(57)【要約】【課題】  ダイサを破損することがなく、切り分けられた半導体素子において、センサとして使用できる広範な有効面積を確保することができる半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】  まず、複数の電気回路を形成したウエハに他の基板（８）を接合して接合基板（９）を作成する。その後、ウエハ（７）を切削するのに十分な厚さを備えた第一ダイサ（１１）を用い、ウエハ（７）の切削を行う第一ダイサ切削工程、円形回転切削刃の刃先が周縁に向かうに従って薄肉に成形され、第一ダイサ（１１）の厚さよりも幅広に切削可能な第二ダイサ（１２）を用いて、他の基板（８）側から接合面（１３）を越える位置まで切削を行う第二ダイサ切削工程とを行う。第一ダイサ切削工程と、第二ダイサ切削工程とはいずれを先に行うこともできる。【選択図】          図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電気回路を形成したウエハに他の基板を接合した接合基板を前記電気回路毎に切り離して一つ一つの半導体素子とする半導体素子の製造方法であって、
円形回転切削刃の刃先が少なくとも前記ウエハを切削するのに十分な厚さを備えた第一ダイサを用い、前記ウエハの切削を行う第一ダイサ切削工程と、
円形回転切削刃の刃先が周縁に向かうに従って薄肉に形成され、前記第一ダイサの厚さよりも幅広に切削可能な第二ダイサを用い、前記他の基板側から前記ウエハと前記他の基板との接合面を越える位置まで切削を行う第二ダイサ切削工程と、
を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記第二ダイサ切削工程の後に前記第一ダイサ切削工程を行うことを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体素子の製造方法において、
前記第一ダイサを用いた切削を、前記接合基板を構成する前記他の基板側から又は前記ウエハ側から行うことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記第一ダイサ切削工程の後に前記第二ダイサ切削工程を行うことを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の半導体素子の製造方法において、
前記第一ダイサを用いた切削を、前記ウエハ側から行い、前記ウエハと前記他の基板との接合面に到達しない位置まで行うことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記他の基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電気回路を形成したウエハに他の基板を接合した接合基板を前記電気回路毎に切り離して一つ一つの半導体素子とする半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子を用いた各種センサを外力や温度変化による応力から保護し、センサ精度の劣化等を防止するため、電気回路を形成したウエハに、例えば、ガラス基板等の他の基板を接合することが行われている。このような半導体素子は、シリコン等の原料の物質を円柱状に結晶成長させて薄くスライスして作製した円盤状のウエハに露光やエッチングにより碁盤の目状に複数の電気回路を形成し、その後、ダイシングして電気回路毎に切り出して一つ一つの半導体素子としている。
【０００３】
このダイシングは、接合したウエハと他の基板とを同一のダイヤモンドブレードで切断する方法、あるいは、まずウエハを切断し、別のブレードを使用してガラス等の他の基板を切断する方法などがとられている。
【０００４】
また、このようなダイシングを改良する提案として、特許文献１がある。図１は、特許文献１による接合基板の切断方法を、圧力センサの製造工程に適用した実施例を説明する説明図である。シリコンウエハ５１をガラス５２と真空中で接合した後、個々のセンサに分離するためのダイシングを行う。図１（ａ）は、圧力検出用抵抗が形成されたシリコンウエハ５１をガラス５２に接合した状態である。これに、電着ブレード等を使用し、シリコン面よりガラス５２にわずかに達する厚さでシリコン切り溝５４を入れる。
【０００５】
その後、図１（ｂ）のようにダイシングテープ５３に貼りつけ、レジンボンドブレード等を使用してガラス５２側からダイシングを行い、図１（ａ）に示したシリコン切り溝５４に達するガラス切り溝５５を形成する。
【０００６】
