(57)【要約】【課題】半導体インゴットのような脆性インゴットから半導体チップのような脆性材料からなるチップを製造するに際して、包埋樹脂で保護された脆性インゴットを用いることにより、歩留が良く安価に半導体チップのような脆性材料からなるチップを製造する方法を提供することを目的とする。【解決手段】包埋樹脂で脆性インゴットを包埋する包埋工程と、包埋された脆性インゴットをスライス切断してウエハを形成するスライシング工程と、前記ウエハをチップ状に切断する切断工程とを備えることを特徴とする脆性材料からなるチップの製造方法による。【選択図】図１
2010010299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
包埋樹脂で脆性インゴットを包埋する包埋工程と、包埋された脆性インゴットをスライス切断してウエハを形成するスライシング工程と、前記ウエハをチップ状に切断する切断工程とを備えることを特徴とする脆性材料からなるチップの製造方法。
【請求項２】
前記包埋された脆性インゴットの周囲に、脆性インゴットの長手方向に平行になるように包埋樹脂からなる凸部が設けられている請求項１に記載の脆性材料からなるチップの製造方法。
【請求項３】
複数本の棒状の脆性インゴットを長手方向に平行に並べて包埋する請求項１または２に記載の脆性材料からなるチップの製造方法。
【請求項４】
包埋樹脂の一部が切削除去されている請求項３に記載の脆性材料からなるチップの製造方法。
【請求項５】
前記複数本の脆性インゴット間に開口穴が形成されている請求項３又は４に記載の脆性材料からなるチップの製造方法。
【請求項６】
前記切断工程の後、良品の脆性チップと該良品の脆性チップ以外の切断片とを比重差により分離する良品分離工程をさらに備えた請求項１〜５の何れか１項に記載の脆性材料からなるチップの製造方法。
【請求項７】
前記包埋樹脂が多孔質樹脂である請求項１〜６の何れか１項に記載の脆性材料からなるチップの製造方法。
【請求項８】
前記包埋樹脂が液状熱硬化性樹脂または液状光硬化性樹脂である請求項１〜６の何れか１項に記載の脆性材料からなるチップの製造方法。
【請求項９】
前記熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂がエポキシ系樹脂である請求項８に記載の脆性材料からなるチップの製造方法。
【請求項１０】
前記スライシング工程と切断工程との間に、前記脆性ウエハをメタライジングするメタライジング工程をさらに備えた請求項１〜９の何れか１項に記載の脆性材料からなるチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体インゴットのような脆性インゴットをスライス、メタライジング、及びチップ状に切断して半導体チップのような脆性チップを得るための脆性材料からなるチップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、脆性材料からなるチップは、下記特許文献１に記載されているように、インゴットを形成した後、インゴットの外形形状を整える研削加工を行った後、スライシング、チップ切断が行われている。半導体チップの従来の一般的な製造方法を図９を参照しながら説明する。
【０００３】
従来の半導体チップは、例えば、以下のような工程により得られていた。
【０００４】
はじめに結晶成長用容器１に充填されたメルト用原料２をヒータ３を矢印方向に移動させながら加熱して融解することにより、加熱する前側の純度の低い部分を溶かしながらインゴットを得る、いわゆるゾーンメルト法により半導体インゴット１０を形成する（図９（Ａ））。そして、得られた半導体インゴット１０の外周形状を整えるために所定の外径になるように研削加工した後、スライシングのためにテーブルに移送及び冶具固定して、図９（Ｂ）に示すようなスライサー１６やワイヤーソーによりスライシングを行い、半導体ウエハ１２０を得る（図９（Ｂ））。次に、得られた半導体ウエハ１２０の主面をハンダ付けが可能にするためにスパッタリング、蒸着、又はメッキ等によるニッケル、金等の金属薄膜１２１を形成する表面処理であるメタライジング処理を行う（図９（Ｃ））。最後にメタライジング処理された半導体ウエハをダイサー１６やワイヤーソーによりチップ状に切断して半導体チップ１３０を得る（図９（Ｄ））。
【０００５】
