(57)【要約】【課題】生産性の低下を招くことなく半導体ウェーハを分割する際の起点の安定化と高精度化を図れ、製造歩留まりを向上できる半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。【解決手段】半導体ウェーハ１１の主表面に素子を形成し、前記半導体ウェーハの裏面に、ダイシングラインまたはチップ分割ラインに沿って、機械的または化学的な方法で溝１７を形成する。その後、前記溝内にレーザを照射して改質層２０を形成し、前記改質層を起点にして前記半導体ウェーハを分割する。そして、前記半導体ウェーハの裏面を、少なくとも前記溝の深さまで除去する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハの主表面に素子を形成する工程と、
前記半導体ウェーハの裏面に、ダイシングラインまたはチップ分割ラインに沿って、機械的または化学的な方法で溝を形成する工程と、
前記溝内にレーザを照射し、前記半導体ウェーハの前記溝よりも深い位置に改質層を形成する工程と、
前記改質層を起点にして前記半導体ウェーハを分割する工程と、
前記半導体ウェーハの裏面を、少なくとも前記溝の深さまで除去する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記機械的な方法は、ダイシングブレードにより前記半導体ウェーハの裏面に溝を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記化学的な方法は、エッチングにより前記半導体ウェーハの裏面に溝を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体ウェーハを分割する工程は、ブレーキングにより前記半導体ウェーハを劈開するものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体ウェーハを分割する工程は、前記半導体ウェーハに貼り付けたテープをエキスパンドして前記改質層を分離するものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関するもので、更に詳しくは素子形成の終了した半導体ウェーハを切断して個々の半導体チップに分割する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、素子形成が終了した半導体ウェーハは、ダイシングラインやチップ分割ラインに沿ってダイシングブレードやスクライバによる機械的な方法で切断用溝を形成し、ブレーキング方式やエキスパンド方式で分割している（例えば特許文献１参照）。あるいは、チップ分割ラインに沿ってレーザ等を照射することにより改質層（脆性層）を形成して分割する方法も用いられる（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
しかしながら、上記のようにブレーキング方式やエキスパンド方式で半導体ウェーハを分割すると、ウェーハの割れる（劈開する）起点が安定せず、劈開面がチップ内部に形成されている配線領域に達して不良品となってしまうことが多々ある。これは、ダイシングブレードやスクライバで機械的に切断用溝を形成する際に生成された傷、歪み、結晶欠陥等を起点にして劈開が起こるからである。また、劈開が配線領域にまでに至らず内部回路に影響はなくても、チップの形状がばらついたり外周が波を打っていたりすると後の工程で問題が生じ、製造歩留まりの低下を招くことになる。
【０００４】
一方、レーザ照射等で改質層を形成する方式を採用すれば、上述した機械的な方法で生ずるような問題を回避できる。しかしながら、現行ではレーザ照射で改質できるチップの厚さ方向の距離（深さ）は２０〜３０μｍ程度である。レーザ照射でウェーハを分割するためには、半導体チップの最終的な厚さ（側面の劈開面）寸法以上で、且つ分割時のウェーハの厚さの約５０％以上を改質する必要がある。例えば、分割時のウェーハの厚さが５００μｍで最終的にパッケージに封止する際のチップの厚さが１００μｍの場合には、最低３００μｍ以上で且つ４００μｍ以下の改質層を形成しなければならない。このため、深さ方向の焦点位置（改質層の形成位置）を変更しつつ同じライン上に約１０回〜１３回もレーザを照射して改質層を形成しなければならず、切断に至るまでに長い時間がかかり生産性が悪い。
【０００５】
また、直径が８インチ以下の半導体ウェーハでは裏面が梨地面となっているため、裏面からレーザを照射すると凹凸でレーザが乱反射してウェーハ内部に改質層が形成できない。このため、半導体ウェーハの裏面を研削やエッチング等で研削番手＃２０００番以上の平面に加工しなければならず、研削工程やエッチング工程が必要になる等、生産性を低下させる要因になる。
【特許文献１】特開２００２−１９８３２６
