(57)【要約】【課題】裏面欠けの少ない半導体チップが得られる半導体ウェーハの分割方法を提供する。【解決手段】第１ピッチＰ１のｎ１倍の第３ピッチＰ３で、第１ダイシングライン１５に沿って半導体ウェーハ１０を切断する第１工程と、第２ピッチＰ２のｎ２倍の第４ピッチＰ４で、第２ダイシングライン１６に沿って半導体ウェーハ１０を切断する第２工程と、第３ピッチＰ３で、隣接する既切断の第１ダイシングライン１５の中間に位置する未切断の第１ダイシングライン１５に沿って半導体ウェーハ１０を切断する第３工程と、第４ピッチＰ４で、隣接する既切断の第２ダイシングライン１６の中間に位置する未切断の第２ダイシングライン１６に沿って半導体ウェーハ１０を切断する第４工程と、を具備し、未切断の第１、第２ダイシングライン１５、１６がなくなるまで、第３、第４工程を繰り返す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハを、第１方向に第１ピッチで配列された第１ダイシングラインおよび前記第１方向と直交する第２方向に第２ピッチで配列された第２ダイシングラインに沿って切断し、チップに分割する半導体ウェーハの分割方法であって、
前記第１ピッチのｎ１倍（ｎ１は１より大きい自然数）の第３ピッチで、前記第１ダイシングラインに沿って前記半導体ウェーハを切断する第１工程と、
前記第２ピッチのｎ２倍（ｎ２は１より大きい自然数）の第４ピッチで、前記第２ダイシングラインに沿って前記半導体ウェーハを切断する第２工程と、
前記第３ピッチで、隣接する既切断の前記第１ダイシングラインの中間に位置する未切断の前記第１ダイシングラインに沿って前記半導体ウェーハを切断する第３工程と、
前記第４ピッチで、隣接する既切断の前記第２ダイシングラインの中間に位置する未切断の前記第２ダイシングラインに沿って前記半導体ウェーハを切断する第４工程と、
を具備し、
未切断の前記第１ダイシングラインおよび未切断の前記第２ダイシングラインがなくなるまで、前記第３工程および前記第４工程を繰り返すことを特徴とする半導体ウェーハの分割方法。
【請求項２】
前記ｎ１または前記ｎ２が奇数の場合は、隣接する既切断の前記第１ダイシングラインまたは前記第２ダイシングラインの中間に一番近い未切断の前記第１ダイシングラインまたは前記第２ダイシングラインに沿って前記半導体ウェーハを切断することを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの分割方法。
【請求項３】
前記第１ピッチまたは前記第２ピッチが、０．３５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの分割方法。
【請求項４】
前記第１乃至第４工程において、ブレードの切断負荷が略等しくなるように、前記第１乃至第４工程に応じて切断条件を変更することを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの分割方法。
【請求項５】
前記切断条件の変更は、前記ブレードの相対的な送り速度、回転数、および砥粒径のいずれかを変更することにより行うことを特徴とする請求項４に記載の半導体ウェーハの分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの分割方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体ウェーハの分割方法では、始めに第１方向のダイシングラインに沿って順に半導体ウェーハを短冊状に切断し、次に第１方向に直角な第２方向のダイシングラインに沿って順に半導体ウェーハを切断することにより、半導体チップを得ていた。
【０００３】
然しながら、この半導体ウェーハの分割方法では、短冊の側面の下部にクラックが発生しやすいという問題がある。その結果、半導体チップには、側面クラックに起因する裏面欠けが発生する。
【０００４】
裏面欠けを有する半導体チップでは、リードフレームなどへの固着が不安定となり、組み立て歩留まりが低下するという問題がある。
【０００５】
