(57)【要約】  半導体素子（１０）の製造方法は、誘電体膜（３）を含む半導体素子（１０）を形成する半導体素子形成工程と、半導体素子（１０）を区画する区画領域における誘電体膜（３）を除去してダイシング領域（１１）を形成するダイシング領域形成工程と、ダイシング領域（１１）をダイシングするダイシング工程と、を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されているＧａＮ系半導体膜上に誘電体膜を形成することにより複数の半導体素子を形成する半導体素子形成工程と、
上記複数の半導体素子を区画する区画領域における上記誘電体膜を除去することにより溝形状のダイシング領域を形成するダイシング領域形成工程と、
上記ダイシング領域をダイシングすることにより、上記複数の半導体素子を切り出すダイシング工程と、を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
上記ダイシング領域形成工程において、上記区画領域の両側部に上記誘電体膜を残すことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
上記ダイシング工程において、ダイシングブレードを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
上記ダイシングブレードは、少なくとも上記ＧａＮ系半導体膜を切断する１軸回転刃と、上記基板を切断する２軸回転刃とを有し、
上記ダイシング工程においては、ステップカット方式によりダイシングを行うことを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
基板上に形成されているＧａＮ系半導体膜と、
上記ＧａＮ系半導体膜上に形成されている誘電体膜と、を有する半導体ウエハから切り出された半導体素子であって、
上記半導体素子は、上記誘電体膜が除去されたダイシング領域をダイシングすることにより上記半導体ウエハから切り出されたことを特徴とする半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法および半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高耐圧特性を有し、且つ、大電流を流す用途に用いられているパワーデバイスが盛んに開発されている。このようなパワーデバイスの開発には、高い絶縁破壊電界および高い飽和電子速度を有する材料である窒化物半導体が注目されている。その中でもＧａＮ（窒化ガリウム）系半導体を用いたパワーデバイスは、非特許文献１および非特許文献２に開示されているように、将来の低損失・高速パワースイッチングシステムにおいて省エネルギー化に大きく貢献するものと期待されている。【０００３】
しかし、ＧａＮパワーデバイスの製造において、シリコン製の半導体ウエハの切断に通常用いられているブレードダイシングを行うと、ＧａＮ膜が硬いため、半導体ウエハを上手く切断できない。また、シリコン基板とＧａＮ膜との格子定数や熱膨張係数の違いから、半導体ウエハには、シリコン系基板とＧａＮ膜との界面近傍に大きなストレスが発生している。この状態で、ダイシングの機械的衝撃が上記界面近傍に加わると、上記界面近傍を起点としたクラックが発生するなどの問題がある。このため、ＧａＮパワーデバイスの製造においては、レーザーダイシングが用いられることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２００５−１２２０６号（２００５年１月１３日公開）」
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】上田哲三「ＧａＮパワーデバイスの現状とその応用」、ＫＥＣ情報、２０１３年１月、Ｎｏ.２２４、p.３５‐３８
【非特許文献２】生方映徳、外５名「Ｓｉ基板上パワーデバイス向けＭＯＣＶＤ装置の開発」、大陽日酸技報、２０１１年、Ｎｏ.３０、p.２３‐２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、レーザーダイシングは、デブリ（蒸発物残渣）が発生することから、このデブリを除去する必要があることや、切断に時間がかかることから、ダイシングでのコストが高くなる問題点がある。さらに、レーザーダイシングすることで、チップ側面が導通し、リークパスを形成する問題がある。【０００７】
上記レーザーダイシングでの問題解決のため、エッチングによりＧａＮ膜を除去してからダイシングする方法がある。例えば、特許文献１には、半導体ウエハを分断する前に、窒化物系半導体からなる積層体に、電極用凹部および区画溝を形成する窒化物系半導体素子の製造方法が開示されている。一般に、ＧａＮは化学的に非常に安定した物質であることから、ＧａＮ膜は一般的な酸（塩酸、硫酸、硝酸など）や塩基では溶解せず、室温ではあらゆる溶液にエッチングされない。このため、上記特許文献１では、ＧａＮ膜のエッチングとして、反応性イオンエッチングによるドライエッチングを用いることが好ましいとしている。【０００８】
しかし、ドライエッチングは、エッチング速度が遅いために生産性が低下するという問題がある。【０００９】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ダイシング時に基板とＧａＮ系半導体膜との界面近傍に発生するクラックを低減するＧａＮ系半導体素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体素子の製造方法は、基板上に形成されているＧａＮ系半導体膜上に誘電体膜を形成することにより複数の半導体素子を形成する半導体素子形成工程と、上記複数の半導体素子を区画する区画領域における上記誘電体膜を除去することにより溝形状のダイシング領域を形成するダイシング領域形成工程と、上記ダイシング領域をダイシングすることにより、上記複数の半導体素子を切り出すダイシング工程と、を含むことを特徴としている。【００１１】