このような工程を経ることにより、一つ一つの圧力センサチップに切り分けることができる。
【０００７】
また、図２は、ガラス５２側から先に溝入れし（図２（ａ））、その後、シリコンウエハ５１を切断した（図２（ｂ））例である。図２（ｃ）は、ガラス５２側から先に溝入れして切断した場合の圧力センサチップの断面を示すものであるが、このようにガラス５２側から先に溝入れしても一つ一つの圧力センサチップに切り分けることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１８３２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１に記載された切断方法では、それぞれ以下のような問題があった。まず、図１に示したようにシリコン面よりガラス５２にわずかに達する厚さでシリコン切り溝５４を入れる工程を経る場合、シリコン切断用のダイサの破損を招いたり、回路形成可能部分、すなわちセンサとして使用できる有効面積が減少したりするという問題がある。必要となるダイサ厚さ（幅）は切断対象となる基板の材質、厚さによって異なり、シリコンウエハ５１を切断するのに必要となるダイサ厚さは、ガラス５２を切断するのに必要となるダイサ厚さと比較して非常に薄い。このため、図１（ａ）に示したように、シリコンウエハ５１を切断するためのダイサを用い、シリコン面側から切断を開始してガラス５２にわずかに達する厚さでシリコン切り溝５４を形成すると、ガラス５２に接触したダイサが破損するおそれがある。
【００１０】
また、このようなダイサの破損を回避すべく、シリコンウエハ５１を切断するためのダイサの厚さを厚くすると、センサとして使用できる有効面積が減少してしまい問題である。
【００１１】
一方、図２に示したようにガラス５２側から先に溝入れした場合は、シリコンウエハ５１を切断するためのダイサがガラス５２に接触することがないため、シリコンウエハ５１を切断するためのダイサの厚さを厚くする必要はない。しかし、ガラス５２側から先に溝入れした場合に切り出される圧力センサチップは、図２（ｃ）に示したような断面形状となり、センサとして使用できる有効面積をそれ程大きくとることができず問題である。
【００１２】
そこで本発明は、ダイサを破損することがなく、切り分けられた半導体素子において、センサとして使用できる広範な有効面積を確保することができる半導体素子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる目的を達成するための本発明の半導体素子の製造方法は、複数の電気回路を形成したウエハに他の基板を接合した接合基板を前記電気回路毎に切り離して一つ一つの半導体素子とする半導体素子の製造方法であって、円形回転切削刃の刃先が少なくとも前記ウエハを切削するのに十分な厚さを備えた第一ダイサを用い、前記ウエハの切削を行う第一ダイサ切削工程と、円形回転切削刃の刃先が周縁に向かうに従って薄肉に形成され、前記第一ダイサの厚さよりも幅広に切削可能な第二ダイサを用い、前記他の基板側から前記ウエハと前記他の基板との接合面を越える位置まで切削を行う第二ダイサ切削工程と、を有することを特徴とする（請求項１）。
【００１４】
ここで、本発明の他の基板は、主としてウエハよりも硬質であることを想定しており、また、前記第二ダイサは主としてこのような硬質の基板を切断するものである。このような第二ダイサを用いることにより、他の基板として例えばガラスのような硬質の材料が選定された場合でも、このような他の基板を切断するのに十分な強度を確保することができる。また、接合面を超えてウエハを切削した場合であっても、刃先がウエハの有効面積にはさほど影響を与えることなく前記他の基板を切り離すことができる。
【００１５】
このような半導体素子の製造方法において、前記第二ダイサ切削工程の後に前記第一ダイサ切削工程を行ってもよいし（請求項２）、前記第一ダイサ切削工程の後に前記第二ダイサ切削工程を行うようにしてもよい（請求項４）。
【００１６】
ここで、前記第二ダイサ切削工程の後に前記第一ダイサ切削工程を行うようにした場合は、前記第一ダイサを用いた切削を、前記接合基板を構成する前記他の基板側から行ってもよいし、前記ウエハ側から行ってもよい（請求項３）。第二ダイサ切削工程を行った後は、すでに他の基板の切削は完了しており、当該他の基板側に形成された切削溝から前記ウエハが露出した状態となっている。このため、第一ダイサを用いて他の基板側から切削を行うこともできる。また、ウエハ側から切削をした場合も、他の基板を完全に切削し終えており、第一ダイサが境界線を越えても他の基板に接触することを回避することができるので第一ダイサを破損させることはない。
