JP2007048995A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダイシング工程において、膜剥れ防止膜を形成する際に膜剥れが従来より少なく良品の多い半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体ウェハ１に半導体素子を形成し、ダイシングライン２、３の両側に間隔を開けてレーザ照射光を当て、膜剥れ防止溝を形成する。半導体ウェハ１をダイシングライン２、３に沿ってダイシングを行い複数の半導体チップに分割する。レーザ照射光は、少なくとも一部は間欠的にレーザ照射を行う離散光である。レーザ照射が少なく、熱の影響が低減されるので、膜剥れ防止膜を形成する際に膜剥れが従来より少なく良品の多いダイシング処理が行われる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ダイシング工程において、半導体ウェハに形成された半導体素子を構成する被膜の剥離防止を行うことができる半導体装置の製造方法に関するものである。

従来半導体装置を製造する工程において、半導体ウェハを処理して半導体素子を形成し、処理後ダイシングラインに沿って分割し、半導体ウェハを複数の半導体チップに分割している。しかしながら、ダイシング時に半導体素子が形成された主面の成膜がダイシングラインに近い部分から剥離し不良品になることがあった。このような不良品を少なくするために膜剥れ防止膜をダイシングラインの両側に形成することが提案されている。この膜剥れ防止膜は、レーザ照射光により形成される。
従来は、半導体ウェハに対してレーザを連続して当てて切削し膜剥れ防止膜を形成していた。このレーザ照射工程において、レーザ照射後の半導体ウェハを観察すると照射光と照射光との交点では剥離が頻繁に発生している。特に照射後のブレ−ドダイシング後ではかなりの確立で剥離が発生する。

ダイシングに係る従来技術には特許文献１がある。これは、レーザダイシング領域の表層にダイシングラインに沿って配線層を設け、レーザ照射時のダミーパターンとして機能させる。ダミーパターンとしての配線層は、レーザ光を吸収し、照射エネルギーを均一化させてダイシング切断性を向上させる。
特開２００４−２２１２８６号公報

本発明は、ダイシング工程において、膜剥れ防止膜を形成する際に膜剥れが従来より少なく良品の多い半導体装置の製造方法を提供する。

本発明の半導体装置の製造方法の一態様は、半導体ウェハに半導体素子を形成する工程と、前記半導体ウェハにダイシングラインを形成する工程と、前記半導体ウェハに、前記ダイシングラインの両側に間隔を開けてレーザ照射光を当て、膜剥れ防止溝を形成する工程と、前記半導体ウェハをダイシングラインに沿ってダイシング行い複数の半導体チップに分割する工程とを備え、前記レーザ照射光は、少なくとも一部は間欠的にレーザ照射を行う離散光であることを特徴としている。

本発明は、熱の影響が低減されるので、膜剥れ防止膜を形成する際に膜剥れが従来より少なく良品の多いダイシング処理が行われる。

本発明は、半導体チップに分割する際に行うブレ−ドダイシング工程前に半導体ウェハ上のダイシングラインの両側に間隔をおいて離散光をレ‐ザ照射することに特徴がある。
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。

まず、図１乃至図３を参照して実施例１を説明する。
図１は、ブレードダイシングラインが形成されレーザダイシングが施された半導体ウェハの平面図、図２は、図１の半導体ウェハからブレードダイシングラインに沿って切出された半導体チップＢの断面図、図３は、図１の半導体ウェハのＡ領域を示す部分平面図である。半導体装置は、半導体ウェハに半導体素子を形成し、その後ダイシングラインに沿って半導体ウェハをダイシングし、半導体素子が形成された複数の半導体チップを得る。その後半導体チップを組立て処理し検査して製品を得る。

図１は、シリコンなどの半導体ウェハ１である。この図では便宜上ウェハ平面に直角な座標軸（Ｘ−Ｙ）を付す。横方向がＸ軸であり、縦方向がＹ軸である。半導体ウェハ径は、６インチ乃至８インチであり、方向性を持たせるためにノッジあるいはオリフラなどを設けるようにしても良い。半導体ウェハ１の表面領域にはチップ形成領域毎に半導体素子（図示しない）が形成されている。チップ形成領域６は、ブレードダイシングライン２、３によって区画されている。ブレードダイシングラインは、ブレードによって形成され、Ｘ軸方向（横方向）にはブレードダイシングライン２が形成され、Ｙ軸方向（縦方向）にはブレードダイシングライン３が形成されている。