【特許文献２】特開２００４−７９７４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、生産性の低下を招くことなく半導体ウェーハを分割する際の起点の安定化と高精度化を図れ、製造歩留まりを向上できる半導体装置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】
【０００７】
この発明の一態様によると、半導体ウェーハの主表面に素子を形成する工程と、前記半導体ウェーハの裏面に、ダイシングラインまたはチップ分割ラインに沿って、機械的または化学的な方法で溝を形成する工程と、前記溝内にレーザを照射し、前記半導体ウェーハの前記溝よりも深い位置に改質層を形成する工程と、前記改質層を起点にして前記半導体ウェーハを分割する工程と、前記半導体ウェーハの裏面を、少なくとも前記溝の深さまで除去する工程とを具備する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、生産性の低下を招くことなく半導体ウェーハを分割する際の起点の安定化と高精度化を図れ、製造歩留まりを向上できる半導体装置の製造方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。  
［第１の実施形態］
図１乃至図４はそれぞれ、この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明するためのもので、製造工程の要部を順次示す断面図である。
【００１０】
まず、半導体ウェーハの主表面領域中に周知の製造工程により種々の半導体素子を形成する。
【００１１】
次に、素子形成の終了した半導体ウェーハの主表面に透明な表面保護テープ（保持テープ）を貼り付ける。
【００１２】
その後、図１に示すように、半導体ウェーハ１１の主表面側（表面保護テープ１２側）をテーブル１３に固定する。このテーブル１３は透明で且つウェーハ１１を吸着して保持するための吸引穴１４，１４，１４，…を備えている。そして、バキュームＶａｃで吸引することにより、吸引穴１４，１４，１４，…に表面保護テープ１２を吸着して半導体ウェーハ１１を固定するようになっている。
【００１３】
画像認識装置１５は、上記テーブル１３の下面側に配置されている。この画像認識装置１５は例えばＩＲ顕微鏡を備えており、上記半導体ウェーハ１１の主表面に形成されている画像やパターンに基づいて、ダイシングライン（またはチップ分割ライン）やウェーハ１１に形成する溝の位置出し等の情報を取得するようになっている。
【００１４】
上記のように半導体ウェーハ１１を固定した状態で、ダイシングブレード１６を用いて（あるいはエッチング等でも良い）、ウェーハ１１の裏面に深さΔＡ１の溝１７を形成する。この溝１７は、ダイシングライン（またはチップ分割ライン）に沿って、シリコンの結晶方向（劈開方向）を考慮して形成する。
【００１５】
引き続き、図２に示すように、レーザ発生装置１８から上記溝１７内にレーザ１９を照射し、１本のダイシングラインに対して１回の走査（１スキャン）で裏面から溝１７の中心もしくは切断エリアの中心に改質層（アモルファス層）２０を形成する。
【００１６】
上記溝１７の深さΔＡ１は、「最終的なチップの厚さΔＣ１＋Δα（裏面研削時のマージン）＋レーザ照射で改質できる１スキャン分の深さΔＢ１より深く設定されている。また、改質層２０の深さΔＢ１は、溝１７の深さΔＡ１よりも充分に浅くなっている。更に、ウェーハ１１がシリコンの場合には、上記溝１７の深さΔＡ１は、ウェーハ１１の厚さの６０％以下の深さでは機械的に割り難く、レーザで何回もスキャンしなければならないので６０％を超えることが望ましい。
【００１７】
次に、ブレーキングを行い、図３に示すように改質層２０を起点にして半導体ウェーハ１１を劈開し、個々の半導体チップ１１−１，１１−２，１１−３，…に分割（個片化）する。これによって、ウェーハ１１の主表面側の厚さΔＥ（＝ΔＣ１＋Δα）の部分が劈開面となる。劈開面の方向は、主表面に対して垂直でも良いし、シリコン（Ｓｉ）の結晶方向に合わせて多少斜めになっていても良い。
【００１８】
その後、図４に示すように、表面保護テープ１２のエキスパンドを行い、各チップ１１−１，１１−２，１１−３，…間を拡張する。
【００１９】
次に、個片化された半導体ウェーハ１１の裏面側を所定の厚さ（最終チップ厚ΔＣ１）まで研削して除去する。この研削量は、溝１７と改質層２０を完全に除去し、形成された半導体チップ１１−１，１１−２，１１−３，…の側面に劈開面のみが残る量（＝ΔＡ１＋ΔＢ１＋Δα）である。この裏面研削後に、エッチング（ドライ／ウェット／ガス）やＣＭＰを行って平坦化しても良い。また、機械的な研削は行わずに、エッチングのみで所定の厚さΔＣ１に仕上げることもできる。
【００２０】
その後、上記表面保護テープ１２をピックアップ用テープに張り替える。テープを貼り替える際には、まず個片化された半導体ウェーハ１１の裏面側にピックアップ用テープを貼り付け、表面保護テープ１２を剥離する（転写方式）。
【００２１】
次に、上記ピックアップ用テープからコレットで個々のチップ毎に剥離してピックアップし、基板やリードフレームに接着もしくは接合して搭載する。