一方、大きさの異なる半導体チップが配置された半導体ウェーハの分割方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
この半導体ウェーハの分割方法では、半導体ウェーハは、中央部に複数の第１の半導体チップが互いに第１の分割領域を介して配列形成され、中央部を囲む周辺部に第１の半導体チップより小型の複数の半導体チップが互いに第２の分割領域を介して配列形成され、中央部と周辺部との間には第１および第２の分割領域のいずれより幅が広い分離領域が形成されている。
【０００７】
この半導体ウェーハに対して、まず中央部と周辺部とをダイシング法により分離し、しかる後、中央部の半導体ペレットの分割、周辺部の半導体ペレットの分割を別々に行っている。
【０００８】
然しながら、この半導体ウェーハの分割方法では、分離された中央部および周辺部に対して、それぞれ上述した従来の分割方法を適用している。その結果、上述した裏面欠けが発生する問題は依然内在している。然し、裏面欠けの発生については、何らの開示も示唆もしていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１８６０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、裏面欠けの少ない半導体チップが得られる半導体ウェーハの分割方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様の半導体ウェーハの分割方法は、半導体ウェーハを、第１方向に第１ピッチで配列された第１ダイシングラインおよび前記第１方向と直交する第２方向に第２ピッチで配列された第２ダイシングラインに沿って切断し、チップに分割する半導体ウェーハの分割方法であって、前記第１ピッチのｎ１倍（ｎ１は１より大きい自然数）の第３ピッチで、前記第１ダイシングラインに沿って前記半導体ウェーハを短冊状に切断する工程と前記第２ピッチのｎ２倍（ｎ２は１より大きい自然数）の第４ピッチで、前記第２ダイシングラインに沿って前記半導体ウェーハを矩形状に切断する工程と、前記第３ピッチで、隣接する既切断の前記第１ダイシングラインの中間に位置する未切断の前記第１ダイシングラインに沿って前記半導体ウェーハを切断する工程と、前記第４ピッチで、隣接する既切断の前記第２ダイシングラインの中間に位置する未切断の前記第２ダイシングラインに沿って前記半導体ウェーハを切断する工程と、を具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、裏面欠けの少ない半導体チップが得られる半導体ウェーハの分割方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係る半導体ウェーハの分割方法を示すフローチャート。
【図２】本発明の実施例に係る半導体ウェーハを示す平面図。
【図３】本発明の実施例に係る半導体ウェーハを示す断面図。
【図４】本発明の実施例に係る半導体ウェーハの分割工程を順に示す図。
【図５】本発明の実施例に係る半導体ウェーハの分割工程を順に示す図。
【図６】本発明の実施例に係る半導体ウェーハの分割工程を順に示す図。
【図７】本発明の実施例に係る半導体ウェーハの分割工程を順に示す図。
【図８】本発明の実施例に係る半導体ウェーハの分割工程を順に示す図。
【図９】本発明の実施例に係る半導体ウェーハの分割工程を順に示す図。
【図１０】本発明の実施例に係る半導体ウェーハの分割工程を順に示す図。
【図１１】本発明の実施例に係る半導体ウェーハの分割方法による分割結果を、比較例の半導体ウェーハの分割方法による分割結果と対比して示す図。
【図１２】本発明の実施例に係る比較例の半導体ウェーハの分割方法により半導体ウェーハが切断される様子を示す斜視図。
【図１３】本発明の実施例に係る比較例の半導体ウェーハの分割方法により側面クラックが発生するメカニズムを説明するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１５】
