JP2005116844A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体基板表面に半導体基板と異なる材料からなる表層が形成されていても、表層の欠けや剥がれを抑えながら、チッピングを少なくする。
【解決手段】 半導体基板１の半導体素子が形成された面のスクライブライン２上に、半導体素子が形成された面側から、第一のレーザ光８ａをスクライブライン表面に集光しながら走査し、溝を形成する工程と、スクライブライン２に沿って、第二のレーザ光８ｂを半導体基板１の内部に集光しながら走査し、多光子吸収による改質領域１０を形成する工程とを含む。第一のレーザ光８ａにより、スクライブライン２上に溝を形成することで、半導体基板１の表面状態に関わらず、表層の欠けや割れを抑え、第二のレーザ光８ｂで多光子吸収による改質領域１０を形成した後の切断を容易にする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、半導体基板上に形成された半導体素子を分割するダイシング方法に関し、特に、チッピングがほとんど無く、ダイシング幅を狭めることを可能とする、レーザ加工によるダイシング方法についての半導体装置の製造方法に関するものである。

従来、半導体基板のダイシング方法には、ダイヤモンドやＣＢＮの粒子をボンド材で保持させた環状のダイシングソーを高速回転させて、破砕加工する手法が最も一般的に用いられてきた。

ダイシングソーによる加工は、ダイヤモンド粒子の粒径や、密度、ボンド材等のダイシングソー仕様や、回転速度、送り速度、切り込み深さなどの設備条件の改善と最適化により、加工品質の向上に取り組まれてきた。しかし、ダイシングソーによる加工品質の向上には限界がきており、特に以下のような課題に対して、ダイシングソーのような破砕加工では、これ以上の改善は望めなくなってきている。
（１）破砕加工のため、切断面にチッピングが発生することにより、ダイシング後の半導体基板の抗折強度が劣化する。
（２）チッピングの欠片がダストとなり、ダイシング後の工程歩留まりや、信頼性に悪影響を及ぼす。
（３）チッピングが半導体素子の領域に入らないように、実際のダイシング幅よりも、スクライブ領域を太く取る必要がある。
（４）ダイシングソーの厚みは、強度を保つために半導体基板の厚みの１／１０〜１／１５程度が必要で、例えば半導体基板の厚みが４００μｍある場合は、２５μｍ〜４０μｍの厚みが必要となる。
（５）ダイシングライン上にプロセスコントロールモジュール（ＰＣＭ）や、アライメントマークなどのモジュールが形成されている場合、ダイシングダメージにより、モジュールを構成するメタルや、保護膜、または層間膜などが剥離し、チッピングの欠片同様ダイシング後の工程歩留まりや、信頼性に悪影響を及ぼす。
（６）また、ＰＣＭやアライメントマークなどのモジュールが表面に形成されている場合、シングルカット（１回のダイシングで、完全にカットする方法）でダイシングをしたときに、表面側のモジュールを構成するメタルや、保護膜、または層間膜など影響で、裏面側にも、大きなチッピングが発生する。

近年、以上の課題を解決する方法として、レーザ光による加工が注目されてきている。例えば、特許文献１においては、酸化膜や窒化膜、メタル膜からなるコーティング層が形成されている半導体基板の上面に、レーザ光の焦点をあわせ、エネルギーをコーティング層のみに吸収させ、基板の表面に亘ってレーザ光を走査することによって基板表面上にスクライブラインを形成し、層の一部のみを蒸発させた後、ダイシングソーでスクライブラインに沿ってダイシングするものである。

この方法によると、表面のコーティング層をレーザ光で除去した後に、ダイシングソーで完全カットするので、コーティング層の影響による、裏面のチッピングは抑制される。さらに、表面チッピングにおいても、破砕加工ではないために、チッピングを著しく減少することを可能としている。

しかしながら、この方法によると、最終カットは従来のダイシングソーを用いているために、裏面のチッピングは発生する。また、ダイシング幅もダイシングソーの厚みに依存されてしまい、狭めることは出来ない。

