(57)【要約】【課題】半導体ウェハの外周の欠けに加わる外力による割れを抑制することができる半導体基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、半導体素子が形成されるべき有効半導体素子領域１２を有する半導体基板の製造方法であって、前記有効半導体素子領域を除く領域にレーザ光を照射することにより、その照射領域の少なくとも表面に、物理的特性が被照射領域とは異なるに至って、より応力が集中する領域（改質領域）１１を形成することを特徴とする。これにより、各種加工プロセス中で力が加わっても、その力が改質領域１１で吸収され、半導体ウェハ１の特に外縁部で生じた欠けによる割れ２０が、改質領域１１で止まり、有効半導体素子領域１２の方へ伸展することはない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が形成されるべき有効半導体素子領域を有する半導体基板の製造方法であって、
前記有効半導体素子領域を除く領域にレーザ光を照射することにより、その照射領域の少なくとも表面に、物理的特性が被照射領域とは異なるに至って、より応力が集中する領域を形成することを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記応力集中領域は、前記有効半導体素子領域に対して閉じていることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項３】
前記応力集中領域は、前記半導体基板の外周と同心の円周領域であることを特徴とする請求項２に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項４】
前記応力集中領域は、前記有効半導体素子領域の境界に近接する、又は前記有効半導体素子領域の境界から一定距離にある、前記有効半導体素子領域の境界線と同形状をした領域であることを特徴とする請求項２に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記応力集中領域は、前記有効半導体素子領域に対して開いた断片領域であることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項６】
前記応力集中領域は、前記半導体基板のへき開面に対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項７】
前記応力集中領域は、鋸歯形状の領域であって、その歯角がへき開方向に対して４５度の角度を有することを特徴とする請求項６に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項８】
前記半導体基板は、曲面状に突出した側面を含んで構成された外縁部と、当該外縁部の内側の一定の厚さを有する内部領域とを有し、前記応力集中領域は、前記外縁部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項９】
前記半導体基板は、曲面状に突出した側面を含んで構成された外縁部と、当該外縁部の内側の一定の厚さを有する内部領域とを有し、前記応力集中領域は、前記内部領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体基板は、曲面状に突出した側面を含んで構成された外縁部と、当該外縁部の内側の一定の厚さを有する内部領域とを有し、前記応力集中領域は、前記外縁部と前記内部領域の境界上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１１】
半導体素子が形成されるべき有効半導体素子領域を有する半導体基板であって、
前記有効半導体素子領域を除く領域であって、レーザ光を照射することにより、その照射領域の少なくとも表面が、物理的特性が被照射領域とは異なるに至って、より応力が集中する領域を備えることを特徴とする半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板およびその製造方法に関し、特に、小型化及び軽量化が要求される各種半導体装置に使用される薄型の半導体基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子が搭載される各種半導体装置においては、小型化及び軽量化が要求されており、それに応じて、その半導体素子の素材である半導体ウェハ（半導体基板）の薄型化も追求されている。
【０００３】
しかしながら、半導体ウェハの薄型化が追求される一方で、その強度の低下と脆さの露呈という問題が生じている。つまり、半導体素子の完成に至るまでの製造過程で、半導体ウェハに対して加わる様々な外力により、その欠け（チッピング）および割れ、並びに反り等の不具合が生じる可能性がある。特に、図６に示すように、半導体素子が形成されるべき有効半導体素子領域１２内に割れが伸展することは、極力回避されるべきことである。