このブレードダイシングライン２、３の両側に沿ってレーザダイシング４、５が行われる。ブレードダイシングラインは、半導体ウェハを半導体チップに分割するための分割線であり、レーザダイシングにより半導体チップ周辺に沿って膜剥がれ防止溝が形成される。膜剥がれ防止溝は、ダイシング時に半導体素子が形成された主面の成膜がダイシングラインに近い部分から剥離し不良品になることを少なくするためにブレードダイシングラインの両側に形成される。
図２は、図１の半導体ウェハからブレードダイシングラインに沿って切出された半導体チップＢの断面図である。シリコンなどの半導体ウェハから分割された半導体チップは、半導体基板１０主面の表面領域に素子領域１２が形成されており、半導体基板１０表面には層間絶縁膜、保護膜などの成膜１１が施されている。この半導体基板１０の各辺に沿って膜剥がれ防止溝１３が形成されている。この膜剥がれ防止溝１３は、レーザダイシング４、５により形成される。

図３は、半導体ウェハ１主面のＡ領域を示す部分平面図である。このブレードダイシングライン２、３の両側に沿ってレーザダイシング４、５が行われる。このレーザダイシング４、５により成膜１１下の半導体チップを構成するシリコン半導体基板１０の周縁部近傍に膜剥がれ防止溝１３が形成される。
半導体ウェハ１は、ブレードダイシングライン２、３に沿って分割され、したがって、半導体チップは、ブレードダイシングライン２、３に囲まれた領域に形成される。したがって、ブレードダイシングライン２、３の両側に沿って行われるレーザダイシング４、５によるラインは、半導体チップ周縁に形成され、そのコーナー近傍で交点が形成される。従来の連続レーザ光では、この交点では２回のレーザ照射があり、この部分でチッピングが生じる主要な原因となっている。

この実施例では、交点への２回の照射を避けるために、縦方向あるいは横方向のいずれか一方のレーザダイシングにレーザ照射光として離散光を用い、他方に連続光を用いている。図３では縦方向のレーザダイシング５に連続光を用い、横方向のレーザダイシング４に前記交点には照射されない離散光を用いている。勿論、交点に１回のレーザ照射にするためには他の方法を用いることができる。例えば、縦方向のレーザダイシング５には交互に離散光のみのダイシングと連続光のみのダイシングとを用い、横方向のレーザダイシング４にはすべて離散光を用いる場合があり、レーザダイシング５が離散光の場合の交点ではレーザダイシング４は照射するようにして、どの交点でも必ず１回照射を行うようにする。また、横方向のレーザダイシング４には交互に離散光のみのダイシングと連続光のみのダイシングとを用い、縦方向のレーザダイシング５にはすべて離散光を用いる場合があり、レーザダイシング４が離散光の場合の交点では照射するようにして、どの交点でも必ず１回照射を行うようにする。さらに、一方を交互にではなく、幾つか置きに連続光のみを用いたダイシングを行い、これに対応するように他方を離散光によるダイシングを行い、どの交点でも必ず１回照射を行うようにする。

この実施例で用いられるレ−ザは、ＹＡＧ−ＴＨＧ（波長３５５ｎｍ）であり、Ｑｓｗ周波数を１００ｋＨｚ、平均出力を約１．０Ｗ、溶融径を約３０μｍそして、切削速度を１００ｍｍ／ｓｅｃで実施する。この実施例ではＹＡＧ−ＴＨＧレーザにおいて、Ｑｓｗ周波数は、約１００〜２００ｋＨｚが適当であり、平均出力は、約１．０〜１０Ｗが適当であり、溶融径は、約２０〜５０μｍが適当であり、切削速度は、約８０〜４００ｍｍ／ｓｅｃが適当である。
この実施例では、レーザダイシングの交点は必ず１回照射を維持できるので、熱の影響が低減され、膜剥れ防止膜を形成する際に膜剥れが従来より少なく良品の多いダイシング処理が行われる。

次に、図４を参照して実施例２を説明する。
この実施例ではレーザ照射光が交差する交点において、２つのレーザ照射光が交点に照射されないことに特徴がある。図４は、半導体ウェハから切り出される半導体チップを含む領域の部分平面図（図１参照）である。
図４は、半導体ウェハ２１の主面を示す部分平面図である。このブレードダイシングライン２２、２３の両側に沿ってレーザダイシング２４、２５が行われる。このレーザダイシング２４、２５により成膜下の半導体チップを構成するシリコン半導体基板の周縁部近傍に膜剥がれ防止溝が形成される。
半導体ウェハ２１は、ブレードダイシングライン２２、２３に沿って分割され、したがって、半導体チップは、ブレードダイシングライン２２、２３に囲まれた領域に形成される。したがって、ブレードダイシングライン２２、２３の両側に沿って行われるレーザダイシング２４、２５によるラインは、半導体チップ周縁に形成され、そのコーナー近傍で交点が形成される。

