JP2010500764A

JP2010500764A - 複数の半導体ダイを分離する方法

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Publication number: JP2010500764A
Application number: JP2009523967A
Authority: JP
Inventors: チュー，ジンイー; チェン，チャオチェン; チュー，チェンフー; トリドーン，トルン
Original assignee: セミ−フォトニクスカンパニーリミテッド
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2010-01-07
Also published as: EP2122670A4; WO2008019377A2; US7829440B2; WO2008019377A3; US20080032488A1; EP2122670A2

Abstract

半導体製造時に複数のダイを分離する方法を表す。複数のダイを含んだ半導体ウェハの上面でシードメタル層が使用され、加工処理のためにその上で硬質金属層を成長させる。電解メッキ（ＥＰ）防止材料が存在するところを除いてこれら金属層の全面に金属がメッキされる。ＥＰ防止材料が除去され、残った構造体部分の上にバリア層が形成される。基板は除去され、個々のダイは半導体表面に追加された接着パッド及び／又はパターン化回路を有している。レーザ切断および加熱後に再合体された硬質金属は処理に耐える強度を有している。テープをウェハに追加することができ、ブレーカがダイの分割に利用できる。得られた構造体は裏返され、テープが膨張されて個々のダイを分離する。
【選択図】図９

Description

本発明の実施態様は一般的に半導体製造方法に関し、特に複数の半導体ダイの分離方法に関する。

マイクロプロセッサから発光ダイオード（ＬＥＤ）構造体に至る多様な電子デバイスは典型的には半導体ウェハ基板上に、ダイとして比較的に大量生産される。ダイ形成後に電子デバイスは製品包装用にメカニカル鋸、“刻線して分割する手法”またはレーザを用いて分離することが必要である。通常においてはウェハ基板の裏面は平坦であるため、ダイを分離するには比較的厚い基板に切目を入れなければならない。一般的に厚い基板の切断は薄い基板の切断よりも長い時間と多くのエネルギーを要する作業であり、基板が鋸歯の動きを重くしたり、非常に強力なレーザエネルギーを必要とするような厚い金属層を含んでいる場合にはダイを傷めたり、生産効率を低下させることによって、切断が時には不可能な場合がある。しかしながら基板が薄すぎると、ダイを傷めることなく繊細な基板を処理することは困難である。

さらに自動製造工程で使用されるロボットのごとき機械によって電子デバイスの処理を可能とするために多くの場合には最終製造工程用に電子デバイスは何らかのタイプの構造物（テープ等）上に載せなければならない。未包装状態の電子デバイスの繊細な性質のため、ダイ分離の準備段階または分離工程中の電子デバイスの取り扱いには細心の注意が必要である。

以上の理由によりダイを効率的および注意深く分割することが重要である。

本発明の実施例は一般的にウェハの上に存在する複数の半導体ダイを分離するのに有用な技術および構造体を提供する。ここで解説されている方法は、効率的な処理と良好な生産性のためにダイ領域においては十分な厚みを有した半導体構造体を対象とするが、ダイ間“通路”は薄くて分離が容易であり、電子デバイスに損傷を及ぼすリスクを抑えつつ十分な製造効率を提供することができる。

本発明の１実施例は複数の半導体ダイを製造する方法である。この方法は一般的に、１層以上の半導体層を基板の上に形成し、ダイがダイ通路で分離されるように半導体層にそれら複数のダイを配置し、半導体ダイとダイ通路領域の上で半導体層に薄型処理構造物を形成し、半導体ダイの上でダイ通路領域上を避けてその薄型処理構造物上に厚型処理構造物を形成し、基板を除去し、ダイ通路領域で薄型処理構造物を切断する工程を含む。

本発明の別実施例は複数の半導体ダイを製造する別の方法を提供する。この方法は一般的に、基板上に１層以上の半導体層を形成し、ダイがダイ通路領域で分離されるように半導体層に複数の半導体ダイを形成および配置し、それら半導体層の上に１層以上の接続導電層を堆積させ、それら接続導電層の上に１層以上の処理層を形成し、それらダイ通路領域に電解メッキ（ＥＰ）防止領域を形成し、それら処理層の上に複数の金属層を堆積し（ＥＰ防止領域とは、少なくともダイ通路領域の一部での金属層堆積を防止する領域）、そのＥＰ防止領域を除去し、半導体層の表面を露出させるために基板を除去し、金属層が堆積されていないダイ通路領域の部分で処理層と接続導電層とを切断する工程を含む。

