(57)【要約】      （修正有）【課題】ＤＲＡＭのようなメモリー機能を有する半導体デバイスの抗折強度を低下させず、かつ、メモリー機能に悪影響を及ぼさないようにする。【解決手段】メモリー機能を有する半導体デバイスＷの裏面Ｗ２に、透過型電子顕微鏡による観察で０．２μｍ以下の厚さのマイクロクラックからなる歪み層１００を形成する。極薄の歪み層１００を形成することでゲッタリング効果が得られ、メモリー機能が低下しないと共に、抗折強度も低下しない。【選択図】図５
2005317846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリー機能を有する半導体デバイスであって、
裏面に透過型電子顕微鏡による観察で０．２μｍ以下の厚さのマイクロクラックからなる歪み層が形成されている半導体デバイス。
【請求項２】
メモリー機能を有する半導体デバイスの加工方法であって、
表面にメモリー機能を有する半導体デバイスが複数形成された半導体ウェーハの裏面に、透過型電子顕微鏡による観察で０．２μｍ以下の厚さのマイクロクラックからなる歪み層を形成する歪み層形成工程と、
該歪み層を残存させた状態で該半導体ウェーハを各半導体デバイスごとに分割する分割工程と
から構成され、
該半導体デバイスの裏面に該歪み層を残存させること特徴とする半導体デバイスの加工方法。
【請求項３】
前記歪み層形成工程においては、半導体ウェーハを保持するチャックテーブルと、粒径４μｍ以下のダイヤモンド砥粒とボンド材とから形成され該チャックテーブルに保持された半導体ウェーハを研削する研削砥石を備えた研削手段とを少なくとも備えた研削装置を用い、
前記半導体デバイスが形成された半導体ウェーハの表面側を該チャックテーブルにおいて保持し、該半導体ウェーハの裏面を該研削砥石で研削して前記歪み層を形成する請求項２に記載の半導体デバイスの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メモリー機能を有する半導体デバイス及びその加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集積回路等の半導体デバイスが表面側に複数形成された半導体ウェーハは、裏面が研削されて所定の厚さに形成された後にダイシングされて個々の半導体デバイスに分割される。特に、近年は、電子機器の小型化、薄型化等の要求に対応するために、裏面の研削により半導体デバイスの厚さを１００μｍ以下、５０μｍ以下というように極めて薄く形成することが求められている。
【０００３】
しかし、半導体ウェーハの裏面を研削すると、その裏面にマイクロクラックからなる厚さが１μｍ前後の歪み層が形成され、この歪み層が半導体デバイスの抗折強度を低下させる要因となる。半導体ウェーハが極めて薄く形成される場合は、この歪み層が半導体ウェーハの割れや欠けを引き起こす要因にもなる。
【０００４】
そこで、半導体ウェーハの裏面を研削した後に、裏面にポリッシング、ウェットエッチング、ドライエッチング等を施すことにより歪み層を除去し、抗折強度の低下を防止することも行われている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７３９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＤＲＡＭやフラッシュメモリーのようにメモリー機能を有する半導体デバイスが複数形成された半導体ウェーハにおいては、裏面研削の後にポリッシング、ウェットエッチング、ドライエッチング等によって歪み層を除去すると、メモリー機能が低下し、半導体デバイスとしての機能に悪影響を与えるという問題があることが確認された。
【０００７】
この問題は、半導体デバイスの製造工程において内部に含有した銅等の金属原子が、裏面の歪み層除去前にはゲッタリング効果により裏面側に偏っていたが、裏面のポリッシング等により歪み層を除去すると、ゲッタリング効果がなくなり、半導体デバイスが形成された表面側に金属原子が遊動することで電流リークが発生することが原因と考えられる。
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、メモリー機能を有する半導体デバイスの抗折強度を低下させず、かつ、メモリー機能に悪影響を及ぼさないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、メモリー機能を有する半導体デバイスに関するもので、裏面に透過型電子顕微鏡による観察で０．２μｍ以下の厚さのマイクロクラックからなる歪み層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
更に本発明は、メモリー機能を有する半導体デバイスの加工方法に関するもので、表面にメモリー機能を有する半導体デバイスが複数形成された半導体ウェーハの裏面に、透過型電子顕微鏡による観察で０．２μｍ以下の厚さのマイクロクラックからなる歪み層を形成する歪み層形成工程と、歪み層を残存させた状態で半導体ウェーハを各半導体デバイスごとに分割する分割工程とから構成され、半導体デバイスの裏面に歪み層を残存させること特徴とするものである。
【００１１】