また、本発明の一態様に係る半導体素子は、基板上に形成されているＧａＮ系半導体膜と、上記ＧａＮ系半導体膜上に形成されている誘電体膜と、を有する半導体ウエハから切り出された半導体素子であって、上記半導体素子は、上記誘電体膜が除去されたダイシング領域をダイシングすることにより上記半導体ウエハから切り出されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、ダイシング時に基板とＧａＮ系半導体膜との界面近傍に発生するクラックを低減するＧａＮ系半導体素子の製造方法を提供する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る半導体チップの製造方法を説明するための図であり、（ａ）は半導体ウエハの一部を拡大して示す平面図であり、（ｂ）は半導体チップの各製造工程における（ａ）に示す半導体ウエハのＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る半導体装置の断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る半導体装置の製造方法を説明するための各製造工程の模式図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る半導体ウエハの全体を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す半導体ウエハの一部を拡大して示す平面図であり、（ｃ）は、（ｂ）に示す半導体ウエハのＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図５】従来の半導体チップの製造方法におけるダイシング後の半導体ウエハの表面状態を示す図である。
【図６】従来の半導体チップの製造方法におけるダイシング後の半導体ウエハの断面状態を示す図である。
【図７】実施形態１に係る半導体チップの製造方法におけるダイシング後の半導体ウエハの表面状態を示す図である。
【図８】ダイシング後の半導体ウエハにおける表面チッピングおよび層間クラックの発生量について、実施形態１に係る半導体チップの製造方法と従来の半導体チップの製造方法との比較を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態２に係る半導体チップの製造方法を説明するための図であり、（ａ）は半導体ウエハの一部を拡大して示す平面図であり、（ｂ）は半導体チップの各製造工程における（ａ）に示す半導体ウエハのＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図１０】実施形態２に係る半導体チップの製造方法におけるダイシング後の半導体ウエハの表面状態を示す図である。
【図１１】実施形態２に係る半導体チップの製造方法によるダイシング後の半導体ウエハの状態を示す断面図である。
【図１２】ダイシング後の半導体ウエハにおける表面チッピングおよび層間クラックの発生量について、実施形態１に係る半導体チップの製造方法と実施形態２に係る半導体チップの製造方法との比較を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る半導体チップ１１１の製造方法について、図１から図８に基づいて説明する。
【００１６】
（半導体装置１００の構成）
まず、半導体チップ１１１を備える半導体装置１００の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る半導体装置１００の断面図である。半導体装置１００は、図２に示すように、半導体チップ１１１（半導体素子）、アイランド１１２、ペースト１１３、ボンディングパッド１１５、リード１１６、ワイヤ１１７、およびパッケージ１２１を備えている。
【００１７】
半導体チップ１１１は、ペースト１１３を介してアイランド１１２に搭載されている。また、半導体チップ１１１とリード１１６とは、ボンディングパッド１１５およびワイヤ１１７により、互いに電気的に接続されている。
【００１８】
アイランド１１２は、ペースト１１３を介して半導体チップ１１１を搭載している。
【００１９】
ペースト１１３は、アイランド１１２に半導体チップ１１１を搭載するために、半導体チップ１１１とアイランド１１２とを接着させている。
【００２０】
ボンディングパッド１１５は、リード１１６または他の半導体チップとの電気的接続のための電極であり、半導体チップ１１１の上端面に設けられている。
【００２１】
リード１１６は、外部との電気的接続に用いられる端子である。リード１１６のパッケージ１２１外の部分は半導体装置１００が実装される配線基板などと接続され、リード１１６のパッケージ１２１内の部分はワイヤ１１７と電気的に接続されている。
【００２２】
ワイヤ１１７は、半導体チップ１１１とリード１１６とを互いに電気的に接続させる接続配線である。ワイヤ１１７の一端はボンディングパッド１１５に接続され、ワイヤ１１７の他端はリード１１６の上端面に接続されている。
【００２３】
パッケージ１２１は、半導体チップ１１１、アイランド１１２、ペースト１１３、ボンディングパッド１１５、ワイヤ１１７、およびリード１１６の一部を被覆する封止部材である。
【００２４】
ここで、半導体チップ１１１は、半導体ウエハ１０１（図４参照）から素子領域１０を切り出したものである。詳しくは後述する。
【００２５】
（半導体装置１００の製造方法の概要）
本実施形態の半導体装置１００の製造方法の概要について、図３に基づいて各工程の内容を説明する。
【００２６】
本実施形態の半導体装置１００の製造方法は、図３に示すように、半導体ウエハ製造工程（工程１）、表面保護テープ貼付け工程（工程２）、裏面研磨工程（工程３）、ダイシングテープ貼付け工程（工程４）、表面保護テープ剥し工程（工程５）、ダイシング工程（工程６）、ダイボンド工程（工程７）、ワイヤボンド工程（工程８）、樹脂モールド工程（工程９）、外装メッキ工程（工程１０）、マーキング工程（工程１１）、フォーミング工程（工程１２）、テスト工程（工程１３）、外観検査工程（工程１４）、および包装工程（工程１５）を含んでいる。