【００１７】
また、前記第一ダイサ切削工程の後に前記第二ダイサ切削工程を行うようにした場合は、前記第一ダイサを用いた切削を、前記ウエハ側から行い、前記ウエハと前記他の基板との接合面に到達しない位置まで行うようにする（請求項５）。このようにすれば、第一ダイサが他の基板に接触することがない。また、第一ダイサは、前記ウエハを切削するのに十分な厚さを備えていればよい。すなわち、第一ダイサは必要以上に刃先を厚くする必要がなく、切断作業により削り取られる部分の増大を抑制することができる。
【００１８】
なお、本発明では、前記のように、他の基板として、主としてウエハよりも硬質であるものを想定しているが、このような他の基板をガラス基板とすることができる（請求項６）。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ウエハと他の基板とを接合した接合基板を円形回転切削刃の刃先が周縁に向かうに従って薄肉に成形された第二ダイサを用い、前記接合基板を構成する前記他の基板側から前記ウエハと前記他の基板との接合面を越える位置まで切削を行う第二ダイサ切削工程と、円形回転切削刃の刃先が少なくとも前記ウエハを切削するのに十分な厚さを備えた第一ダイサを用い、前記接合基板を構成する前記ウエハの切削を行う第一ダイサ切削工程とによって切断し、一つ一つの半導体素子に切り分けるようにしたので、ダイサの破損を回避できると共に、ウエハの十分な有効面積を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
本発明は、複数の電気回路を形成したウエハに他の基板を接合した接合基板を前記電気回路毎に切り離して一つ一つの半導体素子とする半導体素子の製造方法であるが、本実施例では、半導体素子の一つである光電変換素子１の製造方法について説明する。この光電変換素子１はエリアセンサや、ラインセンサとして用いることができる。
【００２２】
図３（ａ）は、本実施例の製造方法により製造された光電変換素子１の側面図であり、図３（ｂ）は、同じく、斜視図である。光電変換素子１は、シリコンからなるウエハ２の表面に受光部等を含む電気回路３を形成し、ウエハ２の表面から裏面へと貫通する貫通電極４を設けてある。また、ウエハ２の裏面には、半田ボール５が設けられている。さらに、表面側にガラス基板６が接合されている。このガラス基板６は、本発明における「他の基板」に相当する。このガラス基板６は、端面６ａが斜面に形成されている。このように斜面が形成されることにより電気回路３中の受光部への不要な光の侵入を防止することができる。
【００２３】
このような光電変換素子１は、まず、図４（ｂ）に示した円盤状ウエハ７の碁盤の目毎に図３（ａ）で示した電気回路３や貫通電極４、半田ボール５を設け、図４（ａ）で示したように円盤状ウエハ７と円盤状ガラス基板８とを接着剤を用いて接着し、円盤状の接合基板９を形成する。その後、図４（ｂ）において碁盤の目９ａを形成する点線に沿って接合基板９を切り分ける。
なお、円盤状ガラス基板８の材料として、シリコンからなる円盤状ウエハ７と熱膨張率が近いパイレックス（登録商標）を用いた。
【００２４】
図５は、実施例１の製造方法の工程を示すものであるが、まず、図５（ａ）に示すように接合基板９の円盤状ウエハ７側にダイシングテープ１０を貼付する。その後、第一ダイサ１１、第二ダイサ１２を用いて、図３に示したような光電変換素子に切り分ける。ここで、第一ダイサ１１は、円盤状ウエハ７を切断するもので、円形回転切削刃の刃先がシリコンからなる円盤状ウエハ７を切削するのに十分な厚さｔ１を備えている。本実施例ではｔ１＝約３０μｍである。一方、第二ダイサ１２は、円盤状ガラス基板８を切断するもので、円形回転切削刃の刃先が周縁に向かうに従って薄肉に形成され、第一ダイサ１１の厚さｔ１よりも幅広に切削可能な形状となっている。すなわち、図５中に示した厚さｔ２は、ｔ２＞ｔ１で、本実施例では、ｔ２＝約１ｍｍである。第二ダイサ１２は、図５中に示した厚さｔ２の部分から周縁に向かうに従って薄肉に形成されることにより、図５（ｂ）に示したように断面としたときの先端部１２ａが尖っている。本実施例では、先端角α＝７０°としている。
このような第一ダイサ１１の先端部にはダイヤモンド粒を付着させてあり、第二ダイサ１２の先端部分（薄肉に形成された部分）にも、第一ダイサ１１の先端部に付着させたダイヤモンド粒よりも大粒のダイヤモンド粒を付着させてある。