歪み層形成工程において、半導体ウェーハを保持するチャックテーブルと、粒径４μｍ以下のダイヤモンド砥粒とボンド剤とから形成されチャックテーブルに保持された半導体ウェーハを研削する研削砥石を備えた研削手段とを少なくとも備えた研削装置を用いた場合は、半導体デバイスが形成された半導体ウェーハの表面側をチャックテーブルにおいて保持し、半導体ウェーハの裏面を研削砥石で研削する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る半導体デバイスでは、透過型電子顕微鏡による観察で厚さが０．２μｍ以下と極めて薄いものであっても、マイクロクラックからなる歪み層が裏面側に存在するため、ゲッタリング効果が得られ、金属原子の遊動を抑制することができ、これによってメモリー機能の低下を防止することができる。一方、歪み層の厚さは透過型電子顕微鏡による観察で０．２ミクロン以下にすぎないため、抗折強度の低下を防止することもできる。
【００１３】
本発明に係る半導体デバイスの加工方法によれば、歪み層形成工程において透過型電子顕微鏡による観察で厚さが０．２ミクロン以下のマイクロクラックからなる歪み層が形成され、その歪み層をドライエッチング等によって除去することなく、分割工程において各半導体デバイスに分割するため、各半導体デバイスには歪み層が残存し、メモリー機能が低下せず、かつ、抗折強度が低下しない半導体デバイスを効率良く製造することができる。
【００１４】
また、粒径が４μｍ以下のダイヤモンド砥粒とボンド剤とで形成された研削砥石を用いて半導体ウェーハの裏面を研削すると、厚さが０．２μｍ以下の極めて薄い歪み層を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に示す半導体ウェーハＷの表面Ｗ１には、縦横に設けられたストリートＳによって区画されて、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やフラッシュメモリーのようなメモリー機能を有する半導体デバイスＤが複数形成されており、裏面を研削することにより所望の厚さに形成される。裏面の研削の前に、半導体デバイスＤを保護するための保護部材１０を半導体ウェーハＷの表面に貼着し、図２に示す状態とする。
【００１６】
半導体ウェーハＷの裏面の研削には、例えば図３に示す研削装置１を用いる。この研削装置１においては、半導体ウェーハＷを保持して回転可能なチャックテーブル２と、チャックテーブル２に保持された半導体ウェーハを研削する研削手段３とを備えている。研削手段３は、駆動手段４によって昇降する。
【００１７】
チャックテーブル２は、移動基台２０によって回転可能に支持されており、移動基台２０がジャバラ２１の伸縮を伴って水平方向に移動するのに伴い、チャックテーブル２も同方向に移動する構成となっている。
【００１８】
研削手段３には、垂直方向の軸心を有するスピンドル３０と、スピンドル３０の下端に形成されたホイールマウント３１と、ホイールマウント３１に固定された研削ホイール３２とを備えており、研削ホイール３２の下面には研削砥石３３が固着されている。
【００１９】
駆動手段４は、垂直方向に配設されたガイドレール４０及びボールネジ４１と、ボールネジ４１に連結された駆動源４２と、ガイドレール４０に摺動可能に係合した昇降板４３とから構成されており、駆動源４２に駆動されてボールネジ４１が回動するのに伴い昇降板４３がガイドレール４０にガイドされて昇降する構成となっている。
【００２０】
半導体ウェーハＷの裏面研削時は、チャックテーブル２において半導体ウェーハＷに貼着された保護部材１０側が保持される。そして、チャックテーブル２が研削手段３の直下に移動し、図４に示すように、チャックテーブル２の回転に伴い半導体ウェーハＷが回転すると共に、研削ホイール３２の回転に伴い回転する研削砥石３３が半導体ウェーハＷの裏面Ｗ２に接触して研削が行われる。
【００２１】
研削砥石３３は、例えば粒径が４μｍ以下、好ましくは１μｍ以下のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンド、レジンボンド等のボンド材で固めて構成されるものであり、この研削砥石３３を用いて研削を行うと、図５に示すように、研削面である裏面Ｗ２には、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察で０．２μｍ以下の厚さのマイクロクラックからなる歪み層１００が形成される（歪み層形成工程）。
【００２２】
そして、この歪み層１００をドライエッチング等で除去せずに、そのまま残存させた状態で、個々の半導体デバイスに分割する（分割工程）。分割工程においては、例えば図６に示すように、裏面研削後の半導体ウェーハＷの裏面が粘着テープＴの粘着面Ｔ１に貼着される。粘着面Ｔ１の外周部にはフレームＦが貼着されるため、半導体ウェーハＷは、粘着テープＴを介してフレームＦと一体となる。
【００２３】
分割工程には、例えば図７に示す切削装置５を用いる。この切削装置５は、半導体ウェーハを保持するチャックテーブル５０と、チャックテーブル５０に保持された板状物を切削する切削ブレード５１０を含む切削手段５１と、半導体ウェーハの切削すべきストリートを検出するアライメント手段５２とを備えている。
