(57)【要約】【課題】  ピックアップ成功率を高めて歩留まりを向上することができる半導体装置を提供する。【解決手段】  半導体装置１は、半導体基板２、半導体素子３、第１金属層４、絶縁膜層６、有機物層７、第２金属層８、パッシベーション膜９等を備える。半導体基板２は、半導体素子３が形成された基部１１と、半導体基板２の裏面側に位置して基部１１の周縁から外側に突出し基部１１の周囲を取囲む鍔部１２と、基部１１と鍔部１２との段差部分に位置して基部１１の周縁端面に形成され、周方向に沿って凹凸形状となった基部側凹凸端面部１３と、鍔部１２の周縁端面に位置して鍔部１２の周方向に沿って凹凸形状に形成された鍔部側凹凸端面部１４と、を備える。【選択図】        図１
2018078192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側に半導体素子が形成された半導体基板を備えた半導体装置において、
前記半導体基板は、
前記半導体素子が形成された基部と、
前記半導体基板の裏面側に位置して前記基部の周縁から外側に突出し、前記基部の周囲を取囲む鍔部と、
前記基部と前記鍔部との段差部分に位置して前記基部の周縁端面に形成され、周方向に沿って凹凸形状となった凹凸端面部と、を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記凹凸端面部は、絶縁性および耐湿性を有する被膜によって覆われてなる請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子が形成された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体ウエハ等の基板をフルカットして複数個の半導体装置（チップ）に分離する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７７０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ダイシングソーを用いて基板をフルカットする場合を考えると、ダイシングラインの端面形状は平坦となる。このため、ピンセット等の把持具を用いてチップをピックアップする際に把持具が滑り、チップ表面やチップ端面を傷つける虞がある。
【０００５】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ピックアップ成功率を高めて歩留まりを向上することができる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、表面側に半導体素子が形成された半導体基板を備えた半導体装置において、前記半導体基板は、前記半導体素子が形成された基部と、前記半導体基板の裏面側に位置して前記基部の周縁から外側に突出し、前記基部の周囲を取囲む鍔部と、前記基部と前記鍔部との段差部分に位置して前記基部の周縁端面に形成され、周方向に沿って凹凸形状となった凹凸端面部と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明では、前記凹凸端面部は、絶縁性および耐湿性を有する被膜によって覆われてなる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、半導体装置は、基部と鍔部とにより全体としてシルクハット型のような段付状に形成されているので、把持具をこの段差部分に引掛けることにより容易に半導体装置を摘むことができる。具体的には、把持具の先端部を鍔部の表面に当接させて、把持具の位置決めをすることができる。これにより、半導体装置のピックアップ成功率が高まるので、半導体装置を摘む際に生じるチップ表面やチップ端面の傷を抑制して歩留まりを向上することができる。
【０００９】
即ち、把持具の位置決めが難しい場合は、把持具によりチップ表面やチップ端面に傷をつける可能性がある。これにより、この傷から半導体基板内に水分が入り込み、半導体基板上に形成した複数の層に膜剥がれが生じ、半導体装置の外観不良やデバイス破壊を引き起こす虞がある。しかし、本発明による半導体装置は、容易に半導体装置をピックアップすることができるので、ピックアップ成功率を高め、膜剥がれ、外観不良、デバイス破壊等を抑制することができる。
【００１０】
また、請求項１の発明によれば、基部と鍔部との間の段差部分を凹凸形状として凹凸端面部を形成しているので、この凹凸端面部を、半導体装置をピックアップする際の滑り止めとすることができる。これにより、半導体装置のピックアップ成功率を高めて、歩留まりを向上することができる。
【００１１】
