(57)【要約】【課題】研削時の半導体ウェーハの高温加熱及びクラックの発生を防止し、且つ保護樹脂を損傷させずに半導体チップの各側面に形成する。【解決手段】半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に格子状の複数の第１の溝(4)を形成し、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)に向かって第１の溝(4)より幅細の第２の溝(30)を第１の溝(4)の底部(4a)に形成する。その後、第１の溝(4)内に粘性のある保護樹脂(6)を充填して、保護樹脂(6)により第２の溝(30)を覆って空洞部(7)を形成する。半導体ウェーハ(1)を加熱して、保護樹脂(6)を硬化させ、第１の溝(4)と第２の溝(30)との境界面又は境界面に到達する手前まで半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を研削し、分割線(D)に沿って保護樹脂(6)を切断することにより、複数の半導体チップ(3)が得られる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハの一方の主面に格子状の複数の第１の溝を形成する工程と、
前記半導体ウェーハの他方の主面に向かって前記第１の溝より幅細の第２の溝を前記第１の溝の底部に形成する工程と、
前記第１の溝内に粘性のある保護樹脂を充填して、該保護樹脂により第２の溝を覆って空洞部を形成する工程と、
前記半導体ウェーハを加熱して、前記保護樹脂を硬化させる工程と、
前記第１の溝と前記第２の溝との境界面又は該境界面に到達する手前まで前記半導体ウェーハの他方の主面を研削する工程と、
前記保護樹脂を区画線に沿って切断して複数の半導体チップに分割する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製法。
【請求項２】
前記保護樹脂は、１００Pa・s〜４００Pa・sの粘性を有する請求項１に記載の半導体装置の製法。
【請求項３】
前記第１の溝の長さ方向に直角な幅に対して、前記第２の溝の幅は５％〜２５％である請求項１又は２に記載の半導体装置の製法。
【請求項４】
前記半導体ウェーハの一方の主面に複数の第１の溝を形成する前に、第１の導電型を有する第１の半導体領域と、該第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の半導体領域とを前記半導体ウェーハに形成する工程を含む請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削加工により薄型化する半導体チップの側面に保護膜を良好に形成できる半導体装置の製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、薄型の半導体チップの側面に保護膜を形成する従来の半導体装置の製法は、図１に示すように半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に区画線(D)に沿って複数の溝(4)をダイサにより格子状に形成した後、図７に示すようにディスペンス法又はスクリーン印刷法で複数の溝(4)内に保護樹脂(6)を充填する。例えば、底部(4a)の幅が１００μmで且つ側壁部(4c)に沿う深さが２００μmの溝(4)が厚さ約４００μmの半導体ウェーハ(1)に形成される。保護樹脂(6)は、例えばシリコーン樹脂等のシロキサン系樹脂又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が使用される。次に、図７に示す半導体ウェーハ(1)をクリーンオーブンに搬入して、保護樹脂(6)を加熱硬化させた後、半導体ウェーハ(1)を反転させて、溝(4)を覆い半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に保持体として図８に示す保持テープ(2)を貼着する。その後、研磨面に純水を供給しながら、駆動装置(11)に連結された研削砥石等の研削装置(10)により、研削面(G)に達して保護樹脂(6)が露出するまで半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を均一に研削する。最後に、保護樹脂(6)の中央に沿って切断すれば、保護樹脂(6)で側面(3c)を保護樹脂(6)で被覆した複数の薄型の半導体チップ(3)が得られる。例えば、下記の特許文献１は、側面を保護樹脂で被覆する薄型の半導体装置の製法を開示する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２５９８号公報
【０００４】