【００２７】
工程１の半導体ウエハ製造工程では、半導体ウエハ１０１が製造される。半導体ウエハ１０１の構成および製造の詳細については後述する。
【００２８】
工程２の表面保護テープ貼付け工程では、工程３で行われる裏面研磨時のストレスや汚れから半導体ウエハ１０１の表面（回路部）を守るため、半導体ウエハ１０１の表面に表面保護テープ１０２が貼付けられる。詳しくは、テープローラ１０３ａにより移動する表面保護テープ１０２の下に半導体ウエハ１０１がセットされる。半導体ウエハ１０１の表面が表面保護テープ１０２の接着面に押し当てられることで、半導体ウエハ１０１の表面に表面保護テープ１０２が貼付けられる。その後、テープカッターを用いて半導体ウエハ１０１の形に表面保護テープ１０２を切り取り、半導体ウエハ１０１に沿って切り抜かれた不要なテープ部分を巻取り回収する。
【００２９】
工程３の裏面研磨工程では、半導体ウエハ１０１を所定の厚さにするために、半導体ウエハ１０１の裏面（表面保護テープ１０２を貼付けていない面）が研磨される。裏面研磨工程では、研磨装置として研磨ホイール１０５および研磨ステージ１０６を用いる。半導体ウエハ１０１は裏面を上に向けて研磨ステージ１０６に固定される。研磨ホイール１０５は、研磨ステージ１０６の上方に配置されており、半導体ウエハ１０１側に砥石１０４を備える。研磨ステージ１０６と研磨ホイール１０５とを回転させた状態で砥石１０４により半導体ウエハ１０１の裏面を研磨することにより、半導体ウエハ１０１の厚さがパッケージの種類に応じた所定の厚さに調整される。
【００３０】
工程４のダイシングテープ貼付け工程では、工程６のダイシング（半導体ウエハ１０１の切断）の準備として、半導体ウエハ１０１の裏面がダイシングテープ１０７に貼付けられる。詳しくは、ダイシングテープ１０７はウエハリング１０８に貼付けられており、半導体ウエハ１０１は、ウエハリング１０８の内側でダイシングテープ１０７に貼付けられる。
【００３１】
工程５の表面保護テープ剥し工程では、剥離テープ１０９を用いて、表面保護テープ１０２が半導体ウエハ１０１から剥離される。詳しくは、テープローラ１０３ｂにより移動する帯状の剥離テープ１０９が、表面保護テープ１０２に貼付けられ、その後半導体ウエハ１０１から離されることにより、表面保護テープ１０２が半導体ウエハ１０１から剥離される。
【００３２】
工程６のダイシング工程では、半導体ウエハ１０１が所定のチップサイズ（素子領域１０：図４参照）に切断（ダイシング）される。半導体ウエハ１０１は、ダイシングブレード１１０を用いて、後述するダイシング領域１１（スクライブライン：図４参照）に沿って、縦方向および横方向に切断される。半導体ウエハ１０１がダイシングされ、素子領域１０（図４参照）ごとに個片化されることにより、半導体チップ１１１、すなわち、半導体素子が形成される。
【００３３】
工程７のダイボンド工程では、半導体チップ１１１をアイランド１１２に配置し、リードフレーム（図示なし）に搭載する。詳しくは、アイランド１１２上にペースト１１３を塗布する。また、コレット１１４によりピックアップした半導体チップ１１１をペースト１１３上の所定の位置に載せる。さらに、半導体チップ１１１をペースト１１３の所定の位置に載せた状態で、ペースト１１３を熱硬化させる。
【００３４】
工程８のワイヤボンド工程では、半導体チップ１１１とリード１１６とが、または、半導体チップ１１１と他の半導体チップとが、電気的に接続される。詳しくは、ボンディングパッド１１５とリード１１６とがワイヤ１１７により電気的に接続されることで、半導体チップ１１１とリード１１６とが電気的に接続される。また、同様に、ボンディングパッド１１５と他の半導体チップ１１１に形成されるボンディングパッド１１５とがワイヤ１１７により電気的に接続されることで、半導体チップ１１１と他の半導体チップ１１１とが、電気的に接続される。ワイヤ１１７は、例えば、金線、銀線、銅線、アルミ線などを使用することができる。
【００３５】
工程９の樹脂モールド工程では、半導体チップ１１１、アイランド１１２、ペースト１１３、ボンディングパッド１１５、ワイヤ１１７、およびリード１１６の一部をモールド樹脂１１９で被覆し、前述のパッケージ１２１を形成する。詳しくはリードフレーム（図示なし）がセットされたモールド金型１１８に、モールド樹脂１１９（プラスチック樹脂）をプランジャ１２０にて注入し、その後、モールド樹脂１１９を熱硬化させことでパッケージ１２１が形成される。
【００３６】
工程１０の外装メッキ工程では、アウターリード、すなわちモールド樹脂１１９で被覆されていないリード１１６上に漏れたモールド樹脂バリが除去される。その後、ユーザが半導体装置１００を基板に半田付け実装できるように、アウターリードに半田メッキが施される。
【００３７】
工程１１のマーキング工程では、パッケージ１２１の表面に品種名などの必要情報がマーキングされる。必要情報のマーキングには、例えば、熱硬化インクなどのインクを用いて必要情報を印刷する手法や、レーザー照射によりパッケージ表面に必要情報を彫り込む手法が使用される。
【００３８】
工程１２のフォーミング工程では、各パッケージをリードフレームから個々に切り離し、金型を用いて、アウターリードが所定の形状に加工される。
【００３９】
工程１３のテスト工程では、製造したパッケージが電気的に良品であるかもしくは不良品であるかがテスターを用いて判定される。
【００４０】
工程１４の外観検査工程では、設定された検査基準の内容に従い、製造した半導体装置１００の最終外観状態が確認される。外観検査には、例えば、人が確認する目視検査や検査機による測定検査などが用いられる。
【００４１】
工程１５の包装工程では、製造した半導体装置１００が所定の包装に収納される。上記所定の包装としては、例えば、プラスチックスリーブを用いたスリーブ包装、プラスチックトレイを用いたトレイ包装、およびエンボステープを用いたテープとリールとの包装などがある。さらに、上記包装をアルミラミネート封止することで、パッケージが防湿包装される。また、上記包装が指定されたケースに収納され、出荷される。
