層の一部を除去するステップとを有する、ステップと、
第２の除去処理を実行して、前記スクライブ領域における前記基板を除去して、互いに分離された複数のダイを形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１のエッチング処理の間、第１の硬質スキン層が前記誘電体層上に形成され、前記第１の硬質スキン層は、前記第１のエッチング処理の副生成物を備え、前記第１の硬質スキン層は、前記第２のエッチング処理によって除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２のエッチング処理の間、第２の硬質スキン層が前記試験構造上に形成され、前記第２の硬質スキン層は、前記第２のエッチング処理の副生成物を備え、前記第２の硬質スキン層は、前記第１のエッチング処理によって除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数のエッチングサイクルの各々における前記第１のエッチング処理の時間は５０秒未満であり、前記複数のエッチングサイクルの各々における前記第２のエッチング処理の時間は５０秒未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記試験構造は、交互に積層されたビアおよび金属線の複数層を備え、前記ビアおよび前記金属線の層の数は、前記エッチングサイクルの回数よりも少ない、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のエッチング処理および前記第２のエッチング処理は、それぞれプラズマドライエッチング、ウェットエッチングまたはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のエッチング処理は、塩素含有プラズマを用いて前記試験構造を除去し、前記第２のエッチング処理は、フッ素含有プラズマを用いて前記誘電体層を除去する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の除去処理の前に、パターン化マスク層を前記ウェーハの前記ダイ領域および一部の前記スクライブ領域の上に形成するステップであって、前記パターン化マスク層は開口を有する、ステップと、
前記スクライブ領域の別の部分を露出するステップであって、前記第１の除去処理および前記第２の除去処理が、前記パターン化マスク層をマスクとして用いて実行される、ステップと、
前記第２の除去処理を実行した後に、前記パターン化マスク層を除去するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記パターン化マスク層を形成するステップの後、かつ前記第１の除去処理を実行するステップの前に、前記試験構造および前記誘電体層の上の保護層を除去して前記試験構造の上面および前記誘電体層の上面を露出するステップをさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
除去されたスクライブ領域は、１０μｍ〜６０μｍまたは１０μｍ〜７０μｍの範囲にある幅を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１のウェーハダイシング方法を用いて前記ウェーハから切断されたダイであって、前記ダイの側壁が平坦な表面を有することを特徴とするダイ。
【請求項１２】
前記ダイの前記側壁が２μｍ未満の表面粗さを有する、請求項１１に記載のダイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、ウェーハダイシング方法およびダイに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェーハの製造が完了した後、ダイシング技術を用いて、ウェーハをスクライブ線に沿って複数の個別のダイに切断する。現在のウェーハのダイシング技術は、例えばブレードを用いたダイシングなどのメカニカルダイシング、レーザダイシング、プラズマダイシングなどを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半導体デバイスの限界寸法の縮小化とともに、単一のウェーハ上により多くのダイを形成することができ、それによりスクライブ線の幅がより小さくなり、スクライブ線の経路長も増加する。レーザダイシングまたはメカニカルダイシングを用いてウェーハを切断する場合、レーザビームおよびダイシングツール自体がある幅を有しているため、スクライブ線の幅が小さい時、スクライブ線に隣接するダイ領域が破損され得る。換言すれば、レーザダイシングまたはメカニカルダイシングを用いて、小さな寸法のスクライブ線を有するウェーハを切断するのは困難である。一方、レーザダイシングまたはメカニカルダイシングを用いてウェーハを切断するのに必要な時間は、スクライブ線の経路長が増加するにつれて著しく延び、ウェーハダイシングのコストが増加する。