上記のような従来の半導体チップの製造方法においては、脆性材料である半導体インゴットをスライス切断して半導体ウエハを製造する際には、予め、インゴットの外形を所定の形状に整え、半導体インゴットを固定するための固定治具にワックス固着や冷凍固着等の手段により固定化した後、スライス切断する方法が用いられてきた。また、上記のようにして得られた半導体ウエハをチップ状に切断して半導体チップを得る場合には、半導体ウエハをテーブル上にテープやワックスで固定したり、冷凍固着したりして固定化した後、切断するような方法が用いられてきた。
【０００６】
しかしながら、上記のような方法によれば、半導体インゴットは脆性材料であるために、切断時の応力により割れや欠け等が頻繁に発生して、半導体チップの歩留りが低下するという問題があった。特に処理される元の半導体インゴットに製造工程でできたクラックが多数存在する場合には、スライシングのための切断工程や半導体チップを得るためのチップ化工程において、該クラックが成長して大半が割れてしまうこともあった。さらに、得られるインゴットの外径は一般的に形状精度が低く、不定形であることが多いために、得られた半導体インゴットの外形を切削加工して外形を整えなければ、固定治具に安定して固定することができなかった。また、半導体ウエハが得られたとしても、得られた半導体を後工程に移送する場合に衝撃が与えられて割れや欠けが発生するという現象がしばしば起こり、歩留の低下の原因になっていた。
【特許文献１】特開平０７−３２１０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、半導体インゴットのような脆性インゴットから半導体チップのようなチップを製造するに際して、包埋樹脂で保護された脆性インゴットを用いることにより、歩留が良く安価に半導体チップのようなチップを製造しうる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上記従来の課題を解決するために鋭意検討した結果、以下のような手段により解決できることを見出すに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の脆性材料からなるチップの製造方法は、包埋樹脂で脆性インゴットを包埋する包埋工程と、包埋された脆性インゴットをスライス切断してウエハを形成するスライシング工程と、前記ウエハをチップ状に切断する切断工程とを備えるものである。このような製造方法によれば、脆性インゴットが包埋樹脂で保護された状態でスライシングやチップ加工されるために、脆性インゴットに余分な負荷がかかることによるクラックの発生等を抑制することができる。また、処理される脆性インゴットが不定形であっても、包埋樹脂により外周の形状を整えることができるために治具への固定が安定化するとともに、処理されるインゴット間の形状バラツキをリセットすることができる。それにより、切断品質が向上するために、得られるチップの歩留が向上する。また、得られたウエハを前工程から後工程に移送するような場合においては、ウエハの周囲の包埋樹脂断片を保持することにより、ウエハ本体に接触することなく移送することができるために、ウエハ表面に傷がつきにくくなるというハンドリング性の向上にも寄与する。
【００１０】
また、前記包埋された脆性インゴットとしては、その周囲に、脆性インゴットの長手方向に平行になるように包埋樹脂からなる凸部が設けられている場合には、よりハンドリング性が向上する点から好ましい。
【００１１】
また、前記包埋された脆性インゴットとしては、複数本の棒状の脆性インゴットが長手方向に平行に並べられて包埋されたものが、生産性がより向上する点から好ましく、また、このように複数のインゴットを包埋することによれば、インゴット同士が互いに補強しあうことにより、より外部からの機械的な力に対して影響を受けにくくなるために、クラックや割れの発生がより低減する点から好ましい。
【００１２】
上記製造方法においては、脆性インゴット間の隙間に存在する包埋樹脂の一部が、開口穴を形成するように切削除去されていることが、切断される樹脂量を減少させて切断時の刃の樹脂目詰まりを抑制して、より切断品質を向上させうる点から好ましい。
【００１３】
また、上記各製造方法においては、前記切断工程の後、良品のチップと該良品のチップ以外の切断片とを比重差により分離する良品分離工程をさらに備えることが好ましい。このような方法によれば、目視分別のように面倒な作業を省略して容易に良品を分離することができる。
【００１４】