【０００４】
薄型化に伴う不具合に対する対処例は、例えば、特許文献１に開示されている。当該文献には、欠け、割れや、反り、歪に対処するために、図７に示すような半導体基板が開示されている。すなわち、その半導体基板１００は、８インチ径のシリコンインゴットをスライスして研削および研磨を経て形成されたもので、複数の半導体素子形成領域を含む半導体基板本体部１０１と、その半導体基板本体部１０１の周りに形成され、半導体基板本体部１０１よりも肉厚の枠体部１０２とを具備するものである。かかる構成により、半導体素子形成部が薄い場合にも枠体部によって機械的強度を維持することができるため、反りや歪を低減し、加工不良を抑制できるとしている。
【０００５】
一方、半導体ウェハの欠けであるが、特に、半導体ウェハを切断する際に生じうる欠けが内側へ伸展しない対処法を特許文献２が開示している。この文献で開示された方法では、半導体ウェハに集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、半導体ウェハの外縁から所定の距離内側に外縁に沿って設定された改質領域形成ラインに沿って、半導体ウェハに改質領域を形成し、それにより、半導体ウェハの切断の際に外縁に生ずる欠けが、その改質領域よりも内側に伸展しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２０６２５７号公報
【特許文献２】特開２００９−１３５３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に開示された半導体基板は、バックグラインド後のウェハ保護を目的とするものであるが、ウェハの加工応力による割れの危険は加工工程全般に渡って付きまとうため、保護が十分ではない、という課題がある。また、かかる形状では、他の工程を搬送されていく際、枠体部が障害となるという課題がある。
一方、特許文献２に開示の方法では、図８［文献の図１１（ｂ）に対応］に示すように、改質領域（図において参照符号１７）を形成するのはウェハの表面ではなく、その内部である（文献の段落００４３等）。従って、特許文献２に開示された方法では、改質領域を外部から視覚的又は光学的に確認できず、またあらゆる方向からの力をうまく吸収できないという課題がある。
【０００８】
本発明は上述のような事情から為されたものであり、本発明の目的は、外周の欠けに加わる外力による割れを抑制することができる半導体基板およびそ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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の半導体基板の製造方法は、半導体素子が形成されるべき有効半導体素子領域を有する半導体基板の製造方法であって、前記有効半導体素子領域を除く領域にレーザ光を照射することにより、その照射領域の少なくとも表面に、物理的特性が被照射領域とは異なるに至って、より応力が集中する領域を形成することを要旨とする。
請求項２に記載の半導体基板の製造方法は、請求項１に記載の製造方法において、前記応力集中領域は、前記有効半導体素子領域に対して閉じていることを要旨とする。
請求項３に記載の半導体基板の製造方法は、請求項２に記載の製造方法において、前記応力集中領域は、前記半導体基板の外周と同心の円周領域であることを要旨とする。
請求項４に記載の半導体基板の製造方法は、請求項２に記載の製造方法において、前記応力集中領域は、前記有効半導体素子領域の境界に近接する、又は前記有効半導体素子領域の境界から一定距離にある、前記有効半導体素子領域の境界線と同形状をした領域であることを要旨とする。
【００１０】
請求項５に記載の半導体基板の製造方法は、請求項１に記載の製造方法において、前記応力集中領域は、前記有効半導体素子領域に対して開いた断片領域であることを要旨とする。
請求項６に記載の半導体基板の製造方法は、請求項５に記載の製造方法において、前記応力集中領域は、前記半導体基板のへき開面に対向する位置に設けられていることを要旨とする。
請求項７に記載の半導体基板の製造方法は、請求項６に記載の製造方法において、前記応力集中領域は、鋸歯形状の領域であって、その歯角がへき開方向に対して４５度の角度を有することを要旨とする。
【００１１】
請求項８に記載の半導体基板の製造方法は、請求項１に記載の製造方法において、前記半導体基板は、曲面状に突出した側面を含んで構成された外縁部と、当該外縁部の内側の一定の厚さを有する内部領域とを有し、前記応力集中領域は、前記外縁部に設けられていることを要旨とする。
請求項９に記載の半導体基板の製造方法は、請求項１に記載の製造方法において、前記半導体基板は、曲面状に突出した側面を含んで構成された外縁部と、当該外縁部の内側の一定の厚さを有する内部領域とを有し、前記応力集中領域は、前記内部領域に設けられていることを要旨とする。