【０００４】
また、ウェーハがメカニカルダイシングによって切断される時、ダイシングツールによって生成されるメカニカルストレスに起因するウェーハの欠けまたは割れの問題があり得、これはダイに破損を引き起こし得る。ウェーハがレーザダイシングによって切断される時、レーザの熱影響がダイ領域に転送され、ダイに悪影響を及ぼす。さらに、レーザダイシングおよびメカニカルダイシングの後、ダイの側壁は、大抵粗い表面を有する。
【０００５】
図１Ａは、ブレードを用いてウェーハがダイシングされた後のダイの上面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示している。図１Ｂは、レーザダイシング後のダイの表面のＳＥＭ像を示している。図１Ｃは、メカニカルまたはレーザダイシング後のダイＤの側壁の模式断面図を示している。
【０００６】
図１Ａ〜１Ｃを参照すると、ダイＤの側壁ＳＷは、メカニカルまたはレーザダイシングの後に、不均一かつ粗い表面を有している。このような粗い側壁ＳＷは、応力が容易に集中する点（点ＷＰなど）を有し、ダイＤが応力に晒されると、応力は容易に点ＷＰに集中し、ダイＤは点ＷＰから容易に割れる。点ＷＰは、弱点ＷＰとも参照され得る。
【０００７】
メカニカルおよびレーザダイシングに比べて、プラズマダイシングは小さな寸法のスクライブ線を有するウェーハをダイシングできるだけでなく、ダイシングに必要な時間を低減することもできる。一方、ダイの側壁は、プラズマダイシングの間に平坦な表面を有し、ダイの強度を増加させ得る。しかしながら、スクライブ線は、試験素子の金属特徴および絶縁または誘電体特徴の複雑な多層構造を含むため、如何にしてプラズマダイシングを用いて試験素子の複雑な構造を除去するかは、現在もなお解決する必要のある問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、ウェーハダイシング方法およびその方法を用いて形成されたダイを提供する。本方法は、複数のエッチングサイクルを採用してスクライブ領域における複雑な試験構造を除去し、得られたダイは平坦な側壁を有することができる。
【０００９】
本開示の実施形態は、以下の処理を含むウェーハの切断方法を提供する。ウェーハが用意され、該ウェーハは、複数のダイ領域と、該複数のダイ領域の間の１つのスクライブ領域とを含む。スクライブ領域は、基板と、誘電体層と前記基板上の試験構造とを有し、前記試験構造は、前記誘電体層中に配置されている。上記基板を露出するために、第１の除去プロセスが実行され、試験構造および該試験構造の周囲の誘電体層を除去する。第１の除去プロセスは、複数のエッチングサイクルを実行するステップを含み、各エッチングサイクルは、第１のエッチングプロセスを実行して、上記試験構造の一部を除去するステップと、第２のエッチングプロセスを実行して、上記誘電体層の一部を除去するステップとを有する。互いに分離された複数のダイを形成するために、第２の除去プロセスが実行され、上記スクライブ領域における基板を除去する。
【００１０】
本開示の実施形態は、上述したウェーハダイシング方法を用いてウェーハから切断されたダイを提供し、前記ダイの側壁は平坦な表面を有する。
【発明の効果】
【００１１】
上述のように、本開示は第１のエッチング処理および第２のエッチング処理の複数のエッチングサイクルを実行することによって、スクライブ領域における複雑な試験構造を除去し、その結果、ウェーハから切断されたダイは平坦な表面を有する。こうして、割れを避けるために、ダイの強度が増加され、ダイは、より強い応力に耐えることができる。
【００１２】
上記特徴および本開示の利点をより分かりやすくするために、以下、図面を伴う幾つかの実施形態について詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】１Ａは、従来のメカニカルダイシング法によってウェーハから切断されたダイの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示しており、１Ｂは、従来のレーザダイシング法によってウェーハから切断されたダイのＳＥＭ像を示しており、１Ｃは、従来のメカニカルまたはレーザダイシング法によってウェーハから切断されたダイの模式断面図を示している。
【図２Ａ】本開示の幾つかの実施形態によるウェーハダイシング方法を示す模式断面図である。
【図２Ｂ】本開示の幾つかの実施形態によるウェーハダイシング方法を示す模式断面図である。