また、上記各製造方法においては、前記包埋樹脂が多孔質樹脂であることが、切断される樹脂量を減少させて切断時の刃の樹脂目詰まりを抑制して、より切断品質を向上させうるとともに、比重差により良品を分離する場合には、分離の精度がより高まる点から好ましい。
【００１５】
また、上記各製造方法においては、前記包埋樹脂が液状熱硬化性樹脂または液状光硬化性樹脂であることが包埋が容易である点から好ましい。また、とくには、エポキシ系樹脂である場合には耐熱及び耐腐食性に優れているために、ハンダ付けを可能にするための下処理であるメタライジング処理する場合において、変形や溶解などが生じにくい点から好ましい。
【００１６】
また、上記各製造方法においては、前記スライシング工程と切断工程との間に、前記半導体ウエハをメタライジングするメタライジング工程をさらに備える場合には、メタライジング加工の際のハンドリング性にも優れる点から好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造方法によれば、脆性インゴットに余分な負荷がかかることを抑制して切断加工ができるためにクラックの発生等を抑制することができる。また、処理される脆性インゴットが不定形であっても、包埋樹脂により外周の形状を整えることができるために治具への固定が安定化するとともに、処理されるインゴット間の形状バラツキをリセットすることができる。それにより、切断品質が向上するために、得られるチップの歩留が向上する。また、ウエハを前工程から後工程に移送するような場合においては、ウエハの周囲の包埋樹脂断片を保持することにより、ウエハ本体に接触することなく移送することができるために、ウエハ表面に傷がつきにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本実施形態では、脆性材料からなるチップとして半導体チップを製造する例を代表例として、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
本発明の製造方法は、以下のような工程を備える。
【００２０】
はじめにゾーンメルト法により、結晶成長用容器１内にインゴットを得るためのメルト用原料２を充填し、さらに、該容器１を封鎖した後、結晶成長用容器１下部から上部に向けてヒータ３を移動させながら順次メルト用原料２を加熱溶融及び固化させて脆性インゴット１０である半導体インゴットを得る（図１（Ａ））。なお、本発明においては、脆性インゴットの製造方法は、上記方法に限定されず、例えば、脆性インゴットを得るための粉末材料を圧縮成形後、焼結することにより得られるような脆性インゴットも特に限定なく用いられうる。
【００２１】
脆性インゴットとしては、ビスマス−テルル系の六方晶構造を有する熱電変換材料や、
ガリウム−ヒ素（Ｇａ−Ａｓ）系の材料からなるような半導体インゴット、シリコンインゴット、ガラスインゴットのようなセラミックスインゴット等の無機インゴットが特に限定なく用いられる。
【００２２】
次に、得られたインゴット１０を包埋樹脂１１で包埋する（図１（Ｂ））。
【００２３】
インゴットを包埋樹脂で包埋する方法としては、例えば、図１（Ｂ）に示すような円筒状の型を２分割したような型１２の中心部に棒状のインゴットを配設し、その型を閉じた状態で液状の熱硬化性樹脂を型内に流し込んで加熱する方法が挙げられる。なお、この際、インゴットは吊り下げるか、予め下型にガイドを設けておいて、円筒状型の中央部に位置するように配置する。また、別の方法としては、図２に示すような円筒状の凹部が形成された型の中心部に棒状のインゴット１０を配設し、その状態で液状の熱硬化性樹脂を型内に流し込んで加熱硬化させて包埋樹脂１１で被覆する方法が挙げられる。なお、型の材質は特に限定されないが、各種金属や各種樹脂からなる型が用いられるが、離型性と耐熱性の点からフッ素樹脂からなる型を用いることが特に好ましい。また、離型性を高めるためには、予め、型内面に離型剤を塗布しておくことが好ましい。包埋樹脂による包埋はインゴット１０を完全に被覆することは必須ではなく、例えば棒状インゴットの先端部分が覆われていないような形態であってもよい。
【００２４】
また、図３（Ａ）に示すようにインゴットの周囲に、インゴットの長手方向に平行になるように包埋樹脂からなる凸部１１Ａが設けられている場合には、後述するスライシングにより得られたウエハの周囲に、図３（Ｂ）に示すような包埋樹脂からなる取手１１Ｂが形成される。このように形成された取手１１Ｂは、後の各工程においてウエハを移送等する場合において、ウエハ本体に直接接触せずにハンドリングできる点から好ましい。