請求項１０に記載の半導体基板の製造方法は、請求項１に記載の製造方法において、前記半導体基板は、曲面状に突出した側面を含んで構成された外縁部と、当該外縁部の内側の一定の厚さを有する内部領域とを有し、前記応力集中領域は、前記外縁部と前記内部領域の境界上に設けられていることを要旨とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、請求項１１に記載の半導体基板は、半導体素子が形成されるべき有効半導体素子領域を有する半導体基板であって、前記有効半導体素子領域を除く領域に、レーザ光を照射することにより、その照射領域の少なくとも表面が、物理的特性が被照射領域とは異なるに至って、より応力が集中する領域を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る半導体基板の製造方法（請求項１）では、半導体素子が形成されるべき有効半導体素子領域を有する半導体基板を製造する際に、前記有効半導体素子領域を除く領域にレーザ光を照射することにより、その照射領域の少なくとも表面に、物理的特性が被照射領域とは異なるに至って、より応力が集中する領域（「改質領域」とも呼ぶ）を形成する。これにより、半導体基板を製造する工程において、仮に半導体基板の外周の欠けに加わる外力が加わったとしても、この外力の影響を受けて発生する割れが有効半導体素子領域に伸展することを確実に抑制できる。ゆえに、本発明に係る半導体基板の製造方法は、外力の影響を受けて発生する割れに起因した不良品の発生を、著しく低減する効果を奏する。
【００１４】
本発明に係る半導体基板（請求項１１）は、前述した半導体基板の製造方法により形成され、前記有効半導体素子領域を除く領域に、レーザ光を照射することにより、その照射領域の少なくとも表面が、物理的特性が被照射領域とは異なるに至って、より応力が集中する領域（「改質領域」とも呼ぶ）を備えている。ゆえに、たとえ半導体基板の外周の欠けに加わる外力による割れが発生した場合でも、改質領域が存在することにより、当該割れが有効半導体素子領域に伸展することを防ぐことが可能な、半導体基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態を示す図であり、（ａ）は半導体ウェハの平面図、（ｂ）および（ｃ）は（ａ）の線分ｂ−ｂにおける断面図。
【図２】本発明の他の実施形態を示す図。
【図３】本発明の他の実施形態を示す図。
【図４】本発明の他の実施形態を示す図。
【図５】改質領域を設ける領域を説明するための断面図。
【図６】従来技術の問題点を説明するための図。
【図７】従来技術の一例を説明するための図。
【図８】従来技術の他の一例を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を説明するための図である。同図（ａ）は、本発明の一実施形態に係る半導体ウェハ（半導体基板）１の平面図である。この実施形態においては、半導体ウェハ１の半導体素子が形成されるべき有効半導体素子領域１２の少なくとも外側に、レーザ光を照射することによる改質領域１１を形成する。図１（ｂ）は、同図（ａ）の線分ｂ部分で切断した断面図であるが、本発明では同図に示すように、半導体ウェハ１の少なくとも表面に改質領域１１を形成する。これにより、各種加工プロセス中で力が加わっても、その力が改質領域１１で吸収され、半導体ウェハ１の特に外縁部で生じた欠けによる割れ２０が、図１（ａ）で示すように、改質領域１１で止まり、有効半導体素子領域１２の方へ伸展することはない。また、改質領域１１は、あらゆる方向からの力を吸収できる。
本発明の半導体ウェハ（半導体基板）１では、その表面に改質領域１１を設ける部位が露出しているので、レーザ光を照射可能な状態であれば、いつでも改質領域１１を形成できる。したがって、何らかの工程（半導体ウェハに加工を行う工程）を開始する前に、必要に応じて、上述した改質領域１１を適宜形成することが可能である。
【００１７】
ここで、改質領域と使用するレーザ光について説明する。
本発明で形成されるべき改質領域１１は、密度、屈折率、機械的強度等の物理的特性が、元の領域部とは異なる状態に変化した領域であり、レーザ光の局所的な吸収や多光子吸収という現象により形成される。ここで、多光子吸収とは、材料の吸収のバンドギャップＥＧよりも光子のエネルギーｈνが小さいと光学的に透明となるため、材料に吸収が生じる条件はｈν＞ＥＧ  であるが、光学的に透明でも、レーザ光の強度を非常に大きくするとｎｈν＞ＥＧ  の条件（ｎ＝２，３，４，・・・）で材料に吸収が生じる現象をいう。なお、照射するレーザ光のパルス幅に応じて、改質領域１１は、溶融処理領域、クラック領域、屈折率変化領域等を含む。
【００１８】
なお、本発明による改質領域１１は、少なくとも表面に露呈していればよいので、図１（ｃ）に示すように、半導体ウェハ１の表面から裏面の全体に渡って形成されていてもよい。