【図２Ｃ】本開示の幾つかの実施形態によるウェーハダイシング方法を示す模式断面図である。
【図２Ｄ】本開示の幾つかの実施形態によるウェーハダイシング方法を示す模式断面図である。
【図２Ｅ】本開示の幾つかの実施形態によるウェーハダイシング方法を示す模式断面図である。
【図２Ｆ】本開示の幾つかの実施形態によるウェーハダイシング方法を示す模式断面図である。
【図３】３Ａ〜３Ｆは、本開示の幾つかの実施形態による、ウェーハダイシング中にスクライブ線における試験素子および誘電体層を除去する方法を示している。
【図４】本開示の幾つかの実施形態による、ウェーハから切断されたダイのＳＥＭ像を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施形態の図面を参照して、本発明をより完全に説明する。しかしながら、本発明は、様々な異なる形態で実施することができ、ここで説明する実施形態に限定されるべきではない。図面における層および領域の厚みは、明確性のために誇張され得る。同一または類似の構成要素の符号は、同一または類似の構成要素を示している。従って、そのさらなる説明は、以降提供されない。
【００１５】
図２Ａ〜２Ｆは、本開示の幾つかの実施形態によるウェーハダイシング方法を示す模式断面図である。図３Ａ〜３Ｆは、本開示の幾つかの実施形態による、ウェーハダイシング中のスクライブ線における試験素子および誘電体層を除去する方法を示す拡大模式図である。
【００１６】
図２Ａを参照すると、ウェーハＷが用意されている。ウェーハＷは、基板１００を含む。基板１００は、ドープシリコン基板、アンドープシリコン基板、またはシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板のような半導体基板である。ドープシリコン基板のドーパントは、Ｐ型ドーパント、Ｎ型ドーパントまたはそれらの組み合わせとすることができる。一層または複数層の誘電体層１０２が基板１００上に形成されている。一実施形態において、複数層の誘電体層１０２が基板１００の上方に積層されており、それぞれの誘電体層１０２の厚みは、同一または異なっていてよい。誘電体層１０２の材料は、酸化シリコン、窒化シリコンまたはそれらの組み合わせを含むことができる。
【００１７】
一実施形態において、スクライブ領域ＳＲの幅は、例えば、５０μｍ〜８０μｍまたは６０μｍ〜８０μｍである。一実施形態において、基板１００および誘電体層１０２は、ダイ領域ＤＲからスクライブ領域ＳＲまで延在している。
【００１８】
一実施形態において、ウェーハＷは、ダイ領域ＤＲの基板１００の上および／または中に、集積回路素子、配線構造およびシールリングＳＬを含むことができる。簡潔にするために、集積回路素子および配線構造は、具体的には示されていない。例えば、ダイ領域ＤＲは、能動素子、受動素子またはそれらの組み合わせを含むことができる。能動素子は、例えば、トランジスタやダイオードなど、またはそれらの組み合わせを含む。受動素子は、例えば、キャパシタ、インダクタ、レジスタなど、またはそれらの組み合わせを含む。配線構造は、誘電体層１０２中に複数の導電性特徴を含む。導電性特徴は、例えば、互いに電気的に接続された、複数層の導電線、および導電ビアまたはプラグを含む。配線構造は、機能回路を形成するために、異なる集積回路素子に電気的に接続されている。一実施形態において、配線構造は、銅、アルミニウム、タングステン、それらの合金、またはそれらの組み合わせを含む。
【００１９】
シールリングＳＬは、シールリングＳＬ内のダイ領域ＤＲ中の集積回路素子および配線構造などを保護するために、誘電体層１０２中に形成されており、ダイ領域ＤＲの端部かつスクライブ領域Ｓに隣接して位置している。
【００２０】
一実施形態において、シールリングＳＬは、底部から頂部まで交互に積層された複数層のビアおよび金属線を含む。例えば、シールリングＳＬは、ビアＶ１’および金属線Ｍ１’、ビアＶ２’および金属線Ｍ２’、ビアＶ３’および金属線Ｍ３’を含むが、本開示はそれに限定されない。シールリングＳＬにおけるビアおよび金属線の層の数は、製品設計および要求に従って調整することができる。一実施形態において、シールリングＳＬの材料は、銅、アルミニウム、タングステン、それらの合金、またはそれらの組み合わせを含む。
【００２１】
一実施形態において、ウェーハ試験用の試験素子グループ（ＴＥＧ）ＴＧがスクライブ領域ＳＲにおいて基板１００上に配置されている。試験素子グループＴＧは、試験構造ＴＧとしても参照され得る。試験構造ＴＧは誘電体層１０２中に位置しており、誘電体層１０２によってシールリングＳＬから離間されている。一実施形態において、試験構造ＴＧとシールリングＳＬとの間隔は、約５μｍである。
【００２２】