【００４２】
以上が半導体装置１００を製造するに当たり必要な工程の概要である。本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法は、特に工程１の半導体ウエハ製造工程および工程６のダイシング工程に対応する工程に特徴がある。下記に詳しく説明する。
【００４３】
（半導体ウエハ１０１の構成）
まず、半導体ウエハ１０１の構成について、図４に基づいて説明する。図４の（ａ）は、半導体ウエハ１０１の全体を示す平面図である。図４の（ｂ）は、半導体ウエハ１０１の一部を拡大して示す平面図である。図４の（ｃ）は、（ｂ）に示す半導体ウエハ１０１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【００４４】
半導体ウエハ１０１は、図４の（ａ）・（ｂ）に示すように、複数の素子領域１０（半導体素子）およびダイシング領域１１を有する。ダイシング領域１１は複数の素子領域１０を区画するように格子状に設けられている。また、各素子領域１０は、シールリング４で囲われており、シールリング４の内側には、回路およびボンディングパッド１１５が形成されている。
【００４５】
また、半導体ウエハ１０１は、図４の（ｃ）に示すように、シリコン系基板１、ＧａＮ系半導体膜２、誘電体膜３、シールリング４、保護膜５、およびダイシング領域１１を有する。
【００４６】
シリコン系基板１（基板）の表面には、ＧａＮ系半導体膜２が形成されている。ＧａＮ系半導体膜２上には、誘電体膜３およびシールリング４が形成されている。対向するシールリング４の間にダイシング領域１１が形成されている。
【００４７】
（半導体チップ１１１の各製造工程における半導体ウエハ１０１）
次に、半導体チップ１１１の各製造工程における半導体ウエハ１０１について、図１の（ａ）・（ｂ）に基づき説明する。図１の（ａ）・（ｂ）は、本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法を説明するための図である。詳しくは、図１の（ａ）は、半導体ウエハ１０１の一部を拡大して示す平面図である。また、図１の（ｂ）は、半導体チップ１１１の各製造工程における、図１の（ａ）に示す半導体ウエハ１０１のＡ−Ａ線矢視断面図である。ここで、図１の（ｂ）に示す第１工程から第７工程は、下記に示すように、上述した半導体装置１００の製造方法の各製造工程に対応する。
【００４８】
第１工程から第４工程は、前述の工程１の半導体ウエハ製造工程に対応する。第５工程は、前述の工程２の表面保護テープ貼付け工程および工程３の裏面研磨工程に対応する。第６工程は、前述の工程４のダイシングテープ貼付け工程および工程５の表面保護テープ剥がし工程に対応する。第７工程は、前述の工程６のダイシング工程に対応する。以下に第１工程から第７工程について説明する。
【００４９】
第１工程では、シリコン系基板１上にＧａＮ系半導体膜２を形成する。シリコン系基板１の厚さおよび大きさは適宜設定されるものとするが、本実施形態では、シリコン系基板１は、厚さ６２５μｍ、６インチサイズとする。
【００５０】
第２工程（半導体素子形成工程）では、ＧａＮ系半導体膜２上に誘電体膜３を形成するとともに、複数の素子領域１０（半導体素子）を形成する。また、複数の素子領域１０に回路を形成する。さらに、各素子領域１０の周辺に素子領域１０を囲うようにシールリング４を形成する。また、シールリング４は誘電体膜３から突出するように形成する。
【００５１】
さらに、半導体ウエハ１０１において、シールリング４で囲われた素子領域１０以外の箇所は区画領域９となる。言い換えると、第２工程では、半導体ウエハ１０１を複数の素子領域１０に区画するように、格子状に区画領域９を形成する。
【００５２】
第３工程では、誘電体膜３およびシールリング４上に保護膜５を形成する。
【００５３】
第４工程（ダイシング領域形成工程）では、区画領域９において、誘電体膜３および保護膜５をエッチングにて除去することにより、溝６、すなわち、ダイシング領域１１を形成する。詳しくは、半導体ウエハ１０１において、区画領域９以外の領域に対してマスキングを行う。言い換えると、素子領域１０の位置にマスク（図示なし）を配置する。その後、誘電体膜３および保護膜５を除去するようにエッチング（例えばウェットエッチング）を行う。その結果、マスクが配置された素子領域１０の腐食が抑制されるため、素子領域１０を残し、マスキングされていない区画領域９における誘電体膜３および保護膜５が除去され、溝６、すなわち、溝形状のダイシング領域１１が形成される。このとき、本実施形態では、区画領域９内の誘電体膜３および保護膜５を、全て除去する。溝６の幅は適宜設定されるものとするが、本実施形態では、溝６の幅を９０μｍとする。
【００５４】
第５工程では、半導体ウエハ１０１の裏面研磨時のストレスや汚れから半導体ウエハ１０１の表面を守るため、半導体ウエハ１０１の表面に表面保護テープ１０２を貼付ける。また、半導体ウエハ１０１を所定の厚さにするために、半導体ウエハ１０１の裏面を研磨する。このとき、シリコン系基板１とＧａＮ系半導体膜２との熱膨張係数や格子定数が異なることにより、シリコン系基板１とＧａＮ系半導体膜２との界面近傍に大きなストレスが発生している。そのため、半導体ウエハ１０１の裏面研磨時に半導体ウエハ１０１が割れる可能性がある。そこで、半導体ウエハ１０１が割れるリスクを回避するために、ＷＳＳ（ウエハサポートシステム）を用いてもよい。
【００５５】
第６工程では、ダイシングの準備として、半導体ウエハ１０１をダイシングテープ１０７に貼付ける。また、剥離テープ１０９（図３参照）を用いて、表面保護テープ１０２を半導体ウエハ１０１から剥離する。このとき、先に表面保護テープ１０２を剥離した後、ダイシングテープ１０７に貼り合せるなど、順序は逆転しても良い。
【００５６】