【００２２】
そして、必要に応じてワイヤボンディング等による実装を行い、パッケージに封止することにより半導体装置を完成する。
【００２３】
上記のような製造方法によれば、ブレーキング方式で半導体ウェーハを分割する際に、レーザ照射で形成した改質層を起点にして劈開するので、劈開が始まる起点の安定化と高精度化を図れ、且つ微小クラック等の発生も抑制できる。よって、チップの形状がばらついたり外周が波を打ったりするのを抑制でき、製造歩留まりを向上できる。
【００２４】
また、ダイシングブレードやエッチング等でレーザ照射による改質層よりも充分に深い溝を形成するので、照射位置を変えて何回もレーザを照射する必要はなく生産効率も高い。しかも、溝内にレーザを照射するので、レーザの乱反射を抑制でき、ウェーハ内部に改質層を形成できる。
【００２５】
更に、裏面研削によって、ダイシング領域及び改質層を除去して劈開面のみを残すので、溝の形成時に生成された傷、歪み、結晶欠陥等を除去でき、且つレーザ照射時の熱ダメージや飛散物などの汚染物質も除去できる。製造された半導体チップはダメージが小さく且つ汚染も少なく、側面が劈開面であるので凹凸もなく高品位である。
【００２６】
［第２の実施形態］
図５乃至図８はそれぞれ、この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明するためのもので、製造工程の要部を順次示す断面図である。
【００２７】
まず、第１の実施形態と同様に、半導体ウェーハの主表面領域中に周知の製造工程により種々の半導体素子を形成し、素子形成の終了した半導体ウェーハの主表面に透明な表面保護テープ（保持テープ）を貼り付ける。
【００２８】
その後、図５に示すように、半導体ウェーハ１１の主表面側（表面保護テープ１２側）をテーブル１３に固定する。このテーブル１３は透明で且つウェーハ１１を吸着して保持するための吸引穴１４，１４，１４，…を備えている。そして、バキュームＶａｃで吸引することにより、吸引穴１４，１４，１４，…に表面保護テープ１２を吸着して半導体ウェーハ１１を固定する。
【００２９】
画像認識装置１５は、上記テーブル１３の下面側に配置されている。この画像認識装置１５は例えばＩＲ顕微鏡を備えており、上記半導体ウェーハ１１の主表面に形成されている画像やパターンに基づいて、ダイシングライン（またはチップ分割ライン）やウェーハ１１に形成する溝の位置出し等の情報を取得するようになっている。
【００３０】
上記のようにウェーハ１１を固定した状態で、ダイシングブレード１６を用いて（あるいはエッチング等でも良い）、ウェーハ１１の裏面に深さΔＡ２の溝１７を形成する。この溝１７は、ダイシングラインまたはチップ分割ラインに沿って形成し、深さΔＡ２はウェーハ１１の残りの部分がレーザ照射で改質できる１スキャン分の深さΔＤ（＝ΔＢ２）だけ残るように設定されている。
【００３１】
引き続き、図６に示すように、レーザ発生装置１８から上記溝１７内にレーザ１９を照射し、１スキャンで溝１７の中心もしくは切断エリアの中心に主表面側に達する改質層（アモルファス層）２０を形成する。
【００３２】
図７に示すように、上記溝１７の深さΔＡ２は、「最終的なチップの厚さΔＣ２＋Δα（裏面研削時のマージン）」より深く設定されている。上記「ΔＣ２＋Δα」は、レーザ照射で改質できる１スキャン分の深さΔＢ２と等しい。
【００３３】
次に、図８に示すように、表面保護テープ１２のエキスパンドを行い、各チップ１１−１，１１−２，１１−３，…間を拡張する。これによって、半導体ウェーハ１１は改質層２０を起点にして個々の半導体チップ１１−１，１１−２，１１−３，…に分割（個片化）される。
【００３４】
その後、個片化された半導体ウェーハ１１の裏面側を所定の厚さ（最終チップ厚ΔＣ２）まで研削して除去する。この研削量は、溝１７を完全に除去し、形成された半導体チップ１１−１，１１−２，１１−３，…の側面に改質層２０のみが残る量（＝ΔＡ２＋Δα）である。この裏面研削後に、エッチング（ドライ／ウェット／ガス）やＣＭＰを行って平坦化しても良い。また、機械的な研削は行わずに、エッチングのみで所定の厚さΔＣ２に仕上げることもできる。
【００３５】
なお、本第２の実施形態では、劈開せずに改質層２０でウェーハ１１を分割するので、溝１７を形成する際に生成された傷、歪み、結晶欠陥等を起点にして劈開が起こる恐れは少ないので、図９に示すように溝１７の底部の一部が残っている状態で裏面研削を停止しても良い。
【００３６】
その後、上記表面保護テープ１２をピックアップ用テープに張り替える。貼り替える際には、まず個片化された半導体ウェーハ１１の裏面側にピックアップ用テープを貼り付け、表面保護テープ１２を剥離する（転写方式）。
【００３７】
次に、上記ピックアップ用テープからコレットで個々のチップ毎に剥離してピックアップし、基板やリードフレームに接着もしくは接合して搭載する。
【００３８】
そして、必要に応じてワイヤボンディング等による実装を行い、パッケージに封止することにより半導体装置を完成する。
【００３９】