一実施形態において、試験構造ＴＧは、基板１００上に交互に積層され、互いに電気的に接続された複数のビアおよび金属線を含む。例えば、試験構造ＴＧは、底部から頂部まで、ビアＶ１および金属線Ｍ１、ビアＶ２および金属線Ｍ２、ビアＶ３および金属線Ｍ３を誘電体層１０２中に含むことができる。一実施形態において、金属線Ｍ３は、試験構造ＴＧの頂部の金属特徴であり、金属線Ｍ３の上面は、スクライブ領域ＳＲにおける誘電体層１０２の上面と実質的に同じ高さにすることができるが、本開示はそれに限定されない。なお、図面に示された試験構造ＴＧにおけるビアおよび金属線の層の数は、単に説明のためであり、本開示はそれに限定されない。試験構造ＴＧに含まれるビアおよび金属線の層の数は、試験の目的に応じて調整することができる。一実施形態において、試験構造ＴＧの材料は、銅、アルミニウム、タングステン、それらの合金またはそれらの組み合わせを含む。
【００２３】
一実施形態において、試験構造ＴＧおよびシールリングＳＬは、ダイ領域ＤＲにおける配線構造と同時に形成して、配線構造から電気的に絶縁することができる。換言すれば、シールリングＳＬおよび試験構造ＴＧは、電気的に浮遊している。
【００２４】
図２Ａをさらに参照すると、一実施形態において、ウェーハＷは、誘電体層１０２上に保護層１０４をさらに含む。保護層１０４は、ダイ領域ＤＲからスクライブ領域ＳＲまで延在しており、誘電体層１０２の上面、シールリングＳＬの上面、および試験構造ＴＧの少なくとも一部の上面を被覆している。試験構造ＴＧの金属線Ｍ３の上面の一部は、保護層１０４によって露出されている。金属線Ｍ３の露出上面は、例えば、ウェーハＷの電気的試験のために用いることができる。保護層１０４の材料は、誘電体層１０２の材料と同一または異なっていてよい。例えば、保護層１０４の材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
【００２５】
図２Ａをさらに参照すると、開口ＯＰを有するパターン化マスク層１０８が基板１００上に形成されている。パターン化マスク１０８は、例えば、パターン化フォトレジスト層である。一実施形態において、パターン化マスク層１０８は、ダイ領域ＤＲおよびダイ領域ＤＲに隣接するスクライブ領域ＳＲの一部を被覆する。開口ＯＰは、試験構造ＴＧの直上にあり、保護層１０４およびスクライブ領域ＳＲにおける金属線Ｍ３の一部を露出する。一実施形態において、開口ＯＰの幅は、試験構造ＴＧの幅よりも僅かに小さく、または同一に、あるいは大きくすることができる。例えば、開口ＯＰは、１０μｍ〜６０μｍ、または１０μｍ〜７０μｍの範囲の幅を有する。
【００２６】
図２Ａ〜２Ｆを参照すると、ウェーハＷ中の複数のダイを分離するために、パターン化マスク１０８をマスクとして用いてウェーハＷに分離プロセス（またはダイシングプロセスとして参照する）を実行する。一実施形態において、分離プロセスは、ドライエッチング、ウェットエッチングまたはそれらの組み合わせなどのエッチングプロセスを含む。分離プロセスがプラズマエッチングを採用する幾つかの実施形態において、分離プロセスは、プラズマダイシングプロセスとしても参照され得る。
【００２７】
図２Ａ〜２Ｂを参照すると、金属線Ｍ３上に位置する保護層１０４の少なくとも一部を除去して金属線Ｍ３の上面および／または側壁を露出するために、パターン化マスク１０８をマスクとして用いてエッチングプロセスが実行される。一実施形態において、エッチング処理は、保護層１０４のみを除去して金属線Ｍ３の上面および誘電体層１０２の上面を露出し、金属線Ｍ３および誘電体層１０２の露出上面は、互いに平坦にすることができるが、本発明はそれに限定されない。別の実施形態において、エッチング処理は、保護層１０４および一部の誘電体層１０２を除去して、金属線Ｍ３の上面および側壁を露出し、エッチング処理後に、残った誘電体層１０２の上面を、金属線Ｍ３の上面よりも低くすることができる。
【００２８】
図２Ｂ〜２Ｄを参照すると、次いで第１の除去処理を実行して、試験構造ＴＧおよびその周囲の誘電体層１０２を除去する。第１の除去処理は、複数のエッチングサイクルを実行するステップを含むことができる。各エッチングサイクルは、急速に切り替えられる第１のエッチング処理および第２のエッチング処理を含むことができ、第１のエッチング処理を実行して試験構造ＴＧをエッチングし、第２のエッチング処理を実行して誘電体層１０２をエッチングする。以下、プラズマエッチングを例として、詳細を説明する。
【００２９】
図２Ｂおよび２Ｃは、金属線Ｍ３および該金属線Ｍ３を囲む誘電体層１０２の除去を示している。図３Ａ〜３Ｆは、金属線Ｍ３および誘電体層１０２の除去方法を示す拡大模式図である。簡潔にするために、図３Ａ〜３Ｆにおいて、ウェーハＷ中の全ての構成要素が具体的に示されているわけではない。