第７工程（ダイシング工程）では、半導体ウエハ１０１を所定のチップサイズに切断する。誘電体膜３および保護膜５を除去することで形成された溝６、すなわち、ダイシング領域１１をダイシングすることで、半導体ウエハ１０１を切断する。半導体ウエハ１０１は切断により個片化し、半導体チップ１１１を形成する。
【００５７】
本実施形態では、半導体ウエハ１０１は、区画領域９により複数の素子領域１０に区画される。このため、区画領域９に形成されたダイシング領域１１をダイシングすることにより、複数の半導体チップ１１１（半導体素子）を得ることができる。また、区画領域９において誘電体膜３および保護膜５を除去することにより、ダイシング領域１１が形成される。このため、誘電体膜３および保護膜５が除去されたダイシング領域１１で半導体ウエハ１０１を切断することができるので、半導体ウエハ１０１の切断時にシリコン系基板１とＧａＮ系半導体膜２との界面近傍に発生する層間クラック、表面チッピング、および膜剥がれを低減することができる。したがって、レーザーダイシングを使用せずに、上記層間クラックなどを低減することができるので、製造コストを抑えることができる。また、ＧａＮ系半導体膜２をエッチングせずに上記層間クラックなどを低減することができるので、製造時間を短縮できる。その結果、半導体チップ１１１の製造における歩留まりの改善および生産性の向上を図ることができる。層間クラック、表面チッピング、および膜剥がれの低減について、詳しくは後述する。
【００５８】
なお、ダイシング条件は、適宜設定されるものとするが、本実施形態では、ダイシング条件をブレード回転数３０，０００ｒｐｍ、カット速度５ｍｍ／ｓとする。
【００５９】
また、ブレードダイシングの方式は特に限定されない。しかし、切断ライン（本実施形態ではダイシング領域１１）に沿って１度の切削により半導体ウエハ１０１を切断するフルカット方式では、ダイシングブレード１１０の負荷が大きく、表面チッピングや層間クラックの発生率が高くなる。そのため、本実施形態では、刃の厚みが異なる２つの回転刃を使用して２度の切削により半導体ウエハ１０１を切断するステップカット方式を採用する。
【００６０】
詳しくは、ステップカット方式では、ダイシングブレード１１０は、刃の厚みが１軸回転刃（図示なし）と１軸回転刃よりも刃の厚みが薄い２軸回転刃（図示なし）とを有する。１軸回転刃は１度目の切削においてＧａＮ系半導体膜２を切断する。また、２軸回転刃は２度目の切削においてシリコン系基板１を切断し、半導体ウエハ１０１を切断する。その結果、図１の（ｂ）の第７工程に示すように、１軸カット領域７と２軸カット領域８とが形成される。上記構成により、１度に基板を切断するフルカット方式と比較し、ステップカット方式は、ダイシングブレード１１０の負担を軽減できる。その結果、上記フルカット方式と比較し、ステップカット方式は、半導体ウエハ１０１の切断時にシリコン系基板１とＧａＮ系半導体膜２との界面近傍に発生する表面チッピングや層間クラック、および膜剥がれをさらに低減することができる。また、ステップカット方式によりダイシングブレード１１０の負担を軽減できるため、ブレードダイシングの目詰まりを抑制することで、さらに表面チッピング２０や層間クラック２１を低減することができる。
【００６１】
（表面チッピングおよび層間クラック）
次に、本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法と従来の半導体チップの製造方法との、ダイシング後に発生する表面チッピング２０および層間クラック２１の違いについて、図５から図８に基づいて説明する。表面チッピング２０は半導体ウエハ１０１の表面の欠けを表し、層間クラック２１は、シリコン系基板１とＧａＮ系半導体膜２との界面近傍のひび割れを表す。表面チッピング２０や層間クラック２１は、半導体チップ１１１の歩留まりの低下を招く。
【００６２】
図５は、従来の半導体チップの製造方法におけるダイシング後の半導体ウエハ１０１の表面状態を示す図である。従来の半導体チップの製造方法とは、ダイシング領域１１における誘電体膜３をエッチングせず、半導体ウエハ１０１をブレードダイシングする製造方法を示す。従来の半導体チップの製造方法では、図５に示すように、ダイシング後の半導体ウエハ１０１には表面チッピング２０および層間クラック２１が発生している。発生した表面チッピング２０および層間クラック２１は、シールリング４に接触している。また、シールリング４内、すなわち素子領域１０に侵入する層間クラック２１も見られる。
【００６３】
図６は、従来の半導体チップの製造方法におけるダイシング後の半導体ウエハ１０１の断面状態を示す図であり、層間クラック２１が発生した部分の断面図である。層間クラック２１は、図６に示すように、シリコン系基板１とＧａＮ系半導体膜２との近傍で発生している。さらに、層間クラック２１は、ＧａＮ系半導体膜２下で発生している。そのため、ＧａＮ系半導体膜２上に形成されているシールリング４では、素子領域１０内への層間クラック２１の侵入を防ぐことができない。その結果、素子領域１０内に層間クラック２１が侵入する可能性がある。
【００６４】
これに対し、本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法では、ＧａＮ系半導体膜２上の誘電体膜３および保護膜５を除去することで、シリコン系基板１とＧａＮ系半導体膜２との層間応力を低減することができる。その結果、表面チッピング２０や層間クラック２１を低減することができる効果を奏する。上記効果について図７および図８に基づき、下記に説明する。
【００６５】
図７は、本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法におけるダイシング後の半導体ウエハ１０１の表面状態を示す図である。表面チッピング２０および層間クラック２１は、図５と比較し、減少および縮小していることが見受けられる。
【００６６】