【００２５】
また、包埋樹脂で脆性インゴットを包埋する場合においては、複数本の棒状のインゴットを長手方向に平行に並べて包埋することにより、複数のインゴットを、後述するスライシング工程、メタライジング工程、チップ状に切断する切断工程を一度に処理することができるために生産性が大幅に高まる点から好ましい。また、このように複数のインゴットを包埋することによれば、インゴット同士が互いに補強しあうことにより、より外部からの機械的な力に対して影響を受けにくくなるために、クラックや割れの発生がより低減する点から好ましい。
【００２６】
複数本の棒状のインゴットを長手方向に平行に並べて包埋する包埋パターンの具体例としては、例えば、図４（Ａ）に示すように３本のインゴットを略三角状に包埋したり、図４（Ｂ）に示すように９本のインゴットを略正方形状に包埋したりする等、そのパターンは自由に選択しうる。なお、このように複数本の棒状のインゴットを包埋した場合には、切断面積が大きくなるために、切断速度が低下するおそれがある。このような場合においては、包埋樹脂の一部を切削除去、具体的には、図５（Ａ）に示すように包埋樹脂１１により形成された略三角状の周囲を棒状のインゴット１０の周囲に沿って切削除去したり、３本のインゴット１０間の隙間に開口穴１５を開けるように包埋樹脂１１を切削除去したり、図５（Ｂ）に示すように包埋樹脂１１により形成された略正方形状の包埋樹脂１１の周囲を棒状のインゴット１０の周囲に沿って切削除去し、さらに、９本のインゴット間の隙間に開口穴１５を開けるように包埋樹脂１１を切削除去したりすることにより、切断速度を低下させる原因になる包埋樹脂の割合を低下させ、切削刃への包埋樹脂の目詰まりの発生を低下させることができる。
【００２７】
上記周囲の切削除去はドリル等による機械加工により切削してもとく、また、開口穴も、ドリル等による切削加工や、予め樹脂包埋時に棒を埋め込んでおき、包埋樹脂の硬化後に棒を抜くような方法であってもよい。
【００２８】
さらに、複数本の棒状のインゴットを長手方向に平行に並べて包埋する包埋パターンにおいても、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように取手部分１１Ｂを設けてもよい。
【００２９】
包埋樹脂としては、各種液状熱硬化性樹脂や各種液状光硬化性樹脂が好ましく用いられうる。なお、液状光硬化性樹脂を用いる場合には、透明型を用いることが好ましい。
【００３０】
熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂等が用いられうるが、とくには、エポキシ系樹脂である場合には耐熱及び耐腐食性に優れているために、ハンダ付けを可能にするための下処理であるメタライジング処理する場合において、変形や溶解などが生じにくい点から好ましい。
【００３１】
また、包埋樹脂としては、多孔質の樹脂、具体的には、硬質ポリウレタンフォーム等を用いてもよい。このような多孔質の樹脂を用いた場合には、空隙率を調整することにより樹脂割合を低下させることができるとともに、後述する切断工程によりチップを形成した後、良品の脆性チップと該良品の脆性チップ以外の切断片とを比重差により分離することが容易になる点から好ましい。
【００３２】
次に、包埋されたインゴットをスライシングのためにテーブルに冶具固定して、図１（Ｃ）に示すようなスライサー１６やワイヤーソーによるスライシングを行い、ウエハ２０を得る。このとき、スライシングされるインゴット１０が包埋樹脂１１により被覆されてその周囲から固定されているために、スライシング時に切断刃の振動等によるインゴット１０のブレによる割れや欠けの発生や、インゴット１０中に存在するクラックの成長を抑制することができる。
【００３３】
次に、得られたウエハ２０の表面をハンダ付けが可能になるようにウエハ２０表面に金属薄膜２１を形成する表面処理であるメタライジング処理を行う（図１（Ｄ））。
【００３４】
メタライジング処理は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法、又はメッキ法等の公知の金属薄膜形成法を用いて、ニッケル、金等の薄膜を形成させる処理が行われる。このとき、各種製膜方法によるメタライジング処理において、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法におけるウエハの製膜台への移送又は冶具への固定や、メッキ法の際のメッキ浴への浸漬等のハンドリングの際において、ウエハの表面を用いずに包埋樹脂部分で固定化等することができるためにウエハ表面に直接接触することを避けることができ、それにより、ウエハに対する油分や埃等の付着を抑制して成膜不良を低減することができる。