一方、特許文献２においては、多光子吸収による改質領域を形成している。多光子吸収とは、光子のエネルギーが材料の吸収のバンドギャップよりも小さい場合、つまり光学的に透過となる場合でも、光の強度を非常に大きくすると材料に吸収が生じる現象であるが、半導体基板の内部にレーザ光の集光点をあわせることで多光子吸収の現象を引き起こし、半導体基板の内部に改質領域を形成するものである。その改質領域を起点として、ダイシングラインに沿って、基板を容易に割ることで、ダイシングラインからはずれた不必要な割れ、即ちチッピングを発生させること無く基板のダイシングを可能としている。

従って、チッピング起因の抗折強度の低下や、ダスト発生を抑制できるものである。また、ダイシングの幅も破砕加工とは異なり、平面方向に物理的な切削幅をもたないため、ダイシング領域を極めて狭くすることを可能としている。

特許文献２におけるレーザ加工方法について、図面を引用して説明する。

図８は、被レーザ加工物である半導体基板のスクライブラインおよびその周辺を示す平面図、図９は、レーザ加工中の、図８に示すｃ−ｃ’断面図である。

図８および図９において、１０１は半導体基板、１０２はスクライブライン、１０２ａはスクライブラインの中心、１０３はレーザ光、１０４は改質領域、１０５は改質領域１０４を起点として生じた切断部（クラック）である。

まず、レーザ光１０３を半導体基板１０１の内部に集光点をあわせ、多光子吸収を生じさせる。次に、多光子吸収を連続的、または断続的に生じさせながら、スクライブラインの中心１０２ａに沿って走査させることにより、半導体基板１０１の内部に、スクライブライン１０２に沿った改質領域１０４が形成される。この改質領域１０４を起点として、切断部１０５が形成されるため、比較的小さな外力で、半導体基板１０１は容易に割ることが出来る。特に半導体基板１０１が薄い場合は、特に外力を与えないでも、自然に厚み方向に割れる。半導体基板１０１が厚い場合においても、例えば、改質領域１０４を厚み方向に、平行に複数形成しておけば（図示せず）、容易に切断できるものである。
特開２００２−３２９６８６号公報 特許第３４０８８０５号公報

しかしながら、特許文献２においては、以下のような課題がある。
（１）半導体基板の表面に、例えば、メタル、酸化膜、および窒化膜等からなるＰＣＭのように、半導体基板とは異なる材料で形成された表層がある場合、各材料のバンドギャップや、屈折率の違いにより、半導体基板内部に多光子吸収を生じさせるに十分な光の強度を集光することは非常に難しい。さらに、各材料が全スクライブラインに亘って同じ状態で形成されておらず、島状に点在する場合などは、現実的には制御は不可能である。
（２）上記問題の解決策として、半導体基板の表層が形成されていない裏面方向からレーザ光を透過させた場合でも、メタル層のように、延性のある材料がダイシングラインにかかる場合、半導体基板は改質領域を起点に切断することは可能だが、メタル層はダイシングラインに沿って切断されず、引きちぎられるか、または、引き剥がされるため、表層のダイシング跡には、メタルのバリや、ダストが多く残る。さらに、酸化膜や、窒化膜をはじめとする異物性の薄膜層が半導体基板上に形成されている場合もまた、界面剥離等を引き起こし、ダストの原因となる。
（３）一般にダイシング工程は、ダイシング後の半導体基板が散乱しないように、また、ハンドリング性を良化するために、ダイシングテープ等の保持テープに半導体基板を貼った状態で行われる。保持テープはその自重と、半導体基板の重みにより発生するたわみと、ダイシング後のピックアップ工程時のダメージにより、向かい合うダイシング面のエッジ同士が擦れて、エッジ部が欠けてしまい、結果的に抗折強度の低下を招く。従来のダイシングソーなどによるダイシングの場合は、ダイシング後に個片化された半導体基板間には、ダイシングソーの幅以上の隙間があるため大きな問題とはならなかったが、多光子吸収により形成した改質層を起点として切断する場合は、平面方向に物理的な幅をもたないためにこの問題が発生する。