本発明のさらに別な実施例は複数の半導体ダイの別の製造方法である。この方法は一般的に、ダイ通路領域によって分離され、基板上に載せられた複数の半導体ダイを有した構造体を提供し、それら複数の半導体ダイとダイ通路領域の上で１層以上の処理層を形成し、半導体ダイの上であるがダイ通路領域の上ではない箇所で処理層の上に１層以上の導電金属層を積層し、構造体から基板を除去し、ダイを分離させるためにダイ通路領域でその処理層を切断する工程を含む。処理層は基板の除去後に構造体の処理を可能にする。

本発明のさらに別な実施例は複数の半導体ダイの別の製造方法である。この方法は一般的に、ダイ通路領域で分離されるように基板上に配置された複数の半導体ダイを有した構造体を提供し、それら複数の半導体ダイとダイ通路領域の上で１層以上の処理層を形成し、半導体ダイの上で処理層の上において１層以上の導電金属層を積層し、ダイ通路領域の上で導電金属層を除去し、構造体から基板を除去し、ダイを分離するためにダイ通路領域の処理層を切断する工程を含む。処理層は基板の除去後に構造体の処理を可能にする。

本発明のさらに別な実施例は複数の半導体ダイの別の製造方法である。この方法は一般的に、ダイ通路領域で分離されるように基板上に配置された複数の半導体ダイを有した構造体を提供し、それら複数の半導体ダイとダイ通路領域の上で１層以上の処理層を形成し、半導体ダイの上で処理層の上に１層以上の非導電層を積層し、ダイ通路領域の上でそれら非導電層の一部を除去し、導電性または伝熱性を向上させるためにその非導電層の上に１層以上の接続層を積層し、構造体から基板を除去し、ダイを分離するためにダイ通路領域の処理層を切断する工程を含む。処理層は基板の除去後に構造体の処理を可能にする。

前述の本発明の特徴が明確に理解できるよう、上記にてその概略は既に解説したが、本発明の細部を以下において添付の図面を利用しながらさらに詳細に説明する。しかしながら添付の図面に図示した本発明の実施例は典型的なものであって本発明の説明のみを目的としており、本発明の限定は意図されていない。本発明は他の同様に効果的な実施態様をも包含する。

本発明の１実施例に従って基板上に形成された半導体ダイの上に加えられたパシベーション層の図。本発明の１実施例に従った図１で示すパシベーション層の一部の除去をあらわす図。本発明の１実施例に従って図１で示すパシベーション層の上に形成された接続導電層の図。本発明の１実施例に従って図２で示す接続導電層の上に形成された強固な導電金属層の図。本発明の１実施例に従って図３で示す強固な導電性のある金属層の上でダイ通路領域に追加された電解メッキ（ＥＰ）防止層についての図。本発明の１実施例に従って図４で示すＥＰ防止層の両側で強固な導電性のある金属層の上に形成された導電金属層についての図。本発明の１実施例に従って図５で示す既存層の上に加えられた追加の導電金属層と追加のＥＰ防止層の図。本発明の１実施例に従った図５で示す導電金属層とダイ通路領域との上に形成されたＥＰ防止層とバリア層の除去に関する図。本発明の１実施例に従った図６で示すダイの露出表面に加えられた基板と接着パッドの除去に関する図。本発明の１実施例に従って図７で示す露出表面と接着パッドの上に形成された保護層の図。本発明の実施例に従って図８で示すダイ通路領域に適用される下方への力（例：レーザ、鋸またはウォータジェットによる力）についての図。本発明の実施例に従って図８で示すダイ通路領域に適用される下方への力（例：レーザ、鋸またはウォータジェットによる力）についての図。本発明の実施例に従って図８で示すダイ通路領域に適用される下方への力（例：レーザ、鋸またはウォータジェットによる力）についての図。本発明の１実施例に従った図９で示す保護層のレーザ切断および除去による合体金属層についての図。本発明の１実施例に従った図１０で示すダイ通路領域に追加された膨張可能な粘着性材料および適用されたブレーカ、エアナイフまたはウォータジェットに関する図。本発明の１実施例に従った図１１で示すブレーカ、エアナイフあるいはウォータジェットの利用の結果の図。本発明の１実施例に従って（例えば研磨）処理された図１２で示す破断縁部の平滑化に関する図。本発明の１実施例に従って膨張可能な粘着性材料を膨張させることで達成された図１２で示す半導体ダイの分離に関する図。本発明の１実施例に従ってＶＬＥＤダイの上に形成された強固な導電性のある金属層とＥＰ防止層とを備えたキャリア基板上に搭載された２つの縦型発光ダイオード（ＶＬＥＤ）ダイの図。本発明の１実施例に従った、強固な導電性のある金属層の上に形成された導電金属層と導電パシベーション層、ＥＰ防止層および基板の除去、露出表面に形成された接着パッドおよび保護層、並びに図１４で示す金属層の合体層と共に切断するダイ通路領域のレーザ切断に関する図。本発明の１実施例に従って図１５で示すダイ通路領域に追加された膨張接着剤および適用されたブレーカ、エアナイフまたはウォータジェットに関する図。本発明の１実施例に従った膨張可能な粘着性材料の膨張によるブレーカ、エアナイフまたはウォータジェットによる分離後の図１６で示すＶＬＥＤダイについての図。