また、半導体装置は、基部と鍔部とにより段付状に形成されているので、半導体基板端部の表面積を大きくすることができる。これにより、半導体装置の放熱性を高めるので、半導体装置の電気的特性を向上することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、基部と鍔部との間の段差部分の凹凸端面部を絶縁性および耐湿性を有する被膜によって覆っている。このため、被膜の封止効果によって半導体装置の端面から漏れる電流（端面リーク）を抑制して、半導体装置の電気的特性が低下するのを抑制できる。
【００１３】
また、被膜によって半導体装置の端面を頑強にすることができると共に、被膜を介して半導体装置を摘むことができる。このため、半導体素子が形成された基部に直接力が作用するのを抑制して、半導体装置の端面にチッピングやクラックが生じるのを抑制することができる。これにより、チッピングやクラック等から半導体装置内部に水分が入って膜が剥がれるのを抑制できるので、半導体装置を長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態による半導体装置の半導体基板を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態による半導体装置の半導体基板を示す平面図である。
【図３】半導体基板を図２中の矢示III−III方向からみた断面図である。
【図４】第１の実施の形態による半導体装置の製造方法に用いる半導体ウエハを示す平面図である。
【図５】第１の実施の形態による半導体装置を示す断面図である。
【図６】第２の実施の形態による半導体装置の半導体基板を示す平面図である。
【図７】半導体基板を図６中の矢示VII−VII方向からみた断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態による半導体装置について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明の半導体装置は、例えばＭＨｚ帯またはＧＨｚ帯のような高周波信号を増幅する電力増幅器に適用されるものである。
【００１６】
図１および図５に、第１の実施の形態による半導体装置１を示す。図５に示すように、半導体装置１は、半導体基板２、半導体素子３、第１金属層４、絶縁膜層６、有機物層７、第２金属層８、パッシベーション膜９等を備えている。この場合、第１金属層４、絶縁膜層６、有機物層７、第２金属層８、パッシベーション膜９は、半導体基板２の表面２Ａに順次積層されている。
【００１７】
半導体基板２は、例えばガリウム砒素（ＧａＡｓ）のような半導体材料を用いて形成されている。なお、半導体基板２は、例えばリン化インジウム（ＩｎＰ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）等のような他のIII−Ｖ族の化合物半導体によって形成されてもよい。半導体基板２は、例えばセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）のようなII−VI族の化合物半導体を用いて形成されてもよく、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧe）のようなIV族の化合物半導体を用いて形成されてもよい。また、半導体基板２は、化合物半導体に限らず、例えばシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇe）のようなIV族単元素の半導体によって形成されてもよい。
【００１８】
半導体基板２の表面２Ａには、例えばガリウム砒素（ＧａＡｓ）、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）等による半導体層２Ｂが形成されている。半導体層２Ｂは、不純物がドープされたものでもよく、不純物を除いたものでもよい。また、半導体層２Ｂは、１層でもよく、複数層（例えば２層）でもよい。
【００１９】
半導体素子３は、半導体基板２の表面２Ａ側（後述する基部１１の表面側）に配置されている。半導体素子３は、例えば半導体層２Ｂを含めて形成されている。この場合、半導体素子３は、ダイオード、電界効果トランジスタ等のような能動素子でもよく、抵抗、コンデンサ等のような受動素子でもよい。半導体素子３は、一般的に半導体基板２に複数個設けられている（１個のみ図示）。これら複数個の半導体素子３は、例えば第１金属層４と第２金属層８とのうち少なくともいずれか一方によって相互に電気的に接続されている。
【００２０】
