(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハを個々の半導体ダイに分離する方法であって、
半導体ダイが互いに接合するジャンクションに近接する半導体ウエハの一表面の領域に、該ジャンクションに近接する半導体ウエハにおける結合を分裂させて弱化領域をもたらすように構成された不純物を配置する工程、
該不純物を該半導体ウエハの該領域に配置した後に該半導体ウエハの反対側表面の少なくとも一部分を除去する工程、及び
該弱化領域に沿って、該不純物及び除去された部分を有する半導体ウエハを分離する工程を備え、
前記半導体ウエハを分離する工程が鋸刃又はスクライブツールを使用せずに機械的又は音響的ストレスを用いて該半導体ウエハを分離する工程を含む方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、前記不純物を配置する工程が希ガスイオンを前記領域に注入する工程を含む方法。
【請求項３】
請求項１の方法において、前記領域が約５ミクロンよりも小さい幅を有している、方法。
【請求項４】
請求項１の方法において、前記不純物が前記半導体ウエハにおけるスクライブストリート内に配置される、方法。
【請求項５】
請求項１の方法において、前記反対側表面から除去された部分の少なくとも一部分が前記一表面における弱化領域に位置的に対応している、方法。
【請求項６】
請求項１の方法において、前記半導体ウエハを分離する工程が前記機械的ストレスを発生させるためのローラー用いて該半導体ウエハを分離する工程を含む方法。
【請求項７】
請求項１の方法において、前記領域が約１ミクロンよりも小さい幅を有している、方法。
【請求項８】
請求項１の方法において、前記領域が５ミクロンよりも小さい幅を有している、方法。
【請求項９】
半導体ウエハを個々の半導体ダイに分離する方法であって、
半導体ダイが互いに接合するジャンクションに近接する半導体ウエハの一表面の、５ミクロンよりも小さい幅を有する領域に、該ジャンクションに近接する半導体ウエハにおける結合を分裂させて弱化領域をもたらすように構成された不純物を配置する工程、
該不純物を該半導体ウエハの該領域に配置した後に該半導体ウエハの反対側表面の少なくとも一部分を除去する工程、及び
該弱化領域に沿って、鋸刃又はスクライブツールを使用せずに機械的又は音響的ストレスを用いて該不純物及び除去された部分を有する半導体ウエハを分離する工程を備える方法。
【請求項１０】
請求項９の方法において、前記領域が約５ミクロンよりも小さい幅を有している、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概略として半導体ウエハを個々の半導体ダイに分離するための方法に関し、より具体的には、注入された不純物を用いて半導体ウエハを個々の半導体ダイに分離する方法及びそれを用いて半導体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の作製中に、一連の材料蒸着及び除去プロセスによって同時に複数の集積回路（半導体ダイ）が単一の半導体ウエハ上に形成される。そして、個々の半導体ダイはダイシングと言われるプロセスでウエハから分離される。ウエハダイシングは一般に円形鋸刃を用いて、又は（ウエハが結晶体の場合）ウエハをスクライビングして割ることによって切る工程を関与させる。ダイが分離される半導体ウエハの部分はひき目として知られ、半導体製造の分野の言葉では、ストリート又はスクライブストリートとして知られる。スクライブストリート幅はウエハのプロパティ、刃の寸法及びプロパティ、スクライブツールの寸法及びプロパティ等によって支配される。
【０００３】