本発明の実施例はウェハ上に存在する複数の半導体ダイを分離するのに有用な技術と構造とを提供する。この方法は複数のダイを載せた半導体ウェハに適用され、特には複数の縦型発光ダイオード（ＶＬＥＤ）ダイを分離するのに利用されるが、これに限定されない。添付の図では２つのダイのみが図示されているが、これらはウェハ全体の複数のダイを代表するものである。

図１で示す一般的な多層半導体構造体１００には、基板１０４の上に置かれ、ダイ通路領域（以降“ダイ通路”）１０６により分離されている複数の異なるダイ１０２が提供される。これらダイは基板にエピタキシャル形態で載置されていてもよく、ＳｉＯ_２、サファイア、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、Ｓｉ、ＺｎＯまたはＡｌＮのごときどのような利用に適した材料であってもよい。パシベーション層１０８をダイ１０２の上に積層できる。このパシベーション層の一部は図１Ａで示すごとくにマスクによるエッチングのごとき利用に適した技術によって必要に応じて除去できる（例：接点用またはアース用）。

必要に応じてパシベーション層の一部が除去された後、１層以上のパシベーション層１０８が追加された後に、接続導電体１１０を、物理蒸着（ＰＶＤ）、真空蒸着、プラズマスプレー、化学蒸着（ＣＶＤ）または無電解堆積等の利用に適した技術によって積層でき、図１の構造体の全体を覆うことができる（図２に図示）。下側の層を保護するためにこの接続導電体１１０の上側に追加の金属層が形成できる。複層形態の場合には個別の金属層を異なる金属とし、異なる技術を使用して形成し、異なる厚みを与えることができる。

厚みｄ１を有する強固な導電金属層１１２が図３で示すように接続導電体１１０の上に、電解メッキ（ＥＰ）、無電解メッキまたはウェハ全体への金属ボンディング等の利用に適した方法で形成できる。強固な導電金属層１１２は、処理のためにダイ１０２を接続するために、ダイ通路１０６を越えて形成できる。この強固な導電金属層１１２は単層または複層の１種以上の純金属または合金を含むことができる。この処理層１１２で利用可能な組成材料はＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ-Ｃｏ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ-Ｃｏ、Ｃｕ-Ｍｏ、Ｃｕ／Ｎｉ、Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ、Ｃｕ／Ｎｉ-ＣＯ／Ｃｕ、Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ／Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｃｕ-Ｍｏまたはそれらの合金である。例えばこの金属層１１２は第１層の銅と、第２層のニッケル-コバルトと、第３層の銅（Ｃｕ／ＮｉＣｏ／Ｃｕ）とからなることができる。別例では金属層１１２は第１層の銅と、第２層のニッケルと、第３層の金と、この構造を反復する追加の層を含むことができる（例：Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ）。

強固な導電層１１２の硬度は典型的には１００ＨＶ（ビッカーズ硬度）よりも大きく、実施例によっては１００から１０００ＨＶの範囲である。厚みｄ１は典型的には１μｍよりも厚いが、特定の適用のために選択される特定の厚みは、使用される金属または合金の硬度によって決定することができる。例えば１２０ＨＶの硬度の金属が使用されると、強固な導電層１１２の厚みｄ１は約４０μｍであり、硬度５００ＨＶの金属（合金）が使用されると強固な導電層１１２の厚みｄ１はたったの２０μｍでよい。実施例（例：強固な導電金属層１１２が電解メッキによって積層されていない）によっては強固な導電金属層１１２はパシベーション層１０８とダイ１０２の上に直接的に積層でき、別の接続導電体１１０の積層は不要である。