【００３０】
図２Ｂ〜２Ｃ、３Ａ〜３Ｂを参照すると、一実施形態において、金属線Ｍ３は初期厚みＴ１を有し、誘電体層１０２は初期厚みＴ１０を有している。図２Ａおよび３Ａにおいて、金属線Ｍ３の上面は、誘電体層１０２の上面と同じ高さにあるように示されているが、本開示はそれに限定されない。別の実施形態において、誘電体層１０２の上面は、金属線Ｍ３の上面よりも低くてもよい。
【００３１】
第１のエッチング処理は、パターン化マスク１０８をマスクとして用いて金属線Ｍ３に実行する。一実施形態において、金属線Ｍ３の一部を除去するために、第１のエッチング処理は、プラズマＡをパターン化マスク層１０８によって露出したスクライブ領域ＳＲに供給することによって実行する。プラズマＡは、誘電体層１０２に対する金属線Ｍ３の高いエッチング選択比を有する。一実施形態において、プラズマＡは、例えば、Ｃｌ２またはＢＣｌ３のような塩素含有ガスによって生成された塩素含有プラズマである。
【００３２】
図３Ａ〜３Ｂをさらに参照すると、一実施形態において、プラズマＡの導入時間、つまり、第１のエッチング処理の時間は、例えば、２０秒未満、３０秒未満または５０秒未満であり、金属線Ｍ３は、厚みＴＲ１だけ除去される。一実施形態において、金属線Ｍ３の除去厚みＴＲ１は、金属線Ｍ３の初期厚みＴ１よりも小さく、残された金属線Ｍ３は、厚みＴ２を有する。
【００３３】
図３Ｂを参照すると、一実施形態において、プラズマＡを用いた金属線Ｍ３のエッチング中、誘電体層１０２もプラズマＡに晒され、誘電体層１０２の表面上に硬質スキン層１１０が形成され得る。硬質スキン層１１０は、プラズマＡおよび誘電体層１０２の反応によって生成されたポリマー生成物、および金属線Ｍ３のエッチングの副生成物を含み得る。少量の硬質スキン層１１０は、続く誘電体層１０２のエッチング処理において容易に除去することができる。しかしながら、プラズマＡの導入時間、すなわち第１のエッチング処理の時間が増加するにつれて、硬質スキン層の寸法および除去の困難性も増加する。硬質スキン層を首尾よく除去できない場合、続くエッチング処理を妨害し、処理の困難性を増加させる。従って、プラズマＡの導入時間を適正範囲（例えば、上述の時間範囲）に制御し、誘電体層１０２上に生成される硬質スキン層１１０を、続くエッチング処理において、エッチング処理の進行を妨げることなく首尾よく除去できるようにする必要がある。なお、プラズマＡの適正な導入時間範囲は、金属線Ｍ３および誘電体層１０２の材料に関連する。
【００３４】
図３Ｂ〜３Ｃを参照すると、第１のエッチング処理を停止し、誘電体層１０２に第２のエッチングプロセスを実行する。例えば、第２のエッチング処理を実行して誘電体層１０２を除去するために、プラズマＡを生成するエッチングガスの導入を停止し、プラズマＢを生成する別のエッチングガスを導入する。プラズマＢは、金属線Ｍ３に対する誘電体層１０２の高いエッチング選択比を有する。一実施形態において、プラズマＢは、例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３またはＳＦ６などのフッ素含有ガスによって生成されるフッ素含有プラズマである。
【００３５】
図３Ｃおよび３Ｄを参照すると、一実施形態において、第２のエッチング処理は、まず誘電体層１０２の表面を覆う硬質スキン層１１０を除去し、次いで誘電体層１０２の一部を除去する。誘電体層１０２は、初期厚みＴ１０よりも小さい厚みＴ１１だけ除去され、残された誘電体層１０２は、厚みＴ１２を有する。本開示の実施形態において、第１のエッチング処理におけるプラズマＡの導入時間は、適正範囲内に制御され、第２のエッチング処理において、プラズマＢによって、エッチングプロセスの進行を妨げることなく硬質スキン層１１０を容易に除去できるようにする。
【００３６】
図３Ｄを参照すると、一実施形態において、プラズマＢを用いた誘電体層１０２のエッチング中、金属線Ｍ３もプラズマＢに晒され、硬質スキン層１１２が金属線Ｍ３の表面上に形成され得る。硬質スキン層１１２は、プラズマＢおよび金属線Ｍ３の反応生成物、並びに第２のエッチング処理のエッチングの副生成物を含み得る。少量の硬質スキン層１１２は、続く金属線Ｍ３の第１のエッチング処理において容易に除去することができる。しかしながら、プラズマＢの導入時間、すなわち第２のエッチング処理の時間が増加するにつれて、硬質スキン層１１２の寸法および除去の困難性も増加する。硬質スキン層１１２を首尾よく除去できない場合、続くエッチング処理を妨げ、処理の困難性を増加させる。従って、プラズマＢの導入時間を適正範囲（例えば、上述の時間範囲）に制御し、金属線Ｍ３上に生成される硬質スキン層１１２を、続くエッチング処理において、エッチング処理の進行を妨げることなく、首尾よく除去できるようにする必要がある。一実施形態において、プラズマＢの導入時間、すなわち、第２のエッチング処理の時間の適正範囲は、２０秒未満、３０秒未満または５０秒未満である。