特許文献１の半導体装置の製法では、半導体ウェーハの一方の主面上で複数のチップ領域に区画する溝を形成し、その溝内に酸化シリコン膜を埋設する。溝の深さは、後の工程で半導体ウェーハの他方の主面を研削及びウエットエッチングした後の半導体ウェーハの厚さ以上となるように形成される。更に、半導体ウェーハの主面にウェーハ補強粘着テープ及びカバー粘着テープを貼着して半導体ウェーハを補強した後、半導体ウェーハの他方の主面を研削して、半導体ウェーハを薄型化する。特許文献１は、円板状の半導体ウェーハにひび割れ、欠損又は反りを発生させずに薄型の半導体チップを製造する半導体装置を示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の半導体装置の製法では、研削装置(10)による研削加工後に、保護樹脂(6)の収縮により、半導体ウェーハ(1)に反りが生じ又は保護樹脂(6)にクラック（亀裂）が発生する現象があった。この現象を回避するため、例えば、ショアー（Shore）Ａ硬度の小さい柔軟性の高い保護樹脂(6)を半導体ウェーハ(1)の溝(4)内に充填する手法がある。しかしながら、柔軟性の高い樹脂は、引張強度が低いため、半導体ウェーハ(1)の溝(4)内に充填した保護樹脂(6)に研削装置(10)が接触すると、保護樹脂(6)が損傷を受け、図９に示すように、溝(4)から保護樹脂(6)が掻き出され、半導体チップ(3)の側面(3c)が露出する問題があった。例えば、硬化後のショアーＡ硬度が１５以下で、引張強度が約５.０×１０5Pa以下の保護樹脂(6)を溝(4)に充填し、回転しつつ速度約０.３〜０.５μm/sで水平移動する研削装置(10)により、半導体ウェーハ(1)と保護樹脂(6)を同時に研削すると、略全ての保護樹脂(6)が溝(4)から掻き出される。従って、研削加工により半導体ウェーハ(1)を薄型化した後に、複数の半導体チップ(3)に分割する従来の製法では、保護樹脂(6)を損傷させずに各半導体チップ(3)の各側面(3c)に形成することはできなかった。また、特許文献１の半導体装置の製法でも、半導体ウェーハの他方の主面を研削する際には、溝内に形成された酸化シリコン膜を他方の主面の研削面上に露出させ、半導体ウェーハと共に研削する。このため、半導体装置の側部絶縁膜である酸化シリコン膜が研削装置に接触し、接触する部分に欠損やひび割れ等の損傷を受けるおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、保護樹脂を損傷させずに半導体チップの各側面に形成できる半導体装置の製法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による半導体装置の製法は、半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に格子状の複数の第１の溝(4)を形成する工程と、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)に向かって第１の溝(4)より幅細の第２の溝(30)を第１の溝(4)の底部(4a)に形成する工程と、第１の溝(4)内に粘性のある保護樹脂(6)を充填して、保護樹脂(6)により第２の溝(30)を覆って空洞部(7)を形成する工程と、半導体ウェーハ(1)を加熱して、保護樹脂(6)を硬化させる工程と、第１の溝(4)と第２の溝(30)との境界面又は境界面に到達する手前まで半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を研削する工程と、保護樹脂(6)を区画線(D)に沿って切断して複数の半導体チップ(3)に分割する工程とを含む。
【０００８】
半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に形成した第１の溝(4)の底部(4a)に、第１の溝(4)より幅細な第２の溝(30)を形成した後、第１の溝(4)内に保護樹脂(6)を充填する。第２の溝(30)は、第１の溝(4)よりも幅細なので、保護樹脂(6)の表面張力によって第２の溝(30)内に保護樹脂(6)が侵入せずに、第２の溝(30)内に空洞部(7)が形成される。保護樹脂(6)が硬化した後、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を研削すると、他方の主面(1b)側から第２の溝(30)を通じて保護樹脂(6)の表層面(6a)が現れ、第１の溝(4)と第２の溝(30)との接触面よりも第２の溝(30)側で研削を停止すれば、研削装置による保護樹脂(6)の損傷を完全に防ぐことができる。