強固な導電層１１２が提供されると電解メッキに抵抗する材料である電解メッキ（ＥＰ）防止層１１４が、例えばマスクを使用して形成でき、図４で示すようにダイ通路１０６の上にのみ存在することができる。このようにＥＰ防止層１１４は引き続く積層工程時にダイ通路１０６の上のさらなる金属成長を防止することができる。このＥＰ防止層１１４を非導電材料で提供することも、感光性あるいは非感光性としてもよい。好適なＥＰ防止層１１４の材料はポリマー、ポリイミド、エポキシ、レジスト、熱可塑材、パリレン、ドライフィルムレジスト、ＳＵ-８またはＮＲ７等である。ＥＰ防止層１１４の厚みは典型的には１μｍ以上である。

続いて、図５で示すように厚みｄ２を有し、半導体構造体１００の上に積層された導電金属層１１６を追加することによって、放熱させるために、金属基板をさらに成長させるよう電解メッキまたは無電解メッキが使用され得る。ＥＰ防止層１１４の補助によってダイ１０２の上のみに厚い金属層を提供することで導電金属層１１６は、引き続く分離工程を妨害せずに構造体１００の処理を助ける。ダイ通路１０６内でのさらなる純金属層または合金層の堆積を防止することで、効率的かつ問題のない分離のためにＥＰ防止層１１４はダイ１０２間の領域内の金属を比較的に薄くすることができる。

導電金属層１１６は単層または複層であり、いずれの場合もＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ-Ｃｏ、Ｎｉ-Ｃｏ、Ｃｕ-Ｗ、Ｃｕ-Ｍｏ、Ｎｉ／ＣｕまたはＮｉ／Ｃｕ-Ｍｏ等の純金属また合金で成ることができる。導電金属層１１６の厚みｄ２は１μｍ以上でもよいが、１つのダイの上の導電金属層１１６が別ダイの上に積層された導電金属層１１６に電気的に接続しないように注意しなければならない。厚みｄ２は約５から７００μｍの範囲でよい。図５Ａで示すように追加のＥＰ防止層１１８と、厚みｄ２２を有した追加の導電金属層１２０を当初に形成した導電金属層１１６の上に形成することでさらに厚い基板を形成することが望ましいであろう。半導体ダイ１０２が金属基板を有さない実施例では、ＥＰ防止層１１４の形成と導電金属層１１６の堆積は実施されないであろう。

図６で示すように、ＥＰ防止層１１４は、例えばウェットエッチングによって除去できる。続いて単層または複層であるオプションのバリア層１２２がダイ１０２の裏側を保護し、ダイ通路１０６の硬度を増加させる目的で導電金属層１１６とダイ通路１０６とを全体的に覆うように形成できる。それぞれのダイ１０２の導電金属層１１６を強固な導電金属層１１２に押し付けるように挟むことで、バリア層１２２が存在しない場合と比較してバリア層１２２は応力を減少させ、構造体１００の取扱い能力を向上させることができる。バリア層１２２の厚みｄ３は１００Åよりも大きくすることができる。バリア層１２２は導電体（例：Ｃｒ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、Ａｌ／Ｔｉ、Ａｇ／Ｔｉ、Ｃｒ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ-Ｃｏ／Ａｕ、Ｗ／Ａｕ、Ｍｏ／Ａｕ）でも、半導体（例：Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ）でも、絶縁体（例：ポリマー、ポリイミド、パリレン、エポキシ、レジスト、ドライフィルムレジスト、熱可塑材、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＺｎＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＨｆＯ、ＭｇＯ）でもよい。バリア層１２２の利用目的をさらに詳細に後述する。

バリア層１２２の形成後に基板１０４は図７で図示するように除去できる。この除去はプラズマエッチング、ウェット化学エッチング、光励起化学エッチング、レーザリフトオフ、研磨または艶出し等の技術で達成できる。基板１０４の除去が完了すると構造体１００の底面１２６は露出され、その上で処理作業ができる。例えば残っている半導体材料上の接着パッド１２８及び／又は所望の回路パターンは構造体の下面に作成することができる。

図８で示すようにパターンと接着パッド１２８とを備えた半導体構造体１００の表面は、特に切断工程が関与するダイ分離による汚染を回避するために保護層１３０により保護される。この保護層１３０は利用に適した保護材料（例：ワックス、エポキシ、ポリマー、熱可塑材、ポリイミド、パリレン、レジスト、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＺｎＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＨｆＯまたはＭｇＯ）の組み合わせを含むことができ、保護層１３０の厚みは典型的には１００Å以上である。