上記のような製造方法によれば、エキスパンド方式で半導体ウェーハを分割する際に、レーザ照射で形成した改質層を起点にして分割するので、分割が始まる起点の安定化と高精度化を図れ、且つ微小クラック等の発生も抑制できる。よって、チップの形状がばらついたり外周が波を打ったりするのを抑制でき、製造歩留まりを向上できる。
【００４０】
また、ダイシングブレードやエッチング等でレーザ照射による改質層よりも充分に深い溝を形成するので、厚さ方向の照射位置を変えて何回も改質層を形成する必要はなく生産効率が高い。しかも、溝内にレーザを照射するので、レーザの乱反射を抑制でき、ウェーハ内部に改質層を形成できる。
【００４１】
更に、裏面研削によって、ダイシング領域を除去するので、溝の形成時に生成された傷、歪み、結晶欠陥、熱ダメージ等を除去できる。よって、製造された半導体チップはダメージが小さく高品位である。
【００４２】
なお、この発明は上記第１，第２の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。次に、変形例１乃至８について説明する。
【００４３】
（変形例１）
図１０は、前述した第１，第２の実施形態において、ウェーハ１１の裏面に溝１７を形成する際に用いられるダイシング装置の一部を抽出して示している。この装置は、２つのダイシングブレード１６−１，１６−２を備えている。これらのダイシングブレード１６−１，１６−２は、チップの幅に対応する距離だけ離して配置されており、ダイシングブレード１６−１，１６−２の回転軸の１回の走査（あるいはテーブル移動）で２本の溝１７，１７，…を形成するようになっている。
【００４４】
このようなダイシング装置でウェーハ１１の裏面に溝１７を形成すれば、溝１７の形成時間を実質的に半分に短縮できる。
【００４５】
もちろん、３つ以上のダイシングブレードで溝を形成すれば、より作業能率を高めることができる。また、複数のダイシングブレードをチップの幅の整数倍に対応する距離だけ離して配置しても良いのは言うまでもない。
【００４６】
（変形例２）
図１１は、前述した第１，第２の実施形態において、ウェーハ１１の裏面に溝１７と改質層２０を形成する際に用いられる装置の一部を抽出して示している。この装置は、ダイシングブレード１６とレーザ発生装置１８を備えている。これらのダイシングブレード１６とレーザ発生装置１８は同一の直線上に配置されており、１回の走査（あるいはテーブル移動）で溝１７と改質層２０を形成するようになっている。
【００４７】
このような装置で溝１７と改質層２０を形成すれば、製造時間を短縮できる。
【００４８】
ダイシングブレード１６とレーザ発生装置１８を同一の直線上に配置せず、隣接した直線上に配置して、ダイシングブレード１６で溝１７を形成しているときに、既に形成した隣接する溝１７内にレーザ発生装置１８からレーザ１９を照射して改質層２０を形成しても良い。
【００４９】
（変形例３）
上記第１，第２の実施形態では、ダイシングの対象となるウェーハ１１が固定されたテーブル１３を介して画像認識装置１５でウェーハ１１の主表面に形成されている画像やパターンに基づいて、ダイシングライン（またはチップ分割ライン）やウェーハ１１に形成する溝の位置出し等の情報を取得した。しかし、ダイシング時に上記情報を直接取得するのではなく、予め取得して画像認識装置１５に記憶しておき、ダイシング時に読み出して用いても良い。
【００５０】
また、画像認識装置１５を上記テーブル１３の下面側に配置したが、ウェーハ１１の裏面側に情報を記録しておき、画像認識装置１５をウェーハ１１の上方に配置し、裏面側から情報を取得するようにしても良い。この場合には、表面保護テープ１２は透明である必要はない。
【００５１】
（変形例４）
上記第１，第２の実施形態では、レーザ発生装置１８から上記溝１７内にレーザ１９を照射して改質層２０を形成する場合を例にとって説明したが、ウェーハ１１の主表面側にレーザを反射する膜が存在しなければウェーハ１１の主表面側からレーザを照射し、主表面側に改質層２０を形成して分割の起点にしても良い。
【００５２】
（変形例５）
上記第１の実施形態では、表面保護テープ１２が貼り付けられた状態でブレーキングを行ってウェーハを分割したが、図１２に示すようにブレーキング用のシート２１に貼り替えてからブレーキングを行っても良い。
【００５３】
また、図１３に示すようにウェーハ１１の裏面をウェーハリング２２に装着した粘着性シート２３に貼り付け、表面保護テープ１２を剥離した状態でブレーキングしても良い。
【００５４】
あるいは、図１４に示すようにウェーハ１１の裏面をウェーハリング２２に装着した粘着性シート２３に貼り付け、表面保護テープ１２（あるいはブレーキング用のシート２１）を残したままでブレーキングすることもできる。
【００５５】
（変形例６）
上記第２の実施形態では、表面保護テープ１２が貼り付けられた状態でエキスパンドしてウェーハを分割したが、図１５に示すようにウェーハ１１の裏面をウェーハリング２２に装着した粘着性シート２３に貼り付け、表面保護テープ１２を剥離した状態でエキスパンドを行っても良い。