【００３７】
一実施形態において、図３Ａ〜３Ｂに示された第１のエッチング処理および図３Ｃ〜３Ｄに示された第２のエッチング処理は、１つのエッチングサイクルとして参照される。エッチングサイクルは、エッチングガスを急速に切り替えることによって、試験構造（金属線ＭＧなど）ＴＢへの第１のエッチング処理、および誘電体層１０２への第２のエッチング処理を交互に実行する。図３Ａ〜３Ｄは第１のエッチングサイクルを示している。図３Ｅ〜３Ｆは、次のエッチングサイクル、すなわち、第２のエッチングサイクルを示している。
【００３８】
図３Ｄ〜３Ｅを参照すると、プラズマＢの導入を停止し、プラズマＡを導入して、金属線Ｍ３に第１のエッチング処理を実行する。第２のエッチングサイクルにおいて、第１のエッチング処理は、まず硬質スキン層１１２を除去し、次に金属線Ｍ３の一部を除去する。図２Ｂに示した場合と同様に、このサイクルにおける第１のエッチング処理も、誘電体層１０２上に硬質スキン層１１０を生成する。一実施形態において、このエッチングサイクルにおけるプラズマＡの導入時間は、前回のエッチングサイクルにおけるプラズマＡの導入時間と同一または異なっていてもよいが、それらは上述の適正時間範囲内にあり、硬質スキン層１１０は、続く第２のエッチング処理において首尾よく除去することができる。
【００３９】
図３Ｅ〜３Ｆを参照すると、プラズマＡの導入を停止し、プラズマＢが導入されて誘電体層１０２に第２のエッチング処理を実行する。第２のエッチング処理は、誘電体層１０２上の硬質スキン層１１０および誘電体層１０２の一部を除去する。プラズマＢの導入も、金属線Ｍ３上に硬質スキン層１１２を生成し得る。このエッチングサイクルにおけるプラズマＢの導入時間は、前回のエッチングサイクルにおけるプラズマＢの導入時間と同一または異なっていてもよいが、それらは上述の適正時間範囲内にあり、硬質スキン層１１２は、続くエッチング処理において首尾よく除去することができる。
【００４０】
図２Ｂ〜２Ｃを参照すると、金属線Ｍ３および誘電体層１０２を完全に除去するために、上記エッチングサイクルが複数回実行される。一実施形態において、それぞれのエッチングサイクルにおいて除去される金属線および誘電体層の厚みは、同一または異なっていてもよい。一実施形態において、例えば、金属線Ｍ３および金属線Ｍ３を囲む誘電体層１０２を除去するのに、５回のエッチングサイクルが必要である。エッチングサイクル数は、金属線の厚みに関連する。
【００４１】
図２Ｃを参照すると、複数のエッチングサイクルを実行した後、金属線Ｍ３および金属線Ｍ３を囲む誘電体層１０２が除去され、ビアＶ３が露出される。図２Ｃにおいて、残された誘電体層１０２の上面はビアＶ３と同じ高さにあるように示されているが、本開示はそれに限定されない。残された誘電体層１０２の上面およびビアＶ３の上面は、異なる高さであってよい。例えば、残された誘電体層１０２の上面は、ビアＶ３の上面よりも高く、または低くてもよい。
【００４２】
図２Ｃ〜２Ｄを参照し、基板１００が露出されるまで、上述の複数のエッチングサイクルの実行を継続して、試験構造ＴＧの残されたビアおよび金属線、並びに誘電体層１０２を除去する。各エッチングサイクルにおける第１のエッチング処理は、試験構造ＴＧにおけるビア、金属線またはそれらの組み合わせを除去し、各エッチングサイクルにおける第２のエッチング処理は、誘電体層１０２を除去する。第１のエッチング処理および第２のエッチング処理の時間は、エッチング処理のスムーズな進行を可能にするように、それぞれ上述した適正範囲に制御される。換言すれば、第１のエッチング処理および第２のエッチング処理の切り替え頻度（例えば、エッチングガスの切り替え頻度）は、２０秒未満毎、３０秒未満毎または５０秒未満毎の切り替えである。一実施形態において、試験構造ＴＧにおける金属線の各層またはビアの各層、並びにそれらの周囲の誘電体層を除去するために、複数のエッチングサイクルが必要である。換言すれば、試験構造ＴＧおよび誘電体層１０２を除去するのに必要なエッチングサイクルの時間は、試験構造ＴＧにおける金属線およびビアの層の数および誘電体層１０２の層の数よりも大きい。
【００４３】
一実施形態において、試験構造ＴＧおよび誘電体層１０２のエッチング処理の間、基板１００の一部が除去され、露出した基板１００は不均一な表面を有し得る。
【００４４】