当業者であれば、従来のスクライブストリートは約６２ミクロンのストリート幅を有し得ることを認識しているはずである。約３０ミクロンの刃又はスクライブツール幅及び６２ミクロンのストリート幅があれば、刃又はスクライブツールの片側に１６ミクロンのクリアランスしかないことになる。しかし、半導体製造産業は、ウエハ当りのダイの歩留りを高くするための取り組みにおいて、例えば、５２ミクロン以下の狭いスクライブストリートに向かって推移している。５２ミクロンのストリート幅で作業するためには、刃又はスクライブツールを厚さ２０ミクロン以下として刃の片側にも同じクリアランスを保持しなければならない。しかし、狭いひき目を可能とするために鋸刃又はスクライブツールの厚さを薄くすることには現実的な限界がある。
【０００４】
従って、この技術で必要なことは、上記の厚さによって制約を受けないような、半導体ウエハを個々のダイに分離する方法である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従来技術の上記の欠点に対処するため、半導体ウエハを個々の半導体ダイに分離する方法が提供される。半導体ウエハを分離する方法は、他の工程の中でもとりわけ、半導体ダイが互いに接合するジャンクションに近接する半導体ウエハの領域に不純物を配置する工程を含み、不純物はジャンクションに近接する半導体ウエハにおける結合を分裂させて弱化領域をもたらすように構成される。半導体ウエハを分離する方法はさらに、不純物を有する半導体ウエハを弱化領域に沿って個々の半導体ダイに分離する工程を含む。
【０００６】
さらに、半導体ダイを製造する方法が提供される。この方法は、これに制限されないが、半導体ウエハを取得する工程、及び半導体ウエハ内又はその上の複数の半導体構造体を形成する工程を含む。半導体ダイを製造する方法はさらに、半導体ダイが互いに接合するジャンクションに近接する半導体ウエハの領域に不純物を配置する工程を含み、不純物は、ジャンクションに近接する半導体ウエハにおける結合を分裂させて弱化領域をもたらすように構成されていて、その後、半導体構造体及び不純物を有する半導体ウエハを弱化領域に沿って個々の半導体ダイに分離する工程を含む。
【０００７】
発明のより完全な理解のために、添付図面との関係で以降の説明が参照される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は半導体ダイを製造する方法の実施例を示すフロー図を例示する。
【図２】図２Ａ−Ｂは半導体ウエハを個々の半導体ダイに分離する方法の実施例を示す処理工程を例示する。
【図３】図３Ａ−Ｂは半導体ウエハを個々の半導体ダイに分離する方法の実施例を示す処理工程を例示する。
【図４】図４Ａ−Ｂは半導体ウエハを個々の半導体ダイに分離する方法の実施例を示す処理工程を例示する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示は、少なくともある程度、半導体ダイが互いに接合するジャンクション付近の半導体ウエハに不純物が注入されて半導体ウエハをその個々の半導体ダイに分離することを補助することができるという認識に基づいている。開示はさらに、注入された不純物はジャンクションに近接する半導体ウエハにおける結合を分裂して弱化領域をもたらすこと、及び半導体ウエハが弱化領域に沿ってその個々の半導体ダイに分離されることを認識するものである。
【００１０】
図１に半導体ダイを製造する方法の実施例を示すフロー図１００を示す。フロー図は、半導体ダイを製造する方法に加えて、半導体ウエハを個々の半導体ダイに分離する方法を含むサブセットを含む。従って、フロー図１００は本開示を何らかの特定の工程に限定するために用いられるべきではない。
【００１１】
フロー図１００は工程１０５で開始する。その後、工程１１０において、半導体ウエハが得られる。半導体ウエハは多数の異なる材料からなる。例えば、とりわけ、半導体ウエハはマイクロエレクトロニクス又は同様の技術分野で使用される半導体、導体又は絶縁体材料からなる。例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ又はＧａＮのような（III）−（Ｖ）族半導体、（III）−（Ｖ）族合金半導体、シリコンゲルマニウム、シリコンカーバイド、合成水晶及び溶融シリカ、あるいはこれらの材料の組合せ又は上記以外の材料が使用され得る。
【００１２】