図８は、ダイシング後の半導体ウエハ１０１における表面チッピング２０および層間クラック２１の発生量について、本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法と従来の半導体チップの製造方法との比較を示すグラフである。図８において、誘電体膜非除去は、従来の半導体チップの製造方法を示し、誘電体膜除去は、本実施形態の半導体チップ１１１の製造方法を示す。また、Ｘ軸は発生した表面チッピング２０および層間クラック２１が溝側面から素子領域１０内部に向かって伸びる幅（溝側面からの距離）を示し、Ｙ軸は表面チッピング２０および層間クラック２１が発生した数を示す。
【００６７】
表面チッピング２０および層間クラック２１は、図８に示すように、従来の半導体素子の製造方法と比較し、本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法の方が、発生数が減少している。さらに、表面チッピング２０および層間クラック２１が溝側面から素子領域１０内部に向かって伸びる幅も小さくなり、素子領域１０内への侵入する表面チッピング２０および層間クラック２１も減少している。また、その結果、表面チッピングが原因となって引き起こされる膜剥がれの発生数も抑えることができる。
【００６８】
図７および図８に示すように、本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法によれば、表面チッピング２０や層間クラック２１を低減することができることが分かる。
【００６９】
以上のように、本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法によると、表面チッピング２０や層間クラック２１を低減できる。したがって、半導体チップ１１１の歩留まりを改善することができ、従来の半導体チップの製造方法と比較し、製造コストを抑えることができる。
【００７０】
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係る半導体チップ１１１の製造方法について、図９から図１２に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００７１】
実施形態２は実施形態１と下記の点で異なる。
【００７２】
実施形態１では、第４工程において溝６が形成されるとき、区画領域９内の誘電体膜３および保護膜５は、全て除去される。これに対し、実施形態２では、区画領域９内の誘電体膜３および保護膜５は、全ては除去されない。つまり、実施形態２では、ダイシング領域１１は区画領域９の両側部に誘電体膜３および保護膜５を残した状態で形成される（図９の（ｂ）参照）。
【００７３】
上記構成によれば、実施形態１、すなわち、区画領域９の両側部に誘電体膜３を残さずにダイシング領域１１を形成する半導体チップ１１１の製造方法と比較し、ダイシング時に発生する表面チッピング２０、層間クラック２１、および膜剥がれをさらに低減することができる。下記に詳しく説明する。
【００７４】
（半導体チップ１１１の各製造工程における半導体ウエハ１０１）
まず、半導体チップ１１１の各製造工程における半導体ウエハ１０１について、図９の（ａ）・（ｂ）に基づき説明する。図９の（ａ）・（ｂ）は、本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法を説明するための図である。詳しくは、図９の（ａ）は、半導体ウエハ１０１の一部を拡大して示す平面図である。また、図９の（ｂ）は、半導体チップ１１１の各製造工程における、図９の（ａ）に示す半導体ウエハ１０１のＣ−Ｃ線矢視断面図である。また、第１工程から第３工程、および第５工程から第７工程は、実施形態１と同じである。
【００７５】
第４工程（ダイシング領域形成工程）では、区画領域９において、誘電体膜３および保護膜５をエッチングにて除去し、溝６ａ、すなわち、ダイシング領域１１を形成する。このとき、区画領域９においてシールリング４から一定距離の範囲に誘電体膜３および保護膜５を残した状態で溝６ａが形成される。詳しくは、半導体ウエハ１０１において、素子領域１０、および区画領域９においてシールリング４から一定距離の範囲に、マスク（図示なし）を配置する。その後、誘電体膜３および保護膜５を除去するようにエッチング（例えばウェットエッチング）を行う。このとき、マスクが配置された素子領域１０および区画領域９における上記範囲の腐食は抑制される。その結果、素子領域１０および区画領域９における上記範囲を残し、マスキングされていない区画領域９における誘電体膜３および保護膜５が除去され、溝６ａ、すなわち、ダイシング領域１１が形成される。言い換えると、ダイシング領域１１は、区画領域９の両側部に誘電体膜３および保護膜５を残した状態で形成される。
【００７６】
上記構成によれば、実施形態１と比較し、ダイシング時に発生する表面チッピング２０、層間クラック２１、および膜剥がれをさらに低減することができる。なお、区画領域９および溝６ａの幅などは適宜設定されるものとするが、本実施形態では、区画領域９の幅を９０μｍ、区画領域９においてシールリング４から誘電体膜３を残す幅を１５μｍ、および溝６ａの幅を６０μｍとする。
【００７７】
（表面チッピングおよび層間クラック）
次に、本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法と実施形態１に係る半導体チップ１１１の製造方法との、ダイシング後に発生する表面チッピング２０および層間クラック２１の違いについて、図１０から図１２に基づいて説明する。
【００７８】
図１０は、本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法におけるダイシング後の半導体ウエハ１０１の表面状態を示す図である。実施形態１に係る半導体チップ１１１の製造方法では、従来の半導体チップの製造方法と比較し、半導体ウエハ１０１の表面チッピング２０や層間クラック２１の発生数を減少させることができるものの、表面チッピング２０や層間クラック２１のシールリング４への接触、素子領域１０内への侵入を防ぐことは難しかった。
【００７９】