したがって、この発明の目的は、半導体基板表面に半導体基板と異なる材料からなる表層が形成されていても、表層の欠けや剥がれを抑えながら、多光子吸収による改質領域を起点とした切断を可能とする半導体基板のダイシング方法で、さらに、ダイシング後のダイシング面のエッジ間擦れによる欠けを防止することを可能とする半導体基板のダイシング方法を実現する半導体装置の製造方法を提供することである。

上記課題を解決するためにこの発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成された半導体素子をスクライブラインに沿って分割する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板の半導体素子が形成された面の前記スクライブライン上に、前記半導体素子が形成された面側から、第一のレーザ光を前記スクライブライン表面に集光しながら走査し、溝を形成する工程と、前記スクライブラインに沿って、第二のレーザ光を前記半導体基板の内部に集光しながら走査し、多光子吸収による改質領域を形成する工程とを含む。

請求項２記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記スクライブライン上に、少なくとも１層以上の、前記半導体基板と異なる材質からなる表層が形成され、前記溝を形成する際に、前記表層を取り除き、前記半導体基板を露出させる。

請求項３記載の半導体装置の製造方法は、請求項２記載の半導体装置の製造方法において、前記表層の材質に、メタル層が含まれる。

請求項４記載の半導体装置の製造方法は、請求項１，２または３記載の半導体装置の製造方法において、前記溝が、前記スクライブライン上に連続して形成される。

請求項５記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成された半導体素子をスクライブラインに沿って分割する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板の半導体素子が形成された面の裏面に、前記裏面側から、第一のレーザ光を前記裏面に集光しながら走査し、前記半導体基板のスクライブラインに沿って連続して溝を形成する工程と、前記スクライブラインに沿って、第二のレーザ光を前記半導体基板の内部に集光しながら走査し、多光子吸収による改質領域を形成する工程とを含む。

請求項６記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成された半導体素子をスクライブラインに沿って分割する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板の半導体素子が形成された面の裏面に、前記裏面側から、第一のレーザ光を前記裏面に集光しながら走査し、前記半導体基板のスクライブラインに沿って連続して第一の溝を形成する工程と、前記半導体基板の半導体素子が形成された面の前記スクライブライン上に、前記半導体素子が形成された面側から、第二のレーザ光を前記スクライブライン表面に集光しながら走査し、第二の溝を形成する工程と、前記スクライブラインに沿って、第三のレーザ光を前記半導体基板の内部に集光しながら走査し、多光子吸収による改質領域を形成する工程とを含む。

この発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の半導体素子が形成された面のスクライブライン上に、半導体素子が形成された面側から、第一のレーザ光をスクライブライン表面に集光しながら走査し、溝を形成する工程と、スクライブラインに沿って、第二のレーザ光を半導体基板の内部に集光しながら走査し、多光子吸収による改質領域を形成する工程とを含むので、第一のレーザ光により、スクライブライン上に溝を形成することで、半導体基板の表面状態に関わらず、表層の欠けや割れを抑え、第二のレーザ光で多光子吸収による改質領域を形成した後の切断を容易にするものである。

すなわち、半導体基板のスクライブライン上の表層にメタルや酸化膜等からなるＰＣＭ等が形成されていても、半導体基板の表面または裏面にスクライブラインに沿ってレーザ光で溝を形成することによって、半導体基板の内部にレーザ光を集光させて、多光子吸収の励起によって形成される改質領域を起点として半導体基板を切断することが容易にできる。

請求項２では、スクライブライン上に、少なくとも１層以上の、半導体基板と異なる材質からなる表層が形成され、溝を形成する際に、表層を取り除き、半導体基板を露出させるので、例えば、半導体基板の表面に酸化膜や窒化膜からなる表層が形成されていても、第一のレーザ光により、スクライブライン上の表層を完全に取り除き、半導体基板を露出させているので、第二のレーザ光で多光子吸収による改質領域を形成することができ、かつ、その後の切断工程の際に、酸化膜や窒化膜等の表層のバリや、欠けの発生を無くすことを可能としている。