なお、第一ダイサ１１と第二ダイサ１２との寸法差は非常に大きいものであり、説明の都合上、図面における両者の比率は実際のものとは異なる比率としている。
【００２５】
本実施例では、図５（ａ）に示した状態とした後、第二ダイサ１２を用いた第二ダイサ切削工程を行う（図５（ｂ））。本実施例では、この第二ダイサ切削工程における第二ダイサ１２を用いた切削は、円盤状ガラス基板８側から行う。この際、第二ダイサ１２の先端部１２ａが円盤状ウエハ７と円盤状ガラス基板８との接合面１３を超える位置、すなわち、円盤状ウエハ７に到達するまで切削する。このとき、接合面１３における切削幅Ｗが第一ダイサ１１の厚さｔ１と略同一となるようにする。
【００２６】
第二ダイサ切削工程が完了したら、ついで、図５（ｃ）に示したように第一ダイサ１１を用いた第一ダイサ切削工程を行う。第一ダイサ切削工程では、第一ダイサ１１による切削を第二ダイサ１２による切削と同様に円盤状ガラス基板８側から行う。ここで、既に第二ダイサ１２による切削を行い、テーパ状の切削形状が得られ、さらに、接合面１３における切削幅Ｗが第一ダイサ１１の厚さｔ１と略同一となっていることから第一ダイサ１１の先端を円盤状ガラス基板８に接触させることなく円盤状ウエハ７に当接し、切削を行うことができる。このため、極薄の第一ダイサを円盤状ガラス基板８に接触させて破損させてしまうことがない。第一ダイサ１１を円盤状ウエハ７の表面まで到達させれば接合基板９を切り分けることができる。
【００２７】
第一ダイサ切削工程が完了した後、一つ一つの素子に切断された接合基板９からダイシングテープ１０を剥がせば、図３に示したような一つ一つの光電変換素子１を得ることができる。このようにして得られた光電変換素子１は、基板等に実装する際には、半田ボール５によって電気的な接続を行う（ＢＧＡ、ボール・グリッド・アレイ）。
【００２８】
以上の工程により得られた光電変換素子１は、第二ダイサ１２を円形回転切削刃の刃先が周縁に向かうに従って薄肉に形成し、図５（ｂ）に示したように断面としたときの先端部１２ａが尖った形状としたので、この第二ダイサ１２を用いて円盤状ガラス基板８を切削すると同時にガラス基板６の端面６ａを斜面に形成することができる。このように斜面が形成されると、前記のように電気回路３中の受光部への不要な光の侵入を防止することができる。
【００２９】
また、本実施例の製造方法によれば、第二ダイサ１２が第一ダイサ１１の厚さｔ１とほぼ同一の幅Ｗ以上の幅で切削することができるので、第一ダイサ１１が円盤状ガラス基板８に接触することがなく、第一ダイサ１１の破損を防止することができる。また、このように、第二ダイサ１２は、接合面１３では第一ダイサ１１を貫通させるのに必要十分な極狭の幅Ｗで切削しつつ、厚くすることができるので切削時間（ダイシング時間）を短縮することができる。また、円盤状ウエハ７は、円盤状ウエハ７を切削するのに最低限必要な厚さを確保した第一ダイサによって切削され、円盤状ガラス基板８を切削するための厚みを有する第二ダイサではほとんど切削されないので、ウエハ２の有効範囲を広く確保することができる。
【実施例２】
【００３０】
次に本発明の実施例２について、図６を参照しつつ説明する。実施例２は、第二ダイサ１２を用いた第二ダイサ切削工程の後に第一ダイサ１１を用いた第一ダイサ切削工程を行う点で、実施例１と共通する。また、使用する第一ダイサ１１、第二ダイサ１２もそれぞれ実施例１で使用したものと同一のものである。従って、図６（ａ）に示した接合基板９の円盤状ウエハ７側にダイシングテープ１０を貼付する工程、図６（ｂ）に示した第二ダイサ１２を用いた第二ダイサ切削工程までは、図５（ａ）、（ｂ）に示した実施例１における工程と同一である。第二ダイサ工程を経ることにより、接合面１３では、幅Ｗ分、切削されている。
【００３１】
図６（ｂ）で示した第二ダイサ切削工程が完了したら、接合基板９の円盤状ウエハ７側に貼付していたダイシングテープ１０を剥がし、図６（ｃ）に示すように接合基板９の円盤状ガラス基板８側へ貼付しなおす。
【００３２】
図６（ｃ）に示す状態とした後、図６（ｄ）に示すように第一ダイサ１１を用いた第一ダイサ切削工程を行う。実施例２における第一ダイサ切削工程は、実施例１における第一ダイサ切削工程とは異なり、図６（ｄ）に示すように円盤状ウエハ７側から切削を行うようになる。このとき、事前に行った第二ダイサ切削工程により空間８ａが形成されているので、第一ダイサ１１は、空間８ａまで貫通させればよく、ダイシングテープ１０まで到達させなくても、一つ一つの光電変換素子１に切り分けることができ、図６（ｅ）に示した状態とすることができる。その後は、一つ一つの素子に切断された接合基板９からダイシングテープ１０を剥がせば、実施例１の場合と同様に図３に示したような一つ一つの光電変換素子１を得ることができる。