本発明の実施例について、図１乃至図１０を参照して説明する。図１は本実施の半導体ウェーハの分割方法を示すフローチャート、図２は半導体ウェーハを示す平面図、図３は半導体ウェーハを示す断面図、図４乃至図１０は半導体ウェーハの分割工程を順に示す図である。
【００１６】
始に、半導体ウェーハについて説明する。図２に示すように、本実施例の半導体ウェーハ１０において、半導体基板１１は、例えば直径１５０ｍｍのシリコン基板である。
【００１７】
半導体基板１１の表面には、複数の半導体素子１２、例えばサイズが０．１５乃至０．３ｍｍ□の縦型トランジスタが形成されている。半導体基板１１の裏面には、例えば図示されない裏面電極１３が形成されている。
【００１８】
半導体素子１２は、オリエンテーションフラット１４に平行なＸ方向（第１方向）に第１ピッチＰ１で配列され、Ｘ方向に直行するＹ方向（第２方向）に第２ピッチＰ２で配列されている。即ち、半導体基板１１上に格子状に配列されている。
【００１９】
Ｘ方向に隣り合う半導体素子１２の間が、Ｘ方向に第１ピッチＰ１で配列された第１ダイシングライン１５である。同様に、Ｙ方向に隣り合う半導体素子１２の間が、Ｙ方向に第２ピッチＰ２で配列された第２ダイシングライン１６である。
【００２０】
図３に示すように、半導体ウェーハ１０は、半導体基板１１が、例えば表面に粘着剤が塗布された厚さ８０μｍ程度のダイシングデープ１７の上に載置される。半導体ウェーハ１０は、例えば厚さ２０μｍのブレード１８により、第１ダイシングライン１５および第２ダイシングライン１６のそれぞれに沿って切断され、半導体チップに分割される。
【００２１】
第１ダイシングライン１５および第２ダイシングライン１６の幅は、それぞれ例えばブレード１８の厚さの２倍程度の５０μｍである。
【００２２】
次に、半導体ウェーハ１０の分割方法について、図１のフローチャートに従って説明する。ここで、複数の第１ダイシングラインを総称するときは、第１ダイシングライン１５と記し、個々の第１ダイシングラインを指すときは、アルファベットを付けて記している。第２ダイシングラインについても、同様である。
【００２３】
図１に示すように、始めに、第１ピッチのｎ１倍の第３ピッチで、第１ダイシングラインに沿って半導体ウェーハを切断する（ステップＳ１１）。ここで、ｎ１は１より大きい自然数で、例えばｎ１＝４である。
【００２４】
即ち、図４に示すように、半導体ウェーハ１０を、第１ピッチＰ１のｎ１倍の第３ピッチＰ３で、第１ダイシングライン１５に沿って、一端から他端まで切断する。
【００２５】
具体的には、半導体ウェーハ１０を、第１ダイシングライン１５ａ、１５ｅ、１５ｉ、１５ｍ、１５ｑのそれぞれに沿って切断する。尚、第１ダイシングライン１５ｓは、端数処理のために切断されている。
【００２６】
これにより、半導体ウェーハ１０は、幅がｎ１×Ｐ１（ダイシングの切り幅を含む）、最大長さが半導体基板１１の直径に等しい幅広・長尺の短冊状に分割される。
【００２７】
次に、第２ピッチのｎ２倍の第４ピッチで、第２ダイシングラインに沿って半導体ウェーハを切断する（ステップＳ１２）。ここで、ｎ２は１より大きい自然数で、例えばｎ２＝４である。
【００２８】
即ち、図５に示すように、半導体ウェーハ１０を、第２ピッチＰ２のｎ２倍の第４ピッチＰ４で、第２ダイシングライン１６に沿って一端から他端まで切断する。
【００２９】
具体的には、半導体ウェーハ１０を、第２ダイシングライン１６ａ、１６ｅ、１６ｉ、１５ｍ、１５ｑのそれぞれに沿って切断する。尚、第２ダイシングライン１６ｒは、端数処理のために切断されている。
【００３０】
これにより、半導体ウェーハ１０は、ｎ１×ｎ２＝１６個の半導体素子１２を包含する矩形状の中間半導体チップ２１（幅がｎ１×Ｐ１、長さがｎ２×Ｐ２の幅広・短尺の短冊）に分割される。
【００３１】
次に、第３ピッチで、隣接する既切断の第１ダイシングラインの中間に位置する未切断の第１ダイシングラインに沿って半導体ウェーハを切断する（ステップＳ１３）。
【００３２】
即ち、図６に示すように、半導体ウェーハ１０を、第３ピッチＰ３で、隣接する既切断の第１ダイシングラインの中間に配列されている未切断の第１ダイシングラインに沿って一端から他端まで切断する。