【００３５】
そして、最後にメタライジング処理されたウエハ２０をダイサー１６やワイヤーソーによりチップ状に切断することにより、切断されたチップ３０が得られる（図１（Ｅ））。この切断工程においても、ダイサー１６やワイヤーソーのテーブル上にウエハ２０を冶具により固定する際に、ウエハ２０の表面でなく、包埋樹脂部分で固定化することができるために、ウエハ２０表面に直接接触することを避けることができるために、ウエハ２０に対する油分や埃等の付着を抑制したり、傷がつくことを抑制することができる。
【００３６】
そして、前記切断工程において得られた断片には、図７に示すように中央部から得られる良品チップ３０Ａと周辺部の良品のチップ以外の切断片３０Ｂとが混在している。従来、このような良品チップ３０Ａと周辺部の不良チップである切断片３０Ｂは、目視により選別分離されていた。一方、本発明の製造方法によれば、図８（Ａ）に示すように、良品チップ３０Ａは規格化された形状を維持しているのに対し、図８（Ｂ）に示すように、端材である不良の切断片３０Ｂは不定形で、インゴット材料からなるチップ断片３１の周囲に包埋樹脂１１が被着されているような形態を有する。通常、インゴット材料は包埋樹脂１１に比べて比重が高いために、所定の液体中に全断片を浸漬することにより、比重差により良品チップ３０Ａと不良品チップである切断片３０Ｂとを分離することができる。また、特に、上述したように包埋樹脂１１として多孔質性の樹脂を用いた場合には、インゴット材料との比重差をより大きくすることができるために、さらに分離の精度を向上させることができる。
【００３７】
比重差による分離法としては、上述した沈降分離や遠心分離等が用いられうる。遠心分離によれば、短時間で分離が可能である点で好ましいが、チップにダメージが与えられるおそれがあるために、沈降分離の方がより好ましい。なお、沈降分離の場合において用いられる液体の比重は、インゴット材料の比重及び包埋樹脂の比重を勘案して、包埋樹脂の比重に近く、インゴット材料の比重よりも小さい液体を選定するのが望ましい。
【００３８】
以上説明した、本発明の脆性材料からなるチップの製造方法は、各種半導体素子やセラミックスチップ、特に、熱電変換素子等の製造に好ましく用いられうる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態の製造方法を示す説明図である。
【図２】インゴットを包埋樹脂で包埋する方法の例を示す模式図である。
【図３】インゴットに取手となる包埋樹脂部を形成する方法を示す説明図である。
【図４】複数本の棒状のインゴットを長手方向に平行に並べて包埋する包埋パターンを示す説明図である。
【図５】複数本の棒状のインゴットを長手方向に平行に並べて包埋した包埋インゴットの包埋樹脂割合を削減する形態を示す説明図である。
【図６】複数本の棒状のインゴットを長手方向に平行に並べて包埋した場合において、取手となる包埋樹脂部を形成した形態を示す説明図である。
【図７】切断工程において得られたチップ断片を説明する説明図である。
【図８】前記切断工程において得られた良品チップと不良チップである切断片とを拡大して示した模式説明図である。
【図９】従来の半導体チップの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  結晶成長用容器
２  メルト用原料
３  ヒータ
１０  インゴット
１１  包埋樹脂
１１Ａ  凸部
１１Ｂ  取手
１２  型
１５  開口穴
１６  スライサー（ダイサー）
２０  ウエハ
２１  金属薄膜
３０  チップ
３０Ａ  良品チップ
３０Ｂ  切断片
３１  チップ断片
【図１】
2010010299.tif 000003
【図２】
2010010299.tif 000004
【図３】
2010010299.tif 000005
【図４】
2010010299.tif 000006
【図５】
2010010299.tif 000007
【図６】
2010010299.tif 000008
【図７】
2010010299.tif 000009
【図８】
2010010299.tif 000010
【図９】
2010010299.tif 000011