第１金属層４は、有機物層７よりも半導体基板２に近い位置に配置されている。具体的には、第１金属層４は、半導体基板２の表面２Ａ上に形成されている。第１金属層４は、例えば金（Ａｕ）等のような導電性金属材料を用いて形成されている。第１金属層４は、例えば半導体素子３の電極を形成する、または複数個の半導体素子３間を電気的に接続する等のような各種の機能を有する。これにより、半導体基板２には、半導体素子３を含む各種の回路５（例えば増幅回路等）が形成されている。このため、半導体基板２は、回路５を形成する回路基板となっている。
【００２１】
絶縁膜層６は、半導体素子３を覆って、半導体基板２の表面２Ａ上に形成されている。絶縁膜層６は、無機物絶縁層を構成している。このため、絶縁膜層６は、例えばシリコン窒化膜等のような絶縁性を有する無機材料を用いて形成されている。絶縁膜層６には、例えば第１金属層４と対応した位置にスルーホール（貫通孔）からなるビア６Ａが形成されている。絶縁膜層６は、層間絶縁層を構成し、半導体基板２の表面２Ａと第２金属層８との間を電気的に絶縁している。
【００２２】
なお、絶縁膜層６は、シリコン窒化膜（例えばＳｉ3Ｎ4，ＳｉＮ等）に限らず、シリコン酸化膜（例えばＳｉＯ2，ＳｉＯ等）、シリコン酸窒化膜（例えばＳｉＯＮ等）のいずれかを用いて形成してもよい。
【００２３】
有機物層７は、絶縁膜層６を覆って、半導体基板２に形成されている。有機物層７は、絶縁膜層６と一緒に層間絶縁層を構成している。有機物層７は、有機物絶縁層を構成している。このため、有機物層７は、例えばポリイミド（ＰＩ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリベンゾオキソゾール（ＰＢＯ）等のような絶縁性を有する有機材料を用いて形成されている。有機物層７は、各種の樹脂材料を、絶縁膜層６の表面にスピンコートにより塗布することによって形成される。このとき、有機物層７は、絶縁膜層６に比べて、膜厚が大きくなる傾向がある。有機物層７は、例えば半導体装置１の表面側全体を平坦化させると共に、第１金属層４と第２金属層８との間の層間のキャパシタンスを低減させるものである。
【００２４】
第２金属層８は、有機物層７よりも半導体基板２から離れた位置に配置されている。この第２金属層８は、半導体基板２に非接触となった他の金属層を構成し、有機物層７の表面上に形成されている。第２金属層８は、例えば導電性金属材料を用いて形成されている。第２金属層８は、第１金属層４を介して、半導体素子３と外部との間を電気的に接続する等のような各種の機能を有する。このため、第２金属層８は、ビア６Ａを通じて第１金属層４に電気的に接続されている。
【００２５】
パッシベーション膜９は、第２金属層８を覆って半導体基板２に設けられている。パッシベーション膜９は、第２金属層８に加えて、有機物層７、半導体層２Ｂ等を覆っている。パッシベーション膜９は、例えばシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜等のような絶縁性を有する無機材料を用いて形成されている。
【００２６】
次に、半導体基板２の具体的な形状について説明する。
【００２７】
半導体基板２は、後述する基部１１、鍔部１２、基部側凹凸端面部１３、鍔部側凹凸端面部１４を備えている。ここで、図１ないし図３に示すように、半導体基板２は、基部１１と鍔部１２とにより、全体としてシルクハット型のような段付状に形成されている。また、半導体基板２は、基部側凹凸端面部１３と鍔部側凹凸端面部１４とにより半導体基板２の周縁端面が起伏に富み、平面視で切手のような形状に形成されている（図２参照）。
【００２８】
基部１１は、半導体基板２の中央部分（内側）に位置して、例えば四角形状に形成されている。基部１１の表面（図３における上側面）は、半導体基板２の表面２Ａとして、半導体素子形成面を構成している。即ち、基部１１の表面には、半導体素子３が形成されている。
【００２９】
鍔部１２は、半導体基板２の裏面側（図３における下側）に位置して、基部１１の周縁から外側に突出して設けられている。即ち、鍔部１２は、基部１１の下側の周囲を取囲んでいる。この鍔部１２の表面１２Ａは、ピンセット等の把持具Ｈを用いて半導体装置１をピックアップする際に、把持具Ｈの先端部が当接することにより把持具Ｈの位置決めをするものである（図３参照）。
【００３０】
基部側凹凸端面部１３は、基部１１と鍔部１２との間の段差部分に位置して、基部１１の周縁端面に形成されている。この基部側凹凸端面部１３は、基部１１の周方向に沿って凹凸形状に形成されている。具体的には、基部側凹凸端面部１３は、例えば、方法は限定されないがレーザ加工等を用いて後述の半導体ウエハＷをハーフカットすることにより形成されている。これにより、基部側凹凸端面部１３の凹凸形状は、半導体基板２の厚さ方向ではなく、基部１１の周縁に沿った方向、即ち、基部１１の縦方向および横方向に対して形成されている。基部側凹凸端面部１３は、把持具Ｈを用いて半導体装置１をピックアップする際に、把持具Ｈの先端部が滑るのを抑制する滑り止めとなるものである。