【実施例３】
【００３３】
次に本発明の実施例３について図７を参照しつつ説明する。この実施例３は、前記実施例１及び２とは異なり、第一ダイサ１１を用いた第一ダイサ切削工程の後に第二ダイサ１２を用いた第二ダイサ切削工程を行う。
【００３４】
図７は、実施例３の製造方法の工程を示すものであるが、まず、図７（ａ）に示すように接合基板９の円盤状ガラス基板８側にダイシングテープ１０を貼付する。この点、実施例１及び２と異なる。
【００３５】
ついで、第一ダイサ１１を用いた第一ダイサ切削工程を行う。実施例３における第一ダイサ切削工程は、図７（ｂ）に示すように、円盤状ウエハ７側から行う。このとき、第一ダイサ１１が円盤状ウエハ７と円盤状ガラス基板８との接合面１３まで到達しないように、第一ダイサ１１の先端と接合面１３との間にクリアランスＳを残す。これにより、第一ダイサ１１が円盤状ガラス基板８に接触することがなく、第一ダイサ１１の破損を回避することができる。
【００３６】
第一ダイサ切削工程が完了したら、接合基板９の円盤状ガラス基板８側に貼付していたダイシングテープ１０を剥がし、図７（ｃ）に示すように接合基板９の円盤状ウエハ７側へ貼付しなおす。
【００３７】
図７（ｃ）に示す状態とした後、図７（ｄ）に示すように第二ダイサ１２を用いた第二ダイサ切削工程を行う。実施例３における第二ダイサ切削工程は、円盤状ガラス基板８側から切削を行うようになる。このとき、事前に行った第一ダイサ切削工程により空間７ａが形成されているので、第二ダイサ１２は、接合面１３を越えて空間７ａまで到達すればよい。これにより一つ一つの光電変換素子１に切り分けることができ、図７（ｅ）に示した状態とすることができる。その後は、一つ一つの素子に切断された接合基板９からダイシングテープ１０を剥がせば、実施例１の場合と同様に図３に示したような一つ一つの光電変換素子１を得ることができる。
【００３８】
なお、上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【００３９】
たとえば、前記実施例では、半田ボール５を設け、この半田ボール５を用いてＢＧＡで基板等に接続するようにしているが、半田ボール５を設けず、ＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）で接続するようにしてもよい。また、第一ダイサ１１と第二ダイサ１２は、それぞれ、シリコン等のウエハの素材、ガラス等の硬質の素材を切削することができ、第一ダイサの厚さｔ１と第二ダイサ１２における図面に示したようなｔ２がｔ２＞ｔ１の関係となっていれば、どのような径であってもよい。また、前記実施例では、貫通電極４を設けた構成となっているが、他の電極を備えた構成とすることもできる。
【００４０】
また、実施例１では、図５（ｃ）に示したように、第一ダイサ切削工程において第一ダイサ１１を円盤状ウエハ７の表面まで到達させて接合基板９を切り分けているが、第一ダイサ１１を円盤状ウエハ７の表面まで到達させないハーフカットとし、円盤状ウエハ７が欠けないように配慮してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来の接合基板の切断方法を説明する説明図である。
【図２】従来の他の接合基板の切断方法を説明する説明図である。
【図３】（ａ）は、本発明の製造方法により製造された光電変換素子の側面図であり、（ｂ）は、斜視図である。
【図４】（ａ）は円盤状ウエハと円盤状ガラス基板とを接合して接合基板を作成する工程の説明図、（ｂ）は接合基板上に電気回路がそれぞれ形成される碁盤の目を示す平面図である。
【図５】実施例１の製造方法の工程図である。
【図６】実施例２の製造方法の工程図である。
【図７】実施例３の製造方法の工程図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  光電変換素子
２  ウエハ
３  電気回路
４  貫通電極
５  半田ボール
６  ガラス基板
７  円盤状ウエハ
８  円盤状ガラス基板
９  接合基板
１０  ダイシングテープ
１１  第一ダイサ
１２  第二ダイサ
１３  接合面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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