得られる半導体ウエハは多数ある異なる製造段階のいずれかにおけるものであってよい。例えば一実施例では、半導体ウエハは、単一の層しか含まず機能構造体をそこに有さない剥き出しの半導体である（例えば、インゴットから直接取り出されたもの）。他の実施例では、半導体ウエハは複数の層からなり、そのうちの１つは埋め込まれた酸素であってもよい（例えば、絶縁体上のシリコン（ＳＯＩ））。さらに他の実施例では、半導体ウエハは複数の層からなり、そのうちの幾つかは上述した材料と同じであってもよい。この実施例では、半導体ウエハは１以上の機能構造体（例えば、活性構造体）をその中に又はその上に既に含んでいてもよい。
【００１３】
その後、工程１２０において、１以上の異なる半導体構造体が半導体ウエハの上に、その中に、又はそれを覆って形成され得る。この工程１２０は多くの異なる処理工程を含み得る。例えば、工程１２０は１以上の活性構造体（例えば、トランジスタ構造体、キャパシタ構造体、インダクタ構造体等）を半導体ウエハの上に、その中に、又はそれを覆って形成する工程を含むことができる。工程１２０はまた、１以上のフォトレジスト構造体を半導体ウエハの上に、その中に、又はそれを覆ってパターニングする工程を含むこともできる。それでもなお、工程１２０は何らかの単一の工程又は処理工程の組合せに限定されるものではない。
【００１４】
工程１２０の後に工程１３０において、レジストがパターニングされて、半導体ダイが互いに接合するジャンクションに近接する半導体ウエハの領域を露出する。当業者であればレジスト（例えば、一実施例ではフォトレジスト）をパターニングするプロセスは理解できるはずである。例えば、レジストをパターニングするプロセスはレジスト材料の層を半導体ウエハに塗布することで始まり、エネルギー源に対するレジスト層の選択的露出が続き、エネルギー源への露出によってレジスト層の部分の特性が変化する。そのような露出の後に、レジストの部分を選択的に除去するために、レジスト層は、例えば液体化学溶剤を用いる「ウエット成長プロセス」によって成長させられる。結果として得られるものはレジスト内の所望のパターンであり、この実施例ではそれが、半導体ダイが互いに接合するジャンクションに近接する半導体ウエハの領域を露出させることになる。他の実施例では、レジストは半導体ウエハにおける少なくともスクライブストリートの部分を露出させることになる。
【００１５】
工程１４０において、不純物が半導体ウエハの領域（例えば、この実施例では露出領域）に配置される。一実施例では、不純物はジャンクションに近接する半導体ウエハにおける結合を分裂させ、弱化領域をもたらすよう構成される。弱化領域を最終的に形成するために用いられる不純物は多数ある。例えば、一実施例では、不純物は１以上の希ガスイオンである。例えば、水素イオン及びヘリウムイオンの一方又は組合せが不純物としてよく動作することが観察されてきた。それでもなお、不純物は、ホウ素又は燐のような他のイオンであってもよいし、これらのイオンと前述したイオンの組合せからなっていてもよい。しかし、あるアプリケーションでは、周辺領域のカウンタードーピングを防止するためにホウ素及び燐は避けるべきである。他の不純物も使用できる。
【００１６】
不純物は種々の異なるプロセスを用いて半導体ウエハ内に配置されることができるが、一実施例では、不純物は注入（インプラント）技術を用いて半導体ウエハ内に配置される。例えば、一実施例では、不純物は約１０ｋｅＶから約１０００ｋｅＶの範囲の注入エネルギー及び約１Ｅ１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から約１Ｅ１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲の注入量で半導体ウエハに注入される。他の実施例では、注入条件は、注入が最初に接触する半導体ウエハの表面から反対側表面まで弱化領域が拡張するように選択される。それでもなお、上述のレジストを必要としない注入法等の他の注入条件も使用できる。
【００１７】