【００３１】
鍔部側凹凸端面部１４は、鍔部１２の周縁端面に位置して、鍔部１２の周方向に沿って凹凸形状に形成されている。具体的には、鍔部側凹凸端面部１４は、例えば、レーザ加工等を用いて半導体ウエハＷを子基板Ｗ1にフルカットすることにより形成されている。これにより、鍔部側凹凸端面部１４の凹凸形状は、半導体基板２の厚さ方向ではなく、鍔部１２の周縁に沿った方向、即ち、鍔部１２の縦方向および横方向に対して形成されている。
【００３２】
次に、半導体装置１の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、図３に示すように、集合基板としての半導体ウエハＷを用意する。この半導体ウエハＷの表面には、半導体層２Ｂ、第１金属層４、絶縁膜層６、有機物層７、第２金属層８等が積層されている。この半導体ウエハＷは、分割線Ｄの位置で切断されることによって、半導体素子３が形成された複数個の子基板Ｗ1に分離され、半導体装置１が形成される。
【００３４】
ここで、半導体ウエハＷを分割線Ｄの位置で切断する前に、半導体ウエハＷを、子基板Ｗ1の分割線Ｄに沿ってハーフカットする。具体的には、半導体ウエハＷの表面側から厚さ方向の途中位置までハーフカットし、半導体ウエハＷにハーフカットによる溝を形成する。この場合、ハーフカットは、例えば、内部集光によるレーザ加工を行う構成としてもよいし、例えば、表面集光によるレーザ加工を行う構成としてもよい。これにより、基部側凹凸端面部１３が、基部１１と鍔部１２との間の段差部分として形成される。このとき、ハーフカットによる溝は、半導体ウエハＷの裏面に到達していないから、互いに隣接した２個の子基板Ｗ1は、半導体ウエハＷの裏面側で部分的につながった状態となっている。なお、ハーフカットは、レーザの出力を調整することで、厚さ方向寸法（深さ方向寸法）を設定することができる。
【００３５】
前述のようなハーフカットの後に、半導体ウエハＷを、子基板Ｗ1の分割線Ｄに沿ってフルカットする。具体的には、半導体ウエハＷの表面側（鍔部１２の表面１２Ａ側）から半導体ウエハＷの裏面までフルカットし、子基板Ｗ1を個別に分離する。この場合、フルカットは、例えば、内部集光によるレーザ加工や、表面集光によるレーザ加工等を用いて行う構成とする。これにより、半導体ウエハＷから子基板Ｗ1に分割されることにより、各子基板Ｗ1同士の間には、鍔部側凹凸端面部１４を備えた鍔部１２が形成されている。この結果、全体として段付状の半導体装置１が複数個製造される。この場合、子基板Ｗ1は、半導体装置１の半導体基板２に対応する。なお、半導体ウエハＷをフルカットする場合は、子基板Ｗ1が散乱するのを抑制するため、半導体ウエハＷを支持基板等に接着する構成としてもよい。
【００３６】
かくして、第１の実施の形態によれば、半導体装置１は、基部１１と鍔部１２とにより全体としてシルクハット型のような段付状に形成されているので、把持具Ｈ等をこの段差部分に引掛けることにより容易に半導体装置１を摘むことができる。具体的には、把持具Ｈの先端部を鍔部１２の表面１２Ａに当接させて、把持具Ｈの位置決めをすることができる。これにより、半導体装置１のピックアップ成功率が高まるので、半導体装置１を摘む際に生じるチップ表面やチップ端面の傷を抑制して歩留まりを向上することができる。
【００３７】
即ち、把持具Ｈの位置決めが難しい場合は、把持具Ｈによりチップ表面やチップ端面に傷をつける可能性がある。これにより、この傷から半導体基板２内に水分が入り込み、第１金属層４、絶縁膜層６、有機物層７、第２金属層８等の膜剥がれが生じ、半導体装置１の外観不良やデバイス破壊を引き起こす虞がある。しかし、本発明による半導体装置１は、容易に半導体装置１をピックアップすることができるので、ピックアップ成功率を高め、膜剥がれ、外観不良、デバイス破壊等を抑制することができる。
【００３８】
また、半導体装置１は、基部１１と鍔部１２との間の段差部分を凹凸形状として基部側凹凸端面部１３を形成しているので、この基部側凹凸端面部１３を、半導体装置１をピックアップする際の滑り止めとすることができる。これにより、半導体装置１のピックアップ成功率を高めて、歩留まりを向上することができる。
【００３９】
また、半導体装置１は、基部１１と鍔部１２とにより段付状に形成されているので、半導体基板２端部の表面積を大きくすることができる。これにより、半導体装置１の放熱性を高めるので、半導体装置１の電気的特性を向上することができる。
【００４０】