しかし、本実施形態では、表面チッピング２０および層間クラック２１は、図１０で示すように、誘電体膜３を除去した溝６ａの範囲内で納まっている。また、図７に示す実施形態１に係る半導体チップ１１１の製造方法におけるダイシング後の半導体ウエハ１０１の表面状態と図１０とを比較しても、本実施形態では、表面チッピング２０および層間クラック２１の大きさが小さくなっており、半導体ウエハ１０１の状態は良好であるといえる。上記半導体ウエハ１０１の状態が良好になる理由について、下記に説明する。
【００８０】
本実施形態では、第４工程においてＧａＮ系半導体膜２上に形成されている誘電体膜３を区画領域９の両側部に残す。これにより、区画領域９の両側部のＧａＮ系半導体膜２は、誘電体膜３に覆われている。これに対して、誘電体膜３を除去した溝６ａに位置するＧａＮ系半導体膜２は、誘電体膜３に覆われていない。そのため、ダイシング領域１１において発生した応力は、誘電体膜３に覆われたＧａＮ系半導体膜２とシリコン系基板１との界面に向かわず、素子領域１０の手前で上向き（保護膜５側）に伝わる。したがって、ダイシング領域１１のダイシングにより発生した層間クラック２１は、図１１に示すように、素子領域１０に侵入する前に溝６ａの端部６ｂ方向へ、上向きに進行していく。図１１は、実施形態２に係る半導体チップ１１１の製造方法によるダイシング後の半導体ウエハ１０１の状態を示す断面図である。
【００８１】
このように、溝６ａを形成する際に、区画領域９の両側部に誘電体膜３を残す事で、素子領域１０内のＧａＮ系半導体膜２とシリコン系基板１との界面への層間クラック２１の侵入を抑制することができる。また、区画領域９の両側部はＧａＮ系半導体膜２の表面が誘電体膜３に覆われているため、表面チッピング２０の素子領域１０への侵入を抑制できる。したがって、ダイシング後の半導体ウエハ１０１の状態が良好となる。
【００８２】
図１２は、ダイシング後の半導体ウエハ１０１における表面チッピング２０および層間クラック２１の発生量について、本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法と実施形態１に係る半導体チップ１１１の製造方法との比較を示すグラフである。図１２において、誘電体膜全除去は、実施形態１に係る半導体チップ１１１の製造方法を示し、誘電体膜一部残しは、本実施形態の半導体チップ１１１の製造方法を示す。また、Ｘ軸は発生した表面チッピング２０および層間クラック２１が溝側面から素子領域１０内部に向かって伸びる幅（溝側面からの距離）を示し、Ｙ軸は表面チッピング２０および層間クラック２１が発生した数を示す。
【００８３】
本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法によれば、表面チッピング２０および層間クラック２１は、図１２に示すように、実施形態１に係る半導体チップ１１１の製造方法と比較し、さらに発生数が減少し、表面チッピング２０および層間クラック２１の溝側面から内部に向かって伸びる幅がさらに小さくなっている。また、シールリング４に接触、またはシールリング４内に侵入する表面チッピング２０および層間クラック２１がなくなっている。
【００８４】
以上のように、本実施形態に係る半導体チップ１１１の製造方法によれば、表面チッピング２０や層間クラック２１を低減できるため、半導体チップ１１１の歩留まりを改善することができ、実施形態１に係る半導体チップ１１１の製造方法と比較し、さらに生産性を向上させることができる。
【００８５】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る半導体素子（半導体チップ１１１）の製造方法は、基板上（シリコン系基板１）に形成されているＧａＮ系半導体膜（２）上に誘電体膜（３）を形成することにより複数の半導体素子（素子領域１０）を形成する半導体素子形成工程と、上記複数の半導体素子を区画する区画領域（９）における上記誘電体膜を除去することにより溝形状のダイシング領域（１１）を形成するダイシング領域形成工程（第４工程）と、上記ダイシング領域をダイシングすることにより、上記複数の半導体素子を切り出すダイシング工程（第７工程）と、を含んでいる。
【００８６】
上記構成によれば、誘電体膜はダイシング領域により、複数の半導体素子に区画されるので、ダイシング領域をダイシングすることにより、複数の半導体素子（半導体チップ）を切り出すことができる。また、ダイシング領域の誘電体膜を除去した上でダイシングを行うことにより、ダイシング時に基板とＧａＮ系半導体膜との界面近傍に発生する層間クラック、表面チッピング、および膜剥がれを低減することができる。このため、レーザーダイシングを使用せずに、上記層間クラックなどを低減することができるので、半導体素子の製造コストを抑えることができる。また、ＧａＮ系半導体膜をドライエッチングせずに上記層間クラックなどを低減することができるので、半導体素子の製造時間を短縮できる。その結果、半導体素子の製造における歩留まりの改善および生産性の向上を図ることができる。
【００８７】
本発明の態様２に係る半導体素子（半導体チップ１１１）の製造方法は、上記態様１において、上記ダイシング領域形成工程（第４工程）において、上記区画領域（９）の両側部に上記誘電体膜（３）を残してもよい。
【００８８】
上記構成によれば、区画領域の両側部に誘電体膜を残しダイシング領域を形成している。このため、区画領域の両側部に上記誘電体膜を残さずにダイシング領域を形成する場合と比較し、ダイシング時に基板とＧａＮ系半導体膜との界面近傍に発生するクラック、表面チッピング、および膜剥がれをさらに低減することができる。
【００８９】
本発明の態様３に係る半導体素子（半導体チップ１１１）の製造方法は、上記態様１または２において、上記ダイシング工程（第７工程）において、ダイシングブレード（１１０）を用いてもよい。
【００９０】
上記構成によれば、レーザーダイシングではなくダイシングブレードを用いて基板をダイシングするので、半導体素子の製造コストを抑えることができる。
【００９１】