その後、工程１５０において、内部に不純物を有する半導体ウエハが弱化領域に沿ってその個々の半導体ダイに分離される。半導体ウエハの個々のダイへの分離は多数の異なる工程又は工程の組合せを含むことができる。例えば、一実施例では、弱化領域を有する半導体ウエハは弱化領域を折るために温度的ストレスに曝され、これによって、半導体ダイを分離することを可能とする。温度的ストレスは、とりわけ、適切な温度でそこに含まれる不純物を有する半導体ウエハをアニーリングすることによって加えられる。当業者は、半導体を折るのに必要な適切な（それでも充当される温度バジェット内に収まる）温度を理解している。
【００１８】
同様に、弱化領域を折るために弱化領域を有する半導体ウエハが機械ストレスに曝されてもよい。機械ストレスは、とりわけ、半導体ウエハの表面にわたってロールする機械装置によって加えることができる。代替実施例では、機械及び温度ストレス双方が使用されて半導体ダイの分離を補助するために用いられる。半導体ウエハを個々のダイに折る工程の後に、プロセスは工程１５５で停止する。
【００１９】
図１のフロー図１００は、開示の一実施例によって半導体ダイを製造するのに使用される特定の工程を含む。代替の実施例では、開示の代替実施例に従って半導体ダイを製造するために、より少ない又は追加の工程が使用され得る。さらに、各工程が実行される特定の順序は変更できる。従って、例えばある実施例では、工程１３０及び１４０を工程１２０の前に行ってもよい。
【００２０】
図２Ａ−４Ｂに、半導体ウエハを個々の半導体ダイを分離する方法の実施例を示す処理工程を例示する。図２Ａに、最初に半導体ウエハ２１０を示す。図２Ａに示すウエハ２１０はノッチ２６０及び１以上のダイ領域２７０を含む。ノッチ２６０は、当業者には予想できるように、特定の半導体構造体の位置、ダイ領域２７０等、ウエハ２１０上の種々の異なる構成を調整するためにウエハ２１０の中心（又は他の既知の点）に沿って使用される。
【００２１】
１以上のダイ領域２７０は半導体ウエハ２１０上の異なるダイについてのダイ境界を表す。これらのダイ境界は最終的には、ウエハ２１０が個々の半導体ダイにダイシングされるスクライブストリートとなる。さらに、ダイ領域２７０は、拡大手段を用いるか否かを問わず、肉眼で見えるものであってもなくてもよい。所与のウエハ２１０上のダイ領域２７０の数は一般にウエハ２１０のサイズ、及び個々のダイ領域２７０に対する所望のサイズに基づいて変わる。
【００２２】
図２Ｂに進むと、図２Ａの半導体ウエハ２１０の一部分の拡大図が示される。図示するように、半導体ウエハ２１０は異なる材料、層及び構造体の集合を含む。例えば、半導体ウエハ２１０はベース層２１２（例えば、一実施例では単結晶シリコン）、活性構造体層２１４（例えば、一実施例ではトランジスタデバイス）及び相互接続構造体層２１６（例えば、一実施例では１以上の相互接続層）を含む。ベース層２１２、活性構造体層２１４及び相互接続構造体層２１６は、とりわけ、上記の材料のいずれか又は集合からなっていればよい。同様に、この製造段階で追加の層が半導体ウエハ２１０に存在してもよい。
【００２３】
図２Ｂに示すように、パターンニングされたレジスト２２０が半導体ウエハ２１０の領域２３０を露出するために半導体ウエハ２１０上に形成される。上述したのと同様のプロセスがレジスト２２０をパターニングするのに使用され得る。露出領域２３０は、一例では、半導体ダイ２７０が互いに接合するジャンクションに近接して位置決めされる。他の実施例では、露出領域２３０は半導体ウエハ２１０におけるスクライブストリートの少なくとも一部分を露出する。
【００２４】
一実施例では、露出領域２３０は約５ミクロンよりも小さい幅（ｗ）を有する。露出部分２３０は、代替の実施例では、約１ミクロンよりも小さい幅（ｗ）を有する。上述の幅（ｗ）は、半導体ウエハ２１０を個々の半導体ダイにダイシングするために以前に使用されていたような鋸刃又はスクライブツールの幅よりもかなり小さい。従って、相当な半導体ウエハ２１０の基板スペースが節約されることになる。
【００２５】