請求項３では、表層の材質に、メタル層が含まれるので、例えば、半導体基板のＡｌや、Ｃｕのようなメタルが表層中に形成されていても、第一のレーザ光により、スクライブライン上の表層を完全に取り除き、半導体基板を露出させているので、第二のレーザ光で多光子吸収による改質領域を形成することができ、かつ、その後の切断工程の際に、メタルを含む表層のバリや、欠けの発生を無くすことを可能としている。

請求項４では、溝が、スクライブライン上に連続して形成されるので、特に溝入れする場所を特定することなく、単純にスクライブラインに沿って連続して形成されるために、溝入れの場所指定に要する手間を省くことが可能となる。

この発明の請求項５記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の半導体素子が形成された面の裏面に、裏面側から、第一のレーザ光を裏面に集光しながら走査し、半導体基板のスクライブラインに沿って連続して溝を形成する工程と、スクライブラインに沿って、第二のレーザ光を半導体基板の内部に集光しながら走査し、多光子吸収による改質領域を形成する工程とを含むので、ダイシング後のダイシング面のエッジ間擦れによる欠けを防止することで、チッピングが極めて少なく、スクライブラインの狭幅化を可能とする。

すなわち、半導体基板の裏面側に、スクライブラインに沿って溝を第一のレーザ光により形成しているので、第二のレーザ光で多光子吸収を起こして形成した改質領域を起点として切断した面の裏面側のエッジが、面取りされている形状となり、ダイシング工程後のピックアップ時に不要なチッピングが発生することがない。

この発明の請求項６記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の半導体素子が形成された面の裏面に、裏面側から、第一のレーザ光を裏面に集光しながら走査し、半導体基板のスクライブラインに沿って連続して第一の溝を形成する工程と、半導体基板の半導体素子が形成された面のスクライブライン上に、半導体素子が形成された面側から、第二のレーザ光をスクライブライン表面に集光しながら走査し、第二の溝を形成する工程と、スクライブラインに沿って、第三のレーザ光を半導体基板の内部に集光しながら走査し、多光子吸収による改質領域を形成する工程とを含むので、請求項１と同様に多光子吸収の励起によって形成される改質領域を起点として半導体基板を切断することが容易にでき、さらに、請求項５と同様にチッピングが極めて少なく、スクライブラインの狭幅化を可能とする。

すなわち、半導体基板の裏面側に、スクライブラインに沿って溝を第一のレーザ光により形成しているため、第二のレーザ光で多光子吸収を起こして形成した改質領域を起点として切断した面の裏面側のエッジが、面取りされている形状となり、ダイシング工程後のピックアップ時に不要なチッピングが発生することがない。さらに、第二のレーザ光により、表面側のスクライブライン上に溝を形成しているので、半導体基板の表面状態に関わらず、第三のレーザ光で多光子吸収による改質領域を形成した後の切断を容易にするものである。

この発明の第１の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態において被レーザ加工物である半導体基板のスクライブラインおよびその周辺を示す平面図、図２は、図１に示すａ−ａ’断面図を用いた工程図である。

図１および図２において、１は半導体基板、２はスクライブライン、２ａはスクライブラインの中心、３は保護膜、４はメタルパッド、５は層間膜、６は保護膜３、メタルパッド４、層間膜５等の半導体基板とは異なる材料からなる表層部、７はダイシングテープ、８ａは第一のレーザ光、８ｂは第二のレーザ光、９ａは第一のレーザ光８ａの集光点、９ｂは第二のレーザ光８ｂの集光点、１０は改質領域である。