構造体１００は様々な工程によって“さいの目”形状に加工できる（すなわち個々の集積回路（ＩＣ）に分離）。以下でそれぞれ場合を解説する。これら工程でＩＣの分離方法はブレーカ、エアナイフ及び／又は化学剤（強固な導電金属層１１２の切断縁部に酸化防止剤をコーティングするため）を使用するウォータジェットの利用を含む。

第１分離工程で、ダイ１０２を有した構造体１００（例：ウェハ）はレーザ切断、鋸切断またはウォータジェット切断により分離できる。このことは図９に表される下方向の力１３２により示されている。専門家であればこのような下方向の力１３２は構造体１００の上方からでも下方からでも適用できることは理解できるであろう。レーザ１３４が使用され、パシベーション１０８、接続導電体１１０、強固な導電金属層１１２及び／又はバリア層１２２を切断した後に、強固な導電金属層１１２とバリア層１２２は図９Ａで示すようにレーザ加熱によって合体される。ダイ通路１０６の領域を通って切断する鋸またはウォータジェットの使用は図９Ｂに示されている。切断後にダイ１０２を保持するのに、暫定的に粘着層１３６を使用できる。

ダイはウェハ上に置かれ、レーザ切断後のウェハ全体は、図１０で示すように、ダイ通路１０６において、少なくとも強固な導電金属層１１２を含んでなる強固で硬質な合体金属１３８のおかげで、処理作業することが可能である。保護層１３０はウェットエッチングまたは反応イオンでの誘導結合プラズマエッチング（ＩＣＰ/ＲＩＥ）のごとき利用に適した技術によって除去が可能である。ダイ切断による汚染物は保護層の除去により清浄化することができる。

保護層１３０の除去後にダイを載せたウェハ全体が粘着性の膨張可能な材料１４０に加えられる。ウェハの上部及び／又は底部に配置されたこの粘着性の膨張可能な材料１４０は通常はテープタイプであり、紫外線硬化性（ＵＶ）テープまたは金属テープである。ＩＣを分離する方法は図１１で示すようにダイ通路１０６の領域の合体金属層１３８を破断するためにブレーカ１４１、エアナイフ及び／又は化学剤（強固な導電金属層１１２の切断縁部に酸化防止材料をコーティングするため）を使用するウォータジェットの利用を含む。

分離されたダイを示すいくつかの実施例の結果を図１２で示す（構造体１００は上下が反対）。図１２Ａで示す他の実施例では切断縁部１４２は表面を滑らかにするために艶出し、あるいは研磨されている。それぞれの分離ダイは中央部に強固な導電金属層１１２と、導電金属層１１６と、オプションのバリア層１２２とで成る金属基板を有することができる。分離ダイの縁部は導電金属層１１６を含まず、パシベーション層１０８、接続導電体１１０、強固な導電金属層１１２およびオプションのバリア層１２２のみを含むこともできる。

所望する分離距離を達成するために図１３で示すように粘着性の膨張可能な材料１４０を選択的に膨張させて半導体ダイ１０２をさらに分離することができる。

本発明の１実施態様を解説した。同様なダイ分離方法は特に複数のＶＬＥＤダイを有したウェハに適用されるが、これには限定されない。

図１４で示す複層エピタキシャル構造体２００は、サファイア等のキャリア基板２０４の上で成長したＶＬＥＤダイ２０２と呼称される２つの縦型窒化ガリウム（ＧａＮ）ｐ-ｎ接合を有して提供されている。ＧａＮのｐ-ｎ接合は１例として解説されているが、ＶＬＥＤダイはＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＡｌＧａＩｎＮからなってもよい。ＶＬＥＤダイ２０２は、キャリア基板２０４の上に積層されたｎ-ドープＧａＮ（ｎ-ＧａＮ）層２０１と、ｎ-ＧａＮ層２０１の上に提供された発光用の活性領域２０３と、活性領域２０３の上に提供されたｐ-ドープＧａＮ（ｐ-ＧａＮ）層２０５とを備える。これら２つのＶＬＥＤダイ２０２はダイ通路１０６で分離できる。

厚みｄ１を有する強固な導電金属層１１２はウェハ全体の表面への電解メッキ、無電解メッキまたは金属ボンディングによって形成できる。強固な導電金属層１１２は１種以上の純金属または合金で成る単層または複層とすることができる。金属層１１２に利用可能な組成物質はＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｏ-Ｃｏ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ-Ｃｏ、Ｃｕ-Ｍｏ、Ｃｕ／Ｎｉ、Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ、Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ／Ｃｕ、Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ／Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｃｕ-Ｍｏまたはそれらの合金である。強固な導電金属層１２２を、ダイ通路１０６を越えて形成する１つの目的は、処理のためにダイ２０２同士を接続して物理的に支持することである。厚みｄ１は典型的には１μｍよりも大きく、前述のように金属層１１２の組成材料の硬度によって決定できる。