【００３３】
具体的には、半導体ウェーハ１０を、隣接する既切断の第１ダイシングライン１５ａ、１５ｅの中間に配列されている未切断の第１ダイシングライン１５ｃに沿って切断する。同様に、隣接する既切断の第１ダイシングライン１５ｅ、１５ｉの中間に配列されている未切断の第１ダイシングライン１５ｇ、隣接する既切断の第１ダイシングライン１５ｉ、１５ｍの中間に配列されている未切断の第１ダイシングライン１５ｋおよび隣接する既切断の第１ダイシングライン１５ｍ、１５ｑの中間に配列されている未切断の第１ダイシングライン１５ｏに沿って切断する。
【００３４】
これにより、半導体ウェーハ１０は、８個の半導体素子１２を包含する中間半導体チップ２２に分割される。
【００３５】
次に、第４ピッチで、隣接する既切断の第２ダイシングラインの中間に位置する未切断の第２ダイシングラインに沿って半導体ウェーハを切断する（ステップＳ１４）。
【００３６】
即ち、図７に示すように、半導体ウェーハ１０を、第４ピッチＰ４で、隣接する既切断の第２ダイシングラインの中間に配列されている未切断の第２ダイシングラインに沿って一端から他端まで切断する。
【００３７】
具体的には、半導体ウェーハ１０を、隣接する既切断の第２ダイシングライン１６ａ、１６ｅの中間に配列されている未切断の第２ダイシングライン１６ｃに沿って切断する。同様に、隣接する既切断の第２ダイシングライン１６ｅ、１６ｉの中間に配列されている未切断の第２ダイシングライン１６ｇ、隣接する既切断の第２ダイシングライン１６ｉ、１６ｍの中間に配列されている未切断の第２ダイシングライン１６ｋおよび隣接する既切断の第２ダイシングライン１６ｍ、１６ｑの中間に配列されている未切断の第２ダイシングライン１６ｏに沿って切断する。
【００３８】
これにより、半導体ウェーハ１０は、４個の半導体素子１２を包含する中間半導体チップ２３に分割される。
【００３９】
次に、すべての第１ダイシングライン１５およびすべての第２ダイシング１６を切断したか否かをチェックし（ステップＳ１５）する。未切断の第１ダイシングラインおよび第２ダイシングがない場合（ステップＳ１５のＹｅｓ）、次の工程、例えば組み立て工程へ行く。
【００４０】
一方、未切断の第１ダイシングライン１５および第２ダイシング１６がある場合（ステップＳ１５のＮｏ）、再びステップＳ１３およびステップＳ１４を実行する。
【００４１】
即ち、図８に示すように、半導体ウェーハ１０を、第３ピッチＰ３で、隣接する既切断の第１ダイシングラインの中間に配列されている未切断の第１ダイシングライン１５ｂ、１５ｆ、１５ｊ、１５ｎ、１５ｒに沿って一端から他端まで切断する。ここでは、第１ダイシングライン１５ｊ、１５ｎ、１５ｒは、図示していない。
【００４２】
次に、図９に示すように、半導体ウェーハ１０を、第４ピッチＰ４で、隣接する既切断の第２ダイシングラインの中間に配列されている未切断の第２ダイシングライン１６ｂ、１６ｆ、１６ｊ、１６ｎ、１６ｒに沿って一端から他端まで切断する。ここでは、第２ダイシングライン１６ｊ、１６ｎ、１６ｒは、図示していない。
【００４３】
この段階では、まだ未切断の第１ダイシングライン１５および未切断の第２ダイシングライン１６が残っている。従って、再びステップＳ１３およびステップＳ１４を実行する。
【００４４】
次に、再び図８に示すように、半導体ウェーハ１０を、第３ピッチＰ３で、隣接する既切断の第１ダイシングラインの中間に配列されている未切断の第１ダイシングライン１５ｄ、１５ｈ、１５ｌ、１５ｐに沿って一端から他端まで切断する。ここでは、第１ダイシングライン１５ｌ、１５ｐは、図示していない。
【００４５】
次に、再び、図９に示すように、半導体ウェーハ１０を、第４ピッチＰ４で、隣接する既切断の第２ダイシングラインの中間に配列されている未切断の第２ダイシングライン１６ｄ、１６ｈ、１６ｌ、１６ｐに沿って一端から他端まで切断する。ここでは、第２ダイシングライン１６ｌ、１６ｐは、図示していない。
【００４６】
これにより、半導体ウェーハ１０は、全ての第１ダイシングライン１５および全ての第２ダイシングライン１６に沿って切断され、図１０に示す半導体素子１２が形成された半導体チップ２５に分割される。