この実施例では、交点への２回の照射を避けるために、縦方向あるいは横方向の双方のレーザダイシングにレーザ照射光として離散光を用いている。ここではレーザダイシングのどの交点にレーザ照射を行わないようにする。
この実施例で用いられるレ−ザは、ＹＡＧ−ＴＨＧ（波長３５５ｎｍ）であり、Ｑｓｗ周波数を１００ｋＨｚ、平均出力を約１．０Ｗ、溶融径を約３０μｍそして、切削速度を１００ｍｍ／ｓｅｃで実施する。
この実施例では、レーザダイシングの交点は必ず１回照射を維持できるので、熱の影響が低減され、膜剥れ防止膜を形成する際に膜剥れが従来より少なく良品の多いダイシング処理が行われる。熱の影響は実施例１より少ない。

次に、図５を参照して実施例２を説明する。
この実施例では縦方向及び横方向のレーザ照射光がいずれも離散光であることに特徴がある。図５は、半導体ウェハから切り出される半導体チップを含む領域の部分平面図（図１参照）である。
図５は、半導体ウェハ３１の主面を示す部分平面図である。このブレードダイシングライン３２、３３の両側に沿ってレーザダイシング３４、３５が行われる。このレーザダイシング３４、３５により成膜下の半導体チップを構成するシリコン半導体基板の周縁部近傍に膜剥がれ防止溝が形成される。
半導体ウェハ３１は、ブレードダイシングライン３２、３３に沿って分割され、したがって、半導体チップは、ブレードダイシングライン３２、３３に囲まれた領域に形成される。ブレードダイシングライン３２、３３の両側に沿って行われるレーザダイシング３４、３５によるラインは、半導体チップ周縁に形成され、そのコーナー近傍で交点が形成される。

この実施例では、レーザ照射光は、図に示すように、所定の間隔で照射が行われる離散光を用いる。この実施例では、２つのレーザ照射光の交点に被照射部分を設ける工夫することはしない。したがって、この交点では１回照射、２回照射あるいは照射無しの場合があり得る。
この実施例で用いられるレ−ザは、ＹＡＧ−ＴＨＧ（波長３５５ｎｍ）であり、Ｑｓｗ周波数を１００ｋＨｚ、平均出力を約１．０Ｗ、溶融径を約３０μｍそして、切削速度を１００ｍｍ／ｓｅｃで実施する。
この実施例では、レーザダイシングの交点は２回照射を行う場合もあるが、他の部分で照射しない場合があるので、全体的に熱の影響が低減され、膜剥れ防止膜を形成する際に膜剥れが従来より少なく良品の多いダイシング処理が行われる。

次に、図６乃至図８を参照して実施例４を説明する。
この実施例では、レーザ照射装置の照射方法に特徴が有る。図６は、レーザ照射装置が配置された半導体ウェハの断面図、図７は、レーザ照射痕が示されたレーザダイシングのラインが形成された半導体ウェハの部分平面図、図８は、ブレードダイシングライン及びこのラインの両側に沿って行われたレーザダイシングを示す半導体ウェハの部分断面図である。この実施例の照射方法は、実施例１乃至実施例３のすべてに適用することができる。

半導体ウェハ４１を半導体チップに分割する際に行うブレードダイシング工程前にブレードダイシングライン４３に沿ってその両側にレーザダイシングを行う。この時、図６に示すように、レーザ照射装置４０を傾けるとその照射場所で照射されるエネルギー密度が異なる。図７に示すように傾斜する側（図の右側）は照射面積が広いが、これに対して傾斜する側とは反対側（図の左側）は照射面積が狭い。したがって、傾斜する側にデブリが多く発生し、傾斜する側と反対側のデブリ（ｄｅｂｒｉｓ）の発生は著しく少ない。そして、図８に示すように、レーザダイシングライン４５の中心より左側の幅ｄは、右側の幅Ｄより小さくなっている（ｄ＜Ｄ）。即ち、レーザ照射装置４０の傾斜する側と反対側は、垂直に切削することができるので、レーザダイシングライン４５の幅を狭くすることができる。レーザダイシングライン４５の右側の幅Ｄは、大きく、また、この部分は、デブリの発生が多いが、この部分は、ブレードダイシングライン４３の存在する側であり、半導体チップに分割した時にチップ端部に相当するので、デブリの発生が多くても、チップとしての特性に影響は少ない。