強固な導電金属層１１２が形成されると、電解メッキに抵抗する材料の塊であるＥＰ防止層１１４がマスクを使用して形成され、図示のようにダイ通路１０６の上にのみ位置する。よってＥＰ防止層はダイ通路の上の金属成長を阻止する。ＥＰ防止層１１４の厚さは典型的には１μｍ以上である。

図１５で示す厚みｄ２の導電金属層１１６のごとき追加の金属基板の層を半導体構造体２００の上に形成できる。ＥＰ防止層１１４は省略できる。厚みｄ３を有する導電パシベーション層２２２は省いてもよいが、ＶＬＥＤダイ２０２の裏側を保護し、ダイ通路１０６の硬度を増すために、導電金属層１１６とダイ通路１０６の全体を覆うように形成することもできる。キャリア基板２０４とダイ通路１０６の他の材料は除去できる。ｎ型接着パッド２２８と所望回路パターンとを残ったｎ-ＧａＮ２０１の上に形成でき、図示のように構造体２００を作成することができる。その後、パターン化が施こされており、パッド２２８を備えたｎ-ＧａＮ２０１を有した構造体２００の表面２２９に、感光性または非感光性の材料（例：ワックス、ポリマー、ポリイミド、パリレン、エポキシ、レジスト、熱可塑剤、ＺｎＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＨｆＯまたはＭｇＯ）である保護層１３０によりパシベーション処理を施すことができる。

第１分離ステップにおいて、ダイ２０２を有したウェハはレーザ切断、鋸切断及び／又はウォータジェット工程で分離される。図１５で示すレーザ１３４は本発明の実施例に従ってダイ通路１０６の領域に存在する全層を切断するのに使用されている。強固な導電金属層１１２と導電パシベーション層２２２はレーザ加熱によって合体および酸化できる。ダイ通路１０６に層１１２と２２２とを含む強固で硬質である合体金属１３８が存在するために、レーザ切断後のウェハ全体は通常のウェハよりも非常に高い信頼性をもって処理が可能である。実施例において、ダイ２０２の裏側に暫定の粘着物質１３６を付着させることで、ウェハおよびその上のダイ２０２を処理する能力を維持しつつ、例えば、鋸切断やウォータジェット切断をダイ通路１０６の領域に存在する層の切断に使用できる。

図１６で示すように、保護層１３０はウェットエッチングまたはＩＣＰ/ＲＩＥによって除去できる。ダイの切断による汚染物も保護層１３０の除去で清浄化させることができる。保護層１３０の除去後、ＶＬＥＤダイ２０２を備えたウェハ全体をＵＶテープのごとき粘着性の膨張可能な材料１４０に追加することができる。ダイ通路１０６の上の合体金属層１３８を破断するためにＶＬＥＤダイ２０２を分離する手段は、ブレーカ１４１、エアナイフ及び／又は化学剤（層１１２の切断縁部１４２への酸化防止剤の追加コーティングのため）を使用するウォータジェットの利用を含む。

次に、構造体２００を裏返し、テープまたは他の粘着性の材料１４０を選択的に膨張させ、ＶＬＥＤダイ２０２を図１７のようにさらに分離し、所望の分離距離を達成することができる。

前述の解説は本発明の実施例についての解説であったが、本発明のその他の実施態様も本発明の基本的範囲で考案することが可能であり、本発明の技術範囲は「請求の範囲」の定義によって決定されるべきものである。