本発明の態様４に係る半導体素子（半導体チップ１１１）の製造方法は、上記態様３において、上記ダイシングブレード（１１０）は、少なくとも上記ＧａＮ系半導体膜（２）を切断する１軸回転刃と、上記基板（シリコン系基板１）を切断する２軸回転刃とを有し、上記ダイシング工程（第７工程）においては、ステップカット方式によりダイシングを行ってもよい。
【００９２】
上記構成によれば、ダイシングブレードはＧａＮ系半導体膜を切断する１軸回転刃と、上記基板を切断する２軸回転刃を有し、ダイシングブレードを用いてステップカット方式により半導体ウエハが切断される。このため、１度に半導体ウエハを切断するフルカット方式と比較し、ブレードの負担を軽減できる。また、上記フルカット方式と比較し、半導体ウエハの切断時に基板とＧａＮ系半導体膜との界面近傍に発生するクラック、表面チッピング、および膜剥がれをさらに低減することができる。
【００９３】
発明の態様５に係る半導体素子（半導体チップ１１１）は、基板（シリコン系基板１）上に形成されているＧａＮ系半導体膜（２）と、上記ＧａＮ系半導体膜上に形成されている誘電体膜（３）と、を有する半導体ウエハ（１０１）から切り出された半導体素子であって、上記半導体素子は、上記誘電体膜が除去されたダイシング領域（１１）をダイシングすることにより上記半導体ウエハから切り出される。
【００９４】
上記構成によれば、態様１と同様の効果を奏する。
【００９５】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明に係る半導体素子の製造方法は、半導体素子を製造する分野に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１  シリコン系基板（基板）
２  ＧａＮ系半導体膜
３  誘電体膜
４  シールリング
５  保護膜
６  溝
６ａ  溝
６ｂ  端部
７  １軸カット領域
８  ２軸カット領域
９  区画領域
１０  素子領域（半導体素子）
１１  ダイシング領域
２０  表面チッピング
２１  層間クラック
１０１  半導体ウエハ
１０２  表面保護テープ
１１０  ダイシングブレード
１１１  半導体チップ（半導体素子）
【図１】
2015068597.tif 000003
【図２】
2015068597.tif 000004
【図３】
2015068597.tif 000005
【図４】
2015068597.tif 000006
【図５】
2015068597.tif 000007
【図６】
2015068597.tif 000008
【図７】
2015068597.tif 000009
【図８】
2015068597.tif 000010
【図９】
2015068597.tif 000011
【図１０】
2015068597.tif 000012
【図１１】
2015068597.tif 000013
【図１２】
2015068597.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月28日(2016.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されているＧａＮ系半導体膜上に誘電体膜を形成することにより複数の半導体素子を形成する半導体素子形成工程と、
上記複数の半導体素子を区画する区画領域における上記誘電体膜をエッチングにより除去することにより溝形状のダイシング領域を形成するダイシング領域形成工程と、
上記ダイシング領域をダイシングすることにより、上記複数の半導体素子を切り出すダイシング工程と、を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
上記ダイシング領域形成工程において、上記区画領域の両側部に上記誘電体膜を残すことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
上記ダイシング工程において、ダイシングブレードを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
上記ダイシングブレードは、少なくとも上記ＧａＮ系半導体膜を切断する１軸回転刃と、上記基板を切断する２軸回転刃とを有し、
上記ダイシング工程においては、ステップカット方式によりダイシングを行うことを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
基板上に形成されているＧａＮ系半導体膜と、
上記ＧａＮ系半導体膜上に形成されている誘電体膜と、を有する半導体ウエハから切り出された半導体素子であって、
上記半導体素子は、上記誘電体膜がエッチングにより除去されたダイシング領域をダイシングすることにより上記半導体ウエハから切り出されたことを特徴とする半導体素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体素子の製造方法は、基板上に形成されているＧａＮ系半導体膜上に誘電体膜を形成することにより複数の半導体素子を形成する半導体素子形成工程と、上記複数の半導体素子を区画する区画領域における上記誘電体膜をエッチングにより除去することにより溝形状のダイシング領域を形成するダイシング領域形成工程と、上記ダイシング領域をダイシングすることにより、上記複数の半導体素子を切り出すダイシング工程と、を含むことを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明の一態様に係る半導体素子は、基板上に形成されているＧａＮ系半導体膜と、上記ＧａＮ系半導体膜上に形成されている誘電体膜と、を有する半導体ウエハから切り出された半導体素子であって、上記半導体素子は、上記誘電体膜がエッチングにより除去されたダイシング領域をダイシングすることにより上記半導体ウエハから切り出されたことを特徴としている。
【国際調査報告】
2015068597.tif 000015
2015068597.tif 000016
2015068597.tif 000017
2015068597.tif 000018