【００２４】
チャックテーブル５０は、Ｘ軸送り機構５３によってＸ軸方向に移動可能となっていると共に、回転駆動機構５４によって回転可能となっている。切削手段５１は、Ｙ軸方向に配設されたスピンドル５１１の先端部に切削ブレード５１０が装着されて構成され、Ｚ軸送り機構５５によってＺ軸方向に移動可能となっていると共に、Ｙ軸送り機構５６によってＹ軸方向に移動可能となっている。アライメント手段５２は、切削手段５１に固定されており、切削手段５１とアライメント手段５２とは一体となってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する構成となっている。
【００２５】
フレームＦと一体となった半導体ウェーハＷは、チャックテーブル５０に保持される。そして、Ｘ軸送り機構５３に駆動されてチャックテーブル５０がＸ軸方向に移動すると共に、Ｙ軸送り機構５６及びＺ軸送り機構５５に駆動されてアライメント手段５２がＹ軸方向及びＺ軸方向に移動することによって、半導体ウェーハＷがアライメント手段５２の直下に位置付けられる。
【００２６】
そして、アライメント手段５２によって切削すべきストリートが検出され、そのストリートと切削ブレード５１０との位置合わせが行われた後に、更にチャックテーブル５０がＸ軸方向に移動し、切削手段５１が下降してそのストリートが切削される。更に、切削手段５１をストリート間隔ずつインデックス送りしながらチャックテーブル５０をＸ軸方向に往復移動させると、同方向のすべてのストリートが切削される。また、チャックテーブル５０を９０度回転させてから同様の切削を行うと、図８に示すようにすべてのストリートが縦横に切削されて個々の半導体デバイスＤに分割される。
【００２７】
図９において誇張して示すように、個々の半導体デバイスＤは、裏面側に透過型電子顕微鏡による観察で０．２μｍ以下の厚さのマイクロクラックからなる歪み層１００が形成されているため、ゲッタリング効果が得られ、これによって金属原子の遊動を抑制することができ、メモリー機能の低下を防止することができる。また、歪み層１００の厚さは透過型電子顕微鏡による観察で０．２ミクロン以下にすぎないため、抗折強度の低下を防止することもできる。
【００２８】
なお、本発明は、半導体ウェーハのストリートに予めデバイスの厚さに相当する深さの溝を形成し、その後半導体ウェーハの裏面を研削して裏面から溝を表出させて半導体ウェーハを個々のデバイスに分割するいわゆる先ダイシング技術にも適用することができる。
【実施例】
【００２９】
メモリー機能を有するＤＲＡＭが表面側に複数形成された半導体ウェーハの裏面に透過型電子顕微鏡による観察で厚さが０．５〜１μｍ前後の歪み層を形成したところ、ゲッタリング効果が得られた。また、このときの抗折強度は６００ＭＰａであった。
【００３０】
一方、メモリー機能を有するＤＲＡＭが表面側に複数形成された半導体ウェーハの裏面に透過型電子顕微鏡による観察で０．２μｍ以下の歪み層を形成したところ、上記歪み層の厚さが０．５〜１μｍ前後の場合と変わらないゲッタリング効果が得られ、メモリー機能が低下しないことが確認された。また、このときの抗折強度は９００ＭＰａであり、歪み層の厚さが１μｍ前後の場合よりも抗折強度が向上することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】半導体ウェーハ及び保護部材を示す斜視図である。
【図２】表面に保護部材が貼着された半導体ウェーハを示す斜視図である。
【図３】歪み層形成工程に装置の一例を示す斜視図である。
【図４】歪み層形成工程の一例を示す説明図である。
【図５】歪み層が形成された半導体ウェーハを示す拡大して示す正面図である。
【図６】粘着テープを介してフレームと一体となった半導体ウェーハを示す斜視図である。
【図７】分割工程に用いる装置の一例を示す斜視図である。
【図８】分割工程終了後の半導体ウェーハを示す斜視図である。
【図９】同半導体ウェーハを構成する半導体デバイスの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ｗ：半導体ウェーハ
Ｗ１：表面  Ｗ２：裏面  Ｓ：ストリート  Ｄ：半導体デバイス
１００：歪み層
Ｔ：粘着テープ  Ｆ：フレーム
１：研削装置
２：チャックテーブル
２０：移動基台  ２１：ジャバラ
３：研削手段
３０：スピンドル  ３１：ホイールマウント  ３２：研削ホイール
３３：研削砥石
４：駆動手段
４０：ガイドレール  ４１：ボールネジ  ４２：駆動源  ４３：昇降板
５：切削装置
５０：チャックテーブル
５１：切削手段
５１０：切削ブレード  ５１１：スピンドル
５２：アライメント手段
５３：Ｘ軸送り機構  ５４：回転駆動機構  ５５：Ｙ軸送り機構
５６：Ｚ軸送り機構
１０：保護部材
【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】
2005317846.tif 000008
【図７】
2005317846.tif 000009
【図８】
2005317846.tif 000010
【図９】
2005317846.tif 000011