【００４７】
図１１は本実施例の半導体ウェーハの分割方法による分割結果を、比較例の半導体ウェーハの分割方法による分割結果と対比して示す図である。ここで比較例とは、第１ピッチＰ１で第１ダイシングラインに沿って順に半導体ウェーハを切断し、第２ピッチＰ２で第２ダイシングラインに沿って順に半導体ウェーハを切断する半導体ウェーハの分割方法のことである。始に、比較例について説明する。
【００４８】
図１１に示すように、比較例の半導体ウェーハの分割方法では、半導体チップ２５のサイズが０．３ｍｍ□のときに長さ１０μｍ程度の裏面欠けが発生している。ここで、裏面欠けの長さとは、その平均値である。
【００４９】
更に、裏面欠けの長さは、半導体チップ２５のサイズが０．２２ｍｍ□のときに１４μｍ、半導体チップ２５のサイズが０．１５ｍｍ□のときに２０μｍ程度であり、半導体チップ２５のサイズが小さくなるほど増大している。
【００５０】
一方、本実施例の半導体ウェーハの分割方法では、裏面欠けの長さは、半導体チップ２５のサイズが０．３ｍｍ□のときに長さ８μｍ程度であり、比較例より短くなっている。
【００５１】
更に、裏面欠けの長さは、半導体チップ２５のサイズが０．２２ｍｍ□のときに１１μｍ、半導体チップ２５のサイズが０．１５ｍｍ□のときに１３μｍ程度であり、半導体チップ２５のサイズが小さくなるほど比較例より大幅に短くなっている。
【００５２】
図１２は比較例の半導体ウェーハの分割方法により半導体ウェーハが切断される様子を示す斜視図、図１３は比較例の半導体ウェーハの分割方法により側面クラックが発生するメカニズムを説明するための図である。
【００５３】
図１２に示すように、ブレード１８を用いて半導体ウェーハ１０を第１ピッチＰ１で切断することにより、幅狭・長尺な短冊３０が得られる。第１ピッチＰ１が０．２ｍｍ、半導体基板１１の直径が１５０ｍｍの場合、短冊３０のサイズは最大で０．２ｍｍ×１５０ｍｍにもなる。
【００５４】
側面クラックは、半導体基板１１のうちの短冊３０として分離される側の側面３０ａにおいて生じ易い。特に、半導体チップのサイズが小さくなる程、側面クラックの発生率が高くなることが知られている。
【００５５】
側面クラックが発生すると、サイズが０．３mm□以下の半導体チップでは、底面積が減少するので、基板、例えばリードフレームのマウントベッドへの十分な接着強度が得られなくなり、組立歩留りが影響低下する。
【００５６】
図１３に示すように、側面クラックが発生するメカニズムは、以下のように考えられる。始に、ブレード１８による切断時の振動３１が短冊３０に伝わり、切断中の短冊３０に振動３２が生じる。
【００５７】
その結果、切断中の短冊３０には、振動３２により作用する力と短冊３０の長さＬとのベクトルの外積で表わされるモーメントが生じる。切断が進むにつれて短冊３０の長さＬが長くなり、それに応じてモーメントが大きくなる。
【００５８】
その結果、モーメントが限界値を超えると側面３０ａの破砕層３３を起点として、半導体基板１１であるシリコンがへき開する。ヘキ開が進行すると、側面クラック３４が発生し、短冊３０から側面クラックの破片３５が脱落する。
【００５９】
従って、半導体チップのサイズが小さいほど、ダイシングテープ１７による短冊３０の保持力が弱くなることから、振動３２の幅が大きくなり、側面クラックが発生する確率が高くなる。
【００６０】
短冊３０の振動３２を抑えるために、ダイシングテープ１７の粘着力を強くする方法およびダイシングテープ１８を硬くして固有振動数を高くする方法等が考えられる。
【００６１】
然し、ダイシングテープ１７の粘着力を強くする方法では、組立て時にチップがダイシングテープ１７から分離が難しくなる等の不具合か生じる。ダイシンングテープ１７を硬くする方法では、組立て時に必要なダイシングテープ１７の引伸ばしが難しくなる等の不具合が生じる。
【００６２】
一方、本実施例の半導体ウェーハの切断方法では、最初の切断における第３ピッチＰ３は、第１ピッチＰ１より大きいため、幅が短冊３０の幅より広く、長さが短冊３０の長さと同じである幅広・長尺の短冊が得られる。短冊の幅が広いほど、短冊の剛性が高まり、モーメントが減少する。