図２Ｂはさらに、不純物２４０がレジスト２２０内の開口部によって露出領域２３０に導入されることを示す。不純物２４０は、とりわけ、上述と同様のプロセスを用いて半導体内に配置され得る。上述したように、不純物２４０は半導体ダイ２７０が互いに接合するジャンクションに近接する半導体ウエハ２１０において結合を分裂させるように構成される。不純物２４０はさらに、半導体ウエハ２１０における弱化領域２５０をもたらすことができる。弱化領域２５０は、一実施例では、不純物２４０が配置された最初の表面に対して実質的に垂直に伸張する。これは、表面に対して実質的に平行に伸張する弱化領域を作成する他のプロセスとの直接の差異である。
【００２６】
図２Ａ及び２Ｂの実施例は、不純物２４０を半導体基板２１０内に精密に配置するのにレジスト２２０が使用されることを示す。それでもなお、レジストが必要でない他の実施例が存在する。例えば、直接書込み注入法が使用される公知の実施例も存在する。例えば、不純物２４０を半導体基板２１０内に含むために、ｘｙステージによって駆動されるフォトンビームが使用され得る。
【００２７】
図３Ａ及び３Ｂは、半導体ウエハ２１０の背面側（例えば、不純物２４０が最初に配置された表面の反対の面）の少なくとも一部を除去した後の図２Ａ及び２Ｂの半導体ウエハ２１０を示す。一実施例では、半導体ウエハ２１０の厚さを約２００ミクロンから約４００ミクロンの範囲の値に減らすために従来のウエハのバックグラインドが使用される。代替の実施例では、より大きい又は小さいバックグラインドが使用される。半導体ウエハ２１０の背面の少なくとも一部を除去するプロセスは、半導体ウエハ２１０をその個々の半導体ダイに分離することを補助するように設計される。
【００２８】
図４Ａ及び４Ｂは不純物２４０を有する半導体ウエハ２１０を弱化領域２５０に沿って個々の半導体ダイ４１０に分離した後の図３Ａ及び３Ｂの半導体ウエハ２１０を示す。前述したように、半導体ウエハ２１０を個々の半導体ダイに分離するプロセスは応力の付加で補助され得る。図４Ａ及び４Ｂに示す実施例はローラー４２０を用いて加えられた機械的ストレスの使用を示す。この実施例では応力を加えるためにローラー４２０が使用されるが、当業者は種々の他の技術及びデバイスが使用できることを理解している。なお、温度的ストレス又は他の形式のストレス（例えば、音響的ストレス）も使用できることを再度注記しておく。
【００２９】
図１から４Ｂに関して上述したプロセスは、その中に１以上の構造体を形成することの後に、特に相互接続構造物の形成の後に、不純物が半導体ウエハ内に配置されることを示す。何らかの構造体がその上又その中に形成される前に不純物が半導体ウエハ内に含まれるような実施例もある。同様に、活性構造体をその上又はその中に形成した直後に不純物が半導体ウエハ内に含まれるような実施例もある。
【００３０】
発明の側面は他の従来的なプロセス以上の一定の利益を提供する。例えば、上記の開示によると、他の鋸引き及びスクライブ技術で許容されるものよりもダイのレーンを小さくできるので、シリコンをより多く利用することが可能となる。さらに、半導体ウエハを個々のダイに分離するための注入法の使用は従来の鋸及びスクライブツールの購入及び保守に比べて低コストとなるので最終的には処理コストは低い。
【００３１】
不純物の含有に関する更なる詳細、その他関連の情報は米国特許第６３３５２５８号、６０２０２５２号、５８７７０７０号、及び６３７２６０９号、並びに米国特許出願公開第２００４／０１７１２３２号及び２００４／０１６６６４９号に開示され、その全部がそれらの全部が含まれるかのように参照としてここに取り込まれる。
【００３２】
上記の開示に関連する当業者であれば、発明の範囲から逸脱することなく他の及び更なる付加、削除、代用及び修正が上記実施例に対してなされ得ることが理解できるはずである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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