【００５６】
（変形例７）
上記第１，第２の実施形態では、表面保護テープ１２をピックアップ用テープに張り替えたが、ピックアップ装置にチップの表裏を反転する機構が設けられている場合や、トレーに詰める場合には表面保護テープ１２から直接個々の半導体チップを剥離してピックアップしても構わない。
【００５７】
（変形例８）
上記第１，第２の実施形態では、半導体ウェーハ１１の主表面側に表面保護テープ１２が貼り付けられている場合を例にとって説明したが、表面保護テープ１２に代えて接着用樹脂が塗られていても良い。
【００５８】
上述したように、この発明の１つの側面によれば、生産性の低下を招くことなく半導体ウェーハを分割する際の起点の安定化と高精度化を図れ、製造歩留まりを向上できる半導体装置の製造方法が得られる。
【００５９】
以上第１及び第２の実施形態と変形例１乃至８を用いてこの発明の説明を行ったが、この発明は上記各実施形態や変形例に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記各実施形態とその変形例には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば各実施形態とその変形例に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明するためのもので、第１の製造工程を示す断面図。
【図２】この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明するためのもので、第２の製造工程を示す断面図。
【図３】この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明するためのもので、第３の製造工程を示す断面図。
【図４】この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明するためのもので、第４の製造工程を示す断面図。
【図５】この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明するためのもので、第１の製造工程を示す断面図。
【図６】この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明するためのもので、第２の製造工程を示す断面図。
【図７】この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明するためのもので、第３の製造工程を示す断面図。
【図８】この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明するためのもので、第４の製造工程を示す断面図。
【図９】この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明するためのもので、裏面研削工程の他の例を示す断面図。
【図１０】この発明の変形例１について説明するためのもので、第１，第２の実施形態において、ウェーハの裏面に溝を形成する際に用いられるダイシング装置の一部を抽出して示す斜視図。
【図１１】この発明の変形例２について説明するためのもので、第１，第２の実施形態において、ウェーハの裏面に溝と改質層を形成する際に用いられる装置の一部を抽出して示す斜視図。
【図１２】この発明の変形例５について説明するためのもので、ブレーキング工程の斜視図。
【図１３】この発明の変形例５について説明するためのもので、他のブレーキング工程の斜視図。
【図１４】この発明の変形例５について説明するためのもので、更に他のブレーキング工程の斜視図。
【図１５】この発明の変形例６について説明するためのもので、ブレーキング工程の斜視図。
【符号の説明】
【００６１】
１１…半導体ウェーハ、１１−１，１１−２，１１−３…半導体チップ、１２…表面保護テープ、１３…テーブル、１４…吸着穴、１５…画像認識装置、１６，１６−１，１６−２…ダイシングブレード、１７…溝、１８…レーザ発生装置、１９…レーザ、２０…改質層、２１…ブレーキング用のシート、２２…ウェーハリング、２３…粘着性シート。
【図１】
2007134454.tif 000003
【図２】
2007134454.tif 000004
【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】
2007134454.tif 000009
【図８】
2007134454.tif 000010
【図９】
2007134454.tif 000011
【図１０】
2007134454.tif 000012
【図１１】
2007134454.tif 000013
【図１２】
2007134454.tif 000014
【図１３】
2007134454.tif 000015
【図１４】
2007134454.tif 000016
【図１５】
2007134454.tif 000017