また、保護樹脂(6)の区画線(D)に沿って空洞部(7)が形成されるので、従来よりも容易に半導体ウェーハ(1)を切断でき、各側面(3c)を保護樹脂(6)で被覆した半導体チップ(3)を製造できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、半導体ウェーハを複数の半導体チップに分割するとき、保護樹脂が研削装置による損傷を受けないので、各半導体チップの各側面全体に保護樹脂を確実に付着させて、製造歩留まりがよく信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明による半導体装置の製法の実施の形態を図１〜図６について説明する。但し、図１〜図７では、図８〜図１０に示す箇所と実質的に同一の部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００１１】
本実施の形態の半導体装置の製法では、まず、図２に示すように、不純物拡散やエピタキシャル成長により、第１の導電型の第１の半導体領域としての高不純物濃度のＮ＋型半導体領域、第１の導電型の第３の半導体領域としての低不純物濃度のＮ−型半導体領域及び第１の導電型とは異なる第２の導電型の第２の半導体領域としての高不純物濃度のＰ＋型半導体領域を順次積層して成るシリコン単結晶基板から構成される図１に示す円板状の半導体ウェーハ(1)を準備する。周知のように、図１に示す半導体ウェーハ(1)は、後にダイシングにより多数の半導体チップ(3)に分割される。本実施の形態では、一般的なＰＮ接合型のダイオードの構造として半導体チップ(3)を示すが、本発明は、ダイオードに限定されず、各種トランジスタ、サイリスタ又はトライアック等他の種々の半導体装置の製造にも適用することができる。
【００１２】
続いて、図２に示すように、半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)から、図１に示す格子状の区画線(D)に沿ってダイサにより半導体ウェーハ(1)を切削し、格子状の第１の溝(4)を半導体ウェーハ(1)に形成する。本実施の形態では、ダイサによるダイシングとエッチング液によるウエットエッチングにより、例えば、底部(4a)の幅が約８０μm〜２００μmで側壁部(4c)に沿う深さが約２００μmの第１の溝(4)を厚さ約４００μmの半導体ウェーハ(1)に形成する。このように、半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に格子状の第１の溝(4)を形成することにより、第１の溝(4)の間に複数個の半導体チップ(3)用の領域が区画される。
【００１３】
次に、図３に示すように、第１の溝(4)の底部(4a)にレーザダイシング又はウェットエッチングにより第２の溝(30)を形成する。本実施の形態の第２の溝(30)は、第１の溝(4)と同様に区画線(D)に沿って直線的に形成される。また、第２の溝(30)の底部(30a)の幅が約５μm〜約３０μm又は第１の溝(4)の底部(4a)の幅と比較して５％〜２５％の幅に形成される。また、第２の溝(30)の深さは約１０μm〜約３０μmに形成される。
【００１４】
続いて、図４に示すように、ディスペンサやスクリーン印刷を使用して第１及び第２の溝(4,30)の上方から、第１の溝(4)内にのみ液状の保護樹脂(6)を充填する。即ち、通常の方法により第１の溝(4)へ保護樹脂(6)を流入させても、第２の溝(30)の入口付近では、粘性を有する保護樹脂(6)の表面張力が作用するため、第２の溝(30)内に保護樹脂(6)の封止部(6a)が浸入できず、第２の溝(30)内には充填されない。具体的には、１００Pa・s〜４００Pa・sの粘性を有する保護樹脂(6)を使用する。更には、幅が３０μmの第２の溝(30)に対し粘性が約１２５Pa・sの保護樹脂(6)を使用するとより望ましい。更に、保護樹脂(6)は、熱硬化性を有するシリコーン樹脂又はポリイミド樹脂が使用され、例えば、約１５０℃の硬化温度と、３００℃以上の耐熱性を有するシリコーン樹脂が好ましい。その後、クリーンオーブン等の加熱装置内に半導体ウェーハ(1)を搬入し、温度約１５０℃で１時間加熱して、第１の溝(4)内の保護樹脂(6)を硬化させる。これにより、第２の溝(30)及び保護樹脂(6)の封止部(6a)で囲われる空洞部(7)を形成できる。
【００１５】
第１の溝(4)内の保護樹脂(6)を硬化した後、図５に示すように、半導体ウェーハ(1)を反転させ、第１の溝(4)を含む半導体ウェーハ(1)の一方の主面(1a)に弾力性を有する保持体としての保持テープ(2)を貼着する。保持テープ(2)は、弾力性を有する樹脂から成るテープ材又はフィルム材が使用され、保持テープ(2)の接着面には粘着剤が塗布される。
【００１６】