半導体基板１にはスクライブライン２がある。スクライブライン２は、切断を行う仮想ラインである。半導体基板１上には、半導体素子などの能動素子や、抵抗素子などの受動素子、配線や、パッド電極など（図示せず）が半導体素子形成面に形成されており、スクライブライン２上にも、層間膜５や、メタルパッド４、保護膜３等からなるＰＣＭ（プロセスコントロールモジュール）や、アライメントマーク等の表層部６が形成されている。ここで、表層部６の構成材料としては、例えば、窒化膜、酸化膜、高誘電膜、低誘電膜、有機膜、金属膜などがあり、各膜の厚みは、１０ｎｍ〜数μｍである。また、表層部６全体の厚みは、樹脂コートを形成している場合などの特殊な場合を除いて、厚くとも１０μｍ程度である。

上記半導体基板のダイシング方法について説明する。図２（ａ）に示すように、半導体基板１は、まず、ハンドリング性と、個片に切断した後に散乱しないように、ダイシングテープ７などの保持材に貼り付けられる。ここで保持材は、ダイシングテープの他、例えばガラスのような高剛性体などを樹脂等を介して仮接着させたものでも構わない。

次に、図２（ｂ）に示すように、表層部６に吸収される波長の第一のレーザ光８ａをスクライブライン２の中心２ａに沿って、半導体素子形成面側から半導体基板１の表面に位置する表層部６に集光させながら走査し、溝を形成する。このとき、レーザ光８ａの波長は、１００ｎｍ〜１００μｍの、一般的に加工に用いられる波長で構わないが、特に、表層部の材質に関わらずに確実に溝を形成したい場合は、波長が２００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の紫外線〜可視領域のレーザを用いると望ましい。さらに、レーザ光８ａは、基板温度の上昇を抑えるため、パルス照射であることが望ましい。また、溝の深さは、５μｍ〜３０μｍ程度が望ましく、特に表層部６が完全に除去され、半導体基板１が露出する深さが好ましい。一方、溝の幅は、５０μｍ以下が望ましい。第一のレーザ光８ａは、スクライブライン２の中心２ａに沿って、溝を形成するが、この溝は表層部６が形成されている領域のみに選択的に形成しても構わないし、スクライブライン２の中心２ａ全体に沿って、連続的に形成しても構わない。また、レーザ光８ａは表層部６に集光させるが、集光とは、完全にフォーカスがあった状態を意味するのではなく、集光点９ａにおいて、レーザ光８ａが吸収され、材料に溶融や昇華、熱衝撃による微小クラック発生や、結晶構造などの変化を起こさせることを意味するものである。

次に、図２（ｃ）に示すように、半導体基板１の表面にほとんど吸収されない波長の第二のレーザ光８ｂを半導体素子形成面側から、スクライブライン２の中心２ａに沿って、半導体基板１の内部に集光点９ｂがくるようにしながら走査し、図２（ｄ）に示す、多光子吸収による改質領域１０を形成する。レーザ光８ｂの波長は、例えば半導体基板１がＳｉウェハである場合には、Ｓｉに吸収されにくい波長である、１μｍ以上が望ましい。

最後に、図２（ｅ）に示すように、ダイシングテープ７を引き伸ばすように外力を加えることにより、改質領域１０を起点として、半導体基板１の厚み方向にクラックが進行して、半導体基板１は個片に分割される。ダイシングテープ７を引き伸ばす方法としては、エキスパンドリングに、エキスパンダ−を用いて貼り付ける方法でも良いし、通常のピックアップ工程のように、突き上げピンを分割したい半導体基板の下から、突き上げる方法でも構わない。

この発明の第２の実施の形態を図３に基づいて説明する。図３は、本発明の第２の実施形態の工程図であり、図１に示すａ−ａ’断面に相当する断面図である。

図３において、１は半導体基板、２はスクライブライン、２ａはスクライブラインの中心、３は保護膜、４はメタルパッド、５は層間膜、６は保護膜３、メタルパッド４、層間膜５等の半導体基板とは異なる材料からなる表層部、７はダイシングテープ、８ａは第一のレーザ光、８ｂは第二のレーザ光、９ａは第一のレーザ光８ａの集光点、９ｂは第二のレーザ光８ｂの集光点、１０は改質領域である。