また、半導体装置１の基部側凹凸端面部１３と鍔部側凹凸端面部１４とは、例えばレーザを用いて形成されている。これにより、レーザの熱が、基部１１の周縁端面および鍔部１２の周縁端面の微小な傷等を修復するので、半導体装置１の電気的特性を向上することができる。
【００４１】
次に、図６および図７に、本発明の第２の実施の形態による半導体装置２１を示す。第２の実施の形態の特徴は、基部側凹凸端面部を被膜によって覆ったことにある。なお、第２の実施の形態の半導体装置２１の説明に際し、第１の実施の形態による半導体装置１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４２】
半導体装置２１は、第１の実施の形態の半導体装置１と同様に、半導体基板２２、半導体素子３、第１金属層４、絶縁膜層６、有機物層７、第２金属層８、パッシベーション膜９等を備えている。
【００４３】
半導体基板２２は、基部２３、鍔部２４、基部側凹凸端面部２５、鍔部側凹凸端面部２６、被膜２７を備えている。この半導体基板２２は、基部２３と鍔部２４とにより、全体としてシルクハット型のような段付状に形成されている。また、半導体基板２２は、基部側凹凸端面部２５と鍔部側凹凸端面部２６とにより半導体基板２２の周縁端面が起伏に富み、平面視で切手のような形状に形成されている（図６参照）。
【００４４】
被膜２７は、基部２３の周縁端面に位置して、基部側凹凸端面部２５を覆って設けられている。被膜２７は、例えば、ＳｉＯ2，Ｓｉ1-xＮx，Ａl2Ｏ3，ＧａＮ等の絶縁性および耐湿性を有する材料を用いて形成されている。この場合、被膜２７は、基部側凹凸端面部２５よりも薄く、例えば５０ｎｍ程度の膜厚に設定されている。これにより、被膜２７により基部側凹凸端面部２５を覆った場合でも、被膜２７は、基部側凹凸端面部２５の凹凸形状を有している。なお、ポリイミド、ポリベンゾオキソゾール等の有機系材料は、水分を含み水分の供給源となり易いので、被膜２７の材料としては好ましくない。
【００４５】
かくして、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。第２の実施の形態の半導体装置２１は、基部２３と鍔部２４との間の段差部分の基部側凹凸端面部２５を、絶縁性および耐湿性を有する被膜２７によって覆っている。このため、被膜２７の封止効果によって半導体装置２１の端面から漏れる電流（端面リーク）を抑制して、半導体装置２１の電気的特性が低下するのを抑制できる。
【００４６】
また、被膜２７によって半導体装置２１の端面を頑強にすることができると共に、被膜２７を介して半導体装置２１を摘むことができる。このため、半導体素子３が形成された基部２３に直接力が作用するのを抑制して、半導体装置２１の端面にチッピングやクラックが生じるのを抑制することができる。これにより、チッピングやクラック等から半導体装置２１内部に水分が入って膜が剥がれるのを抑制できるので、半導体装置２１を長寿命化することができる。
【００４７】
なお、上述した第１の実施の形態では、基部１１の周縁端面に基部側凹凸端面部１３を形成して、鍔部１２の周縁端面に鍔部側凹凸端面部１４を形成する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、基部の周縁端面にのみ凹凸端面部を形成する構成としてもよい。即ち、基部の周縁端面のみを凹凸形状にして、鍔部の周縁端面は、ダイシングソーを用いて平坦な形状としてもよい。
【００４８】
さらに、前記各実施の形態では、半導体装置１，２１は電力増幅器に適用した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、半導体装置は、太陽電池のような受光素子に適用してもよく、レーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子に適用してもよく、受光素子と発光素子の両方を備えた光センサに適用してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１，２１  半導体装置
２，２２  半導体基板
２Ａ  表面
３  半導体素子
１１，２３  基部
１２，２４  鍔部
１３，２５  基部側凹凸端面部（凹凸端面部）
２７  被膜
【図１】
2018078192.tif 000003
【図２】
2018078192.tif 000004
【図３】
2018078192.tif 000005
【図４】
2018078192.tif 000006
【図５】
2018078192.tif 000007
【図６】
2018078192.tif 000008
【図７】
2018078192.tif 000009