上述の実施形態において、試験構造ＴＧおよび誘電体層１０２はプラズマエッチングにより除去されているが、本開示はそれに限定されない。代替の実施形態において、別のタイプのエッチング法を用いて同様の態様で試験構造ＴＧおよび誘電体層１０２の除去処理を実行することができる。例えば、除去処理は、複数のエッチングサイクルのウェットエッチングによって行うことができ、例えば、第１のエッチング処理は、試験構造ＴＧを除去するために、酢酸、リン酸および硝酸の混合酸、または高温過酸化水素などのエッチング液を用い、第２のエッチング処理は、誘電体層１０２を除去するように、フッ化水素酸などのエッチング液を用いる。基板１００が露出されるまで、第１のエッチング処理および第２のエッチング処理の複数のエッチングサイクルが実行される。
【００４５】
図２Ｄ〜２Ｅを参照すると、その後、スクライブ領域ＳＲにおける露出基板１００を除去するために、パターン化マスク層１０８をマスクとして用いて第２の除去プロセスが実行される。一実施形態において、基板１００の除去処理は、プラズマダイシング処理を含む。プラズマダイシング処理は、複数のエッチング−堆積−洗浄サイクルを含み、ボッシュ処理として参照され得る。プラズマダイシング処理は、スクライブ領域ＳＲにおける露出基板１００が完全に除去されるまで実行してよいが、本開示はそれに限定されない。別の実施形態において、プラズマダイシング処理は、スクライブ領域ＳＲにおける基板１００の一部を除去し、続いてウェーハＷの裏面側から研削処理が実行され、スクライブ領域ＳＲにおける基板１００の別の部分が除去され、ダイ領域ＤＲにおける基板１００が薄厚化される。
【００４６】
図２Ｅおよび２Ｆを参照すると、パターン化マスク層１０８が除去される。ウェーハダイシング処理は、このように完了し、複数の個別のダイＤＩが形成される。
【００４７】
一実施形態において、試験構造ＴＧにおけるビアおよび金属線などの金属特徴は、ウェーハダイシング処の間に完全に除去される。別の実施形態において、試験構造ＴＧにおける金属特徴Ｍの一部は除去されず、ダイＤＩ中に残る。金属特徴Ｍは電気的に浮遊しており、従って、ダイＤＩに悪影響を与えない。
【００４８】
図２Ｆを参照すると、本開示の実施形態において、ウェーハダイシングはプラズマエッチング法によって行われ、得られたダイＤＩは実質的に平坦な側壁１１８を有し、ダイＤＩの強度を増加させる。図４は、ウェーハダイシングが完了した後のダイ側壁の上面ＳＥＭ像を示している。一実施形態において、ダイＤＩの側壁１１８は、平坦で滑らかな表面を有している。例えば、ダイＤＩの側壁１１８の表面粗さは２μｍ未満であり得る。幾つかの実施形態において、表面粗さは、側壁１１８の側壁粗さ（スカラップ形）を指す。
【００４９】
まとめると、本開示は、ウェーハダイシングを実行するために、エッチングプラズマが急速に切り替えられるプラズマエッチング処理を利用し、スクライブ領域における複雑な試験構造を素早く且つ容易に除去することができ、ウェーハから切断されたダイは平坦な側壁を有する。こうして、ダイの強度が増加され、ダイは、割れを防止するように、より強い応力に耐えることができる。一方、エッチングプラズマを急速に切り替えることにより、エッチングによって生成される硬質スキン層は容易に除去され、エッチング処理をスムーズに進行させることができる。
【００５０】
本開示は上述の実施形態を参照して説明されたが、本開示は上記実施形態に限定されず、本開示の精神から離れることなく、説明した実施形態に対して変更を施すことができることは当業者には明らかであろう。従って、本開示の範囲は、添付の請求項によって規定される。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本願のウェーハダイシング方法およびダイは、チップ製造およびパッケージング処理に適用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１００  基板
１０２  誘電体層
１０４  保護層
１０８  パターン化マスク層
１１０，１１２  硬質スキン層
１１８，ＳＷ  側壁
Ａ，Ｂ  プラズマ
Ｄ，ＤＩ  ダイ
ＤＲ  ダイ領域
Ｍ  金属特徴
Ｍ１，Ｍ１’、Ｍ２，Ｍ２’，Ｍ３，Ｍ３’  金属線
ＯＰ  開口
ＳＬ  シールリング
ＳＲ  スクライブ領域
Ｔ１，Ｔ２，ＴＲ１，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２  厚み
ＴＧ  試験構造
Ｖ１，Ｖ１’，Ｖ２，Ｖ２’，Ｖ３，Ｖ３’  ビア
Ｗ  ウェーハ
ＷＰ  点
【図１】
2020202336.tif 000003
【図２Ａ】
2020202336.tif 000004
【図２Ｂ】
2020202336.tif 000005
【図２Ｃ】
2020202336.tif 000006
【図２Ｄ】
2020202336.tif 000007