Claims

複数の半導体ダイを製造する方法であって、
基板上に１以上の半導体層を形成するステップと、
前記半導体層内に、複数の半導体ダイを、ダイ通路により分離されるように定めて配置するステップと、
前記半導体ダイおよび前記ダイ通路の上において、前記半導体層上に薄型処理構造体を形成するステップと、
前記半導体ダイの上において、前記ダイ通路の上を回避して前記薄型処理構造体上に厚型処理構造体を形成するステップと、
前記基板を除去するステップと、
前記半導体ダイ間の前記ダイ通路に沿って前記薄型処理構造体を切断するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
前記薄型処理構造体は、前記基板を除去するステップの後に、前記複数の半導体ダイの処理が可能となるように設計されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記薄型処理構造体の硬度は、１００ＨＶを超えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記薄型処理構造体の厚さは、１μｍを超えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記薄型処理構造体は、複数の金属層を含んで成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記薄型処理構造体は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ-Ｃｏ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ-Ｃｏ、Ｃｕ-Ｍｏ、Ｃｕ／Ｎｉ、Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ、Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ／Ｃｕ、Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ／Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｃｕ-Ｍｏまたはそれらの合金から選択される少なくとも一種の金属を含んで成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記薄型処理構造体を形成するステップは、電解メッキ処理、無電解メッキ処理または金属ボンディング処理から選択される少なくとも一種の処理を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記基板を除去するステップに先立って、前記厚型処理構造体および前記薄型処理構造体の上において、バリア層を積層するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記バリア層は、Ｃｒ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、Ａｌ／Ｔｉ、Ａｇ／Ｔｉ、Ｃｒ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ-Ｃｏ／Ａｕ、Ｗ／ＡｕまたはＭｏ／Ａｕから選択される少なくとも一種を含んで成ることを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記バリア層は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰまたはＩｎＰから選択される少なくとも一種を含んで成る半導体であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記バリア層はポリマー、ポリイミド、エポキシ、パリレン、レジスト、ドライフィルムレジスト、熱可塑材、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＺｎＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＨｆＯまたはＭｇＯから選択される少なくとも一種を含んで成る絶縁体であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記薄型処理構造体を切断するステップに先立って、前記基板の除去によって露出した前記半導体層の表面に保護層を形成するステップと、
前記切断するステップの後に、前記保護層を除去するステップと、
をさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記保護層はワックス、エポキシ、ポリマー、熱可塑材、ポリイミド、パリレン、レジスト、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＺｎＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＨｆＯまたはＭｇＯから選択される少なくとも一種を含んで成ることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
前記薄型処理構造体を切断するステップは、レーザ切断、鋸切断またはウォータジェット切断から選択される少なくとも一種によって実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記厚型処理構造体を形成するステップは、
前記薄型処理構造体の上において、前記ダイ通路内に電解メッキ（ＥＰ）防止領域を形成するステップと、
前記ＥＰ防止領域が前記ダイ通路の少なくとも一部への金属堆積を防止しつつ、前記厚型処理構造体としての１層以上の金属層を積層するステップと、
前記薄型処理構造体を切断するステップに先立って、前記ＥＰ防止領域を除去するステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記１層以上の金属層を積層するステップは、物理蒸着（ＰＶＤ）、真空蒸着、プラズマスプレー、化学蒸着（ＣＶＤ）または無電解メッキから選択される少なくとも一種によって実施されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
前記厚型処理構造体の厚さは、５μｍから７００μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
複数の半導体ダイを製造する方法であって、
基板上に１以上の半導体層を形成するステップと、
前記半導体層内に、複数の半導体ダイを、ダイ通路により分離されるように定めて配置するステップと、
前記半導体層の上に１層以上の処理層を形成するステップと、
前記ダイ通路内に電解メッキ（ＥＰ）防止領域を形成するステップと、
前記ＥＰ防止領域が前記ダイ通路の少なくとも一部への金属堆積を防止しつつ、前記処理層の上に複数の金属層を積層するステップと、
前記ＥＰ防止層を除去するステップと、
前記半導体層の表面を露出させるために前記基板を除去するステップと、
前記金属層が積層されていないダイ間において、前記ダイ通路の一部に沿って、前記処理層を切断するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
前記処理層を形成するステップに先立って、前記半導体層の上に１層以上の接続導電層を積層するステップと、
前記処理層を切断する時に、前記接続導電層を切断するステップと、