本実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、図３（ｃ）に示すように、半導体基板１の表面にほとんど吸収されない波長の第二のレーザ光８ｂを裏面側から、ダイシングテープ７を介して、スクライブライン２の中心２ａに沿って、半導体基板１の内部に集光点９ｂがくるようにしながら走査し、図３（ｄ）に示す、改質領域１０を形成する点である。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。ここで、ダイシングテープ７は半導体基板１の裏面側に貼り付けているが、第一のレーザ光８aで加工した後一旦剥がし、再度半導体基板１の半導体素子形成面に、貼り付け、第二のレーザ光８ｂで加工しても構わない。

この発明の第３の実施の形態を図４に基づいて説明する。図４は、本発明の第３の実施形態の工程図であり、図１に示すａ−ａ’断面に相当する断面図である。

図４において、１は半導体基板、２はスクライブライン、２ａはスクライブラインの中心、３は保護膜、４はメタルパッド、５は層間膜、６は保護膜３、メタルパッド４、層間膜５等の半導体基板とは異なる材料からなる表層部、７はダイシングテープ、８ａは第一のレーザ光、８ｂは第二のレーザ光、９ａは第一のレーザ光８ａの集光点、９ｂは第二のレーザ光８ｂの集光点、１０は改質領域、１１は改質領域１０を起点として、半導体基板の厚み方向に入るクラックである。

本実施形態が、第２の実施形態と異なる点は、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すように、第一のレーザ光８ａで溝を形成する前に、第二のレーザ光８ｂで、半導体基板１の内部に改質領域１０を形成する点である。このように工程を逆転することで、第一のレーザ光８ａは、溝を形成すると同時に、改質領域１０に対して、外力を与えることができるため、改質領域１０から、クラック１１を進行させることを可能としている。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

この発明の第４の実施の形態を図５および図６に基づいて説明する。図５は、本発明の第４の実施形態において被レーザ加工物である半導体基板のスクライブラインおよびその周辺を示す平面図、図６は、図５に示すｂ−ｂ’断面図を用いた工程図である。

図５および図６において、１は半導体基板、２はスクライブライン、２ａはスクライブラインの中心、７はダイシングテープ、８ａは第一のレーザ光、８ｂは第二のレーザ光、９ａは第一のレーザ光８ａの集光点、９ｂは第二のレーザ光８ｂの集光点、１０は改質領域、１２は半導体基板の素子面側の保護テープである。

半導体基板１にはスクライブライン２がある。スクライブライン２は、切断を行う仮想ラインである。半導体基板１上には、半導体素子などの能動素子や、抵抗素子などの受動素子、配線や、パッド電極など（図示せず）が半導体素子形成面に形成されているが、スクライブライン２上には特に形成されておらず、半導体基板１が露出した状態である。
ここで、素子形成後の半導体基板の加工は一般に、素子面の保護テープ貼り、裏面研磨、保護テープ剥がし、ダイシングテープ貼り、ダイシングの順に進む。保護テープ１２は、例えば裏面研磨工程時に素子面を保護するために貼られる保護テープを剥がさずに本工程に持ち込んだものである。

上記半導体基板のダイシング方法について説明する。図６（ｂ）に示すように、半導体基板１に吸収されやすい波長の第一のレーザ光８ａをスクライブライン２の中心２ａに沿って、裏面側から、半導体基板１の裏面に集光させながら走査し、溝を形成する。このとき、レーザ光８ａの波長は、１００ｎｍ〜１００μｍの、一般的に加工に用いられる波長で構わないが、特に、半導体基板がＳｉからなる場合は、Ｓｉに吸収されやすい、２００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の紫外線〜可視領域の波長のレーザ光を用いると望ましい。さらに、レーザ光８ａは、基板温度の上昇を抑えるため、パルス照射であることが望ましい。また、溝の深さは、１０μｍ〜５０μｍ程度が望ましく、溝の表面は溶融凝固していることが望ましい。一方、溝の幅は、１０μｍ以上が望ましい。また、スクライブライン２の中心２ａ全体に沿って、連続的に形成していることが好ましい。また、レーザ光８ａは表層部６に集光させるが、集光とは、完全にフォーカスがあった状態を意味するのではなく、集光点９ａにおいて、レーザ光８ａが吸収され、材料に溶融や昇華、熱衝撃による微小クラック発生や、結晶構造などの変化を起こさせることを意味するものである。