同じように、ブレードダイシングライン４３の右側のレーザダイシングライン４５′にもデブリの発生を押さえるために、図６に示すレーザ照射装置４０を傾ける。傾ける方向は、図６に示す方向とは反対側である。このようにすればレーザダイシングライン４５′の中心の左側の幅は、広くなる。この部分は、デブリの発生が多いが、この部分は半導体チップに分割した時にチップ端部に相当するので、デブリの発生が多くても、チップとしての実害は無い。レーザダイシングライン４５′の中心の右側の幅は狭くデブリ発生は少ない。
この実施例で用いられるレ−ザ照射装置は、ＹＡＧ−ＴＨＧ（波長３５５ｎｍ）であり、Ｑｓｗ周波数を１００ｋＨｚ、平均出力を約２．０Ｗ、溶融径を約３０μｍ、切削速度を４００ｍｍ／ｓｅｃそして傾斜角度θを４５度で実施する。この傾斜角度は、５度〜８５度の範囲で有効である。
この実施例では、レーザダイシングに離散光を用いるので、全体的に熱の影響が低減され、膜剥れ防止膜を形成する際に膜剥れが従来より少なく良品の多いダイシング処理が行われる。

また、この実施例では、ブレードダイシングラインの両側に照射されるレーザ照射光は、レーザ照射装置をブレードダイシングラインの延びる方向に移動させながら照射され、レーザ照射装置は、ブレードダイシングラインが形成されている側とは反対側に傾けながら照射するのでレーザダイシングライン幅を狭くすることが可能になる。

本発明の一実施例である実施例１に係るブレードダイシングラインが形成されレーザダイシングが施された半導体ウェハの平面図。 図１の半導体ウェハから切り出されたチップＢの断面図。 図１のＡ領域の拡大部分平面図。 本発明の一実施例である実施例２に係るブレードダイシングラインが形成されレーザダイシングが施された半導体ウェハの部分平面図。 本発明の一実施例である実施例３に係るブレードダイシングラインが形成されレーザダイシングが施された半導体ウェハの部分平面図。 本発明の一実施例である実施例４に係るレーザ照射装置が配置された半導体ウェハの断面図。 レーザ照射痕が示されたレーザダイシングのラインが形成された図６の半導体ウェハの部分平面図。 ブレードダイシングライン及びこのラインの両側に沿って行われたレーザダイシングを示す図６に係る半導体ウェハの部分断面図。

符号の説明

１、２１、３１、４１・・・半導体ウェハ
２、３、２２、２３、３２、３３、４３・・・ブレードダイシングライン
４、５、２４、２５、３４、３５・・・レーザダイシングライン
６・・・チップ形成領域
１０・・・半導体基板
１１・・・成膜
１２・・・素子領域
１３・・・膜剥がれ防止膜
４０・・・レーザ照射装置
４５、４５′・・・レーザダイシングライン

Claims (5)

1. 半導体ウェハに半導体素子を形成する工程と、
   前記半導体ウェハのダイシングラインの両側に間隔を置いてレーザ照射光を当て、膜剥れ防止溝を形成する工程と、
   前記半導体ウェハをダイシングラインに沿ってダイシングを行い複数の半導体チップに分割する工程とを備え、
   前記レーザ照射光は、少なくとも一部は間欠的にレーザ照射を行う離散光であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記ダイシングラインは、前記半導体ウェハに縦方向及びこの方向とは直角の横方向に複数本形成され、その両側に照射されるレーザ照射光は、前記レーザ照射により形成される前記膜剥れ防止膜の交点には一回の前記レーザ照射を行うか、もしくは前記レーザ照射を行わない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。
3. 前記ダイシングラインの両側に照射されるレーザ照射光は、前記縦方向もしくは横方向のいずれか一方には連続光を照射し、他方には離散光を照射することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記ダイシングラインの両側に照射されるレーザ照射光は、レーザ照射装置を前記ダイシングラインの延びる方向に移動させながら照射され、前記レーザ照射装置は、前記ダイシングラインが形成されている側とは反対側に傾けながら照射することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記レーザ照射装置の傾き角度は、垂直方向に対して５度から８５度の間であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
   
   
   

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