をさらに含んでいることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記処理層は、前記基板を除去するステップの後に、前記複数の半導体ダイの処理を可能にすることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記処理層の硬度は、１００ＨＶを超えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記処理層の厚さは、１μｍを超えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記処理層は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ-Ｃｏ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ-Ｃｏ、Ｃｕ-Ｍｏ、Ｃｕ／Ｎｉ、Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ、Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ／Ｃｕ、Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ／Ｃｕ／Ｎｉ-Ｃｏ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｃｕ-Ｍｏまたはそれらの合金から選択される少なくとも一種の金属を含んで成ることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記処理層を形成するステップは、電解メッキ処理、無電解メッキ処理または金属ボンディング処理から選択される少なくとも一種の処理によって実施されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記基板を除去するステップに先立って、前記複数の金属層の上において、バリア層を積層するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
前記バリア層は、Ｃｒ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、Ａｌ／Ｔｉ、Ａｇ／Ｔｉ、Ｃｒ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ-Ｃｏ／Ａｕ、Ｗ／ＡｕまたはＭｏ／Ａｕから選択される少なくとも一種を含んで成る導体であることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
前記バリア層は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰまたはＩｎＰから選択される少なくとも一種を含んで成る半導体であることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
前記バリア層は、ポリマー、ポリイミド、エポキシ、パリレン、レジスト、ドライフィルムレジスト、熱可塑材、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＺｎＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＨｆＯまたはＭｇＯから選択される少なくとも一種を含んで成る絶縁体であることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
粘着性材料を前記バリア層に付着させるステップと、
前記複数の半導体ダイを分離するために前記粘着性材料を膨張させるステップと、
をさらに含んでいることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
前記粘着性材料を前記半導体層の露出表面または前記複数の金属層の表面に付着させるステップと、
前記切断するステップの後に、前記複数の半導体ダイを分離するために前記粘着性材料を膨張させるステップと、
をさらに含んでいることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記粘着性材料は、紫外線硬化性（ＵＶ）テープまたは金属テープを含んでなることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
前記金属層を積層するステップは、物理蒸着（ＰＶＤ）、真空蒸着、プラズマスプレー、化学蒸着（ＣＶＤ）または無電解メッキから選択される少なくとも一種によって実施されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記ＥＰ防止領域は、ポリマー、ポリイミド、エポキシ、レジスト、熱可塑材、パリレン、ドライフィルムレジスト、ＳＵ-８またはＮＲ７から選択される少なくとも一種を含んで成ることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記処理層と前記接続導電層とを切断するステップは、レーザ切断、鋸切断またはウォータジェット切断から選択される少なくとも一種によって実行されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記処理層を切断するステップは、レーザ切断するステップと、レーザ切断された前記処理層を合体するステップとを含んでいることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
ブレーカ、エアナイフまたはウォータジェットによって、合体された前記処理層を分割するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
前記ＥＰ防止領域を除去するステップは、ウェットエッチングによって実行されることを含んでいることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記半導体層の露出表面に、接着パッドまたは回路パターンを加えるステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記処理層と前記接続導電層を切断するステップに先立って、前記接着パッドまたは回路パターンの上に保護層を形成するステップと、
前記切断するステップの後に、前記保護層を除去するステップと、
をさらに含んでいることを特徴とする請求項３８に記載の方法。
前記保護層は、ワックス、エポキシ、ポリマー、熱可塑材、ポリイミド、パリレン、レジスト、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＺｎＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＨｆＯまたはＭｇＯから選択される少なくとも一種を含んで成ることを特徴とする請求項３８に記載の方法。
前記複数の半導体ダイは、縦型発光ダイオード（ＶＬＥＤ）ダイであることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
複数の半導体ダイを製造する方法であって、
ダイ通路で分離されて基板上に配置される複数の半導体ダイを有する構造体を供給するステップと、
前記複数の半導体ダイと前記ダイ通路の上に１層以上の処理層を積層するステップと、
前記半導体ダイの上において、前記ダイ通路の上を回避して前記処理層上に１層以上の導電金属層を積層するステップと、
前記構造体から前記基板を除去するステップと、
前記半導体ダイを分離させるために、当該半導体ダイ間の前記ダイ通路に沿って前記処理層を切断するステップと、
を含んでおり、前記処理層は、前記基板を除去するステップの後に、前記構造体を処理可能にすることを特徴とする方法。
前記処理層の硬度は、１００ＨＶを超えることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
前記構造体の処理中に応力を低減させるために、バリア層を追加するステップをさらに含んでおり、前記処理層を切断するステップに先立って、当該バリア層は前記導電金属層と前記ダイ通路の上において追加されることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
前記導電金属層を積層するステップは、
前記ダイ通路にＥＰ防止領域を形成するステップと、
前記ＥＰ防止領域が前記ダイ通路の少なくとも一部への金属堆積を防止しつつ、前記処理層の上において前記導電金属層を積層するステップと、
前記ＥＰ防止領域を除去するステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
前記基板を除去するステップによって露出された前記半導体ダイの表面に粘着性材料を付着するステップと、
前記切断するステップの後に、前記複数の半導体ダイを分離するために前記粘着性材料を膨張させるステップと、
をさらに含んでいることを特徴とする請求項４２に記載の方法。