【図２Ｅ】
2020202336.tif 000008
【図２Ｆ】
2020202336.tif 000009
【図３−１】
2020202336.tif 000010
【図３−２】
2020202336.tif 000011
【図４】
2020202336.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月20日(2020.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハダイシング方法であって、
ウェーハであって、該ウェーハは、複数のダイ領域と、該複数のダイ領域の間の１つのスクライブ領域とを備え、該スクライブ領域は、基板と、誘電体層と、前記基板上の試験構造とを有し、該試験構造は前記誘電体中に配置されている、ウェーハを用意するステップと、
第１の除去処理を実行して、前記試験構造および該試験構造の周囲の前記誘電体層を除去して前記基板を露出するステップであって、前記第１の除去処理は、複数のエッチングサイクルを実行するステップを含み、前記複数のエッチングサイクルの各々は、
第１のエッチング処理を実行して前記試験構造の一部を除去するステップと、
第２のエッチング処理を実行して前記誘電体層の一部を除去するステップとを有する、ステップと、
第２の除去処理を実行して、前記スクライブ領域における前記基板を除去して、互いに分離された複数のダイを形成するステップと、
を含み、
前記第１のエッチング処理の間、第１の硬質スキン層が前記誘電体層上に形成され、前記第１の硬質スキン層は、前記第１のエッチング処理の副生成物を備え、前記第１の硬質スキン層は、前記第２のエッチング処理によって除去されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２のエッチング処理の間、第２の硬質スキン層が前記試験構造上に形成され、前記第２の硬質スキン層は、前記第２のエッチング処理の副生成物を備え、前記第２の硬質スキン層は、前記第１のエッチング処理によって除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のエッチングサイクルの各々における前記第１のエッチング処理の時間は５０秒未満であり、前記複数のエッチングサイクルの各々における前記第２のエッチング処理の時間は５０秒未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記試験構造は、交互に積層されたビアおよび金属線の複数層を備え、前記ビアおよび前記金属線の層の数は、前記エッチングサイクルの回数よりも少ない、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のエッチング処理および前記第２のエッチング処理は、それぞれプラズマドライエッチング、ウェットエッチングまたはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のエッチング処理は、塩素含有プラズマを用いて前記試験構造を除去し、前記第２のエッチング処理は、フッ素含有プラズマを用いて前記誘電体層を除去する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の除去処理の前に、パターン化マスク層を前記ウェーハの前記ダイ領域および一部の前記スクライブ領域の上に形成するステップであって、前記パターン化マスク層は開口を有する、ステップと、
前記スクライブ領域の別の部分を露出するステップであって、前記第１の除去処理および前記第２の除去処理が、前記パターン化マスク層をマスクとして用いて実行される、ステップと、
前記第２の除去処理を実行した後に、前記パターン化マスク層を除去するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記パターン化マスク層を形成するステップの後、かつ前記第１の除去処理を実行するステップの前に、前記試験構造および前記誘電体層の上の保護層を除去して前記試験構造の上面および前記誘電体層の上面を露出するステップをさらに備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
除去されたスクライブ領域は、１０μｍ〜６０μｍまたは１０μｍ〜７０μｍの範囲にある幅を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１のウェーハダイシング方法を用いて前記ウェーハから切断されたダイであって、前記ダイの側壁が平坦な表面を有し、
前記ダイの前記側壁が２μｍ未満の表面粗さを有することを特徴とするダイ。
【外国語明細書】
2020202336000001.pdf