次に、図５に示すように、駆動装置(11)により研削装置(10)を回転させながら水平方向に移動させて、研削終了面(G)に達するまで、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を均一に研削する。研削終了面(G)は、第１の溝と第２の溝との接合面である保護樹脂(6)の封止部(6a)よりも、第２の溝(30)側に設定される。本実施の形態では、研削終了面(G)は、保護樹脂(6)の封止部(6a)と対向する第２の溝(30)の底部(30a)に設定される。
【００１７】
研削終了面(G)まで研削が完了すると、他方の主面(1b)側から第２の溝(30)を通じて保護樹脂(6)の封止部(6a)が空洞部(7)の底部に現れる。図１及び図６に示すように、半導体ウェーハ(1)の区画線(D)に沿って形成される第２の溝(30)は、保護樹脂(6)まで貫通する空洞部(7)を有する。このため、研削装置(10)が研削終了面(G)である第２の溝(30)の底部(30a)に達した時点で、半導体ウェーハ(1)のＮ＋型半導体領域が分離され、各半導体チップ(3)は、保護樹脂(6)及び保持テープ(2)のみで連結される状態となる。このように、研削装置(10)により保護樹脂(6)を全く損傷させずに、半導体ウェーハ(1)を各半導体チップ(3)領域に分割するまで、半導体ウェーハ(1)の他方の主面(1b)を研削できる。このとき、粘着力により保持テープ(2)上に確実に保持される各半導体チップ(3)は、回転且つ水平移動する研削装置(10)に接触しても飛散しない。その後、図６に示す保護樹脂(6)を区画線(D)に沿って切断する。
【００１８】
続いて、保持テープ(2)を水平方向に引張し拡張させると、複数の半導体チップ(3)間に大きな間隙が形成される。この状態で、分割された各半導体チップ(3)をコレットにより吸着して保持テープ(2)から除去すると、保護樹脂(6)で各側面(3c)の全体が確実に被覆された複数の薄型の半導体チップ(3)が得られる。
【００１９】
本発明の実施態様は前記の実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上記の実施の形態では、研削終了面(G)を第２の溝(30)の底部(30a)に設定しているが、保護樹脂(6)の封止部(6a)まで研削しても良い。この場合、第２の溝(30)から空洞部(7)を通じて封止部(6a)を光学的又はその他の手段によって認識し、研削面と封止部(6a)との距離を測定しながら、図６に示す第１の溝(4)に達するまで慎重に研削することもできる。更に、本発明は、ＰＮ接合型のダイオードチップの製造に限定されず、各種トランジスタ又はサイリスタ、若しくはモノリシック型の集積回路の製造にも本発明を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、研削加工により薄型化する半導体チップの側面を被覆する樹脂製の保護膜を有する半導体装置の製造に良好に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】円板状の半導体ウェーハの一方の主面に複数の第１の溝を格子状に形成する状態を示す斜視図
【図２】半導体ウェーハの一方の主面に複数の第１の溝を形成する状態を示す断面図
【図３】半導体ウェーハの一方の主面に複数の第２の溝を形成する状態を示す断面図
【図４】被覆樹脂の上方から第１の溝内に保護樹脂を充填する状態を示す断面図
【図５】半導体ウェーハの他方の主面を研削装置により研削する状態を示す断面図
【図６】半導体ウェーハの他方の主面を研削装置により研削する状態を示す断面図
【図７】半導体ウェーハの一方の主面に形成された複数の溝内に保護樹脂を充填する状態を示す断面図
【図８】保護樹脂に達するまで半導体ウェーハの他方の主面を研削装置により研削する状態を示す断面図
【図９】研削加工後に複数の溝から保護樹脂が掻き出された状態を示す断面図
【符号の説明】
【００２２】
(1)・・半導体ウェーハ、  (1a)・・一方の主面、  (1b)・・他方の主面、  (2)・・保持テープ（保持体）、  (3)・・半導体チップ、  (3a)・・一方の主面、  (3b)・・他方の主面、  (3c)・・側面、  (4)・・第１の溝（溝）、  (4a)・・底部、  (4c)・・側壁部、  (6)・・保護樹脂、  (6a)・・封止部、  (7)・・空洞部、  (10)・・研削装置、  (11)・・駆動装置、  (30)・・第２の溝、  (30a)・・底部、  (D)・・区画線、  (G)・・研削終了面、
【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】
2009239162.tif 000009
【図８】
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【図９】
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