次に、図６（ｃ）に示すように、保護テープ１２を剥がし、ダイシングテープ７を半導体基板１の裏面に貼り付ける。このとき、保護テープ１２を剥がした後のダイシングテープ７を貼っても良いし、ダイシングテープ７を貼ってから、保護テープ１２を剥がしても良い。

次に、図６（ｄ）に示すように、半導体基板１の表面にほとんど吸収されない波長の第二のレーザ光８ｂを半導体基板１の裏面側からスクライブライン２の中心２ａに沿って、半導体基板１の内部に集光点９ｂがくるようにしながら走査し図６（ｅ）に示す、多光子吸収による改質領域１０を形成する。ここで、レーザ光８ｂは半導体基板１の裏面側から走査しているが、第１の実施形態のように、半導体素子形成面側から走査してももちろん構わない。レーザ光８ｂの波長は、例えば半導体基板１がＳｉウェハである場合には、Ｓｉに吸収されにくい波長である、１μｍ以上が望ましい。

最後に、図６（ｆ）に示すように、ダイシングテープ７を引き伸ばすように外力を加えることにより、改質領域１０を起点として、半導体基板１の厚み方向にクラックが進行して、半導体基板１は個片に分割される。ダイシングテープ７を引き伸ばす方法としては、エキスパンドリングに、エキスパンダ−を用いて貼り付ける方法でも良いし、通常のピックアップ工程のように、突き上げピンを分割したい半導体基板の下から、突き上げる方法でも構わない。

この発明の第５の実施の形態を図７に基づいて説明する。図７は、本発明の第５の実施形態の工程図であり、図１に示すａ−ａ’断面に相当する断面図である。

図７において、１は半導体基板、２はスクライブライン、２ａはスクライブラインの中心、３は保護膜、４はメタルパッド、５は層間膜、６は保護膜３、メタルパッド４、層間膜５等の半導体基板とは異なる材料からなる表層部、７はダイシングテープ、８ａは第一のレーザ光、８ｂは第二のレーザ光、９ａは第一のレーザ光８ａの集光点、９ｂは第二のレーザ光８ｂの集光点、１０は改質領域、１２は半導体基板の半導体素子面側の保護テープである。

上記半導体基板のダイシング方法について説明する。まず、第４の実施形態と同様に、保護テープ１２が半導体素子面側に貼ってある状態で、図７（ｂ）に示すように、半導体基板１に吸収されやすい波長の第一のレーザ光８ａをスクライブライン２の中心２ａに沿って、裏面側から、半導体基板１の裏面に集光させながら走査し、溝を形成した後、図７（ｃ）に示すように、保護テープ１２を剥がし、ダイシングテープ７を半導体基板１の裏面に貼り付ける。

以降、第２の実施形態と同様の方法で、図７（ｄ）に示すように、表層部６に吸収される波長の第二のレーザ光８ｂをスクライブライン２の中心２ａに沿って、半導体素子形成面側から半導体基板１の表面に位置する表層部６に集光させながら走査し、溝を形成した後、図７（ｅ）に示すように半導体基板１の表面にほとんど吸収されない波長の第三のレーザ光８ｃを裏面側から、ダイシングテープ７を介して、スクライブライン２の中心２ａに沿って、半導体基板１の内部に集光点９ｂがくるようにしながら走査し、図７（ｆ）に示す、多光子吸収による改質領域１０を形成する。