また、図１に示した実施形態においては、改質領域は、半導体ウェハの外周と同心の１つの真円の円周領域としたが、これに限られることはない。以下、各種の改質領域を説明する。
【００１９】
図２は、本発明の他の実施形態を示す図である。図１においては、改質領域は、半導体ウェハの外周と同心の真円としたが、図２（ａ）に示すように、有効半導体素子領域１２の境界線から一定距離離れた、当該境界線と同一形状の領域であってもよい。かかる形状によれば、有効半導体素子領域１２で、原則、割れの到達の危険性の差異が生ずることがない。
また、図２（ｂ）に示すように、有効半導体素子領域１２の境界線に全く沿って改質領域１１を設けてもよい。有効半導体素子領域１２が広い場合には、有効である。
【００２０】
図３は、更に他の実施形態を示す図である。図１においては、改質領域は、１つの円の円周領域としたが、図３に示す実施形態では、２つの円の円周領域（１１ａ，１１ｂ）としている。かかる構成によれば、１つの場合に比較して、ひび、割れが有効半導体素子領域１２内へ伸展する可能性が更に低くなる。
なお、図３においては、２つの円周としたが、３つ以上であってもよい。また、複数の概念を図２の形態にも適用でき、図２の形状の改質領域が２重以上で設けられていてもよい。
【００２１】
図４は、更に他の実施形態を示す図である。図１乃至図３の形態では、有効半導体素子領域１２に対して閉じた形状として改質領域を形成したが、必ずしも閉じている必要はない。図４（ａ）に示した実施形態においては、改質領域１１は、断片的な円周領域で形成されている。かかる形態によれば、物理的に改質領域が形成できない領域を回避して改質領域を形成できるという利点がある。
また、特定の形態としては、図４（ｂ）に示すように、半導体ウェハ１のへき開面に対向する位置に改質領域１１を設けることができる。このとき、簡易には、改質領域１１を直線的に形成することは可能であるが、同図に示すように、鋸歯形状であって、その歯角が、へき開方向に対して４５度の角度を有する形状に改質領域を形成すると、各種方向から外力を効率的に吸収して、欠けや割れ等の伸展を確実に抑制することができる。
【００２２】
図５は、改質領域１１を設ける領域を説明するための断面図である。ここで、半導体ウェハ１は、曲面状に突出した側面を含んで構成された外縁部１ａと、その外縁部１ａの内側の一定の厚さを有する内部領域１ｂとで構成されている。なお、外縁部１ａの形状は、典型的には、テーパ形状である。
図５（ａ）は、改質領域１１を外縁部１ａに設けた場合を示しており、同図（ｂ）は、改質領域１１を内部領域１ｂに設けた場合を示しており、同図（ｃ）は、改質領域１１を外縁部１ａと内部領域１ｂの双方に設けた場合を示している。
改質領域１１を外縁部１ａに設けた場合は、半導体ウェハ１の端部に生じた欠けに伴って伸展する割れ２０を内部領域１ｂに伸展させずにくい止めることができるという利点がある。これに加えて、有効半導体素子領域を広く確保し、十分に活用することができる。
改質領域１１を内部領域１ｂに設けた場合には、チッピングや欠け、割れが生じやすい外縁部を使用しないことから、内部領域１ｂに形成した改質領域１１が、割れの伸展を確実に抑制することができる。
改質領域１１を外縁部１ａと内部領域１ｂの双方に設けた場合には、上述した２つの場合（改質領域１１を外縁部１ａに設けた場合、改質領域１１を内部領域１ｂに設けた場合）による効果を両方備えることが可能となる。この場合の変形例として、改質領域１１が外縁部１ａと内部領域１ｂの境界上に設けられている場合が挙げられる。
【００２３】
なお、図３で説明した実施形態と同趣旨で、改質領域１１は、外縁部１ａ及び／又は内部領域１ｂのそれぞれに複数設けることも可能である。また、外縁部１ａと内部領域１ｂの境界線上に設けることも可能である。
上述の各実施形態においては、改質領域を、真円の円周領域や特定の形状領域として説明したが、これらに限られることはなく、有効半導体素子領域への割れの伸展の阻止を目的として、各種の形状や態様（閉じたもの、開いたもの等）が可能であることは、当業者には自明であろう。
また、図面に示されたものは、説明の便宜上、模式的なものであり、図面により実際の寸法等が意図されているわけではない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の半導体基板およびその製造方法は、小型化及び軽量化が要求される各種半導体装置に使用される薄型半導体基板に適用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  半導体基板（半導体ウェハ）、１１  改質領域、１２  有効半導体素子領域、２０  割れ。
【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】
2012009605.tif 000009
【図８】
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