【００６３】
その結果、短冊の側面の破砕層を起点として、半導体基板１１であるシリコンがへき開することに起因する側面クラックの発生が抑制される。
【００６４】
次の切断で、幅広・長尺の短冊は矩形状の中間半導体チップ２１、言い換えれば幅広・短尺の短冊に分割される。以後の切断では、中間半導体チップ２１は、次々に幅狭・短尺の短冊に４分割されていく。
【００６５】
幅狭・短尺の短冊では、モーメントは十分に減少するので、側面クラックの発生は十分に抑制され、裏面欠けの少ない半導体チップが得られる。
【００６６】
以上説明したように、本実施例の半導体ウェーハの分割方法は、半導体ウェーハ１０を、第１ピッチＰ１のｎ１倍の第３ピッチＰ３で幅広・長尺の短冊に切断し、第２ピッチＰ２のｎ２倍の第４ピッチでｎ１×ｎ２個の半導体チップを包含する矩形状の中間半導体チップ２１（幅広・短尺の短冊）に切断している。
【００６７】
この中間半導体チップ２１を、次々に４分割して幅狭・短尺の短冊にしていくことにより、最終的に半導体チップ２５が得られる。
【００６８】
その結果、切断時のモーメントが低減され、側面クラックの発生を十分に抑制することができる。従って、裏面欠けの少ない半導体チップが得られる半導体ウェーハの分割方法が得られる。
【００６９】
ここでは、ｎ１＝ｎ２＝４の場合について説明したが、その他の値の場合でも同様である。ｎ１、ｎ２は等しくても、異なっていても構わない。
【００７０】
但し、ｎ１が奇数の場合は、隣接する既切断の第１ダイシングライン１５の中間に位置する未切断の第１ダイシングライン１５として、中間に一番近い未切断の第１ダイシングライン１５を選択する。ｎ２が奇数の場合も、同様である。
【００７１】
即ち、本明細書では、中間に位置するダイシングラインとは、数学的に中間点に位置するダイシングラインだけでなく、中間点の一番近くに位置するダイシングラインも含んでいる。
【００７２】
半導体ウェーハ１０の切断にあたっては、幅広・長尺の短冊に切断する場合と、幅狭・短尺の短冊に切断する場合とで、ブレード１８に加わる切断負荷が略等しくなるように、切断条件を適宜変更することが望ましい。ブレード１８の切れ味を長期間にわたって維持し、寿命を永らえさせるためである。
【００７３】
例えば、幅広・長尺の短冊の切断では、ブレード１８の相対的な送り速度、回転数を減少させ、幅狭・短尺の短冊の切断では、ブレード１８の送り速度、回転数を増加させる。
【００７４】
また、２軸のブレードを有する切断装置を使用する場合は、幅広・長尺の短冊の切断には砥粒径の粗いブレードを用い、幅狭・短尺の短冊の切断には砥粒径の細かいブレードを用いることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０  半導体ウェーハ
１１  半導体基板
１２  半導体素子
１３  裏面電極
１４  オリエンテーションフラット
１５  第１ダイシングライン
１６  第２ダイジングライン
１７  ダイシングテープ
１８  ブレード
２１、２２、２３  中間半導体チップ
２５  半導体チップ
３０  短冊
３０ａ  側面
３１、３２  振動
３３  破砕層
３４  側面クラック
３５  破片
【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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【図８】
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【図９】
2011151186.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2011151186.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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