そして、最後に、図７（ｇ）に示すように、ダイシングテープ７を引き伸ばすように外力を加えることにより、改質領域１０を起点として、半導体基板１の厚み方向にクラックが進行して、半導体基板１は個片に分割される。ここで、第三のレーザ光８ｃは、裏面側から走査しているが、第１の実施形態のように半導体素子形成面側から走査しても構わない。また本実施形態では、半導体素子１の裏面側に溝を形成してから、半導体素子面側に溝を形成し、最後に半導体基板１の内部に改質領域１０を形成しているが、特にこの順序にする必要はなく、第三の実施形態のように、半導体素子面側に溝を形成する前に、半導体基板１の内部に改質領域を形成しても構わない。

本発明にかかる半導体装置の製造方法は、シリコン基板や、化合物半導体基板のダイシングにおいて、無用なチッピングを無くし、切削幅を狭めることができ、高品質な半導体装置を提供できる。特に、ダイシングライン上にメタル層や、脆弱な膜等の異材質が形成されている半導体基板等の高品位なダイシング工程として有用である。

本発明の第１の実施形態において被レーザ加工物である半導体基板のスクライブラインおよびその周辺を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる半導体基板のダイシング方法を示す工程断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる半導体基板のダイシング方法を示す工程断面図である。 本発明の第３の実施形態にかかる半導体基板のダイシング方法を示す工程断面図である。 本発明の第４の実施形態にかかる、被レーザ加工物である半導体基板のスクライブラインおよびその周辺を示す平面図である。 本発明の第４の実施形態にかかる半導体基板のダイシング方法を示す工程断面図である。 本発明の第５の実施形態にかかる半導体基板のダイシング方法を示す工程断面図である。 従来の半導体基板のダイシング方法において被レーザ加工物である半導体基板のスクライブラインおよびその周辺を示す平面図である。 従来の半導体基板のダイシング方法を示す断面図である。

符号の説明

１，１０１ 半導体基板
２，１０２ ダイシングライン
２ａ，１０２ａ ダイシングラインの中心
３ 保護膜
４ メタルパッド（メタル層）
５ 層間膜
６ 表層
７ ダイシングテープ
８ａ，８ｂ，８ｃ，１０３ レーザ光
９ａ，９ｂ，９ｃ レーザ光の集光点
１０，１０４ 改質領域
１１，１０５ 改質領域を起点とするクラック
１２ 保護テープ

Claims (6)

1. 半導体基板上に形成された半導体素子をスクライブラインに沿って分割する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板の半導体素子が形成された面の前記スクライブライン上に、前記半導体素子が形成された面側から、第一のレーザ光を前記スクライブライン表面に集光しながら走査し、溝を形成する工程と、前記スクライブラインに沿って、第二のレーザ光を前記半導体基板の内部に集光しながら走査し、多光子吸収による改質領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
2. 前記スクライブライン上に、少なくとも１層以上の、前記半導体基板と異なる材質からなる表層が形成され、前記溝を形成する際に、前記表層を取り除き、前記半導体基板を露出させる請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記表層の材質に、メタル層が含まれる請求項２記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記溝が、前記スクライブライン上に連続して形成される請求項１，２または３記載の半導体装置の製造方法。
5. 半導体基板上に形成された半導体素子をスクライブラインに沿って分割する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板の半導体素子が形成された面の裏面に、前記裏面側から、第一のレーザ光を前記裏面に集光しながら走査し、前記半導体基板のスクライブラインに沿って連続して溝を形成する工程と、前記スクライブラインに沿って、第二のレーザ光を前記半導体基板の内部に集光しながら走査し、多光子吸収による改質領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
6. 半導体基板上に形成された半導体素子をスクライブラインに沿って分割する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板の半導体素子が形成された面の裏面に、前記裏面側から、第一のレーザ光を前記裏面に集光しながら走査し、前記半導体基板のスクライブラインに沿って連続して第一の溝を形成する工程と、前記半導体基板の半導体素子が形成された面の前記スクライブライン上に、前記半導体素子が形成された面側から、第二のレーザ光を前記スクライブライン表面に集光しながら走査し、第二の溝を形成する工程と、前記スクライブラインに沿って、第三のレーザ光を前記半導体基板の内部に集光しながら走査し、多光子吸収による改質領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。

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